【事件の表示】
　特許第３３３８７５６号「半導体装置およびその製造方法」の請求項１ないし１１に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３３８７５６号の請求項１ないし１１に係る特許を維持する。
【理　由】
第１　手続の経緯の概要
　本件特許第３３３８７５６号に係る手続の主な経緯は以下のとおりである。
　特許出願（特願平８−３４９１６５号）　　　平成　８年１２月２７日
　特許権設定登録　　　　　　　　　　　　　　平成１４年　８月　９日
　特許異議申立（特許異議申立人：斉藤忠）　　平成１５年　４月２８日
　特許異議申立（特許異議申立人：田中智典）　平成１５年　４月２８日
　取消理由通知　　　　　　　　　　　平成１６年　６月１５日（起案日）
　特許異議意見書・訂正請求書　　　　　　　　平成１６年　８月２４日
　
第２　訂正の適否についての判断
　１．訂正事項について
（１）訂正事項１
　特許請求の範囲の「【請求項１】　基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、
前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。」を、
　「【請求項１】　ガラス基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。」と訂正する。
（２）訂正事項２
　特許請求の範囲の「【請求項２】　基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、
前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。」を、
　「【請求項２】  ガラス基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。」と訂正する。
（３）訂正事項３
　特許請求の範囲の「【請求項３】　基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、
前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。」を、
「【請求項３】　ガラス基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。」と訂正する。
（４）訂正事項４
　特許請求の範囲の「【請求項４】　基板上に構成され、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る複数の薄膜トランジスタを有する半導体装置において、
該複数の薄膜トランジスタのチャネル領域は、パルスレーザー光の順次走査照射により結晶化された結晶性ケイ素膜よりなり、前記チャネル領域と接して下層に形成された下地膜は、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜で構成されることを特徴とする半導体装置。」を、
　「【請求項４】　ガラス基板上に構成され、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る複数の薄膜トランジスタを有する半導体装置において、該複数の薄膜トランジスタのチャネル領域は、パルスレーザー光の順次走査照射により結晶化された結晶性ケイ素膜よりなり、前記チャネル領域と接して下層に形成された下地膜は、パルスレーザ光の順次走査照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく前記パルスレーザ光の順次走査照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜で構成されることを特徴とする半導体装置。」と訂正する。
（５）訂正事項５
　特許請求の範囲の「【請求項５】　基板上に構成され、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る複数の画素電極を駆動する薄膜トランジスタを有し、各薄膜トランジスタには前記画素電極による液晶容量と並列に補助容量成分が接続されてなる半導体装置において、
膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜よりなる下地膜上の結晶性ケイ素膜を用いて、前記薄膜トランジスタのチャネル領域と、その薄膜トランジスタに接続された前記補助容量成分の一方の電極とを構成したことを特徴とする半導体装置。」を、
　「【請求項５】　ガラス基板上に構成され、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る複数の画素電極を駆動する薄膜トランジスタを有し、各薄膜トランジスタには前記画素電極による液晶容量と並列に補助容量成分が接続されてなる半導体装置において、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であって、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギー照射工程において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜よりなる前記下地膜上に形成された結晶性ケイ素膜を用いて、前記薄膜トランジスタのチャネル領域と、その薄膜トランジスタに接続された前記補助容量成分の一方の電極とを構成したことを特徴とする半導体装置。」と訂正する。
（６）訂正事項６
　特許請求の範囲の「【請求項６】  基板上に、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜を形成する工程と、
該絶縁膜上にケイ素膜を形成する工程と、
該ケイ素膜にエネルギービームを照射し、溶融固化過程において結晶化させる工程と、
該ケイ素膜を活性領域に用いて、薄膜半導体装置を完成させる工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造方法。」を、
　「【請求項６】  ガラス基板上に、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上にケイ素膜を形成する工程と、該ケイ素膜にエネルギービームを照射し、溶融固化過程において結晶化させる工程と、該ケイ素膜を活性領域に用いて、薄膜半導体装置を完成させる工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造方法。」と訂正する。
（７）訂正事項７
　特許請求の範囲の「【請求項７】  基板上に、膜中に含有するＳｉＯＨ基濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜を形成する工程と、
該絶縁膜上にケイ素膜を形成する工程と、
該ケイ素膜にエネルギービームを照射し、溶融固化過程において結晶化させる工程と、
該ケイ素膜を活性領域に用いて、薄膜半導体装置を完成させる工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造方法。」を、
　「【請求項７】  ガラス基板上に、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく膜中に含有するＳｉＯＨ基濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上にケイ素膜を形成する工程と、該ケイ素膜にエネルギービームを照射し、溶融固化過程において結晶化させる工程と、該ケイ素膜を活性領域に用いて、薄膜半導体装置を完成させる工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造方法。」と訂正する。
（８）訂正事項８
　特許請求の範囲の「【請求項８】　前記下地膜上に非晶質ケイ素膜を形成し、加熱することにより固相状態において結晶化させる工程と、
該結晶化されたケイ素膜に対しエネルギービームを照射して熔融固化させることで、ケイ素膜を再結晶化する工程とを有することを特徴とする前記請求項６あるいは７記載の半導体装置の製造方法。」を、
　「【請求項８】　前記下地膜上に非晶質ケイ素膜を形成し、加熱することにより固相状態において結晶化させる工程と、該結晶化されたケイ素膜に対しエネルギービームを照射して溶融固化させることで、ケイ素膜を再結晶化する工程とを有することを特徴とする前記請求項６あるいは７記載の半導体装置の製造方法。」と訂正する。
　
　２．訂正の内容
　（１）訂正事項１
　訂正事項１は、「基板」を「ガラス基板」と訂正すること（訂正事項１−１）と、「前記下地膜は、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」を「前記下地膜は、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」に訂正すること（訂正事項１−２）とに区分できる。
　（２）訂正事項２
　訂正事項２は、「基板」を「ガラス基板」と訂正すること（訂正事項２−１）と、「前記下地膜は、膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」を「前記下地膜は、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」に訂正すること（訂正事項２−２）とに区分できる。
　（３）訂正事項３
　訂正事項３は、「基板」を「ガラス基板」と訂正すること（訂正事項３−１）と、「前記下地膜は、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」を「前記下地膜は、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」に訂正すること（訂正事項３−２）とに区分できる。
　（４）訂正事項４
　訂正事項４は、「基板」を「ガラス基板」と訂正すること（訂正事項４−１）と、「前記チャネル領域と接して下層に形成された下地膜は、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜で構成されること」を「前記チャネル領域と接して下層に形成された下地膜は、パルスレーザ光の順次走査照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく前記パルスレーザ光の順次走査照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜で構成されること」と訂正すること（訂正事項４−２）に区分できる。
　（５）訂正事項５
　訂正事項５は、「基板」を「ガラス基板」と訂正すること（訂正事項５−１）と、「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜よりなる下地膜上の結晶性ケイ素膜を用いて、前記薄膜トランジスタのチャネル領域と、その薄膜トランジスタに接続された前記補助容量成分の一方の電極とを構成したこと」を「エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であって、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギー照射工程において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜よりなる前記下地膜上に形成された結晶性ケイ素膜を用いて、前記薄膜トランジスタのチャネル領域と、その薄膜トランジスタに接続された前記補助容量成分の一方の電極とを構成したこと」と訂正すること（訂正事項５−２）に区分できる。
　（６）訂正事項６
　訂正事項６は、「基板」を「ガラス基板」と訂正すること（訂正事項６−１）と、「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜を形成する工程」を「エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜を形成する工程」と訂正すること（訂正事項６−２）に区分できる。
　（７）訂正事項７
　訂正事項７は、「基板」を「ガラス基板」と訂正すること（訂正事項７−１）と、「膜中に含有するＳｉＯＨ基濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜を形成する工程」を「エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく膜中に含有するＳｉＯＨ基濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜を形成する工程」と訂正すること（訂正事項７−２）に区分できる。
（８）訂正事項８
　「熔融固化」を「溶融固化」と訂正するものである。
　
　３．訂正の目的の適否、明細書記載事項の範囲内外及び拡張・変更の有無について
　（１）訂正事項（１−１）、訂正事項（２−１）、訂正事項（３−１）、訂正事項（４−１）、訂正事項（５−１）、訂正事項（６−１）及び、訂正事項（７−１）について
　これらの訂正事項は、「基板」を「ガラス基板」と訂正するものであって、「基板」として「ガラス基板」を用いることは、特許明細書第１１段落、第５８段落、第６７段落、第６９段落、第８１段落、第８３段落、第９４段落及び第９６段落に明確に記載されている。
　よって、これらの訂正事項は、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであって、特許明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてするものである。
　（２）訂正事項１−２について
　「前記下地膜は、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」を「前記下地膜は、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」に訂正することに関しては、本件特許明細書に、以下のように記載されている。
「上記（１）の方法では、・・・成膜温度が６００℃以上と高いので、安価なガラス基板が使用できないというコストの問題もある。」（第８段落）
「上記（２）の方法は、結晶化に際し６００℃以上の高温にて数十時間にわたる加熱処理が必要であるため、生産性に非常に乏しい。」（第９段落）
「特に、基板上に複数のＴＦＴを有する液晶表示用アクティブマトリクス基板のような半導体装置では、上記の酸素ドナーはＴＦＴ特性をばらつかせる大きな原因ともなる。すなわち、酸素ドナーを発生させる一次原因は、ケイ素膜の溶融固化による結晶化工程であり、上述のように課題として、得られる結晶性ケイ素膜の膜質（結晶性）不均一性がある。特に、ケイ素膜中に取り込まれる上記酸素ドナーの数は、結晶化工程に大きく依存し、より高エネルギーが与えられ結晶化された局所領域では、酸素ドナー濃度が相対的に高くなるため、本来の素子間の特性ばらつきにプラスして、酸素ドナーによるばらつきが加算される。」（第４６段落）
「本発明者らが調べたところ、レーザー照射により熔融結晶化された結晶性ケイ素膜の表面ラフネスもまた下地膜による依存性が大きいことがわかった。すなわち、ケイ素膜がレーザー照射によりその融点まで瞬時に加熱される際に、その下層の酸化ケイ素膜にＨ2ＯやＳｉＯＨ基が多量に存在していれば、それらがケイ素膜を通って、雰囲気中に突沸し、それがケイ素膜の表面ラフネスをさらに大きくしていることがわかった。」（第４７段落）
「本発明の大まかな主旨は、酸化ケイ素を主成分とする下地膜を有し、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜を活性領域とする薄膜半導体装置において、前記下地膜を、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が約１×１０20個／ｃｍ3以下、あるいは膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０21個／ｃｍ3以下となるように構成することである。このような構成でＴＦＴなどの半導体装置を作成すると、素子特性を向上するために、エネルギー密度が２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2にエネルギービームの出力アップを図った場合の、活性領域のケイ素膜のＮ型化現象は低減され、素子特性も安定する。したがって、ケイ素膜に十分なエネルギーを与え結晶化することができるため、活性領域の結晶性が大きく向上し、その結果、電流駆動能力を電界移動度で５０〜２００ｃｍ2／Ｖｓに飛躍的に向上できる。一方、ＴＦＴにおいては閾値電圧ＶTHのマイナスシフト、オフ動作時のリーク電流の増大などの弊害を生じず、従来両立できなかった高性能で且つ高信頼性、高安定性の半導体装置を実現することができる。」（第４８段落）
「さらに、図６から、ケイ素膜の比抵抗が完全に飽和するのは、下地膜のＨ2Ｏ濃度が約１×１０19個／ｃｍ3以下であることがわかる。したがって、下地膜に含有されるＨ2Ｏの影響が、素子特性としてほぼ完全に問題なくなるのはこの値以下であり、本発明におけるレーザー結晶化によるケイ素膜の下地酸化ケイ素膜のＨ2Ｏ濃度の、より最適値としては、１×１０19個／ｃｍ3以下であることが望ましい。Ｈ2Ｏ濃度は低いほど望ましいが、現実的な作製可能な下限値は１×１０17個／ｃｍ3程度である。」（第５１段落）
「また、図７から、下地膜のＳｉＯＨ基の濃度もまたケイ素膜の比抵抗に影響を及ぼしていることがわかる。図７から、ケイ素膜の比抵抗と下地膜のＳｉＯＨ基の濃度の関係は、ＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０21個／ｃｍ3を境にして、これ以上の値では急激な減少傾向を示す。すすなわち、下地膜のＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０21個／ｃｍ3以下であれば、ケイ素膜の抵抗値はほぼ飽和し、イントリンシックに近い状態となり、膜中のキャリャ濃度が極めて少なくなる。さらに、本発明の効果をより引き出すためには、水分（Ｈ2Ｏ）濃度とＳｉＯＨ基の濃度を同時制御することが最も有効で、下地膜としての酸化ケイ素膜の水分（Ｈ2Ｏ）濃度が約１×１０20個／ｃｍ3以下で、且つＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０21個／ｃｍ3以下とすることがより望ましい。ＳｉＯＨ濃度は低いほど望ましいが、現実的な作製可能な下限値は１×１０18個／ｃｍ3程度である。」（第５２段落）
「本発明の条件を満たす酸化ケイ素膜の作製方法としては、様々な方法が考えられるが、・・・下記３つの方法が最も優れている。第１の方法として、基板温度１５０℃以上３００℃以下でのスパッタリング法により形成する方法がある。この場合、１５０℃以下では酸化ケイ素膜の膜質が良くなく膜中Ｈ2Ｏ含有量が大きくなる。３００℃以上では酸素欠損のあるＳｉが増え、膜中固定電荷密度が大きくなる恐れがある。第２の方法として、ＳｉＨ4ガスとＮ2Ｏガスを材料としてプラズマＣＶＤ法により形成し、その後に５５０℃以上６００℃以下の加熱処理を施す方法がある。ここで５５０℃以下では膜中のＨ2Ｏ、ＳｉＯＨ基が十分に放出されず、６００℃以上では基板としてガラスを用いた場合、ガラス基板が軟化する恐れがある。第３の方法として、ＴＥＯＳなどの有機シラン系ガスと酸素ガスを材料としてプラズマＣＶＤ法により形成し、その後に５５０℃以上６００℃以下の加熱処理を施す方法がある。ここで５５０℃以下では同じく、膜中に存在するＨ2Ｏ、ＳｉＯＨ基が膜外に十分放出されず、６００℃以上ではガラス基板が軟化する恐れがある。」（第５８段落）
「まず、図１（Ａ）に示すように、ガラス基板１０１上に例えばスパッタリング法によって厚さ３００ｎｍ程度の酸化ケイ素からなる下地膜１０２を形成する。酸化ケイ素膜を形成するときのスパッタリング条件としては、石英ターゲットを用い、基板を２００℃に加熱した状態で、Ａｒ／Ｏ2混合ガス中にて行った。このときの酸化ケイ素膜の膜中のＨ2Ｏ濃度は、５×１０18個／ｃｍ3程度であり、ＳｉＯＨ基の濃度は、２×１０19個／ｃｍ3程度であった。」（第６９段落）
「次に、減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などによって、厚さ２０〜１００ｎｍ、例えば３０ｎｍの非晶質ケイ素（ａ−Ｓｉ）膜１０３を成膜する。プラズマＣＶＤ法により前記ａ−Ｓｉ膜１０３を成膜した場合には、その膜中に多量の水素を含有し、後のレーザー照射時の膜剥がれの原因となるため、ここで４５０℃程度の温度で数時間熱処理を行い、膜中の水素を放出しておく必要がある。」（第７０段落）
「その後、図１（Ｂ）に示すように、レーザー光１０７を照射し、ａ−Ｓｉ膜１０３を結晶化する。このときのレーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザー光１０７の照射条件は、照射時に基板を２００〜５００℃、例えば４００℃に加熱し、エネルギー密度２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2、例えば３２０ｍＪ／ｃｍ2とした。レーザー光１０７は、基板表面におけるビームサイズが１５０ｍｍ×１ｍｍの長尺矩形状となるように、ホモジナイザーによって成型されており、その長辺方向に対して垂直方向に順次走査した。このときの順次走査に伴うビームのオーバーラップ量は、９０％と設定したため、ａ−Ｓｉ膜１０３の任意の一点に対して、それぞれ１０回レーザー照射されることになる。この工程により、ａ−Ｓｉ膜１０３はその融点以上に加熱され、溶融し固化することで良好な結晶性を有する結晶性ケイ素膜１０３ａとなる。このときの結晶性ケイ素膜１０３ａの比抵抗を測定すると、５×１０6Ω・ｃｍ程度であった。」（第７１段落）
「図５（Ａ）に示すように、ガラス基板３０１上にプラズマＣＶＤ法によって厚さ３００ｎｍ程度の酸化ケイ素からなる下地膜３０２を形成する。このときの成膜条件としては、材料ガスとしてシラン（ＳｉＨ4）と、Ｎ2Ｏを用い、０．５〜１．５Ｔｏｒｒの減圧雰囲気、例えば０．８Ｔｏｒｒに設定し、基板温度３００〜３５０℃にてＲＦプラズマにより分解・堆積させた。その後、不活性ガス雰囲気中にて、基板温度５００〜６００℃、例えば５８０℃で数時間アニール処理を行った。このようにして得られた膜は、厳密には幾分かのＳｉＯＨの成分を有している。上記加熱処理工程において、膜中に含有されるＨ2Ｏは放出されると共に、ＳｉＯＨ基の結合も切れてＯＨ成分が膜外に放出される。その結果、得られる酸化ケイ素膜のＨ2Ｏ濃度は、１×１０19個／ｃｍ3程度に、ＳｉＯＨ基の濃度は、１×１０20個／ｃｍ3程度になった。そして、酸化ケイ素膜からなる下地膜３０２上に、減圧ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ法によって、厚さ２０〜１００ｎｍ、例えば５０ｎｍの真性（Ｉ型）の非晶質ケイ素膜（ａ−Ｓｉ膜）３０３を成膜する。」（第９６段落）
   よって、上記各段落の記載より、「前記下地膜」は、「エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受け」ておらず、「前記エネルギービーム照射時において」、「前記下地膜」が「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」は開示されているから、訂正事項１−２は、特許請求の範囲の減縮を目的とし、また、特許明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてするものである。
　（３）訂正事項２−２，訂正事項３−２，訂正事項４−２について
　（２）で引用した、本件特許明細書の各段落記載事項より、訂正事項２−２に関し、「前記下地膜」は、「エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受け」ておらず、「前記エネルギービーム照射時において」、「前記下地膜」が「膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」は開示されており、また、訂正事項３−２に関し、「前記下地膜」は、「エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受け」ておらず、「前記エネルギービーム照射時において」、「前記下地膜」が、「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」は開示されており、さらに、訂正事項４−２に関し、「前記チャネル領域と接して下層に形成された下地膜」は、「パルスレーザ光の順次照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく前記パルスレーザ光の順次照射時において」、「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜で構成されること」は開示されているから、訂正事項２−２，訂正事項３−２、及び訂正事項４−２は、いずれも、特許請求の範囲の減縮を目的とし、また、特許明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてするものである。
　（４）訂正事項５−２について
　（２）で引用した、本件特許明細書の各段落記載事項より、「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜よりなる」下地膜が、「酸化ケイ素を主成分とする下地膜」であること、及び、「結晶性ケイ素膜」が「下地膜上」に形成されたものであることは明らかであって、また、「下地膜上の結晶性ケイ素膜」を「前記下地膜上に形成した結晶性ケイ素膜」とする訂正は、「下地膜」が「基板上に構成され、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る複数の画素電極を駆動する薄膜トランジスタ」における「下地膜」であることを明りょうにするために「下地膜」に「前記」を付すと共に、「結晶性ケイ素膜」が「下地膜上」に「形成した」ものであることを明りょうとするために「下地膜上の」を「下地膜上に形成した」と訂正するものであるから、訂正事項５−２は、特許請求の範囲の減縮、又は明りょうでない記載の釈明を目的とするものであって、特許明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてするものである。
　（５）訂正事項６−２，訂正事項７−２について
　（２）で引用した、本件特許明細書の各段落記載事項より、訂正事項６−２に関し、「エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく」絶縁膜を「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる」ように「絶縁膜を形成する工程」は開示されており、また、訂正事項７−２に関し、「エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく」絶縁膜を「膜中に含有するＳｉＯＨ基濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる」ように「絶縁膜を形成する工程」は開示されているから、訂正事項６−２及び訂正事項７−２は、いずれも、特許請求の範囲の減縮を目的とし、また、特許明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてするものである。
　（６）訂正事項８について
　「熔融固化」が「溶融固化」の誤記であることは明らかであるから、訂正事項８は、誤記の訂正を目的とするものであって、特許明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてするものである。  
　よって、上記訂正は、特許明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてするものであって、特許請求の範囲の減縮、明りょうでない記載の釈明又は誤記の訂正を目的とするものであって、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、変更するものでもない。
　
　４．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
第３　特許異議申立について
　１．特許異議申立の概要
　（１）特許異議申立人斉藤忠による特許異議申立の理由の概要
　特許異議申立人斉藤忠は、証拠として本願出願前に国内において頒布された
　１）甲第１号証　特開平７−０９９３２３号公報
　１）甲第２号証　Journal of Electrochemical Society, Vol.137，No.7 (1990),p.2209−p.2215　
　３）甲第３号証　特開平８−０６９９６７号公報
　４）甲第４号証　特開平７−３３５９０４号公報
を提出し、本件請求項１ないし３，請求項６ないし１１に係る発明は、甲第１号証に記載された発明であって、特許法第２９条第１項第３号に規定する発明に該当するから、本件請求項１ないし３，請求項６ないし１１に係る発明についての特許は、特許法第２９条第１項第３号の規定に違反してなされたものであって（異議理由１）、本件請求項１ないし１１に係る発明は、甲第１号証ないし甲第４号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件請求項１ないし１１に係る発明についての特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり（異議理由２）、さらに、本件請求項１ないし１１に係る発明は、発明の構成が明確でないから、特許法第３６条第６項第２号の規定する要件を満たしておらず、本件請求項１ないし１１に係る発明の特許は、特許法第３６条第６項第２号の規定に違反してなされたものである（異議理由３）と主張している。
（２）特許異議申立人田中智典による特許異議申立の理由の概要
  特許異議申立人田中智典は、証拠として本願出願前に国内において頒布された
　１）甲第１号証　特開平５−１７５５０２号公報
　２）甲第２号証　Applied Surface Science ６４（１９９３）p.175−p.183　
　３）甲第３号証　Thin Solid Films　Vols．290-291(1996) p.427−p.434
　４）甲第４号証　特開平８−０６９９６７号公報
を提出し、本件請求項１ないし１１に係る発明は、甲第１号証ないし甲第４号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件請求項１ないし１１に係る発明についての特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものである（異議理由１）と主張している。
　
 ２．取消理由通知の概要
　平成１６年６月１５日付けの取消理由通知の内容は以下のとおりである。
「理由１．特許法第２９条違反について
（１）本件の請求項１ないし３及び請求項６ないし１１に係る発明は、その出願前日本国内または外国において頒布された下記の刊行物１に記載された発明であって、本件の請求項１ないし３及び請求項６ないし１１に係る発明は、特許法第２９条第１項第３号に規定する発明に該当する。
　よって、本件の請求項１ないし３及び請求項６ないし１１に係る発明の特許は、特許法第２９条第１項第３号の規定に違反してなされたものである。
　
（２）本件の請求項１ないし１１に係る発明は、その出願前日本国内又は外国において頒布された下記の刊行物１ないし８に記載された発明から、当業者が容易に発明することができたものである。
　よって、本件の請求項１ないし１１に係る発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものである。
　
　さらに、特許異議申立人斉藤忠が提出した特許異議申立書の「３．申立ての理由」（第２頁第１行ないし第１９頁第１行）及び、特許異議申立人田中智典が提出した特許異議申立書の「３．申立の理由」（第２頁第１行ないし第２８頁第９行）も参照されたい。なお、特許異議申立人斉藤忠が提出した甲第１号証ないし甲第４号証は、それぞれ刊行物１ないし刊行物４と読み替えるものとし、特許異議申立人田中智典が提出した甲第１号証ないし甲第４号証及び参考文献１は、それぞれ刊行物５、刊行物６、刊行物３、刊行物７及び刊行物８と読み替えるものとする。
　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　記
　
刊行物１．特開平７−０９９３２３号公報（特許異議申立人斉藤忠提出の甲第１号証）
刊行物２．Journal of Electrochemical Society, Vol.137，No.7 (1990),p2209-2215（同甲第２号証）
刊行物３．特開平８−０６９９６７号公報（同甲第３号証、特許異議申立人田中智典提出の甲第４号証）
刊行物４．特開平７−３３５９０４号公報（同甲第４号証）
刊行物５．特開平５−１７５５０２号公報（特許異議申立人田中智典提出の甲第１号証）
刊行物６． Applied Surface Science ６４（１９９３）p.175−p.183（同甲第２号証）
刊行物７． Thin Solid Films　Vols．290-291(1996) ｐ427-434（同甲第３号証）
刊行物８．特開平４−０１１７２２号公報（同参考文献１）
　　
　理由２．明細書の記載要件違反について
　本件の請求項１ないし１１に係る発明は、明細書の発明の詳細な説明の欄に「発明」として記載されておらず、明細書及び図面の記載が不備であり、また、「発明」の構成が実質的に明確でないから、特許法第３６条第４項、同法第６項第１号及び第２号に規定する要件を満たしていない。
　よって、本件の請求項１ないし１１に係る発明の特許は、特許法第３６条第４項、同法第３６条第６項第１号及び第２号に規定する要件を満たしていない特許出願に対してなされたものである。　
　さらに、特許異議申立人斉藤忠が提出した特許異議申立書の「３．申立ての理由」の第１９頁第２行ないし同頁第１８行の記載も参照されたい。」
　
　３．刊行物記載事項
　（１）刊行物１．特開平７−０９９３２３号公報（特許異議申立人斉藤忠提出の甲第１号証）
　刊行物１には、図６とともに、以下の事項が記載されている。
「【請求項１】　ガラス基板上に下地膜を形成する第１の工程と、
前記ガラス基板をその歪み点以上の第１の温度で熱アニールする第２の工程と、
前記第１の温度から２℃／分以下の速度で歪み点以下の第２の温度まで徐冷する第３の工程と、
前記下地膜上に珪素膜を形成する第４の工程と、
第１の温度を越えない第３の温度にて、基板を熱アニールする第５の工程と、を有する半導体装置の作製方法。」（特許請求の範囲請求項１）
「【産業上の利用分野】本発明は、ガラス等の絶縁基板、あるいは各種基板上に形成された半導体装置、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）、またはそれらを応用した薄膜集積回路、特にアクティブ型液晶表示装置（液晶ディスプレー）用薄膜集積回路の作製方法に関するものである。」（明細書第１段落）
「【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板上に下地膜として、プラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化アルミニウムまたはこれらを２層以上重ねた多層膜を形成したのち、基板をその歪み点（歪み温度）以上、好ましくはガラス転移点以上の温度において熱アニールし、その後、２℃／分以下、好ましくは、０．５℃／分以下、より好ましくは０．３℃／分以下の速度で、歪み点以下の温度まで徐冷することによって、ガラス基板自体のその後の熱処理における収縮を抑制する。・・・」（明細書第２段落）
「【作用】上記の如く、ガラス基板に対しては、歪み点以上の温度で熱アニールした後、徐冷する工程を経ると、その後の熱処理工程（結晶化熱アニール等）においても基板の収縮等が生じることは少なく、熱処理工程の前後にパターニングが必要な場合にとって都合が良い。さらに、より歩留り良く、また特性の優れた半導体回路等を形成するには、下地膜は上述のような基板の熱アニールおよび徐冷の工程の前に形成することが好ましかった。例えば、珪素膜に触媒性金属元素（ニッケル等) を選択的に導入し、横方向成長をおこなうと、上記のように歪み点以上の温度で熱アニールされる際に下地膜の応力が緩和され、結晶成長を促進する効果があることが明らかになった。」（明細書第２１段落）
「【００６３】〔実施例４〕図６を用いて、本実施例を説明する。基板としては、ＮＨテクノグラス社製のＮＡ４５ガラス（歪み点６１０℃）を用いた。ガラス基板６０１上にプラズマＣＶＤ法によって２層の下地膜を形成した。まず、基板上に窒化珪素膜６０２を１０００Å成膜し、さらに酸化珪素膜６０３を１０００Å成膜した。以上の成膜は連続的におこなった。窒化珪素膜６０２を形成する理由は、ガラス基板からの可動イオン等による汚染をなくすためである。
【００６４】さらに、基板を歪み点以上の６５０℃の一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）雰囲気中で１時間アニールした後、０．２℃／分で５００℃まで徐冷した。そして、プラズマＣＶＤ法によって厚さ３００〜８００Å、例えば、５００Åの非晶質珪素膜６０４を成膜した。さらに、厚さ１０００Åの酸化珪素のマスク６０５を形成した。そして、酢酸ニッケル水溶液を用いたスピンコーティング法によって、酢酸ニッケル膜６０６を形成した。ニッケルの濃度は５０〜３００ｐｐｍ、例えば、１００ｐｐｍとした。このとき、酢酸ニッケル膜６０６は数〜数十Å程度と極めて薄いため膜になってるとは限らない。（図６（Ａ））
【００６５】次に５５０℃、８時間の加熱アニールをおこない、非晶質珪素膜６０４を結晶化せしめた。この際、矢印で示されるように、基板に対して平行な方向に結晶成長が進行した。次に、マスク６０５（結晶化アニールの際の保護膜でもある）を除去した後、結晶性の向上のためにレーザー結晶化を施した。ＫｒＦエキシマレーザー光（波長２４８ｎｍ）を２００〜３００ｍＪ／ｃｍ2 で照射することによって、結晶性珪素膜６０７が得られた。（図６（Ｂ））
【００６６】その後、結晶性珪素膜６０７をパターニングして、島状の活性層領域６１１を形成した。この際、図６（Ｂ）で６０８で示された領域が、ニッケルが直接導入された領域であり、ニッケルが高濃度に存在する領域である。また、実施例１および２で示したように結晶成長の終点６０９、６１０にも、やはりニッケルが高濃度に存在する。これらの領域は、その間の結晶化している領域に比較してニッケルの濃度が１桁近く高いことが判明している。したがって、本実施例においては、アクティブ素子、例えば画素ＴＦＴを形成するための領域である活性層領域はこれらのニッケル濃度の高い領域を避けてパターニングし、ニッケルの高濃度領域を意図的に除去した。活性層のエッチングは垂直方向に異方性を有するＲＩＥ法によっておこなった。」（明細書第６３〜６６段落）
（２）刊行物２．Journal of Electrochemical Society, Vol.137，No.7 (1990),p.2209-p.2215（同甲第２号証）
　刊行物２には、Fig.3、Fig.4、Fig.11、Fig.12及びTableVには、酸化珪素膜中のＨ２Ｏ濃度の基となるＦＴＩＲスペクトルの３４００ｃｍ−１付近の吸収、酸化珪素膜中のＳｉＯＨ濃度の基となるＦＴＩＲスペクトルの３６５０ｃｍ−１付近の吸収が示されている。
（３）刊行物３．特開平８−０６９９６７号公報（同甲第３号証、特許異議申立人田中智典提出の甲第４号証）
　刊行物３には、図４とともに、以下の事項が記載されている。
「【請求項１】　結晶化を助長する金属元素を非晶質珪素膜に選択的に導入する工程と、　
　前記珪素膜に対してレーザー光または強光を照射する工程と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２】　結晶化を助長する金属元素を非晶質珪素膜に選択的に導入する工程と、
　前記珪素膜に対してレーザー光または強光を照射する工程と、
　前記レーザー光または強光が照射された結晶性珪素膜に対して加熱処理を施す工程と、
　を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。」（特許請求の範囲請求項１〜２）
「【０１０１】〔実施例４〕本実施例においては、実施例２に示すようにニッケルを選択的に導入し、その部分から横方向（基板に平行な方向）に結晶成長した領域を用いて電子デバイスを形成する例を示す。このような構成を採用した場合、デバイスの活性層領域におけるニッケル濃度をさらに低くすることができ、デバイスの電気的安定性や信頼性の上から極めて好ましい構成とすることができる。
【０１０２】図４に本実施例の作製工程を示す。まず、基板２０１を洗浄し、ＴＥＯＳ（テトラ・エトキシ・シラン）と酸素を原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によって厚さ２０００Åの酸化珪素の下地膜２０２を形成する。そして、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１０００Åの真性（Ｉ型）の非晶質珪素膜２０３を成膜する。次に連続的に厚さ５００〜２０００Å、例えば１０００Åの酸化珪素膜２０５をプラズマＣＶＤ法によって成膜する。そして、酸化珪素膜２０５を選択的にエッチングして、非晶質珪素の露出した領域２０６を形成する。
【０１０３】そして実施例２に示した方法により結晶化を助長する触媒元素であるニッケル元素を含んだ溶液（ここでは酢酸塩溶液）塗布する。酢酸溶液中におけるニッケルの濃度は１００ｐｐｍである。その他、詳細な工程順序や条件は実施例２で示したものと同一である。この工程は、実施例３または実施例４に示した方法によるものであってもよい。
【０１０４】この後、線状に形成されたレーザー光を２０６の領域から図面左の方向に走査させながら照射することで、珪素膜２０３の結晶化を行う。この線状のレーザー光は、図面奥行き方向に長手方向を有する幅数ミリ〜数センチ、長さ数十センチを有する線状のものを用いる。またこのレーザー光の照射工程は、試料を５５０℃の温度に加熱しながら行う。
【０１０５】上記ようなレーザー光の照射を行うことによって、ニッケルに直接接触した領域２０６を出発点として、矢印で示されるように基板に対して平行な方向に結晶成長が進行する。図において、領域２０４はニッケルが直接導入されて結晶化した部分、領域２０３は横方向に結晶化した部分を示す。この２０３で示される横方向への結晶は、数十μｍ程度である。（図４（Ａ））」（第１０１〜１０５段落）　
（４）刊行物４．特開平７−３３５９０４号公報（同甲第４号証）
　刊行物４には、図５とともに以下の事項が記載されている。
「【００５０】以上の工程によって、Ｎチャネル型ＴＦＴ２２７、Ｐチャネル型ＴＦＴ２２８、２２９を形成することができた。また、ＴＦＴ２２９に隣接して容量２３０（これはゲイト絶縁膜２０４を誘電体とする）も形成できた。本実施例では、ＴＦＴ２２９はアクティブマトリクス回路の画素のスイッチング素子あるいはサンプリングＴＦＴに用いられるＴＦＴを表しており、ＴＦＴ２２７、２２８はその他の論理回路に用いられるＴＦＴを表している。
【００５１】図５は本実施例で示したＴＦＴを用いて構成されるアクティブマトリクス回路とそのドライバー回路、その他の回路を基板５０４上に形成した場合のブロック図を示す。本実施例で示したＴＦＴ２２７、２２８はそのうちのＸ／Ｙデコーダー・ドライバーやＣＰＵ、各種メモリーの論理回路に使用される。一方、ＴＦＴ２２９はアクティブマトリクス回路の画素のスイッチングＴＦＴ５０１やドライバー回路のサンプリングＴＦＴ、各種メモリーのマトリクス素子として用いられる。また、容量２３０はアクティブマトリクス回路の画素セル５０２の補助容量５０３や、各種メモリー回路の記憶素子い用いられる。」（第５０〜５１段落）
（５）刊行物５．特開平５−１７５５０２号公報（特許異議申立人田中智典提出の甲第１号証）
　刊行物５には、図４とともに、以下の事項が記載されている。
「【請求項１】　ゲート酸化膜がシリコン原子と水素原子の結合したＳｉＨ、ＳｉＨ2およびＳｉＨ3の官能基と、シリコン原子と水酸基が結合したＳｉＯＨの官能基を含まない酸化シリコン膜で構成されている薄膜トランジスタ。」（特許請求の範囲請求項１）
「【０００８】ところが、ＡＰＣＶＤ法とＰＣＶＤ法で形成された酸化シリコン膜をゲート絶縁膜に使用した薄膜トランジスタの特性は、長時間の連続使用により、レーザ結晶化多結晶シリコンをチャンネル層に利用した薄膜トランジスタでも、電気的特性が劣化する問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点を考慮して、安価なガラス基板が使用できる６００℃以下のプロセス温度で、長時間の連続使用に対しても、電気的特性が劣化しない薄膜トランジスタを製造できる酸化シリコン膜のゲート絶縁膜を提供するものである。」（第８〜９段落）
「【００２４】次に、図４に示すように、不純物を含んだシリコン層ＰＡＤと多結晶シリコン層ＰＣＳと酸化シリコン層ＵＬＩを覆うように、酸化シリコン層ＧＩＬを１２０ｎｍの厚みで被着形成する。酸化シリコン層ＧＩＬの形成方法は、ＡＰＣＶＤ法で４００℃の温度でモノシランと酸素を反応ガスに用いて形成する。次に、酸化シリコン層ＧＩＬを形成した基板を窒素雰囲気中で６００℃の温度で２時間熱アニールを施す。反応ガスにモノシランと酸素を用いて４００℃の温度でＡＰＣＶＤ法で形成した酸化シリコン膜を２００ｎｍの厚みでシリコン基板上に形成し、ＦＴ−ＩＲ法で赤外吸収を観測すると、８７０〜８９０ｃｍ-1にＳｉＨ2の振動による吸収と、３６００ｃｍ-1付近にＳｉＯＨの振動吸収が観測される。一方、４００℃の温度でＡＰＣＶＤ法で形成した酸化シリコン層を６００℃の温度でアニールした場合、上記の赤外吸収が観測されない。
【００２５】ゲート絶縁膜の形成方法は上記の方法に限られることはなく、テトラエトキシシランガスを用いたプラズマＣＶＤ法による酸化シリコン膜を形成し６００℃の温度で２時間窒素雰囲気中でアニールした酸化シリコン膜もＳｉＨ2やＳｉＯＨの官能基の振動が観測されない。
・・・
【００２７】図１１に従来の薄膜トランジスタに使用された酸化シリコン膜と、本発明のゲート絶縁膜のために使用される酸化シリコン膜のＦＴ−ＩＲの測定結果を示す。　ＳｉＨ、ＳｉＨ2およびＳｉＨ3の官能基と、シリコン原子と水酸基が結合したＳｉ−ＯＨの官能基を含まない酸化シリコン膜は上記の方法に限られず、他さまざまな方法があるが、本発明の主旨は、ＳｉＨ、ＳｉＨ2およびＳｉＨ3の官能基とＳｉＯＨ官能基を含まない酸化シリコン膜をゲート絶縁膜に用いた薄膜トランジスタの構成と形成方法であり、この理由は実施例の終わりに改めて説明する。　以上の数種の方法によりＳｉＨ、ＳｉＨ2およびＳｉＨ3の官能基と、ＳｉＯＨの官能基を含有しない酸化シリコン層ＧＩＬを形成することができる。」（第２４〜２７段落）
（６）刊行物６． Applied Surface Science ６４（１９９３）p．175−p.183（同甲第２号証）
　刊行物６には、p.175、Table２及び、「2.4.　Infrared　spectroscopy」（p.180　右欄〜p.181　右欄）に、シリコン単結晶基板上にプラズマＣＶＤにより堆積された酸化シリコン膜中に含まれるＳｉＯＨ濃度は、ＩＲ測定結果から求めると８．４〜２０×１０２０原子ｃｍ−３であることが記載されている。
（７）刊行物７． Thin Solid Films　Vols．290-291(1996) p.427−p.434（同甲第３号証）
   刊行物７には、p.428左欄、Fig.６及び、p.430左欄〜p.431右欄に、シリコンウエハ上にプラズマＣＶＤにより堆積された酸化シリコン膜中に含まれるＳｉＯＨ濃度は、ＦＴＩＲ測定からの換算により１０２０原子ｃｍ−３程度含まれていることが記載されている。
（８）刊行物８．特開平４−０１１７２２号公報（同参考文献１）
　刊行物８には、第１図とともに以下の事項が記載されている。
「基板上に、下地層、非晶質または多結晶半導体膜、および保護膜を順次形成し、半導体膜の上層部分は溶融するが下層部分は溶融しないような強度のレーザ光を照射して、前記半導体膜の下層部分以外を結晶化する半導体結晶化膜の形成方法。」（特許請求の範囲）
「本発明は半導体結晶化膜の形成方法に関し、特に結晶化膜中に混入する不純物を減少せしめた半導体結晶化膜の形成方法に関する。」（第１頁左下欄第１２〜１４行）
「次に、前記保護膜４上から、レーザ光Ｒを照射して非晶質または多結晶半導体膜３を結晶化して結晶化膜５を形成する（第１図（ｂ）（ｃ）参照）。・・・この際、非晶質または多結晶半導体膜３の下層部分は溶融しないような状態でレーザ光を照射する。・・・非晶質または多結晶半導体膜３の下層部分が溶融しないような状態でレーザ光を走査すると、非晶質または多結晶半導体膜３の下層に形成した酸化シリコン膜２の構成元素が結晶化膜５中に混入することはなく、結晶化膜５中の酸素原子は１０１８個ｃｍ−３程度となり、半導体膜３を完全に溶融させた場合の酸素濃度は５×１０１９〜２×１０２０個ｃｍ−３程度であるから、本発明によれば約１桁少なくなる。」（第３頁左上欄第１８行〜同頁右上欄第１８行）
　
　４．本件発明
　上記第２　４．のとおり、訂正請求は容認されたので、本件発明はその訂正請求書の特許請求の範囲の請求項１ないし請求項１１に記載された以下のとおりのものである。
「【請求項１】　ガラス基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。」（以下、「本件発明１」という。）
「【請求項２】　ガラス基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。」（以下、「本件発明２」という。）
「【請求項３】　ガラス基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であることを特徴とする半導体装置。」（以下、「本件発明３」という。）
「【請求項４】　ガラス基板上に構成され、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る複数の薄膜トランジスタを有する半導体装置において、該複数の薄膜トランジスタのチャネル領域は、パルスレーザー光の順次走査照射により結晶化された結晶性ケイ素膜よりなり、前記チャネル領域と接して下層に形成された下地膜は、パルスレーザ光の順次走査照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく前記パルスレーザ光の順次走査照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜で構成されることを特徴とする半導体装置。」（以下、「本件発明４」という。）
「【請求項５】　ガラス基板上に構成され、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る複数の画素電極を駆動する薄膜トランジスタを有し、各薄膜トランジスタには前記画素電極による液晶容量と並列に補助容量成分が接続されてなる半導体装置において、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であって、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギー照射工程において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ、ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる条件若しくはどちらかの一方の条件を満たす絶縁膜よりなる前記下地膜上に形成された結晶性ケイ素膜を用いて、前記薄膜トランジスタのチャネル領域と、その薄膜トランジスタに接続された前記補助容量成分の一方の電極とを構成したことを特徴とする半導体装置。」（以下、「本件発明５」という。）
「【請求項６】　ガラス基板上に、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上にケイ素膜を形成する工程と、該ケイ素膜にエネルギービームを照射し、溶融固化過程において結晶化させる工程と、該ケイ素膜を活性領域に用いて、薄膜半導体装置を完成させる工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造方法。」（以下、「本件発明６」という。）
「【請求項７】　ガラス基板上に、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく膜中に含有するＳｉＯＨ基濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上にケイ素膜を形成する工程と、該ケイ素膜にエネルギービームを照射し、溶融固化過程において結晶化させる工程と、該ケイ素膜を活性領域に用いて、薄膜半導体装置を完成させる工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造方法。」（以下、「本件発明７」という。）
「【請求項８】　前記下地膜上に非晶質ケイ素膜を形成し、加熱することにより固相状態において結晶化させる工程と、該結晶化されたケイ素膜に対しエネルギービームを照射して溶融固化させることで、ケイ素膜を再結晶化する工程とを有することを特徴とする前記請求項６あるいは７記載の半導体装置の製造方法。」（以下、「本件発明８」という。）
「【請求項９】　前記下地膜上に非晶質ケイ素膜を形成し、該非晶質ケイ素膜を加熱することにより固相状態において結晶化させる工程は、該非晶質ケイ素膜に、その結晶化を助長する触媒元素を導入した後、行われることを特徴とする前記請求項８記載の半導体装置の製造方法。」（以下、「本件発明８」という。）
「【請求項１０】　前記非晶質ケイ素膜を加熱することにより固相状態において結晶化させる工程は、該非晶質ケイ素膜に、その結晶化を助長する触媒元素を選択的に導入し、加熱処理により、該触媒元素が選択的に導入された領域から、その周辺部へと横方向に結晶成長させることにより行われ、該横方向に結晶成長させた領域を用いて、半導体装置の活性領域を形成することを特徴とする前記請求項９記載の半導体装置の製造方法。」（以下、「本件発明１０」という。）
「【請求項１１】　前記エネルギービームは、前記ケイ素膜に照射されるエネルギー密度が２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2のパルスレーザーであることを特徴とする前記請求項６あるいは７記載の半導体装置の製造方法。」（以下、「本件発明１１」という。）
　５．対比・判断
　　斉藤忠の異議理由１，異議理由２及び田中智典の異議理由１について
　（５−１）本件発明１について
　　刊行物１の特許請求の範囲請求項１には、「ガラス基板上に下地膜を形成する第１の工程と、前記ガラス基板をその歪み点以上の第１の温度で熱アニールする第２の工程と、前記第１の温度から２℃／分以下の速度で歪み点以下の第２の温度まで徐冷する第３の工程と、前記下地膜上に珪素膜を形成する第４の工程と、第１の温度を越えない第３の温度にて、基板を熱アニールする第５の工程と、を有する半導体装置の作製方法。」が記載されている。
　本願発明１と、刊行物１の特許請求の範囲請求項１に記載された製造方法により製造された「半導体装置」（以下、「刊行物１発明」という。）とを比較すると、（相違点ａ）本願発明１が、ガラス基板の歪み点の６００℃以下の温度にて下地膜を熱処理するのに対して、刊行物１発明においては、「前記ガラス基板をその歪み点以上の第１の温度で熱アニールする第２の工程」を備えるから、「ガラス基板上に形成した下地膜」をもガラス基板の歪み点以上の温度でアニール処理されることは明らかであり、また、刊行物１発明における上記ガラス基板の歪み点以上の温度でのアニールは、アニール後に徐冷することにより、その後の熱処理工程（結晶化熱アニール等）における基板の収縮等が生じることを防止するためのものであるから（刊行物１第２１段落参照）、刊行物１発明においては、本願発明１の如く、ガラスの歪み点以下、即ち６００℃以下の温度で下地膜を熱処理することは、その目的に反する、即ち、目的を達成できない温度範囲での熱処理であり、また、（相違点ｂ）本願発明１では、「酸化ケイ素を主成分とする下地膜」が「エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」なる構成を備えるのに対して、刊行物１発明では、上記のように、下地膜の水分濃度について記載も示唆もされていないから、刊行物１発明に基づいて、本願発明１の如く、ガラスの歪み点以下の温度、即ち６００℃以下の温度で下地膜を熱処理するとともに、下地膜の水分濃度を上記の如き所定の範囲とすることは、当業者といえども想到することができたものとはいえない。
　また、刊行物２に、絶縁膜中のＨ２Ｏ、ＳｉＯＨの濃度を測定する方法が記載され、刊行物３に、ガラス基板上に形成された酸化膜（絶縁膜）上に更に形成した非晶質珪素膜を珪素結晶膜とするためにニッケル等の触媒を用いることが記載され、刊行物４に、アクティブマトリクス回路の画素セルの補助容量を備えた薄膜半導体集積回路が記載され、刊行物５に、ゲート酸化膜がＳｉＯＨ基を「含まない」薄膜トランジスタが記載され、刊行物６に、シリコン単結晶上にプラズマＣＶＤにより堆積された酸化シリコン膜中に含まれるＳｉＯＨ濃度は、ＩＲ測定結果から求めると８．４〜２０×１０２０原子／ｃｍ3であることが記載され、刊行物７に、シリコンウエハ上にプラズマＣＶＤにより堆積された酸化シリコン膜中に含まれるＳｉＯＨ濃度は、ＦＴＩＲ測定からの換算により１０２０原子／ｃｍ3程度含まれていることが記載され、刊行物８に、特に結晶化膜中に混入する不純物を減少させるために、基板上の下地層上に形成した非晶質又は多結晶半導体膜を、半導体膜の上層部分は溶融するが下層部分は溶融しないような強度のレーザ光を照射して、半導体膜の下層部分以外を結晶化する半導体結晶化膜の形成方法が記載されている。
　ここで、刊行物５に記載される「ゲート酸化膜」は、薄膜半導体素子の活性領域が形成される下地となる「下地膜」ではなく、また、刊行物６に記載される「酸化シリコン膜」の含まれるＳｉＯＨ濃度が、ＩＲ測定結果から求められた８．４〜２０×１０２０原子／ｃｍ3であり、刊行物７に記載される「酸化シリコン膜」中に含まれるＳｉＯＨ濃度が、ＩＲ換算で１０２０原子／ｃｍ3程度であるとしても、刊行物６又は刊行物７に記載される「酸化シリコン膜」はシリコン単結晶上に形成されたものであって、本件発明１の、ガラス基板上に形成された酸化ケイ素を主成分とする「下地膜」とは、「酸化シリコン膜」または「下地膜」が形成される基体が異なるから、「酸化シリコン膜」または「下地膜」に含まれるＳｉＯＨ濃度を単純に比較することはできない。
　よって、刊行物１ないし８に記載された発明をどのように組み合わせたとしても、本件発明１は、当業者が容易に発明をすることができたとはいえない。
（５−２）本件発明２について
   「（５−１）本件発明１について」の相違点ａについては、本件発明２についても同様である。
　「（５−１）本件発明１について」に記載される、刊行物１発明との、相違点ｂに関しては、本件発明１では、下地膜が「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜である」のに対して、本件発明２では、下地膜が「膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜である」と相違するものの、刊行物１〜刊行物８には、薄膜半導体素子の活性領域となる「結晶性を有するケイ素膜」を形成する下地膜に、「ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3」の範囲で含む点については、記載も示唆もされていない。
　したがって、刊行物１ないし８に記載された発明をどのように組み合わせたとしても、本件発明２は、当業者が容易に発明をすることができたとはいえない。
  （５−３）本件発明３について
   「（５−１）本件発明１について」の相違点ａについては、本件発明３についても同様である。
　「（５−１）本件発明１について」に記載される、刊行物１発明との、相違点ｂに関しては、本件発明３では、本件発明１の、下地膜が「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜である」という構成と、本件発明２の、下地膜が「膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜である」という構成をも備えているから、
「（５−１）本件発明１について」及び「（５−２）本件発明２について」における検討を参照すれば、本件発明３の、下地膜が「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3で、且つ膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜であること」は、刊行物１ないし刊行物８に記載も示唆もされていない。
　したがって、刊行物１ないし８に記載された発明をどのように組み合わせたとしても、本件発明３は、当業者が容易に発明をすることができたとはいえない。
  （５−４）本件発明４について
  「（５−１）本件発明１について」の相違点ａについては、本件発明４についても同様である。
　本件発明４においては、下地膜が、（ａ）「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3」、（ｂ）「ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3」の条件（ａ）と（ｂ）の少なくとも一方の条件を満たす絶縁膜であることが特徴であるから、「（５−１）本件発明１について」及び「（５−２）本件発明２について」での検討を参照すると本件発明４の構成要素である「下地膜」は、刊行物１ないし刊行物８に記載も示唆もされていない。
　したがって、刊行物１ないし８に記載された発明をどのように組み合わせたとしても、本件発明４は、当業者が容易に発明をすることができたとはいえない。
（５−５）本件発明５について
  「（５−１）本件発明１について」の相違点ａについては、本件発明５についても同様である。
　本件発明５においては、下地膜が、（ａ）「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3」、（ｂ）「ＳｉＯＨ基の濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3」の条件（ａ）と（ｂ）の少なくとも一方の条件を満たす絶縁膜であることが特徴であるから、「（５−１）本件発明１について」及び「（５−２）本件発明２について」での検討を参照すると本件発明５の構成要素である「下地膜」は、刊行物１ないし刊行物８に記載も示唆もされていない。
　したがって、刊行物１ないし８に記載された発明をどのように組み合わせたとしても、本件発明５は、当業者が容易に発明をすることができたとはいえない。
（５−６）本件発明６について
　本件発明６と本件発明１とは、本件発明６が「半導体装置の製造方法」であるのに対して本件発明１が「半導体装置」である点において、相違するものの、ガラス基板の歪み点の６００℃以下の温度にて下地膜を熱処理すること、及び、「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜」を備える点において、刊行物１に記載される発明と比較した場合の相違点は、共通しているから、「膜中に含有する水分（Ｈ2Ｏ）濃度が１×１０17個／ｃｍ3〜１×１０19個／ｃｍ3となる絶縁膜」について記載も示唆もされていない刊行物１ないし刊行物８に記載された発明をどのように組み合わせたとしても、本件発明６は、当業者が容易に発明をすることができたものとはいえない。
（５−７）本件発明７について　
　本件発明７と本件発明２とは、本件発明７が「半導体装置の製造方法」であるのに対して本件発明２が「半導体装置」である点において、相違するものの、 ガラス基板の歪み点の６００℃以下の温度にて下地膜を熱処理すること、及び、 「膜中に含有するＳｉＯＨ基濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜」を備える点において、刊行物１に記載される発明と比較した場合の相違点は、共通しているから、「膜中に含有するＳｉＯＨ基濃度が１×１０18個／ｃｍ3〜１×１０21個／ｃｍ3となる絶縁膜」について記載も示唆もされていない刊行物１ないし刊行物８に記載された発明をどのように組み合わせたとしても、本件発明７は、当業者が容易に発明をすることができたものとはいえない。
（５−８）本件発明８について
　請求項８は、「請求項６あるいは７」を引用しているものであるから、「（５−６）本件発明６について」または「（５−７）本件発明７について」において検討したとおりである。
（５−９）本件発明９について
　請求項９は、「請求項８」を引用し、請求項８は請求項６または７を引用しているから、「（５−６）本件発明６について」または「（５−７）本件発明７について」において検討したとおりである。
（５−１０）本件発明１０について
　請求項１０は、「請求項９」を引用し、請求項９は請求項８を引用し、さらに、請求項８は請求項６または７を引用しているから、「（５−６）本件発明６について」または「（５−７）本件発明７について」において検討したとおりである。
（５−１１）本件発明１１について
　請求項１１は、「請求項６あるいは７」を引用しているから、「（５−６）本件発明６について」または「（５−７）本件発明７について」において検討したとおりである。
　したがって、本件発明１ないし３，本件発明６ないし１１は、刊行物１に記載された発明でなく、また、本件発明１ないし１１は、刊行物１ないし８に記載された発明から当業者が容易に発明をすることができたものでもないから、本件発明１ないし１１についての特許は、特許法第２９条第１項３号又は特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものではない。
　よって、斉藤忠の異議理由１，異議理由２及び田中智典の異議理由１は、理由のないものである。
　
　６．特許異議申立人斉藤忠の異議理由３について
　特許異議申立人斉藤忠は、「ＦＴＩＲ測定の結果を正確に濃度で表すことは非常に困難であり、大きな誤差が生ずるのが常態である。加えて、本件特許発明には、ＦＴＩＲ測定の吸収から如何なる方法で水分濃度やＳｉＯＨ濃度の算出されたかについても何ら開示されていない。即ち、かかる水分濃度とＳｉＯＨ基の濃度の数値範囲は普遍性がない単なる算出例に過ぎず、請求項１〜１１は発明の範囲が不明確で記載不備を有する。」と主張しているが、ＦＴＩＲ法を用いた場合に限らず、測定方法により誤差が生ずるのは当業者にとり技術常識であるところ、本件明細書に記載のＳｉＯＨ基の絶対濃度および水分濃度の値の有効数字は１桁であり、この程度の範囲においては、測定方法によらず絶対濃度を求めることは可能である。
　また、ＦＴＩＲによる定量分析法は、例えば、異議申立人田中智典が提出した甲第３号証の「Thin Solid Films　Vols．290-291(1996) pp.427-434」には、ＦＴＩＲからＳｉＯＨの絶対濃度を求める方法が記載され、同じく甲第２号証の「 Applied Surface Science 64(1993) pp．175-183」には、ＩＲからＳｉＯＨ基の濃度の求め方が記載されている。
　このように、当業者が必要に応じて定量方法を選択して、ＳｉＯＨ基の絶対濃度を求めることはできるのであり、水分濃度についても同様に定量方法を選択して求めることは当業者が適宜なし得ることである。
　よって、本件発明１ないし本件発明１１の構成は明確であり、本件発明１ないし本件発明１１は、特許法第３６条第６項第２号に違反するものでなく、異議理由３は理由のないものである。
　
　７．特許異議申立についての判断の結び
　以上のとおりであるから、特許異議申立の理由及び取消理由によっては本件特許の請求項１ないし１１に係る発明についての特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件特許の請求項１ないし１１に係る発明についての特許を取り消すべきべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
半導体装置およびその製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　　
ガラス
エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、
　【請求項２】　　
ガラス
エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、
　【請求項３】　　
ガラス
エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギービーム照射時において、
　【請求項４】　　
ガラス
パルスレーザ光の順次走査照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく前記パルスレーザ光の順次走査照射時において、
　【請求項５】　　
ガラス
　エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であって、エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく、前記エネルギー照射工程において、
前記
に形成された
　【請求項６】　　
ガラス
エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく
　【請求項７】　　
ガラス
エネルギービーム照射前に６００℃以上の温度でのアニールを受けることなく
　【請求項８】　　前記下地膜上に非晶質ケイ素膜を形成し、加熱することにより固相状態において結晶化させる工程と、該結晶化されたケイ素膜に対しエネルギービームを照射して
溶
　【請求項９】　　前記下地膜上に非晶質ケイ素膜を形成し、該非晶質ケイ素膜を加熱することにより固相状態において結晶化させる工程は、該非晶質ケイ素膜に、その結晶化を助長する触媒元素を導入した後、行われることを特徴とする前記請求項８記載の半導体装置の製造方法。
　【請求項１０】　　前記非晶質ケイ素膜を加熱することにより固相状態において結晶化させる工程は、該非晶質ケイ素膜に、その結晶化を助長する触媒元素を選択的に導入し、加熱処理により、該触媒元素が選択的に導入された領域から、その周辺部へと横方向に結晶成長させることにより行われ、該横方向に結晶成長させた領域を用いて、半導体装置の活性領域を形成することを特徴とする前記請求項９記載の半導体装置の製造方法。
　【請求項１１】　　前記エネルギービームは、前記ケイ素膜に照射されるエネルギー密度が２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２のパルスレーザーであることを特徴とする前記請求項６あるいは７記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、結晶性ケイ素膜を活性領域とする薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）等の薄膜半導体素子を用いた半導体装置およびその製造方法に関する。特に、液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板や薄膜集積回路一般、イメージセンサー、ドライバー内蔵型サーマルヘッドや三次元ＩＣなどに利用できる。
　【０００２】
　【従来の技術】
　近年、大型で高解像度の液晶表示装置や、低コスト化のためドライバー回路を同一基板上に形成したモノリシック型のアクティブマトリクス液晶表示装置、薄膜集積回路、高速で高解像度の密着型イメージセンサー、ドライバー内蔵型サーマルヘッド、三次元ＩＣなどへの実現に向けて、ガラス等の絶縁基板上や、絶縁膜上に高性能な薄膜半導体素子を形成する試みがなされている。これらの装置に用いられる半導体素子には、薄膜状のケイ素半導体を用いるのが一般的である。薄膜状のケイ素半導体としては、非晶質ケイ素半導体（ａ−Ｓｉ）からなるものと結晶性を有するケイ素半導体からなるものの２つに大別される。
　【０００３】
　非晶質ケイ素半導体は作製温度が低く、気相法で比較的容易に作製することが可能で量産性に富むため、最も一般的に用いられているが、半導体膜の移動度、導電性等の物性が結晶性を有するケイ素半導体に比べて劣るため、今後より高速特性を得るためには、結晶性を有するケイ素半導体からなる半導体装置の作製方法の確立が強く求められていた。尚、結晶性を有するケイ素半導体としては、多結晶ケイ素、微結晶ケイ素、結晶成分を含む非晶質ケイ素等が知られている。
　【０００４】
　これら結晶性を有する薄膜状のケイ素半導体を得る方法としては、次の３つの方法が知られている。
　【０００５】
（１）成膜時に結晶性を有する膜を直接成膜する。
　【０００６】
（２）非晶質の半導体膜を成膜しておき、熱エネルギーを加えることにより結晶性を有せしめる。
　【０００７】
（３）非晶質の半導体膜を成膜しておき、エネルギービームを照射することにより結晶性を有せしめる。
　【０００８】
　しかしながら、上記（１）の方法では、成膜工程と同時に結晶化が進行するので、大粒径の結晶性ケイ素を得ることが難しく、それにはケイ素膜の厚膜化が不可欠となる。だが、厚膜化したからといっても基本的には膜厚と同程度の結晶粒径しか得られず、この方法により良好な結晶性を有するケイ素膜を作製することは原理的にまず不可能である。また、成膜温度が６００℃以上と高いので、安価なガラス基板が使用できないというコストの問題もある。
　【０００９】
　上記（２）の方法は、結晶化に際し６００℃以上の高温にて数十時間にわたる加熱処理が必要であるため、生産性に非常に乏しい。また、固相結晶化現象を利用するため、結晶粒は基板面に平行に拡がり数μｍの粒径を持つものさえ現れるが、成長した結晶粒同士がぶつかり合って粒界が形成されるため、その粒界はキャリアに対するトラップ準位として働き、ＴＦＴの移動度を低下させる大きな原因となっている。さらに、それぞれの結晶粒は双晶構造を示し、一つの結晶粒内においても所謂双晶欠陥と呼ばれる結晶欠陥が多量に存在している。
　【００１０】
　このため、現在は上記（３）の方法が主流となっている。上記（３）の方法では溶融固化過程を利用し結晶化するので個々の結晶粒内の結晶性は非常に良好である。また、照射光の波長を選ぶことで、アニールの対象であるケイ素膜のみを効率的に加熱し、下層のガラス基板への熱的損傷を防ぐことができると共に、上記（２）の方法のような長時間にわたる処理が必要でない。装置面でも高出力のエキシマレーザーアニール装置などが開発され、大面積基板に対しても対応可能になりつつある。上記（３）の方法を利用して半導体素子を作製する方法が、特開平４−１１７２２号公報で提案されている。この公報では、下地膜＼ケイ素膜＼保護膜を積層形成し、ケイ素膜の上層部分は溶融するが下層部分は溶融しないような強度のレーザー光を照射して、ケイ素膜を結晶化している。
　【００１１】
　【発明が解決しようとする課題】
　薄膜半導体装置に現在要求されている特性レベルを考えると、ケイ素膜の結晶化方法としては、上記（３）の方法が最良である。しかしながら、ケイ素膜自体を瞬時たりとも溶融させるということは、不純物汚染に対しては大きなウイークポイントとなる。特にガラス基板を用いた場合には、ガラス基板中に含まれるアルカリ金属類や、アルミ、ホウ素、ヒ素などの不純物汚染が問題となる。このため、特開平４−１１７２２号公報でも述べられているように、ガラス基板を用いた際には、特に下地膜としてまず酸化ケイ素膜を形成し、その上にケイ素膜を形成してレーザー照射により結晶化している。
　【００１２】
　しかし、これらの方法で不純物汚染はある程度防止できるものの、ケイ素膜がレーザー照射により溶融した際に、ケイ素膜と接している下地膜としての酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜の上層部分が、同時に溶融してしまう。この結果、特にケイ素膜下層領域においては、下地膜としての酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜との成分が入り混じり、膜中に多数の酸素原子が取り込まれる。
　【００１３】
　このように多数の酸素原子が混入したケイ素膜を活性領域に用い、半導体素子を作製すると、過飽和の酸素原子が数個集合してクラスターとなり、これがドナーを形成する。イオン化したドナーは、キャリアの散乱中心ともなるため、ケイ素膜そのものの移動度を低下させ、素子特性を悪化させる。このように、ケイ素膜中の酸素ドナーは半導体素子に悪影響を及ぼすため、できる限り低減するべきものである。単結晶シリコン基板を用いたＩＣ製造プロセスでは、酸化膜の形成工程や不純物の拡散工程など１０００℃以上の高温処理工程があるため、サーマルドナーは分解してしまう。しかし、特にガラス基板上に半導体装置を形成する場合は、最高が６００℃程度のプロセスであり、１０００℃以上の高温プロセスが無く、最後までサーマルドナーが残ってしまう。
　【００１４】
　特開平４−１１７２２号公報では、上述の問題点に対して、ケイ素膜結晶化の際のレーザー照射を、ケイ素膜の下層部分は溶融しないような強度（エネルギー）にて行うことで、下層の下地ＳｉＯ２膜よりの酸素原子の混入を防いでいる。しかしながら、結晶化の際の照射エネルギーに対してケイ素膜の結晶性も向上するため、要求される素子特性が低い場合には有効であるが、より高性能な半導体装置に対する要求に対してはフォローできない。その点で根本的な解決策とはなっておらず、当面の妥協策としての意味合いが強い。
　【００１５】
　実際に、本発明者らが、特開平４−１１７２２号公報により提示されているように、１０〜２０Ｗの連続発振アルゴンレーザーを走査速度０．５〜２０ｃｍ／ｓｅｃで照射して、ＴＦＴを作製して評価したところ、液晶表示装置のドライバー回路などの薄膜集積回路を構成する半導体素子としては、十分な性能のものが全く得られないことがわかった。したがって、本発明者らは、より高性能な半導体装置を得るため、前記公報で述べられている範囲外のエネルギー、すなわち、より大きなエネルギーでのレーザー照射を行い、ＴＦＴの特性向上を試みた。このとき、前記公報で述べられているような酸素ドナーが原因と思われる移動度の低下は見られず、ケイ素膜結晶化時のレーザー照射エネルギーを大きくしていくにしたがい、逆に移動度が向上した。
　【００１６】
　しかし、ここで新たな問題が生じた。照射エネルギーを大きくし、半導体膜の移動度が向上するにしたがい、ＴＦＴのトランジスタ特性がマイナス側にシフトする現象が現れた。この現象は、特開平４−１１７２２号公報で提示されているような低エネルギー照射で結晶化を行った場合には、全く見られなかった現象であり、ケイ素膜結晶化のためのエネルギーをある一定値以上にしたときに初めて顕在化する。このときのケイ素膜を調べたところ、結晶化のための照射エネルギーを大きくするにしたがい、その結晶性は向上するのであるが、ケイ素膜自身がＮ型化していることがわかった。ＴＦＴの活性領域がＮ型化すると、閾値電圧ＶＴＨがマイナス方向にずれ、オフ動作領域でのリーク電流が増大する。しかし、トレードオフの関係で活性領域の結晶性が向上するのでオン特性は向上し、電流駆動能力は増すといった上記の矛盾した現象が見られた訳である。このため、より結晶性を向上させるために、さらなる照射エネルギービームの出力アップを行うことはできず、ケイ素膜のＮ型化防止のため、比較的低エネルギーでビーム照射を行わざるを得ない。よって、要求される素子特性を満足するだけの十分な高品質結晶性ケイ素膜、そして高性能半導体装置を実現することができなかった。
　【００１７】
　また、同時にこのときのケイ素膜表面のラフネスの大きさも大きな問題となる。すなわち、非晶質ケイ素膜は、強光のエネルギーにより、その融点１４１４℃以上まで瞬時に加熱され、数十ｎｓｅｃ．程度の冷却期間にて室温付近まで冷却され固化される。この際の、あまりにも固化速度が速いので、ケイ素膜は過冷却状態となり、一瞬にして固化される結果、一般的に結晶粒径は１００〜２００ｎｍ程度と非常に小さくなる。この現象は、特に３つの結晶粒がぶつかり合った三極点で顕著となる。この結晶成長に起因する山状の盛り上がりを以後「リッジ」と呼ぶ。
　【００１８】
　図８に、実際に強光照射により結晶化された結晶性ケイ素膜の表面状態の原子間顕微鏡（ＡＦＭ）像を示す。図８において、Ｘ−Ｙ方向のフルスケールは１μｍであり、Ｚ方向のフルスケールは５０ｎｍである。このような結晶性ケイ素膜により、ＭＯＳ型トランジスタなど半導体装置の活性領域を作製すると、結晶性ケイ素膜表面のリッジに電界集中が起こる。すなわち、上層の絶縁膜の耐圧低下につながりリーク電流発生の原因となる。したがって、半導体装置としての信頼性が大きく低下し、実用に耐える半導体装置を得ることが非常に困難になる。
　【００１９】
　さらに、エネルギービーム照射による結晶化工程の残る課題として、得られる結晶性ケイ素膜の膜質（結晶性）不均一性がある。すなわち、光源として、基板上のケイ素膜に一括照射できるだけの大面積、高出力のものが無く、小面積のビームを順次走査することで対応しているのが一般的である。したがって、当然のことながら、順次走査に伴う結晶性の不均一性が存在し、それが素子特性にそのまま反映され、素子間の特性ばらつきを生じさせる原因となる。このとき、本来の活性領域結晶性に起因する素子間特性ばらつきにプラスして、上記の活性領域のＮ型化によるばらつきが加算される訳である。その結果、ＴＦＴにおいては、特に閾値電圧ＶＴＨが安定せずに素子間で大きくばらつくことになる。このＴＦＴを画素スイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、結晶化のためのエネルギービーム順次走査に起因するばらつきが、活性領域のＮ型化により強調されるため、表示（コントラスト）むらが不良として現れていた。
　【００２０】
　さらに、上記の液晶表示装置用アクティブマトリクス基板においては、一般的に液晶容量と並列に補助容量が設けられている。画素電極をスイッチングする画素ＴＦＴのチャネル部と共にその補助容量成分として一方の電極として、上記結晶性ケイ素膜を用いた場合、そのリッジによる表面積率の変化のため、容量は設計値からずれることになり、上記ＴＦＴ素子間の特性ばらつきに加えて、表示むらやフリッカーなどの表示不良を引き起こす原因となる。
　【００２１】
　本発明は、上述のような問題点に鑑みて創出されたものであり、絶縁表面を有する基板上に、高性能で高安定性、且つ高信頼性を有する半導体装置を提供することを目的としたものである。また、結晶性ケイ素膜に複数のＴＦＴを有するアクティブマトリクス基板などの半導体装置においては、上述の順次走査により結晶化される際の素子特性ばらつきを低減し、低コスト化が図れる簡便なプロセスにて、均一性が良好な半導体装置を実現するものである。
　【００２２】
　【課題を解決するための手段】
　本発明は、より大型でより高解像度のアクティブマトリクス液晶表示装置や、同一基板上に駆動用のドライバを作り込むドライバモノリシック型アクティブマトリクス液晶表示装置、高速で高解像度の密着イメージセンサ、ドライバー内蔵型サーマルヘッド、三次元ＩＣなどを実現するために、エネルギービームの順次走査により結晶化された結晶性ケイ素を活性領域に用いた際に生じる、素子特性の不安定性および不均一性の問題点を解決するものである。具体的には、本発明は以下の特徴を有する。
　【００２３】
　（１）基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、膜中に含有する水分（Ｈ２Ｏ）濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３以下となる絶縁膜であることを特徴とする。
　【００２４】
　（２）前記下地膜の膜中に含有する水分（Ｈ２Ｏ）の濃度が、さらに約１×１０１９個／ｃｍ３以下であることを特徴とする。
　【００２５】
　（３）基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０２１個／ｃｍ３以下となる絶縁膜であることを特徴とする。
　【００２６】
　（４）基板上に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る結晶性を有するケイ素膜を、活性領域とする薄膜半導体素子が形成された半導体装置であって、前記活性領域は、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜であり、前記下地膜は、膜中に含有する水分（Ｈ２Ｏ）濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３以下で、且つ膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０２１個／ｃｍ３以下となる絶縁膜であることを特徴とする。
　【００２７】
　（５）基板上に構成され、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る複数の薄膜トランジスタを有する半導体装置において、該複数の薄膜トランジスタのチャネル領域は、パルスレーザー光の順次走査照射により結晶化された結晶性ケイ素膜よりなり、前記チャネル領域と接して下層に形成された下地膜は、膜中に含有する水分（Ｈ２Ｏ）濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３以下絶縁膜で構成されることを特徴とする。
　【００２８】
　ここで、前記複数の薄膜トランジスタは、画素電極を有するアクティブマトリクス基板において、各画素電極をスイッチングする画素スイッチング用の薄膜トランジスタに用いるのが好適である。
　【００２９】
　また、前記複数の薄膜トランジスタは、同一基板上にアクティブマトリクスとドライバー回路とが形成されたドライバーモノリシック型アクティブマトリクス基板において、ドライバー回路を構成する薄膜トランジスタに用いるのが好適である。
　【００３０】
　（６）基板上に構成され、酸化ケイ素を主成分とする下地膜と接して成る複数の画素電極を駆動する薄膜トランジスタを有し、各薄膜トランジスタには前記画素電極による液晶容量と並列に補助容量成分が接続されてなる半導体装置において、膜中に含有する水分（Ｈ２Ｏ）濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３以下絶縁膜よりなる下地膜上の結晶性ケイ素膜を用いて、前記薄膜トランジスタのチャネル領域と、その薄膜トランジスタに接続された前記補助容量成分の一方の電極とを構成したことを特徴とする。
　【００３１】
　（７）基板上に、膜中に含有する水分（Ｈ２Ｏ）濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３以下となる絶縁膜を形成する工程と、
　該絶縁膜上にケイ素膜を形成する工程と、
　該ケイ素膜にエネルギービームを照射し、溶融固化過程において結晶化させる工程と、
　該ケイ素膜を活性領域に用いて、薄膜半導体装置を完成させる工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
　【００３２】
　（８）基板上に、膜中に含有するＳｉＯＨ基濃度が約１×１０２１個／ｃｍ３以下となる絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上にケイ素膜を形成する工程と、該ケイ素膜にエネルギービームを照射し、溶融固化過程において結晶化させる工程と、該ケイ素膜を活性領域に用いて、薄膜半導体装置を完成させる工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
　【００３３】
　（９）前記下地膜は基板温度１５０℃以上のスパッタリング法により形成されるケイ素膜であることを特徴とする。
　【００３４】
　（１０）前記下地膜は、ＳｉＨ４ガスとＮ２Ｏガスを材料としてプラズマＣＶＤ法により形成され、その後に５５０℃以上の加熱処理を施された酸化ケイ素膜であることを特徴とする。
　【００３５】
　（１１）前記下地膜は、ＴＥＯＳなどの有機シラン系ガスと酸素ガスを材料としてプラズマＣＶＤ法により形成され、その後の５５０℃以上の加熱処理を施された酸化ケイ素膜であることを特徴とする。
　【００３６】
　（１２）　前記下地膜上に非晶質ケイ素膜を形成し、加熱することにより固相状態において結晶化させる工程と、該結晶化されたケイ素膜に対しエネルギービームを照射して熔融固化させることで、ケイ素膜を再結晶化する工程とを有することを特徴とする。
　【００３７】
　（１３）前記下地膜上に非晶質ケイ素膜を形成し、加熱することにより固相状態において結晶化させる工程と、該結晶化されたケイ素膜に対し、エネルギービームを照射して熔融固化させることで、該ケイ素膜を再結晶化する工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
　【００３８】
　そして、前記下地膜上に非晶質ケイ素膜を形成し、該非晶質ケイ素膜を加熱することにより固相状態において結晶化させる工程は、その結晶化を助長する触媒元素を導入した後、行われることを特徴とする。
　【００３９】
　（１４）前記非晶質ケイ素膜を加熱することにより固相状態において結晶化させる工程は、該非晶質ケイ素膜に、その結晶化を助長する触媒元素を選択的に導入し、加熱処理により、該触媒元素が選択的に導入された領域から、その周辺部へと横方向に結晶成長させることにより行われ、該横方向に結晶成長させた領域を用いて、半導体装置の活性領域を形成することを特徴とする。
　【００４０】
　前記触媒元素として、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種類の元素を用いるのが好ましい。特に、Ｎｉ元素を用いることが好ましい。
　【００４１】
　前記ケイ素膜を結晶化するためのエネルギービームとして、波長４００ｎｍ以下のレーザー光を用いるのが好ましい。前記レーザー光として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザー光を用いるのが好ましい。
　【００４２】
　（１５）前記エネルギービームは、前記ケイ素膜に照射されるエネルギー密度が２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２のパルスレーザーであることを特徴とする。
　【００４３】
　前記エネルギービームはエキシマレーザー光であって、そのビーム形状が照射面（ケイ素膜表面）において長尺形状となるように設計されており、該ビーム形状の長尺方向に対して垂直方向に順次走査することで、複数の半導体素子の活性領域を同時に結晶化するのが好ましい。
　【００４４】
　以下に上記特徴による作用を説明する。
　【００４５】
　本発明者らが、レーザー照射により溶融結晶化された結晶性ケイ素膜の抵抗値、キャリア濃度を調べたところ、下地膜による依存性が大きいことがわかった。より深く調べると、図６および図７に示すように、下地膜の膜中の水分（Ｈ２Ｏ）濃度と、ＳｉＯＨ基濃度により、その上層の結晶性ケイ素膜の抵抗値（キャリア濃度）が変化するのがわかった。このときのキャリアタイプをホール効果測定にて調べると明らかにＮタイプであり、このＮタイプキャリアの発生原因は、ケイ素膜へのレーザー光照射のため下地膜より溶出しケイ素膜中に拡散した酸素クラスターによるサーマルドナーであることが判明した。すなわち、下地膜の酸化ケイ素膜より混入する酸素ドナーは、酸化ケイ素膜の成分酸素よりもむしろ、上層ケイ素膜のレーザー結晶化時に膜中から放出されるＨ２Ｏや、不安定な結合状態のＳｉＯＨ基により主に形成されていることになる。下地膜から来る酸素ドナーの影響は、前記特開平４−１１７２２号公報でも述べられているが、ケイ素膜そのものの移動度の低下現象よりもむしろ、ＴＦＴにおいて閾値電圧ＶＴＨをマイナス方向にシフトさせ、オフ動作領域でのリーク電流を増大させるといった非常に大きな悪影響を及ぼしていることがわかった。
　【００４６】
　特に、基板上に複数のＴＦＴを有する液晶表示用アクティブマトリクス基板のような半導体装置では、上記の酸素ドナーはＴＦＴ特性をばらつかせる大きな原因ともなる。すなわち、酸素ドナーを発生させる一次原因は、ケイ素膜の溶融固化による結晶化工程であり、上述のように課題として、得られる結晶性ケイ素膜の膜質（結晶性）不均一性がある。特に、ケイ素膜中に取り込まれる上記酸素ドナーの数は、結晶化工程に大きく依存し、より高エネルギーが与えられ結晶化された局所領域では、酸素ドナー濃度が相対的に高くなるため、本来の素子間の特性ばらつきにプラスして、酸素ドナーによるばらつきが加算される。その結果、特に閾値電圧ＶＴＨが大きくばらつき、ＴＦＴを画素スイッチング素子とするアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、結晶化のためのエネルギービーム順次走査に起因する素子間特性ばらつきが強調されるため、表示（コントラスト）むらが不良として現れることがわかった。
　【００４７】
　さらに、本発明者らが調べたところ、レーザー照射により熔融結晶化された結晶性ケイ素膜の表面ラフネスもまた下地膜による依存性が大きいことがわかった。すなわち、ケイ素膜がレーザー照射によりその融点まで瞬時に加熱される際に、その下層の酸化ケイ素膜にＨ２ＯやＳｉＯＨ基が多量に存在していれば、それらがケイ素膜を通って、雰囲気中に突沸し、それがケイ素膜の表面ラフネスをさらに大きくしていることがわかった。
　【００４８】
　本発明の大まかな主旨は、酸化ケイ素を主成分とする下地膜を有し、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜を活性領域とする薄膜半導体装置において、前記下地膜を、膜中に含有する水分（Ｈ２Ｏ）濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３以下、あるいは膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０２１個／ｃｍ３以下となるように構成することである。このような構成でＴＦＴなどの半導体装置を作成すると、素子特性を向上するために、エネルギー密度が２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２にエネルギービームの出力アップを図った場合の、活性領域のケイ素膜のＮ型化現象は低減され、素子特性も安定する。したがって、ケイ素膜に十分なエネルギーを与え結晶化することができるため、活性領域の結晶性が大きく向上し、その結果、電流駆動能力を電界移動度で５０〜２００ｃｍ２／Ｖｓに飛躍的に向上できる。一方、ＴＦＴにおいては閾値電圧ＶＴＨのマイナスシフト、オフ動作時のリーク電流の増大などの弊害を生じず、従来両立できなかった高性能で且つ高信頼性、高安定性の半導体装置を実現することができる。
　【００４９】
　具体的に、本発明者らが行った実験結果を図６および図７に示す。図６は、下地膜（酸化ケイ素膜）の膜中の水分（Ｈ２Ｏ）濃度に対するレーザー結晶化後のケイ素膜の比抵抗を示したものであり、横軸は下地膜の膜中のＨ２Ｏ濃度（個／ｃｍ３）を示し、縦軸はケイ素の比抵抗（Ω・ｃｍ）を示す。図７は下地膜（酸化ケイ素膜）のＳｉＯＨ基の濃度に対するレーザー結晶化後のケイ素膜の比抵抗を示したものであり、横軸は下地膜の膜中のＳｉＯＨ基の濃度（個／ｃｍ３）を示し、縦軸はケイ素の比抵抗（Ω・ｃｍ）を示す。実験サンプルは、ガラス基板上に下地膜を形成し、その上に非晶質ケイ素膜を形成した後、レーザー照射を行い、結晶化したものである。使用したレーザー光は波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザーで、ケイ素膜に照射されるエネルギー密度は３３０ｍＪ／ｃｍ２と、標準よりかなり高いエネルギーで照射を行った。また、酸化ケイ素膜における膜中水分（Ｈ２Ｏ）濃度およびＳｉＯＨ基の濃度は、ＦＴＩＲスペクトルから算出したものであり、Ｈ２Ｏ濃度は３４００ｃｍ−１付近のＨ２ＯのＯＨ伸縮振動の吸収、ＳｉＯＨ基の濃度は３６５０ｃｍ−１付近のＳｉＯＨ結合のＯＨ伸縮振動の吸収から計算した。Ｈ２Ｏの存在は、１６２０ｃｍ−１付近のＨ−Ｏ−Ｈの変角振動による吸収により、別途確認できる。
　【００５０】
　図６から、ケイ素膜の比抵抗は、Ｈ２Ｏ濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３を境にして、これ以上の値では大きく減少する。約１×１０２０個／ｃｍ３以下の値でも、Ｈ２Ｏ濃度が大きくなるに連れ、緩やかな減少傾向を示すが、Ｈ２Ｏ濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３以上となった際に、その傾きが変化し急激にケイ素膜の比抵抗が減少する。よって、下地膜のＨ２Ｏ濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３以下であれば、ケイ素膜の抵抗値は、ほぼ飽和し、その変化が小さくなる。これはイントリンシックに近い状態となり、膜中のキャリャ濃度が極めて少なくなっていることを意味している。また、経験的な値として、結晶性ケイ素膜を活性領域としてＴＦＴを作製した場合、そのケイ素膜の比抵抗が大体１×１０６Ω・ｃｍ以上のときエンハンス型の特性を示し、それ以下の値ではデプレッション型となることが多い。図６より、Ｈ２Ｏ濃度が１×１０２０個／ｃｍ３のときにそのケイ素膜の比抵抗が大体１×１０６Ω・ｃｍとなっていることがわかる。
　【００５１】
　さらに、図６から、ケイ素膜の比抵抗が完全に飽和するのは、下地膜のＨ２Ｏ濃度が約１×１０１９個／ｃｍ３以下であることがわかる。したがって、下地膜に含有されるＨ２Ｏの影響が、素子特性としてほぼ完全に問題なくなるのはこの値以下であり、本発明におけるレーザー結晶化によるケイ素膜の下地酸化ケイ素膜のＨ２Ｏ濃度の、より最適値としては、１×１０１９個／ｃｍ３以下であることが望ましい。Ｈ２Ｏ濃度は低いほど望ましいが、現実的な作製可能な下限値は１×１０１７個／ｃｍ３程度である。
　【００５２】
　また、図７から、下地膜のＳｉＯＨ基の濃度もまたケイ素膜の比抵抗に影響を及ぼしていることがわかる。図７から、ケイ素膜の比抵抗と下地膜のＳｉＯＨ基の濃度の関係は、ＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０２１個／ｃｍ３を境にして、これ以上の値では急激な減少傾向を示す。すすなわち、下地膜のＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０２１個／ｃｍ３以下であれば、ケイ素膜の抵抗値はほぼ飽和し、イントリンシックに近い状態となり、膜中のキャリャ濃度が極めて少なくなる。さらに、本発明の効果をより引き出すためには、水分（Ｈ２Ｏ）濃度とＳｉＯＨ基の濃度を同時制御することが最も有効で、下地膜としての酸化ケイ素膜の水分（Ｈ２Ｏ）濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３以下で、且つＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０２１個／ｃｍ３以下とすることがより望ましい。ＳｉＯＨ濃度は低いほど望ましいが、現実的な作製可能な下限値は１×１０１８個／ｃｍ３程度である。
　【００５３】
　ケイ素膜の表面ラフネスの値も、上記下地膜の膜中に含有するＨ２Ｏ濃度およびＳｉＯＨ基の濃度に依存する。具体的には、これらの濃度が高くなるに連れ、表面ラフネスが増大するのであるが、その変動領域は、主に本発明による上記の濃度範囲外にある。したがって、本発明の下地膜を使用することで、従来のレーザー結晶化工程で見られるリッジと呼ばれる結晶粒界部での盛り上がりによる表面ラフネスは低減される。すなわち、リッジは結晶成長過程メカニズムそのものに起因するものではあるが、非晶質ケイ素膜の膜中の水素や下地膜より噴出したＨ２Ｏなどの不純物が、それをより顕在化しているのである。実際には、ＡＭＦ（原子間力顕微鏡）で測定した結果、その平均表面粗さＲａは、従来は６〜７ｎｍ程度であったのに対し、本発明では４〜５ｎｍに低減されていた。
　【００５４】
　本発明は、特に、複数のＴＦＴを有する半導体装置において有効である。すなわち、パルスレーザー光の順次走査照射により結晶化された結晶性ケイ素膜によりチャネル領域が形成された複数個のＴＦＴにおいては、上述のように、パルスレーザー光の順次走査照射に起因する結晶性ばらつきが存在するが、これにプラスして、下地膜よりケイ素膜中に混入した酸素ドナーによるばらつきが加算されるからである。したがって、本発明を複数個のＴＦＴを有する半導体装置に適用し、チャネル領域下層の下地膜を膜中に含有する水分（Ｈ２Ｏ）濃度が約１×１０２０個／ｃｍ３以下、あるいは膜中に含有するＳｉＯＨ基の濃度が約１×１０２１個／ｃｍ３以下となる絶縁膜で構成することにより、高性能で且つ信頼性の高いＴＦＴが得られるだけでなく、ＴＦＴの素子間での特性ばらつきが大きく低減できる。
　【００５５】
　さらに本発明の適用装置としては、数１０万個以上の非常に多数のＴＦＴをマトリクス状に配置する半導体装置、特に液晶表示用のアクティブマトリクス基板に対して有効である。液晶表示用のアクティブマトリクス基板は、各画素電極に接続されてなる画素スイッチング用ＴＦＴにより構成されているが、その特性がばらつくと表示むら（コントラストむら）を引き起こす。人間の目は非常にシビアであり、微妙なＴＦＴ特性の違いが各画素電極の電圧変化として現れ、それが表示むらとして識別される。したがって、素子間のＴＦＴ特性の均一性は、非常に高いレベルが要求される。本発明は、このような高い均一性が求められる複数のＴＦＴ素子に対して非常に有効であり、液晶表示装置で従来見られていたパルスレーザー光の順次走査照射に起因する縞状のコントラストむらを大きく低減することができ、高表示品位の液晶表示装置が実現できるようになる。
　【００５６】
　また、マトリクス状に配列された画素電極をスイッチングする画素ＴＦＴに加え、この画素ＴＦＴを駆動するドライバー回路を同一基板上に有するドライバーモノリシック型アクティブマトリクス半導体装置においては、画素ＴＦＴに加え、そのドライバー回路を構成する複数のＴＦＴにおいても、特にシフトレジスタ回路などで非常に高い特性均一性が要求される。これらのＴＦＴの特性がばらつくと、ライン毎の駆動波形が異なってしまい、この場合も画面上に縞状表示むらが現れる。前述のように人間の目は非常にシビアであり、微妙な表示むらも判別できる能力があるが、本発明をこれらＴＦＴにも適用することで、ドライバー回路を構成する複数のＴＦＴにおいても、基板全体にわたって優れた特性均一性が得られる。その結果、画素ＴＦＴを駆動するドライバー回路特性が安定し、液晶表示装置においてドライバー回路特性のばらつきに起因する表示むらなどの不良を低減することができる。
　【００５７】
　さて、本発明は、ケイ素膜のＮ型化現象を抑えて素子特性の均一性を向上する効果に加えて、前述のようにレーザー結晶化によるケイ素膜の表面ラフネスを低減する効果がある。液晶表示用のアクティブマトリクス基板においては、画素ＴＦＴの活性領域と同一層で、画素電極による液晶容量と並列に接続された補助容量（Ｃｓ）の一方の電極を構成し、ゲート絶縁膜で容量を形成する方法が用いられている。すなわち、ゲートパルス信号がオフされた際に発生する画素電極部での電圧降下現象を緩和するため、液晶容量と並列に補助容量（Ｃｓ）を設けているのであるが、この補助容量（Ｃｓ）の容量値の画面内のばらつきは、画面上にフリッカーなどの表面むらを引き起こす原因となる。従来の強光照射により得られる結晶性ケイ素膜を用い、補助容量（Ｃｓ）の一方の電極を作製した場合には、リッジによる表面ラフネスの絶対値が大きく、補助容量（Ｃｓ）の容量値がばらつき、良好な表示品位の液晶表示装置を得ることは難しかった。それに対して、本発明を用いた場合には、ケイ素膜の表面ラフネスが低減されるため、補助容量（Ｃｓ）の容量値のばらつきを抑えることができ、表示むらのない高表示品位の液晶表示装置が得られる。
　【００５８】
　本発明の条件を満たす酸化ケイ素膜の作製方法としては、様々な方法が考えられるが、本発明が特に目的とする液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板を対象として考えると、下記３つの方法が最も優れている。第１の方法として、基板温度１５０℃以上３００℃以下でのスパッタリング法により形成する方法がある。この場合、１５０℃以下では酸化ケイ素膜の膜質が良くなく膜中Ｈ２Ｏ含有量が大きくなる。３００℃以上では酸素欠損のあるＳｉが増え、膜中固定電荷密度が大きくなる恐れがある。第２の方法として、ＳｉＨ４ガスとＮ２Ｏガスを材料としてプラズマＣＶＤ法により形成し、その後に５５０℃以上６００℃以下の加熱処理を施す方法がある。ここで５５０℃以下では膜中のＨ２Ｏ、ＳｉＯＨ基が十分に放出されず、６００℃以上では基板としてガラスを用いた場合、ガラス基板が軟化する恐れがある。第３の方法として、ＴＥＯＳなどの有機シラン系ガスと酸素ガスを材料としてプラズマＣＶＤ法により形成し、その後に５５０℃以上６００℃以下の加熱処理を施す方法がある。ここで５５０℃以下では同じく、膜中に存在するＨ２Ｏ、ＳｉＯＨ基が膜外に十分放出されず、６００℃以上ではガラス基板が軟化する恐れがある。
　【００５９】
　以上３つの方法の何れかで作成することが特に望ましい。これらの方法であれば、本発明における下地膜としての酸化ケイ素膜の条件を十分に満たすことができ、量産性に富み、大型基板上に均一性よく酸化ケイ素膜を形成することができる。
　【００６０】
　本発明は、半導体装置の高性能化と高信頼性、安定性、素子間均一性の両立を目的とするが、よりその効果を高めるために、本発明による下地膜上にまず非晶質ケイ素膜を形成し、加熱することにより固相状態において結晶化させ、その後、エネルギービーム照射し溶融固化させることで、このケイ素膜を再結晶化する方法がより有効である。非晶質ケイ素膜を加熱処理により固相結晶化した結晶性ケイ素膜は、結晶性が悪く、そのままではＴＦＴのチャネル領域としては不適であるが、均一性が良好なため、溶融固化結晶化時の種結晶を作っておくという意味で有効である。次に、この結晶性ケイ素膜にエネルギービームを照射した場合には、その結晶情報をある程度は残した状態で再結晶化され、固相結晶化による良好な均一性が反映される。また、種結晶から再結晶化されるため、非晶質ケイ素膜を直接エネルギービーム照射により結晶化する場合よりも、個々の結晶粒径をより大きくすることができ、半導体装置の高性能化が行える。
　【００６１】
　前記固相結晶化工程は、非晶質ケイ素膜に、その結晶化を助長する触媒元素を導入した後、行われることが望ましい。この方法により、加熱温度の低温化および処理時間の短縮、そして結晶性の向上が図れる。具体的には、非晶質ケイ素膜の表面にニッケルやパラジウム等の金属元素を微量に導入させ、しかる後に加熱することで、５５０℃、４時間程度の処理時間で結晶化が終了する。これに対し、通常の触媒元素を用いない固相結晶化には、６００℃以上で数十時間にわたる熱処理が必要である。また、触媒元素により結晶化した結晶性ケイ素膜は、通常の固相成長法で結晶化した結晶性ケイ素膜の一つの粒内が双晶構造であるのに対して、その粒内は何本もの柱状結晶ネットワークで構成されており、それぞれの柱状結晶内部はほぼ単結晶状態となっている。
　【００６２】
　この触媒元素により結晶化された結晶性ケイ素膜は、エネルギービーム照射による再結晶化工程と非常に相性が良い。エネルギービーム照射による再結晶化工程では、最初の結晶性がある程度反映され、通常の固相結晶化による結晶性ケイ素膜では、双晶構造を反映して、結晶欠陥の多い結晶性ケイ素膜となる。これに対して、触媒元素による固相結晶化ケイ素膜の場合は、エネルギービーム照射による再結晶化によって、それぞれの柱状結晶が結合し、広範囲にわたって非常に結晶性が良好な結晶性ケイ素膜が得られる。
　【００６３】
　さらに、非晶質ケイ素膜の一部に選択的に触媒元素を導入し加熱することで、まず選択的に触媒元素が導入された領域のみが結晶化し、その後、その導入領域から横方向（基板と平行な方向）に結晶成長を行わせることができる。この横方向の結晶成長領域の内部では、成長方向がほぼ一方向に揃った柱状結晶がひしめき合っており、触媒元素が直接導入されランダムに結晶核の発生が起こった領域に比べて、結晶性が良好な領域となっている。よって、この横方向結晶成長領域の結晶性ケイ素膜を、ＴＦＴのチャネル領域など半導体素子の能動領域に用いることにより、より半導体装置の高性能化が行える。
　【００６４】
　本発明に利用できる触媒元素の種類としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｓｂを利用することができるが、それらの中でも、特にＮｉを用いた場合に最も顕著な効果を得ることができる。この理由については、未だよくわかっていないが、一応次のようなモデルを考えている。触媒元素は単独では作用せず、ケイ素膜と結合しシリサイド化することで結晶成長に作用する。そのときの結晶構造が、非晶質ケイ素膜結晶化時に一種の鋳型のように作用し、非晶質ケイ素膜の結晶化を促すといったモデルである。Ｎｉは２つのＳｉとＮｉＳｉ２のシリサイドを形成する。ＮｉＳｉ２は螢石型の結晶構造を示し、その結晶構造は、単結晶ケイ素のダイヤモンド構造と非常に類似したものである。しかも、ＮｉＳｉ２はその格子定数が５．４０６Åであり、結晶シリコンのダイヤモンド構造での格子定数５．４３０Åに非常に近い値をもつ。よって、ＮｉＳｉ２は、非晶質ケイ素膜を結晶化させるための鋳型としては最高のものであり、本発明における触媒元素としては、特にＮｉを用いるのが最も望ましい。
　【００６５】
　本発明におけるケイ素膜を結晶化するためのエネルギービームとしては、波長４００ｎｍ以下のエキシマレーザー光を用いることが望ましい。波長が４００ｎｍ以下であれば、ケイ素膜がその波長域に対して大きな吸収係数を持つため、そのエネルギーを効率的にケイ素膜に与えられ、良好な結晶性ケイ素膜が得られるとともに、下層のガラス基板などへの熱的ダメージも比較的小さくて済む。その中でも、ＸｅＣｌエキシマレーザー光であれば、発振出力が高く、安定性が高いため、そのビームサイズをある程度拡げることができ、大面積基板のケイ素膜のアニール手段としては最も適している。本発明で使用されるレーザー光は、エネルギー密度が２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２の高エネルギーのパルスレーザーであることが望ましい。
　【００６６】
　さらに、前記エキシマレーザー光は、そのビーム形状が照射面において長尺形状となるように設計されたものを用い、ビーム形状の長尺方向に対して垂直方向に順次走査することで、複数の半導体素子の活性領域を同時に結晶化することが望ましい。なぜなら、走査照射においては、走査方向に対して垂直方向の均一性は比較的良好なため、その方向へとビームサイズを拡げることで、大型基板などに対して、より均一な処理が可能となり、工程の処理効率も高くなるからである。
　【００６７】
　【発明の実施の形態】
　（実施例１）
　本発明を用いた第１の実施例について説明する。本実施例では、本発明を利用し、ガラス基板上に液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板を作製する際の工程について説明を行う。このアクティブマトリクス基板においては、各画素をスイッチングするための素子としてＮ型ＴＦＴが形成される。
　【００６８】
　図１は本実施例のアクティブマトリクス基板において、任意のＴＦＴの作製工程を示す断面図であり、（Ａ）→（Ｅ）の順にしたがって作製工程が順次進行する。実際には、アクティブマトリクス基板では、基板上に何十万個ものＴＦＴが配置され、同時工程にて形成されるのであるが、本実施例では、説明の簡略上任意の１個のＴＦＴにおいて説明を行う。図１（Ｅ）に示すのが、本実施例にて作製したアクティブマトリクス基板での画素ＴＦＴ１２１の完成図である。実際には、画素ＴＦＴ１２１と同様の工程にて、複数個の画素ＴＦＴが基板上に同時形成される。
　【００６９】
　まず、図１（Ａ）に示すように、ガラス基板１０１上に例えばスパッタリング法によって厚さ３００ｎｍ程度の酸化ケイ素からなる下地膜１０２を形成する。酸化ケイ素膜を形成するときのスパッタリング条件としては、石英ターゲットを用い、基板を２００℃に加熱した状態で、Ａｒ／Ｏ２混合ガス中にて行った。このときの酸化ケイ素膜の膜中のＨ２Ｏ濃度は、５×１０１８個／ｃｍ３程度であり、ＳｉＯＨ基の濃度は、２×１０１９個／ｃｍ３程度であった。
　【００７０】
　次に、減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などによって、厚さ２０〜１００ｎｍ、例えば３０ｎｍの非晶質ケイ素（ａ−Ｓｉ）膜１０３を成膜する。プラズマＣＶＤ法により前記ａ−Ｓｉ膜１０３を成膜した場合には、その膜中に多量の水素を含有し、後のレーザー照射時の膜剥がれの原因となるため、ここで４５０℃程度の温度で数時間熱処理を行い、膜中の水素を放出しておく必要がある。
　【００７１】
　その後、図１（Ｂ）に示すように、レーザー光１０７を照射し、ａ−Ｓｉ膜１０３を結晶化する。このときのレーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザー光１０７の照射条件は、照射時に基板を２００〜５００℃、例えば４００℃に加熱し、エネルギー密度２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２、例えば３２０ｍＪ／ｃｍ２とした。レーザー光１０７は、基板表面におけるビームサイズが１５０ｍｍ×１ｍｍの長尺矩形状となるように、ホモジナイザーによって成型されており、その長辺方向に対して垂直方向に順次走査した。このときの順次走査に伴うビームのオーバーラップ量は、９０％と設定したため、ａ−Ｓｉ膜１０３の任意の一点に対して、それぞれ１０回レーザー照射されることになる。この工程により、ａ−Ｓｉ膜１０３はその融点以上に加熱され、溶融し固化することで良好な結晶性を有する結晶性ケイ素膜１０３ａとなる。このときの結晶性ケイ素膜１０３ａの比抵抗を測定すると、５×１０６Ω・ｃｍ程度であった。
　【００７２】
　次に、前記結晶性ケイ素膜１０３ａの不要な部分を除去することで、図１（Ｃ）に示すような素子間分離を行って、後にＴＦＴの活性領域（ソース領域、ドレイン領域、チャネル領域）を構成する島状の結晶性ケイ素膜１０８を形成する。
　【００７３】
　引き続いて、図１（Ｄ）に示すように、活性領域となる上記島状の結晶性ケイ素膜１０８を覆うように厚さ２０〜１５０ｎｍ、ここでは１００ｎｍの酸化ケイ素膜をゲート絶縁膜１０９として成膜する。酸化ケイ素膜の形成には、ここではＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ　Ｅｔｈｏｘｙ　Ｏｒｔｈｏ　Ｓｉｌｉｃａｔｅ）を原料とし、酸素とともに基板温度１５０〜６００℃、好ましくは３００〜４５０℃で、ＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。あるいはＴＥＯＳを原料としてオゾンガスとともに減圧ＣＶＤ法もしくは常圧ＣＶＤ法によって、基板温度を３５０〜６００℃、好ましくは４００〜５５０℃として形成してもよい。
　【００７４】
　引き続いて、スパッタリング法によって、厚さ３００〜６００ｎｍ、例えば４００ｎｍのアルミニウムを成膜する。そして、アルミニウム膜をパターニングして、ゲート電極１１０を形成する。さらに、このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸化物層１１１を形成する。この状態が図１（Ｄ）に相当する。陽極酸化は、酒石酸が１〜５％含まれたエチレングリコール溶液中で行い、最初一定電流で２２０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保持して終了させる。得られた酸化物層１１１の厚さは２００ｎｍである。なお、この酸化物層１１１は、後のイオンドーピング工程において、オフセットゲート領域を形成する厚さとなるので、オフセットゲート領域の長さを上記陽極酸化工程で決めることができる。
　【００７５】
　次に、イオンドーピング法によって、ゲート電極１１０とその周囲の酸化物層１１１をマスクとして活性領域に不純物（リン）を注入する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、ドーズ量を１×１０１５〜８×１０１５ｃｍ−２、例えば２×１０１５ｃｍ−２とする。この工程により、不純物が注入された領域は後にＴＦＴのソース領域１１４とドレイン領域１１５となり、ゲート電極１１０およびその周囲の酸化物層１１１にマスクされ不純物が注入されない領域は、後にＴＦＴのチャネル領域１１３となる。
　【００７６】
　その後、図１（Ｄ）に示すように、レーザー光１１２の照射によってアニールを行い、イオン注入した不純物の活性化を行うと同時に、上記の不純物導入工程で結晶性が劣化した部分の結晶性を改善させる。この際、使用するレーザーとしてはＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用い、エネルギー密度１５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ２で照射を行った。こうして形成されたＮ型不純物（リン）が注入されたソース領域１１４、ドレイン領域１１５のシート抵抗は、２００〜８００Ω／□であった。
　【００７７】
　そして、図１（Ｅ）に示すように、厚さ６００ｎｍ程度の酸化ケイ素膜を層間絶縁膜１１６として形成する。この酸化ケイ素膜は、ＴＥＯＳを原料として、これと酸素とのプラズマＣＶＤ法、もしくはオゾンとの減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶＤ法によって形成すれば、段差被覆性に優れた良好な層間絶縁膜が得られる。
　【００７８】
　次に、層間絶縁膜１１６にコンタクトホールを形成して、ソース電極１１７と画素電極１２０を形成する。ソース電極１１７は、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの二層膜によって形成する。窒化チタン膜は、アルミニウムが半導体層に拡散するのを防止する目的のバリア膜として設けられる。画素電極１２０はＩＴＯなど透明導電膜により形成される。
　【００７９】
　そして最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０℃、１時間程度のアニールを行い、図１（Ｅ）に示すＮ型の画素ＴＦＴ１２１を完成させる。前記アニール処理により、画素ＴＦＴ１２１の活性領域／ゲート絶縁膜の界面へ水素原子を供給し、ＴＦＴ特性を劣化させる不対結合手を低減する効果がある。なお、さらに画素ＴＦＴ１２１を保護する目的で、必要な箇所のみＳｉＨ４とＮＨ３を原料ガスとしたプラズマＣＶＤ法により形成された窒化ケイ素膜でカバーしてもよい。
　【００８０】
　以上の実施例にしたがって作製した各ＴＦＴは、パネル内において、電界効果移動度で５０〜７０ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧２〜２．５Ｖという良好な特性を示した。特に、パネル内でのＴＦＴの閾値電圧のばらつきは、最大最小差で０．５Ｖ程度と非常に良好な均一性を示した。その結果、本実施例にて作製したアクティブマトリクス基板を用い、液晶表示パネルを作製し、全面表示を行った結果、ＴＦＴ特性の不均一性に起因する表示むらは大きく低減され、高表示品位の液晶表示装置が実現できた。
　【００８１】
　（実施例２）
　本発明を用いた第２の実施例について説明する。本実施例でも、本発明を利用し、ガラス基板上に液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板を作製する際の工程について説明を行う。このアクティブマトリクス基板においては、各画素電極をスイッチングするための素子としてＮ型ＴＦＴが形成され、そのドレイン領域側には画素電極による液晶容量と並列に補助容量（Ｃｓ）が設けられている。
　【００８２】
　図２は、本実施例で説明するアクティブマトリクス基板において、任意の一画素部分の構成を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’で切ったＴＦＴの作製工程を示す断面図であり、（Ａ）→（Ｅ）の順にしたがって作製工程が順次進行する。図２および図３（Ｅ）が本実施例にて作製した画素ＴＦＴおよびその補助容量（Ｃｓ）部の完成図であり、スイッチング用のＮ型の画素ＴＦＴ２２１と補助容量（Ｃｓ）２２４を示す。
　【００８３】
　まず、図３（Ａ）に示すように、ガラス基板２０１上にプラズマＣＶＤ法によって厚さ３００ｎｍ程度の酸化ケイ素からなる下地膜２０２を形成する。このときの成膜条件としては、材料ガスとしてＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ　Ｅｔｈｏｘｙ　Ｏｒｔｈｏ　Ｓｉｌｉｃａｔｅ）を原料とし、酸素とともに１Ｔｏｒｒ程度の減圧雰囲気下、基板温度３００〜４００℃にてＲＦプラズマ法で分解・堆積した。その後、不活性ガス雰囲気中にて、基板温度５００〜６００℃、例えば６００℃で数時間アニール処理を行った。上記加熱処理工程において、膜中に含有される水分（Ｈ２Ｏ）は放出されるとともに、ＳｉＯＨ基の結合も切れてＯＨ成分が膜外に放出される。その結果、加熱処理前の酸化ケイ素膜の水分（Ｈ２Ｏ）濃度が４×１０２０個／ｃｍ３程度、ＳｉＯＨ基の濃度が３×１０２１個／ｃｍ３程度であったのに対し、加熱処理後の酸化ケイ素膜のＨ２Ｏ濃度は２×１０１９個／ｃｍ３程度に、またＳｉＯＨ基の濃度は４×１０２０個／ｃｍ３程度に低減された。
　【００８４】
　そして、酸化ケイ素膜の下地膜２０２上に、減圧ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ法によって、厚さ４０ｎｍの真性（Ｉ型）の非晶質ケイ素膜（ａ−Ｓｉ膜）２０３を成膜する。プラズマＣＶＤ法により前記ａ−Ｓｉ膜２０３を成膜した場合には、その膜中に多量の水素を含有し、後のレーザー照射時の膜剥がれの原因となるため、ここで４５０℃程度の温度で数時間熱処理を行い、膜中の水素を放出しておく必要がある。
　【００８５】
　その後、図３（Ａ）に示すように、レーザー光２０７を照射し、ａ−Ｓｉ膜２０３を結晶化する。このときのレーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザー光２０７の照射条件は、照射時に基板を２００〜５００℃、例えば４００℃に加熱し、エネルギー密度２００〜３５０ｍＪ／ｃｍ２、例えば３３０ｍＪ／ｃｍ２とした。レーザー光２０７は、基板面に対して順次走査され、ａ−Ｓｉ膜２０３の任意の一点に対して、それぞれ１０回レーザー照射されるように走査ピッチを設定した。この工程により、ａ−Ｓｉ膜２０３はその融点以上に加熱され、溶融し固化することで良好な結晶性を有する結晶性ケイ素膜２０３ａとなる。ここで原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により、結晶性ケイ素膜２０３ａの表面の平均面粗さＲａを測定すると、４〜５ｎｍ程度であった。
　【００８６】
　次に、前記結晶性ケイ素膜２０３ａの不要な部分を除去することで、図３（Ｂ）に示すような素子間分離を行って、後にＴＦＴの活性領域（ソース領域、ドレイン領域、チャネル領域）および補助容量（Ｃｓ）の下部電極を構成する島状の結晶性ケイ素膜２０８を形成する。このときの状態を基板上方より見ると、図２に示されているように、島状の結晶性ケイ素膜２０８が形成されている。
　【００８７】
　次に、図３（Ｃ）に示すように、活性領域となる上記島状の結晶性ケイ素膜２０８上にフォトレジストを塗布し、露光・現像してマスク２０４とする。すなわち、マスク２０４により、後にＴＦＴのチャネル領域となる部分のみが覆われた状態となっている。そして、イオンドーピング法によって、フォトレジストのマスク２０４をマスクとして不純物（リン）を注入する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３）を用い、加速電圧を５〜３０ｋＶ、例えば、１５ｋＶ、ドーズ量を１×１０１５〜８×１０１５ｃｍ−２、例えば２×１０１５ｃｍ−２とする。この工程により、不純物が注入された領域は後の画素ＴＦＴ２２１のソース領域２１４となり、また画素ＴＦＴ２２１のドレイン領域２１５と補助容量（Ｃｓ）２２４の下部電極を形成する。フォトレジストのマスク２０４にマスクされ不純物が注入されない領域は、上述のように後にＴＦＴ２２１のチャネル領域２１３となる。
　【００８８】
　次に、図３（Ｄ）に示すように、フォトレジストのマスク２０４を除去し、島状の結晶性ケイ素膜２０８を覆うように厚さ２０〜１５０ｎｍ、ここでは１００ｎｍの酸化ケイ素膜をゲート絶縁膜２０９として成膜する。酸化ケイ素膜の形成には、ここではＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ　Ｅｔｈｏｘｙ　Ｏｒｔｈｏ　Ｓｉｌｉｃａｔｅ）を原料とし、酸素とともに基板温度１５０〜６００℃、好ましくは３００〜４００℃で、ＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。成膜後、ゲート絶縁膜２０９自身のバルク特性および結晶性ケイ素膜＼ゲート絶縁膜の界面特性を向上するために、不活性ガス雰囲気下で４００〜６００℃で数時間のアニールを行った。同時に、このアニール処理により、ソース領域２１４およびドレイン領域２１５にドーピングされた不純物が活性化され、ソース領域２１４およびドレイン領域２１５が低抵抗化された結果、そのシート抵抗は８００〜１０００Ω／□となった。
　【００８９】
　引き続いて、スパッタリング法によって、厚さ３００〜５００ｎｍ、例えば４００ｎｍのアルミニウムを成膜する。そして、アルミニウム膜をパターニングして、ゲート電極２１０ａと補助容量（Ｃｓ）２２４の上部電極２１０ｂを形成する。ここでゲート電極２１０ａは平面的に見れば、図２に示すように、第ｎ番目のゲートバスラインを構成しており、補助容量（Ｃｓ）部の上部電極２１０ｂは第ｎ＋１番目のゲートバスラインを構成している。
　【００９０】
　そして、次に図３（Ｅ）に示すように、厚さ５００ｎｍ程度の酸化ケイ素膜を層間絶縁膜２１６として形成する。この酸化ケイ素膜は、ＴＥＯＳを原料として、これと酸素とのプラズマＣＶＤ法、もしくはオゾンとの減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶＤ法によって形成すれば、段差被覆性に優れた良好な層間絶縁膜が得られる。
　【００９１】
　次に、層間絶縁膜２１６にコンタクトホールを形成して、ソース電極２１７と画素電極２２０を形成する。ソース電極２１７は、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの二層膜によって形成する。窒化チタン膜は、アルミニウムが半導体層に拡散するのを防止する目的のバリア膜として設けられる。画素電極２２０はＩＴＯなど透明導電膜により形成される。このときの状態を基板上方より見れば、図２のようにソース電極２１７はＴＦＴ２２１に映像信号を伝達するソースバスラインを構成しており、各バスライン間に画素電極２２０が配置されている。
　【００９２】
　そして最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０℃、１時間程度のアニールを行い、図３（Ｅ）に示す画素ＴＦＴ２２１を完成させる。前記アニール処理により、画素ＴＦＴ２２１の活性領域／ゲート絶縁膜の界面へ水素原子を供給し、ＴＦＴ特性を劣化させる不対結合手を低減する効果がある。なお、さらに画素ＴＦＴ２２１を保護する目的で、必要な箇所のみＳｉＨ４とＮＨ３を原料ガスとしたプラズマＣＶＤ法により形成された窒化ケイ素膜でカバーしてもよい。
　【００９３】
　以上の実施例にしたがって作製した各ＴＦＴは、パネル内において、電界効果移動度で７０〜９０ｃｍ２／Ｖｓ、閾値電圧２〜２．５Ｖという良好な特性を示した。また、各画素ＴＦＴ２２１は、パネル内でのＴＦＴ閾値電圧のばらつきが０．５Ｖ程度と非常に良好な均一性を示すのに加えて、そのチャネル領域２１３とその補助容量（Ｃｓ）２２４の下部電極においては、その表面平均粗さＲａが共に４〜５ｎｍ程度に抑えられ、ゲート絶縁膜２０９を介したリーク電流はほとんどなく、それぞれの容量の不均一性も小さく抑えられる。その結果、本実施例にて作製したアクティブマトリクス基板を用い、液晶表示パネルを作製し、全面表示を行った結果、ＴＦＴ特性の不均一性に起因する表示むらは大きく低減され、高表示品位の液晶表示装置が実現できた。
　【００９４】
　（実施例３）
　本発明を用いた第３の実施例について説明する。本実施例では、アクティブマトリクス型液晶表示装置の周辺駆動回路や、一般の薄膜集積回路を形成するＮチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴを相補型に構成したＣＭＯＳ構造の回路をガラス基板上に作製する工程について、説明を行う。
　【００９５】
　図４は、本実施例で説明するＴＦＴの作製工程の概要を示す平面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ’で切った断面図であり、（Ａ）→（Ｆ）の順にしたがって工程が順次進行する。図５（Ｆ）に示すのが、本実施例によるＣＭＯＳ回路の完成図であり、Ｎ型ＴＦＴ３２２とＰ型ＴＦＴ３２３により構成される。
　【００９６】
　まず、図５（Ａ）に示すように、ガラス基板３０１上にプラズマＣＶＤ法によって厚さ３００ｎｍ程度の酸化ケイ素からなる下地膜３０２を形成する。このときの成膜条件としては、材料ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）と、Ｎ２Ｏを用い、０．５〜１．５Ｔｏｒｒの減圧雰囲気、例えば０．８Ｔｏｒｒに設定し、基板温度３００〜３５０℃にてＲＦプラズマにより分解・堆積させた。その後、不活性ガス雰囲気中にて、基板温度５００〜６００℃、例えば５８０℃で数時間アニール処理を行った。このようにして得られた膜は、厳密には幾分かのＳｉＯＨの成分を有している。上記加熱処理工程において、膜中に含有されるＨ２Ｏは放出されると共に、ＳｉＯＨ基の結合も切れてＯＨ成分が膜外に放出される。その結果、得られる酸化ケイ素膜のＨ２Ｏ濃度は、１×１０１９個／ｃｍ３程度に、ＳｉＯＨ基の濃度は、１×１０２０個／ｃｍ３程度になった。そして、酸化ケイ素膜からなる下地膜３０２上に、減圧ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ法によって、厚さ２０〜１００ｎｍ、例えば５０ｎｍの真性（Ｉ型）の非晶質ケイ素膜（ａ−Ｓｉ膜）３０３を成膜する。
　【００９７】
　次に、ａ−Ｓｉ膜３０３上に感光性樹脂（フォトレジスト）を塗布し、露光・現像してマスク３０４とする。フォトレジストのマスク３０４のスルーホールにより、領域３００においてスリット状にａ−Ｓｉ膜３０３が露呈される。即ち、図５（Ａ）の状態を上面から見ると、図４のように領域３００でａ−Ｓｉ膜３０３が露呈しており、他の部分はフォトレジストによりマスクされている状態となっている。
　【００９８】
　次に、図５（Ａ）に示すように、基板３０１表面にニッケルを触媒元素３０５として薄膜蒸着する。本実施例では、蒸着ソースと基板間の距離を通常より大きくして、蒸着レートを低下させることで、ニッケルよりなる触媒元素３０５の膜厚が１〜２ｎｍ程度となるように制御した。このときのガラス基板３０１上における触媒元素３０５によるニッケルの面密度を実際に測定すると、１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度であった。そして、フォトレジストのマスク３０４を除去することで、マスク３０４上のニッケルよりなる触媒元素３０５がリフトオフされ、領域３００のａ−Ｓｉ膜３０３において、選択的にニッケルのような触媒元素３０５の微量添加が行われたことになる。そして、これを不活性雰囲気下、例えば加熱温度５５０℃で１６時間アニールして結晶化させる。
　【００９９】
　この際、領域３００においては、ａ−Ｓｉ膜３０３表面に添加されたニッケルを核としてガラス基板３０１に対して垂直方向にａ−Ｓｉ膜３０３の結晶化が起こり、結晶性ケイ素膜３０３ｂが形成される。そして、領域３００の周辺領域では、図４及び図５（Ｂ）において、矢印３０６で示すように、領域３００から横方向（基板と平行な方向）に結晶成長が行われ、横方向に結晶成長した結晶性ケイ素膜３０３ｃが形成される。また、それ以外のケイ素膜の領域は、そのまま非晶質ケイ素膜領域３０３ｄとして残る。この横方向結晶成長した結晶性ケイ素膜３０３ｃ中のニッケル濃度は５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であった。なお、上記結晶成長に際し、矢印３０６で示される基板と平行な方向の結晶成長の距離は、８０μｍ程度であった。
　【０１００】
　その後、図５（Ｃ）に示すように、レーザー光３０７を照射し、ケイ素膜の再結晶化を行う。このときのレーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザー光３０７の照射条件は、照射時に基板を２００〜５００℃、例えば４００℃に加熱し、エネルギー密度２５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２、例えば３５０ｍＪ／ｃｍ２とした。レーザー光３０７は、基板面に対して順次走査され、ケイ素膜３０３の任意の一点に対して、それぞれ１０回レーザー照射されるように走査ピッチを設定した。この工程により、結晶性ケイ素領域３０３ｂおよび３０３ｃはその融点以上に加熱され、溶融し固化することで、一部を種結晶として再結合し、さらに良好な結晶性を有する結晶性ケイ素膜３０３ｂ’および３０３ｃ’となる。また、ａ−Ｓｉ領域３０３ｄは、結晶化され結晶性ケイ素膜３０３ａとなる。
　【０１０１】
　その後、図５（Ｄ）に示すように、結晶性ケイ素膜３０３ｃ’領域が、後のＴＦＴの活性領域（ソース領域、ドレイン領域、チャネル領域）を構成する島状の結晶性ケイ素膜３０８ｎ、３０８ｐとなるように、それ以外の結晶性ケイ素膜をエッチング除去して素子間分離を行う。
　【０１０２】
　次に、島状の結晶性ケイ素膜３０８ｎ、３０８ｐを覆うように厚さ２０〜１５０ｎｍ、ここでは１００ｎｍの酸化ケイ素膜をゲート絶縁膜３０９として成膜する。酸化ケイ素膜の形成には、ここではＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ　Ｅｔｈｏｘｙ　Ｏｒｔｈｏ　Ｓｉｌｉｃａｔｅ）を原料とし、酸素とともに基板温度１５０〜６００℃、好ましくは３００〜４００℃で、ＲＦプラズマＣＶＤ法で分解・堆積した。成膜後、ゲート絶縁膜３０９自身のバルク特性および島状の結晶性ケイ素膜３０８ｎ、３０８ｐ＼ゲート絶縁膜３０９の界面特性を向上するために、不活性ガス雰囲気下で５００〜６００℃で数時間のアニールを行った。
　【０１０３】
　次に、図５（Ｅ）に示すように、スパッタリング法によって厚さ４００〜８００ｎｍ、例えば５００ｎｍのアルミニウム（０．１〜２％のシリコンを含む）を成膜し、アルミニウム膜をパターニングして、ゲート電極３１０ｎ、３１０ｐを形成する。
　【０１０４】
　次に、イオンドーピング法によって、活性領域となる島状の結晶性ケイ素膜３０８ｎ、３０８ｐにゲート電極３１０ｎ、３１０ｐをマスクとして不純物（リン、およびホウ素）を注入する。ドーピングガスとして、フォスフィン（ＰＨ３）およびジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用い、前者の場合は、加速電圧を６０〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶ、後者の場合は、４０ｋＶ〜８０ｋＶ、例えば６５ｋＶとし、ドーズ量は１×１０１５〜８×１０１５ｃｍ−２、例えばリンを２×１０１５ｃｍ−２、ホウ素を５×１０１５ｃｍ−２とする。この工程により、ゲート電極３１０ｎ、３１０ｐにマスクされ不純物が注入されない領域は後にＴＦＴのチャネル領域３１３ｎ、３１３ｐとなる。ドーピングに際しては、ドーピングが不要な領域をフォトレジストで覆うことによって、それぞれの元素を選択的にドーピングを行う。この結果、Ｎ型の不純物を注入したソース領域３１４ｎとドレイン領域３１５ｎ、Ｐ型の不純物を注入したソース領域３１４ｐとドレイン領域３１５ｐが形成され、図５（Ｅ）及び（Ｆ）に示すように、Ｎ型ＴＦＴ３２２とＰ型ＴＦＴ３２３とを形成することができる。この状態を基板上方より見ると図４のようになっており、ここで活性領域を構成する島状の結晶性ケイ素膜３０８ｎおよび３０８ｐにおいて、矢印３０６で示した結晶成長方向キャリアの移動方向（ソース→ドレイン方向）は平行となるように配置してある。このような配置を採ることで、さらに高移動度を有するＴＦＴが得られる。
　【０１０５】
　その後、図５（Ｅ）に示すように、レーザー光３１２の照射によってアニールを行い、イオン注入した不純物の活性化を行う。レーザー光としては、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用い、レーザー光の照射条件としては、エネルギー密度２５０ｍＪ／ｃｍ２で一か所につき４ショット照射した。
　【０１０６】
　続いて、図５（Ｆ）に示すように、厚さ６００ｎｍの酸化ケイ素膜を層間絶縁膜３１６として、ＴＥＯＳを原料としたプラズマＣＶＤ法によって形成し、これにコンタクトホールを形成して、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの二層膜によってＴＦＴのソース電極・配線３１７、ソースとドレイン電極・配線３１８、ドレイン電極・配線３１９を形成する。そして最後に、１気圧の水素雰囲気下で３５０℃、１時間程度のアニールを行い、Ｎ型ＴＦＴ３２２とＰ型ＴＦＴ３２３を完成させる。
　【０１０７】
　以上の実施例にしたがって作製したＣＭＯＳ構造回路において、それぞれのＴＦＴの電界効果移動度はＮ型ＴＦＴで１５０〜２００ｃｍ２／Ｖｓ、Ｐ型ＴＦＴで１００〜１３０ｃｍ２／Ｖｓと高く、閾値電圧はＮ型ＴＦＴで１．５〜２Ｖ、Ｐ型ＴＦＴで−２〜−２．５Ｖと非常に良好な特性を示す。さらに、繰り返し測定に伴う特性劣化もほとんどなく、信頼性の高いＣＭＯＳ構造回路が得られた。
　【０１０８】
　以上、本発明に基づく実施例３例につき具体的に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
　【０１０９】
　例えば、上記実施例で成説明した酸化ケイ素膜の下地膜の形成方法以外に、スパッタリング法では、単結晶シリコンをターゲットに用い、酸素雰囲気中で行う反応性スパッタリングでも可能であるし、熱ＣＶＤ法により形成し、成膜後、必要な熱処理を施してもよい。
　【０１１０】
　また、ａ−Ｓｉ膜の結晶化に際しては、ＸｅＣｌエキシマレ−ザ−を用いたが、それ以外の様々な強光照射により結晶化された場合にも勿論、同様の効果があり、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーや、波長４８８ｎｍの連続発振Ａｒレーザーなどにおいても同様である。
　【０１１１】
　また、上記第３実施例では、固相結晶成長法としては、触媒元素を選択的に導入し、結晶化する方法を用いたが、触媒元素をａ−Ｓｉ膜全面に導入する方法もプロセス簡略化の面で有効である。また、触媒元素を用いず通常の固相結晶成長法を用いても同様の効果が得られる。上記第３実施例では、触媒元素であるニッケルを微量導入する方法として、ａ−Ｓｉ膜表面に蒸着法によりニッケル薄膜を形成する方法を採用したが、その他にも様々な手法を用いることができる。例えば、ａ−Ｓｉ膜表面にニッケル塩を溶かせた水溶液を塗布する方法や、スパッタリング法やメッキ法により薄膜形成する方法、イオンドーピング法により直接導入する方法なども利用できる。さらに、結晶化を助長する不純物金属元素としては、ニッケル以外にコバルト、パラジウム、白金、銅、銀、金、インジウム、スズ、アルミニウム、アンチモンを用いても効果が得られる。
　【０１１２】
　さらに、本発明の応用としては、液晶表示用のアクティブマトリクス型基板以外に、例えば、密着型イメージセンサー、ドライバー内蔵型のサーマルヘッド、有機系ＥＬ等を発光素子としたドライバー内蔵型の光書き込み素子や表示素子、三次元ＩＣ等が考えられる。本発明を用いることで、これらの素子の高速、高解像度化等の高性能化が実現される。さらに本発明は、上述の実施例で説明したＭＯＳ型トランジスタに限らず、結晶性半導体を素子材としたバイポーラトランジスタや静電誘導トランジスタをはじめとして幅広く半導体プロセス全般に応用することができる。
　【０１１３】
　【発明の効果】
　本発明を用いることにより、エネルギービーム照射による溶融固化過程にて結晶化された結晶性ケイ素膜を素子材料とする半導体装置全般において、従来の問題点を解決でき、高性能で且つ信頼性、安定性の高く、また、複数の素子間の特性均一性が良好な薄膜半導体装置を実現することができる。特に液晶表示装置においては、パネル内において個々のＴＦＴの特性を均一化でき、レーザー順次走査に起因する表示不良のない高表示レベルな液晶表示装置が得られる。さらに、薄膜集積回路を構成するＴＦＴにおいては、要求される高性能で且つ高信頼性を満足し、特にＮ型ＴＦＴとＰ型ＴＦＴを有するＣＭＯＳ回路では、閾値電圧ＶＴＨの絶対値をほぼ同程度にできるため、従来必要であったチャネルドープなどの閾値電圧ＶＴＨのコントロールプロセスを行う必要がなくなる。
　【０１１４】
　そして、同一基板上にアクティブマトリクス部と周辺駆動回路部を構成するフルドライバモノリシック型のアクティブマトリクス基板を簡便な製造プロセスにて実現でき、モジュールのコンパクト化、高性能化、低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　第１の実施例の作製工程を示す。
　【図２】
　第２の実施例の概要を示す。
　【図３】
　第２の実施例の作製工程を示す。
　【図４】
　第３の実施例の概要を示す。
　【図５】
　第３の実施例の作製工程を示す。
　【図６】
　下地膜膜中Ｈ２Ｏ濃度とケイ素膜抵抗値との関係を示す。
　【図７】
　下地膜の膜中ＳｉＯＨ基の濃度とケイ素膜抵抗値との関係を示す。
　【図８】
　レーザー照射により結晶化されたケイ素膜表面のＡＦＭ像を示す。
　【符号の説明】
　１０１、２０１、３０１　　　　　ガラス基板
　１０２、２０２、３０２　　　　　下地膜
　１０３、２０３、３０３　　　　　非晶質ケイ素（ａ−Ｓｉ）膜
　２０４、３０４　　　　　マスク
　３０５　　　　　触媒元素
　３０６　　　　　矢印
　１０７、２０７、３０７　　　　　レーザー光
　１０８、２０８、３０８　　　　　活性領域（島状の結晶性ケイ素膜）
　１０９、２０９、３０９　　　　　ゲート絶縁膜
　１１０、２１０ａ３１０　　　　　ゲート電極
　２１０ｂ　　　　　　　　上部電極
　１１１　　　　　　　　　　　　　酸化物層
　１１２、　　　　３１２　　　　　レーザー光
　１１３、２１３、３１３　　　　　チャネル領域
　１１４、２１４、３１４　　　　　ソース領域
　１１５、２１５、３１５　　　　　ドレイン領域
　１１６、２１６、３１６　　　　　層間絶縁膜
　１１７、２１７　　　　　　　　　ソース電極
　３１７　　　　　ソース電極・配線
　３１８　　　　　ソースとドレイン電極・配線
　３１９　　　　　ドレイン電極・配線
　１２０、２２０　　　　　　　　　画素電極
　１２１、２２１　　　　　　　　　画素ＴＦＴ
　３２２　　　　　Ｎ型ＴＦＴ
　３２３　　　　　Ｐ型ＴＦＴ
　２２４　　　　　　　　　補助容量（Ｃｓ）