JP2002270510A

JP2002270510A - 半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JP2002270510A
Application number: JP2001395494A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Tanaka; 幸一郎田中; Setsuo Nakajima; 節男中嶋
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】従来に比較して、ランニングコストの低いレ
ーザ照射装置およびそれを用いたレーザ照射方法におい
て、従来と同程度、もしくはそれ以上の大きさの粒径の
結晶粒を有する結晶質半導体膜を形成し、その結晶質半
導体膜を用いてＴＦＴを作製することにより、高速動作
の可能なＴＦＴを実現させることを目的とする。【解決手段】レーザを光源とする出力時間の短いレーザ
光を半導体膜に照射する場合において、あるレーザ光に
対して、他のレーザ光を遅延させ、これらを合成したレ
ーザ光を半導体膜に照射することで、前記半導体膜の冷
却速度を緩やかなものにし、出力時間の長いレーザ光を
半導体膜に照射する場合と同等、もしくはそれ以上の大
きさの粒径の結晶粒を有する結晶質半導体膜を形成する
ことを可能とする。このような結晶質半導体膜を用いて
ＴＦＴを作製することにより、高速動作の可能なＴＦＴ
を実現させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を用いた半
導体膜のアニールを工程に含む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。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た半導体膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化さ
せたり、結晶性を向上させる技術が広く研究されてい
る。上記半導体膜には珪素がよく用いられる。

【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】結晶質半導体は多くの結晶粒から出来てい
るため、多結晶半導体膜とも呼ばれる。レーザアニール
を施して形成された結晶質半導体膜は、高い移動度を有
するため、この結晶質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、画素部用と駆動回路用のＴＦＴを作製する、モノリ
シック型の液晶電気光学装置等に盛んに利用されてい
る。

【０００５】また、出力の大きい、エキシマレーザ等の
パルス発振器から発振されたレーザ光を、照射面におい
て、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１０ｃｍ以上の
線状となるように光学系にて加工し、レーザ光を走査さ
せて(あるいはレーザ光の照射位置を被照射面に対し相
対的に移動させて)、レーザアニールを行なう方法が生
産性が高く工業的に優れているため、好んで使用されて
いる。

【０００６】特に、線状ビームを用いると、前後左右の
走査が必要なスポット状のレーザ光を用いた場合とは異
なり、線状ビームの長尺方向に直角な方向だけの走査で
被照射面全体にレーザ照射を行なうことが出来るため、
生産性が高い。長尺方向に直角な方向に走査するのは、
それが最も効率の良い走査方向であるからである。この
高い生産性により、現在レーザアニール法にはパルス発
振エキシマレーザ光を適当な光学系で加工した線状ビー
ムを使用することが、ＴＦＴを用いる液晶表示装置の製
造技術の主流になりつつある。

【０００７】ここで、半導体膜にレーザ光を照射した後
の前記半導体膜の結晶化について説明する。半導体膜に
レーザ光を照射すると、前記半導体膜は溶融する。しか
し、時間が経過するにつれて前記半導体膜の温度は下が
り、結晶核が生成される。前記半導体膜において、無数
に均一な（あるいは不均一な）結晶核が生成し、成長す
ることで、結晶化は終了する。この場合に得られる結晶
粒の位置と大きさはランダムなものとなる。結晶粒内と
比較して、結晶粒の界面（結晶粒界）は非晶質構造や結
晶欠陥などに起因する再結合中心や捕獲中心が無数に存
在している。この捕獲中心にキャリアがトラップされる
と、結晶粒界のポテンシャルが上昇し、キャリアに対し
て障壁となるため、キャリアの電流輸送特性を低下する
ことが知られている。特にチャネル形成領域の半導体膜
の結晶性は、ＴＦＴの電気的特性に重大な影響を及ぼす
が、結晶粒界の影響を排除して単結晶の半導体膜で前記
チャネル形成領域を形成することはほとんど不可能であ
った。

【０００８】また、結晶粒の成長距離は、結晶化時間と
成長速度の積に比例することが知られている。ここで、
結晶化時間とは、図２８に示すように、半導体膜中に結
晶核が生成されてから半導体膜の結晶化が終了するまで
の時間のことである。半導体膜が溶融してから結晶化が
終了するまでの時間を溶融時間とすると、溶融時間を延
ばして、半導体膜の冷却速度を緩やかなものとすれば、
結晶化時間が長くなり、大粒径の結晶粒を形成すること
ができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】レーザ光にも様々な種
類があるが、一般的にはパルス発振型のエキシマレーザ
を光源とするレーザ光（以下、エキシマレーザ光とい
う）を用いた結晶化が用いられている。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
るという利点を有し、さらにエキシマレーザ光は珪素膜
に対しての吸収係数が高いという利点を有する。

【００１０】エキシマレーザ光を形成するには励起ガス
として、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）やＸｅＣｌ（波長３
０８ｎｍ）が用いられる。ところが、Ｋｒ（クリプト
ン）やＸｅ（キセノン）といったガスは非常に高価であ
り、ガス交換の頻度が高くなると製造コストの増加を招
くという問題がある。

【００１１】また、レーザ発振を行なうレーザチューブ
や発振過程で生成した不要な化合物を除去するためのガ
ス精製器などの付属機器の交換が２〜３年に一度必要と
なる。これらの付属機器は高価なものが多く、やはり製
造コストの増加を招くという問題がある。

【００１２】以上のように、エキシマレーザ光を用いた
レーザ照射装置は確かに高い性能を持っているが、メン
テナンスに非常に手間がかかり、生産用レーザ照射装置
としてはランニングコスト（ここでは稼働に伴い発生す
る費用を意味する）が高いという欠点も併せ持ってい
る。

【００１３】そこで、エキシマレーザに比較してランニ
ングコストの低いレーザ照射装置およびそれを用いたレ
ーザアニール方法を実現するために、固体レーザ（結晶
ロッドを共振キャビティとしたレーザ光を出力するレー
ザ）や金属レーザを用いる方法がある。

【００１４】その理由として、現状の固体レーザは大出
力であるが、出力時間（パルス幅）は非常に短いことが
考えられる。また、現状の金属レーザは大出力なものと
なっている。固体レーザの励起方法はＬＤ（レーザダイ
オード）励起、フラッシュランプ励起等がある。ＬＤ励
起によって大出力を得るためには、ＬＤに大電流を流す
必要がある。そのため、ＬＤの寿命が短くなり、結果的
にフラッシュランプ励起に比べてコストが高くなる。こ
のような理由により、ＬＤ励起の固体レーザは小出力の
装置がほとんどであり、現状では産業用の大出力レーザ
としてはまだ開発段階にある。一方、フラッシュランプ
は極めて強い光を出すことができるため、フラッシュラ
ンプによって励起されたレーザは大出力となる。しかし
ながら、フラッシュランプ励起による発振は、瞬間的に
投入されたエネルギーによって励起された電子が一気に
放出するので、レーザの出力時間は非常に短くなる。こ
のように、現状の固体レーザは、大出力であるが、出力
時間は非常に短くなっている。そのため、固体レーザを
用いたレーザ結晶化によって、エキシマレーザを用いた
レーザ結晶化を行なって形成される粒径と同程度、もし
くはそれ以上の大きさの粒径の結晶粒の形成を実現する
ことは困難になっている。なお、本明細書中において、
出力時間とは１パルスにおける半値幅のことを言う。

【００１５】ここで、代表的な固体レーザの１つである
ＹＡＧレーザを用いて半導体膜の結晶化を行なった。前
記ＹＡＧレーザは、フラッシュランプ励起のものを用
い、非線形光学素子により第２高調波に変調して珪素膜
に照射した。前記ＹＡＧレーザを用いたレーザアニール
によって形成された結晶粒の粒径は、エキシマレーザを
用いて形成される結晶粒と比較して、非常に小さかっ
た。このような結晶粒を有する結晶質半導体膜を用いて
ＴＦＴを作製すると、ＴＦＴの電気的特性に重要な影響
を及ぼすチャネル形成領域において多数の結晶粒界が存
在することになり、前記電気的特性を低下させる要因と
なる。固体レーザを用いたレーザアニールによって小さ
な結晶粒しか形成されない理由として、既に述べたよう
に、現状の固体レーザは大出力であるが、出力時間は非
常に短いことが考えられる。

【００１６】そこで、本発明は、従来に比較して、ラン
ニングコストの低いレーザ照射装置およびそれを用いた
レーザアニール方法において、従来と同程度、もしくは
それ以上の大きさの粒径の結晶粒を形成するためのレー
ザアニール方法を用いて作製された半導体装置の作製方
法を提供することを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】エキシマレーザを用いた
レーザアニールによって形成される粒径と同程度、もし
くはそれ以上の粒径の結晶粒を形成するのを課題として
いるため、まず、エキシマレーザ光を半導体膜に照射し
たときの温度変化について計算を行なった。エキシマレ
ーザ光を図３に示す構造からなる珪素膜に照射し、図３
のＡ〜Ｃ点において時間に対する温度について計算し
た。ここで、レーザ光の出力時間を２７ｎｓとし、エネ
ルギー密度は０．１〜０．５Ｊとした。その結果を図７
に示す。図７より、エネルギー密度が高くなるにつれ
て、結晶化時間および溶融時間が長くなり、冷却速度が
緩やかになっていることがわかる。また、Ａ点の温度変
化にＣ点の温度が追随している様子がわかる。

【００１８】大粒径の結晶粒を形成するためには、半導
体膜の冷却速度を緩やかなものにすることが有効な手段
の一つとして挙げられる。具体的には、レーザ光の出力
時間を長くして、半導体膜の溶融時間を長くする方法が
ある。

【００１９】そこで、ＹＡＧレーザの出力時間を長くし
て、半導体膜に照射したときの温度変化について計算を
行なった。図３に示すように、酸化珪素膜上に形成され
た膜厚５０ｎｍの珪素膜に、ＹＡＧレーザのレーザ光を
照射し、珪素膜表面（Ａ点）、珪素膜と酸化珪素膜の界
面（Ｂ点）、前記界面から１００ｎｍ下方の酸化珪素膜
（Ｃ点）において時間に対する温度について計算した。
ここで、珪素膜が溶融する温度は１２００Ｋとした。そ
の結果を図４〜６に示す。図４（Ａ）〜（Ｄ）は出力時
間を６．７ｎｓとし、エネルギー密度は０．１５〜０．
４Ｊとした。図４（Ｅ）〜（Ｈ）は出力時間を２０ｎｓ
とし、エネルギー密度は０．２〜０．５Ｊとした。図５
（Ａ）〜（Ｄ）は出力時間を２７ｎｓと、図５（Ｅ）〜
（Ｈ）は出力時間を５０ｎｓとし、エネルギー密度は
０．２〜０．５Ｊとした。図６（Ａ）〜（Ｃ）は出力時
間を１００ｎｓとし、エネルギー密度は０．３〜０．５
Ｊとした。図６（Ｄ）〜（Ｆ）は出力時間を２００ｎｓ
とし、エネルギー密度は０．４〜０．６Ｊとした。

【００２０】レーザ光の照射によって、Ａ〜Ｃ点の温度
は上昇して第１の一定温度を保った後、さらに上昇して
最高温度に達する。そして、前記Ａ〜Ｃ点の温度は下降
して第２の一定温度を保ち、さらに下降する傾向が見ら
れる。珪素膜の溶融温度を１２００Ｋとして計算してい
るので、前記第１の一定温度では珪素膜が溶融してお
り、前記第２の一定温度では珪素膜の固化（結晶化）が
起きている。ここで、第２の一定温度の開始時間から終
了時間までが結晶化時間に相当する。結晶化時間が長い
ほど、冷却速度が緩やかであることを示す。また、第１
の一定温度の開始時間から第２の一定温度の終了時間ま
でを珪素膜の溶融時間とすると、同じエネルギー密度で
は、出力時間が長いほどＡ〜Ｃ点において到達する最高
温度までの時間が緩やかになり、溶融時間が長くなる。
つまり、出力時間が長いほど、半導体膜の冷却速度が緩
やかになることが言える。

【００２１】また、図１２にレーザ光の出力時間に対す
る結晶化開始時の酸化珪素膜の温度を示す。図１２か
ら、出力時間が長いほど、結晶化開始時の酸化珪素膜の
温度が上昇している。また、レーザ光の出力時間が５０
ｎｓ以下では、酸化珪素膜の温度が急激に下がってい
る。つまり、半導体膜の溶融時間を延ばすには、下地膜
の温度を高くしておくことも有効であることがわかる。

【００２２】以上のことから、出力時間が長いほど、結
晶化時間および溶融時間が長くなり、半導体膜の冷却速
度が緩やかになる。そのため、結晶核の生成密度が低く
なり、かつ、結晶化時間が長くなるため、大粒径の結晶
粒を形成することができる。つまり、出力時間を長くす
ることは、結晶粒の大粒径化に有効な手段であると言え
る。

【００２３】しかしながら、既に述べたように、現状の
固体レーザは大出力であるが、出力時間は非常に短い。
例えば、ラムダ・フィジック社製のＬ４３０８型ＸｅＣ
ｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）の出力時間が２７
ｎｓであるのに対し、スペクトラ・フィジック社製のＤ
ＣＲ−３Ｄ型Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長５３２ｎｍ）の
出力時間は５〜７ｎｓになっている。

【００２４】そこで、本発明は、固体レーザ（結晶ロッ
ドを共振キャビティとしたレーザ光を出力するレーザ）
や金属レーザを光源とする出力時間の短いレーザ光を半
導体膜に照射する場合において、あるレーザ光に対し
て、遅延させて他のレーザ光を半導体膜に照射すること
で、前記半導体膜の冷却速度を緩やかなものにし、出力
時間の長いレーザ光を半導体膜に照射する場合と同等、
もしくはそれ以上の大きさの粒径の結晶粒を形成するレ
ーザアニール方法を工程に含む半導体装置の作製方法を
提供する。

【００２５】このとき、レーザ光は光学系により線状に
加工して照射することが望ましい。なお、レーザ光を線
状に加工するとは、照射面における形状が線状になるよ
うにレーザ光を加工しておくことを意味する。即ち、レ
ーザ光の断面形状を線状に加工することを意味する。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。

【００２６】前記固体レーザは一般的に知られているも
のを用いることができ、ＹＡＧレーザ（通常はＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザを指す）、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、
ＹＡｌＯ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザなどを
用いることができる。特に、コヒーレント性やパルスエ
ネルギーで優位なＹＶＯ₄レーザやＹＡＧレーザが好ま
しい。また、前記金属レーザとして、ヘリウムカドミウ
ムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等が挙げられ
る。

【００２７】但し、ＹＡＧレーザの基本波（第１高調
波）は１０６４ｎｍと波長が長いので、第２高調波（波
長５３２ｎｍ）、第３高調波（波長３５５ｎｍ）もしく
は第４高調波（波長２６６ｎｍ）を用いるのが好まし
い。これらの高調波は非線形結晶を用いて得ることがで
きる。

【００２８】第１高調波は非線形素子を含む波長変調器
によって、第２高調波、第３高調波または第４高調波に
変調することができる。各高調波の形成は公知の技術に
従えば良い。また、本明細書中において、「固体レーザ
を光源とするレーザ光」には第１高調波だけでなく、途
中で波長を変調した第２高調波、第３高調波及び第４高
調波を含むものとする。

【００２９】また、ＹＡＧレーザで良く用いられるＱス
イッチ法（Ｑ変調スイッチ方式）を用いても良い。これ
はレーザ共振器のＱ値を十分低くしておいた状態から、
急激にＱ値を高めてやることにより非常にエネルギー値
が高く急峻なパルスレーザを出力する方法である。これ
は公知の技術である。

【００３０】本発明で用いる固体レーザは、基本的には
固体結晶、共振ミラー及び固体結晶を励起するための光
源があればレーザ光を出力できるため、エキシマレーザ
のようにメンテナンスの手間がかからない。即ち、ラン
ニングコストがエキシマレーザに比べて非常に低いた
め、半導体装置の製造コストを大幅に低減することが可
能となる。また、メンテナンスの回数が減れば生産ライ
ンの稼働率も高まるため製造工程のスループット全体が
向上し、このことも半導体装置の製造コストの低減に大
きく寄与する。さらに、固体レーザの専有面積はエキシ
マレーザに比べて小さいので、製造ラインの設計に有利
である。

【００３１】本発明は、出力時間の短いレーザ光を用い
たレーザアニールにおいて、時間差を設けて複数のレー
ザ光を照射することで、半導体膜の冷却速度を緩やかな
ものにし、結晶化の過程で結晶成長に許容される時間を
延ばし、その結果として結晶粒の粒径を大きくすること
を実現するものである。

【００３２】そして、結晶粒径の大きい結晶質半導体膜
を得ることにより、半導体装置の性能を大幅に向上させ
ることが可能になる。例えば、ＴＦＴを例に挙げると、
結晶粒径が大きくなることでチャネル形成領域に含まれ
うる結晶粒界の本数を少なくすることができる。即ち、
チャネル形成領域に結晶粒界が１本、好ましくは０本で
あるようなＴＦＴを作製することも可能となる。また、
個々の結晶粒は実質的に単結晶と見なせる結晶性を有す
ることから、単結晶半導体を用いたトランジスタと同等
もしくはそれ以上の高いモビリティ（電界効果移動度）
を得ることも可能である。

【００３３】さらに、キャリアが結晶粒界を横切る回数
を極端に減らすことができるため、オン電流値（ＴＦＴ
がオン状態にある時に流れるドレイン電流値）、オフ電
流値（ＴＦＴがオフ状態にある時に流れるドレイン電流
値）、しきい値電圧、Ｓ値及び電界効果移動度のバラツ
キを低減することも可能となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】［実施形態１］本発明の実施形態
の一つについて説明する。

【００３５】図１は本発明のレーザ照射装置の構成の例
を示す図である。このレーザ照射装置は固体レーザ発振
器もしくは金属レーザ発振器１０１、反射ミラー１０
２、１０３、１０８、１０９、１１１〜１１４、λ／２
板１０５、薄膜偏光素子（ＴＦＰ；Thin Film Polarize
r）１０６、１０７、レーザ光を線状に加工する光学系
１１０を有している。また、１０４はエネルギーモニタ
系であり、１１５はシャッター系である。

【００３６】レーザ発振器１０１からのレーザ光は、反
射ミラー１０２、１０３によって反射され、λ／２板１
０５に到達する。λ／２板１０５を光路上に配置するこ
とで、ＴＦＰによって分離するビームの強度分布比を任
意に変えることができる。

【００３７】そして、レーザ光の入射角がブリュースタ
角になるようにＴＦＰ１０６を配置させれば、レーザ光
のｐ成分（電界ベクトルが入射面（入射光線と入射法線
によって決まる面）内で振動する成分）の反射光が０に
なるため、レーザ光のｐ成分はＴＦＰを透過し、レーザ
光のｓ成分（入射面と垂直の面内で振動する成分）のみ
が反射する。透過したレーザ光のｐ成分は反射ミラー１
０８、１０９、光学系１１０を経て、基板に照射され
る。

【００３８】一方、反射したレーザ光のｓ成分は、反射
ミラー１１１〜１１４を経た後、入射角がブリュースタ
角になるように配置されたＴＦＰ１０７によって反射
し、反射ミラー１０８、１０９、光学系１１０を経て、
基板に照射される。レーザ光のｓ成分は、反射ミラー１
１１〜１１４を経ることによって、レーザ光のｓ成分に
のみ光路長が追加され、ＴＦＰ１０６を透過したレーザ
光のｐ成分との光路差ができる。この追加した光路長を
光速で割った値がレーザ光が基板に照射されるときのｐ
成分とｓ成分の時間差となる。つまり、１つのパルスレ
ーザを２つに分離し、一方のパルスに光路差を設けるこ
とで、基板に照射する際、一方のパルスを他方のパルス
よりも遅延させて照射することができ、半導体膜の冷却
速度を緩やかなものにすることができる。そのため、結
晶核の生成密度が低くなり、かつ、結晶化時間が長くな
るため、大粒径の結晶粒を形成することができる。

【００３９】本実施形態では、レーザ光の偏光成分であ
るｓ成分とｐ成分で分割している。ｓ成分とｐ成分は互
いに独立な成分であるため、合成したときに干渉は起こ
らない。そのため、干渉性の高いレーザ発振器を用いる
場合には、非常に有効な分割方法の１つである。また、
異なるレーザ発振器から発振されたそれぞれのレーザ光
のｓ成分とｐ成分を合成する場合には、合成方法が容易
となる。例えば、図１のミラー１１４の代わりに他のレ
ーザ発振器を設置すれば、それぞれのレーザ光を合成す
ることができる。

【００４０】なお、本実施形態では、１つのレーザ光の
分割数を２としたが、複数であるなら分割数は２に限ら
ず、また、分割されたパルスのそれぞれのエネルギー密
度は同じでなくてもよい。本実施形態では、λ／２板１
０５によりエネルギー密度を変えることが可能である。
例えば、１パルス目のレーザ光のエネルギー密度が２パ
ルス目以降のレーザ光のエネルギー密度と同じか高い場
合は、溶融時間が長くなるので冷却速度を遅くすること
ができる。また、１パルス目のレーザ光のエネルギー密
度が２パルス目以降のレーザ光のエネルギー密度と同じ
か高い場合は、１パルス目のレーザ光により半導体膜が
温められるため、さらなる大粒径化が期待できる。ま
た、追加する光路長、レーザ光の分割数は半導体膜の状
態、レーザ発振器の種類等によって、最適値は異なる。

【００４１】［実施形態２］本実施形態では、実施形態
１と異なる実施形態について説明する。本実施形態で
は、レーザ発振器を複数用いるレーザ照射装置の例を示
す。

【００４２】図２は本発明のレーザ照射装置の構成の例
を示す図である。このレーザ照射装置は、レーザ発振器
１２１ａ、１２１ｂ、反射ミラー１２２、１２４、１２
５、ＴＦＰ１２３、レーザ光を線状に加工する光学系１
２６を有している。

【００４３】レーザ発振器１２１ａ、１２１ｂから同時
にレーザ光を発振させる。図示しないが、ＴＦＰを用い
て、レーザ発振器１２１ａから出たレーザ光１はｓ成分
のみになっており、レーザ発振器１２１ｂから出たレー
ザ光２はｐ成分のみになっているとする。レーザ光１
は、反射ミラー１２２よって反射したのち、ＴＦＰ１２
３に到達する。一方、レーザ光２は、反射ミラー等を経
ずにＴＦＰ１２３に到達する。そのため、レーザ光１お
よびレーザ光２において、反射ミラー１２２とＴＦＰ１
２３の距離による光路差ができ、基板に到達するのに時
間差が生じ、半導体膜の冷却速度が緩やかなものとな
る。そのため、結晶核の生成密度が低くなり、かつ、結
晶化時間が長くなるため、大粒径の結晶粒を形成するこ
とができる。また、反射ミラー１２２とＴＦＰ１２３の
距離を変えることで、レーザ発振器１２１ａ、１２１ｂ
から出たレーザ光の光路差を任意に変えることができ
る。

【００４４】さらに、レーザ発振器１２１ａ、１２１ｂ
からレーザ光を発振させるときに、例えばレーザ発振器
１２１ｂを発振させてから、レーザ発振器１２１ａを発
振させる方法もある。レーザ発振器１２１ａ、１２１ｂ
を同時に発振させたときに比べて、反射ミラー１２２と
ＴＦＰ１２３の光路差を作らなくて良いので、コンパク
トなレーザ照射装置になる。

【００４５】本実施形態のように、異なるレーザ発振器
から発振されたそれぞれのレーザ光のｓ成分とｐ成分を
合成する場合、合成方法が容易となる。そのため、光学
系が複雑にならず、光学調整や装置の小型化などの点で
非常に有効である。

【００４６】なお、本実施形態では、２つのレーザ発振
器を用いたが、複数であるならば２に限らないし、複数
のパルスのエネルギー密度は同じでなくてもよい。ま
た、追加する光路長、レーザ発振器の数等は半導体膜の
状態、レーザ発振器の種類等によって、最適値は異な
る。

【００４７】［実施形態３］本実施形態では、実施形態
１および実施形態２とは異なる実施形態について説明す
る。本実施形態では、レーザ発振器を複数用いるレーザ
照射装置の例を示す。

【００４８】図２９は本発明のレーザ照射装置の構成の
例を示す図である。このレーザ照射装置は、レーザ発振
器２２１ａ、２２１ｂ、レーザ光を線状に加工する光学
系２２６を有している。

【００４９】レーザ発振器２２１ａ、２２１ｂから、レ
ーザの発振を制御する装置（図示せず）により時間差を
設けてレーザ光を発振させる。レーザ発振器２２１ａ、
２２１ｂから光学系２２６までの光路長は同じである
が、レーザ光を発振させる時間が異なっているため、基
板に到達するのに時間差が生じ、半導体膜の冷却速度が
緩やかなものとなる。そのため、結晶核の生成密度が低
くなり、かつ、結晶化時間が長くなるため、大粒径の結
晶粒を形成することができる。また、レーザ発振器２２
１ａ、２２１ｂからレーザ光を発振させる時間差を変え
ることで基板に到達するそれぞれのレーザ光の時間差を
任意に変えることができる。

【００５０】本実施形態は、複数のレーザ発振器のうち
の少なくとも１つのレーザ発振器から基板までの光路長
を追加して光路差を形成することがないので、コンパク
トなレーザ照射装置になる。

【００５１】なお、本実施形態では、２つのレーザ発振
器を用いたが、複数であるならば２つに限らないし、複
数のレーザ光のエネルギー密度は同じでなくてもよい。

【００５２】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例によりさらに詳細な説明を行なうこととす
る。

【００５３】

【実施例】［実施例１］本発明の実施例について説明す
る。

【００５４】図１は本発明のレーザ照射装置の構成の例
を示す図である。このレーザ照射装置は固体レーザ発振
器１０１、反射ミラー１０２、１０３、１０８、１０
９、１１１〜１１５、λ／２板１０５、薄膜偏光素子
（ＴＦＰ；Thin Film Polarizer）１０６、１０７、レ
ーザ光を線状に加工する光学系１１０を有している。ま
た、１０４はエネルギーモニタ系であり、１１５はシャ
ッター系である。本実施例では固体レーザ発振器とし
て、ＹＡＧレーザを用い、前記ＹＡＧレーザを発信源と
するレーザ光の出力時間は６．７ｎｓであった。

【００５５】レーザ発振器１０１からのレーザ光は、反
射ミラー１０２、１０３によって反射され、λ／２板１
０５に到達する。λ／２板１０５を光路上に配置するこ
とで、ＴＦＰ１０６によって分離するビームの強度分布
比を任意に変えることができる。本実施例では、ＴＦＰ
１０６によって分割し、形成される２つのレーザ光の強
度が同じになるようにした。

【００５６】そして、レーザ光の入射角がブリュースタ
角になるようにＴＦＰ１０６を配置させれば、レーザ光
のｐ成分（電界ベクトルが入射面内で振動する成分）の
反射光が０になるため、レーザ光のｐ成分はＴＦＰを透
過し、レーザ光のｓ成分（入射面と垂直の面内で振動す
る成分）のみが反射する。透過したレーザ光のｐ成分は
反射ミラー１０８、１０９、光学系１１０を経て、基板
に照射される。

【００５７】一方、反射したレーザ光のｓ成分は、反射
ミラー１１１〜１１４を経た後、入射角がブリュースタ
角になるように配置されたＴＦＰ１０７によって反射
し、反射ミラー１０８、１０９、光学系１１０を経て、
基板に照射される。レーザ光のｓ成分は、反射ミラー１
１１〜１１４を経ることによって、レーザ光のｓ成分に
のみ光路長が追加され、ＴＦＰ１０６を透過したレーザ
光のｐ成分との光路差ができる。この追加した光路長を
光速で割った値がレーザ光が基板に照射されるときのｐ
成分とｓ成分の時間差となる。つまり、１つのパルスレ
ーザを２つに分離し、一方のパルスに光路長を追加する
ことで、半導体膜に照射する際、一方のパルスを他方の
パルスよりも遅延させて照射することができ、半導体膜
の冷却速度を緩やかなものにすることができる。そのた
め、結晶核の生成密度が低くなり、かつ、結晶化時間が
長くなるため、大粒径の結晶粒を形成することができ
る。

【００５８】また、本実施例からなる構成のレーザ照射
装置において、分割した一方のパルスを珪素膜に照射し
た後、もう一方のパルスをそれぞれ１０、２０、３０ｎ
ｓ遅延させて珪素膜に照射するシミュレーションを行な
った。１０ｎｓ遅延させるには、遅延時間＝追加した光路長／光速であるから、光路差は、１０×１０^-9［ｓ］×３×１０⁸［ｍ／ｓ］＝３［ｍ］となる。つまり、図１において、ＴＦＰ１０６から反射
ミラー１１１〜１１４を経てＴＦＰ１０７に至るまでの
光路長（本実施例において、レーザ光のｓ成分が通る光
路長）と、ＴＦＰ１０６からＴＦＰ１０７までの光路長
（本実施例において、レーザ光のｐ成分が通る光路長）
の差が３ｍとすれば、照射面においてレーザ光のｓ成分
がレーザ光のｐ成分より１０ｎｓ遅延して照射されるこ
とになる。

【００５９】レーザ発振器から発振されたレーザ光のパ
ルス形状は図８（Ａ）であり、図８（Ａ）で示すパルス
を２分割して、１０、２０、３０ｎｓ遅延させたときの
パルス形状はそれぞれ図８（Ｂ）〜（Ｄ）に示す通りで
ある。図８（Ｂ）〜（Ｄ）で示すパルス形状のＹＡＧレ
ーザの第２高調波を、図３に示す構造からなる珪素膜に
照射し、図３のＡ〜Ｃ点において時間に対する温度につ
いて計算した。その結果をそれぞれ、図１０（Ａ）〜
（Ｃ）、図１０（Ｄ）〜（Ｆ）および図１１に示す。な
お、比較のため、図８（Ａ）で示すパルス形状のＹＡＧ
レーザの第２光長波を図３に示す構造からなる珪素膜に
照射し、図３のＡ〜Ｃ点において時間に対する温度につ
いてのシミュレーション結果を図９に示した。ここで、
エネルギー密度は０．２〜０．４Ｊした。図９では、結
晶化時間および溶融時間が短く、特にエネルギー密度が
低い条件では、Ａ点の温度変化にＣ点の温度が追随して
いない。しかし、図１０で示すように遅延時間が長くな
るにつれて、結晶化時間および溶融時間が長くなる傾向
が見られる。つまり、一方のパルスを照射後、もう一方
のパルスを遅延させて照射することで、出力時間を長く
した場合と同様に、冷却速度が緩やかなものとなる。そ
のため、結晶核の生成密度が低くなり、かつ、結晶化時
間が長くなるため、大粒径の結晶粒を形成することがで
きる。このようにして形成された結晶質半導体膜を用い
てＴＦＴを作製すれば、前記ＴＦＴの電気的特性は良好
なものとなる。

【００６０】なお、本実施例では２つのレーザ光の強度
が同じになるように形成したが、もちろん、同じでなく
ても良い。本実施例において、レーザ光のｐ成分が半導
体膜に照射した後、反射ミラー１１１〜１１４によって
光路長を追加されたレーザ光のｓ成分が前記半導体膜に
照射される。前記レーザ光のｐ成分の方が前記レーザ光
のｓ成分よりも強度が強いときは、前記レーザ光のｐ成
分によって溶融された前記半導体膜が結晶化を開始する
前に、前記レーザ光のｓ成分が照射されるのが望まし
い。また、前記レーザ光のｐ成分の方が前記レーザ光の
ｓ成分よりも強度が弱いときは、前記レーザ光のｓ成分
が照射されて、半導体膜が溶融するのが望ましい。

【００６１】［実施例２］本実施例では、実施例１のレ
ーザ照射装置を用いて、半導体膜にレーザ光を照射した
ときに得られた結晶粒について説明する。

【００６２】まず、基板上に半導体膜を形成する。本実
施例では基板としてコーニング社製１７３７ガラス基板
を用意し、プラズマＣＶＤ法を用いて５４ｎｍの非晶質
珪素膜を成膜した。続いて、レーザ光を用いたレーザア
ニールにより半導体膜の結晶化を行なう。レーザアニー
ルにより結晶化をする際、半導体膜が含有する水素を放
出させておくことが望ましく、４００〜５００℃で窒素
雰囲気に１時間程度曝して、含有する水素量を５atom％
以下にしておくと良い。これにより、膜の耐レーザ性が
著しく向上する。本実施例では、前記基板を温度５００
℃の窒素雰囲気中に１時間曝した。

【００６３】そして、図１の構成のレーザ照射装置を用
いて、半導体膜の結晶化を行なう。本実施例では、λ／
２板１０５および薄膜偏光素子１０６によってレーザ光
を同じエネルギーになるように２分割してダブルパルス
を作り、分割した一方のパルスを半導体膜に照射した
後、他方のパルスを１０ｎｓ遅延させて照射した。比較
のため、レーザ光を分割せずにシングルパルスとして半
導体膜に照射した場合も行なった。また、同じ照射位置
で、ショット数を変化させて照射も行なった。

【００６４】実験の結果を図１３および図１４に示す。
図１３および図１４はレーザ照射後の半導体膜にセコエ
ッチングを行なってから、ＳＥＭにより５万倍にて観察
した結果の一例である。図１３はシングルパルスを２０
ショット照射後の半導体膜を示し、図１４はダブルパル
スを１２ショット照射後の半導体膜を示している。図１
３および図１４より、レーザ光を２分割して照射した方
が、大粒径の結晶粒が得られることがわかる。また、図
１５は、ショット数を変化させたときに、形成された結
晶粒の最大粒径を測定した結果である。図１５からも、
レーザ光を２分割して照射した方が、大粒径の結晶粒が
得られることがわかる。

【００６５】以上のように、レーザ光を分割して半導体
膜に照射すると、大粒径の結晶粒が形成されることが実
験的にも確認できた。このようにして形成された結晶質
半導体膜を用いてＴＦＴを作製すれば、前記ＴＦＴの電
気的特性は良好なものとなる。

【００６６】［実施例３］本実施例では、実施例１と異
なる実施例を図２を用いて説明する。本実施形態では、
レーザ発振器を複数用いるレーザ照射装置の例を示す。

【００６７】図２は本発明のレーザ照射装置の構成の例
を示す図である。このレーザ照射装置は、レーザ発振器
１２１ａ、１２１ｂ、反射ミラー１２２、１２４、１２
５、ＴＦＰ１２３、レーザ光を線状に加工する光学系１
２６を有している。本実施例では、レーザ発振器とし
て、ＹＡＧレーザを２台用いた。

【００６８】レーザ発振器１２１ａ、１２１ｂから同時
にレーザ光を発振させる。図示しないが、ＴＦＰを用い
て、レーザ発振器１２１ａから出たレーザ光１はｓ成分
のみになっており、レーザ発振器１２１ｂから出たレー
ザ光２はｐ成分のみになっているとする。レーザ光１
は、反射ミラー１２２よって反射したのち、ＴＦＰ１２
３に到達する。一方、レーザ光２は、反射ミラー等を経
ずにＴＦＰ１２３に到達する。そのため、レーザ光１お
よびレーザ光２において、反射ミラー１２２とＴＦＰ１
２３の距離による光路差ができ、基板に到達するのに時
間差が生じ、半導体膜の冷却速度が緩やかなものとな
る。そのため、結晶核の生成密度が低くなり、かつ、結
晶化時間が長くなるため、大粒径の結晶粒を形成するこ
とができる。このようにして形成された結晶質半導体膜
を用いてＴＦＴを作製すれば、前記ＴＦＴの電気的特性
は良好なものとなる。また、反射ミラー１２２とＴＦＰ
１２３の距離を変えることで、レーザ発振器１２１ａ、
１２１ｂから出たレーザ光の光路差を任意に変えること
ができる。

【００６９】さらに、レーザ発振器１２１ａ、１２１ｂ
からレーザ光を発振させるときに、例えばレーザ発振器
１２１ｂを発振させてから、レーザ発振器１２１ａを発
振させる方法もある。レーザ発振器１２１ａ、１２１ｂ
を同時に発振させたときに比べて、反射ミラー１２２と
ＴＦＰ１２３の光路差を作らなくて良いので、コンパク
トなレーザ照射装置になる。

【００７０】［実施例４］本実施例では、実施例１およ
び実施例２を組み合わせたレーザ照射装置の例を示す。

【００７１】図１６は本発明のレーザ照射装置の構成の
例を示す図である。このレーザ照射装置は固体レーザ発
振器１３１ａ、１３１ｂ、反射ミラー１３２、１３８、
１３９、１４１〜１４５、λ／２板１３５、薄膜偏光素
子（ＴＦＰ；Thin Film Polarizer）１３３、１３６、
１３７、レーザ光を線状に加工する光学系１４０を有し
ている。また、１３４はエネルギーモニタ系であり、１
４５はシャッター系である。本実施例では固体レーザ発
振器として、ＹＡＧレーザを２台用いた。

【００７２】レーザ発振器１３１ａ、１３１ｂから同時
にレーザ光を発振させる。図示しないが、ＴＦＰを用い
て、レーザ発振器１３１ａから出たレーザ光１はｓ成分
のみになっており、レーザ発振器１３１ｂから出たレー
ザ光２はｐ成分のみになっているとする。レーザ光１
は、反射ミラー１３２よって反射したのち、ＴＦＰ１３
３に到達する。一方、レーザ光２は、反射ミラー等を経
ずにＴＦＰ１３３に到達する。そのため、レーザ光１お
よびレーザ光２において、反射ミラー１３２とＴＦＰ１
３３の距離による光路差ができ、基板に到達するのに時
間差が生じる。

【００７３】そして、レーザ光の入射角がブリュースタ
角になるようにＴＦＰ１３６を配置させれば、レーザ光
のｐ成分（電界ベクトルが入射面内で振動する成分）の
反射光が０になるため、レーザ光のｐ成分はＴＦＰを透
過し、レーザ光のｓ成分（入射面と垂直の面内で振動す
る成分）のみが反射する。透過したレーザ光のｐ成分は
反射ミラー１３８、１３９、光学系１４０を経て、基板
に照射される。

【００７４】一方、反射したレーザ光のｓ成分は、反射
ミラー１４１〜１４４を経た後、入射角がブリュースタ
角になるように配置されたＴＦＰ１３７によって反射
し、反射ミラー１３８、１３９、光学系１４０を経て、
基板に照射される。レーザ光のｓ成分は、反射ミラー１
４１〜１４４を経ることによって、レーザ光のｓ成分に
のみ光路長が追加され、ＴＦＰ１３６を透過したレーザ
光のｐ成分との光路差ができる。

【００７５】つまり、本実施例では、反射ミラー１３２
とＴＦＰ１３３の距離による光路差および反射ミラー１
４１〜１４４による光路差によって、基板に到達するレ
ーザ光に時間差が生じ、半導体膜の冷却速度を緩やかな
ものにすることができる。そのため、結晶核の生成密度
が低くなり、かつ、結晶化時間が長くなるため、大粒径
の結晶粒を形成することができる。このようにして形成
された結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製すれば、前
記ＴＦＴの電気的特性は良好なものとなる。

【００７６】［実施例５］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１７〜２１を用いて説
明する。

【００７７】まず、本実施例ではコーニング社の＃７０
５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウ
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３００を用いる。なお、基板
３００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。

【００７８】次いで、基板３００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３０１を形成する。本実施例では下地膜３０１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。下地膜３０１の一層
目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ₄、Ｎ
Ｈ₃、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪
素膜３０１ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１０
０nm）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒
化珪素膜３０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、
Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜
３０１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、Ｓ
ｉＨ₄、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化
珪素膜３０１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００
〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜
厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜３０１ｂ（組成比Ｓｉ＝
３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成し
た。

【００７９】次いで、下地膜上に半導体膜３０２を形成
する。半導体膜３０２は、非晶質構造を有する半導体膜
を公知の手段（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２５〜８０ｎｍ（代表的は３０〜６０ｎｍ）の厚さで
形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは
珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形
成すると良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用
い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜した。

【００８０】続いて、半導体膜の結晶化を行なう。半導
体膜の結晶化にはレーザアニール法を適用する。半導体
膜の結晶化には、レーザアニール法の他に、熱結晶化
法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等が
あり、これらの結晶化法のいずれかとレーザアニール法
と組み合わせて行なっても良い。レーザアニールには、
本発明を適用して実施する。例えば、パルス発振型の固
体レーザ（ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ等）や金属レ
ーザ（ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸
気レーザ等）を光源とするレーザ光を複数のレーザ光に
分割して、少なくとも１つのレーザ光の照射面までの光
路長を他のレーザ光の前記照射面までの光路長より長く
して半導体膜に照射する。本実施例では、基板を温度５
００℃の窒素雰囲気中に１時間曝した後、図１で示した
レーザ照射装置を用いて半導体膜の結晶化を行い、大粒
径の結晶粒を有する結晶質珪素膜を形成した。このと
き、レーザ発振器にはＹＡＧレーザを用い、非線形光学
素子により第２高調波に変調したレーザ光を、光学系に
より線状ビームに加工して半導体膜に照射した。線状ビ
ームを半導体膜に照射する際、線状ビームの重ね合わせ
率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として照射して
も良いが、半導体膜の状態やレーザ光の遅延時間等によ
って最適条件は異なるため、実施者が適宜決定すれば良
い。

【００８１】このようにして得られた結晶質半導体膜を
所望の形状にパターニングして、半導体層４０２〜４０
６を形成する。本実施例では、結晶質珪素膜をフォトリ
ソグラフィ法を用いたパターニング処理によって、半導
体層４０２〜４０６を形成した。

【００８２】半導体層４０２〜４０６を形成した後、Ｔ
ＦＴ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）のドーピングを行なってもよい。

【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（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝
７％、Ｈ＝２％）で形成した。もちろん、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。

【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、図１７（Ｂ）に示すように、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４
０９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３７０ｎ
ｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成した。
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した。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ＣＶ
Ｄ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。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図る
ことができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い
場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実
施例では、高純度のＷ（純度９９．９９９９％）のター
ゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中か
らの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成
することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現するこ
とができた。

【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としたが、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結晶質珪素
膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰ
ｄＣｕ合金を用いてもよい。また、第１の導電膜をタン
タル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組
み合わせ、第１の導電膜を窒化チタン（ＴｉＮ）膜で形
成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導
電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電
膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タン
タル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＣｕ膜とす
る組み合わせとしてもよい。

【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なう。
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
件で行なう。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Ｃ
Ｆ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス流量比を２
５：２５：１０（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った。ここでは、松
下電器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング
装置（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。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
った。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56
MHz）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〜４２
２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１
の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０
〜５０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成され
る。

【００９０】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添加する。（図１８（Ａ））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
なえば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１
０¹³〜５×１０¹⁵／ｃｍ²とし、加速電圧を６０〜１０
０ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を１．５
×１０¹⁵／ｃｍ²とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行
った。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）を用いた。この場合、導電層
４１７〜４２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマ
スクとなり、自己整合的に第１の高濃度不純物領域３０
６〜３１０が形成される。第１の高濃度不純物領域３０
６〜３１０には１×１０²⁰〜１×１０²¹／ｃｍ³の濃度
範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。

【００９１】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なう。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。

【００９２】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに、図１８（Ｂ）に示すように、第２のドーピング処
理を行なう。この場合、第１のドーピング処理よりもド
ーズ量を下げて、７０〜１２０ｋｅＶの高い加速電圧
で、ｎ型を付与する不純物元素を導入する。本実施例で
はドーズ量を１．５×１０¹⁴／ｃｍ²とし、加速電圧を
９０ｋｅＶとして行なった。第２のドーピング処理は第
２の形状の導電層４２８〜４３３をマスクとして用い、
第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂの下方における半導体
層にも不純物元素が導入され、新たに第２の高濃度不純
物領域４２３ａ〜４２７ａおよび低濃度不純物領域４２
３ｂ〜４２７ｂが形成される。

【００９３】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４３４ａおよび４
３４ｂを形成して、図１８（Ｃ）に示すように、第３の
エッチング処理を行なう。エッチング用ガスにＳＦ₆お
よびＣｌ₂とを用い、ガス流量比を５０：１０（ｓｃｃ
ｍ）とし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００
ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマ
を生成し、約３０秒のエッチング処理を行なう。基板側
（資料ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨ
ｚ）電力を投入し、実質的には負の自己バイアス電圧を
印加する。こうして、前記第３のエッチング処理によ
り、ｐチャネル型ＴＦＴおよび画素部のＴＦＴ（画素Ｔ
ＦＴ）のＴａＮ膜をエッチングして、第３の形状の導電
層４３５〜４３８を形成する。

【００９４】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、第２の形状の導電層４２８、４３０および第２の
形状の導電層４３５〜４３８をマスクとして用い、ゲー
ト絶縁膜４１６を選択的に除去して絶縁層４３９〜４４
４を形成する。（図１９（Ａ））

【００９５】次いで、新たにレジストからなるマスク４
４５ａ〜４４５ｃを形成して第３のドーピング処理を行
なう。この第３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４
４６、４４７を形成する。第２の導電層４３５ａ、４３
８ａ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４４６、４４７は
ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法で形成す
る。（図１９（Ｂ））この第３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４４５ａ〜４４５ｃで覆われている。第
１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によっ
て、不純物領域４４６、４４７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２×１０²⁰〜２×
１０²¹／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。本実施
例では、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層の
一部が露呈しているため、不純物元素（ボロン）を添加
しやすい利点を有している。

【００９６】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。

【００９７】次いで、レジストからなるマスク４４５ａ
〜４４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成す
る。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣ
ＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００
ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例で
は、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化
珪素膜を形成した。もちろん、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。

【００９８】次いで、図１９（Ｃ）に示すように、加熱
処理を行なって、半導体層の結晶性の回復、それぞれの
半導体層に添加された不純物元素の活性化を行なう。こ
の加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール
法で行なう。熱アニール法としては、酸素濃度が１ｐｐ
ｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で
４００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行な
えばよく、本実施例では５５０℃、４時間の熱処理で活
性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、固体レ
ーザや金属レーザ等を用いるレーザアニール法、または
ラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用するこ
とができる。

【００９９】なお、結晶化の際にニッケルなどを触媒と
して熱結晶化法も適用した場合は、上記活性化処理と同
時に、金属元素が高濃度のリンを含む不純物領域４２３
ａ、４２５ａ、４２６ａ、４４６ａ、４４７ａを結晶化
する。そのため、前記不純物領域に前記金属元素がゲッ
タリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中
の金属元素濃度が低減される。このようにして作製した
チャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下が
り、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得ら
れ、良好な特性を達成することができる。

【０１００】また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加
熱処理を行なっても良い。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なうことが好ま
しい。

【０１０１】さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気
中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行
い、半導体層を水素化する工程を行なう。本実施例では
水素を約３％の含む窒素雰囲気中で４１０℃、１時間の
熱処理を行なった。この工程は層間絶縁膜に含まれる水
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。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）を行なっても良
い。

【０１０２】また、活性化処理としてレーザアニール法
を用いる場合には、上記水素化を行った後、ＹＡＧレー
ザ等のレーザビームを照射することが望ましい。

【０１０３】次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機
絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶
縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍ
のアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００
ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面
に凸凹が形成されるものを用いた。

【０１０４】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なう
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。

【０１０５】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。

【０１０６】そして、駆動回路５０６において、各不純
物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７
を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴ
ｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金
膜）との積層膜をパターニングして形成する。

【０１０７】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。（図２０）この接続電極４６８によりソース配線
（４４３ｂと４４９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Ｔ
ＦＴ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４７０としては、Ａｌま
たはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の
反射性の優れた材料を用いることが望ましい。

【０１０８】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、
及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６
と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素
部５０７を同一基板上に形成することができる。こうし
て、アクティブマトリクス基板が完成する。

【０１０９】駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０
１はチャネル形成領域４２３ｃ、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
４２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、と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４２３ａ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ＴＦＴ５
０２にはチャネル形成領域４４６ｄ、ゲート電極の外側
に形成される不純物領域４４６ｂ、４４６ｃ、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
４４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
３にはチャネル形成領域４２５ｃ、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４２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、と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４２５ａを有
している。

【０１１０】画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形
成領域４２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度
不純物領域４２６ｂ（ＬＤＤ領域）とソース領域または
ドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２６ａ
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４４７ａ、４４７ｂには、それぞれ
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４４４を誘電体として、電極（４３８
ａと４３８ｂの積層）と、半導体層４４７ａ〜４４７ｃ
とで形成している。

【０１１１】また、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。

【０１１２】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２１に示す。なお、図
１７〜図２０に対応する部分には同じ符号を用いてい
る。図２０中の鎖線Ａ−Ａ’は図２１中の鎖線Ａ―Ａ’
で切断した断面図に対応している。また、図２０中の鎖
線Ｂ−Ｂ’は図２１中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図
に対応している。

【０１１３】なお、本実施例は実施例１乃至４と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１１４】［実施例６］本実施例では、実施例５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２２
を用いる。

【０１１５】まず、実施例５に従い、図２０の状態のア
クティブマトリクス基板を得た後、図２０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なう。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。

【０１１６】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５７２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。

【０１１７】本実施例では、実施例５に示す基板を用い
ている。従って、実施例５の画素部の上面図を示す図２
１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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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２２に示
す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれ
ば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の
形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示
しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦ
ＰＣを貼りつけた。

【０１２１】以上のようにして作製される液晶表示装置
は大粒径の結晶粒が形成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。

【０１２２】なお、本実施例は実施例１乃至５と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１２３】［実施例７］本実施例では、実施例５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、発光装置として、ＥＬ（Electro
Luminescence；エレクトロルミネセンス）表示装置を作
製した例について説明する。ＥＬとは、電場を加えるこ
とで発生するルミネッセンスが得られる有機化合物を含
む層（ＥＬ素子）を光源とする発光装置である。有機化
合物におけるＥＬ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）がある。なお、図２３は本実施
例の発光装置の断面図である。

【０１２４】なお、本明細書中では、ＥＬ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ＥＬ層と定
義する。有機ＥＬ層には具体的に、ＥＬ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ＥＬ素子は、陽極層、ＥＬ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、ＥＬ層、陰極層や、陽極層、正孔注
入層、ＥＬ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。

【０１２５】図２３において、基板７００上に設けられ
たスイッチングＴＦＴ６０３は図２２のｎチャネル型Ｔ
ＦＴ５０３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。

【０１２６】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。

【０１２７】基板７００上に設けられた駆動回路は図２
２のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の
説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ
５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシ
ングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もし
くはトリプルゲート構造であっても良い。

【０１２８】また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路
のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。
また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴ
ＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能
し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴ
ＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機
能する。

【０１２９】なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図２２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。

【０１３０】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７１０上に重ねることで画素電極
７１０と電気的に接続する電極である。

【０１３１】なお、７１０は、透明導電膜からなる画素
電極（ＥＬ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
７１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７
１１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７１１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ＥＬ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、ＥＬ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。

【０１３２】配線７０１〜７０７を形成後、図２３に示
すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１０
０〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜
をパターニングして形成すれば良い。

【０１３３】なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、
成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。
本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカー
ボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の
発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０⁶〜１×１
０¹²Ωｍ（好ましくは１×１０⁸〜１×１０¹⁰Ωｍ）と
なるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれ
ば良い。

【０１３４】画素電極７１０の上にはＥＬ層７１３が形
成される。なお、図２３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ＥＬ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ＥＬ材料を形成している。
具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシ
アニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７
０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体
（Ａｌｑ₃）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ₃に
キナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光
色素を添加することで発光色を制御することができる。

【０１３５】但し、以上の例はＥＬ層として用いること
のできる有機ＥＬ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ＥＬ層（発光及びそのための
キャリアの移動を行なわせるための層）を形成すれば良
い。例えば、本実施例では低分子系有機ＥＬ材料をＥＬ
層として用いる例を示したが、高分子系有機ＥＬ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ＥＬ材料を中分子系有機ＥＬ材
料とする。また、高分子系有機ＥＬ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（ＰＥ
ＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上にＥＬ層
として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰ
Ｖ）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ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることが
できる。

【０１３６】次に、ＥＬ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。

【０１３７】この陰極７１４まで形成された時点でＥＬ
素子７１５が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子７１
５は、画素電極（陽極）７１０、ＥＬ層７１３及び陰極
７１４で形成されたダイオードを指す。

【０１３８】ＥＬ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。

【０１３９】この際、カバレッジの良い膜をパッシベー
ション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤ
ＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）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ＥＬ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、ＥＬ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なう間にＥＬ層７１３が酸化すると
いった問題を防止できる。

【０１４０】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）の両面に炭素
膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成
したものを用いる。

【０１４１】こうして図２３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。

【０１４２】こうして、プラスチック基板を母体とする
絶縁体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。ここまでの製造工程で必要としたマスク数は、
一般的なアクティブマトリクス型発光装置よりも少な
い。

【０１４３】即ち、ＴＦＴの製造工程が大幅に簡略化さ
れており、歩留まりの向上および製造コストの低減が実
現できる。

【０１４４】さらに、図２３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。

【０１４５】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。

【０１４６】さらに、ＥＬ素子を保護するための封止
（または封入）工程まで行った後の本実施例のＥＬ発光
装置について図２４を用いて説明する。なお、必要に応
じて図２３で用いた符号を引用する。

【０１４７】図２４（Ａ）は、ＥＬ素子の封止までを行
った状態を示す上面図、図２４（Ｂ）は図２４（Ａ）を
Ｃ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された８０
１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７はゲー
ト側駆動回路である。また、９０１はカバー材、９０２
は第１シール材、９０３は第２シール材であり、第１シ
ール材９０２で囲まれた内側には封止材９０７が設けら
れる。

【０１４８】なお、９０４はソース側駆動回路８０１及
びゲート側駆動回路８０７に入力される信号を伝送する
ための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキ
シブルプリントサーキット）９０５からビデオ信号やク
ロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示
されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（Ｐ
ＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における
発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣ
もしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとす
る。

【０１４９】次に、断面構造について図２４（Ｂ）を用
いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲ
ート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６
は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続
された画素電極７１０を含む複数の画素により形成され
る。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦ
Ｔ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせた
ＣＭＯＳ回路（図１４参照）を用いて形成される。

【０１５０】画素電極７１０はＥＬ素子の陽極として機
能する。また、画素電極７１０の両端にはバンク７１２
が形成され、画素電極７１０上にはＥＬ層７１３および
ＥＬ素子の陰極７１４が形成される。

【０１５１】陰極７１４は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気
的に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲート
側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４およ
びパッシベーション膜７１６で覆われている。

【０１５２】また、第１シール材９０２によりカバー材
９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１と
ＥＬ素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペ
ーサを設けても良い。そして、第１シール材９０２の内
側には封止材９０７が充填されている。なお、第１シー
ル材９０２、封止材９０７としてはエポキシ系樹脂を用
いるのが好ましい。また、第１シール材９０２はできる
だけ水分や酸素を透過しない材料であることが望まし
い。さらに、封止材９０７の内部に吸湿効果をもつ物質
や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。

【０１５３】ＥＬ素子を覆うようにして設けられた封止
材９０７はカバー材９０１を接着するための接着剤とし
ても機能する。また、本実施例ではカバー材９０１を構
成するプラスチック基板９０１aの材料としてＦＲＰ（F
iberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニ
ルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリ
ルを用いることができる。

【０１５４】また、封止材９０７を用いてカバー材９０
１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆う
ように第２シール材９０３を設ける。第２シール材９０
３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることができ
る。

【０１５５】以上のような構造でＥＬ素子を封止材９０
７に封入することにより、ＥＬ素子を外部から完全に遮
断することができ、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸
化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことがで
きる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。

【０１５６】以上のようにして作製される発光装置は大
粒径の結晶粒が形成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。

【０１５７】なお、本実施例は実施例１乃至５と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１５８】［実施例８］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電子機器全てに本発
明を実施できる。

【０１５９】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２５、図
２６及び図２７に示す。

【０１６０】図２５（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２０
０３、キーボード２００４等を含む。本発明を表示部２
００３に適用することができる。

【０１６１】図２５（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作
スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０
６等を含む。本発明を表示部２１０２に適用することが
できる。

【０１６２】図２５（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部
２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表
示部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５に適用
できる。

【０１６３】図２５（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０
３等を含む。本発明は表示部２３０２に適用することが
できる。

【０１６４】図２５（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）を用いるプレイヤーであ
り、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０
３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含
む。なお、このプレイヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行なうことができる。本発明は表示部２４０２に適
用することができる。

【０１６５】図２５（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作ス
イッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発
明を表示部２５０２に適用することができる。

【０１６６】図２６（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶表
示装置２８０８やその他の駆動回路に適用することがで
きる。

【０１６７】図２６（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０
３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２
７０２の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他
の駆動回路に適用することができる。

【０１６８】なお、図２６（Ｃ）は、図２６（Ａ）及び
図２６（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７
０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０
４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズ
ム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０
９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図２６（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。

【０１６９】また、図２６（Ｄ）は、図２６（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクタ
ー２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２
８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で
構成される。なお、図２６（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。

【０１７０】ただし、図２６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。

【０１７１】図２７（Ａ）は携帯電話であり、本体２９
０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示
部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６
等を含む。本発明を表示部２９０４に適用することがで
きる。

【０１７２】図２７（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒
体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６
等を含む。本発明は表示部３００２、３００３に適用す
ることができる。

【０１７３】図２７（Ｃ）はディスプレイであり、本体
３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。
本発明は表示部３１０３に適用することができる。本発
明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利
であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）の
ディスプレイには有利である。

【０１７４】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能であ
る。また、本実施例の電子機器は実施例１〜７のどのよ
うな組み合わせからなる構成を用いても実現することが
できる。

【発明の効果】本発明によれば、レーザアニールの際に
レーザ光を線状に加工してスループットを向上させるの
に加えて、さらにメンテナンスの容易な固体レーザを用
いることで従来のエキシマレーザを用いたレーザアニー
ルよりもスループットの向上が達成できる。延いてはＴ
ＦＴやＴＦＴで形成された液晶表示装置等の半導体装置
の製造コストを低減することができる。

【０１７５】さらに、半導体膜に対してレーザ光に時間
差を設けて照射するという構成でレーザアニールを行な
うことにより、従来（エキシマレーザ光を照射した場
合）と同程度、もしくはそれ以上の大きさの粒径の結晶
粒を有する結晶質半導体膜を得ることが可能である。そ
して、結晶粒径の大きい結晶質半導体膜を得ることによ
り、半導体装置の性能を大幅に向上させうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ照射装置の構成の例を示す図。

【図２】レーザ照射装置の構成の例を示す図。

【図３】シミュレーションに用いた半導体膜の構造お
よび温度観測点を示す図。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）ＹＡＧレーザの出力時間を
６．７ｎｓ、エネルギー密度を０．１５〜０．４Ｊとし
て半導体膜に照射したときの温度変化を示す図。（Ｅ）
〜（Ｈ）ＹＡＧレーザの出力時間を２０ｎｓ、エネル
ギー密度を０．２〜０．５Ｊとして、半導体膜に照射し
たときの温度変化を示す図。

【図５】（Ａ）〜（Ｄ）ＹＡＧレーザの出力時間を
２７ｎｓ、エネルギー密度を０．２〜０．５Ｊとして、
半導体膜に照射したときの温度変化を示す図（Ｅ）〜
（Ｈ）ＹＡＧレーザの出力時間を５０ｎｓ、エネルギ
ー密度を０．２〜０．５Ｊとして、半導体膜に照射した
ときの温度変化を示す図。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）ＹＡＧレーザの出力時間を
１００ｎｓ、エネルギー密度を０．３〜０．５Ｊとし
て、半導体膜に照射したときの温度変化を示す図。
（Ｄ）〜（Ｆ）ＹＡＧレーザの出力時間を２００ｎ
ｓ、エネルギー密度を０．４〜０．６Ｊとして、半導体
膜に照射したときの温度変化を示す図。

【図７】エキシマレーザの出力時間を２７ｎｓ、エネ
ルギー密度は０．１〜０．５Ｊとして、半導体膜に照射
したときの温度変化を示す図。

【図８】シミュレーションに用いたＹＡＧレーザのパ
ルス形状を示す図。

【図９】図８（Ａ）で示すパルス形状のＹＡＧレーザ
を、エネルギー密度を０．０５〜０．４Ｊとして、図３
に示す構造からなる珪素膜に照射したときの温度変化を
示す図。

【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）ＹＡＧレーザを２つのパル
スに分割し、一方のパルスを他方のパルスより１０ｎｓ
遅延させ、エネルギー密度を０．２〜０．４Ｊとして、
半導体膜に照射したときの温度変化を示す図。（Ｄ）〜
（Ｆ）ＹＡＧレーザを２つのパルスに分割し、一方の
パルスを他方のパルスより２０ｎｓ遅延させ、エネルギ
ー密度を０．２〜０．４Ｊとして、半導体膜に照射した
ときの温度変化を示す図。

【図１１】ＹＡＧレーザを２つのパルスに分割し、一
方のパルスを他方のパルスより３０ｎｓ遅延させ、エネ
ルギー密度を０．２〜０．４Ｊとして、半導体膜に照射
したときの温度変化を示す図。

【図１２】ＹＡＧレーザの出力時間に対する、半導体
膜の結晶化開始時間における下地膜の温度変化を示す
図。

【図１３】シングルパルスを照射後の珪素膜を示す
図。

【図１４】ダブルパルスを照射後の珪素膜を示す図。

【図１５】シングルパルスまたはダブルパルスを珪素
膜に照射して形成された結晶粒の最大粒径を示す図。

【図１６】レーザ照射装置の構成の例を示す図。

【図１７】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１８】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１９】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図２０】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図２１】画素ＴＦＴの構成を示す上面図。

【図２２】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２３】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造
図。

【図２４】（Ａ）発光装置の上面図。（Ｂ）発光装置の
駆動回路及び画素部の断面構造図。

【図２５】半導体装置の例を示す図。

【図２６】半導体装置の例を示す図。

【図２７】半導体装置の例を示す図。

【図２８】溶融時間と結晶化時間を説明する図。

【図２９】レーザ照射装置の構成の例を示す図。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 29/786 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７ＧＨ０１Ｓ 3/00 Ｆターム(参考） 2H092 MA30 MA35 NA27 4M104 AA09 BB01 BB02 BB04 BB08 BB13 BB14 BB16 BB17 BB18 BB30 BB32 BB40 CC05 DD37 DD45 5F052 AA02 AA17 BA07 BA11 BB02 BB03 BB05 BB07 CA04 DA01 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA15 FA06 HA01 JA01 5F072 AB01 AB04 AB05 AB07 AB15 AB20 JJ01 JJ08 JJ20 KK05 KK15 KK30 MM05 MM08 MM20 PP01 QQ02 RR01 RR03 SS06 YY08 5F110 AA30 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF04 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ23 HL04 HL06 HL11 HM15 NN03 NN22 NN24 NN27 NN35 NN36 NN72 NN73 PP03 PP05 PP34 QQ11 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス発振型のレーザを光源とするレー
ザ光を複数のレーザ光に分割し、前記複数のレーザ光の
うち少なくとも１つのレーザ光を他のレーザ光より遅延
させて形成されるレーザ光を半導体膜に照射することに
よって該半導体膜に対する照射時間を前記複数のレーザ
光の各々の出力時間より延長し、前記半導体膜の結晶化
または結晶性の向上を行なうことを特徴とする半導体装
置の作製方法。
【請求項２】パルス発振型のレーザを光源とするレー
ザ光をｓ成分およびｐ成分で分割して複数のレーザ光と
し、前記複数のレーザ光のうち少なくとも１つのレーザ
光を他のレーザ光より遅延させて形成されるレーザ光を
半導体膜に照射することによって該半導体膜に対する照
射時間を前記複数のレーザ光の各々の出力時間より延長
し、前記半導体膜の結晶化または結晶性の向上を行なう
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】複数のパルス発振型のレーザを光源とす
る複数のレーザ光のうち、少なくとも１つのレーザ光を
他のレーザ光より遅延させて形成されるレーザ光を半導
体膜に照射することによって該半導体膜に対する照射時
間を前記複数のレーザ光の各々の出力時間より延長し、
前記半導体膜の結晶化または結晶性の向上を行なうこと
を特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】複数のパルス発振型のレーザのうち、少
なくとも１つのパルス発振型のレーザから第１のレーザ
光を発振し、他のパルス発振型のレーザから第２のレー
ザ光を発振し、前記第１のレーザ光または前記第２のレ
ーザ光を前記第２のレーザ光または前記第１のレーザ光
より遅延させることで形成されるレーザ光を半導体膜に
照射することによって該半導体膜に対する照射時間を前
記第１のレーザ光または前記第２のレーザ光の出力時間
より延長し、前記半導体膜の結晶化または結晶性の向上
を行なうことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】パルス発振型のレーザを光源とするレー
ザ光を複数のレーザ光に分割し、前記複数のレーザ光の
うち少なくとも１つのレーザ光を他のレーザ光より遅延
させて形成されるレーザ光を半導体膜に照射することに
よって該半導体膜に対する照射時間を前記複数のレーザ
光の各々の出力時間より延長し、前記半導体膜の結晶化
または結晶性の向上を行なう半導体装置の作製方法であ
って、前記少なくとも１つのレーザ光は前記他のレーザ光と同
じ強度もしくは高い強度を有し、前記少なくとも１つのレーザ光が照射されることによっ
て、前記半導体膜が溶融することを特徴とする半導体装
置の作製方法。
【請求項６】パルス発振型のレーザを光源とするレー
ザ光をｓ成分およびｐ成分で分割して複数のレーザ光と
し、前記複数のレーザ光のうち少なくとも１つのレーザ
光を他のレーザ光より遅延させて形成されるレーザ光を
半導体膜に照射することによって該半導体膜に対する照
射時間を前記複数のレーザ光の各々の出力時間より延長
し、前記半導体膜の結晶化または結晶性の向上を行なう
半導体装置の作製方法であって、前記少なくとも１つのレーザ光は前記他のレーザ光と同
じ強度もしくは高い強度を有し、前記少なくとも１つのレーザ光が照射されることによっ
て、前記半導体膜が溶融することを特徴とする半導体装
置の作製方法。
【請求項７】複数のパルス発振型のレーザを光源とす
る複数のレーザ光のうち、少なくとも１つのレーザ光を
他のレーザ光より遅延させて形成されるレーザ光を半導
体膜に照射することによって該半導体膜に対する照射時
間を前記複数のレーザ光の各々の出力時間より延長し、
前記半導体膜の結晶化または結晶性の向上を行なうこと
を特徴とする半導体装置の作製方法であって、前記少なくとも１つのレーザ光は前記他のレーザ光と同
じ強度もしくは高い強度を有し、前記少なくとも１つのレーザ光が照射されることによっ
て、前記半導体膜が溶融することを特徴とする半導体装
置の作製方法。
【請求項８】複数のパルス発振型のレーザのうち、少
なくとも１つのパルス発振型のレーザから第１のレーザ
光を発振し、他のパルス発振型のレーザから第２のレー
ザ光を発振し、前記第１のレーザ光を前記第２のレーザ
光より遅延させることで形成されるレーザ光を半導体膜
に照射することによって該半導体膜に対する照射時間を
前記第１のレーザ光または前記第２のレーザ光の出力時
間より延長し、前記半導体膜の結晶化または結晶性の向
上を行なう半導体装置の作製方法であって、前記第２のレーザ光は前記第１のレーザ光と同じ強度も
しくは高い強度を有し、前記第２のレーザ光が照射されることによって、前記半
導体膜が溶融することを特徴とする半導体装置の作製方
法。
【請求項９】複数のパルス発振型のレーザのうち、少
なくとも１つのパルス発振型のレーザから第１のレーザ
光を発振し、他のパルス発振型のレーザから第２のレー
ザ光を発振し、前記第２のレーザ光を前記第１のレーザ
光より遅延させることで形成されるレーザ光を半導体膜
に照射することによって該半導体膜に対する照射時間を
前記第１のレーザ光または前記第２のレーザ光の出力時
間より延長し、前記半導体膜の結晶化または結晶性の向
上を行なう半導体装置の作製方法であって、前記第１のレーザ光は前記第２のレーザ光と同じ強度も
しくは高い強度を有し、前記第１のレーザ光が照射されることによって、前記半
導体膜が溶融することを特徴とする半導体装置の作製方
法。
【請求項１０】請求項１乃至３および請求項５乃至７
のいずれか一項において、前記レーザ光の出力時間は、
１〜５０ｎｓであることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
【請求項１１】請求項４または請求項８または請求項
９において、前記第１のレーザ光または前記第２のレー
ザ光の出力時間は、１〜５０ｎｓであることを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
【請求項１２】請求項１乃至４のいずれか一項におい
て、前記パルス発振型のレーザとして、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、アレキサンドライドレーザ、
Ｔｉ：サファイアレーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、
銅蒸気レーザ、金蒸気レーザから選ばれた一種もしくは
複数種を用いることを特徴とする半導体装置の作製方
法。