(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に、該下地膜に接する第１の表面と、その反対側に第２の表面と、を有する第１形状の非晶質半導体層を形成し、
前記第１形状の非晶質半導体層の前記第２の表面に第１のレーザー光を照射して、かつ、前記第１形状の非晶質半導体層の周辺の領域より入射して、前記基板を透過して反射板にて反射した第２のレーザー光を前記第１の表面から照射して、第１形状の結晶質半導体層を形成し、
前記第１形状の結晶質半導体層の端部から１μｍ以上除去して、第２形状の結晶質半導体層を形成し、
前記第２形状の結晶質半導体層に、一導電型の不純物を添加することによって、高濃度ｎ型不純物領域又は高濃度ｐ型不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に、該下地膜に接する第１の表面と、その反対側に第２の表面と、を有する第１形状の非晶質半導体層を形成し、
前記第１形状の非晶質半導体層に結晶化を助長する元素を導入し、
前記第１形状の非晶質半導体層の前記第２の表面に第１のレーザー光を照射して、かつ、前記第１形状の非晶質半導体層の周辺の領域より入射して、前記基板を透過して反射板にて反射した第２のレーザー光を前記第１の表面から照射して、第１形状の結晶質半導体層を形成し、
前記第１形状の結晶質半導体層の端部から１μｍ以上除去して、第２形状の結晶質半導体層を形成し、
前記第２形状の結晶質半導体層に、一導電型の不純物を添加することによって、高濃度ｎ型不純物領域又は高濃度ｐ型不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に非晶質半導体層を形成し、
前記非晶質半導体層に結晶化を助長する元素を導入し、加熱処理により、結晶質半導体膜を形成し、
第１の表面と、その反対側に第２の表面を有する第１形状の結晶質半導体層を形成し、
前記第１形状の結晶質半導体層の第２の表面に第１のレーザー光を照射して、かつ、前記第１形状の結晶質半導体層の周辺の領域より入射して、前記基板を透過して反射板にて反射した第２のレーザー光を前記第１の表面から照射し、
前記第１形状の結晶質半導体層の端部から１μｍ以上除去して、第２形状の結晶質半導体層を形成し、
前記第２形状の結晶質半導体層に、一導電型の不純物を添加することによって、高濃度ｎ型不純物領域又は高濃度ｐ型不純物領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、
前記高濃度ｎ型不純物領域において、前記結晶化を助長する元素が１×１０１７〜１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度で含有してい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、
前記反射板は、凹凸形状を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記反射板の前記第２のレーザー光に対する拡散反射率が、５０〜７０％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、
前記第２形状の結晶質半導体層上にＩＣＰエッチング法によってゲート電極を形成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のいずれか一において、
前記半導体装置は、有機エレクトロルミネッセンス材料を用いた表示装置、パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、携帯型情報端末、デジタルカメラ、デジタルビデオディスクプレーヤー、ゴーグル型ディスプレイ、電子遊技機器、プロジェクター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、絶縁表面を有する基板上に形成する結晶構造を有する半導体膜の作製方法、並びに該半導体膜を活性層に用いた半導体装置の作製方法に関する。特に、結晶質半導体層で活性層を形成した薄膜トランジスタの作製方法に関する。尚、本明細書において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、薄膜トランジスタを用いて形成されるアクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される電気光学装置、およびそのような電気光学装置を搭載した電子機器は半導体装置の範疇とする。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスなどの透光性を有する絶縁基板上に非晶質半導体層を形成し、レーザーアニール法や熱アニール法などで結晶化させた結晶質半導体層を活性層とした薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:以下、ＴＦＴと記す）が開発されている。絶縁基板には、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板が多くの場合用いられている。このようなガラス基板は石英基板と比べ耐熱性は劣るものの市販価格は安価であることから、大面積基板を容易に製造できる利点を有している。
【０００３】
レーザーアニール法はガラス基板の温度をあまり上昇させず、非晶質半導体層にのみ高いエネルギーを与えて結晶化させることができる結晶化技術として知られている。特に、短波長の光を大出力が得られるエキシマレーザーはこの用途において最も適していると考えられている。エキシマレーザーを用いたレーザーアニール法は、レーザービームを被照射面においてスポット状や線状となるように光学系で加工し、その加工されたレーザー光で被照射面を走査すること（レーザー光の照射位置を被照射面に対して相対的に移動させる）により行う。例えば、線状レーザー光を用いたエキシマレーザーアニール法は、その長手方向と直角な方向だけの走査で被照射面全体をレーザーアニールすることも可能であり、生産性に優れることからＴＦＴを用いる液晶表示装置の製造技術として主流となりつつある。その技術は一枚のガラス基板上に画素部を形成する画素ＴＦＴと、画素部の周辺に設けられる駆動回路のＴＦＴを形成したモノシリック型の液晶表示装置を可能とした。
【０００４】
しかし、レーザーアニール法で作製される結晶質半導体層は複数の結晶粒が集合して形成され、その結晶粒の位置と大きさはランダムなものであった。ガラス基板上に作製されるＴＦＴは、素子分離のために、結晶質半導体層を島状のパターンに分離して形成している。その場合において、結晶粒の位置や大きさを指定して形成することはできなかった。結晶粒の界面（結晶粒界）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や結晶粒界におけるポテンシャル準位の影響により、キャリアの電流輸送特性が低下させる原因があった。しかし、結晶の性質がＴＦＴの特性に重大な影響を及ぼすチャネル形成領域を、結晶粒界の影響を排除して単一の結晶粒で形成することは殆ど不可能であった。そのため結晶質シリコン膜を活性層とするＴＦＴは、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。
【０００５】
このような問題点を解決するために、結晶粒を大きく成長させる試みがなされている。例えば、「"High-Mobility Poly-Si Thin-Film Transistors Fabricated by a Novel Excimer Laser Crystallization Method", K.Shimizu, O.Sugiura and M.Matumura, IEEE Transactions on Electron Devices vol.40, No.1, pp112-117,1993」には、基板上にＳｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉの３層構造の膜を形成し、エキシマレーザー光をその膜側と基板側の両側から照射するデュアルビームレーザーアニール法についての報告がある。その方法によれば、ある所定のエネルギー強度でレーザー光を照射することにより結晶粒の大粒形化を図ることができることが示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
モノシリック型の液晶表示装置は、画像表示を行う画素部と駆動回路が同一の基板上に形成されている。画素部には画素ＴＦＴと保持容量が設けられおり、駆動回路にはＣＭＯＳ回路を基本として形成されるシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、バッファ回路、サンプリング回路などから構成されている。しかし、画素ＴＦＴと駆動回路のＴＦＴとでは動作条件が同一でなく、従ってＴＦＴに要求される特性は少なからず異なっている。例えば、画素ＴＦＴはスイッチ素子として機能するものであり、液晶に電圧を印加して駆動させるものである。液晶は交流で駆動させるので、フレーム反転駆動と呼ばれる方式が多く採用されている。この方式では消費電力を低く抑えるために、画素ＴＦＴに要求される特性はオフ電流値（ＴＦＴがオフ動作時に流れるドレイン電流）を十分低くすることである。一方、制御回路のバッファ回路は高い駆動電圧が印加されるため、高電圧が印加されても壊れないように耐圧を高めておく必要がある。また電流駆動能力を高めるために、オン電流値（ＴＦＴがオン動作時に流れるドレイン電流）を十分確保する必要がある。
【０００７】
また、ＴＦＴにおいて重要な特性パラメータであるしきい値電圧（以下、Ｖthと記す）を所定の範囲内に制御するためには、チャネル形成領域の価電子制御の他に、活性層に密接して絶縁膜で形成する下地膜やゲート絶縁膜および層間絶縁膜の荷電欠陥密度を低減さることや、その内部応力のバランスを考慮する必要があつた。このような要求に対して、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などのシリコンを構成元素として含む材料が適していた。
【０００８】
このように、モノシリック型の液晶表示装置の性能向上を図るには、活性層を形成する結晶質半導体層の結晶粒の大粒形化によりＴＦＴの性能を向上を図るのみでは不十分であり、活性層とその上方および下方に形成する下地膜やゲート絶縁膜および層間絶縁膜の諸特性をも考慮する必要があった。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決するための技術であり、島状のパターンに形成された半導体領域を、単結晶または単結晶と見なせる領域として形成すると共に、ＴＦＴの諸特性を安定化させることのできる積層構造を同時に実現させることを目的とする。さらに、同一の基板上に複数の機能回路が形成されるモノシリック型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、その機能回路が要求する仕様に応じて適切な性能のＴＦＴを配置することを可能とし、その動作特性や信頼性を大幅に向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ガラスなどの基板上に形成した非晶質半導体層から結晶質半導体層を形成する方法にレーザーアニール法を用いる。本発明のレーザーアニール法は、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやアルゴンレーザーをその光源とし、光学系にて線状に形成されたレーザー光を、半導体層の下地膜と接する第１の表面と、その反対側の第２の表面の両方から照射する。
【００１１】
図３（Ａ）はこのようなレーザーアニール装置の構成を示す図である。レーザーアニール装置は、レーザー発振器１２０１、光学系１１００、基板を固定するステージ１２０２を有し、ステージ１２０２にはヒーター１２０３とヒーターコントローラー１２０４が付加されて、基板を１００〜４５０℃まで加熱することができる。ステージ１２０２上には反射板１２０５が設けられ、その上に基板１２０６を設置する。図３（Ａ）のような構成のレーザーアニール装置の構成において、基板１２０６の保持方法を図３（Ｂ）を用いて説明する。ステージ１２０２に保持された基板１２０６は、反応室１２１３に設置されレーザー光が照射される。反応室内は図示されていない排気系またはガス系により減圧状態または不活性ガス雰囲気とすることができ、半導体膜を汚染させることなく１００〜４５０℃まで加熱することができる。ステージ１２０２はガイドレール１２１６に沿って反応室内を移動することができ、基板の全面に線状レーサー光を照射させることができる。レーザー光は基板１２０６の上面に設けられた図示されていない石英製の窓から入射する。また、図３（Ｂ）ではこの反応室１２１３にトランスファー室１２１０、中間室１２１１、ロード・アンロード室１２１２が接続し、仕切弁１２１７、１２１８で分離されている。ロード・アンロード室１２１２には複数の基板を保持することが可能なカセット１２１４が設置され、トランスファー室１２１０に設けられた搬送ロボット１２１５により基板が搬送される。基板１２０６は搬送中の基板を表す。このような構成とすることによりレーザーアニールを減圧下または不活性ガス雰囲気中で連続して処理することができる。
【００１２】
図２（Ａ）、（Ｂ）は図３（Ａ）で示したレーザーアニール装置の光学系構成を説明する図である。レーザー発振器１１０１にはエキシマレーザーやアルゴンレーザーなどを適用する。図２（Ａ）は光学系１１００を側面から見た図であり、レーザー発振器１１０１から出たレーザー光はシリンドリカルレンズアレイ１１０２により縦方向に分割される。この分割されたレーザー光はシリンドリカルレンズ１１０４により、一旦集光された後広がって、ミラー１１０７で反射され、その後、シリンドリカルレンズ１１０８により照射面１１０９で線状レーザー光となるようにする。これにより、線状レーザー光の幅方向のエネルギー分布の均一化を図ることができる。また、図２（Ｂ）は光学系１１００を上面から見た図であり、レーザー発振器１１０１から出たレーザー光はシリンドリカルレンズアレイ１１０２により横方向に分割される。その後、シリンドリカルレンズ１１０５により、レーザー光は照射面１１０９で一つに合成される。これにより、線状レーザー光の長手方向のエネルギー分布の均一化を図ることができる。
【００１３】
さらに、図１は本発明に関わるレーザーアニール法の概念を説明する図である。ガラスなどの基板１００１上に絶縁膜１００２が形成され、その上に島状半導体層１００３が形成されている。絶縁膜１００２は酸化シリコン膜や窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、およびアルミニウムを成分とする絶縁膜などを適用し、これらの膜単体か若しくは適宣組み合わせて用いる。そして、図２（Ａ）、（Ｂ）で説明した光学系１１００により、シリンドリカルレンズ１１０８と同等の機能を有するシリンドリカルレンズ１００５を通過したレーザー光は線状レーザー光として島状半導体層１００３に照射される。島状半導体層１００３には、シリンドリカルレンズ１００５を通過して直接島状半導体層１００３の第２の表面から照射する直達レーザー光成分１００６と、絶縁膜１００２と基板１００１を透過して、反射板１００４で反射して、再度基板１００１と絶縁膜１００２を透過して島状半導体層１００３の第１の表面から照射される拡散レーザー光成分１００７がある。いずれにしても、シリンドリカルレンズ１００５を通過したレーザー光は、集光される過程で基板表面に対し、４５〜９０°の入射角を持つので、反射板１００４で反射するレーザー光は、島状半導体層１００３の内側の方向にも反射する。反射板１００４はアルミニウムなどで反射表面を形成する。この反射表面を鏡面にしておくと、２４０〜３２０nmの波長範囲で約９０％の正反射率が得られる。また、材質をアルミニウムとして、その表面に数１００nmの微細な凹凸形状を形成しておくと、拡散反射率（積分反射率―正反射率）は５０〜７０％が得られる。
【００１４】
このようにして、レーザー光は基板１００１の第２の表面と第１の表面から照射され、この基板１００１上に形成された島状半導体層１００３は両面からレーザーアニールされることになる。レーザーアニール法では、照射するレーザー光の条件を最適なものとすることにより半導体膜を瞬時に加熱して溶融させ、結晶核の発生密度とその結晶核からの結晶成長を制御しようとしている。エキシマレーザーの発振パルス幅は数nsec〜数百nsec、例えば３０nsecであるので、パルス発振周波数を３０Ｈｚとして照射すると、そのレーザー光が照射された領域の半導体層はパルスレーザー光により瞬時に加熱され、その加熱時間よりも遥かに長い時間冷却される。
【００１５】
基板上に形成された半導体層に対して、一方の面のみからのレーザー光の照射では、片側しか加熱されないので、加熱溶融と冷却固化のサイクルは急峻なものとなり、結晶核の発生密度を制御できたとしても十分な結晶成長は期待できない。しかし、半導体層の両方の面からレーザー光を照射するとこの加熱溶融と冷却固化のサイクルが緩やかなものとなり、冷却固化の過程で結晶成長に許容される時間が相対的に長くなることにより、充分な結晶成長を得ることができる。
【００１６】
エキシマレーザー光の波長では、レーザー光は半導体層の最表面のみ吸収されて熱に変換される。例えば、波長３０８nmのＸｅＣｌエキシマレーザー光の場合、シリコン層の表面から２０nmまでの領域で殆どが吸収され発熱する。その後、その領域から内側のシリコン層に熱伝導することで、シリコン層全体がアニールされる。つまり、レーザー光が照射されている間は、常にシリコン層の表面温度が他の領域と比較して高くなる。この事は、レーザーアニールにおける熱伝導シミュレーションから得られる結果から推測することができる。
【００１７】
ここで、表側からの片面からレーザー光を照射した場合と、表側と裏側の両面からレーザー光が照射された時において、シリコン層に吸収されて熱に変換されるエネルギーが同じ場合を仮定する。図２６にシリコン層の深さ方向におけるレーザー光強度分布のシミュレーション結果を、片面照射と両面照射のそれぞれの場合について示す。両面照射の場合には、表側照射強度と裏側照射強度の比が３：１の場合を示している。図２６に示すように、レーザー光が照射される温度上昇過程において、両面照射の場合、レーザー光を吸収して発熱する領域が、表面側と下地界面側の２つになる。つまり、発熱する領域を実効的に拡大することができる。このため、片面照射と比較してアブレーションが発生しにくくなる（エキシマレーザー光を半導体層に照射する場合、あるレーザーエネルギー密度以上でアブレーションが発生することが知られている）。つまり、両面照射では、半導体層にアブレーションを発生させることなく実効的に高いエネルギー密度で半導体層を加熱することができる。
【００１８】
本発明は、このようなレーザーアニール法（デュアルビームレーザーアニール法）を適用して、島状半導体層を単結晶または単結晶と見なせる領域を形成し、そのような島状半導体層をＴＦＴの活性層に用いて、さらに各回路の機能に応じた構造を有するＴＦＴを有する半導体装置を作製する。
【００１９】
従って、上記問題点を解決するために本発明の構成は、基板に密接して下地膜を形成する第１の工程と、前記下地膜上に、該下地膜に接する第１の表面と、その反対側に第２の表面を有する第１形状の非晶質半導体層を形成する第２の工程と、前記第１形状の非晶質半導体層の第２の表面に第１のレーザー光を照射して、かつ、前記第１形状の非晶質半導体層の周辺の領域より入射して、前記基板を透過して反射板にて反射した第２のレーザー光を前記第１の表面から照射して、第１形状の結晶質半導体層を形成する第３の工程と、前記第１形状の結晶質半導体層のゲート電極と重なる領域、若しくはチャネル形成領域を形成する領域において、該第１形状の結晶質半導体層の端部から１μｍ以上除去して、第２形状の結晶質半導体層を形成する第４の工程と、前記第２形状の結晶質半導体層に、一導電型の不純物領域を形成する第５の工程と、前記第２形状の結晶質半導体層に、水素を添加する第６の工程とを有することを特徴としている。
【００２０】
また、他の発明の構成は、基板に密接して下地膜を形成する第１の工程と、前記下地膜上に、該下地膜に接する第１の表面と、その反対側に第２の表面を有する第１形状の非晶質半導体層を形成する第２の工程と、前記第１形状の非晶質半導体層に半導体の結晶化を助長する元素を導入する第３の工程と、前記第１形状の非晶質半導体層の第２の表面に第１のレーザー光を照射して、かつ、前記第１形状の非晶質半導体層の周辺の領域より入射して、前記基板を透過して反射板にて反射した第２のレーザー光を前記第１の表面から照射して、第１形状の結晶質半導体層を形成する第４の工程と、前記第１形状の結晶質半導体層のゲート電極と重なる領域、若しくはチャネル形成領域を形成する領域において、該第１形状の結晶質半導体層の端部から１μｍ以上除去して、第２形状の結晶質半導体層を形成する第５の工程と、前記第２形状の結晶質半導体層に、一導電型の不純物領域を形成する第６の工程と、前記第２形状の結晶質半導体層に、水素を添加する第７の工程とを有することを特徴としている。
【００２１】
また、他の発明の構成は、基板に密接して下地膜を形成する第１の工程と、前記下地膜上に非晶質半導体層を形成する第２の工程と、前記非晶質半導体層に該非晶質半導体の結晶化を助長する元素を導入し、加熱処理により結晶質半導体膜を形成する第３の工程と、前記下地膜上に、該下地膜に接する第１の表面と、その反対側に第２の表面を有する第１形状の結晶質半導体層を形成する第４の工程と、前記第１形状の結晶質半導体層の第２の表面に第１のレーザー光を照射して、かつ、前記第１形状の結晶質半導体層の周辺の領域より入射して、前記基板を透過して反射板にて反射した第２のレーザー光を前記第１の表面から照射する第５の工程と、前記第１形状の結晶質半導体層のゲート電極と重なる領域、若しくはチャネル形成領域を形成する領域において、該第１形状の結晶質半導体層の端部から１μｍ以上除去して、第２形状の結晶質半導体層を形成する第６の工程と、前記第２形状の結晶質半導体層に、一導電型の不純物領域を形成する第７の工程と、前記第２形状の結晶質半導体層に、水素を添加する第８の工程とを有することを特徴としている。
【００２２】
上記本発明の構成は、ｐチャネル型ＴＦＴとｎチャネル型ＴＦＴとを同一の基板上に有する半導体装置の作製方法においても好適に適用できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
[実施形態１]
本発明の実施形態を図４を用いて説明する。図４（Ａ）において、基板４０１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板を用いる。例えば、コーニング社の#７０５９ガラスや#１７３７ガラス基などを好適に用いることができる。その他に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）など光学的異方性を有しないプラスチック基板を用いることができる。ガラス基板を用いる場合には、ガラス歪み点よりも１０〜２０℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。基板４０１のＴＦＴを形成する一主表面に密接させて、基板４０１からの不純物拡散を防ぐために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの下地膜４０２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜４０２ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜４０２ｂを５０〜２００nm（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。
【００２４】
酸化窒化シリコン膜は従来型の平行平板型のプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。酸化窒化シリコン膜４０２ａは、ＳｉＨ4を１０SCCM、ＮＨ3を１００SCCM、Ｎ2Ｏを２０SCCMとして反応室に導入し、基板温度３２５℃、反応圧力４０Pa、放電電力密度０．４１W/cm2、放電周波数６０MHzとした。一方、酸化窒化水素化シリコン膜４０２ｂは、ＳｉＨ4を５SCCM、Ｎ2Ｏを１２０SCCM、Ｈ2を１２５SCCMとして反応室に導入し、基板温度４００℃、反応圧力２０Pa、放電電力密度０．４１W/cm2、放電周波数６０MHzとした。これらの膜は、基板温度を変化させ、反応ガスの切り替えのみで連続して形成することもできる。このような下地膜は、内部応力が基板に対して引張応力を有するように形成しておくと、しきい値電圧（Ｖｔｈ）を安定化させる上で望ましい。また、その内部応力は４００〜６００℃の熱処理において変化しないことが望ましい。
【００２５】
このようにして作製した酸化窒化シリコン膜４０２ａは、密度が９．２８×１０22/cm3であり、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）の２０℃におけるエッチング速度が約６３nm/minと遅く、緻密で硬い膜である。このような膜を下地膜に用いると、この上に形成する半導体層にガラス基板からのアルカリ金属元素が拡散するのを防ぐのに有効である。
【００２６】
次に、２５〜８０nm（好ましくは３０〜６０nm）の厚さで非晶質構造を有する非晶質半導体層４０３を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法で非晶質シリコン膜を５５nmの厚さに形成する。非晶質構造を有する半導体膜には、非晶質半導体層や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコン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適用しても良い。また、下地膜１０２と非晶質半導体層４０３とは両者を連続形成することも可能である。例えば、前述のように酸化窒化シリコン膜４０２ａと酸化窒化水素化シリコン膜４０２ｂをプラズマＣＶＤ法で連続して成膜後、反応ガスをＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2からＳｉＨ4とＨ2或いはＳｉＨ4のみに切り替えれば、一旦大気雰囲気に晒すことなく連続形成できる。その結果、酸化窒化水素化シリコン膜４０２ｂの表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するＴＦＴの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。
【００２７】
そして、図４（Ｂ）に示すように非晶質半導体半導体層４０３から、第１の形状を有する島状半導体層４０４を形成する。第１の形状は、正方形、長方形、または任意の多角形とすることができるが、中心部から端部までの距離が５０μm以下の領域を有するようにする。これは、レーザーアニールの工程において、レーザー光を島状半導体層４０３の周辺の領域から基板へ入射させ、基板の下側に置いた反射板で反射したレーザー光を再び島状半導体層４０３の第１の表面に入射させて、結晶化を有効に行わせる目的おいて限定される値である。一辺がこの値以上であると、島状半導体層４０３の内側まで前記反射したレーザー光が入射しなくなり、結晶化が良好に行われなくなる。
【００２８】
次に、結晶化を図４（Ｃ）に示すように、レーザーアニール法により行う。結晶化のためにはまず、非晶質半導体層が含有する水素を放出させておくことが望ましく、４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い含有する水素量を５atomic％以下にしておくと良い。レーザーアニール法は、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやアルゴンレーザーをその光源とする。その装置の構成および概念はは、前述の様に図１と図３で説明したものと同様なものを適用する。
【００２９】
レーザーアニール条件は実施者が適宣選択するものであるが、例えば、エキシマレーザーのパルス発振周波数３０Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜５００mJ/cm2(代表的には３００〜３５０mJ/cm2)として、線幅１００〜１０００μm、例えば線幅４００μmの線状ビームを照射する。この線幅は島状半導体層４０４よりも大きいので、１パルスの線状ビームで、少なくとも一つの島状半導体層４０４の第２の表面の全面と、島状半導体層４０４の周辺を照射することができる。島状半導体層４０４の周辺にある入射角θを持って照射された光の一部は基板の下側の反射板に達し、そこで反射角θ'を持って反射された光の一部は島状半導体層４０４の第１の表面に照射される。また、線状ビームを走査しながら複数回照射しても良い。この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として行うと良い。実際には照射パルス数を２０〜４０パルスとすると良い。レーザービームの形状は面状としても同様に処理することができる。
【００３０】
このような、レーザーアニール方法において、島状半導体層４０４の周辺にある入射角θを持って照射された光は、基板４０１を通過する過程で約５０％減衰する。反射板の正反射率を９０％としても、実際に島状半導体層４０４の第１の表面に照射されるレーザー光は、直達レーザー光の１５〜３０％程度であると考えられる。しかし、この程度の強度の拡散レーザー光によっても島状半導体層４０４は十分に加熱される。その結果、直達レーザー光と拡散レーザー光によって溶融された半導体層の冷却過程は緩やかなものとなり、結晶成長を十分成し遂げさせることが可能となる。
【００３１】
これは、図３（Ａ）で示すステージ１２０２に設けられたヒーター１２０３によっても基板を１００〜４５０℃までの加熱ができるが、拡散レーザー光による半導体層の加熱はこの温度以上の効果がある。
【００３２】
また、島状半導体層４０４の内側まで拡散レーザー光を効果的に入射させるには、反射板をアルミニウムとして、その表面に数１００nmの微細な凹凸形状を形成して、拡散反射率を５０〜７０％としておくと有効である。これは、微細な凹凸形状の表面によりレーザー光の散乱角が大きくなるためである。
【００３３】
このようにしてレーザーアニールを施す結果、図４（Ｃ）に示すように島状半導体層４０４は、非晶質構造から結晶質構造へ遷移することにより緻密化して１〜１５％程度収縮する（図中の点線はアニール前の島状半導体層の大きさを示す）。そして、結晶構造を有する島状半導体層４０５が形成される。この島状半導体層４０５の周辺部には収縮による歪みが蓄積した領域４０６ができる。この歪みが蓄積した領域４０６には多数の捕獲中心や再結合中心などの欠陥準位があるので、少なくともＴＦＴのチャネル形成領域などに使用することは適切でない。そのために、特開平８−２２８００６号公報には、このような島状半導体層の周辺の歪みが蓄積した領域を除去して新たな形状の島状半導体層を形成する技術が開示されている。従って、図４（Ｄ）に示すように、歪みが蓄積した領域４０６をエッチングして除去して島状半導体層４０７を形成する（図中の点線で示す４０８はエッチングで除去した領域を示す）。
【００３４】
その後、島状半導体層４０７は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、或いは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された島状半導体層４０７は、ＴＦＴの活性層として好適に用いることができる。
【００３５】
[実施形態２]
本発明の他の実施形態を図５を用いて説明する。図５（Ａ）において、基板５０１、下地膜５０２、非晶質半導体層５０３は実施形態１と同様にして作製する。そして、図５（Ｂ）に示すように非晶質半導体半導体層５０３から、第１の形状を有する島状半導体層５０４を形成する。そして、重量換算で５〜１００ｐｐｍの触媒元素を含む水溶液をスピンコート法で塗布して触媒元素を含有する層５０５を形成する。触媒元素にはニッケル（Ｎｉ）、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）などである。この触媒元素を含有する層５０５は、スピンコート法の他にスパッタ法や真空蒸着法によって上記触媒元素の層を１〜５nmの厚さに形成しても良い。
【００３６】
この状態の基板に対して、実施形態１と同様にしてレーザーアニールを施す。その結果、直達レーザー光および拡散レーザー光により一旦溶融状態を経て形成される結晶構造を有する島状半導体層５０６中には触媒元素が１×１０17〜１×１０19atoms/cm3程度の濃度で含まれている。触媒元素は結晶化において半導体層中にシリサイドを形成しながら拡散し、その過程で半導体層の結晶化を促進させる効果があり、実施形態１と比較してより結晶性の高い結晶質半導体層を形成することを可能とする。しかし、この場合でも島状半導体層５０６は、非晶質構造から結晶質構造へ遷移することにより緻密化して収縮する（図中の点線はアニール前の島状半導体層の大きさを示す）ので、この島状半導体層５０６の周辺部には収縮による歪みが蓄積した領域５０７ができる。従って、この場合でも図５（Ｄ）に示すように、歪みが蓄積した領域５０７をエッチングして除去して第２の形状を有する島状半導体層５０８を形成する（図中の点線で示す５０９はエッチングで除去した領域を示している）。
【００３７】
その後、島状半導体層５０８は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、或いは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された島状半導体層５０８は、ＴＦＴの活性層として好適に用いることができる。
【００３８】
[実施形態３]
ＴＦＴの活性層とする結晶構造を有する島状半導体層の作製方法は、レーザーアニール法のみから作製されるものではなく、本発明に関わるレーザーアニール法と熱アニール法を併用させても良い。特に、熱アニール法による結晶化は、特開平７−１３０６５２号公報で開示される触媒元素を用いる結晶化法にも応用すると、６００℃以下の温度で結晶化を実現でき、このようにして作製された結晶質半導体層を本発明に関わるレーザーアニール法で処理すると高品質の結晶質半導体層を得ることができる。このような実施形態を図６を用いて説明する。
【００３９】
図６（Ａ）において、基板６０１には実施形態１で示したガラス基板を好適に用いることができる。その他、下地膜６０２、非晶質半導体層６０３は実施形態１と同様にして作製する。そして、この状態で実施形態２と同様にして触媒元素を含有する層６０４を非晶質半導体層６０３上に形成する。その後、まず４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い、非晶質半導体層の含有水素量を５atomic％以下にする。そして、ファーネスアニール炉を用い、窒素雰囲気中において５５０〜６００℃で１〜８時間、好ましくは５５０℃で４時間の熱アニールを行う。以上の工程により結晶質シリコン膜から成る結晶質半導体層を得ることができる（図示せず）。この熱アニールによって作製された結晶質半導体層は、光学顕微鏡観察により巨視的に観察すると局所的に非晶質領域が残存していることが観察されることがあり、このような場合、同様にラマン分光法では４８０cm-1にブロードなピークを持つ非晶質成分が観測される。しかし、このような非晶質領域は本発明のレーザーアニール法により容易に除去することが可能であり、良質な結晶質半導体層を得ることができる。
【００４０】
そこで、上述の熱アニールが施された結晶質半導体層から第１の形状を有する島状半導体層６０５を形成する。結晶質半導体層は、非晶質構造から結晶質構造へ遷移することにより緻密化して収縮するので、その膜厚は非晶質半導層６０３の厚さ（図中の点線６０６で示す）よりも１〜１５％程度薄くなる（図６（Ｂ））。
【００４１】
この状態の基板に対して、実施形態１と同様にしてレーザーアニールを施す。その結果、直達レーザー光および拡散レーザー光により一旦溶融状態を経て新に結晶構造を有する島状半導体層６０７が形成される。この場合でも島状半導体層６０５は、結晶性が高まることにより僅かに緻密化して収縮する（図中の点線はレーザーアニール前の島状半導体層６０５の大きさを示す）ので、この島状半導体層６０７の周辺部には収縮による歪みが蓄積した領域６０８ができてしまう。また、島状半導体層６０７中には触媒元素が１×１０17〜１×１０19atoms/cm3程度の濃度で含まれている。この場合でも図６（Ｄ）に示すように、歪みが蓄積した領域６０８をエッチングして除去して第２の形状を有する島状半導体層６０９を形成する（図中の点線で示す６１０はエッチングで除去した領域を示す）。
【００４２】
その後、同様に島状半導体層６０９は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、或いは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理を施すと良い。
【００４３】
[実施形態４]
図７で説明する実施形態は、レーザーアニール法において半導体層に温度勾配をもたせて結晶化させることにより、より良質な結晶質半導体層を形成する方法である。図７（Ａ）において、基板７０１は実施形態１と同様なものを用いることができる。
【００４４】
この基板７０１のＴＦＴを形成する表面に、透光性でかつ絶縁性を有し、熱伝導性の優れる熱伝導層７０２を形成する。熱伝導層７０２の厚さは５０〜５００nmとし、熱伝導率は１０Wm-1K-1以上であることが必要である。このような材料として、アルミニウムの酸化物（酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）は可視光において透光性を有し、熱伝導率が２０Wm-1K-1であり適している。また、酸化アルミニウムは化学量論比に限定されるものでなく、熱伝導率特性と内部応力などの特性を制御するために、他の元素を添加しても良い。例えば、酸化アルミニウムに窒素を含ませて、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＮxＯ1-x：０．０２≦ｘ≦０．５）を用いても良いし、アルミニウムの窒化物（ＡｌＮx）を用いることも可能である。また、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）とＭ（Ｍはアルミニウム（Ａｌ）または希土類元素から選ばれた少なくとも一種）を含む化合物を用いることができる。例えば、ＡｌＳｉＯＮやＬａＳｉＯＮなどを好適に用いることができる。その他に、窒化ホウ素なども適用することができる。上記の酸化物、窒化物、および化合物はいずれもスパッタ法で形成することができる。これは所望の組成のターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）や窒素などの不活性ガスを用いてスパッタすることにより形成できる。また、熱伝導度が１０００Wm-1K-1に達する薄膜ダイアモンド層やＤＬＣ（Diamond Like Carbon）層を設けても良い。
【００４５】
この上に島状の絶縁層７０３を形成する。島状の絶縁層７０３の熱伝導率は１０Wm-1K-1未満である材料を用いる。このような材料として、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などを選択することができるが、好ましくは酸化窒化シリコン膜で形成すると良い。酸化窒化シリコン膜は、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、Ｎ2Ｏを原料ガスとして作製する。この原料ガスにＯ2を添加しても良い。作製条件は限定されないが、この島状の絶縁膜７０３としての酸化窒化シリコン膜は膜厚を５０〜５００nmとし、含有酸素濃度を５５atomic％以上７０atomic％未満とし、かつ、含有窒素濃度を１atomic％以上２０atomic％未満となるようにする。このような組成として酸化窒化シリコン膜の内部応力が低減すると共に固定電荷密度を減少させておく。
【００４６】
次に、２５〜８０nm（好ましくは３０〜６０nm）の厚さで非晶質構造を有する半導体膜７０４を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法で非晶質シリコン膜を５５nmの厚さに形成した。非晶質構造を有する半導体膜としては、非晶質半導体層や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコン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適用しても良い。その後、非晶質構造を有する半導体膜７０４から第１の形状を有する島状半導体層７０５を形成する。この島状半導体層７０５は、島状の絶縁層７０３を覆って、端部が熱伝導層７０２と接するように形成すると良い（図６（Ｂ））。
【００４７】
そして、デュアルビームレーザーアニール法を使用して島状半導体層７０５を結晶化させる。この過程において、島状半導体層７０５の端部が熱伝導層７０２と接する領域は急激に冷却されることにより、この領域において最初に結晶核が生成され、この領域では微細な結晶粒が形成される。一方、島状の絶縁層７０３上にある半導体層は加熱と冷却の温度変化が比較的おだやかなものとなり、この領域にある半導体層は熱伝導層７０２に近い端部から比較的緩やかに結晶粒が成長し、島状の絶縁層７０３上のほぼ全面に渡って単一の結晶粒を成長させることができる。
【００４８】
その結果、図７（Ｃ）に示すように島状半導体層７０５は、非晶質構造から結晶質構造へ遷移することにより緻密化して１〜１５％程度収縮する（図中の点線はアニール前の島状半導体層の大きさを示す）。そして、結晶構造を有する島状半導体層７０６が形成される。この島状半導体層７０６の周辺部には収縮による歪みが蓄積する領域７０７ができる。この歪みが蓄積する領域７０７には多数の捕獲中心や再結合中心などの欠陥準位があるので、少なくともＴＦＴのチャネル形成領域などに使用することは適切でない。最後に、図７（Ｄ）に示すように、歪みが蓄積する領域７０７をエッチングして除去して第２の形状を有する島状半導体層７０８を形成する（図中の点線で示す７０９はエッチングで除去した領域を示す）。
【００４９】
その後、同様に島状半導体層７０８は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、或いは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理を施すと良い。以上のように本実施形態では、下地膜に熱伝導層を設け、半導体層の温度勾配を利用する方法を、実施形態１で説明したレーザーアニール法に適用する例を示したが、このような方法は実施形態２または実施形態３と組み合わせて実施しても良い。
【００５０】
【実施例】
［実施例１］
本発明の実施例を図８〜図１０を用いて説明する。ここでは、画素部の画素ＴＦＴおよび保持容量と、画素部の周辺に設けられる駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを同時に作製する方法について工程に従って説明する。
【００５１】
図８（Ａ）において、基板１０１にはコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板の他に、結晶化や活性化の工程をレーザーアニール法のみで行う場合には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）など光学的異方性を有しないプラスチック基板を用いることができる。ガラス基板を用いる場合には、ガラス歪み点よりも１０〜２０℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。そして、基板１０１のＴＦＴを形成する表面に、基板１０１からの不純物拡散を防ぐために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの下地膜１０２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜１０２ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂを５０〜２００nm（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。
【００５２】
酸化窒化シリコン膜は従来の平行平板型のプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。酸化窒化シリコン膜１０２ａは、ＳｉＨ4を１０SCCM、ＮＨ3を１００SCCM、Ｎ2Ｏを２０SCCMとして反応室に導入し、基板温度３２５℃、反応圧力４０Pa、放電電力密度０．４１W/cm2、放電周波数６０MHzとした。一方、酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂは、ＳｉＨ4を５SCCM、Ｎ2Ｏを１２０SCCM、Ｈ2を１２５SCCMとして反応室に導入し、基板温度４００℃、反応圧力２０Pa、放電電力密度０．４１W/cm2、放電周波数６０MHzとした。これらの膜は、基板温度を変化させ、反応ガスの切り替えのみで連続して形成することもできる。
【００５３】
また、酸化窒化シリコン膜１０２ａは基板を中心に考えて、その内部応力が引張り応力となるように形成する。酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂも同様な方向に内部応力を持たせるが、酸化窒化シリコン膜１０２ａよりも絶対値で比較して小さい応力となりようにする。
【００５４】
次に、２５〜８０nm（好ましくは３０〜６０nm）の厚さで非晶質構造を有する半導体層１０３を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法で非晶質シリコン膜を５５nmの厚さに形成する。非晶質構造を有する半導体膜には、非晶質半導体層や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコン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適用しても良い。また、下地膜１０２と非晶質半導体層１０３とは両者を連続形成することも可能である。例えば、前述のように酸化窒化シリコン膜１０２ａと酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂをプラズマＣＶＤ法で連続して成膜後、反応ガスをＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2からＳｉＨ4とＨ2或いはＳｉＨ4のみに切り替えれば、一旦大気雰囲気に晒すことなく連続形成できる。その結果、酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂの表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するＴＦＴの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。
【００５５】
そして、まず非晶質構造を有する半導体層１０３から、図８（Ｂ）で点線で示すように第１の形状を有する島状半導体層１０４〜１０８を形成する。図１１（Ａ）はこの状態における島状半導体層１０４、１０５の上面図であり、同様に図１２（Ａ）は島状半導体層１０８の上面図を示す。図１１および図１２において、島状半導体層は長方形とし一辺が５０μm以下となるように形成するが、島状半導体層の形状は任意なものとすることが可能で、好ましくはその中心部から端部までの最小距離が５０μm以下となるような形態であればどのような多角形、或いは円形とすることもできる。
【００５６】
次に、このような島状半導体層１０４〜１０８に対して結晶化の工程を行う。結晶化の工程は、実施形態１〜４で説明したいずれの方法を適用することも可能である。いずれにしても、本発明に関わるデュアルビームレーザーアニール法を適用することにより、新に図８（Ｂ）の実線で示す結晶質シリコン膜から成る島状半導体層１０９〜１１３が形成される。この場合も同様に、非晶質シリコン膜の結晶化に伴って膜が緻密化し、１〜１５％程度収縮する。従って、このような結晶質シリコン膜から成る島状半導体層は、基板を中心に考えて引張り応力を有している。また、島状半導体層１０９〜１１３の周辺の領域には、この収縮により歪みが蓄積した領域１１４が形成される。図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）は、それぞれこの状態の島状半導体層１０９、１１０および１１３の上面図を示す。同図中で点線で示す領域１０４、１０５、１０８は元々あった島状半導体層１０４、１０５、１０８の大きさを示す。
【００５７】
このような歪みが蓄積した領域１１４にかかってＴＦＴのゲート電極が形成されると、この部分は前述のように多数の欠陥準位があり、また結晶性も良好でないのでＴＦＴの特性を劣化させる原因となる。例えば、オフ電流値（ＴＦＴのオフ状態で流れる電流値）が増大したり、この領域に電流が集中して局部的に発熱したりする。従って、図８（Ｃ）で示すように、このような歪みが蓄積した領域１１４が除去されるように第２の形状の島状半導体層１１５〜１１９を形成する。図中点線で示す１１４'は歪みが蓄積した領域１１４が存在していた領域であり、その領域より内側に第２の形状の島状半導体層１１５〜１１９を形成する状態を示している。この第２の形状の島状半導体層１１５〜１１９の形状は任意な形状のものとすれば良い。図１１（Ｃ）にはこの状態における島状半導体層１１５、１１４の上面図を示す。また、同様に図１２（Ｃ）には島状半導体層１１９の上面図を示す。
【００５８】
その後、この島状半導体層１１５〜１１９を覆って、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法により５０〜１００nmの厚さの酸化シリコン膜によるマスク層１３７を形成する。
【００５９】
この状態で島状半導体層に対し、ＴＦＴのしきい値電圧（Ｖth）を制御する目的でｐ型を付与する不純物元素を１×１０16〜５×１０17atoms／cm3程度の濃度で島状半導体層の全面に添加しても良い。半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律表第１３族の元素が知られている。その方法として、イオン注入法やイオンドープ法を用いることができるが、大面積基板を処理するにはイオンドープ法が適している。イオンドープ法ではジボラン（Ｂ2Ｈ6）をソースガスとして用いホウ素（Ｂ）を添加する。このような不純物元素の注入は必ずしも必要でなく省略しても差し支えないが、特にｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧を所定の範囲内に収めるために好適に用いる手法である。
【００６０】
駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ領域を形成するために、ｎ型を付与する不純物元素を島状半導体層１１６、１１８に選択的に添加する。そのため、あらかじめレジストマスク１２０ａ〜１２０ｅを形成した。ｎ型を付与する不純物元素としては、リン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）を用いれば良く、ここではリン（Ｐ）を添加すべく、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法を適用した。形成された不純物領域は低濃度ｎ型不純物領域１２１、１２２として、このリン（Ｐ）濃度は２×１０16〜５×１０19atoms／cm3の範囲とすれば良い。本明細書中では、ここで形成された不純物領域１２１、１２２に含まれるｎ型を付与する不純物元素の濃度を（ｎ-）と表す。また、不純物領域１２３は、画素マトリクス回路の保持容量を形成するための半導体層であり、この領域にも同じ濃度でリン（Ｐ）を添加した（図８（Ｄ））。
【００６１】
次に、添加した不純物元素を活性化させる工程を行う。活性化は、窒素雰囲気中で５００〜６００℃で１〜４時間の熱処理や、レーザー活性化の方法により行うことができる。また、両者を併用して行っても良い。レーザー活性化の方法による場合、ＫｒＦエキシマレーザー光（波長２４８nm）を用い、線状ビームを形成して、発振周波数５〜５０Ｈｚ、エネルギー密度１００〜５００mJ/cm2として線状ビームのオーバーラップ割合を８０〜９８％として走査して、島状半導体層が形成された基板全面を処理した。尚、レーザー光の照射条件には何ら限定される事項はなく、実施者が適宣決定すれば良い。マスク層１３７はこの段階でフッ酸などの溶液でエッチング除去する。
【００６２】
図８（Ｅ）において、ゲート絶縁膜１２７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、膜厚を４０〜１５０nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、１２０nmの厚さで酸化窒化シリコン膜から形成すると良い。また、ＳｉＨ4とＮ2ＯにＯ2を添加させて作製された酸化窒化シリコン膜は、膜中の固定電荷密度が低減されているのでこの用途に対して好ましい材料となる。勿論、ゲート絶縁膜１２７はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコン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。いずれにしても、ゲート絶縁膜１２７は基板を中心に考え圧縮応力となるように形成する。
【００６３】
そして、図８（Ｅ）に示すように、ゲート絶縁膜１２７上にゲート電極を形成するための耐熱性導電層を形成する。耐熱性導電層は単層で形成しても良いが、必要に応じて二層あるいは三層といった複数の層から成る積層構造としても良い。このような耐熱性導電性材料を用い、例えば、導電性の窒化物金属膜から成る導電層（Ａ）１２４と金属膜から成る導電層（Ｂ）１２５とを積層した構造とすると良い。導電層（Ｂ）１２５はタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金膜、Ｍｏ−Ｔａ合金膜）で形成すれば良く、導電層（Ａ）１２４は窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化モリブデン（ＭｏＮ）などで形成する。また、導電層（Ａ）１２４はタングステンシリサイド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを適用しても良い。導電層（Ｂ）１２５は低抵抗化を図るために含有する不純物濃度を低減させることが好ましく、特に酸素濃度に関しては３０ppm以下とすると良かった。例えば、タングステン（Ｗ）は酸素濃度を３０ppm以下とすることで２０μΩcm以下の比抵抗値を実現することができた。
【００６４】
導電層（Ａ）１２４は１０〜５０nm（好ましくは２０〜３０nm）とし、導電層（Ｂ）１２５は２００〜４００nm（好ましくは２５０〜３５０nm）とすれば良い。Ｗをゲート電極とする場合には、Ｗをターゲットとしたスパッタ法で、アルゴン（Ａｒ）ガスと窒素（Ｎ2）ガスを導入して導電層（Ａ）１２５を窒化タングステン（ＷＮ）で５０nmの厚さに形成し、導電層（Ｂ）１２４をＷで２５０nmの厚さに形成する。その他の方法として、Ｗ膜は６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いて熱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。このことより、スパッタ法による場合、純度９９．９９９９％のＷターゲットを用い、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。
【００６５】
一方、導電層（Ａ）１２４にＴａＮ膜を、導電層（Ｂ）１２５にＴａ膜を用いる場合には、同様にスパッタ法で形成することが可能である。ＴａＮ膜はＴａをターゲットとしてスパッタガスにＡｒと窒素との混合ガスを用いて形成し、Ｔａ膜はスパッタガスにＡｒを用いる。また、これらのスパッタガス中に適量のＸｅやＫｒを加えておくと、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することができる。α相のＴａ膜の抵抗率は２０μΩcm程度でありゲート電極に使用することができるが、β相のＴａ膜の抵抗率は１８０μΩcm程度であり、ゲート電極とするには不向きであった。ＴａＮ膜はα相に近い結晶構造を持つので、この上にＴａ膜を形成すればα相のＴａ膜が容易に得られた。尚、図示しないが、導電層（Ａ）１２４の下に２〜２０nm程度の厚さでリン（Ｐ）をドープしたシリコン膜を形成しておくことは有効である。これにより、その上に形成される導電膜の密着性向上と酸化防止を図ると同時に、導電層（Ａ）１２４または導電層（Ｂ）１２５が微量に含有するアルカリ金属元素がゲート絶縁膜１２７に拡散するのを防ぐことができる。いずれにしても、導電層（Ｂ）１２５は抵抗率を１０〜５０μΩcmの範囲ですることが好ましい。
【００６６】
次に、フォトマスクを用い、フォトリソグラフィーの技術を使用してレジストマスク１２６ａ〜１２６ｆを形成し、導電層（Ａ）１２４と導電層（Ｂ）１２５とを一括でエッチングしてゲート電極１２８〜１３２と容量配線１３３を形成する。ゲート電極１２８〜１３２と容量配線１３３は、導電層（Ａ）から成る１２８ａ〜１３２ａと、導電層（Ｂ）から成る１２８ｂ〜１３２ｂとが一体として形成されている（図９（Ａ））。また、この状態における島状半導体層１１５、１１６とゲート絶縁膜１２８、１２９との位置関係を図１１（Ｄ）に示す。同様に島状半導体層１１９とゲート電極１３２、容量配線１３３の関係を図１２（Ｄ）に示す。図１１（Ｄ）および図１２（Ｄ）において、ゲート絶縁膜１２７は省略して示す。
【００６７】
導電層（Ａ）および導電層（Ｂ）をエッチングする方法は実施者が適宣選択すれば良いが、前述のようにＷを主成分とする材料で形成されている場合には、高速でかつ精度良くエッチングを実施するために高密度プラズマを用いたドライエッチング法を適用することが望ましい。高密度プラズマを得る方法として、マイクロ波プラズマや誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）エッチング装置を用いると良い。例えば、ＩＣＰエッチング装置を用いたＷのエッチング法は、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2の２種のガスを反応室に導入し、圧力０．５〜１．５Ｐａ（好ましくは１Ｐａ）とし、誘導結合部に２００〜１０００Ｗの高周波（１３．５６MHz）電力を印加する。この時、基板が置かれたステージには２０Ｗの高周波電力が印加され、自己バイアスで負電位に帯電することにより、正イオンが加速されて異方性のエッチングを行うことができる。ＩＣＰエッチング装置を使用することにより、Ｗなどの硬い金属膜も２〜５nm／秒のエッチング速度を得ることができる。また、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しオーバーエッチングをすると良い。しかし、この時に下地とのエッチングの選択比に注意する必要がある。例えば、Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン膜（ゲート絶縁膜１２７）の選択比は２．５〜３であるので、このようなオーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０〜５０nm程度エッチングされて実質的に薄くなった。
【００６８】
そして、画素ＴＦＴのｎチャネル型ＴＦＴにＬＤＤ領域を形成するために、ｎ型を付与する不純物元素添加の工程（ｎ--ドープ工程）を行った。ゲート電極１２８〜１３２をマスクとして自己整合的にｎ型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加した。ｎ型を付与する不純物元素として添加するリン（Ｐ）の濃度は１×１０16〜５×１０19atoms／cm3の濃度範囲で添加する。このようにして、図９（Ｂ）に示すように島状半導体層に低濃度ｎ型不純物領域１３４〜１３９を形成する。
【００６９】
次に、ｎチャネル型ＴＦＴにおいて、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度ｎ型不純物領域の形成を行った（ｎ+ドープ工程）。まず、フォトマスクを用い、レジストのマスク１４０ａ〜１４０ｄを形成し、ｎ型を付与する不純物元素を添加して高濃度ｎ型不純物領域１４１〜１４６を形成した。ｎ型を付与する不純物元素にはリン（Ｐ）を用い、その濃度が１×１０20〜１×１０21atoms／cm3の濃度範囲となるようにフォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行った（図９（Ｃ））。
【００７０】
そして、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層１１５、１１７にソース領域およびドレイン領域とする高濃度ｐ型不純物領域１４８、１４９を形成する。ここでは、ゲート電極１２８、１３０をマスクとしてｐ型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に高濃度ｐ型不純物領域を形成する。このとき、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体膜１１６、１１８、１１９は、フォトマスクを用いてレジストマスク１４７ａ〜１４７ｃを形成し全面を被覆しておく。高濃度ｐ型不純物領域１４８、１４９はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。この領域のボロン（Ｂ）濃度は３×１０20〜３×１０21atoms／cm3となるようにする（図９（Ｄ））。この高濃度ｐ型不純物領域１４８、１４９には、前工程においてリン（Ｐ）が添加されていて、高濃度ｐ型不純物領域１４８ａ、１４９ａには１×１０20〜１×１０21atoms／cm3の濃度で、高濃度ｐ型不純物領域１４８ｂ、１４９ｂには１×１０16〜５×１０19atoms／cm3の濃度で含有しているが、この工程で添加するボロン（Ｂ）の濃度を１．５から３倍となるようにすることにより、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上で何ら問題はなかった。
【００７１】
その後、図１０（Ａ）に示すように、ゲート電極およびゲート絶縁膜上から保護絶縁膜１５０を形成する。保護絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。いずれにしても保護絶縁膜１５０は無機絶縁物材料から形成する。保護絶縁膜１５０の膜厚は１００〜２００nmとする。ここで、酸化シリコン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 Ortho Silicate：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。酸化窒化シリコン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シリコン膜、またはＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン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シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン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。このような保護絶縁膜は、基板を中心に考えて圧縮応力となるように形成する。
【００７２】
その後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。熱アニール法では酸素濃度が１ppm以下、好ましくは０．１ppm以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜６００℃で行うものであり、本実施例では５５０℃で４時間の熱処理を行った。また、基板１０１に耐熱温度が低いプラスチック基板を用いる場合にはレーザーアニール法を適用することが好ましい（図１０（Ｂ））。
【００７３】
活性化の工程の後、さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体層を水素化する工程を行った。この工程は熱的に励起された水素により島状半導体層にある１０16〜１０18/cm3のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。また、３００〜４５０℃の加熱処理により、下地膜１０２の酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂ、保護絶縁膜１５０の酸化窒化シリコン膜の水素を拡散させて島状半導体層を水素化しても良い。
【００７４】
活性化および水素化の工程が終了したら、有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜１５１を１．０〜２．０μmの平均厚を有して形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。例えば、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合には、クリーンオーブンを用い、３００℃で焼成して形成する。また、アクリルを用いる場合には、２液性のものを用い、主材と硬化剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面に塗布した後、ホットプレートを用い、８０℃で６０秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンを用い、２５０℃で６０分焼成して形成することができる。
【００７５】
層間絶縁膜を有機絶縁物材料で形成することにより、表面を良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生容量を低減することができる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例のように、保護絶縁膜１５０として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜などと組み合わせて用いる必要がある。
【００７６】
その後、フォトマスクを用い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの島状半導体膜に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成はドライエッチング法により行う。この場合、エッチングガスにＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る層間絶縁膜をまずエッチングし、その後、続いてエッチングガスをＣＦ4、Ｏ2として保護絶縁膜１４６をエッチングする。さらに、島状半導体層との選択比を高めるために、エッチングガスをＣＨＦ3に切り替えてゲート絶縁膜をエッチングすることにより、良好にコンタクトホールを形成することができる。
【００７７】
そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、フォトマスクによりレジストマスクパターンを形成し、エッチングによってソース配線１５２〜１５６とドレイン配線１５７〜１６１を形成する。ドレイン配線１６２は隣接する画素のドレイン配線を示す。ここで、ドレイン配線１６１は画素電極として機能するものである。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を５０〜１５０nmの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００nmの厚さで形成して配線とした。
【００７８】
図１１（Ｅ）はこの状態における島状半導体層１１５、１１６、ゲート電極１２８、１２９、ソース配線１５２、１５３およびドレイン配線１５７、１５８の上面図を示す。ソース配線１５２、１５３は図示されていない層間絶縁膜および保護絶縁膜に設けられたコンタクトホールによって、島状半導体層１１５、１１６とそれぞれ２３０、２３３で接続している。また、ドレイン配線１５７、１５８は２３１、２３２で島状半導体層１１５、１１６と接続している。同様に、図１２（Ｅ）では島状半導体層１１９、ゲート電極１３２、容量配線１３３、ソース配線１５６およびドレイン配線１６１の上面図を示すし、ソース配線１５６はコンタクト部２３４で、ドレイン配線１６１はコンタクト部２３５でそれぞれ島状半導体層１１９と接続している。いづれにしても、第１の形状を有する島状半導体層の内側の領域に、歪みが残留している領域を除去して、第２の形状を有する島状半導体層を形成し、ＴＦＴを形成する。
【００７９】
この状態で水素化処理を行うとＴＦＴの特性向上に対して好ましい結果が得られた。例えば、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。また、このような熱処理により保護絶縁膜１４６や、下地膜１０２に存在する水素を島状半導体膜１１５〜１１９に拡散させ水素化をすることもできる。いずれにしても、島状半導体層１１５〜１１９中の欠陥密度を１０16/cm3以下とすることが望ましく、そのために水素を5×１０18〜５×１０19atoms/cm3程度付与すれば良かった（図１０（Ｃ））。このような処理を加えられた島状半導体層は僅かに存在する結晶粒界も不活性なものとなり、実質的に単結晶と見なせる領域が形成された。
【００８０】
こうして同一の基板上に、駆動回路のＴＦＴと画素部の画素ＴＦＴとを有した基板を完成させることができる。駆動回路には第１のｐチャネル型ＴＦＴ２００、第１のｎチャネル型ＴＦＴ２０１、第２のｐチャネル型ＴＦＴ２０２、第２のｎチャネル型ＴＦＴ２０３、画素部には画素ＴＦＴ２０４、保持容量２０５が形成されている。本明細書では便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００８１】
駆動回路の第１のｐチャネル型ＴＦＴ２００には、島状半導体膜１１５にチャネル形成領域２０６、高濃度ｐ型不純物領域から成るソース領域２０７ａ、２０７ｂ、ドレイン領域２０８ａ，２０８ｂを有したシングルドレインの構造を有している。第１のｎチャネル型ＴＦＴ２０１には、島状半導体膜１１６にチャネル形成領域２０９、ゲート電極１１９と重なるＬＤＤ領域２１０、ソース領域２１２、ドレイン領域２１１を有している。このＬＤＤ領域において、ゲート電極１１９と重なるＬＤＤ領域をＬovとしてそのチャネル長方向の長さは０．５〜３．０μm、好ましくは１．０〜２．０μmとした。ｎチャネル型ＴＦＴにおけるＬＤＤ領域の長さをこのようにすることにより、ドレイン領域近傍に発生する高電界を緩和して、ホットキャリアの発生を防ぎ、ＴＦＴの劣化を防止することができる。駆動回路の第２のｐチャネル型ＴＦＴ２０２は同様に、島状半導体膜１１７にチャネル形成領域２１３、高濃度ｐ型不純物領域から成るソース領域２１４ａ、２１４ｂ、ドレイン領域２１５ａ，２１５ｂを有したシングルドレインの構造を有している。第２のｎチャネル型ＴＦＴ２０３には、島状半導体膜１１８にチャネル形成領域２１６、ゲート電極１２１と一部が重なるＬＤＤ領域２１７、２１８、ソース領域２２０、ドレイン領域２１９が形成されている。このＴＦＴのゲート電極と重なるＬovの長さも０．５〜３．０μm、好ましくは１．０〜２．０μmとした。また、ゲート電極と重ならないＬＤＤ領域をＬoffとして、このチャネル長方向の長さは０．５〜４．０μｍ、好ましくは１．０〜２．０μmとした。画素ＴＦＴ２０４には、島状半導体膜１１９にチャネル形成領域２２１、２２２、ＬＤＤ領域２２３〜２２５、ソースまたはドレイン領域２２６〜２２８を有している。ＬＤＤ領域（Ｌoff）のチャネル長方向の長さは０．５〜４．０μm、好ましくは１．５〜２．５μmである。さらに、容量配線１２３と、ゲート絶縁膜と同じ材料から成る絶縁膜と、画素ＴＦＴ２０４のドレイン領域２２８に接続する半導体層２２９とから保持容量２０５が形成されている。図１０（Ｃ）では画素ＴＦＴ２０４をダブルゲート構造としたが、シングルゲート構造でも良いし、複数のゲート電極を設けたマルチゲート構造としても差し支えない。
【００８２】
図１３は画素部のほぼ一画素分を示す上面図である。図中に示すＡ−Ａ'断面が図１０（Ｃ）に示す画素部の断面図に対応している。画素ＴＦＴ２０４は、ゲート配線を兼ねるゲート電極１３２は、図示されていないゲート絶縁膜を介してその下の島状半導体層１１９と交差している。図示はしていないが、島状半導体層には、ソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ領域が形成されている。また、２３４はソース配線１５６とソース領域２２６とのコンタクト部、２３５はドレイン配線１６１とドレイン領域２２８とのコンタクト部である。保持容量２０５は、画素ＴＦＴ２０４のドレイン領域２２８から延在する半導体層２２９とゲート絶縁膜を介して容量配線１３３が重なる領域で形成されている。
【００８３】
以上のような工程を経て本発明に関わるデュアルビームレーザーアニール法から形成された島状半導体層は単結晶構造を有している。このような島状半導体層を用いて、画素ＴＦＴおよび駆動回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するＴＦＴの構造を最適化することにより、半導体装置の動作性能と信頼性を向上させることを可能としている。さらにゲート電極は耐熱性を有する導電性材料で形成することによりＬＤＤ領域やソース領域およびドレイン領域の活性化を容易としている。そして、このようなアクティブマトリクス基板で高品質な表示装置を実現することができる。本実施例で作製したアクティブマトリクス基板からは、反射型の液晶表示装置を作製することができる。
【００８４】
［実施例２］
本発明において、デュアルビームレーザーアニール法を適用する上で、アニールする島状半導体層の大きさは、好適には中心部から端部までの距離が５０μｍ以下の領域を有するようにする。しかしながら、回路特性上ＴＦＴのチャネル幅を５０μｍ以上とする要求も有り得る。本実施例では、そのような場合にも本発明の効果が十分得られる島状半導体層の構成例を示す。
【００８５】
図１４は、実施例１で図８〜図１０を用いて説明したアクティブマトリクス基板の駆動回路のＴＦＴにおいて、図１０（Ｃ）に対応する上面図を示している。複数に分割されて形成された第２の形状を有する島状半導体層１１５ａ〜１１５ｃ、１１６ａ〜１１６ｃはそれぞれ間隙を持って形成されている。第１の形状の島状半導体層をこのように間隙をもって形成しておくことで、デュアルビームレーザーアニール法による結晶化の工程で、直達レーザー光と拡散レーザー光を有効に利用することができる。即ち、外側に位置する島状半導体層１１５ａ、１１５ｃ、１１６ａ、１１６ｃと中央部に位置する島状半導体層１１５ｂ、１１６ｂのいずれも同等な結晶性を有する結晶質半導体層を形成することができる。図１４（Ａ）では、このような島状半導体層上にゲート電極１２８、１２９とソース配線１５２、１５３、ドレイン配線１５７、１５８が形成されている様子を示している。そして、歪みが蓄積している領域１１４は、ゲート電極と島状半導体層がかさなるチャネル形成領域およびその周辺の領域以外にはそのまま残してある。このように、少なくともチャネル形成領域以外の部分について歪みが蓄積している領域１１４を残存させたままＴＦＴを作製しても、前述のような特性が劣化する原因とはならない。このような構成は、また、実施例１で作製したそれぞれのＴＦＴにも適用することができる。勿論、島状半導体層を分割する数に制限はなく、また、ｐチャネル型ＴＦＴとｎチャネル型ＴＦＴとでその数を異ならせることも可能である。このようなＴＦＴにより、ＣＭＯＳ回路の基本形態であるインバータ回路をはじめとしてさまざまな回路を形成することが可能である。
【００８６】
また、図１４（Ｂ）は第２の形状を有する島状半導体層１１５、１１６のそれそれの内側に少なくとも一つの間隙１４０１を設けた例であり、このような間隙１４０１を予め第１の形状を有する島状半導体層に形成しておき、デュアルビームレーザーアニール法による結晶化を行うことにより、同様に直達レーザー光と拡散レーザー光を有効に利用することができる。図１４（Ｂ）では、このような島状半導体層上にゲート電極１２８、１２９とソース配線１５２、１５３、ドレイン配線１５７、１５８が形成されている様子を示し、歪みが蓄積している領域１１４は、ゲート電極と島状半導体層がかさなるチャネル形成領域およびその周辺の領域以外にはそのまま残して形成しても良い。
【００８７】
［実施例３］
実施例１では、駆動回路の第１のｎチャネル型ＴＦＴ２０１と第２のｎチャネル型ＴＦＴ２０３のＬＤＤ領域のすべてまたは一部をゲート電極と重なるように形成するいわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造で形成した。しかし、工程を簡略化し、より低コストで製造するためにはＧＯＬＤ構造を省いて、前記ｎチャネル型ＴＦＴをＬＤＤ構造で作製する方法もある。ＧＯＬＤ構造ではｎチャネル型ＴＦＴにおいてホットキャリアによる劣化を防止することができるが、ＬＤＤ構造としても、そのＬＤＤ領域のチャネル長方向の長さを適切なものとすることにより、ホットキャリアによる劣化を抑止することができる。
【００８８】
駆動回路の第１のｎチャネル型ＴＦＴ２０１と第２のｎチャネル型ＴＦＴ２０３をＬＤＤ構造のＴＦＴとするためには、実施例１において図８〜図１０を用いて説明した工程において、図８（Ｄ）で説明する工程を省略すれば良い。そのような工程で作製されるアクティブマトリクス基板を図１５に示す。
【００８９】
図１５において、駆動回路の第１のｐチャネル型ＴＦＴ２００には、島状半導体膜１１５にチャネル形成領域２０６、高濃度ｐ型不純物領域から成るソース領域２０７ａ、２０７ｂ、ドレイン領域２０８ａ，２０８ｂを有したシングルドレインの構造を有している。第１のｎチャネル型ＴＦＴ２０１には、島状半導体膜１１６にチャネル形成領域２０９、ゲート電極１２９と重ならないＬＤＤ領域２１０ｂ、ソース領域２１２、ドレイン領域２１１を有している。このＬＤＤ領域のチャネル長方向の長さは１．０〜４．０μm、好ましくは２．０〜３．０μmとした。ｎチャネル型ＴＦＴにおけるＬＤＤ領域の長さをこのようにすることにより、ドレイン領域近傍に発生する高電界を緩和して、ホットキャリアの発生を防ぎ、ＴＦＴの劣化を防止することができる。駆動回路の第２のｐチャネル型ＴＦＴ２０２は同様に、島状半導体膜１１７にチャネル形成領域２１３、高濃度ｐ型不純物領域から成るソース領域２１４ａ、２１４ｂ、ドレイン領域２１５ａ，２１５ｂを有したシングルドレインの構造を有している。第２のｎチャネル型ＴＦＴ２０３には、島状半導体膜１１８にチャネル形成領域２１６、ＬＤＤ領域２１７ｂ、２１８ｂ、ソース領域２２０、ドレイン領域２１９が形成されている。このＴＦＴのＬＤＤの長さも１．０〜４．０μmとして形成した。画素ＴＦＴ２０４には、島状半導体膜１１９にチャネル形成領域２２１、２２２、ＬＤＤ領域２２３〜２２５、ソースまたはドレイン領域２２６〜２２８を有している。ＬＤＤ領域のチャネル長方向の長さは０．５〜４．０μm、好ましくは１．５〜２．５μmである。さらに、容量配線１３３と、ゲート絶縁膜と同じ材料から成る絶縁膜と、画素ＴＦＴ２０４のドレイン領域２２８に接続する半導体層２２９とから保持容量２０５が形成されている。
【００９０】
本実施例の工程においても実施例２で説明したＴＦＴの構成を採用することができる。そして、本実施例で作製したアクティブマトリクス基板からは、反射型の液晶表示装置を作製することができる。
【００９１】
［実施例４］
実施例１で作製したアクティブマトリクス基板はそのまま反射型の液晶表示装置に適用することができる。一方、透過型の液晶表示装置とする場合には画素部の各画素に設ける画素電極を透明電極で形成すれば良い。本実施例では透過型の液晶表示装置に対応するアクティブマトリクス基板の作製方法について図１６を用いて説明する。
【００９２】
アクティブマトリクス基板は実施例１と同様に作製する。図１６（Ａ）では、ソース配線とドレイン配線は導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成する。これは、Ｔｉ膜を５０〜１５０nmの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００nmの厚さで形成し、さらにＴｉ膜または窒化チタン（ＴｉＮ）膜を１００〜２００nmの厚さで形成して３層構造とした。その後、透明導電膜を全面に形成し、フォトマスクを用いたパターニング処理およびエッチング処理により画素電極１７１を形成する。画素電極１６４は、層間絶縁膜１５１上に形成され、画素ＴＦＴ２０４のドレイン配線１６３と重なる部分を設け、接続構造を形成している。
【００９３】
図１６（Ｂ）では最初に層間絶縁膜１５１上に透明導電膜を形成し、パターニング処理およびエッチング処理をして画素電極１６６を形成した後、ドレイン配線１６５を画素電極１６６と重なる部分を設けて形成した例である。ドレイン配線１６５はＴｉ膜を５０〜１５０nmの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００nmの厚さで形成して設ける。この構成にすると、画素電極１６６はドレイン配線１６５を形成するＴｉ膜のみと接触することになる。その結果、図１６（Ａ）の構成と比較して透明導電膜材料とＡｌとが反応するのを確実に防止できる。
【００９４】
透明導電膜の材料は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）や酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＳｎＯ2；ＩＴＯ）などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成して用いることができる。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にＩＴＯのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）を用いても良い。酸化インジウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、ＩＴＯに対して熱安定性にも優れているので、図１６（Ａ）の構造におけるドレイン配線１６３の端面で接触するＡｌとの腐蝕反応を防止できる。同様に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）も適した材料であり、さらに可視光の透過率や導電率を高めるためにガリウム（Ｇａ）を添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｇａ）などを用いることができる。
【００９５】
このようにして、透過型の液晶表示装置に対応したアクティブマトリクス基板を完成させることができる。本実施例では、実施例１と同様な工程として説明したが、このような構成は実施例２や実施例３で示すアクティブマトリクス基板に適用することができる。
【００９６】
［実施例５］
非晶質構造を有する島状半導体層から本発明に関わるデュアルビームレーザーアニール法で結晶構造を有する島状半導体層を作製する方法において、実施形態２または実施形態３の方法により作製された結晶構造を有する島状半導体層には、該島状半導体層中には微量（１×１０17〜１×１０19atoms/cm3程度）の触媒元素が残留する。勿論、そのような状態でもＴＦＴを完成させることが可能であるが、残留する触媒元素を少なくともチャネル形成領域から除去する方がより好ましかった。この触媒元素を除去する手段の一つにリン（Ｐ）によるゲッタリング作用を利用する手段がある。
【００９７】
この目的におけるリン（Ｐ）によるゲッタリング処理は、図１０（Ｂ）で説明した活性化工程で同時に行うことができる。この様子を図１７で説明する。ゲッタリングに必要なリン（Ｐ）の濃度は高濃度ｎ型不純物領域の不純物濃度と同程度でよく、活性化工程の熱アニールにより、ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴのチャネル形成領域から触媒元素をその濃度でリン（Ｐ）を含有する不純物領域へ偏析させることができる（図１７で示す矢印の方向）。その結果その不純物領域には触媒元素が偏析し、その濃度は１×１０17〜１×１０19atoms/cm3程度となった。このようにして作製したＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。
【００９８】
［実施例６］
本実施例では実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。まず、図１８（Ａ）に示すように、図１０（Ｃ）の状態のアクティブマトリクス基板に柱状スペーサ１６８から成るスペーサを形成する。スペーサは数μｍの粒子を散布して設ける方法でも良いが、ここでは基板全面に樹脂膜を形成した後これをパターニングして形成する方法を採用した。このようなスペーサの材料に限定はないが、例えば、ＪＳＲ社製のＮＮ７００を用い、スピナーで塗布した後、露光と現像処理によって所定のパターンに形成する。さらにクリーンオーブンなどで１５０〜２００℃で加熱して硬化させる。このようにして作製されるスペーサは露光と現像処理の条件によって形状を異ならせることができるが、好ましくは、柱状スペーサ１６８の形状は柱状で頂部が平坦な形状となるようにすると、対向側の基板を合わせたときに液晶表示パネルとしての機械的な強度を確保することができる。形状は円錐状、角錐状など特別の限定はないが、例えば円錐状としたときに具体的には、高さＨを１．２〜５μｍとし、平均半径Ｌ１を５〜７μｍ、平均半径Ｌ１と底部の半径Ｌ２との比を１対１．５とする。このとき側面のテーパー角は±１５°以下とする。
【００９９】
柱状スペーサの配置は任意に決定すれば良いが、好ましくは、図１８（Ａ）で示すように、画素部においてはドレイン配線１６１（画素電極）のコンタクト部２３５と重ねてその部分を覆うように柱状スペーサ１６８を形成すると良い。コンタクト部２３５は平坦性が損なわれこの部分では液晶がうまく配向しなくなるので、このようにしてコンタクト部２３５にスペーサ用の樹脂を充填する形で柱状スペーサ１６８を形成することでディスクリネーションなどを防止することができる。
【０１００】
その後、配向膜１６９を形成する。通常液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂を用いる。配向膜を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するようにした。画素部に設けた柱状スペーサ１６８の端部からラビング方向に対してラビングされない領域が２μm以下となるようにした。また、ラビング処理では静電気の発生がしばしば問題となるが、駆動回路のＴＦＴ上であって、少なくともソース配線およびドレイン配線上にもスペーサ１６７ａ〜１６７ｅを形成しておくと、ラビング工程におけるスペーサとしての本来の役割と、静電気からＴＦＴを保護する効果を得ることができる。
【０１０１】
対向側の対向基板１７０には、遮光膜１７１、透明導電膜１７２および配向膜１７３を形成する。遮光膜１７１はＴｉ、Ｃｒ、Ａｌなどを１５０〜３００nmの厚さで形成する。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剤１７４で貼り合わせる。シール剤１７４にはフィラー１７５が混入されていて、このフィラー１７５とスペーサ１６７、１６８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１７６を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。例えば、ＴＮ液晶の他に、電場に対して透過率が連続的に変化する電気光学応答性を示す、無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることもできる。この無しきい値反強誘電性混合液晶には、Ｖ字型の電気光学応答特性を示すものもある。このようにして図１８（Ｂ）に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。
【０１０２】
図１８ではスペーサ１６７を駆動回路のＴＦＴ上の少なくともソース配線およびドレイン配線上にもスペーサ１６７ａ〜１６７ｅに分割して形成したが、その他に、駆動回路の全面を覆って形成しても差し支えない。
【０１０３】
図１９はアクティブマトリクス基板の上面図を示し、画素部および駆動回路部とスペーサおよびシール剤の位置関係を示す上面図である。画素部７００の周辺に駆動回路として走査信号駆動回路７０１と画像信号駆動回路７０２が設けられている。さらに、その他ＣＰＵやメモリーなどの信号処理回路７０３も付加されていても良い。そして、これらの駆動回路は接続配線７１１によって外部入出力端子７１０と接続されている。画素部７００では走査信号駆動回路７０１から延在するゲート配線群７０４と画像信号駆動回路７０２から延在するソース配線群７０５がマトリクス状に交差して画素を形成し、各画素にはそれぞれ画素ＴＦＴ２０４と保持容量２０５が設けられている。
【０１０４】
画素部において設けられる柱状スペーサ７０６は、図１８で示した柱状スペーサ１６８に対応するもので、すべての画素に対して設けても良いが、マトリクス状に配列した画素の数個から数十個おきに設けても良い。即ち、画素部を構成する画素の全数に対するスペーサの数の割合は２０〜１００％とすると良い。また、駆動回路部に設けるスペーサ７０７、７０８、７０９はその全面を覆うように設けても良いし、図１８で示したように各ＴＦＴのソースおよびドレイン配線の位置にあわせて複数個に分割して設けても良い。
【０１０５】
シール剤１７４は、基板１０１上の画素部７００および走査信号制御回路７０１、画像信号制御回路７０２、その他の信号処理回路７０３の外側であって、外部入出力端子７１０よりも内側に形成する。
【０１０６】
このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を図２０の斜視図を用いて説明する。図２０においてアクティブマトリクス基板は、ガラス基板１０１上に形成された、画素部７００と、走査信号駆動回路７０１と、画像信号駆動回路７０２とその他の信号処理回路７０３とで構成される。画素部７００には画素ＴＦＴ２０４と保持容量２０５が設けられ、画素部の周辺に設けられる駆動回路はＣＭＯＳ回路を基本として構成されている。走査信号駆動回路７０１と、画像信号駆動回路７０２はそれぞれゲート配線１３２とソース配線１５６で画素ＴＦＴ２０４に接続している。また、フレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）７１３が外部入力端子７１０に接続していて画像信号などを入力するのに用いる。フレキシブルプリント配線板７１３は補強樹脂７１２で接着強度を高めて固定されている。そして接続配線７１１でそれぞれの駆動回路に接続している。また、対向基板１７５には図示していないが、遮光膜や透明電極が設けられている。
【０１０７】
このような構成の液晶表示装置は、実施例１〜５で示したアクティブマトリクス基板を用いて形成することができる。例えば、実施例１〜３で示すアクティブマトリクス基板を用いれば反射型の液晶表示装置が得られ、実施例４で示すアクティブマトリクス基板を用いると透過型の液晶表示装置を得ることができる。
【０１０８】
［実施例７］
本実施例では、本発明をアクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）材料を用いた表示装置（有機ＥＬ表示装置）に適用した例を図２２で説明する。図２１（Ａ）はガラス基板上に表示領域とその周辺に駆動回路を設けたアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の回路図を示す。この有機ＥＬ表示装置は、基板上に設けられた表示領域１１、Ｘ方向周辺駆動回路１２、Ｙ方向周辺駆動回路１３から成る。この表示領域１１は、スイッチ用ＴＦＴ３０、保持容量３２、電流制御用ＴＦＴ３１、有機ＥＬ素子３３、Ｘ方向信号線１８ａ、１８ｂ、電源線１９ａ、１９ｂ、Ｙ方向信号線２０ａ、２０ｂ、２０ｃなどにより構成される。
【０１０９】
図２１（Ｂ）はほぼ一画素分の上面図を示している。スイッチ用ＴＦＴ３０は図１０（Ｃ）に示すｎチャネル型ＴＦＴ２０４と同様にして形成し、電流制御用ＴＦＴ３１はｐチャネル型ＴＦＴ２００と同様にして形成すると良い。
【０１１０】
図２２は図２１（Ｂ）におけるＢ−Ｂ'断面図であり、スイッチ用ＴＦＴ３０、保持容量３２、電流制御用ＴＦＴ３１および有機ＥＬ素子部の断面図を示している。図２２において、島状半導体層４３、４４は実施形態１〜４の方法で作製する。そして、基板４０上に下地膜４１、４２、ゲート絶縁膜４５、保護絶縁膜４６、ゲート電極４７、４８、容量配線４９、ソースおよびドレイン配線１８ａ、１９ａ、５１、５２、層間絶縁膜５０は実施例１と同様にして作製する。そして、その上に層間絶縁膜５０と同様にして、第２の層間絶縁膜５３を形成し、さらにドレイン配線５２に達するコンタクトホールを形成した後、透明導電膜から成る画素電極５４を形成する。有機ＥＬ素子部は、この画素電極５４とその画素電極上と第２の層間絶縁膜５３上に渡って形成された有機ＥＬ層５５と、その上に形成されたＭｇＡｇ化合物からなる第１の電極５６、Ａｌから成る第２の電極５７により形成されている。そして、図示しないがカラーフィルターを設ければカラー表示をすることも可能である。いずれにしても、実施例１〜５で示したアクティブマトリクス基板の作製方法を応用」すれば容易にアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置を作製することができる。
【０１１１】
［実施例８］
本発明を実施して作製されたアクティブマトリクス基板および液晶表示装置並びにＥＬ型表示装置は様々な電気光学装置に用いることができる。そして、そのような電気光学装置を表示媒体として組み込んだ電子機器全てに本発明を適用することがでできる。電子機器としては、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍など）、ナビゲーションシステムなどが上げられる。
【０１１２】
図２３（Ａ）は携帯情報端末であり、本体２２０１、画像入力部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示装置２２０５で構成される。本発明は表示装置２２０５やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１１３】
このような携帯型情報端末は、屋内はもとより屋外で使用されることも多い。長時間の使用を可能とするためにはバックライト使用せず、外光を利用する反射型の液晶表示装置が低消費電力型として適しているが、周囲が暗い場合にはバックライトを設けた透過型の液晶表示装置が適している。このような背景から反射型と透過型の両方の特徴を兼ね備えたハイブリット型の液晶表示装置が開発されているが、本発明はこのようなハイブリット型の液晶表示装置にも適用できる。表示装置２２０５はタッチパネル３００２、液晶表示装置３００３、ＬＥＤバックライト３００４により構成されている。タッチパネル３００２は携帯型情報端末の操作を簡便にするために設けている。タッチパネル３００２の構成は、一端にＬＥＤなどの発光素子３１００を、他の一端にフォトダイオードなどの受光素子３２００が設けられ、その両者の間に光路が形成されている。このタッチパネル３００２を押して光路を遮ると受光素子３２００の出力が変化するので、この原理を用いて発光素子と受光素子を液晶表示装置上でマトリクス状に配置させることにより、入力媒体として機能させることができる。
【０１１４】
図２３（Ｂ）はハイブリット型の液晶表示装置の画素部の構成であり、画素ＴＦＴ２０４および保持容量２０５上の層間絶縁膜上にドレイン配線１７７と画素電極１７８が設けられている。このような構成は、実施例４を適用すれば形成することができる。ドレイン配線はＴｉ膜とＡｌ膜の積層構造として画素電極を兼ねる構成としている。画素電極１７７は実施例４で説明した透明導電膜材料を用いて形成する。液晶表示装置３００３をこのようなアクティブマトリクス基板から作製することで携帯型情報端末に好適に用いることができる。
【０１１５】
図２４（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、マイクロプロセッサやメモリーなどを備えた本体２００１、画像入力部２００２、表示装置２００３、キーボード２００４で構成される。本発明は表示装置２００３やその他の信号処理回路を形成することができる。
【０１１６】
図２４（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示装置２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６で構成される。本発明は表示装置２１０２やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１１７】
図２４（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２９０１、表示装置２９０２、アーム部２９０３から成っている。本発明は表示装置２９０２やその他図示されていない信号制御回路に適用することができる。
【０１１８】
図２４（Ｄ）はテレビゲームまたはビデオゲームなどの電子遊技機器であり、ＣＰＵ等の電子回路２３０８、記録媒体２３０４などが搭載された本体２３０１、コントローラ２３０５、表示装置２３０３、本体２３０１に組み込まれた表示装置２３０２で構成される。表示装置２３０３と本体２３０１に組み込まれた表示装置２３０２とは、同じ情報を表示しても良いし、前者を主表示装置とし、後者を副表示装置として記録媒体２３０４の情報を表示したり、機器の動作状態を表示したり、或いはタッチセンサーの機能を付加して操作盤とすることもできる。また、本体２３０１とコントローラ２３０５と表示装置２３０３とは、相互に信号を伝達するために有線通信としても良いし、センサ部２３０６、２３０７を設けて無線通信または光通信としても良い。本発明は、表示装置２３０２、２３０３に適用することができる。表示装置２３０３は従来のＣＲＴを用いることもできる。
【０１１９】
図２４（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２４０１、表示装置２４０２、スピーカー部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５で構成される。尚、記録媒体にはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やコンパクトディスク（ＣＤ）などを用い、音楽プログラムの再生や映像表示、ビデオゲーム（またはテレビゲーム）やインターネットを介した情報表示などを行うことができる。本発明は表示装置２４０２やその他の信号制御回路に好適に利用することができる。
【０１２０】
図２４（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示装置２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）で構成される。本発明は表示装置２５０２やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１２１】
図２５（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、光源光学系および表示装置２６０１、スクリーン２６０２で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。図２５（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、光源光学系および表示装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１２２】
なお、図２５（Ｃ）に、図２５（Ａ）および図２５（Ｂ）における光源光学系および表示装置２６０１、２７０２の構造の一例を示す。光源光学系および表示装置２６０１、２７０２は光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、ビームスプリッター２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０は複数の光学レンズで構成される。図２５（Ｃ）では液晶表示装置２８０８を三つ使用する三板式の例を示したが、このような方式に限定されず、単板式の光学系で構成しても良い。また、図２５（Ｃ）中で矢印で示した光路には適宣光学レンズや偏光機能を有するフィルムや位相を調節するためのフィルムや、ＩＲフィルムなどを設けても良い。また、図２５（Ｄ）は図２５（Ｃ）における光源光学系２８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系２８０１はリフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。尚、図２５（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって図示した構成に限定されるものではない。
【０１２３】
また、ここでは図示しなかったが、本発明はその他にも、ナビゲーションシステムやイメージセンサの読み取り回路などに適用することも可能である。このように本願発明の適用範囲はきわめて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜５の技術を用いて実現することができる。
【０１２４】
[実施例９]
図２７は非晶質シリコンから成る島状半導体層をレーザーアニール法により結晶化させた試料の走査型電子顕微鏡写真を示している。図２７（Ａ）は島状半導体層の表側からレーザー光を照射した試料であり、図２７（Ｂ）は表側と裏側の両面から照射した試料の写真を示している。試料表面はセコ液（主成分（体積比）ＨＦ：Ｈ2Ｏ＝６７：３３、添加剤Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7）で表面をエッチング処理してある。このエッチング処理は、結晶粒と結晶粒界のエッチング速度の差を利用したもので、結晶粒を顕在化させるために行った。
【０１２５】
レーザーアニール条件は、波長３０８nmのエキシマレーザー光を用い、光強度３７０mJ/cm2、繰り返し周波数３０Hzで２０回同じ場所を照射した。両面からレーザー光を照射するデュアルレーザーアニール法では、島状半導体層の裏側、即ちガラス基板の下方にＡｌの反射板を設けた。この反射板はミラーポリッシュされたシリコンウエハーの表面にスパッタ法でＡｌ膜を形成したものを用いた。
【０１２６】
平均粒径は図２７（Ａ）において０．０５〜０．２μmであり、図２７（Ｂ）では０．３〜１．５μmである。明らかに後者の方が粒径が大きく、デュアルビームレーザーアニール法の優位性を確認することができる。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明を用いて、島状のパターンに形成された非晶質半導体領域を結晶化させることにより、結晶粒の大型化を図ることができる。このような島状半導体層を用いて、画素ＴＦＴおよび駆動回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するＴＦＴの構造を最適化することにより、半導体装置の動作性能と信頼性を向上させることを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に関わるレーザーアニール法の概念を説明する図。
【図２】  レーザーアニール装置の光学系の構成を説明する図。
【図３】  レーザーアニール装置の光学系の構成を説明する図。
【図４】  本発明の島状半導体層の作製工程を説明する図。
【図５】  本発明の島状半導体層の作製工程を説明する図。
【図６】  本発明の島状半導体層の作製工程を説明する図。
【図７】  本発明の島状半導体層の作製工程を説明する図。
【図８】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図９】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１０】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１１】  駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す上面図。
【図１２】  画素ＴＦＴの作製工程を示す上面図。
【図１３】  画素部の画素を示す上面図。
【図１４】  ＴＦＴの構造を説明する上面図。
【図１５】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの構成を示す断面図。
【図１６】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの構成を示す断面図。
【図１７】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１８】  アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図１９】  液晶表示装置の入出力端子、配線、回路配置、スペーサ、シール剤の配置を説明する上面図。
【図２０】  液晶表示装置の構造を示す斜視図。
【図２１】  アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構成を示す図。
【図２２】  アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の画素部の構成を示す断面図。
【図２３】  半導体装置の一例を示す図。
【図２４】  半導体装置の一例を示す図。
【図２５】  投影型液晶表示装置の構成を示す図。
【図２６】  シリコン層の深さ方向におけるレーザー光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフ。
【図２７】  レーザーアニール法で結晶化したシリコン膜の電子顕微鏡写真。
【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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