(57)【要約】【課題】ＴＦＴのチャネル形成領域に粒界が形成されるのを防ぎ、粒界によってＴＦＴの移動度が著しく低下したり、オン電流が低減したり、オフ電流が増加したりするのを防ぐ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及び該作製方法を用いて作製された半導体装置の提供を課題とする。【解決手段】ストライプ状（縞状）または矩形の凹凸を設ける。そして、該絶縁膜上に形成された半導体膜に、絶縁膜のストライプの凹凸の長手方向に対して斜めにレーザー光を走査して照射する。【選択図】　図１
2004006728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面上に直線状のストライプパターンで延在する複数の絶縁膜を形成し、該複数の絶縁膜を覆う非晶質半導体膜を形成し、該非晶質半導体膜に線状レーザー光を照射して溶融すると共に再結晶化させて平坦な表面を有する結晶性半導体膜を形成し、該結晶性半導体膜のうち前記複数の絶縁膜で構成された凹部に設けられた結晶性半導体領域をチャネル形成領域とする半導体装置の作製方法であって、
前記線状レーザー光の照射領域を、該照射領域の長手方向が前記複数の絶縁膜に対して斜めになるように形成すると共に前記複数の絶縁膜に沿って移動させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
絶縁表面上に直線状のストライプパターンで延在する複数の絶縁膜を形成し、該複数の絶縁膜を覆う非晶質半導体膜を形成し、該非晶質半導体膜に線状レーザー光を照射して溶融すると共に再結晶化させて平坦な表面を有する結晶性半導体膜を形成し、該結晶性半導体膜のうち前記複数の絶縁膜で構成された凹部に設けられた結晶性半導体領域をチャネル形成領域とする半導体装置の作製方法であって、
前記線状レーザー光の照射領域を、該照射領域の長手方向と該照射領域の移動方向とのなす角が４５±２５°となるように形成すると共に前記複数の絶縁膜に沿って移動させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
ガラス基板の上方に、最小加工寸法が１．５μｍ以上の露光装置を用いて直線状のストライプパターンで延在する複数の絶縁膜を形成し、該複数の絶縁膜を覆う非晶質半導体膜を形成し、該非晶質半導体膜に線状レーザー光を照射して溶融すると共に再結晶化させて平坦な表面を有する結晶性半導体膜を形成し、該結晶性半導体膜のうち前記複数の絶縁膜で構成された凹部に設けられた結晶性半導体領域をチャネル形成領域とする半導体装置の作製方法であって、
前記線状レーザー光の照射領域を、該照射領域の長手方向が前記複数の絶縁膜に対して斜めになるように形成すると共に前記複数の絶縁膜に沿って移動させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
ガラス基板の上方に、最小加工寸法が１．５μｍ以上の露光装置を用いて直線状のストライプパターンで延在する複数の絶縁膜を形成し、該複数の絶縁膜を覆う非晶質半導体膜を形成し、該非晶質半導体膜に線状レーザー光を照射して溶融すると共に再結晶化させて平坦な表面を有する結晶性半導体膜を形成し、該結晶性半導体膜のうち前記複数の絶縁膜で構成された凹部に設けられた結晶性半導体領域をチャネル形成領域とする半導体装置の作製方法であって、
前記線状レーザー光の照射領域を、該照射領域の長手方向と該照射領域の移動方向とのなす角が４５±２５°となるように形成すると共に前記複数の絶縁膜に沿って移動させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、前記半導体は、シリコン、シリコンゲルマニウムもしくはシリコンカーバイドであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、前記線状レーザー光は、連続発振の線状レーザー光であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、前記凹部の幅を０．０１μｍ以上５μｍ以下とし、深さを０．０１μｍ以上３μｍ以下とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の作製方法を用いて作製されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子装置。
【請求項１０】
下地膜上に並列している複数の島状の半導体膜を用いて形成された半導体装置であって、
前記駆動回路においてのみ矩形またはストライプ状の凸部を有するように下地膜を成膜し、
前記下地膜上に半導体膜を成膜し、
前記凸部の長手方向に対して３０度〜６０度の方向にレーザー光を前記半導体膜に対して走査することで、前記半導体膜の結晶性を高め、
前記結晶性が高められた半導体膜の上面全体を、前記複数の凸部の一部が露出されるようにエッチングし、
前記エッチングされた半導体膜をパターニングすることで、複数の島状の半導体膜を形成し、
前記駆動回路において形成された複数の島状の半導体膜は、前記複数の凸部間に存在しており、
前記複数の凸部を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記複数の凸部は、等倍投影露光法を用いて形成されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記複数の凸部の高さが０．０１μｍ乃至３μｍであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
請求項１１において、
前記複数の凸部の高さが０．０１μｍ乃至１μｍであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項において、
前記複数の凸部間の幅が０．０１μｍ乃至２μｍであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
請求項１０乃至請求項１４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、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、Ｙ２Ｏ３レーザーまたはＮｄ：ＹＶＯ４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半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至請求項１５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半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶構造を有する半導体膜（結晶性半導体膜ともいう）を用いて形成される半導体素子及びその作製方法並びにその半導体素子を集積化した回路を備えた半導体装置及びその作製方法に関する。特に半導体素子として、絶縁表面上に形成された結晶性半導体膜でチャネル形成領域を形成する電界効果型トランジスタ、特に薄膜トランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスなどの絶縁基板上に形成した結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタなどの半導体素子を形成する技術が開発されている。ガラス基板上にＴＦＴを形成する技術は大幅に進歩し、半導体装置の１つである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。
【０００３】
特に、レーザー光を照射して非晶質半導体膜を結晶化させる技術は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造技術に応用されている。半導体表示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】
多結晶半導体膜を用いたＴＦＴ（ポリシリコン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。結晶性半導体膜を用いて作製される薄膜トランジスタは、液晶表示装置、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置に代表される平面型表示装置（フラットパネルディスプレイ）に応用されている。
【０００５】
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挙げられる。
【０００６】
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。
【０００７】
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、レーザービームの大きさを数ｃｍ２以上として量産性を上げることができる。特に、レーザービーム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。
【０００８】
しかし近年では、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。
【０００９】
半導体製造プロセスにおいて、レーザー光の光源としては、エキシマレーザーに代表される気体レーザーや、ＹＡＧレーザーに代表される固体レーザーが通常用いられている。レーザー光の照射による非晶質半導体膜の結晶化の一例は、下記特許文献１で開示されているように、レーザー光の走査速度をビームスポット径×５０００／秒以上として高速走査により非晶質半導体膜を完全な溶融状態に至らしめることなく多結晶化するもの、下記特許文献２には島状に形成された半導体膜に、引き延ばされたレーザー光を照射して実質的に単結晶領域を形成する技術が開示されている。或いは特許文献３に開示のレーザー処理装置のように光学系にて線状にビームを加工して照射する方法が知られている。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭６２−１０４１１７号公報（第９２頁）
【特許文献２】
米国特許４，３３０，３６３号明細書（Ｆｉｇ．４）
【特許文献３】
特開平８−１９５３５７号公報（第３−４頁、第１−５図）
【００１１】
さらに、下記特許文献４に開示されているようにＮｄ：ＹＶＯ４レーザーなど固体レーザー発振装置を用いて、その第２高調波であるレーザー光を非晶質半導体膜に照射して、従来に比べ結晶粒径の大きい結晶性半導体膜を形成し、トランジスタを作製する技術が開示されている。
【００１２】
【特許文献４】
特開２００１−１４４０２７号公報（第４頁）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
レーザーアニール法を用いて作製される結晶性半導体膜は、一般的に複数の結晶粒が集合して形成される。その結晶粒の位置と大きさはランダムなものであり、結晶粒の位置や大きさを指定して結晶性半導体膜を形成する事は難しい。そのため前記結晶性半導体膜を島状にパターニングすることで形成された活性層中には、結晶粒の界面（粒界）が存在することがある。
【００１４】
なお粒界とは、結晶粒界とも呼ばれる、面欠陥に分類される格子欠陥の１つである。面欠陥には粒界の他に、双晶面や積層欠陥などが含まれるが、本明細書ではダングリングボンドを有する電気的に活性な面欠陥、つまり粒界と積層欠陥をまとめて粒界と総称する。
【００１５】
結晶粒内と異なり、粒界には非晶質構造や結晶欠陥などに起因する再結合中心や捕獲中心が無数に存在している。この捕獲中心に電子又は正孔などのキャリアがトラップされると、粒界のポテンシャルが上昇し、キャリアに対して障壁となるため、キャリアの電流輸送特性が低下、つまり電子又は正孔の移動度が低下することが知られている。よって、ＴＦＴの活性層、特にチャネル形成領域中に粒界が存在すると、ＴＦＴの移動度が著しく低下したり、オン電流が低減したり、また粒界において電流が流れるためにオフ電流が増加したりと、ＴＦＴの特性に重大な影響を及ぼす。また同じ特性が得られることを前提に作製された複数のＴＦＴにおいて、活性層中の粒界の有無によって特性がばらついたりする。
【００１６】
半導体膜にレーザー光を照射したときに、得られる結晶粒の位置と大きさがランダムになるのは、以下の理由による。レーザー光の照射によって完全溶融した液体半導体膜中に固相核生成が発生するまでには、ある程度の時間が掛かる。そして時間の経過と共に、完全溶融領域において無数の結晶核が発生し、該結晶核からそれぞれ結晶が成長する。この結晶核の発生する位置は無作為であるため、不均一に結晶核が分布する。そして、互いの結晶粒がぶつかり合ったところで結晶成長が終了するため、結晶粒の位置と大きさはランダムなものとなる。
【００１７】
このように、平坦な表面上に形成された非晶質半導体膜にレーザー光を照射して結晶化させると結晶は多結晶となり、結晶粒界などの欠陥が任意に形成されて配向の揃った結晶を得ることは困難であった。特に、ガラス基板上にレーザー結晶化技術を用いて配向性の揃った結晶を得ることは困難であった。
【００１８】
また、結晶化に伴って起こる半導体膜の体積収縮や下地との熱応力や格子不整合などにより、歪みや結晶欠陥の存在しない半導体膜を形成することは出来なかった。従って、張り合わせＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）など特殊な方法を省いては、絶縁表面上に形成され、結晶化又は再結晶化された結晶性半導体膜をもって、単結晶基板に形成されるＭＯＳトランジスタと同等の品質を得ることはできなかった。
【００１９】
前述の平面型表示装置などは、安価なガラス基板上に半導体膜を形成してトランジスタを作り込むものであるが、任意に形成される結晶粒界を避けるようにトランジスタを配置することは殆ど不可能であった。つまり、トランジスタのチャネル形成領域の結晶性を厳密に制御し、意図せずに含まれてしまう結晶粒界や結晶欠陥を排除することはできなかった。結局、トランジスタの電気特性が劣るばかりでなく、個々の素子特性がばらつく要因となっていた。
【００２０】
特に、工業的に多用されている無アルカリガラス基板上にレーザー光を用いて結晶性半導体膜を形成する場合、無アルカリガラス基板自体のうねりの影響を受けてレーザー光の焦点がばらつき、結果的に結晶性のばらつきを招くという問題がある。さらに、無アルカリガラス基板はアルカリ金属による汚染を避けるために、絶縁膜等の保護膜を下地膜として設ける必要があり、その上に結晶粒界や結晶欠陥の排除された結晶性半導体膜を大粒径で形成することは殆ど不可能であった。
【００２１】
ＴＦＴの特性に重大な影響を及ぼすチャネル形成領域を、粒界の影響を排除して単一の結晶粒で形成することが理想的であるが、粒界の存在しない非晶質珪素膜をレーザーアニール法で形成するのは殆ど不可能であった。そのためレーザーアニール法を用いて結晶化された結晶質珪素膜を活性層とするＴＦＴで、単結晶シリコン基板に作製されるＭＯＳトランジスタの特性と同等なものは、今日まで得られていない。
【００２２】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、絶縁表面上、特に安価なガラス基板を支持基板とする絶縁表面上に、少なくともチャネル形成領域において結晶粒界が存在しない結晶性半導体膜を形成し、高速動作が可能で電流駆動能力の高く、且つ複数の素子間においてばらつきの小さい半導体素子又は半導体素子群により構成される安価な半導体装置を提供することを目的とする。
【００２３】
また、粒界によってＴＦＴの移動度が著しく低下したり、オン電流が低減したり、オフ電流が増加したりするのを防ぐことができるレーザー結晶化法を用いた、半導体表示装置の作製方法及び該作製方法を用いて作製された半導体表示装置の提供を課題とする。
【００２４】
さらに、上記少なくともチャネル形成領域において結晶粒界が存在しない結晶性半導体膜においては、ＥＢＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｐａｔｔｅｒｎ）法にて解析した際に主表面に最も多く現れる結晶面（以下、優勢結晶面という）を｛１１０｝面にすることを課題とする。なお、ＥＢＳＰ法については、後述する。
【００２５】
なお、結晶面については、ミラー指数を（１１０）で示されるように小括弧で括って表し、（１０１）や（０１１）といった等価な結晶面は｛１１０｝で示されるように大括弧で括って表す。また、結晶方位（結晶軸）については、ミラー指数を［１１０］で示されるようにカギ括弧で括って表し、［１０１］や［０１１］といった等価な結晶方位は＜１１０＞で示されるように山括弧で括って表す。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、凹凸を有する絶縁膜上に半導体膜を形成し、該半導体膜にレーザー光を照射すると、結晶化された半導体膜の、絶縁膜の凸部上に位置する部分において選択的に粒界が形成されることを見出した。
【００２７】
図３４に、凹凸を有する絶縁膜上に形成された２００ｎｍの非晶質半導体膜に、連続発振のレーザー光を走査速度が５ｃｍ／ｓｅｃとなるように照射したときの、レーザー光の走査方向と垂直な方向におけるＴＥＭの断面像を示す。図３４（Ｂ）に、図３４（Ａ）に示したＴＥＭの断面像を模式的に図示する。凸部８００１の幅は０．７５μｍ、凹部の幅は０．４μｍ、凸部の厚さは２５０ｎｍである。図３４（Ａ）において、８００１及び８００２は絶縁膜で形成された凸部である。そして結晶化された半導体膜８００４は、凸部８００１、８００２の上部において粒界８００３を有している。
【００２８】
図３４（Ｂ）に示すとおり、凸部８００１、８００２の上部において粒界８００３が形成されている。本発明者らは、これはレーザー光の照射により一時的に半導体膜が溶融することで、絶縁膜の上部に位置していた半導体膜が凹部に向かって体積移動し、そのため凸部上に位置する半導体膜が薄くなり、応力に耐えられなくなったことが、凸部上に粒界が生じた要因の１つではないかと考えた。そして、このように結晶化された半導体膜は、凸部８００１、８００２上において粒界が優先的に形成される一方、凹部に位置する部分には粒界が形成されにくい。なお凹部は、凸部が形成されていない窪んだ領域を指す。
【００２９】
また図３５（Ａ）〜（Ｆ）に、凹凸を有する絶縁膜上に形成された半導体膜にレーザー光を照射した際の、半導体膜における温度分布の経時変化のシミュレーション結果を示す。図の下側の凹凸が酸化膜で形成した下地膜８００８を表している。また、上側のライン８００９がシリコンと空気層の境界であり、レーザー光が照射されている部分を示している。酸化膜厚、シリコン膜厚ともに２００ｎｍで凹凸間隔は１μｍとなっている。レーザー光照射の条件はガウシアンでピークエネルギー密度４５０００Ｗ／ｃｍ２で、σ＝７×１０−５ｓｅｃで設定した。
【００３０】
図３５（Ａ）がレーザー光の照射直後の温度分布を示しており、以下図３５（Ｂ）〜（Ｆ）は、それぞれ２．５μｓｅｃ後毎の温度分布を示している。
【００３１】
色が濃く示されている領域が、最も温度が高いと考えられる部分であり、図３５（Ａ）から（Ｆ）へ状態が移行するにつれて、色の濃い部分が少なくなっているのがわかる。特に、シリコン８００９の温度は、時間の経過と共に、下地膜８００８の凹部上の部分が、凸部上の部分よりも先に温度が低下しているのがわかる。
【００３２】
図３６に、凹凸を有する絶縁膜上に形成された半導体膜にレーザー光を照射した際の、半導体膜の位置による温度の経時変化のシミュレーション結果を示す。
【００３３】
図３６に示すグラフは、縦軸が半導体膜の温度（Ｋ）を示しており、横軸が時間（秒）を示している。実線は凸部上に位置する半導体膜の温度を示しており、破線が凹部上に位置する半導体膜の温度を示している。図３６のシミュレーションでは、１６００Ｋにおいて相転移にともない温度降下が一次停止しているが、相転移の後、破線で示した凹部上の半導体膜が、凸部上の半導体膜に比べて先に温度降下が開始されており、早く相転移しているのがわかる。
【００３４】
凹部の方が凸部よりも、半導体膜に接する面積あたりの、所定の範囲内における絶縁膜の体積が大きいため、熱容量が大きい。そのため、逃げた熱がこもりにくく、効率的に放熱が行われるからだと考えられる。よって、レーザー光の照射により半導体膜が溶融した後、該半導体膜内の熱が絶縁膜に放熱されて固化する過程において、凹部近傍の方が凸部近傍よりも早く結晶核が出来やすい。
【００３５】
そして時間の経過と共に、凹部近傍において生成された結晶核から、凸部上に向かって結晶成長が進む。そして隣り合う凹部近傍から進んだ結晶成長が、互いにその中間付近である凸部上においてぶつかり合うことが、凸部上に粒界が生じた要因の１つではないかと考えた。
【００３６】
いずれにしろ、このように結晶化された半導体膜は、凸部上において粒界が選択的に形成される一方、凹部上に位置する部分には粒界が形成されにくい。
【００３７】
また本発明者は、レーザー光を凹凸の長手方向に沿って走査させるよりも、凹凸の長手方向に対して斜めに傾けて走査させたほうが、凹部の長手方向に対して垂直な方向における幅（以下単に、凹部の幅とする）を比較的広くしても、凹部上に粒界がさらに形成されにくくなることを見出した。この所定の角度は、４５度または１３５度に近いことが望ましく、典型的には３０度〜６０度または１２０〜１５０度程度である。
【００３８】
図３７に、ストライプ状の凸部を有する下地膜上に形成された１５０ｎｍの非晶質半導体膜に、連続発振の出力エネルギー６．５Ｗのレーザー光を、走査速度が５０ｃｍ／ｓｅｃで、凸部の長手方向に対して４５度の角度でレーザー光を走査した試料の、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）の像を示す。凸部８１００の長手方向に対して垂直な方向における幅（以下単に、凸部の幅とする）は１μｍ、凹部の幅は１．５μｍ、凸部の厚さは２５０ｎｍである。
【００３９】
図３７では、半導体膜の厚さが薄かったため、凸部８１００上の半導体膜が殆ど全て凹部に移動し、凸部８１００の上面が露出している。そして、凸部８１００間に形成されている凹部上では、半導体膜に粒界が殆ど存在していない。
【００４０】
次に図３８に、凹部の幅が２．５μｍの場合のＳＥＭ像を示す。図３８は図３７と凹部の幅のみが異なっている。図３８でも、凹部の幅が広くなっているにも関わらず、凸部８１００間に形成されている凹部上には、半導体膜に粒界が殆ど存在していない。
【００４１】
次に図３９に、凹部の幅が３μｍの場合のＳＥＭ像を示す。図３９は、図３７及び図３８と凹部の幅のみが異なっている。図３９でも、凹部の幅が広くなっているにも関わらず、凸部８１００間に形成されている凹部上には、半導体膜に粒界が殆ど存在していない。
【００４２】
このように、レーザー光の走査方向を凸部の長手方向に対して所定の角度傾けるだけで、凹部の幅を比較的広くしても、凹部上に粒界が形成されにくくなる。どこまで凹部の幅を広げても、粒界が形成されにくいという効果が得られるのかは、レーザー光の走査速度、エネルギー密度、半導体膜の厚さ、凹部の厚さ等の諸条件にある程度左右される。しかし、レーザー光の走査方向を凸部の長手方向に一致させた場合よりも、効果が得られると判断できる凹部の幅の許容範囲が広がることがわかった。
【００４３】
そして本発明者らは、レーザー光で結晶化された半導体膜のうち、凹部上に設けられた粒界の比較的少ない部分をＴＦＴの活性層に用いることを考えた。本発明は、絶縁表面を有する基板上に直線状のストライプパターンで延在する凹部及び凸部が設けられた絶縁膜を形成し、該絶縁膜上に非晶質半導体膜を形成し、前記絶縁膜の凹部にあたる部分（以下、単に凹部という）に、半導体膜を溶融して流し込み結晶化させた結晶性半導体膜を形成し、不要な領域をエッチング除去して前記結晶性半導体膜から島状に分割された結晶性半導体膜（後に半導体素子の一部となる）を形成し、少なくともチャネル形成領域を形成する部位が前述の凹部に形成された結晶性半導体膜となるように、前記結晶性半導体膜上にゲート絶縁膜及びゲート電極を設けたことを特徴とするものである。
【００４４】
本発明の特徴は、前記絶縁膜の凹部に半導体膜を溶融して流し込み結晶化させるに際し、照射領域が線状になるようにビーム加工したレーザー光（以下、線状レーザー光という）を用いる点であり、かつ、その照射領域の長手方向が前記ストライプパターンで延在する絶縁膜に対して斜めになるように照射すると共に前記ストライプパターンで延在する絶縁膜に沿って移動させることを特徴とするものである。
【００４５】
このとき、前記直線状のストライプパターンで延在する絶縁膜は、側面が垂直であっても傾斜していても（テーパーを有していても）良い。また、前記凹部または凸部にあたる部分が設けられた絶縁膜のうち、凸部にあたる部分（以下、単に凸部という）の上に形成された結晶性半導体膜の結晶性は凹部に形成された結晶性半導体膜に比べて劣るが、当該凸部の上に形成された結晶性半導体膜を積極的に電極（薄膜トランジスタであればソース領域もしくはドレイン領域に相当する）もしくは配線として用いても良い。配線として用いる場合、占有面積についての設計の自由度が高いため、配線長を調節して抵抗として用いたり、形状を屈曲した形状として保護回路としての機能を持たせることも可能である。
【００４６】
前述の凹部は酸化珪素、窒化珪素、又は酸化窒化珪素膜などを厚く設け、それをエッチング処理して凹部を形成しても良い。凹部は半導体素子、特にトランジスタのチャネル形成領域を含む島状の半導体膜の配置に合わせて形成し、少なくともチャネル形成領域に合致するように形成されていることが望ましい。
【００４７】
また、凹部はチャネル長方向に延在して設けられ、その幅（チャネル形成領域とする場合におけるチャネル幅方向）は０．０１μｍ以上４μｍ以下（好ましくは０．１〜３μｍ）で形成するのが好ましく、その深さは、０．０１μｍ以上３μｍ以下（好ましくは０．１μｍ以上２μｍ以下）で形成するのが好ましい。特筆すべきは、凹部の幅が２μｍ以上であっても良い点にある。この利点は、特に基板としてガラス基板を用いる際に非常に有用である。その理由について説明する。
【００４８】
なお、本発明は、特に最小加工寸法が１．５μｍ以上である露光装置を用いてパターン形成を行わなければならない状況下において、真価を発揮する技術である。凹部の幅が１．５μｍ以上でも本発明の効果を得ることができるため、最小加工寸法が１．５μｍ以上の露光装置を用いることが可能になる。
【００４９】
従来、等倍露光もしくは拡大露光等でパターン形成を行う場合、最小加工寸法は１．５μｍ以上となることが多く、ステッパーに比べて解像度の点で劣ることが知られている。しかしながら、基板としてガラス基板を用いた場合、ステッパーはガラス基板表面のうねり等により焦点深度を合わせることが難しく、ガラス基板上に解像度の高いパターン形成を行うことは難しかった。
【００５０】
従って、基板としてガラス基板を用いる場合には、必然的に最小加工寸法が１．５μｍ以上の露光装置を使用せねばならず、そのような条件下であっても問題なく本発明は実施できるのである。ステッパと呼ばれる縮小投影露光装置は解像度が優れており、１μｍ以下のパターンを転写するのに適しているが、２２ｍｍ角程度づつステップしながら露光するため、露光時間が比較的長いという欠点がある。また、ガラス基板表面の数μｍ程度の凹凸によりパターンがずれてしまいやすい。一方、等倍投影露光の場合、縮小投影露光に比べて解像度が劣っており、１．５μｍ以上のパターンしか対応できない。しかし、ガラス基板表面の数μｍ程度のうねりではパターンのずれは起きにくく、また露光面積が５０ｍｍ角〜１００ｍｍ角程度と、一般的にステッパに比べて広いため、露光時間が短縮できる。本発明では、凹凸を形成するためのパターンが、１．５μｍ以上の最小加工寸法で十分であるので、等倍投影露光法を用いた露光装置でも十分対応可能である。即ち、本発明は、最小加工寸法１．５μｍ以下の露光装置を用いた場合は言うに及ばず、最小加工寸法１．５μｍ以上の露光装置を用いる条件下においても結晶性の良好な結晶性半導体膜を形成できる点に特徴がある。
【００５１】
上記構成により、レーザー光の照射による結晶化の際、半導体膜の凸部上において粒界が選択的に形成される。そして絶縁膜の凹部上に位置する半導体膜は比較的粒界が形成されにくい、絶縁膜の凹部上に位置する半導体膜は結晶性が優れているが、必ずしも粒界を含まないわけではない。しかし、たとえ粒界が存在したとしても絶縁膜の凸部上に位置する半導体膜に比較すると、その結晶粒は大きく、結晶性が比較的優れたものと言える。よって、絶縁膜の形状を設計した段階で、半導体膜の粒界の形成される位置をある程度予測することができる。つまり本発明では粒界が形成される位置を選択的に定めることができるので、活性層、より望ましくはチャネル形成領域に粒界がなるべく含まれないように、活性層をレイアウトすることが可能になる。
【００５２】
本発明では、絶縁膜の凹部上に位置する半導体膜を、ＴＦＴの活性層として積極的に用いることで、ＴＦＴのチャネル形成領域に粒界が形成されるのを防ぐことができ、粒界によってＴＦＴの移動度が著しく低下したり、オン電流が低減したり、オフ電流が増加したりするのを防ぐことができる。
【００５３】
なお、レーザー光のレーザービームのエッジの近傍は、中央付近に比べて一般的にエネルギー密度が低く、半導体膜の結晶性も劣る場合が多い。そのためレーザー光を走査する際に、後にＴＦＴのチャネル形成領域となる部分と、その軌跡のエッジとが重ならないようにするのが望ましい。また、最低限チャネル形成領域となる部分に、一定のエネルギー密度のレーザー光を照射することが必要である。よって本発明では、レーザー光の走査により、均一なエネルギー密度を有する領域が、最低限チャネル形成領域となる部分、より好ましくは活性層となる領域全体と完全に重なるような、エネルギー密度の分布を有するレーザービームを用いることが必要である。上記エネルギー密度の条件を満たすためには、レーザービームの形状を、矩形または線形等にすることが望ましいと考えられる。
【００５４】
また、絶縁表面上に島状の絶縁膜を形成し、積極的に凸部を形成することも可能である。その場合、複数の直線状のストライプパターンで延在する凸部は、隣接間で相対的に凹部にあたる部分を形成することになるので、その凹部を半導体素子のチャネル形成領域を含む島状の半導体膜の配置に合わせて形成すれば良いし、幅についても前述の範囲に収めれば良い。
【００５５】
また、最初の段階において絶縁膜上及び凹部にかけて形成する半導体膜は、公知の方法で形成される非晶質半導体膜の他に、多結晶半導体膜（成膜されたものも固相成長させたものも含む）または微結晶半導体膜であっても良い。
【００５６】
結晶性半導体膜を溶融して結晶化させる手段としては、気体レーザー発振装置、固体レーザー発振装置を光源とするパルス発振又は連続発振レーザー光を適用する。レーザー光は、連続発振であることが最も好ましいが、パルス発振のレーザー光を用いても良い。なおレーザー光の走査方向に対して垂直な方向における凸部の断面は、矩形を含む四角形が好ましく、または三角形であっても良い。
【００５７】
照射するレーザー光は光学系にて線状に集光されたものであり、その強度分布が長手方向において均一な領域を有し、短手方向に分布を持っていても良く、光源として用いるレーザー発振装置は、矩形ビーム固体レーザー発振装置が適用され、特に好ましくは、スラブレーザー発振装置が適用される。或いは、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｏをドープしたロッドを用いた固体レーザー発振装置であり、特にＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ３などの結晶にＮｄ、Ｔｍ、Ｈｏをドープした結晶を使った固体レーザー発振装置にスラブ構造増幅器を組み合わせたものでも良い。スラブ材料としては、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）、Ｎｄ：ＧｓＧＧ（ガドリニウム・スカンジウム・ガリウム・ガーネット）などの結晶が使用される。スラブレーザーでは、この板状のレーザー媒質の中を、全反射を繰り返しながらジグザグ光路で進む。
【００５８】
また、それに準ずる強光を照射しても良い。例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、エキシマランプから放射される光を反射鏡やレンズなどにより集光したエネルギー密度の高い光であっても良い。
【００５９】
線状に集光され長手方向に拡張されたレーザー光又は強光は結晶性半導体膜に照射し、且つレーザー光の照射位置と結晶性半導体膜が形成された基板とを相対的に動かして、レーザー光が一部又は全面を走査することにより結晶性半導体膜を溶融させ、その状態を経て結晶化又は再結晶化を行う。レーザー光の走査方向は、絶縁膜に形成され直線状のストライプパターンで延在する凹部の長手方向又はトランジスタのチャネル長方向に沿って行う。これによりレーザー光の走査方向に沿って結晶が成長し、結晶粒界がチャネル長方向と交差することを防ぐことができる。
【００６０】
凹部の深さを半導体膜の厚さと同程度かそれ以上とすることにより、レーザー光又は強光の照射により溶融した半導体膜が表面張力により凹部に凝集して固化する。その結果、絶縁膜の凸部にある半導体膜の厚さは薄くなり、そこに応力歪みを集中させることができる。また凹部の側面は結晶方位をある程度規定する効力を持つ。
【００６１】
半導体膜を溶融状態として、表面張力により絶縁表面上に形成した凹部に凝集させ、凹部の側面部から結晶成長させることにより結晶化に伴い発生する歪みを凹部以外の領域に集中させることができる。即ち、凹部に充填されるように形成した結晶性半導体領域（第１の結晶性半導体領域）を歪みから開放することができる。また、絶縁膜上には結晶粒界や結晶欠陥を含む結晶性半導体領域（第２の結晶性半導体領域）が形成されることになる。
【００６２】
そして、凹部に結晶粒界が存在しない結晶性半導体膜を形成した後、半導体素子の活性層（キャリア移動経路として機能する半導体層）をパターニングにより形成し、当該活性層に接するゲート絶縁膜を形成し、さらにゲート電極を形成する。このパターニングの際、活性層の端部にはテーパーを設けることが望ましい。この後は、公知の手法によって電界効果型トランジスタを形成することができる。
【００６３】
上記本発明によって、トランジスタなどの半導体素子、特にそのチャネル形成領域の形成される領域を指定して、結晶粒界が存在しない結晶性半導体領域を当該領域に形成することが可能となる。これにより不用意に介在する結晶粒界や結晶欠陥により特性がばらつく要因を無くすことができる。即ち、高速動作が可能で電流駆動能力の高く、且つ複数の素子間においてばらつきの小さい半導体素子又はその半導体素子群により構成される半導体装置を形成することができる。
【００６４】
さらにスリットを介し、レーザービームのうちエネルギー密度の低い部分を遮蔽するようにしても良い。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用いて、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、絶縁膜または半導体膜のパターン情報によって部分的にレーザービームの幅を変えることができ、チャネル形成領域、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。なおレーザービームの幅とは、走査方向と垂直な方向におけるレーザービームの長さを意味する。
【００６５】
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つのレーザービームを、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。
【００６６】
また半導体膜を成膜した後、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。
【００６７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明を実施して薄膜トランジスタを作製する形態について説明する。なお、作製する薄膜トランジスタの個数は実施者が適宜決定すれば良いものであり、使用する図面はいずれも本発明に制限を与えるものではない。
【００６８】
まず、図１について説明する。図１（Ａ）は上面図であり、図１（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面図、図１（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図である。基板１０１上に第１絶縁膜１０２と直線状のストライプパターン形成された第２絶縁膜１０３が形成された状態を示している。なお、本明細書において、凹部とは１０３ａで示される部分を指し、凸部とは１０３ｂで示される部分を指す。
【００６９】
基板１０１は市販の無アルカリガラス基板、石英基板、サファイア基板、単結晶又は多結晶半導体基板の表面を絶縁膜で被覆した基板、金属基板の表面を絶縁膜で被覆した基板を適用することができる。なお、安価な半導体装置を得るという課題の解決にあたっては、安価な無アルカリガラス基板を用いれば良い。
【００７０】
サブミクロンのデザインルールで直線状のストライプパターンを形成するには、基板表面の凹凸、基板のうねり又はねじれを露光装置（特にステッパ）の焦点深度以下にしておくことが望ましい。具体的には、基板のうねり又はねじれが、１回の露光光照射領域内において１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下とすることが望ましい。この点については、特に支持基板として無アルカリガラスを用いる場合には注意が必要である。
【００７１】
直線状のストライプパターンに形成される第２絶縁膜１０３の幅（Ｗ１）は０．１〜１０μｍ（好ましくは０．５〜１μｍ）で、隣接する第２絶縁膜との間隔（Ｗ２）は０．０１〜５μｍ（好ましくは０．１〜３μｍ）であり、第２絶縁膜の厚さ（ｄ）は０．０１〜３μｍ（好ましくは０．１〜２μｍ）が好ましい。また、段差形状は規則的な周期パターンである必要はなく、島状の半導体膜の幅に合わせて異なる間隔で配置させても良い。その長さも特に数値的な限定はなく、基板の一端から他端に渡るように長く形成することも可能であるし、例えばトランジスタのチャネル形成領域を形成することができる程度の長さとすることも可能である。
【００７２】
第１絶縁膜１０２は、後に形成する第２絶縁膜との選択比の確保できる材料であれば良いが、代表的には、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙと示す）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙと示す）、窒化アルミニウム（ＡｌｘＮｙと示す）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙと示す）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮｘＯｙと示す）または酸化アルミニウムから選ばれた材料で、３０〜３００ｎｍの厚さで形成する。特に、酸化アルミニウム膜はナトリウム（Ｎａ）に対するブロッキング効果が期待できるため、ガラス基板からの汚染対策として有効である。
【００７３】
なお、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）膜としては、Ｓｉが２５〜３５原子％、酸素が５５〜６５原子％、窒素が１〜２０原子％、水素が０．１〜１０原子％で含まれるものを用いれば良い。また、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）膜としては、Ｓｉが２５〜３５原子％、酸素が１５〜３０原子％、窒素が２０〜３５原子％、水素が１５〜２５原子％で含まれるものを用いれば良い。また、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）膜としては、Ａｌが３０〜４０原子％、酸素が５０〜７０原子％、窒素が１〜２０原子％で含まれるものを用いれば良い。また、また、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮｘＯｙ）膜としては、Ａｌが３０〜５０原子％、酸素が０．０１〜２０原子％、窒素が３０〜５０原子％で含まれるものを用いれば良い。
【００７４】
また、第２絶縁膜１０３は、１０〜３０００ｎｍ、好ましくは１００〜２０００ｎｍの厚さの酸化珪素又は酸化窒化珪素で形成すれば良い。酸化珪素はオルトケイ酸テトラエチル（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ　Ｏｒｔｈｏ　Ｓｉｌｉｃａｔｅ：ＴＥＯＳ）とＯ２とを混合しプラズマＣＶＤ法で形成することができる。窒化酸化珪素膜はＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ又は、ＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを原料として用いプラズマＣＶＤ法で形成することができる。
【００７５】
図１で示すように、直線状のストライプパターンを二層の絶縁膜で形成する場合には、エッチング加工において第１絶縁膜１０２と第２絶縁膜１０３との間に高い選択比をもたせる必要がある。実際には、第１絶縁膜１０２よりも第２絶縁膜１０３のエッチング速度が相対的に早くなるように材料及び成膜条件を適宜調整することが望ましい。エッチングの方法としては、緩衝フッ酸を用いたエッチング、又はＣＨＦ３を用いたドライエッチングにより行う。
【００７６】
なお、第２絶縁膜１０３としては、ＣＶＤ法（代表的には、プラズマＣＶＤ法もしくは熱ＣＶＤ法）やＰＶＤ法（代表的には、スパッタ法もしくは蒸着法）によって形成された絶縁膜を用いることが好ましい。これは、非晶質半導体膜を結晶化する際、結晶化に伴う応力を緩和しうる程度の柔らかさを持つことが、良好な結晶性を得るにあたって重要な役割を果たしていると考えられるからである。その理由については、後述する。
【００７７】
第２絶縁膜１０３を形成したら、バッファ層１０４として酸化珪素膜をＣＶＤ法もしくはスパッタ法で形成し、該酸化珪素膜を大気解放することなく同一装置内で連続的に非晶質半導体膜１０５を０．０１〜３μｍ（好ましくは０．１〜１μｍ）の厚さに形成する。バッファ膜１０４は、第１絶縁膜１０２及び第２絶縁膜１０３の表面に付着した硼素などの化学汚染の影響の排除と密着性の向上を狙うものであり、薄いものでも十分に効果がある。典型的には、５〜５０ｎｍ（化学汚染のブロッキング効果を高めるには２０ｎｍ以上が好ましい）とすれば良い。
【００７８】
この時、非晶質半導体膜１０５の膜厚は、第２絶縁膜１０３で形成される凹部の深さ（図１（Ｂ）の段差ｄに相当する）と同程度かそれ以上の厚さとすることが望ましい。即ち、第２絶縁膜１０３の段差ｄと非晶質半導体膜１０５の凹部１０３ａにおける膜厚ｔ０２との関係は、ｄ≧ｔ０２であれば良いが、ｄがｔ０２に比べて厚すぎると凸部１０３ｂの上に結晶性半導体膜が残存しなくなるので注意が必要である。なお、非晶質半導体膜は珪素、珪素とゲルマニウムの化合物又は合金、珪素と炭素の化合物又は合金を適用することができる。
【００７９】
次に、図２について説明する。図２（Ａ）は上面図であり、図２（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面図、図２（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図である。上記非晶質半導体膜１０５の形成後、連続発振の線状レーザー光によって非晶質半導体膜１０５を結晶化する様子を示している。
【００８０】
この工程では線状レーザー光を光学系にて非晶質半導体膜１０５が溶融する程度のエネルギー密度に集光して照射する。また、線状レーザー光の照射領域（以下、レーザ照射領域という）１０６は、その長手方向に対して移動方向が斜めになるように照射される。長手方向と移動方向とのなす角は、４５±２５°（好ましくは４５±１５°）とすれば良い。レーザ照射領域１０６の移動方向は、第２絶縁膜１０３に沿った方向であるため、レーザ照射領域１０６の長手方向は、第２絶縁膜１０３に対して斜めに形成されることになる。また、このとき、結晶成長は、レーザ照射領域１０６の長手方向に垂直な方向に進行し、かつ、その結晶方位は〈１１０〉方向であることが本発明者らの知見として得られている。
【００８１】
線状レーザー光としては、特に連続発振レーザー発振装置を光源とするレーザー光を適用することが好ましい。適用されるレーザー光は光学系にて線状に集光され、長さの長い方向に拡張されたものであり、その強度分布が長さの長い方向において均一な領域を有し、長さの短い方向にある程度の分布を持たせておく。
【００８２】
例えば、結晶化の条件の一例としては、連続発振モードのＹＶＯ４レーザー発振器を用い、その第２高調波（波長５３２ｎｍ）の出力５〜１０Ｗを、光学系にて短手方向に対する長手方向の比が１０以上である線状レーザー光に集光し、且つ長手方向に均一なエネルギー密度分布を有するように集光し、５〜２００ｃｍ／ｓｅｃの速度で走査して結晶化させる等が挙げられる。なお、均一なエネルギー密度分布とは、完全に一定であるもの以外を排除するものではなく、エネルギー密度分布において許容される範囲は±１０％の範囲内である。
【００８３】
また、線状に集光されたレーザー光による結晶化は、１回の走査（即ち、一方向）のみで完了させても良いし、より結晶性を高めるためには往復走査しても良い。さらに、レーザー光により結晶化した後、フッ酸などによる酸化物除去、或いは、アンモニア過酸化水素水処理などアルカリ溶液により珪素膜の表面を処理し、エッチング速度の速い品質の悪い部分を選択的に除去して、再度同様の結晶化処理を行っても良い。このようにして、結晶性を高めることができる。
【００８４】
また、結晶化の際、基板の端など後にパターニングのマスク合わせに使用するマーカーを形成する位置は結晶化しないことが好ましい。結晶性半導体膜（特に結晶性珪素膜）は結晶化すると可視光の透過率が上がるため、マーカーとして識別が困難になるからである。ただし、光学的にマーカーの段差によるコントラストの違い等を識別するタイプの位置合わせ制御を行う場合には問題とならない。
【００８５】
レーザー発振装置は、矩形ビーム固体レーザー発振装置が適用され、特に好ましくは、スラブレーザー発振装置が適用される。スラブ材料としては、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）、Ｎｄ：ＧｓＧＧ（ガドリニウム・スカンジウム・ガリウム・ガーネット）などの結晶が使用される。スラブレーザーでは、この板状のレーザー媒質の中を、全反射を繰り返しながらジグザグ光路で進む。或いは、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｏをドープしたロッドを用いた固体レーザー発振装置であり、特にＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ３などの結晶にＮｄ、Ｔｍ、Ｈｏをドープした結晶を使った固体レーザー発振装置にスラブ構造増幅器を組み合わせたものでも良い。
【００８６】
なお、本発明において線状とは、レーザ照射領域１０６の長さの短い方向（短手方向）の長さに対し、長さの長い方向（長手方向）の長さの比が１対１０以上のものをもって言う。また、図２では一部しか図示されていないが、線状レーザー光の照射領域１０６の端部は、矩形状となっていても曲率を持った形状となっていても良い。
【００８７】
また、連続発振レーザー光の波長は、非晶質半導体膜の光吸収係数を考慮して４００〜７００ｎｍであることが望ましい。このような波長帯の光は、波長変換素子を用いて基本波の第２高調波、第３高調波を取り出すことで得られる。波長変換素子としてはＡＤＰ（リン酸二水素化アンモニウム）、Ｂａ２ＮａＮｂ５Ｏ１５（ニオブ酸バリウムナトリウム）、ＣｄＳｅ（セレンカドミウム）、ＫＤＰ（リン酸二水素カリウム）、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）、Ｓｅ、Ｔｅ、ＬＢＯ、ＢＢＯ、ＫＢ５などが適用される。特にＬＢＯを用いることが望ましい。代表的な一例は、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー発振装置（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）を用いる。また、レーザーの発振モードはＴＥＭ００モードであるシングルモードを適用する。
【００８８】
最も適した材料として選ばれる珪素の場合、吸収係数が１０３〜１０４ｃｍ−１である領域はほぼ可視光域にある。ガラスなど可視光透過率の高い基板と、珪素により３０〜２００ｎｍの厚さをもって形成される非晶質半導体膜を結晶化する場合、波長４００〜７００ｎｍの可視光域の光を照射することで、当該半導体膜を選択的に加熱して、下地絶縁膜にダメージを与えずに結晶化を行うことができる。具体的には、非晶質珪素膜に対し、波長５３２ｎｍの光の侵入長は概略１００ｎｍ〜１０００ｎｍであり、膜厚３０ｎｍ〜２００ｎｍで形成される非晶質半導体膜１０５の内部まで十分達することができる。即ち、半導体膜の内側から加熱することが可能であり、レーザー光の照射領域における半導体膜のほぼ全体を均一に加熱することができる。
【００８９】
レーザー照射領域１０６は、その長手方向が第２絶縁膜１０３が延在する方向と４５±２５°の角度を維持したまま第２絶縁膜１０３に沿って走査され、溶融した半導体は表面張力が働いて凹部に流れ込み凝固する。凝固した状態では図２（Ｂ）で示すように表面がほぼ平坦になる。これは半導体が一旦溶融することにより、凸部上であろうと凹部上であろうと、溶融した半導体と気相との界面が平衡状態に達し、平坦な界面が形成されるためである。さらに結晶の成長端や結晶粒界は、第２絶縁膜上（凸部上）に形成される。こうして結晶性半導体膜１０７が形成される。なお、１０７ａは凹部に形成された結晶性の高い半導体領域（以下、第１の結晶性半導体領域という）であり、１０７ｂは凸部に形成された結晶性の劣る結晶性半導体領域（以下、第２の結晶性半導体領域という）である。
【００９０】
なお、上記結晶化工程の際、第２絶縁膜が柔らかい絶縁膜（密度の低い絶縁膜）であると、結晶化時における半導体膜の収縮等による応力を緩和するという効果が期待できる。逆に、固い絶縁膜（密度の高い絶縁膜）であると、収縮もしくは膨張しようとする半導体膜に逆らう形で応力が発生するため、結晶化後の半導体膜に応力歪み等を残しやすく結晶欠陥の原因ともなりかねない。例えば、公知のグラフォエピタキシ技術（「Ｍ．Ｗ．Ｇｅｉｓ，Ｄ．Ｃ．Ｆｌａｎｄｅｒｓ，Ｈ．Ｉ．Ｓｍｉｔｈ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３５（１９７９）ｐｐ７１」）では基板上の凹凸を固い石英に直接形成しているが、この場合においては結晶化に伴う熱収縮や応力発生を緩和することができず、応力による歪みもしくは転位に起因する欠陥の発生等が起こりうる。また、石英は高価であり、安価な半導体装置を作製するという本発明の目的を達成するには不適切である。
【００９１】
しかしながら、本出願人はまさにそれらの点を考慮して、安価なガラス基板上に凹部及び凸部を形成するにあたって、ＣＶＤ法やＰＶＤ法で形成した柔らかい絶縁膜を用いているのであり、下地となる第２絶縁膜を石英ガラスよりも柔らかい材質としたことにより、結晶化の際の応力発生の緩和を目的としている点で上記公知のグラフォエピタキシ技術とは基本的に異なる。
【００９２】
なお、石英ガラスよりも柔らかい絶縁膜という意味は、例えば同一測定条件において石英ガラス（工業的に基板として利用されている石英ガラス）よりもエッチングレートの速い絶縁膜もしくは同一測定条件において硬度の低い絶縁膜という意味である。なお、前記エッチングレート及び硬度に関しては、あくまで石英ガラスとの相対比較であれば良いので、エッチングレートの絶対値は問題ではなく、エッチングレートの測定条件や硬度の測定条件に依存しない。
【００９３】
例えば、第２絶縁膜として酸化窒化珪素膜を用いるのであれば、ＳｉＨ４ガス、Ｎ２Ｏガスを原料として用いたプラズマＣＶＤ法で成膜した酸化窒化珪素膜が好ましい。当該酸化窒化珪素膜は、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＦ２）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を１５．４％含む混合水溶液の２０℃におけるエッチングレートが１１０〜１３０ｎｍ／ｍｉｎ（５００℃、１時間＋５５０℃、４時間の熱処理後では、９０〜１００ｎｍ／ｍｉｎ）である。
【００９４】
また、第２絶縁膜として窒化酸化珪素膜を用いるのであれば、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２Ｏガスを原料として用いたプラズマＣＶＤ法で成膜した窒化酸化珪素膜が好ましい。当該窒化酸化珪素膜は、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＦ２）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を１５．４％含む混合水溶液の２０℃におけるエッチングレートが６０〜７０ｎｍ／ｍｉｎ（５００℃、１時間＋５５０℃、４時間の熱処理後では、４０〜５０ｎｍ／ｍｉｎ）である。
【００９５】
以上のように、絶縁膜により凹部及び凸部を有する直線状のストライプパターンを形成し、その上に非晶質半導体膜を堆積し、レーザー光の照射により溶融状態を経て結晶化させることにより凹部に半導体を流し込み凝固させ、凹部以外の領域に結晶化に伴う歪み又は応力を集中させることができ、結晶粒界など結晶性の悪い領域を選択的に形成することが可能となる。そして、結晶性の良い半導体領域を薄膜トランジスタのチャネル形成領域等のキャリア移動が行われる領域として用いることができる。
【００９６】
その後、好ましくは５００〜６００℃の加熱処理を行い、結晶性半導体膜に蓄積された歪みを除去すると良い。この歪みは、結晶化によって起こる半導体の体積収縮、下地との熱応力や格子不整合などにより発生するものである。この加熱処理は、通常の熱処理装置を用いて行えば良いが、例えばガス加熱方式の瞬間熱アニール（ＲＴＡ）法を用いて１〜１０分の処理を行えば良い。尚、この工程は本発明において必須な要件ではなく、適宜選択して行えば良いものである。
【００９７】
次に、図３について説明する。図３（Ａ）は上面図であり、図３（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面図、図３（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図、図３（Ｄ）はＣ−Ｃ’に対応する断面図である。結晶性半導体膜１０７上に薄膜トランジスタの活性層となる半導体領域を画定するためのパターニングを施した状態を示している。
【００９８】
図３（Ａ）において、レジストマスク１０８は第２絶縁膜１０３の凹部と凸部に跨って設けられている。これは、第２絶縁膜１０３の凸部に形成された結晶性の劣る結晶性半導体膜であっても、電極として活用する分には何ら問題ないためである。即ち、薄膜トランジスタのソース領域やドレイン領域といった電極として積極的に活用することにより、ソース領域やドレイン領域と各領域に接続される電極（ソース電極もしくはドレイン電極）とのコンタクト部の設計マージンを確保できる。また、こうすることでより薄膜トランジスタの集積度を上げることが可能である。
【００９９】
次に、図４について説明する。図４（Ａ）は上面図であり、図４（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面図、図４（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図、図４（Ｄ）はＣ−Ｃ’に対応する断面図、図４（Ｅ）はＤ−Ｄ’に対応する断面図である。結晶性半導体膜１０７をパターニング後、ドライエッチングもしくはウェットエッチングを行って薄膜トランジスタの活性層１０９を形成した状態を示している。
【０１００】
結晶性半導体膜１０７はフッ素系のガスと酸素とをエッチングガスとして用いることによりバッファ膜１０４と選択性をもってエッチングすることができる。勿論、バッファ膜１０４がエッチングされてしまってもその下にある第１絶縁膜１０２との選択性さえ確保できれば何ら問題はない。なお、エッチングガスとしては、ＣＦ４とＯ２の混合ガスやＮＦ３ガスを用いたプラズマエッチング法により行っても良いし、ＣｌＦ３ガス等のフッ化ハロゲンガスを励起しないで用いたプラズマレスのガスエッチングを行っても良い。プラズマレスのガスエッチングは、結晶性半導体膜にプラズマダメージを与えないで済むので結晶欠陥の抑制により効果的な手法である。
【０１０１】
また、活性層１０９を形成する際、活性層の端部（エッジ）にテーパーを設けることが望ましい。テーパー角は、２０〜８５°（好ましくは４０〜６０°）で良い。これにより後に形成するゲート絶縁膜のカバレッジ（被覆率）を向上させることができ、ゲート電極の断線や短絡等を防ぐことができる。
【０１０２】
ところで、本発明の特徴は、結晶性の高い第１の結晶性半導体領域１０７ａを選択的に薄膜トランジスタのチャネル形成領域として用いることにある。そして、さらなる特徴は、第１の結晶性半導体領域が複数の結晶方位を有しながらも実質的に結晶粒界が形成されていない点にある。
【０１０３】
本発明を実施して得た結晶性半導体膜にはセコ・エッチングで明確になるような結晶粒界もしくは欠陥が顕在化しない、換言すれば実質的に存在しない。なお、セコ・エッチングとは、結晶性半導体膜の表面の結晶粒界を顕在化させるために一般的に知られるセコ液（ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝２：１に添加剤としてＫ２Ｃｒ２Ｏ７を用いて調合した薬液）を用いたエッチング手法である。本明細書において、セコ液としては、二クロム酸カリウム（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）２．２ｇを水５０ｃｃに溶かして０．１５ｍｏｌ／ｌの溶液を調製し、当該溶液にフッ酸水溶液１００ｃｃを加えてものを、さらに水で５倍に希釈したものを指し、セコ・エッチングとしては、前述のセコ液を用いて室温（１０〜３０℃）にて７５秒のエッチング処理を施すことを指す。
【０１０４】
セコ・エッチングで明確になる結晶粒界は現状において特定できていないが、セコ・エッチングにより積層欠陥や結晶粒界が優先的にエッチングされることは良く知られている事実である。勿論、単結晶ではないため、セコ・エッチングで顕在化しない粒界や欠陥は当然あり得るが、そのような粒界や欠陥は半導体素子を作製した際の電気特性に影響を及ぼすようなものではないため、電気的に不活性と考えられる。通常、電気的に不活性な粒界とは、平面状粒界（低次もしくは高次の双晶又は対応粒界）と呼ばれるものであり、セコ・エッチングで顕在化しない粒界とは、平面状粒界であると推測される。その観点からすると、結晶粒界もしくは欠陥が実質的に存在しないということは、平面状粒界以外の結晶粒界が存在しないと言っても差し支えないと言える。
【０１０５】
また、優勢結晶面が何かについては、反射電子回折パターン（ＥＢＳＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｐａｔｔｅｒｎ）により求めた結果を用いれば良い。ＥＢＳＰは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）に専用の検出器を設け、電子ビームを結晶面に照射してその菊池線からの結晶方位同定をコンピューターで画像認識させることによって、そのミクロな結晶性を表面配向のみならず、結晶の全方向に関して測定するものである（以下、この手法を便宜上ＥＢＳＰ法と呼ぶ）。
【０１０６】
なお、本明細書において、優勢結晶面とは、ＥＢＳＰ法で解析した際に最も多く表面に現れた結晶面である。なお、当該結晶面は、少なからず若干のゆらぎ（結晶面に垂直な軸のずれ）を包含するものであり、本明細書では、当該ゆらぎとして±１５°までを許容している。以上のように、本発明を実施して得られた結晶性半導体膜は、ＥＢＳＰ法で解析した際に、優勢結晶面として｛１１０｝面が現れ、その他は｛１００｝面、｛１１１｝面及び｛３１１｝面等が混在して現れるということである。
【０１０７】
次に、図５について説明する。図５（Ａ）は上面図であり、図５（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面図、図５（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図、図５（Ｄ）はＣ−Ｃ’に対応する断面図、図５（Ｅ）はＤ−Ｄ’に対応する断面図である。活性層１０９を形成した後、ゲート絶縁膜１１０及びゲート電極１１１を形成した状態を示している。
【０１０８】
ゲート絶縁膜１１０は、課題を解決するための手段で説明した酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜もしくは酸化アルミニウム膜のいずれを用いても良いし、これらを適宜組み合わせた積層膜としても良い。ゲート絶縁膜のカバレッジを良くするためには、酸化珪素膜ならばＴＥＯＳを用いた酸化珪素膜が好ましく、窒化酸化アルミニウム膜であればＲＦスパッタ法で形成した窒化酸化アルミニウム膜を用いたり、当該窒化酸化アルミニウム膜と酸化珪素膜の積層膜（酸化珪素膜は、活性層となる半導体膜を過酸化水素で酸化させたものであっても良い）を用いたりすると良い。
【０１０９】
また、ゲート電極１１１は、タングステン又はタングステンを含有する合金、タンタル又はタンタルを含有する合金又はアルミニウムもしくはアルミニウム合金などで形成すれば良い。
【０１１０】
次に、図６について説明する。図６（Ａ）は上面図であり、図６（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面図、図６（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図、図６（Ｄ）はＣ−Ｃ’に対応する断面図、図６（Ｅ）はＤ−Ｄ’に対応する断面図である。ゲート電極１１１をマスクとして自己整合的（セルフアライン）にソース領域１１２及びドレイン領域１１３を形成した状態を示している。また、本工程によりチャネル形成領域１１４ａ、１１４ｂが画定する。
【０１１１】
本実施の形態では、ソース領域１１２及びドレイン領域１１３にｐ型を付与するために周期表の１３族に属する元素（代表的には、ホウ素を用いる）を添加しているが、ｎ型を付与するために周期表の１５族に属する元素（代表的には、リンもしくはヒ素を用いる）を添加しても良い。添加方法は公知の手法によれば良い。また、必要に応じて低濃度ドレイン領域（一般的にはＬＤＤ領域と呼ばれる）を設けても良い。
【０１１２】
また、ソース領域１１２及びドレイン領域１１３を形成した後、ファーネスアニール、レーザーアニールもしくはＲＴＡ（ラピッドサーマルアニール）によりソース領域１１２及びドレイン領域１１３の活性化を行う。なお、ＲＴＡは、ランプ光源を用いた赤外光もしくは紫外光によるアニールであっても良いし、加熱ガスによるアニールであっても良い。
【０１１３】
次に、図７について説明する。図７（Ａ）は上面図であり、図７（Ｂ）はＡ−Ａ’に対応する断面図、図７（Ｃ）はＢ−Ｂ’に対応する断面図、図７（Ｄ）はＣ−Ｃ’に対応する断面図、図７（Ｅ）はＤ−Ｄ’に対応する断面図である。ソース配線１１７及びドレイン配線１１８まで形成し、ｐチャネル型の薄膜トランジスタが完成した状態を示している。
【０１１４】
上記活性化工程が終了したら、ゲート電極１１１等を覆うように保護膜（パッシベーション膜）１１５を形成する。保護膜１１５としては、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜もしくは窒化酸化アルミニウム膜の如き窒素含有量の多い絶縁膜を用いることが好ましい。これはアルカリ金属や水分等の影響を排除するためである。
【０１１５】
なお、本実施の形態では、保護膜１１５として窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）膜を用い、成膜後に４００〜４５０℃の加熱処理を行う。当該保護膜１１５は、１５〜２５原子％の水素を含むため、加熱処理によって水素が拡散し、例えチャネル形成領域１１４ａ、１１４ｂに不対結合手があったとしても効果的に水素で終端できる。
【０１１６】
保護膜１１５を形成したら、層間膜（層間絶縁膜）１１６として、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜もしくは酸化窒化珪素膜又はこれらの積層膜を形成する。勿論、耐熱性が許せば樹脂膜を用いても良い。膜厚は、特に限定されないが、層間膜１１６の表面が十分に平坦化できる膜厚が好ましい。なお、層間膜１１６の成膜後にＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）等の公知の手段で平坦化を行っても良い。
【０１１７】
そして、層間膜１１６等にコンタクトホールを形成し、アルミニウム膜もしくはアルミニウム膜と他の金属膜との積層膜でソース配線１１７及びドレイン配線１１８を形成する。勿論、アルミニウムの代わりに銅その他の低抵抗導体を用いても良い。なお、１１９は、ソース領域１１２とソース配線１１７が接続される領域であり、ソースコンタクトと呼ぶ。また、１２０は、ドレイン領域１１３とドレイン配線１１８が接続される領域であり、ドレインコンタクトと呼ぶ。本実施の形態では、ソース領域及びドレイン領域が第２絶縁膜で形成される凹部及び凸部に跨って形成されているため、ソースコンタクト１１９及びドレインコンタクト１２０を形成するための設計マージンを広くとることができる。
【０１１８】
図７に示されるｐチャネル型トランジスタは、複数のチャネル形成領域（本実施の形態では２本のチャネル形成領域１１４ａ、１１４ｂ）が並列に配設され、かつ、一対の不純物領域（本実施の形態ではソース領域１１２及びドレイン領域１１３）との間に連接して設けられた構造、即ちマルチチャネル構造のトランジスタである。
【０１１９】
本実施の形態によれば、図７に示されるｐチャネル型トランジスタのチャネル形成領域として、結晶粒界が実質的に存在しない結晶性半導体領域を用いることが可能なため、高速動作が可能で電流駆動能力の高く、且つ複数の素子間においてばらつきの小さいトランジスタを実現することができる。
【０１２０】
（実施の形態２）
次に、本発明の半導体表示装置の作製方法について説明する。
【０１２１】
まず、図１９（Ａ）に示すように、矩形またはストライプ形状の凸部７０１ａを有する下地膜７０１を基板上に形成する。図１９（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図が図１９（Ｂ）に相当する。
【０１２２】
基板（図示せず）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。またプラスチック基板以外の可撓性を有する基板であってもよい。
【０１２３】
また本実施の形態では、下地膜７０１として酸化珪素膜を用いた。なお、下地膜７０１の材料はこれに限定されず、後の工程における熱処理に耐え得る材料で、なおかつＴＦＴの特性に悪影響を与えうるアルカリ金属が、後に形成される半導体膜に混入するのを防ぐことができ、凹凸を形成することができる絶縁膜であれば良い。なおこの凹凸の形成の仕方については、後段において詳しく説明する。また、これらの他の絶縁膜を用いても良いし、単一の層からなる絶縁膜ではなく２層以上の絶縁膜の積層構造であってもよい。
【０１２４】
次に、下地膜７０１を覆うように、半導体膜７０２を形成する。半導体膜７０２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。また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、下地膜７０１を成膜した後、大気開放せずに連続的に成膜することで、半導体膜と下地膜との間に不純物が混入するのを防ぐことができる。
【０１２５】
なお、凸部間の幅が広すぎたり狭すぎたりすると、本発明の効果は得られない。また、凸部が低すぎても本発明の効果は得られない。そして、凸部が高すぎると、後に形成される半導体膜が凸部のエッジ近傍において膜切れを起こすので、目的とするＴＦＴの構造に合わせて凹凸の形状を変えることが肝要である。凸部７０１ａの断面形状及びそのサイズついては、半導体膜の厚さとの兼ね合いを考慮し、設計者が適宜設定することができる。凸部間の幅（凹部の幅）Ｗｓは、０．０１μｍ〜２μｍ、より望ましくは０．１μｍ〜１μｍ程度にするのが好ましい。また、凸部の高さＷｈは０．０１μｍ〜３μｍ、より望ましくは０．１μｍ〜２μｍ程度にするのが好ましい。または凸部の高さを小さくし、Ｗｈを０．０１μｍ〜１μｍ、より望ましくは０．０５μｍ〜０．２μｍ程度にしても良い。
【０１２６】
次に、図２０（Ａ）に示すように、半導体膜７０２にレーザー光を照射する。なお、図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）の破線Ａ−Ａ’における断面図に相当する。
【０１２７】
本実施の形態では、レーザー光の走査方向は、凹凸の長手方向に対してθ＝４５度の角度を有している。
【０１２８】
レーザー光の照射により、半導体膜７０２は一次的に溶融し、図２０（Ｂ）において白抜きの矢印で示したように、凸部の上部から凹部に向かってその体積が移動する。そして表面が平坦化され、なおかつ結晶性が高められた半導体膜７０３が形成される。レーザー光のエネルギー密度は、レーザービーム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、レーザー光のレーザービームの軌跡のエッジと、チャネル形成領域となる部分または半導体膜７０２の凹部上に位置する部分とが重ならないように照射する。
【０１２９】
本発明では公知のレーザーを用いることができる。レーザー光は連続発振であることが望ましいが、パルス発振であってもある程度本発明の効果を得ることができると考えられる。レーザーは、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、アレキサンドライトレーザー、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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
半導体膜７０３は、レーザー光の照射による体積移動により、下地膜７０１の凹部上において膜厚が厚くなり、逆に凸部７０１ａ上において膜厚が薄くなっている。そのため応力によって凸部上に粒界７０４が発生しやすく、逆に凹部上においては結晶性の良い状態が得られる。なお、凹部上において半導体膜７０３が必ずしも粒界を含まないわけではない。しかし、たとえ粒界が存在したとしても結晶粒が大きいので、結晶性は比較的優れたものとなっている。
【０１３２】
半導体膜７０２の厚さによっては、凸部７０１ａ上の半導体膜が完全に凹部に移動してしまうことも予想される。この場合においても、凹部上の半導体膜に粒界が形成されにくいという効果に変わりはない。
【０１３３】
なお、半導体膜の結晶化に際し、レーザー光の照射の工程と、触媒を用いて半導体膜を結晶化させる工程とを組み合わせていても良い。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できる。
【０１３４】
次に、図２１（Ａ）に示すように、半導体膜７０３の表面をエッチングしていき、下地膜７０１の凸部７０１ａの上面を露出させる。本実施の形態では、半導体膜のうち、ＴＦＴのソース領域またはドレイン領域となる部分はエッチングしないように、マスク７０５で覆ってエッチングを行なう。
【０１３５】
図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）の破線Ａ−Ａ’における断面図に相当する。また図２１（Ｃ）は、図２１（Ａ）の破線Ｂ−Ｂ’における断面図、図２１（Ｄ）は、図２１（Ａ）の破線Ｃ−Ｃ’における断面図に相当する。上記工程により、凸部７０１ａの上面が露出することで、部分的に凹部上に分離されている半導体膜７０６が形成される。
【０１３６】
この上面からの除去により、凸部７０１ａ上の粒界が存在する部分が除去され、凸部７０１ａ間に相当する凹部の上には、後にチャネル形成領域となる結晶性の良い半導体膜が残される。
【０１３７】
次に、図２２（Ａ）に示すように半導体膜７０６をパターニングすることで、活性層となる島状の半導体膜７０７を形成する。なお、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）の破線Ａ−Ａ’における断面図に相当する。また図２２（Ｃ）は、図２２（Ａ）の破線Ｂ−Ｂ’における断面図、図２２（Ｄ）は、図２２（Ａ）の破線Ｃ−Ｃ’における断面図に相当する。本実施の形態で形成されるＴＦＴは、所謂マルチチャネル型を有しており、チャネル形成領域の部分のみ分離したスリット状の島状の半導体膜７０７が形成される。具体的には、島状の半導体膜７０７のソース領域またはドレイン領域となる部分が、マスク７０５で覆われてエッチングされていない部分を用いており、凸部７０１ａ上に重なっている。さらに、互いに分離した複数のチャネル形成領域と、全ての複数のチャネル形成領域を間に挟んでいるソース領域及びドレイン領域とを有しており、全ての複数のチャネル形成領域が凸部７０１ａと重なっておらず、凹部上に存在している。なお、ソース領域またはドレイン領域となる部分はチャネル形成領域ほど半導体膜の結晶性によるＴＦＴの特性への影響が大きくない。そのため、ソース領域またはドレイン領域となる部分が、チャネル形成領域となる部分に比べて結晶性が芳しくなくても然程問題にはならない。
【０１３８】
なお、本実施の形態ではマルチチャネル型のＴＦＴを示したが、本発明はこの構成に限定されず、チャネル形成領域を１つのみ有する単チャネル型のＴＦＴであっても良い。
【０１３９】
凸部７０１ａのレイアウトは、ＴＦＴのチャネル形成領域のチャネル長、チャネル幅を考慮して定めるのが望ましい。
【０１４０】
上述した一連の工程によって得られた島状の半導体膜を活性層として用い、ＴＦＴを作製する。互いに分離した複数のチャネル形成領域を有するＴＦＴの作製工程及びその具体的な構造は様々である。代表的には、島状の半導体膜に不純物を添加し、ソース領域とドレイン領域を形成する工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極を形成する工程とが行われる。
【０１４１】
図２３（Ａ）に、図２２に示した島状の半導体膜７０７を用いて形成されたＴＦＴの上面図を示す。なお、図２３（Ｂ）は、図２３（Ａ）の破線Ａ−Ａ’における断面図に相当する。また図２３（Ｃ）は、図２３（Ａ）の破線Ｂ−Ｂ’における断面図、図２３（Ｄ）は、図２３（Ａ）の破線Ｃ−Ｃ’における断面図に相当する。
【０１４２】
本実施の形態では、島状の半導体膜７０７上に、ゲート絶縁膜７１４と、ゲート電極７１５とを少なくとも有している。そして島状の半導体膜７０７には、チャネル形成領域７１６と、該チャネル形成領域７１６を挟んでいるソース領域とドレイン領域７１７とが少なくとも設けられている。そして、ソース領域とドレイン領域７１７には、配線７１８が接続されている。
【０１４３】
なお、図２３に示したＴＦＴは、上記一連の工程によって得られる半導体膜を用いたＴＦＴの、ほんの一例であり、本発明の半導体装置が有するＴＦＴは図２３に示した構成に限定されない。
【０１４４】
なお、本実施の形態では、凸部７０１ａを最後まで除去していないが、凸部７０１ａは結晶化の後に除去しても良い。凸部の除去は、ドライエッチングでもウェットエッチングでも良く、凸部のみを除去できるように、下地膜の構成に適した方法を用いるのが望ましい。エッチングに際し、島状の半導体膜の一部が除去されることもあり得るし、凸部の一部が残存することもあり得る。
【０１４５】
なお、下地膜の凸部と、島状の半導体膜とは、エッチングの際に選択比が取れる材料であることが重要である。例えば、下地膜を三つの下地膜で形成していて、窒化珪素からなる第１の下地膜上に矩形状の酸化珪素からなる第２の下地膜を形成し、第１及び第２の下地膜を覆うように、酸化珪素膜からなる第３の下地膜が形成されている場合、第２及び第３の下地膜を除去するために、ＣＨＦ３、ＣＦ３ガスを用いたドライエッチングか、またはフッ酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングを用いるのが好ましい。ドライエッチングを用いた場合、島状の半導体膜の下に位置する下地膜が回り込みによりエッチングされることなく、なおかつ島状の半導体膜の側面をテーパー形状にすることができる。島状の半導体膜の側面がテーパー形状だと、後の工程において形成される絶縁膜やゲート電極が膜切れを起こすのを防ぐことができる。またウェットエッチングを用いた場合、島状の半導体膜の上面がエッチングされることなく下地膜の凸部を除去することができる。
【０１４６】
凸部を除去した場合、マルチチャネル型のＴＦＴは、凹部上の結晶性の優れている部分のみをチャネル形成領域として用いることができ、なおかつチャネル形成領域のうち、ゲート絶縁膜を間に挟んでゲート電極と重なっている領域を広く取ることができるので、チャネル幅を長くすることができる。チャネル幅を長くすることでオン電流を確保しつつ、ＴＦＴを駆動させることで発生した熱を効率的に放熱することができる。
【０１４７】
また、本実施の形態ではレーザー光で結晶化した半導体膜の表面を、凸部が露出する程度に除去する工程の後に、パターニングにより島状の半導体膜を形成する工程を行なっているが、本発明はこの構成に限定されない。パターニングにより島状の半導体膜を形成する工程の後に、凸部が露出する程度に島状の半導体膜の表面を除去する工程を行なっても良い。また、半導体膜をパターニングしてからレーザーで結晶化するようにしても良い。
【０１４８】
本発明では、絶縁膜の凹部上に位置する半導体膜を、ＴＦＴの活性層またはチャネル形成領域として積極的に用いることで、ＴＦＴのチャネル形成領域に粒界が形成されるのを防ぐことができ、粒界によってＴＦＴの移動度が著しく低下したり、オン電流が低減したり、オフ電流が増加したりするのを防ぐことができ、ＴＦＴの特性のバラツキを抑えることができる。
【０１４９】
なお、凹凸の長手方向とレーザー光の走査方向との間の角度は、凹凸の長手方向を基準として調整しても良いし、レーザー光の走査方向をッ基準として調整しても良い。
【０１５０】
図２４（Ａ）に、凹凸の長手方向を基準とし、レーザー光の走査方向を調整した場合の、基板に対するレーザー光の走査経路を示す。図２４（Ａ）では、レーザー光の照射領域８２００が、基板に対して隈なく走査されるように、レーザー光の折り返し位置８２０１を、基板の形状に合わせて調整する必要がある。また図２４（Ａ）では、基板が矩形を有しているとき、凹凸の長手方向が基板の１辺と平行または垂直に保たれているので、ＴＦＴの活性層を無駄なくレイアウトするのが比較的容易である。また、凹凸の長手方向とレーザー光の走査方向との間の角度を調整する際に、レーザー光の走査方向を変える方が、凹凸の長手方向を変えるよりも容易である。
【０１５１】
図２４（Ｂ）に、レーザー光の走査方向を基準とし、凹凸の長手方向を調整した場合の、基板に対するレーザー光の走査経路を示す。図２４（Ｂ）では、レーザー光の照射領域８２００を基板に対して隈なく走査するために、一定の間隔でレーザー光の折り返し位置８２０１を設ければ良いので、レーザー光の照射が比較的容易である。
【０１５２】
なお、レーザー光の照射領域の形状が線形または矩形であるとき、照射領域の長手方向と、走査方向とが、必ずしも垂直になっている必要はない。
【０１５３】
また、上記工程において、レーザー光の照射後または結晶化後の半導体膜を下地膜の凸部が露出する程度にエッチングした後において、５００〜６００℃で１分から６０分程度加熱することで、半導体膜内において生じている応力を緩和することができる。
【０１５４】
本発明の作製方法で、半導体表示装置の画素部及び駆動回路の他、例えばＬＳＩを用いたＣＰＵ、各種ロジック回路の記憶素子（例えばＳＲＡＭ）、カウンタ回路、分周回路ロジック等を形成することができる。本発明は、様々な半導体装置に適用させることが可能である。
【０１５５】
なお本発明で形成される島状の半導体膜は、図２２に示した構成に限定されない。島状の半導体膜が凸部間にのみ存在していても良いし、島状の半導体膜が部分的に凸部と接していてもいなくても良い。また、島状の半導体膜を凸部間にのみ存在するように形成した後、下地膜の凸部のみを除去するようにしても良い。
【０１５６】
また、電熱炉を使用した熱結晶化方法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法を用いて半導体膜を結晶化した後、レーザー光を用いてより結晶性が高められるように結晶化させても良い。また、膜厚方向において完全に溶解しないような低いエネルギーのレーザー光を半導体膜に照射して結晶化した後、膜厚方向において完全に溶解するような高いエネルギーのレーザー光を照射するようにしても良い。
【０１５７】
（実施の形態３）
本発明の結晶性半導体膜の形成において、実施の形態１で示すように非晶質半導体膜にレーザー光を照射して結晶化させる方法の他に、固相成長により結晶化した後さらにレーザー光を照射して溶融再結晶化しても良い。例えば、図２において非晶質半導体膜１０５を形成した後、４５０〜６５０℃のファーネスアニール処理または７００〜１１００℃のＲＴＡ処理（対流させた高熱ガスによる処理も含む）を行い、ニッケルの結晶化促進効果を利用して非晶質半導体膜１０５を固相成長させることにより結晶化させておくことが可能である。
【０１５８】
本実施の形態を実施した場合、固相成長させた結晶性半導体膜に対して実施の形態１に従ってレーザー光を照射して溶融し、再結晶化させる過程を経る。このとき結晶性半導体膜はレーザー光の照射によって溶融するが、光吸収係数は殆ど変動しない。この点については、非晶質半導体膜に直接レーザー光を照射する場合と大きく異なる点である。即ち、光吸収係数の変動が小さいということは、レーザー光の照射エネルギーが多少ばらついても膜質に影響しないということであり、事実、固相成長させた結晶性半導体膜は、非晶質半導体膜に比べてレーザー光のエネルギー密度に対するマージンが広く、生産性が良いという利点がある。
【０１５９】
本実施の形態により得た結晶性半導体膜も、実施の形態１で説明したように表面が平坦なものとなり、優勢結晶面が｛１１０｝面であるという特徴を有する。そして、結晶性半導体膜を形成したら、実施の形態１と同様に凹部の結晶性半導体膜をチャネル形成領域とする薄膜トランジスタを形成すれば良い。このように本実施の形態を実施しても高速動作が可能で電流駆動能力の高く、且つ複数の素子間においてばらつきの小さいトランジスタを形成することができる。
【０１６０】
（実施の形態４）
実施の形態１においては、第２絶縁膜１０３の形状をテーパーを有する形状とした例を示したが、必ずしもテーパーを有している必要はなく、本実施の形態に示すように側面が垂直な第２絶縁膜としても良い。
【０１６１】
本実施の形態について、図８に示す。なお、図２と同一の符号については、実施の形態１に用いた符号の説明を参照すれば良い。図８において、第２絶縁膜１３１は側面が垂直であり、その結果、凹部１３２ａの側面も垂直なものとなる。この場合においても、結晶性半導体膜１３２は問題なく平坦なものとすることができ、かつ、凹部１３２ａには第１の結晶性半導体領域を形成することが可能である。
【０１６２】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１乃至３のいずれの構成と組み合わせても良い。
【０１６３】
（実施の形態５）
本実施の形態は、実施の形態１において、ゲート電極の形状を工夫してキャリアの移動方向と結晶成長の方向とを一致させた例を示す。説明には図９を用いるが、適宜実施の形態１で用いたものと同一の符号を用いることにする。
【０１６４】
図９（Ａ）は、実施の形態１の図６に相当する上面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）において１４０で示される領域の拡大図である。本実施の形態で特徴的な点は、ゲート電極１４１の形状にある。即ち、図９（Ｂ）に示すように、レーザ照射領域１０６の長手方向と、ゲート電極１４１の一部（半導体領域と重なってチャネル形成領域を構成する部分）における側面に平行な方向とが一致するように配置されている。
【０１６５】
この場合、図９（Ｂ）に示すように、ゲート電極１４１は結晶性半導体領域を斜めに横切るように設けられ、ソース領域１１２とドレイン領域１１３との間の最短距離を結ぶ方向（図中の矢印の方向）は、レーザ照射領域１０６の長手方向に垂直な方向、即ち半導体膜の結晶成長の方向と一致する。
【０１６６】
前述のように、本発明者らの知見によれば結晶成長の方向の結晶方位は〈１１０〉であることは判明している（なお、この〈１１０〉軸には±１５°のゆらぎが含まれている）ので、結果的に矢印で示される方向は〈１１０〉となる。さらに、矢印の方向は、ソース領域１１２とドレイン領域１１３との間の最短距離を結ぶ方向であり、ソース領域１１２及びドレイン領域１１３の間において最も電界強度の高い方向となるため、キャリア（電子またはホール）の移動方向は図中の矢印の方向が支配的となることが予想される。
【０１６７】
以上の考察から、本実施の形態を実施すればキャリアの移動方向と〈１１０〉方向とが一致することになる。即ち、優勢結晶面として｛１１０｝面を有し、かつ、キャリアの移動方向として〈１１０〉方向を有するｐチャネル型薄膜トランジスタを得ることが可能となる。
【０１６８】
ところで、単結晶シリコンの結晶面について様々な研究がなされており、一般的に、｛１１０｝面はホール移動度が高いことで知られる。例えば、「ＶＬＳＩデバイスの物理；岸野正剛、小柳光正共著、丸善株式会社（１９９５）第１４５頁」には、結晶面が（０１１）面であるとき、ホール（正孔）の移動方向が＜０１−１＞に平行な方向の時に、最大の電界効果移動度（μＦＥ＝約２２５ｃｍ２／Ｖｓ）となることが示されている。即ち、｛１１０｝面の結晶面を有するシリコン基板において、ホールの移動方向を＜１１０＞に一致するようにトランジスタを形成することで、ｐチャネル型トランジスタの電界効果移動度を最も高くすることができることが示唆されている。
【０１６９】
従って、本実施の形態に記載されたｐチャネル型薄膜トランジスタは、ホールの移動方向と〈１１０〉軸が一致することになり、かつ、優勢結晶面が｛１１０｝面となるため、上記文献に示唆されるように、ｐチャネル型薄膜トランジスタの電界効果移動度を最も効果的に高めることのできる構造となる。
【０１７０】
以上のように、本実施の形態によれば、高速動作が可能で電流駆動能力の高く、且つ複数の素子間においてばらつきの小さい薄膜トランジスタを形成できると共に、特にｐチャネル型薄膜トランジスタの特性を向上することができるため、ＣＭＯＳ回路を構成した際に特性バランスの良い回路を作製することが可能となる。
【０１７１】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１において、第１絶縁膜１０２を積層膜とした例を示す。図１０（Ａ）は、図７（Ａ）をＣ−Ｃ’で切断した断面図に相当する図面であり、図１０（Ｂ）は、図７（Ａ）をＤ−Ｄ’で切断した断面図に相当する図面である。
【０１７２】
本実施の形態において、絶縁膜１０２ａは酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜であり、２０〜３０ｎｍの厚さに設けられる。絶縁膜１０２ｂは、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜もしくは窒化酸化アルミニウム膜であり、１０〜５０ｎｍ（好ましくは２０〜３０ｎｍ）の厚さに設けられる。特に、酸化アルミニウム膜はナトリウム（Ｎａ）に対するブロッキング効果が期待できるため、ガラス基板からの汚染対策として有効である。
【０１７３】
上記絶縁膜１０２ａ及び絶縁膜１０２ｂの組み合わせは如何なる組み合わせであっても可能であるが、少なくとも絶縁膜１０２ｂはその上に設けられる第２絶縁膜１０３との選択比を大きくとることのできる材料であることが望ましい。また、レーザー光による結晶化工程等の際に放熱し過ぎないような材料が好ましい。そういった観点からも現状においては酸化アルミニウム膜が好ましいと考えられる。
【０１７４】
なお、本実施の形態では二層にした例を示しているが、三層以上の複数層にしても良いことは言うまでもない。さらに、本実施の形態は、実施の形態１〜５のいずれの構成と組み合わせ可能である。
【０１７５】
（実施の形態７）
実施の形態１において、トランジスタはシングルドレイン構造で示されているが、低濃度ドレイン（ＬＤＤ）を設けても良い。図１１はＬＤＤ構造を持ったｎチャネル型の薄膜トランジスタの一例を示している。
【０１７６】
図１１（Ａ）で示すトランジスタの構造はゲート電極を窒化チタン又は窒化タンタルなど窒化物金属３０１ａとタングステン又はタングステン合金など高融点金属３０１ｂで形成する一例であり、ゲート電極３０１ｂの側面にスペーサ３０２を設けている。スペーサ３０２は酸化珪素などの絶縁体で形成しても良いし、導電性を持たせるためにｎ型の多結晶珪素で形成しても良く、異方性ドライエッチングにより形成する。ＬＤＤ領域３０３ａ、３０３ｂはこのスペーサを形成する前に形成することにより、ゲート電極３０１ｂに対し自己整合的に形成することができる。スペーサを導電性材料で形成した場合には、ＬＤＤ領域３０３ａ、３０３ｂが実質的にゲート電極と重畳するゲート・オーバーラップＬＤＤ（Ｇａｔｅ−Ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ　ＬＤＤ）構造とすることができる。
【０１７７】
一方、図１１（Ｂ）はゲート電極３０１ａを設けない構造であり、この場合はＬＤＤ構造となる。
【０１７８】
図１１（Ｃ）は、ソース領域１１２及びドレイン領域１１３に隣接してそれぞれＬＤＤ領域３０３ａ、３０３ｂが形成されている。このときゲート電極は下層側ゲート電極３０４ａ、上層側ゲート電極３０４ｂの二層構造からなり、ソース領域１１２、ドレイン領域１１３及びＬＤＤ領域３０３ａ、３０３ｂを自己整合的に形成することができる。このようなゲート電極と不純物領域、及びその作製方法の詳細については、特開２００２−０１４３３７号公報又は特開２００２−３２４８０８号公報を参照されたい。
【０１７９】
本実施の形態に示したようなゲート構造により自己整合的にＬＤＤ領域を形成する構造は、特にデザインルールを微細化する場合において有効である。なお、ここでは単極性のトランジスタ構造を示したが、ｎチャネル型トランジスタとｐチャネル型トランジスタを作りわけ、相補型に組み合わせてＣＭＯＳ回路を形成することもできる。また、本実施の形態は、実施の形態１〜６のいずれの構成と組み合わせ可能である。
【０１８０】
（実施の形態８）
本実施の形態では、実施の形態１において、薄膜トランジスタの活性層１０９を形成する工程の前に結晶性半導体膜１０７の一部（後にチャネル形成領域となる部分）をエッチングして薄膜化する例を示す。なお、図１２（Ａ）は結晶性半導体膜１０７の薄膜化後の上面図であり、図１２（Ｂ）〜（Ｅ）は、図１２（Ａ）をそれぞれＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’で切断した断面図である。
【０１８１】
まず実施の形態１に示した作製方法に従って、図２に示すように結晶性半導体膜１０７を形成する。次に、結晶性半導体膜１０７のうち、後にソース領域またはドレイン領域となる半導体領域の上にレジストマスク５０１を形成する（図１２（Ａ））。
【０１８２】
そして、レジストマスク５０１をマスクとしてドライエッチング法またはウェットエッチング法により結晶性半導体膜１０７をエッチングし、第２絶縁膜１０３（もしくはその上のバッファ膜１０４）を露出させる。この工程により凹部のみに選択的に結晶性半導体膜５０２を残存させることができる。また、レジストマスク５０１の下には元の膜厚で結晶性半導体膜５０３が残存する。本実施の形態は、結晶性半導体膜５０２を薄膜トランジスタのチャネル形成領域として用い、元の膜厚で残存した結晶性半導体膜５０３を薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域として用いることを特徴とする。
【０１８３】
なお、上記エッチング工程は、化学的手法だけでなく、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）の如き機械的研磨法を用いても良い。また、化学的手法及び機械的手法を併用しても構わない。
【０１８４】
本実施の形態によれば、第２絶縁膜１０３により自己整合的にチャネル形成領域を形成することができるため、パターンずれによって第２絶縁膜の凸部に誤ってチャネル形成領域が形成されることを防ぐことができ、チャネル形成領域内に結晶粒界が含まれてしまうような事態を減らすことができる。
【０１８５】
これ以降の工程については、実施の形態１に記載の工程を参照にすれば良いので、本実施の形態での説明は省略する。なお、本実施の形態は、実施の形態１〜７のいずれの形態とも自由に組み合わせることが可能である。
【０１８６】
（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態１において、活性層１０９を形成した後に、第２絶縁膜１０３を除去した例を示す。なお、図１３（Ａ）は本実施の形態を実施した場合における薄膜トランジスタの上面図であり、図１４（Ａ）〜（Ｅ）は、図１３をそれぞれＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’、Ｅ−Ｅ’で切断した断面図である。また、各図面の符号は、実施の形態１に用いた図面の符号を参照すれば良い。
【０１８７】
本実施の形態の特徴として、活性層１０９の下以外の領域において第２絶縁膜１０３が除去されている点と、それにより基板面上において不必要な段差が低減される点が挙げられる。即ち、ゲート配線、ソース配線及びドレイン配線とった引き回し配線が段差を乗り越える回数を減らすことができるため、乗り越え不良に起因する断線などの不良を防ぐことが可能である。
【０１８８】
なお、本実施の形態は、実施の形態１〜８のいずれの形態とも自由に組み合わせることが可能である。
【０１８９】
（実施の形態１０）
本発明は様々な半導体装置に適用できるものであり、実施の形態１乃至９に基づいて作製される表示パネルの形態を説明する。なお、本実施の形態に示す表示パネルの具体例としては、液晶表示パネル、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）表示パネル、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）用表示パネルといった半導体素子としてトランジスタを用いる表示パネルが挙げられる。勿論、これら表示パネルは、モジュールとして市場に流通するものを含む。
【０１９０】
図１５において、基板９００には画素部９０２、走査線駆動回路９０１ａ、９０１ｂ、信号線駆動回路９０１ｃ、入出力端子部９３５、配線又は配線群９１７が備えられている。
【０１９１】
シールパターン９４０は、対向基板９２０と基板９００との間に密閉空間を作るためのパターンであり、液晶表示パネルなら液晶を封入し、ＥＬパネルならＥＬ材料（特に有機ＥＬ材料）を外気から保護する役割を果たす。走査線駆動回路９０１ａ、９０１ｂ、信号線駆動回路９０１ｃ及び当該駆動回路部と入力端子とを接続する配線又は配線群９１７と一部が重なっていても良い。このようにすると、表示パネルの額縁領域（画素部の周辺領域）の面積を縮小させることができる。外部入力端子部には、ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９３６が固着されている。
【０１９２】
さらに、本発明を実施して得たトランジスタを用いて各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディアプロセッサ／ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、グラフィクス用ＬＳＩ、暗号ＬＳＩ、アンプなどが形成されたチップ９５０が実装されていても良い。これらの機能回路は、画素部９０２、走査線駆動回路９０１ａ、９０１ｂ、信号線駆動回路９０１ｃとは異なるデザインルールで形成されるものであり、具体的には１μｍ以下のデザインルールが適用される。なお、上記外部入力端子部やチップ９５０は樹脂（モール樹脂等）９３７によって保護しておくと良い。また、実装の方法に限定はなく、ＴＡＢテープを用いた方式やＣＯＧ（チップオングラス）方式などが適用することができる。
【０１９３】
なお、本実施の形態において、トランジスタのゲート構造としては、図１１（Ａ）、（Ｂ）などが適している。例えば、画素部９０２のスイッチング素子として、さらに走査線駆動回路９０１ａ、９０１ｂ、信号線駆動回路９０１ｃを構成する能動素子として適用することができる。勿論、本実施の形態は、本発明を実施して得た表示パネルの一例を示すものであり、図１５の構成に限定されるものではない。
【０１９４】
（実施の形態１１）
本実施の形態では、可撓姓を有する基板（典型的には、プラスチック基板やプラスチックフィルム）を支持基板として用い、本発明を実施して半導体装置を作製した例を示す。可撓姓を有する基板を用いた半導体装置は、厚みが薄く軽量であるということに加えて、曲面を有するディスプレイや、ショーウィンドウ等などに応用することができる。よって、その用途は携帯機器のみに限られず、応用範囲は多岐にわたる。
【０１９５】
ところで、基板が非平面の場合、課題となるのは、曲率をどこまで高められるかということである。基板の曲率を高めていくと、基板上に成膜された絶縁膜に生じる応力によって、該絶縁膜上に形成される半導体素子が、所望の特性を得られなくなるという事態が生じる。特に絶縁膜の厚さが増してくるとその傾向が強い。
【０１９６】
従って、本実施の形態のように、本発明を可撓性基板に適用する場合においては、直線状のストライプパターンで延在する絶縁膜の長手方向（図２（Ａ）におけるＹ軸方向）と、基板の曲面における母線の長手方向とを等しくすることが好ましい。勿論、基板の曲面における母線の長手方向は半導体装置の用途によって異なるため、半導体装置を電子装置等に組み込んだり、ショーウィンドウに貼り合わせたりする際に、上述の点を意識して使用することが好ましいという意味である。
【０１９７】
図１６は、本発明の実施により可撓姓を有する基板を用いて作製された半導体装置を湾曲させた様子を示す。基板７１には、画素部７２、走査線駆動回路７３及び信号線駆動回路７４が形成されている。基板７１には、後の工程における処理温度に耐え得る素材を用いる。代表的には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＳ（ポリエチレンサルファイト）、ＰＣ（ポリカーボネート）もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を用いれば良い。特に、ＰＣは耐熱性が高く、有用である。
【０１９８】
走査線駆動回路７３及び信号線駆動回路７４において、直線状のストライプパターンで延在する絶縁膜７５のそれぞれの間に設けられた凹部には、本発明の実施により得られた第１の結晶性半導体領域を用いたチャネル形成領域を有する薄膜トランジスタが形成されている。そして、直線状のストライプパターンで延在する絶縁膜７５の長手方向と、基板７１の曲面における母線の長手方向とが矢印で示す方向に一致している。このようにすることでえ、上述の応力を分散させることができ、薄膜トランジスタへの応力の影響を軽減することができる。
【０１９９】
なお、本実施の形態は、半導体装置の一例であり、実施の形態１〜９と自由に組み合わせて実施することが可能である。ただし、基板にプラスチック基板を用いる場合、耐熱性が低いため、ファーネスアニール処理は実質的に不可能である。また、ＲＴＡ処理についても処理時間及び処理温度に細心の注意が必要である。
【０２００】
本実施の形態は、他の実施の形態との組み合わせによってその効果を損なうものではなく、結晶性の良い半導体膜を形成することが困難な可撓性基板上において、本発明を実施する技術的意義は大きいと言える。
【０２０１】
（実施の形態１２）
本発明を用いて様々な電子装置を完成させることができる。その一例は、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話など）、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ受像器、携帯電話などが挙げられる。それらの一例を図１７に示す。なお、ここで示す電子装置はごく一例であり、これらの用途に限定するものではない。
【０２０２】
図１７（Ａ）は本発明を適用してテレビ受像器を完成させる一例であり、筐体３００１、支持台３００２、表示部３００３などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタは表示部３００３の他に、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用ＬＳＩなど様々な集積回路がガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりテレビ受像器を完成させることができる。
【０２０３】
図１７（Ｂ）は本発明を適用してビデオカメラを完成させた一例であり、本体３０１１、表示部３０１２、音声入力部３０１３、操作スイッチ３０１４、バッテリー３０１５、受像部３０１６などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタは表示部３０１２の他に、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用ＬＳＩなど様々な集積回路がガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりビデオカメラを完成させることができる。
【０２０４】
図１７（Ｃ）は本発明を適用してノート型のパーソナルコンピュータを完成させた一例であり、本体３０２１、筐体３０２２、表示部３０２３、キーボード３０２４などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタは表示部３０２３の他、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用ＬＳＩ、暗号ＬＳＩなど様々な集積回路がガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりパーソナルコンピュータを完成させることができる。
【０２０５】
図１７（Ｄ）は本発明を適用してＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）を完成させた一例であり、本体３０３１、スタイラス３０３２、表示部３０３３、操作ボタン３０３４、外部インターフェース３０３５などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタは表示部３０３３の他、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用ＬＳＩ、暗号ＬＳＩなど様々な集積回路がガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりＰＤＡを完成させることができる。
【０２０６】
図１７（Ｅ）は本発明を適用して音響再生装置を完成させた一例であり、具体的には車載用のオーディオ装置であり、本体３０４１、表示部３０４２、操作スイッチ３０４３、３０４４などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタは表示部３０４２の他、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用ＬＳＩ、増幅回路など様々な集積回路がガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりオーディオ装置を完成させることができる。
【０２０７】
図１７（Ｆ）は本発明を適用してデジタルカメラを完成させた一例であり、本体３０５１、表示部（Ａ）３０５２、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部（Ｂ）３０５５、バッテリー３０５６などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタは表示部（Ａ）３０５２および表示部（Ｂ）３０５５の他、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用ＬＳＩ、暗号ＬＳＩなど様々な集積回路がガラス上に形成し組み込むことができ、本発明によりデジタルカメラを完成させることができる。
【０２０８】
図１７（Ｇ）は本発明を適用して携帯電話を完成させた一例であり、本体３０６１、音声出力部３０６２、音声入力部３０６３、表示部３０６４、操作スイッチ３０６５、アンテナ３０６６などにより構成されている。本発明により作製されるトランジスタは表示部３０６４の他、各種論理回路、高周波回路、メモリ、マイクロプロセッサ、メディアプロセッサ、グラフィクス用ＬＳＩ、暗号ＬＳＩ、携帯電話用ＬＳＩなど様々な集積回路がガラス上に形成し組み込むことができ、本発明により携帯電話を完成させることができる。
【０２０９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０２１０】
（実施例１）
本実施例は、実施の形態３の技術を用いて作製した結晶性半導体膜について図１８を用いて説明する。なお、図１８（Ａ）は、本実施例による結晶性半導体膜のセコ・エッチング後の状態を上面から観察したＳＥＭ写真であり、図１８（Ｂ）はその模式図を表している。
【０２１１】
本実施例の条件は、第１絶縁膜として、５０ｎｍの厚さの窒化酸化珪素膜を用い、第２絶縁膜として、２００ｎｍの厚さの酸化窒化珪素膜を用いた。この時、第２絶縁膜の幅（Ｗ１）は２μｍとし、第２絶縁膜間の幅（Ｗ２）も２μｍとした。また、第２絶縁膜上には第３絶縁膜として２０ｎｍの厚さの酸化窒化珪素膜を設けた後、大気解放せずに連続的に非晶質半導体膜として、１５０ｎｍの厚さの非晶質珪素膜を形成した。非晶質珪素膜は、実施の形態３の結晶化技術を用いて結晶化した。具体的には、１０ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液を非晶質珪素膜上に保持した状態で５５０℃４時間の加熱処理を行って結晶化した後、線状のレーザー光を照射した。当該線状レーザー光は、連続発振モードのＹＶＯ４レーザー発振器を用い、その第２高調波（波長５３２ｎｍ）の出力５．５Ｗを光学系にて線状レーザー光に集光し、室温で５０ｃｍ／ｓｅｃの速度で走査した。
【０２１２】
図１８（Ａ）を見ると、第２絶縁膜の凸部に形成された結晶性半導体膜は、セコ・エッチングした際に消失してしまい、その下の第２絶縁膜までもセコ・エッチングの際に消失してしまっている。凸部に形成された結晶性半導体膜は、結晶粒界が集中するためセコ・エッチングによって殆どがエッチングされてしまったと推測される。しかしながら、第１の結晶性半導体領域には、セコ・エッチング後においても顕著な結晶粒界は観察されず、非常に結晶性の高い結晶性半導体膜が得られている。
【０２１３】
（実施例２）
本実施例では、島状の半導体膜全体が、凹部にのみ存在するようにする例について説明する。
【０２１４】
まず、実施の形態の図２０に示した状態まで作製する。
【０２１５】
次に、半導体膜７０３の表面全体をエッチングしていき、下地膜７０１の凸部７０１ａの上面を露出させる。上記工程により、下地膜７０１の凹部にのみ存在する半導体膜が形成される。半導体膜７０３の上面からの除去は、どのような方法を用いて行っても良く、例えばエッチングにより行っても良いし、ＣＭＰ法により行っても良い。
【０２１６】
この上面からの除去により、凸部７０１ａ上の粒界が存在する部分が除去され、凸部７０１ａ間に相当する凹部の上には、後にチャネル形成領域となる結晶性の良い半導体膜が残される。
【０２１７】
次に、図２５（Ａ）に示すように、表面をエッチングされた半導体膜をパターニングすることで、活性層となる島状の半導体膜７７２を形成する。なお、図２５（Ｂ）は、図２５（Ａ）の破線Ａ−Ａ’における断面図に相当する。島状の半導体膜７７２は、凹部上にのみ存在しており、その一部が凸部７０１ａと接している。凸部７０１ａは、ＴＦＴのチャネル長、チャネル幅を考慮して、そのレイアウトを定めるのが望ましい。なお、ソース領域またはドレイン領域となる部分をも凹部上に存在する半導体膜で形成することで、ソース領域とドレイン領域の抵抗を下げることができる。
【０２１８】
この島状の半導体膜７７２を用いて、ＴＦＴを作製することができる。
【０２１９】
なお、平坦な下地膜上に島状の半導体膜を形成し、該島状の半導体膜の上に形成された絶縁膜にコンタクトホールを形成する際に、コンタクトホールのマスクがずれると、島状の半導体膜の下に位置する下地膜がエッチングされて、該島状の半導体膜に接するように形成された電極が断切れを起こすことがある。本発明では島状の半導体膜の、特にソース領域とドレイン領域となる部分が、凸部と接するようにすることで、島状の半導体膜の下に位置する下地膜の代わりに、凸部の一部がエッチングされるので、ソース領域またはドレイン領域に接する配線の断切れを防ぐことができる。よって、配線を形成する際のデザインルールが緩くなり、さらに島状の半導体膜と配線との接続部における抵抗を下げることができる。
【０２２０】
なお、図２５に示した状態から、凸部７０１ａを除去しても良い。図２６（Ａ）、図２５に示した状態から凸部７０１ａを除去した様子を示す。なお図２６（Ｂ）は、図２６（Ａ）の破線Ａ−Ａ’における断面図に相当する。凸部７０１ａを除去することで、後に表面を平坦化させるための絶縁膜の厚さを薄くすることができ、また平坦化用の絶縁膜の厚さが足りなくとも、平坦化用の絶縁膜状に形成される配線や画素電極が凹凸によってうねったり、断切れを起こしたりするのを防ぐことができる。
【０２２１】
（実施例３）
本実施例では、凹凸を有する下地膜の形成の仕方について説明する。なお本実施例で示す下地膜はほんの一例であり、本発明で用いられる下地膜は、本実施例で示す構成に限定されない。
【０２２２】
まず、図２７（Ａ）に示すように、基板２５０上に絶縁膜からなる第１の下地膜２５１を成膜する。第１の下地膜２５１は本実施例では酸化窒化珪素を用いるがこれに限定されず、第２の下地膜とエッチングにおける選択比が大きい絶縁膜であれば良い。本実施例では第１の下地膜２５１をＣＶＤ装置でＳｉＨ４とＮ２Ｏを用いて５０〜２００ｎｍの厚さになるように形成した。なお第１の下地膜は単層であっても、複数の絶縁膜を積層した構造であってもよい。
【０２２３】
次に、図２７（Ｂ）に示すように、第１の下地膜２５１に接するように絶縁膜からなる第２の下地膜２５２を形成する。第２の下地膜２５２は後の工程においてパターニングし、凹凸を形成したときに、その後に成膜される半導体膜の表面に凹凸が現れる程度の膜厚にする必要がある。本実施例では第２の下地膜２５２として、プラズマＣＶＤ法を用いて３０ｎｍ〜３００ｎｍの酸化珪素を形成する。
【０２２４】
次に、図２７（Ｃ）に示すようにマスク２５３を形成し、第２の下地膜２５２をエッチングする。なお本実施例では、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＦ２）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を１５．４％含む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）をエッチャントとし、２０℃においてウエットエッチングを行う。このエッチングにより、矩形状の凸部２５４が形成される。本明細書では、第１の下地膜２５１と凸部２５４とを合わせて１つの下地膜とみなす。
【０２２５】
なお、第１の下地膜２５１として窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムまたは窒化珪素を用い、第２の下地膜２５２として酸化珪素膜を用いる場合、ＲＦスパッタ法を用いて第２の下地膜２５２をパターニングすることが望ましい。第１の下地膜２５１として窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムまたは窒化珪素は熱伝導度が高いので、発生した熱をすばやく拡散することができ、ＴＦＴの劣化を防ぐことができる。
【０２２６】
次に、第１の下地膜２５１と凸部２５３を覆うように半導体膜を形成する。本実施例では凸部の厚さが３０ｎｍ〜３００ｎｍであるので、半導体膜の膜厚を５０〜２００ｎｍとするのが望ましく、ここでは６０ｎｍとする。なお、半導体膜と下地膜との間に不純物が混入すると、半導体膜の結晶性に悪影響を与え、作製するＴＦＴの特性バラツキやしきい値電圧の変動を増大させる可能性があるため、下地膜と半導体膜とは連続して成膜するのが望ましい。そこで本実施例では、第１の下地膜２５１と凸部２５４とからなる下地膜を形成した後は、酸化珪素膜２５５を薄く該下地膜上に成膜し、その後大気にさらさないように連続して半導体膜２５６を成膜する。酸化珪素膜の厚さは設計者が適宜設定することができるが、本実施例では５ｎｍ〜３０ｎｍ程度とした。
【０２２７】
次に、図２７とは異なる下地膜の形成の仕方について説明する。まず図２８（Ａ）に示すように基板２６０上に絶縁膜からなる第１の下地膜を形成する。第１の下地膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。
【０２２８】
酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法で、オルトケイ酸テトラエチル（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ　Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ：ＴＥＯＳ）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。酸化窒化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３から作製される酸化窒化珪素膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される酸化窒化珪素膜で形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力２０〜２００Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（６０ＭＨｚ）電力密度０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ２で形成することができる。また、ＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素化珪素膜を適用しても良い。窒化珪素膜も同様にプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、ＮＨ３から作製することが可能である。
【０２２９】
第１の下地膜は２０〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さに基板の全面に形成した後、図２８（Ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーの技術を用いマスク２６２を形成する。そして、エッチングにより不要な部分を除去して、矩形状の凸部２６３を形成する。第１の下地膜２６１に対してはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。後者の方法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＦ２）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を１５．４％含む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングすると良い。
【０２３０】
次いで、凸部２６３及び基板２６０を覆うように、絶縁膜からなる第２の下地膜２６４を形成する。この層は第１の下地膜２６１と同様に酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで５０〜３００ｎｍ（好ましくは１００〜２００ｎｍ）の厚さに形成する。
【０２３１】
上記作製工程によって、凸部２６３及び第２の下地膜２６４からなる下地膜が形成される。なお、第２の下地膜２６４を形成した後、大気に曝さないように連続して半導体膜を成膜するようにすることで、半導体膜と下地膜の間に大気中の不純物が混入するのを防ぐことができる。
【０２３２】
本実施例は実施例２と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２３３】
（実施例４）
次に、本発明の半導体表示装置の構成について説明する。図２９（Ａ）に本発明の半導体表示装置の、基板の上面図を示す。図２９（Ａ）では、基板４００１上に、後に画素部４００２と、画素部にビデオ信号やその他の信号または電源を供給するための駆動回路４００３、４００４を有している。なお図２９（Ａ）では島状の半導体膜が形成された時点での様子を示している。
【０２３４】
駆動回路４００３は走査線駆動回路であり、画素部４００２に複数形成される画素を順に選択するための回路である。駆動回路４００４は信号線駆動回路であり、走査線駆動回路４００３によって選択された画素に、所定のタイミングでビデオ信号を入力するための回路である。なお図２９（Ａ）では、半導体表示装置の基板の、代表的な構成を示したものであり、本発明の半導体表示装置はこの構成に限定されない。
【０２３５】
そして本発明では、画素部４００２、駆動回路４００３、４００４において、上記一連の工程によって得られた島状の半導体膜が形成されている。
【０２３６】
図２９（Ｂ）に、図２９（Ａ）の信号線駆動回路４００４の一部と画素部４００２を含む領域４００５の拡大図を示す。本実施例では、ストライプ状または矩形状の複数の凸部４００６は、その長手方向が走査方向に対して３０度〜６０度または１２０〜１５０度程度に保たれている。を有している。また、信号線駆動回路４００４では、島状の半導体膜４００７が該凸部４００６間に形成されている。島状の半導体膜４００７は上記一連の作製方法を用いて形成されている。
【０２３７】
本実施例では、画素部４００２では、敢えて凸部を除去している。凹凸によって後に形成される画素電極の表面にうねりが生じるのを防ぐためである。しかし、画素部において凸部は必ずしも除去する必要はない。また駆動回路において凸部を除去するようにしても良い。
【０２３８】
図示してはいないが、走査線駆動回路４００３においても同様に、ストライプ状または矩形状の複数の凸部が形成され、該凸部間に島状の半導体膜が形成されていても良い。ただし、レーザー光の走査方向が一定の場合、基板上に形成される全ての凸部の長手方向を揃えた方が、ＴＦＴの特性のバラツキを抑えるためには、より望ましい。
【０２３９】
また図４０に、図２９（Ａ）の信号線駆動回路４００４の一部と画素部４００２を含む領域４００５の、図２９（Ｂ）とは異なる形態の拡大図を示す。図４０では、信号線駆動回路４００４において、島状の半導体膜４１０７が該凸部４１０６間に形成されている。また画素部４００２では、島状の半導体膜４１０７が平坦な下地膜上に形成されている。そして図４０では、信号線駆動回路４００４と画素部４００２とで、島状の半導体膜４１０７のチャネル長方向の向きが異なっている。このように本発明では、凸部の向きとレーザ光の走査方向とを変えることで、島状の半導体膜の向きを自由に設定することができるので、レイアウトの自由度が高い。
【０２４０】
本実施例は、実施例２または３と組み合わせて実施することが可能である。
【０２４１】
（実施例５）
本実施例では、半導体膜の結晶化に際し、レーザー光の照射の工程と、触媒を用いて半導体膜を結晶化させる工程とを組み合わせた例について説明する。触媒元素を用いる場合、例えば特開平６−３４９７３５号公報で開示された技術を用いることができる。
【０２４２】
まず、図３０（Ａ）に示すように、基板上に絶縁膜からなる第１下地膜３５０を成膜する。第１下地膜３５０は本実施例では酸化窒化珪素を用いるがこれに限定されず、後に形成される第２下地膜３５１とエッチングにおける選択比が大きい絶縁膜であれば良い。本実施例では第１下地膜３５０をＣＶＤ装置でＳｉＨ４とＮ２Ｏを用いて５０〜２００ｎｍの厚さになるように形成した。なお第１下地膜は単層であっても、複数の絶縁膜を積層した構造であってもよい。
【０２４３】
次に第１下地膜３５０に接するように、絶縁膜からなる第２下地膜３５１を形成する。本実施例では第２下地膜３５１として、プラズマＣＶＤ法を用いて３０ｎｍ〜３００ｎｍの酸化珪素を形成する。
【０２４４】
次に、図３０（Ｂ）に示すように、マスク３５２を形成し、第２下地膜３５１をエッチングする。なお本実施例では、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＦ２）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を１５．４％含む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）をエッチャントとし、２０℃においてウエットエッチングを行う。このエッチングにより、矩形状の凸部３５３が形成される。本明細書では、第１下地膜３５０と凸部３５３とを合わせて１つの下地膜とみなす。
【０２４５】
なお、第１下地膜３５０として窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムまたは窒化珪素を用い、第２下地膜３５１として酸化珪素膜を用いる場合、ＲＦスパッタ法を用いて第２下地膜３５１をパターニングすることが望ましい。第１下地膜３５０として窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムまたは窒化珪素は熱伝導度が高いので、発生した熱をすばやく拡散することができ、ＴＦＴの劣化を防ぐことができる。
【０２４６】
次に図３０（Ｃ）に示すように、上記マスク３５２を設けたままで、スパッタリング法によって、厚さ５〜２００Å、例えば２０Åの珪化ニッケル膜３５４（化学式ＮｉＳｉｘ、０．４≦ｘ≦２．５、例えば、ｘ＝２．０）を成膜する。この珪化ニッケル膜を成膜するのは、ＶＩＩＩ族（８族）元素であるニッケルを結晶化のための触媒元素として用いるためである。
【０２４７】
珪化ニッケル膜３５４を成膜した後、マスク３５２を除去する。このとき、マスク３５２の周囲に成膜されていた珪化ニッケル膜３５４の一部３６２が除去され、残りが凸部３５３間に残存した状態になる。
【０２４８】
上記状態で、図３０（Ｄ）に示すように、第１下地膜３５０、凸部３５３及び珪化ニッケル膜の一部３６２を覆うように、半導体膜を形成する。なおここでは非晶質珪素膜３５５を成膜する。本実施例では凸部の厚さが３０ｎｍ〜３００ｎｍであるので、非晶質珪素膜３５５の膜厚を５０〜２００ｎｍとするのが望ましく、ここでは６０ｎｍとする。
【０２４９】
次に、レーザー光照射により、非晶質珪素膜３５５を結晶化させ、結晶質珪素膜３６３を形成する（図３０（Ｅ））。結晶性半導体膜３６３は、レーザー光の照射の際に一次的に溶融し、白抜きの矢印で示したように凸部３５３の上部から凹部に向かって体積移動し、表面が平坦化される。よって、凸部３５３上において膜厚が薄くなっている。また、凹部に位置する窒化ニッケル膜３５４から凸部３５３上にむかって実線の矢印で示した向きに結晶化が進むため、ニッケル元素が凸部３５３上に偏析する。よって凸部３５３上において、粒界３５６ができやすくなる。
【０２５０】
次に、結晶性半導体膜３６３中の触媒元素をゲッタリングする工程について説明する。なお本実施例ではゲッタリングをレーザー光の照射後に行なっているが、結晶性半導体膜３６３をエッチングしてから行っても良い。
【０２５１】
結晶性半導体膜３６３に珪素を主成分とするバリア層３５８を形成する（図３０（Ｆ））。なお、このバリア層３５８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３５８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３５８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３５８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。
【０２５２】
次いで、バリア層３５８上にゲッタリング用の第１半導体膜３５９を形成する。このゲッタリング用の第１半導体膜３５９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。このゲッタリング用の第１半導体膜３５９の膜厚は、５〜５０ｎｍ、好ましくは１０〜２０ｎｍとする。ゲッタリング用の第１半導体膜３５９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。
【０２５３】
次に、ゲッタリング用の第１半導体膜３５９上に希ガス元素を含む第２の半導体膜（ゲッタリングサイト）３６０を形成する。このゲッタリング用の第２半導体膜３６０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２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ゲッタリング用の第２半導体膜３６０を形成した後、さらに希ガス元素を選択的に添加してゲッタリング用の第２半導体膜３６０を形成した例を示した。また、ゲッタリング用の第１半導体膜と第２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１の半導体膜の膜厚と第２の半導体膜の膜厚との和は３０〜２００ｎｍ、例えば５０ｎｍとすればよい。
【０２５４】
本実施例は、ゲッタリング用の第１半導体膜３５９によって、結晶性半導体膜３６３と第２の半導体膜３６０との間隔を空けている。ゲッタリングの際、結晶性半導体膜３６３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、本実施例のようにゲッタリング用の第１半導体膜３５９によって、ゲッタリングサイトの境界を結晶性半導体膜３６３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、ゲッタリング用の第１半導体膜３５９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第１の半導体膜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、ゲッタリング用の第１半導体膜３５９は、希ガス元素を添加する場合、結晶性半導体膜３６３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。
【０２５５】
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３０（Ｆ）中の実線の矢印に示したように第２半導体膜３６０に不純物元素が移動し、バリア層３５８で覆われた結晶性半導体膜３６３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。このゲッタリングにより、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以下になるような結晶性半導体膜（ゲッタリング後）３５７が形成される。
【０２５６】
次いで、バリア層３５８をエッチングストッパーとして、ゲッタリング用の第１半導体膜３５９と、第２の半導体膜３６０を選択的に除去する。
【０２５７】
そしてバリア層３５８をエッチング条件を変えて除去した後、図３０（Ｇ）に示すように、凸部３５３の上面を露出させる程度に結晶性半導体膜（ゲッタリング後）３５７をエッチングし、エッチング後の結晶性半導体膜３６１が凹部に形成される。
【０２５８】
なお、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ても良い。
【０２５９】
本実施例において、レーザー光ではなく、加熱することで、触媒による結晶化を促進させた後、別途レーザー光を照射するようにしても良い。また、レーザー光ではなく、加熱することで、触媒による結晶化を促進させた後、駆動回路においてのみ別途レーザー光を照射するようにしても良い。さらには、駆動回路においてのみ、触媒元素を添加してレーザー光で結晶化を促進してもよいし、駆動回路においてのみ、加熱することで、触媒による結晶化を促進させた後、別途レーザー光を照射するようにしても良い。
【０２６０】
本実施例は、実施例２〜４と組み合わせて実施することが可能である。
【０２６１】
（実施例６）
凸部間の島状の半導体膜を有するＴＦＴは、駆動回路のみならず、半導体表示装置が有するその他の回路にも用いることができる。本実施例では、凸部間の島状の半導体膜を有するＴＦＴを用いた、コントローラの構成について説明する。なお、本実施例ではＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ）を用いた発光装置のコントローラの構成について説明するが、本発明はこれに限定されず、液晶表示装置のコントローラであっても良いし、その他の半導体表示装置のコントローラであっても良い。また、コントローラ以外の駆動回路であっても良いし、表示装置以外の半導体表示装置であっても良い。
【０２６２】
図３１に本実施例のコントローラの構成を示す。コントローラは、インターフェース（Ｉ／Ｆ）６５０と、パネルリンクレシーバー（Ｐａｎｅｌ　Ｌｉｎｋ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）６５１と、位相ロックドループ（ＰＬＬ：Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）６５２と、信号変換部（ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ）６５３と、ＳＤＲＡＭ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＤｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）６５４、６５５と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）６５７と、電圧調整回路６５８と、電源６５９とを有している。なお本実施例ではＳＤＲＡＭを用いているが、ＳＤＲＡＭの代わりに、高速のデータの書き込みや読み出しが可能であるならば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　　Ｒａｎｄｏｍ　　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）や、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）も用いることが可能である。
【０２６３】
インターフェース６５０を介して半導体表示装置に入力されたデジタルビデオ信号は、パネルリンクレシーバー６５１においてパラレル−シリアル変換されてＲ、Ｇ、Ｂの各色に対応するデジタルビデオ信号として信号変換部６５３に入力される。
【０２６４】
またインターフェース６５０を介して半導体表示装置に入力された各種信号をもとに、パネルリンクレシーバー６５１においてＨｓｙｎｃ信号、Ｖｓｙｎｃ信号、クロック信号ＣＬＫ、交流電圧（ＡＣ　Ｃｏｎｔ）が生成され、信号変換部６５３に入力される
【０２６５】
位相ロックドループ６５２では、半導体表示装置に入力される各種信号の周波数と、信号変換部６５３の動作周波数の位相とを合わせる機能を有している。信号変換部６５３の動作周波数は半導体表示装置に入力される各種信号の周波数と必ずしも同じではないが、互いに同期するように信号変換部６５３の動作周波数を位相ロックドループ６５２において調整する。
【０２６６】
ＲＯＭ６５７は、信号変換部６５３の動作を制御するプログラムが記憶されており、信号変換部６５３はこのプログラムに従って動作する。
【０２６７】
信号変換部６５３に入力されたデジタルビデオ信号は、一旦ＳＤＲＡＭ６５４、６５５に書き込まれ、保持される。信号変換部６５３では、ＳＤＲＡＭ６５４に保持されている全ビットのデジタルビデオ信号のうち、全画素に対応するデジタルビデオ信号を１ビット分づつ読み出し、信号線駆動回路に入力する。
【０２６８】
また信号変換部６５３では、各ビットに対応する、ＯＬＥＤの発光期間の長さに関する情報を走査線駆動回路に入力する。
【０２６９】
また電圧調整回路６５８は各画素のＯＬＥＤの陽極と陰極の間の電圧を、信号変換部６５３から入力される信号に同期して調整する。電源６５９は一定の高さの電圧を、電圧調整回路６５８、信号線駆動回路、走査線駆動回路及び画素部に供給している。
【０２７０】
コントローラが有する種々の回路のうち、ＴＦＴを用いて作製することができる回路、例えばＣＰＵ、メモリ、各種プロセッサ等に、本発明を用いることが可能である。
【０２７１】
本発明において用いられる駆動回路及びコントローラは、本実施例で示した構成に限定されない。本実施例は、実施例２〜５と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２７２】
（実施例７）
本発明を用いて作製されるＴＦＴを搭載した半導体表示装置は、様々な電子機器への適用が可能である。その一例は、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ受像器、携帯電話、投影型表示装置等が挙げられる。それら電子機器の具体例を図３２に示す。
【０２７３】
図３２（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明の半導体表示装置を表示部２００３に用いることで、本発明の表示装置が完成する。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０２７４】
図３２（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明の半導体表示装置を表示部２１０２に用いることで、本発明のデジタルスチルカメラが完成する。
【０２７５】
図３２（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明の半導体表示装置を表示部２２０３に用いることで、本発明のノート型パーソナルコンピュータが完成する。
【０２７６】
図３２（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明の半導体表示装置を表示部２３０２に用いることで、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
【０２７７】
図３２（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示する。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。本発明の半導体表示装置を表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に用いることで、本発明の画像再生装置が完成する。
【０２７８】
図３２（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明の半導体表示装置を表示部２５０２に用いることで、本発明のゴーグル型ディスプレイが完成する。
【０２７９】
図３２（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明の半導体表示装置を表示部２６０２に用いることで、本発明のビデオカメラが完成する。
【０２８０】
ここで図３２（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。本発明の半導体表示装置を表示部２７０３に用いることで、本発明の携帯電話が完成する。
【０２８１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例は実施例２〜６に示したいずれの構成とも組み合わせて実施することが可能である。
【０２８２】
（実施例８）
本発明は様々な半導体表示装置に適用できるものであり、実施例２〜６に基づいて作製される半導体表示装置の形態を図３３を用いて説明する。
【０２８３】
図３３は基板３９０１には画素部３９０２、走査線駆動回路３９０１ａ、３９０１ｂ、信号線駆動回路３９０１ｃ、入出力端子部３９０８、配線又は配線群３９０４が備えられている。シールドパターン３９０５は走査線駆動回路３９０１ａ、３９０１ｂ、信号線駆動回路３９０１ｃ及び当該駆動回路部と入力端子とを接続する配線又は配線群３９０４と一部が重なっていても良い。このようにすると、パネルの額縁領域（画素部の周辺領域）の面積を縮小させることができる。外部入力端子部には、ＦＰＣ３９０３が固着されている。
【０２８４】
本発明では、走査線駆動回路３９０１ａ、３９０１ｂ、信号線駆動回路３９０１ｃにおいて、下地膜に形成された凹凸を利用して結晶化された島状の半導体膜が形成されていて、該島状の半導体膜を用いて各種の素子が形成されている。
【０２８５】
本実施例は、実施例２〜実施例７と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２８６】
（実施例９）
本実施例では、異なる条件で結晶化させた半導体膜を用いて作製された、各ＴＦＴの特性について説明する。
【０２８７】
条件１は、凸部の高さ７０ｎｍ、凸部の幅８μｍ、凹部の幅８μｍである凹凸を有する下地膜上に半導体膜を成膜し、凹凸の長手方向に沿ってビームスポットを走査し、かつビームスポットの長軸が走査方向に対して垂直の方向となるように、結晶化を行なう。
【０２８８】
条件２は、凸部の高さ７０ｎｍ、凸部の幅８μｍ、凹部の幅８μｍである凹凸を有する下地膜上に半導体膜を成膜し、凹凸の長手方向に沿ってビームスポットを走査し、かつビームスポットの長軸が走査方向に対して４５°の方向となるように、結晶化を行なう。
【０２８９】
条件３は、凸部の高さ１００ｎｍ、凸部の幅８μｍ、凹部の幅８μｍである凹凸を有する下地膜上に半導体膜を成膜し、凹凸の長手方向に沿ってビームスポットを走査し、かつビームスポットの長軸が走査方向に対して垂直の方向となるように、結晶化を行なう。
【０２９０】
条件４は、凸部の高さ１００ｎｍ、凸部の幅８μｍ、凹部の幅８μｍである凹凸を有する下地膜上に半導体膜を成膜し、凹凸の長手方向に沿ってビームスポットを走査し、かつビームスポットの長軸が走査方向に対して４５°の方向となるように、結晶化を行なう。
【０２９１】
条件５は、平坦な下地膜上に半導体膜を成膜し、かつビームスポットの長軸が走査方向に対して垂直の方向となるように、結晶化を行なう。
【０２９２】
条件６は、平坦な下地膜上に半導体膜を成膜し、かつビームスポットの長軸が走査方向に対して４５°の方向となるように、結晶化を行なう。
【０２９３】
各条件を下記表１にまとめて示す。
【０２９４】
【表１】
2004006728.tif 000003
【０２９５】
図４１（Ａ）に、各条件におけるビームスポットの走査方向と、凹凸の長手方向と、ビームスポットの長軸との位置関係を簡単に示す。
【０２９６】
図４１（Ｂ）に、各条件のもとに作製されたＴＦＴのオン電流の実測値を示す。全ての条件において、ドレイン電圧は５Ｖとした。平坦な下地膜上に形成された条件５、条件６のＴＦＴに比べて、凹凸を有する下地膜上に形成された条件１〜条件４のＴＦＴの方が、オン電流が平均的に高く、またバラツキも小さいことがわかる。
【０２９７】
図４１（Ｃ）に、各条件のもとに作製されたＴＦＴの移動度の実測値を示す。平坦な下地膜上に形成された条件５、条件６のＴＦＴに比べて、凹凸を有する下地膜上に形成された条件１〜条件４のＴＦＴの方が、移動度のバラツキが小さいことがわかる。特に同じ４５°に傾けてレーザ光を照射していても、条件６のＴＦＴに比べて、条件２、条件４のＴＦＴの方が移動度が高くなっている。
【０２９８】
【発明の効果】
以上説明したように、絶縁膜により凹凸形状を有する直線状のストライプパターンを形成し、その上に非晶質半導体膜を堆積し、線状レーザー光をストライプパターンに対して斜めに照射した状態で該ストライプパターンに沿って移動させることにより、ストライプパターンの凹部に半導体を流し込み凝固させ、凹部以外の領域に結晶化に伴う歪み又は応力を集中させることができ、結晶粒界など結晶性の悪い領域を選択的に形成することが可能となる。そして、トランジスタなどの半導体素子、特にそのチャネル形成領域の場所を指定して、結晶粒界が存在しない結晶性半導体膜を形成することができる。これにより不用意に介在する結晶粒界や結晶欠陥により特性がばらつく要因を無くすことができ、特性ばらつきの小さいトランジスタ又はトランジスタ素子群を形成することができる。
【０２９９】
以上のように、本発明は、結晶性の良好な結晶半導体膜をチャネル形成領域として用いることにより、高速動作が可能で電流駆動能力の高く、且つ複数の素子間においてばらつきの小さい半導体素子又は該半導体素子群を集積して構成される半導体装置を提供することができる。また、当該半導体素子のキャリア移動経路（代表的には薄膜トランジスタにおけるチャネル形成領域）の優勢結晶面を｛１１０｝面とすることにより、半導体素子の電気特性のさらなる向上を図ることができる。
【０３００】
また本発明では、下地膜の凹部上に位置する島状の半導体膜を、ＴＦＴの活性層として積極的に用いることで、ＴＦＴのチャネル形成領域に粒界が形成されるのを防ぐことができ、粒界によってＴＦＴの移動度が著しく低下したり、オン電流が低減したり、オフ電流が増加したりするのを防ぐことができる。なお、どこまでを凸部または凹部のエッジ近傍としてパターニングで除去するかは、設計者が適宜定めることができる。
【０３０１】
また、レーザー光の走査方向を凸部の長手方向に対して所定の角度傾けるだけで、レーザー光の走査方向を凸部の長手方向に一致させた場合よりも、凹部上に粒界が形成されにくいという効果が得られると判断できる凹部の幅の許容範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図２】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図３】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図４】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図５】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図６】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図７】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図８】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図９】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図。
【図１０】本発明のトランジスタの作製工程を説明する縦断面図。
【図１１】本発明のトランジスタにおいて適用することができるゲート構造の一例を示す縦断面図。
【図１２】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図及び縦断面図。
【図１３】本発明のトランジスタの作製工程を説明する上面図。
【図１４】本発明のトランジスタの作製工程を説明する縦断面図。
【図１５】本発明の半導体装置の外観図の一例を示す図。
【図１６】本発明の半導体装置の外観図の一例を示す図。
【図１７】本発明の電子装置の具体例を示す図。
【図１８】本発明を実施して得た結晶性珪素膜のＳＥＭ写真。
【図１９】本発明の半導体表示装置の作製工程を示す図。
【図２０】本発明の半導体表示装置の作製工程を示す図。
【図２１】本発明の半導体表示装置の作製工程を示す図。
【図２２】本発明の半導体表示装置の作製工程を示す図。
【図２３】本発明の半導体表示装置の作製工程を示す図。
【図２４】レーザー光の走査経路を示す図。
【図２５】本発明のＴＦＴの作製工程を示す図。
【図２６】本発明のＴＦＴの作製工程を示す図。
【図２７】凸部を有する下地膜の作製方法を示す図。
【図２８】凸部を有する下地膜の作製方法を示す図。
【図２９】本発明の半導体表示装置が有する素子基板の上面図と、画素部と走査線駆動回路の拡大図。
【図３０】触媒元素を用いた本発明の半導体膜の結晶化の流れを示す図。
【図３１】本発明の半導体表示装置の１つである発光装置の、コントローラーの構成を示すブロック図。
【図３２】本発明の半導体表示装置を用いた電子機器の図。
【図３３】本発明の半導体表示装置の完成図。
【図３４】凸部を有する下地膜上に形成された半導体膜にレーザー光を照射して結晶化させた後の、ＴＥＭの断面像。
【図３５】凹凸を有する下地膜上に形成されたシリコンにレーザー光を照射したときの、温度分布の時間変化を示す図。
【図３６】凹凸を有する下地膜上に形成されたシリコンにレーザー光を照射したときの、温度の時間変化を示す図。
【図３７】凸部を有する下地膜上に形成された半導体膜にレーザー光を斜めに照射して結晶化させた後のＳＥＭ像。
【図３８】凸部を有する下地膜上に形成された半導体膜にレーザー光を斜めに照射して結晶化させた後のＳＥＭ像。
【図３９】凸部を有する下地膜上に形成された半導体膜にレーザー光を斜めに照射して結晶化させた後のＳＥＭ像。
【図４０】本発明の半導体表示装置が有する画素部と走査線駆動回路の拡大図。
【図４１】各条件のもとに作製されたＴＦＴの特性の比較。
【図１】
2004006728.tif 000004
【図２】
2004006728.tif 000005
【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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