(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の工程と、
前記第１の半導体膜表面にノズルから第１の酸化性気体を吹き付けながら、前記第１の半導体膜に第１のレーザービームを照射することによって、前記第１の半導体膜の少なくとも一部を結晶化し、且つ、前記第１の半導体膜表面に酸化膜を形成する第２の工程と、
前記酸化膜を除去する第３の工程と、
前記第１の半導体膜表面にノズルから第１の不活性気体を吹き付けながら、前記第１の半導体膜に第２のレーザービームを照射することによって、前記第１の半導体膜表面を平滑化する第４の工程と、
前記第１の半導体膜上に非晶質構造を有する第２の半導体膜を形成する第５の工程と、
前記第２の半導体膜表面にノズルから第２の酸化性気体を吹き付けながら、前記第１の半導体膜及び前記第２の半導体膜に第３のレーザービームを照射することによって、前記第１の半導体膜及び前記第２の半導体膜を溶融して結晶構造を有する第３の半導体膜を形成する第６の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第３の半導体膜をエッチング加工して、第１乃至第３の島状半導体膜を形成する第７の工程と、
前記第１乃至第３の島状半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する第８の工程と、
前記ゲート絶縁膜上に第１の導電膜を形成する第９の工程と、
前記第１の導電膜上に第２の導電膜を形成する第１０の工程と、
前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜をエッチング加工することにより、第１の導電層と、前記第１の導電層上の第２の導電層と、を有し、前記第１乃至第３の島状半導体膜とそれぞれ重なる第１乃至第３のゲート電極を形成する第１１の工程と、
前記第１の島状半導体膜における前記第１のゲート電極の前記第１及び第２の導電層と重ならない領域と、
前記第２の島状半導体膜における前記第２のゲート電極の前記第１及び第２の導電層と重ならない領域と、
前記第３の島状半導体膜における前記第３のゲート電極の前記第１及び第２の導電層と重ならない領域と、にｎ型を付与する第１の不純物元素を添加する第１２の工程と、
前記第２の島状半導体膜における前記第２のゲート電極の前記第２の導電層と重ならない領域と、
前記第３の島状半導体膜における前記第３のゲート電極の前記第１及び第２の導電層と重ならない領域、並びに、前記第３のゲート電極の前記第１の導電層と重なる領域と隣接する領域の一部と、にｎ型を付与する第２の不純物元素を添加する第１３の工程と、
前記第１の島状半導体膜における前記第１のゲート電極の前記第２の導電層と重ならない領域にｐ型を付与する第３の不純物元素を添加する第１４の工程と、を有し、
前記第１の導電層は、第１乃至第３の領域を有し、
前記第２の領域は前記第１の領域と前記第３の領域の間に位置し、
前記第２の導電層は、前記第２の領域と重なる位置に配置され、
前記第１の島状半導体膜は、駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴの半導体膜として用いられ、
前記第２の島状半導体膜は、前記駆動回路の第１のｎチャネル型ＴＦＴの半導体膜として用いられ、
前記第３の島状半導体膜は、画素部の第２のｎチャネル型ＴＦＴの半導体膜として用いられ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において、
前記第３の半導体膜をエッチング加工して、第１乃至第４の島状半導体膜を形成する第７の工程と、
前記第１乃至第４の島状半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する第８の工程と、
前記ゲート絶縁膜上に第１の導電膜を形成する第９の工程と、
前記第１の導電膜上に第２の導電膜を形成する第１０の工程と、
前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜をエッチング加工することにより、第１の導電層と、前記第１の導電層上の第２の導電層と、を有し、前記第１乃至第４の島状半導体膜とそれぞれ重なる第１乃至第４のゲート電極を形成する第１１の工程と、
前記第１の島状半導体膜における前記第１のゲート電極の前記第１及び第２の導電層と重ならない領域と、
前記第２の島状半導体膜における前記第２のゲート電極の前記第１及び第２の導電層と重ならない領域と、
前記第３の島状半導体膜における前記第３のゲート電極の前記第１及び第２の導電層と重ならない領域と、
前記第４の島状半導体膜における前記第４のゲート電極の前記第１及び第２の導電層と重ならない領域と、にｎ型を付与する第１の不純物元素を添加する第１２の工程と、
前記第２の島状半導体膜における前記第２のゲート電極の前記第２の導電層と重ならない領域と、
前記第３の島状半導体膜における前記第３のゲート電極の前記第１及び第２の導電層と重ならない領域、並びに、前記第３のゲート電極の前記第１の導電層と重なる領域と隣接する領域の一部と、
前記第４の島状半導体膜における前記第４のゲート電極の前記第２の導電層と重ならない領域と、にｎ型を付与する第２の不純物元素を添加する第１３の工程と、
前記第１の島状半導体膜における前記第１のゲート電極の前記第２の導電層と重ならない領域と、
前記第４の島状半導体膜における前記第４のゲート電極の前記第２の導電層と重ならない領域と、にｐ型を付与する第３の不純物元素を添加する第１４の工程と、を有し、
前記第１の導電層は、第１乃至第３の領域を有し、
前記第２の領域は前記第１の領域と前記第３の領域の間に位置し、
前記第２の導電層は、前記第２の領域と重なる位置に配置され、
前記第１の島状半導体膜は、駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴの半導体膜として用いられ、
前記第２の島状半導体膜は、前記駆動回路の第１のｎチャネル型ＴＦＴの半導体膜として用いられ、
前記第３の島状半導体膜は、画素部の第２のｎチャネル型ＴＦＴの半導体膜として用いられ、
前記第４の島状半導体膜は、画素部の保持容量の半導体膜として用いられることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１のレーザービームのエネルギー密度は、前記第２のレーザービームのエネルギー密度よりも低く、
前記第１のレーザービームのエネルギー密度は、前記第３のレーザービームのエネルギー密度よりも低い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４において、
前記第１のレーザービームの照射により、前記第１の半導体膜は非晶質状態の膜に結晶粒が分散した状態とな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のいずれか一項において、
前記第４の工程の後にガス加熱型のＲＴＡ装置を用いて不活性気体中で５００〜７５０℃の熱処理を行う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のいずれか一項において、
前記第６の工程の後に不活性気体中で５００〜７５０℃の熱処理を行う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１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記第１の酸化性気体又は前記第２の酸化性気体は、オゾン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７のいずれか一項において、
前記第１の酸化性気体又は前記第２の酸化性気体は、亜酸化窒素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７のいずれか一項において、
前記第１の酸化性気体又は前記第２の酸化性気体は、二酸化窒素であ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１０のいずれか一項において、
前記第６の工程の後に、前記第３の半導体膜表面にノズルから第２の不活性気体を吹き付けながら、前記第３の半導体膜に第４のレーザービームを照射することによって、前記第３の半導体膜表面を平滑化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。特に本発明は、非晶質構造を有する半導体膜にレーザービームを照射して形成される結晶構造を有する半導体膜により作製される薄膜トランジスタ及び当該薄膜トランジスタを搭載した半導体装置の作製方法に関する。
【０００２】
【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膜（厚さ数〜数百nm程度）を用いてＴＦＴを形成し、このＴＦＴを用いて大面積集積回路を作製する技術の開発が進んでいる。ＴＦＴを画素毎に設けて映像表示を行うアクティブマトリクス駆動の表示装置はその典型的な応用例である。
【０００３】
アクティブマトリクス駆動の表示装置において、画素部には数十万から数百万個の各画素にＴＦＴが配置され、そのＴＦＴのそれぞれには画素電極が設けられている。画素部に配置されるＴＦＴの数は、画素密度の向上と共に年々増加の一途をたどっている。それに伴って、外部から信号を入力するための端子数が増大するので、画素部へ入力する走査信号や映像信号を制御する駆動回路を同一基板上に一体形成して入力端子数を減らすための技術開発が進められている。さらに、マイクロプロセッサやメモリー、増幅回路なども同一基板上に一体形成し、各種機能を集積したシステム・オン・パネルの技術思想も提案されている。
【０００４】
このような機能回路をＴＦＴで形成するためには、単結晶シリコン基板に形成されるＭＯＳトランジスタと同等の特性がＴＦＴに要求されることになる。ＴＦＴを高い周波数で駆動するためには、移動度を向上させる必要があるが、それはＴＦＴを構成する半導体膜の特性が大きく影響している。
【０００５】
非晶質構造を有する半導体膜（以下、非晶質半導体膜という）で形成するＴＦＴに対し、非晶質構造を有する半導体膜にレーザービームを照射して形成される結晶構造を有する半導体膜（本明細書では特に多結晶半導体膜を指し、以下多結晶半導体膜という）を用いたＴＦＴは、電界効果移動度を飛躍的に向上させることが可能であることが示されている。多結晶半導体膜は、ガラス基板上に形成した非晶質半導体膜にレーザービームを照射することで結晶化させ、数百nmの粒径の多結晶を得ている。
【０００６】
エキシマレーザーは非晶質半導体膜の結晶化のために用いられるレーザーの一種である。出力の大きいパルス発振のレーザービームを被照射面において、太さ０．１〜０．５mm、長さ１０cm以上の線状ビームとなるように光学系にて加工し、レーザービームの照射位置を被照射面に対し相対的に走査させて結晶化させる方法は、生産性が高い方法であると認識されている。
【０００７】
レーザービームの照射により半導体膜は表面から瞬時に溶融し、その後、基板への熱伝導のため溶融した半導体膜は基板側から冷却し凝固する。この凝固過程において再結晶化し、大粒径の結晶構造を有する半導体膜となるが、瞬間的には溶融状態となるため、体積膨張が生じて半導体表面にリッジと呼ばれる凹凸が形成され、特にトップゲート型ＴＦＴの場合にはリッジのある表面がゲート絶縁膜との界面となるため、素子特性が大きく左右されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ガラス基板上に多結晶半導体膜を効率良く形成するためには、レーザービームを照射して結晶化させる技術が必須のものとなっている。しかしながら、従来のレーザービームによる結晶化技術では均一なエネルギーが膜全体に与えられず、リッジに加えてレーザービームを照射したことによる波状の縞模様が形成されるなどの欠点があった。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決するための技術であり、多結晶半導体膜を用いて形成するＴＦＴの動作特性及び信頼性を向上させ、半導体装置の性能を向上させる技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明は、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、該非晶質構造を有する第１の半導体膜にレーザービームを照射して結晶化を行い、結晶構造を有する第１の半導体膜及び該膜上に酸化膜とを形成する第２工程と、当該酸化膜を除去する第３工程と、不活性気体雰囲気または真空中でレーザービームを照射して第１の半導体膜の表面を平滑化する第４工程と、結晶構造を有する第１の半導体膜上に非晶質構造を有する第２の半導体膜を形成する第５工程と、非晶質構造を有する第２の半導体膜側からレーザービームを照射して結晶化を行い、結晶構造を有する第２の半導体膜を形成する第６工程とを有する半導体装置の作製方法を提供する。
【００１１】
非晶質構造を有する半導体膜を酸化雰囲気中でレーザービームを照射することにより結晶粒径を大きくすることができる。その結晶化に伴って形成されるリッジは、不活性気体雰囲気または真空中におけるレーザービームの照射により平滑化され無くすことができる。さらに、こうして形成された結晶構造を有する半導体膜をシード層として、その上に非晶質構造を有する半導体膜を形成し、レーザービームの照射により、より結晶粒径の大きな結晶構造を有する半導体膜を得る。シード層が平滑化されているため、均質な結晶成長が期待でき、大粒径化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明は、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、非晶質構造を有する第１の半導体膜にレーザービームを照射して結晶化を行い、結晶構造を有する第１の半導体膜及び該膜上に酸化膜とを形成する第２工程と、酸化膜を除去する第３工程と、不活性気体雰囲気または真空中でレーザービームを照射して前記第１の半導体膜の表面を平滑化する第４工程と、結晶構造を有する第１の半導体膜上に非晶質構造を有する第２の半導体膜を形成する第５工程と、非晶質構造を有する第２の半導体膜側からレーザービームを照射して結晶化を行い、結晶構造を有する第２の半導体膜を形成する第６工程と、不活性気体雰囲気または真空中でレーザービームを照射して第２の半導体膜の表面を平滑化する第７工程とを有する半導体装置の作製方法を提供する。
【００１３】
平滑化された結晶構造を有する半導体膜をシード層として、その上に非晶質構造を有する半導体膜を形成し、レーザービームの照射により、より結晶粒径の大きな結晶構造を有する半導体膜を得る工程において、上層に形成した当該半導体膜に対し、不活性気体雰囲気または真空中でレーザービームを照射して平滑化処理を行うことで、より平坦な半導体膜を得ることができる。
【００１４】
非晶質半導体膜の結晶化に伴って、含有する水素の離脱、シリコン原子の再配列により膜は緻密化する。その結果、内部応力が生じ、形成される結晶構造を有する半導体膜には歪みエネルギーが内在する。それを緩和するために加熱処理を行い、構造緩和を促進させると良い。加熱温度はシリコンが自然核の発生により結晶化する温度と同程度の温度とすると良い。実際には、不活性気体中にて５００〜７５０℃の加熱処理を行う。レーザービームによる結晶化以外に、この加熱処理を行うことで、歪みを緩和できる。
【００１５】
この熱処理は、外部から応力が作用しない状態で行うことが望ましく、半導体膜上に他の被膜を積層形成する前に行う。また、表面にリッジが存在している状態よりは、平滑化されている状態で行うことが望ましい。従って、不活性気体中でレーザービームの照射して、半導体膜の表面が平滑化された状態で行うのが適している。
【００１６】
こうして、平滑化され、かつ、結晶粒径の大きい結晶構造を有する半導体膜を用いることで、トップゲート型ＴＦＴの電界効果移動度を向上させることができる。これは、特にゲート絶縁膜と接する界面の結晶性を向上させることができる為の効果である。さらに、オン電流のばらつきを低減することができる。また、ゲート絶縁膜を薄くすることができるので、駆動電圧を低くすることができ、低消費電力化を図ることができる。また、従来形成されていたリッジに電界が集中しないので、ホットキャリア効果に起因するＴＦＴの劣化を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の典型的な一態様は、絶縁表面上に第１の非晶質半導体膜を形成し、当該非晶質半導体膜をレーザービームの照射により結晶化させる段階と、得られた第１の多結晶半導体膜をレーザービームの照射により平滑化する段階と、該第１の多結晶半導体膜上に第２の非晶質半導体膜を形成し、当該非晶質半導体膜をレーザービームの照射により結晶化させ、第２の多結晶半導体膜を形成する段階とから成っている。さらに、第２の多結晶半導体膜にレーザービームを照射して平坦性を向上させても良い。
【００１８】
第１の非晶質半導体膜はプラズマＣＶＤ法又はスパッタ法、減圧ＣＶＤ法などで形成される１〜２００nmの被膜が適用される。具体的には、非晶質シリコン、非晶質シリコンゲルマニウム、非晶質シリコンカーバイトなどが適用される。いずれにしても、非晶質半導体膜は膜中に含まれる酸素、窒素、炭素など結晶化の阻害要因となる不純物を５×１０18/cm3以下に低減しておく必要がある。
【００１９】
レーザービームは、エキシマレーザーに代表される気体レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＶＯ4レーザーなどに代表される固体レーザーが適用される。レーザービームの波長は、４００nm以下の紫外光の他、当該固体レーザーの第２高調波（５３２nm）などの可視光域の光も適用できる。また、レーザービームは、典型的にはパルス発振するレーザービームが適用され、パルス幅１０〜１００ナノ秒、繰り返し周波数１０〜３００Hz程度のものが適用される。照射エネルギー密度は概ね２００〜５００mJ/cm2である。
【００２０】
また、基板上に形成する第１の非晶質半導体膜を結晶化するためのレーザービームの照射は低エネルギーも密度とする、レーザービームによる結晶化は、所詮１００nm程度の結晶粒しか得られないので、シード層として用いるのには必ずしも適していない。むしろ、非晶質状態の膜に結晶粒が分散して存在する形態としておいた方が良い。その上に形成する第２の非晶質半導体膜を結晶化する時にレーザービームの密度は高く設定して、第２の非晶質半導体膜とシード層とを溶融させる程度にする。パルスレーザービームの照射によれば、溶融状態となってもシリコン原子は殆ど移動しないので、シード層に形成された結晶粒が核となり、その上層に形成された半導体膜の結晶粒を大きく成長させることができる。
【００２１】
平滑化のために行うレーザービームの照射も同様にレーザーを適用するが、照射エネルギー密度は３０mJ/cm2〜６０mJ/cm2高めて行うと平坦性を向上させることができる。
【００２２】
レーザービーム照射時の雰囲気は、非晶質半導体膜の結晶化を行う目的においては、酸化雰囲気中で行うことが望ましく、酸素中、酸素と窒素の混合気体雰囲気中の他、酸素に替えてオゾン、亜酸化窒素、二酸化窒素などを適用しても良い。平滑化を行うために行うレーザービームの照射は、不活性気体中で行うことが望ましく、窒素の他にアルゴン、ヘリウムなどの希ガスが適用される。また、この処理は半導体膜の表面に酸化膜を形成しないことが必要となるので、減圧下で行っても同様な効果を得ることができる。
【００２３】
基板上に形成した第１の非晶質半導体膜をレーザービームの照射により結晶化させ、かつ、平滑化させて第１の多結晶半導体膜を得た後、これをシード層としてこの上に第２の非晶質半導体膜を形成し、同様な手法で結晶化させる。得られる第２の多結晶半導体膜は、下地との格子不整合の影響が低減し、結晶粒の大粒径化を図ることができる。
【００２４】
第１の非晶質半導体膜と第２の非晶質半導体膜の組み合わせは、必ずしも同一材料で組み合わせる必要はない。例えば、第１の非晶質半導体膜として非晶質シリコンゲルマニウムを形成し、第２の非晶質半導体膜として非晶質シリコンを形成するという組み合わせを行うことができる。また、その逆の組み合わせを適用することができる。さらに、非晶質シリコンゲルマニウムを非晶質シリコンカーバイトに置き換えることも可能であるし、同様に非晶質シリコンを非晶質シリコンカーバイトに置き換えることも可能である。
【００２５】
非晶質半導体膜を結晶化して得られる多結晶半導体膜は、膜の体積収縮に伴って歪みエネルギーが蓄積されるので、それを緩和するために結晶化後に加熱処理を行うのが望ましい。加熱温度はシリコンが自然核の発生により結晶化する温度と同程度の温度とすると良い。具体的には、不活性気体中にて５００〜７５０℃の加熱処理を行う。レーザービームによる結晶化以外に、この加熱処理を行うことで、歪みを緩和できる。
【００２６】
こうして基板上に形成される多結晶半導体膜を用いてＴＦＴを形成することができる。多結晶半導体膜の表面を平滑化することで、トップゲート型ＴＦＴの電界効果移動度を向上させることができる。これは、特にゲート絶縁膜と接する界面の結晶性を向上させることができる為の効果である。さらに、オン電流のばらつきを低減することができる。また、ゲート絶縁膜を薄くすることができるので、駆動電圧を低くすることができ、低消費電力化を図るのに適している。
【００２７】
【実施例】
[実施例１]
本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。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。
【００２８】
まず、図１（Ａ）に示すように基板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。
【００２９】
次いで、下地絶縁膜１０１上に第１の非晶質シリコン膜１０２を形成する。第１の非晶質シリコン膜１０２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２０nm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シリコン膜を得るためには、非晶質構造を有する第１の非晶質シリコン膜１０２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。
【００３０】
次いで、結晶化をするために第１の非晶質シリコン膜１０２に対してレーザービーム（第１のレーザービーム）を空気または酸素雰囲気で照射する。照射エネルギー密度は２５０mJ/cm2とする。図１（Ｂ）で示すように、レーザービーム（第１のレーザービーム）を照射することにより、第１の多結晶シリコン膜１０３が形成される。第１の多結晶シリコン膜１０３には、表面にリッジが形成されるとともに薄い酸化膜１０４が形成される。このレーザービーム（第１のレーザービーム）には波長４００nm以下のエキシマレーザーや、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。また、エキシマレーザービームに代えて紫外光ランプから発する光を用いてもよい。
【００３１】
図１（Ｃ）において酸化膜１０４はフッ化水素酸で除去する。次いで、図１（Ｄ）に示すように、第１の多結晶シリコン膜１０３に対してレーザービーム（第２のレーザービーム）を窒素雰囲気または真空で照射する。レーザービームのエネルギー密度は３００mJ/cm2とする。レーザービーム（第２のレーザービーム）を照射した場合、第１のレーザービームの照射により形成された凹凸の高低差（Ｐ―Ｖ値:Peak to Valley、高さの最大値と最小値の差分）が低減、即ち平滑化される。ここで、凹凸のＰ―Ｖ値は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により観察すればよい。具体的には、第１のレーザービームの照射により形成された凹凸のＰ―Ｖ値が１０〜３０nm程度であった表面は、第２のレーザービームの照射により表面における凸凹のＰ―Ｖ値を５nm以下とすることができる。このレーザービーム（第２のレーザービーム）には波長４００nm以下のエキシマレーザービームや、ＹＡＧレーザーの第２高調波、第３高調波を用いる。また、エキシマレーザービームに代えて紫外光ランプから発する光を用いても良い。こうして、図１（Ｄ）に示すように表面が平滑化された第１の多結晶半導体膜１０５を得ることができる。
【００３２】
その後、表面を清浄にした後、図１（Ｄ）で示すように第２の非晶質シリコン膜１０６を３０nmの厚さに形成する。この被膜は第１の非晶質シリコン膜と同様に形成すれば良い。
【００３３】
さらに図１（Ｆ）で示すように、レーザービーム（第３のレーザービーム）を照射して、第２の非晶質シリコン膜１０６を結晶化させる。レーザービームのエネルギー密度は４００mJ/cm2とし、第２の非晶質シリコン膜及び第１の多結晶シリコン膜を完全に溶融して結晶化させることで第２の多結晶シリコン膜１０７の結晶粒を大粒径化することができる。
【００３４】
こうして、２段階の結晶成長と、平滑化処理により形成される第１の多結晶シリコン膜１０５と第２の多結晶シリコン膜１０７は、実際には一体物として完成する。この多結晶シリコン膜の結晶粒径はその表面側（基板１００とは反対側）でより大粒径化が図られている。このような多結晶シリコン膜を用いてＴＦＴのチャネル形成領域を形成することができる。
【００３５】
[実施例２]
実施例１において、図１（Ｅ）まで行った後、図２（Ａ）で示すように酸化雰囲気中でレーザービームを照射して結晶化させる。レーザービームの照射は図１（Ｂ）でした説明と同様なものとするが、照射エネルギー密度は３００〜４００mJ/cm2とし、非晶質領域が残存しないようにする。こうして形成される第２の多結晶シリコン膜１１０の表面には酸化膜１１１が形成される。
【００３６】
酸化雰囲気中でレーザービームを照射して結晶化させることの意義は、微量の酸素をシリコン中に供給することにより、酸素が歪み緩和剤として働き、結晶粒径の大型化、結晶欠陥、転位に発生を防ぐ効果を期待することができる。酸素は２配位で結合するため、４配位のシリコンネットワークに構造柔軟性を持たせ、酸素と結合するシリコンの結合角に自由度を与えるので、歪みを緩和させることができる。勿論過剰の酸素は却って欠陥を生成し、ｎ型のドーパントとして働くので好ましくない。
【００３７】
次いで、図２（Ｂ）で示すように酸化膜１１１を除去して、実施例１と同様にして不活性雰囲気中でレーザービームを照射して平滑化処理を行う。こうして、表面がより平滑化された第２の多結晶シリコン膜１１２を得ることができる。
【００３８】
[実施例３]
実施例１において、図１（Ｄ）まで行い第１の多結晶シリコン膜の表面を平滑化した後、歪みを緩和するための加熱処理を行う。図３に示すように、加熱処理は不活性気体中で、５００〜７５０℃、好ましくは６００〜７００℃にて３〜３０分行う。加熱の方法はファーネスアニール炉やランプ光源を用いた瞬間熱アニール（ＲＴＡ）装置を用いても良いが、好ましくはガス加熱型のＲＴＡ装置を用いる。ガス加熱型のＲＴＡ装置を用いる利点は、気体を介しての伝導加熱により、被処理物が均一に、しかも急速の加熱できる点にある。
【００３９】
この加熱処理によって第１の多結晶シリコン膜１０５の結晶性（非晶質領域に対する結晶領域の割合）を高めることができ、さらに構造緩和（いわゆる焼き鈍し）作用により歪みを低減させることができる。
【００４０】
この加熱処理は、実施例２の工程にも組み入れること出来る。
【００４１】
[実施例４]
実施例１において、図１（Ｆ）まで行い第２の多結晶シリコン膜を結晶化した後、歪みを緩和するための加熱処理を行う。図４に示すように、加熱処理は不活性気体中で、５００〜７５０℃、好ましくは６００〜７００℃にて３〜３０分行う。加熱の方法は同様にガス加熱型のＲＴＡ装置を用いることが望ましい。この加熱処理によって第２の多結晶シリコン膜１０７及び第１の多結晶シリコン膜１０５の結晶性（非晶質領域に対する結晶領域の割合）を高めることができ、さらに構造緩和（いわゆる焼き鈍し）作用により歪みを低減させることができる。
【００４２】
尚、本実施例で示す加熱処理と実施例３で示す加熱処理との両者を、実施例１又は実施例２に組み合わせておこなうこともできる。
【００４３】
[実施例５]
本実施例では実施例１〜３のいずれかの方法により作製される多結晶シリコン膜を用いて、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図面を用いて詳細に説明する。
【００４４】
まず、図５（Ａ）に示すように市販の無アルカリガラスから成るガラス基板３００上に下地絶縁膜３０１を形成しする。ここでは、下地絶縁膜３０１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３０１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３０１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。この上に実施例１〜３の作製方法を用いて、多結晶シリコン膜を形成する。その後、ＴＦＴの配置に対応して島状に当該多結晶シリコン膜をエッチング加工して、島状に分離された半導体膜３０２〜３０６を形成する。
【００４５】
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３０７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。
【００４６】
続いて、図５（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜３０７上に膜厚２０〜１００nmの第１の導電膜３０８ａと、膜厚１００〜４００nmの第２の導電膜３０８ｂと、膜厚２０〜１００nmの第３の導電膜３０８ｃを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜３０７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する。
【００４７】
次に、図５（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３１０〜３１５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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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３１７〜３２２（第１の導電層３１７ａ〜３２２ａと第２の導電層３１７ｂ〜３２２ｂと第３の導電層３１７ｃ〜３２２ｃ）を形成する。３１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層３１７〜３２２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。
【００５０】
次に、レジストからなるマスク３１０〜３１５を除去せずに図５（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３２４〜３２９（第１の導電層３２４ａ〜３２９ａと第２の導電層３２４ｂ〜３２９ｂと第３の導電層３２４ｃ〜３２９ｃ）を形成する。３２３はゲート絶縁膜であり、第２の形状の導電層３２４〜３２９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。
【００５１】
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、半導体膜に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１．５×１０14/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３２４〜３２８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３３０〜３３４が形成される。第１の不純物領域３３０〜３３４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。
【００５２】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、図６（Ａ）に示すようにレジストからなるマスク３３５、３３６を形成し第２のドーピング処理を行う。マスク３３５は駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴの一つを形成する半導体膜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３３６は画素部のＴＦＴを形成する半導体膜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。
【００５３】
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１．５×１０15/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３２４〜３２８及びゲート絶縁膜３２３の膜厚の差を利用して各半導体膜に不純物領域を行う。こうして、第２の不純物領域３８０〜３８２と第３の不純物領域３３７〜３４１が形成される。第３の不純物領域３３７〜３４１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。
【００５４】
次いで、レジストからなるマスク３３５、３３６を除去した後、新たにレジストからなるマスク３４２〜３４４を形成して図６（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を形成する半導体膜に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３４７及び第５の不純物領域３４５、３４６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３４５、３４６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。
【００５５】
尚、第５の不純物領域３４８、３４９及び第４の不純物領域３５０は画素部において保持容量を形成する半導体膜に形成される。以上までの工程でそれぞれの半導体膜に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３２４〜３２７はゲート電極となる。また、第２の形状の導電層３２８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３２９は画素部においてソース配線を形成する。
【００５６】
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。次いで、それぞれの半導体膜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、ＲＴＡ法、或いはＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーを照射するレーザーアニール法のいずれかによって行う。
【００５７】
次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層間絶縁膜３５１を形成して熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体膜を水素化する工程を行う（図６（Ｃ））。この工程は第１の層間絶縁膜３５１に含まれる水素により半導体膜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膜を水素化することができる。
【００５８】
次いで、第１の層間絶縁膜３５１上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜３７４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３２７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）をエッチングする。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３５３〜３５８、ゲート配線３６０、接続配線３５９、画素電極３６１が形成される。
【００５９】
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７）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。
【００６０】
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３６２、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３２４と一部が重なる第２の不純物領域３６３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３６４を有している。ｐチャネル型ＴＦＴ４０２にはチャネル形成領域３６５、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３２５と一部が重なる第４不純物領域３６６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３６７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３６８、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３２６と一部が重なる第２の不純物領域３６９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３７０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。
【００６１】
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３７１、ゲート電極を形成する第２の形状の導電層３２８の外側に形成される第１の不純物領域３７２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３７３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膜には第４の不純物領域３７６、第５の不純物領域３７７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３２９と、半導体膜３０６とで形成されている。
【００６２】
いずれにしても、こうして形成されたＴＦＴは、半導体膜の表面が平滑化されているため、その上に形成するゲート絶縁膜及びゲート電極も均一性良く平坦に形成することが可能である。その結果、ゲート電極に電圧を印加してＴＦＴを動作させた場合に電界が局部的に集中することがない。従来あったように、電界がリッジの凸部に集中しないことにより、特にドレイン端において発生するホットキャリア効果に起因する劣化を抑制することが可能となる。また、ソース・ドレイン間を流れるキャリアの濃度分布はゲート絶縁膜との界面近傍において高くなるが、リッジがなく平滑化されているため、キャリアが散乱されることなくスムーズに流すことができる。
【００６３】
[実施例６]
実施例５において、半導体膜３０２〜３０６を形成した後、実施例３で述べるものと同様のガス加熱方式による加熱処理を行い、半導体膜の歪みを緩和する加熱処理を行う。この加熱処理はゲート絶縁膜を形成する前に行うと良く、半導体膜の歪みを緩和することができる。この処理により、ＴＦＴのサブスレッショルド特性を改善し、ｎチャネル型及びｐチャネル型ＴＦＴのサブスレッショルド係数を小さくすることができる。
【００６４】
[実施例７]
本実施例では、実施例５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９を用いる。まず、実施例１に従い、図７の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、配向膜を形成しラビング処理を行う。スペーザーは柱状又は球状のスペーサを用いる。
【００６５】
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す。
【００６６】
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。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。さらに、公知の技術を用いて偏光板、ＦＰＣ等を適宜設ける。
【００６７】
こうして得られた液晶モジュールの構成を図９の上面図を用いて説明する。アクティブマトリクス基板５０１の中央には、画素部５０４が配置されている。画素部５０４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５０２が配置されている。画素部５０４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５０３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５０３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９に示した左右対称配置が望ましい。
【００６８】
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）５０５から行われる。ＦＰＣ５０５は、基板５０１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５０９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を用いて形成されている。
【００６９】
駆動回路、画素部の周辺には、基板外周に沿ってシール剤５０７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５０１と対向基板５０６との間隔）を保った状態で、対向基板５０６が貼り付けられる。その後、シール剤５０７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５０８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。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。
【００７０】
以上のようにして液晶モジュールが形成される。この液晶モジュールを用い、バックライト６０４、導光板６０５を設け、カバー６０６で覆えば、図１０にその断面図の一部を示す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。
【００７１】
[実施例８]
本実施例では、発光素子を備えた発光表示装置を作製する例を図１１に示す。図１１（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１１（Ｂ）は図１１（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。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。
【００７２】
次に、断面構造について図１１（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ＴＦＴ９１１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。これらのＴＦＴ（９１１、９１３、９１４を含む）は、実施例５に従って作製すればよい。得られるＴＦＴは半導体膜の表面が平滑化されているので、キャリアが散乱されることなくスムーズに流すことができる。そして、高いオン電流を確保することが出来、電流駆動能力を高めることができる。
【００７３】
画素電極９１２は発光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。有機化合物層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、有機化合物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。
【００７４】
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。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１１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。
【００７５】
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。また、画素電極を陰極とし、有機化合物層と陽極を積層して図１１とは逆方向に発光する構成としてもよい。
【００７６】
[実施例９]
図１２は本発明に適用可能なレーザー処理装置の一態様を示す図である。この装置はレーザー７００、光学系７０１、基板ステージ７０２、基板搬送手段７０４、ブロワー７１０などから構成されている。また、付随するものとして、基板７１１を保管するカセット７０８、カセットを保持する７０７、基板上のレーザービーム照射領域をブロワーから供給する気体で置換するノズル７０９などが備えられている。
【００７７】
レーザーは波長４００nm以下の光を発振するエキシマレーザーなどの気体レーザーや、ＹＡＧレーザー、ＹＬＦレーザーなどの固体レーザーを用いる。ＹＡＧレーザーでは基本波（１０６０nm）の他に、第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５３．３nm）などを用いることができる。これらのレーザーはパルス発振するものを用い、発振周波数は５〜３００Hz程度のものが採用される。
【００７８】
光学系７１０はレーザー７００から放出されるレーザービームを集光及び伸張して、被照射面に断面形状が細い線状のレーザービームを照射するためのものである。その構成は任意なものとして良いが、シリンドリカルレンズアレイ７１２、シリンドリカルレンズ７１３、ミラー７１４、ダブレットシリンドリカルレンズ７１５などを用いて構成する。レンズの大きさにもよるが、長手方向は１００〜４００mm程度、短手方向は１００〜５００μm程度の線状レーザービームを照射することが可能である。
【００７９】
ステージ７０２は処理する基板７１１を保持し、レーザーと同期して移動させるためのものである。基板７１１のカセット７０８からの取り出し、及びレーザー処理に伴う移動は搬送手段７０４により行う。搬送手段７０４にはアーム７０５が備えられている。アーム７０５は基板７１１の一端を掴み一軸方向に動かすことにより、前述の線状レーザービームを基板の全面に照射することが可能となる。
【００８０】
このようなレーザー照射装置は、特に一辺が１０００mmを超え、かつ厚さが１mm以下のガラス基板を処理する場合に有用である。例えば、１２００mm×１６０mmや２０００mm×２５００mmであって、厚さが０．４〜０．７mmのガラス基板を処理することもできる。ガラス基板の面積が大型化しその厚さが薄くなると、ガラス基板は容易に湾曲するが、ステージ７２０の構成として説明したように細孔から噴出する気体をもって基板を保持することにより平坦な面を保って基板を保持することができる。
【００８１】
本実施例で示すレーザー照射装置は、ノズルから吹き付ける気体を酸化性の気体、又は不活性気体とすることで、実施例１又は２で示す工程に適用することができる。このようなレーザー照射装置の構成は、レーザービームの照射時の雰囲気制御をするためのチャンバーを必要とせず、基板が大型化してもレーザー照射装置の小型化を図ることができる。
【００８２】
[実施例１０]
図１３は実施例３又は４で説明する加熱処理に適用するガス加熱型のＲＴＡ装置の一例を示す図である。図１３において第１の処理室２０１には第１のガス加熱手段２０７が対応して設けられ、第２の処理室２０２には第２のガス加熱手段２０８が対応して設けられ、第３の処理室２０３には第１のガス加熱手段２０９が対応して設けられ、第４の処理室２０１には第１のガス加熱手段２１０が対応して設けられている。また、第１のガス加熱手段２１２、第２のガス加熱手段２０６、熱交換器２１１が設けられ、これらの配管は実施の形態で説明する熱処理装置と同様な構成となっている。
【００８３】
第１のガス加熱手段２０５は加熱用のガスを供給する。第２のガス加熱手段２０６は冷却用のガスを供給するものである。各処理室にはカセット２１４に保持された基板２１５が搬送手段２１３により搬送され、保持手段２１６上に載置される。各処理室はゲートバルブの開閉により基板を出し入れする。
【００８４】
図１４は複数の処理室を備えたガス加熱型ＲＴＡ装置の構成を示している。処理室５０１、５０２、第１のガス供給手段５０６、５０９、第２のガス供給手段５０７、５１０、ガス加熱手段５０８、５１１が設けられている。処理室５０１、５０２は複数段重ねられていても良く、それに対応してガス加熱手段が設けられている。そのような構成は図１２を参照すれば良い。バッファーカセット５０３は処理室から搬出した熱処理済みの基板を一端保持するものであり、ここで基板をさらに冷却する。カセット５０５a〜５０５ｃは基板を保持及び輸送に際し適用されるものである。基板は搬送手段５０４により、カセット５０５a〜５０５ｃ、処理室５０１、５０２、バッファーカセット５０３間を移動させるために用いる。
【００８５】
処理室の段数は、熱処理に要する時間と、搬送手段の動作速度（即ち基板を移動させられる可能な速度）により決めることができる。タクトタイムが１０分程度であれば、処理室５０１、５０２には３〜１０段を設置することができる。
【００８６】
図１４は大量バッチ処理方式による熱処理装置の構成の一例を示したが、この構成及び配置に限定される必要はなく、その他任意の配置をとることも可能である。本実施例で示すガス加熱型ＲＴＡ装置は、バッチ処理の方式であり、加熱したガスにより被処理基板を加熱する方式なので、基板のサイズが大型化しても均一性良く熱処理をすることができる。例えば、一辺の長さが１０００mmを超える基板の熱処理に対しても適用することができる。
【００８７】
このようなガス加熱型ＲＴＡ装置の特徴は、被処理基板の形態や大きさの制約を受けない。枚葉処理により、被処理基板が大型化しても頑強なサセプタを必要とせず、その分だけ小型化を図ることができる。また、加熱手段も大規模なものは必要とせず、消費電力を節約することができる。
【００８８】
[実施例１１]
本発明を用いて形成された液晶モジュールや発光装置を用いて様々な半導体装置を完成させることができる。その様な半導体装置の一例としてビデオカメラ、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、プロジェクター、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１４〜図１６に示す。
【００８９】
図１５（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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールや発光装置は表示部２００３に組み入れることができ、パーソナルコンピュータを完成させることができる。
【００９０】
図１５（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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールや発光装置は表示部２１０２に組み入れることができ、ビデオカメラを完成させることができる。
【００９１】
図１５（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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールや発光装置は表示部２２０５に組み入れることができ、モバイルコンピュータを完成させることができる。
【００９２】
図１５（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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールや発光装置は表示部２３０２に組み入れることができ、ゴーグル型ディスプレイを完成させることができる。
【００９３】
図１５（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(Digital 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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールや発光装置は表示部２４０２に組み入れることができ、ゴーグル型ディスプレイを完成させることができる。
【００９４】
図１５（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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールや発光装置は表示部２５０２に組み入れることができ、デジタルカメラを完成させることができる。
【００９５】
図１６（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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールは投射装置２６０１に組み込み映像を表示する手段として用いることができる。図１６（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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールは投射装置２８０８に組み込み映像を表示する手段として用いることができる。
【００９６】
尚、図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）及び図１６（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１６（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。
【００９７】
また、図１６（Ｄ）は、図１６（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１６（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。
【００９８】
図１７（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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールや発光装置は表示部２９０４に組み入れることができ、デジタルカメラを完成させることができる。
【００９９】
図１７（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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールや発光装置は表示部３００２、３００３に組み入れることができ、携帯書籍を完成させることができる。
【０１００】
図１７（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。本発明を用いて形成される液晶表モジュールや発光装置は表示部３１０３に組み入れることができ、ディスプレイを完成させることができる。尚、図１６（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。
【０１０１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、様々の作製方法に適用することが可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上、説明したように平滑化され、かつ、結晶粒径の大きい結晶構造を有する半導体膜を用いることで、トップゲート型ＴＦＴの電界効果移動度を向上させることができる。これは、特にゲート絶縁膜と接する界面の結晶性を向上させることができる為の効果である。さらに、オン電流のばらつきを低減することができる。また、ゲート絶縁膜を薄くすることができるので、駆動電圧を低くすることができ、低消費電力化を図ることができる。また、従来形成されていたリッジに電界が集中しないので、ホットキャリア効果に起因するＴＦＴの劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の多結晶半導体膜を形成する工程を説明する図。
【図２】  本発明の多結晶半導体膜を形成する工程を説明する図。
【図３】  本発明の多結晶半導体膜を形成する工程を説明する図。
【図４】  本発明の多結晶半導体膜を形成する工程を説明する図。
【図５】  アクティブマトリクス基板の作製工程を説明する断面図。
【図６】  アクティブマトリクス基板の作製工程を説明する断面図。
【図７】  アクティブマトリクス基板の作製工程を説明する断面図。
【図８】  アクティブマトリクス基板の作製工程を説明する断面図。
【図９】  液晶表モジュールの構成を示す上面図
【図１０】  液晶表モジュールを筐体に組み込んだ状態を説明する断面図。
【図１１】  発光装置の構成を説明する上面図及び断面図。
【図１２】  レーザー照射装置の構成を説明する図。
【図１３】  ガス加熱型ＲＴＡ装置の構成を説明する図。
【図１４】  ガス加熱型ＲＴＡ装置の構成を説明する図。
【図１５】  半導体装置の一例を示す図。
【図１６】  半導体装置の一例を示す図。
【図１７】  半導体装置の一例を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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