(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から発振したレーザ光が垂直方向から照射されるように第１の基板を配置するための第１の治具と、
前記レーザ発振器より発振したレーザ光が前記第１の基板を透過した際、第２の基板に照射されるように前記第２の基板を配置するための第２の治具と、
前記第１の基板と、前記第２の基板との間に、前記第１の基板を透過したレーザ光を集光するための光学系とを有する
ことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から発振したレーザ光の進行方向に対して垂直に照射されるように第１の基板を配置するための第１の治具と、
前記レーザ発振器より発振したレーザ光が前記第１の基板を透過した際、第２の基板に照射されるように前記第２の基板を配置するための第２の治具と、
前記第１の基板と、前記第２の基板との間に、前記第１の基板を透過したレーザ光を集光するための光学系とを有する
ことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項３】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から発振したレーザ光の進行方向に対して斜めに照射されるように第１の基板を配置するための第１の治具と、
前記レーザ発振器より発振したレーザ光が前記第１の基板を透過した際、第２の基板に照射されるように前記第２の基板を配置するための第２の治具と、
前記第１の基板と、前記第２の基板との間に、前記第１の基板を透過したレーザ光を集光するための光学系とを有する
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、
前記第１の治具及び第２の治具は、吊されて配置されたことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第１の基板はガラス基板、石英基板、プラスチック基板、及び可撓性基板のいずれか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乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２の基板はガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、及び可撓性基板のいずれか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乃至請求項６のいずれか一において、
前記第１の治具と前記第２の治具とは、連結されていることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記レーザ発振器より発振したレーザ光により、前記第１の基板に照射されるビーム幅と、前記第２の基板に照射されるビーム幅とは異なることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
前記第１の基板と、前記第２の基板とは、大きさが異なることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記第１の基板と、前記第２の基板とは耐熱性が異なることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１１】
レーザ発振器から発振したレーザ光が垂直方向から照射されるように配置された第１の基板、及び前記第１の基板を透過した際、第２の基板に照射されるように配置された前記第２の基板を同時に照射するレーザ照射方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された光学系によって、前記第２の基板に照射されるレーザ光を集光することを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１２】
レーザ発振器から発振したレーザ光の進行方向に対して垂直に配置された第１の基板、及び前記第１の基板を透過した際、第２の基板に照射されるように配置された前記第２の基板を同時に照射するレーザ照射方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された光学系によって、前記第２の基板に照射されるレーザ光を集光することを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１３】
レーザ発振器から発振したレーザ光の進行方向に対して斜めに配置された第１の基板、及び前記第１の基板を透過した際、第２の基板に照射されるように配置された前記第２の基板を同時に照射するレーザ照射方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された光学系によって、前記第２の基板に照射されるレーザ光を集光することを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１４】
請求項１１乃至請求項１３のいずれか一において、
前記第１の基板はガラス基板、石英基板、プラスチック基板、及び可撓性基板のいずれかであることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至請求項１４のいずれか一において、
前記第２の基板はガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、及び可撓性基板のいずれかであることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１６】
請求項１１乃至請求項１５のいずれか一において、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、異なる速度で移動することを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１７】
請求項１１乃至請求項１６のいずれか一において、
前記レーザ発振器より発振したレーザ光により、前記第１の基板に照射されるビーム幅と、前記第２の基板に照射されるビーム幅とは異なることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１８】
請求項１１乃至請求項１７のいずれか一において、
前記第１の基板と、前記第２の基板とは、大きさが異なることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１９】
請求項１１乃至請求項１８のいずれか一において、
前記第１の基板と、前記第２の基板とは耐熱性が異なることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項２０】
第１の基板上に非晶質半導体膜を形成し、
レーザ発振器から発振されたレーザ光を前記非晶質半導体膜に照射して結晶性半導体膜を形成し、
同時に前記第１の基板を透過したレーザ光を第２の基板に照射する結晶性半導体膜の作製方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された光学系によって、前記第２の基板に照射されるレーザ光を集光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２１】
第１の基板上に第１の非晶質半導体膜、及び第２の基板上に第２の非晶質半導体膜を形成し、
レーザ発振器から発振されたレーザ光を前記第１の非晶質半導体膜に照射して第１の結晶性半導体膜を形成し、
同時に前記第１の基板を透過したレーザ光を前記第２の非晶質半導体膜に照射して第２の結晶性半導体膜を形成する結晶性半導体膜の作製方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された光学系によって、前記第２の基板に照射されるレーザ光を集光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２２】
第１の基板上に結晶性半導体膜、及び第２の基板上に非晶質半導体膜を形成し、
レーザ発振器から発振されたレーザ光を前記結晶性半導体膜に照射してアニールし、
同時に前記第１の基板を透過したレーザ光を前記非晶質半導体膜に照射して結晶性半導体膜を形成する結晶性半導体膜の作製方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された光学系によって、前記第２の基板に照射されるレーザ光を集光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２３】
第１の基板上に非晶質半導体膜、及び第２の基板上に不純物元素が添加された結晶性半導体膜を形成し、
レーザ発振器から発振されたレーザ光を前記非晶質半導体膜に照射して結晶性半導体膜を形成し、
同時に前記第１の基板を透過したレーザ光を前記結晶性半導体膜に照射して前記不純物元素を活性化する結晶性半導体膜の作製方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された光学系によって、前記第２の基板に照射されるレーザ光を集光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２４】
請求項２０乃至請求項２３のいずれか一において、
前記第１の基板はガラス基板、石英基板、プラスチック基板、及び可撓性基板のいずれか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２５】
請求項２０乃至請求項２４のいずれか一において、
前記第２の基板はガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、及び可撓性基板のいずれか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２６】
請求項２０乃至請求項２５のいずれか一において、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、異なる速度で移動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２７】
請求項２０乃至請求項２６のいずれか一において、
前記レーザ発振器より発振したレーザ光により、前記第１の基板に照射されるビーム幅と、前記第２の基板に照射されるビーム幅とは異なることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項２８】
請求項２０乃至請求項２７のいずれか一において、
前記第１の基板と、前記第２の基板とは、大きさが異なることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【請求項２９】
請求項２０乃至請求項２８のいずれか一において、
前記第１の基板と、前記第２の基板とは耐熱性が異なることを特徴とする結晶性半導体膜の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光の照射方法およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レーザから出力されるレーザ光を被照射体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、レーザ光の照射を工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置には、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。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体膜に対しレーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上させて、結晶性半導体膜を得る技術が広く研究されている。なお、本明細書中において、結晶性半導体膜とは、結晶化領域が存在する半導体膜のことを言い、全面が結晶化している半導体膜も含む。
【０００３】
ガラス基板は、合成石英ガラス基板と比較し、安価で、大面積基板を容易に作製できる利点を持っている。また、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。レーザは基板の温度を余り上昇させずに、半導体膜に高いエネルギーを与えることができる。また、電熱炉を用いた熱処理に比べて格段にスループットが高い。
【０００４】
レーザ光の照射により形成された結晶性半導体膜は、高い移動度を有するため、この結晶性半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、１枚のガラス基板上に、画素部用、または画素部用と駆動回路用のＴＦＴを作製するアクティブマトリクス型の液晶表示装置等に利用されている。
【０００５】
前記レーザ光として、エキシマレーザ等から発振されたレーザ光が用いられることが多い。エキシマレーザは出力が大きく、高周波数での繰り返し照射が可能であるという利点を有し、さらにエキシマレーザから発振されるレーザ光は半導体膜としてよく用いられる珪素膜に対しての吸収係数が高いという利点を有する。そして、レーザ光の照射には、レーザ光を照射面またはその近傍における形状が矩形状となるように光学系にて成形し、レーザ光を移動させて(あるいはレーザ光の照射位置を照射面に対し相対的に移動させて)、照射する方法が生産性が高く工業的に優れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、最大出力が向上している固体レーザを始めとする波長の長い（４００ｎｍ〜１μｍ程度）レーザ光を射出するレーザを用いた半導体膜のアニールが行われ始めている。しかしながら、波長の長いレーザ光は半導体膜に対する反射率や透過率が高く、レーザ光を有効に利用することができない。
【０００７】
さらに、レーザ光が半導体膜（被照射体）に垂直に入射した場合には、前記半導体膜に入射したときと同じ光路を戻る、いわゆる戻り光が発生する。戻り光はレーザの出力や周波数の変動や、ロッドの破壊などの悪影響を及ぼす要因となる。戻り光を防ぐためには、光路の途中にアイソレーターを設置しなければならないが、アイソレーターは非常に高価な装置である。また、レーザ光が半導体膜に対して斜めから入射して反射する場合や、半導体膜を透過する場合には、反射光や透過光を吸収するためのダンパーを設置する必要がある。
【０００８】
このように、レーザ光を吸収するための装置を設置すると、レーザ照射装置が大型化してしまう。単位面積辺りのコストが高いクリーンルームに設置するには、少しでも小さな装置が望ましく、装置の占有面積が小さい方が製造ラインの設計にも有利である。
【０００９】
また、最大出力が向上しているとは言っても、現状ではまだ低く、生産性を考慮すると複数台のレーザが必要である。しかしながら、複数台のレーザを用いると、出力を同じにするためなど、個々のレーザのメンテナンスに非常に手間が掛かり、効率が悪い上、コストも増加する。
【００１０】
そこで本発明は、波長の長いレーザ光を用いた場合でも、効率よく、レーザ光の照射を行うための方法およびそれを行うためのレーザ照射装置を提供することを課題とする。また、このようなレーザ照射方法により、半導体膜の結晶化や不純物元素の活性化を行って得られた半導体膜を用いて半導体装置を作製する方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザと、少なくとも２つ以上の照射面と、を有するレーザ照射装置であって、前記レーザから射出されるレーザ光は第１の照射面に設置される第１の被照射体を照射し、前記レーザ光の一部は前記第１の被照射体を透過して第２の照射面に設置される第２の被照射体を照射することを特徴としている。
【００１２】
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザであることを特徴としている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。
【００１３】
また、上記構成において、前記レーザ光の波長は、３５０ｎｍ以上であることを特徴としている。そのため、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変換されていることが望ましい。例えば、ＹＡＧレーザは、基本波として、波長１０６４ｎｍのレーザ光を出すことで知られている。このレーザ光の珪素膜に対する吸収係数は非常に低く、このままでは半導体膜の１つである非晶質珪素膜の結晶化を行うことは技術的に困難である。ところが、このレーザ光は非線形光学素子を用いることにより、より短波長に変換することができ、高調波として、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）が望ましい。これらの高調波は非晶質珪素膜に対し吸収係数が高いので、非晶質珪素膜の結晶化に用いる事ができる。
【００１４】
また、本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の構成は、少なくとも２つ以上の照射面にレーザ光を照射するレーザ照射方法であって、前記レーザ光を第１の照射面に設置される第１の被照射体に照射し、前記第１の被照射体を透過した前記レーザ光の一部を第２の照射面に設置される第２の被照射体に照射することを特徴としている。
【００１５】
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザであることを特徴としている。
【００１６】
また、上記構成において、前記レーザ光の波長は、３５０ｎｍ以上であることを特徴としている。そのため、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変換されていることが望ましい。
【００１７】
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、半導体膜が形成されている少なくとも２つ以上の基板にレーザ光を照射する半導体装置の作製方法であって、前記レーザ光を第１の半導体膜に照射し、前記第１の半導体膜および該第１の半導体膜が形成されている基板を透過した前記レーザ光の一部を第２の半導体膜に照射することを特徴としている。
【００１８】
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザであることを特徴としている。
【００１９】
また、上記構成において、前記レーザ光の波長は、３５０ｎｍ以上であることを特徴としている。そのため、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変換されていることが望ましい。
【００２０】
また、上記構成において、前記基板は、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、可撓性基板などを用いることができる。前記ガラス基板として、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が挙げられる。また、可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のことであり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面および裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）など）、ＳｉＮなどのバリア層を単層または多層にして形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。
【００２１】
本発明は、レーザ光の透過光をも利用しているため、前記レーザ光を非常に効率良く用いることができる。また、レーザ光を吸収するための装置を必ずしも必要としないため、コンパクトな装置となる。そのため、単位面積辺りのコストが高いクリーンルームに設置するのに適しており、製造ラインの設計にも有利である。このように本発明は、コストの低減を実現できる。
【００２２】
また、本発明は、基板上に形成されている半導体膜に対して、効率良く照射することを可能とし、このような半導体膜を用いて作製されたＴＦＴの電気的特性を良好なものとすることを可能とする。そして、このようなＴＦＴから作製された半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
本発明の実施の形態について図１〜図６を用いて説明する。
【００２４】
図１は本発明のレーザ照射装置の例である。レーザ１０１から発振されたレーザ光は波長が長いため、半導体膜および基板に対して高い透過率を有する。
【００２５】
そして、第１のレンズ１０２により集光したレーザ光は第１の基板１１０を照射する。前記レーザ光は高い透過率を有するので、該レーザ光の一部は前記第１の基板１１０を透過する。そして、前記第１の基板１１０を透過したレーザ光は、第２のレンズ１０３および第３のレンズ１０４により集光し、第２の基板１１１を照射する。
【００２６】
また、第１の基板１１０および第２の基板１１１はそれぞれ冶具１０５ａ、１０５ｂによって吊るされており、レーザ光の進行方向に対して垂直に設置されている。そして、それぞれの冶具１０５ａ、１０５ｂは冶具１０５ｃによって連結されている。そのため、冶具１０５ｃを１０６、１０７、１０８で示す方向に移動させることで、第１の基板１１０および第２の基板１１１の全面または所望の領域にレーザ光を同時に照射することが可能となる。また、１０９で示す方向に移動させることで、第１の基板１１０および第２の基板１１１において所望の大きさのビームサイズとすることが可能となる。
【００２７】
なお、本実施形態では、第１の基板１１０、第２の基板１１１上またはその近傍において集光するための第１のレンズ１０２、第２のレンズ１０３、第３のレンズ１０４を利用している。しかしながら、レーザ光は指向性の非常に高い光であるので、必ずしも必要としない。また、第１のレンズ１０２、第２のレンズ１０３、第３のレンズ１０４は同じ焦点距離でなくてもよいし、用いるレンズの数に限定はない。
【００２８】
また、本実施形態において、基板の数を２としているが、複数であるならこれに限らない。また、最も有効にレーザ光を利用するために照射面をレーザ光の進行方向に対して垂直に設置しているが、図２１で示すようにレーザ光に対して斜めに設置されていてもよい。また、図２２で示すように、１枚目の基板はレーザ光を斜めから入射させ、プリズム１５５を用いて２枚目の基板には垂直に入射させるなど、それぞれの照射面に対する入射角度が異なっていてもよい。
【００２９】
ここで、本発明において用いる波長について説明する。図２〜図５に、波長に対する反射率および透過率を示す。図２は１７３７ガラス基板上に形成された非晶質珪素膜（膜厚５５ｎｍ）における波長に対する反射率および透過率であり、図３は１７３７ガラス基板上に形成された結晶性珪素膜（膜厚５５ｎｍ）における波長に対する反射率および透過率であり、図４は１７３７ガラス基板における波長に対する反射率および透過率であり、図５は合成石英ガラス基板における波長に対する反射率および透過率である。
【００３０】
レーザアニールにおいて一般的に用いられているＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）では、非晶質珪素膜に対する反射率は５４％、透過率は０％になっている。また、結晶性珪素膜に対する反射率は５２％、透過率は０％になっている。一方、ＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）では、非晶質珪素膜に対する反射率は２６％、透過率は３８％になっている。また、結晶性珪素膜に対する反射率は３０％、透過率は４５％になっている。
【００３１】
図２および図３は１７３７ガラス基板を用いているが、図４より１７３７ガラス基板の透過率は、２００〜３８０ｎｍでは波長に比例して増加し、３８０ｎｍより長い波長では９０％以上の透過率となっている。波長３０８ｎｍにおける１７３７ガラス基板の透過率は波長３８０ｎｍ以上の場合よりも低いが、波長３０８ｎｍにおける非晶質珪素膜および結晶性珪素膜に対する透過率は０％になっているため、前記１７３７ガラス基板の影響はほとんどないと考えて良い。また、波長５３２ｎｍでは１７３７ガラス基板における透過率が９０％以上であるため、１７３７ガラス基板の影響はほとんどないと考えて良い。
【００３２】
さらに、合成石英ガラス基板上に半導体膜を形成した場合について考察する。図５より、合成石英ガラス基板の透過率は、波長２００〜８００ｎｍに対して常に９０％以上になっている。そのため、合成石英ガラス基板の影響は１７３７ガラス基板よりも考慮しなくてよくなる。
【００３３】
以上のことから、ＹＡＧレーザの第２高調波は、ＸｅＣｌエキシマレーザに比べて、非晶質半導体膜および結晶性半導体膜（いずれも膜厚５５ｎｍ）に対する反射率が低く、透過率が高いことがわかる。つまり、非晶質珪素膜または結晶性半導体膜にレーザアニールを行うとき、ＸｅＣｌエキシマレーザではこれらの半導体膜を透過しないが、ＹＡＧレーザの第２高調波を用いれば透過することがわかる。また、ＹＡＧレーザの第２高調波は１７３７ガラス基板および合成石英ガラス基板に対しても高い透過率を示す。
【００３４】
そこで、図２〜図５より、本発明で用いる波長は３５０ｎｍ以上（好ましくは４００ｎｍ以上）とするのが好ましい。
【００３５】
次に、このような照射方法を用いて、半導体膜の結晶化を行う場合について説明する。半導体膜の結晶化において、総照射エネルギー密度が等しければ、結晶粒径を等しくすることができる。そのため、基板のレーザ光に対する移動速度、基板におけるビームサイズをそれぞれ変えることで、複数の基板において等しい結晶粒径を形成することができる。また、基板上に形成する半導体膜の膜厚や種類を変えたり、基板の大きさや種類を変えてもよい。さらに、総照射エネルギー密度を異ならせて、故意に異なる大きさの結晶粒を形成することも可能である。
【００３６】
このように本発明は、基板を透過したレーザ光を有効に使うことで、スループットを向上させることを可能とする。また、少ない台数のレーザでの処理が可能となるため、レーザのメンテナンスの手間を大幅に削減することを可能とする。そして、本発明を用いて半導体膜のアニールを行って得られた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴの電気的特性は良好なものとなり、半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。
【００３７】
［実施形態２］
本実施形態では、複数の基板におけるピークパワー密度の違いを利用して半導体膜をアニールする例について図１を用いて説明する。
【００３８】
非晶質半導体膜の結晶化には、該非晶質半導体膜に第１のピークパワー密度でレーザアニールを行って第１の結晶性半導体膜を形成した後、前記第１のエネルギー密度と異なる雰囲気（Ｏ2を含まない雰囲気）で第２のピークパワー密度でレーザアニールを行って第２の結晶性半導体膜を形成する方法がある。この方法を用いると、前記第１の結晶性半導体膜の表面に形成されているリッジを低減することができる。また、第２のエネルギー密度は第１のエネルギー密度より高いことが好ましい。
【００３９】
レーザアニールによって半導体膜の表面に形成されるリッジには、ダングリングボンドや格子の歪みなどに起因するポテンシャル障壁やトラップ順位が形成されるため、活性領域とゲート絶縁膜との界面準位を高くしてしまう。また、リッジの頂上部は急峻であるために電界が集中しやすく、このためリーク電流の発生源となり、最終的には絶縁破壊を生じ、ショートしてしまう。加えて、結晶性半導体膜表面のリッジは、ゲート絶縁膜の被膜性を損なうものであり、絶縁不良等の信頼性を低下させる。また、ＴＦＴの電界効果移動度を決める要素のひとつとして、表面散乱効果があげられる。ＴＦＴの活性層とゲート絶縁膜界面の平坦性が電界効果移動度に大きな影響を与え、界面が平坦であるほど散乱の影響を受けず高い電界効果移動度が得られる。そのため、結晶性半導体膜の表面のリッジが低減されれば、ＴＦＴの電気的特性全てを良好にし、歩留まりを向上することが可能となる。
【００４０】
そこで、第１の基板１１０として第１の結晶性半導体膜が形成されている基板を設置し、第２の基板１１１として非晶質半導体膜が形成されている基板を設置し、異なる雰囲気（不活性気体中、真空中、窒素雰囲気中など）にて、これらの基板に対して同時にレーザアニールを行えば、効率良く処理することができ、第１の結晶性半導体膜において形成されているリッジは第２の結晶性半導体膜において低減される。そして、第２の結晶性半導体膜を用いて、ＴＦＴを作製すれば、その電気的特性は良好なものとなり、歩留まりを向上することが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では、基板を２枚用いた例を示しているが、複数であるならこれに限らない。
【００４２】
［実施形態３］
本実施形態では、複数の基板におけるピークパワー密度の違いを利用し、異なる工程における半導体膜をアニールする例について図１を用いて説明する。
【００４３】
非晶質半導体膜の結晶化と、半導体膜に不純物元素を導入した後に行われる前記不純物元素の活性化および前記半導体膜の結晶性の回復のためのアニールには、異なるピークパワー密度が必要とされる。非晶質半導体膜の結晶化におけるピークパワー密度の方が高いのが一般的である。
【００４４】
そこで、第１の基板１１０として非晶質半導体膜が形成されている基板を設置し、第２の基板１１１として不純物元素が導入された半導体膜が形成されている基板を設置して、これらの基板に対して同時にレーザアニールを行えば、レーザ光を有効に利用することができるため、効率良く処理することができる。このように、異なる工程に対する処理を１台のレーザで行うことができるため、コストダウンを図ることができ、レーザのメンテナンスの手間を大幅に削減することを可能とする。また、フットプリントを小さくする事ができる。本発明は、このような利点を有するため、量産機として用いる場合に特に有効である。そして、このような半導体膜を用いて、ＴＦＴを作製すれば、その電気的特性は良好なものとなり、歩留まりを向上することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態では、基板を２枚用いる例を示しているが、複数であるならこれに限らない。
【００４６】
［実施形態４］
本実施形態では、図１および図２を用いて、複数の耐熱性の異なる基板をアニールする例について説明する。また、本実施形態において、第１の基板および第２の基板上に半導体膜として膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜が形成されているものとして、図２を用いて説明するが、本発明は、これに限るものではない。
【００４７】
基板により耐熱温度はさまざまである。例えば、合成石英ガラス基板の歪み点は１０００℃前後であり、ガラス基板の歪み点は６００℃前後であり、プラスチック基板の歪み点は２００℃前後である。
【００４８】
レーザアニールは基板の温度を余り上昇させずに、半導体膜に高いエネルギーを与えることができる方法ではあるが、基板を透過するレーザ光を用いる場合、ある程度の耐熱性を有する基板を用いるのが望ましい。そこで、第１の基板に最も耐熱性の高い基板を設置し、徐々に耐熱性の低い基板を設置してアニールを行う。本実施形態では、第１の基板として石英基板を、第２の基板としてガラス基板やプラスチック基板を用いて、レーザアニールを行なう。
【００４９】
このように、本発明はレーザ光を有効に利用することができる上、複数の耐熱性の異なる種類の基板を効率良く処理することを可能とする。また、異なる製品を同時に作製する事ができるため、量産機として用いる場合に特に有効である。また、異なる製品に対して各々に装置を用意する必要がないので、コストダウンを図ることが可能となり、レーザのメンテナンスの手間を大幅に削減することを可能とする。また、フットプリントを小さくする事を可能とする。
【００５０】
なお、本実施形態は、実施形態１乃至３と自由に組み合わせることが可能である。
【００５１】
［実施形態５］
本実施形態では、図２および図６を用いて、複数の基板を異なる速度で移動させるときの条件について説明する。なお、図６は図１において基板を吊るす冶具１０５ａ、１０５ｂを連結する冶具１０５ｃのないものであり、その他においては図１と同じであるため、説明は省略する。
【００５２】
また、本実施形態において、第１の基板および第２の基板上に半導体膜として膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜が形成されているものとして、図２を用いて説明するが、本発明はこれに限るものではない。
【００５３】
第１の基板に到達するレーザ光のピークパワー密度を１とした場合、図２より透過率は３８％である。そのため、第２の基板に到達するレーザ光は０．３８となる。ここで、レンズの透過率は無視している。このように、第１の基板でのピークパワー密度と第２の基板でのピークパワー密度とが異なっているが、それぞれの基板のレーザ光に対する相対的な移動速度を変えることで、第２の基板でのピークパワー密度を補うこととする。
【００５４】
第１の基板におけるレーザ光に対する相対的な移動速度を１、ピークパワー密度を１、ビーム幅（レーザ光の相対的な移動方向と平行である照射面におけるレーザ光の長さ）をｗとすると、第１の基板における総照射エネルギー密度は、
総照射エネルギー密度
＝（ビーム幅１／移動速度１）×ピークパワー密度１
＝（ｗ／１）×１
＝ｗ                      （１）
となる。なお、本明細書中において、
総照射エネルギー密度＝照射時間×ピークパワー密度
照射時間＝ビーム幅／移動速度
と定義する。
【００５５】
第２の基板におけるピークパワー密度は０．３８となるから、
総照射エネルギー密度
＝（ビーム幅２／移動速度２）×ピークパワー密度２
＝（ｗ／移動速度２）×０．３８
＝０．３８ｗ／移動速度２          （２）
となる。ここで、照射面におけるレーザ光の形状は第１の基板と第２の基板において同じとする。
【００５６】
（１）式と（２）式が等しいとき、総照射エネルギー密度が同じになる。そこで、（１）、（２）式より、
（１）式＝（２）式
∴ｓ＝０．３８ｓ／移動速度２
∴移動速度２＝０．３８
∴移動速度１：移動速度２＝１：０．３８            （３）
が得られる。
【００５７】
以上より、第１の基板における移動速度と第２の基板における移動速度とを（３）で示す関係とすれば、総照射エネルギー密度が等しくなる。
【００５８】
このように本発明は、レーザ光を有効に利用することができる。そのため量産機として用いる場合に特に有効である。
【００５９】
なお、本実施形態では、半導体膜として非晶質珪素膜を例に挙げたが、これに限らず、第１の基板に到達するレーザ光と、第２の基板に到達するレーザ光つまり前記第１の基板の透過率との関係を、それぞれの基板の移動速度に適用すれば、珪素ゲルマニウムや珪素シリコンカーバイトを始めとするさまざまな半導体膜に適用できる。
【００６０】
また、本実施形態では、基板を２枚用いた例を示しているが、複数であるならこれに限らない。
【００６１】
なお、本実施形態は、実施形態１乃至４と自由に組み合わせることが可能である。
【００６２】
［実施形態６］
本実施形態では、複数の基板において粒径の揃った結晶粒を有する半導体膜を形成する方法について。図２および図７を用いて説明する。
【００６３】
具体的には、複数の基板のレーザ光に対する相対的な移動速度と、複数の基板上に形成されるレーザ光のビーム長（照射面においてビーム幅と直角をなすレーザ光の長さ）は変えずに、ビーム幅のみを変えて、それぞれの基板におけるピークパワー密度を同じにしてレーザアニールを行う。なお、図７（A）は図６と同じ構成のものであり、第３のレンズと第２の基板との距離を変えたこと以外においては図６と同じであるため、説明は省略する。
【００６４】
また、本実施形態において、第１の基板および第２の基板上に半導体膜として膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜が形成されているものとして、図２を用いて説明するが、本発明はこれに限るものではない。
【００６５】
第１の基板に到達するレーザ光のピークパワー密度を１とした場合、図２より透過率は３８％である。そのため、第２の基板に到達するレーザ光は０．３８となる。ここで、レンズの透過率は無視している。このように、第１の基板でのピークパワー密度と第２の基板でのピークパワー密度とが異なっているが、それぞれの基板におけるビーム幅を変えることで、第２の基板でのピークパワー密度を補うこととする。
【００６６】
第１の基板におけるレーザ光に対する相対的な移動速度を１、ピークパワー密度を１、ビーム幅１２２をｗ１とすると、第１の基板における総照射エネルギー密度は、
総照射エネルギー密度
＝（ビーム幅／移動速度）×ピークパワー密度１
＝（ｗ１／１）×ピークパワー密度１
＝ｗ１×ピークパワー密度１                      （４）
となる。
【００６７】
第２の基板におけるピークパワー密度は０．３８となり、第２の基板におけるレーザ光に対する相対的な移動速度を１、ビーム幅１２３をｗ２とすると、
総照射エネルギー密度
＝（ビーム幅／移動速度）×ピークパワー密度２
＝（ｗ２／１）×ピークパワー密度２
＝ｗ２×ピークパワー密度２              （５）
となる。
【００６８】
（４）式と（５）式が等しいとき、総照射エネルギー密度が同じになるので、第１の基板および第２の基板において結晶粒径を揃えることができる。そこで、（４）、（５）式より、
（４）式＝（５）式
∴ｗ１×ピークパワー密度１＝ｗ２×ピークパワー密度２
∴ｗ１：ｗ２＝ピークパワー密度２：ピークパワー密度１                （６）
が求められる。
【００６９】
以上より、第１の基板におけるビーム幅と第２の基板におけるビーム幅との関係をピークパワー密度２：ピークパワー密度１とすれば、総照射エネルギー密度が等しくなり、結晶粒径を揃えることを可能とする。（図７（Ｂ）、（Ｃ））
【００７０】
このように本発明は、レーザ光を有効に利用することができる。そのため量産機として用いる場合に特に有効である。
【００７１】
なお、本実施形態では、半導体膜として非晶質珪素膜を例に挙げたが、これに限らず、第１の基板に到達するレーザ光と、第２の基板に到達するレーザ光つまり前記第１の基板の透過率との関係を、それぞれの基板におけるビーム幅に適用すれば、珪素ゲルマニウムや珪素シリコンカーバイトを始めとするさまざまな半導体膜に適用できる。
【００７２】
また、本実施形態では、基板を２枚用いた例を示しているが、複数であるならこれに限らないし、ビーム長を固定してビーム幅を変える例を示したが、ビーム幅を固定してビーム長を変えることもできる。
【００７３】
なお、本実施形態は、実施形態１乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
【００７４】
［実施形態７］
本実施形態では、図２および図８を用いて、複数の異なる大きさの基板を用いてレーザアニールを行う例について説明する。なお、図８（Ａ）は図７において冶具１０５ａの位置を変えたこと以外は図７と同じであるため、説明は省略する。
【００７５】
実施形態５で求めたように、第１の基板１３０と第２の基板１３１において、ピークパワー密度を同じにするためには、ビーム幅を、
ｗ１：ｗ２＝ピークパワー密度２：ピークパワー密度１                （６）
にする必要がある。
【００７６】
同じ速度でレーザ光（または基板）を移動させるとき、ビーム幅が異なれば、単位時間当たりにアニールできる面積が小さくなる。そのため、基板の全面をアニールする場合、第１の基板と第２の基板とでは処理時間が異なる。そこで、本実施形態では、第１の基板と第２の基板との大きさを変えて、１枚当たりの処理時間を同じにする例について説明する。
【００７７】
第１の基板におけるビームサイズ１３２と第２の基板におけるビーム幅は（６）式で示した通りであるから、レーザ光の相対的な移動方向と平行な第１の基板の一辺ｄ１と第２の基板の一辺ｄ２の比を、
ｄ１：ｄ２＝ｗ１：ｗ２
＝ピークパワー密度２：ピークパワー密度１              （７）
とすればよい。
【００７８】
以上より、第１の基板と第２の基板との大きさの関係を１：０．３８とすれば、レーザアニールに要する時間が等しくなることを可能とする。（図７（Ｂ）、（Ｃ））
【００７９】
また、本実施形態においても、第１の基板と第２の基板における総照射エネルギー密度は等しいため、結晶粒径を揃えることを可能とする。
【００８０】
このように本発明は、レーザ光を有効に利用することができる。また、異なる大きさの基板を同時にアニールすることができるため、複数の製品を作製するための量産機として用いる場合に特に有効である。また、複数の製品を作成するためには各々に装置を必要とするが、本発明を適用すれば、装置の台数を少なくすることができ、コストダウンを図ることを可能とする。また、フットプリントを小さくすることを可能とする。
【００８１】
なお、本実施形態では、半導体膜として非晶質珪素膜を例に挙げたが、これに限らず、第１の基板に到達するレーザ光と、第２の基板に到達するレーザ光つまり前記第１の基板の透過率との関係を、それぞれの基板の大きさに適用すれば、珪素ゲルマニウムや珪素シリコンカーバイトを始めとするさまざまな半導体膜に適用できる。
【００８２】
また、本実施形態では、基板を２枚用いた例を示しているが、複数であるならこれに限らない。
【００８３】
なお、本実施形態は、実施形態１乃至６と自由に組み合わせることが可能である。
【００８４】
［実施形態８］
本実施形態では、本発明のレーザ照射装置を用いて半導体膜の結晶化におけるレーザアニールの最適条件の例について図９〜図１１を用いて説明する。
【００８５】
まず、基板２０として、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、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものなどを用いることができる。また、本実施形態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。本実施形態では、ガラス基板を用いた。
【００８６】
次いで、基板２０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２１を形成する。本実施形態では下地膜２１として単層構造を用いるが、前記絶縁膜を２層以上積層させた構造を用いても良い。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）４００ｎｍを形成した。
【００８７】
次いで、下地膜２１上に半導体膜２２を形成する。半導体膜２２は公知の手段（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３０〜１００ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、公知の結晶化法（レーザ結晶化法、ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）により結晶化させる。なお、前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶性半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト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。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜した。
【００８８】
そして、前記半導体膜の結晶化工程は２条件について行った。まず第１条件で作製される試料１は、この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、３時間）を行った後、レーザアニール法を行って結晶性珪素膜を形成するものである。（図９（Ｂ））
【００８９】
一方、第２条件で作製される試料２は、特開平７−１８３５４０号公報に記載された方法を利用して金属含有層３１を形成して、熱処理を行ったのち、レーザアニール法により、半導体膜の結晶性の向上を行うものである。本実施形態では、半導体膜上にスピンコート法にて酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積１０ｍｌ）を塗布し、５００℃の窒素雰囲気で１時間、５５０℃の窒素雰囲気で１２時間の熱処理を行う。続いて、レーザアニール法により、半導体膜の結晶性の向上を行う。（図１０）
【００９０】
レーザアニール法で結晶性半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発振型のＫｒＦエキシマレーザやＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等を用いることができる。これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜７００mJ/cm2(代表的には２００〜３００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜１０００mJ/cm2(代表的には３５０〜５００mJ/cm2)とすると良い。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、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％として行ってもよい。
【００９１】
本実施形態では、連続発振のＹＬＦレーザの第２高調波を用い、レーザ光に対する基板の相対的な移動速度を変化させ、照射面におけるレーザ光の形状を６５０μｍ×１００μｍの楕円状として、半導体膜の結晶化における最適なピークパワーを求めた。その結果を図１１に示す。図１１から、複数の基板におけるピークパワーをビームプロファイラー等により測定すれば、それぞれの基板の最適な移動速度を求めることができる。また、ピークパワーをビーム幅で割れば、ピークパワー密度が得られるので、ビーム幅を変化させる場合でも図１１を利用すれば最適な移動速度を得ることができる。
【００９２】
なお、本実施形態は、実施形態１乃至７と自由に組み合わせることが可能である。
【００９３】
［実施形態９］
本実施形態ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図１２〜図１５を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００９４】
まず、本実施形態ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板４００を用いる。なお、基板４００としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施形態の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよいし、可撓性基板を用いても良い。なお、本発明はエネルギー分布が同一である線状ビームを容易に形成できるので、複数の線状ビームにより大面積基板を効率良くアニールすることが可能である。
【００９５】
次いで、基板４００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４０１を公知の手段により形成する。本実施形態では下地膜４０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。
【００９６】
次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。半導体膜は公知の手段（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３０〜１５０ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、レーザ結晶化法により結晶化させる。レーザ結晶化法は、実施形態１乃至８のいずれか一、またはこれらの実施形態を自由に組み合わせて、レーザ光を半導体膜に照射する。用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、CO2レーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振またはパルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行ってもよい。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶性半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト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。
【００９７】
本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、５０ｎｍの非晶質珪素膜を成膜し、この非晶質珪素膜に結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法およびレーザ結晶化法を行う。金属元素としてニッケルを用い、溶液塗布法により非晶質珪素膜上に導入した後、５５０℃で５時間の熱処理を行って第１の結晶性珪素膜を得る。そして、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により第２高調波に変換したのち、実施形態１にしたがって２回のレーザアニールを行い、第２の結晶性珪素膜を得る。前記第１の結晶性珪素膜にレーザ光を照射して第２の結晶性珪素膜とすることで、結晶性が向上する。さらに、２回のレーザアニールを行うことで、半導体膜の表面に形成されるリッジが低減される。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的にステージを動かして照射し、結晶性珪素膜を形成する。また、パルス発振のエキシマレーザを用いる場合には、周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜１０００mJ/cm2(代表的には２００〜８００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。
【００９８】
もちろん、第１の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製することもできるが、第２の結晶性珪素膜は結晶性が向上しているため、ＴＦＴの電気的特性が向上するので望ましい。例えば、第１の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は３００ｃｍ2／Ｖｓ程度であるが、第２の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は５００〜６００ｃｍ2／Ｖｓ程度と著しく向上する。
【００９９】
このようにして得られた結晶性半導体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り、半導体層４０２〜４０６を形成する。
【０１００】
また、半導体層４０２〜４０６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。
【０１０１】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７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。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜を形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１０２】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cｍ2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【０１０３】
次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施形態では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９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した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【０１０４】
なお、本実施形態では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしているが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【０１０５】
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４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。（図１２（Ｂ））本実施形態では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【０１０６】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０：３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。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。
【０１０７】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２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。
【０１０８】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。（図１２（Ｃ））ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【０１０９】
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低濃度に添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋｅＶとして行う。本実施形態ではドーズ量を１．５×１０13／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋｅＶ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４２８〜４３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不純物領域４２３〜４２７には１×１０18〜１×１０20／cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１１０】
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４３４ａ〜４３４ｃを形成して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜１×１０15/cm2とし、加速電圧を６０〜１２０ｋｅＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層４２８ｂ〜４３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３のドーピング処理を行って図１３（Ａ）の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０15〜１×１０17/cm2とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとして行う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３６、４４２、４４８には１×１０18〜５×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域４３５、４３８、４４１、４４４、４４７には１×１０19〜５×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【０１１１】
もちろん、適当な加速電圧にすることで、第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。
【０１１２】
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４５０ａ〜４５０ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる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４５３〜４５６、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜４３２ａ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。本実施形態では、不純物領域４５３〜４５６、４５９、４６０はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図１３（Ｂ））この第４のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃで覆われている。第１乃至３のドーピング処理によって、不純物領域４３８、４３９にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０19〜５×１０21atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【０１１３】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【０１１４】
次いで、レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜４６１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。
【０１１５】
次いで、レーザ光を照射して、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。レーザ活性化は、実施形態１乃至８にしたがって、レーザ光を半導体膜に照射する。用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、CO2レーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振またはパルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。このとき、連続発振のレーザを用いるのであれば、レーザ光のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要であり、レーザ光に対して相対的に基板を０．５〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。また、パルス発振のレーザを用いるのであれば、周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を５０〜１０００mJ/cm2(代表的には５０〜５００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。なお、レーザアニール法の他に、熱アニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）などを適用することができる。
【０１１６】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活性化を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施形態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。
【０１１７】
そして、熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができる。この工程は第１の層間絶縁膜４６１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。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。
【０１１８】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１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４６２を形成する。本実施形態では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いる。
【０１１９】
本実施形態では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行うことができるため、工程数の増加なく形成することができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面に凸凹が形成される。
【０１２０】
また、第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【０１２１】
そして、駆動回路５０６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４６４〜４６８を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい。（図１４）
【０１２２】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。この接続電極４６８によりソース配線（４４３ａと４４３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９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４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４２と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層４５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７１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。
【０１２３】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７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。
【０１２４】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４３６（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５２と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５１を有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４０、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４５４と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５３を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４４２（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５６と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５５を有している。
【０１２５】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４４５（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５８と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５７を有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。
【０１２６】
本実施形態の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。
【０１２７】
また、本実施形態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１５に示す。なお、図１２〜図１５に対応する部分には同じ符号を用いている。図１４中の鎖線Ａ−Ａ’は図１５中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１４中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１５中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１２８】
［実施形態１０］
本実施形態では、実施形態９で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１６を用いる。
【０１２９】
まず、実施形態９に従い、図１４の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１４のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施形態では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【０１３０】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【０１３１】
本実施形態では、実施形態９に示す基板を用いている。従って、実施形態９の画素部の上面図を示す図１５では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施形態では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【０１３２】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【０１３３】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１３４】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５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５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１６に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１３５】
以上のようにして作製される液晶表示装置はエネルギー分布の均一化が非常に容易であるレーザ光が照射されているため一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１３６】
なお、本実施形態は実施形態１乃至８と自由に組み合わせることが可能である。
【０１３７】
［実施形態１１］
本実施形態では、実施形態９で示したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴの作製方法を用いて、発光装置を作製した例について説明する。本明細書において、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにＴＦＴを備えた表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【０１３８】
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０１３９】
図１７は本実施形態の発光装置の断面図である。図１７において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１４のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１４０】
なお、本実施形態ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１４１】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１４のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施形態ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１４２】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１４３】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１４のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施形態ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１４４】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流制御ＴＦＴの画素電極７１１上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接続する電極である。
【０１４５】
なお、７１１は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１０上に形成する。本実施形態においては、樹脂からなる平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１４６】
配線７０１〜７０７を形成後、図１７に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１４７】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施形態ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１４８】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図１７では一画素しか図示していないが、本実施形態ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施形態では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１４９】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施形態では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１５０】
次に、発光層７１３の上には導電膜からなる陰極７１４が設けられる。本実施形態の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１５１】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１５２】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【０１５３】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１５４】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施形態においてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）や可撓性基板の両面に炭素膜（好ましくはＤＬＣ膜）を形成したものを用いる。炭素膜以外にもアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、ＳｉＮなどを用いることができる。
【０１５５】
こうして図１７に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１５６】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。
【０１５７】
さらに、図１７を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１５８】
また、本実施形態では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施形態の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０１５９】
以上のようにして作製される発光装置はエネルギー分布の均一化が非常に容易であるレーザ光が照射されているため一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１６０】
なお、本実施形態は実施形態１乃至８と自由に組み合わせることが可能である。
【０１６１】
［実施形態１２］
本発明を適用して、様々な半導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
【０１６２】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１８、図１９及び図２０に示す。
【０１６３】
図１８（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３００３に適用することで、本発明のパーソナルコンピュータが完成する。
【０１６４】
図１８（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３１０２に適用することで、本発明のビデオカメラが完成する。
【０１６５】
図１８（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３２０５に適用することで、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
【０１６６】
図１８（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。表示部３３０２は基板として可撓性基板を用いており、表示部３３０２を湾曲させてゴーグル型ディスプレイを作製している。また軽量で薄いゴーグル型ディスプレイを実現している。本発明により作製される半導体装置を表示部３３０２に適用することで、本発明のゴーグル型ディスプレイが完成する。
【０１６７】
図１８（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３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明により作製された半導体装置を表示部３４０２に適用することで、本発明の記録媒体が完成する。
【０１６８】
図１８（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３５０２に適用することで、本発明のデジタルカメラが完成する。
【０１６９】
図１９（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明により作製された半導体装置を投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することで、本発明のフロント型プロジェクターが完成する。
【０１７０】
図１９（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明により作製された半導体装置を投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することで、本発明のリア型プロジェクターが完成する。
【０１７１】
なお、図１９（Ｃ）は、図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施形態は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１９（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１７２】
また、図１９（Ｄ）は、図１９（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施形態では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１９（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１７３】
ただし、図１９に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１７４】
図２０（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３９０４に適用することで、本発明の携帯電話が完成する。
【０１７５】
図２０（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明により作製された半導体装置は表示部４００２、４００３に適用することで、本発明の携帯書籍が完成する。携帯書籍を文庫本と同程度の大きさにすることもでき、持ち運びを容易にしている。
【０１７６】
図２０（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。表示部４１０３は可撓性基板を用いて作製されており、軽量で薄いディスプレイを実現できる。また、表示部４１０３を湾曲させることも可能である。本発明により作製される半導体装置を表示部４１０３に適用することで、本発明のディスプレイが完成する。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１７７】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざまな分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施形態の電子機器は実施形態１〜９または１０の組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１７８】
【発明の効果】
本発明の構成を採用することにより、以下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。
（ａ）レーザ光を有効に利用することができる。
（ｂ）レーザ照射装置をコンパクトなものとすることができる。
（ｃ）レーザのメンテナンスの手間を大幅に削減することを可能とする。
（ｄ）以上の利点を満たした上で、レーザ照射方法およびそれを行うレーザ照射装置において、効率よくレーザ光の照射を行うことができる。また、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のレーザ照射装置の構成の例を示す図。
【図２】（Ａ）非晶質珪素膜５５ｎｍにおける波長に対する反射率を示す図。
（Ｂ）非晶質珪素膜５５ｎｍにおける波長に対する透過率を示す図。
【図３】（Ａ）結晶性珪素膜５５ｎｍにおける波長に対する反射率を示す図。
（Ｂ）結晶性珪素膜５５ｎｍにおける波長に対する透過率を示す図。
【図４】（Ａ）１７３７ガラス基板における波長に対する反射率を示す図。
（Ｂ）１７３７ガラス基板における波長に対する透過率を示す図。
【図５】（Ａ）合成石英ガラス基板における波長に対する反射率を示す図。
（Ｂ）合成石英ガラス基板における波長に対する透過率を示す図。
【図６】  本発明のレーザ照射装置の構成の例を示す図。
【図７】  本発明のレーザ照射装置の構成の例を示す図。
【図８】  本発明のレーザ照射装置の構成の例を示す図。
【図９】  本発明を用いて半導体膜を結晶化する方法の例を示す図。
【図１０】  本発明を用いて半導体膜を結晶化する方法の例を示す図。
【図１１】  本発明を用いてレーザ光の基板に対する相対的な移動速度と照射面におけるピークパワーの関係の例を示す図。
【図１２】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１３】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１４】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１５】  画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１６】  アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図。
【図１７】  発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１８】  半導体装置の例を示す図。
【図１９】  半導体装置の例を示す図。
【図２０】  半導体装置の例を示す図。
【図２１】  本発明のレーザ照射装置の構成の例を示す図。
【図２２】  本発明のレーザ照射装置の構成の例を示す図。
【符号の説明】
１０１  レーザ
１０２〜１０４  レンズ
１０５  冶具
１０６〜１０９  冶具の移動方向
１１０、１１１  基板
１２０、１２１  基板
１２４  シリンドリカルレンズ
１３０、１３１  基板
１４１  レーザ
１４２〜１４４  レンズ
１５５  プリズム
１５４  レンズ
【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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