レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法
【課題】従来よりも簡易な光学系を用い、均一なレーザ照射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、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。
【解決手段】レーザと、レーザから射出されたレーザ光を偏向させ、ステージにおいて移動させる手段と、ステージを固定し、偏向されたレーザ光をステージに対して一定の角度で入射させる手段とを有し、レーザ光をステージにおいて形状を一定に保ちつつ移動させることを特徴としている。そして、このようなレーザ照射装置を用いて、半導体膜に対してレーザ光の照射を行い、半導体膜の結晶化や活性化を行うことができる。
【解決手段】レーザと、レーザから射出されたレーザ光を偏向させ、ステージにおいて移動させる手段と、ステージを固定し、偏向されたレーザ光をステージに対して一定の角度で入射させる手段とを有し、レーザ光をステージにおいて形状を一定に保ちつつ移動させることを特徴としている。そして、このようなレーザ照射装置を用いて、半導体膜に対してレーザ光の照射を行い、半導体膜の結晶化や活性化を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ光を用いた被処理体の照射（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処理体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、前記レーザ光の照射を工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置とは、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。
【背景技術】
【０００２】
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。Ａｒレーザを用いてレーザ結晶化が行われている（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１００〜１００００）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。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、ビームホモジナイザを用いない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８）このようなレーザ光において、被照射体に対して照射する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。このようにレーザ光の端部において、被照射体に対して照射する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する。
【０００８】
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ている。このようなレーザ光により照射する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。
【０００９】
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照射しても、被処理体に対して十分な照射を行うことはできない。
【００１０】
例えば、被照射体が半導体膜である場合には、減衰領域により照射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照射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、減衰領域により照射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。
【００１１】
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、均一な照射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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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少なくとも減衰領域を含む領域を互いに合成するものである。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、被処理体に対して十分に照射する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）また、照射面の近傍にスリットを設けてレーザ光の両端部を遮断し、端部を急峻なものとしたり、レーザ光の長さを調節することもできる。このスリットの幅を自動制御のものとすれば、所望の領域に所望の長さのレーザ光を照射することができるので好ましい。
【００１３】
さらに、被処理体に対して均一なレーザ光の照射を行うために、被処理体におけるレーザ光の形状を一定のものとする必要がある。そのため、本発明において、レーザ光を偏向するガルバノミラー、ポリゴンミラー、音響光学偏向器（ＡＯＤ）、電気光学偏向器（ＥＯＤ）、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、コニカルスキャナと、ステージを固定するゴニオステージやｆθレンズとを組み合わせ、それらを同期させる手段によって、連動して振動（回転）させることを特徴とする。
【００１４】
また、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照射するの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】
また、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。
【００１６】
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た複数のレーザ光を、ステージ上で１つのレーザ光に合成する手段と、前記合成されたレーザ光を、前記ステージ上において形状を一定に保ちつつ、移動させる手段とを有することを特徴としている。
【００１７】
また、レーザ照射装置に関する発明の他の構成は、 複数のレーザと、前記複数のレーザから射出された複数のレーザ光を、ステージ上で１つのレーザ光に合成する手段と、前記合成されたレーザ光を、前記ステージにおいて形状を一定に保ちつつ、移動させる手段とを有し、前記合成されたレーザ光は前記ステージに対して一定の角度で入射することを特徴としている。一定の入射角度とすることで、被処理体上でレーザ光の形状を保ったまま照射でき、さらに被処理体表面からの反射を一定にすることができるので、均一にアニールすることができる。
【００１８】
レーザ照射装置に関する発明の他の構成は、複数のレーザと、前記複数のレーザから射出された複数のレーザ光のスポットを長尺方向に拡大する手段と、前記拡大された複数のレーザ光を、ステージ上で１つのレーザ光に合成する手段と、前記合成されたレーザ光を、前記ステージにおいて形状を一定に保ちつつ、移動させる手段とを有することを特徴としている。
【００１９】
レーザ照射装置に関する発明の他の構成は 複数のレーザと、前記複数のレーザから射出された複数のレーザ光のスポットを長尺方向に拡大する手段と、前記拡大された複数のレーザ光を、ステージ上で１つのレーザ光に合成する手段と、前記合成されたレーザ光を、前記ステージにおいて形状を一定に保ちつつ、移動させる手段とを有し、前記合成された前記レーザ光は前記ステージに対して一定の角度で入射することを特徴としている。一定の入射角度とすることで、被処理体上でレーザ光の形状を保ったまま照射でき、さらに被処理体表面からの反射を一定にすることができるので、均一にアニールすることができる。
【００２０】
上記構成において、前記レーザは、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、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。また前記レーザは連続発振でもパルス発振でもよい。
【００２１】
また、上記構成において、前記複数のレーザ光は、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。前記高調波のレーザには、一般にNd、Yb、Crなどがドープされており、これが励起しレーザが発振する。
【００２２】
また、上記構成において、前記スポットはシリンドリカルレンズによって長尺方向に拡大されていることが望ましい。
【００２３】
また、レーザ照射方法に関する発明の構成は、被処理体上またはその近傍において複数のレーザ光を１つのレーザ光に合成し、かつ、前記被照射体上において形状を一定に保ちつつ、移動させ、前記被照射体を照射することを特徴としている。
【００２４】
また、レーザ照射方法に関する発明の他の構成は、複数のレーザから複数のレーザ光を射出し、前記複数のレーザ光を被照射体上で１つのレーザ光に合成し、かつ、前記被照射体上において形状を一定に保ちつつ、移動させ、前記被照射体を照射するレーザ照射方法であって、前記レーザ光は前記被照射体に対して一定の角度で入射することを特徴としている。一定の入射角度とすることで、被処理体上でレーザ光の形状を保ったまま照射でき、さらに被処理体表面からの反射を一定にすることができるので、均一にアニールすることができる。
【００２５】
上記構成において、前記レーザは、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、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。また前記レーザは連続発振でもパルス発振でもよい。
【００２６】
また、上記構成において、前記複数のレーザ光は、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。前記高調波のレーザには、一般にNd、Yb、Crなどがドープされており、これが励起しレーザが発振する。
【００２７】
また、上記構成において、前記スポットはシリンドリカルレンズによって長尺方向に拡大されていることが望ましい。
【００２８】
また、半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、半導体膜上またはその近傍において複数のレーザ光を１つのレーザ光に合成し、前記１つのレーザ光を一定の入射角度で第１方向へ移動しながら前記半導体膜を照射し、前記半導体膜を第２方向へ移動することにより、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。
【００２９】
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他の構成は、不純物元素の導入されている半導体膜上またはその近傍において複数のレーザ光を１つのレーザ光に合成し、前記１つのレーザ光を一定の入射角度で第１方向へ移動しながら前記半導体膜を照射し、前記半導体膜を第２方向へ移動することにより、前記不純物元素の活性化を行うことを特徴としている。
【００３０】
上記構成において、前記レーザは、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、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。また前記レーザは連続発振でもパルス発振でもよい。
【００３１】
また、上記構成において、前記複数のレーザ光は、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。前記高調波のレーザには、一般にNd、Yb、Crなどがドープされており、これが励起しレーザが発振する。
【００３２】
また、上記構成において、前記半導体膜が形成されている基板として、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、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。
【００３３】
本発明の構成を適用することで、照射面またはその近傍においてエネルギー密度の分布の優れたレーザ光を形成することを可能とする。またこのようなレーザ光を形成するための光学系は簡易なものとなっている。そして、このようなレーザ光を用いて被処理体に対してアニールを行なうと、均一なアニールを行うことができる。さらに、減衰領域を含む領域をオーバーラップさせてレーザ光を形成しているため、アニールに適したエネルギー密度を有する領域が大きくなり、非常に効率良くアニールを行うことができる。例えば、半導体膜に対してこのようなレーザ光によりアニールを行うと、均一な物性を有する半導体膜を得ることができ、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると電気的特性のばらつきが低減される。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の向上を実現することができる。
【発明の効果】
【００３４】
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においてエネルギー密度の分布の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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
［実施形態１］
本実施形態では図１におけるレーザ光の距離とエネルギー密度の関係について図１および図２および図７を用いて説明する。
【００３６】
図１（Ａ）で示すように複数のレーザ光の減衰領域を含む領域を互いに合成して、均一な照射を効率良く行なうことができる。また図１（Ｂ）で示すようにアニールに適したエネルギー密度には上限（線α）と下限（線β）があり、エネルギー密度の差がこの範囲内ならば均一なアニールをすることができる。しかしこの例はエネルギー密度の差が最大の例を示しており、実際はもう少しエネルギー密度の差を狭めた条件で実施した方がよい。ここで、エネルギー密度の分布がガウシアン分布であるレーザ光のビーム幅（１／ｅ2における幅）を１、２つのレーザ光を合成してできるレーザ光のエネルギー密度のピーク値とその間に形成される極小値との平均値を１００％とし、２つのレーザ光の中心間の距離を変化させて、前記平均値と前記ピーク値あるいは前記極小値のエネルギー密度の差を求めた。その結果を図２に示す。
【００３７】
図２より、被処理体の照射におけるエネルギー密度の差の許容の程度が分かれば、２つのレーザ光の距離を変化させてオーバーラップ領域を狭くし、長いレーザ光を形成することができる。また、レーザから発振される突発的なエネルギー密度の変動をも考慮して、２つのレーザ光の距離を変化させることができる。
【００３８】
また、図７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７から結晶化に適したレーザの出力は３．５〜６．０Ｗ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。
【００３９】
そこで、図２および図７から、被処理体に対する照射におけるエネルギー密度の差は１０％以内が望ましい。そのため、２つのレーザ光の中心間の距離を０．５２５〜０．６２５にするのが望ましい。
【００４０】
このようにして形成されるレーザ光はエネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な被処理体に対する照射を行うことができ、一方向に長いレーザ光を形成することができる。
【００４１】
例えば、このようなレーザ光を用いて、半導体膜の結晶化や活性化を行えば、均一な照射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。
【００４２】
なお、本実施形態において、２つのレーザ光を合成しているが、本発明は複数であるなら数の限定はない。
【００４３】
［実施形態２］
本発明の実施形態について図３〜図４を用いて説明する。
【００４４】
レーザ１０ａ〜１０ｄから射出されるそれぞれのレーザ光は凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄにより長尺方向に拡大される。図示しないが、レーザ１０ａ〜１０ｄと凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄの間に、レーザ１０ａ〜１０ｄ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もしくは狭めるためのビームエキスパンダーを入れてもよい。そして、それぞれのレーザ光はガルバノミラー１２によって反射され、基板１３に到達する。
【００４５】
このようにして、基板１３上において、長尺方向における減衰領域を互いに合成して、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な照射を被処理体に対して行うことができ、長尺方向に長いレーザ光１７を形成することができる。
【００４６】
続いて、基板１３に対するレーザ光１７の移動について説明する。ガルバノミラー１２が１８で示す矢印の方向へ振動することにより、ガルバノミラー１２の角度が変化し、基板１３上でのレーザ光１７の位置が２０で示した矢印の方向へ偏向され移動する。ガルバノミラー１２が振動すると、基板１３の端から端までレーザ光１７が移動するように調整されている。このとき、ガルバノミラーとゴニオステージを同期させる制御装置によって、基板１３上でのレーザ光１７の位置が移動しても、ガルバノミラー１２から基板１３に達するまでの光路長が常に一定となるように、ゴニオステージ１５が連動して１９で示す矢印の方向へ振動するように調整されている。その様子を図４に示す。
【００４７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）において、ガルバノミラー１２が振動することにより、ガルバノミラー１２に対するレーザ光の入射角度が変化するが、それに伴ってゴニオステージ１５が振動している。そのため、ガルバノミラー１２から基板１３に達するまでの光路長が常に一定に保つことができる。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ためである。また、光路長が一定であれば、ピントも一定となり、基板１３上におけるレーザ光の形状が一定となるので、基板１３に対する照射を均一なものにすることができる。なお、ゴニオステージ１５により基板１３の角度が変化するため、吸着ステージ１４により吸着させておくことが望ましい。
【００４８】
ガルバノミラー１２が振動すると、基板の幅の端から端までレーザ光１７が移動する。これにより、レーザ光１７の照射された部分がレーザアニールされる。なお、レーザとしてパルス発振のレーザを用いるのであれば、レーザ光１７の照射領域が断続的にならないように、ガルバノミラー１２およびゴニオステージ１５の振動の速度を調整する。そして、基板の幅の端から端までレーザ光１７が移動した後、ボールネジ１６を回転させることにより基板１３を２２で示す矢印の方向に移動して、再び基板１３上で２０で示した方向へのレーザ光１７の移動を開始する。これらの動作を繰り返させることにより、基板の全面または所望の領域を効率良くレーザアニールすることができる。なお、ガルバノミラーを用いると、レーザ光を基板１３に対して往復しながら照射することになるが、プロセスの都合でレーザ光の移動方向を一定としたいのであれば、ガルバノミラーを振動させた後、レーザ光を遮断し、ガルバノミラーが振動した後、再度レーザ光を照射すればよい。
【００４９】
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、均一な照射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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
また、ガルバノミラーはレーザ光を所望の速度に達するまでの加速に要する加速距離が短いので加速時間も短い。一方、レーザ光を所望の速度で移動させるのに、ステージを用いる場合には所望の速度に達するまでの加速に時間が掛かる。そのため、ガルバノミラー１２を用いると、走査時間も短くなり、効率良くレーザ光を照射することが可能である。
【００５３】
また、本実施形態において、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。また、ガルバノミラー１２の代わりにＡＯＤ、ＥＯＤ、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、コニカルスキャナを用いてもよい。
【００５４】
なお、本実施形態は、実施形態１と組み合わせることが可能である。
【００５５】
［実施形態３］
本実施形態では、実施形態２におけるガルバノミラー１２の代わりにポリゴンミラー２３を用いる光学系について図５を用いて説明する。
【００５６】
レーザ１０ａ〜１０ｄから射出されるそれぞれのレーザ光は凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄにより長尺方向に拡大される。図示しないが、レーザ１０ａ〜１０ｄと凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄの間に、レーザ１０ａ〜１０ｄ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もしくは狭めるためのビームエキスパンダーを入れてもよい。そして、それぞれのレーザ光はポリゴンミラー２３によって反射され、基板１３に到達する。
【００５７】
このようにして、基板１３上において、長尺方向における減衰領域を互いに合成して、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な照射を被処理体に対して行うことができ、長尺方向に長いレーザ光１７を形成することができる。
【００５８】
続いて、基板１３に対するレーザ光１７の移動について説明する。ポリゴンミラー２３は複数のミラーからなり、ポリゴンミラー２３が２４で示す矢印の方向へ回転することにより、ミラーの角度が変化し、基板１３上でのレーザ光１７の位置が２５で示した矢印の方向へ移動する。ポリゴンミラーが回転する間、レーザ光は所定の位置で振動するが、基板の幅の端から端までレーザ光が移動するように調整されている。このとき、ポリゴンミラーとゴニオステージを同期させる制御装置によって、基板１３上でのレーザ光１７の位置が移動しても、ポリゴンミラー２３から基板１３に達するまでの光路長が常に一定になるように、ゴニオステージ１５が連動して１９で示す矢印の方向へ振動するように調整されている。なお、ゴニオステージ１５により基板１３の角度が変化するため、吸着ステージ１４により吸着させておくことが望ましい。また、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。図５で示す光学系においてはポリゴンミラー２３とゴニオステージ１５が連動して振動することにより光路長が一定となる。つまり、ピントも一定となり、基板１３に対する照射を均一なものにすることができる。
【００５９】
ポリゴンミラー２３が回転すると、基板の幅の端から端までレーザ光１７が移動する。これにより、レーザ光１７の照射された部分がレーザアニールされる。レーザ光１７がパルス光である場合は、照射領域が断続的にならないように、ポリゴンミラー２３およびゴニオステージ１５の振動の速度を調整する。その後、ボールネジ１６を回転させることにより基板１３を２２で示す矢印の方向に移動して、再び基板１３上で２５で示した方向へのレーザ光１７の移動を開始する。これらの動作を繰り返させることにより、基板の全面または所望の領域を効率良くレーザアニールすることができる。
【００６０】
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、均一な照射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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
また、本実施形態において、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。また、ポリゴンミラー２３の代わりにＡＯＤ、ＥＯＤ、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、コニカルスキャナを用いてもよい。
【００６４】
なお、本実施形態は、実施形態１と組み合わせることが可能である。
【００６５】
［実施形態４］
本実施形態では、実施形態２におけるゴニオステージの代わりにｆθレンズを用いる光学系について図６を用いて説明する。
【００６６】
レーザ１０ａ〜１０ｄから射出されるそれぞれのレーザ光は凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄにより長尺方向に拡大される。図示しないが、レーザ１０ａ〜１０ｄと凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄの間に、レーザ１０ａ〜１０ｄ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もしくは狭めるためのビームエキスパンダーを入れてもよい。そして、それぞれのレーザ光はガルバノミラー１２によって反射され、ｆθレンズ２６を経て基板１３に到達する。
【００６７】
このようにして、基板１３上において、長尺方向における減衰領域を互いに合成して、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な照射を被処理体に対して行うことができ、長尺方向に長いレーザ光１７を形成することができる。
【００６８】
続いて、基板１３に対するレーザ光１７の移動について説明する。ガルバノミラー１２が１８で示す矢印の方向へ振動することにより、ガルバノミラー１２の角度が変化し、基板１３上でのレーザ光１７の位置が２０で示した矢印の方向へ移動する。ガルバノミラーが振動すると、基板１３の端から端までレーザ光１７が移動するように調整されている。このとき、基板１３上でのレーザ光１７の位置が移動しても、ガルバノミラー１２から基板１３に達するまでの光路長が常に一定になるように、ｆθレンズ２６は調整されている。ここで、ｆθレンズはトリプレットを用いているが、１枚のレンズでもよいし、ダブレットでもよい。
【００６９】
ガルバノミラー１２が振動すると、基板の幅の端から端までレーザ光１７が移動する。これにより、レーザ光１７の照射された部分がレーザアニールされる。レーザ光１７がパルス光である場合は、照射領域が断続的にならないように、ガルバノミラー１２の振動の速度を調整する。その後、ボールネジ１６を回転させることによりステージ２７を２８で示す方向へ移動させることにより基板１３も２８で示す矢印の方向に移動して、再び基板１３上で２０で示した方向へのレーザ光１７の移動を開始する。これらの動作を繰り返させることにより、基板の全面または所望の領域を効率良くレーザアニールすることができる。
【００７０】
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、均一な照射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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
また、本実施形態において、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。また、ガルバノミラー１２の代わりにＡＯＤ、ＥＯＤ、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、コニカルスキャナを用いてもよい。
【００７４】
なお、本実施形態は、実施形態１および実施形態３と組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【００７５】
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９〜図１２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。
【００７６】
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照射することが可能である。
【００７７】
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。
【００７８】
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１乃至実施形態４のいずれか一、またはこれらの実施形態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。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。
【００７９】
本実施例では、半導体膜としてプラズマ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。あるいは、非晶質珪素膜に金属元素を導入せず、窒素雰囲気下５００℃で１時間加熱することによって非晶質珪素膜の含有水素濃度を１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下にまで放出させ、レーザ結晶化を行ってもよい。これは水素を多く含んだ非晶質珪素膜にレーザ光を照射すると膜が破壊されてしまうからである。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４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、実施形態１乃至４にしたがって第２の結晶性珪素膜を得る。前期第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０．０１〜１００ＭＷ／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、パルス発振のレーザを用いる場合には、レーザーエネルギー密度を１００〜１５０mJ/cm2(代表的には２００〜８００mJ/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。
【００８０】
もちろん、第１の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴ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。例えば、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程度と著しく高い値が得られる。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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１００〜４００ｎｍ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２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【００８６】
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、Ｃｕ、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、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００８７】
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９（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。
【００８８】
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（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件では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。
【００８９】
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〜４２２ｂ）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。
【００９０】
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９（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。
【００９１】
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１×１０13〜５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋＶ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１×１０18〜１×１０20ａｔｏｍｓ／cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００９２】
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１×１０13〜１×１０15ａｔｏｍｓ/cm2とし、加速電圧を６０〜１２０ｋＶ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１０（Ａ）の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０15〜１×１０17ａｔｏｍｓ/cm2とし、加速電圧を５０〜１００ｋＶ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４３６、４４２、４４８には１×１０18〜５×１０19ａｔｏｍｓ/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１×１０19〜５×１０21ａｔｏｍｓ/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。
【００９３】
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。
【００９４】
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〜４５０ｃ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、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜４３２ａ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１０（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１×１０19〜５×１０21atoms/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。
【００９５】
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。
【００９６】
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ＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍ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。
【００９７】
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１乃至実施形態４のいずれか一、またはこれらの実施形態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。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／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、レーザーエネルギー密度を５０〜９００mJ/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。なお、上記の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。あるいは、従来のレーザアニール法を用いても良い。
【００９８】
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。
【００９９】
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３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。
【０１００】
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１０〜１０００ｃｐ、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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Ｔｉ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Ｃｕ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１１）
【０１０４】
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４７０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。
【０１０５】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１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。
【０１０６】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１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４３６（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ＴＦＴ５０３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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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１２に示す。なお、図９〜図１２に対応する部分には同じ符号を用いている。図１１中の鎖線Ａ−Ａ’は図１２中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１１中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１２中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１１０】
以上のようにして作製されるアクティブマトリクス基板は、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な被処理体に対する照射を行うことができるレーザ光により均一に照射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ＴＦＴの電気的特性は十分なものとなる。そして、このようなＴＦＴを用いて、動作特性や信頼性が十分な半導体装置を作製することができる。
【実施例２】
【０１１１】
本実施例では、実施例１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１３を用いる。
【０１１２】
まず、実施例１に従い、図１１の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１１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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
本実施例では、実施例１に示す基板を用いている。従って、実施例１の画素部の上面図を示す図１２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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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１３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ＦＰＣを貼りつけた。
【０１１８】
以上のようにして作製される液晶表示装置は、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な被処理体に対する照射を行うことができるレーザ光により均一に照射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。
【実施例３】
【０１１９】
本実施例では、実施例１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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
図１４は本実施例の発光装置の断面図である。図１４において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１１のｎチャネル型ＴＦＴ５０３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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１１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ＴＦＴ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ＴＦＴ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。
【０１２５】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１１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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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７１０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。
【０１２８】
配線７０１〜７０７を形成後、図１４に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍ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。
【０１２９】
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１×１０6〜１×１０12Ωｍ（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。
【０１３０】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図１４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７０ｎｍ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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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７１５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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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ＤＬＣ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。
【０１３６】
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、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、ＳｉＮなどを用いることができる。
【０１３７】
こうして図１４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。
【０１３８】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、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。
【０１３９】
さらに、図１４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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
以上のようにして作製される発光装置は、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な被処理体に対する照射を行うことができるレーザ光により均一に照射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。
【実施例４】
【０１４２】
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。
【０１４３】
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１５、図１６及び図１７に示す。
【０１４４】
図１５（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３００３、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。
【０１４５】
図１５（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３１０６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。
【０１４６】
図１５（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体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。
【０１４７】
図１５（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３３０３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。
【０１４８】
図１５（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、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（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。
【０１４９】
図１５（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。
【０１５０】
図１６（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３６０１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。
【０１５１】
図１６（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３７０３、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。
【０１５２】
なお、図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）及び図１６（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、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、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３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１６（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１５３】
また、図１６（Ｄ）は、図１６（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、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１６（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１５４】
ただし、図１６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。
【０１５５】
図１７（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、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。
【０１５６】
図１７（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。
【０１５７】
図１７（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４１０３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。
【０１５８】
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１〜２または３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。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【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】２つのレーザ光の中心間の距離とエネルギー密度の差との関係を示す図。
【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】ガルバノミラーとゴニオステージとの連動の様子の例を示す図。
【図５】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図６】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図７】レーザの出力と結晶化領域の関係の例を示す図。
【図８】照射面に形成される従来のレーザ光の例を示す図。
【図９】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【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の構成を示す上面図。
【図１３】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１４】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１５】半導体装置の例を示す図。
【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。
【符号の説明】
【０１６０】
１０ａ〜１０ｂ レーザ
１１ａ〜１１ｂ 凸シリンドリカルレンズ
１２ ガルバノミラー
１３ 基板
１４ 吸着ステージ
１５ ゴニオステージ
１６ ボールネジ
１７ レーザ光
１８ ガルバノミラーの振動方向
１９ ゴニオステージの振動方向
２０ レーザ光の移動方向
２１ ボールネジの回転方向
２２ 基板の移動方向
２３ ポリゴンミラー
２４ ポリゴンミラーの回転方向
２５ レーザ光の移動方向
２６ ｆθレンズ
２７ ステージ
２８ ステージの移動方向
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ光を用いた被処理体の照射（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処理体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、前記レーザ光の照射を工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置とは、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。
【背景技術】
【０００２】
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。Ａｒレーザを用いてレーザ結晶化が行われている（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１００〜１００００）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。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、ビームホモジナイザを用いない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８）このようなレーザ光において、被照射体に対して照射する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。このようにレーザ光の端部において、被照射体に対して照射する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する。
【０００８】
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ている。このようなレーザ光により照射する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。
【０００９】
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照射しても、被処理体に対して十分な照射を行うことはできない。
【００１０】
例えば、被照射体が半導体膜である場合には、減衰領域により照射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照射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、減衰領域により照射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。
【００１１】
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、均一な照射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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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少なくとも減衰領域を含む領域を互いに合成するものである。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、被処理体に対して十分に照射する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）また、照射面の近傍にスリットを設けてレーザ光の両端部を遮断し、端部を急峻なものとしたり、レーザ光の長さを調節することもできる。このスリットの幅を自動制御のものとすれば、所望の領域に所望の長さのレーザ光を照射することができるので好ましい。
【００１３】
さらに、被処理体に対して均一なレーザ光の照射を行うために、被処理体におけるレーザ光の形状を一定のものとする必要がある。そのため、本発明において、レーザ光を偏向するガルバノミラー、ポリゴンミラー、音響光学偏向器（ＡＯＤ）、電気光学偏向器（ＥＯＤ）、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、コニカルスキャナと、ステージを固定するゴニオステージやｆθレンズとを組み合わせ、それらを同期させる手段によって、連動して振動（回転）させることを特徴とする。
【００１４】
また、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照射するの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】
また、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。
【００１６】
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た複数のレーザ光を、ステージ上で１つのレーザ光に合成する手段と、前記合成されたレーザ光を、前記ステージ上において形状を一定に保ちつつ、移動させる手段とを有することを特徴としている。
【００１７】
また、レーザ照射装置に関する発明の他の構成は、 複数のレーザと、前記複数のレーザから射出された複数のレーザ光を、ステージ上で１つのレーザ光に合成する手段と、前記合成されたレーザ光を、前記ステージにおいて形状を一定に保ちつつ、移動させる手段とを有し、前記合成されたレーザ光は前記ステージに対して一定の角度で入射することを特徴としている。一定の入射角度とすることで、被処理体上でレーザ光の形状を保ったまま照射でき、さらに被処理体表面からの反射を一定にすることができるので、均一にアニールすることができる。
【００１８】
レーザ照射装置に関する発明の他の構成は、複数のレーザと、前記複数のレーザから射出された複数のレーザ光のスポットを長尺方向に拡大する手段と、前記拡大された複数のレーザ光を、ステージ上で１つのレーザ光に合成する手段と、前記合成されたレーザ光を、前記ステージにおいて形状を一定に保ちつつ、移動させる手段とを有することを特徴としている。
【００１９】
レーザ照射装置に関する発明の他の構成は 複数のレーザと、前記複数のレーザから射出された複数のレーザ光のスポットを長尺方向に拡大する手段と、前記拡大された複数のレーザ光を、ステージ上で１つのレーザ光に合成する手段と、前記合成されたレーザ光を、前記ステージにおいて形状を一定に保ちつつ、移動させる手段とを有し、前記合成された前記レーザ光は前記ステージに対して一定の角度で入射することを特徴としている。一定の入射角度とすることで、被処理体上でレーザ光の形状を保ったまま照射でき、さらに被処理体表面からの反射を一定にすることができるので、均一にアニールすることができる。
【００２０】
上記構成において、前記レーザは、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、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。また前記レーザは連続発振でもパルス発振でもよい。
【００２１】
また、上記構成において、前記複数のレーザ光は、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。前記高調波のレーザには、一般にNd、Yb、Crなどがドープされており、これが励起しレーザが発振する。
【００２２】
また、上記構成において、前記スポットはシリンドリカルレンズによって長尺方向に拡大されていることが望ましい。
【００２３】
また、レーザ照射方法に関する発明の構成は、被処理体上またはその近傍において複数のレーザ光を１つのレーザ光に合成し、かつ、前記被照射体上において形状を一定に保ちつつ、移動させ、前記被照射体を照射することを特徴としている。
【００２４】
また、レーザ照射方法に関する発明の他の構成は、複数のレーザから複数のレーザ光を射出し、前記複数のレーザ光を被照射体上で１つのレーザ光に合成し、かつ、前記被照射体上において形状を一定に保ちつつ、移動させ、前記被照射体を照射するレーザ照射方法であって、前記レーザ光は前記被照射体に対して一定の角度で入射することを特徴としている。一定の入射角度とすることで、被処理体上でレーザ光の形状を保ったまま照射でき、さらに被処理体表面からの反射を一定にすることができるので、均一にアニールすることができる。
【００２５】
上記構成において、前記レーザは、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、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。また前記レーザは連続発振でもパルス発振でもよい。
【００２６】
また、上記構成において、前記複数のレーザ光は、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。前記高調波のレーザには、一般にNd、Yb、Crなどがドープされており、これが励起しレーザが発振する。
【００２７】
また、上記構成において、前記スポットはシリンドリカルレンズによって長尺方向に拡大されていることが望ましい。
【００２８】
また、半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、半導体膜上またはその近傍において複数のレーザ光を１つのレーザ光に合成し、前記１つのレーザ光を一定の入射角度で第１方向へ移動しながら前記半導体膜を照射し、前記半導体膜を第２方向へ移動することにより、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。
【００２９】
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他の構成は、不純物元素の導入されている半導体膜上またはその近傍において複数のレーザ光を１つのレーザ光に合成し、前記１つのレーザ光を一定の入射角度で第１方向へ移動しながら前記半導体膜を照射し、前記半導体膜を第２方向へ移動することにより、前記不純物元素の活性化を行うことを特徴としている。
【００３０】
上記構成において、前記レーザは、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、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。また前記レーザは連続発振でもパルス発振でもよい。
【００３１】
また、上記構成において、前記複数のレーザ光は、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。前記高調波のレーザには、一般にNd、Yb、Crなどがドープされており、これが励起しレーザが発振する。
【００３２】
また、上記構成において、前記半導体膜が形成されている基板として、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、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。
【００３３】
本発明の構成を適用することで、照射面またはその近傍においてエネルギー密度の分布の優れたレーザ光を形成することを可能とする。またこのようなレーザ光を形成するための光学系は簡易なものとなっている。そして、このようなレーザ光を用いて被処理体に対してアニールを行なうと、均一なアニールを行うことができる。さらに、減衰領域を含む領域をオーバーラップさせてレーザ光を形成しているため、アニールに適したエネルギー密度を有する領域が大きくなり、非常に効率良くアニールを行うことができる。例えば、半導体膜に対してこのようなレーザ光によりアニールを行うと、均一な物性を有する半導体膜を得ることができ、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると電気的特性のばらつきが低減される。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の向上を実現することができる。
【発明の効果】
【００３４】
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においてエネルギー密度の分布の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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
［実施形態１］
本実施形態では図１におけるレーザ光の距離とエネルギー密度の関係について図１および図２および図７を用いて説明する。
【００３６】
図１（Ａ）で示すように複数のレーザ光の減衰領域を含む領域を互いに合成して、均一な照射を効率良く行なうことができる。また図１（Ｂ）で示すようにアニールに適したエネルギー密度には上限（線α）と下限（線β）があり、エネルギー密度の差がこの範囲内ならば均一なアニールをすることができる。しかしこの例はエネルギー密度の差が最大の例を示しており、実際はもう少しエネルギー密度の差を狭めた条件で実施した方がよい。ここで、エネルギー密度の分布がガウシアン分布であるレーザ光のビーム幅（１／ｅ2における幅）を１、２つのレーザ光を合成してできるレーザ光のエネルギー密度のピーク値とその間に形成される極小値との平均値を１００％とし、２つのレーザ光の中心間の距離を変化させて、前記平均値と前記ピーク値あるいは前記極小値のエネルギー密度の差を求めた。その結果を図２に示す。
【００３７】
図２より、被処理体の照射におけるエネルギー密度の差の許容の程度が分かれば、２つのレーザ光の距離を変化させてオーバーラップ領域を狭くし、長いレーザ光を形成することができる。また、レーザから発振される突発的なエネルギー密度の変動をも考慮して、２つのレーザ光の距離を変化させることができる。
【００３８】
また、図７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７から結晶化に適したレーザの出力は３．５〜６．０Ｗ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。
【００３９】
そこで、図２および図７から、被処理体に対する照射におけるエネルギー密度の差は１０％以内が望ましい。そのため、２つのレーザ光の中心間の距離を０．５２５〜０．６２５にするのが望ましい。
【００４０】
このようにして形成されるレーザ光はエネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な被処理体に対する照射を行うことができ、一方向に長いレーザ光を形成することができる。
【００４１】
例えば、このようなレーザ光を用いて、半導体膜の結晶化や活性化を行えば、均一な照射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。
【００４２】
なお、本実施形態において、２つのレーザ光を合成しているが、本発明は複数であるなら数の限定はない。
【００４３】
［実施形態２］
本発明の実施形態について図３〜図４を用いて説明する。
【００４４】
レーザ１０ａ〜１０ｄから射出されるそれぞれのレーザ光は凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄにより長尺方向に拡大される。図示しないが、レーザ１０ａ〜１０ｄと凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄの間に、レーザ１０ａ〜１０ｄ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もしくは狭めるためのビームエキスパンダーを入れてもよい。そして、それぞれのレーザ光はガルバノミラー１２によって反射され、基板１３に到達する。
【００４５】
このようにして、基板１３上において、長尺方向における減衰領域を互いに合成して、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な照射を被処理体に対して行うことができ、長尺方向に長いレーザ光１７を形成することができる。
【００４６】
続いて、基板１３に対するレーザ光１７の移動について説明する。ガルバノミラー１２が１８で示す矢印の方向へ振動することにより、ガルバノミラー１２の角度が変化し、基板１３上でのレーザ光１７の位置が２０で示した矢印の方向へ偏向され移動する。ガルバノミラー１２が振動すると、基板１３の端から端までレーザ光１７が移動するように調整されている。このとき、ガルバノミラーとゴニオステージを同期させる制御装置によって、基板１３上でのレーザ光１７の位置が移動しても、ガルバノミラー１２から基板１３に達するまでの光路長が常に一定となるように、ゴニオステージ１５が連動して１９で示す矢印の方向へ振動するように調整されている。その様子を図４に示す。
【００４７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）において、ガルバノミラー１２が振動することにより、ガルバノミラー１２に対するレーザ光の入射角度が変化するが、それに伴ってゴニオステージ１５が振動している。そのため、ガルバノミラー１２から基板１３に達するまでの光路長が常に一定に保つことができる。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ためである。また、光路長が一定であれば、ピントも一定となり、基板１３上におけるレーザ光の形状が一定となるので、基板１３に対する照射を均一なものにすることができる。なお、ゴニオステージ１５により基板１３の角度が変化するため、吸着ステージ１４により吸着させておくことが望ましい。
【００４８】
ガルバノミラー１２が振動すると、基板の幅の端から端までレーザ光１７が移動する。これにより、レーザ光１７の照射された部分がレーザアニールされる。なお、レーザとしてパルス発振のレーザを用いるのであれば、レーザ光１７の照射領域が断続的にならないように、ガルバノミラー１２およびゴニオステージ１５の振動の速度を調整する。そして、基板の幅の端から端までレーザ光１７が移動した後、ボールネジ１６を回転させることにより基板１３を２２で示す矢印の方向に移動して、再び基板１３上で２０で示した方向へのレーザ光１７の移動を開始する。これらの動作を繰り返させることにより、基板の全面または所望の領域を効率良くレーザアニールすることができる。なお、ガルバノミラーを用いると、レーザ光を基板１３に対して往復しながら照射することになるが、プロセスの都合でレーザ光の移動方向を一定としたいのであれば、ガルバノミラーを振動させた後、レーザ光を遮断し、ガルバノミラーが振動した後、再度レーザ光を照射すればよい。
【００４９】
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、均一な照射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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
また、ガルバノミラーはレーザ光を所望の速度に達するまでの加速に要する加速距離が短いので加速時間も短い。一方、レーザ光を所望の速度で移動させるのに、ステージを用いる場合には所望の速度に達するまでの加速に時間が掛かる。そのため、ガルバノミラー１２を用いると、走査時間も短くなり、効率良くレーザ光を照射することが可能である。
【００５３】
また、本実施形態において、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。また、ガルバノミラー１２の代わりにＡＯＤ、ＥＯＤ、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、コニカルスキャナを用いてもよい。
【００５４】
なお、本実施形態は、実施形態１と組み合わせることが可能である。
【００５５】
［実施形態３］
本実施形態では、実施形態２におけるガルバノミラー１２の代わりにポリゴンミラー２３を用いる光学系について図５を用いて説明する。
【００５６】
レーザ１０ａ〜１０ｄから射出されるそれぞれのレーザ光は凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄにより長尺方向に拡大される。図示しないが、レーザ１０ａ〜１０ｄと凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄの間に、レーザ１０ａ〜１０ｄ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もしくは狭めるためのビームエキスパンダーを入れてもよい。そして、それぞれのレーザ光はポリゴンミラー２３によって反射され、基板１３に到達する。
【００５７】
このようにして、基板１３上において、長尺方向における減衰領域を互いに合成して、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な照射を被処理体に対して行うことができ、長尺方向に長いレーザ光１７を形成することができる。
【００５８】
続いて、基板１３に対するレーザ光１７の移動について説明する。ポリゴンミラー２３は複数のミラーからなり、ポリゴンミラー２３が２４で示す矢印の方向へ回転することにより、ミラーの角度が変化し、基板１３上でのレーザ光１７の位置が２５で示した矢印の方向へ移動する。ポリゴンミラーが回転する間、レーザ光は所定の位置で振動するが、基板の幅の端から端までレーザ光が移動するように調整されている。このとき、ポリゴンミラーとゴニオステージを同期させる制御装置によって、基板１３上でのレーザ光１７の位置が移動しても、ポリゴンミラー２３から基板１３に達するまでの光路長が常に一定になるように、ゴニオステージ１５が連動して１９で示す矢印の方向へ振動するように調整されている。なお、ゴニオステージ１５により基板１３の角度が変化するため、吸着ステージ１４により吸着させておくことが望ましい。また、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。図５で示す光学系においてはポリゴンミラー２３とゴニオステージ１５が連動して振動することにより光路長が一定となる。つまり、ピントも一定となり、基板１３に対する照射を均一なものにすることができる。
【００５９】
ポリゴンミラー２３が回転すると、基板の幅の端から端までレーザ光１７が移動する。これにより、レーザ光１７の照射された部分がレーザアニールされる。レーザ光１７がパルス光である場合は、照射領域が断続的にならないように、ポリゴンミラー２３およびゴニオステージ１５の振動の速度を調整する。その後、ボールネジ１６を回転させることにより基板１３を２２で示す矢印の方向に移動して、再び基板１３上で２５で示した方向へのレーザ光１７の移動を開始する。これらの動作を繰り返させることにより、基板の全面または所望の領域を効率良くレーザアニールすることができる。
【００６０】
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、均一な照射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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
また、本実施形態において、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。また、ポリゴンミラー２３の代わりにＡＯＤ、ＥＯＤ、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、コニカルスキャナを用いてもよい。
【００６４】
なお、本実施形態は、実施形態１と組み合わせることが可能である。
【００６５】
［実施形態４］
本実施形態では、実施形態２におけるゴニオステージの代わりにｆθレンズを用いる光学系について図６を用いて説明する。
【００６６】
レーザ１０ａ〜１０ｄから射出されるそれぞれのレーザ光は凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄにより長尺方向に拡大される。図示しないが、レーザ１０ａ〜１０ｄと凸シリンドリカルレンズ１１ａ〜１１ｄの間に、レーザ１０ａ〜１０ｄ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もしくは狭めるためのビームエキスパンダーを入れてもよい。そして、それぞれのレーザ光はガルバノミラー１２によって反射され、ｆθレンズ２６を経て基板１３に到達する。
【００６７】
このようにして、基板１３上において、長尺方向における減衰領域を互いに合成して、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な照射を被処理体に対して行うことができ、長尺方向に長いレーザ光１７を形成することができる。
【００６８】
続いて、基板１３に対するレーザ光１７の移動について説明する。ガルバノミラー１２が１８で示す矢印の方向へ振動することにより、ガルバノミラー１２の角度が変化し、基板１３上でのレーザ光１７の位置が２０で示した矢印の方向へ移動する。ガルバノミラーが振動すると、基板１３の端から端までレーザ光１７が移動するように調整されている。このとき、基板１３上でのレーザ光１７の位置が移動しても、ガルバノミラー１２から基板１３に達するまでの光路長が常に一定になるように、ｆθレンズ２６は調整されている。ここで、ｆθレンズはトリプレットを用いているが、１枚のレンズでもよいし、ダブレットでもよい。
【００６９】
ガルバノミラー１２が振動すると、基板の幅の端から端までレーザ光１７が移動する。これにより、レーザ光１７の照射された部分がレーザアニールされる。レーザ光１７がパルス光である場合は、照射領域が断続的にならないように、ガルバノミラー１２の振動の速度を調整する。その後、ボールネジ１６を回転させることによりステージ２７を２８で示す方向へ移動させることにより基板１３も２８で示す矢印の方向に移動して、再び基板１３上で２０で示した方向へのレーザ光１７の移動を開始する。これらの動作を繰り返させることにより、基板の全面または所望の領域を効率良くレーザアニールすることができる。
【００７０】
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、均一な照射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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
また、本実施形態において、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。また、ガルバノミラー１２の代わりにＡＯＤ、ＥＯＤ、レゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、コニカルスキャナを用いてもよい。
【００７４】
なお、本実施形態は、実施形態１および実施形態３と組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【００７５】
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９〜図１２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。
【００７６】
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照射することが可能である。
【００７７】
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。
【００７８】
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１乃至実施形態４のいずれか一、またはこれらの実施形態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。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。
【００７９】
本実施例では、半導体膜としてプラズマ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。あるいは、非晶質珪素膜に金属元素を導入せず、窒素雰囲気下５００℃で１時間加熱することによって非晶質珪素膜の含有水素濃度を１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下にまで放出させ、レーザ結晶化を行ってもよい。これは水素を多く含んだ非晶質珪素膜にレーザ光を照射すると膜が破壊されてしまうからである。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４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、実施形態１乃至４にしたがって第２の結晶性珪素膜を得る。前期第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０．０１〜１００ＭＷ／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、パルス発振のレーザを用いる場合には、レーザーエネルギー密度を１００〜１５０mJ/cm2(代表的には２００〜８００mJ/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。
【００８０】
もちろん、第１の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴ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。例えば、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程度と著しく高い値が得られる。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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１００〜４００ｎｍ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２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【００８６】
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、Ｃｕ、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、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００８７】
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９（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。
【００８８】
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（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件では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。
【００８９】
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〜４２２ｂ）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。
【００９０】
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９（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。
【００９１】
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１×１０13〜５×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋＶ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１×１０18〜１×１０20ａｔｏｍｓ／cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００９２】
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１×１０13〜１×１０15ａｔｏｍｓ/cm2とし、加速電圧を６０〜１２０ｋＶ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１０（Ａ）の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０15〜１×１０17ａｔｏｍｓ/cm2とし、加速電圧を５０〜１００ｋＶ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４３６、４４２、４４８には１×１０18〜５×１０19ａｔｏｍｓ/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１×１０19〜５×１０21ａｔｏｍｓ/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。
【００９３】
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。
【００９４】
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〜４５０ｃ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、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜４３２ａ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１０（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１×１０19〜５×１０21atoms/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。
【００９５】
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。
【００９６】
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ＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍ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。
【００９７】
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１乃至実施形態４のいずれか一、またはこれらの実施形態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。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／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、レーザーエネルギー密度を５０〜９００mJ/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。なお、上記の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。あるいは、従来のレーザアニール法を用いても良い。
【００９８】
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。
【００９９】
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３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。
【０１００】
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１０〜１０００ｃｐ、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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Ｔｉ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Ｃｕ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１１）
【０１０４】
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４７０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。
【０１０５】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１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。
【０１０６】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１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４３６（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ＴＦＴ５０３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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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１２に示す。なお、図９〜図１２に対応する部分には同じ符号を用いている。図１１中の鎖線Ａ−Ａ’は図１２中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１１中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１２中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１１０】
以上のようにして作製されるアクティブマトリクス基板は、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な被処理体に対する照射を行うことができるレーザ光により均一に照射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ＴＦＴの電気的特性は十分なものとなる。そして、このようなＴＦＴを用いて、動作特性や信頼性が十分な半導体装置を作製することができる。
【実施例２】
【０１１１】
本実施例では、実施例１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１３を用いる。
【０１１２】
まず、実施例１に従い、図１１の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１１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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
本実施例では、実施例１に示す基板を用いている。従って、実施例１の画素部の上面図を示す図１２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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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１３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ＦＰＣを貼りつけた。
【０１１８】
以上のようにして作製される液晶表示装置は、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な被処理体に対する照射を行うことができるレーザ光により均一に照射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。
【実施例３】
【０１１９】
本実施例では、実施例１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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
図１４は本実施例の発光装置の断面図である。図１４において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１１のｎチャネル型ＴＦＴ５０３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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１１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ＴＦＴ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ＴＦＴ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。
【０１２５】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１１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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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７１０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。
【０１２８】
配線７０１〜７０７を形成後、図１４に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍ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。
【０１２９】
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１×１０6〜１×１０12Ωｍ（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。
【０１３０】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図１４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７０ｎｍ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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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７１５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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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ＤＬＣ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。
【０１３６】
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、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、ＳｉＮなどを用いることができる。
【０１３７】
こうして図１４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。
【０１３８】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、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。
【０１３９】
さらに、図１４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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
以上のようにして作製される発光装置は、エネルギー密度の極大値においても極小値においても同様な被処理体に対する照射を行うことができるレーザ光により均一に照射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。
【実施例４】
【０１４２】
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。
【０１４３】
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１５、図１６及び図１７に示す。
【０１４４】
図１５（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３００３、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。
【０１４５】
図１５（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３１０６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。
【０１４６】
図１５（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体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。
【０１４７】
図１５（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３３０３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。
【０１４８】
図１５（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、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（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。
【０１４９】
図１５（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。
【０１５０】
図１６（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３６０１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。
【０１５１】
図１６（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３７０３、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。
【０１５２】
なお、図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）及び図１６（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、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、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３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１６（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１５３】
また、図１６（Ｄ）は、図１６（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、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１６（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１５４】
ただし、図１６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。
【０１５５】
図１７（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、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。
【０１５６】
図１７（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。
【０１５７】
図１７（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４１０３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。
【０１５８】
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１〜２または３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。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【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】２つのレーザ光の中心間の距離とエネルギー密度の差との関係を示す図。
【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】ガルバノミラーとゴニオステージとの連動の様子の例を示す図。
【図５】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図６】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図７】レーザの出力と結晶化領域の関係の例を示す図。
【図８】照射面に形成される従来のレーザ光の例を示す図。
【図９】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【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の構成を示す上面図。
【図１３】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１４】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１５】半導体装置の例を示す図。
【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。
【符号の説明】
【０１６０】
１０ａ〜１０ｂ レーザ
１１ａ〜１１ｂ 凸シリンドリカルレンズ
１２ ガルバノミラー
１３ 基板
１４ 吸着ステージ
１５ ゴニオステージ
１６ ボールネジ
１７ レーザ光
１８ ガルバノミラーの振動方向
１９ ゴニオステージの振動方向
２０ レーザ光の移動方向
２１ ボールネジの回転方向
２２ 基板の移動方向
２３ ポリゴンミラー
２４ ポリゴンミラーの回転方向
２５ レーザ光の移動方向
２６ ｆθレンズ
２７ ステージ
２８ ステージの移動方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザと、
前記レーザから射出されたレーザ光を線状に加工する光学系と、
前記線状のレーザ光を偏向させるガルバノミラーと、
前記偏向されたレーザ光が入射されるステージを固定するゴニオステージとを有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ガルバノミラーと前記ゴニオステージを同期させる手段を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項３】
レーザと、
前記レーザから射出されたレーザ光を線状に加工する光学系と、
前記線状のレーザ光を偏向させるポリゴンミラーと、
前記偏向されたレーザ光が入射されるステージを固定するゴニオステージとを有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ポリゴンミラーと前記ゴニオステージを同期させる手段を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記レーザ光を前記ステージにおいて形状を一定に保ちつつ移動させることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記偏向させたレーザ光は、前記ステージに対して一定の角度で入射されることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記レーザ光の両端を遮断するスリットを有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記レーザは、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、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、または金蒸気レーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項９】
レーザから射出されるレーザ光を線状に加工し、
前記線状のレーザ光をガルバノミラーで偏向させ、
前記偏向されたレーザ光をゴニオステージに固定された被照射体に入射させ、
前記レーザ光を前記被照射体上において形状を一定に保ちつつ、移動させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記ガルバノミラーと前記ゴニオステージを連動して振動させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１１】
レーザから射出されるレーザ光を線状に加工し、
前記線状のレーザ光をポリゴンミラーで偏向させ、
前記偏向されたレーザ光をゴニオステージに固定された被照射体に入射させ、
前記レーザ光を前記被照射体上において形状を一定に保ちつつ、移動させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記ポリゴンミラーと前記ゴニオステージを連動して振動させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１３】
請求項９乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記偏向されたレーザ光を、前記被照射体に対して一定の角度で入射させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１４】
請求項９乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記レーザ光の端部を遮断することによって、前記レーザ光の長さを調節することを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１５】
請求項９乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記レーザとして、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、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、または金蒸気レーザを用いることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１６】
請求項９乃至請求項１５に記載のレーザ照射方法を用いて半導体膜を加熱することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項９乃至請求項１５に記載のレーザ照射方法を用いて半導体膜を結晶化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項９乃至請求項１５に記載のレーザ照射方法を用いて半導体膜を活性化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１９】
請求項９乃至請求項１５に記載のレーザ照射方法を用いて半導体膜を結晶化し、前記結晶化された半導体膜を活性化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１】
レーザと、
前記レーザから射出されたレーザ光を線状に加工する光学系と、
前記線状のレーザ光を偏向させるガルバノミラーと、
前記偏向されたレーザ光が入射されるステージを固定するゴニオステージとを有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ガルバノミラーと前記ゴニオステージを同期させる手段を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項３】
レーザと、
前記レーザから射出されたレーザ光を線状に加工する光学系と、
前記線状のレーザ光を偏向させるポリゴンミラーと、
前記偏向されたレーザ光が入射されるステージを固定するゴニオステージとを有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ポリゴンミラーと前記ゴニオステージを同期させる手段を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記レーザ光を前記ステージにおいて形状を一定に保ちつつ移動させることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記偏向させたレーザ光は、前記ステージに対して一定の角度で入射されることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記レーザ光の両端を遮断するスリットを有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記レーザは、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、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、または金蒸気レーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項９】
レーザから射出されるレーザ光を線状に加工し、
前記線状のレーザ光をガルバノミラーで偏向させ、
前記偏向されたレーザ光をゴニオステージに固定された被照射体に入射させ、
前記レーザ光を前記被照射体上において形状を一定に保ちつつ、移動させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記ガルバノミラーと前記ゴニオステージを連動して振動させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１１】
レーザから射出されるレーザ光を線状に加工し、
前記線状のレーザ光をポリゴンミラーで偏向させ、
前記偏向されたレーザ光をゴニオステージに固定された被照射体に入射させ、
前記レーザ光を前記被照射体上において形状を一定に保ちつつ、移動させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記ポリゴンミラーと前記ゴニオステージを連動して振動させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１３】
請求項９乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記偏向されたレーザ光を、前記被照射体に対して一定の角度で入射させることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１４】
請求項９乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記レーザ光の端部を遮断することによって、前記レーザ光の長さを調節することを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１５】
請求項９乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記レーザとして、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、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、または金蒸気レーザを用いることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１６】
請求項９乃至請求項１５に記載のレーザ照射方法を用いて半導体膜を加熱することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項９乃至請求項１５に記載のレーザ照射方法を用いて半導体膜を結晶化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項９乃至請求項１５に記載のレーザ照射方法を用いて半導体膜を活性化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１９】
請求項９乃至請求項１５に記載のレーザ照射方法を用いて半導体膜を結晶化し、前記結晶化された半導体膜を活性化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−１２９２５７（Ｐ２００７−１２９２５７Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８７８（Ｐ２００７−８７８）
【出願日】平成１９年１月６日（２００７．１．６）
【分割の表示】特願２００２−３４３５２０（Ｐ２００２−３４３５２０）の分割
【原出願日】平成１４年１１月２７日（２００２．１１．２７）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月６日（２００７．１．６）
【分割の表示】特願２００２−３４３５２０（Ｐ２００２−３４３５２０）の分割
【原出願日】平成１４年１１月２７日（２００２．１１．２７）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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