(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー発振装置と、
被処理物を配置させるステージと、
前記レーザー発振装置から出力されたレーザー光を、前記被処理物において線状となるように、前記レーザー光を加工する光学系と、
前記レーザー光のビームスポットが、前記被処理物の特定の位置を走査するように、前記レーザー光のビームスポットと前記ステージとの相対的な位置を制御する位置制御手段と、を有し、
前記位置制御手段は、空気孔を有するスライダと、前記スライダを貫通して設けられたロッドと、ガイドレールとを有し、
前記ステージは前記スライダに固定され、
前記スライダは磁場を発生させる機能を有し、
前記スライダは前記ガイドレールと引き合う磁場と、前記ロッドと離れる磁場を発生させ、
前記スライダの空気孔から空気を放出して、前記スライダを前記ロッド及び前記ガイドレールと非接触で移動することを特徴とするレーザー装置。
【請求項２】
レーザー発振装置と、
被処理物を配置させるステージと、
前記レーザー発振装置から出力されたレーザー光を、前記被処理物において線状となるように、前記レーザー光を加工する光学系と、
前記レーザー光のビームスポットが、前記被処理物の特定の位置を走査するように、前記レーザー光のビームスポットと前記ステージとの相対的な位置を制御する位置制御手段と、を有し、
前記位置制御手段は、空気孔を有するスライダと、前記スライダを貫通して設けられたロッドと、ガイドレールとを有し、
前記ステージは前記スライダに固定され、
前記スライダは磁性体からなり、
前記スライダは前記ガイドレールと引き合う磁場と、前記ロッドと離れる磁場を発生させ、
前記スライダの空気孔から空気を放出して、前記スライダを前記ロッド及び前記ガイドレールと非接触で移動することを特徴とするレーザー装置。
【請求項３】
レーザー発振装置と、
被処理物を配置させるステージと、
前記レーザー発振装置から出力されたレーザー光を、前記被処理物において線状となるように、前記レーザー光を加工する光学系と、
前記レーザー光のビームスポットが、前記被処理物の特定の位置を走査するように、前記レーザー光のビームスポットと前記ステージとの相対的な位置を制御する位置制御手段と、を有し、
前記位置制御手段は、空気孔を有するスライダと、前記スライダを貫通して設けられたロッドと、ガイドレールとを有し、
前記ステージは前記スライダに固定され、
前記ロッドは磁性体からなり、
前記スライダは磁場を発生させる機能を有し、
前記スライダは前記ガイドレールと引き合う磁場と、前記ロッドと離れる磁場を発生させ、
前記スライダの空気孔から空気を放出して、前記スライダを前記ロッド及び前記ガイドレールと非接触で移動することを特徴とするレーザー装置。
【請求項４】
レーザー発振装置と、
被処理物を配置させるステージと、
前記レーザー発振装置から出力されたレーザー光を、前記被処理物において線状となるように、前記レーザー光を加工する光学系と、
前記レーザー光のビームスポットが、前記被処理物の特定の位置を走査するように、前記レーザー光のビームスポットと前記ステージとの相対的な位置を制御する位置制御手段と、を有し、
前記位置制御手段は、空気孔を有するスライダと、前記スライダを貫通して設けられたロッドと、ガイドレールとを有し、
前記ステージは前記スライダに固定され、
前記スライダ及び前記ロッドは磁性体からなり、
前記スライダは前記ガイドレールと引き合う磁場と、前記ロッドと離れる磁場を発生させ、
前記スライダの空気孔から空気を放出して、前記スライダを前記ロッド及び前記ガイドレールと非接触で移動することを特徴とするレーザー装置。
【請求項５】
レーザー発振装置と、
被処理物を配置させるステージと、
前記レーザー発振装置から出力されたレーザー光を、前記被処理物において線状となるように、前記レーザー光を加工する光学系と、
前記レーザー光のビームスポットが、前記被処理物の特定の位置を走査するように、前記レーザー光のビームスポットと前記ステージとの相対的な位置を制御する位置制御手段と、を有し、
前記位置制御手段は、空気孔を有するスライダと、前記スライダを貫通して設けられたロッドと、ガイドレールとを有し、
前記ステージは前記スライダに固定され、
前記スライダ及び前記ロッドは磁性体からなり、
前記スライダは前記ガイドレールと引き合う磁場と、前記ロッドと離れる磁場を発生させ、
前記スライダの空気孔から空気を放出して、前記スライダを前記ロッド及び前記ガイドレールと非接触で移動し、
前記スライダは前記ガイドレールに沿って移動することを特徴とするレーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板又は半導体膜など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処理装置及びレーザー照射方法と、当該レーザー装置を用いて形成された半導体装置及びその作製方法と、前記半導体装置を用いた電子機器と、該レーザー装置を用いた半導体装置の生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、熱変形しやすいため、ガラス基板上にポリシリコンＴＦＴを形成する場合には、ガラス基板の熱変形を避けるために、半導体膜の結晶化にレーザーアニールが用いられる。
【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挙げられている。
【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非晶質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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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の移動度が高くなり、結晶粒界によるＴＦＴの特性のばらつきが抑えられる。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】
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る連続発振のレーザー装置、レーザー照射方法及び該レーザー装置を用いた半導体装置の作製方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のレーザー装置は、被処理物に対するレーザー光の照射位置を制御する第１の手段と、レーザー光を発振する複数の第２の手段（レーザー発振装置）と、前記複数のレーザー発振装置から発振されたレーザー光の被処理物におけるビームスポットを互いに一部重ね合わせる第３の手段（光学系）と、前記複数の各第２の手段の発振を制御し、なおかつレーザー光のビームスポットがマスクの形状のデータ（パターン情報）に従って定められる位置を覆うように前記第１の手段を制御する第４の手段とを有している。
【００１１】
なお、マスクのデータに従って定められる位置とは、半導体膜のうち、結晶化後にパターニングすることで得られる部分である。本発明では第４の手段において、絶縁表面に形成された半導体膜のうち、パターニング後に基板上に残される部分をマスクに従って把握する。そして、少なくともパターニングすることで得られる部分を結晶化することができるようにレーザー光の走査部分を定め、該走査部分にビームスポットがあたるように第１の手段を制御して、半導体膜を部分的に結晶化する。つまり本発明では、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、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。
【００１２】
本発明では上記構成を実現するために、半導体膜の成膜後、レーザー光による結晶化の前に、半導体膜にレーザー光でマーカーを付ける。そして該マーカーの位置を基準として、マスクをもとにレーザー光を走査する位置を定める。
【００１３】
上記構成によって、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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のレーザー装置の構成について説明する。図１に本発明のレーザー装置のブロック図を示す。
【００１６】
本発明のレーザー装置１００は、被処理物に対するレーザー光の照射位置を制御する第１の手段に相当するステージコントローラ１０１を有している。
【００１７】
また、本発明のレーザー装置１００は、レーザー光を発振する第２の手段に相当する複数のレーザー発振装置１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）を有している。なお図１では４つのレーザー発振装置１０２ａ〜１０２ｄを設けている例について示しているが、本発明のレーザー装置１００が有するレーザー発振装置１０２はこの数に限定されない。本発明のレーザー発振装置１００が有するレーザー発振装置１０２は、２つ以上８つ以下であれば良い。また全てのレーザー発振装置は同じレーザーを用いており、その波長は互いに同じでも異なっていても良い。
【００１８】
レーザーは、処理の目的によって適宜変えることが可能である。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。
【００１９】
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。
【００２０】
なお本発明のレーザー装置は、上記４つの手段の他に、被処理物の温度を調節する手段を備えていても良い。
【００２１】
また本発明のレーザー装置１００は、レーザー発振装置１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれから発振されるレーザー光の、被処理物におけるビームスポットを互いに一部重ね合わせることができる第３の手段に相当する光学系１０３を有している。
【００２２】
さらに本発明のレーザー装置１００は、第４の手段に相当するＣＰＵ１０４を有している。ＣＰＵ１０４はレーザー発振装置１０２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データに従って定められる位置を覆うように、第１の手段に相当するステージコントローラ１０１を制御することができる。
【００２３】
図２（Ａ）に、各レーザー発振装置１０２ａ〜１０２ｄから発振されるレーザー光の被処理物１０７におけるビームスポットの形状の一例を示す。図２（Ａ）
に示したビームスポットは楕円形状を有している。なお本発明のレーザー装置において、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るし、光学系により成形することもできる。例えば、ラムダ社製のＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）Ｌ３３０８から射出されたレーザー光の形状は、１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）の矩形状である。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。
【００２４】
図２（Ｂ）に図２（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。
【００２５】
次に、図２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３（Ａ）に示す。図３（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。
【００２６】
図３（Ｂ）に、図３（Ａ）に示した合成後のビームスポットの、中心軸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。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ので、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。
【００２７】
図３（Ｂ）から、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ということがわかる。例えば図３（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低かったと仮定する。この場合、４つのビームスポットを重ね合わせないと、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３（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。
【００２８】
図３（Ａ）における被処理物１０７が、基板に成膜された半導体膜である場合について、図４（Ａ）を用いて説明する。なお、図４（Ａ）では、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成膜された半導体膜５００を示しており、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。
【００２９】
また本発明では、複数のレーザー光のビームスポットを互いに一部重ね合わせて合成し、１つのビームスポットを形成する。このとき合成前の各ビームスポットの中心が直線状になるように、各ビームスポットを重ね合わせる。
【００３０】
なお、合成後のビームスポットは、合成前のビームスポットの中心を互いに結ぶことにより形成される直線（以下、中心軸と呼ぶ）と、走査する方向とが垂直になるようにしても良いし、垂直にならないようにしても良い。合成後の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、以下の利点が得られる。
【００３１】
図３１（Ａ）、（Ｂ）に、走査方向に対するビームスポットの中心軸の角度を２７°、波長５３２ｎｍ、出力エネルギー２Ｗ、移動速度を２０ｃｍ／ｓｅｃとし、窒化珪素上に形成された１０００Åの非晶質珪素膜にＮｄ：ＹＶＯ4を照射して結晶化させたときの、結晶方位の逆極点図（Inverse pole figure）のマップ図を示す。基板と平行な面内において走査方向と垂直な方向をｘ、走査方向をｙ、基板と垂直な方向をｚとすると、図３１（Ａ）は半導体膜のｚ方向に垂直な面における結晶方位の分布を示しており、図３１（Ｂ）はｙ方向に垂直な面における結晶方位の分布を示している。また図３１（Ｃ）はｙ方向に垂直な面における逆極点図であり、各結晶方位の分布の割合を示している。そして、図３１（Ｄ）は極点図であり、ＴＤが走査方向ｙに相当し、００１がｚ方向に垂直な面における極点図、０１１がｙ方向とｚ方向を合成した方向に垂直な面における極点図、１１１はｘ方向とｙ方向とｚ方向を合成した方向に垂直な面における極点図を示している。
【００３２】
また図３２（Ａ）、（Ｂ）に、走査方向に対するビームスポットの中心軸の角度を４５°、波長５３２ｎｍ、出力エネルギー１．６Ｗ、移動速度を２０ｃｍ／ｓｅｃとし、窒化珪素上に形成された１０００Åの非晶質珪素膜にＮｄ：ＹＶＯ4を照射して結晶化させたときの、結晶方位の逆極点図（Inverse pole figure）
のマップ図を示す。基板と平行な面内において走査方向と垂直な方向をｘ、走査方向をｙ、基板と垂直な方向をｚとすると、図３２（Ａ）は半導体膜のｚ方向に垂直な面における結晶方位の分布を示しており、図３２（Ｂ）はｙ方向に垂直な面における結晶方位の分布を示している。また図３２（Ｃ）はｙ方向に垂直な面における逆極点図であり、各結晶方位の分布の割合を示している。そして、図３２（Ｄ）は極点図であり、ＴＤが走査方向ｙに相当し、００１がｚ方向に垂直な面における極点図、０１１がｙ方向とｚ方向を合成した方向に垂直な面における極点図、１１１はｘ方向とｙ方向とｚ方向を合成した方向に垂直な面における極点図を示している。
【００３３】
図３１、図３２からわかるように、結晶粒はビームスポットの中心軸に対して垂直方向に成長している。上記構成によって、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が多くなり、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。
【００３４】
図４（Ｂ）に、画素部が形成される部分５０１におけるビームスポット５０７の拡大図を示す。また図４（Ｃ）に、信号線駆動回路５０２が形成される部分におけるビームスポット５０７の拡大図を示す。本発明では、ビームスポット５０７の中心軸と、走査方向とが垂直にならないようにする。具体的には、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°となるようにする。
【００３５】
またレーザー光は、図３（Ｂ）に示すようにビームスポットのエッジの部分におけるエネルギー密度が他の部分よりも低くなっており、被処理物への処理が均一に行えない場合がある。よって、結晶化後に半導体膜をパターニングすることで得られる島状の半導体膜に相当する部分５０６と、レーザー光の軌跡のエッジとが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。
【００３６】
なお、図４（Ａ）ではレーザー光を矢印の方向に走査するが、必ずしもこの矢印の方向に走査する必要はない。図３３（Ａ）に、レーザー光の走査方向が、図４（Ａ）の場合に対して９０°回転している例について示す。また図３３（Ｂ）
に、画素部５０１と走査線駆動回路５０３においてレーザー光の走査方向が図３３（Ａ）の場合と同じであり、信号線駆動回路５０２においては、走査方向が図３３（Ａ）の場合と同じレーザー光と、図４（Ａ）の場合と同じレーザー光とを両方照射している例を示す。この場合、レーザー光が重なる部分において半導体膜の表面が荒れることがあるので、活性層が形成される部分においてレーザー光が重ならないようにするのが好ましい。また、図３３（Ｂ）では信号線駆動回路において走査方向の異なるレーザー光を照射しているが、走査線駆動回路５０３と画素部５０１でも走査方向の異なるレーザー光を照射するようにしても良い。
【００３７】
そして本発明では、ＣＰＵ１０４に入力される半導体膜のパターニングのマスクに従って、レーザー光を走査する部分を定める。なおレーザー光を走査する部分は、半導体膜の、結晶化後にパターニングすることで得られる部分を覆うようにする。ＣＰＵ１０４では、半導体膜のうち、少なくともパターニングすることで得られる部分を結晶化することができるように、レーザー光の走査部分を定め、該走査部分にビームスポット即ち照射位置があたるように、第１の手段に相当するステージコントローラ１０１を制御して、半導体膜を部分的に結晶化する。
【００３８】
図５（Ａ）に、レーザー光の走査する部分と、マスクとの関係を示す。なお図５（Ａ）では、ビームスポットの中心軸と走査方向とがほぼ垂直になっている。
図５（Ｂ）に、ビームスポットの中心軸と走査方向とが４５°の場合の、レーザー光の走査する部分と、マスクとの関係を示す。５１０は半導体膜のうち、パターニングに得られる島状の半導体膜を示しており、これらの島状の半導体膜５１０を覆うように、レーザー光の走査部分が定められる。５１１はレーザー光の走査部分であり、島状の半導体膜５１０を覆っている。図５に示すように、本発明ではレーザー光を半導体膜全面に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。
【００３９】
なお、結晶化後の半導体膜を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なるように定めるのが望ましい。
【００４０】
図６にＴＦＴの活性層の一例を示す。図６（Ａ）ではチャネル形成領域が１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５２０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５２１、５２２が設けられている。
本発明のレーザー装置を用いて半導体膜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、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と平行になるように、走査方向を定めるようにする。５２３はビームスポットの形状を示しており、ビームスポット５２３のうち、斜線で示した領域５２４において、エネルギー密度が、良好な結晶を得るために必要である値を超えている。活性層全体に、斜線で示した領域５２４のレーザー光が照射されるようにすることで、活性層の結晶性をより高めることができる。
【００４１】
また、図６（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５３０を挟むように不純物領域５３３、５３４が設けられている。また、チャネル形成領域５３１を挟むように不純物領域５３４、５３５が設けられており、さらにチャネル形成領域５３２を挟むように不純物領域５３５、５３６が設けられている。そして、本発明のレーザー装置を用いて半導体膜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、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と平行になるように、走査方向を定めるようにする。
【００４２】
なお、レーザー光の走査部分を定めるためには、半導体膜に対するマスクの位置を定めるためのマーカーを、半導体膜に形成する必要がある。図７に、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成膜された半導体膜において、マーカーを形成する位置を示す。なお、図７（Ａ）は１つの基板から１つの半導体装置を作製する例を示しており、図７（Ｂ）は１つの基板から４つの半導体装置を作製する例を示している。
【００４３】
図７（Ａ）において５４０は基板上に成膜された半導体膜であり、破線５４１が画素部、破線５４２が信号線駆動回路、破線５４３が走査線駆動回路の形成される部分に相当する。５４４はマーカーが形成される部分（マーカー形成部）であり、半導体膜の４隅に位置するように設けられている。
【００４４】
なお図７（Ａ）ではマーカー形成部５４４を４つそれぞれ４隅に設けたが、本発明はこの構成に限定されない。半導体膜におけるレーザー光の走査部分と、半導体膜のパターニングのマスクとの位置合わせをすることができるのであれば、マーカー形成部の位置及びその数は上述した形態に限定されない。
【００４５】
図７（Ｂ）において５５０は基板上に成膜された半導体膜であり、破線５５１は後の工程において基板を分断するときのスクライブラインである。図７（Ｂ）
では、スクライブライン５５１に沿って基板を分断することで、４つの半導体装置を作製することができる。なお分断により得られる半導体装置の数はこれに限定されない。
【００４６】
５５２はマーカーが形成される部分（マーカー形成部）であり、半導体膜の４隅に位置するように設けられている。なお図７（Ｂ）ではマーカー形成部５５２を４つそれぞれ４隅に設けたが、本発明はこの構成に限定されない。半導体膜におけるレーザー光の走査部分と、半導体膜のパターニングのマスクとの位置合わせをすることができるのであれば、マーカー形成部の位置及びその数は上述した形態に限定されない。
【００４７】
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。
【００４８】
次に、本発明のレーザー装置を用いた半導体装置の生産システムについて説明する。
【００４９】
図８に本発明の生産システムの流れ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。そして、設計された半導体膜のパターニングのマスクの形状に関する情報を、レーザー装置が有するＣＰＵに入力する。
【００５０】
一方、非晶質半導体膜を基板上に成膜した後、非晶質半導体膜が成膜された基板をレーザー装置に設置する。そして、レーザーを用いて半導体膜の表面にマーカーを形成する。
【００５１】
ＣＰＵでは入力されたマスクの情報に基づき、マーカーの位置を基準にして、レーザー光の走査部分を決定する。そして形成されたマーカーを基準にして、レーザー光の走査部分にレーザー光を照射し、半導体膜を部分的に結晶化する。
【００５２】
そして、レーザー光を照射した後、レーザー光照射により得られた多結晶半導体膜をパターニングしてエッチングし、島状の半導体膜を形成する。以下、島状の半導体膜から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、島状の半導体膜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。
【００５３】
なお、比較対象のために、図９に従来の半導体装置の生産の流れをフローチャートで示す。図９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が成膜され、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島状の半導体膜を形成する。そして該島状の半導体膜を用いてＴＦＴを作製する。
【００５４】
このように本発明の生産システムでは、図９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。
【００５５】
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。
【００５６】
なお、図１０に、触媒を用いて半導体膜を結晶化させる工程を含む場合の、本発明の生産システムのフローチャートを示す。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。
【００５７】
図１０の図８と異なる点は、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）を含んでいる点である。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）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。
【００５８】
そして図１０では、レーザー光照射を用いて、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、図１０では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。
【００５９】
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１×１０17atoms/cm3以下好ましくは１×１０16atoms/cm3程度にまで低減された島状の半導体膜を得ることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
また、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軽減することができる。
【００６２】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００６３】
本実施例では、本発明のレーザー装置に用いられる光学系について説明する。
【００６４】
図１１に、本発明のレーザー装置に用いられる光学系の具体的な構成を示す。
図１１（Ａ）は本発明のレーザー装置の光学系の側面図であり、図１１（Ａ）の矢印Ｂの方向から見た側面図を図１１（Ｂ）に示す。なお図１１（Ｂ）の矢印Ａの方向から見た側面図が、図１１（Ａ）に相当する。
【００６５】
図１１はビームスポットを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。なお本発明において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。
【００６６】
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５はシリンドリカルレンズであり、図１１には示されていないが、本実施例の光学系はシリンドリカルレンズを６つ用いている。図１２に図１１に示した光学系の斜視図を示す。シリンドリカルレンズ４０３、４０４、４０５、４０６のそれぞれに、異なるレーザー発振装置からレーザー光が入射される。
【００６７】
そしてシリンドリカルレンズ４０３、４０５によってそのビームスポットの形状が加工されたレーザー光が、シリンドリカルレンズ４０１に入射する。入射したレーザー光はシリンドリカルレンズにおいてそのビームスポットの形状が加工され、被処理物４００に照射される。また、シリンドリカルレンズ４０４、４０６によってそのビームスポットの形状が加工されたレーザー光が、シリンドリカルレンズ４０２に入射する。入射したレーザー光はシリンドリカルレンズにおいてそのビームスポットの形状が加工され、被処理物４００に照射される。
【００６８】
被処理物４００における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になっている。
【００６９】
なお、本実施例では、被処理物４００に最も近いシリンドリカルレンズ４０１、４０２の焦点距離を２０ｍｍとし、シリンドリカルレンズ４０３〜４０６の焦点距離を１５０ｍｍとする。そしてシリンドリカルレンズ４０１、４０２から被処理物４００へのレーザー光の入射角θ1は、本実施例では２５°とし、シリンドリカルレンズ４０３〜４０６からシリンドリカルレンズ４０１、４０２へのレーザー光の入射角θ2を１０°とするように各レンズを設置する。
【００７０】
なお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。さらに、シリンドリカルレンズの数もこれに限定されず、また用いる光学系はシリンドリカルレンズに限定されない。本発明は、各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を、半導体膜の結晶化に適した形状及びエネルギー密度になるように加工し、なおかつ全てのレーザー光のビームスポットを互いに重ね合わせて合成し、１つのビームスポットにすることができるような光学系であれば良い。
【００７１】
なお本実施例では、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。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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【実施例２】
【００７４】
本実施例では、レーザー光照射の途中で、レーザー光のビームスポットの大きさを変える例について説明する。
【００７５】
本発明のレーザー装置は、ＣＰＵ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、ビームスポットの長さをマスクの形状に合わせて変えるようにする。
【００７６】
図１３に、半導体膜のパターニングのマスクの形状と、ビームスポットの長さ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。
【００７７】
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は、４つのレーザー発振装置から出力されたレーザー光のビームスポット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。一方、５６２は、２つのレーザー発振装置から出力されたレーザー光のビームスポット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。
【００７８】
２つのレーザー発振装置から出力されたレーザー光を合成することで得られるビームスポットは、４つのレーザー発振装置のうちの２つのレーザー発振装置の発振を停止することで得られる。ただしこの場合、残された２つのレーザー発振装置から出力される２つのビームスポットが、重なっている事が重要である。
【００７９】
なお本実施例のように、レーザー光を走査している途中でビームスポットの長さを変える場合、ビームスポットを短いほうから長いほうへ変えるよりも、長いほうから短いほうへ変えるほうがレーザー発振装置からの出力が安定するのでより好ましい。よって、ＣＰＵにおいてマスクの形状の情報をもとに、ビームスポットを長いほうから短いほうへ変えるようにレーザー光の走査順序を考慮したほうが良い。さらには、マスクの設計の段階で、レーザー光の走査順序を考慮に入れてマスクを設計するようにしても良い。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【実施例３】
【００８２】
本実施例では、レーザー光照射の途中で、光学系が有するシャッター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。
【００８３】
本発明のレーザー装置は、ＣＰＵ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シャッターを用いてレーザー光を遮る。このときシャッターは、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
【００８４】
図１４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。
【００８５】
５７１は、レーザー光が照射された部分を示している。破線はレーザー光がシャッターで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が照射しないか、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。
【００８６】
本実施例は、実施例１または実施例２と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例４】
【００８７】
本実施例では、レーザー光の走査方向を変更する例について説明する。
【００８８】
レーザー光の照射方向を、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と平行にすることで、半導体膜中の結晶粒の成長方向がキャリアの移動方向と重なり、移動度を高めることができる。しかし回路の設計上の制約のために、チャネル形成領域がキャリアの移動方向と平行になるように、全ての活性層をレイアウトすることが難しい場合がある。この場合、マスクの情報に従って、レーザー光の走査方向を変更するのが望ましい。
【００８９】
図１５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。５８０、５８３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。５８０と５８３はチャネル形成領域においてキャリアの移動する方向が垂直になるように設計されている。
【００９０】
本発明のレーザー装置は、ＣＰＵ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。一方、パターニングして得られる島状の半導体膜の、チャネル形成領域におけるキャリアの移動方向を、情報としてＣＰＵに入力する。具体的には、活性層の形状に対してレーザー光の走査方向を予め決めておく。そしてＣＰＵでは、その予め定められた活性層の形状に対するレーザー光の走査方向と、マスクの形状から得られる各活性層の形状とを比較参照し、半導体膜の各走査部分の走査方向を決める。
【００９１】
５８１は、レーザー光を水平方向に走査したときにレーザー光が照射された部分を示しており、その走査方向は、パターニング後に得られる島状の半導体膜５８０のチャネル形成領域となる部分のキャリアの移動する方向と平行になっている。５８２は、レーザー光を垂直方向に走査したときにレーザー光が照射された部分を示しており、その走査方向は、パターニング後に得られる島状の半導体膜５８３のチャネル形成領域となる部分のキャリアの移動する方向と平行になっている。
【００９２】
なお図１５の５８４〜５８７に示したように、走査方向の異なるレーザー光が重なって照射されるところは、半導体膜の表面が荒れてしまい、後に形成されるゲート絶縁膜の特性に悪影響を及ぼす可能性があるので、ＴＦＴの活性層として用いるのは好ましくない。よってマスクの設計の段階で、レーザー光の走査方向及び走査部分を定めておき、レーザー光の重なる部分に島状の半導体膜を配置しないようにマスクのレイアウトを決定するのが望ましい。
【００９３】
また、実施例２に示すようにレーザー光のビームスポットの中心軸方向の長さを変えることでレーザー光の軌跡のエッジの部分が島状の半導体膜と重なるのを防いでも良い。また、実施例３に示すようにシャッターを用いることで、レーザー光の軌跡のエッジの部分が島状の半導体膜と重なるのを防いだり、レーザー光が重なるのを防いだりするようにしても良い。
【００９４】
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。
【実施例５】
【００９５】
本実施例では、マーカー形成部４２３に設けられたマーカーの一例を示す。
【００９６】
図１６（Ａ）に本実施例のマーカーの上面図を示す。４２１、４２２は半導体膜に形成された基準となるマーカー（以下、基準マーカーと呼ぶ）であり、それぞれ形状が矩形である。基準マーカー４２１は、全てその矩形の長辺が水平方向に配置されており、各基準マーカー４２１は一定の間隔を保って垂直方向に配置されている。基準マーカー４２２は全てその矩形の長辺が垂直方向に配置されており、各基準マーカー４２２は一定の間隔を保って水平方向に配置されている。
【００９７】
基準マーカー４２１はマスクの垂直方向の位置を定める基準となり、基準マーカー４２２はマスクの水平方向の位置を定める基準となっている。４２４、４２５は半導体膜のパターニング用マスクのマーカーであり、それぞれ形状が矩形である。マーカー４２４はその矩形の長辺が水平方向に配置されるように、なおかつマーカー４２５はその矩形の長辺が垂直方向に配置されるように、半導体パターニング用のマスクの位置を定める。そして、マーカー４２４が定められた２つの隣り合う基準マーカー４２１の丁度真中に位置するように、なおかつマーカー４２５が定められた２つの隣り合う基準マーカー４２２の丁度真中に位置するように、半導体パターニング用のマスクの位置を定める。
【００９８】
図１６（Ｂ）に半導体膜に形成された基準マーカーの斜視図を示す。基板４３１に成膜された半導体膜４３０の一部は、レーザーによって矩形状に削られており、該削られた部分が基準マーカー４２１、４２２として機能する。
【００９９】
なお本実施例に示したマーカーはほんの一例であり、本発明のマーカーはこれに限定されない。本発明で用いるマーカーは、半導体膜をレーザー光で結晶化させる前に形成することができ、なおかつレーザー光の照射による結晶化の後にでも用いることができるものであれば良い。
【０１００】
本実施例は、実施例１〜４と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例６】
【０１０１】
本実施例では、８つのレーザー発振装置を用いた本発明のレーザー装置の、光学系について説明する。
【０１０２】
図１７、図１８に、本実施例のレーザー装置に用いられる光学系の具体的な構成を示す。図１７は本発明のレーザー装置の光学系の側面図であり、図１７の矢印Ｂの方向から見た側面図を図１８に示す。なお図１８の矢印Ａの方向から見た側面図が、図１７に相当する。
【０１０３】
本実施例ではビームスポットを８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。なお本発明において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。
【０１０４】
４４１〜４５０はシリンドリカルレンズであり、図１７、図１８には示されていないが、本実施例の光学系は１２のシリンドリカルレンズ４４１〜４５２を用いている。図１９に図１７、図１８に示した光学系の斜視図を示す。シリンドリカルレンズ４４１〜４４４のそれぞれに、異なるレーザー発振装置からレーザー光が入射される。
【０１０５】
そしてシリンドリカルレンズ４５０、４４５によってそのビームスポットの形状が加工されたレーザー光が、シリンドリカルレンズ４４１に入射する。入射したレーザー光はシリンドリカルレンズ４４１においてそのビームスポットの形状が加工され、被処理物４４０に照射される。また、シリンドリカルレンズ４５１、４４６によってそのビームスポットの形状が加工されたレーザー光が、シリンドリカルレンズ４４２に入射する。入射したレーザー光はシリンドリカルレンズ４４２においてそのビームスポットの形状が加工され、被処理物４４０に照射される。また、シリンドリカルレンズ４４９、４４７によってそのビームスポットの形状が加工されたレーザー光が、シリンドリカルレンズ４４３に入射する。入射したレーザー光はシリンドリカルレンズ４４３においてそのビームスポットの形状が加工され、被処理物４４０に照射される。また、シリンドリカルレンズ４５２、４４８によってそのビームスポットの形状が加工されたレーザー光が、シリンドリカルレンズ４４４に入射する。入射したレーザー光はシリンドリカルレンズ４４４においてそのビームスポットの形状が加工され、被処理物４４０に照射される。
【０１０６】
被処理物４４０における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になっている。
【０１０７】
なお、本実施例では、被処理物４４０に最も近いシリンドリカルレンズ４４１〜４４４の焦点距離を２０ｍｍとし、シリンドリカルレンズ４４５〜４５２の焦点距離を１５０ｍｍとする。そしてシリンドリカルレンズ４４１〜４４４から被処理物４４０へのレーザー光の入射角θ1は、本実施例では２５°とし、シリンドリカルレンズ４４５〜４５２からシリンドリカルレンズ４４１〜４４４へのレーザー光の入射角θ2を１０°とするように各レンズを設置する。
【０１０８】
なお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。さらに、シリンドリカルレンズの数もこれに限定されず、また用いる光学系はシリンドリカルレンズに限定されない。本発明は、各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を、半導体膜の結晶化に適した形状及びエネルギー密度になるように加工し、なおかつ全てのレーザー光のビームスポットを互いに重ね合わせて合成し、１つのビームスポットにすることができるような光学系であれば良い。
【０１０９】
なお本実施例では、８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８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８つと、該８つのシリンドリカルレンズに対応する４つのシリンドリカルレンズとを有している。
【０１１０】
本実施例は、実施例１〜５と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例７】
【０１１１】
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図２５〜図２８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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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２５（Ａ））。
【０１１４】
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２５（Ａ））。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。
【０１１５】
次に、非晶質半導体膜６９２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、本発明のレーザー装置を用いて行う。本発明では、レーザー装置のＣＰＵに入力されたマスクの情報に従って、非晶質半導体膜を部分的に結晶化させる。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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
なおレーザーは、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。
【０１１８】
上述したレーザー結晶化によって、非晶質半導体膜に部分的に結晶化された領域６９３、６９４、６９５が形成される（図２５（Ｂ））。
【０１１９】
次に、部分的に結晶性が高められた結晶性半導体膜を所望の形状にパターニングして、結晶化された領域６９３、６９４、６９５から島状の半導体膜６０２〜６０６を形成する（図２５（Ｃ））。
【０１２０】
また、島状の半導体膜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。
【０１２１】
次いで、島状の半導体膜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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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２６（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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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２６（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。
【０１３１】
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、島状の半導体膜に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 atoms /cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１３２】
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１×１０13〜１×１０15atoms/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島状の半導体膜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２７（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 atoms /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 atoms /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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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の活性層となる島状の半導体膜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２７（Ｂ））この第４のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状の半導体膜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。
【０１３５】
以上までの工程で、それぞれの島状の半導体膜に不純物領域が形成される。
【０１３６】
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。
【０１３７】
次いで、図２７（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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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島状の半導体膜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。
【０１４０】
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が、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用いても良い。また表面に凸凹が形成されるものを用いても良い。
【０１４１】
本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行うことができるため、工程数の増加なく形成することができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面に凸凹が形成される。
【０１４２】
また、第２の層間絶縁膜６６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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６６３〜６６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜を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）
【０１４５】
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（６３３ａと６３３ｂの積層）は、画素ＴＦＴ６８４と電気的な接続が形成される。また、ゲート配線６６９は、画素ＴＦＴ６８４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ＴＦＴ６８４のドレイン領域と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する島状の半導体膜６０６と電気的な接続が形成される。また、画素電極６７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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と、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導入された不純物領域６５７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島状の半導体膜には、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、島状の半導体膜とで形成している。
【０１４９】
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。
【０１５０】
本実施例は、実施例１〜実施例８と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例８】
【０１５１】
本実施例では、実施例７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２９を用いる。
【０１５２】
まず、実施例７に従い、図２８の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図２８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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
本実施例では、実施例７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。
【０１５５】
このように、ブラックマトリクス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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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２９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。
【０１５８】
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が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。
【０１５９】
なお、本実施例は実施例１〜実施例７と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例９】
【０１６０】
本実施例では、実施例７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。本明細書において、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルに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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
図３０（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３０（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７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。
【０１６４】
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７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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
実施例７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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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を覆って第３の層間絶縁膜７５０上に導電膜を形成し、レジスト７６０を形成する。そしてレジスト７６０を用いて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３０（Ｂ））。
【０１６９】
また、配線７０７は電流制御ＴＦＴ７３４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ＴＦＴ７３４の画素電極７１１上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接続する電極である。
【０１７０】
配線７０１〜７０７を形成後、図３０（Ｂ）に示すようにレジスト７６０を除去せず、そのままパッシベーション膜７１２を形成する。パッシベーション膜７１２は、配線７０１〜７０７、第３の層間絶縁膜７５０及びレジスト７６０を覆うように形成する。パッシベーション膜７１２は、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化アルミニウムもしくは窒化酸化アルミニウム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。そしてパッシベーション膜７１２をエッチングして、画素電極７１１の一部を露出させる。
【０１７１】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図３０（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。
【０１７２】
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、昇華性や溶解性を有さない有機化合物の凝集体（好ましくは分子数が１０以下）又は連鎖する分子の長さが５μm以下（好ましくは５０μm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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
こうして図３０（Ｂ）に示すような構造の発光装置が完成する。なお、パッシベーション膜７１２を形成した後、保護膜を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材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。
【０１８２】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ７３１、pチャネル型ＴＦＴ７３２、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。
【０１８３】
さらに、図３０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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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が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。
【０１８６】
なお、本実施例は実施例１〜実施例７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。
【実施例１０】
【０１８７】
本実施例では、レーザー照射により結晶化された半導体膜のＳＥＭ写真について説明する。
【０１８８】
ガラス基板上に下地膜として、プラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）４００ｎｍを形成した。続いて、前記下地膜上に半導体膜として、プラズマＣＶＤ法により非晶質珪素膜１５０ｎｍを形成した。そして、５００℃で３時間の熱処理を行って、半導体膜が含有する水素を放出させた後、レーザアニール法により半導体膜の結晶化を行った。レーザアニール法の条件は、レーザ光としてＹＶＯ4レーザの第２高調波を用い、レーザ光の入射角θを１８°として矩形状ビームを形成し、ビームスポットの中心軸が走査方向に対して直角になるように基板を５０ｃｍ／ｓｅｃの速度で移動させながら照射して、半導体膜の結晶化を行った。
【０１８９】
このようにして得られた結晶性半導体膜にセコエッチングを行って、ＳＥＭにより１万倍にて表面を観察した結果を図２０に示す。なお、セコエッチングにおけるセコ液はＨＦ：Ｈ2Ｏ＝２：１に添加剤としてＫ2Ｃｒ2Ｏ7を用いて作製されるものである。図２０は、図中の矢印で示す方向にレーザ光を相対的に走査させて得られたものであり、走査方向に対して大粒径の結晶粒が形成されている様子がわかる。
【０１９０】
このように、レーザー光を用いて結晶化を行った半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、そのチャネル形成領域に含まれうる結晶粒界の本数を少なくすることができる。また、個々の結晶粒は実質的に単結晶と見なせる結晶性を有することから、単結晶半導体を用いたトランジスタと同等もしくはそれ以上の高いモビリティ（電界効果移動度）を得ることも可能である。
【０１９１】
さらに、形成された結晶粒が一方向に揃っているため、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減らすことができる。そのため、オン電流値（ＴＦＴがオン状態にある時に流れるドレイン電流値）、オフ電流値（ＴＦＴがオフ状態にある時に流れるドレイン電流値）、しきい値電圧、Ｓ値及び電界効果移動度のバラツキを低減することも可能となり、電気的特性は著しく向上する。
【実施例１１】
【０１９２】
本実施例では、特開平７−１８３５４０号公報に記載された方法を利用し、レーザー照射により結晶化された半導体膜のＳＥＭ写真について説明する。
【０１９３】
実施例１０にしたがって、非晶質珪素膜を形成した後、特開平７−１８３５４０号公報に記載された方法を利用し、前記半導体膜上にスピンコート法にて酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積１０ｍｌ）を塗布し、５００℃の窒素雰囲気で１時間、５５０℃の窒素雰囲気で１２時間の熱処理を行った。続いて、レーザアニール法により、半導体膜の結晶性の向上を行う。レーザアニール法の条件は、レーザ光としてＹＶＯ4レーザの第２高調波を用い、レーザ光の入射角θを１８°として矩形状ビームを形成し、ビームスポットの中心軸が走査方向に対して直角になるように基板を５０ｃｍ／ｓの速度で移動させながら照射して、半導体膜の結晶性の向上を行った。
【０１９４】
このようにして得られた結晶性半導体膜にセコエッチングを行って、ＳＥＭにより１万倍にて表面を観察した。その結果を図２１に示す。図２１は、図中の矢印で示す方向にレーザ光を相対的に走査させて得られたものであり、走査方向に対して大粒径の結晶粒が形成されている様子がわかる。また、図２０で示す結晶粒よりも図２１で示す結晶粒の方が、レーザ光の相対的な走査方向に対して交差する方向に形成される粒界が少ないことが特徴的である。
【０１９５】
このように、レーザー光を用いて結晶化を行った半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、そのチャネル形成領域に含まれうる結晶粒界の本数を少なくすることができる。また、個々の結晶粒は実質的に単結晶と見なせる結晶性を有することから、単結晶半導体を用いたトランジスタと同等もしくはそれ以上の高いモビリティ（電界効果移動度）を得ることも可能である。
【０１９６】
さらに、形成された結晶粒が一方向に揃っているため、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減らすことができる。そのため、オン電流値、オフ電流値、しきい値電圧、Ｓ値及び電界効果移動度のバラツキを低減することも可能となり、電気的特性は著しく向上する。
【実施例１２】
【０１９７】
本実施例では、実施例１０に従って結晶化された半導体膜を用いてＴＦＴを作製した例について説明する。
【０１９８】
本実施例では、ガラス基板を用い、ガラス基板上に下地膜として、プラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）５０ｎｍ、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）１００ｎｍを積層した。次いで、下地膜上にプラズマＣＶＤ法により非晶質珪素膜１５０ｎｍを形成した。そして、５００℃で３時間の熱処理を行って、半導体膜が含有する水素を放出させ、ＹＶＯ4レーザの第２高調波を用いて、実施例１０に記載の条件に従って結晶化させた。
【０１９９】
そして、第１のドーピング処理を行う。これはしきい値を制御するためのチャネルドープである。材料ガスとしてＢ2Ｈ6を用い、ガス流量３０ｓｃｃｍ、電流密度０．０５μＡ、加速電圧６０ｋＶ、ドーズ量１×１０14 atoms/cm2として行った。続いて、パターニングを行って、結晶化された半導体膜を所望の形状にエッチングした後、エッチングされた半導体膜を覆うゲート絶縁膜としてプラズマＣＶＤ法により膜厚１１５ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成する。次いで、ゲート絶縁膜上に導電膜として膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜を積層形成する。
【０２００】
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（図示せず）を形成して、Ｗ膜、ＴａＮ膜、ゲート絶縁膜をエッチングした後、第２のドーピング処理を行い、半導体膜にｎ型を付与する不純物元素を導入する。この場合、Ｗ膜、ＴａＮ膜をエッチングすることで形成された導電層が、ｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的にチャネル形成領域と、該チャネル形成領域を挟んでいる不純物領域とが形成される。本実施例では第２のド−ピング処理は、半導体膜の膜厚が１５０ｎｍと厚いため２条件に分けて行った。本実施例では、材料ガスとしてフォスフィン（ＰＨ3）を用い、ドーズ量を２×１０13atoms/cm2とし、加速電圧を９０ｋＶとして行った後、ドーズ量を５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を１０ｋＶとして行った。
【０２０１】
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をｎチャネル型ＴＦＴの半導体膜を覆うように形成して、第３のドーピング処理を行う。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体膜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を形成する。導電層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。本実施例では第３のド−ピング処理においても、半導体膜の膜厚が１５０ｎｍと厚いため２条件に分けて行った。本実施例では、材料ガスとしてジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用い、ドーズ量を２×１０13atoms/cm2とし、加速電圧を９０ｋＶとして行った後、ドーズ量を１×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を１０ｋＶとして行った。
【０２０２】
以上までの工程で、それぞれの島状の半導体膜にチャネル形成領域と、該チャネル形成領域を挟む不純物領域が形成される。
【０２０３】
次いで、レジストからなるマスクを除去して、プラズマＣＶＤ法により第１の層間絶縁膜として膜厚５０ｎｍの酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２．８％、Ｏ＝６３．７％、Ｈ＝３．５％）を形成した。次いで、熱処理により、島状の半導体膜の結晶性の回復、それぞれの島状の半導体膜に添加された不純物元素の活性化を行う。本実施例ではファーネスアニール炉を用いた熱アニール法により、窒素雰囲気中にて５５０度４時間の熱処理を行った。
【０２０４】
次いで、第１の層間絶縁膜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の層間絶縁膜を形成する。本実施例では、ＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの窒化珪素膜を形成した後、膜厚４００ｎｍの酸化珪素膜を形成した。そして、熱処理を行うと水素化処理を行うことができる。本実施例では、ファーネスアニール炉を用い、４１０度で１時間、窒素雰囲気中にて熱処理を行った。
【０２０５】
続いて、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線を形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍのＡｌ―Ｓｉ膜と、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜との積層膜をパターニングして形成した。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。
【０２０６】
以上の様にして形成されたｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴの電気的特性を測定した。ｎチャネル型ＴＦＴの電気的特性を図２２（Ａ）に、ｐチャネル型ＴＦＴの電気的特性を図２２（Ｂ）に示す。電気的特性の測定条件は、測定点をそれぞれ２点とし、ゲート電圧Ｖｇ＝―１６〜１６Ｖの範囲で、ドレイン電圧Ｖｄ＝１Ｖ、５Ｖとした。また、図２２において、ドレイン電流（ＩＤ）は実線で、移動度（μＦＥ）は点線で示している。
【０２０７】
図２２より、実施例１０で形成された結晶性半導体膜を用いたＴＦＴの電気的特性は著しく向上していることがわかる。これは、半導体膜に大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、そのチャネル形成領域に含まれうる結晶粒界の本数を少なくすることができるためである。さらに、形成された結晶粒は一方向に揃っているため、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減らすことができる。そのため、特に移動度が、ｎチャネル型ＴＦＴにおいて５２４ｃｍ2／Ｖｓ、ｐチャネル型ＴＦＴにおいて２０５ｃｍ2／Ｖｓとなることがわかる。このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すれば、その動作特性および信頼性をも向上することが可能となる。
【実施例１３】
【０２０８】
本実施例では、実施例１１に従って結晶化された半導体膜を用いてＴＦＴを作製した例について説明する。
【０２０９】
実施例１１に従って、半導体膜として非晶質珪素膜まで形成する。そして、特開平７−１８３５４０号公報に記載された方法を利用し、前記半導体膜上にスピンコート法にて酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積１０ｍｌ）を塗布して金属含有層を形成する。そして、５００℃の窒素雰囲気で１時間、５５０℃の窒素雰囲気で１２時間の熱処理を行った。続いて、レーザアニール法により、半導体膜の結晶性の向上を行う。レーザアニール法の条件は、レーザ光としてＹＶＯ4レーザの第２高調波を用い、実施例１１に記載した条件に従って行った。
【０２１０】
これ以降の工程は実施例１２にしたがって行い、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴが形成された。これらの電気的特性を測定し、レーザアニールにおいて、ｎチャネル型ＴＦＴの電気的特性を図２３（Ａ）に、ｐチャネル型ＴＦＴの電気的特性を図２３（Ｂ）に示す。電気的特性の測定条件は、測定点をそれぞれ２点とし、ゲート電圧Ｖｇ＝―１６〜１６Ｖの範囲で、ドレイン電圧Ｖｄ＝１、５Ｖとした。また、図２３において、ドレイン電流（ＩＤ）は実線で、移動度（μＦＥ）は点線で示している。
【０２１１】
図２３より、実施例１１で形成された結晶性半導体膜を用いたＴＦＴの電気的特性は著しく向上していることがわかる。これは、本発明を用いて結晶化を行った半導体膜には大粒径の結晶粒が形成されているため、前記半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、そのチャネル形成領域に含まれうる結晶粒界の本数を少なくすることができるためである。さらに、形成された結晶粒は一方向に揃っているおり、かつ、レーザ光の相対的な走査方向に対して交差する方向に形成される粒界が少ないため、キャリアが結晶粒界を横切る回数を極端に減らすことができる。そのため、特に移動度がｎチャネル型ＴＦＴにおいて５９５ｃｍ2／Ｖｓ、ｐチャネル型ＴＦＴにおいて１９９ｃｍ2／Ｖｓと非常に優れていることがわかる。そして、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すれば、その動作特性および信頼性をも向上することが可能となる。
【実施例１４】
【０２１２】
本発明のレーザー装置によって形成された半導体装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図２４に示す。
【０２１３】
図２４（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。本発明の半導体装置は表示部２００３に用いることができる。半導体装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。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。
【０２１４】
図２４（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。本発明の半導体装置は表示部２１０２及びその他回路に用いることができる。
【０２１５】
図２４（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。本発明の半導体装置は表示部２２０３及びその他回路に用いることができる。
【０２１６】
図２４（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。本発明の半導体装置は表示部２３０２及びその他回路に用いることができる。
【０２１７】
図２４（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が、本発明の半導体装置はこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４及びその他回路に用いることができる。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。
【０２１８】
図２４（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。本発明の半導体装置は表示部２５０２及びその他回路に用いることができる。
【０２１９】
図２４（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。本発明の半導体装置は表示部２６０２及びその他回路に用いることができる。
【０２２０】
ここで図２４（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。本発明の半導体装置は表示部２７０３及びその他回路に用いることができる。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力を抑えることができる。
【０２２１】
なお、上述した電子機器の他に、フロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【０２２２】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜１３に示したいずれの構成の半導体装置を用いても良い。
【実施例１５】
【０２２３】
レーザー光を照射する被処理物を載置するステージは、Ｘ方向またはＹ方向に設けられたガイドレールに沿って移動させるのが一般的である。そしてガイドレールと、ステージを固定する部分（スライダ）との間には、ボール（ベアリング）と呼ばれる曲面を有した物体が挟まれており、摩擦による負荷を低減してステージの移動をスムーズに行えるような機構が設けられている。
【０２２４】
このボールは度重なるステージの移動により磨耗するため、定期的なメンテナンスによる交換が必要であり、またよりスムーズにステージを移動させるためには、ステージの移動の際に生じる摩擦をより小さくする必要があった。
【０２２５】
図３４（Ａ）に本実施例の、ステージを移動させるための手段（位置制御手段）を示す。７０００はガイドレールであり、ステージを一定の方向に移動させるために、一方向に沿って凹凸が形成されている。また、７００１はスライダと呼ばれるステージを固定する部分であって、ガイドレール７０００に沿って移動させることができる。またロッド７００２は、スライダ７００１に設けられた孔を貫いている軸であり、ガイドレールに沿う方向に設けられている。ロッド７００２は、エンドプレート７００４によってガイドレール７０００に固定されている。
【０２２６】
スライダ７００１にはケーブル７００３を介して、電源電圧と空気が送られている。図３４（Ｂ）にスライダ７００１の拡大図を示す。スライダ７００１は、スライダ７００１とガイドレール７０００とが引き合うような磁場を、電源電圧により生じさせる。また、スライダ７００１は、スライダ７００１に設けられた孔においてロッド７００２と接触しないよう離れる方向の磁場を、電源電圧により生じさせる。そして一方で、送られてきた空気を、空気孔７００５からスライダ７００１とガイドレール７０００の間に放出する。スライダ７００１とガイドレール７０００は、この磁場により引き合う方向に力が働き、空気の放出により離れる方向に力が働くため、一定の間隔が保たれる。
【０２２７】
なお、ケーブルを介して与えられた電源電圧により磁場を生じさせるのではなく、ガイドレール７０００とスライダ７００１のいずれか一方を磁性体にするようにしても良い。またガイドレール７０００とスライダ７００１の両方を磁性体としても良い。
【０２２８】
また、ケーブルを介して与えられた電源電圧により磁場を生じさせるのではなく、ロッド７００２とスライダ７００１のいずれか一方を磁性体、もう一方を磁性体により引きつけられる材料で形成するようにして、磁場を生じさせても良い。またロッド７００２とスライダ７００１の両方を磁性体としても良い。
【０２２９】
本実施例で示したようなステージの移動手段を用いることで、非接触にて、ガイドレールに沿ったステージの移動が可能になり、ボールの磨耗による定期的なボールの交換を不要にして、メンテナンスを容易にすることができる。また、非接触であるため摩擦が殆ど生じず、ボールを用いた場合に比べてステージの移動をよりスムーズに行うことができる。
【０２３０】
図３４（Ｃ）に、スライダ７００１上に固定されたステージ７０１０の上に、レーザー光を照射する被処理物７０１１を載置している様子を示す。本実施例のステージの移動手段により、ステージの移動がよりスムーズになるので、レーザー光の照射をより均一に行なうことが可能になる。
【０２３１】
本実施例は、実施例１〜１４と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例１６】
【０２３２】
本実施例では、アクティブ除振台を用いた場合について説明する。
【０２３３】
図３５（Ａ）に、本発明のレーザー装置をアクティブ除振台上に載置した状態を示す。アクティブ除振台は、レーザー装置を実際に載置する定盤７１００と、複数のアイソレータ７１０２と、足場となる架台７１０１と、コントローラ７１０３とを有している。
【０２３４】
定盤７１００は、アイソレータ７１０２を間に挟んで架台７１０１上に設けられている。アイソレータ７１０２は、振動を検知して除振するためのジンバル機構が設けられたジンバルピストン（空気ばね）を有している。そしてコントローラ７１０３は、ジンバルピストンの動作を制御している。
【０２３５】
ちなみに、図３５（Ａ）において定盤７１００上に載置されているレーザー装置は、４つのレーザー発振装置７１０４を有している。また７１０５は光学系であり、レーザー発振装置７１０４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、本発明の光学系７１０５で重要なのは、複数のレーザー発振装置７１０４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重ね合わせることで、合成できることである。
【０２３６】
合成されたビームスポットは、被処理物である基板７１０６に照射される。基板７１０６はステージ７１０７上に載置されている。図３５（Ａ）では、位置制御手段７１０８、７１０９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、ステージ７１０７の位置が、位置制御手段７１０８、７１０９によって制御されている。位置制御手段７１０８がＸ方向におけるステージ７１０７の位置の制御を行っており、位置制御手段７１０９はＹ方向におけるステージ７１０７の位置制御を行う。
【０２３７】
図３５（Ｂ）を用いて、ジンバルピストンの具体的な機能について説明する。
図３５（Ｂ）において、７２００はジンバルピストンの大まかな構成を示したものである。ジンバルピストン７２００は、架台７１０１に固定されている支持台７２０２と、定盤７１００に固定されているロードディスク７２０１とを有している。ロードディスク７２０１にはサポートロッド７２０４が固定されており、定盤７１００が振動することでロードディスク７２０１が揺れると、支持台７２０２の内部でサポートロッド７２０４が振り子状に揺れ動く構造になっている。
【０２３８】
変位センサ７２０５は、該サポートロッド７２０４を用いて、Ｘで示す位置におけるロードディスク７２０１の変位をモニターする。また、Ｘで示す位置におけるロードディスク７２０１の変位の加速度を第１加速度センサ７２０６でモニターし、Ｘ0で示す位置における架台７１０１の変位の加速度を第２加速度センサ７２０７でモニターする。
【０２３９】
これら３つのモニターの結果は、コントローラ７１０３に送られる。コントローラ７１０３は、変位センサ７２０５、第１加速度センサ７２０６及び第２加速度センサ７２０７でのモニターの結果から、定盤７１００の変位と、変位の加速度と、変位の速度とを得て、これらの値から定盤７１００の振動を抑えるための、変位、加速度及び速度の各フィードバックの値を求める。そして該変位、加速度及び速度の各フィードバックの値に従ってロードディスク７２０１に逆の振動を与えるように圧縮空気をジンバルピストン７２００に与える。
【０２４０】
上記構成により、架台７１０１が設置されている床からの振動、及び位置制御手段７１０８、７１０９等によるレーザー装置からの振動を、圧縮空気により与えられる振動により相殺することができ、定盤７１００の振動を抑えることができる。
【０２４１】
なおコントローラ７１０３は、定盤７１００に与えられる振動を学習し、次に同じ振動が与えられた際に、速やかに除振を行なえる機能を備えていても良い。
【０２４２】
定盤７１００の振動を抑えることで、レーザー装置が有する光学系のアライメントが振動によりずれるのを防ぐことができる。特に複数台のレーザー発振装置を用いてビームスポットを合成するような、光学系のより精密なアライメントが要求される場合には、上記構成は非常に有用である。
【０２４３】
本実施例は、実施例１〜１５と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例１７】
【０２４４】
本実施例では、レーザービームを重ね合わせたときの、各レーザービームの中心間の距離と、エネルギー密度との関係について説明する。
【０２４５】
図３６に、各レーザービームの中心軸方向におけるエネルギー密度の分布を実線で、合成されたレーザービームのエネルギー密度の分布を破線で示す。レーザービーム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。
【０２４６】
合成前のレーザービームにおいて、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。また、合成されたレーザービームにおいて、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３７に示す。なお図３７では、Ｙを百分率で表した。
【０２４７】
図３７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。
【０２４８】
（式１）
Ｙ＝６０−２９３Ｘ＋３４０Ｘ2（Ｘは２つの解のうち大きい方とする）
【０２４９】
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、それではレーザービーム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。
【０２５０】
次に、Ｙの許容範囲について説明する。図３８に、レーザービーム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。
【０２５１】
合成後のレーザービーム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３８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。
【０２５２】
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レーザービーム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。
【０２５３】
本実施例は、実施例１〜１６と組み合わせて実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２５４】
【図１】本発明のレーザー装置の構造を示す図。
【図２】本発明の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】本発明の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４】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５】被処理物においてレーザー光の移動方向を示す図。
【図６】ＴＦＴの活性層におけるレーザー光の移動方光を示す図。
【図７】マーカーの位置を示す図。
【図８】本発明の生産システムの流れを示すフローチャート。
【図９】従来の生産システムの流れを示すフローチャート。
【図１０】本発明の生産システムの流れを示すフローチャート。
【図１１】本発明のレーザー装置の光学系の図。
【図１２】本発明のレーザー装置の光学系の図。
【図１３】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１４】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１５】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１６】マーカーの構造を示す図。
【図１７】本発明のレーザー装置の光学系の図。
【図１８】本発明のレーザー装置の光学系の図。
【図１９】本発明のレーザー装置の光学系の図。
【図２０】結晶化された半導体膜のＳＥＭ写真。
【図２１】結晶化された半導体膜のＳＥＭ写真。
【図２２】ＴＦＴの特性を示す図。
【図２３】ＴＦＴの特性を示す図。
【図２４】本発明の半導体装置を用いた電子機器の図。
【図２５】本発明のレーザー装置を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図２６】本発明のレーザー装置を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図２７】本発明のレーザー装置を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図２８】本発明のレーザー装置を用いた半導体装置の作製方法を示す図。
【図２９】本発明のレーザー装置を用いて作製された液晶表示装置の図。
【図３０】本発明のレーザー装置を用いた発光装置の作製方法を示す図。
【図３１】半導体膜の逆極点図。
【図３２】半導体膜の逆極点図。
【図３３】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３４】位置制御手段の構成を示す図。
【図３５】アクティブ除振台の構成を示す図。
【図３６】重ね合わせたレーザービーム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３７】レーザービームの中心間の距離とエネルギー差の関係を示す図。
【図３８】レーザービーム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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