(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に非単結晶半導体膜を形成し、
前記非単結晶半導体膜の露呈した表面に連続発光エキシマレーザを照射し、
前記連続発光エキシマレーザの出力Ｌｗ（Ｗ）と、照射面でのスポットサイズＳｐ（ｃｍ２）とが、
Ｌｗ＞１×１０５Ｓｐ、且つ、
Ｓｐ＞２．５×１０−５
の関係を満たしていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
ガラス基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に非単結晶半導体膜を形成し、
前記非単結晶半導体膜の露呈した表面に連続発光エキシマレーザを照射し、
前記連続発光エキシマレーザの出力Ｌｗ（Ｗ）と、照射面でのスポットサイズＳｐ（ｃｍ２）とが、
Ｌｗ＞２×１０５Ｓｐ、且つ、
Ｓｐ＞２．５×１０−５
の関係を満たしていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
ガラス基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に非単結晶半導体膜を形成し、
前記非単結晶半導体膜の露呈した表面に連続発光エキシマレーザを照射し、
前記連続発光エキシマレーザの出力Ｌｗ（Ｗ）と、照射面でのスポットサイズＳｐ（ｃｍ２）とが、
Ｌｗ＞２×１０３Ｓｐ、且つ、
Ｓｐ＞２．５×１０−５
の関係を満たしていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
非単結晶半導体膜の露呈した表面に連続発光エキシマレーザを照射して前記非単結晶半導体膜の結晶化を行う半導体装置の作製方法であって、
ガラス基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に前記非単結晶半導体膜を形成し、
前記連続発光エキシマレーザの出力をＬｗ（Ｗ）、照射面でのスポットサイズをＳｐ（ｃｍ２）とした場合に、
前記スポットサイズＳｐ（ｃｍ２）を、Ｓｐ＞２．５×１０−５の範囲から選択し、
且つ、前記連続発光エキシマレーザの出力であるＬｗ（Ｗ）を、Ｌｗ＞１×１０５Ｓｐという式より算出して前記連続発光エキシマレーザを照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
非単結晶半導体膜の露呈した表面に連続発光エキシマレーザを照射して前記非単結晶半導体膜の結晶化を行う半導体装置の作製方法であって、
ガラス基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に前記非単結晶半導体膜を形成し、
前記連続発光エキシマレーザの出力をＬｗ（Ｗ）、照射面でのスポットサイズをＳｐ（ｃｍ２）とした場合に、
前記スポットサイズＳｐ（ｃｍ２）を、Ｓｐ＞２．５×１０−５の範囲から選択し、
且つ、前記連続発光エキシマレーザの出力であるＬｗ（Ｗ）を、Ｌｗ＞２×１０５Ｓｐという式より算出して前記連続発光エキシマレーザを照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
非単結晶半導体膜の露呈した表面に連続発光エキシマレーザを照射して前記非単結晶半導体膜の結晶化を行う半導体装置の作製方法であって、
ガラス基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に前記非単結晶半導体膜を形成し、
前記連続発光エキシマレーザの出力をＬｗ（Ｗ）、照射面でのスポットサイズをＳｐ（ｃｍ２）とした場合に、
前記スポットサイズＳｐ（ｃｍ２）を、Ｓｐ＞２．５×１０−５の範囲から選択し、
且つ、前記連続発光エキシマレーザの出力であるＬｗ（Ｗ）を、Ｌｗ＞２×１０３Ｓｐという式より算出して前記連続発光エキシマレーザを照射す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６のいずれか一において、
基板１枚に照射する間における前記連続発光エキシマレーザのエネルギーの変動は、±１０％以内である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６のいずれか一において、
基板１枚に照射する間における前記連続発光エキシマレーザのエネルギーの変動は、±３％以内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６のいずれか一において、
基板１枚に照射する間における前記連続発光エキシマレーザのエネルギーの変動は、±１％以内であ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】
本願発明は薄膜トランジスタで構成された回路を有する半導体装置に関する。例えば液晶表示装置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気機器の構成に関する。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、上記電気光学装置および電気機器も半導体装置である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された非晶質半導体膜や結晶性半導体膜（単結晶でない、多結晶、微結晶等の結晶性を有する半導体膜）、すなわち、非単結晶半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上させる技術が、広く研究されている。上記半導体膜には、珪素膜がよく用いられる。
【０００３】
ガラス基板は、従来よく使用されてきた石英基板と比較し、安価で加工性に富んでおり、大面積基板を容易に作成できる利点を持っている。これが上記研究の行われる理由である。また、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。レーザは基板の温度をあまり変えずに非単結晶膜にのみ高いエネルギーを与えることができる。
【０００４】
レーザアニールを施して形成された結晶性珪素膜は、高い移動度を有するため、この結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、一枚のガラス基板上に、画素駆動用と駆動回路用のＴＦＴを作製する、モノリシック型の液晶電気光学装置等に盛んに利用されている。該結晶性珪素膜は多くの結晶粒からできているため、多結晶珪素膜、あるいは多結晶半導体膜と呼ばれる。
【０００５】
また、出力の大きい、エキシマレーザ等のパルスレーザビームを、被照射面において、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１０ｃｍ以上の線状となるように光学系にて加工し、レーザビームを走査させて（レーザビームの照射位置を被照射面に対し相対的に移動させて）、レーザアニールを行う方法が、量産性が良く、工業的に優れているため、好んで使用される。さらに、最近では、Ａｒレーザ等の連続発振レーザで、出力のより高いものが開発されてきている。半導体膜のアニールに連続発振レーザを使用し、よい結果がでたとの報告もある。
【０００６】
特に、線状レーザビームを用いると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザビームを用いた場合とは異なり、線状レーザの線方向に直角な方向だけの走査で被照射面全体にレーザ照射を行うことができるため、高い量産性が得られる。線方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率のよい走査方向であるからである。この高い量産性により、現在レーザアニールにはパルス発振エキシマレーザビームを適当な光学系で加工した線状レーザビームを使用することが主流になりつつある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記パルス発振エキシマレーザビームを線状に加工し、例えば非単結晶珪素膜に対し、該線状レーザビームを走査させながら照射した場合、ビームとビームの重なりの部分で縞ができてしまう現象が目立った。（図２２参照。）
【０００８】
これらの縞の一本一本で膜の半導体特性が著しく異なったため、例えばこの縞状の膜を使用してドライバー画素一体型（システムオンパネル）の液晶表示装置を作成した場合、この縞が画面にそのまま出てしまう不都合が生じた。画面上にでる縞はドライバー部における結晶性の不均一と画素部のそれの両方に起因した。この問題は、レーザの照射対象である非単結晶珪素膜の膜質を改良することで、改善されつつあるが、まだ十分ではない。本発明はこの問題を解決するものである。
【０００９】
上記縞模様ができる原因は、幅方向における線状レーザビームエッジ付近のエネルギーのぼやけであった。一般に線状レーザビームを形成する場合、ビームホモジナイザと呼ばれる光学系を用いてエネルギーの均質化が行われる。このように加工されたビームは非常に均質性の高いものとなる。
【００１０】
しかしながら、光の性質上、該線状レーザビームエッジはやはりエネルギーが徐々に減衰する領域ができた。該領域が照射された半導体膜の結晶性は、ビーム内部が当たった領域と比較して悪い。そこで、線状レーザビームをそのビーム幅方向に徐々にずらしながら重ねて照射することにより、結晶性の悪い領域の結晶性を高める方法をとった。
【００１１】
本発明人の実験によると、重ね合わせのピッチは線状レーザビームのビーム巾（半値幅）の１０分の１前後が最も適当であった。これにより、上記結晶性の悪い領域の結晶性は改善された。上記の例では、半値幅が０．６ｍｍであったので、エキシマレーザのパルス周波数を３０ヘルツ、走査速度を１．８ｍｍ／ｓとし、レーザ照射を行った。このとき、レーザのエネルギー密度は３８０ｍＪ／ｃｍ2とした。これまで述べた方法は線状レーザを使って半導体膜を結晶化するために用いられる極めて一般的なものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
最近、連続発光エキシマレーザ発振装置が開発された。該レーザは、発振ガスの励起を促進するためにマイクロ波を使用していた。ギガヘルツオーダーのマイクロ波を発振ガスに照射することで、発振の律速となっている反応を促進させる。これにより、いままで出来なかった連続発光のエキシマレーザの開発が可能となった。
【００１３】
珪素膜の結晶化にエキシマレーザを使用する利点は、珪素膜のエキシマレーザに対する吸収係数の高さにあった。珪素膜の結晶化によく使われる波長５００ｎｍ前後に波長をもつ連続発光アルゴンレーザの珪素膜に対する吸収係数は、１０5／ｃｍ程度であった。よって、アルゴンレーザの強度は、珪素膜を１００ｎｍ透過した時点で１／e（eは自然対数。）に減衰した。ところが、エキシマレーザの場合、吸収係数が１０6／ｃｍ程度と１桁高いので、その強度は珪素膜を１０ｎｍ透過した時点で１／eに減衰した。
【００１４】
一般に、ガラス基板上に形成された半導体素子の材料となる珪素膜の厚さは５０ｎｍ前後が適当とされている。珪素膜が５０ｎｍより厚いとオフ特性が悪くなる傾向にあり、薄いと信頼性に影響した。
【００１５】
ところが、５０ｎｍの珪素膜にアルゴンレーザを照射した場合、アルゴンレーザ光の半分以上が珪素膜を抜けてガラス基板に照射されてしまう。これでは、融点の関係上加熱したくないガラス基板が必要以上に加熱されてしまう。実際、コーニング１７３７基板上に酸化珪素膜２００ｎｍと、珪素膜５０ｎｍとを順に成膜しアルゴンレーザで結晶化を試みると珪素膜が十分結晶化しないうちにガラスが変形した。
【００１６】
一方、エキシマレーザを照射した場合、５０ｎｍの珪素膜に光エネルギーの殆どが吸収された。よって、エキシマレーザ光の殆どすべてを珪素膜の結晶化に使うことができた。
【００１７】
上記のことから考えても、珪素膜の結晶化にはエキシマレーザを用いるのがよい。珪素膜に対する吸収係数の高いエキシマレーザは、連続発光のものが世に出たことで、ますます半導体膜の結晶化に重要なものとなった。
【００１８】
連続発光のエキシマレーザを使えば、本明細書の課題であるパルスレーザの照射跡が出来なくなる。よって、非常に均質性の高い膜が得られる。
【００１９】
パルスレーザを照射したことにより生じる珪素膜の起伏を図２２に示し、連続発光レーザを照射したことにより生じる珪素膜の起伏を図１に示す。
【００２０】
図２２（Ａ）に示した図は、従来のパルス発振エキシマレーザを走査させながら照射した珪素膜を、上から見た図である。パルス発振エキシマレーザの走査方向に平行な断面（線分EFを含む珪素膜に垂直な面）で該珪素膜を切った断面図が、図２２（Ｂ）である。また、前記断面に垂直かつ珪素膜に垂直な面（線分ＧＨを含む珪素膜に垂直な面）で該珪素膜を切った断面図が図２２（Ｃ）である。
【００２１】
図２２（Ｂ）をみてわかるとおり、パルスレーザの照射跡は珪素膜厚と同じオーダーの起伏を発生させる。一方、図２２（Ｃ）が示す起伏は線状レーザビームの線方向のエネルギー不均一によるものであるが、該起伏は、図２２（Ｂ）の起伏と比較して非常に小さい。
【００２２】
図１（Ａ）に示した図は、連続発光エキシマレーザを走査させながら照射した珪素膜を上から見た図である。連続発光エキシマレーザの走査方向に平行な断面（線分ＡＢを含む珪素膜に垂直な面）で該珪素膜を切った断面図が、図１（Ｂ）である。また、前記断面に垂直かつ珪素膜に垂直な面（線分ＣＤを含む珪素膜に垂直な面）で該珪素膜を切った断面図が図１（Ｃ）である。
【００２３】
図１（Ｂ）をみてわかるとおり、連続発光エキシマレーザの照射跡は、パルスレーザの照射跡と比較すると、ほとんど無視できる。一方、図１（Ｃ）が示す起伏は線状レーザビームの線方向のエネルギー不均一によるものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
ここでは、連続発光エキシマレーザを使って非晶質珪素膜を結晶化する具体的方法を述べる。
【００２５】
まず、基板として１２５×１２５×0.7ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）を用意する。この基板は６００℃までの温度であれば充分な耐久性がある。該ガラス基板上に下地膜として酸化珪素膜を２００ｎｍ成膜する。さらに、その上から非晶質珪素膜を５５ｎｍの厚さに成膜する。成膜は、共にプラズマＣＶＤ法にて行う。またはスパッタ法等の公知の成膜方法にて成膜すればよい。
【００２６】
上記成膜済の基板を、４５０℃、１時間の熱浴にさらす。本工程は非晶質珪素膜中の水素濃度を減らすための工程である。膜中の水素が多すぎると膜がレーザエネルギーに対して耐えきれないので本工程をいれる。該膜内の水素の密度は１０の２０乗atoms/cm3オーダーが適当である。
【００２７】
本実施例では、連続発光エキシマレーザとして、１０００ＷのＫｒＦエキシマレーザを使う。発振波長は２４８ｎｍである。
【００２８】
基板１枚をレーザ処理する間、該レーザのエネルギーは、そのエネルギーの変動が±１０％以内、好ましくは±３％以内、より好ましくは±１％以内に収まっていると、均質な結晶化が行える。
【００２９】
本明細書中で述べているレーザエネルギーの変動は、以下のように定義する。すなわち、基板１枚を照射している期間のレーザエネルギーの平均値を基準とし、その期間の最小エネルギーまたは最大エネルギーと前記平均値との差を％で表したものである。
【００３０】
１０００Ｗの出力で、ガラス基板を加熱せずに珪素膜を結晶化するためには、照射面でのレーザビームのスポットサイズを小さくしエネルギー密度を高くする必要がある。
【００３１】
本明細書中で記する’スポットサイズ’は、すべて照射面でのレーザビームのサイズを指すものとする。このときスポットサイズは、レーザエネルギー密度の最大値の半値よりも、エネルギー密度の高い領域の面積で定義する。
【００３２】
本発明人がレーザ照射時の熱収支を計算したところ、ガラスに熱的な損傷を与えることなしに非晶質珪素膜を結晶化することのできる最大のスポットサイズを０．５ｍｍ2と見積もった。この計算で、下地酸化珪素膜の熱伝導率を０．０２Ｗ／ｃｍ・Ｋとした。また、非晶質珪素膜の熱伝導率を０．２Ｗ／ｃｍ・Ｋとした。これらの熱伝導率は温度依存するが、３００Ｋ〜非晶質珪素膜の融点（１２００Ｋ〜１６００Ｋ程度であると考えられている。）まではほぼ一定であると見なせる。該計算の詳細は実施例１で示す。
【００３３】
上記で算出したスポットサイズは、従来のパルス発振のエキシマレーザと比較し非常に小さなものである。よって、連続発光エキシマレーザを用いて、従来と同じサイズの線状レーザビームを形成するには、さらに出力の高いレーザの開発を待つ必要がある。
【００３４】
上記で算出した最大スポットサイズを持つ連続発光エキシマレーザを液晶表示装置の製造に生かすには、例えば、ドライバー画素一体型の低温ＴＦＴ液晶表示装置のドライバー部のみを結晶化することに利用するとよい。一般に、液晶表示装置のドライバーＴＦＴの特性は画素ＴＦＴと比較し、高い特性が要求される。ドライバー部分のみにレーザを照射することにより、ドライバーの特性を飛躍的に向上させることができる。一方、画素部分は非晶質珪素のままでもよい。
【００３５】
ここでは、上記レーザを適当な光学系を用いて５ｍｍ（ドライバーの幅に対応させる。）×０．１ｍｍのサイズに変換する。光学系には、シリンドリカルレンズアレイと集光用のシリンドリカルレンズを組み合わせたものを使用する。光学系を構成するレンズの材質は、紫外光を透過させる合成溶融石英を用いる。レンズ表面には波長２４８ｎｍで透過率９９％以上が得られるように、ＡＲコート処理を施す。透過率と耐レーザ性を高めるためである。
【００３６】
該光学系の構成は例えば、図３に示すものにするとよい。１０００Ｗの連続発光エキシマレーザを安定に発振させうるビーム径は直径０．３ｍｍ程度の円形ビームであると算出されている。よって、まずシリンドリカルレンズ３０１、３０２で構成されるビームエキスパンダーでビームを１方向に広げ、次にシリンドリカルレンズアレイ３０３でビームを分割し、さらに集光用シリンドリカルレンズアレイ３０４で照射面に５ｍｍ長のビームを形成させる。
【００３７】
上記シリンドリカルレンズに直角にシリンドリカルレンズ３０５を配置し、概略０．３ｍｍ幅となっているビームを照射面で０．１ｍｍ幅にする。
【００３８】
なお、個々のレンズの焦点距離、厚さは、以下のとおりである。
シリンドリカルレンズ３０１の焦点距離は１０ｍｍ、厚さは２ｍｍ、
シリンドリカルレンズ３０２の焦点距離は１７０ｍｍ、厚さは５ｍｍ、
シリンドリカルレンズアレイ３０３のそれぞれの焦点距離は２０ｍｍ、厚さ３ｍｍ、
シリンドリカルレンズ３０４は焦点距離１００ｍｍ、厚さ３ｍｍ、
シリンドリカルレンズ３０５は焦点距離２０ｍｍ、厚さ３ｍｍとする。
【００３９】
ビームエキスパンダーの直後にはミラー２０３を配置する。このミラーは必ずしも必要でない。ミラーには入射角４５度で反射率が最大になるようにコーティングをする。
【００４０】
ビームエキスパンダーを構成するシリンドリカルレンズ３０１、３０２の間隔は概略１８０ｍｍとする。必要であれば、ビームがシリンドリカルレンズアレイ３０３の幅いっぱいに入るように該間隔を調整する。シリンドリカルレンズアレイ３０３とシリンドリカルレンズ３０４の間隔は１２０ｍｍとする。
【００４１】
シリンドリカルレンズ３０４の１００ｍｍ後方に照射対象の表面を設置する。また、シリンドリカルレンズ３０５は照射対象の表面から１４ｍｍの位置に配置する。前記数値は、レーザを実際に設置した後、必要であれば微調整のために変更する。光学系の配置は幾何光学が教えるところに従えばよい。
【００４２】
上記、照射面でのビーム形状が線状である連続発光エキシマレーザの、該線方向におけるエネルギー分布が±５％以内であると珪素膜に対し均質な結晶化を行える。好ましくは、±３％以内、より好ましくは、±１％以内にするとより均質な結晶化が行える。
【００４３】
図２にレーザ照射装置の外観を示す。レーザ発振装置２０１から連続発光エキシマレーザビームが出射され、光学系２０２により線状に加工され、被処理基板２０４に照射される。
【００４４】
レーザ照射は、ＸＹステージ２０５上で行う。ＸＹステージに上記基板を設置し、ＸＹステージ２０５の１点にレーザが照射されるようにレーザ照射装置を設置する。レーザのピントは基板表面に合うように調整する。ＸＹステージ２０５には位置決め精度が１０μｍのものを使用する。
【００４５】
例えば、３．５インチのドライバー画素一体型の液晶表示装置で、画素とドライバーの間の隙間は、３００μｍ程度ある。よって、画素にレーザを照射せず、ドライバーのみにレーザを照射するには、上記のＸＹステージの精度があれば十分である。
【００４６】
レーザ照射は例えば、図４に示すように該ＸＹステージを走査させながら行う。このとき、画素領域２０８にはレーザが当たらないようにする。走査のスピードは、実施者が適宜決めればよいが、目安は、０．１〜１０ｍ／ｓの範囲で適当なものを選ぶ。走査スピードが所望のスピードに達するまで、照射前にＸＹステージを助走させる必要がある。この処理をソースドライバー領域２０６と、ゲートドライバー領域２０７に対し行う。
【００４７】
こうして、レーザアニール工程が終了する。上記工程を繰り返すことにより、多数の基板を処理できる。
【００４８】
【実施例】
〔実施例１〕
上記発明実施の形態にて見積もった、レーザパワーと最大スポットサイズの関係の算出方法をここで示す。
【００４９】
上記ガラス基板上に形成された非晶質珪素膜をモデルにする。この計算で酸化珪素膜と非晶質珪素膜の熱伝導率を、室温から１２００℃（本明細書中で使用する非晶質珪素膜の融点と仮定した温度）までの範囲で、それぞれ、０．０２Ｗ／ｃｍ・Ｋと０．２Ｗ／ｃｍ・Ｋとする。非晶質珪素膜の温度が融点を越えた範囲では、その熱伝導率を２Ｗ／ｃｍ・Ｋとする。
【００５０】
該非晶質珪素膜のレーザ結晶化の際、各膜の温度制限は下記のようになる。
【００５１】
ガラス基板は、変形することなしに最高６００℃（コーニング１７３７の歪み点温度は６００℃以上ある。）まで加熱できる。一方、非晶質珪素膜の温度は、全体的に該膜の融点を上回らなければならないと仮定すると、１２００℃にならねばならない。
【００５２】
レーザでの結晶化の際中、ある瞬間で非晶質珪素膜の温度が１２００℃、ガラス基板と酸化珪素膜の界面温度が６００℃になっているとする。（非晶質珪素膜の熱伝導率は酸化珪素膜のそれより、１桁〜２桁大きいので、非晶質珪素膜の温度はただちに一様になると仮定できる。）この温度分布を維持するためには、酸化珪素膜中に生じた該温度勾配が引き起こす熱伝導により非晶質珪素膜から逃げていく熱量を上回る熱を、非晶質珪素膜に供給する必要がある。
【００５３】
該温度分布を与えたとき、酸化珪素膜中を流れる熱流量Ｆ（Ｗ／ｃｍ2）は、
Ｆ＝０．０２[Ｗ／ｃｍ・Ｋ]×（１２００−６００）[Ｋ]／２０００×１０-8[ｃｍ]
＝６×１０5[Ｗ／ｃｍ2]
【００５４】
一方、本明細書で使用するエキシマレーザの出力は１０００Ｗであるから、該非晶質珪素膜を結晶化できるレーザスポットサイズをＳ[ｃｍ2] とし、レーザが供給する熱量が酸化珪素膜を通して逃げる熱量を上回るとすると、
0004954359.tif 000002
【００５５】
これでは発明実施の形態に示した最大スポットサイズの半分にも満たない。また、このサイズでは、連続発光のエキシマレーザを使用するメリットが少ない。また、上記の結果は、非晶質珪素膜表面からの光の反射を無視している。
【００５６】
使用するコーニング１７３７基板の厚さは０．７ｍｍであるから、該基板の極表面だけ歪み点温度を上回ることを許容し、再度計算した。該基板の極表面、深さ０．００１ｍｍ（基板の厚さの１／７００）の範囲のみ該基板の歪み点温度を上回ったと仮定すると、ガラス基板と酸化珪素膜の界面温度を１１００℃まであげることができる。
【００５７】
該温度分布を与えたとき、酸化珪素膜中を流れる熱の流量Ｆ’（Ｗ／ｃｍ2）は
Ｆ’＝０．０２  [Ｗ／ｃｍ・Ｋ]×（１２００−１１００）[Ｋ]／２０００×１０-8 [ｃｍ]
＝１×１０5 [Ｗ／ｃｍ2]
【００５８】
一方、本明細書で使用するエキシマレーザの出力は１０００Ｗであるから、該非晶質珪素膜を結晶化できるレーザスポットサイズをＳ’[ｃｍ2] とすると、
0004954359.tif 000003
【００５９】
エキシマレーザの波長領域では、約半分のエネルギーが非晶質珪素膜で反射されてしまうので、結局、
0004954359.tif 000004
この値は発明実施の形態で使ったものである。
【００６０】
上記の結果を非晶質珪素膜を結晶化するのに必要な連続発光のレーザパワーＬｗ（Ｗ）とスポットサイズＳｐ（ｃｍ2）の関係式に直すと、
Ｌｗ/２Ｓｐ  >  Ｆ’
故に
Ｌｗ  >  ２×１０5Ｓｐ
これまでの計算は、下地を厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜、半導体膜を厚さ５０ｎｍの非晶質珪素膜、基板を厚さ０．７ｍｍのコーニング１７３７とした場合を想定して行ったものである。
よって、他の材質を使ったり、厚さを変更したりすれば、上記の結果は変わってくるが、オーダーで変わる結果ではない。
【００６１】
例えば、上記の条件で下地酸化珪素膜の厚さを４００ｎｍとすると、該結果は、
Ｌｗ  >  １×１０5Ｓｐ・・・・・・・・（式Ａ）
となる。
【００６２】
さてここで、半導体膜を結晶化するのに必要な最小のスポットサイズを考える。あるサイズよりも小さいスポットサイズで半導体膜を結晶化した場合、熱伝導でスポットの外側（レーザが当たっている周りの半導体膜）に逃げていく熱量が、総熱量に比較して大きくなり、結晶化の均質性が損なわれるためである。
【００６３】
上記最小スポットを大きめに見積もって、角ビームの一辺のサイズが膜厚の１０００倍程度あれば十分であるとすると
Ｓｐ  ＞(５０[nm]×１０００)2
Ｓｐ  ＞２．５×１０-5 [cm2]・・・・・・（式Ｂ）
【００６４】
（式Ａ）及び（式Ｂ）の関係をグラフにしたものを図５に示した。
【００６５】
〔実施例２〕
上記実施例１で計算したスポットサイズは非常に小さいので、大量生産には使いにくい。そこで、本実施例では、歪み点温度が高い石英基板を基板に使用することでレーザビームのサイズを飛躍的に大きくした例を示す。石英基板は珪素膜の融点温度に加熱されても全く変形、変質しない。よって、ビームサイズを広げることができる。本実施例中、照射対象は、発明実施の形態で示した珪素膜基板で、基板をガラス基板から厚さ１．１ｍｍの石英基板に置換したものとする。
【００６６】
本実施例では、１０００Ｗの連続発光エキシマレーザを線状ビーム（サイズ１２５ｍｍ×０．４ｍｍ）に加工し使用する例を示す。該レーザを線状ビームに加工する手段を図８に示す。
【００６７】
図８に示す装置は、レーザ発振装置４０６からのレーザ光（この状態では概略矩形形状を有している）を４０７、４０８、４０９、４１０、４１２で示す光学系を介して、線状ビーム４０５として照射する機能を有している。ステージ４１３は１方向に動作する１軸ステージである。これを走査させることで、ステージ４１３上に配置する基板をレーザ照射する。
【００６８】
なお、レーザ発振装置から出射されるレーザビームのサイズは、もともと直径０．３ｍｍ円ビームであるが、これを図示しない２組のビームエキスパンダーを使って概略１０×３５ｍｍの楕円に広げる。４１１はミラーである。
【００６９】
上記光学系はすべて石英製である。石英は、エキシマレーザの波長域の透過率が十分高いために使用された。また、使用するエキシマレーザの波長（本明細書では2４８ｎｍ）にあわせ適当なコーティングを光学系表面に施した。これにより、レンズ単体で透過率９９％以上が得られた。また、レンズの耐久性も増した。
【００７０】
４０７はシリンドリカルレンズアレイと呼ばれ、ビームを多数に分割する機能を有する。この分割された多数のビームは、シリンドリカルレンズ４１０で１つに合成される。
【００７１】
この構成は、ビーム内の強度分布を均一にするために必要とされる。また、シリンドリカルレンズアレイ４０８とシリンドリカルレンズ４０９との組み合わせも上述したシリンドリカルレンズアレイ４０７とシリンドリカルレンズ４１０の組み合わせと同様な機能を有する。
【００７２】
シリンドリカルレンズアレイ４０７とシリンドリカルレンズ４１０の組み合わせは、線状レーザビームの長手方向における強度分布を均一にする機能を有し、シリンドリカルレンズアレイ４０８とシリンドリカルレンズ４０９の組み合わせは、線状レーザビームの幅方向における強度分布を均一にする機能を有している。
【００７３】
シリンドリカルレンズアレイ４０８とシリンドリカルレンズ４０９の組み合わせにより、いったんビーム幅ｗのビームが形成される。ミラー４１１を介して、さらに、ダブレットシリンドリカルレンズ４１２を配置することにより、より細い（ビーム幅ｗよりも細い）線状レーザビームを得ることができる。
【００７４】
図8の光学系で形成される線状レーザビームのエネルギー分布は、その幅方向の断面をみると、矩形状の分布を示した。すなわち、エネルギー密度について非常に均質性の高い線状レーザビームを得ることができた。
【００７５】
このとき、シリンドリカルレンズアレイ４０７としては、焦点距離４１ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ３０ｍｍ、中心厚５ｍｍのシリンドリカルレンズを７本使用した。
【００７６】
また、シリンドリカルレンズアレイ４０８としては、焦点距離２５０ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ６０ｍｍ、中心厚５ｍｍのシリンドリカルレンズを５本使用した。
【００７７】
また、シリンドリカルレンズ４０９としては、焦点距離２００ｍｍ、、幅３０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、中心厚１０ｍｍのシリンドリカルレンズを使用した。
【００７８】
また、シリンドリカルレンズ４１０としては、焦点距離１０２２ｍｍ、幅１８０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、中心厚３５ｍｍのシリンドリカルレンズを使用した。
【００７９】
また、ダブレットシリンドリカルレンズ４１２としては、幅９０ｍｍ、長さ１６０ｍｍ、中心厚１６ｍｍのシリンドリカルレンズを２枚組にし、合成焦点距離を２２０ｍｍとしたものを使用した。
【００８０】
なお、上記レンズはみな幅方向に曲率を有し、すべて球面レンズであった。レンズの材質は合成石英で、透過光の波長２４８ｎｍで透過率９９％以上が得られるように、ＡＲコート処理を施した。
【００８１】
また、シリンドリカルレンズアレイ４０７は、レーザの光路に沿って、照射面から、２１００ｍｍレーザ寄りに配置した。
【００８２】
また、シリンドリカルレンズアレイ４０８は、レーザの光路に沿って、照射面から、１９８０ｍｍレーザ寄りに配置した。
【００８３】
また、シリンドリカルレンズ４０９は、レーザの光路に沿って、照射面から、１５８０ｍｍレーザ寄りに配置した。
【００８４】
また、シリンドリカルレンズ４１０は、レーザの光路に沿って、照射面から、１０２０ｍｍレーザ寄りに配置した。
【００８５】
また、ダブレットシリンドリカルレンズ４１２は、レーザの光路に沿って、照射面から、２７５ｍｍレーザ寄りに配置した。
【００８６】
上記の数値は、だいたいの目安であり、レンズの作成精度などによった。
【００８７】
上記サイズに加工された線状の連続発光エキシマレーザビームを、図７で示すような方法で走査させることで、珪素膜全面を結晶化させる。該線状レーザビームの長辺の長さは珪素膜短辺の長さ以上であるから、１度の走査で基板全面が結晶化できる。図７中、基板は４０１、ソースドライバー領域は４０２、ゲートドライバー領域は４０３、画素領域は４０４である。図７をみればわかるように、線状レーザビームを１度走査するだけで、珪素膜全体が結晶化される。
【００８８】
走査のスピードは、実施者が適宜決めればよいが、目安は、０．５〜１００ｍｍ／ｓの範囲で適当なものを選ぶ。このとき走査スピードが所望のスピードに達するまで、照射前に１軸ステージを助走させる必要がある。
【００８９】
〔実施例３〕
本実施例では、実施例２と同じ仕様の１０００Ｗ連続発光エキシマレーザを用いて、ガラス基板上に形成した珪素膜を結晶化する工程をしめす。本実施例の結晶化工程では、ガラス基板の極表面が溶けるので、珪素膜の汚染防止のため下地をやや厚めにした例を示す。
【００９０】
まず、基板として１２５×１２５×0.7ｍｍのガラス基板（コーニング１７３７）を用意する。この基板は６００℃までの温度であれば充分な耐久性がある。該ガラス基板上に下地膜として酸化珪素膜を４００ｎｍ成膜する。さらに、その上から非晶質珪素膜を５５ｎｍの厚さに成膜する。成膜は、共にスパッタ法にて行う。あるいはプラズマＣＶＤ法にて成膜してもよい。
【００９１】
上記成膜済の基板を、４５０℃、１時間の熱浴にさらす。本工程は非晶質珪素膜中の水素濃度を減らすための工程である。膜中の水素が多すぎると膜がレーザエネルギーに対して耐えきれないので本工程をいれる。  該膜内の水素の密度は１０の２０乗atoms/cm3オーダーが適当である。
【００９２】
使用するコーニング１７３７基板の厚さは０．７ｍｍであるから、該基板の表面だけ歪み点温度を上回ることを許容し計算した。該基板の表面、深さ０．１ｍｍ（基板の厚さの１／７）の範囲のみ該基板の歪み点温度を上回ったと仮定すると、このときガラス基板と酸化珪素膜の界面温度は１１９８℃まで上昇する。
【００９３】
該温度分布を与えたとき、酸化珪素膜中を流れる熱の流量Ｆ”（Ｗ／ｃｍ2）は
Ｆ”＝０．０２  [Ｗ／ｃｍ・Ｋ]×（１２００−１１９８）[Ｋ]／４０００×１０-8 [ｃｍ]
＝１×１０3 [Ｗ／ｃｍ2]
【００９４】
一方、本明細書で使用するエキシマレーザの出力は１０００Ｗであるから、該非晶質珪素膜を結晶化できるレーザスポットサイズをＳ”[ｃｍ2] とすると、
0004954359.tif 000005
【００９５】
エキシマレーザの波長領域では、約半分のエネルギーが非晶質珪素膜で反射されてしまうので、結局、
0004954359.tif 000006
本実施例で使用するレーザビームのスポットサイズは
０．４×１２５ｍｍ＝０．５[ｃｍ2]で上記の結果の最大値と一致する。
【００９６】
上記の結果を非晶質珪素膜を結晶化するのに必要な連続発光のレーザパワーＬｗ（Ｗ）とスポットサイズＳｐ（ｃｍ2）の関係式に直すと、
Ｌｗ/２Ｓｐ  >  Ｆ”
故に
Ｌｗ  >  ２×１０3Ｓｐ
これまでの計算は、下地を厚さ４００ｎｍの酸化珪素膜、半導体膜を厚さ５５ｎｍの非晶質珪素膜、基板を厚さ０．７ｍｍのコーニング１７３７とした場合を想定して行ったものである。よって、他の材質を使ったり、厚さを変更したりすれば、上記の結果は変わってくるが、オーダーで変わる結果ではない。
【００９７】
〔実施例４〕
本実施例では、多結晶珪素膜に連続発光エキシマレーザを照射する方法を示す。
【００９８】
ガラス基板には、コーニング１７３７を用いる。該基板の片方の面に、厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜と、厚さ５０ｎｍの非晶質珪素膜を順に成膜する。その後、窒素雰囲気中、６００℃の雰囲気に２４時間さらし、非晶質珪素膜を結晶化する。
【００９９】
また、非晶質珪素膜の結晶化に特開平７−１３０６５２号公報（米国特許番号０８／３２９，６４４に対応）の実施例２に記載された技術を用いてもよい。同公報に記載された技術は、結晶化を促進する触媒元素（コバルト、パラジウム、ゲルマニウム、白金、鉄、銅、代表的にはニッケル）を非晶質珪素膜の表面に選択的に保持させ、その部分を核成長の種として結晶化を行う技術である。
【０１００】
まず、非晶質珪素膜上に、濃度が１０ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液を塗布し、これを窒素雰囲気にて５５０℃の雰囲気に４時間さらし、非晶質珪素膜を結晶化してもよい。該塗布の方法はスピンコート法を使うとよい。
【０１０１】
この技術によれば、ニッケルを添加した非晶質珪素膜は、低温短時間で結晶化する。これは、ニッケルが結晶成長の核の役割を果たし、結晶成長を促進させるのが原因と考えられている。
【０１０２】
上記の方法で結晶化される非晶質珪素膜は、結晶化温度が低いため欠陥を多く含んでおり、半導体素子の材料としては不十分な場合がある。そこで、該多結晶珪素膜の結晶性を向上させるため、レーザを該膜に照射する。
【０１０３】
用いるレーザは、発明実施の形態で使ったものとする。また、レーザ照射方法も発明実施の形態と同様にすればよい。実施例１で示した非晶質珪素膜を結晶化するのに必要なレーザ出力とスポットサイズの関係は、多結晶珪素膜に対しても同様である。
【０１０４】
なぜならば、多結晶珪素膜中には、多数の欠陥が存在するからである。該欠陥領域は非晶質珪素と同様の物性を有しているので、発明実施の形態で示したレーザ照射方法は該領域の欠陥の修復に用いることができる。
【０１０５】
〔実施例５〕
本実施例では、基板の全面をレーザで結晶化する方法を示す。発明実施の形態では、ドライバー領域のみの結晶化を行ったが、本実施例では、基板全面をレーザ照射する。
【０１０６】
使用するレーザは、図２に示したものとする。ビーム長は５ｍｍあるので、５ｍｍずつ走査位置をずらしながら、基板全面にレーザ照射する。レーザの１走査領域とその隣の走査領域の重なり部分を制御することが重要である。
【０１０７】
レーザの重なり部分は、先に述べたように特性がやや悪い。よって、この重なり部分が素子領域に入らないようにする。該重なり部分はレーザビーム長さ方向の端にあるエネルギーの減衰する領域に当てる。該減衰領域は、レーザビームを形成する光学系の精度にもよるが、現在の技術水準で５０μｍ程度に抑えることができる。
【０１０８】
よって、本実施例で使用する５ｍｍ長のレーザビームを５０μｍずつ重ね合わせて基板全面にレーザを照射する。該重ね合わせの領域には、素子のチャネル領域やオフセット領域、ＬＤＤ領域がこないようにする。
【０１０９】
上記全面照射の様子は図６に示す。
【０１１０】
〔実施例６〕
液晶パネルを量産する場合、１枚の基板上に複数のパネルを形成し工程終了後、基板を切断する方法が、一般に行われている。
【０１１１】
本実施例では、このような多面取りの基板に対し、連続発光エキシマレーザ発振装置を光源とする、線状レーザビームを照射する例を示す。本実施例中、多面取り基板のサイズは、６００ｍｍ×７２０ｍｍとする。
【０１１２】
多面取りの基板に対し線状レーザを照射する方法は様々考えられるが、本実施例では、代表的なものを挙げて説明する。
【０１１３】
本実施例で用いる方法を図９に示す。連続発光エキシマレーザ発振装置１３０１から出射されたレーザ光は光学系１３０２、ミラー１３０３を介することにより、照射面（基板１３０６）で線状レーザビーム１３０４となる。光学系１３０２には、先の実施例で示したもの、例えば、図８に示したものを使う。
【０１１４】
本実施例で、基板１３０６上には、５×６枚、つまり３０枚の３．５インチ液晶パネルが形成される。多面取り基板のサイズは６００ｍｍ×７２０ｍｍであることから、１枚のパネルがしめる領域は１２０ｍｍ×１２０ｍｍの正方形となる。図９は簡単のため４つの液晶パネルのみ図示する。その内の１つの、ソースドライバーとなる領域１３０７、ゲートドライバーとなる領域１３０８、画素となる領域１３０９を図示する。
【０１１５】
図８に示した光学系で形成される線状レーザビーム長さは、１２５ｍｍであるので、１枚のパネルのしめる領域（１２０ｍｍ角の正方形）１辺の長さよりも長い。よって、線状レーザビームを１方向に１回走査するだけで、パネル１列分の領域を処理できる。多面取り基板１３０６上には、パネルが６行５列でならんでいることから、５回の走査で基板全面をレーザ照射できる。基板の走査には、ＸＹステージ１３０５を動かすことで行う。基板の走査方向は、例えば、図９中の点線の矢印で示す方向とする。
【０１１６】
なお、図９では４つの液晶パネルのみ図示したが、特に限定されないことは言うまでもない。
【０１１７】
〔実施例７〕
本実施例では、多面取りの基板に対し、連続発光エキシマレーザ発振装置を光源とする、線状レーザビームを照射する他の例を示す。本実施例中、多面取り基板のサイズは、６００ｍｍ×７２０ｍｍとする。
【０１１８】
本実施例で用いる方法を図１０に示す。連続発光エキシマレーザ発振装置１４０１から出射されたレーザ光は光学系１４０２、ミラー１４０３を介することにより、照射面（基板１４０６）で線状レーザビーム１４０４となる。光学系１４０２には、先の実施例で示したもの、例えば、図８に示したものを使う。
【０１１９】
本実施例で、基板１４０６上には、１０×１２枚、つまり１２０枚の２．６インチ液晶パネルが形成される。多面取り基板のサイズは６００ｍｍ×７２０ｍｍであることから、１枚のパネルがしめる領域は６０ｍｍ×６０ｍｍの正方形となる。図１０は簡単のため４つの液晶パネルのみ図示する。その内の１つの、ソースドライバーとなる領域１４０７、ゲートドライバーとなる領域１４０８、画素となる領域１４０９を図示する。
【０１２０】
図８に示した光学系で形成される線状レーザビーム長さは、１２５ｍｍであるので、上記４枚のパネルを２行２列に並べたときの（１２０ｍｍ角の正方形）１辺の長さよりも長い。よって、線状レーザビームを１方向に１回走査するだけで、パネル２列分の領域を処理できる。多面取り基板１４０６上には、パネルが１２行１０列でならんでいることから、５回の走査で基板全面をレーザ照射できる。基板の走査には、ＸＹステージ１４０５を動かすことで行う。基板の走査方向は、例えば、図１０中の点線の矢印で示す方向とする。
【０１２１】
線状レーザビームの長さが長くなればなるほど、あるいは、パネルが小さくなればなるほど、線状レーザビームの１回の走査でレーザ照射できるパネルの列の本数は増える。線状レーザビームの長さとパネルサイズによっては、パネル３列分またはそれ以上を線状レーザビーム１回の走査でレーザ照射することができる。
【０１２２】
なお、図１０では４つの液晶パネルのみ図示したが、特に限定されないことは言うまでもない。
【０１２３】
〔実施例８〕
本実施例では、発明実施の形態、または、上記各実施例で得られた結晶性珪素膜を利用してＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を作製する例を示す。本実施例の工程を図１１〜１３に示す。
【０１２４】
まず、基板としてガラス基板７０１を用意し、その上に２００ｎｍ厚の酸化珪素膜（下地膜とも呼ぶ）７０２と厚さ５５ｎｍの非晶質珪素膜７０３ａとを大気解放しないまま連続的に成膜した。（図１１（Ａ））こうすることで非晶質珪素膜７０３ａの下表面に大気中に含まれるボロン等の不純物が吸着することを防ぐことができる。
【０１２５】
なお、本実施例では非晶質半導体膜として、非晶質珪素（アモルファスシリコン）膜を用いたが、他の半導体膜であっても構わない。非晶質シリコンゲルマニウム膜でも良い。また、下地膜及び半導体膜の形成手段としては、ＰＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法またはスパッタ法等を用いることができる。この後、水素濃度が高い場合は水素濃度低減するための加熱処理を行うとよい。
【０１２６】
次に、非晶質珪素膜７０３ａの結晶化を行う。本実施例では、発明の実施の形態に示したレーザー照射方法を用いてレーザー結晶化を行った。こうしてレーザー照射を行って結晶化させ、結晶質珪素（ポリシリコン）膜からなる領域７０４ａを形成した。（図１１（Ｂ））
【０１２７】
そして、形成された結晶質珪素（ポリシリコン）膜をパターニングして、ＴＦＴの半導体層７０４ｂを形成した。（図１１（Ｃ））
【０１２８】
なお、半導体層７０４ｂを形成する前後に、結晶質珪素膜に対してＴＦＴのしきい値電圧を制御するための不純物元素（リンまたはボロン）を添加しても良い。この工程はＮＴＦＴまたはＰＴＦＴのみに行っても良いし、双方に行っても良い。
【０１２９】
次に、スパッタ法またはプラズマＣＶＤ法により絶縁膜７０５を形成し、スパッタ法により第１の導電膜７０６ａ、第２の導電膜７０７ｂを積層形成する。（図１１（Ｄ））
【０１３０】
この絶縁膜７０５は、ＴＦＴのゲート絶縁膜として機能することになる絶縁膜であり、膜厚は５０〜２００ｎｍとする。本実施例では、シリコン酸化物をターゲットとして用いたスパッタ法により１００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成した。また、酸化珪素膜のみでなく酸化珪素膜の上に窒化珪素膜を設けた積層構造とすることもできるし、酸化珪素膜に窒素を添加した酸化窒化珪素膜を用いても構わない。
【０１３１】
なお、本実施例では非晶質珪素膜のレーザ結晶化を行った後、パターニングを行いゲート絶縁膜を形成した例を示したが、特に工程順序は限定されず、非晶質珪素膜とゲート絶縁膜をスパッタ法にて連続成膜した後、レーザ結晶化を行いパターニングを施す工程としてもよい。スパッタ法にて連続成膜した場合、良好な界面特性が得られる。
【０１３２】
また、第１の導電膜７０６ａは、Ｔa、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素を主成分とする導電材料を用いる。第１の導電膜７０６ａの厚さは５〜５０ｎｍ、好ましくは１０〜２５ｎｍで形成すれば良い。一方、第２の導電膜７０７ａは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉを主成分とする導電材料を用いる。第２の導電膜７０７ａは１００〜１０００ｎｍ、好ましくは２００〜４００ｎｍで形成すれば良い。第２の導電膜７０７ａは、ゲート配線またはゲートバスラインの配線抵抗を下げるために設けられている。
【０１３３】
次いで、パターニングによって第２の導電膜７０７ａの不要な部分を除去して、配線部にゲートバスラインの一部となる電極７０７ｂを形成した後、レジストマスク７０８ａ〜ｄを形成する。レジストマスク７０８ａはＰＴＦＴを覆い、レジストマスク７０８ｂはドライバー回路のＮＴＦＴのチャネル形成領域を覆うようにして形成する。また、レジストマスク７０８ｃは電極７０７ｂを覆い、レジストマスク７０８ｄは画素部のチャネル形成領域を覆うようにして形成する。その後、レジストマスク７０８ａ〜ｄをマスクとしてｎ型を付与する不純物元素の添加を行い、不純物領域７１０、７１１を形成した。（図１２（Ａ））
【０１３４】
本実施例ではｎ型を付与する不純物元素としてリンを用い、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行った。この工程ではゲート絶縁膜７０９と第１の導電膜７０６ａを通してその下の半導体層７０４ｂにリンを添加するために、加速電圧は８０ｋｅＶとして、高めに設定した。半導体層７０４ｂに添加されるリンの濃度は、１×１０16〜１×１０19atoms/cm3の範囲にするのが好ましく、ここでは１×１０18atoms/cm3とした。そして、半導体層にリンが添加された領域７１０、７１１が形成された。ここで形成されたリンが添加された領域の一部は、ＬＤＤ領域として機能する。また、マスクで覆われてリンが添加されなかった領域（結晶質珪素膜からなる領域７０９、７１２）の一部は、チャネル形成領域として機能する。
【０１３５】
なお、リンの添加工程は、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても良いし、質量分離を行わないプラズマドーピング法を用いても良い。また、加速電圧やドーズ量の条件等は実施者が最適値を設定すれば良い。
【０１３６】
次いで、レジストマスク７０８ａ〜ｄを除去した後、必要があれば活性化処理を行う。そして、第３の導電膜７１３ａをスパッタ法により成膜形成した。（図１２（Ｂ））第３の導電膜７１３ａは、Ｔa、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素を主成分とする導電材料を用いる。また、第３の導電膜７１３ａの厚さは１００〜１０００ｎｍ、好ましくは２００〜５００ｎｍとした。
【０１３７】
次いで、レジストマスク７１４ａ〜ｄを新たに形成してパターニングを行いＰＴＦＴのゲート電極７０６ｂ、７１３ｂの形成、及び配線７０６ｃ、７１３ｃの形成を行った後、マスク７１４ａ〜ｄをそのまま用いてｐ型を付与する不純物元素を添加してＰＴＦＴのソース領域、ドレイン領域を形成する。（図１２（Ｃ））ここではボロンをその不純物元素として、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いてイオンドープ法で添加した。ここでも加速電圧を８０ｋｅＶとして、２×１０20atoms/cm3の濃度にボロンを添加した。
【０１３８】
次いで、レジストマスク７１４ａ〜ｄを除去して、新たにレジストマスク７１８ａ〜ｅを形成した後、レジストマスク７１８ａ〜ｅをマスクとしてエッチングを行いＮＴＦＴのゲート配線７０６ｄ、７１３ｄ、画素部のＴＦＴのゲート配線７０６ｅ、７１３ｅ、保持容量の上部配線７０６ｆ、７１３ｆを形成する。（図１２（Ｄ））
【０１３９】
次いで、レジストマスク７１８ａ〜ｅを除去し、新たにレジストマスク７１９を形成した後、ＮＴＦＴのソース領域、ドレイン領域にｎ型を付与する不純物元素を添加して不純物領域７２０〜７２５を形成する。（図１３（Ａ））ここでは、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行った。不純物領域７２０〜７２５に添加されたリンの濃度は、先のｎ型を付与する不純物元素を添加する工程での濃度と比較して高濃度であり、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3とするのが好ましく、ここでは１×１０20atoms/cm3とした。
【０１４０】
その後、レジストマスク７１９を除去した後、５０ｎｍの厚さの窒化珪素膜からなる保護膜７２７を形成して図１３（Ｂ）の状態が得られる。
【０１４１】
次いで、添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を活性化するための活性化処理を行う。この工程は、電気加熱炉を用いた熱アニール法や、前述のエキシマレーザを用いたレーザアニール法や、ハロゲンランプを用いたラピットサーマルアニール法（ＲＴＡ法）で行えば良い。加熱処理する場合は、３００〜７００℃、好ましくは３５０〜５５０℃、本実施例では窒素雰囲気において４５０℃、２時間の熱処理を行った。
【０１４２】
次いで、第１の層間絶縁膜７３０を形成した後、コンタクトホールを形成し、ソース電極及びドレイン電極７３１〜７３５等を公知の技術により形成する。
【０１４３】
その後、パッシベーション膜７３６を形成する。パッシベーション膜７３６としては、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、またはこれらの絶縁膜と酸化珪素膜との積層膜を用いることができる。本実施例では３００ｎｍ厚の窒化珪素膜をパッシベーション膜として用いた。
【０１４４】
なお、本実施例では窒化珪素膜を形成する前処理として、アンモニアガスを用いたプラズマ処理を行い、そのままパッシベーション膜７３６を形成する。この前処理によりプラズマで活性化した（励起した）水素がパッシベーション膜７３６によって閉じこめられるため、ＴＦＴの活性層（半導体層）の水素終端を促進させることができる。
【０１４５】
さらに、水素を含むガスに加えて亜酸化窒素ガスを加えると、発生した水分によって被処理体の表面が洗浄され、特に大気中に含まれるボロン等による汚染を効果的に防ぐことができる。
【０１４６】
パッシベーション膜７３６を形成したら、第２層間絶縁膜７３７として１μｍ厚のアクリル膜を形成した後、パターニングしてコンタクトホールを形成し、ＩＴＯ膜でなる画素電極７３８を形成した。こうして図１３（Ｃ）に示すような構造のＡＭ−ＬＣＤが完成する。
【０１４７】
以上の工程で、ドライバー回路のＮＴＦＴにはチャネル形成領域７０９、不純物領域７２０、７２１、ＬＤＤ領域７２８が形成された。不純物領域７２０はソース領域として、不純物領域７２１はドレイン領域となった。また、画素部のＮＴＦＴには、チャネル形成領域７１２、不純物領域７２２〜７２５、ＬＤＤ領域７２９が形成された。ここで、各ＬＤＤ領域７２８、７２９には、ゲート電極と重なる領域（ＧＯＬＤ領域）と、ゲート電極と重ならない領域（ＬＤＤ領域）が形成された。
【０１４８】
一方、ｐチャネル型ＴＦＴは、チャネル形成領域７１７、不純物領域７１５、７１６が形成された。そして、不純物領域７１５はソース領域として、不純物領域７１６はドレイン領域となった。
【０１４９】
上記方法によって形成された半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを使って、例えば、液晶表示装置を作製した場合、従来と比較してレーザの加工あとが目立たないものができた。これは、本発明により個々のＴＦＴの特性のバラツキ、特に移動度のバラツキが抑えられたことによる。
【０１５０】
図１４（Ａ）はアクティブマトリクス型液晶表示装置の回路構成の一例を示す。本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ソース信号線側ドライバー回路５０１、ゲート信号線側ドライバー回路（Ａ）５０７、ゲート信号線側ドライバー回路（Ｂ）５１１、プリチャージ回路５１２、画素部５０６を有している。
【０１５１】
ソース信号線側ドライバー回路５０１は、シフトレジスタ回路５０２、レベルシフタ回路５０３、バッファ回路５０４、サンプリング回路５０５を備えている。
【０１５２】
また、ゲート信号線側ドライバー回路（Ａ）５０７は、シフトレジスタ回路５０８、レベルシフタ回路５０９、バッファ回路５１０を備えている。ゲート信号線側ドライバー回路（Ｂ）５１１も同様な構成である。
【０１５３】
また、本発明は、ＮＴＦＴの駆動電圧を考慮して、ＬＤＤ領域の長さを同一基板上で異ならしめることが容易であり、それぞれの回路を構成するＴＦＴに対して、最適な形状を同一工程で作り込むこともできる。
【０１５４】
また、図１４（Ｂ）は画素部の上面図を示し、ＴＦＴ部分のＡ−Ａ'  断面構造と配線部のＢ−Ｂ'  断面構造は、図１３（Ｃ）と対応しているため、一部は同一の符号で示した。図１４（Ｂ）中、６０１は半導体層、６０２はゲート電極、６０３は容量線を示している。本実施例において、ゲート電極とゲート配線は、第１の導電層と第３の導電層とから形成され、ゲートバスラインは、第１の導電層と第２の導電層と第３の導電層とから形成されたクラッド構造を有している。
【０１５５】
また、図１５（Ａ）は、ドライバー回路を構成する一部となるＣＭＯＳ回路の上面図を示し、図１３（Ｃ）と対応している。１１３９はＰＴＦＴのソース電極、１１４１はドレイン電極、１１４２はＮＴＦＴのソース電極、１１２０、１１２１はゲート配線である。また、本実施例ではＮＴＦＴとＰＴＦＴの活性層が直接接し、ドレイン電極を共有しているが、特にこの構造に限定されず、図１５（Ｂ）に示すような構造（活性層が完全に分離した構造）としてもよい。なお、図１５中の１２３９はＰＴＦＴのソース電極、１２４１はドレイン電極、１２４２はＮＴＦＴのソース電極、１２２０、１２２１はゲート配線である。
【０１５６】
また、本実施例の構成は実施例１〜７のいずれの実施例とも自由に組み合わせることが可能である。
【０１５７】
〔実施例９〕
本実施例では、実施例８と異なる工程でＡＭ−ＬＣＤを作製する場合の例について図１６〜１８を用いて説明する。実施例８ではトップゲート型ＴＦＴの例を示したが本実施例ではボトムゲート型ＴＦＴの例を示す。
【０１５８】
まず、ガラス基板８０１上に積層構造（簡略化のため図示しない）のゲート電極８０２を形成する。本実施例ではスパッタ法を用いて窒化タンタル膜とタンタル膜を積層形成し、公知のパターニングによりゲート配線（ゲート電極含む）８０２ａ〜ｃ及び容量配線８０２ｄを形成した。
【０１５９】
次いで、ゲート絶縁膜、非晶質半導体膜を順次大気開放せずに積層形成した。本実施例では、窒化珪素膜と酸化珪素膜の積層をスパッタ法にて形成し、積層構造のゲート絶縁膜とした。（図１６（Ａ））次いで、大気開放せずに非晶質珪素膜を成膜した。その後、水素濃度を低減するための加熱処理を行ってもよい。
【０１６０】
次いで、レーザ結晶化を行い、結晶質珪素膜８０６を形成した。本実施例では、発明の実施の形態に示したレーザ照射方法を用いて非晶質半導体膜にレーザ光を照射した。（図１６（Ｂ））
【０１６１】
次いで、チャネル形成領域を保護するチャネル保護膜８０７を形成する。このチャネル保護膜８０７は公知のパターニングを用いて形成すればよい。本実施例では、フォトマスクを用いてパターニングを行った。この状態では、チャネル保護膜８０７と接する領域以外の結晶質珪素膜の表面は露呈している。（図１６（Ｃ））また、裏面からの露光を用いてパターニングする場合にはフォトマスクが必要ないため、工程数を削減することができる。
【０１６２】
次いで、フォトマスクを用いたパターニングによってＰＴＦＴ及びＮＴＦＴの一部を覆うレジストマスク８０８を形成した。次いで、ｎ型を付与する不純物元素（本実施例ではリン）の添加を行い、不純物領域８０９を形成した。（図１７（Ａ））
【０１６３】
次いで、レジストマスク８０８を除去した後、膜厚の薄い絶縁膜８１０で全面を覆った。この薄い絶縁膜８１０は不純物元素を低濃度に添加するために形成されたものであり特に必要ではない。（図１７（Ｂ））
【０１６４】
次いで、先の不純物元素の添加工程と比較して低濃度に不純物元素を添加した。（図１７（Ｃ））この工程によりチャネル保護膜８０７ｂで覆われた結晶質珪素膜はチャネル形成領域８１３となり、チャネル保護膜８０７ｃで覆われた結晶質珪素膜はチャネル形成領域８１４となる。また、この工程によりＮＴＦＴのＬＤＤ領域８１１、８１２が形成された。
【０１６５】
次いで、Ｎチャネル型ＴＦＴを全面覆うレジストマスク８１５を形成し、ｐ型を付与する不純物元素を添加した。（図１７（Ｄ））この工程によりチャネル保護膜８０７ａで覆われた結晶質珪素膜はＰＴＦＴのチャネル形成領域８１６となり、この工程によりＰＴＦＴのソース領域及びドレイン領域８１７が形成された。
【０１６６】
次いで、レジストマスク８１５を除去した後、半導体層を所望の形状にパターニングした。（図１８（Ａ））ここで、８１８はドライバー回路のＰＴＦＴのソース領域、８１９はドライバー回路のＮＴＦＴのソース領域、８２０は画素部のソース領域、８２１は画素部のドレイン領域及び容量電極である。
【０１６７】
次いで、第１の層間絶縁膜８２２を形成した後、コンタクトホールを形成し、ソース電極及びドレイン電極８２３〜８２７等を公知の技術により形成する。
【０１６８】
その後、パッシベーション膜８２８を形成する。パッシベーション膜８２８としては、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、またはこれらの絶縁膜と酸化珪素膜との積層膜を用いることができる。本実施例では３００ｎｍ厚の窒化珪素膜をパッシベーション膜として用いた。（図１８（Ｂ））
【０１６９】
なお、本実施例では窒化珪素膜を形成する前処理として、アンモニアガスを用いたプラズマ処理を行い、そのままパッシベーション膜８２８を形成する。この前処理によりプラズマで活性化した（励起した）水素がパッシベーション膜８２８によって閉じこめられるため、ＴＦＴの活性層（半導体層）の水素終端を促進させることができる。
【０１７０】
パッシベーション膜８２８を形成したら、第２層間絶縁膜８２９として１μm厚のアクリル膜を形成した後、パターニングしてコンタクトホールを形成し、ＩＴＯ膜でなる画素電極８３０を形成した。こうして図１８（Ｃ）に示すような構造のＡＭ−ＬＣＤが完成する。
【０１７１】
上記方法によって形成された半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを使って、例えば、液晶表示装置を作製した場合、従来と比較してレーザの加工あとが目立たないものができた。これは、本発明により個々のＴＦＴの特性のバラツキ、特に移動度のバラツキが抑えられたことによる。
【０１７２】
また、本実施例の構成は実施例１〜７のいずれの実施例とも自由に組み合わせることが可能である。
【０１７３】
〔実施例１０〕
本実施例では、実施例８において結晶質珪素膜の形成に他の手段を用いた場合について説明する。
【０１７４】
本実施例では触媒元素としてニッケルを選択し、非晶質珪素膜上にニッケルを含んだ層を形成し、加熱処理（５５０℃の雰囲気に４時間）した後、実施の形態で示したレーザー光を照射する処理を行って結晶化した。
【０１７５】
次いで、珪素膜の上にレジストマスクを形成し、１５族に属する元素（本実施例ではリン）の添加工程を行う。添加するリンの濃度は５×１０18〜１×１０20atoms/cm3（好ましくは１×１０19〜５×１０19atoms/cm3）が好ましい。但し、添加すべきリンの濃度は、後のゲッタリング工程の温度、時間、さらにはリンドープ領域の面積によって変化するため、この濃度範囲に限定されるものではない。こうしてリンが添加された領域（以下、リンドープ領域という）が形成された。
【０１７６】
レジストマスクは、後にドライバー回路のＴＦＴのソース領域またはドレイン領域となる領域の一部（または全部）を露呈させるようにして配置する。また、同様にレジストマスクは、後に画素部のＴＦＴのソース領域またはドレイン領域の一部（または全部）を露呈させるようにして配置する。この時、保持容量の下部電極となる領域にはレジストマスクを配置しないため、リンが全面的に添加され、リンドープ領域となる。
【０１７７】
次に、レジストマスクを除去して、５００〜６５０℃の熱処理を２〜１６時間加え、珪素膜の結晶化に用いた触媒元素（本実施例ではニッケル）のゲッタリングを行う。ゲッタリング作用を奏するためには熱履歴の最高温度から±５０℃程度の温度が必要であるが、結晶化のための熱処理が５５０〜６００℃で行われるため、５００〜６５０℃の熱処理で十分にゲッタリング作用を奏することができる。
【０１７８】
そして、触媒元素が低減された結晶質珪素（ポリシリコン）膜をパターニングして、ＴＦＴの結晶質半導体層を形成した。以降の工程は実施例８に従えばよい。
【０１７９】
なお、本実施例の構成は実施例１〜９のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【０１８０】
〔実施例１１〕
本願発明は従来のＭＯＳＦＥＴ上に層間絶縁膜を形成し、その上にＴＦＴを形成する際に用いることも可能である。即ち、半導体回路上に反射型ＡＭ−ＬＣＤが形成された三次元構造の半導体装置を実現することも可能である。
【０１８１】
また、前記半導体回路はＳＩＭＯＸ、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（SOITEC社の登録商標）、ＥＬＴＲＡＮ（キャノン株式会社の登録商標）などのＳＯＩ基板上に形成されたものであっても良い。
【０１８２】
なお、本実施例を実施するにあたって、実施例１〜１０のいずれの構成を組み合わせても構わない。
【０１８３】
〔実施例１２〕
本実施例では、実施例８に示した作製工程で基板上にＴＦＴを形成し、実際にＡＭ−ＬＣＤを作製した場合について説明する。
【０１８４】
図１３（Ｃ）の状態が得られたら、画素電極７３８上に配向膜を８０ｎｍの厚さに形成する。次に、対向基板としてガラス基板上にカラーフィルタ、透明電極（対向電極）、配向膜を形成したものを準備し、それぞれの配向膜に対してラビング処理を行い、シール材（封止材）を用いてＴＦＴが形成された基板と対向基板とを貼り合わせる。そして、その間に液晶材料を保持させる。このセル組み工程は公知の手段を用いれば良いので詳細な説明は省略する。
【０１８５】
上記液晶材料としては、例えばＴＮ液晶、ＰＤＬＣ、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、強誘電性液晶と反強誘電性液晶の混合物が挙げられる。また、１９９８，ＳＩＤ，“Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｍｏｎｏｓｔａｂｌｅ  ＦＬＣＤ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇ  Ｆａｓｔ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｔｉｍｅａｎｄ  Ｈｉｇｈ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｒａｔｉｏ  ｗｉｔｈ  Ｇｒａｙ−Ｓｃａｌｅ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ”ｂｙ  Ｈ．Ｆｕｒｕｅ  ｅｔ  ａｌ．や、１９９７，ＳＩＤ  ＤＩＧＥＳＴ，８４１，“Ａ  Ｆｕｌｌ−Ｃｏｌｏｒ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｌｅｓｓ  Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＬＣＤ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇ  Ｗｉｄｅ  Ｖｉｅｗｉｎｇ  Ａｎｇｌｅ  ｗｉｔｈ  ＦａｓｔＲｅｓｐｏｎｓｅ  Ｔｉｍｅ”ｂｙ  Ｔ．Ｙｏｓｈｉｄａ  ｅｔ  ａｌ．、または米国特許第５５９４５６９号に開示された液晶材料を用いることが可能である。
【０１８６】
特に、無しきい値反強誘電性液晶材料や、強誘電性液晶材料と反強誘電性液晶材料との混合液晶材料である無しきい値反強誘電性混合液晶の中には、その駆動電圧が±２．５Ｖ程度のものも見出されている。このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶を用いた場合には、画像信号のサンプリング回路の電源電圧を５〜８Ｖ程度に抑えることが可能となり、比較的ＬＤＤ領域の幅が小さなＴＦＴ（例えば、０ｎｍ〜５００ｎｍまたは０〜２００ｎｍ）を用いる場合において有効である。
【０１８７】
なお、無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることによって低電圧駆動が実現されるので、液晶表示装置の低消費電力化が実現される。
【０１８８】
なお、セルギャップを維持するためのスペーサは必要に応じて設ければ良い。従って、対角１インチ以下のＡＭ−ＬＣＤのようにスペーサがなくてもセルギャップを維持できる場合は特に設けなくても良い。
【０１８９】
次に、以上のようにして作製したＡＭ−ＬＣＤの外観を図２０に示す。図２０に示すようにアクティブマトリクス基板と対向基板とが対向し、これらの基板間に液晶が挟まれている。アクティブマトリクス基板は基板１０００上に形成された画素部１００１、走査線駆動回路１００２、信号線駆動回路１００３を有する。
【０１９０】
走査線駆動回路１００２、信号線駆動回路１００３はそれぞれ走査線１０３０、信号線１０４０によって画素部１００１に接続されている。これら駆動回路１００２、１００３はＣＭＯＳ回路で主に構成されている。
【０１９１】
画素部１００１の行ごとに走査線が形成され、列ごとに信号線１０４０が形成されている。走査線１０３０、信号線１０４０の交差部近傍には、画素部のＴＦＴ１０１０が形成されている。画素部のＴＦＴ１０１０のゲート電極は走査線１０３０に接続され、ソースは信号線１０４０に接続されている。さらに、ドレインには画素電極１０６０、保持容量１０７０が接続されている。
【０１９２】
対向基板１０８０は基板全面にＩＴＯ膜等の透明導電膜が形成されている。透明導電膜は画素部１００１の画素電極１０６０に対する対向電極であり、画素電極、対向電極間に形成された電界によって液晶材料が駆動される。対向基板１０８０には必要に応じて配向膜や、ブラックマスクや、カラーフィルターが形成されている。
【０１９３】
アクティブマトリクス基板側の基板にはＦＰＣ１０３１を取り付ける面を利用してＩＣチップ１０３２、１０３３が取り付けられている。これらのＩＣチップ１０３２、１０３３はビデオ信号の処理回路、タイミングパルス発生回路、γ補正回路、メモリ回路、演算回路などの回路をシリコン基板上に形成して構成される。
【０１９４】
さらに、本実施例では液晶表示装置を例に挙げて説明しているが、アクティブマトリクス型の表示装置であればＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置やＥＣ（エレクトロクロミックス）表示装置に本願発明を適用することも可能である。
【０１９５】
図１９にアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置に適用した例を示す。
【０１９６】
図１９はアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の回路図である。１１は画素部を表しており、その周辺にはＸ方向周辺駆動回路１２、Ｙ方向周辺駆動回路１３が設けられている。また、画素部１１の各画素は、スイッチ用ＴＦＴ１４、コンデンサ１５、電流制御用ＴＦＴ１６、有機ＥＬ素子１７を有し、スイッチ用ＴＦＴ１４にＸ方向信号線１８a（または１８b）、Ｙ方向信号線２０a（または２０b、２０c）が接続される。また、電流制御用ＴＦＴ１６には、電源線１９a、１９bが接続される。
【０１９７】
本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置では、Ｘ方向周辺駆動回路１２、Ｙ方向周辺駆動回路１３に用いられるＴＦＴの構造がＧＯＬＤ構造であり、スイッチ用ＴＦＴ１４や電流制御用ＴＦＴ１６のＴＦＴ構造がＬＤＤ構造となっている。
【０１９８】
また、図２３（Ａ）は本願発明を用いたＥＬ表示装置の上面図である。図２３（Ａ）において、４０１０は基板、４０１１は画素部、４０１２はソース側駆動回路、４０１３はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線４０１４〜４０１６を経てＦＰＣ４０１７に至り、外部機器へと接続される。
【０１９９】
このとき、少なくとも画素部、好ましくは駆動回路及び画素部を囲むようにしてカバー材６０００、シーリング材（ハウジング材ともいう）７０００、密封材（第２のシーリング材）７００１が設けられている。
【０２００】
また、図２３（Ｂ）は本実施例のＥＬ表示装置の断面構造であり、基板４０１０、下地膜４０２１の上に駆動回路用ＴＦＴ（但し、ここではｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを組み合わせたＣＭＯＳ回路を図示している。）４０２２及び画素ＴＦＴ４０２３（但し、ここではＥＬ素子への電流を制御するＴＦＴだけ図示している。）が形成されている。ここでは実施例９に示した作製方法によるボトムゲート型ＴＦＴを用いた例を示したが、特に限定されず、これらのＴＦＴは公知の構造（トップゲート構造またはボトムゲート構造）を用いれば良い。
【０２０１】
本願発明を用いて駆動回路用ＴＦＴ４０２２と画素部用ＴＦＴ４０２３が完成したら、樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）４０２６の上に画素部用ＴＦＴ４０２３のドレインと電気的に接続する透明導電膜でなる画素電極４０２７を形成する。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。そして、陽極となる画素電極４０２７を形成したら、絶縁膜４０２８を形成し、画素電極４０２７上に開口部を形成する。
【０２０２】
次に、ＥＬ層４０２９を形成する。ＥＬ層４０２９は公知のＥＬ材料（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層）を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのような構造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、ＥＬ材料には低分子系材料と高分子系（ポリマー系）材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用いることが可能である。
【０２０３】
本実施例では、シャドーマスクを用いて蒸着法によりＥＬ層を形成する。シャドーマスクを用いて画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層（赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層）を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層（ＣＣＭ）とカラーフィルターを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせた方式があるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光のＥＬ表示装置とすることもできる。
【０２０４】
ＥＬ層４０２９を形成したら、その上に陰極４０３０を形成する。陰極４０３０とＥＬ層４０２９の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中でＥＬ層４０２９と陰極４０３０を連続成膜するか、ＥＬ層４０２９を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで陰極４０３０を形成するといった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー方式（クラスターツール方式）の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【０２０５】
なお、本実施例では陰極４０３０として、ＬｉＦ（フッ化リチウム）膜とＡｌ（アルミニウム）膜の積層構造を用いる。具体的にはＥＬ層４０２９上に蒸着法で１ｎｍ厚のＬｉＦ（フッ化リチウム）膜を形成し、その上に３００ｎｍ厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知の陰極材料であるＭｇＡｇ電極を用いても良い。そして陰極４０３０は４０３１で示される領域において配線４０１６に接続される。配線４０１６は陰極４０３０に所定の電圧を与えるための電源供給線であり、導電性ペースト材料４０３２を介してＦＰＣ４０１７に接続される。
【０２０６】
４０３１に示された領域において陰極４０３０と配線４０１６とを電気的に接続するために、層間絶縁膜４０２６及び絶縁膜４０２８にコンタクトホールを形成する必要がある。これらは層間絶縁膜４０２６のエッチング時（画素電極用コンタクトホールの形成時）や絶縁膜４０２８のエッチング時（ＥＬ層形成前の開口部の形成時）に形成しておけば良い。また、絶縁膜４０２８をエッチングする際に、層間絶縁膜４０２６まで一括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜４０２６と絶縁膜４０２８が同じ樹脂材料であれば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。
【０２０７】
このようにして形成されたＥＬ素子の表面を覆って、パッシベーション膜６００３、充填材６００４、カバー材６０００が形成される。
【０２０８】
さらに、ＥＬ素子部を囲むようにして、カバー材６０００と基板４０１０の内側にシーリング材が設けられ、さらにシーリング材７０００の外側には密封材（第２のシーリング材）７００１が形成される。
【０２０９】
このとき、この充填材６００４は、カバー材６０００を接着するための接着剤としても機能する。充填材６００４としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材６００４の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。
【０２１０】
また、充填材６００４の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをＢａＯなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。
【０２１１】
スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜６００３はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。
【０２１２】
また、カバー材６０００としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材６００４としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μｍのアルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
【０２１３】
但し、ＥＬ素子からの発光方向（光の放射方向）によっては、カバー材６０００が透光性を有する必要がある。
【０２１４】
また、配線４０１６はシーリング材７０００および密封材７００１と基板４０１０との隙間を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。なお、ここでは配線４０１６について説明したが、他の配線４０１４、４０１５も同様にしてシーリング材７０００および密封材７００１の下を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。
【０２１５】
また、本実施例においては、画素電極を陽極としたため、電流制御用ＴＦＴはＰＴＦＴを用いることが好ましい。作製プロセスは実施例９を参照すればよい。本実施例の場合、発光層で発生した光は、ＴＦＴが形成された基板の方に向かって放射される。また、本願発明のＮＴＦＴを用いて形成しても構わない。電流制御用ＴＦＴとしてＮＴＦＴを用いる場合は、反射性の高い導電膜でなる画素電極（ＥＬ素子の陰極）を画素部用ＴＦＴ４０２３のドレインと接続させ、ＥＬ層、透光性を有する導電膜でなる陽極を順次作製すればよい。この場合、発光層で発生した光は、ＴＦＴが形成されていない基板の方に向かって放射される。
【０２１６】
なお、本実施例は実施例１〜１１のいずれの実施例とも自由に組み合わせることが可能である。
【０２１７】
〔実施例１３〕
本願発明を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部は様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置、アクティブマトリクス型ＥＣディスプレイ）に用いることができる。即ち、それら電気光学装置を表示部として組み込んだ電子機器全てに本願発明を実施できる。
【０２１８】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフロント型）、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、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２１、図２４、図２５に示す。
【０２１９】
図２１（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。本発明を画像入力部２００２、表示部２００３やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２２０】
図２１（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やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２２１】
図２１（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やその他の信号制御回路に適用できる。
【０２２２】
図２１（Ｄ）は頭部取り付け型のディスプレイの一部（右片側）であり、本体２３０１、信号ケーブル２３０２、頭部固定バンド２３０３、表示部２３０４、光学系２３０５、表示装置２３０６等を含む。本願発明は表示装置２３０６に用いることができる。
【０２２３】
図２１（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やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２２４】
図２１（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。本願発明を表示部２５０２やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２２５】
図２４（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表示装置２８０８やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２２６】
図２４（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表示装置２８０８やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２２７】
なお、図２４（Ｃ）は、図２４（Ａ）及び図２４（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、液晶表示装置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２４（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。
【０２２８】
また、図２４（Ｄ）は、図２４（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２４（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。
【０２２９】
ただし、図２４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表示装置での適用例は図示していない。
【０２３０】
図２５（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等を含む。本願発明を音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２３１】
図２５（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やその他の信号回路に適用することができる。
【０２３２】
図２５（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。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０２３３】
以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜１２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。
【０２３４】
【発明の効果】
本発明により、レーザビームによるレーザアニールの効果の面内均質性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願の線状レーザによりレーザ結晶化された珪素膜表面の模式図。
【図２】  実施例におけるレーザ照射装置を示す図。
【図３】  線状レーザビームを形成する光学系。
【図４】  ドライバー領域に対するレーザ照射の様子を示す図。
【図５】  ガラス基板上に形成した非単結晶珪素膜を結晶化できる連続発光レーザの出力とスポットサイズの関係を示すグラフ。
【図６】  基板全面に対するレーザ照射の様子を示す図。
【図７】  基板全面に対する線状レーザビームの照射の様子を示す図。
【図８】  レーザビームを線状に加工する光学系を示す図。
【図９】  実施例６における多面取り基板に対するレーザ照射の様子を示す図。
【図１０】    実施例７における多面取り基板に対するレーザ照射の様子を示す図。
【図１１】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図１２】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図１３】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図１４】    画素部の上面図および回路配置を示す図。
【図１５】    ＣＭＯＳ回路の上面図を示す図。
【図１６】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図１７】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図１８】    ＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図１９】    アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の回路図
【図２０】    ＡＭ−ＬＣＤの外観を示す図。
【図２１】    電子機器の一例を示す図。
【図２２】    従来例の線状レーザによりレーザ結晶化された珪素膜表面の模式図。
【図２３】    アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の外観図。
【図２４】    電子機器の一例を示す図。
【図２５】    電子機器の一例を示す図。
【符号の説明】
２０１  連続発光エキシマレーザ発振装置
２０２  光学系
２０３  ミラー
２０４  基板
２０５  ＸＹステージ
２０６  ソースドライバー領域
２０７  ゲートドライバー領域
２０８  画素領域
３０１  ビームエキスパンダーを構成するシリンドリカルレンズ
３０２  ビームエキスパンダーを構成するシリンドリカルレンズ
３０３  レーザ光を分割するシリンドリカルレンズアレイ
３０４  レーザ光を集光するためのシリンドリカルレンズ
３０５  レーザ光を集光するためのシリンドリカルレンズ
４０１  基板
４０２  ソースドライバー領域
４０３  ゲートドライバー領域
４０４  画素領域
４０５  線状レーザビーム
４０６  連続発光エキシマレーザ発振装置
４０７  シリンドリカルレンズアレイ
４０８  シリンドリカルレンズアレイ
４０９  シリンドリカルレンズ
４１０  シリンドリカルレンズ
４１１   ミラー
４１２  ダブレットシリンドリカルレンズ
１３０１  連続発光エキシマレーザ発振装置
１３０２  光学系
１３０３  ミラー
１３０４  線状レーザビーム
１３０５  ＸＹステージ
１３０６  多面取り基板
１３０７  ソースドライバー領域
１３０８  ゲートドライバー領域
１３０９  画素領域
１４０１  連続発光エキシマレーザ発振装置
１４０２  光学系
１４０３  ミラー
１４０４  線状レーザビーム
１４０５  ＸＹステージ
１４０６  多面取り基板
１４０７  ソースドライバー領域
１４０８  ゲートドライバー領域
１４０９  画素領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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