JP4683761B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと言う）で構成された回路を有する半導体装置の作製方法に関する。例えば、液晶表示装置に代表される電気光学装置、及び電気光学装置を部品として搭載した電気機器の構成に関する。また、前記装置の作製方法に関する。なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装置全般を指し、上記電気光学装置及び電気機器もその範疇にあるとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された非晶質半導体膜に対し、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。上記非晶質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、非晶質半導体膜のみ高いエネルギーを与えることが出来る。
【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レーザビームを、被照射面において、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、レーザビームを走査させて(あるいはレーザビーム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ビーム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ビーム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。その技術は１枚のガラス基板上に画素部を形成するＴＦＴ（画素ＴＦＴ）と、画素部の周辺に設けられる駆動回路のＴＦＴを形成したモノシリック型の液晶表示装置を可能とした。
【０００７】
しかし、レーザアニール法で作製される結晶質半導体膜は複数の結晶粒が集合して形成され、その結晶粒の位置と大きさはランダムなものであった。ガラス基板上に作製されるＴＦＴは素子分離のために、前記結晶質半導体を島状のパターニングにより分離して形成している。その場合において、結晶粒の位置や大きさを指定して形成する事はできなかった。結晶粒内と比較して、結晶粒の界面（結晶粒界）は非晶質構造や結晶欠陥などに起因する再結合中心や捕獲中心が無数に存在している。この捕獲中心にキャリアがトラップされると、結晶粒界のポテンシャルが上昇し、キャリアに対して障壁となるため、キャリアの電流輸送特性を低下することが知られている。チャネル形成領域の半導体膜の結晶性は、ＴＦＴの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】
このような問題を解決するために、レーザアニール法において、位置制御され、しかも大粒径の結晶粒を形成する様々な試みがなされている。ここではまず、半導体膜にレーザビームを照射した後の前記半導体膜の固化過程について説明する。
【０００９】
レーザビームの照射によって完全溶融した液体半導体膜中に固相核生成が発生するまでにはある程度の時間が掛かり、完全溶融領域において無数の均一（あるいは不均一）核生成が発生し、結晶成長することで、前記液体半導体膜の固化過程は終了する。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。
【００１０】
また、レーザビームの照射によって前記半導体膜が完全溶融することなく、固相半導体領域が部分的に残存している場合には、レーザビームの照射後、直ちに前記固相半導体領域から結晶成長が始まる。既に述べたように、完全溶融領域において核生成が発生するにはある程度時間が掛かる。そのため、完全溶融領域において核生成が発生するまでの間に、前記半導体膜の膜面に対する平行方向（以下、ラテラル方向と呼ぶ）に結晶成長の先端である固液界面（固相半導体領域と完全溶融領域との界面を指し、ここでは結晶核の成長の先端に相当する。）が移動することで、結晶粒は膜厚の数十倍もの長さに成長する。このような成長は、完全溶融領域において無数の均一（あるいは不均一）核生成が発生し、結晶成長することで終了する。以下、この現象をスーパーラテラル成長と言う。
【００１１】
非晶質半導体膜や結晶質半導体膜においても、前記スーパーラテラル成長が実現するレーザビームのエネルギー領域は存在する。しかし、前記エネルギー領域は非常に狭く、また、大粒径の結晶粒の得られる位置については制御できなかった。さらに、大粒径の結晶粒以外の領域は無数の核生成が発生した微結晶領域、もしくは非晶質領域であった。
【００１２】
以上に説明したように、半導体膜が完全溶融するレーザビームのエネルギー領域でラテラル方向の温度勾配を制御する（ラテラル方向への熱流を生じさせる）ことが出来れば、結晶粒の成長位置および成長方向を制御することが出来る。この方法を実現するために様々な試みがなされている。
【００１３】
例えば、「R.Ishihara and A.Burtsev: AM-LCD '98.,p153-p156,1998」では、基板と下地の酸化珪素膜との間に高融点金属膜を形成し、前記高融点金属膜の上方に非晶質珪素膜を形成し、エキシマレーザのレーザビームを基板の表面側（本明細書中では膜が形成されている面と定義する）と裏面側（本明細書中では膜が形成されている面と反対側の面と定義する）の両側から照射するレーザアニール法についての報告がある。基板の表面側から照射されるレーザビームは、珪素膜に吸収されて熱に変わる。一方、基板の裏面側から照射されるレーザビームは前記高融点金属膜に吸収されて熱に変わり、前記高融点金属膜を高温で加熱する。加熱された前記高融点金属膜と珪素膜の間の前記酸化珪素膜が、熱の蓄積層として働くため、溶融している珪素膜の冷却速度を遅くする事ができる。ここでは、高融点金属膜を任意の場所に形成することにより、任意の場所に最大で直径６．４μｍの結晶粒を得ることができることが報告されている。
【００１４】
また、コロンビア大のJames S. Im氏らは、任意の場所にスーパーラテラル成長を実現させることの出来るSequential Lateral Solidification method（以下、ＳＬＳ法と言う。）を示した。ＳＬＳ法は、１ショット毎にスリット状のマスクをスーパーラテラル成長が行なわれる距離程度（約０．７５μｍ）ずらして、結晶化を行なうものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは特願平１１−３５１０６０号に、下地に段差を設けて、結晶粒の大粒径化を行なう方法について述べている。ここで前記方法について説明する。
【００１６】
図１（Ａ）に下地絶縁膜に段差を設けた場合の第１のサンプルを示す。前記第１のサンプルは合成石英ガラス基板上に窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）上に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成している。下地絶縁膜である窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）には段差を設けて、膜厚が薄い部分と厚い部分を持つ。ここで、本明細書中では窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）は組成比がＳｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％である酸化窒化珪素膜であり、窒化酸化珪素膜（Ｂ−ｔｙｐｅ）は組成比がＳｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％である酸化窒化珪素膜であるとする。このような第１のサンプルに対し、基板の表面側からレーザビームを照射して、非晶質珪素膜を結晶化する場合の熱伝導解析シミュレーションを行なった。その結果を図１（Ｂ）に示す。但し、計算を行なう際に用いた条件として、レーザビームの波長を３０８ｎｍ、照射エネルギーを４００ｍＪ／ｃｍ2、パルス幅（レーザビームの出力時間）を３０ｎｓとし、真空中でレーザビームを照射するものとした。その他、計算の際に用いたパラメータについては表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
図１（Ｂ）のような結果が得られるのは、下地絶縁膜が熱容量として働くことで温度勾配が発生するからである。図１（Ａ）のＢ領域は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷却する。逆にＣ領域は、Ｂ領域からＣ領域直下の下地絶縁膜に逃げてくる熱があるため、温度が下がりにくくなっている。したがって、Ｂ領域とＣ領域、または、Ｂ領域とＡ領域とでは温度勾配が生じる。温度勾配が生じることによって、温度の低いＢ領域から結晶成長が始まり、温度の高いＣ領域またはＡ領域へと固液界面が移動するので、大粒径の結晶粒を得ることができる。
【００１９】
つまり、従来のガラス基板上に作製されたＴＦＴで使われている構造、すなわちガラス基板上に下地絶縁膜を形成し、前記下地絶縁膜上に半導体膜を形成する構造と同じ構造であるが、特願平１１−３５１０６０号では下地絶縁膜に対して所望の位置にエッチングを行なって段差を設けている。このようなサンプルに対し、基板の表面側からレーザビームを照射すると、前記下地絶縁膜の段差の形状に対応して半導体膜内部に温度分布が発生し、ラテラル成長の発生場所、方向を制御することができる。
【００２０】
R. Ishihara氏らの方法により形成された半導体膜を活性層としてトップゲート型のＴＦＴを作製することは構造的には可能である。しかしながら、半導体膜と高融点金属膜との間に設けられた酸化珪素膜により寄生容量が発生するので、消費電力が増加し、ＴＦＴの高速動作を実現することは困難となる。一方、高融点金属膜をゲート電極とすることにより、ボトムゲート型または逆スタガ型のＴＦＴに対しては有効に適用でき得ると考えられる。しかし、基板上に酸化珪素膜を形成し、前記酸化珪素膜上に高融点金属膜を形成し、前記高融点金属膜上に非晶質珪素膜を形成する構造において、非晶質珪素膜の膜厚を除いて考えたとしても、高融点金属膜と酸化珪素膜の膜厚は、結晶化工程において適した膜厚と、ＴＦＴ素子としての電気的特性において適した膜厚とは必ずしも一致しないので、結晶化工程における最適設計と素子構造の最適設計とを両方同時に満足することができない。
【００２１】
また、透光性のない高融点金属膜をガラス基板の全面に形成すると、透過型の液晶表示装置を作製することは不可能になってしまう。高融点金属材料として使用されるクロム（Ｃｒ）膜やチタン（Ｔｉ）膜は内部応力が高いので、ガラス基板との密着性に問題が生じる可能性が高い。さらに、内部応力の影響はこの上層に形成する半導体膜へも及び、形成された結晶質半導体膜に歪みを与える力として作用する可能性が高い。
【００２２】
一方、ＴＦＴにおいて重要なパラメータである閾値電圧（以下、Ｖthと記す。）を所定の範囲内に制御するためには、チャネル形成領域の荷電子制御のほかに、活性層に密接して絶縁膜で形成する下地膜やゲート絶縁膜の荷電欠陥密度を低減させることや、その内部応力のバランスを考慮する必要がある。このような要求に対して、酸化珪素膜や酸化窒化珪素膜などの珪素を構成元素として含む材料が適していた。したがって、基板と下地膜との間に高融点金属膜を設けることは、そのバランスを崩してしまうことが懸念される。
【００２３】
また、ＳＬＳ法は、マスクと基板との相対的な位置決めの技術にミクロン単位での精密な制御が必要であり、通常のレーザ照射装置と比較して複雑な装置になってしまう。さらに、大面積領域を有する液晶ディスプレイに適用されるＴＦＴの作製に用いるにはスループットに問題がある。
【００２４】
本発明はこれらのような問題点を解決するための技術であり、結晶粒の位置とその大きさを制御した結晶質半導体膜を作製し、さらに前記結晶質半導体膜をＴＦＴのチャネル形成領域に用いることにより、高速動作が可能なＴＦＴを実現する。さらにそのようなＴＦＴを透過型の液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス材料を用いた表示装置などのさまざまな半導体装置に適用できる技術を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
合成石英ガラス基板上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜上に窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）上に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成する第２のサンプルを用いて、シミュレーションを行なう。前記第２のサンプルに対し、基板の裏面側からレーザビームを照射し、非晶質珪素膜に対する前記レーザビームの反射率の計算を行なった結果を図２〜図３に示す。図２（ａ）は窒化珪素膜の膜厚を５０ｎｍに固定した場合の窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）膜厚依存の計算結果を示し、図２（ｂ）は窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）膜厚を１００ｎｍに固定した場合の窒化珪素膜の膜厚依存の計算結果を示している。計算を行なう際、レーザビームの波長は３０８ｎｍとし、その他のパラメータについては表１に示したものを用いた。
【００２６】
図２（ａ）より、同じレーザビームの照射エネルギーであっても窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を変化させることによって、非晶質珪素膜に対する反射率が周期的に変化していることが分かる。また、図２（ｂ）より、同じレーザビームの照射エネルギーであっても窒化珪素膜の膜厚を変化させることによって、非晶質珪素膜に対する反射率が周期的に変化していることが分かる。
【００２７】
次に、前記第２のサンプルに対して、レーザビームの波長を５３２ｎｍにして計算した結果を図３に示す。図３（ａ）は窒化珪素膜の膜厚を５０ｎｍに固定した場合の窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚依存の計算結果を示し、図３（ｂ）は窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を１００ｎｍに固定した場合の窒化珪素膜の膜厚依存の計算結果を示している。また、計算を行なう際に用いたパラメータについては表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】
図３（ａ）より、同じレーザビームの照射エネルギーであっても窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を変化させることによって、非晶質珪素膜に対する反射率が周期的に変化していることが分かる。また、図３（ｂ）より、窒化珪素膜の膜厚を変化させることによって、非晶質珪素膜に対する反射率が周期的に変化していることが分かる。
【００３０】
つまり、基板の裏面側からレーザビームを照射する場合、屈折率の異なる複数の下地絶縁膜のうち、少なくとも１層の下地絶縁膜の膜厚を変化させることによって、前記非晶質珪素膜に対する前記レーザビームの実効的な照射強度を変化させることが出来ることがわかる。さらに、前記非晶質珪素膜に対する反射率の周期的な変化はレーザビームの波長を変えても現れることが分かる。但し、反射率の変化の周期はレーザビームの波長、下地絶縁膜の膜厚等によって異なる。
【００３１】
次に、合成石英ガラス基板上に下層窒化酸化珪素膜を形成し、前記下層窒化酸化珪素膜上に膜厚１００ｎｍの窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）上に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成する第３のサンプルを用いて、シミュレーションを行なう。なお、下層窒化酸化珪素膜とは、窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）や窒化酸化珪素膜（Ｂ−ｔｙｐｅ）と差別化するために用いており、このシミュレーションにおいて下層窒化酸化珪素膜の組成比を変えることで、前記下層窒化酸化珪素膜の屈折率を変えている。このような第３のサンプルに対し、基板の裏面側から波長３０８ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）より、前記下層窒化酸化珪素膜の屈折率の変化に伴って、非晶質珪素膜に対する反射率も変化していることがわかる。
【００３２】
一方、合成石英ガラス基板上に膜厚１００ｎｍの窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）上に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成する第４のサンプルに、波長３０８ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質半導体膜に対する反射率は、図２（ｂ）の窒化珪素膜の膜厚が０ｎｍの場合を読み取れば、４２．５％であることが分かる。つまり、下層窒化酸化珪素膜の組成比における窒素の割合を増やして、前記下層窒化酸化珪素膜の膜質を窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）に近付けると、非晶質珪素膜に対するレーザビームの反射率は、下地絶縁膜を下層窒化酸化珪素膜と窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の積層にした場合と、窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）のみの場合と同程度になる。つまり、屈折率が近い下地絶縁膜を積層にして、前記下地絶縁膜のうちの１層に段差を設けて膜厚に段階をつけても、半導体膜におけるレーザビームの強度分布が生じず、積層にした意味があまりないことがわかる。
【００３３】
続いて、第３のサンプルに波長５３２ｎｍのレーザビームを基板の裏面側から照射し、下層窒化酸化珪素膜の組成比を変えることで、前記下層窒化酸化珪素膜の屈折率を変化させ、非晶質珪素膜に対する反射率を変化させている。その結果を図１０（ｂ）に示す。一方、前記第４のサンプルに波長５３２ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質半導体膜に対する反射率は、図３（ｂ）の窒化珪素膜膜厚が０ｎｍのところから読み取れば、１０％であることが分かる。波長５３２ｎｍのレーザビームの場合でも、下層窒化酸化珪素膜の組成比を変化させて、前記下層窒化酸化珪素膜の膜質を窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）に近付けると、非晶質珪素膜に対する反射率は下地絶縁膜を下層窒化酸化珪素膜と窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の積層にした場合と、窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）のみの場合と同程度になる。つまり、波長５３２ｎｍのレーザビームを用いた場合でも、屈折率が近い下地絶縁膜を積層にして、前記下地絶縁膜のうちの１層に段差を設けて膜厚に段階をつけても、非晶質珪素膜においてレーザビームの実効的な強度分布が生じず、積層にした意味があまりないことがわかる。
【００３４】
また、表２より、窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）、コーニング社製１７３７基板、および合成石英ガラス基板は波長５３２ｎｍに対する屈折率が同程度になっている。そこで、基板として１７３７ガラス基板や合成石英ガラス基板を用い、前記基板上に段差を設けて膜厚に段階をつけた窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）上に非晶質珪素膜を形成し、前記基板の裏面側からレーザビームを照射する。しかしながら、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）に設けた段差よりも前記基板の表面の凹凸の方が粗いため、前記基板の裏面側からレーザビームを照射しても、前記非晶質珪素膜において実効的なレーザビームの強度分布がほとんど生じない。つまり、用いるレーザビームの波長に対して、基板上に成膜する下地絶縁膜は、前記基板と同程度の屈折率では意味がなく、前記基板とは屈折率の異なるものにする必要があることがわかる。
【００３５】
このように、非晶質半導体膜に対する反射率が変化するのは、積層した複数の下地絶縁膜の薄膜の干渉効果によるものであり、積層した複数の下地絶縁膜の膜厚と屈折率の組み合わせで、任意のレーザビームの強度分布を得ることができる。以上のことから、本発明は、複数の下地絶縁膜を用い、かつ、前記複数の下地絶縁膜のうち少なくとも１層は段差を設けて膜厚に段階を付けることによって、大粒径で、しかも位置制御された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。但し、複数の下地絶縁膜は屈折率の異なる少なくとも２種類の絶縁膜を用いるものとし、レーザビームの照射は基板の裏面側から、または基板の表面側と裏面側の両側から行なうものとする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
本実施形態を図４を用いて説明する。図４（ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。例えば、コーニング社製の７０５９ガラスや１７３７ガラスなどを好適に用いることが出来る。
【００３７】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１００２を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５０ｎｍ形成する。
【００３８】
この上に前記第１の下地絶縁膜１００２と屈折率の異なる第２の下地絶縁膜１００３を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１３０〜１５０ｎｍ形成する。
【００３９】
第２の下地絶縁膜１００３を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が１３０〜１５０ｎｍの部分と７８〜９８ｎｍの部分を有する第３の下地絶縁膜１００４を得る（図４（ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００４０】
前記第３の下地絶縁膜１００４を２段階の膜厚にするのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ａ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値６２．５％程度に相当する膜厚が１３０〜１５０ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２２．７％程度に相当する膜厚が７８〜９８ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第３の下地絶縁膜１００４の２段階の膜厚の差は、この後に形成される非晶質半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第２の下地絶縁膜１００４の段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保するのが望ましい。
【００４１】
図４（ｂ）に示す非晶質半導体膜１００５を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに、段差を持つ第３の下地絶縁膜１００４に沿って形成する。本実施形態では非晶質珪素膜を５５ｎｍの膜厚で形成する。但し、前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００４２】
図４（ｃ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図であり、図４（ｄ）では基板の表面側と裏面側の両側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、いずれかの方法を用いることとする。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【００４３】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【００４４】
前述のいずれかのレーザ発振器を用いて、図４（ｃ）または（ｄ）のいずれかの照射方法で前記非晶質半導体膜の結晶化を行なう。既に述べたように、第３の下地絶縁膜１００４の膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、前記非晶質半導体膜１００５に対する前記レーザビームの反射率は領域Ａでは２２．７％程度、領域Ｂでは６２．５％程度になっており、レーザビームの実効的な強度が異なっている。
【００４５】
さらに、図４（ｃ）または図４（ｄ）の第３の下地絶縁膜１００４における段差端（領域Ａと領域Ｂの境界）は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第２の下地絶縁膜における段差端上の半導体膜から固相化が始まり、結晶核１００６が発生する。この結晶核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域Ａまたは領域Ｂに向かって結晶成長が進行する。但し、領域Ａの方が領域Ｂよりレーザビームの吸収率が高いため、結晶核は１００７で示す方向へ成長するので、領域Ａの半導体膜にはより大粒径の結晶粒が形成される。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。（図４（ｅ））
【００４６】
レーザビームを照射した後、前記結晶質半導体膜は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、あるいは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された結晶質半導体膜の領域Ａをチャネル形成領域として、ＴＦＴを作製することにより、前記ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【００４７】
［実施形態２］
本実施形態を図５を用いて説明する。図５（ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。例えば、コーニング社製の７０５９ガラスや１７３７ガラスなどを好適に用いることが出来る。
【００４８】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１００９を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５５〜８５ｎｍ形成する。
【００４９】
前記第１の下地絶縁膜１００９を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が５５〜８５ｎｍの部分と２５〜４５ｎｍの部分を有する第２の下地絶縁膜１０１０を得る（図５（ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００５０】
この上に前記第２の下地絶縁膜１０１０と屈折率の異なる第３の下地絶縁膜１０１１を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１００ｎｍ形成する。
【００５１】
前記第２の下地絶縁膜１０１０を２段階の膜厚にしているのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ｂ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値４２．５％程度に相当する膜厚が５５〜８５ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２０％程度に相当する膜厚が２５〜４５ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第２の下地絶縁膜１０１０の２段階の膜厚の差は、この後に形成される非晶質半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第２の下地絶縁膜１０１０の段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保するのが望ましい。
【００５２】
図５（ｂ）に示す非晶質半導体膜１０１２を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに第３の下地絶縁膜１０１１に沿って形成する。本実施形態では、非晶質珪素膜を５５ｎｍ形成する。但し、前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００５３】
図５（ｃ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図であり、図５（ｄ）では基板の表面側と裏面側の両側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、いずれかの方法を用いることとする。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【００５４】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【００５５】
前述のいずれかのレーザ発振器を用いて、図５（ｃ）または（ｄ）のいずれかの照射方法で非晶質半導体膜の結晶化を行なう。既に述べたように、第２の下地絶縁膜１０１０の膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、前記非晶質半導体膜１０１２に対する前記レーザビームの反射率は領域Ａでは２０％程度、領域Ｂでは４２．５％程度になっており、レーザビームの実効的な強度が異なっている。
【００５６】
さらに、図５（ｃ）または図５（ｄ）の第２の下地絶縁膜１０１０における段差端（領域Ａと領域Ｂの境界）は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第２の下地絶縁膜における段差端上の半導体膜から固相化が始まり、結晶核１００６が発生する。この結晶核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域Ａまたは領域Ｂに向かって結晶成長が進行する。但し、領域Ａの方が領域Ｂよりレーザビームの吸収率が高いため、結晶核は１００７で示す方向へ成長するので、領域Ａの半導体膜にはより大粒径の結晶粒が形成される。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。（図５（ｅ））
【００５７】
レーザビームを照射した後、前記結晶質半導体膜は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、あるいは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された結晶質半導体膜の領域Ａをチャネル形成領域として、ＴＦＴを作製することにより、前記ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【００５８】
［実施形態３］
本実施形態を図６を用いて説明する。図６（ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。例えば、コーニング社製の７０５９ガラスや１７３７ガラスなどを好適に用いることが出来る。
【００５９】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１０１６を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５０ｎｍ形成する。
【００６０】
この上に前記第１の下地絶縁膜１０１６と屈折率の異なる第２の下地絶縁膜１０１７を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を７８〜９８ｎｍ形成する。
【００６１】
第２の下地絶縁膜１０１７を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が２５〜４５ｎｍの部分と７８〜９８ｎｍの部分を有する第３の下地絶縁膜１０１８を得る（図６（ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００６２】
前記第３の下地絶縁膜１０１８を２段階の膜厚にするのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ａ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値６２．５％程度に相当する膜厚が２５〜４５ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２２．７％程度に相当する膜厚が７８〜９８ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第３の下地絶縁膜１０１８の２段階の膜厚の差は、この後に形成される非晶質半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第３の下地絶縁膜１０１８の段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保するのが望ましい。
【００６３】
図６（ｂ）に示す非晶質半導体膜１０１９を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに、段差を持つ第３の下地絶縁膜１０１８に沿って形成する。本実施形態では非晶質珪素膜を５５ｎｍ形成する。但し、前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００６４】
図６（ｃ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図であり、図６（ｄ）では基板の表面側と裏面側の両側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、いずれかの方法を用いることとする。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【００６５】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【００６６】
前述のいずれかのレーザ発振器を用いて、図６（ｃ）または（ｄ）のいずれかの照射方法で前記非晶質半導体膜の結晶化を行なう。既に述べたように、第３の下地絶縁膜１０１８の膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、前記非晶質半導体膜１０１９対する前記レーザビームの反射率は領域Ａでは２２．７％程度、領域Ｂでは６２．５％程度になっており、レーザビームの実効的な強度が異なっている。
【００６７】
さらに、図６（ｃ）または図６（ｄ）の第３の下地絶縁膜１０１８における段差端（領域Ａと領域Ｂの境界）は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第３の下地絶縁膜における段差端上の半導体膜から固相化が始まり、結晶核１００６が発生する。この結晶核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域Ａまたは領域Ｂに向かって結晶成長が進行する。但し、領域Ａの方が領域Ｂよりレーザビームの吸収率が高いため、結晶核は１００７で示す方向へ成長するので、領域Ａの半導体膜にはより大粒径の結晶粒が形成される。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。（図６（ｅ））
【００６８】
レーザビームを照射した後、前記結晶質半導体膜は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、あるいは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された結晶質半導体膜の領域Ａをチャネル形成領域として、ＴＦＴを作製することにより、前記ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【００６９】
【実施例】
［実施例１］
ここでは、本発明のシミュレーション結果について図７〜８を用いて説明する。
【００７０】
図７（ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。本実施例では合成石英ガラス基板を用いている。
【００７１】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１０２３を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５０ｎｍ形成した。
【００７２】
前記第１の下地絶縁膜１０２３上に前記第１の下地絶縁膜と屈折率の異なる第２の下地絶縁膜１０２４を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１４０ｎｍ形成した。
【００７３】
前記第２の下地絶縁膜１０２４を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が１４０ｎｍの部分と８８ｎｍの部分を有する第３の下地絶縁膜１０２５を得る（図７（ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００７４】
前記第３の下地絶縁膜１０２５を２段階の膜厚にするのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ａ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値６２．５％に相当する膜厚が１４０ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２２．７％に相当する膜厚が８８ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第３の下地絶縁膜１０２５の２段階の膜厚の差は、この後に形成される半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第３の下地絶縁膜１０２５の段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保する。
【００７５】
図７（ｂ）に示す非晶質半導体膜１０２６を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに段差を持つ第３の下地絶縁膜１０２５に沿って形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、非晶質珪素膜を５０ｎｍ形成する。前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００７６】
図７（ｃ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、基板の裏面側からの照射、または基板の表面側と裏面側の両側からの照射のいずれかの方法を用いるが、本実施例では、基板の裏面側から照射した。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【００７７】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【００７８】
本実施例ではエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）を用いて、図７（ｃ）の照射方法で非晶質珪素膜の結晶化を行なった。既に述べたように、第３の下地絶縁膜１０２５の膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、非晶質珪素膜に対する前記レーザビームの反射率は領域Ａでは２２．７％程度、領域Ｂでは６２．５％程度になっており、レーザビームの実効的な強度が異なっている。
【００７９】
さらに、図７（ｃ）の第３の下地絶縁膜１０２５における段差端（領域Ａと領域Ｂの境界）は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第３の下地絶縁膜１０２５における段差端から固相化が始まり、結晶核１００６が発生する。この結晶核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域Ａまたは領域Ｂに向かって結晶成長が進行する。但し、領域Ａの方が領域Ｂよりレーザビームの吸収率が高いため、結晶核は１００７で示す方向へ成長するので、領域Ａの半導体膜にはより大粒径の結晶粒が形成される。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。
【００８０】
比較のため、合成石英ガラス基板上に窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成したサンプルに対して、シミュレーションを行い、固相化開始時間の比較を図８に示す。但し、窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚は本実施例で既に示したように、８８ｎｍと１４０ｎｍの２段階の膜厚を持つ。図８は下地段差端（図７（ｃ）の領域Ａと領域Ｂの境界）から領域Ａへの距離と固相開始時間との関係を示している。図８から、例え段差を有する下地膜を用いても、下地膜が１層である場合より、本発明の構成での結晶化は、レーザビームの照射後の半導体膜の固相化がゆっくり進むので、大粒形の結晶粒を得ることができることがわかる。
【００８１】
レーザビームを照射した後、前記結晶質半導体膜は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、あるいは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された結晶質半導体膜の領域Ａをチャネル形成領域として、ＴＦＴを作製することにより、前記ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【００８２】
［実施例２］
ここでは、本発明の構成を用い、非晶質珪素膜を熱処理によって部分的に結晶化させたのち、レーザアニールを行なう方法について説明する。図９（ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。本実施例では合成石英ガラス基板を用いている。
【００８３】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１０２８を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５０ｎｍ形成した。
【００８４】
この上に前記第１の下地絶縁膜１０２８と屈折率の異なる第２の下地絶縁膜１０２９を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１４０ｎｍ形成した。
【００８５】
前記第２の下地絶縁膜１０２９を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が１４０ｎｍの部分と８８ｎｍの部分を有する第３の下地絶縁膜１０３０を得る（図９（ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００８６】
前記第３の下地絶縁膜１０３０を２段階の膜厚にするのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ａ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値６２．５％に相当する膜厚が１４０ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２２．７％に相当する膜厚が８８ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第３の下地絶縁膜１０３０の２段階の膜厚の差は、この後に形成される半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第３の下地絶縁膜１０３０の段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保する。
【００８７】
図９（ｂ）に示す非晶質半導体膜１０３１を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに段差を持つ第３の下地絶縁膜１０３０に沿って形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、非晶質珪素膜を５０ｎｍ形成する。前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００８８】
次に、特開平７−１８３５４０号公報に記載されている方法により、前記非晶質珪素膜を部分的に結晶化させる。ここで、前記方法を簡単に説明する。まず、非晶質半導体膜にニッケルまたは、パラジウム、または鉛等の元素を微量に添加する。添加の方法は、プラズマ処理法や蒸着法、イオン注入法、スパッタ法、溶液塗布法等を利用すればよい。前記添加の後、例えば５５０℃の窒素雰囲気に４時間、非晶質半導体膜を置くと、電気的特性の良好な結晶質半導体膜が得られる。結晶化に最適な加熱温度や加熱時間等は、前記元素の添加量や、非晶質半導体膜の状態による。例えば、前記溶液塗布法を適用し、溶液に酢酸ニッケル溶液を用いるなら、重量換算で濃度１０ｐｐｍのものを５ｍｌ、スピンコート法により膜上全面に塗布して金属含有層１０３２を形成する。（図９（ｂ））次に、基板に対し、温度５００℃の窒素雰囲気に１時間、更に連続的に、温度５５０℃の窒素雰囲気に４時間の加熱を行って、部分的に結晶化した第１の結晶質珪素膜１０３３を得る。（図９（ｃ））
【００８９】
図９（ｄ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、基板の裏面側からの照射、または基板の表面側と裏面側の両側からの照射のいずれかの方法を用いるが、本実施例では、基板の裏面側から照射した。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【００９０】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【００９１】
本実施例ではエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）を用いて、図９（ｄ）の照射方法で非晶質珪素膜の結晶化を行なった。既に述べたように、第３の下地絶縁膜１０３０の膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、前記レーザビームの反射率は領域Ａでは２２．７％程度、領域Ｂでは６２．５％程度になっており、前記第１の結晶質珪素膜１０３３に対するレーザビームの実効的な強度が異なっている。
【００９２】
さらに、図９（ｄ）の第３の下地絶縁膜１０３０における段差端（領域Ａと領域Ｂの境界）は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第３の下地絶縁膜１０３０における段差端から半導体膜の固相化が始まり、結晶核１００６が発生する。この結晶核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域Ａまたは領域Ｂに向かって結晶成長が進行する。但し、領域Ａの方が領域Ｂよりレーザビームの吸収率が高いため、結晶核は１００７で示す方向へ成長するので、領域Ａの半導体膜にはより大粒径の結晶粒が形成される。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。
【００９３】
レーザビームを照射した後、前記結晶質半導体膜は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、あるいは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された結晶質半導体膜の領域Ａをチャネル形成領域として、ＴＦＴを作製することにより、前記ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【００９４】
［実施例３］
ここでは、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製する方法について詳細に図１１〜図１３を用いて説明する。
【００９５】
図１１（Ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。本実施例では合成石英ガラス基板を用いている。
【００９６】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１００ａを公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５０ｎｍ形成した。
【００９７】
この上に前記第１の下地絶縁膜と屈折率の異なる第２の下地絶縁膜１００ｂを公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１４０ｎｍ形成した。
【００９８】
前記第２の下地絶縁膜を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が１４０ｎｍの部分と８８ｎｍの部分を有する第３の下地絶縁膜１００ｃを得る（図１１（Ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００９９】
前記第３の下地絶縁膜１００ｃを２段階の膜厚にするのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ａ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値６２．５％に相当する膜厚が１４０ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２２．７％に相当する膜厚が８８ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第３の下地絶縁膜１００ｂの２段階の膜厚の差は、この後に形成される半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第３の下地絶縁膜１００ｂの段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保する。
【０１００】
図１１（Ｃ）に示す非晶質半導体膜１０１を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに段差を持つ第３の下地絶縁膜１００ｃに沿って形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、非晶質珪素膜を５０ｎｍ形成する。前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【０１０１】
図１１（Ｃ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、基板の裏面側からの照射、または基板の表面側と裏面側の両側からの照射のいずれかの方法を用いるが、本実施例では、基板の裏面側から照射した。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【０１０２】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【０１０３】
本実施例ではエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）を用いて、図１１（Ｃ）の照射方法で非晶質珪素膜の結晶化を行なった。既に述べたように、第３の下地絶縁膜１００ｃの膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、非晶質半導体膜に対する前記レーザビームの反射率は領域Ａでは６２．５％程度、領域Ｂでは２２．７％程度になっており、レーザビームの実効的な強度が異なっている。
【０１０４】
さらに、図１１（Ｃ）の第３の下地絶縁膜における段差端は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第３の下地絶縁膜１００ｃにおける段差端上の半導体膜から固相化が始まり、結晶の核が発生する。この核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域に向かって結晶成長が進行する。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。
【０１０５】
レーザビームを照射した後、結晶質半導体膜をフォトリソグラフィー法を用いたパターニング処理によって、半導体層１０２〜１０６を形成した。
【０１０６】
また、半導体層１０２〜１０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【０１０７】
次いで、半導体層１０２〜１０６を覆うゲート絶縁膜１０７を形成する。ゲート絶縁膜１０７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。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の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。
【０１０８】
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電気的特性を得ることができる。
【０１０９】
次いで、図１１（Ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜１０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜１０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜１０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜１０９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ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。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。
【０１１０】
なお、本実施例では、第１の導電膜１０８をＴａＮ、第２の導電膜１０９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、ＡｇＰｄＣｕ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。
【０１１１】
次に、フォトリソグラフィー法を用いてレジストからなるマスク１１０〜１１５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ＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。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。
【０１１２】
この後、レジストからなるマスク１１０〜１１５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（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【０１１３】
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１１７〜１２２（第１の導電層１１７ａ〜１２２ａと第２の導電層１１７ｂ〜１２２ｂ）を形成する。１１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層１１７〜１２２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。
【０１１４】
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１２（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１×１０13〜５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を１．５×１０15ａｔｏｍｓ／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１１７〜１２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に高濃度不純物領域１２３〜１２７が形成される。高濃度不純物領域１２３〜１２７には１×１０20〜１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１１５】
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１の導電層１２８ｂ〜１３３ｂを形成する。一方、第２の導電層１１７ａ〜１２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の導電層１２８ａ〜１３３ａを形成する。次いで、第２のドーピング処理を行って図１２（Ｂ）の状態を得る。ドーピングは第２の導電層１１７ａ〜１２２ａを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。こうして、第１の導電層と重なる不純物領域１３４〜１３８を形成する。この不純物領域へ添加されたリン（Ｐ）の濃度は、第１の導電層のテーパー部の膜厚に従って緩やかな濃度勾配を有している。なお、第１の導電層のテーパー部と重なる半導体層において、第１の導電層のテーパー部の端部から内側に向かって若干、不純物濃度が低くなっているものの、ほぼ同程度の濃度である。また、第１の不純物領域１２３〜１２７にも不純物元素が添加され、不純物領域１３９〜１４３を形成する。
【０１１６】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第３のエッチング処理を行なう。この第３のエッチング処理では第１の導電層のテーパー部を部分的にエッチングして、半導体層と重なる領域を縮小するために行われる。第３のエッチングは、エッチングガスにＣＨＦ3を用い、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いて行なう。第３のエッチングにより、第１の導電層１４４〜１４９が形成される。この時、同時に絶縁膜１１６もエッチングされて、絶縁膜１５０ａ〜１５０ｅ、１５１が形成される。
【０１１７】
上記第３のエッチングによって、第１の導電層１４４〜１４８と重ならない不純物領域（ＬＤＤ領域）１３４ａ〜１３８ａが形成される。なお、不純物領域（ＧＯＬＤ領域）１３４ｂ〜１３８ｂは、第１の導電層１４４〜１４８と重なったままである。
【０１１８】
このようにすることで、本実施例は、第１の導電層１４４〜１４８と重なる不純物領域（ＧＯＬＤ領域）１３４ｂ〜１３８ｂにおける不純物濃度と、第１の導電層１４４〜１４８と重ならない不純物領域（ＬＤＤ領域）１３４ａ〜１３８ａにおける不純物濃度との差を小さくすることができ、信頼性を向上させることができる。
【０１１９】
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１５２〜１５４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１５５〜１６０を形成する。第２の導電層１２８ａ〜１３２ａ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１５５〜１６０はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。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１５２〜１５４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１５５〜１６０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２×１０20〜２×１０21atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
次いで、レジストからなるマスク１５２〜１５４を除去して第１の層間絶縁膜１６１を形成する。この第１の層間絶縁膜１６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜１６１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。
【０１２２】
次いで、図１３（Ｂ）に示すように、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行なう。この活性化工程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１ｐｐｍ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、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。
【０１２３】
なお、本実施例では、上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む不純物領域１３９、１４１、１４２、１５５、１５８にゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。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、良好な電気的特性を達成することができる。
【０１２４】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活性化処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行なうことが好ましい。
【０１２５】
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）を行っても良い。
【０１２６】
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、エキシマレーザやＹＡＧレーザ等のレーザビームを照射することが望ましい。
【０１２７】
次いで、第１の層間絶縁膜１６１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１６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いた。また、第２の層間絶縁膜１６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。
【０１２８】
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。
【０１２９】
そして、駆動回路において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線１６３〜１６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。
【０１３０】
また、画素部においては、画素電極１７０、ゲート配線１６９、接続電極１６８を形成する。（図１３（Ｃ））この接続電極１６８によりソース配線（１４３ｂと１４９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１６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極１７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層１５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極１７０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。
【０１３１】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【０１３２】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域１７１、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層１４４と重なる低濃度不純物領域１３４ｂ（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域１３４ａ（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１３９を有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極１６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域１７２、ゲート電極と重なる不純物領域１５７、ゲート電極の外側に形成される不純物領域１５６、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１５５を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域１７３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層１４６と重なる低濃度不純物領域１３６ｂ（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域１３７ａ（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１４１を有している。
【０１３３】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域１７４、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層１４７と重なる低濃度不純物領域１３７ｂ（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域１３７ａ（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１４２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１５８〜１６０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１５１を誘電体として、電極（１４８と１３２ｂの積層）と、半導体層１５８〜１６０とで形成している。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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１４に示す。なお、図１１〜図１３に対応する部分には同じ符号を用いている。図１３中の鎖線Ａ−Ａ’は図１４中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１３中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１４中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１３６】
また、本実施例で示す工程に従えば、アクティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数を５枚とすることができる。その結果、工程を短縮し、製造コストの低減及び歩留まりの向上に寄与することができる。
【０１３７】
［実施例４］
本実施例では、実施例３で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１５を用いる。
【０１３８】
まず、実施例３に従い、図１３（ｃ）の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１３（ｃ）のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極１７０上に配向膜４７０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４７０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（図示しない）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。
【０１３９】
次いで、対向基板４７１を用意する。次いで、対向基板４７１上に着色層４７２、４７３、平坦化膜４７４を形成する。赤色の着色層４７２と青色の着色層４７３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。
【０１４０】
本実施例では、実施例３に示す基板を用いている。従って、実施例３の画素部の上面図を示す図１４では、少なくともゲート配線１６９と画素電極１７０の間隙と、ゲート配線１６９と接続電極１６８の間隙と、接続電極１６８と画素電極１７０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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
次いで、平坦化膜４７４上に透明導電膜からなる対向電極４７５を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜４７６を形成し、ラビング処理を施した。
【０１４３】
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４７７で貼り合わせる。シール材４７７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４７８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４７８には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１５に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１４４】
以上のようにして作製される液晶表示パネルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１４５】
［実施例５］
本発明を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部は様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＣディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＬディスプレイ）に用いることが出来る。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出来る。
【０１４６】
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（リア型またはフロント型）、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。それらの一例を図１６、図１７及び図１８に示す。
【０１４７】
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明を画像入力部３００２、表示部３００３やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１４８】
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明を表示部３１０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１４９】
図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５やその他の信号制御回路に適用出来る。
【０１５０】
図１６（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。本発明は表示部３３０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５１】
図１６（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行なうことが出来る。本発明は表示部３４０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５２】
図１６（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本願発明を表示部３５０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５３】
図１７（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明は投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５４】
図１７（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明は投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５５】
なお、図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１７（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１５６】
また、図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１７（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１５７】
ただし、図１７に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置での適用例は図示していない。
【０１５８】
図１８（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本願発明を音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５９】
図１８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明は表示部４００２、４００３やその他の信号回路に適用することが出来る。
【０１６０】
図１８（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。本発明は表示部４１０３に適用することが出来る。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。
【０１６１】
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１〜４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出来る
【０１６２】
【発明の効果】
本発明の構成を採用することにより、以下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。
（ａ）従来のＴＦＴの作製プロセスに完全に適合した、簡単な構造である。
（ｂ）下地絶縁膜の膜厚と屈折率は、簡単に、かつ精密に制御することが可能である。そのため、レーザビームの強度分布も、精密に位置制御しやすい。
（ｃ）スリットなどの位置決めのために、レーザ照射装置に特別なミクロンオーダーでの精密な位置決め技術は不要であり、通常のレーザ照射装置をそのまま利用できる。
（ｄ）以上の利点を満たした上で、位置制御した大粒径の結晶粒を作製できる方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）本発明者らが特願平１１−３５１０６０号で開示した発明の一例を示す図。
（Ｂ）（Ａ）の各点における温度履歴を示す図。
【図２】（ａ）窒化珪素膜の膜厚を固定し窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を変化させて、第２のサンプルに対し、基板の裏面側から波長３０８ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
（ｂ）窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を固定し窒化珪素膜の膜厚を変化させて、第２のサンプルに対し、基板の裏面側から波長３０８ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
【図３】 （ａ）窒化珪素膜の膜厚を固定し窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を変化させて、第２のサンプルに対し、基板の裏面側から波長５３２ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
（ｂ）窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を固定し窒化珪素膜の膜厚を変化させて、第２のサンプルに対し、基板の裏面側から波長５３２ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
【図４】 本発明が開示する下地膜形成とレーザビームの照射の例を示す図。
【図５】 本発明が開示する下地膜形成とレーザビームの照射の例を示す図。
【図６】 本発明が開示する下地膜形成とレーザビームの照射の例を示す図。
【図７】 本発明が開示する下地膜形成とレーザビームの照射の例を示す図。
【図８】 本発明が開示する構成と特願平１１−３５１０６０号で開示した発明の一例における固相結晶化開始時間の比較を示す図。
【図９】 本発明が開示する下地膜形成とレーザビームの照射の例を示す図。
【図１０】（ａ）下層窒化酸化珪素膜の屈折率を変化させ、第３のサンプルに対し、基板の裏面側から波長３０８ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
（ｂ）下層窒化酸化珪素膜の屈折率を変化させ、第３のサンプルに対し、、基板の裏面側から波長５３２ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１２】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１３】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１４】 画素部の画素を示す上面図。
【図１５】 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１６】 半導体装置の例を示す図。
【図１７】 半導体装置の例を示す図。
【図１８】 半導体装置の例を示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと言う）で構成された回路を有する半導体装置の作製方法に関する。例えば、液晶表示装置に代表される電気光学装置、及び電気光学装置を部品として搭載した電気機器の構成に関する。また、前記装置の作製方法に関する。なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装置全般を指し、上記電気光学装置及び電気機器もその範疇にあるとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された非晶質半導体膜に対し、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。上記非晶質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、非晶質半導体膜のみ高いエネルギーを与えることが出来る。
【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レーザビームを、被照射面において、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、レーザビームを走査させて(あるいはレーザビーム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ビーム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ビーム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。その技術は１枚のガラス基板上に画素部を形成するＴＦＴ（画素ＴＦＴ）と、画素部の周辺に設けられる駆動回路のＴＦＴを形成したモノシリック型の液晶表示装置を可能とした。
【０００７】
しかし、レーザアニール法で作製される結晶質半導体膜は複数の結晶粒が集合して形成され、その結晶粒の位置と大きさはランダムなものであった。ガラス基板上に作製されるＴＦＴは素子分離のために、前記結晶質半導体を島状のパターニングにより分離して形成している。その場合において、結晶粒の位置や大きさを指定して形成する事はできなかった。結晶粒内と比較して、結晶粒の界面（結晶粒界）は非晶質構造や結晶欠陥などに起因する再結合中心や捕獲中心が無数に存在している。この捕獲中心にキャリアがトラップされると、結晶粒界のポテンシャルが上昇し、キャリアに対して障壁となるため、キャリアの電流輸送特性を低下することが知られている。チャネル形成領域の半導体膜の結晶性は、ＴＦＴの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】
このような問題を解決するために、レーザアニール法において、位置制御され、しかも大粒径の結晶粒を形成する様々な試みがなされている。ここではまず、半導体膜にレーザビームを照射した後の前記半導体膜の固化過程について説明する。
【０００９】
レーザビームの照射によって完全溶融した液体半導体膜中に固相核生成が発生するまでにはある程度の時間が掛かり、完全溶融領域において無数の均一（あるいは不均一）核生成が発生し、結晶成長することで、前記液体半導体膜の固化過程は終了する。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。
【００１０】
また、レーザビームの照射によって前記半導体膜が完全溶融することなく、固相半導体領域が部分的に残存している場合には、レーザビームの照射後、直ちに前記固相半導体領域から結晶成長が始まる。既に述べたように、完全溶融領域において核生成が発生するにはある程度時間が掛かる。そのため、完全溶融領域において核生成が発生するまでの間に、前記半導体膜の膜面に対する平行方向（以下、ラテラル方向と呼ぶ）に結晶成長の先端である固液界面（固相半導体領域と完全溶融領域との界面を指し、ここでは結晶核の成長の先端に相当する。）が移動することで、結晶粒は膜厚の数十倍もの長さに成長する。このような成長は、完全溶融領域において無数の均一（あるいは不均一）核生成が発生し、結晶成長することで終了する。以下、この現象をスーパーラテラル成長と言う。
【００１１】
非晶質半導体膜や結晶質半導体膜においても、前記スーパーラテラル成長が実現するレーザビームのエネルギー領域は存在する。しかし、前記エネルギー領域は非常に狭く、また、大粒径の結晶粒の得られる位置については制御できなかった。さらに、大粒径の結晶粒以外の領域は無数の核生成が発生した微結晶領域、もしくは非晶質領域であった。
【００１２】
以上に説明したように、半導体膜が完全溶融するレーザビームのエネルギー領域でラテラル方向の温度勾配を制御する（ラテラル方向への熱流を生じさせる）ことが出来れば、結晶粒の成長位置および成長方向を制御することが出来る。この方法を実現するために様々な試みがなされている。
【００１３】
例えば、「R.Ishihara and A.Burtsev: AM-LCD '98.,p153-p156,1998」では、基板と下地の酸化珪素膜との間に高融点金属膜を形成し、前記高融点金属膜の上方に非晶質珪素膜を形成し、エキシマレーザのレーザビームを基板の表面側（本明細書中では膜が形成されている面と定義する）と裏面側（本明細書中では膜が形成されている面と反対側の面と定義する）の両側から照射するレーザアニール法についての報告がある。基板の表面側から照射されるレーザビームは、珪素膜に吸収されて熱に変わる。一方、基板の裏面側から照射されるレーザビームは前記高融点金属膜に吸収されて熱に変わり、前記高融点金属膜を高温で加熱する。加熱された前記高融点金属膜と珪素膜の間の前記酸化珪素膜が、熱の蓄積層として働くため、溶融している珪素膜の冷却速度を遅くする事ができる。ここでは、高融点金属膜を任意の場所に形成することにより、任意の場所に最大で直径６．４μｍの結晶粒を得ることができることが報告されている。
【００１４】
また、コロンビア大のJames S. Im氏らは、任意の場所にスーパーラテラル成長を実現させることの出来るSequential Lateral Solidification method（以下、ＳＬＳ法と言う。）を示した。ＳＬＳ法は、１ショット毎にスリット状のマスクをスーパーラテラル成長が行なわれる距離程度（約０．７５μｍ）ずらして、結晶化を行なうものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは特願平１１−３５１０６０号に、下地に段差を設けて、結晶粒の大粒径化を行なう方法について述べている。ここで前記方法について説明する。
【００１６】
図１（Ａ）に下地絶縁膜に段差を設けた場合の第１のサンプルを示す。前記第１のサンプルは合成石英ガラス基板上に窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）上に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成している。下地絶縁膜である窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）には段差を設けて、膜厚が薄い部分と厚い部分を持つ。ここで、本明細書中では窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）は組成比がＳｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％である酸化窒化珪素膜であり、窒化酸化珪素膜（Ｂ−ｔｙｐｅ）は組成比がＳｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％である酸化窒化珪素膜であるとする。このような第１のサンプルに対し、基板の表面側からレーザビームを照射して、非晶質珪素膜を結晶化する場合の熱伝導解析シミュレーションを行なった。その結果を図１（Ｂ）に示す。但し、計算を行なう際に用いた条件として、レーザビームの波長を３０８ｎｍ、照射エネルギーを４００ｍＪ／ｃｍ2、パルス幅（レーザビームの出力時間）を３０ｎｓとし、真空中でレーザビームを照射するものとした。その他、計算の際に用いたパラメータについては表１に示す。
【００１７】
【表１】
図１（Ｂ）のような結果が得られるのは、下地絶縁膜が熱容量として働くことで温度勾配が発生するからである。図１（Ａ）のＢ領域は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷却する。逆にＣ領域は、Ｂ領域からＣ領域直下の下地絶縁膜に逃げてくる熱があるため、温度が下がりにくくなっている。したがって、Ｂ領域とＣ領域、または、Ｂ領域とＡ領域とでは温度勾配が生じる。温度勾配が生じることによって、温度の低いＢ領域から結晶成長が始まり、温度の高いＣ領域またはＡ領域へと固液界面が移動するので、大粒径の結晶粒を得ることができる。
【００１９】
つまり、従来のガラス基板上に作製されたＴＦＴで使われている構造、すなわちガラス基板上に下地絶縁膜を形成し、前記下地絶縁膜上に半導体膜を形成する構造と同じ構造であるが、特願平１１−３５１０６０号では下地絶縁膜に対して所望の位置にエッチングを行なって段差を設けている。このようなサンプルに対し、基板の表面側からレーザビームを照射すると、前記下地絶縁膜の段差の形状に対応して半導体膜内部に温度分布が発生し、ラテラル成長の発生場所、方向を制御することができる。
【００２０】
R. Ishihara氏らの方法により形成された半導体膜を活性層としてトップゲート型のＴＦＴを作製することは構造的には可能である。しかしながら、半導体膜と高融点金属膜との間に設けられた酸化珪素膜により寄生容量が発生するので、消費電力が増加し、ＴＦＴの高速動作を実現することは困難となる。一方、高融点金属膜をゲート電極とすることにより、ボトムゲート型または逆スタガ型のＴＦＴに対しては有効に適用でき得ると考えられる。しかし、基板上に酸化珪素膜を形成し、前記酸化珪素膜上に高融点金属膜を形成し、前記高融点金属膜上に非晶質珪素膜を形成する構造において、非晶質珪素膜の膜厚を除いて考えたとしても、高融点金属膜と酸化珪素膜の膜厚は、結晶化工程において適した膜厚と、ＴＦＴ素子としての電気的特性において適した膜厚とは必ずしも一致しないので、結晶化工程における最適設計と素子構造の最適設計とを両方同時に満足することができない。
【００２１】
また、透光性のない高融点金属膜をガラス基板の全面に形成すると、透過型の液晶表示装置を作製することは不可能になってしまう。高融点金属材料として使用されるクロム（Ｃｒ）膜やチタン（Ｔｉ）膜は内部応力が高いので、ガラス基板との密着性に問題が生じる可能性が高い。さらに、内部応力の影響はこの上層に形成する半導体膜へも及び、形成された結晶質半導体膜に歪みを与える力として作用する可能性が高い。
【００２２】
一方、ＴＦＴにおいて重要なパラメータである閾値電圧（以下、Ｖthと記す。）を所定の範囲内に制御するためには、チャネル形成領域の荷電子制御のほかに、活性層に密接して絶縁膜で形成する下地膜やゲート絶縁膜の荷電欠陥密度を低減させることや、その内部応力のバランスを考慮する必要がある。このような要求に対して、酸化珪素膜や酸化窒化珪素膜などの珪素を構成元素として含む材料が適していた。したがって、基板と下地膜との間に高融点金属膜を設けることは、そのバランスを崩してしまうことが懸念される。
【００２３】
また、ＳＬＳ法は、マスクと基板との相対的な位置決めの技術にミクロン単位での精密な制御が必要であり、通常のレーザ照射装置と比較して複雑な装置になってしまう。さらに、大面積領域を有する液晶ディスプレイに適用されるＴＦＴの作製に用いるにはスループットに問題がある。
【００２４】
本発明はこれらのような問題点を解決するための技術であり、結晶粒の位置とその大きさを制御した結晶質半導体膜を作製し、さらに前記結晶質半導体膜をＴＦＴのチャネル形成領域に用いることにより、高速動作が可能なＴＦＴを実現する。さらにそのようなＴＦＴを透過型の液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス材料を用いた表示装置などのさまざまな半導体装置に適用できる技術を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
合成石英ガラス基板上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜上に窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）上に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成する第２のサンプルを用いて、シミュレーションを行なう。前記第２のサンプルに対し、基板の裏面側からレーザビームを照射し、非晶質珪素膜に対する前記レーザビームの反射率の計算を行なった結果を図２〜図３に示す。図２（ａ）は窒化珪素膜の膜厚を５０ｎｍに固定した場合の窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）膜厚依存の計算結果を示し、図２（ｂ）は窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）膜厚を１００ｎｍに固定した場合の窒化珪素膜の膜厚依存の計算結果を示している。計算を行なう際、レーザビームの波長は３０８ｎｍとし、その他のパラメータについては表１に示したものを用いた。
【００２６】
図２（ａ）より、同じレーザビームの照射エネルギーであっても窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を変化させることによって、非晶質珪素膜に対する反射率が周期的に変化していることが分かる。また、図２（ｂ）より、同じレーザビームの照射エネルギーであっても窒化珪素膜の膜厚を変化させることによって、非晶質珪素膜に対する反射率が周期的に変化していることが分かる。
【００２７】
次に、前記第２のサンプルに対して、レーザビームの波長を５３２ｎｍにして計算した結果を図３に示す。図３（ａ）は窒化珪素膜の膜厚を５０ｎｍに固定した場合の窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚依存の計算結果を示し、図３（ｂ）は窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を１００ｎｍに固定した場合の窒化珪素膜の膜厚依存の計算結果を示している。また、計算を行なう際に用いたパラメータについては表２に示す。
【００２８】
【表２】
図３（ａ）より、同じレーザビームの照射エネルギーであっても窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を変化させることによって、非晶質珪素膜に対する反射率が周期的に変化していることが分かる。また、図３（ｂ）より、窒化珪素膜の膜厚を変化させることによって、非晶質珪素膜に対する反射率が周期的に変化していることが分かる。
【００３０】
つまり、基板の裏面側からレーザビームを照射する場合、屈折率の異なる複数の下地絶縁膜のうち、少なくとも１層の下地絶縁膜の膜厚を変化させることによって、前記非晶質珪素膜に対する前記レーザビームの実効的な照射強度を変化させることが出来ることがわかる。さらに、前記非晶質珪素膜に対する反射率の周期的な変化はレーザビームの波長を変えても現れることが分かる。但し、反射率の変化の周期はレーザビームの波長、下地絶縁膜の膜厚等によって異なる。
【００３１】
次に、合成石英ガラス基板上に下層窒化酸化珪素膜を形成し、前記下層窒化酸化珪素膜上に膜厚１００ｎｍの窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）上に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成する第３のサンプルを用いて、シミュレーションを行なう。なお、下層窒化酸化珪素膜とは、窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）や窒化酸化珪素膜（Ｂ−ｔｙｐｅ）と差別化するために用いており、このシミュレーションにおいて下層窒化酸化珪素膜の組成比を変えることで、前記下層窒化酸化珪素膜の屈折率を変えている。このような第３のサンプルに対し、基板の裏面側から波長３０８ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）より、前記下層窒化酸化珪素膜の屈折率の変化に伴って、非晶質珪素膜に対する反射率も変化していることがわかる。
【００３２】
一方、合成石英ガラス基板上に膜厚１００ｎｍの窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）上に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成する第４のサンプルに、波長３０８ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質半導体膜に対する反射率は、図２（ｂ）の窒化珪素膜の膜厚が０ｎｍの場合を読み取れば、４２．５％であることが分かる。つまり、下層窒化酸化珪素膜の組成比における窒素の割合を増やして、前記下層窒化酸化珪素膜の膜質を窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）に近付けると、非晶質珪素膜に対するレーザビームの反射率は、下地絶縁膜を下層窒化酸化珪素膜と窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の積層にした場合と、窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）のみの場合と同程度になる。つまり、屈折率が近い下地絶縁膜を積層にして、前記下地絶縁膜のうちの１層に段差を設けて膜厚に段階をつけても、半導体膜におけるレーザビームの強度分布が生じず、積層にした意味があまりないことがわかる。
【００３３】
続いて、第３のサンプルに波長５３２ｎｍのレーザビームを基板の裏面側から照射し、下層窒化酸化珪素膜の組成比を変えることで、前記下層窒化酸化珪素膜の屈折率を変化させ、非晶質珪素膜に対する反射率を変化させている。その結果を図１０（ｂ）に示す。一方、前記第４のサンプルに波長５３２ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質半導体膜に対する反射率は、図３（ｂ）の窒化珪素膜膜厚が０ｎｍのところから読み取れば、１０％であることが分かる。波長５３２ｎｍのレーザビームの場合でも、下層窒化酸化珪素膜の組成比を変化させて、前記下層窒化酸化珪素膜の膜質を窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）に近付けると、非晶質珪素膜に対する反射率は下地絶縁膜を下層窒化酸化珪素膜と窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の積層にした場合と、窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）のみの場合と同程度になる。つまり、波長５３２ｎｍのレーザビームを用いた場合でも、屈折率が近い下地絶縁膜を積層にして、前記下地絶縁膜のうちの１層に段差を設けて膜厚に段階をつけても、非晶質珪素膜においてレーザビームの実効的な強度分布が生じず、積層にした意味があまりないことがわかる。
【００３４】
また、表２より、窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）、コーニング社製１７３７基板、および合成石英ガラス基板は波長５３２ｎｍに対する屈折率が同程度になっている。そこで、基板として１７３７ガラス基板や合成石英ガラス基板を用い、前記基板上に段差を設けて膜厚に段階をつけた窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）上に非晶質珪素膜を形成し、前記基板の裏面側からレーザビームを照射する。しかしながら、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）に設けた段差よりも前記基板の表面の凹凸の方が粗いため、前記基板の裏面側からレーザビームを照射しても、前記非晶質珪素膜において実効的なレーザビームの強度分布がほとんど生じない。つまり、用いるレーザビームの波長に対して、基板上に成膜する下地絶縁膜は、前記基板と同程度の屈折率では意味がなく、前記基板とは屈折率の異なるものにする必要があることがわかる。
【００３５】
このように、非晶質半導体膜に対する反射率が変化するのは、積層した複数の下地絶縁膜の薄膜の干渉効果によるものであり、積層した複数の下地絶縁膜の膜厚と屈折率の組み合わせで、任意のレーザビームの強度分布を得ることができる。以上のことから、本発明は、複数の下地絶縁膜を用い、かつ、前記複数の下地絶縁膜のうち少なくとも１層は段差を設けて膜厚に段階を付けることによって、大粒径で、しかも位置制御された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。但し、複数の下地絶縁膜は屈折率の異なる少なくとも２種類の絶縁膜を用いるものとし、レーザビームの照射は基板の裏面側から、または基板の表面側と裏面側の両側から行なうものとする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
本実施形態を図４を用いて説明する。図４（ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。例えば、コーニング社製の７０５９ガラスや１７３７ガラスなどを好適に用いることが出来る。
【００３７】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１００２を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５０ｎｍ形成する。
【００３８】
この上に前記第１の下地絶縁膜１００２と屈折率の異なる第２の下地絶縁膜１００３を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１３０〜１５０ｎｍ形成する。
【００３９】
第２の下地絶縁膜１００３を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が１３０〜１５０ｎｍの部分と７８〜９８ｎｍの部分を有する第３の下地絶縁膜１００４を得る（図４（ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００４０】
前記第３の下地絶縁膜１００４を２段階の膜厚にするのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ａ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値６２．５％程度に相当する膜厚が１３０〜１５０ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２２．７％程度に相当する膜厚が７８〜９８ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第３の下地絶縁膜１００４の２段階の膜厚の差は、この後に形成される非晶質半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第２の下地絶縁膜１００４の段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保するのが望ましい。
【００４１】
図４（ｂ）に示す非晶質半導体膜１００５を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに、段差を持つ第３の下地絶縁膜１００４に沿って形成する。本実施形態では非晶質珪素膜を５５ｎｍの膜厚で形成する。但し、前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００４２】
図４（ｃ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図であり、図４（ｄ）では基板の表面側と裏面側の両側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、いずれかの方法を用いることとする。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【００４３】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【００４４】
前述のいずれかのレーザ発振器を用いて、図４（ｃ）または（ｄ）のいずれかの照射方法で前記非晶質半導体膜の結晶化を行なう。既に述べたように、第３の下地絶縁膜１００４の膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、前記非晶質半導体膜１００５に対する前記レーザビームの反射率は領域Ａでは２２．７％程度、領域Ｂでは６２．５％程度になっており、レーザビームの実効的な強度が異なっている。
【００４５】
さらに、図４（ｃ）または図４（ｄ）の第３の下地絶縁膜１００４における段差端（領域Ａと領域Ｂの境界）は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第２の下地絶縁膜における段差端上の半導体膜から固相化が始まり、結晶核１００６が発生する。この結晶核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域Ａまたは領域Ｂに向かって結晶成長が進行する。但し、領域Ａの方が領域Ｂよりレーザビームの吸収率が高いため、結晶核は１００７で示す方向へ成長するので、領域Ａの半導体膜にはより大粒径の結晶粒が形成される。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。（図４（ｅ））
【００４６】
レーザビームを照射した後、前記結晶質半導体膜は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、あるいは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された結晶質半導体膜の領域Ａをチャネル形成領域として、ＴＦＴを作製することにより、前記ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【００４７】
［実施形態２］
本実施形態を図５を用いて説明する。図５（ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。例えば、コーニング社製の７０５９ガラスや１７３７ガラスなどを好適に用いることが出来る。
【００４８】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１００９を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５５〜８５ｎｍ形成する。
【００４９】
前記第１の下地絶縁膜１００９を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が５５〜８５ｎｍの部分と２５〜４５ｎｍの部分を有する第２の下地絶縁膜１０１０を得る（図５（ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００５０】
この上に前記第２の下地絶縁膜１０１０と屈折率の異なる第３の下地絶縁膜１０１１を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１００ｎｍ形成する。
【００５１】
前記第２の下地絶縁膜１０１０を２段階の膜厚にしているのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ｂ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値４２．５％程度に相当する膜厚が５５〜８５ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２０％程度に相当する膜厚が２５〜４５ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第２の下地絶縁膜１０１０の２段階の膜厚の差は、この後に形成される非晶質半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第２の下地絶縁膜１０１０の段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保するのが望ましい。
【００５２】
図５（ｂ）に示す非晶質半導体膜１０１２を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに第３の下地絶縁膜１０１１に沿って形成する。本実施形態では、非晶質珪素膜を５５ｎｍ形成する。但し、前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００５３】
図５（ｃ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図であり、図５（ｄ）では基板の表面側と裏面側の両側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、いずれかの方法を用いることとする。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【００５４】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【００５５】
前述のいずれかのレーザ発振器を用いて、図５（ｃ）または（ｄ）のいずれかの照射方法で非晶質半導体膜の結晶化を行なう。既に述べたように、第２の下地絶縁膜１０１０の膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、前記非晶質半導体膜１０１２に対する前記レーザビームの反射率は領域Ａでは２０％程度、領域Ｂでは４２．５％程度になっており、レーザビームの実効的な強度が異なっている。
【００５６】
さらに、図５（ｃ）または図５（ｄ）の第２の下地絶縁膜１０１０における段差端（領域Ａと領域Ｂの境界）は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第２の下地絶縁膜における段差端上の半導体膜から固相化が始まり、結晶核１００６が発生する。この結晶核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域Ａまたは領域Ｂに向かって結晶成長が進行する。但し、領域Ａの方が領域Ｂよりレーザビームの吸収率が高いため、結晶核は１００７で示す方向へ成長するので、領域Ａの半導体膜にはより大粒径の結晶粒が形成される。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。（図５（ｅ））
【００５７】
レーザビームを照射した後、前記結晶質半導体膜は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、あるいは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された結晶質半導体膜の領域Ａをチャネル形成領域として、ＴＦＴを作製することにより、前記ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【００５８】
［実施形態３］
本実施形態を図６を用いて説明する。図６（ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。例えば、コーニング社製の７０５９ガラスや１７３７ガラスなどを好適に用いることが出来る。
【００５９】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１０１６を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５０ｎｍ形成する。
【００６０】
この上に前記第１の下地絶縁膜１０１６と屈折率の異なる第２の下地絶縁膜１０１７を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を７８〜９８ｎｍ形成する。
【００６１】
第２の下地絶縁膜１０１７を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が２５〜４５ｎｍの部分と７８〜９８ｎｍの部分を有する第３の下地絶縁膜１０１８を得る（図６（ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００６２】
前記第３の下地絶縁膜１０１８を２段階の膜厚にするのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ａ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値６２．５％程度に相当する膜厚が２５〜４５ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２２．７％程度に相当する膜厚が７８〜９８ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第３の下地絶縁膜１０１８の２段階の膜厚の差は、この後に形成される非晶質半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第３の下地絶縁膜１０１８の段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保するのが望ましい。
【００６３】
図６（ｂ）に示す非晶質半導体膜１０１９を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに、段差を持つ第３の下地絶縁膜１０１８に沿って形成する。本実施形態では非晶質珪素膜を５５ｎｍ形成する。但し、前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００６４】
図６（ｃ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図であり、図６（ｄ）では基板の表面側と裏面側の両側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、いずれかの方法を用いることとする。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【００６５】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【００６６】
前述のいずれかのレーザ発振器を用いて、図６（ｃ）または（ｄ）のいずれかの照射方法で前記非晶質半導体膜の結晶化を行なう。既に述べたように、第３の下地絶縁膜１０１８の膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、前記非晶質半導体膜１０１９対する前記レーザビームの反射率は領域Ａでは２２．７％程度、領域Ｂでは６２．５％程度になっており、レーザビームの実効的な強度が異なっている。
【００６７】
さらに、図６（ｃ）または図６（ｄ）の第３の下地絶縁膜１０１８における段差端（領域Ａと領域Ｂの境界）は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第３の下地絶縁膜における段差端上の半導体膜から固相化が始まり、結晶核１００６が発生する。この結晶核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域Ａまたは領域Ｂに向かって結晶成長が進行する。但し、領域Ａの方が領域Ｂよりレーザビームの吸収率が高いため、結晶核は１００７で示す方向へ成長するので、領域Ａの半導体膜にはより大粒径の結晶粒が形成される。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。（図６（ｅ））
【００６８】
レーザビームを照射した後、前記結晶質半導体膜は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、あるいは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された結晶質半導体膜の領域Ａをチャネル形成領域として、ＴＦＴを作製することにより、前記ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【００６９】
【実施例】
［実施例１］
ここでは、本発明のシミュレーション結果について図７〜８を用いて説明する。
【００７０】
図７（ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。本実施例では合成石英ガラス基板を用いている。
【００７１】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１０２３を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５０ｎｍ形成した。
【００７２】
前記第１の下地絶縁膜１０２３上に前記第１の下地絶縁膜と屈折率の異なる第２の下地絶縁膜１０２４を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１４０ｎｍ形成した。
【００７３】
前記第２の下地絶縁膜１０２４を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が１４０ｎｍの部分と８８ｎｍの部分を有する第３の下地絶縁膜１０２５を得る（図７（ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００７４】
前記第３の下地絶縁膜１０２５を２段階の膜厚にするのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ａ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値６２．５％に相当する膜厚が１４０ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２２．７％に相当する膜厚が８８ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第３の下地絶縁膜１０２５の２段階の膜厚の差は、この後に形成される半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第３の下地絶縁膜１０２５の段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保する。
【００７５】
図７（ｂ）に示す非晶質半導体膜１０２６を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに段差を持つ第３の下地絶縁膜１０２５に沿って形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、非晶質珪素膜を５０ｎｍ形成する。前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００７６】
図７（ｃ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、基板の裏面側からの照射、または基板の表面側と裏面側の両側からの照射のいずれかの方法を用いるが、本実施例では、基板の裏面側から照射した。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【００７７】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【００７８】
本実施例ではエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）を用いて、図７（ｃ）の照射方法で非晶質珪素膜の結晶化を行なった。既に述べたように、第３の下地絶縁膜１０２５の膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、非晶質珪素膜に対する前記レーザビームの反射率は領域Ａでは２２．７％程度、領域Ｂでは６２．５％程度になっており、レーザビームの実効的な強度が異なっている。
【００７９】
さらに、図７（ｃ）の第３の下地絶縁膜１０２５における段差端（領域Ａと領域Ｂの境界）は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第３の下地絶縁膜１０２５における段差端から固相化が始まり、結晶核１００６が発生する。この結晶核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域Ａまたは領域Ｂに向かって結晶成長が進行する。但し、領域Ａの方が領域Ｂよりレーザビームの吸収率が高いため、結晶核は１００７で示す方向へ成長するので、領域Ａの半導体膜にはより大粒径の結晶粒が形成される。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。
【００８０】
比較のため、合成石英ガラス基板上に窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）を形成し、前記窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）に膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜を形成したサンプルに対して、シミュレーションを行い、固相化開始時間の比較を図８に示す。但し、窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚は本実施例で既に示したように、８８ｎｍと１４０ｎｍの２段階の膜厚を持つ。図８は下地段差端（図７（ｃ）の領域Ａと領域Ｂの境界）から領域Ａへの距離と固相開始時間との関係を示している。図８から、例え段差を有する下地膜を用いても、下地膜が１層である場合より、本発明の構成での結晶化は、レーザビームの照射後の半導体膜の固相化がゆっくり進むので、大粒形の結晶粒を得ることができることがわかる。
【００８１】
レーザビームを照射した後、前記結晶質半導体膜は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、あるいは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された結晶質半導体膜の領域Ａをチャネル形成領域として、ＴＦＴを作製することにより、前記ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【００８２】
［実施例２］
ここでは、本発明の構成を用い、非晶質珪素膜を熱処理によって部分的に結晶化させたのち、レーザアニールを行なう方法について説明する。図９（ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。本実施例では合成石英ガラス基板を用いている。
【００８３】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１０２８を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５０ｎｍ形成した。
【００８４】
この上に前記第１の下地絶縁膜１０２８と屈折率の異なる第２の下地絶縁膜１０２９を公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１４０ｎｍ形成した。
【００８５】
前記第２の下地絶縁膜１０２９を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が１４０ｎｍの部分と８８ｎｍの部分を有する第３の下地絶縁膜１０３０を得る（図９（ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００８６】
前記第３の下地絶縁膜１０３０を２段階の膜厚にするのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ａ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値６２．５％に相当する膜厚が１４０ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２２．７％に相当する膜厚が８８ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第３の下地絶縁膜１０３０の２段階の膜厚の差は、この後に形成される半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第３の下地絶縁膜１０３０の段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保する。
【００８７】
図９（ｂ）に示す非晶質半導体膜１０３１を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに段差を持つ第３の下地絶縁膜１０３０に沿って形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、非晶質珪素膜を５０ｎｍ形成する。前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００８８】
次に、特開平７−１８３５４０号公報に記載されている方法により、前記非晶質珪素膜を部分的に結晶化させる。ここで、前記方法を簡単に説明する。まず、非晶質半導体膜にニッケルまたは、パラジウム、または鉛等の元素を微量に添加する。添加の方法は、プラズマ処理法や蒸着法、イオン注入法、スパッタ法、溶液塗布法等を利用すればよい。前記添加の後、例えば５５０℃の窒素雰囲気に４時間、非晶質半導体膜を置くと、電気的特性の良好な結晶質半導体膜が得られる。結晶化に最適な加熱温度や加熱時間等は、前記元素の添加量や、非晶質半導体膜の状態による。例えば、前記溶液塗布法を適用し、溶液に酢酸ニッケル溶液を用いるなら、重量換算で濃度１０ｐｐｍのものを５ｍｌ、スピンコート法により膜上全面に塗布して金属含有層１０３２を形成する。（図９（ｂ））次に、基板に対し、温度５００℃の窒素雰囲気に１時間、更に連続的に、温度５５０℃の窒素雰囲気に４時間の加熱を行って、部分的に結晶化した第１の結晶質珪素膜１０３３を得る。（図９（ｃ））
【００８９】
図９（ｄ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、基板の裏面側からの照射、または基板の表面側と裏面側の両側からの照射のいずれかの方法を用いるが、本実施例では、基板の裏面側から照射した。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【００９０】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【００９１】
本実施例ではエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）を用いて、図９（ｄ）の照射方法で非晶質珪素膜の結晶化を行なった。既に述べたように、第３の下地絶縁膜１０３０の膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、前記レーザビームの反射率は領域Ａでは２２．７％程度、領域Ｂでは６２．５％程度になっており、前記第１の結晶質珪素膜１０３３に対するレーザビームの実効的な強度が異なっている。
【００９２】
さらに、図９（ｄ）の第３の下地絶縁膜１０３０における段差端（領域Ａと領域Ｂの境界）は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第３の下地絶縁膜１０３０における段差端から半導体膜の固相化が始まり、結晶核１００６が発生する。この結晶核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域Ａまたは領域Ｂに向かって結晶成長が進行する。但し、領域Ａの方が領域Ｂよりレーザビームの吸収率が高いため、結晶核は１００７で示す方向へ成長するので、領域Ａの半導体膜にはより大粒径の結晶粒が形成される。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。
【００９３】
レーザビームを照射した後、前記結晶質半導体膜は、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃の加熱処理、あるいは、プラズマによって生成された水素を含む雰囲気中で２００〜４５０℃の加熱処理によって、残留する欠陥を中和することができる。このようにして作製された結晶質半導体膜の領域Ａをチャネル形成領域として、ＴＦＴを作製することにより、前記ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【００９４】
［実施例３］
ここでは、同一基板上に画素部と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製する方法について詳細に図１１〜図１３を用いて説明する。
【００９５】
図１１（Ａ）において基板１００１にはバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。本実施例では合成石英ガラス基板を用いている。
【００９６】
前記基板１００１の上に第１の下地絶縁膜１００ａを公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、窒化珪素膜を５０ｎｍ形成した。
【００９７】
この上に前記第１の下地絶縁膜と屈折率の異なる第２の下地絶縁膜１００ｂを公知の手段（ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により酸化窒化珪素膜などで形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を１４０ｎｍ形成した。
【００９８】
前記第２の下地絶縁膜を形成した後フォトリソグラフィーの技術を用いレジストマスクを形成し、不要な部分をエッチングして、膜厚が１４０ｎｍの部分と８８ｎｍの部分を有する第３の下地絶縁膜１００ｃを得る（図１１（Ｂ））。前記エッチングにはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法を用いても良いし、フッ素系の水溶液を用いたウエットエッチング法を用いても良い。前記ウエットエッチング法を選択する場合には、例えば、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）でエッチングしても良い。
【００９９】
前記第３の下地絶縁膜１００ｃを２段階の膜厚にするのは、半導体膜に対するレーザビームの実効的な強度分布を形成するためである。図２（ａ）において周期的に現れる非晶質珪素膜に対する反射率の最大値６２．５％に相当する膜厚が１４０ｎｍであり、前記非晶質珪素膜に対する最小値２２．７％に相当する膜厚が８８ｎｍとなっている。既に述べたように、前記非晶質珪素膜に対する反射率は周期性を持っているので、前記非晶質珪素膜に対する反射率の最大値程度と最小値程度に相当する膜厚であれば、前述の膜厚に限らない。但し、前記第３の下地絶縁膜１００ｂの２段階の膜厚の差は、この後に形成される半導体膜の膜厚より小さい方が望ましい。また、第３の下地絶縁膜１００ｂの段差における側壁の角度は、基板１００１に対して、５°以上８５°未満（好ましくは３０°〜６０°）となるようにテーパー状にエッチングしてこの上に積層させる膜のステップカバレージを確保する。
【０１００】
図１１（Ｃ）に示す非晶質半導体膜１０１を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１００ｎｍ）の厚さに段差を持つ第３の下地絶縁膜１００ｃに沿って形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、非晶質珪素膜を５０ｎｍ形成する。前記非晶質半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【０１０１】
図１１（Ｃ）は裏面側からレーザビームを照射する結晶化工程を説明する図である。本発明においては、基板の裏面側からの照射、または基板の表面側と裏面側の両側からの照射のいずれかの方法を用いるが、本実施例では、基板の裏面側から照射した。レーザアニール法による結晶化は、まず非晶質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。
【０１０２】
レーザアニール法において用いるレーザ発振器について説明する。エキシマレーザは大出力で、現状で３００Ｈｚ程度の高繰り返しのパルスを発振出来るため、良く用いられている。また、パルス発振のエキシマレーザだけでなく、連続発振のエキシマレーザや、Ａｒレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ等も用いることが出来る。
【０１０３】
本実施例ではエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）を用いて、図１１（Ｃ）の照射方法で非晶質珪素膜の結晶化を行なった。既に述べたように、第３の下地絶縁膜１００ｃの膜厚が２段階になっているため、裏面側からレーザビームが照射されると、非晶質半導体膜に対する前記レーザビームの反射率は領域Ａでは６２．５％程度、領域Ｂでは２２．７％程度になっており、レーザビームの実効的な強度が異なっている。
【０１０４】
さらに、図１１（Ｃ）の第３の下地絶縁膜における段差端は、熱の逃げる場所として、▲１▼直下の下地絶縁膜と▲２▼横方向に存在する下地絶縁膜の両方があるため、他の場所と比較して早く冷める。そのため、最初に温度の下がる前記第３の下地絶縁膜１００ｃにおける段差端上の半導体膜から固相化が始まり、結晶の核が発生する。この核が結晶成長の中心となり、温度が高く溶融状態の領域に向かって結晶成長が進行する。このようにして、大粒径で、位置制御された結晶粒を持つ結晶質半導体膜を形成することができる。
【０１０５】
レーザビームを照射した後、結晶質半導体膜をフォトリソグラフィー法を用いたパターニング処理によって、半導体層１０２〜１０６を形成した。
【０１０６】
また、半導体層１０２〜１０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【０１０７】
次いで、半導体層１０２〜１０６を覆うゲート絶縁膜１０７を形成する。ゲート絶縁膜１０７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。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の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。
【０１０８】
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電気的特性を得ることができる。
【０１０９】
次いで、図１１（Ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜１０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜１０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜１０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜１０９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ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。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。
【０１１０】
なお、本実施例では、第１の導電膜１０８をＴａＮ、第２の導電膜１０９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、ＡｇＰｄＣｕ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。
【０１１１】
次に、フォトリソグラフィー法を用いてレジストからなるマスク１１０〜１１５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ＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。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。
【０１１２】
この後、レジストからなるマスク１１０〜１１５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（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【０１１３】
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１１７〜１２２（第１の導電層１１７ａ〜１２２ａと第２の導電層１１７ｂ〜１２２ｂ）を形成する。１１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層１１７〜１２２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。
【０１１４】
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１２（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１×１０13〜５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を１．５×１０15ａｔｏｍｓ／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１１７〜１２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に高濃度不純物領域１２３〜１２７が形成される。高濃度不純物領域１２３〜１２７には１×１０20〜１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１１５】
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１の導電層１２８ｂ〜１３３ｂを形成する。一方、第２の導電層１１７ａ〜１２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の導電層１２８ａ〜１３３ａを形成する。次いで、第２のドーピング処理を行って図１２（Ｂ）の状態を得る。ドーピングは第２の導電層１１７ａ〜１２２ａを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。こうして、第１の導電層と重なる不純物領域１３４〜１３８を形成する。この不純物領域へ添加されたリン（Ｐ）の濃度は、第１の導電層のテーパー部の膜厚に従って緩やかな濃度勾配を有している。なお、第１の導電層のテーパー部と重なる半導体層において、第１の導電層のテーパー部の端部から内側に向かって若干、不純物濃度が低くなっているものの、ほぼ同程度の濃度である。また、第１の不純物領域１２３〜１２７にも不純物元素が添加され、不純物領域１３９〜１４３を形成する。
【０１１６】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第３のエッチング処理を行なう。この第３のエッチング処理では第１の導電層のテーパー部を部分的にエッチングして、半導体層と重なる領域を縮小するために行われる。第３のエッチングは、エッチングガスにＣＨＦ3を用い、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いて行なう。第３のエッチングにより、第１の導電層１４４〜１４９が形成される。この時、同時に絶縁膜１１６もエッチングされて、絶縁膜１５０ａ〜１５０ｅ、１５１が形成される。
【０１１７】
上記第３のエッチングによって、第１の導電層１４４〜１４８と重ならない不純物領域（ＬＤＤ領域）１３４ａ〜１３８ａが形成される。なお、不純物領域（ＧＯＬＤ領域）１３４ｂ〜１３８ｂは、第１の導電層１４４〜１４８と重なったままである。
【０１１８】
このようにすることで、本実施例は、第１の導電層１４４〜１４８と重なる不純物領域（ＧＯＬＤ領域）１３４ｂ〜１３８ｂにおける不純物濃度と、第１の導電層１４４〜１４８と重ならない不純物領域（ＬＤＤ領域）１３４ａ〜１３８ａにおける不純物濃度との差を小さくすることができ、信頼性を向上させることができる。
【０１１９】
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１５２〜１５４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１５５〜１６０を形成する。第２の導電層１２８ａ〜１３２ａ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１５５〜１６０はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。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１５２〜１５４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１５５〜１６０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２×１０20〜２×１０21atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
次いで、レジストからなるマスク１５２〜１５４を除去して第１の層間絶縁膜１６１を形成する。この第１の層間絶縁膜１６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜１６１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。
【０１２２】
次いで、図１３（Ｂ）に示すように、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行なう。この活性化工程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１ｐｐｍ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、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。
【０１２３】
なお、本実施例では、上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む不純物領域１３９、１４１、１４２、１５５、１５８にゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。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、良好な電気的特性を達成することができる。
【０１２４】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活性化処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行なうことが好ましい。
【０１２５】
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）を行っても良い。
【０１２６】
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、エキシマレーザやＹＡＧレーザ等のレーザビームを照射することが望ましい。
【０１２７】
次いで、第１の層間絶縁膜１６１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１６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いた。また、第２の層間絶縁膜１６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。
【０１２８】
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。
【０１２９】
そして、駆動回路において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線１６３〜１６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。
【０１３０】
また、画素部においては、画素電極１７０、ゲート配線１６９、接続電極１６８を形成する。（図１３（Ｃ））この接続電極１６８によりソース配線（１４３ｂと１４９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１６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極１７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層１５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極１７０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。
【０１３１】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【０１３２】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域１７１、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層１４４と重なる低濃度不純物領域１３４ｂ（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域１３４ａ（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１３９を有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極１６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域１７２、ゲート電極と重なる不純物領域１５７、ゲート電極の外側に形成される不純物領域１５６、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１５５を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域１７３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層１４６と重なる低濃度不純物領域１３６ｂ（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域１３７ａ（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１４１を有している。
【０１３３】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域１７４、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層１４７と重なる低濃度不純物領域１３７ｂ（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域１３７ａ（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１４２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１５８〜１６０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１５１を誘電体として、電極（１４８と１３２ｂの積層）と、半導体層１５８〜１６０とで形成している。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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１４に示す。なお、図１１〜図１３に対応する部分には同じ符号を用いている。図１３中の鎖線Ａ−Ａ’は図１４中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１３中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１４中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１３６】
また、本実施例で示す工程に従えば、アクティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数を５枚とすることができる。その結果、工程を短縮し、製造コストの低減及び歩留まりの向上に寄与することができる。
【０１３７】
［実施例４］
本実施例では、実施例３で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１５を用いる。
【０１３８】
まず、実施例３に従い、図１３（ｃ）の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１３（ｃ）のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極１７０上に配向膜４７０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４７０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（図示しない）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。
【０１３９】
次いで、対向基板４７１を用意する。次いで、対向基板４７１上に着色層４７２、４７３、平坦化膜４７４を形成する。赤色の着色層４７２と青色の着色層４７３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。
【０１４０】
本実施例では、実施例３に示す基板を用いている。従って、実施例３の画素部の上面図を示す図１４では、少なくともゲート配線１６９と画素電極１７０の間隙と、ゲート配線１６９と接続電極１６８の間隙と、接続電極１６８と画素電極１７０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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
次いで、平坦化膜４７４上に透明導電膜からなる対向電極４７５を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜４７６を形成し、ラビング処理を施した。
【０１４３】
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４７７で貼り合わせる。シール材４７７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４７８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４７８には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１５に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１４４】
以上のようにして作製される液晶表示パネルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１４５】
［実施例５］
本発明を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部は様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＣディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＬディスプレイ）に用いることが出来る。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出来る。
【０１４６】
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（リア型またはフロント型）、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。それらの一例を図１６、図１７及び図１８に示す。
【０１４７】
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明を画像入力部３００２、表示部３００３やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１４８】
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明を表示部３１０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１４９】
図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５やその他の信号制御回路に適用出来る。
【０１５０】
図１６（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。本発明は表示部３３０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５１】
図１６（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行なうことが出来る。本発明は表示部３４０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５２】
図１６（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本願発明を表示部３５０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５３】
図１７（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明は投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５４】
図１７（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明は投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５５】
なお、図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１７（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１５６】
また、図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１７（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１５７】
ただし、図１７に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置での適用例は図示していない。
【０１５８】
図１８（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本願発明を音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４やその他の信号制御回路に適用することが出来る。
【０１５９】
図１８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明は表示部４００２、４００３やその他の信号回路に適用することが出来る。
【０１６０】
図１８（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。本発明は表示部４１０３に適用することが出来る。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。
【０１６１】
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１〜４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出来る
【０１６２】
【発明の効果】
本発明の構成を採用することにより、以下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。
（ａ）従来のＴＦＴの作製プロセスに完全に適合した、簡単な構造である。
（ｂ）下地絶縁膜の膜厚と屈折率は、簡単に、かつ精密に制御することが可能である。そのため、レーザビームの強度分布も、精密に位置制御しやすい。
（ｃ）スリットなどの位置決めのために、レーザ照射装置に特別なミクロンオーダーでの精密な位置決め技術は不要であり、通常のレーザ照射装置をそのまま利用できる。
（ｄ）以上の利点を満たした上で、位置制御した大粒径の結晶粒を作製できる方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）本発明者らが特願平１１−３５１０６０号で開示した発明の一例を示す図。
（Ｂ）（Ａ）の各点における温度履歴を示す図。
【図２】（ａ）窒化珪素膜の膜厚を固定し窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を変化させて、第２のサンプルに対し、基板の裏面側から波長３０８ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
（ｂ）窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を固定し窒化珪素膜の膜厚を変化させて、第２のサンプルに対し、基板の裏面側から波長３０８ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
【図３】 （ａ）窒化珪素膜の膜厚を固定し窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を変化させて、第２のサンプルに対し、基板の裏面側から波長５３２ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
（ｂ）窒化酸化珪素膜（Ａ−ｔｙｐｅ）の膜厚を固定し窒化珪素膜の膜厚を変化させて、第２のサンプルに対し、基板の裏面側から波長５３２ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
【図４】 本発明が開示する下地膜形成とレーザビームの照射の例を示す図。
【図５】 本発明が開示する下地膜形成とレーザビームの照射の例を示す図。
【図６】 本発明が開示する下地膜形成とレーザビームの照射の例を示す図。
【図７】 本発明が開示する下地膜形成とレーザビームの照射の例を示す図。
【図８】 本発明が開示する構成と特願平１１−３５１０６０号で開示した発明の一例における固相結晶化開始時間の比較を示す図。
【図９】 本発明が開示する下地膜形成とレーザビームの照射の例を示す図。
【図１０】（ａ）下層窒化酸化珪素膜の屈折率を変化させ、第３のサンプルに対し、基板の裏面側から波長３０８ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
（ｂ）下層窒化酸化珪素膜の屈折率を変化させ、第３のサンプルに対し、、基板の裏面側から波長５３２ｎｍのレーザビームを照射したときの非晶質珪素膜に対する反射率と吸収率を示す図。
【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１２】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１３】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１４】 画素部の画素を示す上面図。
【図１５】 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１６】 半導体装置の例を示す図。
【図１７】 半導体装置の例を示す図。
【図１８】 半導体装置の例を示す図。
Claims (7)
- 透光性を有する基板と、第１の下地絶縁膜と、第１の領域と第２の領域を有する第２の下地絶縁膜と、結晶質珪素膜と、を有する半導体装置の作製方法において、
前記第１の下地絶縁膜の第１の膜厚と、レーザビームの波長と、前記レーザビームに対する前記第１の下地絶縁膜の第１の屈折率と、前記レーザビームに対する前記第２の下地絶縁膜の第２の屈折率と、を定める第１のステップと、
第１のステップにより定めた前記第１の膜厚と、前記レーザビームの波長と、前記第１の屈折率と、前記第２の屈折率を使用し、非晶質珪素膜に対する前記レーザビームの反射率における、前記第２の下地絶縁膜の膜厚依存の計算を行い、前記第２の下地絶縁膜の膜厚に対して、前記反射率が周期的に変化するグラフを取得する第２のステップと、
前記第２のステップより取得した前記グラフから、前記反射率の最大値となる第２の膜厚を決定し、前記反射率の最小値となる第３の膜厚を決定する第３のステップと、を有し、
前記基板上に前記第１の下地絶縁膜を前記第１のステップで定めた前記第１の膜厚になるように形成し、
前記第１の下地絶縁膜上に前記第２の下地絶縁膜を形成し、
前記第２の下地絶縁膜を部分的にエッチングして、前記第１の領域を前記第３のステップで決定した前記第２の膜厚に、前記第２の領域を前記第３のステップで決定した前記第３の膜厚になるように形成し、
前記第１の領域と前記第２の領域が形成された前記第２の下地絶縁膜上に前記非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜に前記第１のステップで定めた前記レーザビームの波長の前記レーザビームを前記基板の裏面側または前記基板の表面側と裏面側の両側から照射して前記結晶質珪素膜を形成し、
前記第２の領域上に形成された前記結晶質珪素膜をチャネル形成領域としてＴＦＴを形成する半導体装置の作製方法。 - 透光性を有する基板と、第１の領域と第２の領域を有する第１の下地絶縁膜と、第２の下地絶縁膜と、結晶質珪素膜と、を有する半導体装置の作製方法において、
前記第２の下地絶縁膜の第１の膜厚と、レーザビームの波長と、前記レーザビームに対する前記第１の下地絶縁膜の第１の屈折率と、前記レーザビームに対する前記第２の下地絶縁膜の第２の屈折率と、を定める第１のステップと、
第１のステップにより定めた前記第１の膜厚と、前記レーザビームの波長と、前記第１の屈折率と、前記第２の屈折率を使用し、非晶質珪素膜に対する前記レーザビームの反射率における、前記第１の下地絶縁膜の膜厚依存の計算を行い、前記第１の下地絶縁膜の膜厚に対して、前記反射率が周期的に変化するグラフを取得する第２のステップと、
前記第２のステップより取得した前記グラフから、前記反射率の最大値となる第２の膜厚を決定し、前記反射率の最小値となる第３の膜厚を決定する第３のステップと、を有し、
前記基板上に前記第１の下地絶縁膜を形成し、
前記第１の下地絶縁膜を部分的にエッチングして、前記第１の領域を前記第３のステップで決定した前記第２の膜厚に、前記第２の領域を前記第３のステップで決定した前記第３の膜厚になるように形成し、
前記第１の領域と前記第２の領域が形成された前記第１の下地絶縁膜上に前記第２の下地絶縁膜を前記第１のステップで定めた前記第１の膜厚になるように形成し、
前記第２の下地絶縁膜上に前記非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜に前記第１のステップで定めた前記レーザビームの波長の前記レーザビームを前記基板の裏面側または前記基板の表面側と裏面側の両側から照射して前記結晶質珪素膜を形成し、
前記第２の領域上に形成された前記結晶質珪素膜をチャネル形成領域としてＴＦＴを形成する半導体装置の作製方法。 - レーザビームを用いて、非晶質珪素膜を結晶化する半導体装置の作製方法において、
透光性を有する基板上に窒化珪素からなる第１の下地絶縁膜を第１の膜厚となるように形成し、
前記第１の下地絶縁膜上に窒化酸化珪素からなる第２の下地絶縁膜を形成し、
前記第２の下地絶縁膜を部分的にエッチングして、第２の膜厚となるように第１の領域を、第３の膜厚となるように第２の領域を形成し、
前記第１の領域と前記第２の領域が形成された前記第２の下地絶縁膜上に前記非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜に前記レーザビームを前記基板の裏面側または前記基板の表面側と裏面側の両側から照射して結晶質珪素膜を形成し、
前記第２の領域上に形成された前記結晶質珪素膜をチャネル形成領域としてＴＦＴを形成し、
前記第２の膜厚は、前記第１の膜厚と前記第２の膜厚が積層され、前記レーザビームを前記第１の膜厚と前記第２の膜厚を通して照射したとき、前記非晶質珪素膜に対する反射率が最大値となる膜厚であり、
前記第３の膜厚は、前記第１の膜厚と前記第３の膜厚が積層され、前記レーザビームを前記第１の膜厚と前記第３の膜厚を通して照射したとき前記非晶質珪素膜に対する反射率が最小値となる膜厚であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - レーザビームを用いて、非晶質珪素膜を結晶化する半導体装置の作製方法において、
透光性を有する基板上に窒化珪素からなる第１の下地絶縁膜を形成し、
前記第１の下地絶縁膜を部分的にエッチングして、第１の膜厚となるように第１の領域を、第２の膜厚となるように第２の領域を形成し、
前記第１の領域と前記第２の領域が形成された前記第１の下地絶縁膜上に窒化酸化珪素からなる第２の下地絶縁膜を第３の膜厚となるように形成し、
前記第２の下地絶縁膜上に前記非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜に前記レーザビームを前記基板の裏面側または前記基板の表面側と裏面側の両側から照射して結晶質珪素膜を形成し、
前記第２の領域上に形成された前記結晶質珪素膜をチャネル形成領域としてＴＦＴを形成し、
前記第２の膜厚は、前記第１の膜厚と前記第２の膜厚が積層され、前記レーザビームを前記第１の膜厚と前記第２の膜厚を通して照射したとき前記非晶質珪素膜に対する反射率が最小値となる膜厚であり、
前記第３の膜厚は、前記第１の膜厚と前記第３の膜厚が積層され、前記レーザビームを前記第１の膜厚と前記第３の膜厚を通して照射したとき前記非晶質珪素膜に対する反射率が最大値となる膜厚であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 透光性を有する基板上に窒化珪素からなる第１の下地絶縁膜を５０ｎｍとなるように形成し、
前記第１の下地絶縁膜上に窒化酸化珪素からなる第２の下地絶縁膜を形成し、
前記第２の下地絶縁膜を部分的にエッチングして、第１の領域の膜厚を１３０ｎｍ〜１５０ｎｍかつ、第２の領域の膜厚を７８ｎｍ〜９８ｎｍになるように形成し、
前記第１の領域と前記第２の領域が形成された前記第２の下地絶縁膜上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜に波長が３０８ｎｍであるレーザビームを前記基板の裏面側または前記基板の表面側と裏面側の両側から照射して結晶質珪素膜を形成し、
前記第２の領域上に形成された前記結晶質珪素膜をチャネル形成領域としてＴＦＴを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 透光性を有する基板上に窒化珪素からなる第１の下地絶縁膜を形成し、
前記第１の下地絶縁膜を部分的にエッチングして第１の領域の膜厚を５５ｎｍ〜８５ｎｍかつ、第２の領域の膜厚を２５ｎｍ〜４５ｎｍになるように形成し、
前記第１の領域と前記第２の領域が形成された前記第１の下地絶縁膜上に前記第１の下地絶縁膜とは屈折率の異なる窒化酸化珪素からなる第２の下地絶縁膜を１００ｎｍとなるように形成し、
前記第２の下地絶縁膜上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜に波長が３０８ｎｍであるレーザビームを前記基板の裏面側または前記基板の表面側と裏面側の両側から照射して結晶質珪素膜を形成し、
前記第２の領域上に形成された前記結晶質珪素膜をチャネル形成領域としてＴＦＴを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 透光性を有する基板上に窒化珪素からなる第１の下地絶縁膜を５０ｎｍとなるように形成し、
前記第１の下地絶縁膜上に窒化酸化珪素からなる第２の下地絶縁膜を形成し、
前記第２の下地絶縁膜を部分的にエッチングして第１の領域の膜厚を７８ｎｍ〜９８ｎｍかつ、第２の領域の膜厚を２５ｎｍ〜４５ｎｍになるように形成し、
前記第１の領域と前記第２の領域が形成された前記第２の下地絶縁膜上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜に波長が３０８ｎｍであるレーザビームを前記基板の裏面側または前記基板の表面側と裏面側の両側から照射して結晶質珪素膜を形成し、
前記第１の領域上に形成された前記結晶質珪素膜をチャネル形成領域としてＴＦＴを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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