(57)【要約】【課題】  半導体膜の結晶化に高調波を有するレーザー結晶化を用いると、基本波に対する高調波のエネルギー変換効率が低く問題である。そして高調波に変換されたレーザー光は、基本波の場合に比べてエネルギーが低いため、ビームスポットの面積を広げてスループットを高めることが難しい。【解決手段】    本発明は、レーザーの基本波と、基本波以下の波長、代表的には該基本波が変換された高調波とを、同時に照射するレーザー照射装置であって、一つの共振器から射出される基本波と、基本波以下の波長とを有するレーザー光を分離させずに照射することを特徴とする。【選択図】  図１
2005039250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波と、前記基本波以下の波長とを出力するレーザ共振器と、
被照射物と前記レーザ共振器からのレーザ光とを相対的に移動させる手段と、
前記レーザ光を線状レーザに加工する手段と、
を有するレーザ照射装置であって、
前記線状レーザに加工する手段は、前記基本波及び前記基本波以下の波長を有するレーザ光を集光する手段を有することを特徴するレーザ照射装置。
【請求項２】
基本波と、前記基本波以下の波長とを出力するレーザ共振器と、
被照射物と前記レーザ共振器からのレーザ光とを相対的に移動させる手段と、
前記レーザ光を線状レーザに加工する手段と、
を有するレーザ照射装置であって、
前記レーザ共振器は、励起源、レーザ媒体、及び非線形光学素子を有し、前記線状レーザに加工する手段は、前記基本波及び前記基本波以下の波長を有するレーザ光を集光する手段を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記レーザ共振器はパルス発振型、又は連続発振型のレーザ共振器であることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、前記基本波及び前記基本波以下の波長を集光する手段は、凹面鏡、又はアクロマートレンズであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された高調波であることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された第２高調波であることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、前記レーザ共振器は、Nd、Yb、Ti、Cr、Ho、ErイオンをドープしたYAG、YLF、YVO4、Y2O3、ガラス、サファイヤ、フォルステライト、LuAｇ、及びLuLiF4のいずれかの固体をレーザ媒質として有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項８】
一つのレーザ共振器から射出される基本波と、前記基本波が非線形光学素子により変形された前記基本波以下の波長とを有するレーザ光を照射する方法であって、
前記基本波と、前記基本波以下の波長とを分離させずに、同時かつ同一照射面に照射することを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項９】
非線形光学素子を有する一つのレーザ共振器から射出される基本波、及び前記基本波以下の波長を有するレーザ光を照射する方法であって、
前記基本波と、前記基本波以下の波長とを分離させずに、同時かつ同一照射面に照射することを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１０】
請求項８又は９において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された高調波であることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれか一において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された第２高調波であることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１２】
請求項８乃至１１のいずれか一において、
前記レーザ光を線状レーザに加工し、被照射物表面における長径または短径の長さをＷ、前記線状レーザ光に対して透光性を有し、前記被照射物が設置される基板の厚さをｄとすると、
前記線状レーザ光の入射角度φが、
φ≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ/２ｄ）
を満たすように照射することを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１３】
請求項８乃至１２のいずれか一において、前記レーザ光は、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｈｏ、ＥｒイオンをドープしたＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＶＯ4、Ｙ2Ｏ3、ガラス、サファイヤ、フォルステライト、ＬｕＡｇ、及びＬｕＬｉＦ4のいずれかの固体をレーザ媒質として発振することを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれか一において、前記レーザ共振器から射出されるレーザ光は、パルス発振、又は連続発振のレーザ光であることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１５】
絶縁表面に形成された非晶質半導体膜に、一つのレーザ共振器から射出される基本波と、前記基本波が非線形光学素子により変形された前記基本波以下の波長とを有するレーザ光を照射することにより、前記非晶質半導体膜を結晶化する半導体装置の作製方法であって、
前記基本波と、前記基本波以下の波長とを分離させずに、同時かつ同一照射面に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
絶縁表面に形成された非晶質半導体膜に、非線形光学素子を有する一つの共振器から射出される基本波、及び前記基本波以下の波長を有するレーザ光を照射することにより、前記非晶質半導体膜を結晶化する半導体装置の作製方法であって、
前記基本波と、前記基本波以下の波長とを分離させずに、同時かつ同一照射面に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された高調波であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか一において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された第２高調波であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１９】
請求項１５乃至１８のいずれか一において、前記レーザ光は、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｈｏ、ＥｒイオンをドープしたＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＶＯ4、Ｙ2Ｏ3、ガラス、サファイヤ、フォルステライト、ＬｕＡｇ、及びＬｕＬｉＦ4のいずれかの固体をレーザ媒質として発振することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２０】
請求項１５乃至１９のいずれか一において、前記レーザ共振器から射出されるレーザ光は、パルス発振、又は連続発振のレーザ光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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体膜の結晶化に用いられるレーザ照射装置に関する。また本発明は、レーザ照射装置を用いて半導体膜を結晶化する工程を含む半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、非晶質半導体膜を用いたＴＦＴに比べて移動度が２桁以上高く、レーザアニール法を用いることで、安価なガラス基板上に形成することができる、という利点を有している。
【０００３】
レーザ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は、連続発振のレーザと比べて、単位時間あたりのレーザ光の出力エネルギー、つまり尖頭出力が３〜６桁程度高い。よって、ビームスポット（被処理物の表面において実際にレーザ光が照射される領域）を数ｃｍ角の矩形状や、長さ１００ｍｍ以上の線状となるように光学系にて成形し、半導体膜へのレーザ光の照射を効率的に行い、スループットを高めることができる。
【０００４】
ところで、半導体膜に対するレーザ光の吸収係数は半導体膜の材料及び膜厚によって異なり、数十〜数百ｎｍ厚の珪素膜をＹＡＧレーザやＹＶＯ4レーザで結晶化させる場合、基本波よりも波長が短い第２高調波の方が、吸収係数が高いため、効率良く結晶化を行うことができる。また高調波を射出させるには、基本波を発振させ、ハーモニックジェネレータ等を通して変換している。そして、基本波と高調波とを分離している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５６０１８号公報
【０００５】
またレーザ結晶化以外の固体レーザの用途としては、理化学用（分光学的測定装置の光源）、光ファイバー通信用、金属加工用（レーザ溶接）などに用いられている。
【０００６】
理化学用や光ファイバー通信の場合、単一波長での使用が前提であるため、基本波と高調波を分離し、使用するのは当然である。金属加工の場合、金属は基本波を吸収するため、基本波のまま加工に用いれば良く、わざわざ高調波に変換する必要がない。そのため、市販されている固体レーザは、基本波のみ、又は基本波と高調波を分離してから射出するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザ結晶化装置の分野においても、これまで基本波は固体状態の珪素を有する半導体膜には吸収されないため、レーザ結晶化に用いる場合は、固体状態の珪素を有する半導体膜に吸収される高調波を分離して、単独で用いるのが主流であった。つまり、半導体膜は固体レーザの発振波長（基本波）を吸収しないため、レーザアニールに利用する場合、波長が可視光領域から紫外光領域に当たる第２高調波や、第３高調波、あるいはそれ以上の高調波を用いる。
【０００８】
しかし、基本波に対する高調波のエネルギー変換効率が低いことが問題である。例えばＮｄ：ＹＡＧレーザの場合、基本波（波長：１０６４ｎｍ）から第２高調波（波長：５３２ｎｍ）への変換効率は５０％前後である。
【０００９】
また、高調波に変換する非線形光学素子のレーザ光に対する耐性が著しく低いため、基本波の出力を高めることが困難である。例えば連続発振のＹＡＧレーザは、基本波を１０ｋＷ出力できるのに対し、第２高調波の出力は非線形光学素子の耐性を考慮すると１０Ｗ程度しか得られない。
【００１０】
そのため、半導体膜の結晶化に必要なエネルギー密度を得るためにはビームスポットの面積を１０-3ｍｍ2程度と小さくしなければならず、スループットの面で劣ってしまう。高調波に変換されたレーザ光は、基本波の場合に比べてエネルギーが低いため、ビームスポットの面積を広げてスループットを高めることが難しい。特に連続発振のレーザは、パルス発振のレーザに比べて、単位時間あたりのレーザ光の出力が低いため、この傾向が顕著である。
【００１１】
そこで本発明は、新たなレーザアニール方法を提案し、効率よく半導体膜を結晶化する方法を提供することを課題とする。さらに本発明は、新たなレーザアニール方法により形成された結晶性半導体膜を有する半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を鑑み本発明者は、基本波と高調波を分離させずに被照射物（被処理物とも表記する）へ照射する方法を見出した。すなわち本発明は、レーザの基本波と、基本波以下の波長とを被照射物へ照射するレーザ照射装置（レーザアニール装置）であって、一つの共振器（発振器）から射出される基本波と、基本波以下の波長とを有するレーザ光を同時且つ同一照射面に照射することを特徴とする。特に本発明は、一つの共振器からの基本波と、基本波以下の波長とを分離させずに被照射物へ照射することを特徴とする。
【００１３】
このようにエネルギーの低い高調波と、基本波とを分離させずに被照射物へ照射することにより、効率よくレーザ照射（レーザアニール）を行うことができる。つまり、基本波とを分離させずに照射するため、エネルギーの低い高調波に対して基本波を補助的に照射することができる。特に基本波は、溶融状態の珪素を有する半導体膜に吸収されやすく好ましい。すなわち、溶融状態の珪素を有する半導体膜は、固相状態、つまり珪素を有する結晶性半導体膜と比べて、基本波の吸収係数が高い。
【００１４】
このような本発明を達成するためレーザ照射装置は、基本波と基本波以下の波長とを出力するレーザ共振器と、被照射物と、前記レーザ共振器からのレーザ光と、を相対的に移動させる手段と、レーザ光を線状レーザに加工する手段と、を有する。さらに線状レーザに加工する手段は、基本波及び基本波以下の波長を有するレーザ光を集光（集束）するための手段を有する。本発明において、レーザ共振器から出力されるレーザ光は、パルス発振型、及び連続発振型のいずれでもよい。
【００１５】
なお「線状」とは、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形（もしくは長楕円形）を意味する。例えば、アスペクト比が２以上（好ましくは１０〜１００００）のものを線状と呼ぶが、線状が矩形状に含まれることに変わりはない。
【００１６】
本発明のレーザ共振器が有するレーザ媒体（媒質）は、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｈｏ、ＥｒなどのイオンをドープしたＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＶＯ4、Ｙ2Ｏ3、ガラス、サファイヤ、フォルステライト（Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ）、ＬｕＡｇ、及びＬｕＬｉＦ4のいずれかの固体を利用する。このようなレーザ媒体に固体を用いるレーザを固体レーザと表記する。
【００１７】
基本波以下の波長とは、例えば基本波の高調波であって、２倍の高調波（第２高調波）、３倍の高調波（第３高調波）、４倍の高調波（第４高調波）等がある。固体レーザの主な発振波長は、赤外領域であるため、高調波は主に可視光領域となる。すなわち基本波以下の波長は、可視光線と同程度かそれより短い波長とも表記することができる。
【００１８】
以下に代表的な固体レーザの第２高調波の波長を例示すると、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ：５３２nm、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザ：５３２nm、Ｎｄ:ＹＬＦレーザ：５２７nm（もしくは５２４nm）、Ｔｉ：サファイアレーザ：３４５〜５５０nm（波長可変）、アレキサンドライトレーザ：３５０〜４１０nm（波長可変）である。
【００１９】
基本波を高調波に変換するには、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、ＴＨＧ（Ｔｈｉｒｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）といった非線形光学素子を用いる。例えばＳＨＧとして、非線形光学定数の比較的大きいＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ2Ｏ4）、ＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5）、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ6Ｏ10）、ＧｄＹＣＯＢ（ＧｄＹＣａ4Ｏ（ＢＯ3）3）、ＫＤＰ（ＫＤ2ＰＯ4）、ＫＢ5、ＬｉＮｂＯ3、Ｂａ2ＮａＮｂ5Ｏ15等の結晶が用いられており、特にＬＢＯやＢＢＯ、ＫＤＰ、ＫＴＰ、ＫＢ５、ＣＬＢＯ等を用いることで基本波から高調波への変換効率を高めることができる。
【００２０】
本発明において、レーザ照射を被処理物表面に対して斜めに照射してもよい。このとき、線状に加工されたレーザ光の、被照射物表面における長径または短径の長さをＷ、レーザ光に対して透光性を有し、被照射物が設置される基板の厚さをｄとすると、レーザ光の入射角度φが、φ≧arctan（W/２d）を満たすように照射する。このように入射角度をもって斜めにレーザ光を照射することにより、被処理物におけるレーザ光の干渉を防ぐことができ、より均一なレーザアニールを行うことができる。
【００２１】
本発明のレーザ照射装置は、一つの共振器からの基本波と、高調波を分離させずに照射するため、共振器が一台ですむ。従って、共振器のランニングコストが少なくてすむ。また基本波を有するレーザ光と、高調波を有するレーザ光とを個別の共振器から発振して照射面でレーザ光を合わせ込む場合と比較すると光学調整が容易である。そして線状レーザへの加工を、同一光学系で行うため、光学系が簡素ですむ。もちろん、基本波と、高調波とを分離するためのレンズ等が不要となる。
【００２２】
基本波と、高調波とを有するレーザ光を用いてレーザアニールすると、高調波によって半導体膜が溶融し、基本波の半導体膜への吸収係数が飛躍的に高まり、基本波のレーザ光が半導体膜に吸収されやすくなると考えられている。
【００２３】
そのため高調波と、基本波とを分離させずに照射することにより、アニールされる領域、つまり結晶性が良好となる領域が大きくなり、スループットの向上、及び高品質な結晶性半導体膜を得ることができる。
【００２４】
以上により、高機能な薄膜トランジスタ、それを有する半導体装置を、高スループット、低コストで作製することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のレーザ照射装置は、一つの共振器からの基本波と、高調波を分離させずに照射するため共振器が一台ですむ。従って、共振器のランニングコストが少なくてすむ。また基本波を有するレーザ光と、高調波を有するレーザ光とを個別の共振器から発振して照射面でレーザ光を合わせ込む必要がないため、光学調整が容易である。そして線状レーザへの加工を、同一光学系で行うため、光学系が簡素ですむ。
【００２６】
さらに本発明は、エネルギーの低い高調波と基本波とを分離させずに照射することにより、効率よくレーザ照射を行うことができ、アニールされる領域、つまり結晶性が良好となる領域が大きくなり、スループットの向上が期待できる。
【００２７】
以上より高機能な薄膜トランジスタ、それを有する半導体装置を、高スループット、低コストで作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発 明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、具体的なレーザ照射装置について説明する。
【００３０】
図１には、励起源、レーザ媒体、及び非線形光学素子を有するレーザ共振器１０１、シリンドリカルレンズアレイを含む光学系１０２、第１の反射体１０３、第２の反射体１０４、基本波と、第２高調波との両波長を集束させる集光体１０５、被照射物１０６を固定するステージ１０７、ステージを移動させる手段であるＸ軸用の一軸ロボット１０８、及びＹ軸用の一軸ロボット１０９、を有するレーザアニール装置を示す。
【００３１】
なお本実施の形態では、レーザ共振器が非線形光学素子を内蔵する内部変換型の場合を例示するが、非線形光学素子をレーザ共振器外に設ける外部変換型でもよい。光学系１０２は、シリンドリカルレンズなどで構成されたホモジナイザを含む。第１及び第２の反射体、並びに集光体１０５は、必要に応じて所定の位置に設ければよい。
【００３２】
また集光体１０５は、基本波と、第２高調波との両波長を集束する必要があるため、凹面鏡等の曲面を有する反射体を用いることができる。凹面鏡等を用いる場合、波長に依存せず、色収差無く全てのレーザ光が反射し、照射面にレーザ光を集束することができる。さらに、コストダウンもできる。また凹面鏡の代わりに、色収差を補正することができるアクロマートレンズ等を用いてもよい。なお図１において、光学系１０２から直接集光体１０５にレーザ光を入射させ、被照射物に線状レーザを照射することもできる。
【００３３】
すなわち光学系１０２及び集光体１０５が、レーザ光を照射面において線状レーザに加工する一手段に相当する。なお、複数のシリンドリカルレンズを設置したり、凸レンズや凹レンズと組み合わせても線状レーザに加工することができる。
【００３４】
レーザ共振器１０１から、パルス発振のパワーが２００〜３００Wのレーザ、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザであって、発振波長１０６４ｎｍの基本波と、発振波長５３２ｎｍの第２高調波とを分離させずに射出する。なお厳密には、レーザ共振器から基本波が発振され、基本波から高調波へ変換され、両波長を有するレーザ光が射出される。このとき、基本波、及び第２高調波の周波数は１ＫHz、パルス幅は１２０ｎｓ程度とする。
【００３５】
なおレーザ光は、安定形共振器から得られるＴＥＭ00モード（シングルモード）であることが望ましい。ＴＥＭ00モードの場合、レーザ光はガウス形の強度分布を持ち、集光性に優れているため、ビームスポットの加工が容易となる。
【００３６】
光学系１０２により、レーザ光のビームスポット形状が加工され、被照射物１０６の表面（照射面）においてエネルギー分布が均一化となるように形成される。レーザ光は必要に応じて、第１の反射体１０３、及び第２の反射体１０４、反射して進行方向が変更される。そして、集光体１０５を介して、被照射物１０６に照射される。第１及び第２の反射体には、ミラーを用いることができる。
【００３７】
特に、集光体１０５にレーザ光を透過させることによって、照射面において線状レーザ１１０に集光させることができる。照射面での線状レーザの形状、つまりビームスポットは、例えば長さ１００ｍｍ、幅２０μｍ程度の線状レーザ１１０となっている。このような線状レーザは、大面積処理を行うことができる。その結果、レーザアニール処理のスループットを向上することができる。
【００３８】
本実施の形態では、被処理物１０６として半導体膜が成膜された基板を、水平面と平行になるように設置する。半導体膜は、厚さ０.７ｍｍのガラス基板上に成膜されている。レーザ照射の際に基板が落ちないように、ステージ１０７には、吸着機構が設けられ、基板を固定している。吸着機構により、基板のたわみが低減するように固定することができる。さらには、所定の形状に基板を曲げるように固定した状態でレーザ処理を行うこともできる。
【００３９】
Ｘ軸用の一軸ロボット１０８とＹ軸用の一軸ロボット１０９により、ステージ１０７は、照射面に平行な面上をXY方向に移動することができる。すなわち被照射物１０６とレーザ光とを相対的に移動させる一手段として、Ｘ軸用の一軸ロボット１０８及びＹ軸用の一軸ロボット１０９が相当する。
【００４０】
このようなレーザ照射装置を用いて、パルス毎の基板送りピッチを１〜３０μｍ程度としてレーザアニールを行う。本実施の形態では５μｍとしてレーザアニールを行う。
【００４１】
次に、ビームスポット１１０の、被処理物１０６表面における走査経路を説明する。被処理物１０６である半導体膜全面にレーザ光を照射する場合、Ｙ軸ロボット１０９を用いて一方向への走査を行った後、Ｘ軸ロボット１０８を用いて、Ｙ軸ロボット１０９による走査方向に対して垂直の方向に、ビームスポット１１０をスライドさせる。Ｙ軸ロボット１０９による走査とＸ軸ロボット１０８による走査とを順に繰り返すことで、被処理物１０６全面にレーザ光を照射することができる。
【００４２】
レーザ光が照射され、走査方向に成長した結晶粒が形成されている領域は、結晶性に非常に優れている。そのため、この領域をＴＦＴのチャネル形成領域に用いることで、極めて高い電気移動度や、オン電流を期待できる。しかし結晶性半導体膜のうち、そのような高い結晶性が必要とされない部分が存在する場合、レーザ光を照射しないようにしてもよい。または、走査の速度を増加させるなど、高い結晶性が得られないような条件でレーザ光の照射を行うようにしてもよい。このように、走査速度を部分的に高めることで、スループットを更に高めることができる。
【００４３】
なおレーザ光の走査は、被処理物である基板を固定してレーザ光の照射位置を移動させる照射系移動型と、レーザ光の照射位置を固定して基板を移動させる被処理物移動型と、上記２つの方法を組み合わせた方法とがある。本実施の形態のレーザ照射装置は、光学系の構成が最も単純にすることができる被処理物移動型とするのが適している。しかしレーザ照射装置はこれに限定されず、光学系を工夫することで、照射系移動型としたり、被処理物移動型と照射系移動型を組み合わせることも不可能ではない。いずれの場合においても、各レーザ光、つまりビームスポットの半導体膜に対する相対的な移動方向を制御することができればよい。
【００４４】
以上、一つの共振器からの基本波と、高調波を分離させずに照射するため、共振器が一台ですむ。従って、共振器のランニングコストが少なくてすむ。また基本波を有するレーザ光と、高調波を有するレーザ光とを個別の共振器から発振して照射面でレーザ光を合わせ込む必要がないため、光学調整が容易である。そして線状レーザへの加工を、同一光学系で行うため、光学系が簡素ですむ。
【００４５】
さらに本実施の形態は基本波を有するレーザ光と、可視光以下の波長を有するレーザ光とを合成してレーザアニールすることにより、高品質な結晶性半導体膜を得ることができる。以上の結果、高機能な薄膜トランジスタ、及びそれを有する半導体装置を、高スループット、低コストで作製することができる。
【００４６】
本実施の形態のように、レーザ媒質が固体である固体レーザはメンテナンスフリーであり、出力も安定している。特に、パルスレーザとしてはエキシマレーザよりも高繰り返し発振が可能であることから量産性に優れていると考えられる。しかし本実施の形態で示したパルス発振のレーザに限定されず、連続発振のレーザを用いてもよい。
【００４７】
なおレーザ照射装置における光学系は、本実施の形態で示した構成に限定されるものではない。
【００４８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、連続発振のレーザを用い、被処理物表面に対して斜め方向からレーザ照射を行う場合について説明する。
【００４９】
図２には、励起源、レーザ媒体、及び非線形光学素子を有するレーザ共振器１０１、シリンドリカルレンズアレイ又はディフラクティブオプティクスを含む光学系１０２、第１の反射体１０３、集光体１２０、被照射物１０６を固定するステージ１０７、ステージを移動させる手段であるＸ軸用の一軸ロボット１０８、及びＹ軸用の一軸ロボット１０９、を有するレーザアニール装置を示す。
【００５０】
図２において、被処理物表面に対して斜め方向からレーザを照射するために、レーザの入射角を被処理物に対して傾けているが、φ軸用の一軸ロボットを備え、ステージ１０７を傾けてもよい。
【００５１】
なお本実施の形態では、レーザ共振器が非線形光学素子を内蔵する内部変換型の場合を例示するが、非線形光学素子をレーザ共振器外に設ける外部変換型でもよい。光学系１０２は、シリンドリカルレンズ又はディフラクティブオプティクスなどで構成されたホモジナイザを含み、レーザを分割してもよい。
【００５２】
集光体１２０は、基本波と、第２高調波との両波長を集束する必要があるため、色収差の無いアクロマートレンズ等を用いることができる。また実施の形態１のように、凹面鏡等の曲面を有する反射体を用いてもよい。
【００５３】
レーザ共振器１０１から、連続発振のパワーが２００〜３００Ｗのレーザ、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザであって、発振波長１０６４ｎｍの基本波と、波長５３２ｎｍの第２高調波とを分離させずに射出する。なお厳密には、レーザ共振器から基本波が発振され、基本波から高調波へ変換され、両波長を有するレーザ光を射出する。
【００５４】
このような連続発振のレーザ照射方法では、ビームスポット１１０の走査速度は、数ｃｍ/ｓ〜数百ｃｍ/ｓ程度が適当である。本実施の形態では５０ｃｍ/ｓとする。
【００５５】
このように、本発明は連続発振のレーザを用いてもよい。そして、エネルギーの低い高調波と、基本波とを分離させずに照射することにより、効率よくレーザ照射を行うことができ、アニールされる領域、つまり結晶性が良好となる領域が大きくなり、スループットの向上が期待できる。
【００５６】
また本実施の形態は、レーザ光が入射角度φをもって、被照射物１０６に照射されることを特徴とする。この場合、線状に加工されたレーザ光の、被照射物表面における長径または短径の長さをＷ、前記レーザ光に対して透光性を有し、前記被照射物が設置される基板の厚さをｄとすると、レーザ光の入射角度φが、φ≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ/２ｄ）を満たすように照射する。なおレーザ光の入射角度φがφ≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ/２ｄ）を満たすように制御する一手段として反射体１０３や集光体１２０が相当する。例えば、集光体としてシリンドリカルレンズを用いることができる。
【００５７】
この入射角度度φでレーザ光が入射されれば、基板の表面での反射光と、基板の裏面からの反射光とが干渉せず、一様なレーザ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、ビームスポットのエネルギーはビームスポットの端に近づくに従い減衰があるため、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。この議論は、極端にコヒーレント長の短いレーザに関しては、上記不等式を満たさなくても問題はないことを示している。
【００５８】
上記のφに対する不等式は、基板がレーザ光に対して透光性を有する場合にのみ適用される。なおガラス基板は、波長が１μｍ程度のＹＡＧなどの基本波、及び第２高調波に対して透光性を有する。
【００５９】
本実施の形態のレーザ照射装置は、光学系の構成が最も単純にすることができる被処理物移動型とするのが適している。しかし実施の形態１と同様に、光学系を工夫することで、照射系移動型としたり、被処理物移動型と照射系移動型を組み合わせることも不可能ではない。いずれの場合においても、各ビームスポットの半導体膜に対する相対的な移動方向を制御することができればよい。
【００６０】
本実施の形態のレーザ照射装置は、一つの共振器からの基本波と、高調波を分離させずに照射するため、共振器が一台ですむ。従って、共振器のランニングコストが少なくてすむ。また基本波を有するレーザ光と、高調波を有するレーザ光とを個別の共振器から発振して照射面でレーザ光を合わせ込む必要がないため、光学調整が容易である。そして線状レーザへの加工を、同一光学系で行うため、光学系が簡素ですむ。
【００６１】
以上により、高機能な薄膜トランジスタ、それを有する半導体装置を、高スループット、低コストで作製することができる。
【００６２】
なおレーザ照射装置における光学系は、本実施の形態で示した構成に限定されない。また本実施の形態では、連続発振のレーザの場合で説明したが、パルス発振のレーザを用いてもよい。
【００６３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、レーザ照射装置の全体システムについて説明する。
【００６４】
図３にレーザ照射装置の全体システムを示す。本実施の形態では、基本波と、パルス発振の基本波以下の波長とを有するレーザ光が、レーザ共振器３００から発振される。
【００６５】
レーザ共振器３００から発振されたレーザ光は、基本波と非線形光学素子により第２高調波に変換されたレーザとを有し、ビームエキスパンダー３０１に入射する。ビームエキスパンダー３０１によって、入射してきたレーザ光の広がりを抑え、ビームの断面形状の大きさを調整する。
【００６６】
ビームエキスパンダー３０１から射出したレーザ光は、シリンドリカルレンズ３０２において、そのビームの断面形状が矩形状、楕円形状または線状になるように加工される。そして、レーザ光は、集光体に相当する凹面鏡３０３で反射し、線状に集光され、レーザ照射室３０５内の被処理物３０６に照射される。
【００６７】
このように基本波と、高調波とを有するレーザ光により、高調波のエネルギー不足を補うことができ、効率よく結晶性の高い被照射物、例えば半導体膜を形成することができる。また基本波と、高調波とを照射することにより、照射面を大きくすることができる。
【００６８】
レーザ照射室３０５内において、被処理物３０６はステージ３０７上に配置されており、ステージ３０７は３つの位置制御手段となる一軸ロボット３０８〜３１０によってその位置が制御されている。具体的には、φ軸用の一軸ロボット３０８により、水平面内においてステージ３０７を回転させることができる。水平面より傾けることができる。また、Ｘ軸用の一軸ロボット３０９により、ステージ３０７をＸ軸方向に移動させることができる。また、Ｙ軸用の一軸ロボット３１０により、ステージ３０７をＹ軸方向に移動させることができる。またステージ３０７自体を傾けてもよい。各位置制御手段の動作は、中央処理装置３１１において制御されている。
【００６９】
Ｙ軸方向に長く伸ばされた線状のビームスポットを照射しながら被処理物をＸ方向に走査させることで、走査方向に沿って長く伸びた結晶粒の集まりを形成できる。走査の速度は連続発振型のレーザの場合、例えば１０〜２０００ｍｍ／ｓ、好ましくは１００〜１０００ｍｍ／ｓとすれば良い。またビーム幅は、数百μｍ〜１ｍｍとすればよい。これにより、走査方向と垂直方向の幅１００ｍｍの領域において、走査方向に結晶成長した結晶粒を形成することができる。またパルス発振のレーザの場合、パルス毎の基板送りピッチを１〜３０μｍとすればよい。
【００７０】
なお本実施の形態のように、ＣＣＤ等の受光素子を用いたモニター３１２を設け、被処理物３０６の位置を正確に把握できるようにしても良い。
【００７１】
このようなレーザ照射装置のシステムを用いることにより、正確な位置制御に基づくレーザ処理を行うことができる。さらに、被処理物を水平状態、または傾けた状態にステージを固定することができ、垂直方向や斜め方向からのレーザ照射を行うことができる。またステージ自体を傾けてもよい。
【００７２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、レーザ照射方法及び半導体装置の作製方法について説明する。
【００７３】
まず図４（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板４００上に下地膜４０１ａ、４０１ｂを形成する。基板４００には、例えば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、石英基板、ＳＵＳ基板等を用いることができる。また、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮに代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に他の基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
【００７４】
下地膜４０１ａ、４０１ｂは基板４００中に含まれるＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法を用いて酸化窒化珪素膜を１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）、酸化窒化シリコン膜を５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の順に積層形成する。なお下地膜４０１は単層であってもよい。
【００７５】
ガラス基板、ＳＵＳ基板またはプラスチック基板のように、アルカリ金属やアルカリ土類金属が多少なりとも含まれている基板を用いる場合、不純物の拡散を防ぐという観点から下地膜を設けることは有効であるが、石英基板など不純物の拡散がさして問題とならない場合は、必ずしも設ける必要はない。
【００７６】
下地膜４０１ｂ上に非晶質半導体膜４０２を形成する。非晶質半導体膜４０２の膜厚は２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）とする。また非晶質半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５atomic％程度であることが好ましい。
【００７７】
次に図４（Ｂ）に示すように、本発明のレーザ照射装置を用いて非晶質半導体膜４０２にレーザ光４０５を照射し、結晶化を行う。
【００７８】
本実施の形態ではレーザ光として、２００Ｗの基本波、１０Ｗの第２高調波、ＴＥＭ00モード発振のＮｄ：ＹＶＯ4レーザを用いる。なお、レーザ光を光学系により加工することで非晶質半導体膜４０２の表面に形成される第１のビームスポットを、短軸２０μm、長軸１０ｍｍの矩形状とする。
【００７９】
そして、非晶質半導体膜４０２の表面において、レーザ光を図４（Ｂ）に示した矢印の方向に向かって走査する。レーザ光の照射により、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒が形成される。走査方向に沿って長く延びた結晶の粒を形成することで、少なくともＴＦＴのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない結晶性半導体膜４０３の形成が可能となる。
【００８０】
なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしてもよい。これにより、レーザ光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じる閾値のばらつきを抑えることができる。
【００８１】
次に、図４（Ｃ）に示すように結晶性半導体膜４０３をパターニングし、島状の半導体膜４０６ａ〜４０６ｄが形成され、島状の半導体膜４０６ａ〜４０６ｄを用いてＴＦＴに代表される各種の半導体素子が形成される。
【００８２】
次に図示しないが、島状の半導体膜４０６ａ〜４０６ｄを覆うようにゲート絶縁膜を成膜する。ゲート絶縁膜には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いることができる。また成膜方法は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などを用いることができる。
【００８３】
次に、ゲート絶縁膜上に導電膜を形成しパターニングすることでゲート電極を形成する。そして、ゲート電極、又はレジストを形成しパターニングしたものをマスクとして用い、島状の半導体膜４０６ａ〜４０６ｄにｎ型またはｐ型の導電性を付与する不純物を添加し、ソース領域、ドレイン領域、さらにはＬＤＤ領域等を形成する。
【００８４】
上述の工程によってＴＦＴを形成することができる。なお本発明の半導体装置の作製方法は、上述したＴＦＴの作製工程に限定されない。本発明は、レーザ光の照射方法を用いて得られる結晶性半導体膜をＴＦＴの活性層として用いることを特徴とする。その結果、素子間の移動度、閾値及びオン電流のばらつきを抑えることができる。
【００８５】
なおレーザ光は、本実施の形態で示した照射条件に限定されない。
【００８６】
また、レーザ光による結晶化の前に、触媒元素を用いた結晶化工程を設けてもよい。触媒元素としては、ニッケル（Ｎｉ）を用いているが、その以外にも、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）といった元素を用いることができる。触媒元素を用いた結晶化工程の後に、レーザ光による結晶化工程を行うと、触媒元素による結晶化の際に形成された結晶が、レーザ光の照射により溶融されずに残存し、この結晶を結晶核として結晶化が進む。よってレーザ光による結晶化工程のみの場合に比べて、より半導体膜の結晶性を高めることができ、レーザ光による結晶化後の半導体膜表面の荒れが抑えられることもできる。よって後に形成される半導体素子、代表的にはＴＦＴの特性のばらつきがより抑えられ、オフ電流を抑えることができる。
【００８７】
なお、触媒元素を添加してから加熱処理を行って結晶化を促進してから、レーザ光の照射により結晶性をより高めていてもよいし、加熱処理の工程を省略してもよい。具体的には、触媒元素を添加してから加熱処理の代わりにレーザ光を照射し、結晶性を高めるようにしてもよい。
【００８８】
なお本実施の形態では、半導体膜の結晶化に本発明のレーザ照射方法を用いた例を示したが、半導体膜にドーピングした不純物元素の活性化を行うために用いてもよい。
【００８９】
本発明の半導体装置の作製方法は、集積回路や半導体表示装置の作製方法に用いることができる。特に、液晶表示装置、有機発光素子に代表される発光素子を各画素に備えた発光装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等の半導体表示装置の画素部に設けられたトランジスタ等の半導体素子に用いることができる。
【００９０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、レーザ照射方法を用いて作製された発光装置について説明する。
【００９１】
図５（Ａ）には、第１の基板１２１０上に信号線駆動回路１２００、走査線駆動回路１２０１、及び画素部１２０２が形成された発光装置を示す。
【００９２】
図５（Ｂ）は表示装置のＡ−Ａ’の断面図を示し、第１の基板１２１０上に、ｎチャネル型ＴＦＴ１２２３とｐチャネル型ＴＦＴ１２２４とを有するＣＭＯＳ回路を備えた信号線駆動回路１２００を示す。ｎチャネル型ＴＦＴ１２２３とｐチャネル型ＴＦＴ１２２４とは、基本波を有するレーザ光と、可視光以下の波長を有するレーザ光とを合成してレーザアニールすることにより、高品質な結晶性半導体膜を有するように形成される。信号線駆動回路１２００や走査線駆動回路１２０１を形成するＴＦＴは、ＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路又はＮＭＯＳ回路で形成してもよい。
【００９３】
画素部１２０２は、スイッチング用ＴＦＴ１２１１及び駆動用ＴＦＴ１２１２を有する。スイッチング用ＴＦＴ１２１１及び駆動用ＴＦＴ１２１２とは、基本波を有するレーザ光と、可視光以下の波長を有するレーザ光とを合成してレーザアニールすることにより、高品質な結晶性半導体膜を有するように形成される。なお、画素部１２０２のＴＦＴは信号線駆動回路１２００や走査線駆動回路１２０１と比べると、高い結晶性を有する必要がない。また画素部１２０２は、駆動用ＴＦＴ１２１２の一方の電極と接続された発光素子の第１の電極１２１３と、スイッチング用ＴＦＴ１２１１及び駆動用ＴＦＴ１２１２を覆い、発光素子の第１の電極１２１３に相当する位置に開口部を有する絶縁物１２１４と、第１の電極１２１３上に設けられた電界発光層１２１５と、対向して設けられた発光素子の第２の電極１２１６を有する発光素子１２１８とを有する。なお電界発光層は、有機材料、又は無機材料を有し、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層等を適宜組み合わせて構成される。
【００９４】
絶縁物１２１４はレジスト、ポリイミド、若しくはアクリル等の有機樹脂膜、又は窒化珪素、若しくは酸化珪素等の珪素を含む無機絶縁膜で形成すればよい。ここでは、絶縁物１２１４として、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いて形成する。なお有機樹脂膜等を用いる場合、水分や酸素の侵入を防止するため窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とする絶縁膜、または水素を含むＤＬＣ膜（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）を形成するとよい。
【００９５】
なお、後に形成する電極や電界発光層の段差被覆性を良好なものとするため、絶縁物１２１４の上端部又は下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにすると好ましい。例えば、絶縁物１２１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物１２１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせるとよい。また、絶縁物１２１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、又は光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【００９６】
発光素子の第１の電極１２１３が駆動用ＴＦＴ１２１２の第１の電極と接している構成となっているため、発光素子の第１の電極１２１３の少なくとも下面は、半導体膜の第１の電極領域とオーミックコンタクトのとれる材料とし、電界発光層と接する表面に仕事関数の大きい材料を用いて形成することが望ましい。例えば発光素子の第１の電極１２１３は、窒化チタン膜の単層としてもよいし、３層以上の積層を用いてもよい。また更に、発光素子の第１の電極１２１３、及び第２の電極１２１６として透光性を有する導電膜を用いれば両面発光型の発光素子を有する表示装置を作製することができる。
【００９７】
画素構成により、第１の電極及び第２の電極のいずれも陽極、又は陰極となりうる。例えば、第１の電極を陽極とし、第２の電極を陰極とする場合で具体的な電極材料について説明する。
【００９８】
陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０eV以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陽極材料の具体例としては、ＩＴＯ（indium tin oxide）、酸化インジウムに２〜２０%の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（indium zinc oxide）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）等を用いることができる。
【００９９】
一方、陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８eV以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、およびＭｇ、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができる。但し、陰極は透光性を有する必要があるため、これら金属、又はこれら金属を含む合金を非常に薄く形成し、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成する。これら陽極、及び陰極は蒸着法、スパッタリング法等により形成することができる。
【０１００】
また、電界発光層１２１５として、フルカラー表示とする場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料を、それぞれ蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法などによって選択的に形成すればよい。具体的には、ＨＩＬとしてＣｕＰｃやＰＥＤＯＴ、ＨＴＬとしてα−ＮＰＤ、ＥＴＬとしてＢＣＰやＡｌｑ3、ＥＩＬとしてＢＣＰ：ＬｉやＣａＦ2をそれぞれ用いる。また例えばＥＭＬは、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの発光色に対応したドーパント（Ｒの場合ＤＣＭ等、Ｇの場合ＤＭＱＤ等）をドープしたＡｌｑ3を用いればよい。なお、上記有機化合物層の積層構造に限定されない。
【０１０１】
より具体的な有機化合物層の積層構造は、赤色の発光を示す有機化合物層を形成する場合、例えば、ＣｕＰｃを３０nm形成し、α-ＮＰＤを６０nm形成した後、同一のマスクを用いて、赤色の発光層としてＤＣＭ2及びルブレンが添加されたＡｌｑ3を４０nm形成し、電子輸送層としてＢＣＰを４０nm形成し、電子注入層としてＬｉが添加されたＢＣＰを１nm形成する。また、緑色の発光を示す有機化合物層を形成する場合、例えば、ＣｕＰｃを３０nm形成し、α―ＮＰＤを６０nm形成した後、同一の蒸着マスクを用いて、緑色の発光層としてクマリン５４５Ｔが添加されたＡｌｑ3を４０nm形成し、電子輸送層としてＢＣＰを４０nm形成し、電子注入層としてＬｉが添加されたＢＣＰを１nm形成する。また、青色の発光を示す有機化合物層を形成する場合、例えば、ＣｕＰｃを３０nm形成し、α-ＮＰＤを６０nm形成した後、同一のマスクを用いて発光層としてビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛：Ｚｎ(ＰＢＯ)2を１０nm形成し、電子輸送層としてＢＣＰを４０nm形成し、電子注入層としてＬｉが添加されたＢＣＰを１nm形成する。
【０１０２】
以上、各色の有機化合物層のうち、共通しているＣｕＰｃやα-ＮＰＤは、画素部全面に形成することができる。またマスクは、各色で共有することもでき、例えば、赤色の有機化合物層を形成後、マスクをずらして、緑色の有機化合物層、再度マスクをずらして青色の有機化合物層を形成することができる。形成する各色の有機化合物層の順序は適宜設定すればよい。
【０１０３】
また白色発光の場合、カラーフィルタ、又はカラーフィルタ及び色変換層などを別途設けることによってフルカラー表示を行ってもよい。カラーフィルタや色変換層は、第２の基板に設ける。その後第１の基板と、第２の基板とを張り合わせればよい。
【０１０４】
さらに水分や酸素等による発光素子の劣化を防止するために、発光素子の第２の電極を覆って設けられた保護膜１２１７を有する。本実施の形態では保護膜１２１７にスパッタ法（ＤＣ方式やＲＦ方式）により得られる窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とする絶縁膜、または水素を含むＤＬＣ膜（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）を使用する。
【０１０５】
そして、発光素子の第２の電極１２１６は、接続領域の絶縁物１２１４に設けられた開口部（コンタクト）から引き回し配線を介して、接続配線１２０８と接続される。接続配線１２０８は、異方性導電樹脂（ＡＣＦ）によりフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１２０９に接続されている。そして、ＦＰＣ１２０９を介して外部入力信号となるビデオ信号やクロック信号を受け取る。ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていてもよい。
【０１０６】
本実施の形態では、第１の基板１２１０上に信号線駆動回路１２００及び走査線駆動回路１２０１を形成したドライバ一体型の発光装置を示すが、信号線駆動回路及び走査線駆動回路はＩＣにより形成し、ＳＯＧ法やＴＡＢ法により信号線、又は走査線等と接続してもよい。
【０１０７】
また加圧や加熱によりＡＣＦを接着するときに、基板のフレキシブル性や加熱による軟化のため、クラックが生じないように注意する。例えば、接着領域に硬性の高い基板を補助として配置したりすればよい。
【０１０８】
また第１の基板の周縁部にはシール材１２０５が設けられ、第２の基板１２０４と張り合わせられ、封止されている。シール材１２０５はエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。
【０１０９】
第２の基板１２０４で封止すると、保護膜１２１７との間に空間が形成される。空間には、不活性ガス、例えば窒素ガスを充填したり、吸水性の高い材料を形成して、水分や酸素の侵入を防止する。本実施の形態では、透光性を有し、吸水性の高い樹脂１２３０を形成する。樹脂１２３０は透光性を有するため、発光素子からの光が第２の基板側へ射出（発光）される場合であっても、透過率を低減することなく形成することができる。
【０１１０】
以上のように、高機能な薄膜トランジスタ、それを有する発光装置を、高スループット、低コストで作製することができる。
【０１１１】
（実施の形態６）
本実施の形態では、レーザ照射方法を用いて作製された液晶表示装置について説明する。
【０１１２】
図６（Ａ）には、第１の基板１２１０上に信号線駆動回路１２００、走査線駆動回路１２０１、及び画素部１２０２が形成された液晶表示装置を示す。
【０１１３】
図６（Ｂ）は表示装置のＡ−Ａ’の断面図を示し、第１の基板１２１０上に、ｎチャネル型ＴＦＴ１２２３とｐチャネル型ＴＦＴ１２２４とを有するＣＭＯＳ回路を備えた信号線駆動回路１２００を示す。ｎチャネル型ＴＦＴ１２２３とｐチャネル型ＴＦＴ１２２４とは、基本波を有するレーザ光と、可視光以下の波長を有するレーザ光とを合成してレーザアニールすることにより、高品質な結晶性半導体膜を有するように形成される。信号線駆動回路１２００や走査線駆動回路１２０１を形成するＴＦＴは、ＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路又はＮＭＯＳ回路で形成してもよい。
【０１１４】
画素部１２０２は、スイッチング用ＴＦＴ１２１１及び容量素子１２４５を有する。スイッチング用ＴＦＴ１２１１は、基本波を有するレーザ光と、可視光以下の波長を有するレーザ光とを合成してレーザアニールすることにより、高品質な結晶性半導体膜を有するように形成される。容量素子１２４５は、不純物が添加された半導体膜と、ゲート電極とに挟まれたゲート絶縁膜により構成される。なお、画素部１２０２のＴＦＴは信号線駆動回路１２００や走査線駆動回路１２０１と比べると、高い結晶性を有する必要がない。スイッチング用ＴＦＴ１２１１の一方の電極と接続された画素電極１２５０を有し、ｎチャネル型ＴＦＴ１２２３、ｐチャネル型ＴＦＴ１２２４、画素電極１２５０、及びスイッチング用ＴＦＴ１２１１を覆うように絶縁物１２１４が設けられている。
【０１１５】
対向基板となる第２の基板１２０４には、信号線駆動回路１２００に相当する位置にブラックマトリクス１２５３が設けられ、少なくとも画素部に相当する位置にカラーフィルタ１２５２が設けられる。そして対向電極１２５１が形成された第２の基板１２０４に、ラビング処理を施し、第１の基板１２１０とスペーサ１２５５を介して張り合わせる。
【０１１６】
第１の基板１２１０、及び第２の基板１２０４の間に液晶層を注入する。液晶層を注入する場合は、真空中で行うとよい。また第１の基板１２１０へ液晶層を滴下し、第２の基板１２０４で張り合わせてもよい。特に、大型基板になると液晶層を注入するより、滴下する方が好ましい。
【０１１７】
第１の基板１２１０と、第２の基板１２０４とをシール材１２０５を用いて接着する。第１の基板１２１０と、第２の基板１２０４とには適宜偏光板を設け、コントラストを高めるとよい。
【０１１８】
以上のように、高機能な薄膜トランジスタ、それを有する液晶表示装置を、高スループット、低コストで作製することができる。
【０１１９】
（実施の形態７）
本発明を適用して作製される電子機器の一例として、デジタルカメラ、カーオーディオなどの音響再生装置、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(携帯電話、携帯型ゲーム機等)、家庭用ゲーム機などの記録媒体を備えた画像再生装置などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図７に示す。
【０１２０】
図７(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。表示部２００３は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部２００３に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、表示装置の低コスト化を図ることができる。
【０１２１】
図７(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。表示部２１０２は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部２１０２に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、デジタルスチルカメラの低コスト化を図ることができる。
【０１２２】
図７(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。表示部２２０３は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部２２０３に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、ノート型パーソナルコンピュータの低コスト化を図ることができる。
【０１２３】
図７(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。表示部２３０２は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部２３０２に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、モバイルコンピュータの低コスト化を図ることができる。
【０１２４】
図７(Ｅ)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体読込部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。表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、画像再生装置の低コスト化を図ることができる。
【０１２５】
図７(Ｆ)はゴーグル型ディスプレイであり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。表示部２５０２は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部２５０２に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、ゴーグル型ディスプレイの低コスト化を図ることができる。
【０１２６】
図７(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等を含む。表示部２６０２は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部２６０２に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、ビデオカメラの低コスト化を図ることができる。
【０１２７】
図７(Ｈ)は携帯端末のうちの携帯電話機であり、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。表示部２７０３は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部２７０３に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、携帯電話機の低コスト化を図ることができる。
【０１２８】
上記の電子機器において、本発明のレーザ照射を行うことにより、高機能な薄膜トランジスタ、それを有する電子機器を提供することができ、さらに高スループット、低コストで作製することができる。
【０１２９】
本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明のレーザ照射装置を示す図。
【図２】本発明のレーザ照射装置を示す図。
【図３】本発明のレーザ照射装置を示す図。
【図４】本発明のレーザ照射を用いたＴＦＴの作製方法を示す図。
【図５】本発明のレーザ照射を用いて作製された発光装置を示す図。
【図６】本発明のレーザ照射を用いて作製された液晶表示装置を示す図。
【図７】本発明のレーザ照射を用いて作製された電子機器を示す図。
【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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