(57)【要約】【課題】基板処理の効率を高めることができるレーザー結晶化法を用いた半導体装置の作製方法またはレーザー照射方法の提供を課題とする。【解決手段】アイランドを単数または複数含む島状の半導体膜（サブアイランド）をパターニングによって形成する。次に、レーザー光の照射により該サブアイランドの結晶性を高め、その後サブアイランドをパターニングすることでアイランドを形成する。さらにサブアイランドのパターン情報から、少なくともサブアイランドにレーザー光が照射されるように、基板上におけるレーザー光の走査経路を定める。つまり本発明では、基板全体にレーザー光を照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分が最低限結晶化できるようにレーザー光を走査する。【選択図】  図１
2004193201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に成膜された半導体膜をパターニングすることで得られるサブアイランドのパターン情報から、マーカーを基準として前記サブアイランドを含むように、前記基板においてレーザー光を照射する特定の領域を定め、
複数のレーザー発振装置から出力された複数のレーザー光のビームスポットを、光学系により互いに一部重ね合わせることで１つのビームスポットを形成し、
スリットを用いて、前記形成されたビームスポットの走査方向と垂直な方向における幅を制限し、
前記特定の領域に前記幅が制限されたビームスポットを走査することで、前記サブアイランドの結晶性を高め、
前記結晶性が高められたサブアイランドをパターニングすることでアイランドを形成することを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２】
基板上に成膜された半導体膜をパターニングすることで得られるサブアイランドのパターン情報から、マーカーを基準として前記サブアイランドを含むように、前記基板においてレーザー光を照射する特定の領域を定め、
複数のレーザー発振装置から出力された複数のレーザー光のビームスポットを、光学系により各中心が直線を描くように互いに一部重ね合わせることで１つのビームスポットを形成し、
スリットを用いて、前記形成されたビームスポットの走査方向と垂直な方向における幅を制限し、
前記特定の領域に前記幅が制限されたビームスポットを走査することで、前記サブアイランドの結晶性を高め、
前記結晶性が高められたサブアイランドをパターニングすることでアイランドを形成することを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記各中心によって描かれる直線と前記基板の移動する方向とが１０°以上８０°以下であることを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記各中心によって描かれる直線と前記基板の移動する方向とがほぼ直角であることを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、
レーザー光の照射が減圧雰囲気下または不活性ガス雰囲気下において行われることを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記レーザー光は、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ３レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザーまたはＹ２Ｏ３レーザーから選ばれた一種または複数種を用いて出力されていることを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記レーザー光は連続発振であることを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、前記レーザー光は第２高調波であることを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、前記レーザー発振装置は２以上８以下であることを特徴とするレーザー照射方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体膜をレーザー光を用いて結晶化又はイオン注入後の活性化をするレーザー照射方法及び半導体装置の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基板上にＴＦＴを形成する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型の半導体表示装置への応用開発が進められている。特に、多結晶半導体膜を用いたＴＦＴは、従来の非晶質半導体膜を用いたＴＦＴよりも電界効果移動度（モビリティともいう）が高いので、高速動作が可能である。そのため、従来基板の外に設けられた駆動回路で行っていた画素の制御を、画素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことが可能である。
【０００３】
ところで半導体装置に用いる基板は、コストの面から単結晶シリコン基板よりも、ガラス基板が有望視されている。ガラス基板は耐熱性に劣り、熱変形しやすい。そのため、ガラス基板上にポリシリコンＴＦＴを形成する場合において、半導体膜の結晶化にレーザーアニールを用いることは、ガラス基板の熱変形を避けるのに非常に有効である。
【０００４】
レーザーアニールの特徴は、輻射加熱或いは伝導加熱を利用するアニール法と比較して処理時間を大幅に短縮できることや、半導体又は半導体膜を選択的、局所的に加熱して、基板に殆ど熱的損傷を与えないことなどが上げられている。
【０００５】
なお、ここでいうレーザーアニール法とは、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層を再結晶化する技術や、基板上に形成された半導体膜を結晶化させる技術を指している。また、半導体基板又は半導体膜の平坦化や表面改質に適用される技術も含んでいる。適用されるレーザー発振装置は、エキシマレーザーに代表される気体レーザー発振装置、ＹＡＧレーザーに代表される固体レーザー発振装置であり、レーザー光の照射によって半導体の表面層を数十ナノ〜数十マイクロ秒程度のごく短時間加熱して結晶化させるものとして知られている。
【０００６】
レーザーはその発振方法により、パルス発振と連続発振の２種類に大別される。パルス発振のレーザーは出力エネルギーが比較的高いため、ビームスポットの大きさを数ｃｍ２以上として量産性を上げることができる。特に、ビームスポットの形状を光学系を用いて加工し、長さ１０ｃｍ以上の線状にすると、基板へのレーザー光の照射を効率的に行うことができ、量産性をさらに高めることができる。そのため、半導体膜の結晶化には、パルス発振のレーザーを用いるのが主流となりつつあった。
【０００７】
ところが近年、半導体膜の結晶化においてパルス発振のレーザーよりも連続発振のレーザーを用いる方が、半導体膜内に形成される結晶の粒径が大きくなることが見出された。半導体膜内の結晶粒径が大きくなると、該半導体膜を用いて形成されるＴＦＴの移動度が高くなる。そのため、連続発振のレーザーはにわかに脚光を浴び始めている。
【０００８】
しかし、一般的に連続発振のレーザーは、パルス発振のレーザーに比べてその最大出力エネルギーが小さいため、ビームスポットのサイズが１０−３ｍｍ２程度と小さい。そのため、１枚の大きな基板を処理するためには、基板におけるビームの照射位置を上下左右に移動させる必要があり、基板１枚あたりの処理時間が長くなる。よって、基板処理の効率が悪く、基板の処理速度の向上が重要な課題となっている。
【０００９】
なお、スリットを用いてビームスポットの長さを調整する技術は、従来から用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−３５４４６３号公報（第３頁、第３図）
【００１１】
【特許文献２】
特開平９−２７０３９３号公報（第３−４頁、第２図）
【００１２】
また、半導体膜を島状にしてから連続発振のレーザ光による結晶化を行なう技術は、従来から用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
【非特許文献１】
Ａｋｉｔｏ  Ｈａｒａ，  Ｙａｓｕｙｏｓｈｉ  Ｍｉｓｈｉｍａ，  Ｔａｔｓｕｙａ  Ｋａｋｅｈｉ，  Ｆｕｍｉｙｏ  Ｔａｋｅｕｃｈｉ，  Ｍｉｃｈｉｋｏ  Ｔａｋｅｉ，  Ｋｅｎｉｃｈｉ  Ｙｏｓｈｉｎｏ，  Ｋａｔｓｕｙｕｋｉ  Ｓｕｇａ，  Ｍｉｔｓｕｒｕ  Ｃｈｉｄａ，  ａｎｄ  Ｎｏｂｕｏ  Ｓａｓａｋｉ，  Ｆｕｊｉｔｓｕ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌｔｄ．，  ”Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴｓ  ｏｎ  ａ  Ｇｌａｓｓ  ｂｙ  ａ  Ｓｔａｂｌｅ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ＣＷ  Ｌａｓｅｒ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ”，  ＩＥＤＭ２００１。
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上述した問題に鑑み、従来に比べて基板処理の効率を高めることができ、また半導体膜の移動度を高めることができるレーザー結晶化法を用いたレーザー照射方法、及びそれを用いた半導体装置の製造方法の提供を課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、半導体膜のマスクの形状のデータ（パターン情報）をもとに、島状の半導体膜（アイランド）となる部分を把握する。そして、該アイランドを単数または複数含む島状の半導体膜（サブアイランド）をパターニングによって形成する。次に、レーザー光の照射により該サブアイランドの結晶性を高め、その後サブアイランドをパターニングすることでアイランドを形成する。
【００１６】
さらに本発明では、サブアイランドのパターン情報から、少なくともサブアイランドにレーザー光が照射されるように、基板上におけるレーザー光の走査経路を定める。つまり本発明では、基板全体にレーザー光を照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分が最低限結晶化できるようにレーザー光を走査する。上記構成により、サブアイランド以外の部分にレーザー光が照射される時間を省くことができ、よって、レーザー光照射にかかる時間を短縮化することができ、なおかつ基板の処理速度を向上させることができる。また不必要な部分にレーザー光を照射し、基板にダメージが与えられるのを防ぐことができる。
【００１７】
なお本発明では、基板に予めレーザー光等によってマーカーを形成しておいても良いが、サブアイランドと同時にマーカーを形成しても良い。サブアイランドと同時にマーカーを形成することで、マーカー用のマスクを１枚減らすことができ、なおかつレーザー光で形成するよりもより正確な位置にマーカーを形成することができ、位置合わせの精度を向上させることができる。そして本発明では該マーカーを基準とし、サブアイランドのパターン情報をもとにレーザー光を走査する位置を定める。
【００１８】
また本発明では、レーザー光を走査していき、ビームスポットがサブアイランドに達したときに、ビームスポットとサブアイランドが基板と垂直な方向から見て１点で接するように、意図的にレーザー光の走査方向を定める。例えば、基板上から見てサブアイランドが多角形を有している場合、最初にサブアイランドの角の１つとビームスポットとが接するように、レーザー光を走査する。なお、基板上から見てサブアイランドの一部または全てが曲線を描いている場合も、ビームスポットとサブアイランドの曲線を描いている部分とが、最初に１つの接点で接するように、レーザー光の走査方向を定める。１つの接点からレーザー光の照射が開始されると、該接点を含めた近傍から（１００）面の配向を有する結晶が成長を開始する。そして、レーザー光を走査していき、サブアイランドへのレーザー光の照射が終了すると、サブアイランド全体の（１００）面の配向率を高めることができる。
【００１９】
（１００）面の配向率が高いアイランドをＴＦＴの活性層として用いると、ＴＦＴの移動度を高くすることができる。また、活性層の（１００）面の配向率が高いと、その上に形成するゲート絶縁膜の膜質のバラツキを少なくすることができ、それ故にＴＦＴのしきい値電圧のバラツキを小さくすることができる。
【００２０】
また、サブアイランドにレーザー光を照射すると、基板上から見たサブアイランドのエッジの近傍において、微結晶が形成されてしまう。これはエッジの近傍と中心部とで、レーザー光により与えられた熱の、基板への拡散のし方が異なるためではないかと考えられている。
【００２１】
よって本発明では、レーザー光による結晶化の後に、エッジの近傍の結晶性が芳しくない部分をパターニングにより取り除き、結晶性が比較的良好な、サブアイランドの中心部を用いてアイランドを形成する。なお、サブアイランドのいずれの部分をパターニングで除去してアイランドを形成するのかは、設計者が適宜定めることができる。このように、アイランドを直接レーザー光で結晶化するのではなく、サブアイランドをレーザー光で結晶化させたあとにアイランドを形成することで、アイランドの結晶性をより高めることができる。
【００２２】
さらに本発明ではスリットを介し、ビームスポットのうちエネルギー密度の低い部分を遮蔽する。スリットを用いることで、比較的均一なエネルギー密度のレーザー光をサブアイランドに照射することができ、結晶化を均一に行うことができる。またスリットを設けることで、サブアイランドのパターン情報によって部分的にビームスポットの幅を変えることができ、サブアイランド、さらにはＴＦＴの活性層のレイアウトにおける制約を小さくすることができる。なおビームスポットの幅とは、走査方向と垂直な方向におけるビームスポットの長さを意味する。
【００２３】
なお本発明で用いるビームスポットの形状は、楕円、四角形、線形等が含まれる。
【００２４】
また複数のレーザー発振装置から発振されたレーザー光を合成することで得られた１つのビームスポットを、レーザー結晶化に用いても良い。上記構成により、各レーザー光のエネルギー密度の弱い部分を補い合うことができる。
【００２５】
また半導体膜を成膜した後、もしくはサブアイランドを形成した後、大気に曝さないように（例えば希ガス、窒素、酸素等の特定されたガス雰囲気または減圧雰囲気にする）レーザー光の照射を行い、半導体膜を結晶化させても良い。上記構成により、クリーンルーム内における分子レベルでの汚染物質、例えば空気の清浄度を高めるためのフィルター内に含まれるボロン等が、レーザー光による結晶化の際に半導体膜に混入するのを防ぐことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザー光の照射方法及び半導体装置の作製方法について、図１を用いて説明する。
【００２７】
まず図１（Ａ）に示すように基板１０上に半導体膜１１を成膜する。基板１０は、後の工程の処理温度に耐えうる材質であれば良く、例えば石英基板、シリコン基板、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基板を用いることができる。また、処理温度に耐えうる程度に耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００２８】
なお、基板１０と半導体膜１１との間に、基板１０に含まれるアルカリ金属などの不純物が半導体膜１１内に取り込まれるのを防ぐために、絶縁膜からなる下地膜を成膜しても良い。
【００２９】
また半導体膜１１は、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により成膜することができる。なお、半導体膜は非晶質半導体膜であっても良いし、微結晶半導体膜、結晶性半導体膜であっても良い。
【００３０】
次に、図１（Ｂ）に示すように半導体膜１１をパターニングして、サブアイランド（レーザー結晶化前（ＬＣ前））１２と、マーカー１８とを形成する。なお、マーカーの形状は図１（Ｂ）に示す形に限定されない。
【００３１】
そして、図１（Ｃ）に示すようにサブアイランド（ＬＣ前）１２にレーザー光を照射し、結晶性が高められたサブアイランド（ＬＣ後）１３を形成する。本発明では、ビームスポットのエネルギー密度が低い部分をスリット１７を用いて遮蔽している。スリット１７は、レーザー光を遮ることが可能であり、なおかつレーザー光によって変形または損傷しないような材質で形成するのが望ましい。そして、スリット１７はスリットの幅が可変であり、該スリットの幅によってビームスポットの幅を変更することができる。
【００３２】
なお、エネルギー密度は、所望の結晶を得るために必要な値を満たしてない場合、低いと判断する。なお、所望の結晶か否かの判断は、設計者が適宜判断することができる。よって設計者が望む結晶性が得られなければ、エネルギー密度が低いと判断することができる。
【００３３】
レーザー光のエネルギー密度は、スリットを介して得られたビームスポットのエッジの近傍において低くなっており、そのためエッジの近傍は結晶粒が小さく、結晶の粒界に沿って突起した部分（リッジ）が出現する。そのため、レーザー光のビームスポット１４の軌跡のエッジ１５と、サブアイランド（ＬＣ前）１２もしくは、その後に形成されるアイランドとが重ならないようにする。
【００３４】
なおレーザー光の走査方向は、レーザー光を走査していって、ビームスポットがサブアイランドに達したときに、ビームスポットとサブアイランドが基板と垂直な方向から見て１点で接するように意図的に定める。１つの接点からレーザー光の照射が開始されると、該接点を含めた近傍から（１００）面の配向を有する結晶が成長を開始するので、サブアイランドへのレーザー光の照射が終了すると、サブアイランド全体の（１００）面の配向率を高めることができる。
【００３５】
本発明では公知のレーザーを用いることができる。レーザーは、連続発振の気体レーザーもしくは固体レーザーを用いることができる。気体レーザーとして、エキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザーなどがあり、固体レーザーとして、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ３レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、Ｙ２Ｏ３レーザーなどが挙げられる。固体レーザーとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｙｂ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ３などの結晶を使ったレーザーが適用される。当該レーザーの基本波はドーピングする材料によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレーザー光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。
【００３６】
またさらに、固体レーザーから発せられらた赤外レーザー光を非線形光学素子でグリーンレーザー光に変換後、さらに別の非線形光学素子によって得られる紫外レーザー光を用いることもできる。
【００３７】
なお、マーカー１９にはレーザー光を照射してもしなくとも良い。
【００３８】
次に、図１（Ｄ）に示すようにサブアイランド（ＬＣ後）１３をパターニングすることで、アイランド１６を形成する。アイランド１６が、サブアイランドのエッジの近傍を避けて、中心部の結晶性が比較的優れている部分を用いるのが好ましい。なお、パターニングの際にマーカー１９は後の工程において用いられるマスクの位置合わせのために残しておく。
【００３９】
上記工程によって作製されたアイランド１６は、結晶性が優れており、なおかつ（１１０）面の配向率が高められてる。
【００４０】
次に、複数のビームスポットを重ね合わせることで合成される、ビームスポットの形状について説明する。
【００４１】
図４（Ａ）に、複数のレーザー発振装置からそれぞれ発振されるレーザー光の、スリットを介さない場合の被処理物におけるビームスポットの形状の一例を示す。図４（Ａ）に示したビームスポットは楕円形状を有している。なお本発明において、レーザー発振装置から発振されるレーザー光のビームスポットの形状は、楕円に限定されない。ビームスポットの形状はレーザーの種類によって異なり、また光学系により成形することもできる。また、ＹＡＧレーザーから射出されたレーザー光の形状は、ロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ型であれば矩形状となる。このようなレーザー光を光学系により、さらに成形することにより、所望の大きさのレーザー光をつくることもできる。
【００４２】
図４（Ｂ）に図４（Ａ）に示したビームスポットの長軸ｙ方向におけるレーザー光のエネルギー密度の分布を示す。ビームスポットが楕円形状であるレーザー光のエネルギー密度の分布は、楕円の中心Ｏに向かうほど高くなっている。αは、エネルギー密度が、所望の結晶を得るために必要とする値を超えている、長軸ｙ方向における幅に相当する。
【００４３】
次に、図４に示したビームスポットを有するレーザー光を合成したときの、ビームスポットの形状を、図２（Ａ）に示す。なお図２（Ａ）では４つのレーザー光のビームスポットを重ね合わせることで１つの線状のビームスポットを形成した場合について示しているが、重ね合わせるビームスポットの数はこれに限定されない。
【００４４】
図２（Ａ）に示すように、各レーザー光のビームスポットは、各楕円の長軸が一致し、なおかつ互いにビームスポットの一部が重なることで合成され、１つのビームスポット１８が形成されている。なお以下、各楕円の中心Ｏを結ぶことで得られる直線を中心軸と呼ぶ。
【００４５】
図２（Ｂ）に、図２（Ａ）に示した合成後のビームスポットの、中心軸ｙ方向におけるレーザー光のエネルギー密度の分布を示す。なお、図２（Ａ）に示すビームスポットは、図２（Ｂ）におけるエネルギー密度のピーク値の１／ｅ２のエネルギー密度を満たしている領域に相当する。合成前の各ビームスポットが重なり合っている部分において、エネルギー密度が加算される。例えば図示したように重なり合ったビームのエネルギー密度Ｅ１とＥ２を加算すると、ビームのエネルギー密度のピーク値Ｅ３とほぼ等しくなり、各楕円の中心Ｏの間においてエネルギー密度が平坦化される。
【００４６】
なお、Ｅ１とＥ２を加算するとＥ３と等しくなるのが理想的だが、現実的には必ずしも等しい値にはならない。Ｅ１とＥ２を加算した値とＥ３との値のずれの許容範囲は、設計者が適宜設定することが可能である。
【００４７】
図２（Ｂ）からわかるように、複数のレーザー光を重ね合わせてエネルギー密度の低い部分を互いに補い合うようにすることで、複数のレーザー光を重ね合わせないで単独で用いるよりも、半導体膜の結晶性を効率良く高めることができる。例えばビームスポットを単独で用いると、図１（Ｂ）の斜線で示した領域においてのみ、所望の結晶を得るために必要なエネルギー密度の値を超えており、その他の領域ではエネルギー密度が所望の値まで満たされていなかったと仮定する。この場合、各ビームスポットは、中心軸方向の幅がαで示される斜線の領域でしか、所望の結晶を得ることができない。しかし、ビームスポットを図２（Ｂ）で示したように重ね合わせることで、中心軸方向の幅がβ（β＞４α）で示される領域において所望の結晶を得ることができ、より効率良く半導体膜を結晶化させることができる。
【００４８】
なお、計算によって求めた図２（Ａ）のＢ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’におけるエネルギー密度の分布を、図３に示す。なお、図３は、合成前のビームスポットの、ピーク値の１／ｅ２のエネルギー密度を満たしている領域を基準としている。合成前のビームスポットの短軸方向の長さを３７μｍ、長軸方向の長さを４１０μｍとし、中心間の距離を１９２μｍとしたときの、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’におけるエネルギー密度は、それぞれ図３（Ａ）、（Ｂ）に示すような分布を有している。Ｂ−Ｂ’の方がＣ−Ｃ’よりも弱冠小さくなっているが、ほぼ同じ大きさとみなすことができ、合成前のビームスポットのピーク値の１／ｅ２のエネルギー密度を満たしている領域における、合成されたビームスポットの形状は、線状と言い表すことができる。
【００４９】
なお、レーザー光を重ね合わせても、なお、エネルギー密度が所望の値まで達していない領域がある。本発明では、合成されたビームスポットのエネルギー密度の低い領域を、スリット１７において遮蔽し、半導体膜１１に照射されないようにする。図２（Ｃ）を用いて、合成されたビームスポットとスリットとの位置関係について説明する。
【００５０】
本発明で用いられるスリット１７は、スリットの幅が可変であり、その幅はコンピューターによって制御されている。図２（Ｃ）において、１８は、図２（Ａ）に示したものと同じく、合成により得られるビームスポット１８の形状を示しており、１７はスリットを示している。
【００５１】
そして図２（Ｄ）は、図２（Ｂ）に示したビームスポットの、中心軸Ａ−Ａ’をｙ方向としたとき、ｙ方向におけるエネルギー密度の分布を示している。図３（Ｂ）に示した場合と異なり、エネルギー密度の低い領域がスリット１７によってカットされる。
【００５２】
エネルギー密度の低い領域が照射された半導体膜は、結晶性が芳しくない。具体的には、エネルギー密度が満たされている領域と比べて、結晶粒が小さかったり、結晶粒の成長する方向が異なっていたりする。図５（Ａ）に、基板上における合成されたビームスポットの形状を示す。５０で示す領域が、所望のエネルギー密度を満たしている領域を示しており、５１が満たしていない領域を示している。そして、ビームスポットの中心軸方向の長さをＷＴＢＷとし、エネルギー密度を満たしている領域における中心軸方向の長さをＷＢＷとし、エネルギー密度を満たしている領域における中心軸と垂直な方向における長さをＷＣとする。
【００５３】
図５（Ｂ）に、図５（Ａ）に示したビームスポットをスリットを介することで、中心軸方向の長さをＷＢＷ以下としたビームスポット５２の走査経路と、サブアイランドのパターンとの位置関係を示す。図５（Ｂ）では、走査方向と垂直な方向における幅において、エネルギー密度の低い部分が遮蔽されたビームスポット５２を走査した様子について示す。ビームスポット５２はサブアイランド５３を覆うように走査されており、ビームスポットの軌跡のエッジが、サブアイランド５３と重なっていない。なお、ビームスポットの軌跡のエッジが、必ずしもサブアイランドと重ならないようにする必要はなく、最低限サブアイランドをパターニングすることで得られるアイランド５４と重ならないようにすることが重要である。
【００５４】
本発明では、エネルギー密度の低い領域が存在しない、もしくは存在してもスリットを用いない場合と比較してその幅が小さいので、レーザー光のエッジの部分とサブアイランド５３とを重ねないようにするのがより容易になる。よって、スリットを設けることでエネルギー密度の低い領域がカットされるので、レーザー光の走査経路及びサブアイランド及びアイランドのレイアウトにおける制約を小さくすることができる。
【００５５】
また、レーザー発振装置の出力を止めることなく、エネルギー密度を一定にしたままビームスポットの幅を変えることができるので、レーザー光のエッジが、アイランドもしくはそのチャネル形成領域と重なるのを防ぐことができる。また不必要な部分にレーザー光を照射し、基板にダメージが与えられるのを防ぐことができる。
【００５６】
なお、図５ではビームスポットの中心軸方向と走査方向とが垂直に保たれている、場合について示したが、ビームスポットの中心軸と走査方向とは必ずしも垂直になっていなくとも良い。例えば、ビームスポットの中心軸と、走査方向との間に形成される鋭角θＡが４５°±３５°となるようにし、より望ましくは４５°となるようにしてもよい。ビームスポットの中心軸と、走査する方向とが垂直の場合、最も基板の処理効率が高まる。一方合成後のビームスポットの中心軸と、走査する方向とが４５°±３５°となるように、望ましくは４５°により近い値になるように走査することで、走査する方向とビームスポットの中心軸とが垂直になるように走査した場合に比べて、活性層中に存在する結晶粒の数を意図的に増やすことができ、結晶の方位や結晶粒に起因する特性のばらつきを低減することができる。また、同じ走査スピードであれば、走査する方向とビームスポットの中心軸とが垂直になるように走査した場合に比べて、基板あたりのレーザー光の照射時間を高めることができる。
【００５７】
次に、サブアイランド及びアイランドの形状と、レーザー光の走査方向との関係について説明する。図６（Ａ）に、図１（Ｂ）に示したサブアイランド１２の上面図を示す。なおサブアイランド（ＬＣ前）１２の内部に、破線でアイランドとなる部分１６を示す。１４はビームスポットであり、図６（Ａ）では、レーザー照射前の状態を示している。
【００５８】
図６（Ａ）の状態から時間の経過と共にビームスポット１４はサブアイランド（ＬＣ前）１２に近づいていく。なおビームスポットの位置は基板側を走査することで移動させる。
【００５９】
そして、ビームスポットがサブアイランド（ＬＣ前）１２に達したとき、ビームスポット１４とサブアイランド（ＬＣ前）１２は１点で接する。よって、この接点近傍２０からサブアイランドが結晶化され、図６（Ｃ）に示すように、ビームスポット１４が移動すると共に、矢印で示した方向に結晶化が進む。この結晶化は、接点近傍１７に最初に形成された種結晶をもとに進むため、（１１０）面の配向率が高まる。
【００６０】
なおアイランドをＴＦＴの活性層として用いる場合、レーザー光の走査方向は、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と平行に保つのが望ましい。
【００６１】
なおビームスポット１４の軌跡は、サブアイランド１２を完全に覆っていなくとも良く、アイランド１６を完全に覆っていれば良い。ただし、サブアイランドを完全に覆うようにレーザー光を走査させることで、レーザー光の照射されていない領域を種結晶として結晶が成長するのを防ぎ、（１１０）面の配向率をより高めることができる。
【００６２】
図６（Ｄ）に、図６（Ｃ）のＡ−Ａ’における断面図と、ビームスポットとの関係を示す。スリット１７を介して基板に照射されるレーザー光は、スリットによる遮蔽で、長軸方向の幅ＷＴＤＷがＷＢＷまで狭められる。そして、サブアイランドにおけるレーザー光のビームスポットは、ＷＢＷと同じ大きさになるのが理想である。しかし実際にはスリット１７とサブアイランド１２とは離れているので、レーザー光はサブアイランド１２におけるビームスポットの長軸方向における幅がＷＢＷ’となり、ＷＢＷ’＜ＷＢＷを満たす。よって、スリットの幅は、回折を考慮に入れて設定するのが望ましい。
【００６３】
サブアイランド全体をレーザー光で照射しようとすると、回折を考慮に入れないとＷＢＷ＞ＷＳを満たせば良いが、回折を考慮に入れるとＷＢＷ’＞ＷＳを満たせば良い。また、アイランドだけを必要最低限レーザー光で照射しようとすると、回折を考慮に入れないとＷＢＷ＞ＷＩを満たせば良いが、回折を考慮に入れるとＷＢＷ’＞ＷＩを満たせば良い。なお、ＷＳは、サブアイランド１２の、ビームスポットの移動方向に対して垂直な方向における最長の長さであり、ＷＩはアイランド１６の、ビームスポットの移動方向に対して垂直な方向における最長の長さである。
【００６４】
図７に、ＴＦＴの活性層として用いるアイランドのレイアウトと、ビームスポットの移動方向との関係を一例として示す。図７（Ａ）では、サブアイランド３０の内部に破線で示した部分３１が、アイランドとなる部分に相当する。アイランド３１をチャネル形成領域が１つ設けられているＴＦＴの活性層として用いる場合、チャネル形成領域３２を挟むようにソース領域またはドレイン領域となる不純物領域３３、３４が設けられている。３５はビームスポットの形状を示している。サブアイランド３０を結晶化させるとき、レーザー光の走査方向は矢印に示すように、チャネル形成領域３２のキャリアが移動する方向と平行になるようにする。そして、ビームスポット３５と１点で接する接点近傍３６において形成された種結晶から結晶成長が進むことで、サブアイランドの（１１０）面の配向率を高めることができる。
【００６５】
また、図７（Ｂ）では、チャネル形成領域が３つ設けられている活性層を示しており、チャネル形成領域４０を挟むように不純物領域４１、４２が設けられている。また、チャネル形成領域４３を挟むように不純物領域４２、４４が設けられており、さらにチャネル形成領域４５を挟むように不純物領域４４、４６が設けられている。ビームスポットの走査方向は矢印に示すように、チャネル形成領域４０、４３、４５のキャリアが移動する方向と平行になるようにする。
【００６６】
次に、図８（Ａ）を用いて、アクティブマトリクス型の半導体装置を作製するためにサブアイランドが形成された基板５００におけるレーザー光の走査方向について説明する。図８（Ａ）では、破線５０１が画素部、破線５０２が信号線駆動回路、破線５０３が走査線駆動回路の形成される部分に相当する。
【００６７】
図８（Ａ）では、基板５００に対して、１回のみレーザー光をスキャンした例について示しており、基板が白抜きの矢印の方向に移動しており、実線の矢印はレーザー光の相対的な走査方向を示している。なおビームスポットの移動は、基板５００を移動させても良いし、光学系を用いていても良い。図８（Ｂ）は、画素部が形成される部分５０１におけるビームスポット５０７の拡大図である。レーザー光が照射された領域にサブアイランド５０６がレイアウトされている。
【００６８】
図８において、ビームスポットのエッジの部分が、サブアイランドをパターニングして得られるアイランド５０８、より望ましくはサブアイランド５０６と重なることのないように、レーザー光を照射することが望ましい。そして本発明では、サブアイランドのマスクのパターン情報に従って、レーザー光を走査する部分を定める。
【００６９】
なお、ビームスポットの幅は、サブアイランドまたはアイランドのサイズによって適宜変えることができる。例えば、電流を比較的多く流すことが望まれる駆動回路のＴＦＴは、チャネル幅が大きく、よってアイランドのサイズも画素部に比べて大きい傾向にある。図９に、２通りのサイズのサブアイランドに、スリットの幅を変えてレーザー光を走査する場合について示す。図９（Ａ）に、走査方向と垂直な方向におけるサブアイランド長さが短い場合を、図９（Ｂ）に走査方向と垂直な方向におけるサブアイランド長さが長い場合の、レーザー光の走査する部分と、サブアイランドとの関係を示す。
【００７０】
図９（Ａ）におけるビームスポットの幅をＷＢＷ１、図９（Ｂ）におけるビームスポットの幅をＷＢＷ２とすると、ＷＢＷ１＜ＷＢＷ２となる。無論、ビームスポットの幅はこれに限られず、サブアイランド間の走査方向と垂直な方向における間隔に余裕がある場合は、自由にその幅を設定することができる。
【００７１】
なお本発明では、図９に示すように、レーザー光を基板全面に照射するのではなく、サブアイランドの部分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走査する。基板全面を照射するのではなく、サブアイランドが結晶化できるように必要最低限の部分にレーザー光が照射されるので、１枚の基板にかかる処理時間を抑えることができ、基板処理の効率を高めることができる
【００７２】
次に、本発明において用いられるレーザー照射装置の構成について、図１０を用いて説明する。１０１はレーザー発振装置である。図１０では４つのレーザー発振装置を用いているが、レーザー照射装置が有するレーザー発振装置はこの数に限定されない。
【００７３】
なお、レーザー発振装置１０１は、チラー１０２を用いてその温度を一定に保つようにしても良い。チラー１０２は必ずしも設ける必要はないが、レーザー発振装置１０１の温度を一定に保つことで、出力されるレーザー光のエネルギーが温度によってばらつくのを抑えることができる。
【００７４】
また１０４は光学系であり、レーザー発振装置１０１から出力された光路を変更したり、そのビームスポットの形状を加工したりして、レーザー光を集光することができる。さらに、図１０のレーザー照射装置では、光学系１０４によって、複数のレーザー発振装置１０１から出力されたレーザー光のビームスポットを互いに一部を重ね合わせることで、合成することができる。
【００７５】
なお、レーザー光の進行方向を極短時間で変化させるＡＯ変調器１０３を、被処理物である基板１０６とレーザー発振装置１０１との間の光路に設けても良い。また、ＡＯ変調器の代わりに、アテニュエイター（光量調整フィルタ）を設けて、レーザー光のエネルギー密度を調整するようにしても良い。
【００７６】
また、被処理物である基板１０６とレーザー発振装置１０１との間の光路に、レーザー発振装置１０１から出力されたレーザー光のエネルギー密度を測定する手段（エネルギー密度測定手段）１１５を設け、測定したエネルギー密度の経時変化をコンピューター１１０において監視するようにしても良い。この場合、レーザー光のエネルギー密度の減衰を補うように、レーザー発振装置１１０からの出力を高めるようにしても良い。
【００７７】
合成されたビームスポットは、スリット１０５を介して被処理物である基板１０６に照射される。スリット１０５は、レーザー光を遮ることが可能であり、なおかつレーザー光によって変形または損傷しないような材質で形成するのが望ましい。そして、スリット１０５はスリットの幅が可変であり、該スリットの幅によってビームスポットの幅を変更することができる。
【００７８】
なお、スリット１０５を介さない場合の、レーザー発振装置１０１から発振されるレーザー光の基板１０６におけるビームスポットの形状は、レーザーの種類によって異なり、また光学系により成形することもできる。
【００７９】
基板１０６はステージ１０７上に載置されている。図１０では、位置制御手段１０８、１０９が、被処理物におけるビームスポットの位置を制御する手段に相当しており、ステージ１０７の位置が、位置制御手段１０８、１０９によって制御されている。
【００８０】
図１０では、位置制御手段１０８がＸ方向におけるステージ１０７の位置の制御を行っており、位置制御手段１０９はＹ方向におけるステージ１０７の位置制御を行う。
【００８１】
また図１０のレーザー照射装置は、中央演算処理装置及びメモリ等の記憶手段を兼ね備えたコンピューター１１０とを有している。コンピューター１１０は、レーザー発振装置１０１の発振を制御し、なおかつレーザー光のビームスポットがマスクのパターン情報に従って定められる領域を覆うように、位置制御手段１０８、１０９を制御し、基板を所定の位置に移動させることができる。
【００８２】
さらに本発明では、コンピューター１１０によって、該スリット１０５の幅を制御し、マスクのパターン情報に従ってビームスポットの幅を変更することができる。
【００８３】
さらにレーザー照射装置は、被処理物の温度を調節する手段を備えていても良い。また、レーザー光は指向性およびエネルギー密度の高い光であるため、ダンパーを設けて、反射光が不適切な箇所に照射されるのを防ぐようにしても良い。ダンパーは、反射光を吸収させる性質を有していることが望ましく、ダンパー内に冷却水を循環させておき、反射光の吸収により隔壁の温度が上昇するのを防ぐようにしても良い。また、ステージ１０７に基板を加熱するための手段（基板加熱手段）を設けるようにしても良い。
【００８４】
なお、マーカーをレーザーで形成する場合、マーカー用のレーザー発振装置を設けるようにしても良い。この場合、マーカー用のレーザー発振装置の発振を、コンピューター１１０において制御するようにしても良い。さらにマーカー用のレーザー発振装置を設ける場合、マーカー用のレーザー発振装置から出力されたレーザー光を集光するための光学系を別途設ける。なおマーカーを形成する際に用いるレーザーは、代表的にはＹＡＧレーザー、ＣＯ２レーザー等が挙げられるが、無論この他のレーザーを用いて形成することは可能である。
【００８５】
またマーカーを用いた位置合わせのために、ＣＣＤカメラ１１３を１台、場合によっては数台設けるようにしても良い。
【００８６】
なお、マーカーを設けずに、ＣＣＤカメラ１１３によってサブアイランドのパターンを認識し、位置合わせを行うようにしても良い。この場合、コンピューター１１０に入力されたマスクによるサブアイランドのパターン情報と、ＣＣＤカメラ１１３において収集された実際のサブアイランドのパターン情報とを照らし合わせて、基板の位置情報を把握することができる。この場合マーカーを別途設ける必要がない。
【００８７】
なお、図１０では、レーザー発振装置を複数台設けたレーザー照射装置の構成について示したが、レーザー発振装置は１台であってもよい。図１１にレーザー発振装置が１台の、レーザー照射装置の構成を示す。図１１において、２０１はレーザー発振装置、２０２はチラーである。また２１５はエネルギー密度測定装置、２０３はＡＯ変調器、２０４は光学系、２０５はスリット、２１３はＣＣＤカメラである。基板２０６はステージ２０７上に設置し、ステージ２０７の位置はＸ方向位置制御手段２０８、Ｙ方向位置制御手段２０９によって制御されている。そして図１０に示したものと同様に、コンピューター２１０によって、レーザー照射装置が有する各手段の動作が制御されており、図１０と異なるのはレーザー発振装置が１つであることである。また光学系２０４は図１０の場合と異なり、１つのレーザー光を集光する機能を有していれば良い。
【００８８】
次に、本発明の半導体装置の作製方法のフローについて説明する。
【００８９】
図１２に、生産フローをフローチャートで示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。具体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランドのマスクを設計する。このとき、１つのサブアイランドに含まれるアイランドは、全てチャネル形成領域のキャリアが移動する方向を揃えるようにすることが望ましいが、用途に応じて意図的に方向を揃えない様にしても良い。
【００９０】
また、このときサブアイランドと共にマーカーが形成されるように、サブアイランドのマスクを設計するようにしても良い。
【００９１】
そして、設計されたサブアイランドのマスクの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザー照射装置が有するコンピューターに入力する。コンピューターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブアイランドの幅ＷＳを算出する。そして、各サブアイランドの幅ＷＳをもとに、走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅ＷＢＷを設定する。
【００９２】
そして、スリットの幅ＷＢＷをもとに、マーカーの位置を基準として、レーザー光の走査経路を定める。
【００９３】
一方、半導体膜を基板上に成膜し、サブアイランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された基板を、レーザー照射装置のステージに設置する。
【００９４】
そしてマーカーを基準にして、定められた走査経路にしたがってレーザー光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【００９５】
そして、レーザー光を照射した後、レーザー光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパターニングし、アイランドを形成する。以下、アイランドからＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはゲート絶縁膜を成膜し、アイランドに不純物領域を形成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【００９６】
次に、マーカーを形成せずに、ＣＣＤカメラによって基板とマスクの位置合わせを行う例について説明する。
【００９７】
図１３に、生産フローをフローチャートで示す。まず図１２の場合と同様に、ＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。具体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランドのマスクを設計する。
【００９８】
そして、設計されたサブアイランドのマスクの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザー照射装置が有するコンピューターに入力する。コンピューターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブアイランドの幅ＷＳを算出する。そして、各サブアイランドの幅ＷＳをもとに、走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅ＷＢＷを設定する。
【００９９】
一方、半導体膜を基板上に成膜し、サブアイランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された基板を、レーザー照射装置のステージに設置する。
【０１００】
そして、ステージに設置された基板上のサブアイランドのパターン情報を、ＣＣＤカメラにより検出し、コンピュータに情報として入力する。コンピューターではＣＡＤによって設計されたサブアイランドのパターン情報と、ＣＣＤカメラによって得られる、実際に基板上に形成されたサブアイランドのパターン情報とを照らし合わせ、基板とマスクとの位置合わせを行う。
【０１０１】
また該スリットの幅ＷＢＷと、ＣＣＤカメラによるサブアイランドの位置情報とをもとに、レーザー光の走査経路を決定する。
【０１０２】
そして、定められた走査経路にしたがってレーザー光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０１０３】
次に、レーザー光を照射した後、レーザー光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパターニングし、アイランドを形成する。以下、アイランドからＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはゲート絶縁膜を成膜し、アイランドに不純物領域を形成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【０１０４】
次に、図１４に、レーザー光の照射が２回の場合の、生産方法のフローをフローチャートで示す。
【０１０５】
図１４に、生産フローをフローチャートで示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。具体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランドのマスクを設計する。このときサブアイランドと共にマーカーが形成されるように、サブアイランドのマスクを設計するようにしても良い。
【０１０６】
そして、設計されたサブアイランドのマスクの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザー照射装置が有するコンピューターに入力する。コンピューターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に基づき、２つの各走査方向それぞれに対して垂直方向における、各サブアイランドの幅ＷＳを２通り算出する。そして、各サブアイランドの幅ＷＳをもとに、２つの各走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅ＷＢＷをそれぞれ算出する。
【０１０７】
そして、２つの各走査方向において、それぞれ定められたスリットの幅ＷＢＷをもとに、マーカーの位置を基準として、レーザー光の走査経路を定める。
【０１０８】
一方、半導体膜を基板上に成膜し、サブアイランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された基板を、レーザー照射装置のステージに設置する。
【０１０９】
そしてマーカーを基準にして、定められた２つの走査経路のうち、第１の走査経路にしたがって第１のレーザー光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０１１０】
なお、１回目のレーザー光の走査方向と２回目のレーザー光の走査方向の角度は、予めメモリ等に記憶しておいても良いし、手動でその都度入力するようにしても良い。そしてマーカーを基準にして、１回目のレーザー光の走査部分にレーザー光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０１１１】
そして、走査方向を変え、第２の走査経路にしたがって、第２のレーザー光を照射し、サブアイランドを狙って結晶化する。
【０１１２】
なお図１４では、同じサブアイランドに２回レーザー光を照射する例について示したが、ＡＯ変調器等を用いることで、場所指定して走査方向を変えることも可能である。例えば信号線駆動回路における走査方向と画素部及び走査線駆動回路における走査方向とを異ならせ、ＡＯ変調器を用いて信号線駆動回路となる部分においてレーザー光を照射する場合は、ＡＯ変調器を用いて画素部及び走査線駆動回路となる部分においてレーザー光が照射されないようにし、画素部及び走査線駆動回路となる部分においてレーザー光を照射する場合は、ＡＯ変調器を用いて信号線駆動回路となる部分においてレーザー光が照射されないようにすることができる。そしてこの場合、コンピューターにおいてＡＯ変調器を位置制御手段と同期させるようにする。
【０１１３】
なお、レーザー光を照射した後、レーザー光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパターニングし、アイランドを形成する。以下、アイランドからＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはゲート絶縁膜を成膜し、アイランドに不純物領域を形成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【０１１４】
比較対象のために、図１５に従来の半導体装置の生産方法のフローを示す。図１５に示すように、ＣＡＤによる半導体装置のマスク設計が行われる。一方で、基板に非晶質半導体膜を成膜され、該非晶質半導体膜が成膜された基板をレーザー照射装置に設置する。そして、非晶質半導体膜全体にレーザー光が照射されるように走査し、非晶質半導体膜全体を結晶化させる。そして、結晶化により得られた多結晶半導体膜にマーカーを形成し、該マーカーを基準として多結晶半導体膜をパターニングしてアイランドを形成する。そして該アイランドを用いてＴＦＴを作製する。
【０１１５】
このように本発明では、図１５に示すような従来の場合とは異なり、マーカーをレーザー光を用いて非晶質半導体膜を結晶化させる前に形成する。そして、半導体膜のパターニングのマスクの情報に従って、レーザー光を走査させる。
【０１１６】
上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照射する時間を省くことができるので、レーザー光照射にかかる時間を短縮化することができ、なおかつ基板の処理速度を向上させることができる。
【０１１７】
なお、触媒を用いて半導体膜を結晶化させる工程を含んでいても良い。触媒元素を用いる場合、特開平７−１３０６５２号公報、特開平８−７８３２９号公報で開示された技術を用いることが望ましい。
【０１１８】
触媒を用いて半導体膜を結晶化させる工程を含んでいる場合、非晶質半導体膜を成膜後にＮｉを用いて結晶化させる工程（ＮｉＳＰＣ）を含んでいる。例えば特開平７−１３０６５２号公報に開示されている技術を用いる場合、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を非晶質半導体膜に塗布してニッケル含有層を形成し、５００℃、１時間の脱水素工程の後、５００〜６５０℃で４〜１２時間、例えば５５０℃、８時間の熱処理を行い結晶化する。尚、使用可能な触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）の以外にも、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といった元素を用いても良い。
【０１１９】
そして、レーザー光照射により、ＮｉＳＰＣにより結晶化された半導体膜の結晶性をさらに高める。レーザー光照射により得られた多結晶半導体膜は触媒元素を含んでおり、レーザー光照射後にその触媒元素を結晶質半導体膜から除去する工程（ゲッタリング）を行う。ゲッタリングは特開平１０−１３５４６８号公報または特開平１０−１３５４６９号公報等に記載された技術を用いることができる。
【０１２０】
具体的には、レーザー照射後に得られる多結晶半導体膜の一部にリンを添加し、窒素雰囲気中で５５０〜８００℃、５〜２４時間、例えば６００℃、１２時間の熱処理を行う。すると多結晶半導体膜のリンが添加された領域がゲッタリングサイトとして働き、多結晶半導体膜中に存在するリンをニッケルが添加された領域に偏析させることができる。その後、多結晶半導体膜のリンが添加された領域をパターニングにより除去することで、触媒元素の濃度を１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下好ましくは１×１０１６  ａｔｏｍｓ  ／ｃｍ３程度にまで低減されたアイランドを得ることができる。
【０１２１】
次に、図１６を用いて、ビームスポットの中心軸を走査方向に対して４５°に保った場合の、スリットとビームスポットとの位置関係について説明する。１３０は合成後のビームスポットであり、１０５はスリットである。スリット１０５はビームスポット１３０と重なっていない。矢印は走査方向であり、ビームスポット１３０の中心軸との間の角度θが４５°に保たれている。
【０１２２】
図１６（Ｂ）はスリット１０５によって一部が遮蔽され、幅が狭くなったビームスポット１３１の様子を示している。本発明では、スリット１０５は、走査方向と垂直な方向におけるビームスポットの幅Ｑを制御し、レーザー光の照射が均一に行われるようにする。
【０１２３】
このように本発明では、半導体膜全体にレーザー光を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走査する。上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照射する時間を省くことができ、基板１枚あたりにかかる処理時間を大幅に短縮することができる。
【０１２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０１２５】
（実施例１）
本実施例では、本発明に用いられるレーザー照射装置の光学系と、各光学系とスリットとの位置関係について説明する。
【０１２６】
図１７に本実施例の光学系を図示する。図１７（Ａ）に示す光学系は、２つのシリンドリカルレンズ４０１、４０２を有している。そして、矢印の方向から入射したレーザー光は、２つのシリンドリカルレンズ４０１、４０２によってそのビームスポットの形状が成形され、スリット４０４を通って被処理物４０３に照射される。なお、被処理物４０３により近いシリンドリカルレンズ４０２は、シリンドリカルレンズ４０１に比べて、その焦点距離が小さい。なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を行なうために、レーザー光の基板への入射角度を０°より大きく、望ましくは５〜３０°に保つのが望ましい。
【０１２７】
図１７（Ｂ）に示す光学系は、ミラー４０５と、平凸球面レンズ４０６とを有している。そして、矢印の方向から入射したレーザー光は、ミラー４０５において反射され、平凸球面レンズ４０６においてそのビームスポットの形状が成形され、スリット４０８を通って被処理物４０７に照射される。なお平凸球面レンズの曲率半径は、設計者が適宜設定することが可能である。なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を行なうために、レーザー光の基板への入射角度を０°より大きく、望ましくは５〜３０°に保つのが望ましい。
【０１２８】
図１７（Ｃ）に示す光学系は、ミラー４１０、４１１と、レンズ４１２、４１３、４１４とを有している。そして、矢印の方向から入射したレーザー光は、ミラー４１０、４１１において反射され、レンズ４１２、４１３、４１４においてそのビームスポットの形状が成形され、スリット４１６を通って被処理物４１５に照射される。なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を行なうために、レーザー光の基板への入射角度を０°より大きく、望ましくは５〜３０°に保つのが望ましい。
【０１２９】
図１７（Ｄ）は、実施例２に示したビームスポットを４つ合成して１つのビームスポットにする場合の光学系を示している。図１７（Ｄ）に示す光学系は、６つのシリンドリカルレンズ４１７〜４２２を有している。矢印の方向から入射した４つのレーザー光は、４つのシリンドリカルレンズ４１９〜４２２のそれぞれに入射する。そしてシリンドリカルレンズ４１９、４２１において成形された２つのレーザー光は、シリンドリカルレンズ４１７において再びそのビームスポットの形状が成形されて、スリット４２４を通って被処理物４２３に照射される。一方シリンドリカルレンズ４２０、４２２において成形された２つのレーザー光は、シリンドリカルレンズ４１８において再びそのビームスポットの形状が成形されて、スリット４２４を通って被処理物４２３に照射される。
【０１３０】
被処理物４２３における各レーザー光のビームスポットは、互いに一部重なることで合成されて１つのビームスポットを形成している。
【０１３１】
各レンズの焦点距離及び入射角は設計者が適宜設定することが可能であるが、被処理物４２３に最も近いシリンドリカルレンズ４１７、４１８の焦点距離は、シリンドリカルレンズ４１９〜４２２の焦点距離よりも小さくする。例えば、被処理物４２３に最も近いシリンドリカルレンズ４１７、４１８の焦点距離を２０ｍｍとし、シリンドリカルレンズ４１９〜４２２の焦点距離を１５０ｍｍとする。そしてシリンドリカルレンズ４１７、４１８から被処理物４００へのレーザー光の入射角は、本実施例では２５°とし、シリンドリカルレンズ４１９〜４２２からシリンドリカルレンズ４１７、４１８へのレーザー光の入射角を１０°とするように各レンズを設置する。なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を行なうために、レーザー光の基板への入射角度を０°より大きく、望ましくは５〜３０°に保つのが望ましい。
【０１３２】
図１７（Ｄ）では、４つのビームスポットを合成する例について示しており、この場合４つのレーザー発振装置にそれぞれ対応するシリンドリカルレンズを４つと、該４つのシリンドリカルレンズに対応する２つのシリンドリカルレンズとを有している。合成するビームスポットの数はこれに限定されず、合成するビームスポットの数は２以上８以下であれば良い。ｎ（ｎ＝２、４、６、８）のビームスポットを合成する場合、ｎのレーザー発振装置にそれぞれ対応するｎのシリンドリカルレンズと、該ｎのシリンドリカルレンズに対応するｎ／２のシリンドリカルレンズとを有している。ｎ（ｎ＝３、５、７）のビームスポットを合成する場合、ｎのレーザー発振装置にそれぞれ対応するｎのシリンドリカルレンズと、該ｎのシリンドリカルレンズに対応する（ｎ＋１）／２のシリンドリカルレンズとを有している。
【０１３３】
そして、ビームスポットを５つ以上重ね合わせるとき、光学系を配置する場所及び干渉等を考慮すると、５つ目以降のレーザー光は基板の反対側から照射するのが望ましく、その場合スリットを基板の反対側にも設ける必要がある。また、基板は透過性を有していることが必要である。
【０１３４】
なお、戻り光がもときた光路をたどって戻るのを防ぐために、基板に対する入射角は、０より大きく９０°より小さくなるように保つようにするのが望ましい。
【０１３５】
また、均一なレーザー光の照射を実現するためには、照射面に垂直な平面であって、かつ合成前の各ビームの形状をそれぞれ長方形と見立てたときの短辺を含む面または長辺を含む面のいずれか一方を入射面と定義すると、前記レーザー光の入射角度θは、入射面に含まれる前記短辺または前記長辺の長さがＷ、前記照射面に設置され、かつ、前記レーザー光に対して透光性を有する基板の厚さがｄであるとき、θ≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２ｄ）を満たすのが望ましい。この議論は合成前の個々のレーザー光について成り立つ必要がある。なお、レーザー光の軌跡が、前記入射面上にないときは、該軌跡を該入射面に射影したものの入射角度をθとする。この入射角度θでレーザー光が入射されれば、基板の表面での反射光と、前記基板の裏面からの反射光とが干渉せず、一様なレーザー光の照射を行うことができる。以上の議論は、基板の屈折率を１として考えた。実際は、基板の屈折率が１．５前後のものが多く、この数値を考慮に入れると上記議論で算出した角度よりも大きな計算値が得られる。しかしながら、ビームスポットの長手方向の両端のエネルギーは減衰があるため、この部分での干渉の影響は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得られる。
【０１３６】
なお本発明に用いられるレーザー照射装置が有する光学系は、本実施例で示した構成に限定されない。
【０１３７】
（実施例２）
本実施例では、複数のレーザー発振装置を用いた場合において、レーザー光照射の途中で、ＡＯ変調器によりレーザー光のビームスポットの幅を変更する例について説明する。
【０１３８】
本実施例では、コンピューターにおいて、入力されたマスクの情報に基づきレーザー光の走査経路を把握する。さらに本実施例では、ＡＯ変調器を用いて、複数のレーザー発振装置のうちのいずれかから出力されるレーザー光の方向を変更し、結果的に該レーザ光が被処理物に照射されないようにして、マスクの形状に合わせてビームスポットの幅を変える。この場合、ＡＯ変調器によりビームスポットの幅が変わっても、走査方向に対し垂直な方向において、ビームスポットのエネルギー密度の低い領域を遮蔽する必要があり、スリットの幅の制御と、ＡＯ変調器によるレーザー光の遮蔽とを同期させる必要がある。
【０１３９】
図１８（Ａ）に、レーザー光を１回照射する場合の、半導体膜のパターニングのマスクの形状と、ビームスポットの幅の関係を一例として示す。５６０は半導体膜のパターニングのマスクの形状を示しており、レーザー照射による結晶化の後、該マスクに従って半導体膜がパターニングされる。
【０１４０】
５６１と５６２は、レーザー光が照射された部分を示している。なお５６１と５６２は、４つのレーザー発振装置から出力されたレーザー光を重ね合わせて合成することで得られるビームスポットを、走査した部分である。５６２は５６１よりもビームスポットの幅が狭くなるように、スリットによって制御されている。
【０１４１】
なお本実施例のように、ＡＯ変調器を用いることで、全てのレーザー発振装置の出力を止めずにビームスポットの幅を自在に変えることができ、レーザー発振装置の出力を止めることで出力が不安定になるのを避けることができる。
【０１４２】
上記構成により、レーザー光の軌跡の幅を変えることができるので、レーザー光の軌跡のエッジが、パターニングによって得られる半導体と重なるのを防ぐことができる。また不必要な部分にレーザー光を照射することで基板に与えられるダメージをさらに軽減することができる。
【０１４３】
次に、レーザー光照射の途中で、ＡＯ変調器によりレーザー光を遮り、所定の部分にのみレーザー光を照射する例について説明する。なお本実施例ではＡＯ変調器を用いてレーザー光をレーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を遮っているが、本発明はこれに限定されず、レーザー光を遮蔽できればどのような手段を用いても良い。
【０１４４】
本発明では、コンピューターにおいて、入力されたマスクの情報に基づきレーザー光を走査する部分を把握する。さらに本実施例では、走査するべき部分のみにレーザー光が照射されるようにＡＯ変調器を用いてレーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を遮る。このときＡＯ変調器は、レーザー光を遮ることが可能であり、なおかつレーザー光によって変形または損傷しないような材質で形成するのが望ましい。
【０１４５】
図１８（Ｂ）に、半導体膜のパターニングのマスクの形状と、レーザー光が照射される部分の関係を一例として示す。５７０は半導体膜のパターニングのマスクの形状を示しており、レーザー光照射による結晶化の後、該マスクに従って半導体膜がパターニングされる。
【０１４６】
５７１は、レーザー光が照射された部分を示している。破線で囲まれている部分はＡＯ変調器でレーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ光が遮られている部分を示しており、本実施例では結晶化させる必要のない部分にはレーザー光を照射しないか、照射されていてもそのエネルギー密度が低くなるようにすることができる。したがって、不必要な部分にレーザー光を照射することで基板に与えられるダメージをさらに軽減することができる。
【０１４７】
次に、画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路が備えられた半導体表示装置の作製工程において、ＡＯ変調器を用い、画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザー光を照射する場合について説明する。
【０１４８】
まず図１９（Ａ）に示すように、信号線駆動回路３０２及び画素部３０１に、矢印の方向に走査してレーザー光を照射する。このとき、レーザー光は基板全面に照射するのではなく、走査線駆動回路３０３にレーザー光が照射されないように、ＡＯ変調器を用いてレーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を遮る。
【０１４９】
次に、図１９（Ｂ）に示すように、走査線駆動回路３０３に、矢印の方向に走査してレーザー光を照射する。このとき、信号線駆動回路３０２及び画素部３０１にはレーザー光を照射しない。
【０１５０】
次に、ＡＯ変調器を用い、画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザー光を照射する場合の、他の例について説明する。
【０１５１】
まず図１９（Ｃ）に示すように、走査線駆動回路３０３及び画素部３０１に、矢印の方向に走査してレーザー光を照射する。このとき、レーザー光は基板全面に照射するのではなく、信号線駆動回路３０２にレーザー光が照射されないように、ＡＯ変調器を用いてレーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を遮る。
【０１５２】
次に、図１９（Ｄ）に示すように、信号線駆動回路３０２に、矢印の方向に走査してレーザー光を照射する。このとき、走査線駆動回路３０３及び画素部３０１にはレーザー光を照射しない。
【０１５３】
このように、ＡＯ変調器を用いて選択的にレーザー光を照射することができるので、各回路が有する活性層のチャネル形成領域のレイアウトに合わせて、回路ごとにレーザー光の走査方向を変更することができる。そして同じ回路に２回レーザー光が照射されるのを避けることができるので、２回目のレーザー光のエッジの部分とレイアウトされた活性層とが重ならないようにするための、レーザー光の経路の設定及び活性層のレイアウトにおける制約がなくなる。
【０１５４】
次に、ＡＯ変調器を用い、画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザー光を照射する場合の、大型の基板から複数のパネルを作製する例について説明する。
【０１５５】
まず図２０に示すように、各パネルの信号線駆動回路３８２及び画素部３８１に、矢印の方向に走査してレーザー光を照射する。このとき、レーザー光は基板全面に照射するのではなく、走査線駆動回路３８３にレーザー光が照射されないように、ＡＯ変調器を用いてレーザー光の方向を変更することで、結果的にレーザ光を遮る。
【０１５６】
次に、各パネルの走査駆動回路３８３に、矢印の方向に走査してレーザー光を照射する。このとき、信号線駆動回路３８２及び画素部３８１にはレーザー光を照射しない。なお３８５は基板３８６のスクライブラインである。
【０１５７】
本実施例は、実施例１と組み合わせて実施することが可能である。
【０１５８】
（実施例３）
本実施例では、ビームスポットを重ね合わせたときの、各ビームスポットの中心間の距離と、エネルギー密度との関係について説明する。
【０１５９】
図２１に、各ビームスポットの中心軸方向におけるエネルギー密度の分布を実線で、合成されたビームスポットのエネルギー密度の分布を破線で示す。ビームスポットの中心軸方向におけるエネルギー密度の値は、一般的にガウス分布に従っている。
【０１６０】
合成前のビームスポットにおいて、ピーク値の１／ｅ２以上のエネルギー密度を満たしている中心軸方向の距離を１としたときの、各ピーク間の距離をＸとする。合成後のピーク値と、バレー値の平均値に対するピーク値の割増分をＹとする。シミュレーションで求めたＸとＹの関係を、図３８に示す。なお図３８では、Ｙを百分率で表した。
【０１６１】
図３８において、エネルギー差Ｙは以下の式１の近似式で表される。
【０１６２】
【式１】
Ｙ＝６０−２９３Ｘ＋３４０Ｘ２（Ｘは２つの解のうち大きい方とする）
【０１６３】
式１に従えば、例えばエネルギー差を５％程度にしたい場合、Ｘ≒０．５８４となるようにすれば良いということがわかる。Ｙ＝０となるのが理想的だが、それではビームスポットの長さが短くなるので、スループットとのバランスでＸを決定すると良い。
【０１６４】
次に、Ｙの許容範囲について説明する。図３９に、ビームスポットが楕円形状を有している場合の、中心軸方向におけるビーム幅に対するＹＶＯ４レーザーの出力（Ｗ）の分布を示す。斜線で示す領域は、良好な結晶性を得るために必要な出力エネルギーの範囲であり、３．５〜６Ｗの範囲内に合成したレーザー光の出力エネルギーが納まっていれば良いことがわかる。
【０１６５】
合成後のビームスポットの出力エネルギーの最大値と最小値が、良好な結晶性を得るために必要な出力エネルギー範囲にぎりぎりに入るとき、良好な結晶性が得られるエネルギー差Ｙが最大になる。よって図３９の場合は、エネルギー差Ｙが±２６．３％となり、上記範囲にエネルギー差Ｙが納まっていれば良好な結晶性が得られることがわかる。
【０１６６】
なお、良好な結晶性を得るために必要な出力エネルギーの範囲は、どこまでを結晶性が良好だと判断するかによって変わり、また出力エネルギーの分布もビームスポットの形状によって変わってくるので、エネルギー差Ｙの許容範囲は必ずしも上記値に限定されない。設計者が、良好な結晶性を得るために必要な出力エネルギーの範囲を適宜定め、用いるレーザーの出力エネルギーの分布からエネルギー差Ｙの許容範囲を設定する必要がある。
【０１６７】
本実施例は、実施例１または２と組み合わせて実施することが可能である。
【０１６８】
（実施例４）
本実施例では、ビームスポットの重ね合わせ方について説明する。図２２は、合成前のビームスポットの、１／ｅ２×ピーク値のエネルギー密度を満たす領域における、ビームスポットについて示している。
【０１６９】
図２２（Ａ）は、４つのビームスポットを重ね合わせる際に、ビームスポットの各中心が、他のビームスポットと重なっていない場合について示している。
【０１７０】
図２２（Ｂ）は、４つのビームスポットを重ね合わせる際に、ビームスポットの各中心が、他のビームスポットのエッジと重なっている場合について示している。
【０１７１】
図２２（Ｃ）は、４つのビームスポットを重ね合わせる際に、ビームスポットの各中心が、２つ隣りのビームスポットのエッジと重なっている場合について示している。
【０１７２】
なお本発明はこの構成に限定されない。ビームスポットの重ね具合は、設計者が適宜設定することができる。本実施例は、実施例１〜３と組み合わせて実施することが可能である。
【０１７３】
（実施例５）
本実施例では、本発明のレーザー結晶化法を用いた、アクティブマトリクス基板の作製方法について図２３〜図２６を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１７４】
まず、本実施例では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６００を用いる。なお、基板６００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を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【０１７５】
次いで、基板６００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６０１を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により形成する。本実施例では下地膜６０１として下地膜６０１ａ、６０１ｂの２層の下地膜を用いるが、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（図２３（Ａ））。
【０１７６】
次いで、下地膜６０１上に、公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで非晶質半導体膜６９２を形成する（図２３（Ｂ））。なお、本実施例では非晶質半導体膜を成膜しているが、微結晶半導体膜、結晶性半導体膜であっても良い。また、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用いても良い。
【０１７７】
次に、非晶質半導体膜６９２をパターニングし、フッ化ハロゲン、例えば、ＣｌＦ、ＣｌＦ３、ＢｒＦ、ＢｒＦ３、ＩＦ、ＩＦ３等を含む雰囲気で異方性ドライエッチング法によりエッチングすることで、サブアイランド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃを形成する。
【０１７８】
次に、サブアイランド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃをレーザー結晶化法により結晶化させる。レーザー結晶化法は、本発明のレーザー照射方法を用いて行なう。具体的には、レーザー照射装置のコンピューターに入力されたマスクの情報に従って、サブアイランド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃに選択的にレーザー光を照射する。もちろん、レーザー結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行ってもよい。
【０１７９】
非晶質半導体膜の結晶化に際し、連続発振が可能な固体レーザーを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を用いることで、大粒径の結晶を得ることができる。代表的には、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のＹＶＯ４レーザーから射出されたレーザー光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力１０Ｗのレーザー光を得る。また、共振器の中にＹＶＯ４結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザー光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）が必要である。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザー光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射する。
【０１８０】
なおレーザー照射は、連続発振の気体レーザーもしくは固体レーザーを用いることができる。気体レーザーとして、エキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザーなどがあり、固体レーザーとして、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ３レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、Ｙ２Ｏ３レーザーなどが挙げられる。固体レーザーとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｙｂ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ３などの結晶を使ったレーザー等も使用可能である。当該レーザーの基本波はドーピングする材料によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレーザー光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。
【０１８１】
上述したレーザー結晶化によって、サブアイランド６９３ａ、６９３ｂ、６９３ｃにレーザー光が照射され、結晶性が高められたサブアイランド６９４ａ、６９４ｂ、６９４ｃが形成される（図２３（Ｂ））。
【０１８２】
次に、結晶性が高められたサブアイランド６９４ａ、６９４ｂ、６９４ｃを所望の形状にパターニングして、結晶化されたアイランド６０２〜６０６を形成する（図２３（Ｃ））。
【０１８３】
また、アイランド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）のドーピングを行ってもよい。
【０１８４】
次いで、アイランド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。勿論、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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
次いで、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する。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る。
【０１８７】
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多結晶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）で形成し、第２の導電膜をＷ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。
【０１８８】
また、２層構造に限定されず、例えば、タングステン膜、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、タングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。
【０１８９】
なお、導電膜の材料によって、適宜最適なエッチングの方法や、エッチャントの種類を選択することが重要である。
【０１９０】
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う。（図２４（Ｂ））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う。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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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う。（図２４（Ｃ））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。
【０１９４】
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、アイランドにｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。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えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０１３〜５×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ２とし、加速電圧を４０〜８０ｋＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２とし、加速電圧を６０ｋＶとして行う。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）を用いる。この場合、導電層６２８〜６３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域６２３〜６２７が形成される。不純物領域６２３〜６２７には１×１０１８〜１×１０２０／ｃｍ３の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１９５】
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〜６３４ｃを形成して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０１３〜１×１０１５  ａｔｏｍｓ／ｃｍ２とし、加速電圧を６０〜１２０ｋＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層６２８ｂ〜６３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部の下方のアイランドに不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３のドーピング処理を行って図２５（Ａ）の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０１５〜１×１０１７  ａｔｏｍｓ／ｃｍ２とし、加速電圧を５０〜１００ｋＶとして行う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域６３６、６４２、６４８には１×１０１８〜５×１０１９／ｃｍ３の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域６３５、６４１、６４４、６４７には１×１０１９〜５×１０２１／ｃｍ３の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【０１９６】
もちろん、適当な加速電圧にすることで、第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。
【０１９７】
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６５０ａ〜６５０ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となるアイランド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６５３、６５４、６５９、６６０を形成する。第２の導電層６２８ａ〜６３２ａ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６５３、６５４、６５９、６６０はジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いたイオンドープ法で形成する。（図２５（Ｂ））この第４のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成するアイランドはレジストからなるマスク６５０ａ〜６５０ｃで覆われている。第１乃至３のドーピング処理によって、不純物領域６５３と６５４、６５９と６６０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１×１０１９〜５×１０２１ａｔｏｍｓ／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。
【０１９８】
以上までの工程で、それぞれのアイランドに不純物領域が形成される。
【０１９９】
次いで、レジストからなるマスク６５０ａ〜６５０ｃ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。勿論、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。
【０２００】
次いで、図２５（Ｃ）に示すように、活性化処理としてレーザー照射方法を用いる。レーザーアニール法を用いる場合、結晶化の際に用いたレーザーを使用することが可能である。活性化の場合は、移動速度は結晶化と同じにし、０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）のエネルギー密度が必要となる。また結晶化の際には連続発振のレーザーを用い、活性化の際にはパルス発振のレーザーを用いるようにしても良い。
【０２０１】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活性化処理を行っても良い。
【０２０２】
そして、加熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができる。この工程は第１の層間絶縁膜６６１に含まれる水素によりアイランド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）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜６５０℃で１〜１２時間の加熱処理を行っても良い。この場合は、第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。
【０２０３】
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。
【０２０４】
そして、駆動回路６８６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６６３〜６６８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）との積層膜をパターニングして形成する。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パターニングして配線を形成してもよい。（図２６）
【０２０５】
また、画素部６８７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。この接続電極６６８によりソース配線（６４３ａと６４３ｂ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６９０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アイランド６８５と電気的な接続が形成される。また、本願では画素電極と接続電極とを同じ材料で形成しているが、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。
【０２０６】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ６８１とｐチャネル型ＴＦＴ６８２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ６８３を有する駆動回路６８６と、画素ＴＦＴ６８４、保持容量６８５とを有する画素部６８７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。
【０２０７】
駆動回路６８６のｎチャネル型ＴＦＴ６８１はチャネル形成領域６３７、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６３６（ＧＯＬＤ（Ｇａｔｅ  Ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ  ＬＤＤ）領域）、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６５２を有している。このｎチャネル型ＴＦＴ６８１と電極６６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ６８２にはチャネル形成領域６４０、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６５３と、ｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域６５４を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ６８３にはチャネル形成領域６４３、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６４２（ＧＯＬＤ領域）、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６５６を有している。
【０２０８】
画素部の画素ＴＦＴ６８４にはチャネル形成領域６４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域６４５（ＬＤＤ領域）、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６５８を有している。また、保持容量６８５の一方の電極として機能するアイランドには、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量６８５は、絶縁膜６１６を誘電体として、電極（６３２ａと６３２ｂの積層）と、アイランドとで形成している。
【０２０９】
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。
【０２１０】
本実施例は、実施例１〜実施例４と組み合わせて実施することが可能である。
【０２１１】
（実施例６）
本実施例では、実施例５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２７を用いる。
【０２１２】
まず、実施例５に従い、図２６の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図２６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８６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜８６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニング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８７２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。
【０２１３】
次いで、対向基板８６９を用意する。次いで、対向基板８６９上に着色層８７０、８７１、平坦化膜８７３を形成する。赤色の着色層８７０と青色の着色層８７１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。
【０２１４】
本実施例では、実施例５に示す基板を用いている。従って、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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
次いで、平坦化膜８７３上に透明導電膜からなる対向電極８７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜８７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０２１７】
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８６８で貼り合わせる。シール材８６８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８７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料８７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図２７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。
【０２１８】
以上のようにして作製される液晶表示装置はエネルギー分布が周期的または一様なレーザー光が照射され、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような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。
【０２１９】
なお、本実施例は実施例１〜実施例５と組み合わせて実施することが可能である。
【０２２０】
（実施例７）
本実施例では、実施例５で示したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴの作製方法を用いて、発光装置を作製する例を以下に説明する。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ＴＦＴ等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。
【０２２１】
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０２２２】
なお本実施例で用いられる発光素子は、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層または電子輸送層等が、無機化合物単独で、または有機化合物に無機化合物が混合されている材料で形成されている形態をも取り得る。また、これらの層どうしが互いに一部混合していても良い。
【０２２３】
図２８（Ａ）は、第３の層間絶縁膜７５０まで形成した時点での、本実施例の発光装置の断面図である。図２８（Ａ）において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ７３３、電流制御ＴＦＴ７３４は実施例５の作製方法を用いて形成される。本実施例ではスイッチングＴＦＴ７３３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以上形成される構造であっても良い。また、本実施例では電流制御ＴＦＴ７３４は、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としているが、チャネル形成領域が二つ以上形成される構造であっても良い。
【０２２４】
基板７００上に設けられた駆動回路が有するｎチャネル型ＴＦＴ７３１、ｐチャネル型ＴＦＴ７３２は実施例５の作製方法を用いて形成される。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。
【０２２５】
第３の層間絶縁膜７５０は、発光装置の場合、第２の層間絶縁膜７５１に含まれる水分が有機発光層に入るのを防ぐのに効果的である。第２の層間絶縁膜７５１が有機樹脂材料を有している場合、有機樹脂材料は水分を多く含むため、第３の層間絶縁膜７５０を設けることは特に有効である。
【０２２６】
実施例５の第３の層間絶縁膜を作製する工程まで終了したら、本実施例では第３の層間絶縁膜７５０上に画素電極７１１を形成する。
【０２２７】
なお、画素電極７１１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７１１は、配線を形成する前に平坦な第３の層間絶縁膜７５０上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる第２の層間絶縁膜７５１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。
【０２２８】
次に、図２８（Ｂ）に示すように、第３の層間絶縁膜７５０を覆うように黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料などを分散した樹脂膜を成膜し、発光素子となる部分に開口部を形成することで、遮蔽膜７７０を成膜する。なお樹脂として、代表的にはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等が挙げられるが、上記材料に限定されない。また有機樹脂の他に、遮蔽膜の材料として例えば、珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素などに黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料を混入したものを用いることも可能である。遮蔽膜７７０は、配線７０１〜７０７において反射した外光が、観察者の目に入るのを防ぐ効果がある。
【０２２９】
次に、画素電極７１１形成後、ゲート絶縁膜７５２、第１の層間絶縁膜７５３、第２の層間絶縁膜７５１、第３の層間絶縁膜７５０、遮蔽膜７７０にコンタクトホールを形成する。そして画素電極７１１を覆って遮蔽膜７７０上に導電膜を形成し、該導電膜をエッチングすることで、各ＴＦＴの不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線７０１〜７０７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）との積層膜をパターニングして形成する。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パターニングして配線を形成してもよい。（図２８（Ａ））
【０２３０】
また、配線７０７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、７０６は電流制御ＴＦＴのドレイン領域と画素電極７１１とを電気的に接続する電極である。
【０２３１】
配線７０１〜７０７を形成後、樹脂材料でなるバンク７１２を形成する。バンク７１２は１〜２μｍ厚のアクリル膜またはポリイミド膜をパターニングして画素電極７１１の一部を露出させるように形成する。
【０２３２】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図２８（Ｂ）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。
【０２３３】
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、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。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。
【０２３４】
次に、発光層７１３の上には導電膜からなる陰極７１４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。
【０２３５】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０２３６】
発光素子７１５を完全に覆うようにして保護膜７５４を設けても良い。保護膜７５４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。
【０２３７】
この際、カバレッジの良い膜を保護膜７５４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７１３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７１３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７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０２３８】
本実施例では、発光層と７１３は全てバリア性の高い炭素膜、窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウムもしくは窒化酸化アルミニウム等の無機絶縁膜で覆われているため、水分や酸素等が発光層に入って発光層が劣化するのをより効果的に防ぐことができる。
【０２３９】
特に第３絶縁膜７５０、パッシベーション膜７１２、保護膜７５４を、シリコンをターゲットとしたスパッタリング法により作製される窒化珪素膜を用いることで、より発光層への不純物の侵入を防ぐことができる。成膜条件は適宜選択すれば良いが、特に好ましくはスパッタガスには窒素（Ｎ２）又は窒素とアルゴンの混合ガスを用い、高周波電力を印加してスパッタリングを行う。基板温度は室温の状態とし、加熱手段を用いなくても良い。既に有機絶縁膜や有機化合物層を形成した後は、基板を加熱せずに成膜することが望ましい。但し、吸着又は吸蔵している水分を十分除去するために、真空中で数分〜数時間、５０〜１００℃程度で加熱して脱水処理することは好ましい。
【０２４０】
室温でシリコンをターゲットとし、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加し、窒素ガスのみ用いたスパッタリング法で形成された窒化珪素膜は、その赤外吸収スペクトルにおいてＮ−Ｈ結合とＳｉ−Ｈ結合の吸収ピークが観測されず、またＳｉ−Ｏの吸収ピークも観測されていないことが特徴的であり、膜中に酸素濃度及び水素濃度は１原子％以下であることがわかっている。このことからも、より効果的に酸素や水分などの不純物の侵入を防ぐことができるのがわかる。
【０２４１】
さらに、発光素子７１５を覆って封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７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７１８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。
【０２４２】
こうして図２８（Ｂ）に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、保護膜を形成するまでの工程を、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７１８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。
【０２４３】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ７３１、７３２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）７３３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）７３４が形成される。
【０２４４】
なお本実施例では遮蔽膜７７０を第３の層間絶縁膜７５０とバンク７１２の間に形成したが、本発明はこの構成に限定されない。配線７０１〜７０７において反射した外光が、観察者の目に入るのを防ぐことができる位置に設けることが肝要である。例えば、本実施例のように発光素子７１５から発せられる光が基板７００側に向かっている場合、第１の層間絶縁膜７５３と第２の層間絶縁膜７５１の間に遮蔽膜を設けるようにしても良い。そしてこの場合においても、遮蔽膜は発光素子からの光が通過できるように開口部を有する。
【０２４５】
さらに、図２８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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
以上のようにして作製される発光装置はエネルギー分布が周期的または一様なレーザー光が照射され、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような発光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。
【０２４８】
なお、本実施例では、発光素子から発せられる光がＴＦＴ側に向かっているが、発光素子がＴＦＴとは反対側に向かっていても良い。この場合、バンクに黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料を混入した樹脂を用いることができる。図３３に、発光素子からの発光がＴＦＴとは反対の方に向いている発光装置の断面図を示す。
【０２４９】
図３３では、第３の層間絶縁膜１９５０を形成した後、ゲート絶縁膜１９５２、第１の層間絶縁膜１９５３、第２の層間絶縁膜１９５１、第３の層間絶縁膜１９５０にコンタクトホールを形成する。そして第３の層間絶縁膜１９５０上に導電膜を形成し、該導電膜をエッチングすることで、各ＴＦＴの不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線１９０１〜１９０７を形成する。なお、これらの配線は、３００ｎｍ厚のアルミニウム合金膜（１ｗｔ％のチタンを含有したアルミニウム膜）をパターニングして形成する。もちろん、単層構造に限らず、二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。そして、配線１９０６の一部は画素電極を兼ねている。
【０２５０】
配線１９０１〜１９０７を形成後、樹脂材料でなるバンク１９１２を形成する。バンク１９１２は１〜２μｍ厚の黒色染料、カーボンまたは黒色の顔料を混入した樹脂をパターニングして画素電極１９０６の一部を露出させるように形成する。なお樹脂として、代表的にはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等が挙げられるが、上記材料に限定されない。
【０２５１】
画素電極１９０６の上には発光層１９１３が形成される。そして、発光層１９１３を覆って透明導電膜からなる対向電極（発光素子の陽極）が形成される。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。
【０２５２】
画素電極９０６、発光層１９１３、対向電極１９１４とによって発光素子１９１５が形成される。
【０２５３】
遮蔽膜１９７０は、配線１９０１〜１９０７において反射した外光が、観察者の目に入るのを防ぐ効果がある。
【０２５４】
なお、本実施例は実施例１〜実施例６のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。
【０２５５】
（実施例８）
本実施例では、本発明の半導体装置の１つである発光装置の画素の構成について説明する。図２９に本実施例の発光装置の画素の断面図を示す。
【０２５６】
図２９において、９１１は基板、９１２は下地となる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板９１１としては透光性基板、代表的にはガラス基板、石英基板、ガラスセラミックス基板、又は結晶化ガラス基板を用いることができる。但し、作製プロセス中の最高処理温度に耐えるものでなくてはならない。
【０２５７】
８２０１はスイッチングＴＦＴ、８２０２は電流制御ＴＦＴであり、それぞれｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴで形成されている。有機発光層の発光方向が基板の下面（ＴＦＴ及び有機発光層が設けられていない面）の場合、上記構成であることが好ましい。しかしスイッチングＴＦＴと電流制御ＴＦＴは、ｎチャネル型ＴＦＴでもｐチャネル型ＴＦＴでも、どちらでも構わない。
【０２５８】
スイッチングＴＦＴ８２０１は、ソース領域９１３、ドレイン領域９１４、ＬＤＤ領域９１５ａ〜９１５ｄ、分離領域９１６及びチャネル形成領域９６３、９６４を含む活性層と、ゲート絶縁膜９１８と、ゲート電極９１９ａ、９１９ｂと、第１層間絶縁膜９２０と、ソース信号線９２１と、ドレイン配線９２２とを有している。なお、ゲート絶縁膜９１８又は第１層間絶縁膜９２０は基板上の全ＴＦＴに共通であっても良いし、回路又は素子に応じて異ならせても良い。
【０２５９】
また、図２９に示すスイッチングＴＦＴ８２０１はゲート電極９１７ａ、９１７ｂが電気的に接続されており、いわゆるダブルゲート構造となっている。勿論、ダブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構造などいわゆるマルチゲート構造（直列に接続された二つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造）であっても良い。
【０２６０】
マルチゲート構造はオフ電流を低減する上で極めて有効であり、スイッチングＴＦＴのオフ電流を十分に低くすれば、それだけ電流制御ＴＦＴ８２０２のゲート電極に接続された保持容量が必要とする最低限の容量を抑えることができる。即ち、保持容量の面積を小さくすることができるので、マルチゲート構造とすることは発光素子の有効発光面積を広げる上で有効である。
【０２６１】
さらに、スイッチングＴＦＴ８２０１においては、ＬＤＤ領域９１５ａ〜９１５ｄは、ゲート絶縁膜９１８を介してゲート電極９１９ａ、９１９ｂと重ならないように設ける。このような構造はオフ電流を低減する上で非常に効果的である。また、ＬＤＤ領域９１５ａ〜９１５ｄの長さ（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。なお、二つ以上のゲート電極を有するマルチゲート構造の場合、チャネル形成領域の間に設けられた分離領域９１６（ソース領域又はドレイン領域と同一の濃度で同一の不純物元素が添加された領域）がオフ電流の低減に効果的である。
【０２６２】
次に、電流制御ＴＦＴ８２０２は、ソース領域９２６、ドレイン領域９２７及びチャネル形成領域９０５を含む活性層と、ゲート絶縁膜９１８と、ゲート電極９３０と、第１層間絶縁膜９２０と、ソース信号線９３１並びにドレイン配線９３２を有して形成される。本実施例において電流制御ＴＦＴ８２０２はｐチャネル型ＴＦＴである。
【０２６３】
また、スイッチングＴＦＴ８２０１のドレイン領域９１４は電流制御ＴＦＴ８２０２のゲート９３０に接続されている。図示してはいないが、具体的には電流制御ＴＦＴ８２０２のゲート電極９３０はスイッチングＴＦＴ８２０１のドレイン領域９１４とドレイン配線（接続配線とも言える）９２２を介して電気的に接続されている。なお、ゲート電極９３０はシングルゲート構造となっているが、マルチゲート構造であっても良い。また、電流制御ＴＦＴ８２０２のソース信号線９３１は電源供給線（図示せず）に接続される。
【０２６４】
以上は画素内に設けられたＴＦＴの構造について説明したが、このとき同時に駆動回路も形成される。図２９には駆動回路を形成する基本単位となるＣＭＯＳ回路が図示されている。
【０２６５】
図２９においては極力動作速度を落とさないようにしつつホットキャリア注入を低減させる構造を有するＴＦＴをＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ８２０４として用いる。なお、ここでいう駆動回路としては、ソース信号側駆動回路、ゲート信号側駆動回路を指す。勿論、他の論理回路（レベルシフタ、Ａ／Ｄコンバータ、信号分割回路等）を形成することも可能である。
【０２６６】
ＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ８２０４の活性層は、ソース領域９３５、ドレイン領域９３６、ＬＤＤ領域９３７及びチャネル形成領域９６２を含み、ＬＤＤ領域９３７はゲート絶縁膜９１８を介してゲート電極９３９と重なっている。
【０２６７】
ドレイン領域９３６側のみにＬＤＤ領域９３７を形成しているのは、動作速度を落とさないための配慮である。また、このｎチャネル型ＴＦＴ８２０４はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動作速度を重視した方が良い。従って、ＬＤＤ領域９３７は完全にゲート電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよい。
【０２６８】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ８２０５は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気にならないので、特にＬＤＤ領域を設けなくても良い。従って活性層はソース領域９４０、ドレイン領域９４１及びチャネル形成領域９６１を含み、その下にはゲート絶縁膜９１８とゲート電極９４３が設けられる。勿論、ｎチャネル型ＴＦＴ８２０４と同様にＬＤＤ領域を設け、ホットキャリア対策を講じることも可能である。
【０２６９】
なお９４２、９３８、９１７ａ、９１７ｂ、９２９はチャネル形成領域９６１〜９６５を形成するためのマスクである。
【０２７０】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ８２０４及びｐチャネル型ＴＦＴ８２０５はそれぞれソース領域上に第１層間絶縁膜９２０を間に介して、ソース信号線９４４、９４５を有している。また、ドレイン配線９４６によってｎチャネル型ＴＦＴ８２０４とｐチャネル型ＴＦＴ８２０５とのドレイン領域は互いに電気的に接続される。
【０２７１】
本発明のレーザー照射方法は、半導体膜の成膜、活性層の結晶化、活性化またはその他レーザーアニールを用いる工程において使用することができる。
【０２７２】
図３０に、本実施例の発光装置を作製する場合の生産フローを示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。具体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランドのマスクを設計する。
【０２７３】
そして、設計されたサブアイランドのマスクの形状に関する情報（パターン情報）を、レーザー照射装置が有するコンピューターに入力する。コンピューターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブアイランドの幅ＷＳを算出する。そして、各サブアイランドの幅ＷＳをもとに、走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅ＷＢＷを設定する。次に、スリットの幅ＷＢＷをもとに、マーカーの位置を基準として、レーザー光の走査経路を定める。
【０２７４】
一方、基板に形成されたマーカーに従って、ゲート電極を形成する。このときゲート電極とマーカーを同時に形成しても良い。そして、ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜に接するように半導体膜を形成する。そして、サブアイランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された基板を、レーザー照射装置のステージに設置する。
【０２７５】
次に、マーカーを基準にして、定められた走査経路にしたがってレーザー光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０２７６】
そして、レーザー光を照射した後、レーザー光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパターニングし、アイランドを形成する。以下の具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはアイランドに不純物領域を形成する。そして、アイランドを覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【０２７７】
なお本実施例の構成は、実施例１〜７と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２７８】
（実施例９）
本実施例では、本発明のレーザー照射方法を用いて作製された発光装置の画素の構成について説明する。図３１に本実施例の発光装置の画素の断面図を示す。
【０２７９】
１７５１はｎチャネル型ＴＦＴであり、１７５２はｐチャネル型ＴＦＴである。ｎチャネル型ＴＦＴ１７５１は、半導体膜１７５３と、第１の絶縁膜１７７０と、第１の電極１７５４、１７５５と、第２の絶縁膜１７７１と、第２の電極１７５６、１７５７とを有している。そして、半導体膜１７５３は、第１濃度の一導電型不純物領域１７５８と、第２濃度の一導電型不純物領域１７５９と、チャネル形成領域１７６０、１７６１を有している。
【０２８０】
第１の電極１７５４、１７５５とチャネル形成領域１７６０、１７６１とは、それぞれ第１の絶縁膜１７７０を間に挟んで重なっている。また、第２の電極１７５６、１７５７と、チャネル形成領域１７６０、１７６１とは、それぞれ第２の絶縁膜１７７１を間に挟んで重なっている。
【０２８１】
ｐチャネル型ＴＦＴ１７５２は、半導体膜１７８０と、第１の絶縁膜１７７０と、第１の電極１７８２と、第２の絶縁膜１７７１と、第２の電極１７８１とを有している。そして、半導体膜１７８０は、第３濃度の一導電型不純物領域１７８３と、チャネル形成領域１７８４を有している。
【０２８２】
第１の電極１７８２とチャネル形成領域１７８４とは、それぞれ第１の絶縁膜１７７０を間に挟んで重なっている。第２の電極１７８１とチャネル形成とは、それぞれ第２の絶縁膜１７７１を間に挟んで重なっている。
【０２８３】
そして、第１の電極１７８２と第２の電極１７８１とは、配線１７９０を介して電気的に接続されている。
【０２８４】
本発明のレーザー照射方法は、半導体膜１７５３、１７８０の成膜、結晶化、活性化またはその他レーザーアニールを用いる工程において使用することができる。
【０２８５】
本実施例では、スイッチング素子として用いるＴＦＴ（本実施例の場合ｎチャネル型ＴＦＴ１７５１）は、第１の電極に一定の電圧を印加している。第１の電極に一定の電圧を印加することで、電極が１つの場合に比べて閾値のばらつきを抑えることができ、なおかつオフ電流を抑えることができる。
【０２８６】
また、スイッチング素子として用いるＴＦＴよりも大きな電流を流すＴＦＴ（本実施例の場合ｐチャネル型ＴＦＴ１７５２）は、第１の電極と第２の電極とを電気的に接続している。第１の電極と第２の電極に同じ電圧を印加することで、実質的に半導体膜の膜厚を薄くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、サブスレッショルド係数を小さくすることができ、オン電流を大きくすることができる。よって、この構造のＴＦＴを駆動回路に使用することにより、駆動電圧を低下させることができる。また、オン電流を大きくすることができるので、ＴＦＴのサイズ（特にチャネル幅）を小さくすることができる。そのため集積密度を向上させることができる。
【０２８７】
図３２に、本実施例の発光装置を作製する場合の生産フローを示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う具体的には、まずアイランドのマスクを設計し、次に、該アイランドを１つまたは複数含むようなサブアイランドのマスクを設計する。そして、設計されたサブアイランドのパターン情報を、レーザー照射装置が有するコンピューターに入力する。
【０２８８】
コンピューターでは、入力されたサブアイランドのパターン情報に基づき、走査方向に対して垂直方向における、各サブアイランドの幅ＷＳを算出する。そして、各サブアイランドの幅ＷＳをもとに、走査方向に対して垂直方向におけるスリットの幅ＷＢＷを設定する。次に、スリットの幅ＷＢＷをもとに、マーカーの位置を基準として、レーザー光の走査経路を定める。
【０２８９】
一方、基板に形成されたマーカーに従って、第１の電極を形成する。このとき第１の電極とマーカーを同時に形成しても良い。そして、第１の電極を覆うように第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜に接するように半導体膜を形成する。そして、サブアイランドのマスクを用いて該半導体膜をパターニングし、サブアイランドを形成する。そしてサブアイランドが形成された基板を、レーザー照射装置のステージに設置する。
【０２９０】
次に、マーカーを基準にして、定められた走査経路にしたがってレーザー光を照射し、サブアイランドをねらって結晶化する。
【０２９１】
そして、レーザー光を照射した後、レーザー光照射により結晶性が高められたサブアイランドをパターニングし、アイランドを形成する。以下の具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはアイランドに不純物領域を形成する。そして、レーザー光を照射した後、アイランドを覆うように第２の絶縁膜と第２の電極とを順に形成し、アイランドに不純物領域を形成する。そして、第２の絶縁膜及び第２の電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【０２９２】
なお、本実施例は実施例１〜実施例８のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。
【０２９３】
（実施例１０）
本実施例では、本発明のレーザー照射方法を用いて駆動回路（信号線駆動回路または走査線駆動回路）を作製し、非晶質半導体膜で形成された画素部にＴＡＢまたはＣＯＧ等を用いて実装されている例について説明する。
【０２９４】
図４０（Ａ）に、駆動回路をＴＡＢに実装し、該ＴＡＢを用いて画素部と、外付のコントローラ等が形成されたプリント基板とを接続している例を示す。ガラス基板５０００に画素部５００１が形成されており、ＴＡＢ５００５を介して本発明のレーザー照射方法で作製された駆動回路５００２と接続されている。また駆動回路５００２はＴＡＢ５００５を介して、プリント基板５００３と接続されている。またプリント基板５００３には外部のインターフェースと接続するための端子５００４が設けられている。
【０２９５】
図４０（Ｂ）に、駆動回路と画素部をＣＯＧで実装している例を示す。ガラス基板５１００に画素部５１０１が形成されており、ガラス基板上に本発明のレーザー照射方法で作製された駆動回路５１０２が実装されている。また基板５１００には外部のインターフェースと接続するための端子５１０４が設けられている。
【０２９６】
このように、本発明のレーザー照射方法で作製したＴＦＴはチャネル形成領域の結晶性がより高められるため、高速動作が可能であり、画素部に比べて高速動作が要求される駆動回路を構成するのにより適している。また、画素部と駆動回路を別個に作製することで、歩留まりを高めることができる。
【０２９７】
なお、本実施例は実施例１〜実施例９のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。
【０２９８】
（実施例１１）
本実施例では、本発明のレーザー照射方法を用いたＴＦＴの作製方法について説明する。
【０２９９】
まず、図３４（Ａ）に示すように、絶縁表面上に非晶質半導体膜を成膜し、該非晶質半導体膜をエッチングすることで、島状の半導体膜６００１、６００２を形成する。図３４（Ｇ）は、図３４（Ａ）の上面図であり、Ａ−Ａ‘における断面図が図３４（Ａ）に相当する。次に図３４（Ｂ）に示すように、島状の半導体膜６００１、６００２を覆うように非晶質半導体膜６００３を成膜する。図３４（Ｈ）は、図３４（Ｂ）の上面図であり、Ａ−Ａ‘における断面図が図３４（Ｂ）に相当する。
【０３００】
次に、図３４（Ｃ）に示すように、非晶質半導体膜６００３をパターニングすることで、島状の半導体膜６００１、６００２を覆ったサブアイランド６００４が形成される。図３４（Ｉ）は、図３４（Ｃ）の上面図であり、Ａ−Ａ‘における断面図が図３４（Ｃ）に相当する。次に、図３４（Ｄ）に示すように、島状の半導体膜６００１、６００２と、サブアイランド６００４に、選択的にレーザー光を照射して、結晶性が高められた島状の半導体膜６００５、６００６と、サブアイランド６００７とを形成する。このとき、結晶性が高められた島状の半導体膜６００５、６００６と、サブアイランド６００７とは、レーザー光の照射条件によっては、その境界がある程度不鮮明になる場合もある。一応ここでは区別して示すが、１つのサブアイランドとして見なしても良い。図３４（Ｊ）は、図３４（Ｄ）の上面図であり、Ａ−Ａ‘における断面図が図３４（Ｄ）に相当する。
【０３０１】
次に、図３４（Ｅ）に示すように、結晶性が高められたサブアイランド６００７をパターニングし、アイランド６００８を形成する。図３４（Ｋ）は、図３４（Ｅ）の上面図であり、Ａ−Ａ‘における断面図が図３４（Ｅ）に相当する。そして、図３４（Ｆ）に示すように、アイランド６００８を用いて、ＴＦＴを形成する。以下の具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはアイランド６００８に接するようにゲート絶縁膜６００９を形成する工程と、ゲート絶縁膜上にゲート電極６０１０を形成する工程と、アイランド６００８に不純物領域６０１１、６０１２とチャネル形成領域６０１３を形成する工程と、ゲート絶縁膜６００９、ゲート電極６０１０及びアイランド６００８を覆って層間絶縁膜６０１４を形成する工程と、不純物領域６０１１、６０１２に接続した配線６０１５、６０１６を層間絶縁膜６０１４上に形成する工程とが行われる。図３４（Ｌ）は、図３４（Ｆ）の上面図であり、Ａ−Ａ‘における断面図が図３４（Ｆ）に相当する。
【０３０２】
なお、不純物領域６０１１、６０１２は、島状の半導体膜６００５、６００６と、アイランド６００８の一部とで形成されている。よって、不純物領域６０１１、６０１２の厚さが、チャネル形成領域６０１３のよりも厚くなっており、不純物領域の抵抗を下げることができる。
【０３０３】
なお、図３４では、レーザー光のみでサブアイランドを結晶化しているが、触媒を用いて半導体膜を結晶化させる工程を含んでいても良い。
【０３０４】
図３５に、触媒元素とレーザー光を共に用いて、アイランドを作る作製方法について説明する。触媒元素を用いる場合、特開平７−１３０６５２号公報、特開平８−７８３２９号公報で開示された技術を用いることが望ましい。
【０３０５】
まず、図３５（Ａ）に示すように、絶縁表面上に非晶質半導体膜を成膜し、該非晶質半導体膜をエッチングすることで、島状の半導体膜６１０１、６１０２を形成する。次に図３５（Ｂ）に示すように、島状の半導体膜６１０１、６１０２を覆うように非晶質半導体膜６１０３を成膜する。次に、図３５（Ｃ）に示すように、非晶質半導体膜６１０３上に重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を非晶質半導体膜に塗布してニッケル含有層を形成し、５００℃、１時間の脱水素工程の後、５００〜６５０℃で４〜１２時間、例えば５５０℃、８時間の熱処理を行い結晶化することで、結晶性が高められた島状の半導体膜６１０４、６１０５と、半導体膜６１０６が形成される。尚、使用可能な触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）以外にも、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といった元素を用いても良い。
【０３０６】
半導体膜６１０６、島状の半導体膜６１０４、６１０５は触媒元素を含んでおり、その触媒元素を結晶質半導体膜から除去する工程（ゲッタリング）を行う。ゲッタリングは特開平１０−１３５４６８号公報または特開平１０−１３５４６９号公報等に記載された技術を用いることができる。そして図３５（Ｄ）に示すように、結晶性の高められた半導体膜６１０６の一部６１０７、６１０８にリンを添加し、窒素雰囲気中で５５０〜８００℃、５〜２４時間、例えば６００℃、１２時間の熱処理を行う。するとのリンが添加された領域６１０７、６１０８がゲッタリングサイトとして働き、半導体膜６１０６、島状の半導体膜６１０４、６１０５中に存在するニッケルをリンが添加された領域に偏析させることができる。その後、多結晶半導体膜のリンが添加された領域をパターニングにより除去することで、触媒元素の濃度を１×１０１７  ａｔｏｍｓ  ／ｃｍ３以下好ましくは１×１０１６  ａｔｏｍｓ  ／ｃｍ３程度にまで低減されたアイランドを得ることができる。
【０３０７】
次に、図３５（Ｅ）に示すように、ゲッタリングされた島状の半導体膜をパターニングし、サブアイランド６１０９を形成する。そして、図３５（Ｆ）に示すように、選択的なレーザー光照射により、サブアイランド６１０９の結晶性をさらに高める。次に結晶性が高められたサブアイランド６１０９をパターニングすることで、アイランド６１１０が形成される。
【０３０８】
次に、図３６を用いて、触媒元素とレーザー光を共に用いて、アイランドを作る別の作製方法について説明する。
【０３０９】
まず、図３６（Ａ）に示すように、絶縁表面上に非晶質半導体膜を成膜し、該非晶質半導体膜をエッチングすることで、島状の半導体膜６２０１、６２０２を形成する。次に図３６（Ｂ）に示すように、島状の半導体膜６２０１、６２０２を覆うように非晶質半導体膜６２０３を成膜する。次に、図３６（Ｃ）に示すように、非晶質半導体膜６２０３をパターニングしてサブアイランドを形成し、サブアイランド上に重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布してニッケル含有層を形成し、レーザー光を照射して加熱することで、結晶性が高められた島状の半導体膜６２０４、６２０５と、サブアイランド６２０６が形成される。尚、使用可能な触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）の以外にも、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といった元素を用いても良い。
【０３１０】
サブアイランド６２０６、島状の半導体膜６２０４、６２０５は触媒元素を含んでおり、その触媒元素を結晶質半導体膜から除去する工程（ゲッタリング）を行う。
【０３１１】
次いで、図３６（Ｄ）に示すように、サブアイランド６２０６上に珪素を主成分とするバリア層６２０７を形成する。なお、このバリア層６２０７は極薄いものでよく、自然酸化膜であってもよいし、酸素を含む雰囲気下において紫外線の照射によりオゾンを発生させて酸化させる酸化膜であってもよい。また、このバリア層６２０７として、炭素、即ち有機物の除去のために行われるヒドロ洗浄と呼ばれる表面処理に使用するオゾンを含む溶液で酸化させた酸化膜であってもよい。このバリア層６２０７は、主にエッチングストッパーとして用いるものである。また、このバリア層６２０７を形成した後、チャネルドープを行い、その後、強光を照射して活性化させてもよい。
【０３１２】
次いで、バリア層６２０７上に第２の半導体膜６２０８を形成する。この第２の半導体膜６２０８は非晶質構造を有する半導体膜であってもよいし、結晶構造を有する半導体膜であってもよい。この第２の半導体膜６２０８の膜厚は、５〜５０ｎｍ、好ましくは１０〜２０ｎｍとする。第２の半導体膜６２０８には、酸素（ＳＩＭＳ分析での濃度が５×１０１８／ｃｍ３以上、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以上）を含有させてゲッタリング効率を向上させることが望ましい。
【０３１３】
次いで、第２の半導体膜６２０８上に希ガス元素を含む第３の半導体膜（ゲッタリングサイト）６２０９を形成する。この第３の半導体膜６２０９はプラズマＣＶＤ法、減圧熱ＣＶＤ法、またはスパッタ法を用いた非晶質構造を有する半導体膜であってもよいし、結晶構造を有する半導体膜であってもよい。第３の半導体膜は、成膜段階で希ガス元素を含む半導体膜であってもよいし、希ガス元素を含んでいない半導体膜の成膜後に希ガス元素を添加してもよい。本実施例では成膜段階で希ガス元素を含む第３の半導体膜６２０９を形成した後、さらに希ガス元素を選択的に添加して第３の半導体膜６２０９を形成した例を示した。（図３６（Ｅ））また、第２の半導体膜と第３の半導体膜とを大気に触れることなく連続的に成膜してもよい。また、第２の半導体膜の膜厚と第３の半導体膜の膜厚との和は３０〜２００ｎｍ、例えば５０ｎｍとすればよい。
【０３１４】
本実施例は、第２の半導体膜６２０８によって、サブアイランド６２０６及び島状の半導体膜６２０４、６２０５と第３の半導体膜（ゲッタリングサイト）６２０９との間隔を空けている。ゲッタリングの際、サブアイランド６２０６及び島状の半導体膜６２０４、６２０５中に存在する金属等の不純物元素は、ゲッタリングサイトの境界付近に集まりやすい傾向があるため、本実施例のように第２の半導体膜６２０８によって、ゲッタリングサイトの境界をサブアイランド６２０６及び島状の半導体膜６２０４、６２０５から遠ざけてゲッタリング効率を向上させることが望ましい。加えて、第２の半導体膜６２０８は、ゲッタリングの際、ゲッタリングサイトに含まれる不純物元素が拡散してサブアイランド６２０６の界面に達することがないようにブロッキングする効果も有している。また、第２の半導体膜６２０８は、希ガス元素を添加する場合、サブアイランド６２０６にダメージを与えないように保護する効果も有している。
【０３１５】
次いで、ゲッタリングを行う。ゲッタリングを行う工程としては、窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の熱処理を行えばよい。また、熱処理に代えて強光を照射してもよい。また、熱処理に加えて強光を照射してもよい。また、加熱したガスを噴射して基板を加熱するようにしても良い。この場合、６００℃〜８００℃、より望ましくは６５０℃〜７５０℃で１〜６０分加熱を行えば良く。時間を短縮化することができる。このゲッタリングにより、図３６（Ｆ）中の矢印の方向に不純物元素が移動し、バリア層６２０７で覆われたサブアイランド６２０６及び島状の半導体膜６２０４、６２０５に含まれる不純物元素の除去、または不純物元素の濃度の低減が行われる。ここでは、不純物元素がサブアイランド６２０６及び島状の半導体膜６２０４、６２０５に偏析しないよう全て第３の半導体膜６２０９に移動させ、サブアイランド６２０６及び島状の半導体膜６２０４、６２０５に含まれる不純物元素がほとんど存在しない、即ち膜中の不純物元素濃度が１×１０１８／ｃｍ３以下、望ましくは１×１０１７／ｃｍ３以下になるように十分ゲッタリングする。
【０３１６】
次いで、バリア層６２０７をエッチングストッパーとして、６２０８、６２０９で示した半導体膜のみを選択的に除去した後、サブアイランド６２０６を公知のパターニング技術を用いて所望の形状のアイランド６２１０を形成する。（図３６（Ｇ））
【０３１７】
なお、本実施例は実施例１〜実施例１０のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。
【０３１８】
（実施例１２）
本実施例では、本発明のレーザー照射方法を用いて形成されるＴＦＴの構造について説明する。
【０３１９】
図３７（Ａ）に示すＴＦＴは、チャネル形成領域７００１と、チャネル形成領域７００１を挟んでいる第１の不純物領域７００２と、第１の不純物領域７００２とチャネル形成領域７００１との間に形成された第２の不純物領域７００３とを含む活性層を有している。そして該活性層に接しているゲート絶縁膜７００４と、該ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極７００５とを有している。該ゲート電極の側面に接するように、サイドウォール７００６が形成されている。
【０３２０】
サイドウォール７００６はゲート絶縁膜７００４を間に介して第２の不純物領域７００３と重なっており、導電性を有していても絶縁性を有していても良い。サイドウォール７００６が導電性を有する場合、サイドウォール７００６を含めてゲート電極としても良い。
【０３２１】
図３７（Ｂ）に示すＴＦＴは、チャネル形成領域７１０１と、チャネル形成領域７１０１を挟んでいる第１の不純物領域７１０２と、第１の不純物領域７１０２とチャネル形成領域７１０１との間に形成された第２の不純物領域７１０３とを含む活性層を有している。そして該活性層に接しているゲート絶縁膜７１０４と、該ゲート絶縁膜上に積層された２層の導電膜７１０５、７１０６からなるゲート電極とを有している。該導電膜７１０５の上面及び導電膜７１０６の側面に接するように、サイドウォール７１０７が形成されている。
【０３２２】
サイドウォール７１０７は導電性を有していても絶縁性を有していても良い。サイドウォール７１０７が導電性を有する場合、サイドウォール７１０７を含めてゲート電極としても良い。
【０３２３】
図３７（Ｃ）に示すＴＦＴは、チャネル形成領域７２０１と、チャネル形成領域７２０１を挟んでいる第１の不純物領域７２０２と、第１の不純物領域７２０２とチャネル形成領域７２０１との間に形成された第２の不純物領域７２０３とを含む活性層を有している。そして該活性層に接しているゲート絶縁膜７２０４と、該ゲート絶縁膜上に導電膜７２０５と、該導電膜７２０５の上面と側面を覆っている導電膜７２０６と、該導電膜７２０６の側面に接するサイドウォール７２０７が形成されている。導電膜７２０５と、導電膜７２０６とはゲート電極として機能している。
【０３２４】
サイドウォール７２０７は導電性を有していても絶縁性を有していても良い。サイドウォール７２０７が導電性を有する場合、サイドウォール７２０７を含めてゲート電極としても良い。
【０３２５】
なお、本実施例は実施例１〜実施例１１のいずれか一と組み合わせて実施することが可能である。
【０３２６】
（実施例１３）
図４１を用いて、本発明の発光装置の画素の構成について説明する。
【０３２７】
図４１において、基板６０００に、下地膜６００１が形成されており、該下地膜６００１上にトランジスタ６００２が形成されている。トランジスタ６００２は活性層６００３と、ゲート電極６００５と、活性層６００３とゲート電極６００５の間に挟まれたゲート絶縁膜６００４と、を有している。
【０３２８】
活性層６００３は多結晶半導体膜を用いるのが好ましく、該多結晶半導体膜は、本発明のレーザー照射装置を用いて形成することができる。
【０３２９】
なお、活性層は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムを用いるようにしても良い。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。また窒化炭素が添加された珪素を用いていても良い。
【０３３０】
またゲート絶縁膜６００４は、酸化珪素、窒化珪素または酸化窒化珪素を用いることができる。またそれらを積層した膜、例えばＳｉＯ２上にＳｉＮを積層した膜を、ゲート絶縁膜として用いても良い。またＳｉＯ２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、酸化シリコン膜を形成した。このようにして作製される酸化シリコン膜は、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。また窒化アルミニウムをゲート絶縁膜として用いることができる。窒化アルミニウムは熱伝導率が比較的高く、ＴＦＴで発生した熱を効果的に拡散させることができる。またアルミニウムの含まれない酸化珪素や酸化窒化珪素等を形成した後、窒化アルミニウムを積層したものをゲート絶縁膜として用いても良い。また、ＳｉをターゲットとしたＲＦスパッタ法を用いて形成されたＳｉＯ２をゲート絶縁膜として用いても良い。
【０３３１】
またゲート電極６００５として、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ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もしくは化合物材料で形成する。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また単層の導電膜ではなく、複数の層からなる導電膜を積層したものであっても良い。
【０３３２】
例えば、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＷとする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＴｉとする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＡｌとする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜をＣｕとする組み合わせで形成することが好ましい。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【０３３３】
また、２層構造に限定されず、例えば、タングステン膜、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、タングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。
【０３３４】
なお、導電膜の材料によって、適宜最適なエッチングの方法や、エッチャントの種類を選択することが重要である。
【０３３５】
またトランジスタ６００２は、第１の層間絶縁膜６００６で覆われており、第１の層間絶縁膜６００６上には第２の層間絶縁膜６００７と、第３の層間絶縁膜６００８とが積層されている。
【０３３６】
第１の層間絶縁膜６００６は、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、酸化珪素、窒化珪素または酸化窒化珪素膜を単層でまたは積層して用いることができる。また酸素よりも窒素のモル比率が高い酸化窒化珪素膜上に、窒素よりも酸素のモル比率が高い酸化窒化珪素膜を積層した膜を第１の層間絶縁膜６００６として用いても良い。
【０３３７】
なお、第１の層間絶縁膜６００６を成膜した後、加熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと、第１の層間絶縁膜６００６に含まれる水素により、活性層６００３に含まれる半導体のダングリングボンドを終端する（水素化）ことができる。
【０３３８】
また第２の層間絶縁膜６００７は、非感光性のアクリルを用いることができる。
【０３３９】
第３の層間絶縁膜６００８は、水分や酸素などの発光素子の劣化を促進させる原因となる物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表的には、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜、ＲＦスパッタ法で形成された窒化珪素膜等を用いるのが望ましい。
【０３４０】
また図４１において６０１０は陽極、６０１１は電界発光層、６０１２は陰極であり、陽極６０１０と電界発光層６０１１と陰極６０１２が重なっている部分が発光素子６０１３に相当する。トランジスタ６００２は、発光素子６０１３に供給する電流を制御する駆動用トランジスタであり、発光素子６０１３と直接、または他の回路素子を介して直列に接続されている。
【０３４１】
電界発光層６０１１は、発光層単独かもしくは発光層を含む複数の層が積層された構成を有している。
【０３４２】
陽極６０１０は第３の層間絶縁膜６００８上に形成されている。また第３の層間絶縁膜６００８上には隔壁として用いる有機樹脂膜６０１４が形成されている。有機樹脂膜６０１４は開口部６０１５を有しており、該開口部において陽極６０１０と電界発光層６０１１と陰極６０１２が重なり合うことで発光素子６０１３が形成されている。
【０３４３】
そして有機樹脂膜６０１４及び陰極６０１２上に、保護膜６０１６が成膜されている。保護膜６０１６は第３の層間絶縁膜６００８と同様に、水分や酸素などの発光素子の劣化を促進させる原因となる物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表的には、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜、ＲＦスパッタ法で形成された窒化珪素膜等を用いるのが望ましい。また上述した水分や酸素などの物質を透過させにくい膜と、該膜に比べて水分や酸素などの物質を透過させやすい膜とを積層させて、保護膜として用いることも可能である。
【０３４４】
また有機樹脂膜６０１４は、電界発光層６０１１が成膜される前に、吸着した水分や酸素等を除去するために真空雰囲気下で加熱しておく。具体的には、１００℃〜２００℃、０．５〜１時間程度、真空雰囲気下で加熱処理を行なう。望ましくは３×１０−７Ｔｏｒｒ以下とし、可能であるならば３×１０−８Ｔｏｒｒ以下とするのが最も望ましい。そして、有機樹脂膜に真空雰囲気下で加熱処理を施した後に電界発光層を成膜する場合、成膜直前まで真空雰囲気下に保つことで、信頼性をより高めることができる。
【０３４５】
また有機樹脂膜６０１４の開口部６０１５における端部は、有機樹脂膜６０１４上に一部重なって形成されている電界発光層６０１１に、該端部において穴があかないように、丸みを帯びさせることが望ましい。具体的には、開口部における有機樹脂膜の断面が描いている曲線の曲率半径が、０．２〜２μｍ程度であることが望ましい。
【０３４６】
上記構成により、後に形成される電界発光層や陰極のカバレッジを良好とすることができ、陽極６０１０と陰極６０１２が電界発光層６０１１に形成された穴においてショートするのを防ぐことができる。また電界発光層６０１１の応力を緩和させることで、発光領域が減少するシュリンクとよばれる不良を低減させることができ、信頼性を高めることができる。
【０３４７】
なお図４１では、有機樹脂膜６０１４として、ポジ型の感光性のアクリル樹脂を用いた例を示している。感光性の有機樹脂には、光、電子、イオンなどのエネルギー線が露光された箇所が除去されるポジ型と、露光された箇所が残るネガ型とがある。本発明ではネガ型の有機樹脂膜を用いても良い。また感光性のポリイミドを用いて有機樹脂膜６０１４を形成しても良い。
【０３４８】
ネガ型のアクリルを用いて有機樹脂膜６０１４を形成した場合、開口部６０１５における端部が、Ｓ字状の断面形状となる。このとき開口部の上端部及び下端部における曲率半径は、０．２〜２μｍとすることが望ましい。
【０３４９】
陽極６０１０は透明導電膜を用いることができる。ＩＴＯの他、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を用いても良い。図４１では陽極６０１０としＩＴＯを用いている。陽極６０１０は、その表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄（ベルクリン洗浄）で研磨しても良い。またＣＭＰ法を用いた研磨後に、陽極６０１０の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
【０３５０】
また陰極６０１２は、仕事関数の小さい導電膜であれば公知の他の材料を用いることができる。例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等が望ましい。
【０３５１】
なお図４１では、発光素子から発せられる光が基板６０００側に照射される構成を示しているが、光が基板とは反対側に向かうような構造の発光素子としても良い。
【０３５２】
また図４１ではトランジスタ６００２と発光素子の陽極６０１０が接続されているが、本発明はこの構成に限定されず、トランジスタ６００２と発光素子の陰極６００１が接続されていても良い。この場合、陰極は第３の層間絶縁膜６００８上に形成される。そしてＴｉＮ等を用いて形成される。
【０３５３】
なお、実際には図４１まで完成したら、さらに外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）や透光性のカバー材でパッケージング（封入）することが好ましい。その際、カバー材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料（例えば酸化バリウム）を配置したりするとＯＬＥＤの信頼性が向上する。
【０３５４】
なお、本発明は上述した作製方法に限定されず、公知の方法を用いて作製することが可能である。また本実施例は、実施例１〜実施例１３と自由に組み合わせることが可能である。
【０３５５】
【発明の効果】
本発明では、半導体膜全体にレーザー光を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走査する。上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照射する時間を省くことができ、基板１枚あたりにかかる処理時間を大幅に短縮することができる。
【０３５６】
また、複数のレーザー光を重ね合わせてエネルギー密度の低い部分を互いに補い合うようにすることで、複数のレーザー光を重ね合わせないで単独で用いるよりも、半導体膜の結晶性を効率良く高めることができる
【０３５７】
なお、本発明では複数のレーザー発振装置から発振されたレーザー光を合成して用いる場合について説明したが、本発明は必ずしもこの構成に限定されない。レーザー発振装置の出力エネルギーが比較的高く、ビームスポットの面積を小さくしなくても所望の値のエネルギー密度を得ることができるのであれば、レーザー発振装置を１つだけ用いることも可能である。なおこの場合においても、スリットを用いることで、レーザー光のエネルギー密度の低い部分を遮蔽することができ、またパターン情報に従ってビームスポットの幅を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザー照射方法を示す図。
【図２】レーザービームの形状及びエネルギー密度の分布を示す図。
【図３】レーザービームのエネルギー密度の分布を示す図。
【図４】レーザービームの形状及びエネルギー密度の分布を示す図。
【図５】レーザービームの形状及びサブアイランドとの位置関係を示す図。
【図６】レーザー光の照射部分とマスクとの位置関係を示す図。
【図７】レーザー光の照射部分とマスクとの位置関係を示す図。
【図８】被処理物においてレーザー光の移動する方向とマスクとの位置関係を示す図。
【図９】レーザー光の照射部分とマスクとの位置関係を示す図。
【図１０】レーザー照射装置の図。
【図１１】レーザー照射装置の図。
【図１２】本発明の生産フローを示す図。
【図１３】本発明の生産フローを示す図。
【図１４】本発明の生産フローを示す図。
【図１５】従来の生産フローを示す図。
【図１６】スリットとビームスポットとの位置関係を示す図。
【図１７】レーザー照射装置の光学系の図。
【図１８】レーザー光の照射部分とマスクとの位置関係を示す図。
【図１９】被処理物においてレーザー光の移動する方向を示す図。
【図２０】被処理物においてレーザー光の移動する方向を示す図。
【図２１】重ね合わせたビームスポットの中心軸方向におけるエネルギー密度の分布を示す図。
【図２２】ビームスポットの重ね合わせ方を示す図。
【図２３】本発明のレーザー照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図２４】本発明のレーザー照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図２５】本発明のレーザー照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図２６】本発明のレーザー照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図２７】本発明のレーザー照射方法を用いて作製された液晶表示装置の図。
【図２８】本発明のレーザー照射方法を用いた発光装置の作製方法を示す図。
【図２９】本発明のレーザー照射方法を用いた発光装置の断面図。
【図３０】本発明の生産フローを示す図。
【図３１】本発明のレーザー照射方法を用いた発光装置の作製方法を示す図。
【図３２】本発明の生産フローを示す図。
【図３３】本発明のレーザー照射方法を用いた発光装置の断面図。
【図３４】本発明のレーザー照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図３５】本発明のレーザー照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図３６】本発明のレーザー照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図３７】本発明のレーザー照射方法を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図３８】ビームスポットの中心間の距離とエネルギー差の関係を示す図。
【図３９】ビームスポットの中心軸方向における出力エネルギーの分布を示す図。
【図４０】駆動回路をパネルに実装している図。
【図４１】本発明のレーザー装置を用いて作製された発光装置の断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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