半導体装置及びその製造方法、並びに液晶表示装置
【課題】光センサーと遮光膜を有する半導体装置において、段切れや膜剥がれに起因にする歩留まりの低下を防止することができるとともに、暗電流の増大を防止して光センサーの性能の低下を防止することができる半導体装置及びその製造方法、並びに液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ１が、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ２より薄くなるように、非晶質シリコン膜３０を薄膜化する。そして、非晶質シリコン膜３０にレーザー光を走査して、非晶質シリコン膜３０を多結晶化させてポリシリコン膜を形成する。
【解決手段】フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ１が、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ２より薄くなるように、非晶質シリコン膜３０を薄膜化する。そして、非晶質シリコン膜３０にレーザー光を走査して、非晶質シリコン膜３０を多結晶化させてポリシリコン膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置においては、半導体膜として、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜を多結晶化したポリシリコン膜が広く使用されている。
【０００３】
また、近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）やフォトダイオード等の光センサーといった半導体素子を備えた液晶表示装置では、ＴＦＴや光センサーの半導体膜として、上述のポリシリコン膜が使用されている。
【０００４】
アモルファスシリコン膜を多結晶化する方法として、アモルファスシリコン膜に対してレーザー光を照射して、アモルファスシリコン膜を多結晶化させてポリシリコン膜へと変化させる方法が提案されている。一般に、レーザーとしては、エキシマレーザー等のパルスレーザーが使用され、線状に形成したレーザー光を複数回重ねながらアモルファスシリコン膜に照射することによって、結晶粒径が０．５μｍ程度のポリシリコン膜を形成することができる。最近では、ＣＷレーザーや疑似ＣＷレーザーによる多結晶化やパルスレーザーを用いたＳＬＳ法などといった技術もあり、レーザー光の走査方向に延びる長さ数十μｍの細長い結晶を成長（即ち、ラテラル成長）させることができる。
【０００５】
また、一般に、ＴＦＴや光センサーといった半導体素子を備えた液晶表示装置においては、バックライトからの照射光が半導体素子を構成するポリシリコン膜のチャネル領域に入射することによって発生するオフ電流の増加を防止して、半導体装置の誤作動を防止するために、ポリシリコン膜のチャネル領域への光の入射を抑制するための遮光膜が設けられている。
【０００６】
より具体的には、図３０（ｂ）に示すように、ガラス基板等の透明な絶縁性基板６１と、絶縁性基板６１上に形成され、Ｍｏ等の金属からなる遮光膜６２と、遮光膜６２上に形成され、酸化シリコン膜等からなる絶縁膜６３と、絶縁膜６３上に形成されたアモルファスシリコン膜６９に対してレーザー光Ｌを照射して、アモルファスシリコン膜６９を多結晶化させることにより形成されたポリシリコン膜６４とを備えた液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２８４５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、レーザーを用いた多結晶化方法の場合、アモルファスシリコン膜がレーザー光Ｌにより完全に溶融された状態（即ち、完全に液化した状態）で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばされて結晶成長が生じるため、ポリシリコン膜６４の下方に遮光膜６２があると、レーザー光Ｌの走査方向において、結晶成長が困難になる。従って、溶融したアモルファスシリコン膜が固化する際に、図３０（ａ）及び（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜６４における遮光膜６２の周縁に対応して形成された段差部分６５において、ポリシリコン膜６４の膜厚が極端に薄くなり、段切れ６６が発生することがあり、レーザーのパワーが大きくなって段切れ６６が進行すると、膜剥がれが発生する場合がある。また、図３０（ａ）及び（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜６４における遮光膜６２の周縁に対応して形成された段差部分６７において、ポリシリコン膜６４の膜厚が大きくなり出っ張り６８が発生したり、結晶化が十分に進行せず、段切れ６６が発生する場合がある。そして、このような段切れ６６や膜剥がれが発生すると、フォトリソグラフィー及びエッチング等により、ポリシリコン膜６４をパターニングすることにより半導体膜を形成する際に、段切れ６６や膜剥がれに起因して、パターン欠け等が生じる場合がある。また、スピンコート法等により、パターニングしたポリシリコン膜６４上にレジスト塗布を行う際に、段切れ６６や膜剥がれ、及び出っ張り６８に起因して、塗布ムラが生じる場合がある。その結果、液晶表示装置の歩留まりが低下するという問題があった。
【０００９】
また、上述の段切れ６６や膜剥がれを防止するために、ポリシリコン膜６４の膜厚を厚くする（即ち、絶縁膜６３上に形成されるアモルファスシリコン膜６９の膜厚を厚くする）ことも考えられるが、このようにポリシリコン膜６４の膜厚を厚くすると、ポリシリコン膜６４により構成される光センサーであるフォトダイオードにおいて暗電流が増大してしまい、トレードオフの発生により、フォトダイオードの性能が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、光センサーと遮光膜とを有する半導体装置において、段切れや膜剥がれに起因にする歩留まりの低下を防止することができるとともに、暗電流の増大を防止して光センサーの性能の低下を防止することができる半導体装置及びその製造方法、並びに液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板と、基板上に形成されたベースコート膜と、ベースコート膜上に形成された遮光膜と、遮光膜を覆うようにベースコート膜上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成され、光センサー及び薄膜トランジスタを構成する半導体膜とを備える半導体装置であって、光センサーを構成する半導体膜において、遮光膜の周縁に対応した部分の厚みが、遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【００１２】
同構成によれば、光センサーを構成する前記半導体膜において、前記遮光膜の周縁に対応した部分の厚みが、前記遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みよりも厚く構成されている。従って、例えば、非晶質シリコン膜にレーザー光を走査して多結晶化することにより、光センサーを構成する半導体膜を形成するポリシリコン膜を形成する場合に、ポリシリコン膜の下方に遮光膜を設けた場合であっても、遮光膜の周縁に対応した部分のポリシリコン膜の厚みが厚いため、ポリシリコン膜における遮光膜の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、非晶質シリコン膜をレーザー光により完全に溶融させた状態で、レーザー光の走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜を形成する場合であっても、ポリシリコン膜における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。その結果、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００１３】
また、また、光センサーを構成する半導体膜において、遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みが薄いため、光センサーにおける暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。従って、光センサーの性能を向上させることが可能になる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置であって、半導体膜は薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、薄膜トランジスタは、半導体膜を覆うように絶縁膜上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備えることを特徴とする。
【００１５】
同構成によれば、光センサーとトップゲート構造を有する薄膜トランジスタを備える半導体装置において、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置であって、半導体膜は薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、絶縁膜はゲート絶縁膜として用いられ、薄膜トランジスタは、ベースコート膜上に形成されたゲート電極を備え、ゲート電極は、絶縁膜に覆われていることを特徴とする。
【００１７】
同構成によれば、光センサーとボトムゲート構造を有する薄膜トランジスタを備える半導体装置において、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の半導体装置であって、薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する半導体膜の厚みが、薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域を構成する半導体膜の厚みよりも薄いことを特徴とする。
【００１９】
同構成によれば、薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する半導体膜の厚みが、薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域を構成する半導体膜の厚みよりも薄い構成としている。従って、薄膜トランジスタのリーク電流を低減することが可能になる。また、工程数を増やすことなく、トップゲート構造またはボトムゲート構造を有する薄膜トランジスタとフォトダイオードとを備える低消費電力の半導体装置を提供することが可能になる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置を備えた液晶表示装置である。同構成によれば、性能に優れた高感度な光センサーを備えた半導体装置を液晶表示装置に好適に使用することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液晶表示装置であって、半導体装置が、画素内に配置されていることを特徴とする。同構成によれば、表示領域に配置された光センサーにより、手やペンで触れた位置を高感度に検出することが可能になるため、高性能なタッチパネルディスプレイを提供することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の液晶表示装置であって、光センサーが、１つまたは複数の画素毎に配置されていることを特徴とする。同構成によれば、表示領域に配置された光センサーにより手やペンで触れた位置を高感度に検出することが可能になるとともに、必要な検出精度に応じて配置する光センサーの数を減らせるため、より高開口率で明るいタッチパネルディスプレイを提供することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、光センサーを備える半導体装置の製造方法であって、基板上にベースコート膜を形成するベースコート膜形成工程と、ベースコート膜上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、遮光膜を覆うようにベースコート膜上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、絶縁膜上であって、遮光膜の上方に、非晶質シリコン膜を形成する非晶質シリコン膜形成工程と、光センサーを構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜において、遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みが、遮光膜の周縁に対応した部分の厚みより薄くなるように、非晶質シリコン膜を薄膜化するシリコン膜薄膜化工程と、非晶質シリコン膜にレーザー光を走査して、非晶質シリコン膜を多結晶化させてポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜形成工程とを少なくとも含むことを特徴とする。
【００２４】
同構成によれば、非晶質シリコン膜にレーザー光を走査して多結晶化することにより、光センサーを構成するポリシリコン膜を形成する場合に、ポリシリコン膜の下方に遮光膜を設けた場合であっても、遮光膜の周縁に対応した部分のポリシリコン膜の厚みが厚いため、ポリシリコン膜における遮光膜の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、非晶質シリコン膜をレーザー光により完全に溶融させた状態で、レーザー光の走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜を形成する場合であっても、ポリシリコン膜における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。その結果、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００２５】
また、光センサーを構成するポリシリコン膜の厚みが薄いため、光センサーにおける暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。従って、光センサーの性能を向上させることが可能になる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、ポリシリコン膜は、薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、ポリシリコン膜形成工程の後、ポリシリコン膜を覆うように、絶縁膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、ゲート絶縁膜上に薄膜トランジスタ用のゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを更に備えることを特徴とする。
【００２７】
同構成によれば、光センサーとトップゲート構造を有する薄膜トランジスタを備える半導体装置において、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、ポリシリコン膜は、薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、ベースコート膜上に、薄膜トランジスタ用のゲート電極を形成するゲート電極形成工程を更に備え、遮光膜形成工程とゲート電極形成工程とが同時に行われることを特徴とする。
【００２９】
同構成によれば、光センサーとボトムゲート構造を有する薄膜トランジスタを備える半導体装置において、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。また、遮光膜の形成とゲート電極の形成とが同時に行われ、ゲート電極と遮光膜とを同一の製造工程で形成することが可能になるため、製造工程数を削減することが可能になる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、請求項９または請求項１０に記載の半導体装置の製造方法であって、シリコン膜薄膜化工程において、薄膜トランジスタのチャネル領域を構成するポリシリコン膜を形成する部分の非晶質シリコン膜を薄膜化することを特徴とする。
【００３１】
同構成によれば、非晶質シリコン膜にレーザー光を走査照射して多結晶化することにより、薄膜トランジスタのチャネル領域を構成するポリシリコン膜を形成する場合に、ポリシリコン膜の厚みが薄いため、薄膜トランジスタのリーク電流を低減することが可能になる。また、工程数を増やすことなく、トップゲート構造またはボトムゲート構造を有する薄膜トランジスタとフォトダイオードとを備える低消費電力の半導体装置を製造することが可能になる。
【００３２】
請求項１２に記載の発明は、請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、レーザー光がＣＷレーザー光または疑似ＣＷレーザー光であることを特徴とする。
【００３３】
同構成によれば、エキシマレーザー等に比べて大粒径の結晶粒が得られるため、より高移動度を有する薄膜トランジスタを得ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、シリコン膜にレーザー光を照射して多結晶化することにより、ポリシリコン膜を形成する際に、ポリシリコン膜における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。従って、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。また、光センサーにおける暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができるため、光センサーの性能を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を備える液晶表示装置の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を備える液晶表示装置の構成を示す断面図である。また、（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２３】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２４】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２５】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図２６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【図２７】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図２８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【図２９】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の変形例を示す概略図である。
【図３０】（ａ）及び（ｂ）は、従来の液晶表示装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３７】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を備える液晶表示装置の構成を示す概略図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を備える液晶表示装置の構成を示す断面図である。また、図１（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す概略図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。また、図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、図３（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【００３８】
なお、本実施形態においては、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴと光センサーであるフォトダイオードを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴとフォトダイオードを有するＴＦＴ基板について説明する。
【００３９】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、液晶表示装置５０は、素子基板であるＴＦＴ基板１と、ＴＦＴ基板１に対向して配置された対向基板３５と、対向基板３５及びＴＦＴ基板１の間に設けられた表示媒体層である液晶層４５とを備えている。また、図１（ｂ）に示すように、液晶表示装置５０の背面側（図１（ｂ）において下側）には、バックライト４６が設けられている。このバックライト４６は、光源４７と導光板４８とを備えている。そして、光源４７から照射された照射光４９は導光板４８の端面から導光板４８内に入射するように構成されており、光源４７から導光板４８に入射した照射光４９は、導光板４８内において導光され、導光板４８の主面から略均一な面状光として出射され、液晶表示装置５０に入射する構成となっている。
【００４０】
対向基板３５には、図示省略のカラーフィルタ、共通電極及びブラックマトリクス等が形成されている。一方、ＴＦＴ基板１は、いわゆるアクティブマトリクス基板に構成されている。ＴＦＴ基板１には、表示に寄与する表示領域３６と、表示領域３６の周りに形成されて表示に寄与しない額縁領域３７とを有している。また、図１（ｃ）に示すように、表示領域３６には、複数の画素４０がマトリクス状に配置されている。各画素４０には、液晶層４５を駆動するための画素電極（図示省略）と、画素電極をスイッチング駆動するＴＦＴ１２と、光センサーであるフォトダイオード１５がそれぞれ設けられている。
【００４１】
また、例えば、ＴＦＴ基板１及び対向基板３５は、それぞれ矩形状に形成され、対向基板３５はＴＦＴ基板１より一回り小さく形成されている。そして、ＴＦＴ基板１と対向基板３５とが互いに重なっている領域に表示領域３６が矩形状に形成されている。なお、ＴＦＴ基板１、対向基板３５、及び表示領域３６の形状は、矩形状に限定されず、他の形状であっても良い。額縁領域３７のうち対向基板３５の一辺に沿った領域には、ゲートドライバ部３８が形成されている。また、対向基板３５の他の一辺に沿った額縁領域３７には、ソースドライバ部３９が形成されている。これらゲートドライバ部３８及びソースドライバ部３９には、ロジック回路である駆動回路が形成され、配線を介して各画素のＴＦＴに接続されている。
【００４２】
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１に設けられ、画素または駆動回路に形成されるＴＦＴ１２は、半導体膜５の上方にゲート電極７を設けた、いわゆるトップゲート構造を有するＴＦＴであって、基板２上に、ベースコート膜３、ベース絶縁膜４、半導体膜５，２０、ゲート絶縁膜６、ゲート電極７及び層間絶縁膜８がこの順に積層された構造を有するものである。
【００４３】
より具体的には、図２に示すように、ＴＦＴ基板１は、基板２の表面上に形成されたベースコート膜３と、ベースコート膜３を覆うようにベースコート膜３上に積層されたベース絶縁膜４と、ベース絶縁膜４の表面上に形成された半導体膜５，２０と、半導体膜５，２０を覆うようにベース絶縁膜４の表面上に形成されたゲート絶縁膜６と、ゲート絶縁膜６の表面上に形成された電極層であるゲート電極７と、ゲート電極７を覆うようにゲート絶縁膜６上に積層された層間絶縁膜８とを有している。また、ＴＦＴ基板１は、半導体膜２０の下方に配置されるとともに、ベースコート膜３の表面上に形成された遮光膜２８を有しており、ベース絶縁膜４は、遮光膜２８を覆うようにベースコート膜３上に積層されている。
【００４４】
なお、図２に示すように、ゲート電極７は、ゲート絶縁膜６を介して半導体膜５に対向して配設されている。また、半導体膜５は、ゲート電極７に対向する領域がチャネル領域２２として形成され、チャネル領域２２の側方に隣接する一方の領域がソース領域２３として形成されるとともに、他方の領域がドレイン領域２４として形成されている。また、図示はしないが、ＴＦＴ１２は、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴとしても良い。
【００４５】
また、図２に示すように、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜８には、半導体膜５におけるソース領域２３の一部が露出するように形成されたコンタクトホール９と、半導体膜５におけるドレイン領域２４の一部が露出するように形成されたコンタクトホール１０が形成されている。なお、これらのコンタクトホール９，１０の各々には、導電性部材１１が充填されている。
【００４６】
また、図２に示すように、ＴＦＴ１２は、ソース電極１３、及びドレイン電極１４を有している。より具体的には、層間絶縁膜８の表面には、ソース電極１３、及びドレイン電極１４が形成されており、ソース電極１３は、コンタクトホール９を介して半導体膜５のソース領域２３に電気的に接続されており、ドレイン電極１４は、コンタクトホール１０を介して半導体膜５のドレイン領域２４に電気的に接続されている。
【００４７】
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１には、光センサーであるフォトダイオード１５が設けられている。このフォトダイオード１５は、各画素領域において、ＴＦＴ１２に隣接して設けられており、半導体膜２０により構成されている。より具体的には、このフォトダイオード１５は、Ｐ型半導体膜２５と、Ｎ型半導体膜２６と、Ｐ型半導体膜２５とＮ型半導体膜２６との間に配置された真性半導体で形成される高比抵抗領域であるＩ（Intrinsic）層２７の３層からなる横型構造を有するＰＩＮフォトダイオードである。
【００４８】
また、図２に示すように、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜８には、半導体膜２０におけるＰ型半導体膜２５の一部が露出するように形成されたコンタクトホール１６と、半導体膜２０におけるＮ型半導体膜２６の一部が露出するように形成されたコンタクトホール１７が形成されている。なお、これらのコンタクトホール１６，１７、及び上述のコンタクトホール９，１０は、エッチングにより同時に形成され、これらのコンタクトホール１６，１７の各々には、導電性部材１１が充填されている。
【００４９】
また、図２に示すように、層間絶縁膜８の表面には、アノード電極１８、及びカソード電極１９が形成されており、アノード電極１８は、コンタクトホール１６を介して半導体膜２０のＰ型半導体膜２５に電気的に接続されており、カソード電極１９は、コンタクトホール１７を介して半導体膜２０のＮ型半導体膜２６に電気的に接続されている。
【００５０】
そして、このフォトダイオード１５は、上述の対向基板３５上に載置された対象物（例えば、紙、指、ペン等）の有無や濃淡を検知するために使用される。より具体的には、図１（ｂ）に示すように、液晶表示装置５０の背面側に設けられたバックライト４６の光源４７から照射された照射光４９が、上述の対象物４２により反射され、その反射光４３がフォトダイオード１５に入射すると、フォトダイオード１５において、入射した反射光４３の強度に対応した光リーク電流が流れ、この光リーク電流に基づいて、対象物４２の有無や濃淡が検知される構成となっている。
【００５１】
基板２を構成する材料としては、絶縁材料からなるものが好ましく、かかる絶縁材料としては、例えば、ガラス、石英、プラスチック（アクリル樹脂）等の透明な材料が挙げられる。また、基板２の厚みは、０．３〜１．１ｍｍが好ましい。
【００５２】
ベースコート膜３を構成する材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）等の材料が挙げられる。なお、ベースコート膜３は、これらの材料による積層構造としても良い。また、ベースコート膜３の厚みは、５０〜３００ｎｍが好ましい。
【００５３】
ベース絶縁膜４を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）等が挙げられる。なお、ベース絶縁膜４の厚みは、５０〜３００ｎｍ以下が好ましい。
【００５４】
半導体膜５，２０は、ポリシリコン膜からなり、半導体膜５，２０を構成するポリシリコン膜は、アモルファスシリコン膜等のシリコン膜にレーザー光を照射して多結晶化したものである。また、半導体膜５，２０は、膜面内方向に結晶がラテラル成長したものであり、細長の短冊状にパターンニングされている。半導体膜５は、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成しており、このアクティブ層は、一端側が高濃度にリンやボロン等の不純物がドープされたソース領域２３と、他端側が同じく高濃度に不純物がドープされたドレイン領域２４と、それらの間の中間部分のチャネル領域２２により構成されている。また、半導体膜２０は、フォトダイオード１５を構成しており、一端側が高濃度にボロン等の不純物がドープされたＰ型半導体膜２５、他端側が同じく高濃度にリン等の不純物がドープされたＮ型半導体膜２６、そして、それらの中間部分が真性半導体で形成される高比抵抗領域であるＩ層２７として構成されている。なお、半導体膜５，２０の厚みは、２０〜１００ｎｍが好ましい。
【００５５】
ゲート絶縁膜６を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ等の酸化シリコンよりも誘電率が低い材料、四窒化三ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等の窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、三酸化二アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、五酸化二タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等の酸化タンタル、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の酸化シリコンよりも誘電率が高い材料が挙げられる。なお、ベース絶縁膜４及びゲート絶縁膜６を構成する材料は、同一であってもよいし、異なってもよい。また、ベース絶縁膜４及びゲート絶縁膜６は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。また、ゲート絶縁膜６の厚みは、３０〜１５０ｎｍが好ましい。
【００５６】
ゲート電極７を構成する材料としては、高融点を有しているものが好ましく、例えば、モリブテン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の高融点金属や、モリブデンシリサイド等の高融点シリサイドが好適に使用される。なお、ゲート電極７の厚みは、１００〜５００ｎｍが好ましい。また、導電性部材１１を構成する材料としては、上述のゲート電極７を構成する材料と同様のものを使用することができる。
【００５７】
層間絶縁膜８を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））等が挙げられる。なお、層間絶縁膜１９の厚みは、５００〜２０００ｎｍ以下が好ましい。
【００５８】
遮光膜２８は、図１（ｂ）に示すように、フォトダイオード１５への光（バックライト４６の光源４７からの照射光）の入射を防止して、上述の対象物４２により反射された反射光４３のみがフォトダイオード１５に入射されるようにするためのものである。遮光膜２８を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、モリブテン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の高融点金属や、これらの高融点金属を主成分とする合金材料もしくは化合物材料が好適に使用される。なお、遮光膜２８の厚みは、５０〜３００ｎｍが好ましい。
【００５９】
ここで、本実施形態においては、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光を走査照射して多結晶化することにより、半導体膜２０（即ち、フォトダイオード１５）を構成するポリシリコン膜を形成する際に、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２が、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１より厚い（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）点に特徴がある。
【００６０】
このような構成により、図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、フォトダイオード２０（即ち、半導体膜２０）を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みが厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、アモルファスシリコン膜をレーザー光Ｌにより完全に溶融させた状態で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜２９を形成する場合であっても、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。その結果、後述のごとく、フォトリソグラフィー及びエッチングにより、ポリシリコン膜２９をパターニングする際に、段切れや膜剥がれに起因するパターン欠け等の発生を防止することができ、また、パターニングしたポリシリコン膜２９上に、スピンコート法等により、レジスト塗布を行う際に、段切れや膜剥がれに起因する塗布ムラの発生を防止することができる。
【００６１】
そして、この様な構成により、図２に示すように、光センサーであるフォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ｄの厚みＷ４が、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５よりも厚いＴＦＴ基板１を備えた液晶表示装置５０を得ることが可能になる。
【００６２】
また、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０を形成するポリシリコン膜２９の厚みが薄い（即ち、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が薄い）ため、フォトダイオード１５における暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。従って、フォトダイオード１５の性能を向上させることが可能になる。
【００６３】
次に、液晶表示装置５０の製造方法の一例について説明する。図４〜図１４は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００６４】
＜ベースコート膜形成工程＞
まず、図４に示すように、ガラス基板やプラスチック基板等の基板２上に、ＣＶＤ法等の方法により、例えば、酸化シリコンからなるベースコート膜３を形成する。
【００６５】
＜遮光膜形成工程＞
次いで、図５に示すように、ベースコート膜３上に、スパッタ法、または陽極酸化法により、タングステン（Ｗ）等の金属材料を製膜して導電膜７０を製膜した後、フォトリソグラフィー及びエッチングで導電膜７０をパターニングすることにより、図６に示すように、ベースコート膜３の表面上に、例えば、膜厚が５０〜３００ｎｍ程度の遮光膜２８を形成する。なお、導電膜７０のパターニングをドライエッチングにより行い、図６に示すように、テーパ形状を有する遮光膜２８を形成しても良いし、導電膜７０のパターニングをウェットエッチングにより行い、逆テーパ形状を有する遮光膜を形成しても良い。
【００６６】
＜ベース絶縁膜形成工程＞
次いで、図７に示すように、遮光膜２８を覆うように、ベースコート膜３上に、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなるベース絶縁膜４を形成し、遮光膜２８を被覆する。
【００６７】
＜シリコン膜形成工程＞
次いで、図８に示すように、ベース絶縁膜４上であって、遮光膜２８の上方に、プラズマＣＶＤ法、またはＬＰＣＶＤ（Low Pressure CVD）法により、非晶質シリコン膜（例えば、アモルファスシリコン膜）３０を形成する。この時、後工程のポリシリコン膜形成工程のレーザー走査照射において、遮光膜２８の周縁部の段差部分でポリシリコン膜の段切れが起こらないように、全面に予め厚く非晶質シリコン膜３０を形成しておく。なお、非晶質シリコン膜３０の厚みは、例えば、５０〜２００ｎｍである。
【００６８】
＜シリコン膜薄膜化工程＞
次いで、図９に示すように、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１が、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２より薄く（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）なるように、フォトリソグラフィー及びエッチングで予め全面に厚く形成した非晶質シリコン膜３０の一部を薄膜化する。なお、厚みＷ１としては、例えば、２０〜１００ｎｍとすることができる。
【００６９】
＜ポリシリコン膜形成工程＞
次いで、非晶質シリコン膜３０に対し、上述の図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、線状のレーザー光Ｌを走査照射して、非晶質シリコン膜３０を多結晶化させてポリシリコン膜２９を形成する。非晶質シリコン膜３０は、レーザー光Ｌの走査方向に沿ってラテラル結晶成長し、ポリシリコン膜２９が得られる。なお、レーザーのパワーを下げて照射することで、非晶質シリコン膜３０を微結晶化し、ポリシリコン膜２９の代わりに微結晶シリコン膜を形成する構成としても良い。
【００７０】
この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みＷ２が厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【００７１】
また、使用するレーザーとしては、例えば、ＵＶレーザー、可視レーザー、赤外レーザー、エキシマレーザー等が挙げられる。レーザー光Ｌは、ＣＷレーザー光、疑似ＣＷレーザー光及びパルスレーザー光のいずれであっても良いが、容易、かつ確実に、非晶質シリコン膜３０をレーザー光Ｌの走査方向にラテラル結晶成長させるとの観点から、ＣＷ光又は疑似ＣＷ光を用いるのが好ましい。疑似ＣＷ光とは、モードロックレーザー等の周波数が１０ＭＨｚ以上のパルスレーザーであり、溶融した非晶質シリコン膜３０が凝固する前に、次のパルス光を照射するものであり、効果の観点からＣＷ光と同一視し得るものである。線状のレーザー光Ｌは、例えば、長さが０．０５〜１００ｍｍ、幅が５〜５０μｍ、パワーが５〜１００Ｗである。また、走査速度は、例えば、１０〜２０００ｍｍ／ｓｅｃである。
【００７２】
次いで、図１０に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチングにより、ポリシリコン膜２９をパターニングする。この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生が確実に防止されるため、段切れや膜剥がれに起因するパターン欠け等の発生を防止することができる。
【００７３】
なお、図１０に示すパターニングを行う際に、ポリシリコン膜２９において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａを完全に除去することにより、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、厚みが均一（即ち、上述した遮光膜２８の周縁に対応した部分Ｄの厚みＷ４と、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が同じ）になることがあり得る。
【００７４】
＜ゲート絶縁膜形成工程＞
次いで、図１１に示すように、ポリシリコン膜２９を覆うように、ベース絶縁膜４上に、例えば、ＣＶＤ法により、例えば、酸化シリコンからなる膜厚が３０〜１５０ｎｍ程度のゲート絶縁膜６を形成する。
【００７５】
＜チャネル領域形成工程＞
次いで、ＴＦＴ１２の閾値電圧を制御するとの観点から、イオン注入法またはイオンドーピング法により、ゲート絶縁膜６を介して、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成する半導体膜５を形成するポリシリコン膜２９に不純物イオンをドーピングして、チャネル領域２２を形成する。
【００７６】
＜ゲート電極形成工程＞
次いで、図１２に示すように、モリブテン（Ｍｏ）等の金属材料により、ゲート絶縁膜６上に、ゲート電極７をパターン形成する。ゲート電極７の形成方法としては、スパッタ法で金属材料やシリサイドを成膜した後、フォトリソグラフィー及びエッチングでパターニングする方法等が挙げられる。
【００７７】
＜半導体膜形成工程＞
次いで、パターニングしたポリシリコン膜２９上（即ち、ゲート絶縁膜６の表面上）に、スピンコート法等により、レジスト塗布を行い、ゲート電極７、及びレジストをマスクとして、イオン注入法またはイオンドーピング法により、ポリシリコン膜２９にリンやボロン等の不純物をドーピングした後に、熱アニール処理やエキシマレーザー処理等の加熱処理によってその不純物を活性化させる。その結果、図１３に示すように、チャネル領域２２、ソース領域２３、及びドレイン領域２４として構成され、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成する半導体膜５が形成されるとともに、Ｐ型半導体膜２５、Ｎ型半導体膜２６、及びＩ層２７として構成され、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０が形成される。
【００７８】
この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生が確実に防止されるため、段切れや膜剥がれに起因するレジストの塗布ムラの発生を防止することができる。また、図示は省略するが、上述のシングルドレイン構造のＴＦＴ作成方法以外に、一般的な方法で、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴとしても良い。具体的には、ソース領域２３とドレイン領域２４を形成する前に、ゲート電極７及びレジストをマスクとして低濃度のイオンドーピングを行い、ゲート両端近傍に低濃度不純物領域を形成し、その後、新たなレジストをマスクとして低濃度領域の外側に高濃度のイオンドーピングを行ってソース領域２３とドレイン領域を形成することで、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴを形成することができる。
【００７９】
＜層間絶縁膜形成工程＞
次いで、図１４に示すように、ゲート電極７を覆うように、ゲート絶縁膜６上に、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる層間絶縁膜８を形成し、ゲート電極７を被覆する。
【００８０】
＜コンタクトホール・電極形成工程＞
次いで、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜８に対して、エッチングを行うことにより、コンタクトホール９，１０，１６，１７を同時に形成する。より具体的には、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜８に対して、半導体膜５の上方位置に、当該半導体膜５におけるソース領域２３の一部が露出するようにコンタクトホール９が形成されるとともに、半導体膜５におけるドレイン領域２４の一部が露出するようにコンタクトホール１０が形成される。また、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜８に対して、半導体膜２０の上方位置に、当該半導体膜２０におけるＰ型半導体膜２５の一部が露出するようにコンタクトホール１６が形成されるとともに、半導体膜２０におけるＮ型半導体膜２６の一部が露出するようにコンタクトホール１７が形成される。そして、コンタクトホール９，１０，１６，１７の各々の内部に導電性材料を充填して導電性部材１１を形成するとともに、層間絶縁膜８の表面に、導電性材料を積層させて形成し、当該導電性材料をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングすることによって、コンタクトホール９，１０，１６，１７を介して、半導体膜５，２０の各々に接続されるソース電極１３、ドレイン電極１４、アノード電極１８、及びカソード電極１９が形成され、図２に示すＴＦＴ基板１が製造されることになる。なお、上述の導電性材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の低抵抗金属、またはこれらの低抵抗金属を主成分とする合金材料や化合物材料を使用することができる。
【００８１】
＜貼合体形成工程＞
そして、製造したＴＦＴ基板１と対向基板３５を、シール部材（不図示）及び液晶層４５を介して互いに貼り合わせることにより、図１（ａ），（ｂ）に示す液晶表示装置５０が製造されることになる。
【００８２】
なお、対向基板３５の製造方法としては、図示は省略するが、まず、例えば、ガラス基板、またはプラスチック基板等の透明基板に、カラーフィルタや遮光膜等をフォトリソグラフィー法等により所定の形状に形成し、次いで、透明な共通電極をＩＴＯ等により一様に形成する。その後、配向膜（不図示）を上述した共通電極等を覆うように形成することにより製造される。
【００８３】
以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００８４】
（１）本実施形態においては、シリコン膜薄膜化工程において、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２が、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１より厚くなるように、予め全面に厚く形成した非晶質シリコン膜３０の一部を薄膜化する構成としている。同構成によれば、非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査して多結晶化することにより、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みが厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、非晶質シリコン膜３０をレーザー光Ｌにより完全に溶融させた状態で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜２９を形成する場合であっても、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。その結果、歩留まりの低下を防止できる液晶表示装置５０を提供することが可能になる。
【００８５】
（２）また、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜２９の厚みが薄い（即ち、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が薄い）ため、フォトダイオード１５における暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。従って、フォトダイオード１５の性能を向上させることが可能になる。
【００８６】
（３）本実施形態においては、ポリシリコン膜２９がＴＦＴ１２のアクティブ層を構成し、ポリシリコン膜を形成した後、ポリシリコン膜２９を覆うように、ベース絶縁膜４上にゲート絶縁膜６を形成し、ゲート絶縁膜６上にＴＦＴ１２用のゲート電極７を形成する構成としている。従って、フォトダイオード１５とトップゲート構造を有するＴＦＴ１２を備える液晶表示装置５０において、歩留まりの低下を防止できる液晶表示装置５０を提供することが可能になる。
【００８７】
（４）本実施形態においては、レーザー光ＬとしてＣＷレーザー光または疑似ＣＷレーザー光を使用する構成としている。従って、エキシマレーザー等に比べて大粒径の結晶粒が得られるため、より高移動度を有する薄膜トランジスタを得ることができる。
【００８８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。なお、上記第１の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。また、半導体装置については、上述の第１の実施形態において説明したものと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。また、本実施形態においても、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴと光センサーであるフォトダイオードを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴとフォトダイオードを有する液晶表示装置について説明する。
【００８９】
本実施形態においては、図１５に示すように、液晶表示装置５０のＴＦＴ基板１に設けられたＴＦＴ１２は、半導体膜５の下方にゲート電極７を設けた、いわゆるボトムゲート構造を有するＴＦＴであって、基板２上に、ベースコート膜３、ゲート電極７、ゲート絶縁膜６、半導体膜５，２０、及び層間絶縁膜８がこの順に積層された構造を有するものである。なお、図示はしないが、ＴＦＴ１２は、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴとしても良い。
【００９０】
より具体的には、図１５に示すように、ＴＦＴ基板１は、基板２の表面上に形成されたベースコート膜３と、ベースコート膜３上に形成されたゲート電極７及び遮光膜２８と、ゲート電極７及び遮光膜２８を覆うようにベースコート膜３上に積層されたゲート絶縁膜６と、ゲート絶縁膜６の表面上に形成された電極層である半導体膜５，２０と、半導体膜５，２０を覆うようにゲート絶縁膜６の表面上に形成された層間絶縁膜８とを有している。また、ゲート電極７は半導体膜５の下方に配置され、遮光膜２８は半導体膜２０の下方に配置されている。
【００９１】
そして、本実施形態においても、上述の図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光を走査照射して多結晶化することにより、半導体膜２０を構成するポリシリコン膜を形成する際に、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２が、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１より厚い（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）点に特徴がある。
【００９２】
このような構成により、上述の図３（ｃ）及び（ｄ）において説明したように、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、半導体膜２０を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みが厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、上述の第１の実施形態の場合と同様に、アモルファスシリコン膜をレーザー光Ｌにより完全に溶融させた状態で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜２９を形成する場合であっても、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【００９３】
また、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０を形成するポリシリコン膜２９の厚みが薄い（即ち、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が薄い）ため、フォトダイオード１５における暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。
【００９４】
また、本実施形態においては、ＴＦＴ１２は、半導体膜５の下方にゲート電極７を設けた、いわゆるボトムゲート構造を有するＴＦＴであるため、ゲート電極７と遮光膜２８とを同一の製造工程で形成することが可能になる。従って、上述の第１の実施形態において説明したトップゲート構造を有するＴＦＴ１２を備える液晶表示装置を製造する場合に比し、製造工程数を削減することが可能になる。
【００９５】
次に、液晶表示装置５０の製造方法の一例について説明する。図１６〜図２４は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００９６】
＜ベースコート膜形成工程＞
まず、図１６に示すように、ガラス基板やプラスチック基板等の基板２上に、ＣＶＤ法等の方法により、例えば、酸化シリコンからなるベースコート膜３を形成する。
【００９７】
＜遮光膜・ゲート電極形成工程＞
次いで、図１７に示すように、ベースコート膜３上に、スパッタ法、または陽極酸化法により、タングステン（Ｗ）等の金属材料を製膜して導電膜７０を製膜した後、フォトリソグラフィー及びエッチングで導電膜７０をパターニングすることにより、図１８に示すように、ベースコート膜３の表面上に、例えば、膜厚が５０〜３００ｎｍ程度の遮光膜２８を形成するとともに、例えば、膜厚が５０〜３００ｎｍ程度のゲート電極７を形成する。
【００９８】
このように本実施形態においては、遮光膜２８の形成とゲート電極７の形成とが同時に行われ、ゲート電極７と遮光膜２８とを同一の製造工程で形成することが可能になるため、製造工程数を削減することが可能になる。
【００９９】
なお、上述の第１の実施形態に場合と同様に、導電膜７０のパターニングをドライエッチングにより行い、図１８に示すように、テーパ形状を有する遮光膜２８を形成しても良いし、導電膜７０のパターニングをウェットエッチングにより行い、逆テーパ形状を有する遮光膜を形成しても良い。
【０１００】
＜ゲート絶縁膜形成工程＞
次いで、図１９に示すように、遮光膜２８とゲート電極７を覆うように、ベースコート膜３上に、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる膜厚が３０〜１５０ｎｍ程度のゲート絶縁膜６を形成し、遮光膜２８とゲート電極７を被覆する。
【０１０１】
＜シリコン膜形成工程＞
次いで、図２０に示すように、ゲート絶縁膜６上であって、遮光膜２８及びゲート電極７の上方に、プラズマＣＶＤ法、またはＬＰＣＶＤ（Low Pressure CVD）法により、非晶質シリコン膜（例えば、アモルファスシリコン膜）３０を形成する。この時、後工程のポリシリコン膜形成工程のレーザー走査照射において、遮光膜２８の周縁部の段差部分でポリシリコン膜の段切れが起こらないように、全面に予め厚く非晶質シリコン膜３０を形成しておく。なお、非晶質シリコン膜３０の厚みは、例えば、５０〜２００ｎｍである。
【０１０２】
＜シリコン膜薄膜化工程＞
次いで、図２１に示すように、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１が、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２より薄く（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）なるように、フォトリソグラフィー及びエッチングを用い、予め全面に厚く形成した非晶質シリコン膜３０の一部を薄膜化する。なお、厚みＷ１としては、例えば、２０〜１００ｎｍとすることができる。
【０１０３】
＜ポリシリコン膜形成工程＞
次いで、非晶質シリコン膜３０に対し、上述の図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、線状のレーザー光Ｌを走査照射して、非晶質シリコン膜３０を多結晶化させてポリシリコン膜２９を形成する。非晶質シリコン膜３０は、レーザー光Ｌの走査方向に沿ってラテラル結晶成長し、ポリシリコン膜２９が得られる。なお、レーザーのパワーを下げて照射することで、非晶質シリコン膜３０を微結晶化し、ポリシリコン膜２９の代わりに微結晶シリコン膜を形成する構成としても良い。
【０１０４】
この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みＷ２が厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【０１０５】
次いで、図２２に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチングにより、ポリシリコン膜２９をパターニングする。この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生が確実に防止されるため、段切れや膜剥がれに起因するパターン欠け等の発生を防止することができる。
【０１０６】
なお、図２２に示すパターニングを行う際に、ポリシリコン膜２９において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａを完全に除去することにより、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、厚みが均一（即ち、上述した遮光膜２８の周縁に対応した部分Ｄの厚みＷ４と、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が同じ）になることがあり得る。
【０１０７】
＜半導体膜形成工程＞
次いで、上述の第１の実施形態に場合と同様に、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成する半導体膜５を形成するポリシリコン膜２９に不純物イオンをドーピングして、閾値が制御されたチャネル領域２２を形成する。次に、ソース領域、ドレイン領域を形成するために、フォトリソグラフィー法により形成したレジストをマスクとして、ポリシリコン膜２９に不純物をドーピングした後、加熱処理によってその不純物を活性化させる。その結果、図２３に示すように、チャネル領域２２、ソース領域２３、及びドレイン領域２４として構成され、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成する半導体膜５が形成されるとともに、Ｐ型半導体膜２５、Ｎ型半導体膜２６、及びＩ層２７として構成され、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０が形成される。また、上述の第１の実施形態の場合と同様に、図示は省略するが、上述のシングルドレイン構造のＴＦＴ作成方法以外に、一般的な方法で、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴとしても良い。具体的には、ソース領域２３とドレイン領域２４を形成する前に、レジストをマスクとして低濃度のイオンドーピングを行い、ゲート両端近傍に低濃度不純物領域を形成し、その後、新たなレジストをマスクとして低濃度領域の外側に高濃度のイオンドーピングを行ってソース領域２３とドレイン領域を形成することで、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴを形成することができる。
【０１０８】
＜層間絶縁膜形成工程＞
次いで、図２４に示すように、半導体膜５，２０を覆うように、ゲート絶縁膜６上に、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる層間絶縁膜８を形成し、半導体膜５，２０を被覆する。
【０１０９】
＜コンタクトホール・電極形成工程＞
次いで、層間絶縁膜８に対して、エッチングを行うことにより、コンタクトホール９，１０，１６，１７を同時に形成し、コンタクトホール９，１０，１６，１７の各々の内部に導電性材料を充填して導電性部材１１を形成するとともに、層間絶縁膜８の表面に積層させて形成した導電性材料をパターニングすることによって、コンタクトホール９，１０，１６，１７を介して、半導体膜５，２０の各々に接続されるソース電極１３、ドレイン電極１４、アノード電極１８、及びカソード電極１９が形成され、図１５に示すＴＦＴ基板１が製造されることになる。
【０１１０】
＜貼合体形成工程＞
そして、製造したＴＦＴ基板１と対向基板３５を、シール部材（不図示）及び液晶層４５を介して互いに貼り合わせることにより、図１（ａ），（ｂ）に示す液晶表示装置５０が製造されることになる。
【０１１１】
以上に説明した本実施形態によれば、上述の（１）〜（２）、及び（４）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１１２】
（５）本実施形態においては、ベースコート膜３上にＴＦＴ１２用のゲート電極７を形成するゲート電極形成工程を更に備え、遮光膜形成工程とゲート電極形成工程とを同時に行う構成としている。従って、フォトダイオード１５とボトムゲート構造を有するＴＦＴ１２を備える液晶表示装置５０の製造方法において、歩留まりの低下を防止できる液晶表示装置５０を提供することが可能になる。
【０１１３】
（６）また、遮光膜２８の形成とゲート電極７の形成とが同時に行われ、ゲート電極７と遮光膜２８とを同一の製造工程で形成することが可能になるため、製造工程数を削減することが可能になる。
【０１１４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図２５は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。また、図２６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、図２６（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【０１１５】
なお、上記第１の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。また、半導体装置については、上述の第１の実施形態において説明したものと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。また、本実施形態においても、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴと光センサーであるフォトダイオードを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴとフォトダイオードを有する液晶表示装置について説明する。
【０１１６】
本実施形態においては、図２５に示すように、液晶表示装置５０のＴＦＴ基板１に設けられたＴＦＴ１２が、上述の第１の実施形態の場合と同様に、半導体膜５の上方にゲート電極７を設けた、いわゆるトップゲート構造を有するＴＦＴであって、ＴＦＴ基板１の構造は、上述の第１の実施形態における図２に示したＴＦＴ基板１と同様である。
【０１１７】
そして、本実施形態においては、図２６（ａ）及び（ｂ）に示すように、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２が、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１より厚いとともに、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する構成としている。即ち、図２５に示すように、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成する半導体膜５の厚みを、ＴＦＴ１２のソース領域２３及びドレイン領域２４を構成する半導体膜５の厚みよりも薄くする構成としている。なお、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ３は、例えば、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ１と同じ（Ｗ１＝Ｗ３）構成とすることができる。
【０１１８】
このような構成により、図２６（ｃ）及び（ｄ）に示すように、上述の第１の実施形態の場合と同様に、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、半導体膜２０を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みが厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、アモルファスシリコン膜をレーザー光Ｌにより完全に溶融させた状態で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜２９を形成する場合であっても、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【０１１９】
また、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０を形成するポリシリコン膜２９の厚みが薄い（即ち、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が薄い）ため、フォトダイオード１５における暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。
【０１２０】
また、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの薄膜化と、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの薄膜化を同時に行うことができるので、工程数を増やすことなく、ＴＦＴ１２とフォトダイオード１５を有する低消費電力の液晶表示装置１を製造することが可能になる。
【０１２１】
次に、液晶表示装置５０の製造方法の一例について説明する。
【０１２２】
まず、上述の第１の実施形態における図４〜図８と同様の工程を行い、ベースコート膜３、遮光膜２８、ベース絶縁膜４、及び非晶質シリコン膜３０を順次形成する。この時、後工程のポリシリコン膜形成工程のレーザー走査照射において、遮光膜２８の周縁部の段差部分でポリシリコン膜の段切れが起こらないように、全面に予め厚く非晶質シリコン膜３０を形成しておく。
【０１２３】
次いで、上述の図２６（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチングを用い、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０における遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂ、及びＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する。ここで、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１が、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２より薄く（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）なるように、予め全面に厚く形成した非晶質シリコン膜３０の一部を薄膜化する。なお、厚みＷ１、Ｗ３としては、例えば、２０〜１００ｎｍとすることができる。また、部分Ｂ及び部分Ｃは同時に薄膜化しても良いし、各々最適な膜厚になるように別個に薄膜化しても良い。
【０１２４】
＜ポリシリコン膜形成工程＞
次いで、非晶質シリコン膜３０に対し、上述の図２６（ｃ）及び（ｄ）に示すように、線状のレーザー光Ｌを走査照射して、非晶質シリコン膜３０を多結晶化させてポリシリコン膜２９を形成する。非晶質シリコン膜３０は、レーザー光Ｌの走査方向に沿ってラテラル結晶成長し、ポリシリコン膜２９が得られる。
【０１２５】
この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みＷ２が厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａに段差が形成されない。従って、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【０１２６】
その後、上述の第１の実施形態における図１０〜図１４と同様の工程を行うとともに、第１の実施形態において説明したコンタクトホール・電極形成工程を行うことにより、図２５に示すＴＦＴ基板１が製造されることになる。
【０１２７】
なお、本実施形態においても、上述の第１の実施形態の場合と同様に、図１０に示すパターニングを行う際に、ポリシリコン膜２９において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａを完全に除去することにより、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、厚みが均一（即ち、上述した遮光膜２８の周縁に対応した部分Ｄの厚みＷ４と、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が同じ）になることがあり得る。
【０１２８】
そして、製造したＴＦＴ基板１と対向基板３５を、シール部材（不図示）及び液晶層４５を介して互いに貼り合わせることにより、図１（ａ），（ｂ）に示す液晶表示装置５０が製造されることになる。
【０１２９】
以上に説明した本実施形態によれば、上述の（１）〜（４）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１３０】
（７）本実施形態においては、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜２９を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する構成としている。従って、非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の厚みが薄いため、ＴＦＴ１２のリーク電流を低減することが可能になる。また、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの薄膜化と、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの薄膜化を同時に行うことができるので、工程数を増やすことなく、トップゲート構造を有するＴＦＴ１２とフォトダイオード１５とを備える低消費電力の液晶表示装置１を製造することが可能になる。
【０１３１】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図２７は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。また、図２８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、図２８（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【０１３２】
なお、上記第２の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。また、半導体装置については、上述の第１の実施形態において説明したものと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。また、本実施形態においても、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴと光センサーであるフォトダイオードを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴとフォトダイオードを有する液晶表示装置について説明する。
【０１３３】
本実施形態においては、図２７に示すように、液晶表示装置５０のＴＦＴ基板１に設けられたＴＦＴ１２が、上述の第２の実施形態の場合と同様に、半導体膜５の下方にゲート電極７を設けた、いわゆるボトムゲート構造を有するＴＦＴであって、ＴＦＴ基板１の構造は、上述の第２の実施形態における図１５に示したＴＦＴ基板１と同様である。
【０１３４】
そして、本実施形態においては、図２８（ａ）及び（ｂ）に示すように、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１を、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２より薄くするとともに、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する構成としている。即ち、図２７に示すように、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成する半導体膜５の厚みを、ＴＦＴ１２のソース領域２３及びドレイン領域２４を構成する半導体膜５の厚みよりも薄くする構成としている。なお、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ３は、例えば、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ１と同じ（Ｗ１＝Ｗ３）構成とすることができる。
【０１３５】
このような構成により、図２８（ｃ）及び（ｄ）に示すように、上述の第１の実施形態の場合と同様に、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、半導体膜２０を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みが厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、アモルファスシリコン膜をレーザー光Ｌにより完全に溶融させた状態で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜２９を形成する場合であっても、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【０１３６】
また、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０を形成するポリシリコン膜２９の厚みが薄い（即ち、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が薄い）ため、フォトダイオード１５における暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。
【０１３７】
また、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜２９を形成する部分Ｃの厚みＷ３が薄いため、ＴＦＴ１２のリーク電流を低減することが可能になる。
【０１３８】
また、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの薄膜化と、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの薄膜化を同時に行うことができるので、工程を増やすことなく、ＴＦＴ１２とフォトダイオード１５を有する低消費電力の液晶表示装置１を製造することが可能になる。
【０１３９】
次に、液晶表示装置５０の製造方法の一例について説明する。
【０１４０】
まず、上述の第２の実施形態における図１６〜図２０と同様の工程を行い、ベースコート膜３、遮光膜２８、ゲート絶縁膜６、及び非晶質シリコン膜３０を順次形成する。この時、後工程のポリシリコン膜形成工程のレーザー走査照射において、遮光膜２８の周縁部の段差部分でポリシリコン膜の段切れが起こらないように、全面に予め厚く非晶質シリコン膜３０を形成しておく。
【０１４１】
次いで、上述の図２８（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチングを用い、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０における遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂ、及びＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する。ここで、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１が、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２より薄く（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）なるように、予め全面に厚く形成した非晶質シリコン膜３０の一部を薄膜化する。なお、厚みＷ１、Ｗ３としては、例えば、２０〜１００ｎｍとすることができる。また、部分Ｂ及び部分Ｃは同時に薄膜化しても良いし、各々最適な膜厚になるように別個に薄膜化しても良い。
【０１４２】
＜ポリシリコン膜形成工程＞
次いで、非晶質シリコン膜３０に対し、上述の図２８（ｃ）及び（ｄ）に示すように、線状のレーザー光Ｌを走査照射して、非晶質シリコン膜３０を多結晶化させてポリシリコン膜２９を形成する。非晶質シリコン膜３０は、レーザー光Ｌの走査方向に沿ってラテラル結晶成長し、ポリシリコン膜２９が得られる。
【０１４３】
この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みＷ２が厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａに段差が形成されない。従って、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【０１４４】
その後、上述の第２の実施形態における図２２〜図２４と同様の工程を行うとともに、第１の実施形態において説明したコンタクトホール・電極形成工程を行うことにより、図２７に示すＴＦＴ基板１が製造されることになる。
【０１４５】
なお、本実施形態においても、上述の第２の実施形態の場合と同様に、図２２に示すパターニングを行う際に、ポリシリコン膜２９において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａを完全に除去することにより、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、厚みが均一（即ち、上述した遮光膜２８の周縁に対応した部分Ｄの厚みＷ４と、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が同じ）になることがあり得る。
【０１４６】
そして、製造したＴＦＴ基板１と対向基板２を、シール部材（不図示）及び液晶層４５を介して互いに貼り合わせることにより、図１（ａ），（ｂ）に示す液晶表示装置５０が製造されることになる。
【０１４７】
以上に説明した本実施形態によれば、上述の（１）〜（２）、（４）〜（６）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１４８】
（８）本実施形態においては、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する構成としている。従って、非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の厚みが薄いため、ＴＦＴ１２のリーク電流を低減することが可能になる。また、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの薄膜化と、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの薄膜化を同時に行うことができるので、工程数を増やすことなく、ボトムゲート構造を有するＴＦＴ１２とフォトダイオード１５を有する低消費電力の液晶表示装置１を製造することが可能になる。
【０１４９】
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
【０１５０】
・上記実施形態においては、各画素４０毎にフォトダイオード１５を配置する構成としたが、図２９に示すように、フォトダイオード１５を複数（図２９においては４個）の画素４０毎に１個ずつ配置する構成としても良い。また、フォトダイオード１５を表示領域３６ではなく、額縁領域３７に配置する構成としても良い。
【０１５１】
・上記実施形態において、層間絶縁膜８上に、例えば、スピンコート法により、感光性アクリル樹脂からなる有機膜を形成する構成としても良い。
【０１５２】
・上記実施形態においては、１つの遮光膜２８の上方に１つのフォトダイオード１５を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、１つの遮光膜２８の上方に複数のフォトダイオードを設ける構成としても良い。
【０１５３】
・上記実施形態においては、半導体素子として、トップゲート構造、及びボトムゲート構造を有するＴＦＴ１２を例に挙げて説明したが、本発明の半導体素子はこれに限定されず、例えば、半導体膜を上下２つのゲート電極で挟んだダブルゲート構造を有するＴＦＴであっても良い。
【０１５４】
・上記実施形態においては、半導体装置として、液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、有機ＥＬ表示装置等の他の半導体装置にも同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
以上に説明したように、本発明は、遮光膜を有する液晶表示装置等の半導体装置の製造方法及びその方法により製造された半導体装置に有用である。
【符号の説明】
【０１５６】
１ ＴＦＴ基板（半導体装置）
２ 基板
３ ベースコート膜
４ ベース絶縁膜
５ 半導体膜
６ ゲート絶縁膜
７ ゲート電極
１２ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
１５ フォトダイオード（光センサー）
２０ 半導体膜
２２ ＴＦＴ基板のチャネル領域
２８ 遮光膜
２９ ポリシリコン膜
３０ 非晶質シリコン膜
５０ 液晶表示装置
Ｌ レーザー光
Ｗ１ 非晶質シリコン膜の厚み
Ｗ２ 非晶質シリコン膜の厚み
Ｗ３ 非晶質シリコン膜の厚み
Ｗ４ 半導体膜の厚み
Ｗ５ 半導体膜の厚み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置においては、半導体膜として、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜を多結晶化したポリシリコン膜が広く使用されている。
【０００３】
また、近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）やフォトダイオード等の光センサーといった半導体素子を備えた液晶表示装置では、ＴＦＴや光センサーの半導体膜として、上述のポリシリコン膜が使用されている。
【０００４】
アモルファスシリコン膜を多結晶化する方法として、アモルファスシリコン膜に対してレーザー光を照射して、アモルファスシリコン膜を多結晶化させてポリシリコン膜へと変化させる方法が提案されている。一般に、レーザーとしては、エキシマレーザー等のパルスレーザーが使用され、線状に形成したレーザー光を複数回重ねながらアモルファスシリコン膜に照射することによって、結晶粒径が０．５μｍ程度のポリシリコン膜を形成することができる。最近では、ＣＷレーザーや疑似ＣＷレーザーによる多結晶化やパルスレーザーを用いたＳＬＳ法などといった技術もあり、レーザー光の走査方向に延びる長さ数十μｍの細長い結晶を成長（即ち、ラテラル成長）させることができる。
【０００５】
また、一般に、ＴＦＴや光センサーといった半導体素子を備えた液晶表示装置においては、バックライトからの照射光が半導体素子を構成するポリシリコン膜のチャネル領域に入射することによって発生するオフ電流の増加を防止して、半導体装置の誤作動を防止するために、ポリシリコン膜のチャネル領域への光の入射を抑制するための遮光膜が設けられている。
【０００６】
より具体的には、図３０（ｂ）に示すように、ガラス基板等の透明な絶縁性基板６１と、絶縁性基板６１上に形成され、Ｍｏ等の金属からなる遮光膜６２と、遮光膜６２上に形成され、酸化シリコン膜等からなる絶縁膜６３と、絶縁膜６３上に形成されたアモルファスシリコン膜６９に対してレーザー光Ｌを照射して、アモルファスシリコン膜６９を多結晶化させることにより形成されたポリシリコン膜６４とを備えた液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２８４５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、レーザーを用いた多結晶化方法の場合、アモルファスシリコン膜がレーザー光Ｌにより完全に溶融された状態（即ち、完全に液化した状態）で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばされて結晶成長が生じるため、ポリシリコン膜６４の下方に遮光膜６２があると、レーザー光Ｌの走査方向において、結晶成長が困難になる。従って、溶融したアモルファスシリコン膜が固化する際に、図３０（ａ）及び（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜６４における遮光膜６２の周縁に対応して形成された段差部分６５において、ポリシリコン膜６４の膜厚が極端に薄くなり、段切れ６６が発生することがあり、レーザーのパワーが大きくなって段切れ６６が進行すると、膜剥がれが発生する場合がある。また、図３０（ａ）及び（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜６４における遮光膜６２の周縁に対応して形成された段差部分６７において、ポリシリコン膜６４の膜厚が大きくなり出っ張り６８が発生したり、結晶化が十分に進行せず、段切れ６６が発生する場合がある。そして、このような段切れ６６や膜剥がれが発生すると、フォトリソグラフィー及びエッチング等により、ポリシリコン膜６４をパターニングすることにより半導体膜を形成する際に、段切れ６６や膜剥がれに起因して、パターン欠け等が生じる場合がある。また、スピンコート法等により、パターニングしたポリシリコン膜６４上にレジスト塗布を行う際に、段切れ６６や膜剥がれ、及び出っ張り６８に起因して、塗布ムラが生じる場合がある。その結果、液晶表示装置の歩留まりが低下するという問題があった。
【０００９】
また、上述の段切れ６６や膜剥がれを防止するために、ポリシリコン膜６４の膜厚を厚くする（即ち、絶縁膜６３上に形成されるアモルファスシリコン膜６９の膜厚を厚くする）ことも考えられるが、このようにポリシリコン膜６４の膜厚を厚くすると、ポリシリコン膜６４により構成される光センサーであるフォトダイオードにおいて暗電流が増大してしまい、トレードオフの発生により、フォトダイオードの性能が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、光センサーと遮光膜とを有する半導体装置において、段切れや膜剥がれに起因にする歩留まりの低下を防止することができるとともに、暗電流の増大を防止して光センサーの性能の低下を防止することができる半導体装置及びその製造方法、並びに液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板と、基板上に形成されたベースコート膜と、ベースコート膜上に形成された遮光膜と、遮光膜を覆うようにベースコート膜上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成され、光センサー及び薄膜トランジスタを構成する半導体膜とを備える半導体装置であって、光センサーを構成する半導体膜において、遮光膜の周縁に対応した部分の厚みが、遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【００１２】
同構成によれば、光センサーを構成する前記半導体膜において、前記遮光膜の周縁に対応した部分の厚みが、前記遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みよりも厚く構成されている。従って、例えば、非晶質シリコン膜にレーザー光を走査して多結晶化することにより、光センサーを構成する半導体膜を形成するポリシリコン膜を形成する場合に、ポリシリコン膜の下方に遮光膜を設けた場合であっても、遮光膜の周縁に対応した部分のポリシリコン膜の厚みが厚いため、ポリシリコン膜における遮光膜の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、非晶質シリコン膜をレーザー光により完全に溶融させた状態で、レーザー光の走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜を形成する場合であっても、ポリシリコン膜における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。その結果、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００１３】
また、また、光センサーを構成する半導体膜において、遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みが薄いため、光センサーにおける暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。従って、光センサーの性能を向上させることが可能になる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置であって、半導体膜は薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、薄膜トランジスタは、半導体膜を覆うように絶縁膜上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備えることを特徴とする。
【００１５】
同構成によれば、光センサーとトップゲート構造を有する薄膜トランジスタを備える半導体装置において、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置であって、半導体膜は薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、絶縁膜はゲート絶縁膜として用いられ、薄膜トランジスタは、ベースコート膜上に形成されたゲート電極を備え、ゲート電極は、絶縁膜に覆われていることを特徴とする。
【００１７】
同構成によれば、光センサーとボトムゲート構造を有する薄膜トランジスタを備える半導体装置において、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の半導体装置であって、薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する半導体膜の厚みが、薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域を構成する半導体膜の厚みよりも薄いことを特徴とする。
【００１９】
同構成によれば、薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する半導体膜の厚みが、薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域を構成する半導体膜の厚みよりも薄い構成としている。従って、薄膜トランジスタのリーク電流を低減することが可能になる。また、工程数を増やすことなく、トップゲート構造またはボトムゲート構造を有する薄膜トランジスタとフォトダイオードとを備える低消費電力の半導体装置を提供することが可能になる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置を備えた液晶表示装置である。同構成によれば、性能に優れた高感度な光センサーを備えた半導体装置を液晶表示装置に好適に使用することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液晶表示装置であって、半導体装置が、画素内に配置されていることを特徴とする。同構成によれば、表示領域に配置された光センサーにより、手やペンで触れた位置を高感度に検出することが可能になるため、高性能なタッチパネルディスプレイを提供することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の液晶表示装置であって、光センサーが、１つまたは複数の画素毎に配置されていることを特徴とする。同構成によれば、表示領域に配置された光センサーにより手やペンで触れた位置を高感度に検出することが可能になるとともに、必要な検出精度に応じて配置する光センサーの数を減らせるため、より高開口率で明るいタッチパネルディスプレイを提供することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、光センサーを備える半導体装置の製造方法であって、基板上にベースコート膜を形成するベースコート膜形成工程と、ベースコート膜上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、遮光膜を覆うようにベースコート膜上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、絶縁膜上であって、遮光膜の上方に、非晶質シリコン膜を形成する非晶質シリコン膜形成工程と、光センサーを構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜において、遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みが、遮光膜の周縁に対応した部分の厚みより薄くなるように、非晶質シリコン膜を薄膜化するシリコン膜薄膜化工程と、非晶質シリコン膜にレーザー光を走査して、非晶質シリコン膜を多結晶化させてポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜形成工程とを少なくとも含むことを特徴とする。
【００２４】
同構成によれば、非晶質シリコン膜にレーザー光を走査して多結晶化することにより、光センサーを構成するポリシリコン膜を形成する場合に、ポリシリコン膜の下方に遮光膜を設けた場合であっても、遮光膜の周縁に対応した部分のポリシリコン膜の厚みが厚いため、ポリシリコン膜における遮光膜の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、非晶質シリコン膜をレーザー光により完全に溶融させた状態で、レーザー光の走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜を形成する場合であっても、ポリシリコン膜における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。その結果、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００２５】
また、光センサーを構成するポリシリコン膜の厚みが薄いため、光センサーにおける暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。従って、光センサーの性能を向上させることが可能になる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、ポリシリコン膜は、薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、ポリシリコン膜形成工程の後、ポリシリコン膜を覆うように、絶縁膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、ゲート絶縁膜上に薄膜トランジスタ用のゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを更に備えることを特徴とする。
【００２７】
同構成によれば、光センサーとトップゲート構造を有する薄膜トランジスタを備える半導体装置において、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、ポリシリコン膜は、薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、ベースコート膜上に、薄膜トランジスタ用のゲート電極を形成するゲート電極形成工程を更に備え、遮光膜形成工程とゲート電極形成工程とが同時に行われることを特徴とする。
【００２９】
同構成によれば、光センサーとボトムゲート構造を有する薄膜トランジスタを備える半導体装置において、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。また、遮光膜の形成とゲート電極の形成とが同時に行われ、ゲート電極と遮光膜とを同一の製造工程で形成することが可能になるため、製造工程数を削減することが可能になる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、請求項９または請求項１０に記載の半導体装置の製造方法であって、シリコン膜薄膜化工程において、薄膜トランジスタのチャネル領域を構成するポリシリコン膜を形成する部分の非晶質シリコン膜を薄膜化することを特徴とする。
【００３１】
同構成によれば、非晶質シリコン膜にレーザー光を走査照射して多結晶化することにより、薄膜トランジスタのチャネル領域を構成するポリシリコン膜を形成する場合に、ポリシリコン膜の厚みが薄いため、薄膜トランジスタのリーク電流を低減することが可能になる。また、工程数を増やすことなく、トップゲート構造またはボトムゲート構造を有する薄膜トランジスタとフォトダイオードとを備える低消費電力の半導体装置を製造することが可能になる。
【００３２】
請求項１２に記載の発明は、請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、レーザー光がＣＷレーザー光または疑似ＣＷレーザー光であることを特徴とする。
【００３３】
同構成によれば、エキシマレーザー等に比べて大粒径の結晶粒が得られるため、より高移動度を有する薄膜トランジスタを得ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、シリコン膜にレーザー光を照射して多結晶化することにより、ポリシリコン膜を形成する際に、ポリシリコン膜における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。従って、歩留まりの低下を防止できる半導体装置を提供することが可能になる。また、光センサーにおける暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができるため、光センサーの性能を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を備える液晶表示装置の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を備える液晶表示装置の構成を示す断面図である。また、（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２３】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２４】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２５】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図２６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【図２７】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図２８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【図２９】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の変形例を示す概略図である。
【図３０】（ａ）及び（ｂ）は、従来の液晶表示装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３７】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を備える液晶表示装置の構成を示す概略図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を備える液晶表示装置の構成を示す断面図である。また、図１（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す概略図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。また、図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、図３（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【００３８】
なお、本実施形態においては、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴと光センサーであるフォトダイオードを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴとフォトダイオードを有するＴＦＴ基板について説明する。
【００３９】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、液晶表示装置５０は、素子基板であるＴＦＴ基板１と、ＴＦＴ基板１に対向して配置された対向基板３５と、対向基板３５及びＴＦＴ基板１の間に設けられた表示媒体層である液晶層４５とを備えている。また、図１（ｂ）に示すように、液晶表示装置５０の背面側（図１（ｂ）において下側）には、バックライト４６が設けられている。このバックライト４６は、光源４７と導光板４８とを備えている。そして、光源４７から照射された照射光４９は導光板４８の端面から導光板４８内に入射するように構成されており、光源４７から導光板４８に入射した照射光４９は、導光板４８内において導光され、導光板４８の主面から略均一な面状光として出射され、液晶表示装置５０に入射する構成となっている。
【００４０】
対向基板３５には、図示省略のカラーフィルタ、共通電極及びブラックマトリクス等が形成されている。一方、ＴＦＴ基板１は、いわゆるアクティブマトリクス基板に構成されている。ＴＦＴ基板１には、表示に寄与する表示領域３６と、表示領域３６の周りに形成されて表示に寄与しない額縁領域３７とを有している。また、図１（ｃ）に示すように、表示領域３６には、複数の画素４０がマトリクス状に配置されている。各画素４０には、液晶層４５を駆動するための画素電極（図示省略）と、画素電極をスイッチング駆動するＴＦＴ１２と、光センサーであるフォトダイオード１５がそれぞれ設けられている。
【００４１】
また、例えば、ＴＦＴ基板１及び対向基板３５は、それぞれ矩形状に形成され、対向基板３５はＴＦＴ基板１より一回り小さく形成されている。そして、ＴＦＴ基板１と対向基板３５とが互いに重なっている領域に表示領域３６が矩形状に形成されている。なお、ＴＦＴ基板１、対向基板３５、及び表示領域３６の形状は、矩形状に限定されず、他の形状であっても良い。額縁領域３７のうち対向基板３５の一辺に沿った領域には、ゲートドライバ部３８が形成されている。また、対向基板３５の他の一辺に沿った額縁領域３７には、ソースドライバ部３９が形成されている。これらゲートドライバ部３８及びソースドライバ部３９には、ロジック回路である駆動回路が形成され、配線を介して各画素のＴＦＴに接続されている。
【００４２】
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１に設けられ、画素または駆動回路に形成されるＴＦＴ１２は、半導体膜５の上方にゲート電極７を設けた、いわゆるトップゲート構造を有するＴＦＴであって、基板２上に、ベースコート膜３、ベース絶縁膜４、半導体膜５，２０、ゲート絶縁膜６、ゲート電極７及び層間絶縁膜８がこの順に積層された構造を有するものである。
【００４３】
より具体的には、図２に示すように、ＴＦＴ基板１は、基板２の表面上に形成されたベースコート膜３と、ベースコート膜３を覆うようにベースコート膜３上に積層されたベース絶縁膜４と、ベース絶縁膜４の表面上に形成された半導体膜５，２０と、半導体膜５，２０を覆うようにベース絶縁膜４の表面上に形成されたゲート絶縁膜６と、ゲート絶縁膜６の表面上に形成された電極層であるゲート電極７と、ゲート電極７を覆うようにゲート絶縁膜６上に積層された層間絶縁膜８とを有している。また、ＴＦＴ基板１は、半導体膜２０の下方に配置されるとともに、ベースコート膜３の表面上に形成された遮光膜２８を有しており、ベース絶縁膜４は、遮光膜２８を覆うようにベースコート膜３上に積層されている。
【００４４】
なお、図２に示すように、ゲート電極７は、ゲート絶縁膜６を介して半導体膜５に対向して配設されている。また、半導体膜５は、ゲート電極７に対向する領域がチャネル領域２２として形成され、チャネル領域２２の側方に隣接する一方の領域がソース領域２３として形成されるとともに、他方の領域がドレイン領域２４として形成されている。また、図示はしないが、ＴＦＴ１２は、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴとしても良い。
【００４５】
また、図２に示すように、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜８には、半導体膜５におけるソース領域２３の一部が露出するように形成されたコンタクトホール９と、半導体膜５におけるドレイン領域２４の一部が露出するように形成されたコンタクトホール１０が形成されている。なお、これらのコンタクトホール９，１０の各々には、導電性部材１１が充填されている。
【００４６】
また、図２に示すように、ＴＦＴ１２は、ソース電極１３、及びドレイン電極１４を有している。より具体的には、層間絶縁膜８の表面には、ソース電極１３、及びドレイン電極１４が形成されており、ソース電極１３は、コンタクトホール９を介して半導体膜５のソース領域２３に電気的に接続されており、ドレイン電極１４は、コンタクトホール１０を介して半導体膜５のドレイン領域２４に電気的に接続されている。
【００４７】
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１には、光センサーであるフォトダイオード１５が設けられている。このフォトダイオード１５は、各画素領域において、ＴＦＴ１２に隣接して設けられており、半導体膜２０により構成されている。より具体的には、このフォトダイオード１５は、Ｐ型半導体膜２５と、Ｎ型半導体膜２６と、Ｐ型半導体膜２５とＮ型半導体膜２６との間に配置された真性半導体で形成される高比抵抗領域であるＩ（Intrinsic）層２７の３層からなる横型構造を有するＰＩＮフォトダイオードである。
【００４８】
また、図２に示すように、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜８には、半導体膜２０におけるＰ型半導体膜２５の一部が露出するように形成されたコンタクトホール１６と、半導体膜２０におけるＮ型半導体膜２６の一部が露出するように形成されたコンタクトホール１７が形成されている。なお、これらのコンタクトホール１６，１７、及び上述のコンタクトホール９，１０は、エッチングにより同時に形成され、これらのコンタクトホール１６，１７の各々には、導電性部材１１が充填されている。
【００４９】
また、図２に示すように、層間絶縁膜８の表面には、アノード電極１８、及びカソード電極１９が形成されており、アノード電極１８は、コンタクトホール１６を介して半導体膜２０のＰ型半導体膜２５に電気的に接続されており、カソード電極１９は、コンタクトホール１７を介して半導体膜２０のＮ型半導体膜２６に電気的に接続されている。
【００５０】
そして、このフォトダイオード１５は、上述の対向基板３５上に載置された対象物（例えば、紙、指、ペン等）の有無や濃淡を検知するために使用される。より具体的には、図１（ｂ）に示すように、液晶表示装置５０の背面側に設けられたバックライト４６の光源４７から照射された照射光４９が、上述の対象物４２により反射され、その反射光４３がフォトダイオード１５に入射すると、フォトダイオード１５において、入射した反射光４３の強度に対応した光リーク電流が流れ、この光リーク電流に基づいて、対象物４２の有無や濃淡が検知される構成となっている。
【００５１】
基板２を構成する材料としては、絶縁材料からなるものが好ましく、かかる絶縁材料としては、例えば、ガラス、石英、プラスチック（アクリル樹脂）等の透明な材料が挙げられる。また、基板２の厚みは、０．３〜１．１ｍｍが好ましい。
【００５２】
ベースコート膜３を構成する材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）等の材料が挙げられる。なお、ベースコート膜３は、これらの材料による積層構造としても良い。また、ベースコート膜３の厚みは、５０〜３００ｎｍが好ましい。
【００５３】
ベース絶縁膜４を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）等が挙げられる。なお、ベース絶縁膜４の厚みは、５０〜３００ｎｍ以下が好ましい。
【００５４】
半導体膜５，２０は、ポリシリコン膜からなり、半導体膜５，２０を構成するポリシリコン膜は、アモルファスシリコン膜等のシリコン膜にレーザー光を照射して多結晶化したものである。また、半導体膜５，２０は、膜面内方向に結晶がラテラル成長したものであり、細長の短冊状にパターンニングされている。半導体膜５は、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成しており、このアクティブ層は、一端側が高濃度にリンやボロン等の不純物がドープされたソース領域２３と、他端側が同じく高濃度に不純物がドープされたドレイン領域２４と、それらの間の中間部分のチャネル領域２２により構成されている。また、半導体膜２０は、フォトダイオード１５を構成しており、一端側が高濃度にボロン等の不純物がドープされたＰ型半導体膜２５、他端側が同じく高濃度にリン等の不純物がドープされたＮ型半導体膜２６、そして、それらの中間部分が真性半導体で形成される高比抵抗領域であるＩ層２７として構成されている。なお、半導体膜５，２０の厚みは、２０〜１００ｎｍが好ましい。
【００５５】
ゲート絶縁膜６を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ等の酸化シリコンよりも誘電率が低い材料、四窒化三ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等の窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、三酸化二アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、五酸化二タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等の酸化タンタル、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の酸化シリコンよりも誘電率が高い材料が挙げられる。なお、ベース絶縁膜４及びゲート絶縁膜６を構成する材料は、同一であってもよいし、異なってもよい。また、ベース絶縁膜４及びゲート絶縁膜６は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。また、ゲート絶縁膜６の厚みは、３０〜１５０ｎｍが好ましい。
【００５６】
ゲート電極７を構成する材料としては、高融点を有しているものが好ましく、例えば、モリブテン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の高融点金属や、モリブデンシリサイド等の高融点シリサイドが好適に使用される。なお、ゲート電極７の厚みは、１００〜５００ｎｍが好ましい。また、導電性部材１１を構成する材料としては、上述のゲート電極７を構成する材料と同様のものを使用することができる。
【００５７】
層間絶縁膜８を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））等が挙げられる。なお、層間絶縁膜１９の厚みは、５００〜２０００ｎｍ以下が好ましい。
【００５８】
遮光膜２８は、図１（ｂ）に示すように、フォトダイオード１５への光（バックライト４６の光源４７からの照射光）の入射を防止して、上述の対象物４２により反射された反射光４３のみがフォトダイオード１５に入射されるようにするためのものである。遮光膜２８を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、モリブテン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の高融点金属や、これらの高融点金属を主成分とする合金材料もしくは化合物材料が好適に使用される。なお、遮光膜２８の厚みは、５０〜３００ｎｍが好ましい。
【００５９】
ここで、本実施形態においては、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光を走査照射して多結晶化することにより、半導体膜２０（即ち、フォトダイオード１５）を構成するポリシリコン膜を形成する際に、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２が、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１より厚い（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）点に特徴がある。
【００６０】
このような構成により、図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、フォトダイオード２０（即ち、半導体膜２０）を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みが厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、アモルファスシリコン膜をレーザー光Ｌにより完全に溶融させた状態で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜２９を形成する場合であっても、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。その結果、後述のごとく、フォトリソグラフィー及びエッチングにより、ポリシリコン膜２９をパターニングする際に、段切れや膜剥がれに起因するパターン欠け等の発生を防止することができ、また、パターニングしたポリシリコン膜２９上に、スピンコート法等により、レジスト塗布を行う際に、段切れや膜剥がれに起因する塗布ムラの発生を防止することができる。
【００６１】
そして、この様な構成により、図２に示すように、光センサーであるフォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ｄの厚みＷ４が、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５よりも厚いＴＦＴ基板１を備えた液晶表示装置５０を得ることが可能になる。
【００６２】
また、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０を形成するポリシリコン膜２９の厚みが薄い（即ち、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が薄い）ため、フォトダイオード１５における暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。従って、フォトダイオード１５の性能を向上させることが可能になる。
【００６３】
次に、液晶表示装置５０の製造方法の一例について説明する。図４〜図１４は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００６４】
＜ベースコート膜形成工程＞
まず、図４に示すように、ガラス基板やプラスチック基板等の基板２上に、ＣＶＤ法等の方法により、例えば、酸化シリコンからなるベースコート膜３を形成する。
【００６５】
＜遮光膜形成工程＞
次いで、図５に示すように、ベースコート膜３上に、スパッタ法、または陽極酸化法により、タングステン（Ｗ）等の金属材料を製膜して導電膜７０を製膜した後、フォトリソグラフィー及びエッチングで導電膜７０をパターニングすることにより、図６に示すように、ベースコート膜３の表面上に、例えば、膜厚が５０〜３００ｎｍ程度の遮光膜２８を形成する。なお、導電膜７０のパターニングをドライエッチングにより行い、図６に示すように、テーパ形状を有する遮光膜２８を形成しても良いし、導電膜７０のパターニングをウェットエッチングにより行い、逆テーパ形状を有する遮光膜を形成しても良い。
【００６６】
＜ベース絶縁膜形成工程＞
次いで、図７に示すように、遮光膜２８を覆うように、ベースコート膜３上に、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなるベース絶縁膜４を形成し、遮光膜２８を被覆する。
【００６７】
＜シリコン膜形成工程＞
次いで、図８に示すように、ベース絶縁膜４上であって、遮光膜２８の上方に、プラズマＣＶＤ法、またはＬＰＣＶＤ（Low Pressure CVD）法により、非晶質シリコン膜（例えば、アモルファスシリコン膜）３０を形成する。この時、後工程のポリシリコン膜形成工程のレーザー走査照射において、遮光膜２８の周縁部の段差部分でポリシリコン膜の段切れが起こらないように、全面に予め厚く非晶質シリコン膜３０を形成しておく。なお、非晶質シリコン膜３０の厚みは、例えば、５０〜２００ｎｍである。
【００６８】
＜シリコン膜薄膜化工程＞
次いで、図９に示すように、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１が、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２より薄く（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）なるように、フォトリソグラフィー及びエッチングで予め全面に厚く形成した非晶質シリコン膜３０の一部を薄膜化する。なお、厚みＷ１としては、例えば、２０〜１００ｎｍとすることができる。
【００６９】
＜ポリシリコン膜形成工程＞
次いで、非晶質シリコン膜３０に対し、上述の図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、線状のレーザー光Ｌを走査照射して、非晶質シリコン膜３０を多結晶化させてポリシリコン膜２９を形成する。非晶質シリコン膜３０は、レーザー光Ｌの走査方向に沿ってラテラル結晶成長し、ポリシリコン膜２９が得られる。なお、レーザーのパワーを下げて照射することで、非晶質シリコン膜３０を微結晶化し、ポリシリコン膜２９の代わりに微結晶シリコン膜を形成する構成としても良い。
【００７０】
この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みＷ２が厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【００７１】
また、使用するレーザーとしては、例えば、ＵＶレーザー、可視レーザー、赤外レーザー、エキシマレーザー等が挙げられる。レーザー光Ｌは、ＣＷレーザー光、疑似ＣＷレーザー光及びパルスレーザー光のいずれであっても良いが、容易、かつ確実に、非晶質シリコン膜３０をレーザー光Ｌの走査方向にラテラル結晶成長させるとの観点から、ＣＷ光又は疑似ＣＷ光を用いるのが好ましい。疑似ＣＷ光とは、モードロックレーザー等の周波数が１０ＭＨｚ以上のパルスレーザーであり、溶融した非晶質シリコン膜３０が凝固する前に、次のパルス光を照射するものであり、効果の観点からＣＷ光と同一視し得るものである。線状のレーザー光Ｌは、例えば、長さが０．０５〜１００ｍｍ、幅が５〜５０μｍ、パワーが５〜１００Ｗである。また、走査速度は、例えば、１０〜２０００ｍｍ／ｓｅｃである。
【００７２】
次いで、図１０に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチングにより、ポリシリコン膜２９をパターニングする。この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生が確実に防止されるため、段切れや膜剥がれに起因するパターン欠け等の発生を防止することができる。
【００７３】
なお、図１０に示すパターニングを行う際に、ポリシリコン膜２９において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａを完全に除去することにより、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、厚みが均一（即ち、上述した遮光膜２８の周縁に対応した部分Ｄの厚みＷ４と、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が同じ）になることがあり得る。
【００７４】
＜ゲート絶縁膜形成工程＞
次いで、図１１に示すように、ポリシリコン膜２９を覆うように、ベース絶縁膜４上に、例えば、ＣＶＤ法により、例えば、酸化シリコンからなる膜厚が３０〜１５０ｎｍ程度のゲート絶縁膜６を形成する。
【００７５】
＜チャネル領域形成工程＞
次いで、ＴＦＴ１２の閾値電圧を制御するとの観点から、イオン注入法またはイオンドーピング法により、ゲート絶縁膜６を介して、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成する半導体膜５を形成するポリシリコン膜２９に不純物イオンをドーピングして、チャネル領域２２を形成する。
【００７６】
＜ゲート電極形成工程＞
次いで、図１２に示すように、モリブテン（Ｍｏ）等の金属材料により、ゲート絶縁膜６上に、ゲート電極７をパターン形成する。ゲート電極７の形成方法としては、スパッタ法で金属材料やシリサイドを成膜した後、フォトリソグラフィー及びエッチングでパターニングする方法等が挙げられる。
【００７７】
＜半導体膜形成工程＞
次いで、パターニングしたポリシリコン膜２９上（即ち、ゲート絶縁膜６の表面上）に、スピンコート法等により、レジスト塗布を行い、ゲート電極７、及びレジストをマスクとして、イオン注入法またはイオンドーピング法により、ポリシリコン膜２９にリンやボロン等の不純物をドーピングした後に、熱アニール処理やエキシマレーザー処理等の加熱処理によってその不純物を活性化させる。その結果、図１３に示すように、チャネル領域２２、ソース領域２３、及びドレイン領域２４として構成され、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成する半導体膜５が形成されるとともに、Ｐ型半導体膜２５、Ｎ型半導体膜２６、及びＩ層２７として構成され、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０が形成される。
【００７８】
この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生が確実に防止されるため、段切れや膜剥がれに起因するレジストの塗布ムラの発生を防止することができる。また、図示は省略するが、上述のシングルドレイン構造のＴＦＴ作成方法以外に、一般的な方法で、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴとしても良い。具体的には、ソース領域２３とドレイン領域２４を形成する前に、ゲート電極７及びレジストをマスクとして低濃度のイオンドーピングを行い、ゲート両端近傍に低濃度不純物領域を形成し、その後、新たなレジストをマスクとして低濃度領域の外側に高濃度のイオンドーピングを行ってソース領域２３とドレイン領域を形成することで、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴを形成することができる。
【００７９】
＜層間絶縁膜形成工程＞
次いで、図１４に示すように、ゲート電極７を覆うように、ゲート絶縁膜６上に、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる層間絶縁膜８を形成し、ゲート電極７を被覆する。
【００８０】
＜コンタクトホール・電極形成工程＞
次いで、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜８に対して、エッチングを行うことにより、コンタクトホール９，１０，１６，１７を同時に形成する。より具体的には、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜８に対して、半導体膜５の上方位置に、当該半導体膜５におけるソース領域２３の一部が露出するようにコンタクトホール９が形成されるとともに、半導体膜５におけるドレイン領域２４の一部が露出するようにコンタクトホール１０が形成される。また、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜８に対して、半導体膜２０の上方位置に、当該半導体膜２０におけるＰ型半導体膜２５の一部が露出するようにコンタクトホール１６が形成されるとともに、半導体膜２０におけるＮ型半導体膜２６の一部が露出するようにコンタクトホール１７が形成される。そして、コンタクトホール９，１０，１６，１７の各々の内部に導電性材料を充填して導電性部材１１を形成するとともに、層間絶縁膜８の表面に、導電性材料を積層させて形成し、当該導電性材料をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングすることによって、コンタクトホール９，１０，１６，１７を介して、半導体膜５，２０の各々に接続されるソース電極１３、ドレイン電極１４、アノード電極１８、及びカソード電極１９が形成され、図２に示すＴＦＴ基板１が製造されることになる。なお、上述の導電性材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の低抵抗金属、またはこれらの低抵抗金属を主成分とする合金材料や化合物材料を使用することができる。
【００８１】
＜貼合体形成工程＞
そして、製造したＴＦＴ基板１と対向基板３５を、シール部材（不図示）及び液晶層４５を介して互いに貼り合わせることにより、図１（ａ），（ｂ）に示す液晶表示装置５０が製造されることになる。
【００８２】
なお、対向基板３５の製造方法としては、図示は省略するが、まず、例えば、ガラス基板、またはプラスチック基板等の透明基板に、カラーフィルタや遮光膜等をフォトリソグラフィー法等により所定の形状に形成し、次いで、透明な共通電極をＩＴＯ等により一様に形成する。その後、配向膜（不図示）を上述した共通電極等を覆うように形成することにより製造される。
【００８３】
以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００８４】
（１）本実施形態においては、シリコン膜薄膜化工程において、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２が、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１より厚くなるように、予め全面に厚く形成した非晶質シリコン膜３０の一部を薄膜化する構成としている。同構成によれば、非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査して多結晶化することにより、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みが厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、非晶質シリコン膜３０をレーザー光Ｌにより完全に溶融させた状態で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜２９を形成する場合であっても、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。その結果、歩留まりの低下を防止できる液晶表示装置５０を提供することが可能になる。
【００８５】
（２）また、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜２９の厚みが薄い（即ち、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が薄い）ため、フォトダイオード１５における暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。従って、フォトダイオード１５の性能を向上させることが可能になる。
【００８６】
（３）本実施形態においては、ポリシリコン膜２９がＴＦＴ１２のアクティブ層を構成し、ポリシリコン膜を形成した後、ポリシリコン膜２９を覆うように、ベース絶縁膜４上にゲート絶縁膜６を形成し、ゲート絶縁膜６上にＴＦＴ１２用のゲート電極７を形成する構成としている。従って、フォトダイオード１５とトップゲート構造を有するＴＦＴ１２を備える液晶表示装置５０において、歩留まりの低下を防止できる液晶表示装置５０を提供することが可能になる。
【００８７】
（４）本実施形態においては、レーザー光ＬとしてＣＷレーザー光または疑似ＣＷレーザー光を使用する構成としている。従って、エキシマレーザー等に比べて大粒径の結晶粒が得られるため、より高移動度を有する薄膜トランジスタを得ることができる。
【００８８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。なお、上記第１の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。また、半導体装置については、上述の第１の実施形態において説明したものと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。また、本実施形態においても、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴと光センサーであるフォトダイオードを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴとフォトダイオードを有する液晶表示装置について説明する。
【００８９】
本実施形態においては、図１５に示すように、液晶表示装置５０のＴＦＴ基板１に設けられたＴＦＴ１２は、半導体膜５の下方にゲート電極７を設けた、いわゆるボトムゲート構造を有するＴＦＴであって、基板２上に、ベースコート膜３、ゲート電極７、ゲート絶縁膜６、半導体膜５，２０、及び層間絶縁膜８がこの順に積層された構造を有するものである。なお、図示はしないが、ＴＦＴ１２は、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴとしても良い。
【００９０】
より具体的には、図１５に示すように、ＴＦＴ基板１は、基板２の表面上に形成されたベースコート膜３と、ベースコート膜３上に形成されたゲート電極７及び遮光膜２８と、ゲート電極７及び遮光膜２８を覆うようにベースコート膜３上に積層されたゲート絶縁膜６と、ゲート絶縁膜６の表面上に形成された電極層である半導体膜５，２０と、半導体膜５，２０を覆うようにゲート絶縁膜６の表面上に形成された層間絶縁膜８とを有している。また、ゲート電極７は半導体膜５の下方に配置され、遮光膜２８は半導体膜２０の下方に配置されている。
【００９１】
そして、本実施形態においても、上述の図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光を走査照射して多結晶化することにより、半導体膜２０を構成するポリシリコン膜を形成する際に、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２が、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１より厚い（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）点に特徴がある。
【００９２】
このような構成により、上述の図３（ｃ）及び（ｄ）において説明したように、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、半導体膜２０を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みが厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、上述の第１の実施形態の場合と同様に、アモルファスシリコン膜をレーザー光Ｌにより完全に溶融させた状態で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜２９を形成する場合であっても、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【００９３】
また、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０を形成するポリシリコン膜２９の厚みが薄い（即ち、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が薄い）ため、フォトダイオード１５における暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。
【００９４】
また、本実施形態においては、ＴＦＴ１２は、半導体膜５の下方にゲート電極７を設けた、いわゆるボトムゲート構造を有するＴＦＴであるため、ゲート電極７と遮光膜２８とを同一の製造工程で形成することが可能になる。従って、上述の第１の実施形態において説明したトップゲート構造を有するＴＦＴ１２を備える液晶表示装置を製造する場合に比し、製造工程数を削減することが可能になる。
【００９５】
次に、液晶表示装置５０の製造方法の一例について説明する。図１６〜図２４は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００９６】
＜ベースコート膜形成工程＞
まず、図１６に示すように、ガラス基板やプラスチック基板等の基板２上に、ＣＶＤ法等の方法により、例えば、酸化シリコンからなるベースコート膜３を形成する。
【００９７】
＜遮光膜・ゲート電極形成工程＞
次いで、図１７に示すように、ベースコート膜３上に、スパッタ法、または陽極酸化法により、タングステン（Ｗ）等の金属材料を製膜して導電膜７０を製膜した後、フォトリソグラフィー及びエッチングで導電膜７０をパターニングすることにより、図１８に示すように、ベースコート膜３の表面上に、例えば、膜厚が５０〜３００ｎｍ程度の遮光膜２８を形成するとともに、例えば、膜厚が５０〜３００ｎｍ程度のゲート電極７を形成する。
【００９８】
このように本実施形態においては、遮光膜２８の形成とゲート電極７の形成とが同時に行われ、ゲート電極７と遮光膜２８とを同一の製造工程で形成することが可能になるため、製造工程数を削減することが可能になる。
【００９９】
なお、上述の第１の実施形態に場合と同様に、導電膜７０のパターニングをドライエッチングにより行い、図１８に示すように、テーパ形状を有する遮光膜２８を形成しても良いし、導電膜７０のパターニングをウェットエッチングにより行い、逆テーパ形状を有する遮光膜を形成しても良い。
【０１００】
＜ゲート絶縁膜形成工程＞
次いで、図１９に示すように、遮光膜２８とゲート電極７を覆うように、ベースコート膜３上に、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる膜厚が３０〜１５０ｎｍ程度のゲート絶縁膜６を形成し、遮光膜２８とゲート電極７を被覆する。
【０１０１】
＜シリコン膜形成工程＞
次いで、図２０に示すように、ゲート絶縁膜６上であって、遮光膜２８及びゲート電極７の上方に、プラズマＣＶＤ法、またはＬＰＣＶＤ（Low Pressure CVD）法により、非晶質シリコン膜（例えば、アモルファスシリコン膜）３０を形成する。この時、後工程のポリシリコン膜形成工程のレーザー走査照射において、遮光膜２８の周縁部の段差部分でポリシリコン膜の段切れが起こらないように、全面に予め厚く非晶質シリコン膜３０を形成しておく。なお、非晶質シリコン膜３０の厚みは、例えば、５０〜２００ｎｍである。
【０１０２】
＜シリコン膜薄膜化工程＞
次いで、図２１に示すように、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１が、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２より薄く（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）なるように、フォトリソグラフィー及びエッチングを用い、予め全面に厚く形成した非晶質シリコン膜３０の一部を薄膜化する。なお、厚みＷ１としては、例えば、２０〜１００ｎｍとすることができる。
【０１０３】
＜ポリシリコン膜形成工程＞
次いで、非晶質シリコン膜３０に対し、上述の図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、線状のレーザー光Ｌを走査照射して、非晶質シリコン膜３０を多結晶化させてポリシリコン膜２９を形成する。非晶質シリコン膜３０は、レーザー光Ｌの走査方向に沿ってラテラル結晶成長し、ポリシリコン膜２９が得られる。なお、レーザーのパワーを下げて照射することで、非晶質シリコン膜３０を微結晶化し、ポリシリコン膜２９の代わりに微結晶シリコン膜を形成する構成としても良い。
【０１０４】
この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みＷ２が厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【０１０５】
次いで、図２２に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチングにより、ポリシリコン膜２９をパターニングする。この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生が確実に防止されるため、段切れや膜剥がれに起因するパターン欠け等の発生を防止することができる。
【０１０６】
なお、図２２に示すパターニングを行う際に、ポリシリコン膜２９において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａを完全に除去することにより、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、厚みが均一（即ち、上述した遮光膜２８の周縁に対応した部分Ｄの厚みＷ４と、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が同じ）になることがあり得る。
【０１０７】
＜半導体膜形成工程＞
次いで、上述の第１の実施形態に場合と同様に、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成する半導体膜５を形成するポリシリコン膜２９に不純物イオンをドーピングして、閾値が制御されたチャネル領域２２を形成する。次に、ソース領域、ドレイン領域を形成するために、フォトリソグラフィー法により形成したレジストをマスクとして、ポリシリコン膜２９に不純物をドーピングした後、加熱処理によってその不純物を活性化させる。その結果、図２３に示すように、チャネル領域２２、ソース領域２３、及びドレイン領域２４として構成され、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成する半導体膜５が形成されるとともに、Ｐ型半導体膜２５、Ｎ型半導体膜２６、及びＩ層２７として構成され、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０が形成される。また、上述の第１の実施形態の場合と同様に、図示は省略するが、上述のシングルドレイン構造のＴＦＴ作成方法以外に、一般的な方法で、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴとしても良い。具体的には、ソース領域２３とドレイン領域２４を形成する前に、レジストをマスクとして低濃度のイオンドーピングを行い、ゲート両端近傍に低濃度不純物領域を形成し、その後、新たなレジストをマスクとして低濃度領域の外側に高濃度のイオンドーピングを行ってソース領域２３とドレイン領域を形成することで、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴを形成することができる。
【０１０８】
＜層間絶縁膜形成工程＞
次いで、図２４に示すように、半導体膜５，２０を覆うように、ゲート絶縁膜６上に、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる層間絶縁膜８を形成し、半導体膜５，２０を被覆する。
【０１０９】
＜コンタクトホール・電極形成工程＞
次いで、層間絶縁膜８に対して、エッチングを行うことにより、コンタクトホール９，１０，１６，１７を同時に形成し、コンタクトホール９，１０，１６，１７の各々の内部に導電性材料を充填して導電性部材１１を形成するとともに、層間絶縁膜８の表面に積層させて形成した導電性材料をパターニングすることによって、コンタクトホール９，１０，１６，１７を介して、半導体膜５，２０の各々に接続されるソース電極１３、ドレイン電極１４、アノード電極１８、及びカソード電極１９が形成され、図１５に示すＴＦＴ基板１が製造されることになる。
【０１１０】
＜貼合体形成工程＞
そして、製造したＴＦＴ基板１と対向基板３５を、シール部材（不図示）及び液晶層４５を介して互いに貼り合わせることにより、図１（ａ），（ｂ）に示す液晶表示装置５０が製造されることになる。
【０１１１】
以上に説明した本実施形態によれば、上述の（１）〜（２）、及び（４）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１１２】
（５）本実施形態においては、ベースコート膜３上にＴＦＴ１２用のゲート電極７を形成するゲート電極形成工程を更に備え、遮光膜形成工程とゲート電極形成工程とを同時に行う構成としている。従って、フォトダイオード１５とボトムゲート構造を有するＴＦＴ１２を備える液晶表示装置５０の製造方法において、歩留まりの低下を防止できる液晶表示装置５０を提供することが可能になる。
【０１１３】
（６）また、遮光膜２８の形成とゲート電極７の形成とが同時に行われ、ゲート電極７と遮光膜２８とを同一の製造工程で形成することが可能になるため、製造工程数を削減することが可能になる。
【０１１４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図２５は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。また、図２６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、図２６（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【０１１５】
なお、上記第１の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。また、半導体装置については、上述の第１の実施形態において説明したものと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。また、本実施形態においても、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴと光センサーであるフォトダイオードを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴとフォトダイオードを有する液晶表示装置について説明する。
【０１１６】
本実施形態においては、図２５に示すように、液晶表示装置５０のＴＦＴ基板１に設けられたＴＦＴ１２が、上述の第１の実施形態の場合と同様に、半導体膜５の上方にゲート電極７を設けた、いわゆるトップゲート構造を有するＴＦＴであって、ＴＦＴ基板１の構造は、上述の第１の実施形態における図２に示したＴＦＴ基板１と同様である。
【０１１７】
そして、本実施形態においては、図２６（ａ）及び（ｂ）に示すように、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２が、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１より厚いとともに、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する構成としている。即ち、図２５に示すように、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成する半導体膜５の厚みを、ＴＦＴ１２のソース領域２３及びドレイン領域２４を構成する半導体膜５の厚みよりも薄くする構成としている。なお、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ３は、例えば、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ１と同じ（Ｗ１＝Ｗ３）構成とすることができる。
【０１１８】
このような構成により、図２６（ｃ）及び（ｄ）に示すように、上述の第１の実施形態の場合と同様に、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、半導体膜２０を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みが厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、アモルファスシリコン膜をレーザー光Ｌにより完全に溶融させた状態で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜２９を形成する場合であっても、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【０１１９】
また、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０を形成するポリシリコン膜２９の厚みが薄い（即ち、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が薄い）ため、フォトダイオード１５における暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。
【０１２０】
また、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの薄膜化と、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの薄膜化を同時に行うことができるので、工程数を増やすことなく、ＴＦＴ１２とフォトダイオード１５を有する低消費電力の液晶表示装置１を製造することが可能になる。
【０１２１】
次に、液晶表示装置５０の製造方法の一例について説明する。
【０１２２】
まず、上述の第１の実施形態における図４〜図８と同様の工程を行い、ベースコート膜３、遮光膜２８、ベース絶縁膜４、及び非晶質シリコン膜３０を順次形成する。この時、後工程のポリシリコン膜形成工程のレーザー走査照射において、遮光膜２８の周縁部の段差部分でポリシリコン膜の段切れが起こらないように、全面に予め厚く非晶質シリコン膜３０を形成しておく。
【０１２３】
次いで、上述の図２６（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチングを用い、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０における遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂ、及びＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する。ここで、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１が、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２より薄く（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）なるように、予め全面に厚く形成した非晶質シリコン膜３０の一部を薄膜化する。なお、厚みＷ１、Ｗ３としては、例えば、２０〜１００ｎｍとすることができる。また、部分Ｂ及び部分Ｃは同時に薄膜化しても良いし、各々最適な膜厚になるように別個に薄膜化しても良い。
【０１２４】
＜ポリシリコン膜形成工程＞
次いで、非晶質シリコン膜３０に対し、上述の図２６（ｃ）及び（ｄ）に示すように、線状のレーザー光Ｌを走査照射して、非晶質シリコン膜３０を多結晶化させてポリシリコン膜２９を形成する。非晶質シリコン膜３０は、レーザー光Ｌの走査方向に沿ってラテラル結晶成長し、ポリシリコン膜２９が得られる。
【０１２５】
この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みＷ２が厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａに段差が形成されない。従って、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【０１２６】
その後、上述の第１の実施形態における図１０〜図１４と同様の工程を行うとともに、第１の実施形態において説明したコンタクトホール・電極形成工程を行うことにより、図２５に示すＴＦＴ基板１が製造されることになる。
【０１２７】
なお、本実施形態においても、上述の第１の実施形態の場合と同様に、図１０に示すパターニングを行う際に、ポリシリコン膜２９において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａを完全に除去することにより、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、厚みが均一（即ち、上述した遮光膜２８の周縁に対応した部分Ｄの厚みＷ４と、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が同じ）になることがあり得る。
【０１２８】
そして、製造したＴＦＴ基板１と対向基板３５を、シール部材（不図示）及び液晶層４５を介して互いに貼り合わせることにより、図１（ａ），（ｂ）に示す液晶表示装置５０が製造されることになる。
【０１２９】
以上に説明した本実施形態によれば、上述の（１）〜（４）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１３０】
（７）本実施形態においては、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜２９を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する構成としている。従って、非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の厚みが薄いため、ＴＦＴ１２のリーク電流を低減することが可能になる。また、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの薄膜化と、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの薄膜化を同時に行うことができるので、工程数を増やすことなく、トップゲート構造を有するＴＦＴ１２とフォトダイオード１５とを備える低消費電力の液晶表示装置１を製造することが可能になる。
【０１３１】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図２７は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。また、図２８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置における非晶質シリコン膜薄膜化工程を説明するための図であり、図２８（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置におけるポリシリコン膜形成工程を説明するための図である。
【０１３２】
なお、上記第２の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。また、半導体装置については、上述の第１の実施形態において説明したものと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。また、本実施形態においても、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴと光センサーであるフォトダイオードを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴとフォトダイオードを有する液晶表示装置について説明する。
【０１３３】
本実施形態においては、図２７に示すように、液晶表示装置５０のＴＦＴ基板１に設けられたＴＦＴ１２が、上述の第２の実施形態の場合と同様に、半導体膜５の下方にゲート電極７を設けた、いわゆるボトムゲート構造を有するＴＦＴであって、ＴＦＴ基板１の構造は、上述の第２の実施形態における図１５に示したＴＦＴ基板１と同様である。
【０１３４】
そして、本実施形態においては、図２８（ａ）及び（ｂ）に示すように、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１を、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２より薄くするとともに、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する構成としている。即ち、図２７に示すように、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成する半導体膜５の厚みを、ＴＦＴ１２のソース領域２３及びドレイン領域２４を構成する半導体膜５の厚みよりも薄くする構成としている。なお、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ３は、例えば、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの非晶質シリコン膜３０の厚みＷ１と同じ（Ｗ１＝Ｗ３）構成とすることができる。
【０１３５】
このような構成により、図２８（ｃ）及び（ｄ）に示すように、上述の第１の実施形態の場合と同様に、アモルファスシリコン膜等の非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、半導体膜２０を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みが厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応して形成された段差部分において、ポリシリコン膜２９の膜厚が薄くなることを防止することができる。従って、アモルファスシリコン膜をレーザー光Ｌにより完全に溶融させた状態で、レーザー光Ｌの走査方向に引き延ばしてラテラル結晶成長させてポリシリコン膜２９を形成する場合であっても、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【０１３６】
また、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０を形成するポリシリコン膜２９の厚みが薄い（即ち、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が薄い）ため、フォトダイオード１５における暗電流の増大を効果的に抑制して、トレードオフの発生を防止することができる。
【０１３７】
また、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜２９を形成する部分Ｃの厚みＷ３が薄いため、ＴＦＴ１２のリーク電流を低減することが可能になる。
【０１３８】
また、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの薄膜化と、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの薄膜化を同時に行うことができるので、工程を増やすことなく、ＴＦＴ１２とフォトダイオード１５を有する低消費電力の液晶表示装置１を製造することが可能になる。
【０１３９】
次に、液晶表示装置５０の製造方法の一例について説明する。
【０１４０】
まず、上述の第２の実施形態における図１６〜図２０と同様の工程を行い、ベースコート膜３、遮光膜２８、ゲート絶縁膜６、及び非晶質シリコン膜３０を順次形成する。この時、後工程のポリシリコン膜形成工程のレーザー走査照射において、遮光膜２８の周縁部の段差部分でポリシリコン膜の段切れが起こらないように、全面に予め厚く非晶質シリコン膜３０を形成しておく。
【０１４１】
次いで、上述の図２８（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー及びエッチングを用い、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０における遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂ、及びＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する。ここで、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する非晶質シリコン膜３０において、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｂの厚みＷ１が、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａの厚みＷ２より薄く（即ち、Ｗ１＜Ｗ２）なるように、予め全面に厚く形成した非晶質シリコン膜３０の一部を薄膜化する。なお、厚みＷ１、Ｗ３としては、例えば、２０〜１００ｎｍとすることができる。また、部分Ｂ及び部分Ｃは同時に薄膜化しても良いし、各々最適な膜厚になるように別個に薄膜化しても良い。
【０１４２】
＜ポリシリコン膜形成工程＞
次いで、非晶質シリコン膜３０に対し、上述の図２８（ｃ）及び（ｄ）に示すように、線状のレーザー光Ｌを走査照射して、非晶質シリコン膜３０を多結晶化させてポリシリコン膜２９を形成する。非晶質シリコン膜３０は、レーザー光Ｌの走査方向に沿ってラテラル結晶成長し、ポリシリコン膜２９が得られる。
【０１４３】
この際、上述のごとく、ポリシリコン膜２９の下方に遮光膜２８を設けた場合であっても、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａのポリシリコン膜２９の厚みＷ２が厚いため、ポリシリコン膜２９における遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａに段差が形成されない。従って、ポリシリコン膜２９における段切れや膜剥がれの発生を確実に防止することができる。
【０１４４】
その後、上述の第２の実施形態における図２２〜図２４と同様の工程を行うとともに、第１の実施形態において説明したコンタクトホール・電極形成工程を行うことにより、図２７に示すＴＦＴ基板１が製造されることになる。
【０１４５】
なお、本実施形態においても、上述の第２の実施形態の場合と同様に、図２２に示すパターニングを行う際に、ポリシリコン膜２９において、遮光膜２８の周縁に対応した部分Ａを完全に除去することにより、フォトダイオード１５を構成する半導体膜２０において、厚みが均一（即ち、上述した遮光膜２８の周縁に対応した部分Ｄの厚みＷ４と、遮光膜２８の周縁以外に対応した部分Ｅの厚みＷ５が同じ）になることがあり得る。
【０１４６】
そして、製造したＴＦＴ基板１と対向基板２を、シール部材（不図示）及び液晶層４５を介して互いに貼り合わせることにより、図１（ａ），（ｂ）に示す液晶表示装置５０が製造されることになる。
【０１４７】
以上に説明した本実施形態によれば、上述の（１）〜（２）、（４）〜（６）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１４８】
（８）本実施形態においては、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの非晶質シリコン膜３０を薄膜化する構成としている。従って、非晶質シリコン膜３０にレーザー光Ｌを走査照射して多結晶化することにより、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜２９を形成する場合に、当該ポリシリコン膜２９の厚みが薄いため、ＴＦＴ１２のリーク電流を低減することが可能になる。また、ＴＦＴ１２のチャネル領域２２を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｃの薄膜化と、フォトダイオード１５を構成するポリシリコン膜を形成する部分Ｂの薄膜化を同時に行うことができるので、工程数を増やすことなく、ボトムゲート構造を有するＴＦＴ１２とフォトダイオード１５を有する低消費電力の液晶表示装置１を製造することが可能になる。
【０１４９】
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
【０１５０】
・上記実施形態においては、各画素４０毎にフォトダイオード１５を配置する構成としたが、図２９に示すように、フォトダイオード１５を複数（図２９においては４個）の画素４０毎に１個ずつ配置する構成としても良い。また、フォトダイオード１５を表示領域３６ではなく、額縁領域３７に配置する構成としても良い。
【０１５１】
・上記実施形態において、層間絶縁膜８上に、例えば、スピンコート法により、感光性アクリル樹脂からなる有機膜を形成する構成としても良い。
【０１５２】
・上記実施形態においては、１つの遮光膜２８の上方に１つのフォトダイオード１５を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、１つの遮光膜２８の上方に複数のフォトダイオードを設ける構成としても良い。
【０１５３】
・上記実施形態においては、半導体素子として、トップゲート構造、及びボトムゲート構造を有するＴＦＴ１２を例に挙げて説明したが、本発明の半導体素子はこれに限定されず、例えば、半導体膜を上下２つのゲート電極で挟んだダブルゲート構造を有するＴＦＴであっても良い。
【０１５４】
・上記実施形態においては、半導体装置として、液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、有機ＥＬ表示装置等の他の半導体装置にも同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
以上に説明したように、本発明は、遮光膜を有する液晶表示装置等の半導体装置の製造方法及びその方法により製造された半導体装置に有用である。
【符号の説明】
【０１５６】
１ ＴＦＴ基板（半導体装置）
２ 基板
３ ベースコート膜
４ ベース絶縁膜
５ 半導体膜
６ ゲート絶縁膜
７ ゲート電極
１２ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
１５ フォトダイオード（光センサー）
２０ 半導体膜
２２ ＴＦＴ基板のチャネル領域
２８ 遮光膜
２９ ポリシリコン膜
３０ 非晶質シリコン膜
５０ 液晶表示装置
Ｌ レーザー光
Ｗ１ 非晶質シリコン膜の厚み
Ｗ２ 非晶質シリコン膜の厚み
Ｗ３ 非晶質シリコン膜の厚み
Ｗ４ 半導体膜の厚み
Ｗ５ 半導体膜の厚み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたベースコート膜と、
前記ベースコート膜上に形成された遮光膜と、
前記遮光膜を覆うように前記ベースコート膜上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成され、光センサー及び薄膜トランジスタを構成する半導体膜と
を備える半導体装置であって、
前記光センサーを構成する前記半導体膜において、前記遮光膜の周縁に対応した部分の厚みが、前記遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みよりも厚いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体膜は前記薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、
前記薄膜トランジスタは、前記半導体膜を覆うように前記絶縁膜上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体膜は前記薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、前記絶縁膜はゲート絶縁膜として用いられ、
前記薄膜トランジスタは、前記ベースコート膜上に形成されたゲート電極を備え、前記ゲート電極は、前記絶縁膜に覆われていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する前記半導体膜の厚みが、前記薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域を構成する前記半導体膜の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置を備えた液晶表示装置。
【請求項６】
前記半導体装置が、画素内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記光センサーが、１つまたは複数の画素毎に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
光センサーを備える半導体装置の製造方法であって、
基板上にベースコート膜を形成するベースコート膜形成工程と、
前記ベースコート膜上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、
前記遮光膜を覆うように前記ベースコート膜上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜上であって、前記遮光膜の上方に、非晶質シリコン膜を形成する非晶質シリコン膜形成工程と、
前記光センサーを構成するポリシリコン膜を形成する前記非晶質シリコン膜において、前記遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みが、前記遮光膜の周縁に対応した部分の厚みより薄くなるように、前記非晶質シリコン膜を薄膜化するシリコン膜薄膜化工程と、
前記非晶質シリコン膜にレーザー光を走査して、非晶質シリコン膜を多結晶化させて前記ポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜形成工程と
を少なくとも含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ポリシリコン膜は、薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、
前記ポリシリコン膜形成工程の後、前記ポリシリコン膜を覆うように、前記絶縁膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁膜上に前記薄膜トランジスタ用のゲート電極を形成するゲート電極形成工程と
を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ポリシリコン膜は、薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、
前記ベースコート膜上に、前記薄膜トランジスタ用のゲート電極を形成するゲート電極形成工程を更に備え、
前記遮光膜形成工程と前記ゲート電極形成工程とが同時に行われることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン膜薄膜化工程において、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する前記ポリシリコン膜を形成する部分の前記非晶質シリコン膜を薄膜化することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記レーザー光がＣＷレーザー光または疑似ＣＷレーザー光であることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたベースコート膜と、
前記ベースコート膜上に形成された遮光膜と、
前記遮光膜を覆うように前記ベースコート膜上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成され、光センサー及び薄膜トランジスタを構成する半導体膜と
を備える半導体装置であって、
前記光センサーを構成する前記半導体膜において、前記遮光膜の周縁に対応した部分の厚みが、前記遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みよりも厚いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体膜は前記薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、
前記薄膜トランジスタは、前記半導体膜を覆うように前記絶縁膜上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体膜は前記薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、前記絶縁膜はゲート絶縁膜として用いられ、
前記薄膜トランジスタは、前記ベースコート膜上に形成されたゲート電極を備え、前記ゲート電極は、前記絶縁膜に覆われていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する前記半導体膜の厚みが、前記薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域を構成する前記半導体膜の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置を備えた液晶表示装置。
【請求項６】
前記半導体装置が、画素内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記光センサーが、１つまたは複数の画素毎に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
光センサーを備える半導体装置の製造方法であって、
基板上にベースコート膜を形成するベースコート膜形成工程と、
前記ベースコート膜上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、
前記遮光膜を覆うように前記ベースコート膜上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜上であって、前記遮光膜の上方に、非晶質シリコン膜を形成する非晶質シリコン膜形成工程と、
前記光センサーを構成するポリシリコン膜を形成する前記非晶質シリコン膜において、前記遮光膜の周縁以外に対応した部分の厚みが、前記遮光膜の周縁に対応した部分の厚みより薄くなるように、前記非晶質シリコン膜を薄膜化するシリコン膜薄膜化工程と、
前記非晶質シリコン膜にレーザー光を走査して、非晶質シリコン膜を多結晶化させて前記ポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜形成工程と
を少なくとも含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ポリシリコン膜は、薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、
前記ポリシリコン膜形成工程の後、前記ポリシリコン膜を覆うように、前記絶縁膜上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁膜上に前記薄膜トランジスタ用のゲート電極を形成するゲート電極形成工程と
を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ポリシリコン膜は、薄膜トランジスタのアクティブ層を構成するとともに、
前記ベースコート膜上に、前記薄膜トランジスタ用のゲート電極を形成するゲート電極形成工程を更に備え、
前記遮光膜形成工程と前記ゲート電極形成工程とが同時に行われることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン膜薄膜化工程において、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する前記ポリシリコン膜を形成する部分の前記非晶質シリコン膜を薄膜化することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記レーザー光がＣＷレーザー光または疑似ＣＷレーザー光であることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１０−２８７５９３（Ｐ２０１０−２８７５９３Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７８９７（Ｐ２００９−１３７８９７）
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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