JP2003218055A - レーザ照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照射面またはその近傍におけるレーザ光の端
部は、レンズの収差などにより、エネルギー密度が徐々
に減衰している。このような領域（減衰領域）は被照射
体のアニールにおけるエネルギー密度が十分でないた
め、前記被照射体に対して均一なアニールを行うことは
できない。 【解決手段】本発明は、複数のレーザ光のうちの１つ
を、各々減衰領域を有する２つのレーザ光に分割する。
そして、前記２つのレーザ光のそれぞれの切断面を両端
部とし、該２つのレーザ光のそれぞれの減衰領域と、他
のレーザ光の減衰領域とを互いに合成する。このように
することで、減衰領域を有する複数のレーザ光から、ど
の部分においても被照射体に対して十分にアニールを行
うことのできるエネルギー密度を有するレーザ光を形成
するレーザ照射装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を用いた半
導体膜のアニール（以下、レーザアニールという）の方
法およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該
レーザから出力されるレーザ光を被照射体まで導くため
の光学系を含む装置）に関する。また、前記レーザアニ
ールを工程に含んで作製される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
体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、液
晶表示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学
装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化さ
せたり、結晶性を向上させる技術が広く研究されてい
る。上記半導体膜には珪素がよく用いられる。本明細書
中では、半導体膜をレーザ光で結晶化し、結晶性半導体
膜を得る手段をレーザ結晶化という。

【０００３】ガラス基板は、従来よく使用されてきた合
成石英ガラス基板と比較し、安価で加工性に富んでお
り、大面積基板を容易に作製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余り上昇させず
に、半導体膜のみ高いエネルギーを与えることが出来
る。また、電熱炉を用いた加熱手段に比べて格段にスル
ープットが高い。

【０００４】レーザ光の照射により形成された結晶性半
導体膜は、高い移動度を有するため、この結晶性半導体
膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例え
ば、１枚のガラス基板上に、画素部用、または画素部用
と駆動回路用のＴＦＴを作製するアクティブマトリクス
型の液晶表示装置等に利用されている。

【０００５】前記レーザ光として、Ａｒレーザやエキシ
マレーザ等から発振されたレーザ光が用いられることが
多い（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。
また、エキシマレーザは出力が大きく、高周波数での繰
り返し照射が可能であるという利点を有する。これらの
レーザから発振されるレーザ光は半導体膜としてよく用
いられる珪素膜に対しての吸収係数が高いという利点を
有する。

【０００６】そして、レーザ光の照射には、レーザ光を
照射面またはその近傍における形状が楕円状、矩形状や
線状となるように光学系にて成形し、レーザ光を移動さ
せて(あるいはレーザ光の照射位置を照射面に対し相対
的に移動させて)、照射する方法が生産性が高く、工業
的に優れている。また、ここでいう「線状」は、厳密な
意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比
の大きい長方形（もしくは長楕円形）を意味する。例え
ば、アスペクト比が１０以上（好ましくは１００〜１０
０００）のもの指す。また、本明細書中において、照射
面におけるレーザ光の形状（レーザ光のスポット）が楕
円状であるものを楕円状ビーム、矩形状であるものを矩
形状ビーム、線状であるものを線状ビームとする。また
レーザ光のスポットは特に定義しない場合はレーザ光の
照射面におけるエネルギー分布とする。

【０００７】

【特許文献１】特開平６−１６３４０１号公報

【特許文献２】特開平７−３２６７６９号公報

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に、光学系により
照射面またはその近傍において形成される楕円状、矩形
状や線状のレーザ光の端部は、レンズの収差などによ
り、中央部分をピークとし、端部においてはエネルギー
密度が徐々に減衰している。（図９）このようなレーザ
光において、被照射体のアニールを行うために十分なエ
ネルギー密度を有する領域は、前記レーザ光の中央部分
を含む１／５〜１／３程度と非常に狭い。本明細書中で
は、レーザ光の端部において、被照射体のアニールを行
うためのエネルギー密度が不足している領域を減衰領域
と呼ぶ。

【０００９】また、基板の大面積化、レーザの大出力化
に伴って、より長い楕円状ビーム、線状ビームや矩形状
ビームが形成されつつある。このようなレーザ光により
アニールを行う方が効率が良いためである。しかしなが
ら、レーザから発振されるレーザ光の端部のエネルギー
密度は中心付近と比較して小さいため、光学系によって
これまで以上に拡大すると、減衰領域がますます顕著化
する傾向にある。

【００１０】減衰領域はレーザ光の中央部分に比べてエ
ネルギー密度が十分でなく、前記減衰領域を有するレー
ザ光を用いてアニールを行っても、被照射体に対して十
分なアニールを行うことはできない。

【００１１】例えば、被照射体が半導体膜である場合に
は、減衰領域によりアニールされた領域と中央部分を含
むエネルギー密度の高い領域によってアニールされた領
域とでは結晶性が異なる。そのため、このような半導体
膜によりＴＦＴを作製しても、減衰領域によりアニール
された領域で作製されるＴＦＴの電気的特性が低下し、
同一基板内におけるばらつきの要因となる。

【００１２】そこで本発明は、減衰領域を有するレーザ
光を用いて効率良く、均一なアニールを行うことのでき
るレーザ照射装置を提供することを課題とする。また、
このようなレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法を提
供し、前記レーザ照射方法を工程に含む半導体装置の作
製方法を提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、照射面または
その近傍において、複数のレーザ光をそれぞれのレーザ
光の減衰領域を互いに合成する（重ね合わす）ものであ
る。しかしながら、このようにして形成されるレーザ光
の端部には減衰領域が存在する。そのため、前記複数の
レーザ光のうちの１つを、各々減衰領域を有する分割ビ
ーム１および分割ビーム２に分割する。そして、分割ビ
ーム１および分割ビーム２のそれぞれの切断部分を両端
部とし、分割ビーム１および分割ビーム２のそれぞれの
減衰領域と、他のレーザ光の減衰領域とを互いに合成す
る（重ね合わす）。（図１（Ａ））また、分割ビーム同
士は照射面において重ね合わさらない。このようにする
ことで、減衰領域を有する複数のレーザ光から、どの部
分においても被照射体に対して十分にアニールを行うこ
とのできるエネルギー密度を有するレーザ光を形成する
ことができる。（図１（Ｂ））

【００１４】もちろん、それぞれのレーザ光の照射面に
おける形状は、中央をピークとし、端部においてはエネ
ルギー密度が徐々に減衰しているとは限らず、レーザの
モードによってはエネルギーのピークが複数形成される
ものもある。いずれのモードであっても、レーザ光のエ
ネルギー密度が被照射体のアニールに十分でない領域を
有するのであれば、本発明を適用することができる。

【００１５】本明細書で開示するレーザ照射装置に関す
る発明の構成は、複数のレーザと、前記複数のレーザか
ら射出される複数のレーザ光のうちの１つのレーザ光を
該レーザ光の進行方向に対して垂直な平面で分割して、
分割によりできた切断部分と減衰領域を各々両端部とす
る２つのレーザ光を形成する手段と、被照射体上または
その近傍において、前記２つのレーザ光の前記切断部分
を各々両端部とし、前記２つのレーザ光の減衰領域およ
び他のレーザ光の減衰領域を互いに合成する光学系と、
を有することを特徴としている。

【００１６】上記構成において、前記レーザは、連続発
振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまた
は金属レーザなどを用いることができる。なお、前記固
体レーザとしてはＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬ
Ｆレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレ
ーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔ
ｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとして
はエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミ
ウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられ
る。前記ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザのドーパントには
Ｎｄ³⁺、Ｙｂ³⁺、Ｃｒ⁴⁺などが用いられる。

【００１７】また、上記構成において、前記レーザ光
は、非線形光学素子により高調波に変換されていること
が望ましい。例えば、ＹＡＧレーザは、基本波として、
波長１０６５ｎｍのレーザ光を出すことで知られてい
る。このレーザ光の珪素膜に対する吸収係数は非常に低
く、このままでは半導体膜の１つである非晶質珪素膜の
結晶化を行うことは技術的に困難である。ところが、こ
のレーザ光は非線形光学素子を用いることにより、より
短波長に変換することができ、高調波として、第２高調
波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）、第４高
調波（２６６ｎｍ）、第５高調波（２１３ｎｍ）が挙げ
られる。これらの高調波は非晶質珪素膜に対し吸収係数
が高いので、非晶質珪素膜の結晶化に用いる事ができ
る。

【００１８】また、本明細書で開示するレーザ照射方法
に関する発明の構成は、複数のレーザ光のうちの１つの
レーザ光を該レーザ光の進行方向に対して垂直な平面で
分割して、分割によりできた切断部分と減衰領域を各々
両端部とする２つのレーザ光を形成し、被照射体上また
はその近傍において、前記２つのレーザ光の前記切断部
分を各々両端部とし、前記２つのレーザ光の減衰領域お
よび他のレーザ光の減衰領域を互いに合成して、レーザ
光を形成し、形成された前記レーザ光を前記被照射体に
対して相対的に移動しながら照射することを特徴として
いる。

【００１９】上記構成において、前記レーザは、連続発
振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまた
は金属レーザなどを用いることができる。なお、前記固
体レーザとしてはＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬ
Ｆレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレ
ーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔ
ｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとして
はエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミ
ウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられ
る。前記ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザのドーパントには
Ｎｄ³⁺、Ｙｂ³⁺、Ｃｒ⁴⁺などが用いられる。

【００２０】また、上記構成において、前記レーザ光
は、非線形光学素子により高調波に変換されていること
が望ましい。

【００２１】また、本明細書で開示する半導体装置の作
製方法に関する発明の構成は、複数のレーザ光のうちの
１つのレーザ光を該レーザ光の進行方向に対して垂直な
平面で分割して、分割によりできた切断部分と減衰領域
を各々両端部とする２つのレーザ光を形成し、半導体膜
上またはその近傍において、前記２つのレーザ光の前記
切断部分を各々両端部とし、前記２つのレーザ光の減衰
領域および他のレーザ光の減衰領域を互いに合成して、
レーザ光を形成し、形成された前記レーザ光を半導体膜
に対して相対的に移動しながら照射することで、前記半
導体膜の結晶化または結晶性の向上を行うことを特徴と
している。

【００２２】また、本明細書で開示する半導体装置の作
製方法に関する他の発明の構成は、複数のレーザ光のう
ちの１つのレーザ光を該レーザ光の進行方向に対して垂
直な平面で分割して、分割によりできた切断部分と減衰
領域を各々両端部とする２つのレーザ光を形成し、半導
体膜上またはその近傍において、前記２つのレーザ光の
前記切断部分を各々両端部とし、前記２つのレーザ光の
減衰領域および他のレーザ光の減衰領域を互いに合成し
て、レーザ光を形成し、形成された前記レーザ光を不純
物元素が導入された半導体膜に対して相対的に移動しな
がら照射することで、前記不純物元素の活性化を行うこ
とを特徴としている。

【００２３】上記構成において、前記レーザは、連続発
振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまた
は金属レーザなどを用いることができる。なお、前記固
体レーザとしてはＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬ
Ｆレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレ
ーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔ
ｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとして
はエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミ
ウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられ
る。前記ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザのドーパントには
Ｎｄ³⁺、Ｙｂ³⁺、Ｃｒ⁴⁺などが用いられる。

【００２４】また、上記各構成において、前記レーザ光
は、非線形光学素子により高調波に変換されていること
が望ましい。

【００２５】また、上記各構成において、前記半導体膜
は、珪素を含む膜を用いるのが望ましい。そして、前記
半導体膜を形成する基板として、ガラス基板、石英基板
やシリコン基板、プラスチック基板、金属基板、ステン
レス基板、可撓性基板などを用いることができる。前記
ガラス基板として、バリウムホウケイ酸ガラス、または
アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板が
挙げられる。また、可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、
ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のこと
であり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、
軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面お
よび裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯな
ど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）
など）、ＳｉＮなどのバリア層を単層または多層にして
形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。

【００２６】本発明は、減衰領域を有する複数のレーザ
光を用いて、照射面またはその近傍においてエネルギー
密度の分布が非常に優れたレーザ光を形成することを可
能とする。このようなレーザ光を用いることにより、被
照射体に対して均一にアニールすることを可能とする。
さらに、本発明は、これまでアニールを行うにはエネル
ギー密度が不足していた減衰領域を有効に利用している
ため、スループットを向上させることを可能とする。ま
た、基板上に形成されている半導体膜に対して、効率良
く、均一に照射することができるので、半導体膜の結晶
化や結晶性の向上、不純物元素の活性化などを良好に行
うことができる。そして、このような半導体膜を用いて
作製されたＴＦＴの電気的特性のばらつきを低減し、良
好なものとすることを可能とする。さらに、このような
ＴＦＴから作製された半導体装置の動作特性および信頼
性をも向上し得る。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図２を
用いて説明する。

【００２８】レーザ１０１ｂ、１０１ｃから射出される
それぞれのレーザ光は凹シリンドリカルレンズ１０５
ｂ、１０５ｃにより長尺方向に広げ、拡張される。図示
しないが、レーザ１０１ｂ、１０１ｃと凹シリンドリカ
ルレンズ１０５ｂ、１０５ｃの間に、レーザ１０１ｂ、
１０１ｃから射出されるレーザ光を平行光とするための
ビームコリメーターや、レーザ光を広げるためのビーム
エキスパンダーを入れてもよい。そして、短尺方向に曲
率を有する凸シリンドリカルレンズ１０６によりレーザ
光を短尺方向に絞り集光し、基板１０７に到達する。

【００２９】一方、レーザ１０１ａから射出されたレー
ザ光はプリズム１０２ａにより２つに分割されて進行方
向が変えられ、プリズム１０２ｂから射出するレーザ光
は元のレーザ光の長尺方向においてエネルギー密度が十
分である部分を境界として左半分と右半分が入れ替えら
れる(反転する)。これは、基板１０７上に形成されるレ
ーザ光１０９の両端部において、レーザ１０１ａから射
出されたレーザ光の中央部分、つまりエネルギー密度が
十分である部分をそれぞれ到達させ、かつ、ミラー１０
４ａまたはミラー１０４ｂを経て基板１０７上に到達す
るレーザ光の減衰領域と、他のレーザ光の減衰領域とを
それぞれ合成させて、どの部分においてもエネルギー密
度が十分であるレーザ光１０９を形成するためである。
なお、図示しないが、レーザ１０１ａとプリズム１０２
ａの間に、レーザ１０１ａから射出されるレーザ光を平
行光とするためのビームコリメーターや、レーザ光を広
げるためのビームエキスパンダーを入れてもよい。

【００３０】続いて、ミラー１０３により２方向に分割
し、それぞれミラー１０４ａ、１０４ｄを経て、凹シリ
ンドリカルレンズ１０５ａ、１０５ｄに入射して、レー
ザ光を長尺方向に広げる。そして、短尺方向に曲率を有
する凸シリンドリカルレンズ１０６によりレーザ光を短
尺方向に集光し、基板１０７に到達する。

【００３１】本実施の形態では、レーザ１０１ａ〜１０
１ｃとして連続発振のＹＶＯ₄レーザを用い、第２高調
波に変換したレーザ光を射出させる。このとき、レーザ
光のビーム径はレーザの出口で２．５ｍｍである。ま
た、凹シリンドリカルレンズ１０５ａ〜１０５ｄは焦点
距離１００ｍｍのものを、凸シリンドリカルレンズ１０
６は焦点距離２０ｍｍの球面レンズを用いる。非球面レ
ンズを用いてもよい。これを使用するとより細い線状ビ
ームが作製できる。そして、凹シリンドリカルレンズ１
０５ａ〜１０５ｄから基板１０７までの距離を１００ｍ
ｍ、凸シリンドリカルレンズ１０６から基板１０７まで
の距離を２０ｍｍとする。レーザ１０１ｂ、１０１ｃか
ら射出されるレーザ光は、基板１０７上において長尺方
向の長さ５ｍｍ、短尺方向の長さ５μｍのレーザ光に成
形される。このレーザ光は中央部分を含む２ｍｍの領域
はアニールに十分なエネルギー密度を有しているが、両
端部分はエネルギー密度が低く、アニールに適さない減
衰領域になっている。また、レーザ１０１ａから射出さ
れるレーザ光は、基板１０７上において長尺方向の長さ
２．５ｍｍ、短尺方向の長さ５μｍのレーザ光に成形さ
れる。そして、それぞれのレーザ光は、基板１０７上に
おいて減衰領域を含む領域で互いに重ね合わされ、長さ
１２ｍｍ、幅５μｍの矩形状ビームが形成される。な
お、凹シリンドリカルレンズ１０５ａ〜１０５ｄを基板
１０７から遠ざけることにより、基板１０７上に形成さ
れるレーザ光の長尺方向の長さを長くすることができ
る。

【００３２】もちろん、レーザ１０１ａ〜１０１ｃとし
てパルス発振のレーザを用いることもできる。例えば、
レーザの出口でレーザ光のビーム径が４ｍｍのＹＬＦレ
ーザを用い、第２の高調波に変換する。そして、焦点距
離１００ｍｍの凹シリンドリカルレンズ１０５ａ〜１０
５ｄ、焦点距離２０ｍｍの凸シリンドリカルレンズ１０
６を用いると、基板１０７上に形成されるそれぞれのレ
ーザ光は０．１ｍｍ×１０ｍｍとなり、減衰領域を重ね
合わせて形成されるレーザ光の大きさは、０．１ｍｍ×
２４ｍｍとなる。

【００３３】以上より、基板１０７上において、プリズ
ム１０２、ミラー１０３により分割されてできた切断面
を端部とし、長尺方向における減衰領域は互いに合成さ
れて、どの部分においてもエネルギー密度が十分であ
り、長尺方向に長い矩形状のレーザ光１０９を形成する
ことができる。

【００３４】そして、このようにして形成されるレーザ
光１０９を基板１０７に対して相対的に１１０、１１１
で示す方向や、１１２で示す方向に移動しながら照射す
れば、基板１０７の全面または所望の領域を効率良くア
ニールすることができる。例えば、このような照射方法
を用いて、半導体膜の結晶化や活性化を行えば、均一な
アニールを効率良く行うことができる。そして、本発明
を用いて形成される半導体膜を用いて作製されたＴＦＴ
の電気的特性は向上し、さらには半導体装置の動作特性
および信頼性をも向上し得る。

【００３５】なお、光学系の母材は高い透過率を得るた
めに、例えばＢＫ７や石英とするのが好ましい。また、
光学系のコーティングは、使用するレーザ光の波長に対
する透過率が９９％以上得られるものを使用するのが好
ましい。

【００３６】本実施形態において、レーザ１０１ａから
照射面までの光路長と、レーザ１０１ｂ、１０１ｃから
照射面までの光路長は異なっている。レーザ光はコヒー
レント性の優れた光ではあるが拡がり角を有するため、
それぞれのレーザから照射面までの光路長は等しいこと
が望ましい。そのため、レーザ１０１ｂ、１０１ｃから
凹シリンドリカルレンズ１０５ｂ、１０５ｃの間にミラ
ーを入れるなどをして光路長を追加して、それぞれのレ
ーザから照射面までの光路長を等しくする方が好まし
い。

【００３７】また、本実施形態において、照射面におけ
るレーザ光の形状を矩形状としているが、本発明はこれ
に限らない。レーザ光の形状は、レーザの種類によって
異なり、例えば、固体レーザは、ロッド形状が円筒形で
あればレーザ光の形状は円状や楕円状となり、スラブ型
であればレーザ光の形状は矩形状となり、このようなレ
ーザ光においても本発明を適用することは可能である。
また、本実施形態では、レーザ光の長尺方向における減
衰領域を互いに合成しているが、短尺方向における減衰
領域を合成することもできるし、長尺方向および短尺方
向における減衰領域を合成することもできる。ただし、
最も簡易な構成で、効率良くレーザアニールを行うため
には、レーザ光の長尺方向における減衰領域を合成する
ことが望ましい。また、合成には減衰領域を含んでいれ
ばよい。

【００３８】また、本実施形態において、レーザを３台
用いているが、本発明は複数であるなら台数の限定はな
い。

【００３９】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例によりさらに詳細な説明を行うこととする。

【００４０】

【実施例】［実施例１］本実施例では、本発明における
アニールに適したエネルギー密度について図１９及び図
２０を用いて説明する。

【００４１】図１９は、図１で示す様に、３台のレーザ
から発振されたレーザ光の１つを分割ビームとし、他の
レーザ光の減衰領域とを互いに合成したエネルギー密度
の分布のシミュレーション結果である。このとき、レー
ザとしてYAGレーザを用い、それぞれのレーザから発振
されるレーザ光はＬＢＯ結晶により第２高調波に変換し
てあり、レーザ光のビーム径は２．２５ｍｍ（１／ｅ²
幅）、ＴＥＭ₀₀モードとしている。図１９において、点
線は長尺方向のエネルギー密度を示し、実線は短尺方向
のエネルギー密度を示している。

【００４２】また、図２０はレーザの出力を変化させ、
膜厚１５０ｎｍの非晶質珪素膜に照射したときの結晶化
する領域を求めたものである。図２０から結晶化に適し
たレーザの出力は３．５〜６．０Ｗであり、この範囲は
全出力の約±１０％であることが分かる。つまり、この
範囲内での変動であれば、均一な照射が行うことができ
ることがわかる。

【００４３】図１９より長尺方向のエネルギー密度の分
布は減衰領域を除いた範囲（図１９中Ａ−Ａ‘）では、
該エネルギー密度の平均値から±１０％以内に収まって
いる。この±１０％以内のエネルギー密度の分布であれ
ば、結晶化に適した均一なレーザ照射ができるので、大
粒径結晶形成領域が得られる。また図１９より合成され
たレーザ光の減衰領域は１／ｅ²幅において２００μｍ
以下となっていることが分かる。

【００４４】［実施例２］本実施例では、本発明を実現
するためのレーザ照射装置の例として図３を用いて説明
する。

【００４５】レーザ１０１ｂ、１０１ｃから射出される
それぞれのレーザ光は凹シリンドリカルレンズ１０５
ｂ、１０５ｃにより長尺方向に広げられる。図示しない
が、レーザ１０１ｂ、１０１ｃと凹シリンドリカルレン
ズ１０５ｂ、１０５ｃの間に、レーザ１０１ｂ、１０１
ｃから射出されるレーザ光を平行光とするためのビーム
コリメーターや、レーザ光を広げるためのビームエキス
パンダーを入れてもよい。そして、短尺方向に曲率を有
する凸シリンドリカルレンズ１０６によりレーザ光を短
尺方向に集光し、基板１０７に到達する。

【００４６】一方、レーザ１０１ａから射出されたレー
ザ光はミラー１０３により２方向に分割される。なお、
図示しないが、レーザ１０１ａとミラー１０３の間に、
レーザ１０１ａから射出されるレーザ光を平行光とする
ためのビームコリメーターや、レーザ光を広げるための
ビームエキスパンダーを入れてもよい。そして、凸シリ
ンドリカルレンズ１１５ａ、１１５ｄに入射して、レー
ザ光を長尺方向に集光させた後、広げる。これは、基板
１０７上に形成されるレーザ光１１９の両端部におい
て、レーザ１０１ａから射出されたレーザ光の中央部
分、つまりエネルギー密度が十分である部分をそれぞれ
到達させ、かつ、ミラー１０４ａまたはミラー１０４ｂ
を経て基板１０７上に到達するレーザ光の減衰領域と、
他のレーザ光の減衰領域とをそれぞれ合成させて、どの
部分においてもエネルギー密度が十分であるレーザ光１
１９を形成するためである。続いて、短尺方向に曲率を
有する凸シリンドリカルレンズ１０６によりレーザ光を
短尺方向に集光し、基板１０７に到達する。

【００４７】以上より、基板１０７上において、ミラー
１０３により分割されてできた切断面を端部とし、長尺
方向における減衰領域が互いに合成されて、どの部分に
おいてもエネルギー密度が十分であり、長尺方向に長い
矩形状のレーザ光１１９を形成することができる。

【００４８】そして、このようにして形成されるレーザ
光１１９を基板１０７に対して相対的に１１０、１１１
で示す方向や、１１２で示す方向に移動しながら照射す
れば、基板１０７の全面または所望の領域を効率良くア
ニールすることができる。例えば、このような照射方法
を用いて、半導体膜の結晶化や活性化を行えば、均一な
アニールを効率良く行うことができる。そして、本発明
を用いて形成される半導体膜を用いて作製されたＴＦＴ
の電気的特性は向上し、さらには半導体装置の動作特性
および信頼性をも向上し得る。

【００４９】なお、光学系の母材は高い透過率を得るた
めに、例えばＢＫ７や石英とするのが好ましい。また、
光学系のコーティングは、使用するレーザ光の波長に対
する透過率が９９％以上得られるものを使用するのが好
ましい。

【００５０】本実施例において、レーザ１０１ａから照
射面までの光路長と、レーザ１０１ｂ、１０１ｃから照
射面までの光路長は異なっている。レーザ光はコヒーレ
ント性の優れた光ではあるが拡がり角を有するため、そ
れぞれのレーザから照射面までの光路長は等しいことが
望ましい。そのため、レーザ１０１ｂ、１０１ｃから凹
シリンドリカルレンズ１０５ｂ、１０５ｃの間にミラー
を入れるなどをして光路長を追加して、それぞれのレー
ザから照射面までの光路長を等しくする方が好ましい。

【００５１】また、本実施例において、レーザを３台用
いているが、本発明は複数であるなら台数の限定はな
い。

【００５２】［実施例３］本実施例では、基板の両側に
レーザを設置して、前記基板にレーザ光を照射するため
の装置および方法について図４を用いて説明する。

【００５３】レーザ１０１ａ〜１０１ｃは基板１０７に
対して互い違いに設置されている。レーザ１０１ａ〜１
０１ｃから射出されたレーザ光は、凸シリンドリカルレ
ンズ１２２ａ〜１２２ｃにより短尺方向へ集光され、基
板１０７に到達する。図示しないが、レーザ１０１ａ〜
１０１ｃと凸シリンドリカルレンズ１２２ａ〜１２２ｃ
の間に、レーザ１０１ａ〜１０１ｃから射出されるレー
ザ光を平行光とするためのビームコリメーターや、レー
ザ光を広げるためのビームエキスパンダーを入れてもよ
い。

【００５４】一方、レーザ１０１ｄから射出されたレー
ザ光はミラー１２３ａ、１２３ｂにより２方向に分割さ
れる。これは、基板１０７上に形成されるレーザ光１２
９の両端部において、レーザ１０１ｄから射出されたレ
ーザ光の中央部分、つまりエネルギー密度が十分である
部分をそれぞれ到達させ、かつ、ミラー１２４ｄまたは
ミラー１２４ｅを経て基板１０７上に到達するレーザ光
の減衰領域と、他のレーザ光の減衰領域とをそれぞれ合
成させて、どの部分においてもエネルギー密度が十分で
あるレーザ光１２９を形成するためである。なお、図示
しないが、レーザ１０１ｄとミラー１２３ａの間に、レ
ーザ１０１ｄから射出されるレーザ光を平行光とするた
めのビームコリメーターや、レーザ光を広げるためのビ
ームエキスパンダーを入れてもよい。続いて、ミラー１
２４ｄ、１２４ｅを経て、短尺方向に曲率を有する凸シ
リンドリカルレンズ１２２ｄ、１２２ｅによりレーザ光
を短尺方向に集光し、基板１０７に到達する。

【００５５】以上より、基板１０７上において、ミラー
１２３により分割されてできた切断面を端部とし、長尺
方向における減衰領域が互いに合成されて、どの部分に
おいてもエネルギー密度が十分であり、長尺方向に長い
矩形状のレーザ光１２９を形成することができる。

【００５６】そして、このようにして形成されるレーザ
光１２９を基板１０７に対して相対的に１１０、１１１
で示す方向や、１１２で示す方向に移動しながら照射す
れば、基板１０７の全面または所望の領域を効率良くア
ニールすることができる。例えば、このような照射方法
を用いて、半導体膜の結晶化や活性化を行えば、均一な
アニールを効率良く行うことができる。そして、本発明
を用いて形成される半導体膜を用いて作製されたＴＦＴ
の電気的特性は向上し、さらには半導体装置の動作特性
および信頼性をも向上し得る。

【００５７】なお、本実施例では基板の両側にレーザを
設置しているため、被照射体が形成されている基板およ
びステージを透過するレーザ光を用いる必要がある。図
５は１７３７基板の波長に対する透過率であり、図６は
石英基板の波長に対する透過率である。図５、図６より
用いる基板によって透過率は異なり、被照射体に対して
十分なアニールを行うには、波長が４００ｎｍ以上であ
るレーザ光を用いるのが好ましい。

【００５８】また、本実施例において、レーザ１０１ａ
〜１０１ｃから照射面までの光路長と、レーザ１０１ｄ
から照射面までの光路長は異なっている。レーザ光はコ
ヒーレント性の優れた光ではあるが拡がり角を有するた
め、それぞれのレーザから照射面までの光路長は等しい
ことが望ましい。そのため、レーザレーザ１０１ａ〜１
０１ｃから凸シリンドリカルレンズ１２２ａ〜１２２ｃ
の間にミラーを入れるなどをして光路長を追加して、そ
れぞれのレーザから照射面までの光路長を等しくする方
が好ましい。また、本実施例において、レーザを４台用
いているが、本発明は複数であるなら台数の限定はな
い。

【００５９】また、本実施例において半導体膜として非
晶質珪素膜を用いているが、本発明は半導体膜をこれに
限定するものではなく、非晶質珪素ゲルマニウム膜など
の非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良
い。

【００６０】本実施例は、実施形態または実施例１また
は実施例２と自由に組み合わせることが可能である。

【００６１】［実施例４］本実施例では、本発明のレー
ザ照射装置を用いて半導体膜の結晶化を行う方法につい
て図７を用いて説明する。

【００６２】まず、基板２０として、バリウムホウケイ
酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラ
スからなる基板、石英基板やシリコン基板、金属基板ま
たはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものなど
を用いることができる。また、本実施例の処理温度に耐
えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよ
い。本実施例では、ガラス基板を用いる。

【００６３】次いで、基板２０上に酸化珪素膜、窒化珪
素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜
２１を形成する。本実施例では下地膜２１として単層構
造を用いるが、前記絶縁膜を２層以上積層させた構造を
用いても良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により
酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ
＝７％、Ｈ＝２％）４００ｎｍを形成する。

【００６４】次いで、下地膜２１上に半導体膜２２を形
成する。半導体膜２２は公知の手段（スパッタ法、ＬＰ
ＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜２
００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さで半導
体膜を成膜し、公知の結晶化法（レーザ結晶化法、ＲＴ
Ａやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化
を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）により結晶
化させる。なお、前記半導体膜としては、非晶質半導体
膜や微結晶半導体膜、結晶性半導体膜などがあり、非晶
質珪素ゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト膜な
どの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良
い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍ
の非晶質珪素膜を成膜する。

【００６５】そして、前記半導体膜の結晶化を行う。本
実施例では、レーザ結晶化により行い、前記非晶質珪素
膜に脱水素化（５００℃、３時間）を行った後、レーザ
アニール法を行って結晶性珪素膜２３を形成する。（図
７（Ｂ））

【００６６】レーザアニール法で結晶性半導体膜を作製
する場合には、パルス発振型または連続発振型のＫｒＦ
エキシマレーザやＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬ
Ｆレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレ
ーザ、ルビーレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等を用い
ることができる。これらのレーザを用いる場合には、レ
ーザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状
に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶
化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、パルス
発振型のレーザを用いる場合は発振周波数３００Ｈｚと
し、レーザエネルギー密度を１００〜１５００mJ/cm
²(代表的には２００〜１２００mJ/cm²)とする。この時
の短尺（走査）方向のレーザ光の重ね合わせ率（オーバ
ーラップ率）を５０〜９８％として行ってもよい。ま
た、連続発振型のレーザを用いる場合にはエネルギー密
度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは
０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。

【００６７】本実施例では、連続発振のＹＬＦレーザの
第２高調波を用い、実施形態、実施例２または実施例３
で示す光学系によりレーザ光を成形し、該レーザ光に対
して基板を相対的に移動させながら照射して全面を結晶
化させる。本発明を用いることにより、非晶質半導体膜
に対して均一なアニールを効率良く行って結晶性半導体
膜を得ることができる。そして、本発明を用いて形成さ
れる半導体膜を用いて作製されたＴＦＴの電気的特性は
向上し、さらには半導体装置の動作特性および信頼性を
も向上し得る。

【００６８】本実施例は、実施形態または実施例１乃至
実施例３と自由に組み合わせることが可能である。

【００６９】［実施例５］本実施例では、本発明のレー
ザ照射装置を用いて実施例３とは異なる方法により、半
導体膜の結晶化を行う方法について図８を用いて説明す
る。

【００７０】まず、実施例４にしたがって、半導体膜と
して非晶質珪素膜まで形成する。

【００７１】そして、特開平７−１８３５４０号公報に
記載された方法を利用して金属含有層３１を形成して、
熱処理を行ったのち、レーザアニール法により、半導体
膜の結晶性の向上を行う。本実施例では、半導体膜上に
スピンコート法にて酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度
５ｐｐｍ、体積１０ｍｌ）を塗布し、５００℃の窒素雰
囲気で１時間、５５０℃の窒素雰囲気で１２時間の熱処
理を行って第１の結晶性半導体膜３２を得る。続いて、
レーザアニール法により、半導体膜の結晶性の向上を行
って第２の結晶性半導体膜３３を得る。（図８）

【００７２】レーザアニール法は、連続発振のＹＶＯ₄
レーザの第２高調波を用い、実施形態、実施例２または
実施例３で示す光学系によりレーザ光を成形し、該レー
ザ光に対して基板を相対的に移動させながら照射して全
面を結晶化させる。本発明を用いることにより、非晶質
半導体膜に対して均一なアニールを効率良く行って、第
２の結晶性半導体膜を得ることができる。そして、本発
明を用いて形成される半導体膜を用いて作製されたＴＦ
Ｔの電気的特性は著しく向上し、さらには半導体装置の
動作特性および信頼性をも大きく向上し得る。

【００７３】［実施例６］本実施例ではアクティブマト
リクス基板の作製方法について図１０〜図１３を用いて
説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路
と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板
上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基
板と呼ぶ。

【００７４】まず、本実施例ではバリウムホウケイ酸ガ
ラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスか
らなる基板４００を用いる。なお、基板４００として
は、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレ
ス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。
また、本実施例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し、可撓性基板を用いて
も良い。なお、本発明はエネルギー分布が同一である線
状ビームを容易に形成できるので、複数の線状ビームに
より大面積基板を効率良くアニールすることが可能であ
る。

【００７５】次いで、基板４００上に酸化珪素膜、窒化
珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地
膜４０１を公知の手段により形成する。本実施例では下
地膜４０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単
層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。

【００７６】次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。
半導体膜は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、ま
たはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜２００ｎｍ（好
ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜
し、レーザ結晶化法により結晶化させる。レーザ結晶化
法は、実施形態および実施例１乃至実施例３のいずれか
一、またはこれらの実施例を自由に組み合わせて、レー
ザ光を半導体膜に照射する。用いるレーザは、連続発振
またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは
金属レーザが望ましい。 なお、前記固体レーザとして
はＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡ
ｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレ
ーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレ
ーザ等があり、前記気体レーザとしてはＫｒＦエキシマ
レーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レーザ等があ
り、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレー
ザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。前記Ｙ
ＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃
レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザのドーパントにはＮｄ³⁺、Ｙ
ｂ³⁺、Ｃｒ⁴⁺などが用いられる。もちろん、レーザ結晶
化法だけでなく、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファー
ネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する
金属元素を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行って
もよい。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結
晶半導体膜、結晶性半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲ
ルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト膜などの非晶
質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。

【００７７】本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、
５０ｎｍの非晶質珪素膜を成膜し、この非晶質珪素膜に
結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法およびレ
ーザ結晶化法を行う。金属元素としてニッケルを用い、
溶液塗布法により非晶質珪素膜上に導入した後、５５０
℃で５時間の熱処理を行って第１の結晶性珪素膜を得
る。そして、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ₄レーザか
ら射出されたレーザ光を非線形光学素子により第２高調
波に変換したのち、実施例２にしたがって第２の結晶性
珪素膜を得る。前記第１の結晶性珪素膜にレーザ光を照
射して第２の結晶性珪素膜とすることで、結晶性が向上
する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００Ｍ
Ｗ／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）
が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度
の速度でレーザ光に対して相対的にステージを動かして
照射し、結晶性珪素膜を形成する。また、パルス発振の
エキシマレーザを用いる場合には、周波数３００Ｈｚと
し、レーザーエネルギー密度を１００〜１５００mJ/cm²
(代表的には２００〜１３００mJ/cm²)とするのが望まし
い。このとき、短尺尺方向にレーザ光を５０〜９８％オ
ーバーラップさせても良い。

【００７８】もちろん、第１の結晶性珪素膜を用いてＴ
ＦＴを作製することもできるが、第２の結晶性珪素膜は
結晶性が向上しているため、ＴＦＴの電気的特性が向上
するので望ましい。第２の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴ
を作製すると、移動度は５００〜６００ｃｍ²／Ｖｓ程
度と著しく向上する。

【００７９】このようにして得られた結晶性半導体膜を
フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によ
り、半導体層４０２〜４０６を形成する。

【００８０】また、半導体層４０２〜４０６を形成した
後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元
素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。

【００８１】次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲ
ート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプ
ラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜
１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施
例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸
化窒化珪素膜を形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒
化珪素膜に限定されるものでなく、他の絶縁膜を単層ま
たは積層構造として用いても良い。

【００８２】また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラ
ズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）
とＯ₂とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜
４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．
５〜０．８W/cｍ²で放電させて形成することができる。
このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００
〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好
な特性を得ることができる。

【００８３】次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０
〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４
００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実
施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電
膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電
膜４０９を積層形成する。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成
し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でス
パッタする。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたス
パッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン
（ＷＦ₆）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもでき
る。いずれにしてもゲート電極として使用するためには
低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃ
ｍ以下にすることが望ましい。

【００８４】なお、本実施例では、第１の導電膜４０８
をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしているが、特に
限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主
成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよ
い。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶
珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、Ａ
ｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。

【００８５】次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジ
ストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び
配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第
１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件
で行う。（図１０（Ｂ））本実施例では第１のエッチン
グ条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：
誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング
用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス
流量比を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧
力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力
を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板
側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電
力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加す
る。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチング
して第１の導電層の端部をテーパー形状とする。

【００８６】この後、レジストからなるマスク４１０〜
４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッ
チング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とを用い、それぞれのガス
流量比を３０：３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコ
イル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入
してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行
う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MH
z）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印
加する。ＣＦ₄とＣｌ₂を混合した第２のエッチング条件
ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。
なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチング
するためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時
間を増加させると良い。

【００８７】上記第１のエッチング処理では、レジスト
からなるマスクの形状を適したものとすることにより、
基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電
層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。この
テーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第
１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層
から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導
電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２
２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１
の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０
〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成さ
れる。

【００８８】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第２のエッチング処理を行う。（図１０（Ｃ））こ
こでは、エッチングガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用
い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエ
ッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを
形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、
ほとんどエッチングされず、第２の形状の第１の導電層
４２８ａ〜４３３ａを形成する。

【００８９】そして、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付
与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理
はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良
い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹³〜５
×１０¹⁴／ｃｍ²とし、加速電圧を４０〜８０ｋｅＶと
して行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０¹³／ｃ
ｍ²とし、加速電圧を６０ｋｅＶとして行う。ｎ型を付
与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的に
はリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここでは
リン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層４２８〜４３３
がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自
己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不
純物領域４２３〜４２７には１×１０¹⁸〜１×１０²⁰／
cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加す
る。

【００９０】レジストからなるマスクを除去した後、新
たにレジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃを形成
して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２の
ドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ
量を１×１０¹³〜１×１０¹⁵/cm²とし、加速電圧を６０
〜１２０ｋｅＶとして行う。ドーピング処理は第２の導
電層４２８ｂ〜４３２ｂを不純物元素に対するマスクと
して用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層
に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続い
て、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３の
ドーピング処理を行って図１１（Ａ）の状態を得る。イ
オンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹⁵〜１×１０
¹⁷/cm²とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとして行
う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理
により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３
６、４４２、４４８には１×１０¹⁸〜５×１０¹⁹/cm³の
濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃
度不純物領域４３５、４４１、４４４、４４７には１×
１０¹⁹〜５×１０²¹/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不
純物元素を添加される。

【００９１】もちろん、適当な加速電圧にすることで、
第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１
回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度
不純物領域を形成することも可能である。

【００９２】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、新たにレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０
ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４の
ドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層と
なる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する
不純物元素が添加された不純物領域４５３、４５４、４
５９、４６０を形成する。第２の導電層４２９ｂと４３
２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付
与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を
形成する。本実施例では、不純物領域４５３、４５４、
４５９、４６０はジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンド
ープ法で形成する。（図１１（Ｂ））この第４のドーピ
ング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導
体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃで覆
われている。第１乃至３のドーピング処理によって、不
純物領域４５３,４５４,４５９,４６０にはそれぞれ異
なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域
においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０
¹⁹〜５×１０²¹atoms/cm³となるようにドーピング処理
することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およ
びドレイン領域として機能するために何ら問題は生じな
い。

【００９３】以上までの工程で、それぞれの半導体層に
不純物領域が形成される。

【００９４】次いで、レジストからなるマスク４５０ａ
〜４５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成す
る。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣ
ＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００
ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例で
は、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化
珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜４６１は酸
化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む
絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。

【００９５】次いで、レーザ光を照射して、半導体層の
結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物
元素の活性化を行う。レーザ活性化は、実施形態および
実施例１乃至実施例３のいずれか一、またはこれらの実
施例を自由に組み合わせて、レーザ光を半導体膜に照射
する。用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固
体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望まし
い。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパル
ス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、
ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サフ
ァイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発
振またはパルス発振のＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒレー
ザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レーザ等があり、前記金属レー
ザとしては連続発振またはパルス発振のヘリウムカドミ
ウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられ
る。このとき、連続発振のレーザを用いるのであれば、
レーザ光のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃ
ｍ²程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必
要であり、レーザ光に対して相対的に基板を０．５〜２
０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。また、パルス発振
のレーザを用いるのであれば、周波数３００Ｈｚとし、
レーザーエネルギー密度を５０〜１０００mJ/cm²(代表
的には５０〜５００mJ/cm²)とするのが望ましい。この
とき、レーザ光を走査方向に５０〜９８％オーバーラッ
プさせても良い。なお、レーザアニール法の他に、熱ア
ニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ
法）などを適用することができる。

【００９６】また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活
性化を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱
い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層
間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素
膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。

【００９７】そして、熱処理（３００〜５５０℃で１〜
１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができ
る。この工程は第１の層間絶縁膜４６１に含まれる水素
により半導体層のダングリングボンドを終端する工程で
ある。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水
素化することができる。水素化の他の手段として、プラ
ズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）
や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５
０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。

【００９８】次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機
絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶
縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍ
のアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００
ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面
に凸凹が形成されるものを用いる。

【００９９】本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面
に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することに
よって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電
極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電
極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸
部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行うこ
とができるため、工程数の増加なく形成することができ
る。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部領
域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う
絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面
に凸凹が形成される。

【０１００】また、第２の層間絶縁膜４６２として表面
が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極
を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法
等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防
ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させ
ることが好ましい。

【０１０１】そして、駆動回路５０６において、各不純
物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７
を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴ
ｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金
膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろ
ん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上
の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、
ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣ
ｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニ
ングして配線を形成してもよい。（図１２）

【０１０２】また、画素部５０７においては、画素電極
４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成す
る。この接続電極４６８によりソース配線（４３３ａと
４３３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成
される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲー
ト電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４
７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域と電気的な接続が形
成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機
能する半導体層４５８と電気的な接続が形成される。ま
た、画素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分
とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材
料を用いることが望ましい。

【０１０３】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、
及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６
と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素
部５０７を同一基板上に形成することができる。こうし
て、アクティブマトリクス基板が完成する。

【０１０４】駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０
１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成
する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４
３６（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域
として機能する高濃度不純物領域４５２を有している。
このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続して
ＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２には
チャネル形成領域４４０、ソース領域またはドレイン領
域として機能する高濃度不純物領域４５３と、低濃度不
純物領域４５４を有している。また、ｎチャネル型ＴＦ
Ｔ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一
部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純
物領域４４２（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレ
イン領域として機能する高濃度不純物領域４５６を有し
ている。

【０１０５】画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形
成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不
純物領域４４５（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレ
イン領域として機能する高濃度不純物領域４５８を有し
ている。また、保持容量５０５の一方の電極として機能
する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ
型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５
０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａ
と４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。

【０１０６】本実施例の画素構造は、ブラックマトリク
スを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるよ
うに、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置
形成する。

【０１０７】また、本実施例で作製するアクティブマト
リクス基板の画素部の上面図を図１３に示す。なお、図
１０〜図１３に対応する部分には同じ符号を用いてい
る。図１２中の鎖線Ａ−Ａ’は図１３中の鎖線Ａ―Ａ’
で切断した断面図に対応している。また、図１２中の鎖
線Ｂ−Ｂ’は図１３中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図
に対応している。

【０１０８】［実施例７］本実施例では、実施例６で作
製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示
装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１４
を用いる。

【０１０９】まず、実施例６に従い、図１２の状態のア
クティブマトリクス基板を得た後、図１２のアクティブ
マトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向
膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例
では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の
有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を
保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形
成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペー
サを基板全面に散布してもよい。

【０１１０】次いで、対向基板５６９を用意する。次い
で、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化
膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色
層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の
着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成し
てもよい。

【０１１１】本実施例では、実施例６に示す基板を用い
ている。従って、実施例６の画素部の上面図を示す図１
３では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０
の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙
と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する
必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に
着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を
配置して、対向基板を貼り合わせた。

【０１１２】このように、ブラックマスク等の遮光層を
形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層から
なる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能
とした。

【０１１３】次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜か
らなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対
向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を
施した。

【０１１４】そして、画素部と駆動回路が形成されたア
クティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８
で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入さ
れていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な
間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、
両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せ
ず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知
の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１４に示
す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれ
ば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の
形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示
しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦ
ＰＣを貼りつけた。

【０１１５】以上のようにして作製される液晶表示装置
はエネルギー密度が十分であるレーザ光により均一にア
ニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有し
ており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分な
ものとなり得る。そして、このような液晶表示装置は各
種電子機器の表示部として用いることができる。

【０１１６】なお、本実施例は実施例１乃至６と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１１７】［実施例８］本実施例では、実施例６で示
したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴ
の作製方法を用いて、発光装置を作製した例について説
明する。本明細書において、発光装置とは、基板上に形
成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表
示用パネルおよび該表示用パネルにＴＦＴを備えた表示
用モジュールを総称したものである。なお、発光素子
は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Elec
tro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発
光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合
物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基
底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基
底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうち
どちらか、あるいは両方の発光を含む。

【０１１８】なお、本明細書中では、発光素子において
陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定
義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入
層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれ
る。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順
に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽
極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注
入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構
造を有していることもある。

【０１１９】図１５は本実施例の発光装置の断面図であ
る。図１５において、基板７００上に設けられたスイッ
チングＴＦＴ６０３は図１２のｎチャネル型ＴＦＴ５０
３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチ
ャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。

【０１２０】なお、本実施例ではチャネル形成領域が二
つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル
形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは
三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。

【０１２１】基板７００上に設けられた駆動回路は図１
２のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の
説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ
５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシ
ングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もし
くはトリプルゲート構造であっても良い。

【０１２２】また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路
のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。
また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴ
ＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能
し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴ
ＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機
能する。

【０１２３】なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１２のｐ
チャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、
構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照す
れば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造とし
ているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構
造であっても良い。

【０１２４】また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソー
ス配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流
制御ＴＦＴの画素電極７１１上に重ねることで画素電極
７１１と電気的に接続する電極である。

【０１２５】なお、７１１は、透明導電膜からなる画素
電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、
酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウム
と酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化
インジウムを用いることができる。また、前記透明導電
膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極
７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７
１０上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる
平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化する
ことは非常に重要である。後に形成される発光層は非常
に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起
こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に
形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化してお
くことが望ましい。

【０１２６】配線７０１〜７０７を形成後、図１５に示
すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１０
０〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜
をパターニングして形成すれば良い。

【０１２７】なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、
成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。
本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカー
ボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の
発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０⁶〜１×１
０¹²Ωｍ（好ましくは１×１０⁸〜１×１０¹⁰Ωｍ）と
なるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれ
ば良い。

【０１２８】画素電極７１１の上には発光層７１３が形
成される。なお、図１５では一画素しか図示していない
が、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色
に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例で
は蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。
具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシ
アニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７
０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体
（Ａｌｑ₃）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ₃に
キナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光
色素を添加することで発光色を制御することができる。

【０１２９】但し、以上の例は発光層として用いること
のできる有機発光材料の一例であって、これに限定する
必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注
入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのための
キャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良
い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光
層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や
高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書
中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下
または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材
料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機
発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍ
のポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法によ
り設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフ
ェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造として
も良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤
色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送
層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いるこ
とも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公
知の材料を用いることができる。

【０１３０】次に、発光層７１３の上には導電膜からな
る陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜と
してアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿
論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）
を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もし
くは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの
元素を添加した導電膜を用いれば良い。

【０１３１】この陰極７１４まで形成された時点で発光
素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１
５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極
７１４で形成されたダイオードを指す。

【０１３２】発光素子７１５を完全に覆うようにしてパ
ッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パ
ッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜
もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁
膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。

【０１３３】この際、カバレッジの良い膜をパッシベー
ション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤ
ＬＣ膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から
１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性
の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することがで
きる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果
が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能であ
る。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層
７１３が酸化するといった問題を防止できる。

【０１３４】さらに、パッシベーション膜７１６上に封
止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封
止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内
部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有す
る物質を設けることは有効である。また、本実施例にお
いてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチ
ック基板（プラスチックフィルムも含む）や可撓性基板
の両面に炭素膜（好ましくはＤＬＣ膜）を形成したもの
を用いる。炭素膜以外にもアルミ膜（ＡｌＯＮ、Ａｌ
Ｎ、ＡｌＯなど）、ＳｉＮなどを用いることができる。

【０１３５】こうして図１５に示すような構造の発光装
置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッ
シベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチ
ャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用
いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効であ
る。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わ
せる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも
可能である。

【０１３６】こうして、基板７００上にｎチャネル型Ｔ
ＦＴ６０１、ｐチャネル型ＴＦＴ６０２、スイッチング
ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御Ｔ
ＦＴ（ｐチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。

【０１３７】さらに、図１５を用いて説明したように、
ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設ける
ことによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎ
チャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、
信頼性の高い発光装置を実現できる。

【０１３８】また、本実施例では画素部と駆動回路の構
成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、そ
の他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアン
プ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成
可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも
形成しうる。

【０１３９】以上のようにして作製される発光装置はエ
ネルギー密度が十分であるレーザ光により均一にアニー
ルされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有してお
り、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとな
り得る。そして、このような発光装置は各種電子機器の
表示部として用いることができる。

【０１４０】なお、本実施例は実施例１乃至６と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１４１】［実施例９］本発明を適用して、様々な半
導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アク
ティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型
ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら
電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本
発明を適用できる。

【０１４２】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウント
ディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲ
ーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携
帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電
子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１６、図
１７及び図１８に示す。

【０１４３】図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３０
０３、キーボード３００４等を含む。本発明により作製
される半導体装置を表示部３００３に適用することで、
本発明のパーソナルコンピュータが完成する。

【０１４４】図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作
スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０
６等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示
部３１０２に適用することで、本発明のビデオカメラが
完成する。

【０１４５】図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部
３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表
示部３２０５等を含む。本発明により作製される半導体
装置を表示部３２０５に適用することで、本発明のモバ
イルコンピュータが完成する。

【０１４６】図１６（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０
３等を含む。表示部３３０２は基板として可撓性基板を
用いており、表示部３３０２を湾曲させてゴーグル型デ
ィスプレイを作製している。また軽量で薄いゴーグル型
ディスプレイを実現している。本発明により作製される
半導体装置を表示部３３０２に適用することで、本発明
のゴーグル型ディスプレイが完成する。

【０１４７】図１６（Ｅ）はプログラムを記録した記録
媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであ
り、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０
３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇiｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことができる。本発明により作製される半導体
装置を表示部３４０２に適用することで、本発明の記録
媒体が完成する。

【０１４８】図１６（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作ス
イッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発
明により作製される半導体装置を表示部３５０２に適用
することで、本発明のデジタルカメラが完成する。

【０１４９】図１７（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含
む。本発明により作製される半導体装置を投射装置３６
０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の
駆動回路に適用することで、本発明のフロント型プロジ
ェクターが完成する。

【０１５０】図１７（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０
３、スクリーン３７０４等を含む。本発明により作製さ
れる半導体装置を投射装置３７０２の一部を構成する液
晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用すること
で、本発明のリア型プロジェクターが完成する。

【０１５１】なお、図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）及び
図１７（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７
０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０
４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズ
ム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０
９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８
１０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１７（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。

【０１５２】また、図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）中に
おける光源光学系３８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクタ
ー３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３
８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で
構成される。なお、図１７（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。

【０１５３】ただし、図１７に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は
図示していない。

【０１５４】図１８（Ａ）は携帯電話であり、本体３９
０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示
部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６
等を含む。本発明により作製される半導体装置を表示部
３９０４に適用することで、本発明の携帯電話が完成す
る。

【０１５５】図１８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒
体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６
等を含む。本発明により作製される半導体装置は表示部
４００２、４００３に適用することで、本発明の携帯書
籍が完成する。

【０１５６】図１８（Ｃ）はディスプレイであり、本体
４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。
表示部４１０３は可撓性基板を用いて作製されており、
軽量で薄いディスプレイを実現できる。また、表示部４
１０３を湾曲させることも可能である。本発明により作
製される半導体装置を表示部４１０３に適用すること
で、本発明のディスプレイが完成する。本発明のディス
プレイは特に大画面化した場合において有利であり、対
角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレ
イには有利である。

【０１５７】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、さまざまな分野の電子機器に適用することが可能で
ある。また、本実施例の電子機器は実施例１〜７または
８の組み合わせからなる構成を用いても実現することが
できる。

【０１５８】

【発明の効果】本発明の構成を採用することにより、以
下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。 （ａ）照射面またはその近傍の平面においてエネルギー
密度の分布が非常に優れたレーザ光を形成することを可
能とする。 （ｂ）被照射体に対して均一にアニールすることを可能
とする。特に半導体膜の結晶化や結晶性の向上、不純物
元素の活性化を行うのに適している。 （ｃ）スループットを向上させることを可能とする。 （ｄ）以上の利点を満たした上で、アクティブマトリク
ス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、
半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現するこ
とができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が開示する照射面に形成されるレーザ
光の例を示す図。

【図２】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す
図。

【図３】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す
図。

【図４】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す
図。

【図５】 １７３７ガラス基板における波長に対する透
過率を示す図。

【図６】 石英基板における波長に対する透過率を示す
図。

【図７】 本発明を用いて半導体膜を結晶化する方法の
例を示す図。

【図８】 本発明を用いて半導体膜を結晶化する方法の
例を示す図。

【図９】 照射面に形成される従来のレーザ光の例を示
す図。

【図１０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１２】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１３】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。

【図１４】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作
製工程を示す断面図。

【図１５】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造
図。

【図１６】 半導体装置の例を示す図。

【図１７】 半導体装置の例を示す図。

【図１８】 半導体装置の例を示す図。

【図１９】 本発明が開示する照射面に形成されるレー
ザ光のエネルギー密度の分布の例を示す図。

【図２０】 レーザの出力と結晶化領域の関係の例を示
す図。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 GA29 GA59 JA25 JA29 JA33 JA38 JA46 JB52 JB54 KA02 KA04 KA05 KA10 KA12 KA16 KA18 KA19 KB24 KB25 MA05 MA07 MA08 MA10 MA13 MA17 MA20 MA22 MA27 MA29 MA30 MA35 NA24 NA25 PA01 PA06 PA07 RA05 5F052 AA02 AA17 AA24 BA07 BA14 BB01 BB02 BB05 BB06 BB07 CA07 DA02 DA03 DA10 DB02 DB03 DB07 FA06 JA01 JA04 5F110 AA01 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD12 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF04 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG24 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL02 HL03 HL04 HL06 HL11 HL12 HM15 NN03 NN04 NN22 NN27 NN34 NN35 NN71 NN72 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP34 PP35 QQ04 QQ11 QQ19 QQ23 QQ24 QQ25

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のレーザと、前記複数のレーザから射
   出される複数のレーザ光のうちの１つのレーザ光のスポ
   ットを切断して２つに分割し、かつ反転させる手段と、
   被照射体上において、前記複数のレーザ光を1つに重ね
   合わせ線状に形成する手段とを有するレーザ照射装置で
   あって、前記被照射体上において、前記分割する手段に
   より分割されたレーザ光同士は重なり合わないことを特
   徴とするレーザ照射装置。
2. 【請求項２】複数のレーザと、前記複数のレーザから射
   出される複数のレーザ光のうちの１つのレーザ光のスポ
   ットを切断して２つに分割し、かつ反転させる手段と、
   被照射体上において、前記分割する手段により分割され
   たレーザ光のスポットの切断面の垂直方向に、前記分割
   されたレーザ光のスポットを広げ、線状に形成する手段
   と、前記被照射体上において他の前記複数のレーザ光の
   形状を線状に形成する手段と、前記被照射体上におい
   て、前記線状に形成する手段により線状に形成された複
   数のレーザ光を、長尺方向に、１つに重ね合わせ線状に
   形成する手段とを有するレーザ照射装置であって、前記
   被照射体上において、前記重ね合わせ線状に形成する手
   段により重ね合わされた線状のレーザ光は前期分割され
   たレーザ光の切断面を長尺方向の両端部とし、かつ被照
   射体上において前記分割されたレーザ光同士は重なり合
   わないことを特徴とするレーザ照射装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記重
   ね合わせ線状に形成する手段により重ね合わされた線状
   のレーザ光の長尺方向の減衰領域は２００μｍ以下であ
   ることを特徴とするレーザ光照射装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記レーザ光の波長は、４００ｎｍ以上であることを特
   徴とするレーザ照射装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記レーザ光のスポットの分割は等分割であることを特
   徴とするレーザ照射装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか一項において、
   前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザ
   または気体レーザまたは金属レーザであることを特徴と
   するレーザ照射装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか一項において、
   前記レーザは、連続発振またはパルス発振のＹＡＧレー
   ザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、
   Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサ
   ンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザから選ばれ
   た一種であることを特徴とするレーザ照射装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至６のいずれか一項において、
   前記レーザは、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレー
   ザ、ＣＯ₂レーザから選ばれた一種であることを特徴と
   するレーザ照射装置。
9. 【請求項９】請求項１乃至６のいずれか一項において、
   前記レーザは、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レー
   ザ、金蒸気レーザから選ばれた一種であることを特徴と
   するレーザ照射装置。
10. 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか一項におい
    て、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変
    換されていることを特徴とするレーザ照射装置。