(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面上にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はＸｅの希ガス元素を１×１０１７／ｃｍ３以上の濃度で含む非晶質構造を有する第１のシリコン膜を形成し、
前記非晶質構造を有する第１のシリコン膜にＮｉを１〜１００ｐｐｍ含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布した後、
前記第１のシリコン膜を５５０℃〜６５０℃で４時間〜２４時間の加熱処理することによって結晶化して、結晶構造を有する第２のシリコン膜を形成し、
前記結晶構造を有する第２のシリコン膜にレーザー光を照射し、
前記結晶構造を有する第２のシリコン膜の表面にバリア層を形成し、
前記バリア層上にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はＸｅの希ガス元素を前記第１のシリコン膜中に含まれる希ガス元素の濃度よりも高い濃度で含む第３のシリコン膜を形成し、
窒素雰囲気中で４５０℃〜８００℃で１時間〜２４時間の加熱処理することによって、前記第３のシリコン膜に前記Ｎｉをゲッタリングし、
前記第３のシリコン膜を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
絶縁表面上に非晶質構造を有する第１のシリコン膜を形成し、
前記非晶質構造を有する第１のシリコン膜にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はＸｅの希ガス元素を１×１０１７／ｃｍ３以上の濃度で添加し、
前記非晶質構造を有する第１のシリコン膜にＮｉを１〜１００ｐｐｍ含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布した後、
前記第１のシリコン膜を５５０℃〜６５０℃で４時間〜２４時間の加熱処理することによって結晶化して、結晶構造を有する第２のシリコン膜を形成し、
前記結晶構造を有する第２のシリコン膜にレーザー光を照射し、
前記結晶構造を有する第２のシリコン膜の表面にバリア層を形成し、
前記バリア層上にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はＸｅの希ガス元素を前記第１のシリコン膜中に含まれる希ガス元素の濃度よりも高い濃度で含む第３のシリコン膜を形成し、
窒素雰囲気中で４５０℃〜８００℃で１時間〜２４時間の加熱処理することによって、前記第３のシリコン膜に前記Ｎｉをゲッタリングし、
前記第３のシリコン膜を除去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または請求項２において、
前記レーザー光は連続発振またはパルス発振の固体レーザーであ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または請求項２において、
前記レーザー光は波長４００ｎｍ以下のエキシマレーザー光であ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または請求項２において、
前記レーザー光はＹＡＧレーザーの第２高調波または第３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６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記ゲッタリングを行う前において、前記結晶構造を有する第２のシリコン膜中には、前記Ｎｉが１×１０１９／ｃｍ３より高い濃度で含まれていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記第３のシリコン膜の酸素濃度は、前記第１のシリコン膜の酸素濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記第３のシリコン膜の酸素濃度は、１×１０１８／ｃｍ３以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【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３のシリコン膜中に含まれる希ガス元素の濃度は、１×１０１９／ｃｍ３〜１×１０２２／ｃｍ３の濃度範囲であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記バリア層は、オゾンを含む溶液で前記結晶構造を有する第２のシリコン膜の表面を酸化して形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記バリア層は、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶構造を有する第２のシリコン膜の表面を酸化して形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記バリア層は、前記レーザー光の照射により前記結晶構造を有する第２のシリコン膜の表面を酸化した後、さらにオゾンを含む溶液で前記結晶構造を有する第２のシリコン膜の表面を酸化して形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一において、
前記第３のシリコン膜は、希ガス元素を含む雰囲気中でシリコンをターゲットとするスパッタ法により形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
絶縁表面上にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はＸｅの希ガス元素を１×１０１７／ｃｍ３以上の濃度で含む非晶質構造を有するシリコン膜を形成し、
前記非晶質構造を有するシリコン膜にＮｉを１〜１００ｐｐｍ含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布した後、
前記シリコン膜を５５０℃〜６５０℃で４時間〜２４時間の加熱処理することによって結晶化して、結晶構造を有するシリコン膜を形成し、
前記結晶構造を有するシリコン膜にレーザー光を照射し、
前記結晶構造を有するシリコン膜にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はＸｅの希ガス元素を１×１０２０／ｃｍ３〜５×１０２１／ｃｍ３の濃度範囲で選択的に添加して、希ガス元素を含む領域を形成し、
窒素雰囲気中で４５０℃〜８００℃で１時間〜２４時間の加熱処理することによって、前記希ガス元素を含む領域に前記Ｎｉをゲッタリングした後、
前記希ガス元素を含む領域を除去することを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
絶縁表面上に非晶質構造を有するシリコン膜を形成し、
前記非晶質構造を有するシリコン膜にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はＸｅの希ガス元素を１×１０１７／ｃｍ３以上の濃度で添加し、
前記非晶質構造を有するシリコン膜にＮｉを１〜１００ｐｐｍ含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布した後、
前記シリコン膜を５５０℃〜６５０℃で４時間〜２４時間の加熱処理することによって結晶化して、結晶構造を有するシリコン膜を形成し、
前記結晶構造を有するシリコン膜にレーザー光を照射し、
前記結晶構造を有するシリコン膜にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はＸｅの希ガス元素を１×１０２０／ｃｍ３〜５×１０２１／ｃｍ３の濃度範囲で選択的に添加して、希ガス元素を含む領域を形成し、
窒素雰囲気中で４５０℃〜８００℃で１時間〜２４時間の加熱処理することによって、前記希ガス元素を含む領域に前記Ｎｉをゲッタリングした後、
前記希ガス元素を含む領域を除去することを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５において、
前記希ガス元素を含む領域を除去した後、前記結晶構造を有するシリコン膜の表面もエッチング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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置の作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置およびその様な電気光学装置を部品として搭載した電子機器に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【０００３】
【従来の技術】
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。
【０００４】
ＴＦＴに好適に用いられる結晶質半導体膜の材料はシリコンである。結晶構造を有するシリコン膜（以下、結晶質シリコン膜という）は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法により、ガラスまたは石英などの基板上に堆積した非晶質シリコン膜を、加熱処理、或いはレーザー光の照射（以下、本明細書中においてレーザー処理という）により結晶化したものが適用されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法で作製される結晶質シリコン膜は、その結晶方位面がランダムに存在し、特定の結晶方位に対する配向率が低かった。配向率が低い場合、異なる方位の結晶がぶつかる結晶粒界で、格子の連続性を保持することが殆ど不可能となり、不対結合手が多く形成されることを推定できる。粒界にできる不対結合手はキャリア（電子・ホール）の捕獲中心となり、輸送特性を低下させている。即ち、キャリアが散乱されたりトラップされたりするため、このような結晶質半導体膜でＴＦＴを作製しても高い電界効果移動度を有するＴＦＴを期待することができない。
【０００６】
また、結晶構造を有するシリコン膜、即ち、ポリシリコン膜中には歪みや欠陥等が多く存在している。これらはキャリアのトラップとして働き、電気的特性を悪化させる。従って、ＴＦＴのチャネル形成領域でも、歪みの存在形態や、格子欠陥の体積などは特性の変動を生じさせる大きな原因の一つとなる。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決する手段を提供することを目的とし、非晶質半導体膜を結晶化して得られる結晶質半導体膜の配向率を高めるとともに、歪みを緩和し、そのような結晶質半導体膜を用いたＴＦＴを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非晶質半導体膜の形成時、または形成後において半導体膜中に希ガス、代表的にはアルゴンを含ませて結晶化させることによって膜の配向率を高めることができ、且つ、結晶化前と比較して結晶化後の半導体膜中に存在する歪みを緩和させることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の結晶化は、シリコンの結晶化を助長する金属元素を導入し、従来よりも低い温度の加熱処理で結晶質シリコン膜を作製する。そして、後に行うレーザー光の照射で膜中の希ガスを除去または低減することを特徴としている。
【００１０】
結晶方位の分布は、反射電子回折パターン（ＥＢＳＰ：Electron Backscatter diffraction Pattern）により求めればよい。ＥＢＳＰは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscopy）に専用の検出器を設け、一次電子の後方散乱から結晶方位を分析する手法である。結晶構造を持った試料に電子線が入射すると、後方にも非弾性散乱が起こり、その中には試料中でブラッグ回折による結晶方位に特有の線状パターン(一般に菊地像と呼ばれる)も合わせて観察される。ＥＢＳＰは検出器スクリーンに映った菊地像を解析することにより試料の結晶方位を求めている。試料の電子線の当たる位置を移動させつつ方位解析を繰り返す(マッピング測定)ことで、面状の試料について結晶方位または配向の情報を得ることができる。マッピング測定により各結晶粒の結晶方位がすべて求まると、膜に対する結晶配向の状態を統計的に表示できる。
【００１１】
本発明者らは、以下に示す実験を行った。
【００１２】
（実験）
まず、ガラス基板上に下地絶縁膜（酸化窒化シリコン膜、膜厚１５０ｎｍ）を形成し、その上にプラズマＣＶＤ法により膜厚５４ｎｍの非晶質シリコン膜を形成した試料を用意した。次いで、イオンドーピング法により非晶質シリコン膜にアルゴンを添加した。この時のイオンドーピングの条件は、加速電圧を３０ｋＶ、ドーズ量を２×１０15／ｃｍ2とし、膜中に含まれるアルゴンの濃度が約３×１０20／ｃｍ3となるよう設定した。次いで、ニッケルを重量換算で１００ｐｐｍ含む溶液を塗布した後、５００℃、１時間の熱処理を行った後、さらに６００℃、８時間の熱処理を行って結晶化させて結晶構造を有するシリコン膜を形成した。こうして得られた結晶構造を有するシリコン膜における結晶方位の分布をＥＢＳＰにより調べた。
【００１３】
図１４にＥＢＳＰから求められる逆極点の図を示す。逆極点図は多結晶体の優先配向を表示する際によく用いられるもので、試料のある特定の面(ここでは膜表面)が、どの格子面に一致しているかを集合的に表示したものである。なお、図１４の扇形状の枠は一般に標準三角形と呼ばれるもので、この中に立方晶系における全ての指数が含まれている。また、この図中における長さは、結晶方位における角度に対応している。たとえば｛００１｝と｛１０１｝の間は４５度、｛１０１｝と｛１１１｝の間は３５．２６度、｛１１１｝と｛００１｝の間は５４．７４度である。
【００１４】
また、図１４は、マッピングにおける全測定点を標準三角形内にプロットしたものであり、｛１０１｝付近と｛１１１｝付近とで点の密度が濃くなっていることから、特定の指数（ここでは｛１０１｝と｛１１１｝）に優先配向していることが読み取れる。
【００１５】
このように特定の指数に優先配向している事がわかった場合、その指数近傍にどの程度の結晶粒が集まっているか、その割合を数値化することで、優先配向の度合いをよりイメージしやすくなる。図１４に示した逆極点図において｛１０１｝からのずれ角１０度の範囲に存在する点数の全体に対する割合を配向率として示すことができる。
【００１６】
こうして得られる配向率は、反射電子線回折パターン法で検出される｛１０１｝面の前記シリコン膜の表面となす角が１０度以内である割合が１６％であり、かつ、｛１１１｝面の前記半導体膜の表面となす角が１０度以内である割合が１４％であり、かつ、｛００１｝面の前記半導体膜の表面となす角が１０度以内である割合が１％であった。即ち、｛００１｝面と比べれば、結晶の配向率は｛１０１｝面と｛１１１｝面とにより強く配向している。
【００１７】
また、歪みについての情報は、Ｘ線回折法により求めればよい。Ｘ線回折法では、回折角2θをスキャンしながら回折強度の測定を行う。このとき強度がピークとなった2θの測定からブラッグの式(2d sinθ=λ、λはＸ線の波長)格子面間隔ｄを求めることができる。ここで2θスキャンを遅くしてピーク位置を精密に求めると、格子に加わっている歪みについての情報も得ることができる。
【００１８】
本明細書で開示する発明の構成は、
絶縁表面上に非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、
前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に希ガス元素を添加する第２工程と、
前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加する第３工程と、
前記第１の半導体膜を加熱処理した後、レーザー光を照射して結晶化を行い、結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する第４工程と、
前記結晶構造を有する第１の半導体膜の表面にバリア層を形成する第５の工程と、
前記バリア層上に希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成する第６工程と、
前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除去または低減する第７工程と、
前記第２の半導体膜を除去する第８工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００１９】
上記構成において、前記バリア層を形成する工程は、レーザー光の照射により前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化した後、さらにオゾンを含む溶液で前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する工程であることを特徴としている。
【００２０】
また、上記構成において、前記第２工程の際、前記非晶質構造を有する第１の半導体膜の膜中に希ガス元素を１×１０17／ｃｍ3以上、好ましくは１×１０20／ｃｍ3〜３×１０20／ｃｍ3の濃度範囲で添加することを特徴としている。
【００２１】
また、上記構成において、前記第４の工程におけるレーザー光の照射で第１の半導体膜中に含まれる希ガス元素は、除去または低減されることを特徴としている。
【００２２】
また、上記各構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザである。代表的には、前記レーザは、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：サファイアレーザから選ばれた一種または複数種である。或いは、上記各構成において、前記レーザは連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザから選ばれた一種または複数種である。
【００２３】
レーザー光により第１の半導体膜中に含まれる希ガス元素は、除去または低減されることを確認する実験を行った。図１５にＴＸＲＦによるＡｒ／Ｓｉ濃度比を示す。実験では成膜時にＡｒを含ませたアモルファスシリコン膜を用いて成膜直後に測定した結果と、Ｎｉを重量換算で１０ｐｐｍ含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布したサンプルをそれぞれ用意して５８０℃、６時間の熱処理（ＳＰＣ）後に測定した結果と、その後、エキシマレーザー光を照射（ＬＣ）した後に測定した結果とを図１５中の○印で示している。また、Ｎｉを重量換算で１００ｐｐｍ含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布したサンプルをそれぞれ用意して５５０℃、８時間の熱処理（ＳＰＣ）後に測定した結果と、その後、エキシマレーザー光を照射（ＬＣ）した後に測定した結果とを図１５中の△印で示している。図１５からレーザー光照射によって、半導体膜中に含まれる希ガス元素は、大幅に除去または低減されることが読み取れる。
【００２４】
また、他の発明の構成は、
絶縁表面上に非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、
前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に希ガス元素を添加する第２工程と、
前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加する第３工程と、
前記第１の半導体膜を加熱処理した後、レーザー光を照射して結晶化を行い、結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する第４工程と、
前記結晶構造を有する第１の半導体膜に希ガス元素を選択的に添加して、希ガス元素を含む領域を形成する第５工程と、
前記希ガス元素を含む領域に前記金属元素をゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を選択的に除去または低減する第６工程と、
前記希ガス元素を含む領域を除去する第７工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２５】
また、上記構成において、前記第２工程の際、前記非晶質構造を有する第１の半導体膜の膜中に希ガス元素を１×１０17／ｃｍ3以上、好ましくは１×１０20／ｃｍ3〜３×１０20／ｃｍ3の濃度範囲で添加することを特徴としている。
【００２６】
また、上記構成において、前記第４の工程におけるレーザー光の照射で第１の半導体膜中に含まれる希ガス元素は、除去または低減されることを特徴としている。
【００２７】
また、上記各構成において、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中で半導体をターゲットとするスパッタ法により形成することを特徴としている。また、希ガス元素を含む雰囲気中でリンまたはボロンを含む半導体をターゲットとするスパッタ法により形成してもよい。また、上記各構成において、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中で成膜を行うＰＣＶＤ法により形成してもよい。
【００２８】
また、上記各構成において、前記第６工程は、加熱処理、或いは、前記半導体膜に強光を照射する処理であることを特徴としている。また、前記第６工程は、加熱処理を行い、且つ、前記半導体膜に強光を照射する処理であってもよい。
【００２９】
また、上記各構成において、前記強光は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光であることを特徴としている。
【００３０】
また、上記各構成において、前記第６の工程を行う際、第２の半導体膜に含まれる希ガス元素の濃度は、結晶構造を有する第１の半導体膜に含まれる希ガス元素の濃度よりも高く設定することが好ましい。
【００３１】
また、成膜時に希ガス元素を含ませて非晶質構造を有する半導体膜を形成した後、結晶化を助長させる金属元素を用いて結晶化させてもよく、本発明の他の構成は、
絶縁表面上に希ガス元素を含み、非晶質構造を有する半導体膜を形成する第１工程と、
前記非晶質構造を有する半導体膜に金属元素を添加する第２工程と、
前記第１の半導体膜を加熱処理した後、レーザー光を照射して結晶化を行い、結晶構造を有する半導体膜を形成する第３工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【００３２】
また、成膜時に希ガス元素を含ませて非晶質構造を有する半導体膜を形成した後、結晶化を助長させる金属元素を用いて結晶化させ、さらにゲッタリングを行ってもよく、本発明の他の構成は、
絶縁表面上に希ガス元素を含み、非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、
前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加する第２工程と、
前記第１の半導体膜を加熱処理した後、レーザー光を照射して結晶化を行い、結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する第３工程と、
前記結晶構造を有する第１の半導体膜の表面にバリア層を形成する第４の工程と、
前記バリア層上に希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成する第５工程と、
前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除去または低減する第６工程と、
前記第２の半導体膜を除去する第７工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００３３】
また、上記構成においても、前記第２の半導体膜は、希ガス元素を含む雰囲気中で半導体をターゲットとするスパッタ法により形成してもよいし、希ガス元素を含む雰囲気中で成膜を行うＰＣＶＤ法により形成してもよい。また、希ガス元素を含む雰囲気中でリンまたはボロンを含む半導体をターゲットとするスパッタ法により形成してもよい。
【００３４】
また、上記構成において、前記第２の半導体膜の形成工程を行う際、第２の半導体膜に含まれる希ガス元素の濃度は、結晶構造を有する第１の半導体膜に含まれる希ガス元素の濃度よりも高く設定することが好ましい。
【００３５】
また、上記各構成において、前記金属元素はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種であることを特徴としている。
【００３６】
また、上記各構成において、前記希ガス元素はＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種であることを特徴としている。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【００３８】
本発明は、絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成するプロセスと、前記非晶質半導体膜に希ガス元素を添加するプロセスと、結晶化を助長する金属元素を添加するプロセスと、加熱処理により第１の結晶化を行うプロセスと、レーザー光の照射により第２の結晶化を行うプロセスとを有している。
【００３９】
なお、加熱処理とは、炉を用いた熱処理であってもよいし、ランプ光源から強光を照射する処理であってもよいし、熱処理と同時に強光を照射してもよい。
【００４０】
また、上記プロセスにより得られた結晶構造を有する半導体膜から金属元素を除去または低減することが望ましい。こうして得られる結晶構造を有する半導体膜を所望の形状にパターニングしてＴＦＴの活性層に用いる。
【００４１】
以下に本発明を用いた代表的なＴＦＴの作製手順を簡略に図１及び図２を用いて示す。
【００４２】
（実施の形態１）
図１（Ａ）中、１００は、絶縁表面を有する基板、１０１はブロッキング層となる絶縁膜、１０２は非晶質構造を有する半導体膜である。
【００４３】
図１（Ａ）において、基板１００はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、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、本工程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。
【００４４】
まず、基板１００上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯxＮy）等の絶縁膜から成る下地絶縁膜１０１を形成する。代表的な一例は下地絶縁膜１０１として２層構造から成り、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化シリコン膜を５０〜１００ｎｍ、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第２酸化窒化シリコン膜を１００〜１５０ｎｍの厚さに積層形成する構造が採用される。また、下地絶縁膜１０１の一層として膜厚１０ｎｍ以下の窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、或いは第２酸化窒化シリコン膜（ＳｉＮxＯy膜（Ｘ≫Ｙ））を用いることが好ましい。ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、半導体膜と接する下地絶縁膜を窒化シリコン膜とすることは極めて有効である。また、第１酸化窒化シリコン膜、第２酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜とを順次積層した３層構造を用いてもよい。
【００４５】
次いで、下地絶縁膜１０１上に非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成する。第１の半導体膜は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などが適用され、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法、或いはスパッタ法で１０〜１００nmの厚さに形成する。後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導体膜を得るためには、非晶質構造を有する第１の半導体膜の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を５×１０18/cm3（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて測定した原子濃度）以下に低減させておくと良い。これらの不純物は後の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を増加させる要因となる。そのために、高純度の材料ガスを用いることはもとより、反応室内の鏡面処理（電界研磨処理）やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空対応のＣＶＤ装置を用いることが望ましい。
【００４６】
次いで、第１の半導体膜１０２に希ガス元素をイオンドーピング法またはイオン注入法により添加する。（図１（Ａ））希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。ここでは、これら不活性気体をイオンソースとして用い、イオンドープ法或いはイオン注入法で半導体膜に注入する例を示す。ここでは、希ガス元素の濃度を１×１０17/cm3以上、好ましくは１×１０20/cm3〜３×１０20/cm3となるよう第１の半導体膜に添加する。これら不活性気体のイオンを注入する意味は、第１の半導体膜の格子間に当該イオンを注入することで歪みを緩和することである。特に、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリコンより原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。
【００４７】
また、ここでは、第１の半導体膜の成膜後に希ガスを添加した例を示したが、成膜時に希ガス元素が含まれるように第１の半導体膜を形成してもよい。例えば、シランを含む反応ガスにアルゴンガスを混合してＰＣＶＤ法により第１の半導体膜を形成すればよい。また、希ガス元素を含む雰囲気下でスパッタ法により成膜することによって、希ガス元素を膜中に含み、且つ、非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成してもよい。
【００４８】
次いで、非晶質構造を有する第１の半導体膜を結晶化させるが、膜中に希ガス元素を含ませたことによって、結晶化が困難なものとなる。そこで、本発明では結晶化を助長する金属元素を選択的に添加し、加熱処理を行うことで添加領域を起点として広がる結晶構造を有する半導体膜を形成する。まず、希ガス元素を含み、且つ非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素（ここでは、ニッケル）を重量換算で１〜１００ppm含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層１０３を形成する。（図１（Ｂ））塗布によるニッケル含有層１０３の形成方法以外の他の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル含有層を形成してもよい。
【００４９】
次いで加熱処理を行い、結晶化を行う。（図１（Ｃ））ここでは、脱水素化のための熱処理（４５０℃〜５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃〜６５０℃で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能であるが、代表的には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いる。ランプ光源は、１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１回〜１０回繰り返し、半導体膜が瞬間的に６００〜１０００℃程度になるよう加熱すればよい。なお、必要であれば、強光を照射する前に非晶質構造を有する第１の半導体膜１０２に含有する水素を放出させる熱処理を行ってもよい。また、熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行ってもよい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射により結晶化を行うことが望ましい。なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた結晶化技術を用いたが、他の公知の結晶化技術、例えば固相成長法やレーザー結晶化法を用いてもよい。
【００５０】
次いで、結晶化率（膜の全体積における結晶成分の割合）を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するために、結晶構造を有する第１の半導体膜１０４に対してレーザー光を照射する。レーザー光を照射した際、表面に薄い酸化膜（図示しない）が形成される。また、レーザー光を照射した際、第１の半導体膜膜中の希ガス元素が除去または低減される。このレーザー光には波長４００nm以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。
【００５１】
このようにして得られる第１の半導体膜１０４の配向率は高く、歪みも緩和されている。
【００５２】
なお、ここではパルスレーザーを用いた例を示したが、連続発振のレーザーを用いてもよく、非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を適用するのが好ましい。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ4レーザー（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。連続発振のレーザーを用いる場合には、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高調波に変換する。また、共振器の中にＹＶＯ4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。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、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。
【００５３】
なお、ここではシリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用いた熱結晶化を行った後にレーザー光を照射する技術を用いたが、ニッケルを添加することなく、連続発振のレーザー（ＹＶＯ4レーザーの第２高調波）でアモルファスシリコン膜を結晶化させてもよい。
【００５４】
また、金属元素を添加した後、熱処理を行って得られる第１の半導体膜１０４には、金属元素（ここではニッケル）が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、１×１０19/cm3を越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、以降に示す方法で当該元素を除去する。
【００５５】
上記結晶化後のレーザー光の照射により形成された酸化膜では、不十分であるため、さらに、オゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）を形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜からなるバリア層１０５を形成し、このバリア層１０５上に希ガス元素を含む第２の半導体膜１０６を形成する。（図２（Ａ））なお、ここでは、結晶構造を有する第１の半導体膜１０４に対してレーザー光を照射した場合に形成される酸化膜もバリア層１０５の一部と見なしている。このバリア層１０５は、後の工程で第２の半導体膜１０６のみを選択的に除去する際にエッチングストッパーとして機能する。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成することができる。また、他のバリア層１０５の形成方法としては、酸素雰囲気下の紫外線の照射でオゾンを発生させて前記結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化して形成してもよい。また、他のバリア層１０５の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層としても良い。また、他のバリア層１０５の形成方法としては、クリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に加熱して薄い酸化膜を形成しても良い。なお、上記方法のいずれか一の方法、またはそれらの方法を組み合わせて形成されたバリア層１０５は、後のゲッタリングで第１の半導体膜中のニッケルが第２の半導体膜に移動可能な膜質または膜厚とすることが必要である。
【００５６】
ここでは、希ガス元素を含む第２の半導体膜１０６をスパッタ法またはプラズマＣＶＤ法等にて形成し、ゲッタリングサイトを形成する。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が好ましい。ここでは希ガス元素を含む雰囲気でシリコンからなるターゲットを用い、第２の半導体膜を形成する。膜中に不活性気体である希ガス元素イオンを含有させる意味は二つある。一つはダングリングボンドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一つは半導体膜の格子間に歪みを与えることである。半導体膜の格子間に歪みを与えるにはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリコンより原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。また、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用に寄与する。なお、希ガス元素を１×１０19/cm3〜１×１０22/cm3、好ましくは、１×１０20/cm3〜１×１０21/cm3、より好ましくは５×１０20/cm3の濃度で含み、ゲッタリング効果が得られる半導体膜を成膜すればよい。
【００５７】
また、一導電型の不純物元素であるリンを含むターゲットを用いて第２の半導体膜を形成した場合、希ガス元素によるゲッタリングに加え、リンのクーロン力を利用してゲッタリングを行うことができる。
【００５８】
また、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、第２の半導体膜１０６に含まれる酸素濃度は、第１の半導体膜に含まれる酸素濃度より高い濃度、例えば５×１０18／ｃｍ3以上とすることが望ましい。
【００５９】
次いで、加熱処理を行い、第１の半導体膜中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。（図２（Ｂ））ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理または熱処理を行えばよい。このゲッタリングにより、図２（Ｂ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に金属元素が移動し、バリア層１０５で覆われた第１の半導体膜１０４に含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。金属元素がゲッタリングの際に移動する距離は、少なくとも第１の半導体膜の厚さ程度の距離であればよく、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。ここでは、ニッケルが第１の半導体膜１０４に偏析しないよう全て第２の半導体膜１０６に移動させ、第１の半導体膜１０４に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が１×１０18／ｃｍ3以下、望ましくは１×１０17／ｃｍ3以下になるように十分ゲッタリングする。
【００６０】
また、このゲッタリングの加熱処理の条件によっては、ゲッタリングと同時に第１の半導体膜の結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行うことができる。
【００６１】
本明細書において、ゲッタリングとは、被ゲッタリング領域（ここでは第１の半導体膜）にある金属元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッタリングサイトに移動することを指している。従って、ゲッタリングは処理温度に依存し、より高温であるほど短時間でゲッタリングが進むことになる。
【００６２】
強光を照射する処理を用いる場合は、加熱用のランプ光源を１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１〜１０回、好ましくは２〜６回繰り返す。ランプ光源の発光強度は任意なものとするが、瞬間的には６００〜１０００℃、好ましくは７００〜７５０℃程度に半導体膜が加熱されるようにする。
【００６３】
また、熱処理で行う場合は、窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の熱処理を行えばよい。また、熱処理に加えて強光を照射してもよい。
【００６４】
次いで、バリア層１０５をエッチングストッパーとして、１０６で示した第２の半導体膜のみを選択的に除去した後、バリア層１０５を除去し、第１の半導体膜１０４を公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導体層１０７を形成する。（図２（Ｃ））第２の半導体膜１０６のみを選択的にエッチングする方法としては、ＣｌＦ3によるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（化学式 （ＣＨ3）4ＮＯＨ）を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことができる。また、第２の半導体膜１０６を除去した後、バリア層の表面をＴＸＲＦでニッケル濃度を測定したところ、ニッケルが高濃度で検出されるため、バリア層１０５は除去することが望ましく、フッ酸を含むエッチャントにより除去すれば良い。また、バリア層を除去した後、レジストからなるマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜を形成することが望ましい。
【００６５】
次いで、半導体層１０７の表面をフッ酸を含むエッチャントで洗浄した後、ゲート絶縁膜１０８となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄とゲート絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行うことが望ましい。
【００６６】
次いで、ゲート絶縁膜１０８の表面を洗浄した後、ゲート電極１０９を形成する。次いで、半導体にｎ型を付与する不純物元素（Ｐ、Ａｓ等）、ここではリンを適宜添加して、ソース領域１１０及びドレイン領域１１１を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、またはレーザー光の照射を行う。また、活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。特に、室温〜３００℃の雰囲気中において、表面または裏面からＹＡＧレーザーの第２高調波を照射して不純物元素を活性化させることは非常に有効である。ＹＡＧレーザーはメンテナンスが少ないため好ましい活性化手段である。
【００６７】
以降の工程は、層間絶縁膜１１３を形成し、水素化を行って、ソース領域、ドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、ソース電極１１４、ドレイン電極１１５を形成してＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）を完成させる。（図２（Ｄ））
【００６８】
こうして得られたＴＦＴのチャネル形成領域１１２に含まれる金属元素の濃度は１×１０17／ｃｍ3未満とすることができる。
【００６９】
また、本発明は図２（Ｄ）のＴＦＴ構造に限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン領域（またはソース領域）との間にＬＤＤ領域を有する低濃度ドレイン（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）構造としてもよい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をＬＤＤ領域と呼んでいる。さらにゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造としてもよい。
【００７０】
また、ここではｎチャネル型ＴＦＴを用いて説明したが、ｎ型不純物元素に代えてｐ型不純物元素を用いることによってｐチャネル型ＴＦＴを形成することができることは言うまでもない。
【００７１】
また、ここではトップゲート型ＴＦＴを例として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能である。
【００７２】
また、ここで示した工程順序は、一例にすぎず特に限定されない。例えば、ここでは第１の半導体膜に希ガス元素を添加した後、金属元素を添加した例を示したが、第１の半導体膜に金属元素を添加した後、希ガス元素を添加してもよい。
【００７３】
（実施の形態２）
ここでは、実施の形態１とは異なるゲッタリング方法を用いた例を示す。なお、本実施の形態は、実施の形態１と途中まで同一工程であり、その詳細な説明は省略することとする。
【００７４】
まず、実施の形態１と同様にして図１（Ｃ）の状態を得る。
【００７５】
次いで、マスクを形成して選択的に希ガス元素を添加する。ここでは結晶質半導体膜上に１００〜２００nmの厚さの酸化珪素膜を形成する。酸化珪素膜の作製方法は限定されないが、例えば、オルトケイ酸テトラエチル（Tetraethyl Ortho Silicate：ＴＥＯＳ）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cm2で放電させ形成する。
【００７６】
次いで、酸化珪素膜上にレジストからなるマスク２０７を形成する。このマスクによってパターニングし、ＴＦＴの半導体層となる部分を覆う酸化珪素からなる絶縁層２０６を形成した後、半導体膜に希ガス元素を添加してゲッタリングサイト２０８を形成する。（図３（Ａ））ここでは、イオンドーピング法またはイオン注入法を用い、半導体膜に添加される希ガス元素の濃度を１×１０20〜５×１０21／ｃｍ3とすることが望ましい。この時、レジストからなるマスクをそのまま残した状態で希ガス元素のドーピングを行ってもよいし、レジストからなるマスク２０７を除去した後、希ガス元素のドーピングを行ってもよい。希ガス元素のドーピング後は、レジストからなるマスクを除去する。また、希ガス元素に加え、周期表１５族元素または周期表１３族元素を添加してもよい。
【００７７】
次いで、ゲッタリングを行う。（図３（Ｂ））ゲッタリングは窒素雰囲気中で４５０〜８００℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の熱処理を行うと、ゲッタリングサイト２０８に金属元素を偏析させることができる。このゲッタリングにより、絶縁層２０６で覆われた半導体膜に含まれる金属元素を除去、または金属元素の濃度を低減する。また、熱処理に代えて強光を照射してもよい。また、熱処理に加えて強光を照射してもよい。ただし、ゲッタリングの加熱手段に、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いるＲＴＡ法を用いる場合、半導体膜の加熱温度が４００℃〜５５０℃となるように強光を照射することが望ましい。
【００７８】
ゲッタリングが終わったら、上記マスクをそのまま用いてゲッタリングサイトを除去して、金属元素が低減された領域からなる所望の形状を有する半導体層２０９を形成し、最後に酸化珪素からなる絶縁層を除去する。（図３（Ｃ））絶縁層２０６を除去する際、半導体層２０９の表面もわずかにエッチングすることが望ましい。
【００７９】
また、レジストからなるマスクを形成した段階で、酸化珪素膜を通過させて希ガス元素のドーピングを行ってゲッタリングサイトを形成してもよい。この場合には、ドーピング後マスクを除去してゲッタリングした後、酸化珪素膜を除去し、その後、半導体膜のうち、希ガス元素が添加された領域（ゲッタリングサイト）のみを選択的に除去して半導体層を形成する。エッチャントとしてダッシュ液、サト液、セコ液等を用いれば、希ガス元素が添加された領域は非晶質化されているため、結晶質半導体膜である領域（希ガスが添加されていない）と選択的にエッチングすることができる。
【００８０】
以降の工程は、実施の形態１と同一の工程によりＴＦＴを完成させる。（図３（Ｄ））
【００８１】
また、本実施の形態は実施の形態１と組み合わせることが可能である。また、他の公知のゲッタリング技術と組み合わせることが可能である。
【００８２】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【００８３】
（実施例）
［実施例１］
本発明の実施例を図４〜図６を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製する方法について詳細に説明する。
【００８４】
まず、上記実施の形態で示した方法でガラス基板１１００上に下地絶縁膜１１０１を形成し、結晶構造を有する第１の半導体膜を得た後、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層１１０２〜１１０６を形成する。
【００８５】
なお、半導体層１１０２〜１１０６を形成するまでの詳細な説明は、上記実施の形態１に示してあるので簡略して以下に説明する。
【００８６】
本実施例では、ガラス基板上に設ける下地絶縁膜１１０１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。下地絶縁膜１１０１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第１酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を膜厚５０ｎｍで形成する。次いで、下地絶縁膜１１０１のニ層目としては、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第２酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を膜厚１００ｎｍで形成する。
【００８７】
次いで、下地絶縁膜１１０１上にプラズマＣＶＤ法を用いた非晶質シリコン膜を５０ｎｍの膜厚で形成する。次いで、重量換算で１０ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布する。塗布に代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。
【００８８】
次いで、イオンドーピング法により非晶質シリコン膜に希ガス元素（ここではアルゴン）を添加する。非晶質シリコン膜中に希ガス元素を１×１０17／ｃｍ3以上、好ましくは１×１０20／ｃｍ3〜３×１０20／ｃｍ3の濃度範囲で添加する。結晶化を行う前にアルゴンを膜中に含ませることによって膜の配向率を高め、結晶化後、膜中に存在する歪みを緩和させる。
【００８９】
次いで、合計２１本のタングステンハロゲンランプを用いたマルチタスク型のランプアニール装置で７００℃、１１０秒の強光の照射を行って結晶構造を有するシリコン膜を得た。なお、ランプアニール装置で７００℃以下であれば、半導体膜が瞬間的に加熱されるのみであり、基板１１００の形状における変化量はほとんどない。ここではランプアニール装置を用いて結晶化を行ったが、炉を用いた熱処理で結晶化を行ってもよい。
【００９０】
次いで、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザー光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を行う。レーザー光には波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。いずれにしても、繰り返し周波数１０〜１０００Hz程度のパルスレーザー光を用い、当該レーザー光を光学系にて１００〜４００mJ/cm2に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。なお、ここでのレーザー光の照射は、膜中の希ガス元素（ここではアルゴン）を除去または低減する上で非常に重要である。次いで、レーザー光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。
【００９１】
次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を膜厚１５０ｎｍで形成する。本実施例のスパッタ法による成膜条件は、成膜圧力を０．３Ｐａとし、ガス（Ａｒ）流量を５０（sccm）とし、成膜パワーを３ｋＷとし、基板温度を１５０℃とする。なお、上記条件での非晶質シリコン膜に含まれるアルゴン元素の原子濃度は、３×１０20／ｃｍ3〜６×１０20／ｃｍ3、酸素の原子濃度は１×１０19／ｃｍ3〜３×１０19／ｃｍ3である。その後、ランプアニール装置を用いて６５０℃、３分の熱処理を行いゲッタリングする。
【００９２】
次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
【００９３】
次いで、得られた結晶構造を有するシリコン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
【００９４】
また、半導体層を形成した後、ＴＦＴのしきい値（Ｖｔｈ）を制御するためにｐ型あるいはｎ型を付与する不純物元素を添加してもよい。なお、半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。なお、半導体に対してｎ型を付与する不純物元素としては周期律１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が知られている。
【００９５】
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜１１０７となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。
【００９６】
次いで、図４（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜１１０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜１１０８ａと、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜１１０８ｂと、膜厚２０〜１００ｎｍの第３の導電膜１１０８ｃを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜１１０７上に膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜、膜厚３０ｎｍのチタン膜を順次積層した。
【００９７】
第１〜第３の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ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もしくは化合物材料で形成する。また、第１〜第３の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。例えば、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとチタンの合金（Ａｌ−Ｔｉ）膜に代えてアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜を用いてもよいし、第３の導電膜のチタン膜に代えて窒化チタン膜を用いてもよい。また、３層構造に限定されず、例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜との２層構造であってもよい。
【００９８】
次に、図４（Ｂ）に示すように光露光工程によりレジストからなるマスク１１１０〜１１１５を形成し、ゲート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。エッチングにはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いると良い。ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【００９９】
用いるエッチング用ガスに限定はないが、ここではＢＣｌ3とＣｌ2とＯ2とを用いることが適している。それぞれのガス流量比を６５／１０／５（ｓｃｃｍ）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して１１７秒のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも３００Ｗ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Ａｌ膜及びＴｉ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。
【０１００】
この後、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Ａｌ膜、Ｔｉ膜、及びＷ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。
【０１０１】
この第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、第２の導電層、及び第３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の導電層と第３の導電層とから成る第１の形状の導電層１１１７〜１１２２（第１の導電層１１１７ａ〜１１２２ａと第２の導電層１１１７ｂ〜１１２２ｂと第３の導電層１１１７ｃ〜１１２２ｃ）を形成する。１１１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層１１１７〜１１２２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。
【０１０２】
次に、レジストからなるマスク１１１０〜１１１５を除去せずに図４（Ｃ）に示すように第２のエッチング処理を行う。エッチング用ガスにＢＣｌ3とＣｌ2を用い、それぞれのガス流量比を２０／６０（sccm）とし、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に６００Ｗ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）には１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入する。この第３のエッチング条件により第２導電層及び第３導電層をエッチングする。こうして、上記第３のエッチング条件によりチタンを微量に含むアルミニウム膜及びチタン膜を異方性エッチングして第２の形状の導電層１１２４〜１１２９（第１の導電層１１２４ａ〜１１２９ａと第２の導電層１１２４ｂ〜１１２９ｂと第３の導電層１１２４ｃ〜１１２９ｃ）を形成する。１１２３はゲート絶縁膜であり、第２の形状の導電層１１２４〜１１２９で覆われない領域は若干エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【０１０３】
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。ドーピング処理はイオンドープ法、も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１．５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。この場合、第２形状の導電層１１２４〜１１２８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の不純物領域１１３０〜１１３４が形成される。第１の不純物領域１１３０〜１１３４には１×１０16〜１×１０17/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１０４】
なお、本実施例では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ったが、レジストからなるマスクを除去した後、第１のドーピング処理を行ってもよい。
【０１０５】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、図５（Ａ）に示すようにレジストからなるマスク１１３５、１１３６を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク１１３５は駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴの一つを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクであり、マスク１１３６は画素部のＴＦＴを形成する半導体層のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するマスクである。
【０１０６】
第２のドーピング処理におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１．５×１０15atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとしてリン（Ｐ）をドーピングする。ここでは、第２形状の導電層１１２４〜１１２８及びゲート絶縁膜１１２３の膜厚の差を利用して各半導体層に不純物領域を行う。勿論、マスク１１３５、１１３６で覆われた領域にはリン（Ｐ）は添加されない。こうして、第２の不純物領域１１８０〜１１８２と第３の不純物領域１１３７〜１１４１が形成される。第３の不純物領域１１３７〜１１４１には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されている。また、第２の不純物領域はゲート絶縁膜の膜厚差により第３の不純物領域よりも低濃度に形成され、１×１０18〜１×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加されることになる。
【０１０７】
次いで、レジストからなるマスク１１３５、１１３６を除去した後、新たにレジストからなるマスク１１４２〜１１４４を形成して図５（Ｂ）に示すように第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を形成する半導体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域１１４７及び第５の不純物領域１１４５、１１４６を形成する。第４の不純物領域は第２形状の導電層と重なる領域に形成されるものであり、１×１０18〜１×１０20/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。また、第５の不純物領域１１４５、１１４６には１×１０20〜１×１０21/cm3の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにする。尚、第５の不純物領域１１４６には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がその１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となっている。
【０１０８】
なお、第５の不純物領域１１４８、１１４９及び第４の不純物領域１１５０は画素部において保持容量を形成する半導体層に形成される。
【０１０９】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。第２の形状の導電層１１２４〜１１２７はゲート電極となる。また、第２の形状の導電層１１２８は画素部において保持容量を形成する一方の電極となる。さらに、第２の形状の導電層１１２９は画素部においてソース配線を形成する。
【０１１０】
次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しない）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、この絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１１１】
次いで、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、活性化工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。
【０１１２】
上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む第３の不純物領域１１３７、１１３９、１１４０、及び第５の不純物領域１１４６、１１４９にゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。その結果、チャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。なお、本実施例では半導体層を形成する段階で上記実施の形態１に示した方法により１度目のゲッタリングが行われているので、ここでのリンによるゲッタリングは２度目のゲッタリングとなる。また、１度目のゲッタリングで十分ゲッタリングができている場合には、特に２度目のゲッタリングを行う必要はない。
【０１１３】
また、本実施例では、上記活性化の前に絶縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、絶縁膜を形成する工程としてもよい。
【０１１４】
次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜１１５１を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する工程を行う。（図５（Ｃ））この工程は第１の層間絶縁膜１１５１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。酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示しない）の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。ただし、本実施例では、第２の導電層としてアルミニウムを主成分とする材料を用いているので、水素化する工程において第２の導電層が耐え得る熱処理条件とすることが重要である。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。
【０１１５】
次いで、第１の層間絶縁膜１１５１上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜１１５２を形成する。本実施例では膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成する。次いで、ソース配線１１２７に達するコンタクトホールと各不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数のエッチング処理を順次行う。本実施例では第１の層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングした後、絶縁膜（図示しない）をエッチングストッパーとして第１の層間絶縁膜をエッチングしてから絶縁膜（図示しない）をエッチングした。
【０１１６】
その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて配線及び画素電極を形成する。これらの電極及び画素電極の材料は、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。こうして、ソースまたはドレイン配線１１５３〜１１５８、ゲート配線１１６０、接続配線１１５９、画素電極１１６１が形成される。
【０１１７】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１、ｐチャネル型ＴＦＴ４０２、ｎチャネル型ＴＦＴ４０３を有する駆動回路４０６と、ｎチャネル型ＴＦＴ４０４、保持容量４０５とを有する画素部４０７を同一基板上に形成することができる。（図６）本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１１８】
駆動回路４０６のｎチャネル型ＴＦＴ４０１（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）はチャネル形成領域１１６２、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２４と一部が重なる第２の不純物領域１１６３とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域１１６４を有している。ｐチャネル型ＴＦＴ４０２にはチャネル形成領域１１６５、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２５と一部が重なる第４不純物領域１１６６とソース領域またはドレイン領域として機能する第４の不純物領域１１６７を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ４０３（第２のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域１１６８、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２６と一部が重なる第２の不純物領域１１６９とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域１１７０を有している。このようなｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴによりシフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフタ回路、ラッチ回路などを形成することができる。特に、駆動電圧が高いバッファ回路には、ホットキャリア効果による劣化を防ぐ目的から、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１または４０３の構造が適している。
【０１１９】
画素部４０７の画素ＴＦＴ４０４（第１のｎチャネル型ＴＦＴ）にはチャネル形成領域１１７１、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層１１２８の外側に形成される第１の不純物領域１１７２とソース領域またはドレイン領域として機能する第３の不純物領域１１７３を有している。また、保持容量４０５の一方の電極として機能する半導体層には第４の不純物領域１１７６、第５の不純物領域１１７７が形成されている。保持容量４０５は、絶縁膜（ゲート絶縁膜と同一膜）を誘電体として、第２形状の電極１１２９と、半導体層１１０６とで形成されている。
【０１２０】
また、画素電極を透明導電膜で形成すると、フォトマスクは１枚増えるものの、透過型の表示装置を形成することができる。
【０１２１】
［実施例２］
実施例１では、ゲート電極構造を３層構造とした例を示したが、ゲート電極構造を２層構造とした例を示す。なお、本実施例は、ゲート電極以外は実施例１と同一であるため、異なっている点のみを説明する。
【０１２２】
本実施例では、本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜を積層形成する。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。また、Ｗ膜に代えて、ＷとＭｏからなる合金膜を用いてもよい。
【０１２３】
本実施例では、実施例１と同様に、ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ2を適宜用いることができる。
【０１２４】
実施例１と同様に第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。第１のエッチング条件として、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。第１のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は２００．３９ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は８０．３２ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗのテーパー角は、約２６°となる。
【０１２５】
この後、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。第２のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は５８．９７ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６．４３ｎｍ／ｍｉｎである。
【０１２６】
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°とすればよい。
【０１２７】
また、実施例１と同様に第２のエッチング処理を行う。ここでは、エッチング用ガスにＳＦ6とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２４／１２／２４（ｓｃｃｍ）とし、１．３Paの圧力でコイル型の電極に７００W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２５秒行った。基板側（試料ステージ）にも１０W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。第２のエッチング処理でのＷに対するエッチング速度は２２７．３ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は３２．１ｎｍ／ｍｉｎであり、ＴａＮに対するＷの選択比は７．１であり、ゲート絶縁膜である酸化窒シリコン膜（ＳｉＯＮ）に対するエッチング速度は３３．７ｎｍ／ｍｉｎである。この第２のエッチング処理によりＷのテーパー角は７０°となった。
【０１２８】
実施例１に比べ、本実施例により形成されるゲート電極は、Ｗ膜とＴａＮ膜との積層で形成されているため、電気抵抗値が高いものの、耐熱性が高いため、活性化や水素化の処理条件に左右されないという利点を有している。
【０１２９】
［実施例３］
本実施例では、実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図７を用いる。
【０１３０】
まず、実施例１に従い、図６の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図６のアクティブマトリクス基板上に配向膜を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜を形成する前に、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。
【０１３１】
次いで、対向基板を用意する。この対向基板には、着色層、遮光層が各画素に対応して配置されたカラーフィルタが設けられている。また、駆動回路の部分にも遮光層を設けた。このカラーフィルタと遮光層とを覆う平坦化膜を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導電膜からなる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜を形成し、ラビング処理を施した。
【０１３２】
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で貼り合わせる。シール材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を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにしてアクティブマトリクス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、公知の技術を用いて偏光板等を適宜設けた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１３３】
こうして得られた液晶モジュールの構成を図７の上面図を用いて説明する。
【０１３４】
アクティブマトリクス基板８０１の中央には、画素部８０４が配置されている。画素部８０４の上側には、ソース信号線を駆動するためのソース信号線駆動回路８０２が配置されている。画素部８０４の左右には、ゲート信号線を駆動するためのゲート信号線駆動回路８０３が配置されている。本実施例に示した例では、ゲート信号線駆動回路８０３は画素部に対して左右対称配置としているが、これは片側のみの配置でも良く、液晶モジュールの基板サイズ等を考慮して、設計者が適宜選択すれば良い。ただし、回路の動作信頼性や駆動効率等を考えると、図７に示した左右対称配置が望ましい。
【０１３５】
各駆動回路への信号の入力は、フレキシブルプリント基板（Flexible Print Circuit：ＦＰＣ）８０５から行われる。ＦＰＣ８０５は、基板８０１の所定の場所まで配置された配線に達するように、層間絶縁膜および樹脂膜にコンタクトホールを開口し、接続電極８０９を形成した後、異方性導電膜等を介して圧着される。本実施例においては、接続電極はＩＴＯを用いて形成した。
【０１３６】
駆動回路、画素部の周辺には、基板外周に沿ってシール剤８０７が塗布され、あらかじめアクティブマトリクス基板上に形成されたスペーサ８１０によって一定のギャップ（基板８０１と対向基板８０６との間隔）を保った状態で、対向基板８０６が貼り付けられる。その後、シール剤８０７が塗布されていない部分より液晶素子が注入され、封止剤８０８によって密閉される。以上の工程により、液晶モジュールが完成する。
【０１３７】
また、ここでは全ての駆動回路を基板上に形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを用いてもよい。
【０１３８】
［実施例４］
実施例１では画素電極が反射性を有する金属材料で形成された反射型の表示装置の例を示したが、本実施例では画素電極を透光性を有する導電膜で形成した透過型の表示装置の例を示す。
【０１３９】
層間絶縁膜を形成する工程までは実施例１と同じであるので、ここでは省略する。実施例１に従って層間絶縁膜を形成した後、透光性を有する導電膜からなる画素電極６０１を形成する。透光性を有する導電膜としては、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いればよい。
【０１４０】
その後、層間絶縁膜６００にコンタクトホールを形成する。次いで、画素電極と重なる接続電極６０２を形成する。この接続電極６０２は、コンタクトホールを通じてドレイン領域と接続されている。また、この接続電極と同時に他のＴＦＴのソース電極またはドレイン電極も形成する。
【０１４１】
また、ここでは全ての駆動回路を基板上に形成した例を示したが、駆動回路の一部に数個のＩＣを用いてもよい。
【０１４２】
以上のようにしてアクティブマトリクス基板が形成される。このアクティブマトリクス基板を用い、実施例３に従って液晶モジュールを作製し、バックライト６０４、導光板６０５を設け、カバー６０６で覆えば、図８にその断面図の一部を示したようなアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。なお、カバーと液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて貼り合わせる。また、基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で囲んで有機樹脂を枠と基板との間に充填して接着してもよい。また、透過型であるので偏光板６０３は、アクティブマトリクス基板と対向基板の両方に貼り付ける。
【０１４３】
［実施例５］
本実施例では、ＥＬ（Electro Luminescence）素子を備えた発光表示装置を作製する例を図９に示す。
【０１４４】
図９（Ａ）は、ＥＬモジュールを示す上面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。絶縁表面を有する基板９００（例えば、ガラス基板、結晶化ガラス基板、もしくはプラスチック基板等）に、画素部９０２、ソース側駆動回路９０１、及びゲート側駆動回路９０３を形成する。これらの画素部や駆動回路は、上記実施例に従えば得ることができる。また、９１８はシール材、９１９はＤＬＣ膜であり、画素部および駆動回路部はシール材９１８で覆われ、そのシール材は保護膜９１９で覆われている。さらに、接着材を用いてカバー材９２０で封止されている。熱や外力などによる変形に耐えるためカバー材９２０は基板９００と同じ材質のもの、例えばガラス基板を用いることが望ましく、サンドブラスト法などにより図９（Ｂ）に示す凹部形状（深さ３〜１０μｍ）に加工する。さらに加工して乾燥剤９２１が設置できる凹部（深さ５０〜２００μｍ）を形成することが望ましい。また、多面取りでＥＬモジュールを製造する場合、基板とカバー材とを貼り合わせた後、ＣＯ2レーザー等を用いて端面が一致するように分断してもよい。
【０１４５】
なお、９０８はソース側駆動回路９０１及びゲート側駆動回路９０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、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盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１４６】
次に、断面構造について図９（Ｂ）を用いて説明する。基板９００上に絶縁膜９１０が設けられ、絶縁膜９１０の上方には画素部９０２、ゲート側駆動回路９０３が形成されており、画素部９０２は電流制御用ＴＦＴ７１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極９１２を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路９０３はｎチャネル型ＴＦＴ９１３とｐチャネル型ＴＦＴ７１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１４７】
これらのＴＦＴ（９１１、９１３、９１４を含む）は、上記実施例に従って作製すればよい。
【０１４８】
画素電極９１２は発光素子（ＥＬ素子）の陽極として機能する。また、画素電極９１２の両端にはバンク９１５が形成され、画素電極９１２上にはＥＬ層９１６および発光素子の陰極９１７が形成される。
【０１４９】
ＥＬ層９１６としては、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ＥＬ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、低分子系有機ＥＬ材料や高分子系有機ＥＬ材料を用いればよい。また、ＥＬ層として一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）からなる薄膜を用いることができる。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ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１５０】
陰極９１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０８を経由してＦＰＣ９０９に電気的に接続されている。さらに、画素部９０２及びゲート側駆動回路９０３に含まれる素子は全て陰極９１７、シール材９１８、及び保護膜９１９で覆われている。
【０１５１】
なお、シール材９１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材９１８はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
【０１５２】
また、シール材９１８を用いて発光素子を完全に覆った後、すくなくとも図９に示すようにＤＬＣ膜等からなる保護膜９１９をシール材９１８の表面（露呈面）に設けることが好ましい。また、基板の裏面を含む全面に保護膜を設けてもよい。ここで、外部入力端子（ＦＰＣ）が設けられる部分に保護膜が成膜されないように注意することが必要である。マスクを用いて保護膜が成膜されないようにしてもよいし、ＣＶＤ装置でマスキングテープとして用いるテフロン（登録商標）等のテープで外部入力端子部分を覆うことで保護膜が成膜されないようにしてもよい。
【０１５３】
以上のような構造で発光素子をシール材９１８及び保護膜で封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１５４】
また、画素電極を陽極（Ｐｔ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉなど）とし、ＥＬ層と、透光性を有する陰極（薄い金属層（ＡｇＭｇやＡｌＬｉ）と透明導電膜との積層（ＩＴＯまたはＺｎＯ）を積層して図９とは逆方向に発光する構成としてもよい。また、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極を積層して図９とは逆方向に発光する構成としてもよい。図１０にその一例を示す。なお、上面図は同一であるので省略する。
【０１５５】
図１０に示した断面構造について以下に説明する。基板１０００としては、ガラス基板や石英基板の他にも、半導体基板または金属基板も使用することができる。基板１０００上に絶縁膜１０１０が設けられ、絶縁膜１０１０の上方には画素部１００２、ゲート側駆動回路１００３が形成されており、画素部１００２は電流制御用ＴＦＴ１０１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極１０１２を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路１００３はｎチャネル型ＴＦＴ１０１３とｐチャネル型ＴＦＴ１０１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１５６】
画素電極１０１２は発光素子の陰極として機能する。また、画素電極１０１２の両端にはバンク１０１５が形成され、画素電極１０１２上にはＥＬ層１０１６および発光素子の陽極１０１７が形成される。
【０１５７】
陽極１０１７は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１００８を経由してＦＰＣ１００９に電気的に接続されている。さらに、画素部１００２及びゲート側駆動回路１００３に含まれる素子は全て陽極１０１７、シール材１０１８、及びＤＬＣ等からなる保護膜１０１９で覆われている。また、カバー材１０２１と基板１０００とを接着剤で貼り合わせた。また、カバー材には凹部を設け、乾燥剤１０２１を設置する。
【０１５８】
なお、シール材１０１８としては、できるだけ可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるのが好ましい。また、シール材１０１８はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
【０１５９】
また、図１０では、画素電極を陰極とし、ＥＬ層と陽極を積層したため、発光方向は図１０に示す矢印の方向となっている。
【０１６０】
なお、本実施例は実施例１、実施の形態１、または実施の形態２と組み合わせることが可能である。
【０１６１】
［実施例６］
本発明を実施して形成された駆動回路や画素部は様々なモジュール（アクティブマトリクス型液晶モジュール、アクティブマトリクス型ＥＬモジュール、アクティブマトリクス型ＥＣモジュール）に用いることができる。即ち、それらを表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を実施できる。
【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、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、プロジェクタ、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。それらの一例を図１１〜図１３に示す。
【０１６３】
図１１（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。本発明を表示部２００３に適用することができる。
【０１６４】
図１１（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明を表示部２１０２に適用することができる。
【０１６５】
図１１（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２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５に適用できる。
【０１６６】
図１１（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。本発明は表示部２３０２に適用することができる。
【０１６７】
図１１（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５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。本発明は表示部２４０２に適用することができる。
【０１６８】
図１１（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部２５０２に適用することができる。
【０１６９】
図１２（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適用することができる。
【０１７０】
図１２（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２７０２の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適用することができる。
【０１７１】
なお、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶モジュール２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例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１２（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１２（Ｄ）は、図１２（Ｃ）中における光源光学系２８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図１２（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１２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ＥＬモジュールでの適用例は図示していない。
【０１７４】
図１３（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６、画像入力部（ＣＣＤ、イメージセンサ等）２９０７等を含む。本発明を表示部２９０４に適用することができる。
【０１７５】
図１３（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。本発明は表示部３００２、３００３に適用することができる。
【０１７６】
図１３（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。本発明は表示部３１０３に適用することができる。
【０１７７】
ちなみに図１３（Ｃ）に示すディスプレイは中小型または大型のもの、例えば５〜２０インチの画面サイズのものである。また、このようなサイズの表示部を形成するためには、基板の一辺が１ｍのものを用い、多面取りを行って量産することが好ましい。
【０１７８】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜５のどのような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。
【０１７９】
【発明の効果】
本発明により膜の配向率を高めることができ、且つ、結晶化前と比較して結晶化後の膜中に存在する歪みを緩和させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    実施の形態１を示す工程図である。
【図２】    ＴＦＴの作製工程を示す図。（実施の形態１）
【図３】    ＴＦＴの作製工程を示す図。（実施の形態２）
【図４】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図５】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図６】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図７】    液晶モジュールの外観を示す上面図である。
【図８】    液晶表示装置の断面図の一例を示す図である。
【図９】    ＥＬモジュールの上面および断面を示す図である。
【図１０】  ＥＬモジュールの断面を示す図である。
【図１１】  電子機器の一例を示す図である。
【図１２】  電子機器の一例を示す図である。
【図１３】  電子機器の一例を示す図である。
【図１４】  ＥＢＳＰ法により求められる本発明の結晶構造を有するシリコン膜（アルゴンを含む）の逆極点図である。
【図１５】  ＴＸＲＦによるＡｒ／Ｓｉ濃度比を示す図である。
【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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