(57)【要約】【課題】  レーザビームを集光して、被加工物の全面を走査しながら処理する場合には、単にその基板の斜方よりレーザビームを入射させれば、干渉の影響を排除してレーザアニールを均一性良く行うことができるというものではなかった。【解決手段】  本発明は、レーザビームを照射して加工する対象物の当該被照射面に対して、レーザビームを斜めに入射させ、該レーザビームの照射位置を加工対象物上で移動させながら行うものであり、特にレーザビームの照射位置の移動方向を→ａ、レーザビームの入射方向を→ｂとするとその内積が０未満、或いはその角度が９０度より大きくすることを特徴とするものである。【選択図】  図１
2005064301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に半導体膜を形成する工程と、半導体膜を被照射面として、レーザビームを前記被照射面に対して斜めに入射させ、前記レーザビームの位置を相対的に移動させながらレーザアニールする工程とを有し、前記レーザビームに対する被照射面の相対的な移動方向を→ａ、前記レーザビームの入射方向を→ｂとすると、その内積が０未満となるようにすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
基板に半導体膜を形成する工程と、半導体膜を被照射面として、レーザビームを前記被照射面に対して斜めに入射させ、前記レーザビームの位置を相対的に移動させながらレーザアニールする工程とを有し、前記レーザビームに対する被照射面の相対的な移動方向をを→ａ、前記レーザビームの入射方向を→ｂとすると、その角度が９０度より大きくなるようにすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記レーザアニールする工程において、前記レーザビームを被照射面においてエネルギー分布が均一なレーザビームに加工して、前記半導体膜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４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、前記レーザアニールする工程において、前記レーザビームを被照射面において長方形状に加工して、前記半導体膜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５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、前記レーザビームの一部は前記半導体膜を透過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５のいずれか一項において、前記レーザビームは連続発振のレーザ照射器から発振され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】
本発明はレーザビームを照射して半導体をアニール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】
近年、基板上に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す）を製造する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型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が高いので、高速動作が可能である。そのため、従来ドライバＩＣを用いて外付けしていた回路を画素と同一の基板上に一体形成することが可能となっている。
【０００３】
多結晶半導体膜を形成するために用いるガラス基板は、耐熱性に劣り熱変形しやすいため、半導体膜の結晶化にレーザアニール技術が用いられている。
【０００４】
レーザアニールの特徴は、輻射加熱ある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、半導体基板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である。
【０００５】
なお、ここでいうレーザアニールとは、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層やアモルファス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。
【０００６】
レーザアニールに用いられるレーザ発振器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。近年では、半導体膜の結晶化においてエキシマレーザのようなパルス発振のレーザ発振器よりも連続発振のレーザ発振器を用いる方が、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ている（以下この結晶を大粒径結晶と呼ぶ。）。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チャネル領域に入る粒界の数が減るので移動度が高くなり、より高性能なデバイスの開発に利用できる。そのため、連続発振のレーザ発振器は脚光を浴びている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、照射面におけるレーザビームのエネルギー強度分布を均一化しても、加工対象物の全面を均一にレーザアニールすることは困難であった。特に、被加工物に入射したレーザビームの透過光が反射して、再度被加工物に入射する場合には、干渉の効果によりレーザアニールが均一に行われないことが問題となっていた。勿論、入射光と反射光との光軸を異ならせて、干渉の影響が無いようにすることも考えられるが、レーザビームを集光して、被加工物の全面を走査しながら処理する場合には、単にその基板の斜方よりレーザビームを入射させれば解決できるというものではなかった。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、半導体膜のアニールをはじめレーザビームを用いた加工処理に広く用いることのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、レーザビームを照射して加工する対象物の当該被照射面に対して、レーザビームを斜めに入射させ、該レーザビームの照射位置を加工対象物上で移動させながら行うものであり、特にレーザビームの照射位置の移動方向を→ａ、レーザビームの入射方向を→ｂとするとその内積が０未満、或いはその角度が９０度より大きくすることを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成において、加工する対象物の被照射面に入射したレーザビームのうち、透過光が反射光として再度当該対象物に入射する場合に、入射光より先に被照射面に入射するようにレーザビームを照射することになる。この場合、レーザビームの入射角と、その照射面の移動方向とを本発明のようにすることで、入射光と反射光とが干渉しないので、均一な加工処理をすることができる。
【００１１】
本発明は、基板上に形成された半導体膜をレーザビームで加工するに際し、半導体膜を被照射面として、レーザビームを被照射面に対して斜めに入射させ、レーザビームの位置を相対的に移動させながらレーザアニールする工程を有し、レーザビームに対する被照射面の相対的な移動方向を→ａ、前記レーザビームの入射方向を→ｂとすると、その内積が０未満となるようにすることを特徴としている。
【００１２】
本発明は、基板上に形成された半導体膜をレーザビームで加工するに際し、半導体膜を被照射面として、レーザビームを被照射面に対して斜めに入射させ、レーザビームの位置を相対的に移動させながらレーザアニールする工程を有し、レーザビームに対する被照射面の相対的な移動方向を→ａ、前記レーザビームの入射方向を→ｂとすると、その角度が９０°より大きくすること特徴としている。
【００１３】
上記した本発明の構成において、レーザビームを被照射面においてエネルギー分布が均一なレーザビーム、或いは長方形状に加工して、半導体膜を照射することを特徴とするものである。
【００１４】
半導体膜に照射するレーザビームは、半導体膜が光吸収する波長帯域の光であり、その光エネルギーの一部が半導体膜を透過して、反射光が再入射する構成としても良い。
【００１５】
また、本発明において適用可能なレーザビームは、連続発振光又はパルス発振光のどちらであっても良い。
【００１６】
上記した本発明の構成によって、被照射面である基板上の半導体膜に対してレーザビームを斜めに照射すると同時に、入射したレーザビームが基板裏面で反射することによって発生する反射光が、入射光より先に被照射面に入射するようにレーザビームを照射することになる。ここでいう反射光とは、基板上の半導体膜に入射したレーザビームの一部が透過し、基板裏面で反射した光であるため、この反射光は入射光よりエネルギー密度が低下している。この場合、基板上の半導体膜を溶融する程のエネルギー密度はすでに失われているので、反射光が再度半導体膜に入射したとしてもレーザアニール処理に殆ど影響を与えない。また、レーザビームの入射光と反射光とが、互いに干渉しあうことがないので、均一にレーザアニールすることが可能となる。
【００１７】
なお、本発明でいう半導体装置とは、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、液晶表示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によって、被照射面においてレーザビームを斜めに照射し、基板裏面からの反射光が入射光より先に入射するため、入射光と基板裏面からの反射光が干渉を起すことはなくなり、均一性のよい加工処理を行うことができる。
【００１９】
また、レーザビームの照射面を、基板上に形成した半導体膜上で走査しながらレーザアニールする場合に、レーザビームの照射位置の移動方向とレーザビームの入射方向とを本発明の構成とすることにより、基板裏面からの反射光が入射光より先に入射するため、入射光と基板裏面からの反射光が干渉を起すことはなくなり、均一性の良い結晶性半導体膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
まず、図１及び図２において、レーザ発振器１０１は、連続発振可能なものであることが好ましい。レーザの種類としては、個体レーザ又は気体レーザのいずれを選択することも可能であり、複数台のレーザ発振器を用いて、レーザビームを合成するように用いても良い。例えば、最大出力１０ＷのＹＶＯ4レーザ（第２高調波、波長５３２ｎｍ）を２台用意し、偏光を利用して２台を合成したものを、レーザ発振器１０１としても良い。
【００２２】
図１及び図２では、レーザ発振器から放射されるレーザビームが光学レンズやミラーなどを用いて構成される光学系を通して半導体膜１０６の入射する構成を示している。レーザ発振器１０１から射出されたレーザビームは、ディフラクティブオプティクス１０２によって長方形状のエネルギー分布の均一なレーザビームに整形され、整形用光学系１０３によって長方形の短辺及び長辺の長さの調節を行っている。図１において、紙面に対して垂直な方向が長方形ビームスポットの長辺方向である。エネルギー分布が均一な長方形状のレーザビームはミラー１０４で反射し、集光レンズ１０５によって集光され、基板１０７上の半導体膜１０６に入射する。入射角θは、干渉が起こらない角度に設定する。例えば、入射角θを３度に設定すれば、レーザビームに対する被照射面の移動方向を→ａ、入射方向を→ｂとするとその内積は０未満、すなわち→ａと→ｂのなす角が９０度より大きくなる。
【００２３】
図３はレーザビームの走査方向を説明する図である。ここで、長方形状にエネルギー分布が均一なレーザビーム２０３はＹ軸ロボット２０１及びＸ軸ロボット２０４により半導体膜２０２の全面を走査することが可能となっている。まずＹ軸ロボット２０１により、半導体膜２０２表面を一方向に走査する。この走査方向は、図３においてＡ１として示している。Ｙ軸ロボット２０１にてＡ１をレーザ照射した後、Ａ１上を通過して元の位置に戻り、大粒径結晶が見られる領域（以下、この領域を大粒径領域と呼ぶ）の幅分だけＸ軸ロボット２０４を走査方向とは垂直な方向にスライドさせ、次のＡ２をレーザ照射する。このような一連の動作を繰り返すことにより半導体膜２０２の全面を大粒径領域とすることができる。
【００２４】
図１乃至図３において、入射光及び基板裏面からの反射光が通過する光路の詳細図を図４に示す。基板１０７上の半導体膜１０６において、レーザビームはｃ点に入射し、一部が透過して基板１０７の裏面で反射し、反射光が発生する。発生した反射光は半導体膜１０６上のｄ点に再入射する。
ここで重要なのは、ステージを動かす方向である。Ｐ方向に移動ステージを動かすという条件でレーザアニールを行った場合、レーザビームはまずｃ点に入射し、入射光の熱によってｃ点は溶融する。溶融した半導体膜は、吸収係数が飛躍的に上がるため、溶融状態のまま光があたるとその光を吸収する割合は高くなる。
ｃ点は移動ステージによってＰ方向に移動するため、上記の理由によって基板裏面からの反射光は、溶融状態であるｃ点に吸収されて干渉を起し、結果としてアニールの状態が不均一なる場合がある。
【００２５】
一方、Ｑ方向にステージを動かすという条件でレーザアニールを行う場合、半導体膜１０６上において、基板裏面からの反射光が先にｄ点に入射するが、反射光は入射光ほど強くはないため、半導体膜を溶融することはない。次に、ｄ点は移動ステージに従ってＱ方向に移動し、入射光を受けるが、溶融していない部分に光があたっても、その吸収係数は低いため反射光を吸収することはなく、干渉が起こることはなかった。従って、半導体膜１０６が光を吸収し、干渉を起すことはなく、半導体膜を均一にアニールすることができる。
【実施例１】
【００２６】
図５を参照して本発明の第１の実施例を詳細に説明する。
【００２７】
まず図５（ａ）の斜視図について説明する。発振されたビームは矢印の方向に伝搬される。レーザビームは、焦点距離が１５０ｍｍのシリンドリカルレンズ４０１によって、長方形状ビームスポットの長辺方向に絞る。図５（ａ）の斜視図において、紙面に平行な方向が長方形の長辺方向である。
【００２８】
次に図５（ｂ）の側面図について説明する。発振されたビームは矢印の方向に伝搬される。レーザビームは、シリンドリカルレンズ４０１より後方１００ｍｍの距離に配置された、焦点距離２０ｍｍのシリンドリカルレンズ４０２により、長辺形の短辺方向に絞る。図５（ｂ）の側面図において、紙面に平行な方向が長方形の短辺方向である。また、シリンドリカルレンズ４０２より後方１８ｍｍの距離に被照射面を配置する。
【００２９】
図５（ｂ）の側面図において、長方形のビームは、干渉が起こらないよう基板上の珪素膜に対して１０度で入射し、ビームに対して被照射面の移動方向を→ａ、入射方向を→ｂとし、その内積が０未満、すなわち→ａと→ｂのなす角度が９０°より大きくなるよう設定すると、基板上の珪素膜に入射したビームは一部が透過し、基板の裏面で反射光が発生して、珪素膜に再入射する。ここで、移動ステージ４０５をＱ方向へと動かすと、再入射する反射光が先に珪素膜に入射することになり、その反射光は入射光ほど強くはないため、珪素膜を溶かすことはない。溶融していない部分に光が再入射しても、光の吸収係数は低いため、珪素膜が光を吸収することはなく、また干渉を起すこともない。従って、珪素膜を均一にアニールすることができる。
【実施例２】
【００３０】
本実施例では、本発明を用いたアクティブマトリクス基板の作製方法について図６から図１４を用いて説明する。
【００３１】
まず、図７で示すように、本実施例ではコーニング社の＃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、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７００を用いる。なお、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。
【００３２】
次いで、基板７００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７０１を形成する。本実施例では下地膜７０１として二層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または二層以上積層させた構造を用いても良い。下地膜７０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜７０１ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒化珪素膜７０１ａを形成する。次いで、下地膜７０１の二層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜７０１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜７０１ｂを形成する。
【００３３】
次いで、下地膜上に半導体膜７０２を形成する。半導体膜７０２は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、２５〜２００ｎｍ、好ましくは２５〜８０ｎｍ（代表的には３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜する。
【００３４】
続いて、半導体膜の結晶化を行う。半導体膜の結晶化にはレーザ結晶化法を適用する。レーザ結晶化には、連続発振のレーザを使用し、本発明を適用して実施する。例えば、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等を光源とするレーザビームを、光学系を用いて線状ビームに加工し、図６で示すような方法で半導体膜に照射する。この時、基板表面からの反射光と基板裏面からの反射光とが干渉しないよう被照射面に対して５度の角度をつけ、入射する。本実施例では、基板を温度５００℃の窒素雰囲気中で１時間加熱した後、図６で示したレーザアニール方法により半導体膜の結晶化を行い、大粒径の結晶粒を有する結晶質珪素膜を形成する。このとき、レーザ発振器にはＹＶＯ4レーザを用い、非線形光学素子により第２高調波に変調したレーザビームを、光学系により長さ４００μｍ、幅１５μｍの線状ビームに加工して半導体膜に照射する。また、ステージは矢印の方向に動かす。連続発振型のレーザを用いる場合には、エネルギー密度は０．０１ＭＷ／ｃｍ2〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１ＭＷ／ｃｍ2〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、ステージは０．５ｃｍ／ｓ〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度で動かしてレーザを照射するのが望ましい。
【００３５】
このようにして得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして、半導体層８０２〜８０６を形成する。そして、結晶質珪素膜をフォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって、半導体層８０２〜８０６を形成する。半導体層８０２〜８０６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。
【００３６】
次いで、半導体層８０２〜８０６を覆うゲート絶縁膜８０７を形成する。ゲート絶縁膜８０７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で形成する。もちろん、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。
【００３７】
またプラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Ortho Silicate）とＯ2とを混合した反応ガスを用い、酸化珪素膜を形成しても良い。
【００３８】
次いで、図７（Ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜８０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜８０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜８０９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８０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜８０９を積層形成する。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する。
【００３９】
なお、本実施例では、第１の導電膜８０８をＴａＮ、第２の導電膜８０９をＷとするが、これに限定されず、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結晶質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）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。
【００４０】
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８１０〜８１５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。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を２５ｓｃｃｍ、２５ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ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。
【００４１】
この後、レジストからなるマスク８１０〜８１５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を３０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍ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う。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。
【００４２】
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度〜４５度となる。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８１７〜８２２（第１の導電層８１７ａ〜８２２ａと第２の導電層８１７ｂ〜８２２ｂ）を形成する。８１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層８１７〜８２２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。
【００４３】
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、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を添加する（図８（Ａ））。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／ｃｍ2〜５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を８０ｋｅＶ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８１７〜８２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の高濃度不純物領域７０６〜７１０が形成される。第１の高濃度不純物領域７０６〜７１０には１×１０20／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００４４】
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。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８２８ｂ〜８３３ｂを形成する。一方、第１の導電層８１７ａ〜８２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層８２８〜８３３を形成する。
【００４５】
次に、レジストからなるマスクを除去せずに、図８（Ｂ）に示すように、第２のドーピング処理を行う。この場合、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げて、７０〜１２０ｋｅＶの高い加速電圧で、ｎ型を付与する不純物元素を導入する。本実施例ではドーズ量を１．５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を９０ｋｅＶとして行った。第２のドーピング処理は第２の形状の導電層８２８〜８３３をマスクとして用い、第２の導電層８２８ｂ〜８３３ｂの下方における半導体層にも不純物元素が導入され、新たに第２の高濃度不純物領域８２３ａ〜８２７ａおよび低濃度不純物領域８２３ｂ〜８２７ｂが形成される。
【００４６】
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８３４ａおよび８３４ｂを形成して、図８（Ｃ）に示すように、第３のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにＳＦ6およびＣｌ2とを用い、ガス流量を９０ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍとし、１．３Ｐａ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、約３０秒のエッチング処理を行う。基板側（試料ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的には負の自己バイアス電圧を印加する。こうして、前記第３のエッチング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴおよび画素部のＴＦＴ（画素ＴＦＴ）のＴａＮ膜をエッチングして、第３の形状の導電層８３５〜８３８を形成する。
【００４７】
次に、レジストからなるマスクを除去した後、第２の形状の導電層８２８、８３０および第２の形状の導電層８３５〜８３８をマスクとして用い、ゲート絶縁膜８１６を選択的に除去して絶縁層８３９〜８４４を形成する。（図９（Ａ））
【００４８】
次いで、新たにレジストからなるマスク８４５ａ〜８４５ｃを形成して第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層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８４６、８４７を形成する。第２の導電層８３５ａ、８３８ａ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８４６、８４７はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する（図９（Ｂ））。この第３のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク８４５ａ〜８４５ｃで覆われている。第１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によって、不純物領域８４６、８４７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２×１０20／ｃｍ3〜２×１０21／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。本実施例では、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層の一部が露呈しているため、不純物元素（ボロン）を添加しやすい利点を有している。
【００４９】
次いで、レジストからなるマスク８４５ａ〜８４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜８６１を形成する。この第１の層間絶縁膜８６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００ｎｍ〜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する。もちろん、第１の層間絶縁膜８６１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。
【００５０】
次いで、本発明のレーザアニール法を用いて活性化処理を行う（図９（Ｃ））。レーザとしては固体レーザ（ＹＶＯ4レーザ等）、ガスレーザ、金属レーザ等のレーザビームを照射することが望ましい。そして、本発明を用いて照射すれば、反射光による干渉がおこらない。
【００５１】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【００５２】
さらに、４１０℃の熱処理を行って半導体層の水素化を行う。この工程は層間絶縁膜に含まれる水素により半導体層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。
【００５３】
次いで、第１の層間絶縁膜８６１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８６２を形成する。例えば、高分子化合物からなる層間絶縁膜を塗布法により形成する。また、熱硬化型又は光硬化型の有機樹脂材料が適用され、アクリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アラミドなどを適用することができる。その他に、誘電率が３．８よりも小さい低誘電率膜として、フッ素添加の酸化珪素膜や、有機ＳＯＧ（Spin on Glass）、ＨＳＱ（無機水素化 シロキ酸）、ＨＯＳＰ（有機シロキ酸系ポリマー）多孔室ＳＯＧなどを適用することもできる。
【００５４】
そして、駆動回路９０６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８６３〜８６７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。
【００５５】
また、画素部９０７においては、画素電極８７０、ゲート配線８６９、接続電極８６８を形成する（図１０）。この接続電極８６８によりソース配線は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線８６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極８７０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。
【００５６】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ９０１とｐチャネル型ＴＦＴ９０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ９０３を有する駆動回路９０６と、画素ＴＦＴ９０４、保持容量９０５とを有する画素部９０７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。
【００５７】
駆動回路９０６のｎチャネル型ＴＦＴ９０１はチャネル形成領域８２３ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層８２８ａと重なる低濃度不純物領域８２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、と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８２３ａを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ９０１と電極８６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ９０２にはチャネル形成領域８４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域８４６ｂ、８４６ｃ、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８４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ９０３にはチャネル形成領域８２５ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層８３０ａと重なる低濃度不純物領域８２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、と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８２５ａを有している。
【００５８】
画素部の画素ＴＦＴ９０４にはチャネル形成領域８２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域８２６ｂ（ＬＤＤ領域）と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８２６ａを有している。また、保持容量９０５の一方の電極として機能する半導体層８４７ａ、８４７ｂには、それぞれｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量９０５は、絶縁膜８４４を誘電体として、電極（８３８ａと８３８ｂの積層）と、半導体層８４７ａ〜８４７ｃとで形成している。
【００５９】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１１に示す。なお、図７〜図１０に対応する部分には同じ符号を用いている。図１０中の鎖線Ａ−Ａ'は図１１中の鎖線Ａ―Ａ'で切断した断面図に対応している。また、図１０中の鎖線Ｂ−Ｂ'は図１１ HYPERLINK "http://www8.ipdl.jpo.go.jp/Tokujitu/tjitemdrw.ipdl?N0000=235&N0500=9E#N/;>;=76:=;///&N0001=152&N0552=9&N0553=000031" \t "tjitemdrw" 中の鎖線Ｂ―Ｂ'で切断した断面図に対応している。
【００６０】
以上のようにして作製されるアクティブマトリクス基板は、本発明を用いることにより均一性の良い結晶を用いてＴＦＴを形成することができるので、そのＴＦＴ特性のばらつきが小さくさり、広い動作マージンをもって回路を駆動することができる。特に、しきい値電圧などのばらつぎが低減するので、低電圧での駆動を容易なものとすることができる。
【００６１】
図１２は本実施例のアクティブマトリクス基板を用いて作製した液晶表示パネルの構成を説明する図である。駆動回路９０６、画素部９０７を備えたアクティブマトリクス基板上に有機樹脂材料で形成されるスペーサ９７２と、さらにポリイミドなどの樹脂材料で形成される配向膜９６７が備えられている。対向基板９６９には、ＩＴＯなどの透明導電性材料で形成される対向電極９７６と配向膜９７４が備えられている。これらの基板はシール材９６８で一定の間隔を持って固着されている。そして、この基板間には液晶材料９７５が封入されている。
【００６２】
図１３は本実施例のアクティブマトリクス基板で作製した発光装置について説明する図である。アクティブマトリクス基板には、ｎチャネル型ＴＦＴ９０１とｐチャネル型ＴＦＴ９０２を含む駆動回路９０６と、画素部９０７が備えられている。画素部９０７の構成は図１０で説明するアクティブマトリクス基板と構成が異なり、一つの画素に少なくとも２つのＴＦＴが備えられた画素回路を有している。すなわち、スイッチングＴＦＴ１００３と、発光素子１１１５に供給する電流を制御する電流制御ＴＦＴ１００４とを有している。
発光素子は第１電極１１１０と第２電極１１１４の間に、電界により発光の制御が可能な無機又は有機材料の一方又は双方を含むＥＬ層１１１３からなっている。このＥＬ層１１１３は一層又は複数の層が積層された構造のものである。第１の電極１１１０と第２の電極１１１４は、印加する電圧の極性により、一方を陽極、他方を陰極と呼んで区別することができる。陽極は仕事関数の高い材料（好ましくは４ｅＶ以上の材料）で形成し、ＩＴＯなどの酸化インジウムを含む導電性材料が代表的には用いられている。陰極の材料は仕事関数が低い材料（好ましくは４ｅＶ以下の材料）で形成し、アルカリ金属又はアルカリ土類金属などを含む層がＥＬ層１１３と接するような電極構造をもって形成されている。この時、第１の電極１１１０を陽極とすると、それに接続する電流制御用ＴＦＴ１００４はｐチャネル型ＴＦＴで形成することが好ましい形態となる。
第２の電極１１１４上には、水蒸気や酸素などを透過しにくいガスバリア性の窒化珪素膜、窒酸化珪素膜、窒化炭素膜、窒化アルミニウム膜、その他の窒素を含む絶縁膜で形成することが好ましい。封止用基板１１１８は、接着性の樹脂層１１１７でこのアクティブマトリクス基板と固着され、外気の侵入を防ぐような形で発光装置が形成されている。発光素子１１１５からの光が封止基板側１１１８側に放射される場合には、この接着性の樹脂層１１１７と封止基板１１１８を透光性の材料で形成すれば良い。
【００６３】
図１４は発光装置の全体を説明する図であり、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はせの断面図である。駆動回路９０６と画素部９０７が形成され、且つ発光素子１１１５が備えられたアクティブマトリクス基板は、接着性の樹脂層１１１７で封止基板１１１８と固着されている。駆動回路９０６及び画素部９０７に形成される層間絶縁膜８６２は、例えば吸湿性のある有機樹脂材料で形成される場合があるので、その端面部をガスバリア性の保護膜１１１６で被覆して、且つ基板の周辺部にシール材１３０２を形成して、この２枚の基板で挟まれた領域と外気とを隔てる構造としている。また、外気との気密性をさらに強固なものとして、且つ機械的な強度を増長させるために第２のシール材１３０３をこの２つの基板の張り合わせ端面に充填しても良い。外部からの信号入力端子１３０４はフレキシブルプリント配線１３０５と異方性導電性材料を用いて接続されている。
以上のようにして作製される発光装置は、本発明を用いることにより均一性の良い結晶を用いてＴＦＴを形成することができるので、そのＴＦＴ特性のばらつきが小さくさり、広い動作マージンをもって回路を駆動することができる。特に、しきい値電圧などのばらつぎが低減するので、低電圧での駆動を容易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態を説明する図。
【図２】本発明の実施の形態を説明する図。
【図３】本発明の実施例を説明する図。
【図４】本発明の実施例を説明する図。
【図５】本発明の実施例を説明する図。
【図６】本発明のレーザアニール方法の一例を示す図。
【図７】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【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】画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１２】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１３】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１４】（Ａ）発光装置の上面図と（Ｂ）発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【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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