(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の非晶質シリコン膜を形成し、
前記第１の非晶質シリコン膜上に開口部が設けられたマスク膜を形成し、
前記開口部において露出している前記第１の非晶質シリコン膜表面に半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を添加し、
前記第１の非晶質シリコン膜を結晶化して第１の結晶質シリコン膜を形成し、
前記マスク膜を除去し、
前記第１の結晶質シリコン膜をエッチングして一対の第１の島状結晶質シリコン層を形成し、
前記一対の第１の島状結晶質シリコン層と密着して積層された一対の第１の領域と、前記一対の第１の島状結晶質シリコン層と積層されていなく前記一対の第１の領域の間に設けられた第２の領域と、を含む島状非晶質シリコン層を形成し、
連続発振したレーザー光の照射領域を、前記一対の第１の領域の一方から前記一対の第１の領域の他方に向けて移動させることにより、前記島状非晶質シリコン層を結晶化して第２の島状結晶質シリコン層を形成し、
前記第２の領域の少なくとも一部をチャネル形成領域として用いるとともに、前記一対の第１の領域をソース領域及びドレイン領域として用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
シリコン膜中のゲルマニウム濃度が１原子％以上１０原子％以下である非晶質シリコンゲルマニウム膜を、半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を用いて結晶化することにより、結晶質シリコンゲルマニウム膜を形成し、
前記結晶質シリコンゲルマニウム膜をエッチングして一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層を形成し、
前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と密着して積層された一対の第１の領域と、前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と積層されていなく前記一対の第１の領域の間に設けられた第２の領域と、を含む島状非晶質シリコン層を形成し、
連続発振したレーザー光の照射領域を、前記一対の第１の領域の一方から前記一対の第１の領域の他方に向けて移動させることにより、前記島状非晶質シリコン層を結晶化して島状結晶質シリコン層を形成し、
前記第２の領域の少なくとも一部をチャネル形成領域として用いるとともに、前記一対の第１の領域をソース領域及びドレイン領域として用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
シリコン膜中のゲルマニウム濃度が１原子％以上１０原子％以下である非晶質シリコンゲルマニウム膜を形成し、
前記非晶質シリコンゲルマニウム膜表面に半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を添加し、
前記非晶質シリコンゲルマニウム膜を結晶化して結晶質シリコンゲルマニウム膜を形成し、
前記結晶質シリコンゲルマニウム膜をエッチングして一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層を形成し、
前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と密着して積層された一対の第１の領域と、前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と積層されていなく前記一対の第１の領域の間に設けられた第２の領域と、を含む島状非晶質シリコン層を形成し、
連続発振したレーザー光の照射領域を、前記一対の第１の領域の一方から前記一対の第１の領域の他方に向けて移動させることにより、前記島状非晶質シリコン層を結晶化して島状結晶質シリコン層を形成し、
前記第２の領域の少なくとも一部をチャネル形成領域として用いるとともに、前記一対の第１の領域をソース領域及びドレイン領域として用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
下地膜の表面に半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を塗布し、
前記下地膜上にシリコン膜中のゲルマニウム濃度が１原子％以上１０原子％以下である非晶質シリコンゲルマニウム膜を形成し、
前記非晶質シリコンゲルマニウム膜を結晶化して結晶質シリコンゲルマニウム膜を形成し、
前記結晶質シリコンゲルマニウム膜をエッチングして一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層を形成し、
前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と密着して積層された一対の第１の領域と、前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と積層されていなく前記一対の第１の領域の間に設けられた第２の領域と、を含む島状非晶質シリコン層を形成し、
連続発振したレーザー光の照射領域を、前記一対の第１の領域の一方から前記一対の第１の領域の他方に向けて移動させることにより、前記島状非晶質シリコン層を結晶化して島状結晶質シリコン層を形成し、
前記第２の領域の少なくとも一部をチャネル形成領域として用いるとともに、前記一対の第１の領域をソース領域及びドレイン領域として用い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において、
前記一対の第１の島状結晶質シリコン層の側面に凹凸形状が形成されており、
前記凹凸形状は、前記第２の領域と接するように設けら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６】
第１の非晶質シリコン膜を形成し、
前記第１の非晶質シリコン膜上に開口部が設けられたマスク膜を形成し、
前記開口部において露出している前記第１の非晶質シリコン膜表面に半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を添加し、
前記第１の非晶質シリコン膜を結晶化して第１の結晶質シリコン膜を形成し、
前記マスク膜を除去し、
前記第１の結晶質シリコン膜をエッチングして一対の第１の島状結晶質シリコン層を形成し、
前記一対の第１の島状結晶質シリコン層と密着して積層された一対の第１の領域と、前記一対の第１の島状結晶質シリコン層と積層されていなく前記一対の第１の領域の間に設けられた第２の領域と、を含む島状非晶質シリコン層を形成し、
パルス発振したレーザー光の照射領域を前記一対の第１の領域及び前記第２の領域に照射しながら移動させることにより、前記島状非晶質シリコン層を結晶化して第２の島状結晶質シリコン層を形成し、
前記第２の領域の少なくとも一部をチャネル形成領域として用いるとともに、前記一対の第１の領域をソース領域及びドレイン領域として用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
シリコン膜中のゲルマニウム濃度が１原子％以上１０原子％以下である非晶質シリコンゲルマニウム膜を、半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を用いて結晶化することにより、結晶質シリコンゲルマニウム膜を形成し、
前記結晶質シリコンゲルマニウム膜をエッチングして一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層を形成し、
前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と密着して積層された一対の第１の領域と、前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と積層されていなく前記一対の第１の領域の間に設けられた第２の領域と、を含む島状非晶質シリコン層を形成し、
パルス発振したレーザー光の照射領域を前記一対の第１の領域及び前記第２の領域に照射しながら移動させることにより、前記島状非晶質シリコン層を結晶化して島状結晶質シリコン層を形成し、
前記第２の領域の少なくとも一部をチャネル形成領域として用いるとともに、前記一対の第１の領域をソース領域及びドレイン領域として用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
シリコン膜中のゲルマニウム濃度が１原子％以上１０原子％以下である非晶質シリコンゲルマニウム膜を形成し、
前記非晶質シリコンゲルマニウム膜表面に半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を添加し、
前記非晶質シリコンゲルマニウム膜を結晶化して結晶質シリコンゲルマニウム膜を形成し、
前記結晶質シリコンゲルマニウム膜をエッチングして一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層を形成し、
前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と密着して積層された一対の第１の領域と、前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と積層されていなく前記一対の第１の領域の間に設けられた第２の領域と、を含む島状非晶質シリコン層を形成し、
パルス発振したレーザー光の照射領域を前記一対の第１の領域及び前記第２の領域に照射しながら移動させることにより、前記島状非晶質シリコン層を結晶化して島状結晶質シリコン層を形成し、
前記第２の領域の少なくとも一部をチャネル形成領域として用いるとともに、前記一対の第１の領域をソース領域及びドレイン領域として用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
下地膜の表面に半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を塗布し、
前記下地膜上にシリコン膜中のゲルマニウム濃度が１原子％以上１０原子％以下である非晶質シリコンゲルマニウム膜を形成し、
前記非晶質シリコンゲルマニウム膜を結晶化して結晶質シリコンゲルマニウム膜を形成し、
前記結晶質シリコンゲルマニウム膜をエッチングして一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層を形成し、
前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と密着して積層された一対の第１の領域と、前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層と積層されていなく前記一対の第１の領域の間に設けられた第２の領域と、を含む島状非晶質シリコン層を形成し、
パルス発振したレーザー光の照射領域を前記一対の第１の領域及び前記第２の領域に照射しながら移動させることにより、前記島状非晶質シリコン層を結晶化して島状結晶質シリコン層を形成し、
前記第２の領域の少なくとも一部をチャネル形成領域として用いるとともに、前記一対の第１の領域をソース領域及びドレイン領域として用い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６において、
前記パルス発振したレーザー光の照射により、前記一対の第１の島状結晶質シリコン層の一方を種に成長した結晶と、前記一対の第１の島状結晶質シリコン層の他方を種に成長した結晶と、がぶつかって形成された結晶粒界が前記第２の領域に発生し、
前記チャネル形成領域には、前記結晶粒界が含まれない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６において、
前記チャネル形成領域は複数設けられ、
前記パルス発振したレーザー光の照射により、前記一対の第１の島状結晶質シリコン層の一方を種に成長した結晶と、前記一対の第１の島状結晶質シリコン層の他方を種に成長した結晶と、がぶつかって形成された結晶粒界が前記第２の領域に発生し、
前記結晶粒界は、複数ある前記チャネル形成領域のうち隣接する前記チャネル形成領域の間に配置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２乃至請求項４のいずれか一項において、
前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層の側面に凹凸形状が形成されており、
前記凹凸形状は、前記第２の領域と接するように設けら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１３】
請求項７乃至請求項９のいずれか一項において、
前記パルス発振したレーザー光の照射により、前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層の一方を種に成長した結晶と、前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層の他方を種に成長した結晶と、がぶつかって形成された結晶粒界が前記第２の領域に発生し、
前記チャネル形成領域には、前記結晶粒界が含まれないことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
請求項７乃至請求項９のいずれか一項において、
前記チャネル形成領域は複数設けられ、
前記パルス発振したレーザー光の照射により、前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層の一方を種に成長した結晶と、前記一対の島状結晶質シリコンゲルマニウム層の他方を種に成長した結晶と、がぶつかって形成された結晶粒界が前記第２の領域に発生し、
前記結晶粒界は、複数ある前記チャネル形成領域のうち隣接する前記チャネル形成領域の間に配置されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は結晶構造を有する結晶質半導体膜で活性層を形成した半導体装置及びその作製方法に関する。特に、本発明は結晶質半導体膜で活性領域を形成する薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタを用いた集積回路などの半導体装置、それらの半導体装置の作製方法に関する。なお、本明細書において半導体装置とは、半導体特性を利用して機能する装置全般のことをいい、例えば半導体集積回路、アクティブマトリクス型表示装置、半導体集積回路やアクティブマトリクス型表示装置などを搭載した電子機器などその他の電子機器が含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイの１種であるアクティブマトリクス型ディスプレイの開発においては、画素部の素子や、画素部を駆動する集積回路のトランジスタとして、結晶構造を有する結晶質半導体膜を活性層に用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す。）を作製する技術が開発され、同一のガラス基板や石英基板上に、画素部と当該画素部の駆動に必要な駆動回路などの集積回路を集積したモノシリック型ディスプレイが、実現されている。現在では、非晶質シリコン膜を結晶化した多結晶シリコン膜を用いたＴＦＴで作製されたアクティブマトリクス型液晶表示装置を搭載したノートパソコンや携帯電話など、様々な商品が販売されている。
【０００３】
モノシリック型のアクティブマトリクス型ディスプレイのさらなる高画素化・高精細化を実現するには、動作速度の速い、即ち高い電界効果移動度のＴＦＴが求められている。高い電界効果移動度とするためには、非晶質シリコン膜を結晶化した結晶質シリコン膜を用いてＴＦＴを作製する必要があり、このため、シリコン膜など結晶化技術について鋭意研究がされている。結晶化技術として、非晶質半導体膜を加熱炉やＲＴＡ装置によりで加熱して固相成長させる方法、レーザー光の照射により加熱して結晶化させる方法などが知られている。
【０００４】
ＴＦＴの電界効果移動度を高くするには、散乱されることなく、キャリアをチャネルでスムーズに移動させればよいが、現在実用化されている結晶質シリコン膜を用いたＴＦＴでは、チャネルに多くの粒界があるため、シリコンウエハを用いたトランジスタほどＴＦＴの電界効果移動度を高くすることができない。
【０００５】
そこで、ＴＦＴの電界効果移動度を単結晶シリコンウエハのトランジスタに近づけるため、チャネルの半導体の結晶粒を大きくすることが試みられている。結晶粒を大きくすることで、ＴＦＴのチャネルでの半導体の結晶粒界の数が少なくなるため、キャリアが結晶粒界で散乱される確率を少なくすることができるからである。
【０００６】
また、半導体中のキャリアの流れ易さは、結晶方位によっても異なることが知られているが、従来の結晶化技術ではチャネルの内を流れるキャリアの方向の結晶方位をそろえることは非常に困難である。上記のような従来の結晶化技術では、非晶質シリコン膜に偶発的に発生した結晶核を種として結晶成長するため、結晶粒界を全くなくすこともできないし、また結晶粒界の位置や、結晶方位を制御することも非常に困難である。
【０００７】
このように結晶粒界の位置や結晶方位をそろえることができないということは、結晶化されたシリコン膜は場所ごとに結晶構造が違うということであり、よって同じシリコン膜を用いてＴＦＴを作製しても、場所ごとにＴＦＴの特性がばらつくという原因の１つともなる。
【０００８】
さらに、ＴＦＴには、電界効果移動度の他、スイッチング素子として、しきい値電圧値が小さいこと、サブスレッショルド値（Ｓ値）が小さいという特性も求められている。これらの特性を良くするには、チャネル部の半導体膜の膜厚を薄くすると良いことが知られている。これは、チャネル部の半導体膜を薄くすると膜厚方向（縦方向）への空乏層（チャネル）の広がりが抑制されるため、Ｉ−Ｖ特性のサブスレッショルド領域の特性が改善されるためである。
【０００９】
多結晶シリコン膜を用いたＴＦＴの場合であれば、通常チャネル形成領域の膜厚は６０ｎｍ以下程度までに薄くすることが望ましい。しかしながら、加熱炉などを用いた固相成長による結晶化の場合、膜厚が薄くなると、結晶粒径が大きくなりにくくなる。
【００１０】
また、ＹＡＧレーザーなどの連続発振レーザー光や、エキシマレーザーなどのパルス発振レーザー光による結晶化の場合も、成長の場合と同様に、非晶質シリコン膜の膜厚を薄くすることは難しい。それは、アブレーションしやすくなり、最適なエネルギーのマージンが狭くなるという新たな問題点が生ずるからであり、連続発振レーザー光の場合では、６０ｎｍ以上、エキシマレーザーの場合では５０ｎｍ以上の厚さにしないと、最適なエネルギーを設定することが難しくなり、また再現性よく結晶化することも難しくなる。
【００１１】
また従来から、ＴＦＴのチャネル部の半導体膜を薄くするには、熱酸化を用いる方法が知られているが、この方法では、石英基板やシリコンウエハのような耐熱性のある限定された基板しか用いることができない。
【００１２】
例えば、下記の特許文献１には、従来のエキシマレーザー光による結晶化のプロセスマージンが狭いという問題点を解消するための非晶質シリコン膜の結晶化方法が記載されている。
【００１３】
特許文献１には、２本の帯状の非晶質シリコン膜を形成し、それをエキシマレーザーにより溶融再結晶化し、２本の多結晶シリコン膜を形成する。その上層に非晶質シリコン膜を形成する。そして固相成長法により、２本の帯状の多結晶シリコン膜を種結晶として、上層の非晶質シリコン膜を結晶化させて、多結晶シリコン膜を形成していることが記載されている。また、この上層の多結晶シリコン膜は、下層の２本の帯状多結晶シリコン膜を種として結晶成長させることにより、結晶粒の粒径を均一にし、かつ大きな粒径とすることできることが記載されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−１２７３０１公報（公報５〜７頁、第１実施形態参照）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来のレーザーアニールによる結晶化や、電気炉を用いた固相成長による非晶質シリコンの結晶化では、偶発的に発生した結晶核からの結晶成長によるものであり、結晶核の生成位置と生成密度を制御することができず、しかも、結晶質半導体膜の面方位を制御することはされていない。
【００１６】
例えば、上記の特許文献１には、結晶粒を大粒径化し、その大きさを均一にすることは記載されているが、結晶の面方位を制御することは記載されていない。
【００１７】
本発明は、上記の問題点を解消し、電界効果移動度が高く、スレッショルド特性がよい薄膜トランジスタを提供し、また多数の薄膜トランジスタを特性のばらつきが小さくなるように作製することを目的とするものである。
【００１８】
また、本発明は、チャネルとなる結晶質半導体膜の結晶粒界の位置、及び結晶粒の結晶方位を制御することにより、結晶粒界の方向がチャネル長方向に平行になるように、かつ結晶成長する軸の方位が一様になるように結晶成長させることを可能にする方法を提供するものである。なおかつ、ガラス基板のような６００℃程度の歪み点の基板が利用可能な方法であることを特徴とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述したように、従来の電気炉やレーザー光を用いた非晶質シリコン膜の結晶化は、偶発的に発生した結晶核からの結晶成長によるものであり、結晶核の生成位置と生成密度を制御することができず、しかも、結晶質半導体膜の結晶面の方位をそろえることや、結晶粒界の位置を制御することができない。
上述の課題を解消するため、薄膜トランジスタをなどの半導体素子のチャネル形成領域に用いられる結晶質半導体層の新たな作製方法を提供する。
【００２０】
本発明にかかる半導体装置は、２つの第１の結晶質半導体層と、前記２つの第１の結晶質半導体層上に接して設けられた第２の結晶質半導体層とが積層された半導体を備えた薄膜トランジスタを有する半導体装置であって、前記薄膜トランジスタのソース領域および前記ドレイン領域は、それぞれ、前記第１の結晶質半導体層と第２の結晶質半導体層とが積層した部分に設けられ、チャネル形成領域は前記第２の結晶質半導体層でなり、前記第２の結晶質半導体層のチャネル形成領域は、｛００１｝、｛１０１｝および｛１１１｝の結晶面のうち、｛１１１｝の割合が最も高いことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明にかかる他の半導体装置は、２つの第１の結晶質半導体層と、前記２つの第１の結晶質半導体層上に接して設けられた第２の結晶質半導体層とが積層された半導体層を備えた薄膜トランジスタを有する半導体装置であって、前記薄膜トランジスタのソース領域および前記ドレイン領域は、それぞれ、前記第１の結晶質半導体層と第２の結晶質半導体層とが積層した部分に設けられ、チャネル形成領域は前記第２の結晶質半導体層でなり、前記第２の結晶質半導体層のチャネル形成領域は、｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝の結晶面のうち、｛１０１｝の割合が最も高いことを特徴とする。
【００２２】
半導体の結晶方位の分布は反射電子回折パターン（ＥＢＳＰ：Electron Backscatter diffraction Pattern）により求める。ＥＢＳＰは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）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検出する手法である（以下、この手法を便宜上ＥＢＳＰ法と呼ぶ。）。
【００２３】
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法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。
【００２４】
多結晶構造の試料は各結晶粒が異なった結晶方位を持っている。試料の電子線が当たる位置を移動させつつ方位解析を繰り返すこと(マッピング測定)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。入射電子線の太さは、走査型電子顕微鏡の電子銃のタイプにより異なるが、ショットキー電界放射型の場合、スポット径が１０〜２０ｎｍの非常に細い電子線が照射される。マッピング測定では、測定点数が多いほど、また測定領域が広いほど、結晶配向のより平均化した情報を得ることができる。実際には、１００×１００μｍ2の領域で、１００００点（１μｍ間隔）〜４００００点（０．５μｍ間隔）の程度の測定を行っている。
【００２５】
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知ることができる。図３５は、多結晶構造のシリコン膜のＥＢＳＰ法により求められる標準三角形の一例を示す。標準三角形は多結晶構造の試料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。
【００２６】
図３５（Ａ）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３５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。また、白抜きの点線は｛１０１｝からのずれ角５度及び１０度の範囲を示している。
【００２７】
図３５（Ａ）は、マッピングにおける全測定点(この例では１１，６５５点)を標準三角形内にプロットしたものである。｛１０１｝付近で点の密度が濃くなっていることがわかる。図３５（Ｂ）は、このような点の集中度を等高線表示したものである。図中の数値は各結晶粒が完全に無秩序な配向だと仮定した場合、すなわち標準三角形内に点を偏りなく分布させた場合に対する倍率を示しており無次元数である。
【００２８】
特定の指数（ここでは｛１０１｝）に優先配向していることがわかった場合、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。
【００２９】
例えば図３５（Ａ）に例示した標準三角形において、｛１０１｝からのはずれ角（許容値の角度）を５度以内、１０度以内と適宜に決めて、（図中に白点線で示す。）に存在する点数の全体に対する割合を配向率として次式により求めることができる。
【００３０】
｛１０１｝配向率＝｛１０１｝格子面と膜表面とがなす角度が許容値以内の測定点の数÷測定点の総数
【００３１】
この割合は、次のように説明することもできる。図３５（Ａ）のような｛１０１｝付近に分布が集中している実際の結晶質シリコン膜においては、各結晶粒の＜１０１＞方位は基板に垂直な方向であるが、基板に対する理想的な法線方向ではなく、各結晶粒の結晶軸は法線の周りにやや揺らぎを持って並んでいると考えられる。この揺らぎの角度（法線からのずれ角）を許容値として、例えば５度、１０度と設定して、それより、結晶軸の法線方向からの揺らぎがこの許容値よりも小さいものを上記の式における右辺の分子として配向率を算出するのが、上記の式の意味するところである。
【００３２】
例えば、ある結晶粒の＜１０１＞方位は、許容角度が５度の範囲には含まれないが、許容角度が１０度の範囲には含まれていることになる。後述のデータにおいては、上記のずれ角の許容値を５度と定め、それを満たす結晶粒の割合として、結晶の配向率を算出すればよい。
【００３３】
なお、本明細書中において、走査型電子顕微鏡としては、日立サイエンスシステムズ社製のＳ−４３００ＳＥ形走査電子顕微鏡を用い、専用の検出器には、ＴＳＬ社製の「0rientation Imaging Microscope」を用いている。
【００３４】
本発明においては、チャネル形成領域となる半導体層を結晶化するために、下層に、結晶成長の種となる第１の結晶質半導体膜を形成し、当該の結晶質半導体膜の上に密着させて、上層に非晶質半導体膜を形成する。さらに、上層の非晶質半導体膜に連続発振レーザー光またはパルス発振レーザー光を基板に対して相対的に移動しながら照射することにより、下層の結晶質半導体を種にして、上層の非晶質半導体膜を結晶化させる。得られた上層の結晶質半導体層を薄膜トランジスタやダイオードなどの半導体素子のチャネルとして用い、また、下層の第１の結晶質半導体層と上層の第２の結晶質半導体層が重なっている領域を、ソース領域、ドレイン領域などの不純物領域に用いることを特徴とする。
【００３５】
本発明においては、結晶の種となる下層の結晶質半導体膜の結晶方位をそろえ、結晶方位がそろっている結晶面から上層の非晶質半導体層をキャリアの流れる方向（チャネル長方向）に平行になるように結晶成長（ラテラル成長）させることで、チャネル長方向について、結晶質半導体層の結晶方位を一様なものとし、また結晶粒界の位置を制御する。
【００３６】
このため、本発明の下層の第１結晶質半導体層を形成する方法の１つは、基板の上に非晶質半導体でなる第１の半導体膜を形成し、半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を前記第１の半導体膜に選択的に添加し、加熱処理により、前記第１の半導体膜を結晶化し、結晶化された前記第１の半導体膜を所定の形状にパターニングして、第１の結晶質半導体層を形成することを含む方法である。得られる第１の結晶質半導体層は、｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝の結晶面のうち、｛１１１｝の配向率が最も高くなっている。
【００３７】
上記第１の非晶質半導体膜として、シリコン、シリコンとゲルマニウムの化合物（ＳｉxＧｅ1-x（０＜ｘ＜１））、ゲルマニウムの単体でなる非晶質ゲルマニウムが用いられる。
【００３８】
前記金属元素は、シリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）と反応して金属化合物を形成する金属元素であって、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｒｈのいずれかの元素を用いることができる。
【００３９】
上記金属元素としては、Ｎｉが最も好適に用いることができる。半導体がシリコンである場合を例に取ると、ニッケルとシリコンが反応してできるニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ2）は蛍石型の結晶構造であり、ＮｉＳｉ2の格子定数は、他のシリサイドに対して、単結晶シリコンの格子定数に最も近いからと考えられる。
【００４０】
前記金属元素を添加する方法は、金属元素や金属元素の化合物を溶解させた溶液や、金属元素や金属元素の化合物を含むペーストを塗布する方法や、スパッタ法やＣＶＤ法により金属元素や金属元素の化合物を非晶質半導体膜上に形成する方法や、プラズマドーピングやイオン注入法など金属元素のイオンを加速して半導体膜に添加する方法や、金属元素を含むプラズマで非晶質半導体膜を処理する方法などがあげられる。
【００４１】
ニッケルなどの金属元素が半導体と反応して、金属化合物（シリコンの場合ならシリサイド）を形成するために要するエネルギーは、非晶質シリコン等の半導体を結晶化させるためのエネルギーよりも低い。そのため、非晶質シリコン膜などを金属元素と反応させて化合物を形成することで結晶化を行うことで、半導体膜に自然核が発生するよりも低い温度（エネルギー）で結晶化させることができる。
【００４２】
上記の第１の結晶質半導体の結晶化方法においては、第１の非晶質半導体膜の部分的に金属元素を添加することにより、ある所定の結晶面に対する配向率が高い結晶質半導体膜を形成する方法であるが、シリコンを主成分としゲルマニウムを含む非晶質半導体を第１の半導体膜として形成することで、金属元素を添加する位置を特に制御しなくとも、｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝の結晶面のうち、｛１０１｝の配向率が最も高い結晶質半導体膜を形成することが可能になる。
【００４３】
すなわち、本発明の下層の第１の結晶質半導体層を形成する他の方法は、基板の上にゲルマニウムを含むシリコンを主成分とする非晶質半導体膜でなる第１の非晶質半導体膜を形成し、半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を前記第１の非晶質半導体膜に添加し、前記第１の非晶質半導体膜を加熱することにより、結晶化し、結晶化された第１の結晶質半導体膜を所定の形状にパターニングして、結晶質半導体でなる第１結晶質半導体層を形成することを含むものである。
【００４４】
上記の第１の結晶質半導体層を形成する方法において、用いられる金属元素、および金属元素の添加方法、また非晶質半導体でなる第１の半導体を結晶化する方法は、上述した｛１１１｝の配向率が最も高い結晶質半導体層を形成する場合と同じにすることができ、前記金属元素としては、シリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）と反応して金属化合物を形成する金属元素であって、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｒｈのいずれかの元素を用いることができる。
【００４５】
前記金属元素を添加する方法は、金属元素や金属元素の化合物を溶解させた溶液や、金属元素や金属元素の化合物を含むペーストを塗布する方法や、スパッタ法やＣＶＤ法により金属元素や金属元素の化合物を非晶質半導体膜上に形成する方法や、プラズマドーピングやイオン注入法など金属元素のイオンを加速して半導体膜に添加する方法や、金属元素を含むプラズマで非晶質半導体膜を処理する方法などがあげられる。
【００４６】
上記の金属元素を用いた非晶質半導体膜を結晶化のための加熱は、電気炉内での加熱処理や、赤外光ランプによる熱放射を利用する方法など、非晶質半導体膜を固相成長できる手段が選ばれる。
【００４７】
また、本発明においては、金属元素を用いて第１の非晶質半導体膜を結晶化した場合には、結晶化後、結晶化された第１の半導体膜から意図的に添加した金属元素を除去するために、ゲッタリング処理を行ってもよい。
【００４８】
ゲッタリングの方法には、結晶化された半導体膜上にゲッタリングシンクとなる膜を形成し、加熱処理を行って、ゲッタリングシンクに金属元素を吸い取らせる方法があげられる。ゲッタリングシンクとなる膜は、アルゴンを含んだ非晶質シリコン膜や、リンを含んだ非晶質シリコン膜などを用いることができる。
【００４９】
これまで、種となる第１の半導体膜の結晶化方法として、金属元素を添加して結晶化する方法を説明したが、金属元素を添加しない結晶化方法を用いることができる。その結晶化方法の１つは、下層の非晶質半導体を連続発振レーザー光により結晶化するものであり、その１つは、基板の上に非晶質半導体でなる第１の半導体膜を形成し、連続発振レーザー光による照射領域を前記基板に対して相対的に移動させながら、前記第１の半導体膜に前記連続発振レーザー光を照射して、結晶化させ、結晶化された前記第１の半導体膜を所定の形状にパターニングし、結晶質半導体でなる第１の結晶質半導体層を形成するという構成を有する。
【００５０】
他の１つは、基板の上に非晶質半導体でなる第１の半導体膜を形成し、非晶質半導体でなる前記第１の半導体膜を所定の形状にパターニングして、第１の非晶質半導体層を形成し、連続発振レーザー光による照射領域を前記基板に対して相対的に移動させながら、前記第１の非晶質半導体層に前記連続発振レーザー光を照射して、結晶化させて、第１の結晶質半導体層を形成することを有する方法である。
【００５１】
本発明では、第１の結晶質半導体層は所定の形状にパターニングされるが、その形状は、特徴的には、上層の第２の非晶質半導体膜を結晶化するための種結晶となると共に、薄膜トランジスタのソース領域や、ドレイン領域のような、電極や配線との接続部としても機能するようにパターニングされる。
【００５２】
そして、本発明では、上述したいずれかの方法により形成された第１の結晶質半導体層上に、前記第１の結晶質半導体層の上に接して、非晶質半導体でなる第２の半導体膜を形成し、前記第１の結晶質半導体層と重なる領域と重ならない領域とを含むように、前記第２の半導体膜を所定の形状にパターニングして、第２の非晶質半導体層を形成し、連続発振レーザー光を前記基板に対して相対的に移動させながら、前記第２の非晶質半導体層に照射して、前記第２の非晶質半導体層を結晶化し、第２の結晶質半導体層を形成する半導体装置の作製方法であって、前記第２の非晶質半導体層の結晶化において、前記第２の非晶質半導体層が前記第１の結晶質半導体層と重なっている領域から、前記第１の結晶質半導体層と重なっていない領域へと、前記連続発振レーザー光の照射領域を移動させることを特徴とする。
【００５３】
また、本発明では、第２の非晶質半導体層を結晶化するのに、連続発振レーザー光を照射する代りに、パルス発振レーザー光を照射してもよい。この場合はレーザー光の移動方法が異なり、前記第２の非晶質半導体層の結晶化において、前記第２の非晶質半導体層が前記第１の結晶質半導体層と重なっている領域と、前記第１の結晶質半導体層と重なっていない領域との双方が、前記パルス発振レーザー光の照射領域に含まれるように、前記パルス発振レーザー光を移動させる。
【００５４】
上述したように照射領域を移動しながら連続発振レーザー光またはパルス発振レーザー光を照射することで、前記第１の結晶質半導体層を種として、第２非晶質半導体層において被形成面（基板の平面）に対して水平方向に結晶成長が進行し、また、第１結晶質半導体層の結晶面を複写するように進行する。
したがって、第１の結晶質半導体層の結晶方位がそろっている面から結晶成長させることで、第２結晶質半導体層の第１結晶質半導体層と重なっていない領域を一定方向に、かつ結晶方位をそろえて結晶成長させることができる。
【００５５】
よって、上記結晶構造を有する第２結晶質半導体層の第１結晶質半導体層と重なっていない領域を半導体素子のチャネル形成領域とする場合には、この領域の結晶成長方向がチャネル長方向（キャリアの移動方向）と平行になるようにする。
【００５６】
本発明において、半導体の結晶構造が非晶質であるとは、狭義の意味での非晶質構造を指すだけでなく、部分的に微結晶を含む非晶質半導体をも含むものとする。
【００５７】
本発明において、連続発振レーザー光は、気体レーザー発振装置、固体レーザー発振装置から射出されるレーザー光が選択できる。例えば、固体レーザー発振装置としては、ＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ3などの結晶にＣｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍをドープした結晶を使ったレーザー発振装置がある。このレーザー発振装置から射出される基本波の波長は、結晶にドープされる元素によっても異なるが、１μｍから２μｍの範囲の波長である。
【００５８】
また、気体レーザー発振装置としては、アルゴンレーザー、クリプトンレーザーなどの気体レーザー発振装置が選択できる。
【００５９】
本発明においては、パルス発振レーザーには、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ等のハロゲン化物の気体を用いたエキシマレーザー発振装置や、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍをドープしたＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ3などの結晶を用いた固体レーザー発振装置を用いることができる。エキシマレーザー発振装置から射出されるレーザー光は、４００ｎｍ〜２００ｎｍの波長域の紫外光であるが、固体レーザー光の場合、結晶から励起される基本波の波長が１〜２μｍ程度である。
【００６０】
レーザー光のエネルギーが効率よく非晶質半導体膜の結晶化に使われるために、結晶化させる非晶質半導体膜に実際に照射される連続発振レーザー光の波長は、非晶質半導体膜で効果的に吸収される波長、可視域から紫外域の波長とするのが好ましい。したがって、レーザー発振装置で励起される基本波が１μｍから２μｍのレーザーの場合ならば、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、非晶質珪素膜の結晶化に際して、Ｎｄ:ＹＶＯ4レーザー発振装置（連続発振でもパルス発振でも）の場合、結晶から励起される基本波の波長は１０６４ｎｍであるので、照射するレーザー光は第２高調波（５３２ｎｍ）を用いるとよい。
【００６１】
なお、本明細書において、半導体の結晶化以外にも連続発振レーザー光やパルス発振レーザー光を照射する場合は、上記のレーザー装置が利用できる。
【００６２】
また、本発明において、連続発振レーザー光またはパルス発振レーザー光による照射領域を基板に対して移動するとは、基板を固定し、走査光学系によりレーザー光を移動させてレーザー光により走査すること、またはレーザー光による照射領域を固定し、移動機構を備えたステージによって基板を移動させることで、レーザー光を走査させること、さらに、レーザー光の照射領域と基板双方を移動させることも含む。
【００６３】
また、本発明において、結晶化のエネルギーを低下させる作用を有する金属元素を用いて、第１の結晶質半導体層を形成する場合は、膜厚は５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であればよい。これは膜厚が５０ｎｍよりも薄くなると、上記のような結晶成長が進行しにくくなるからである。また、膜厚が１００ｎｍを超えると、膜厚方向では結晶粒を１つにすることが難しく、また、結晶化に必要な金属元素が多くなるからである。
【００６４】
また、連続発振レーザー光を用いて第１の結晶質半導体層を形成する場合は、３０ｎｍ〜４００ｎｍ、より好ましくは１００ｎｍ〜１５０ｎｍであればよい。
【００６５】
また、従来では、連続発振レーザー光を用いて非晶質半導体膜を結晶化する場合は、照射エネルギーのマージン等の問題のため、その膜厚を６０ｎｍよりも厚くする必要がある。本発明では、第２の非晶質半導体膜を結晶化するために、連続発振レーザー光を用いるが、第２の結晶質半導体層は第１の結晶質半導体層を種として結晶成長させるので、結晶成長のための核生成位置を制御することができるようになる。そのため、第２の結晶質半導体層の厚さを６０ｎｍ以下、１０〜６０ｎｍの範囲に薄くすることができ、さらに、１０〜４０ｎｍの範囲がより好ましい。
【００６６】
また、パルス発振レーザー光を用いて結晶化する場合も、従来では５０ｎｍよりも薄い非晶質半導体膜を結晶化することは困難であったが、本発明の場合は、上記の同様の理由で、第２の結晶質半導体層の厚さを５０ｎｍ以下、１０〜５０ｎｍの範囲に薄くすることができ、４０ｎｍ以下がより好ましい。
【００６７】
なお、第２の非晶質半導体層の厚さの下限は、成膜手段に大きく依存し、ピンホールがないこと、再現性の点などから、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上が好ましい。
【００６８】
【発明の実施の形態】
図１〜２５を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００６９】
［実施形態１］
本実施形態では、第１非晶質半導体膜に結晶化を促進する金属元素を選択的に添加することにより、第１結晶質半導体層を形成する方法の一例を説明する。本実施形態では、ニッケル（Ｎｉ）を用い、また金属元素の添加方法として、溶液を用いる方法を説明する。
【００７０】
（図１参照）
結晶質半導体層を形成するための基板１０を用意する。基板１０は、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルニウムホウケイ酸ガラスなどのガラスでなるものや、石英や、シリコンウエハなど、半導体装置の用途や、温度などプロセス条件によって適宜選択することができる。プロセス温度に耐え得れば、耐熱性の高いプラスチック材料、例えばポリカーボネイド、ポリイミド、アクリル材料でなる基板を用いることもできる。また基板１０の形状は平面、曲面あるいは両方を有するものであり、平板状、帯状、長尺のものなど、プロセスや製造装置によって適宜選択される。
【００７１】
基板１０にガラスのような不純物を含むようなガラス基板を用いる場合には、非晶質半導体でなる第１の半導体膜１２を形成する前に、半導体膜が汚染されるのを防ぐために、下地膜１１となる絶縁膜を形成する。この絶縁膜としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン膜などの単層又はこれらを適宜組み合わせた多層膜を形成する。また、成膜方法は、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等公知の方法を採用できる。
【００７２】
次に、下地膜１１に密着して、第１の非晶質半導体膜１２を形成する。ここでは非晶質シリコン膜を形成する。形成方法は、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法などの公知の成膜方法を採用できる。
【００７３】
また、非晶質半導体でなる第１の非晶質半導体膜１２の厚さは５０ｎｍ〜１００ｎｍとすることができる。第１の非晶質半導体膜１２は結晶化され、最終的にＴＦＴのソース領域やドレイン領域を構成するため、あまり薄いと、ソース、ドレイン領域のシート抵抗が高くなってしまうからである。また、後述するように｛１１１｝の配向率を高くするために、膜が薄いと結晶化のためのマージンが非常に狭くなるため、５０ｎｍ以上とすることが望まれる。
【００７４】
次に、マスク膜１３を形成する。このマスク膜１３は、半導体の結晶化エネルギーを低下させる金属元素を第１の非晶質半導体膜１２に選択的に添加するためのものである。マスク膜１３としては、後に除去するため、第１非晶質半導体膜１２とエッチング選択性がある膜が好ましく、レジストや酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁膜を用いることができる。
【００７５】
また、マスク膜１３には、溝状（スリット状）の開口部１３ａが設けられており、この開口部１３ａ通して金属元素を非晶質半導体膜１２に添加する。開口部１３ａの溝の大きさは特に限定はないが、その幅は１０〜４０μｍ、長手方向の長さは、回路配置にあわせて任意で設定すればよい。また開口部１３ａの形状は溝状に限定されるものではなく、点状など任意に決めることができる。
【００７６】
（図２参照）
次に、前記金属元素を添加するため、スピナーを用いて、ニッケルを含む溶液を基板全面に塗布して、ニッケル層１４を形成する。溶液としては、酢酸ニッケル、硝酸ニッケル等の金属塩を水やエタノールに溶かした溶液を用いることができる。溶液を塗布する方法は、添加する金属元素の濃度を溶液の濃度を調節することで容易にできる点で有用である。
【００７７】
スピナーを用いて溶液を塗布すると、スピナーの回転により溶媒が乾燥し、溶液に溶けていたニッケルが基板平面に全面に残り、ニッケル層１４を形成する。よって、ニッケル層１４の厚さは単原子層程度であり、しかも完全な膜ではないと考えられるが、ニッケル原子が第１の非晶質半導体膜１２の表面に接触させることができれば、所期の効果が得られることがわかっている。
【００７８】
ただし、非晶質シリコンが水をはじいてしまうため、水溶液を塗布する場合は均一に塗布できないので、マスク膜１３の開口部１３ａにおいて露出している非晶質シリコンでなる第１の非晶質半導体膜１２の表面に数ｎｍ程度のシリコンの酸化膜を形成して、表面の塗れ性を改善するとよい。
酸化膜が極薄ければ、ニッケルなどの金属元素は酸化膜中を通過して介して、領域１２ａにおいて第１の非晶質半導体膜１２に選択的に接触させることができる。
【００７９】
酸化膜の形成方法は、スループットやプロセス温度を考慮すると、オゾンや酸素のような酸化性雰囲気でＵＶ光を照射する方法、第１の非晶質半導体膜１２の領域１２ａの表面にオゾンを含む水溶液をスピナーで塗布する方法など、短時間で、プロセス温度が低い方法が適当である。
【００８０】
（図３参照）
マスク膜１３が存在する状態で、加熱処理して、第１の非晶質半導体膜１２を結晶化し、第１の結晶質半導体膜１６を形成する。
加熱処理には、抵抗等を利用した加熱炉が用いられる。Ｎｉにより非晶質シリコン膜を結晶化する場合であれば、４００〜７００℃、好ましくは５００〜６００℃の温度で、４〜２４時間の加熱処理を行う。
【００８１】
また、シリコンを主成分としゲルマニウムを含む非晶質半導体、１原子％〜１０原子％程度のゲルマニウムを含む非晶質シリコン膜を結晶化させる場合であれば、非晶質シリコン膜の場合よりも加熱温度を若干高くする必要があり、５００〜７００℃の温度、好ましくは５５０〜６００℃とする。
【００８２】
あるいは、アークランプやハロゲンランプなどの高出力のランプを利用したＲＴＡ方式の加熱装置において、加熱処理を行ってもよい。また、ＲＴＡ方式の加熱装置において、アークランプやハロゲンランプによる加熱領域を線状にして、レーザー光の場合と同様に加熱領域を、ニッケルが添加された領域１２ａから、結晶成長させたい方向に基板に対して相対的に移動させて結晶成長させる方法も採用できる。
【００８３】
まず、結晶化は４００〜５００℃の加熱処理により金属元素とシリコンが反応してシリサイドが形成され、これが結晶核となりその後の結晶成長に寄与する。ニッケルシリサイド（以下、ＮｉＳｉ2と記する）が形成される。ＮｉＳｉ2の構造はホタル石型構造であり、ダイアモンド型構造のシリコン格子間にニッケル原子を配置した構造となっている。ＮｉＳｉ2からニッケル原子が無くなるとシリコンの結晶が残ることになる。数々の実験の結果から、ニッケル原子は非晶質シリコン側に移動していくことが判明しており、この理由は非晶質シリコン中の固溶度の方が結晶シリコン中のそれよりも高いためであると考えられる。
【００８４】
よって、あたかもニッケルがニッケルシリサイド１４を形成しつつ、第１の結晶質半導体膜（非晶質シリコン膜）１２中を移動して、結晶質シリコン１６'が形成されるようなモデルをたてることができる。
【００８５】
（図４参照）
以上のように、金属元素を選択的に添加することよって、いわゆるラテラル成長により非晶質シリコンでなる第１の非晶質半導体膜１２が結晶化され、結晶質シリコンでなる第１の結晶質半導体膜１６が形成される。加熱処理後、マスク膜１３を除去する。
【００８６】
結晶質シリコンでなる第１の結晶質半導体膜１６は、上述のように金属元素を選択的に添加して結晶化しているため、結晶粒の方位をそろえることができ、｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝の結晶面のうち、｛１１１｝の割合が最も高い膜となることが、実験でわかっている。別の言い方をすると、基板表面（第１の結晶質半導体膜１６の表面）の法線方向の結晶軸が＜１１１＞を示す結晶粒の割合が最も多い膜となっている、ということもできる。結晶の配向については、測定データを用いて、実施形態２と共に後で説明する。
【００８７】
また、第１の非晶質半導体膜１２を結晶化した後、連続発振レーザー光、パルス発振レーザー光または赤外光などを照射することで、第１の結晶質半導体膜１６の結晶粒内にのこる結晶欠陥を少なくすることができる。
【００８８】
（図５参照）
エッチングにより、第１の結晶質半導体膜１６を所定の形状にパターニングして、ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域となる１対の第１の結晶質半導体層１７を形成する。ただし、結晶成長の基点となった領域１２ａと結晶成長の終端の領域には、ニッケルが高濃度に含まれている。よって、このような領域は半導体素子に用いるのは好ましくないので、第１の結晶質半導体層１７にはこれらの領域を含まないようにパターニングされる。
【００８９】
（図６（ａ）参照）
次に、第１の結晶質半導体層１７に密着して、非晶質半導体でなる第２の非晶質半導体膜１８を形成する。ここでは非晶質シリコン膜を形成する。また、成膜方法は、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等の公知の方法を採用できる。
【００９０】
第２の非晶質半導体膜１８の厚さは、１０ｎｍ〜６０ｎｍ、好ましくは２０ｎｍ〜４０ｎｍとする。第２の非晶質半導体膜は結晶化され、最終的に薄膜トランジスタのチャネル形成領域となるため、第２の非晶質半導体膜１８を６０ｎｍ以下に薄く形成することで、チャネル形成領域の厚さが薄くなり、オフ状態でのリーク電流値を抑える効果や、オン電流／オフ電流比を高くする効果が期待できる。
【００９１】
（図６（ｂ）、図６（ｃ）参照）
次に、エッチングにより、ＴＦＴとなる領域を残して、第２の非晶質半導体膜（非晶質シリコン）１８をパターニングして、第２の非晶質半導体層１９を形成する。なお、２つの第１の結晶質半導体層１７はそれぞれ、第２の非晶質半導体層１９のパターンよりも大きく形成されていたため、このエッチングに用いられたマスクにより、第１の結晶質半導体膜１７もパターニングされている。
【００９２】
図示のように、第２の非晶質半導体層１９は、第１の結晶質半導体層１７と重なる領域を含むようにパターニングされる。第１の結晶質半導体層１７と重なっていない領域１９ａがＴＦＴのチャネル形成領域となる領域である。図６（ｂ）は上面図であり、同図（ｃ）は同図（ｂ）のｘ−ｘ'断面図である。
【００９３】
（図７（ａ）〜（ｃ）参照）
図７（ａ）に示すように、連続発振レーザー光をその照射領域２１が基板１０に対して、チャネル長方向に平行な方向に、第１の結晶質半導体層１７と重なっている領域から、重なっていない領域１９ａに向かって移動しながら照射する。
上記のように照射領域２１を基板に対して相対的に移動しつつ、連続レーザー光を第２の非晶質半導体層１９全体に照射することにより、第２の非晶質半導体層１９全体を結晶化して、第２の結晶質半導体層２２を形成する。
【００９４】
連続発振レーザー光による照射領域２１は常時レーザーが照射されているので、照射領域では、第２の非晶質半導体層１９は溶融されて、溶融部（液相）−非溶融部（固相）の界面が形成される。よって、照射領域２１を移動すると、この移動に伴って、液相−固相の界面が移動し、先に溶融していた部分が冷却して凝固していると考えられる。このような過程により第２の非晶質半導体層１９が結晶化する。このため、第２の非晶質半導体層１９は、溶融部分（照射領域２１に該当する）の移動方向に結晶成長することとなり、基板１０の表面（第２の非晶質半導体層１９の表面）の水平方向に長い形状の結晶粒を成長させることができる（いわゆるラテラル成長）。
【００９５】
チャネル長方向に沿って１回ほど照射領域２１を移動することで、少なくとも１つの第２の結晶質半導体層１９全体に連続発振レーザー光が照射されるようにするために、図示のように連続発振レーザー光のビーム（光束）を一方向に拡大して、長軸のビームとなるようにする。図７（ａ）ではビームの断面形状は四隅の丸い矩形状のように図示されているが、長楕円形であっても、線状であっても、矩形状であってもよい。
【００９６】
また、連続発振レーザー光の照射は、白抜きの矢印で示す移動方向に１回だけ移動しながら照射することに限定されるわけではなく、チャネル長方向に沿って往復したり、あるいは白抜きの矢印に示す１方向に複数回移動させたりすることも含む。
【００９７】
上述のように連続発振レーザー光による結晶化は、半導体を溶融させて結晶成長させるため、得られる結晶質半導体の結晶性は種となる結晶質半導体の結晶性に依存する。
【００９８】
よって、第２の結晶質半導体層２２の領域（第１結晶質半導体層１７と重なっていない領域）２２ａは、第１の結晶質半導体層１７を種として結晶成長するため、その結晶構造は第１の結晶質半導体層１７の結晶構造を複写するように成長する。
【００９９】
第１の結晶質半導体層１７の結晶は、｛１１１｝に配向している割合が最も大きいため、第２の結晶質半導体層２２の領域２２ａでの結晶構造もまた、｛００１｝、｛１０１｝、｛１１１｝のうち、｛１１１｝配向率が最も高くなり、結晶面が｛１１１｝に揃ったものとすることができる。
【０１００】
（図７（ｄ）参照）
図７（ｄ）は、第２の結晶質半導体層２２における領域２２ａの、概略的な斜視図である。
本実施形態では、結晶化される第２の非晶質半導体膜を６０ｎｍ以下、さらには４０ｎｍ以下と薄くしても、チャネル形成領域となる領域２２ａのチャネル長方向の長さよりも結晶粒の結晶成長距離を十分に長することができるため、領域２２ａにおいて、結晶成長方向であるチャネル長方向に平行な粒界ＧＢが存在するが、チャネル幅方向には存在しないようにすることを特徴とする。
【０１０１】
連続発振レーザー光による結晶化によって、レーザー光の移動方向に、１つの結晶を１００μｍ〜１５０μｍ程度の距離まで結晶成長させることができるが、結晶化される半導体膜の膜厚が薄くなると、その結晶成長距離を長くすることが非常に難しくなることがわかっている。
【０１０２】
本実施形態の場合、６０ｎｍ以下と薄くしても、領域２２ａは第１の結晶質半導体層１７を種として結晶成長させるため、その核生成位置を制御できること、あわせてＴＦＴのような素子であれば通常、領域２２ａの大きさはチャネル長×チャネル幅程度の大きさであり、たかだか十数μｍ平方程度であることから、上記のように領域２２ａにおいて、結晶成長方向に平行なチャネル長方向に粒界ＧＢが存在するが、チャネル幅方向には存在しないようにすることが容易になる。
【０１０３】
また、第２の結晶質半導体層２２の領域２２ａは膜厚方向には１つの結晶粒でなるため、領域２２ａは、結晶粒界を少なくすることができると共に、上記のように粒界ＧＢは結晶成長方向に平行なチャネル長方向のみに形成されるようにできる。
【０１０４】
このような結晶成長をさせるには、連続発振レーザー光の出力、照射領域の移動速度、照射領域の面積や移動方向の幅などを調節することで、連続発振レーザー光により半導体に与えるエネルギー密度を最適化することで実現することできる。
また、連続発振レーザー光を照射しているときに、基板を加熱したり、マイクロ波などを照射したりして、熱エネルギー、電磁エネルギーなどを半導体層に与えることで、結晶化のエネルギーを低下させるようにしてもよい。
【０１０５】
以上の工程にて、薄膜トランジスタの活性層となる第１及び第２の結晶質半導体層が形成される。以降は、公知のトップゲート型薄膜トランジスタの製造方法にならって、薄膜トランジスタを形成することができる。
【０１０６】
（図８（ａ）参照）
例えば、第２の結晶質半導体層２２上に、ゲート絶縁膜３０を形成し、ゲート絶縁膜３０上にゲート電極３１を形成する。
【０１０７】
（図８（ｂ）参照）
ゲート電極３２をマスクにして、第１及び第２の結晶質半導体層１７、２２に、不純物をドープする。薄膜トランジスタをＮチャネル型にするならばＰ（リン）をドープし、Ｐチャネル型にする場合にはＢ（ボロン）をドープする。その結果、第１及び第２の結晶質半導体層１７、２２が積層してなる活性層に、チャネル形成領域３２、ソース領域３３、ドレイン領域３４およびが自己整合的に形成される。
【０１０８】
（図８（ｃ）参照）
ゲート電極３２上に層間絶縁膜３５を形成する。ソース領域３３、ドレイン領域３４を電極または配線に接続させるために、層間絶縁膜３５にコンタクトホールを形成し、ソース電極３６、ドレイン電極３７を形成し、薄膜トランジスタが完成する。
【０１０９】
ソース領域およびドレイン領域３３、３４は、第１の結晶質半導体層１７と第２の結晶質半導体層２２とが積層した部分に設けられている。チャネル形成領域３２は、第２の結晶質半導体層２２が第１の結晶質半導体層１７と重なっていない領域２２ａに設けられている。前記の構成は、トップゲート型ＴＦＴおよび逆スタガーのようなボトムゲート型ＴＦＴを作製した場合も共通である。
【０１１０】
本実施形態の薄膜トランジスタにおいて、チャネル形成領域３２を構成する第２の結晶質半導体層２２は、結晶粒界がチャネル長方向に平行になり、キャリアの移動を妨げる粒界をなくすように形成されるため、薄膜トランジスタの電界効果移動度を大きくすることができる。
【０１１１】
また、多数の薄膜トランジスタを同一基板上に作製しても、チャネル形成領域となる第２の結晶質半導体層を｛１１１｝にそろえるようにしたため、素子ごとの特性のばらつきを抑えることができる。
【０１１２】
また、１０〜４０ｎｍ程度の薄いチャネル形成領域でも、上記のように結晶配向をそろえることができるため、電界効果移動度を大きくするだけでなく、しきい値電圧値、サブスレッショルド特性も良好なものとすることができる。
【０１１３】
［実施形態２］
実施形態１では、金属元素を選択的に添加することにより、第１の結晶質半導体膜の結晶配向を｛１１１｝に優先配向させたものである。これに対して、本実施形態では、第１の非晶質半導体膜として、ゲルマニウムを添加したシリコン膜を用いることで、｛１０１｝に優先配向した第１の結晶質半導体膜を形成する方法を説明する。
【０１１４】
（図９参照）
まず、実施形態１と同様に、基板１０に下地膜１１を形成し、下地膜１１上に、第１の非晶質半導体膜４３として、非晶質のゲルマニウムを添加したシリコン膜を形成する。形成方法は、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法などの公知の成膜方法を採用できる。
【０１１５】
プラズマＣＶＤ法を適用する場合には、ＳｉＨ4とＧｅＨ4とからなる反応ガス、またはＳｉＨ4と、Ｈ2で希釈したＧｅＨ4とでなる反応ガスを加えて反応室に導入し、１〜２００ＭＨｚの高周波放電により分解し基板上に非晶質半導体膜を堆積させる。反応ガスは、ＳｉＨ4の代わりにＳｉ2Ｈ6またはＳｉＦ4を、ＧｅＨ4の代わりにＧｅＦ4を採用しても良い。
減圧ＣＶＤ法を用いる場合にも同じ反応ガスを用いることができ、Ｈｅで反応ガスを希釈したものを用いることが好ましい。また、４００〜５００℃の温度で形成するとよい。
【０１１６】
本実施形態において、第１の非晶質半導体膜４２であるゲルマニウムを含むシリコンを主成分とする膜は、｛１０１｝の配向率を高くするために、そのゲルマニウムの含有量を１原子％〜１０原子％、好ましくは１〜５原子％の範囲とする。ゲルマニウムの含有量は、ＣＶＤ法の場合であれば、例えば、反応ガスとして用いられるＳｉＨ4とＧｅＨ4の流量比（分圧）で調節することができる。また、スパッタ法を用いる場合は、ターゲットに含まれるゲルマニウムの濃度や、反応ガスに用いたゲルマニウムを含むＧｅＨ4の流量により調節することができる。
【０１１７】
（図１０参照）
シリコンの結晶化エネルギーを低下させる金属元素を前記第１の非晶質半導体膜４２の表面全体に添加して、第１の非晶質半導体膜４２の表面に金属元素を含む層を形成する。ここでは、スピナーを用いて酢酸ニッケル水溶液を塗布して、ニッケル層４３を形成する。あるいは、第１の結晶質半導体膜４２を形成する前に、下地膜１１の表面に、上記のようにニッケル溶液を塗布してニッケル層４３を形成してから、第１の非晶質半導体膜４２を形成してもよい。
【０１１８】
（図１１参照）
前記金属元素を導入した後、当該金属元素を利用して非晶質半導体膜を結晶化することにより、｛１０１｝が優先的に配向している第１の結晶質半導体膜４５を形成できる。結晶化は加熱炉を用いた加熱処理、レーザー光または紫外線、赤外線などの強光の照射によって行うことができる。
【０１１９】
加熱処理は５００〜７００℃の範囲で行うことが可能であるが、温度の上限は使用する基板の耐熱温度が一つの上限として考慮される。ガラス基板の場合にはその歪み点以下が上限温度の一つの根拠となる。さらに、温度の上限としては、第１の非晶質半導体膜４２に偶発的な自然核が発生しないような温度にすることも考慮され、実施形態１において説明した金属元素とシリコンとの反応のみにより結晶成長が進行するような温度とする。
【０１２０】
上記のように結晶化のために金属元素を添加し、また非晶質シリコン膜にゲルマニウムを含ませることで、｛１０１｝面の配向率が高い結晶質シリコン膜が得られるメカニズムは、現段階で明確ではないが、以下のような推測ができる。
【０１２１】
実施形態１で説明したように、ニッケルを用いて非晶質シリコン膜を結晶化する場合、４００〜６００℃程度の加熱処理によりニッケルとシリコンが反応してニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ2）が形成される。このニッケルシリサイドが結晶核となりその後の結晶成長に寄与するが、ＮｉＳｉ2と結晶シリコンの界面エネルギーが最も小さくなるのは、[１１１]面とが接する場合であるので、結晶質シリコン膜の表面と平行な面は[１０１]面となり、この格子面が優先的に配向すると考えられる。
【０１２２】
しかしながら、結晶成長方向が基板表面に対し平行な方向に、しかも柱状に成長する場合には、その柱状結晶を軸とした回転方向には自由度があるため、必ずしも｛１０１｝面が配向するとは限らず、実験では、実施形態１で示したように｛１１１｝が優先的に配向する傾向が高かった。
【０１２３】
本実施形態では、第１の結晶質半導体膜の｛１０１｝格子面の配向を高めるために、柱状結晶の回転方向に制約を与え、自由度を低減させるために、非晶質シリコンにゲルマニウムを１原子％〜１０原子％程度添加することとで、｛１０１｝への配向率を２０％以上にするようにしたものである。
【０１２４】
非晶質シリコンに１原子％〜１０原子％程度のゲルマニウムを含有させると、結晶核の発生密度が低下することがわかっている。これは、結晶核であるＮｉＳｉ2が形成されるとき、シリコンとニッケルの原子間距離とゲルマニウムとニッケルの原子間距離の違いにより、ゲルマニウムが、ＮｉＳｉ2から排除されつつ上述の結晶成長が起っているためであると推測される。
【０１２５】
したがって、この推測に従えば、シリコン膜に含まれるゲルマニウムは、シリコンの結晶の外側に偏析するような状態で存在しており、このような状態のゲルマニウムがシリコン結晶について、基板の法線方向の結晶軸の回転方向の自由度を低下させるために、結晶質シリコン膜の表面と平行な面は｛１０１｝面となり、この格子面が優先的に配向すると考えられる。
【０１２６】
（図１２参照）
｛１０１｝が優先して配向した第１の結晶質半導体膜４５が形成される。以降の工程は、実施形態１と同様に行えばよい。第１の結晶質半導体膜４５を所定の形状にパターニングして、一対の第１の結晶質半導体層４６を形成する。一対の第１の結晶質半導体層４６は、それぞれ、ソース領域、ドレイン領域を構成するものである。
【０１２７】
（図１３参照）
第１の結晶質半導体層４６に接して非晶質シリコンの非晶質半導体膜を形成し、実施形態１と同様に所定の形状にパターニングして、第２の非晶質半導体層４７を形成する。なお、図１３（ａ）は上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のｘ−ｘ'断面図である。
【０１２８】
（図１４（ａ）、（ｂ）参照）
実施形態１と同様に、連続発振レーザー光をその照射領域２１が基板１０に対して、チャネル長方向に平行に、第１の結晶質半導体層４６と重なっている領域から、重なっていない領域４７ａに向かって移動することで、第２の非晶質半導体層４７全体がレーザー光に照射されるようにして結晶化し、第２の結晶質半導体層４８を形成する。
【０１２９】
連続発振レーザー光の照射は１度のみに限らず、複数照射する場合も含む。この場合は、連続発振レーザー光をチャネル長方向に沿って往復するように移動させたり、一方向に複数回移動させてもよい。
【０１３０】
（図１４（ｂ）、（ｃ）参照）
よって、第２の結晶質半導体層４８は、第１の結晶質半導体層４６と重なっていない領域４８ａを含め、第１の結晶質半導体層４６を種として結晶化されるため、第１の結晶質半導体層４６の結晶構造を複写するように結晶成長され、｛００１｝｛１０１｝および｛１１１｝の結晶面のうち、｛１０１｝の割合が最も高い結晶質半導体とすることができる。
【０１３１】
（図１４（ｄ）参照）
図１４（ｄ）は、第２の結晶質半導体層４８の領域（第１の結晶質半導体層４６と重なっていない領域）４８ａの、概略的な斜視拡大図である。実施形態１において説明したように、第２の非晶質半導体層４７が６０ｎｍ以下、例えば１０〜４０ｎｍと薄い場合でも、連続発振レーザー光による結晶化された第２の結晶質半導体層４８において、少なくともチャネル形成領域となる領域４８ａにおいて、結晶成長方向であるチャネル長方向に平行な粒界ＧＢが存在するが、チャネル幅方向には存在しないようにすることが可能である。
【０１３２】
以上の工程にて、薄膜トランジスタの活性層となる第１及び第２の結晶質半導体層が形成される。以降は、実施形態１で示したように公知のトップゲート型薄膜トランジスタの製造方法にならって、薄膜トランジスタを形成することができる。もちろん、第１及び第２の結晶質半導体層を形成する前に、ゲート電極を形成して、ボトムゲート型の薄膜トランジスタを作製することもできる。
【０１３３】
本実施形態の第１及び第２の結晶質半導体層を活性層に用いた薄膜トランジスタは、実施形態１と同様、チャネル形成領域を構成する第２の結晶質半導体層は、結晶粒界がチャネル長方向に平行であり、キャリアの移動を妨げる粒界をなくすように形成されるため、薄膜トランジスタの電界効果移動度を大きくすることができる。
【０１３４】
また、本実施形態では、チャネル形成領域となる第２の結晶質半導体層４８の結晶を｛１０１｝にそろえるようにしたため、多数の薄膜トランジスタを同一基板上に作製しても、素子ごとにチャネル形成領域の結晶配向をそろえることができるため、素子ごとの特性のばらつきを抑えることができる。
【０１３５】
特に、１０〜４０ｎｍ程度の薄いチャネル形成領域を形成することで、しきい値電圧値、サブスレッショルド特性も良好なものとするとともに、上記のように｛１０１｝に配向をそろえることで電界効果移動度を大きくすることができる。
【０１３６】
また、本実施形態では、冒頭で示したように、チャネル形成領域が｛１０１｝に優先的に配向していることに特徴がある。一般にＰチャネル型のＴＦＴは、ホールがキャリアとなるため電界効果移動度を高くすることは、Ｎチャネル型のＴＦＴよりも困難であるが、｛１０１｝結晶面がホールの移動度が最も高くなることが知られており、本実施形態により、Ｐチャネル型ＴＦＴの電界効果移動度をより高くできるという効果が期待できる。
【０１３７】
［第１の結晶質半導体膜の配向について］
ここでは、実施形態１及び２の方法で形成された第１の結晶質半導体膜について、上記したＥＢＳＰ法により得られた標準三角形用いて、その結晶の配向について述べる（図３６、３７参照）。すでに、標準三角形については図３５を用いて説明したが、図３５（Ｂ）は配向の分布を等高線表示したものであるが、図３６、図３７も図３５（Ｂ）と同様に等高線表示したものであるが、色（濃淡）によって等高線を示したものである。
【０１３８】
標準三角形の濃度を示す数値は"times random"と呼ばれ、文字通り、ランダムな配向を仮定した場合に対する倍数を示している。つまり、全測定点を標準三角形の中に均等に分布させた場合の点密度を基準とし、実際のデータの逆極点の密度が基準の何倍となっているかを示している。よって１より大きい数値であれば、優先配向を持っていることになる。また、配向率の割合は、全測定の点数に対する割合を示すものである。
【０１３９】
（図３６）
図３６（ａ）の標準三角形は、実施形態１の結晶質半導体膜のものであり、図３６（ｂ）の標準三角形は、実施形態２の結晶質半導体膜のものである。
【０１４０】
図３６（ａ）の試料の作製方法は、ガラス基板上に酸化珪素でなる下地膜を形成し、この下地膜上に第１の非晶質半導体膜としてゲルマニウム（Ｇｅ）を含まない非晶質シリコン膜を形成した。非晶質シリコン膜はプラズマＣＶＤ装置で成膜され、反応ガスとしてＳｉＨ4を用いた。ＳｉＨ4の流量は１００ｓｃｃｍとした。金属元素を選択的に添加するために、酸化珪素でなるマスク膜を形成し、ニッケル濃度が１０ｐｐｍの酢酸ニッケルの水溶液を選択的に塗布した。結晶化のための加熱条件は、温度５７０℃、加熱時間１４時間である。
【０１４１】
図３６（ａ）の標準三角形から、実施形態１の試料は｛１１１｝が最も強く優先的に配向していることが容易に理解できる。
【０１４２】
図３６（ｂ）の試料の作製方法は、石英基板上に第１の結晶質半導体膜として、ゲルマニウムを含む非晶質シリコン膜をＣＶＤ装置により成膜した。反応ガスとして、ＳｉＨ4と、Ｈ2で希釈したＧｅＨ4とを用いた。反応ガスの流量は、ＳｉＨ4が１００ｓｃｃｍ、Ｈ2で希釈したＧｅＨ4が１０ｓｃｃｍである。金属元素を添加するために、ニッケル濃度が１０ｐｐｍの酢酸ニッケルの水溶液を膜の表面の全面に塗布した。結晶化のために、温度５００℃で１時間加熱した後、さらに５８０℃で４時間加熱した。
【０１４３】
図３６（ｂ）の標準三角形から、実施形態２の試料は｛１０１｝最も強く優先的に配向する傾向があることが容易に理解できる。また、図３６（ａ）と（ｂ）のデータを対比することで、ゲルマニウムを添加することにより、結晶性シリコン膜において｛１０１｝配向が優先的に起ることが理解できる。図示の例では、６０％もの高い配向率を示す。
【０１４４】
なお、図３６（ｂ）の試料は基板に石英を用いているが、ガラス基板を用い、下地に酸化珪素膜が形成された試料の場合は、ニッケル酢酸の水溶液のニッケル濃度を０．１ｐｐｍとすることで、｛１０１｝配向率が６０％以上にすることができる。
【０１４５】
実験により、非晶質シリコン膜に添加するニッケルの濃度によって、｛１０１｝の配向率が変化することがわかっている。ガラス基板に下地膜を介してゲルマニウムを含む非晶質シリコン膜を形成し、酢酸ニッケル水溶液のニッケル濃度を変化させて、他の条件を同じにして、｛１０１｝配向率（許容値の角度＝１０度）の変化を調べた。ニッケル濃度が０．１ｐｐｍのとき約６０％、１ｐｐｍのとき５０％程度、１０ｐｐｍのとき３０％程度、３０ｐｐｍのとき２０％程度であった。すなわち、添加するニッケルが少ないほど｛１０１｝配向率が高くなる傾向があることがわかる。
【０１４６】
さらに、実験により、実施形態２の例において、ゲルマニウムを含む結晶質シリコン膜の｛１０１｝の配向率は、ゲルマニウムの濃度に依存することもわかっている。
【０１４７】
ガラス基板に下地膜を介してゲルマニウムを含む非晶質シリコン膜を形成し、酢酸ニッケル水溶液のニッケル濃度が１０ｐｐｍとし、非晶質シリコン膜を形成する際の、Ｈ2で希釈したＧｅＨ4の流量を変化させ、他の条件を同じにして、｛１０１｝配向率の変化を調べた。その結果、Ｈ2で希釈したＧｅＨ4の流量が、５ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ、１５ｓｃｃｍである場合、それぞれの｛１０１｝配向率（許容値の角度＝１０度）は、２０％程度、３０％程度、２０％程度である。
【０１４８】
また、上記の条件で成膜されたシリコン膜中のゲルマニウムの濃度は、ＳＩＭＳによる測定では、流量が５ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ、１５ｓｃｃｍの場合、１．５原子％、３．５原子％、１１．０原子％であった。
【０１４９】
よって、添加されるニッケルの量や、用いる基板の種類にもよるが、許容値の角度が１０度以内の場合に｛１０１｝配向を２０％以上とするには、シリコン膜中のゲルマニウムの濃度は１原子％以上１０原子％以下とすることが好ましい。
【０１５０】
図３６（ｃ）は、参考例１の結晶質シリコン膜についての標準三角形である。図３６（ａ）に示される実施形態１の試料は、酢酸ニッケル溶液を選択的に塗布して結晶化されたものであるのに対して、参考例１では、酢酸ニッケル溶液を非晶質シリコン膜の表面全面に塗布して、結晶化したものである。
【０１５１】
参考例１の試料も、ニッケルを添加して結晶化された結晶質シリコン膜であるため、｛１１１｝に配向する傾向があることがわかる。しかしながら、図３６（ａ）と（ｃ）の標準三角形を対比するとわかるように、参考例１では｛１１１｝の配向率が１４％と、実施形態１の試料が約４９％であることと比較すると、低い値となっている。よって、金属元素を添加し、かつ、その添加箇所を選択的にしてラテラル成長させることで、｛１１１｝配向率を高くする効果があることがわかる。
【０１５２】
（図３７参照）
また、図３７は、参考例２の結晶質シリコン膜についての標準三角形で、いわゆるポリシリコンと呼ばれる多結晶シリコン膜のものである。石英基板上の非晶質シリコン膜を６００℃、２０時間加熱した試料である。
【０１５３】
参考例２の多結晶シリコン膜は、｛１１１｝、｛１０１｝、｛００１｝のいずれかに優先的に配向しているものではなく、結晶性に異方性がなく、ランダムな配向になっていることがわかる。
【０１５４】
したがって、図３６（ａ）、（ｂ）と図３７を対比することで、金属元素を添加すること、またゲルマニウムを非晶質シリコン膜に含ませることで、結晶化されたシリコン膜の結晶面にある特定の面方位に優先配向させるという効果があるということがわかる。
【０１５５】
［実施形態３］
本実施形態では、連続発振レーザーを照射して下層の第１の結晶質半導体層を形成し、連続発振レーザー光を照射することにより、第１の結晶質半導体層を種として上層の第２の非晶質半導体層を結晶化する例を説明する。
【０１５６】
（図１５参照）
まず、実施形態１と同様に、基板１０に下地膜１１を形成し、下地膜１１上に、第１の非晶質半導体膜として、非晶質シリコン膜５２を形成する。形成方法は、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法などの公知の成膜方法を採用できる。
【０１５７】
（図１６参照）
次に、連続発振レーザー光を照射して、第１の非晶質半導体膜５２を結晶化させる。連続発振レーザー光による照射領域２１を基板１０に対して相対的に矢印の方向に移動しながら、レーザー光を照射する。図１６において、第１の非晶質半導体膜５２の一点鎖線で示す領域５２ａは、薄膜トランジスタが形成される素子領域であって、後述する第２の結晶質半導体層の外形を示す。
【０１５８】
上述したように、連続発振レーザー光の照射領域２１の移動に伴って結晶成長するので、基板の平面に水平方向（横方向）に長い粒径の結晶粒を成長させることができる。また、連続発振レーザー光を用いた場合、実施形態１や２のように、特定の面方位に配向はしないが、照射領域２１の移動方向について、＜１００＞軸が成長しやすいという傾向があるということがわかっている。
【０１５９】
なお、本実施形態の場合も同様、レーザー光の照射は、一方向に１回ほど、照射領域２１を移動することで、少なくとも領域５２ａ全体が照射されるように、図示のように連続発振レーザー光１４のビーム（光束）を一方向に拡大して、長軸のビームとなるようにする。図１６ではビームの形状は長楕円形であるが、線状であっても、矩形状であっても、四隅の丸い矩形状であってもよい。
【０１６０】
また、本発明においては、連続発振レーザー光の照射は矢印の移動方向に１回だけ移動しながら照射することに限定されるわけではない。矢印に示す１方向に沿って往復したり、あるいは矢印に示す１方向に複数回移動させたりすることも含む。
【０１６１】
（図１７参照）
また、第１の非晶質半導体膜５２全面を結晶化する必要はなく、少なくとも、第１の結晶質半導体層となる領域５２ａを結晶化させて、結晶質半導体５３とすることができればよい。
【０１６２】
（図１８参照）
連続発振レーザー光による結晶化を行ったら、エッチングにより結晶化された領域５３を所定の形状にパターニングして、結晶質シリコンでなる２つの第１の結晶質半導体層５４を形成する。これらの第１の結晶質半導体層５４は、薄膜トランジスタのチャネル形成領域を結晶化させるための種結晶であり、かつ薄膜トランジスタのソース領域、ドレイン領域となる層でもある。
【０１６３】
上述したような基板の表面に水平方向な結晶成長、いわゆるラテラル成長をさせたため、第１の結晶質半導体層５４の結晶構造は、膜厚方向には結晶粒が１つであり、こられの結晶粒は連続発振レーザー光の移動方向に長い形状となっている。
【０１６４】
結晶化される第１の非晶質半導体膜５２の厚さは３０ｎｍ以上とする。これは最終的に素子となる第１結晶質半導体層はソース領域やドレイン領域を構成する部分であり、ここでの電極、配線とのコンタクト抵抗が高くならないようにするため、ある程度の膜厚が必要だからである。より好ましくは、非晶質半導体膜５２の厚さは１００ｎｍ以上とする。これは、結晶化する際に連続発振レーザー光の照射条件のマージンを広くするためであり、また、ある程度厚くすることにより、レーザー光の走査方向に＜１００＞軸がそろいやすいためでもある。
【０１６５】
また、第１の非晶質半導体膜５２の膜厚の上限は、連続発振レーザー光の照射領域において膜全部が溶融するような厚さになるように、４００ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ以下とする。
【０１６６】
（図１９（ａ）、（ｂ）参照）
次に、第１の結晶質半導体層５４に密着して、非晶質半導体でなる第２の非晶質半導体膜を形成する。ここでは非晶質シリコン膜を形成する。そして、第２の非晶質半導体膜を所定の形状にパターニングして、実施形態１と同様に、第２の非晶質半導体層５５を形成する。第２の非晶質半導体層５５の第１の結晶質半導体層５４と重なっていない領域５５ａは、チャネル形成領域となる領域である。
【０１６７】
第２の非晶質半導体膜５５の厚さは、実施形態１、２と同様に、６０ｎｍ以下の１０ｎｍ〜６０ｎｍ範囲、好ましくは２０ｎｍ〜４０ｎｍとする。第２の非晶質半導体膜は結晶化され、最終的に薄膜トランジスタのチャネル形成領域を構成する膜である。第２の非晶質半導体膜５５の膜厚を１０ｎｍ〜６０ｎｍ程度に薄く形成することで、チャネル形成領域の厚さが薄くなり、オフ状態でのリーク電流値を抑える効果や、オン電流／オフ電流比を高くする効果がえられる。
【０１６８】
（図２０参照）
そして、第１の非晶質半導体膜５２を結晶化した場合と同様に、連続発振レーザー光による照射領域２１を基板１０に対して相対的に、チャネル長方向に沿って移動しながら照射することにより、第２の非晶質半導体層５５全体を結晶化し、第２の結晶質半導体層５６を形成する。
【０１６９】
第２の結晶質半導体層５６において、第１の結晶質半導体層５４と重なっていない領域５６ａに薄膜トランジスタのチャネル形成領域が設けられる。本実施形態においても、連続発振レーザー光を用いて、第２の結晶質半導体層５６を形成しているので、領域５６ａの粒界は結晶成長方向に平行なチャネル長方向のみに存在し、チャネル幅方向の結晶粒界が存在しないようにできる。
【０１７０】
（図２１参照）
図２１を用いて、第２の非晶質半導体層５４の結晶化について説明する。
実施形態１、２と同様、連続発振レーザー光をその照射領域２１が基板１０に対して、チャネル長方向に平行な方向に、第１の結晶質半導体層５４と重なっている領域から、重なっていない領域５５ａに向かって移動しながら照射する。
【０１７１】
本実施形態の第１の結晶質半導体層５４は、実施形態１や２と異なり、面方位はランダムであるが、結晶成長方向に＜１００＞軸が現れやすいことわかっている。この点に着目して、本実施形態では、連続発振レーザー光を用いて第２の非晶質半導体層をラテラル成長させる際に、第１の結晶質半導体層の結晶性に異方性を持つ側面５４ａが、チャネル形成領域となる領域５６ａの結晶成長に寄与できるように配置することで、この領域５６ａにおいて結晶軸を＜１００＞となるように、すなわち結晶面を｛１００｝にそろえるようにしたものである。そこで、第１及び第２の非晶質半導体膜を結晶化する際に、連続発振レーザー光の照射領域の移動方向をチャネル長方向にあわせている。
【０１７２】
上記のように、本実施形態では、第１の結晶質半導体層の側面５４ａの面方位により、第２の結晶質半導体層の領域５６ａの結晶面の方位を決定づけるようにしているので、第１の結晶質半導体層５４の厚さを１００ｎｍ以上として、第２の非晶質半導体層を結晶化させる際に、第１の結晶質半導体層の側面５４ａから優先的な結晶成長が起りやすくするとよい。
【０１７３】
以上の工程にて、薄膜トランジスタの活性層となる第１及び第２の結晶質半導体層５４、５６が形成される。以下は、公知のトップゲート型薄膜トランジスタの製造方法にならって、例えば、実施形態１で説明したように、薄膜トランジスタを形成すればよい。もちろん、ゲート電極を先に形成して、第１及び第２の結晶質半導体層を形成することで、ボトムゲート型薄膜トランジスタを形成できることはいうまでもない。
【０１７４】
［実施形態４］
実施形態３では、第１の結晶質半導体層の形成は、非晶質半導体でなる第１の非晶質半導体膜５２の所定の領域を結晶化し、しかる後エッチングによりパターニングする方法をとった。
【０１７５】
この形成方法に対して、エッチングにより、第１の非晶質半導体膜５２を予め所定の形状にパターニングし、その後、実施形態３と同様に一定の方向に移動しながら連続発振レーザー光を照射して結晶化することで、第１の結晶質半導体層を形成することも可能である。
【０１７６】
［実施形態５］
上記の実施形態では、第１の結晶質半導体層の形状を立方体としたが、本発明では、第１の結晶質半導体層を種として第２の非晶質半導体層を結晶化することができれば、第１の結晶質半導体層の形状は立方体に限定されるものではない。本実施形態では、第１の結晶質半導体層の形状の変形例を示す。
【０１７７】
（図２２（ａ）参照）
まず、実施形態１や２で説明したように、基板１０に下地膜１１を介して第１の結晶質半導体層６１を形成する。なお、下地膜１１の一点鎖線で示す領域１１ａは、後に形成される第２の結晶質半導体層の輪郭を示す。本実施形態も、上記の実施形態同様、第１の結晶質半導体層６１を第２の結晶質半導体層からはみ出すように広くしている。
【０１７８】
（図２２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）
次に、第１の結晶質半導体層６１に密着して、基板１０全面に、第２の非晶質半導体膜として、非晶質シリコン膜を成膜する。公知の方法で、レジストでなるマスクを形成し、このマスクを用いて、第２の非晶質半導体膜を所定の形状にエッチングし、第２の非晶質半導体層６２を形成すると共に、第１の結晶質半導体層６１もエッチングされる。
【０１７９】
図２２（ｃ）は図２２（ｂ）の線ｘ−ｘ'による断面図であり、図２２（ｄ）は第１の結晶質半導体層６１'の上面図である。以下、実施形態１乃至３で説明したように、連続発振レーザー光を用いて第２の非晶質半導体層６２を結晶化し、第２の結晶質半導体層を形成する。得られた第１及び第２の結晶質半導体層が積層した半導体層に、チャネル形成領域、ソース領域及びドレイン領域などを形成し、薄膜トランジスタを作製することができる。
【０１８０】
一般に、薄膜トランジスタの半導体層は、ソース領域やドレイン領域よりもチャネル形成領域の幅が狭い。そこで、本実施形態のように、種となる結晶面の幅をチャネル幅にあわせて細くしておくことに特徴がある。このように第１の結晶質半導体層６１'を成形することで、チャネル形成領域において、チャネル長方向に沿わないような結晶成長を抑制される効果が期待され、チャネル形成領域での結晶方位を揃えることが、より再現性よくできる。
【０１８１】
（図２３参照）
次に、第１の結晶質半導体層において、第２の非晶質半導体層と接する側面に凹凸を設ける一例を図２３に示す。図２３において図２２と同じ符号は同じ構成要素を示している。図２３（ａ）は、図２２（ｂ）に対応し、第１の結晶質半導体層６３と第２の結晶質半導体層６４が形成された状態を示す。
【０１８２】
図２３（ｂ）は第１の結晶質半導体層６３の上面図である。図示のように、第１の結晶質半導体層６３の側面６３ａに鋸波状の凹凸が形成されている。この凹凸を形成することで、第１の結晶質半導体層６３の側面からの結晶成長が優位に起ることが期待できるため、実施形態３や４の場合に特に有効である。
【０１８３】
なお側面の形状は図２３に図示する形状に限ることなく、三角波や矩形波、正弦波、円弧などの形状の凹凸を付すこともできる。
【０１８４】
［実施形態６］
上記の実施形態１乃至３では、上層の第２の結晶質半導体層を形成するために、連続発振レーザー光を用いる例を説明したが、本発明においては、連続発振レーザーの代りに、パルス発振レーザー光を用いることもできる。本実施形態では、パルス発振レーザー光を用いる方法を説明する。
【０１８５】
（図２４（ａ）参照）
ここでは、実施形態１で説明したプロセスを例にして、本実施形態を説明する。実施形態１と同様に、図６までの工程を行う。即ち、下地膜１１を介して、基板１０に１対の第１の結晶質半導体層７１を形成し、これら第１の結晶質半導体層７１上に接して、第２の非晶質半導体層７２を形成する。第２の結晶質半導体層の領域７２ａは薄膜トランジスタのチャネル形成領域となる領域である。
【０１８６】
そして、パルス発振レーザー光の照射領域７３を基板１０に対して一定の方向に、相対的に移動させることで、第２の非晶質半導体層７２全体にパルス発振レーザー光を照射して、第２の結晶質半導体層７４を形成する。第２の結晶質半導体層７４の領域７４ａは第２の非晶質半導体層７２の領域７２ａに対応する。
【０１８７】
（図２４（ｂ）、（ｃ）参照）
パルス発振レーザー光の照射領域７３を基板１０基板の表面に平行であって、かつチャネル長方向と直交する方向に移動しながら、パルス発振レーザー光を照射する。照射領域７３には、第２の非晶質半導体層７２の第１の結晶質半導体層７１と重なっている領域と、重なっていない領域７２ａが共に含まれるようにする。
【０１８８】
これはパルス発振レーザー光では、照射時間が数ｎ秒〜数十ｎ秒程度と、連続発振レーザー光と比較して非常に短いため、連続発振レーザー光のように固相−液相界面を移動させながら照射することができないためである。そこで、本実施形態では、パルス発振レーザー光によって溶融される領域である照射領域７３に、常に結晶成長の種となる第１結晶質半導体層７１が含まれるようにしている。
【０１８９】
上述したようにパルス発振レーザー光を移動しながら照射することで、照射領域７３において、常に第１の結晶質半導体層７１のみから結晶成長させることができ、結晶成長方向をチャネル長方向に平行にすることができる。すなわち、核生成位置と、結晶成長方向を制御することで、第２の非晶質半導体層７２を第１の結晶質半導体層７１の結晶構造を複写するように、ラテラル成長させることができる。
【０１９０】
（図２４（ｃ）、（ｄ）参照）
また、第２の結晶質半導体層７４の領域７４ａは１対の第１の結晶質半導体層７１のそれぞれから結晶成長するため、結晶成長方向に平行であるチャネル長方向に形成される複数の粒界ＧＢ１と、チャネル幅方向は、異なる第１の結晶質半導体層７１を種に成長した粒界同士がぶつかって形成されるの１つの結晶粒界ＧＢ２が形成される。また、領域７４ａは膜厚方向には１つの結晶粒でなる。
【０１９１】
このように結晶成長をさせるには、パルス発振レーザー光の出力、照射領域の移動速度、照射領域の面積や移動方向の幅などを調節することで、与えるエネルギー密度を最適化することで実現できる。また、パルス発振レーザー光を照射しているときに、基板を加熱したり、マイクロ波などを照射したりして、熱エネルギー、電磁エネルギーなどを半導体層に与えることで、結晶化のエネルギーを低下させるようにしてもよい。
【０１９２】
以上の工程を経て、薄膜トランジスタの活性層となる第１及び第２の結晶質半導体層が形成される。以降は、公知の製造方法にならって、薄膜トランジスタを形成することができる。
【０１９３】
なお、チャネル幅方向に平行な粒界ＧＢ２のような粒界は、後述する実施形態７のように回路構成を工夫することにより、チャネル形成領域に含まれないようにすることができる。
【０１９４】
［実施形態７］
実施形態６の場合、パルス発振レーザー光による結晶化のため、第２の結晶質半導体層にチャネル幅方向の粒界ＧＢ２ができてしまう。しかしながら、この粒界がチャネル形成領域に含まれないように素子設計をすることで、この粒界の影響を無くすことができる。
【０１９５】
（図２５（ａ）参照）
例えば、ソース領域８５、ドレイン領域８６を構成している第1結晶質半導体層を左右非対称に設けることで、チャネル形成領域８４に第２の結晶質半導体層の粒界ＧＢ２を含ませないようにすることができる。図２５（ａ）において、１０は基板、１１は下地膜、８２はゲート絶縁膜、８３はゲート電極、８７は層間絶縁膜、８８はソース電極、８９はドレイン電極である。
【０１９６】
（図２５（ｂ）参照）
また薄膜トランジスタの１つのチャネル形成領域を２つ以上にわけたマルチチャネル構造とすることで、チャネル長を稼ぐと共に、粒界ＧＢ２を避けるように形成することができる。
【０１９７】
図２５（ｂ）において、１０は基板、１１は下地膜、９２はゲート絶縁膜、９３ａ、９３ｂはゲート電極、９４ａ、９４ｂはチャネル形成領域、９５は第１、第２の結晶質半導体層でなるソース領域、９６は同様にドレイン領域である。領域９１は２つのチャネル形成領域９４ａ、９４ｂを接続する不純物領域であり、ここに粒界ＧＢ２が含まれるように素子設計を行えばよい。９７は層間絶縁膜、９８はソース電極、９９はドレイン電極である。
【０１９８】
以上の実施形態１〜７は適宜に組み合わせることが可能である。例えば、実施形態３において示した、第１の結晶質半導体層、第２の非晶質半導体層の形成方法を他の実施形態に適用することである。また、薄膜トランジスタはトップゲート型に限定されるものではなく、本発明をボトムゲート型、代表的には逆スタガー型の薄膜トランジスタに適用することが可能である。
【０１９９】
［実施形態８］
本発明の半導体装置は、薄膜トランジスタのような半導体素子に限定されるものでない。薄膜トランジスタなど、本発明の第１及び第２の結晶質半導体層を用いた素子でなる集積回路を用いた半導体装置全般を含む。例えば、アクティブマトリクス型液晶パネルや、アクティブマトリクス型エレクロトルミネッセンスパネルが薄膜トランジスタを利用した半導体装置の代表的な例である。
【０２００】
さらに、本発明の半導体装置はこれらアクティブマトリクス型表示装置を搭載した電子機器をも含むものであり、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）、ノートパソコン、パソコン用ディスプレイ、テレビなどをあげることができる。
【０２０１】
【実施例】
図２６〜図３４を用いて、本発明の実施例を説明する。
【０２０２】
［実施例１］（図２６〜図３１）
本実施例は、同一基板上に画素部と駆動回路とを備えたアクティブマトリクス型液晶パネルに本発明を実施した例を説明する。
【０２０３】
（図２６参照）
図２６は、アクティブマトリクス型液晶パネルの概略図である。液晶パネルは、液晶を挟んで２枚の基板１００と１０１の周囲がシール材により封止されている。基板１００は、一般にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）アレイ基板と呼ばれる基板である。基板１００には、ＴＦＴをスイッチング素子に備えた画素部、ＴＦＴなどで構成された集積回路であるゲート線駆動回路１０４とソース線駆動回路１０５が設けられている。さらに、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板：Flexible Printed Circuit）１０６を貼り付ける外部入力端子１０７、駆動回路１０４と１０５の入力部と外部接続端子１０７を接続する配線１０８などが設けられている。
【０２０４】
他方の基板１０１は一般に対向基板と呼ばれる基板である。基板１０１には、画素部１０３と対向するように対向電極（図示せず）が設けられ、対向電極上に液晶を配向させるための配向膜が必要に応じて設けられる。カラーのパネルであれば、画素部１０３に対向する部分にカラーフィルタが設けられている。
【０２０５】
（図２７、図２８参照）
図２７は画素の等価回路である。図２８は基板１００の画素部の上面図である。画素は、ゲート線駆動回路１０４から信号が伝送されるゲート線１１０とソース線駆動回路１０５から信号が伝送されるソース線１１１が交差して設けられている。この交差部に薄膜トランジスタ１１２、液晶素子１１３、コンデンサ１１４が設けられている。液晶素子１１３は画素ＴＦＴ１１２に接続されている画素電極１１５、対向基板１０１に設けられている対向電極（図示せず）を電極に、液晶を誘電体とするコンデンサとなっている。コンデンサ１１４は液晶素子１１３の容量を補充するための素子である。
【０２０６】
以下、図２９〜図３１を用いて、基板１００の製造方法を説明する。なお、駆動回路１０４、１０５については、説明の都合により、回路の基本となるＣＭＯＳ型の薄膜トランジスタの製造プロセスで代表させる。また図２９〜図３１において、上側は駆動回路（ＣＭＯＳ型ＴＦＴ）の断面図であり、下側は画素部の断面図であり、図２８のＸ−Ｘ'に沿った線による断面図である。
【０２０７】
（図２９（ａ）参照）
コーニング社の＃１７３７ガラスを基板１２０として用意する。基板１２０には、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や、石英基板を用いてもよい。
【０２０８】
下地膜１２１として、プラズマＣＶＤ装置においてシラン（ＳｉＨ4）、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）を原料ガスとして、窒化酸化シリコン膜（ＳｉＯx Ｎy ）を厚さ１００ｎｍ成膜する。下地膜１２１の厚さは２０〜２００ｎｍ程度である。
【０２０９】
下地膜１２１に密着して、非晶質のゲルマニウムを含むシリコンを主成分とする膜（以下、ＳｉＧｅx膜と記す。）をプラズマＣＶＤ装置において形成する。原料ガスには、シラン（ＳｉＨ4）と、水素ガス（Ｈ2）で１０％に希釈したゲルマン（ＧｅＨ4）とを用いる。流量は、ＳｉＨ4が９０ｓｃｃｍ、Ｈ2で希釈されたＧｅＨ4は１０ｓｃｃｍとする。高周波電力は０．３５Ｗ／ｃｍ2（２７ＭＨｚ）であるが、繰り返し周波数５ｋＨｚ（デューティ比２０％）のパルス放電に変調して平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の陰極に給電する。また、非晶質のＳｉＧｅx膜の厚さは、５５ｎｍとする。
【０２１０】
非晶質のＳｉＧｅx膜の表面全面に、スピナーを用いて１０ｐｐｍ濃度のニッケル酢酸溶液を塗布し、加熱炉において加熱処理をして結晶化する。まず、５００℃、１時間の加熱処理をし、５８０℃で４時間加熱して、結晶化し、｛１０１｝の配向比率が２０％以上の結晶質ＳｉＧｅx膜を形成する。
【０２１１】
（図２９（ｂ）参照）
フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、このマスクを用いて結晶質ＳｉＧｅx膜をエッチングして、所望の形状の第１結晶質半導体層１２３〜１２９を形成する。
【０２１２】
ＣＭＯＳＴＦＴの第１結晶質半導体層１２３、１２４はＰチャネル型ＴＦＴ（以下、ＰｃｈＴＦＴという）のソース領域、ドレイン領域となる層である。第１結晶質半導体層１２５、１２６はＮチャネル型ＴＦＴ（以下、ＮｃｈＴＦＴという）のソース領域、ドレイン領域となる層である。
【０２１３】
（図２８参照）
画素部においては、第１結晶質半導体層１２７、１２８は画素ＴＦＴ（ＮｃｈＴＦＴ）のソース領域、ドレイン領域となる層である。第１結晶質半導体層１２９はコンデンサ１１４を形成する層であって、画素電極１１５との接続部となる層である。
【０２１４】
（図２９（ｃ）参照）
次に、第１結晶質半導体層１２３〜１２９に密着して、プラズマＣＶＤ装置においてシラン（ＳｉＨ4）を原料ガスにして非晶質シリコン膜を厚さ２５０ｎｍ成膜する。フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、このマスクを用いて非晶質シリコン膜をエッチングして、所望の形状の第２非晶質半導体層１３１〜１３４を形成する。
【０２１５】
（図３０（ａ）参照）
チャネル長方向に沿って走査しながら、第２非晶質半導体層１３１〜１３４に対して連続発振レーザー光を照射して、結晶化し、第２結晶質半導体層１３５〜１３８を形成する。
【０２１６】
連続発振レーザー光による結晶化は、連続発振レーザー装置として、ＮｄがドープされたＹＶＯ4結晶を用いた固体レーザーを用いる。また照射するレーザー光は基本波の第２高調波（５３２ｎｍ）の光である。ビームの形状（断面形状）は、光学系により長軸２００μｍ、短軸２０μｍの長楕円状に拡大されている。レーザー光の出力は３〜６Ｗ（ここでは５Ｗとする）とし、基板の移動速度を５〜１００ｃｍ／ｓｅｃ（ここでは５０ｃｍ／ｓｅｃとする）とし、レーザー光の照射雰囲気を大気雰囲気とする。また、連続発振レーザー光の照射は、ビームの短軸方向に照射領域が移動するように、レーザー光を固定し基板を移動しながら行う。また、移動方向がＣＭＯＳＴＦＴ、画素ＴＦＴ１１２のチャネル長方向になるようにする。
【０２１７】
以上の条件による結晶化により、第２結晶質半導体層は、チャネル形成領域が設けられる部分の結晶粒界をチャネル長方向に平行とし、チャネル幅方向の結晶粒界ができないようにする。
【０２１８】
なお、第２非晶質半導体層を結晶化する前に、ＴＦＴのしきい値電圧を制御することを目的として、予めシリコン膜中にボロンやガリウムをドープしてもよい。ドープするタイミングは、非晶質シリコン膜を成膜しながら行うこともでき、また成膜後に、イオンドーピング装置によってドープすることもできる。ドープされたボロンやガリウムは第２非晶質半導体層を結晶化のために照射された連続発振レーザー光により活性化される。
【０２１９】
（図３０（ｂ）参照）
次に、第２結晶質半導体層１３５〜１３８に密着して絶縁膜１３９を形成する。絶縁膜１３９はＴＦＴのゲート絶縁膜、コンデンサの誘電体として機能する。ここでは、絶縁膜１３９として、プラズマＣＶＤ装置において、シラン（ＳｉＨ4）、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）を原料ガスとして、窒化酸化シリコン膜（ＳｉＯxＮy）を厚さ１１０ｎｍに成膜する。
【０２２０】
次に、絶縁膜１３９に密着して導電膜を形成し、フォトリソグラフィ法によりレジストによるマスクを形成し、このマスクを利用して、ＣＭＯＳＴＦＴのゲート電極１４０、画素部のゲート線１１１及び電極１４１を形成する。図２８に示すように、この電極１４１は、画素ＴＦＴのゲート電極であり、かつ当該画素の次行に設けられるコンデンサの電極でもある。ここでは、導電膜として、スパッタリング装置においてタングステン膜（Ｗ膜）を厚さ３００ｎｍ成膜する。ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング装置において、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2の混合ガスにより、タングステン膜をエッチングして、ゲート線１１１及び電極１４１を形成する。
【０２２１】
（図３０（ｃ）参照）
次に、プラズマドーピング装置において、ドーピングを行い、Ｎ型およびＰ型の不純物領域を形成する。駆動回路のＰｃｈＴＦＴの第１結晶質半導体層１２３、１２４および第２結晶質半導体層１３５にＰ型の不純物としてボロンをドープして、Ｐ型の導電性を示すＰ+領域１４２、１４３を形成する。また、駆動回路のＮｃｈＴＦＴ及び、画素ＴＦＴ、コンデンサの第１結晶質半導体層１２５〜１２９、第２結晶質半導体層１３６〜１３８にＮ型の不純物としてリンをドープして、Ｎ型の導電性を示すＮ+領域１４４〜１５０およびＮ-領域１５１〜１５６を形成する。なおＮ-領域はＮ+領域よりも燐の濃度を低くして、抵抗を高くした領域である。
【０２２２】
Ｐ+領域１４２、１４３はゲート電極１４０をマスクに自己整合的に形成される。またＮ+領域１４４〜１４８はレジストマスクを用いて非自己整合的に形成され、Ｎ+領域１４９、１５０は電極１４１を用いて自己整合的に形成され、Ｎ-領域１５１〜１５６は電極１４０と１４１を用いて自己整合的に形成される。また、これらの不純物領域を形成することで、チャネル形成領域１５８〜１６１が画定される。
【０２２３】
この工程で、コンデンサ１１４が完成する。コンデンサ１１４は、電極１４１と、電極１４１の電界によりチャネル形成領域１６１に誘起されるチャネルとを電極対に、絶縁膜１３９を誘電体とする構成をとる。
【０２２４】
（図３１（ａ）参照）
次に、基板全面に絶縁膜１６３を形成する。この絶縁膜は、１層目の層間絶縁膜であり、かつ不純物領域を活性化するための熱処理時に、ゲート線１１０等が酸化されることを防ぐための保護膜である。ここでは絶縁膜１６３として、酸化窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ装置において、厚さ５０ｎｍ成膜した。この酸化窒化シリコン膜はＯの組成（濃度）がＮの組成（濃度）よりも多くなるようにする。
【０２２５】
次に、加熱処理装置において窒素雰囲気、５５０℃で熱処理することで、先にドープされたリン、ボロンを活性化する。そして、基板全面に絶縁膜１６４を形成する。この絶縁膜は２層目の層間絶縁膜であり、ここでは酸化窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ装置において厚さ１００ｎｍ成膜する。
【０２２６】
（図３１（ｂ）参照）
基板表面を平坦化するため、平坦化膜１６５を形成する。平坦化膜１６５としては、無機材料としては、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Ortho silicate）を原料ガスに用いて成膜される酸化シリコン膜や、塗布法で形成されるＳＯＧ，ＰＳＧ，ＢＳＧを用いることができる。また、有機樹脂材料としては、塗布法で形成されるポリイミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロロブテン）が適用できる。ＣＶＤ法よりも塗布法で成膜できる膜のほうが、平坦性がより高くできる。あるいは絶縁膜を形成した後、ＣＭＰ法により膜表面を研磨して、より平坦性を高めることもできる。ここでは平坦化膜１６５として、塗布法にてアクリル樹脂をゲート電極１４１上で厚さが１μｍになるように形成する。次に、絶縁膜１６３、１６４、平坦化膜１６５の所定の位置（図２８参照）に、コンタクトホールを開口する。
【０２２７】
画素電極１１５を反射型の電極とするため、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｇを主成分とする膜、チタン（Ｔｉ）、それらの積層膜等、反射性の優れた材料でなる導電膜を成膜する。ここではアルミニウム膜をスパッタ法で成膜する。フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、このマスクを用いてこのアルミニウム膜をエッチングして、ＮｃｈＴＦＴとＰｃｈＴＦＴを接続するための電極１６７、ＣＭＯＳＴＦＴの入力部／出力部となる配線１６８と１６９、画素部のゲート信号線１１０、画素電極１１５、画素ＴＦＴ１１２とソース信号線１１１とを接続するための電極１７０が形成される（図２８参照）。断面図には図示されていないが、図２８に示すように電極１４１はコンタクトホールを介してゲート信号線１１０に接続されている。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。
【０２２８】
以上の工程で、画素ＴＦＴ及びコンデンサ１１４を含む画素部とＣＭＯＳＴＦＴを含む駆動回路１０４、１０５を同一基板上に作製したＴＦＴアレイ基板が完成する。
【０２２９】
次いで、対向基板を用意し、後は公知のセル組工程を経て液晶パネルを完成する。  なお、本実施例では、実施形態２で説明した方法に基づいてＴＦＴなどを作製したが、もちろん他の実施形態の方法を採用してもよい。
【０２３０】
［実施例２］（図３２、図３３）
本実施例では、同一基板上に画素部と駆動回路とを備えたアクティブマトリクス型エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネルに、本発明を実施した例を説明する。
【０２３１】
アクティブマトリクス型ＥＬパネルのＴＦＴアレイ基板は、液晶パネルと同様画素部と、画素部のゲート線に信号を伝送するためのゲート線駆動回路、ソース線に信号を伝送するためのソース線駆動回路がＴＦＴを用いた集積回路にて構成されている。
【０２３２】
（図３２参照）
図３２は画素の基本的な等価回路図の一例である。ゲート線２０１、ソース線２０２の交差部にスイッチング用ＴＦＴ２０４、電流制御用ＴＦＴ２０５、ＥＬ素子２０６、コンデンサ２０７が設けられている。さらに、ＥＬ素子２０６に電流を供給するための電源供給線２０３が設けられている。本発明の結晶質半導体層は、駆動回路及び画素部のＴＦＴに適用される。
【０２３３】
ＥＬ素子２０６は発光素子であるダイオード素子であり、電流制御用ＴＦＴ２０５を介して、電源供給線から電流が供給され、発光する。スイッチング用ＴＦＴ２０４は電流制御用ＴＦＴ２０５がオン状態となるタイミングを制御するためのものである。
【０２３４】
図３３は画素部の断面図であり、（ａ）はＥＬ素子から発した光がＴＦＴ基板を通して下側から放射する下方出射型の画素であり、（ｂ）はＥＬ素子からの光がＴＦＴ基板を通らずに、上方から放射する上方出射型の画素である。
【０２３５】
（図３３（ａ）参照）
基板２１０上に下地膜２１１を介してＮｃｈＴＦＴでなるスイッチングＴＦＴ２０４とＰｃｈＴＦＴでなる電流制御用ＴＦＴ２０５が設けられている。電流制御用ＴＦＴ２０５はドレインがＥＬ素子２０６の陽極層２１６に接続している。
【０２３６】
スイッチングＴＦＴ２０４と電流制御用ＴＦＴ２０５の構成、及び絶縁膜２１２上に設けられたゲート電極２２０、２２１、ソース配線２０２と、層間絶縁物２１３、２１４上に設けられた電極２２２〜２２４との接続構造は、実施例１と同様である。図示されていないが、実施例１と同様にコンデンサ２０７が設けられている。
【０２３７】
ＥＬ素子２０６は、陽極層２１６、発光体を含む有機化合物層２１７、陰極層２１８からなり、その上にパッシベーション層２１９が形成されている。陽極層２１６の端部を覆うように隔壁層２１５が形成されている。
【０２３８】
陽極層２１６を形成する材料は酸化インジウムや酸化スズ、酸化亜鉛などの仕事関数の高い材料を用い、陰極にはＭｇＡｇ、ＡｌＭｇ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、ＡｌＬｉ、ＡｌＬｉＡｇなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属、代表的にはマグネシウム化合物で形成される仕事関数の低い材料を用いる。
【０２３９】
有機化合物層２１７は、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。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、これらの一方あるいは両方の発光を含んでいる。
【０２４０】
パッシベーション層２１９としては、窒化珪素、酸窒化珪素、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）など酸素や水蒸気に対しバリア性の高い材料の膜を形成する。このような構成によりＥＬ素子２０６の発する光は陽極層２１６側から放射される構成となる。
【０２４１】
（図３３（ｂ）参照）
一方、図３３（ｂ）の画素部も（ａ）と同様であり、異なる点は電流制御用ＴＦＴ２０５がＮｃｈＴＦＴであること、ＥＬ素子２０６の陰極と陽極が入れ替わっていることである。電流制御用ＴＦＴ２０５の電極２２４に接続される電極２３０が陰極であり、２３１が陽極層である。
【０２４２】
以上のようにしてアクティブマトリクス型ＥＬパネルを作製することができる。なお、画素部の回路は図３２に示す回路に限定されるものではなく、駆動方法により様々な回路が設計できるが、いずれの場合も画素部のＴＦＴを本発明の結晶質半導体層で形成することにより、画素毎に輝度のばらつきが小さいパネルが製造できる。
【０２４３】
［実施例３］（図３４参照）
実施例１で説明した非自発光型表示装置である液晶パネルや、自発光型表示装置であるＥＬパネルは表示部として、様々な電子機器に搭載することができる。
【０２４４】
例えば、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、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（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはDigital Versatile Disc（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図３４に示す。
【０２４５】
（図３４（Ａ）参照）
図３４（Ａ）は表示装置であり、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
筐体１００１、支持台１００２、表示部１００３、スピーカー部１００４、ビデオ入力端子１００５等を備えている。表示部１００３として、実施例の直視型の液晶パネルやＥＬパネルが搭載される。また、表示部１００３をスクリーンとして、光学系により液晶パネルやＥＬパネルに表示された映像を投写する投写型表示装置とするのも可能である。
【０２４６】
なお、現状では、エレクトロルミネッセンス材料の輝度が小さいため、投写型に適用可能なものは液晶パネルであるが、将来、輝度の高いエレクトロルミネッセンス材料が開発されれば、本発明のＴＦＴアレイ基板を用いた投写型のエレクトロルミネッセンス表示装置が実用化可能になる。
【０２４７】
（図３４（Ｂ）参照）
図３４（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体１１０１、表示部１１０２、受像部１１０３、操作キー１１０４、外部接続ポート１１０５、シャッター１１０６等を含む。実施例の液晶パネルやＥＬパネルが、表示部１１０２として搭載されている。また、デジタルスチルカメラとしては、静止が記録、再生機能のみではなく、動画像記録、再生機能を併せ持つものも含まれる。
【０２４８】
（図３４（Ｃ）参照）
図３４（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体１２０１、筐体１２０２、表示部１２０３、キーボード１２０４、外部接続ポート１２０５、ポインティングマウス１２０６等を含む。実施例の液晶パネルやＥＬパネルが、表示部１２０３として搭載されている。
【０２４９】
（図３４（Ｄ）参照）
図３４（Ｄ）はＰＤＡであり、本体１３０１、表示部１３０２、スイッチ１３０３、操作キー１３０４、赤外線ポート１３０５等を含む。実施例の液晶パネルやＥＬパネルが、表示部１３０２として搭載されている。
【０２５０】
（図３４（Ｅ）参照）
図３４（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置を想定している）であり、本体１４０１、筐体１４０２、表示部１４０３、表示部１４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）再生部１４０５、操作キー１４０６、スピーカー部１４０７等を含む。表示部１４０３は主として、記録媒体に記録された画像情報を表示するものである。表示部１４０４は、記録媒体に記録された画像情報のタイトルや、操作方法などの主として文字・記号情報を表示するものである。実施例の液晶パネルやＥＬパネルが、表示部１４０３、１４０４として搭載されている。
【０２５１】
（図３４（Ｆ）参照）
図３４（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体１５０１、表示部１５０２、アーム部１５０３を含む。実施例の液晶パネルやＥＬパネルが、表示部１５０２に用いられている。図示の表示装置は眼鏡型のフェイスマウント型の表示装置であるが、ヘッドマウント型のディスプレイにも適用可能であることは明らかである。
【０２５２】
また、表示部１５０２の方式には、パネルサイズ対角１インチ未満の液晶パネルやＥＬパネルを直視するタイプや、本体１５０１に光学系を内蔵し、このような微細なパネルに表示される映像を光学系により投射する投写型の２つの方式があげられる。
【０２５３】
（図３４（Ｇ）参照）
図３４（Ｇ）はビデオカメラであり、本体１６０１、表示部１６０２、筐体１６０３、外部接続ポート１６０４、リモコン受信部１６０５、受像部１６０６、バッテリー１６０７、音声入力部１６０８、操作キー１６０９、接眼部１６１０等を含む。実施例の液晶パネルやＥＬパネルが、表示部１６０２として搭載されている。
【０２５４】
（図３４（Ｈ）参照）
図３４（Ｈ）は携帯電話であり、本体１７０１、筐体１７０２、表示部１７０３、音声入力部１７０４、音声出力部１７０５、操作キー１７０６、外部接続ポート１７０７、アンテナ１７０８等を含む。実施例の液晶パネルやＥＬパネルが、表示部１７０３として搭載されている。
【０２５５】
以上の様に、本発明のＴＦＴでなるアクティブマトリクス型表示パネルの適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能であり、図３４はごく一例を図示したにすぎないものであり、その用途を限定するものではないことを付記する。
【０２５６】
【発明の効果】
本発明は、薄膜トランジスタやダイオードなどの半導体素子のチャネルとなる結晶質半導体層は、その下層の結晶質半導体層を種として、基板水平方向結晶成長（横成長させる）させるため、チャネル形成領域において半導体の結晶粒の粒界はチャネル長方向に平行に制御することができる。
さらに、この種となる下層の結晶質半導体層の結晶方位をそろえるようにしたため、チャネル形成領域において、チャネル長方向について半導体の結晶粒の結晶方位を揃えることができる。
【０２５７】
したがって、上記のようにチャネル形成領域の結晶粒の粒界の位置、及び結晶粒の結晶方位を制御することができるようになるため、高い電界効果移動度の薄膜トランジスタを素子ごとの特性のばらつきを抑えて集積化した回路を作製することが可能になる。
【０２５８】
また、上層の非晶質半導体層の膜厚を６０ｎｍ以下、さらには４０ｎｍ以下と薄くしても、種となる下層の結晶質半導体層があるため、上層の非晶質半導体層を上述のように結晶粒界の位置及び結晶方位を揃えて結晶成長させることができる。よって、例えば、このような結晶化技術を薄膜トランジスタの製造技術に適用すれば、チャネル形成領域となる半導体層を薄く、かつ上記のような優れた結晶性を有する物とすることができるため、オフ状態での電流のリークを小さくでき、かつオン電流／オフ電流比を高くすることができる。
【０２５９】
また、本発明の結晶化方法は、ガラス基板を使用できるプロセス温度である。したがって、従来のように熱酸化を利用した薄膜化をせずとも、チャネル形成領域の厚さを６０ｎｍ以下、さらには４０ｎｍ以下と薄く設けることを可能にする。
【０２６０】
また、上記したように、チャネル形成領域となる半導体層を６０ｎｍ以下、さらには４０ｎｍ以下と薄くしても、配線もしくは電極とコンタクト部分に下層の第１結晶質半導体層及び上層の第２結晶質半導体層という２層の半導体層を設け、下層の結晶質半導体層の膜厚を調節することで、コンタクト抵抗が高くなることを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の結晶質半導体層を形成する方法を示す斜視図である（実施形態１）。
【図２】  図１の続きを示す図であり、第１の結晶質半導体膜を形成する方法を示す図である（実施形態１）。
【図３】  図２の続きを示す図であり、第１の結晶質半導体膜を形成する方法を示す図である（実施形態１）。
【図４】  図３の続きを示す図であり、第１の結晶質半導体膜を形成する方法を示す図である（実施形態１）。
【図５】  図４の続きを示す図であり、第１の結晶質半導体層を形成する方法を示す図である（実施形態１）。
【図６】  図５の続きを示す図であり、第２の非晶質半導体層を形成する方法を示す図である（実施形態１）。
【図７】  図６の続きを示す図であり、連続発振レーザー光による結晶化により第２の結晶質半導体層を形成する方法を示す（実施形態１）。
【図８】  図７の続きを示す図であり、薄膜トランジスタの作製行程を示す。（実施形態１）
【図９】  第１の結晶質半導体膜を形成する方法を示す斜視図である（実施形態２）。
【図１０】  図９の続きを示す図であり、第１の結晶質半導体膜を形成する方法を示す図である（実施形態２）。
【図１１】  図１０の続きを示す図であり、第１の結晶質半導体膜を形成する方法を示す図である（実施形態２）。
【図１２】  図１１の続きを示す図であり、第１の結晶質半導体層を形成する方法を示す図である。（実施形態２）
【図１３】  図１２の続きを示す図であり、第２の非晶質半導体層を形成する方法を示す図である（実施形態２）。
【図１４】  図１３の続きを示す図であり、連続発振レーザー光による結晶化により第２の結晶質半導体層を形成する方法を示す（実施形態２）。
【図１５】  第１の結晶質半導体膜を形成する方法を示す斜視図である（実施形態２）。
【図１６】  図９の続きを示す図であり、第１の結晶質半導体層を形成する方法を示す図である（実施形態３）。
【図１７】  図１０の続きを示す図であり、第１の結晶質半導体層を形成する方法を示す図である（実施形態３）。
【図１８】  図１１の続きを示す図であり、第１の結晶質半導体層を形成する方法を示す図である。（実施形態３）
【図１９】  図１８の続きを示す図であり、第２の結晶質半導体層を形成する方法を示す図である（実施形態３）。
【図２０】  図１９の続きを示す図であり、第２の結晶質半導体層を形成する方法を示す図である（実施形態３）。
【図２１】  図２０の斜視図に対応し、連続発振レーザー光により、第２の結晶質半導体層を形成する方法を示す図である（実施形態３）。
【図２２】  第１の結晶質半導体層を形成する方法を示す図である（実施形態５）。
【図２３】  第１の結晶質半導体層を形成する方法を示す図である（実施形態５）。
【図２４】  パルス発振レーザー光による結晶化により第２結晶質半導体層を形成する方法を示す図である。（実施形態６）
【図２５】  薄膜トランジスタの断面図である。（実施形態７）
【図２６】  アクティブマトリクス型液晶パネルの構成を示す概略図である。（実施例１）
【図２７】  アクティブマトリクス型液晶パネルの画素部の等価回路図である。（実施例１）
【図２８】  アクティブマトリクス型液晶パネルの画素部の上面図である。（実施例１）
【図２９】  アクティブマトリクス型液晶パネルのＴＦＴアレイ基板の作製方法を示す断面図である。（実施例１）
【図３０】  図２９の続きを示す図であり、アクティブマトリクス型液晶パネルのＴＦＴアレイ基板の作製方法を示す断面図である。（実施例１）
【図３１】  図３０続きを示す図であり、アクティブマトリクス型液晶パネルのＴＦＴアレイ基板の作製方法を示す断面図である。（実施例１）
【図３２】  エレクトロルミネッセンスを用いた表示装置の画素部の等価回路図である。（実施例２）
【図３３】  同画素部の断面図である。（実施例２）
【図３４】  本発明が適用される電子機器の例示を示す図である。（実施例３）
【図３５】  ＥＢＳＰデータから得られる標準三角形の説明
【図３６】  実施形態１、実施形態２及び参考例１の第１の結晶質半導体層についての標準三角形である。
【図３７】  参考例２の第１の結晶質半導体層についての標準三角形である。
【符号の説明】
１０        基板
１１        下地膜
１２        第１の非晶質半導体膜（非晶質シリコン膜）
１７        第１の結晶質半導体層（結晶質シリコン層）
２２        第２の結晶質半導体層（結晶質シリコン層）
【図１】
0004369109.tif 000002
【図２】
0004369109.tif 000003
【図３】
0004369109.tif 000004
【図４】
0004369109.tif 000005
【図５】
0004369109.tif 000006
【図６】
0004369109.tif 000007
【図７】
0004369109.tif 000008
【図８】
0004369109.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004369109.tif 000011
【図１１】
0004369109.tif 000012
【図１２】
0004369109.tif 000013
【図１３】
0004369109.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004369109.tif 000016
【図１６】
0004369109.tif 000017
【図１７】
0004369109.tif 000018
【図１８】
0004369109.tif 000019
【図１９】
0004369109.tif 000020
【図２０】
0004369109.tif 000021
【図２１】
0004369109.tif 000022
【図２２】
0004369109.tif 000023
【図２３】
0004369109.tif 000024
【図２４】
0004369109.tif 000025
【図２５】
0004369109.tif 000026
【図２６】
0004369109.tif 000027
【図２７】
0004369109.tif 000028
【図２８】
0004369109.tif 000029
【図２９】
0004369109.tif 000030
【図３０】
0004369109.tif 000031
【図３１】
0004369109.tif 000032
【図３２】
0004369109.tif 000033
【図３３】
0004369109.tif 000034
【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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