(57)【要約】【課題】  本発明は、結晶粒や結晶粒界の位置制御を行う結晶性半導体膜の新たな作製方法を提供することを課題とする。特に結晶粒の配向性が制御された結晶性半導体膜の作製方法を提供することを課題とする。【解決手段】  上記課題を鑑み本発明は、非晶質半導体膜の結晶化を促進する金属元素を有する半導体膜を形成し、該半導体膜に接して非晶質半導体膜を形成し、金属元素により配向性が制御された結晶性半導体膜を形成し、これを種結晶として結晶性半導体膜を形成することを特徴とする。特に本発明は、結晶化を行う非晶質半導体膜と、種結晶とは、線状又は面状に接することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶化を促進する金属元素を有する半導体膜を形成し、
前記半導体膜上に第１の非晶質半導体膜を形成し、
前記半導体膜、及び前記第１の非晶質半導体膜を錐状または柱状にパターニングし、
パターニングされた前記半導体膜、及び前記第１の非晶質半導体膜を覆って第２の非晶質半導体膜を形成し、
前記第２の非晶質半導体膜を加熱することにより結晶性半導体膜を形成することを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項２】
基板上に結晶化を促進する金属元素を添加し、
前記金属元素上に第１の非晶質半導体膜を形成し、
前記第１の非晶質半導体膜を錐状または柱状にパターニングし、
パターニングされた前記半導体膜、及び前記第１の非晶質半導体膜を覆って第２の非晶質半導体膜を形成し、前記第２の非晶質半導体膜を加熱することにより結晶性半導体膜を形成することを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項３】
結晶化を促進する金属元素を有する半導体膜を形成し、
前記半導体膜上に第１の非晶質半導体膜を形成し、
前記半導体膜、及び前記第１の非晶質半導体膜を、線状に延在する錐状または線状に延在する柱状にパターニングし、
パターニングされた前記半導体膜、及び前記第１の非晶質半導体膜を覆って絶縁膜を形成し、
前記第１の非晶質半導体膜の先端が現れるように前記絶縁膜をエッチングし、
前記先端に接するように第２の非晶質半導体膜を形成し、
前記第２の非晶質半導体膜を加熱することにより結晶性半導体膜を形成する
ことを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項４】
基板上に結晶化を促進する金属元素を添加し、
前記金属元素上に第１の非晶質半導体膜を形成し、
前記第１の非晶質半導体膜を、線状に延在する錐状または線状に延在する柱状にパターニングし、
パターニングされた前記第１の非晶質半導体膜を覆って絶縁膜を形成し、
前記第１の非晶質半導体膜の先端が現れるように前記絶縁膜をエッチングし、
前記先端に接するように第２の非晶質半導体膜を形成し、
前記第２の非晶質半導体膜を加熱することにより結晶性半導体膜を形成する
ことを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、
加熱炉、レーザ、ランプアニール、又はそれらを組み合わせて前記第２の非晶質半導体膜を加熱することを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一において、前記パターニングされた第１の非晶質半導体膜の線状に延在する方向の長さと、前記レーザの幅とを同程度として照射することにより、前記第２の非晶質半導体膜を加熱することを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、前記第１の非晶質半導体膜を結晶化した後に前記絶縁膜を形成することを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、
ドライエッチング法、ウェットエッチング法、又はＣＭＰ法を用いて、前記第１の非晶質半導体膜の先端が現れるように前記絶縁膜をエッチングすることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一において、
前記第１の非晶質半導体膜はゲルマニウムを有するシリコン膜から形成することを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、
前記半導体膜、及び前記第１の非晶質半導体膜を錐状又は柱状にパターニングし、前記パターニングされた半導体膜、及び第１の非晶質半導体膜を覆って、ゲッタリングシンクを形成し、加熱することにより前記金属元素の濃度を低減することを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか一において、
前記第１の非晶質半導体膜の先端が現れるように前記絶縁膜をエッチングし、前記絶縁膜上にゲッタリングシンクを形成し、加熱することにより前記金属元素の濃度を低減することを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれか一において、
前記第２の非晶質半導体膜を加熱することにより結晶性半導体膜を形成し、前記結晶性半導体膜を覆って、ゲッタリングシンクを形成し、加熱することにより前記金属元素の濃度を低減することを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一において、
前記結晶化を促進する金属元素は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎから選ばれた一種又は複数種であることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか一において、
スピンコーティング法、ディップ法、イオン注入法、又はスパッタリング法により前記半導体膜又は前記基板に前記金属元素を添加することを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一に記載の結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタの作製方法であって、
前記結晶性半導体膜をパターニングするときに前記金属元素を有する半導体膜、及び前記第１の非晶質半導体膜を除去し、
前記パターニングされた結晶性半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして不純物元素を添加して不純物領域を形成し、
前記不純物領域に接続される配線を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか一に記載の結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタの作製方法であって、
前記結晶性半導体膜をパターニングするときに前記金属元素を有する半導体膜、及び前記第１の非晶質半導体膜を残し、
前記パターニングされた結晶性半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして不純物元素を添加して、前記前記金属元素を有する半導体膜、及び前記第１の非晶質半導体膜上方に不純物領域を形成し、
前記不純物領域に接続される配線を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６において、
結晶粒界を除去するように前記結晶性半導体膜をパターニングすることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか一に記載の薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法であって、
スイッチング用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴを有する画素部において、
前記スイッチング用ＴＦＴ、及び前記駆動用ＴＦＴの電流の流れる方向と、前記結晶性半導体膜の結晶成長の方向とを沿うように前記結晶性半導体膜をパターニングす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１７のいずれか一に記載の薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法であって、
スイッチング用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴを有する画素部において、
前記金属元素を有する半導体膜、及び前記第１の非晶質半導体膜を中心として複数のスイッチング用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴを点対称に配置し、前記スイッチング用ＴＦＴ、及び前記駆動用ＴＦＴの電流の流れる方向と、前記結晶性半導体膜の結晶成長の方向とを沿うように前記結晶性半導体膜をパターニング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１８、又は１９において、前記スイッチング用ＴＦＴ、及び前記駆動用ＴＦＴの電流の流れる方向と、双晶粒界とを沿うように前記結晶性半導体膜をパターニングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２１】
請求項１５乃至１７のいずれか一に記載の薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法であって、
複数のｎチャネル型ＴＦＴと、複数のｐチャネル型ＴＦＴを有するアナログスイッチを含む駆動回路部において、
前記複数のｎチャネル型ＴＦＴは同一の結晶粒から形成し、
前記複数のｐチャネル型ＴＦＴは同一の結晶粒から形成す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】
本発明は結晶粒界の発生位置を制御するための結晶性半導体膜、具体的には結晶性珪素膜の作製方法に関する。さらに本発明は、該結晶性半導体膜を有する半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の結晶性半導体膜の作製方法には、基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜の面内の所定位置に四角錐状の穴を形成し、非晶質珪素膜を形成し、レーザを照射して穴を中心とした領域を略単結晶状態の珪素膜を半導体膜として使用する薄膜トランジスタを形成したものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、多結晶シリコン膜の大粒径化に伴う特性のばらつきをなくす製法として、非晶質シリコン膜を固相結晶化する前に、その膜に優先的に結晶核が発生する領域を選択的に形成するものがある（特許文献２参照）。
【０００４】
その半導体膜の結晶性を高める方法として、半導体膜にニッケル元素（Ｎｉ）を代表とする結晶性を促進させる金属元素を添加、成膜又は塗布しその後加熱処理を施し、結晶性半導体膜を形成する結晶化方法が行われている（例えば、特許文献３参照）。このような結晶化の工程において、Ｎｉを代表とする結晶化を促進する金属元素を用いることで、大粒径の結晶性半導体膜が得られ、粒界における原子配列の連続性が保たれる確率が高く、粒内欠陥が少ない結晶性半導体膜が得られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９２２６０号公報
【特許文献２】特開平５−６７６３５号公報
【特許文献３】特開平７−１６１６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１、及び２に開示される結晶性珪素膜の作製方法では、結晶粒、特に結晶粒界の発生位置の制御が不十分であった。そのような結晶性半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴとも表記する）を形成すると、結晶粒界による移動度の低下、及びＴＦＴの電気特性のバラツキを招いてしまう。
【０００７】
さらに特許文献１、及び２に開示される結晶性珪素膜の作製方法から、特許文献３に開示されるように結晶粒の結晶の配向性（単に配向性と表記する）を制御した結晶性半導体膜を用いる場合、該配向性を考慮した結晶性半導体膜を作製することは難しかった。
【０００８】
そこで本発明は、結晶粒や結晶粒界の発生位置制御を行う結晶性半導体膜の新たな作製方法を提供することを課題とする。特に結晶粒の配向性が制御された結晶性半導体膜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】
【０００９】
上記課題を鑑み本発明は、非晶質半導体膜の結晶化を促進する金属元素（以下、金属元素と表記する）を有する半導体膜を形成し、該半導体膜に接して非晶質半導体膜を形成し、金属元素により配向性が制御された結晶性半導体膜を形成し、いわゆる種結晶として結晶性半導体膜を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明により金属元素により配向性が制御された結晶性半導体膜の配置、つまり種結晶の配置を制御することができる。
【００１１】
特に本発明は、結晶化を行う非晶質半導体膜と、種結晶とは、線状又は面状に接することを特徴とする。
例えば、線状に形成された種結晶を覆って絶縁膜を形成し、種結晶の先端が現れるように絶縁膜をエッチングし、その後非晶質半導体膜を形成することにより線状に接することができる。
また例えば、種結晶を覆って非晶質半導体膜を形成するとすなわち、種結晶と非晶質半導体膜は面状に接することができる。
【００１２】
特に本発明は、種結晶となる金属元素を有する半導体膜及び該半導体膜に積層された非晶質半導体膜の形状を、円錐状や四角錐状といった錐状、または円柱状や四角柱状といった柱状にすることを特徴とする。
また本発明は、線状に延在する錐状、又は線状に延在する柱状の種結晶を形成することを特徴とする。
【００１３】
金属元素により配向性の制御を行うことが可能となるように結晶化するように、錐状、又は柱状の種結晶の高さは、０．５〜１．５μｍとする。このような種結晶に熱を加え（加熱）、結晶成長を行う。
【００１４】
このとき金属元素から離れるに従って、配向性のわずかなバラツキをより抑えることができる。そのため錐状、又は柱状の種結晶の高さは、０．５〜１．５μｍとすると好ましい。その結果、種結晶の配向性を高精度に揃えることができる。
【００１５】
さらに錐状の種結晶を用いる場合、上方の直径が０．１〜０．５μｍ、下方の直径が０．５μｍ〜１．５μｍとなり、上方に向かって径が小さくなっており好ましい。そのため、例え複数の配向性を有するように結晶成長が始まったとしても、結晶成長するにつれ、一つの配向性を有する結晶粒のみが存在することになり、所望の配向を有する結晶粒を選択できる選択性が高い。その結果、種結晶となる非晶質半導体膜の配向性を高精度に揃えることができる。
【００１６】
チャネル形成領域となる半導体膜を加熱することにより、種結晶に基づいて結晶化が行われる。半導体膜への加熱は、加熱炉、レーザ、ランプアニール、又はそれらを組み合わせて行えばよい。加熱炉で加熱した後に、レーザ照射することにより、半導体膜の結晶成長を助長させることができる。
【００１７】
なお本発明において、金属元素はニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）などであり、これらから選ばれた一種又は複数種を用いることができうる。
【００１８】
金属元素を有する半導体膜の作製方法は、スピンコーティング法やディップ法といった塗布方法により金属元素を有する溶液（水溶液や酢酸溶液を含む）を塗布する。また、イオン注入法により金属元素のイオンを注入したり、金属元素を含有する水蒸気雰囲気中で加熱したり、スパッタリング法により、金属元素を有する半導体膜を形成してもよい。
【００１９】
また本発明は、金属元素の濃度を低減、又は金属元素を除去するためにゲッタリング工程を行ってもよい。ゲッタリング工程を行うタイミングは、錐状、又は柱状にパターニングし、加熱することにより種結晶を形成した後に行ってもよい。また種結晶を覆って絶縁膜を形成し、種結晶の先端が現れるように絶縁膜をエッチングした後に行ってもよい。またさらに先端が現れた種結晶上にチャネル形成領域となる半導体膜を形成し、該半導体膜を結晶化した後に行ってもよい。
【００２０】
また該結晶性半導体膜を用いて、薄膜トランジスタのチャネル形成領域（単に、チャネル形成領域と表記する）を形成することを特徴とする。
【００２１】
本発明の結晶性半導体膜を用いて薄膜トランジスタを形成する場合、パターニングを行うときに、種結晶を除去すると好ましい。金属元素は薄膜トランジスタの電気特性等（ＴＦＴ特性とも表記する）に悪影響を及ぼすからである。
【００２２】
また種結晶を除去する場合、薄膜トランジスタのパターニングとは別のエッチング工程が必要となる。そのためパターニングによりＴＦＴのチャネル形成領域、不純物領域を有する活性層（単に活性層と表記する）種結晶を除去しない場合、薄膜トランジスタの活性層（チャネル形成領域と不純物領域となる半導体膜）と分離すればよい。またさらに活性層に種結晶を有する場合であっても、チャネル形成領域外となる不純物領域下に種結晶を配置すればよい。
【００２３】
このように一つの種結晶から結晶成長した結晶性半導体膜は、少なくともチャネル形成領域には粒界を含まない結晶性半導体膜、又は少なくともチャネル形成領域に含まれる粒界が対応粒界となる結晶性半導体膜を得ることができる。対応粒界とは、粒界における原子配列の連続性が保たれる特徴があり、例として双晶粒界がある。この双晶粒界は、原子配列は不連続である通常の結晶粒界（単に結晶粒界と表記する）と比較すると、ＴＦＴ特性に悪影響を与えにくい。そのため、半導体膜は双晶粒界を有しても構わないが、少なくとも結晶粒界を有さないようにパターニングする必要がある。また半導体膜、特にチャネル形成領域が不規則に結晶粒界を有してしまうと、ＴＦＴ特性に悪影響、特にＴＦＴ特性のバラツキが生じてしまい好ましくない。そのため、種結晶からの結晶成長させ、結晶粒界の発生位置、つまり結晶粒界の配置を制御する。さらにチャネル形成領域において、キャリアの移動方向を横切るように双晶粒界があると移動度の向上に関して好ましくない。そのため、双晶粒界と、チャネル形成領域における電流の流れる方向とが沿うように、つまり平行となるようにパターニングするとより好ましい。
【００２４】
なお、結晶性半導体膜において、一つの種結晶から結晶成長する範囲を結晶粒と表記する。すなわち本発明の結晶粒は、複数の粒界を有することがない。また本発明の結晶粒は、複数の双晶、双晶粒界を有していることはある。
【００２５】
このような結晶粒に、単数、又は複数のＴＦＴを設けることにより、電気特性の揃ったＴＦＴを形成することができる。さらに該ＴＦＴを用いることにより、高品質な半導体装置を形成することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は種結晶、つまり結晶の配置を制御して結晶性半導体膜を形成することができる。また本発明により結晶粒界の配置を制御して結晶性半導体膜を形成することができる。
【００２７】
このように結晶性半導体膜を結晶粒界の配置を制御して形成することができるため、結晶粒界を有さないようにチャネル形成領域をパターニングすることができる。その結果、バラツキの少ないＴＦＴ、特に画素部に設けられる駆動用ＴＦＴを得ることができる。またさらに、キャリア移動の妨げとなる結晶粒界がなく、さらに双晶粒界と、キャリアの移動方向とが沿うように半導体膜をパターニングするため、極めて高い移動を有するＴＦＴを提供することができる。
【００２８】
このようなＴＦＴを有するＴＦＴにより、品質の高い半導体装置を製造することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。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。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、具体的な結晶性半導体膜の作製方法について説明する。
【００３１】
まず図１（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板１００上に下地膜１０１を形成する。基板１００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、ステンレス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。
【００３２】
下地膜１０１は基板１００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法を用いて窒化酸化珪素膜（珪素膜をシリコン膜ともいう）を１０〜４００ｎｍ（好ましくは５０〜３００ｎｍ）の膜厚になるように形成する。なお下地膜４０１は積層構造を有してもよく、例えば酸化窒化珪素膜を１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）、酸化窒化珪素膜を５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の順に積層してもよい。
【００３３】
ガラス基板、ステンレス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。
【００３４】
下地膜１０１上に金属元素を有する半導体膜１０２を形成していく。なお本実施の形態は金属元素にＮｉを用いる場合で説明する。
【００３５】
例えば、非晶質半導体膜上にスピンコーティング法やディップ法といった塗布方法によりＮｉ溶液（水溶液や酢酸溶液を含む）を塗布し、Ｎｉを含む膜（但し、極めて薄いため膜として観測できない場合もある）を形成し、Ｎｉを有する半導体膜１０２を形成する。また、イオン注入法によりＮｉイオンを非晶質半導体膜中に注入したり、Ｎｉを含有する水蒸気雰囲気中で加熱したり、ターゲットをＮｉ材料としてＡｒプラズマでスパッタリングして、Ｎｉを有する半導体膜１０２を形成してもよい。
【００３６】
上記塗布法により、金属元素を有する半導体膜１０２を形成する場合、非晶質半導体膜の表面の濡れ性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を１０〜５０Åに成膜することが望ましい。
【００３７】
本実施の形態では、非晶質半導体膜上面に酸化膜を形成後、Ｎｉ酢酸塩１０ｐｐｍを含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布することにより金属元素を有する半導体膜１０２を形成する。
【００３８】
そして、半導体膜１０２上に非晶質半導体膜１０３をスパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により形成する。また非晶質半導体は珪素を主成分とする半導体膜だけではなくゲルマニウムを有するシリコン（シリコンゲルマニウムと表記する）からなる半導体膜を用いることができ、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。本実施の形態ではプラズマＣＶＤ法を用いて珪素を主成分とする半導体膜（非晶質珪素膜とも表記する）１０３を形成する。
【００３９】
この後図１（Ｂ）に示すように、半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３を四角錐状、又は円錐状（両方あわせて錐状と表記する）にエッチングする。このとき四角錐、又は円錐の形状は、上方の直径が０．１〜０．５μｍ、下方の直径が０．５μｍ〜１．５μｍとなり、上方に向かって直径が小さくなっている。また四角錐、又は円錐の高さは０．５〜１．５μｍとなるようにする。
【００４０】
本発明は、上方に向かって直径が小さくなる形状が結晶粒の選択性が高く好ましいが、四角柱状、または円柱状（両方合わせて柱状と表記する）といった上方の直径と、下方の直径とが同程度となるようにエッチングしてもよい。この場合、四角柱、又は円柱の高さは０．５〜１．５μｍとなるようにする。柱状にエッチングする場合を実施の形態２に示す。
【００４１】
本実施の形態では、フォトレジストにより形成されるテーパを有するマスクを用いて上方の直径（上径とも表記する）が０．１μｍ、下方の直径（下径とも表記する）が１μｍ、高さを１μｍとなるように金属元素を有する半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３を円錐状１０４にエッチングする。
【００４２】
図１（Ｃ）に示すように、円錐状にエッチングされた金属元素を有する半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３を覆うように、スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等を用いて、膜厚５０〜２００nmとなるように非晶質半導体膜１０６を形成する。本実施の形態では、珪素を主成分とする非晶質珪素膜１０６を、プラズマCVD法を用いて膜厚１００nmとなるように形成する。
【００４３】
その後、非晶質半導体膜１０６を結晶化するために加熱処理を行う。加熱処理とは、加熱炉、レーザ照射、又はレーザ光の代わりにランプから発する光の照射（以下、ランプアニールと表記する）等を用いることができる。
【００４４】
加熱炉を用いる場合、徐々に高温となるように温度を５００〜５５０℃の範囲で多段階に設定するとよい。例えば、縦型炉を用いて５００℃で１時間熱処理後、５５０℃４時間で熱処理を行う。
【００４５】
またレーザ照射を用いる場合、線状に加工したパルス発振型のエキシマレーザ光を用いたり、連続発振型レーザ（ＣＷレーザとも表記する）であるアルゴンレーザー光やエキシマレーザ光を用いることもできる。
【００４６】
なお、レーザ照射を行う場合、金属元素を有する半導体膜１０２、及び非晶質半導体膜１０３に形成される結晶粒、特に、後に形成される薄膜トランジスタとなる半導体膜に接する非晶質半導体膜１０３の先端に形成される結晶粒を溶融しないようにレーザのパワーを調整する必要がある。また非晶質半導体膜１０３先端の結晶粒の溶融を避けるため、先端が単結晶状態に結晶成長するように非晶質半導体膜１０３の高さを制御して、金属元素を有する半導体膜１０２、及び非晶質半導体膜１０３を形成するとよい。
【００４７】
またランプアニールを用いる場合、赤外光（例えば波長１．２μｍ）を照射する。
【００４８】
このような結晶化を行う場合、さらに基板を２５０〜５００℃程度に加熱しておくとでき好ましい。特に、非晶質半導体膜１０６を先端から横方向に結晶成長させるとき、基板と非晶質半導体膜１０６とに温度差がない方がより長く結晶成長が行われる。
【００４９】
以上のような加熱炉、レーザ照射又はランプアニールによる加熱を組み合わせて用いてもよい。例えば、加熱炉を用いて加熱処理を行った後、レーザ照射やランプアニールを行うことができる。その結果、結晶成長を助長することができ、より大きな粒径をもつ結晶粒を形成することができる。
【００５０】
このとき、金属元素を有する半導体膜１０２、及び非晶質半導体膜１０３は、結晶化が早く生じ、いわゆる種結晶となっている。さらに金属元素を有する半導体膜１０２及び非晶質半導体膜１０３は、金属元素により結晶粒の配向性が制御される。そして、非晶質半導体膜１０６は、金属元素を有する半導体膜１０２及び非晶質半導体膜１０６を種結晶として成長するため、結晶粒の配向性が制御される。
【００５１】
特に、金属元素を有する半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３の高さ、０．５〜１．５μｍとし、特に非晶質半導体膜１０３の高さを高くすることにより、配向性を正確に揃えることができるため好ましい。またさらに非晶質半導体膜１０３の直径が上方に向かって小さくなっていることにより、複数の結晶粒が生じる場合であっても、結晶成長の結果一つの結晶粒のみが残るため好ましい。
【００５２】
このような結晶成長を行う非晶質半導体膜１０６は、種結晶となる円錐状１０４の非晶質半導体膜１０３を中心として結晶成長し、隣接する結晶粒とぶつかるところまで結晶成長し一つの結晶粒を形成する。そのため、要求される結晶粒の大きさに基づき、円錐状１０４の非晶質半導体膜１０３を形成する間隔を決定することができる。例えば、およそ一辺が１０μｍの結晶粒を得たい場合、円柱状１０４の種結晶を１０μｍの間隔で格子状に形成すればよい。また、種結晶となる円錐状１０４の非晶質半導体膜１０３の間隔を異ならせることにより、結晶粒の形状を長方形やその他の矩形状とすることができる。またさらに、絶縁膜１０５に傷を付けることにより、結晶成長の終点を制御することができ、いろいろな形状の結晶粒を形成することができる。
【００５３】
以上のような結晶化工程後、つまり金属元素が不要となった後、金属元素を低減、又は除去するためにゲッタリング工程を施すと好ましい。具体的には不活性元素、例えばＡｒが添加された非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして形成し、加熱処理を行うゲッタリング工程を施す。ゲッタリングシンクとなる非晶質半導体膜は、Ｓｉを有するターゲットを用いたスパッタリング法、又はＣＶＤ法により形成することができる。例えばスパッタリング装置において、高周波電源を動作させ、ターゲットに高周波を印加し、さらに永久磁石を用いて磁場をかけるとよい。
【００５４】
なおゲッタリングシンクとなる非晶質半導体膜を形成する場合、濡れ性を向上させ、膜剥がれがないように酸化膜を形成すると好ましい。酸化膜は、オゾン水、又は硫酸、塩酸又は硝酸等の過酸化水素水を混同させた水溶液で処理することにより形成される薄い膜（ケミカルオキサイド）を用いることができる。他の方法としては、酸素雰囲気中でのプラズマ処理や、酸素含有雰囲気中で紫外線照射することによりオゾンを発生させて酸化処理を行ってもよい。
【００５５】
このようにゲッタリングシンクとなる非晶質半導体膜を形成した後、加熱処理を施す。すると、金属元素が拡散し、不活性元素が添加された非晶質半導体膜へ捕獲される。その後、ゲッタリングシンクとなる非晶質半導体膜を、フッ酸等により除去する。
【００５６】
以上のようにして種結晶となる非晶質半導体膜１０３の先端を中心として結晶成長が行われた結晶化された半導体膜１０７（結晶性半導体膜と表記する）を形成することができる。
【００５７】
次いで結晶性半導体膜をパターニングして薄膜トランジスタを形成する工程を説明する。
【００５８】
図２（Ａ）に示すように、結晶化された結晶性半導体膜１０６を所定の形状にパターニングする。このとき、少なくともチャネル形成領域に金属元素を有する半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３が入らないようにパターニングするとよい。
【００５９】
このとき一つの種結晶から成長した結晶粒は、二つ以上の双晶を有し、それら双晶の結合している境界に双晶粒界を有する場合もある。この双晶粒界は、結晶粒界と比較すると、ＴＦＴ特性に悪影響を与えにくい。そのため、結晶性半導体膜１０６は双晶粒界を有しても構わない。しかし、結晶粒がぶつかり合う領域に形成される結晶粒界を有さないように結晶性半導体膜１０６をパターニングする必要がある。結晶性半導体膜１０７、特にチャネル形成領域となる結晶性半導体膜が結晶粒界を有してしまうと、ＴＦＴの移動度が低下する原因となるためである。またチャネル形成領域が不規則に結晶粒界、さらには双晶粒界を有してしまうと、ＴＦＴ特性にバラツキが生じてしまい好ましくない。
【００６０】
図７は上面からみた結晶性半導体膜１０６のパターニング形状を示し、結晶粒１１５を有する半導体膜１０６のパターニング例を説明する。
【００６１】
図７（Ａ）に示すように、錐状又は柱状１０４にパターニングされた半導体膜１０３、いわゆる種結晶１０４を除くように、結晶性半導体膜１０６のパターニングする（図中のパターニング箇所１７０）。金属元素を有する半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３は、金属元素が残留している可能性があり、ＴＦＴ特性に悪影響を及ぼす可能性を排除するためである。
【００６２】
さらに、双晶の結晶成長方向、つまり双晶粒界とチャネル形成領域の電流が流れる方向とを沿うように、結晶化された半導体膜１０７を、種結晶を中心とした対角線状にパターニングすると好ましい。すなわち種結晶が等間隔に配置されている場合、種結晶を斜めに結ぶ線に沿うようにチャネル形成領域を配置すると表現することができる。チャネル形成領域は双晶粒界を含まない、又はキャリアの移動方向と、双晶粒界の方向とが平行であると、ＴＦＴの移動度を向上でき好ましいからである。すなわちチャネル形成領域においてキャリアの移動方向は双晶粒界を横切らない方が、ＴＦＴの移動度を向上でき好ましいからである。
【００６３】
このように金属元素を有する半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３を除去するためには、結晶化された半導体膜１０６のエッチングとは異なるエッチング工程を要する。すなわち、金属元素を有する半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３を除去するためのフォトレジストからなるマスクを形成し、該マスクを用いたエッチングを行う。
【００６４】
また少なくともチャネル形成領域に種結晶が入らないようにパターニングすればよく、図７（Ｂ）に示すように不純物領域に種結晶１０４が配置されてしまう場合が考えられる。すなわち、不純物領域であるソース領域又はドレイン領域が種結晶上方に形成される場合もある（図中のパターニング箇所１７０）。この場合も、結晶成長方向とチャネル形成領域の電流が流れる方向とを沿うように、結晶化された半導体膜１０６のパターニングすると好ましい。
【００６５】
なお結晶粒は隣接する結晶粒とぶつかるまで放射状に結晶成長し、ぶつかる領域に結晶粒界が形成される。そのため、結晶粒は正方形状に形成されるだけではなく、長方形状、その他の矩形状に形成することができることは上述したとおりである。すなわち、種結晶を配置する間隔により結晶粒の形状を制御することができる。例えば、図７（Ｃ）に示すように、種結晶の上下間隔を左右間隔より大きくする場合、上下方向に長軸を有する長方形状の結晶粒を形成することができる。
【００６６】
さらに図７（Ｃ）に示すように、放射状に結晶成長する方向、つまり双晶粒界と、チャネル形成領域の電流が流れる方向とを沿うように、つまり平行となるようにパターニングするとより好ましい（図中のパターニング箇所１７０）。上述したように双晶粒界はＴＦＴ特性に影響を与えにくいが、双晶粒界とチャネル形成領域の電流が流れる方向とを沿うようにパターニングすることにより、よりＴＦＴの移動度を向上させることができるからである。
【００６７】
またパターニングされた半導体膜１０６は絶縁膜１０５上に形成されているため、下地膜１０１を設けなくともよい。つまり絶縁膜１０５により、基板１００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１０６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ことができる。
【００６８】
次いで、パターニングされた半導体膜１０６の表面を、フッ酸を含むエッチャントで洗浄し、半導体膜１０６を覆うようにゲート絶縁膜１０８を形成する。ゲート絶縁膜１０８はプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを２０〜１５０ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。なおゲート絶縁膜１０８は酸化窒化珪素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よい。  
【００６９】
その後、ゲート絶縁膜１０８上に導電膜を形成し、該導電膜をパターニングし、  パターニングされた半導体膜１０７上にゲート電極１０９を形成する。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ＬＰＣＶＤ法やＰＣＶＤ法により形成してゲート電極としてもよい。ゲート電極は単層構造、又は積層構造を有する。積層構造の場合、不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜と、導電膜を積層してもよい。本実施の形態では、膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３７０ｎｍのタングステン膜を順次積層した導電膜をパターニングしてゲート電極１０９を形成する。
【００７０】
次いで図２（Ｂ）に示すように、ゲート電極１０９をマスクとして不純物元素を添加する。本実施の形態では、Ｂ（ボロン）を添加してソース領域、及びドレイン領域となる不純物領域１１０、Ｐ（リン）を添加してソース領域、及びドレイン領域となる不純物領域１１１を形成する。このとき、ソース領域、ドレイン領域へ金属元素を捕獲するようにゲッタリング工程を行ってもよい。その後好ましくは、ゲート電極１０９、及びゲート絶縁膜１０８を覆って、パッシバーション膜を設けるとよい。そして、無機材料、又は有機材料を用いて層間絶縁膜１１２を形成する。特に、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む、または置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料、いわゆるシロキサンから層間絶縁膜１１２を形成するとよい。
【００７１】
図２（Ｃ）に示すように、不純物領域１１０、１１１と接続する配線（ソース配線、ドレイン配線に相当）１１３を形成する。配線１１３は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）もしくはシリコン（Ｓｉ）の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜を用いればよい。本実施の形態では、チタン膜／チタンーアルミニウム合金膜／チタン膜（Ｔｉ/Ａｌ−Ｓｉ/Ｔｉ）をそれぞれ１００／３５０／１００ｎｍに積層したのち、所望の形状にパターニング及びエッチングして配線１１３を形成する。
【００７２】
以上のようにして、結晶性、及び結晶位置が制御された結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを形成することができる。なお結晶位置を制御することにより結晶粒界の配置を制御することができる。
【００７３】
そして、以上のように形成された薄膜トランジスタを有する半導体装置を作製することができる。半導体装置は、集積回路や半導体表示装置であって、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及び駆動回路部に薄膜トランジスタを用いることができる。特に発光装置において、有機発光素子からの光が、封止基板側へ射出される上面出射、基板側へ射出される下面出射、封止基板及び基板側へ射出される両面出射の構造を用いることができる。
【００７４】
特に結晶粒を小さくすることができるため、集積回路を有するCPUの薄膜トランジスタのように、チャネルサイズが小さい薄膜トランジスタに好適である。
【００７５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、四角柱状、または円柱状にエッチングし、種結晶となる半導体膜をシリコンゲルマニウムで形成する場合について説明する。
【００７６】
実施の形態１と同様に、基板１００上に絶縁膜１０１、金属元素を有する半導体膜１０２、非晶質半導体膜１０３を形成する。但し本実施の形態では、非晶質半導体膜１０３にシリコンゲルマニウムからなる半導体膜を用いる。
【００７７】
そして、金属元素を有する半導体膜１０２、及び非晶質半導体膜１０３を四角柱状、又は円柱状といった上径と下径とが等しい柱状１０４にパターニングする（図３（Ａ）参照）。柱状１０４の高さは、０．５〜１．５μｍとなるようにして、配向性を正確に揃えることができるようにする。
【００７８】
次いで実施の形態１と同様に、非晶質半導体膜を形成する。本実施の形態では、珪素を主成分とする非晶質珪素膜１０７を形成する。（図３（Ｂ）参照）。
【００７９】
その後、上述したように加熱炉、レーザ照射、又はランプアニール法により非晶質半導体膜１０６結晶化を行い、結晶性半導体膜を形成する。本実施の形態では、連続発振型のレーザを用いて結晶性半導体膜を形成する（図３（Ｃ）参照）。本実施の形態では、種結晶となる非晶質半導体膜１０３にシリコンゲルマニウムを用いるため、配向性の高い結晶性半導体膜を得ることができる。
【００８０】
その後、図２に示すように薄膜トランジスタを形成することができる。
【００８１】
以上のようにして、結晶性、及び結晶位置が制御された結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを形成することができる。なお結晶位置を制御することにより結晶粒界の配置を制御することができる。
【００８２】
本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。特に錐状の種結晶を形成し、該種結晶を構成する非晶質半導体膜を、珪素を主成分とする半導体膜で形成してもよい。
【００８３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、金属元素を有する半導体膜を用いず基板に金属元素を形成し種結晶とする場合について説明する。
【００８４】
本実施の形態では、図４に示すように上記実施の形態１と異なり、金属元素、例えばＮｉをプラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、又はイオン注入法により直接基板１００に形成する。また、スピンコーティング法やディップ法といった塗布方法によりＮｉ溶液（水溶液や酢酸溶液を含む）を基板１００上に塗布してもよい。本実施の形態では図４（Ａ）に示すように、Ｎｉ含有酢酸溶液１１７をスピンコーティング法により形成する。なおＮｉ含有酢酸溶液１１７は非常に薄いため膜として観測できない場合もある。このとき基板１００上に下地膜１０１を形成することにより、基板の表面の濡れ性を改善し、基板の表面全体に金属元素含有水溶液を行き渡らせることができる。下地膜１０１としては、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、基板表面に１０〜５０Åの酸化膜を形成してもよい。
【００８５】
その後、図４（Ｂ）に示すように、スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法により、０．５〜１．５μｍの非晶質半導体膜１０３を形成する。非晶質半導体膜１０３は、珪素を主成分とする半導体膜、又はシリコンゲルマニウムにより形成することができる。
【００８６】
次いで図４（Ｃ）に示すように、非晶質半導体膜１０３を錐状、又は柱状にパターニングする。その後、上記実施の形態と同様に、非晶質半導体膜１０６を形成し、加熱処理を行って結晶性半導体膜、該結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを形成する。そして、結晶性、及び結晶位置が制御された結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを形成することができる。なお結晶位置を制御することにより結晶粒界の配置を制御することができる。さらに該薄膜トランジスタを有する半導体装置を形成することができる。
【００８７】
このように直接基板に金属元素を形成する本実施の形態は、上記実施の形態と比較すると、金属元素を添加する非晶質半導体膜１０２の形成に要する時間を省くことができる。さらにはプラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、又はイオン注入法により、金属元素を直接基板へ形成する場合、非晶質半導体の濡れ性を向上させるために形成する酸化膜の形成に要する時間を省くことができ好ましい。
【００８８】
本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【００８９】
（実施の形態４）
上記実施の形態では、種結晶の形状は点状に形成された錐状、又は柱状であったが、本実施の形態では、種結晶の形状を線状に延在する錐状、又は柱状とする場合について説明する。
【００９０】
図５（Ａ）に示すように、基板１００上に下地膜１０１を形成し、金属元素を有する半導体膜１０２と、非晶質半導体膜１０３との積層膜を形成する。その後、金属元素を有する半導体膜１０２と、非晶質半導体膜１０３を線状に延在する錐状、又は柱状１０４となるようにパターニングする。
【００９１】
次いで図５（Ｂ）に示すように、線状に延在する錐状、又は柱状１０４を覆って、絶縁膜１０５を形成する。絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、シリコンを含む絶縁膜で形成するとよい。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法により１．３μｍの酸化珪素膜で形成する。絶縁膜は酸化珪素膜に限定されるものではなく、酸化窒化珪素膜等の他の珪素を含む絶縁膜を用いてもよく、絶縁膜の構造は、単層構造、またはそれら絶縁膜の積層構造として用いてもよい。
【００９２】
なお絶縁膜は、エッチングされた半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３の高さ１５０より高くなるように形成する。また図示しないが、特にエッチングされた半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３上の絶縁膜１０５はもり上がって、山状又は凸状に形成される。
【００９３】
そして、絶縁膜１０５を除去するためフォトレジストを塗布し、露光して所定のマスクを転写する。このときマスクの開口部は半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３上に設けるようにする。マスクを用いて絶縁膜１０５をエッチングし、非晶質半導体膜１０３の先端を出現させる。このとき、次に形成される半導体膜と接する程度に、非晶質半導体膜１０３の先端が出現するようにエッチングすればよい。そのため、非晶質半導体膜１０３の先端と、絶縁膜１０５の表面との高さは概ね揃っている場合もある。
【００９４】
絶縁膜１０５のエッチングには、エッチング用ガスとして、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4もしくはＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ4、ＳＦ6もしくはＮＦ3などを代表とするフッ素系ガスまたはＯ2を用いるドライエッチング法やフッ酸系の溶液を用いるウェットエッチング法を用いることができる。さらにCMP法を用いて、研磨してもよい。特にCMP法を用いると、非晶質半導体膜１０３の表面と、絶縁膜１０５の表面との高さは揃うように形成される。
【００９５】
図６（Ａ）〜（Ｃ）には、絶縁膜１０５の具体的な形状を示す。図６（Ａ）は、半導体膜１０２と非晶質半導体膜１０３の先端が現れ、かつ非晶質半導体膜１０３の周辺の絶縁膜１０５が凹部を有するようにエッチングされ、非晶質半導体膜１０３の表面は、絶縁膜１０５の表面より低くなっている。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）と異なり、非晶質半導体膜１０３の表面は、絶縁膜１０５の表面より高くなっている。図６（Ｃ）は、図６（Ａ）（Ｂ）と異なり、非晶質半導体１０３の表面と、絶縁膜１０５の表面との高さが揃うように形成される。このような形状は、エッチング手段やエッチングガスの選択、及びパワーを制御することにより形成することができる。
【００９６】
その後、非晶質半導体膜１０６をスパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等を用いて、膜厚５０〜２００nmとなるように形成する。本実施の形態では、珪素を主成分とする非晶質珪素膜１０６を、プラズマCVD法を用いて膜厚１００nmとなるように形成する。
【００９７】
その後、上記実施の形態と同様に、加熱処理を行って結晶性半導体膜を形成する。本実施の形態では、連続発振型レーザ（ＣＷレーザ）１１６を用いる。ＣＷレーザは非晶質半導体膜１０６を種結晶から横方向に結晶成長させるの好適だからである。特に、種結晶の線状に延在する方向の長さ１５１をＣＷレーザの幅となるようにパターニングする場合、一度の走査により結晶化を行うことができる。その結果レーザの重なる領域による、不均一な結晶化領域が低減されて好ましい。なおレーザの幅は、例えばエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ4レーザ等の第２高調波を用い、一台のレーザ発振器を用いる場合２００μｍ〜３００μｍ、二台のレーザ発振器を用いる場合４００μｍ〜６００μｍである。
【００９８】
そして、結晶性、及び結晶位置が制御された結晶性半導体膜をパターニングする。図８は上面からみた結晶性半導体膜１０６のパターニング形状を示し、結晶粒１１５を有する半導体膜１０６のパターニング例を説明する。
【００９９】
図８（Ａ）に示すように、種結晶１０４から結晶成長させた結晶粒１１５から半導体膜をパターニングする。このとき、結晶成長する方向、つまり双晶粒界と、チャネル形成領域の電流が流れる方向とを沿うように、つまり平行となるようにパターニングするとより好ましい（図中のパターニング箇所１７０）。
【０１００】
また図８（Ｂ）に示すように、一つの種結晶１０４から結晶成長させた結晶粒１１５から複数の半導体膜をパターニングすることもできる（図中のパターニング箇所１７０１７０）。
【０１０１】
このように、線状に種結晶を形成することにより、特定の種結晶から結晶成長する結晶粒が大きくなる。また種結晶と垂直方向に結晶成長するため、点状の種結晶から放射状に結晶成長する場合と比較して、双晶粒界の方向が一定であり、薄膜トランジスタのレイアウトの自由度が向上する。
【０１０２】
本実施の形態において、絶縁膜１０５を形成し、非晶質半導体膜１０６と種結晶とが線状に接する場合を説明したが、絶縁膜１０５を設けず、種結晶を覆うように非晶質半導体膜１０６を形成してもよい。
【０１０３】
以上のようにして、結晶性、及び結晶位置が制御された結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを形成することができる。なお結晶位置を制御することにより結晶粒界の配置を制御することができる。
【０１０４】
本実施の形態に示す種結晶の形状は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１０５】
（実施の形態５）
本実施の形態では、種結晶の結晶化を先に行う場合について説明する。
【０１０６】
上記実施の形態のように種結晶を形成し、種結晶を結晶化させた後に、チャネル形成領域となる非晶質半導体膜を形成したり、絶縁膜形成後チャネル形成領域となる非晶質半導体膜を形成し、結晶化してもよい。種結晶は、珪素を主成分とする半導体膜だけではなくゲルマニウムを有するシリコン（シリコンゲルマニウムと表記する）からなる半導体膜から形成することができる。
【０１０７】
例えば、錐状、又は柱状、若しくは線状に延在する錐状、又は柱状にパターニングした非晶質半導体膜１０３に加熱処理を施す。加熱処理とは、加熱炉、レーザ照射、又はレーザ光の代わりにランプから発する光の照射（以下、ランプアニールと表記する）等を用いることができる。
【０１０８】
加熱炉を用いる場合、徐々に高温となるように温度を５００〜５５０℃の範囲で多段階に設定するとよい。例えば、縦型炉を用いて５００℃で１時間熱処理後、５５０℃４時間で熱処理を行う。
【０１０９】
またレーザ照射を用いる場合、線状に加工したパルス発振型のエキシマレーザ光を用いたり、ＣＷレーザであるアルゴンレーザー光やエキシマレーザ光を用いることもできる。
【０１１０】
またランプアニールを用いる場合、赤外光（例えば波長１．２μｍ）を照射する。
【０１１１】
このように種結晶を加熱し、結晶化した後に、チャネル形成領域となる非晶質半導体膜１０６、又は絶縁膜１０５を介してチャネル形成領域となる飛翔知る半導体膜１０６を形成する。
【０１１２】
そして非晶質半導体膜１０６へ加熱し、結晶化を行う。この場合、上述したような加熱炉、レーザ照射、又はランプアニール等を用いることができる。特に、種結晶から横方向に結晶成長した大きな結晶粒を形成する場合、連続発振型のレーザ光を用いるとよい。また、基板と非晶質半導体膜１０６とに温度差がない方がより長く結晶成長が行われるため、基板を加熱するとよい。
【０１１３】
以上のような加熱炉、レーザ照射又はランプアニールによる加熱を組み合わせて用いてもよい。例えば、加熱炉を用いて加熱処理を行った後、レーザ照射やランプアニールを行うことができる。その結果、結晶成長を助長することができ、より大きな粒径をもつ結晶粒を形成することができる。
【０１１４】
本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。すなわち、上記実施の形態において非晶質状態の種結晶と変えて、多結晶状態の種結晶とすることができる。
【０１１５】
以上のように、種結晶を形成し、チャネル形成領域となる非晶質半導体膜を該種結晶から結晶成長させることにより、及び結晶位置が制御された結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを形成することができる。なお結晶位置を制御することにより結晶粒界の配置を制御することができる。
【０１１６】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１と異なるときにゲッタリング工程を行う場合について説明する。
【０１１７】
図１（Ｂ）、図５（Ｂ）に示すように、金属元素を有する半導体膜１０２、及び非晶質半導体膜１０３を錐状、または柱状１０４にパターニングし、結晶化した後にゲッタリング工程を行ってもよい。
【０１１８】
例えば図８（Ａ）に示すように、錐状、または柱状１０４にパターニングし、結晶化した後、不活性元素、例えばＡｒが添加された非晶質半導体膜１２０をゲッタリングシンクとして形成し、加熱処理を行うゲッタリング工程を施す。
非晶質半導体膜１２０は、実施の形態１と同様に形成することができる。
なお非晶質半導体膜１２０を形成する場合、濡れ性を向上させ、膜剥がれが生じないように、錐状、または柱状１０４にパターニングした後に、酸化膜を形成すると好ましい。酸化膜は、実施の形態１と同様に形成することができる。
【０１１９】
このように不活性元素が添加された非晶質半導体膜１２０を形成した後、加熱処理を施す。すると、結晶成長しながら錐状、または柱状１０４にパターニングされた半導体膜１０２、及び非晶質半導体膜１０３から金属元素が拡散し、不活性元素が添加された非晶質半導体膜１２０へ捕獲される。その後、この不活性元素が添加された非晶質半導体膜１２０は、フッ酸等により除去する。
【０１２０】
また種結晶を結晶化後、種結晶と接するように非晶質半導体膜１０６を形成する前に、ゲッタリング工程を行ってもよい。例えば図８（Ｂ）に示すように、金属元素を有する半導体膜１０２、及び非晶質半導体膜１０３を結晶化した後形成される絶縁膜１０５をエッチングし、錐状、または柱状１０４の先端が現れた状態で、不活性元素、例えばＡｒが添加された非晶質半導体膜１２０をゲッタリングシンクとして形成し、加熱処理を行うゲッタリング工程を施す。非晶質半導体膜１２０は、実施の形態１と同様に形成することができる。なお非晶質珪素膜１２０を形成する場合、絶縁膜に酸化珪素を用いているとき、濡れ性の問題はなく、酸化膜を形成せずにすむ。もちろん濡れ性を向上させたい場合は、酸化膜を形成してもよい。
【０１２１】
このように薄膜トランジスタの半導体膜となる非晶質半導体膜１０６を形成する前に金属元素のゲッタリング工程を行うと、非晶質半導体膜１０６の結晶化には金属元素が低減された、又は存在しない状態となっているため、薄膜トランジスタへの金属汚染を考える必要性が低くなる。
【０１２２】
また、種結晶を除去するように半導体膜１０７をパターニングし、ゲート電極１０９を用いて、不純物領１１０、１１１を形成し、該不純物領域をゲッタリングシンクとしてもよい。すなわち、種結晶を除去するようにパターニングしなくとも、種結晶上に不純物領域を形成し、該不純物領域をゲッタリングシンクとしてもよい。
【０１２３】
以上のようにゲッタリング工程は、金属元素を有する半導体膜１０２、及び非晶質半導体膜１０３を結晶化した後であればいつ行っても構わない。
【０１２４】
非晶質半導体膜１０６は、錐状、または柱状にパターニングされた半導体膜の結晶性をたどって結晶成長し、結晶性、更に配向性が制御された薄膜トランジスタを得ることができ、金属元素を低減、または除去することによりＴＦＴ特性を向上させることができる。
【０１２５】
（実施の形態７）
本実施の形態では、画素部に形成する薄膜トランジスタの具体的な作製方法について説明する。
【０１２６】
図１０（Ａ）には、発光素子を有する画素部の上面図例を示す。信号線２０１と、走査線２０３に接続されたスイッチング用トランジスタ２０４と、スイッチング用トランジスタ２０４に接続され、発光素子を駆動するための駆動用トランジスタ２０５と、駆動用トランジスタ２０５のゲート・ソース間に設けられた容量素子２０６と、駆動用トランジスタ２０５の他端に接続される電源線２０２を有する。
【０１２７】
図１０（Ｂ）には、図１０（Ａ）に対応する画素部の上面図を示す。上記実施の形態により得られた結晶性半導体膜１０７、走査線、及びゲート電極となる導電膜１０９、信号線、ソース配線、及びドレイン配線となる配線１１３、層間絶縁膜に形成される配線用のコンタクトホール２１０を示す。
【０１２８】
このような画素部において、種結晶となる錐状又は柱状の半導体膜を形成する。具体的には、図１０（Ｃ）に示すように一画素の中心部に種結晶を形成し、種結晶１０４から放射状へ双晶を成長させ、一つの結晶粒１１５を形成する。そして図１０（Ｃ）に示すように、一つの結晶粒１１５からスイッチング用ＴＦＴ２０４と、駆動用ＴＦＴ２０５の半導体膜をパターニングする。このとき種結晶１０４を中心とし、一つの結晶粒において、一方の結晶粒界側にスイッチング用ＴＦＴ２０４、他の結晶粒界側に駆動用ＴＦＴ２０５を形成している。そのため、双晶粒界は、スイッチング用ＴＦＴ２０４、及び駆動用ＴＦＴ２０５の電流の流れる方向に沿うようにパターニングされない。しかし、上述したように双晶粒界はＴＦＴ特性に悪影響を与えにくいので図１０（Ｃ）のようなレイアウトでもよい。
【０１２９】
また図１０（Ｄ）に示すように、一画素の端部に線状に延在する種結晶を形成し、種結晶１０４から線状に延在する方向と垂直な方向に結晶成長させ、一つの結晶粒１１５を形成する。そして、図１０（Ｄ）に示すように、一つの結晶粒１１５からスイッチング用ＴＦＴ２０４と、駆動用ＴＦＴ２０５の半導体膜をパターニングする。図１０（Ｄ）は図１０（Ｃ）と異なり、結晶成長の方向は、種結晶の線状に延在する方向と垂直な方向である。そのため、各ＴＦＴのレイアウトの自由度が向上する。そのため、スイッチング用ＴＦＴ２０４の電流の流れる方向と、結晶成長の方向とを沿うようにパターニングするとより好ましい。
【０１３０】
このとき駆動用ＴＦＴのチャネル長を長くすると、飽和領域で確実に動作することができる。飽和領域で動作させると、経時劣化によるさらに駆動用ＴＦＴ間のバラツキを低減することができ好ましい。具体的には、駆動用ＴＦＴの半導体膜を、矩形状を繰り返したいわゆるジグザグ状態にパターニングすればよい。
【０１３１】
図１１には、図１０（Ｃ）とは異なるレイアウトで半導体膜をパターニングする場合を説明する。特に双晶粒界と、スイッチング用ＴＦＴ２０４、及び駆動用ＴＦＴ２０５の電流の流れる方向とが沿うようなレイアウト例を示す。
【０１３２】
図１１（Ａ）には、図１０（Ｃ）と同様に画素部の上面図を示し、スイッチング用ＴＦＴ２０４と、駆動用ＴＦＴ２０５の配置を示す。また、種結晶１０４と、種結晶から成長した結晶粒１１５を示す。そしてそれらＴＦＴ、種結晶、結晶粒の位置関係は、種結晶１０４から放射状に結晶成長した双晶粒界と、スイッチング用ＴＦＴ２０４、及び駆動用ＴＦＴ２０５の電流の流れる方向とが沿うようになっている。すなわち、種結晶の直左側にスイッチング用ＴＦＴ２０４を配置し、種結晶の直下側に駆動用ＴＦＴ２０５を配置している。その結果、双晶粒界と、スイッチング用ＴＦＴ２０４、及び駆動用ＴＦＴ２０５の電流の流れる方向とが沿うため、ＴＦＴの移動度を向上させることができる。
【０１３３】
図１１（Ｂ）には、一つの種結晶１０４から形成された結晶粒１１５内に、４つのスイッチング用ＴＦＴ２０４と、４つの駆動用ＴＦＴ２０５を有している。またそれら複数のＴＦＴの電流の流れる方向と、双晶粒界とを沿わすため、種結晶１０４を中心として点対称に複数のＴＦＴが設けられている。
【０１３４】
特に、表示装置の高精細化がすすむと、スイッチング用ＴＦＴ２０４、駆動用ＴＦＴ２０５の配置間隔、つまり画素間隔が狭くなってくる。そのような場合、一つの種結晶から成長した結晶粒内に、複数のスイッチング用ＴＦＴ２０４、駆動用ＴＦＴ２０５を有することができ好適である。
【０１３５】
また図１２には図１０（Ｄ）と異なるレイアウトで半導体膜をパターニングする場合を説明する。図１０（Ｄ）は図１０（Ｃ）と異なり、結晶成長の方向は、種結晶１０４の線状に延在する方向と垂直な方向であることは上述したとおりである。そのため図１２に示すように、スイッチング用ＴＦＴ２０４の電流の流れる方向と、結晶成長の方向とを沿うようにパターニングするとより好ましい。
【０１３６】
以上のようにして、結晶性、及び結晶位置が制御された結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを有する画素部を形成することができる。なお結晶位置を制御することにより結晶粒界の配置を制御することができる。
【０１３７】
本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１３８】
（実施の形態８）
本実施の形態では、信号線駆動回路や走査線駆動回路を有する駆動回路部に適応する場合を説明する。
【０１３９】
例えば、図１３には駆動回路部に設けられるアナログスイッチを示す。図１３（Ａ）に示すようにアナログスイッチは、ｐチャネル型ＴＦＴ３０１とｎチャネル型ＴＦＴ３０２とが接続されたスイッチＳＷ１と、ｐチャネル型ＴＦＴ３０３とｎチャネル型ＴＦＴ３０４とが接続されたスイッチＳＷ２とを有する。ＳＷ１と、ＳＷ２とは信号（Ｓｉｇｎａｌ）が入力される配線と、該信号の反転信号（Ｓｉｇｎａｌｂ）が入力される配線とにそれぞれ接続されている。またｐチャネル型ＴＦＴとｎチャネル型ＴＦＴの一方の接続箇所には入力電圧（Ｖｉｎ）が印加され、他方の接続箇所から信号の組み合わせにより該電圧が出力される（Ｖｏｕｔ）。
【０１４０】
図１３（Ｂ）には、図１３（Ａ）に対応する画素部の上面図を示す。上記実施の形態により得られた結晶性半導体膜１０７、ゲート電極となる導電膜１０９、ソース配線、及びドレイン配線となる配線１１３、層間絶縁膜に形成される配線用のコンタクトホール３１０を示す。
【０１４１】
このようなアナログスイッチにおいて、種結晶１０４となる錐状又は柱状の半導体膜を形成する。
【０１４２】
具体的には図１３（Ｃ）に示すように、ｎチャネル型ＴＦＴ３０１、３０３との間に種結晶１０４を形成する。またｐチャネル型ＴＦＴ３０２、３０４との間に種結晶を形成する。それら種結晶から結晶成長させ、結晶粒１１５を形成する。そして各ＴＦＴの電流の流れる方向は、種結晶から結晶成長する双晶粒界と概ね沿うように形成することができる。その結果、各ＴＦＴの移動を向上させることができる。また一つの結晶粒から同一極性のＴＦＴをパターニングしているため、アナログスイッチの特性バラツキを低減することができる。
【０１４３】
また図１３（Ｄ）に示すように、ｎチャネル型ＴＦＴ３０１と、ｐチャネル型ＴＦＴ３０２の近傍に線状に延在した種結晶１０４をそれぞれ形成する。それら種結晶から、種結晶の線状に延在する方向と垂直な方向に結晶成長させ、結晶粒１１５を形成する。そして各ＴＦＴの電流の流れる方向は、図１３（Ｃ）と比較して種結晶から結晶成長する双晶粒界に沿うように形成することができる。その結果、各ＴＦＴの移動をより向上させることができる。また一つの結晶粒から同一極性のＴＦＴをパターニングしているため、アナログスイッチの特性バラツキを低減することができる。
【０１４４】
以上のようにして、結晶性、及び結晶位置が制御された結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを有するアナログスイッチを形成することができる。なお結晶位置を制御することにより結晶粒界の配置を制御することができる。
【０１４５】
本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１４６】
（実施の形態９）
本実施の形態では、上記実施の形態を用いた結晶性半導体膜からパネルを形成する方法について説明する。
【０１４７】
図１４（Ａ）には、上記実施の形態に基づいて形成される結晶性半導体膜の斜視図を示す。絶縁表面を有する基板１００上に下地膜１０１を形成し、下地膜１０１上に種結晶となる金属元素を有する半導体膜１０２、非晶質半導体膜１０３を形成する。図１４（Ａ）において、種結晶を強調して記載したため種結晶の間隔は実際と異なる。実際の種結晶が設けられる間隔は上記実施の形態を参照すればよい。その後、絶縁膜１０５を形成する。
【０１４８】
図１４（Ｂ）に示すように、絶縁膜１０５上に非晶質半導体膜１０６を形成し、上記実施の形態に基づいて結晶化を行う。その結果、結晶及び結晶粒界が制御された結晶性半導体膜を得ることができる。なお本実施の形態では、結晶及び結晶粒界が制御された結晶性半導体膜を用いて、画素部、信号線駆動回路、及び走査線駆動回路を形成する。そのため図１４（Ｂ）において、画素部となる領域（画素部領域）１６０、信号線駆動回路となる領域（信号線駆動回路領域）１６１、走査線駆動回路となる領域（走査線駆動回路領域）１６２を一点鎖線により示す。また画素部、信号線駆動回路、及び走査線駆動回路の形成箇所は本実施の形態に限定されず、画素部に対して対称な位置に複数の信号線駆動回路、或いは画素部に対して対称な位置に複数の走査線駆動回路を形成してもよい。
【０１４９】
そして図１４（Ｃ）に示すように、結晶化された半導体膜１０６をパターニングする。このとき、種結晶を除去するようにパターニングすると好ましい。
【０１５０】
そして図１４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように形成された結晶性半導体膜にＴＦＴの作製工程を施し、画素部、信号線駆動回路、及び走査線駆動回路を有するパネルを形成する。
【０１５１】
以上のようにして、結晶性、及び結晶位置が制御された結晶性半導体膜を有する薄膜トランジスタを有するパネルを形成することができる。なお結晶位置を制御することにより結晶粒界の配置を制御することができる。
【０１５２】
本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１５３】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、上記実施の形態に示したパネルFPCを介してプリント基板上に形成されたコントロール回路、電源回路、Ｉ／Ｆ等を含むＩＣを実装して完成するモジュール、及びそのシステムについて説明する。
【０１５４】
図１６には、モジュールのシステムのブロック図を示す。
【０１５５】
モジュール外部の電源回路９３０から映像信号処理回路９０９へ電源が供給される。モジュール外部の電源回路９３０とは、電子機器に搭載される配線基板上に形成された電源回路である。また映像信号処理回路９０９は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部９０８から信号が入力される。さらに映像信号処理回路９０９はビデオＲＡＭ９１０と相互に信号のやりとりを行う。そして、映像信号処理回路９０９からコントロール回路９０１へ信号が入力される。コントロール回路９０１は電源回路９０２から電源が供給される。階調電源９１１を介して入力され、コントロール回路９０１には映像信号処理回路９０９から信号が入力され、電源回路９０２から電源が供給される。コントロール回路９０１から走査線駆動回路９０４、及び信号線駆動回路９０５へ信号が入力される。また階調電源９１１から、信号線駆動回路９０５へ電源が供給される。走査線駆動回路９０４、及び信号線駆動回路９０５と同一基板９００上に設けられた画素部９０３へ走査線駆動回路９０４、及び信号線駆動回路９０５から信号が入力される。
【０１５６】
なお発光素子を有する発光装置において、階調電源９１１は陰極へ電圧を印加する電源となる。また液晶素子を有する液晶表示装置において、階調電源９１１は液晶層に電圧を印加する電極、いわゆる対向電極へ電圧を印加する電源となる。
【０１５７】
モジュールは、画素部９０３、走査線駆動回路９０４、信号線駆動回路９０５、コントロール回路９０１、階調電源９１１、電源回路９０２、映像信号処理回路９０９、ビデオＲＡＭ９１０、Ｉ／Ｆ部９０８を含むシステムを有する。
【０１５８】
図１５にコントロール回路９０１及び電源回路９０２がパネル８００に実装されたモジュールの外観図を示す。パネルには、基板９００上に形成された、発光素子又は液晶素子が各画素に設けられた画素部９０３と、前記画素部９０３が有する画素を選択する走査線駆動回路９０４と、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路９０５とが設けられている。このとき、画素部９０３、走査線駆動回路９０４、又は信号線駆動回路９０５とが有する半導体素子は、上記実施の形態のように結晶性及び結晶位置を制御して形成された結晶性半導体膜を有することができる。
【０１５９】
なお、必ずしも走査線駆動回路９０４、及び信号線駆動回路９０５を同一基板に形成する必要はなく、例えば走査線駆動回路９０４のみを同一基板に形成し、信号線駆動回路９０５をＩＣチップにより形成し、実装してもよい。
【０１６０】
またプリント基板９０７にはコントロール回路９０１、電源回路９０２が設けられており、コントロール回路９０１または電源回路９０２から出力された各種信号及び電源電圧は、ＦＰＣ９０６を介して画素部９０３、走査線駆動回路９０４、信号線駆動回路９０５に供給される。
【０１６１】
プリント基板９０７の電源電圧及び各種信号は、複数の入力端子が配置されたインターフェース（I/F）部９０８を介して供給される。
【０１６２】
なお、本実施の形態ではパネルにプリント基板９０７がＦＰＣ９０６を用いて実装されているが、必ずしもこの構成に限定されない。ＣＯＧ(Chip on Glass)方式を用い、コントロール回路９０１、電源回路９０２をパネルに直接実装させるようにしても良い。
【０１６３】
また、プリント基板９０７において、引きまわしの配線間に形成される容量や配線自体が有する抵抗等によって、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりすることがある。そこで、プリント基板９０７にコンデンサ、バッファ等の各種素子を設けて、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりするのを防ぐようにしても良い。
【０１６４】
以上のようにして、結晶性、及び結晶位置が制御された結晶性半導体膜を有するパネルを有するモジュールを形成することができる。なお結晶位置を制御することにより結晶粒界の配置を制御することができる。
【０１６５】
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。  
【０１６６】
（実施の形態１１）
本実施の形態では、実施の形態１０と異なるモジュールの形態を説明する。
【０１６７】
図１７に示すモジュールの形態は、基板９００上に、コントロール回路９０１、映像信号処理回路９０９、ビデオＲＡＭ９１０を形成することを特徴とする。すなわち、上記実施の形態により結晶性及び結晶位置を制御して形成された結晶性半導体膜を有するＴＦＴにより基板９００上に、コントロール回路９０１、映像信号処理回路９０９、ビデオＲＡＭ９１０を形成する。その他の構成は、図１５と同様であるため説明を省略する。
【０１６８】
なお、図１７に示したモジュールの形態のシステムは、図１６に示すシステムにおいてコントロール回路９０１、映像信号処理回路９０９、ビデオＲＡＭ９１０が基板９００上に設けられたシステムとなる。
【０１６９】
このように、コントロール回路９０１、映像信号処理回路９０９、ビデオＲＡＭ９１０を基板９００上に一体形成することにより、モジュールを小型化、軽量化することができる。またさらに、その他の回路、例えば階調電源９１１を基板９００上に形成してもよい。
【０１７０】
以上のように、を有する多様な構成を有するモジュールを形成することができる。
【０１７１】
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。  
【０１７２】
（実施の形態１２）
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１８に示す。
【０１７３】
図１８（Ａ）は携帯端末のうちの携帯電話機であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声入力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０７等を含む。表示部２１０３は、画素部及び駆動回路部を有するモジュールが設けられている。画素部は、発光素子又は液晶素子を有し、本発明の結晶性、及び結晶位置を制御して形成された結晶性半導体膜を有するように形成されたＴＦＴを有する。また駆動回路部に、本発明の結晶位置を制御して形成された結晶性半導体膜を有するように形成されたＴＦＴを設けてもよい。またさらに表示部２１０３を多面取りにより形成することにより、携帯電話機のコストを低減することができる。
【０１７４】
図１８(Ｂ)はモバイルコンピュータであり、本体２２０１、表示部２２０２、スライタス２２０３、操作ボタン２２０４、外部インターフェース２２０５等を含む。表示部２２０２は、画素部及び駆動回路部を有するモジュールが設けられている。画素部は、発光素子又は液晶素子を有し、本発明の結晶性、及び結晶位置を制御して形成された結晶性半導体膜を有するように形成されたＴＦＴを有する。また駆動回路部に、本発明の結晶位置を制御して形成された結晶性半導体膜を有するように形成されたＴＦＴを設けてもよい。またさらに表示部２２０２を多面取りにより形成することにより、モバイルコンピュータのコストを低減することができる。
【０１７５】
図１８（Ｃ）はシート型の携帯電話機であり、本体２３０１、表示部２３０３、音声入力部２３０４、音声出力部２３０５、スイッチ２３０６、外部接続ポート２３０７等を含む。外部接続ポート２３０７を介して、別途用意したイヤホン２３０８を接続することができる。表示部２３０３には、センサを備えたタッチパネル式の表示画面が用いられており、表示部２３０３に表示されたタッチパネル式操作キー２３０９に触れることで、一連の操作を行うことができる。表示部２３０３は、画素部及び駆動回路部を有するモジュールが設けられている。画素部は、発光素子又は液晶素子を有し、本発明の結晶性、及び結晶位置を制御して形成された結晶性半導体膜を有するように形成されたＴＦＴを有する。また駆動回路部に、本発明の結晶位置を制御して形成された結晶性半導体膜を有するように形成されたＴＦＴを設けてもよい。またさらに表示部２３０３を多面取りにより形成することにより、シート型の携帯電話機のコストを低減することができる。
【０１７６】
上記した以外の電子機器である、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置（いわゆるＤＶＤ表示装置等）、ゴーグル型ディスプレイ、ビデオカメラ等における画素部、及び駆動回路部に結晶性及び結晶位置を制御して形成された結晶性半導体膜を有するように形成されたＴＦＴを設けることができる。
【０１７７】
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。
【０１７８】
（実施の形態１３）
本実施の形態では、結晶及び結晶粒界を制御する結晶方法により得られた薄膜トランジスタを有するＣＰＵの構成についてブロック図を用いて説明する。
【０１７９】
図１９に示すＣＰＵは、基板６００上に、演算回路（ＡＬＵ：Arithmetic logic unit）６０１、演算回路用の制御部（ALU Controller）６０２、命令解析部（Instruction Decoder）６０３、割り込み制御部（Interrupt Controller）６０４、タイミング制御部（Timing Controller）６０５、レジスタ（Register）６０６、レジスタ制御部（Register Controller）６０７、バスインターフェース（Bus I/F）６０８、書き換え可能なＲＯＭ６０９、ＲＯＭインターフェース（ROM I／F）６２０とを主に有している。またＲＯＭ６０９及びROM I／F６２０は、別チップに設けても良い。
【０１８０】
勿論、図１９に示すＣＰＵは、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際のＣＰＵはその用途によって多種多様な構成を有している。
【０１８１】
以上のような各種回路を、上記実施の形態に示した結晶及び結晶粒界を制御する結晶方法により形成された薄膜トランジスタ、特にガラス基板上に形成された薄膜トランジスタを用いて構成することができる。
【０１８２】
Bus I/F６０８を介してＣＰＵに入力された命令は、Instruction Decoder６０３に入力され、デコードされた後、ALU Controller６０２、Interrupt Controller６０４、Register Controller６０７、Timing Controller６０５に入力される。
【０１８３】
ALU Controller６０２、Interrupt Controller６０４、Register Controller６０７、Timing Controller６０５は、デコードされた命令に基づき、各種制御を行う。具体的にALU Controller６０２は、ＡＬＵ６０１の動作を制御するための信号を生成する。また、Interrupt Controller６０４は、ＣＰＵのプログラム実行中に、外部の入出力装置や、周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状態から判断し、処理する。Register Controller６０７は、Register６０６のアドレスを生成し、ＣＰＵの状態に応じてRegister６０６の読み出しや書き込みを行う。
【０１８４】
またTiming Controller６０５は、ＡＬＵ６０１、ALU Controller６０２、Instruction Decoder６０３、Interrupt Controller６０４、Register Controller６０７の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばTiming Controller６０５は、基準クロック信号ＣＬＫ１（６２１）を元に、内部クロック信号ＣＬＫ２（６２２）を生成する内部クロック生成部を備えており、クロック信号ＣＬＫ２を上記各種回路に供給する。
【０１８５】
特に薄膜トランジスタのゲート電極のチャネル長方向の長さ（いわゆるゲート長）を小さくすることにより、駆動電圧の低下が期待できる。
【０１８６】
結晶及び結晶粒界を制御する結晶方法により形成されたガラス基板上の薄膜トランジスタにより、廉価な機械だけで実現できる低コストなＣＰＵを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】本発明の結晶化工程を示した断面図である。
【図２】本発明の薄膜トランジスタ作製工程を示した断面図である。
【図３】本発明の結晶化工程を示した断面図である。
【図４】本発明の結晶化工程を示した断面図である。
【図５】本発明の結晶化工程を示した断面図である。
【図６】本発明の結晶化工程を示した断面図である。
【図７】本発明の結晶粒からパターニングする島状半導体膜のレイアウト例を示した上面図である。
【図８】本発明の結晶粒からパターニングする島状半導体膜のレイアウト例を示した上面図である。
【図９】本発明の薄膜トランジスタ作製工程を示した断面図である。
【図１０】本発明の結晶粒を画素部に適応したレイアウト例を示した上面図である。
【図１１】本発明の結晶粒を画素部に適応したレイアウト例を示した上面図である。
【図１２】本発明の結晶粒を画素部に適応したレイアウト例を示した上面図である。
【図１３】本発明の結晶粒をアナログスイッチに適応したレイアウト例を示した上面図である。
【図１４】本発明のパネルの作製工程を示した図である。
【図１５】本発明のモジュールの形態を示した図である。
【図１６】本発明の表示装置のシステムを示したフローチャートである。
【図１７】本発明のモジュールの形態を示した図である。
【図１８】本発明の結晶粒を有する電子機器を示した図である。
【図１９】本発明の結晶粒を有するＣＰＵを示した図である。
【図１】
2005079205.tif 000003
【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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