JP2003115456A

JP2003115456A - 半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JP2003115456A
Application number: JP2001310766A
Authority: JP
Inventors: Koki Inoue; 弘毅井上; Akihisa Shimomura; 明久下村
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】エキシマレーザから、射出されるレーザ光の
パルス幅は数十ｎｓ程度と非常に短く、半導体膜に対す
る透過率が低いため、溶融時間が短くなり、結晶粒の大
きさは数ｎｍ〜数十ｎｍ程度と非常に小さくなる。【解決手段】本発明は、金属元素を用いる熱結晶化法を
行って形成された結晶性半導体膜に対して、レーザ光を
照射することで、大粒径の結晶粒を有する半導体膜を形
成することを特徴としている。また、本発明の他の構成
は、金属元素を用いる熱結晶化法を行って形成された結
晶性半導体膜に対して、レーザ光を照射し、再度熱処理
を行うことで、結晶欠陥の少ない大粒径の結晶粒を有す
る半導体膜を形成することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の作製
方法に関し、特に非晶質半導体膜を熱処理及びレーザア
ニールにより結晶化させる工程を含む半導体装置の作製
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た非晶質半導体膜を結晶化させ、結晶構造を有する半導
体膜（以下、結晶性半導体膜という）を形成する技術が
広く研究されている。結晶化法としては、ファーネスア
ニール炉を用いた熱アニール法や、瞬間熱アニール法
（ＲＴＡ法）、又はレーザアニール法などが検討されて
いる。結晶化に際してはこれらの方法の内、いずれか一
つまたは複数を組み合わせて行うことが可能である。

【０００３】結晶性半導体膜は、非晶質半導体膜と比較
し、非常に高い移動度を有する。このため、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を形成したアクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置等に利用されている。

【０００４】通常、ファーネスアニール炉で非晶質半導
体膜を結晶化させるには、６００℃以上で１０時間以上
の熱処理を必要としていた。この結晶化に適用できる基
板材料は石英であるが、石英基板は高価で、特に大面積
に加工するのは非常に困難であった。しかし、生産効率
を上げるためには基板を大面積化する必要が不可欠であ
り、近年においては一辺が１ｍを越えるサイズの基板の
使用も考慮されるようになっている。

【０００５】一方、特開平７-１８３５４０号公報に開
示されている金属元素を用いる熱結晶化法は、従来問題
とされていた結晶化温度を低温化することを可能として
いる。その方法は、非晶質半導体膜にニッケルまたは、
パラジウム、または鉛等の元素を微量に添加し、その後
５５０℃にて４時間の熱処理で結晶性半導体膜の形成を
可能にしている。

【０００６】一方、レーザアニール法は、基板の温度を
余り上昇させずに、半導体膜にのみ高いエネルギーを与
えることが出来るため、歪点の低いガラス基板には勿
論、プラスチック基板等にも用いることが出来る点で注
目されている技術である。

【０００７】レーザアニール法の一例は、エキシマレー
ザに代表されるパルスレーザ光を、照射面において、数
ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１００ｍｍ以上の線状
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被照射体に対し相対的
に移動させて)アニールを行う方法である。なお、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２以上
（好ましくは１０〜１００００）のもの指すが、照射面
における形状が矩形状であるレーザ光（矩形状ビーム）
に含まれることに変わりはない。なお、線状とするのは
被照射体に対して十分なアニールを行うためのエネルギ
ー密度を確保するためであり、矩形状や面状であっても
被照射体に対して十分なアニールを行えるのであれば構
わない。

【０００８】このようにして作製される結晶性半導体膜
は、複数の結晶粒が集合して形成されており、その結晶
粒の位置と大きさはランダムなものである。ガラス基板
上に作製されるＴＦＴは素子分離のために、前記結晶性
半導体を島状のパターニングに分離して形成している。
その場合において、結晶粒の位置や大きさを指定して形
成する事はできなかった。結晶粒内と比較して、結晶粒
の界面（結晶粒界）は非晶質構造や結晶欠陥などに起因
する再結合中心や捕獲中心が無数に存在している。この
捕獲中心にキャリアがトラップされると、結晶粒界のポ
テンシャルが上昇し、キャリアに対して障壁となるた
め、キャリアの電流輸送特性を低下することが知られて
いる。チャネル形成領域の半導体膜の結晶性は、ＴＦＴ
の特性に重大な影響を及ぼすが、結晶粒界の影響を排除
して単結晶の半導体膜で前記チャネル形成領域を形成す
ることはほとんど不可能であった。

【０００９】なお、結晶粒の成長距離は、結晶化時間と
成長速度の積に比例することが知られている。ここで、
結晶化時間とは半導体膜中に結晶核が生成されてから半
導体膜の結晶化が終了するまでの時間と定義する。ま
た、半導体膜が溶融してから結晶化が終了するまでの時
間を溶融時間とすると、溶融時間を延ばして、半導体膜
の冷却速度を緩やかなものとすれば、結晶化時間が長く
なり、大粒径の結晶粒を形成することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】レーザアニール法にお
いて、エキシマレーザによる結晶化は、レーザ光のパル
ス幅は数十ｎｓ程度と非常に短い。そのため、このよう
なレーザを用いて半導体膜にレーザ光を照射すると、半
導体膜は溶融した後、急激に冷却する。その結果、溶融
時間が短くなり、結晶粒の大きさは数ｎｍ〜数十ｎｍ程
度と非常に小さくなってしまう。

【００１１】ここで、図１に１７３７ガラス基板上に形
成された膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜における波長に対
する反射率、透過率および吸収率を、図２に１７３７ガ
ラス基板上に形成された膜厚５５ｎｍの結晶性珪素膜に
おける波長に対する反射率、透過率および吸収率を示
す。なお、前記結晶性珪素膜は、非晶質珪素膜を金属元
素（ここではニッケル）による熱アニール法により結晶
化させたものである。なお、図３に１７３７ガラス基板
の波長に対する反射率、透過率を示す。

【００１２】代表的なエキシマレーザとしてＸｅＣｌエ
キシマレーザが挙げられるが、発振するレーザ光の波長
は３０８ｎｍである。図１および図２で示すように、波
長が３０８ｎｍでは半導体膜に対する吸収係数が高いた
め、膜中までレーザ光が侵入せず、表面近傍のみが選択
的加熱されることになる。その結果、半導体膜の溶融時
間を短くし、結晶粒の大きさを小さくする要因となって
いる。

【００１３】本発明はこのような問題点を鑑みてなされ
たものであり、非晶質半導体膜を結晶化して得られる結
晶性半導体膜における結晶粒の大粒径化を可能とする技
術を提供することを目的とする。

【００１４】

【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、本発明の半導体装置の作製方法は、非晶質半導体
膜に金属元素を添加した後、非晶質半導体膜を熱処理に
より結晶化して第１の結晶性半導体膜を形成し、第１の
結晶性半導体膜に、波長が３５０nm以上であり、エネル
ギー密度が７００mJ/cm²乃至１８００mJ/cm²のパルス発
振するレーザ光を複数回照射して第２の結晶性半導体膜
を形成するものである。

【００１５】また、他の構成として、非晶質半導体膜に
金属元素を添加した後、非晶質半導体膜を第１の熱処理
により結晶化して第１の結晶性半導体膜を形成し、第１
の結晶性半導体膜に、波長が３５０nm以上であり、エネ
ルギー密度が７００mJ/cm²乃至１８００mJ/cm²のパルス
発振するレーザ光を複数回照射して、第２の結晶性半導
体膜を形成し、第２の結晶性半導体膜に第２の熱処理を
行って第３の結晶性半導体膜を形成するものである。

【００１６】上記発明の構成において、波長が３５０nm
以上であり、エネルギー密度が７００mJ/cm²乃至１８０
０mJ/cm²のパルス発振するレーザ光を複数回照射するこ
とで、結晶性半導体膜の結晶粒を大粒径化することがで
きる。

【００１７】また、上記構成において、金属元素として
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種または複数種の元素が適用
される。このような金属元素を添加した後に行う熱処理
は、ファーネスアニール法またはＲＴＡ法により行うこ
とが好ましい。

【００１８】また、上記構成において、レーザ光は、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
ザから発振されたものであることを特徴としている。固
体レーザとして、パルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄
レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレー
ザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：
サファイアレーザなどが適用される。

【００１９】また、上記構成において、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１
０６５ｎｍ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（５３
２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）が望ましい。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。

【００２０】波長３５０ｎｍ以上のレーザ光を結晶性半
導体膜に照射することにより、レーザ光は結晶性半導体
膜の内部まで侵入するので、当該半導体膜は内側から加
熱され、溶融時間が長くなるので大粒径化を図ることが
できる。

【００２１】また、上記構成において、前記非晶質半導
体膜として珪素膜を用いるのが望ましい。また、非晶質
珪素膜のほかに、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。そし
て、非晶質珪素膜を形成するための基板として、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、Ｐ
ＥＴ、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、Ａｌ
Ｎ、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。

【００２２】なお、本発明でいう非晶質半導体膜とは、
狭義の意味で、完全な非晶質構造を有するものだけでは
なく、微細な結晶粒子が含まれた状態、又はいわゆる微
結晶半導体膜、局所的に結晶構造を含む半導体膜を含
む。代表的には非晶質シリコン膜が適用され、その他に
非晶質シリコンゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバ
イト膜などを適用することもできる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様につい
て図４を用いて説明する。

【００２４】まず、基板１０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
スからなる基板を用いる。なお、基板１０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が有するプラスチ
ック基板を用いてもよいし、可撓性基板を用いても良
い。

【００２５】次いで、基板１０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
１１を公知の手段により形成する。本実施例では下地膜
１１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。また、下
地膜１１は形成しなくても良い。

【００２６】次いで、下地膜１１上に半導体膜１２を形
成する。半導体膜１２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
５０ｎｍ（好ましくは３０〜２００ｎｍ）の厚さで半導
体膜を成膜する。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。

【００２７】続いて、半導体膜１２の結晶化を行う。結
晶化は、金属元素を用いた熱アニール法を行った後、レ
ーザアニール法を行う。まず、半導体膜１２上に金属元
素を導入して金属含有層１３を形成し、ファーネスアニ
ール炉を用いた熱アニール法やＲＴＡ法による熱処理を
行って、結晶領域を有する半導体膜を形成する。なお、
前記金属元素として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｉ
ｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂから選ばれた一種また
は複数種の元素を用いることができる。

【００２８】次いで、得られた半導体膜にレーザ光を７
００ｍＪ／ｃｍ²より大きく、１８００ｍＪ／ｃｍ²より
小さいエネルギー密度で照射して、結晶化または結晶性
の向上を行う。レーザ光として、波長が３５０ｎｍ以上
（好ましくは４００ｎｍ以上）である半導体膜に対する
透過率が高い波長を用いる。また、レーザとして、固体
レーザを用いるのが望ましいが、もちろん気体レーザや
金属レーザを用いても良い。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、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ＫｘＦ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。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。

【００２９】また、レーザアニールは半導体膜の全面に
行う必要は必ずしもなく、所望の領域のみに行うことも
可能である。

【００３０】このようにして、形成される結晶性半導体
膜は大粒径の結晶粒を有しており、その粒径の大きさ
は、０．６μｍ以上となる。

【００３１】しかしながら、高いエネルギー密度を有す
るレーザ光により半導体膜を照射すると、結晶欠陥が形
成されることもある。その場合には、熱処理により結晶
欠陥の改善を行うのが望ましい。前記熱処理は、半導体
膜が溶融しない温度であるのが好ましく、また熱処理と
して、ファーネスアニール炉を用いる熱アニール法、レ
ーザアニール法、ＲＴＡ法などにより行えば良い。

【００３２】このようにして、形成される結晶性半導体
膜は、結晶欠陥が少なく、かつ、大粒径の結晶粒を有し
ているため、前記結晶性半導体膜を用いてＴＦＴを作製
すれば、その電気的特性は向上する。さらに、このよう
なＴＦＴを用いて作製される半導体装置の動作特性およ
び信頼性をも向上し得る。

【００３３】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。

【００３４】

【実施例】[実施例１]本実施例では、本発明の有効性を
確認するために行った実験について図４〜図９を用いて
説明する。

【００３５】まず、基板１０として、コーニング社製１
７３７ガラス基板を用いた。そして、基板１０上に下地
膜１１を２層積層させた。下地膜１１の一層目１１ａ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酸化窒化珪素膜
（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝
１７％）を５０ｎｍ形成し、一層目１１ｂとしては、プ
ラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ₄、及びＮ₂Ｏを反応ガス
として成膜される酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２
％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１００ｎｍ形
成した。

【００３６】次いで、下地膜１１上に半導体膜１２を形
成する。半導体膜１２は、非晶質珪素膜をプラズマＣＶ
Ｄ法により、５４ｎｍの厚さで形成する。

【００３７】そして、第１の熱処理を行った第１の試料
と、第２の熱処理を行った第２の試料とを用意した。前
記第１の熱処理とは、金属元素としてニッケル（重量換
算で１０ｐｐｍ）を用い、溶液塗布法により半導体膜上
に添加して、ファーネスアニール炉において窒素雰囲気
中にて５００℃で１時間、続いて５５０℃で４時間行っ
た熱処理のことである。前記第２の熱処理とは、５００
℃の窒素雰囲気中にて１時間行った熱処理のことであ
る。一般に、レーザ光を照射する前に、半導体膜が含有
する水素を放出させておくことが好ましく、４００〜５
００℃で１時間程度の加熱処理を行い含有する水素量を
前記半導体層に含まれる全原子数の５％以下にしてから
結晶化させると膜表面の荒れを防ぐことができるため、
第２の熱処理を行っている。

【００３８】そして、第１の試料および第２の試料に対
し、出力２０Ｗ、周波数１ｋＨｚ、パルス幅１２０ｎｍ
のＹＬＦレーザを用い、第２高調波（５２７ｎｍ）に変
換して、１パルス当たりのエネルギー密度を変え、オー
バーラップ率を９８％としてレーザアニールを行った。
エネルギー密度は、４６４、７０３、９５６、１２０
９、１４７６、１７４３、１９９６、２１９３、２４１
８、２６１５ｍＪ／ｃｍ ²とした。なお、照射面におけ
るレーザ光の形状は１００μｍ×４０μｍ（共に１／ｅ
²幅）の線状となり、オーバーラップ率は照射面におけ
るビームプロファイルの１／ｅ²幅と、基板の搬送速度
（２ｍｍ/ｓ）から算出している。

【００３９】また、このとき用いた光学系について図５
に示す。レーザ２１から射出するレーザ光は拡がり角を
持って進行し、焦点距離５０ｍｍのシリンドリカルレン
ズ２２に入射する。シリンドリカルンレンズ２２は一方
向のみに曲率を有するレンズであるから、レーザ光にお
いても一方向のみが集光する。そのため、基板２２上に
おけるレーザ光の形状を線状にすることができ、シリン
ドリカルレンズを用いない場合よりもエネルギー密度を
高めることができる。また、レーザ光が基板２３やステ
ージ２４に対して斜めに入射させているのは、基板２３
の表面における反射光が被照射体に入射したときと同じ
光路を戻る、いわゆる戻り光が発生するのを防ぐためで
ある。戻り光はレーザの出力や周波数の変動や、ロッド
の破壊などの悪影響を及ぼす要因となる。

【００４０】このようにして得られた試料について、光
学顕微鏡（暗視野透過モード、１００倍）にて、半導体
膜の表面の観察を行った。その結果を図６に示す。第１
の試料については、７００ｍＪ／ｃｍ²ではまだ非晶質
状態であるが、９５６ｍＪ／ｃｍ²では、十分な結晶化
が行われており、１８００ｍＪ／ｃｍ²以上では、膜の
荒れが観察される。第２の試料については、４６４ｍＪ
／ｃｍ²ではまだ非晶質状態であるため写真撮影が不可
能であったため記載していない。９５６ｍＪ／ｃｍ²で
は、十分な結晶化が行われており、１８００ｍＪ／ｃｍ
²以上では、膜の荒れが観察される。

【００４１】そこで、最も結晶化が行われている９５
６、１２０９、１４７６ｍＪ／ｃｍ²についてＳＥＭ観
察（３万倍）を行い、結晶粒の大きさを観察した。第１
の試料に対する観察結果を図７に、第２の試料に対する
観察結果を図８に示す。また、観察した結晶粒の粒径を
測定し、粒径の平均を算出したものを図９に示す。図９
より、エネルギー密度が高くなるにつれて、粒径が大き
くなることが分かる。さらに、第１の試料の粒径は、第
２の試料よりも著しく大きいことがわかる。

【００４２】以上の結果から、本発明の有効性が確認で
きた。

【００４３】また、エネルギー密度が高くなるにつれ
て、第１の試料において、結晶欠陥が観察されるが、半
導体膜を溶融しない温度で、公知の熱アニール法により
熱処理を行えば、改善される。

【００４４】本実施例では、レーザとして、ＹＬＦレー
ザを用い、第２高調波に変換しているが、本発明はこれ
に限定するものではない。また、半導体膜においても珪
素膜に限定するものではない。また、レーザ光の最適な
エネルギー密度は、レーザ光の波長、パルス幅、半導体
膜の吸収率や膜厚、下地膜、基板などの条件により変動
する。

【００４５】[実施例２]本実施形態では、Ｔｉ：サファ
イヤレーザを用いる場合について図４を用いて説明す
る。

【００４６】まず、基板１０として、ガラス基板を用
い、ガラス基板上に下地膜を形成する。本実施例では、
下地膜１１として、ＣＶＤ法により酸化珪素膜５０ｎ
ｍ、窒化酸化珪素膜５０ｎｍを形成する。次いで、下地
膜１１上に半導体膜１２を形成する。本実施例では、プ
ラズマＣＶＤ法により非晶質珪素膜５４ｎｍを形成す
る。

【００４７】続いて、半導体膜１２の結晶化を行う。結
晶化は、金属元素を用いた熱アニール法を行った後、レ
ーザアニール法を行う。まず、半導体膜１２上にニッケ
ルを導入して金属含有層１３を形成し、ＲＴＡ法による
熱処理を行って、結晶領域を有する半導体膜を形成す
る。

【００４８】次いで、得られた半導体膜に７０３ｍJ／
ｃｍ²より大きく、１７４３ｍJ／ｃｍ²より小さいエネ
ルギー密度でレーザ光を照射して、結晶性の向上を行
う。また、レーザ光として、波長が３５０ｎｍ以上（好
ましくは４００ｎｍ以上）である半導体膜に対する透過
率が高い波長を用いる。また、レーザとして、固体レー
ザを用いるのが望ましいが、もちろん気体レーザや金属
レーザを用いても良い。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、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ＫｘＦ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。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。本実施例では、パルス幅１０
０ｎｍのＴｉ：サファイヤレーザの第２高調波を用い、
エネルギー密度を１２００ｍＪ／ｃｍ²として、半導体
膜に照射する。

【００４９】このようにして、大粒径の結晶粒を有する
結晶性半導体膜が形成される。

【００５０】しかしながら、高いエネルギー密度を有す
るレーザ光により半導体膜を照射すると、結晶欠陥が形
成されることもある。その場合には、熱処理により結晶
欠陥の改善を行うのが望ましい。前記熱処理は、半導体
膜が溶融しない温度であるのが好ましく、また熱処理と
して、ファーネスアニール炉を用いる熱アニール法、レ
ーザアニール法、ＲＴＡ法などにより行えば良い。本実
施例ではＲＴＡ法により、温度６００℃で５分間の熱処
理を行う。

【００５１】このようにして、形成される結晶性半導体
膜は、結晶欠陥が少なく、かつ、大粒径である結晶粒を
有しているため、前記結晶性半導体膜を用いてＴＦＴを
作製すれば、その電気的特性は向上する。さらに、この
ようなＴＦＴを用いて作製される半導体装置の動作特性
および信頼性をも向上し得る。

【００５２】[実施例３]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。

【００５３】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が有するプ
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。

【００５４】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。

【００５５】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、金属元素を用いた熱結晶化法を行った後、レーザ結
晶化法を行って結晶性半導体膜を得る。これらの結晶化
法については、実施例１または実施例２を自由に組み合
わせて行う。特に、レーザ結晶化法において用いるレー
ザは、パルス発振の固体レーザが望ましい。なお、前記
固体レーザとしてはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ
₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレー
ザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：
サファイアレーザ等が挙げられる。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。

【００５６】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、光学系により線状ビームを形成して
照射し、第２の結晶性珪素幕を得る。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、レーザ光の波長
は３５０ｎｍ以上であって、エネルギー密度は７０３ｍ
Ｊ／ｃｍ²より大きく、１４７６ｍＪ／ｃｍ²より小さい
エネルギー密度であるとする。このとき、レーザ光を５
０〜９８％程度オーバーラップさせても良い。

【００５７】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
結晶性が向上しており、大粒径の結晶粒が形成されてい
るため、ＴＦＴの電気的特性が向上する。例えば、第１
の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は
３００ｃｍ²／Ｖｓ程度であるが、第２の結晶性珪素膜
を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は５００〜６００
ｃｍ²／Ｖｓ程度と著しく向上する。

【００５８】さらに、結晶性を向上させるため、熱処理
を行うのが望ましい。前記熱処理は、ファーネスアニー
ル炉を用いる熱アニール法、レーザアニール法、ＲＴＡ
法などにより行えばよい。このとき、半導体膜が溶融し
ない温度で処理するのが望ましい。この熱処理を行うこ
とで、結晶欠陥が改善される。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラ
ズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Ortho Silicat
e）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４
００〜５００℃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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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の形状の導電層４２８
〜４３３を形成する。

【００６９】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。

【００７０】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１×１０ ¹⁵〜１×１０
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、４３８、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。

【００７１】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。

【００７２】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４５３〜４５６、４
５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜４３
２ａ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４５３〜４５６、
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４３８、４３９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１×１０¹⁹〜５×１０²¹
atoms/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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】次いで、図１１（Ｃ）に示すように、熱処
理を行って、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。前記熱処
理として、熱アニール法、レーザアニール法、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。

【００７６】例えば、レーザアニール法により活性化を
行う場合は、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ＹＡ
Ｇレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レ
ーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライ
ドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、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０．０１〜１０
０ＭＷ／ｃｍ²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０．５〜２０００ｃｍ／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３
００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を５０〜１００
０mJ/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５０〜９８％オーバーラ
ップさせても良い。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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４６４〜４６８
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）

【００８３】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（４４３ａと
４４３ｂ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４４２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４７１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。

【００８４】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。

【００８５】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と、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導入
された不純物領域４５１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４５４と、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導入された不純物
領域４５３を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５
０３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と、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
導入された不純物領域４５５を有している。

【００８６】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と、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
素が導入された不純物領域４５７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５０５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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】[実施例４]本実施例では、実施例３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。

【００９０】まず、実施例３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。

【００９１】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。

【００９２】本実施例では、実施例３に示す基板を用い
ている。従って、実施例３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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】以上のようにして作製される液晶表示装置
は結晶欠陥が少なく、かつ大粒径の結晶粒を有する半導
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。

【００９７】なお、本実施例は実施例１乃至３と自由に
組み合わせることが可能である。

【００９８】[実施例５]本実施例では、実施例３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（Electro
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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】こうして、基板７００上にｎチャネル型Ｔ
ＦＴ６０１、６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル
型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型
ＴＦＴ）６０４が形成される。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】以上のようにして作製される発光装置は結
晶欠陥が少なく、かつ大粒径の結晶粒を有する半導体膜
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。

【０１２１】なお、本実施例は実施例１乃至３と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１２２】[実施例６]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Ｅ
Ｃ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。

【０１２３】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。

【０１２４】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
された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。

【０１２５】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た半導体装置を表示
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。

【０１２６】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た半導体
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。

【０１２７】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。本発明により作製された半導体装置を表示
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。

【０１２８】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
ｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、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た半導体
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。

【０１２９】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
明により作製された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。

【０１３０】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た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。

【０１３１】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
れた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。

【０１３２】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。

【０１３３】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。

【０１３４】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。

【０１３５】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た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。

【０１３６】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た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。

【０１３７】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。
本発明により作製された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。

【０１３８】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１〜４または
５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。

【０１３９】

【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）従来のＴＦＴの作製プロセスに完全に適合した、
簡単な構成である。（ｂ）結晶欠陥の少ない大粒径の結晶粒を形成すること
が可能となる。（ｃ）レーザ照射装置のランニングコストを低減するこ
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】非晶質珪素膜５５ｎｍにおける波長に対する
反射率、透過率、吸収率を示す図。

【図２】結晶性珪素膜５５ｎｍにおける波長に対する
反射率、透過率、吸収率を示す図。

【図３】１７３７ガラス基板における波長に対する反
射率、透過率を示す図。

【図４】本発明の概念を示す図。

【図５】レーザアニールにおける光学系の例を示す
図。

【図６】ＹＬＦレーザを用いてレーザアニールを行っ
たときの光学顕微鏡による半導体膜の表面観察の結果を
示す図。

【図７】ＹＬＦレーザを用いてレーザアニールを行っ
たときのＳＥＭによる半導体膜の表面観察の結果を示す
図。

【図８】ＹＬＦレーザを用いてレーザアニールを行っ
たときのＳＥＭによる半導体膜の表面観察の結果を示す
図。

【図９】ＹＬＦレーザを用いてレーザアニールを行っ
たときの粒径の大きさの比較を示す図。

【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。

フロントページの続きＦターム(参考） 2H092 KA05 MA29 MA30 NA13 NA21 5C094 AA13 AA25 AA31 AA43 AA44 AA53 BA03 BA27 BA43 CA19 DA09 DA13 DB01 DB04 EA04 EB02 FB12 FB14 FB15 GB10 JA11 JA20 5F052 AA02 AA11 AA17 AA24 BA01 BA02 BA07 BB01 BB02 BB03 BB04 BB05 DA02 DB03 EA15 FA06 FA19 HA01 JA01 5F110 AA01 AA30 BB02 BB04 BB05 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 GG01 GG02 GG13 GG16 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL03 HL04 HL06 HL11 HL12 HM15 NN03 NN04 NN22 NN24 NN27 NN34 NN35 NN36 NN73 PP01 PP02 PP03 PP04 PP06 PP07 PP10 PP13 PP29 PP34 PP35 QQ04 QQ11 QQ19 QQ23 QQ24 QQ25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非晶質半導体膜に金属元素を添加した後、
前記非晶質半導体膜を熱処理により結晶化して第１の結
晶性半導体膜を形成し、前記第１の結晶性半導体膜に、
波長が３５０nm以上であり、エネルギー密度が７００mJ
/cm²乃至１８００mJ/cm²のパルス発振するレーザ光を複
数回照射して、第２の結晶性半導体膜を形成することを
特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】非晶質半導体膜に金属元素を添加した後、
前記非晶質半導体膜を第１の熱処理により結晶化して第
１の結晶性半導体膜を形成し、前記第１の結晶性半導体
膜に、波長が３５０nm以上であり、エネルギー密度が７
００mJ/cm²乃至１８００mJ/cm²のパルス発振するレーザ
光を複数回照射して、第２の結晶性半導体膜を形成し、
前記第２の結晶性半導体膜に第２の熱処理を行って第３
の結晶性半導体膜を形成することを特徴とする半導体装
置の作製方法。
【請求項３】請求項１において、前記熱処理は、ファー
ネスアニール法またはＲＴＡ法で行うことを特徴とする
半導体装置の作製方法。
【請求項４】請求項２において、前記第１の熱処理は、
ファーネスアニール法またはＲＴＡ法であることを特徴
とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】請求項２において、前記第１の熱処理は、
ファーネスアニール法、レーザアニール法、ＲＴＡ法か
ら選ばれた一種または複数種で行う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または請求項２において、前記レ
ーザ光は、パルス発振の固体レーザまたは気体レーザま
たは金属レーザから発振されたものであることを特徴と
する半導体装置の作製方法。
【請求項７】請求項１または請求項２または請求項７の
いずれか一項において、前記レーザ光は、パルス発振の
ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌ
Ｏ₃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
一種から発振されたもの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または請求項２または請求項７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半導
体装置の作製方法。
【請求項９】請求項１または請求項２において、前記非
晶質半導体膜は、珪素を含む膜であることを特徴とする
半導体装置の作製方法。