JP2003086505A - 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 システム・オン・ガラス等への適用に際し
て、ＴＦＴのトランジスタ特性を高レベルで均質化し、
特に周辺回路領域において移動度に優れ高速駆動が可能
なＴＦＴを実現する。 【解決手段】 ガラス基板１上でａ−Ｓｉ膜２を線状
（リボン状）（図１（ａ））、又は島状（アイランド
状）（図１（ｂ））にパターニングし、ａ−Ｓｉ膜２の
表面又はガラス基板１の裏面に対し、ＣＷレーザ３から
時間に対して連続的に出力するエネルギービームを矢印
の方向へ照射走査して、ａ−Ｓｉ膜２を結晶化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法、並びに半導体製造装置に関し、特に、無ア
ルカリガラス等の非晶質基板上に、各々複数の薄膜トラ
ンジスタを有してなる画素領域及びその周辺回路領域が
設けられてなる半導体装置、いわゆるシステム・オン・
パネルに適用して好適である。

【０００２】

【従来の技術】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film
Transistor）は、極めて薄く微細な動作半導体薄膜に形
成されるものであるため、近時の大面積化の要請を考慮
して大画面の液晶パネル等への搭載が検討されており、
特に、システム・オン・パネル等への適用が期待されて
いる。

【０００３】前記システム・オン・パネルでは、無アル
カリガラス等の非晶質基板上に複数の多結晶半導体ＴＦ
Ｔ（特に多結晶シリコンＴＦＴ（ｐ−ＳｉＴＦＴ））を
形成する。この場合、半導体薄膜としてアモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ）膜を成膜した後、紫外波長・短パル
スのエキシマレーザを照射することで、ガラス基板に影
響を与えずａ−Ｓｉ膜のみを溶融結晶化させて動作半導
体薄膜として機能するｐ−Ｓｉ膜を得る方法が主流であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】システム・オン・パネ
ルの大面積化に対応した高出力且つ線状のビームを出射
するエキシマレーザが開発されているが、レーザ結晶化
によって得られるｐ−Ｓｉ膜は照射エネルギー密度だけ
でなくビームプロファイルや膜表面の状態等の影響を受
け易く、結晶粒径の大きなものを大面積に均一に形成す
るのは難しかった。エキシマレーザによって結晶化した
試料をＡＦＭで観察すると、図３７に示すように、ラン
ダムに発生した核から等方的に成長した結晶粒はそれぞ
れ正多角形に近い形状を呈し、結晶粒同士が衝突する結
晶粒界に突起が見られ、結晶粒径は１μｍに満たない。

【０００５】このように、エキシマレーザを用いた結晶
化によって得られるｐ−Ｓｉ膜を用いてＴＦＴを作製し
た場合、チャネル領域には多数の結晶粒が含まれる。結
晶粒径が大きくチャネル内に存在する粒界が少ないと移
動度が大きく、チャネル領域となった部分の結晶粒径が
小さくチャネル内に粒界が多数存在すると、移動度が小
さくなる等のように粒径に依存してＴＦＴのトランジス
タ特性のバラツキが生じ易いという問題がある。また、
結晶粒界には欠陥が多く、チャネル内部に粒界が存在す
ることによりトランジスタ特性が抑えられてしまう。こ
の技術により得られるＴＦＴの移動度は１５０ｃｍ²／
Ｖｓ程度である。

【０００６】本発明は、前記課題に鑑みてなされたもの
であり、周辺回路一体型ＴＦＴ−ＬＣＤ、システム・オ
ン・パネル、システム・オン・ガラス等への適用に際し
て、ＴＦＴのトランジスタ特性を高レベルで均質化し、
特に周辺回路領域において移動度に優れ高速駆動が可能
なＴＦＴを備えてなる半導体装置及びその製造方法、並
びに半導体製造装置を提供することを目的とする。

【０００７】更に本発明は、ＴＦＴのトランジスタ特性
を高レベルで均質化し、特に周辺回路領域において移動
度に優れ高速駆動が可能なＴＦＴを実現するに際して、
時間に対して連続的にエネルギーを出力するエネルギー
ビームの出力不足を補完して半導体薄膜の結晶化におけ
るスループットを向上させ、効率に優れた前記ＴＦＴを
実現することを可能とする半導体装置及びその製造方
法、並びに半導体製造装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、以下に示す諸態様を備える。

【０００９】本発明の第１の態様は、基板上に、各々複
数の薄膜トランジスタを有する画素領域及びその周辺回
路領域が設けられてなる半導体装置の製造方法であっ
て、少なくとも前記周辺回路領域について、当該周辺回
路領域に形成された半導体薄膜を時間に対して連続的に
エネルギーを出力するエネルギービームにより結晶化
し、前記各薄膜トランジスタの動作半導体薄膜とするこ
とを特徴とする。

【００１０】この場合、前記エネルギービームの具体例
としては、ＣＷレーザ光、更には半導体励起の固体レー
ザ光（ＤＰＳＳレーザ光）が好ましい。

【００１１】このように、時間に対して連続的にエネル
ギーを出力するエネルギービームにより半導体薄膜を結
晶化することにより、結晶粒径を大粒径に、具体的には
エネルギービームの走査方向に沿って半導体薄膜の結晶
状態が結晶粒が長い流線形状のフローパターンに形成さ
れる。この場合の結晶粒径は、現在使用されているエキ
シマレーザ光により結晶化された場合の１０〜１００倍
の大きさとなる。

【００１２】前記第１の態様において、前記各半導体薄
膜を前記基板上に線状又は島状にパターニングすること
が好適である。

【００１３】ＣＷレーザによる結晶化技術は、ＳＯＩの
分野において古くから研究が成されてきたが、ガラス基
板では熱的に耐えないものと考えられていた。確かに、
半導体薄膜としてａ−Ｓｉ膜が全面に成膜されている状
態でレーザ照射すると、ａ−Ｓｉ膜の温度上昇と共にガ
ラス基板の温度も上昇し、クラック等のダメージが観察
される。本発明では、半導体薄膜を予め線状又は島状に
パターニングしておくことにより、ガラス基板の温度は
上がらず、クラックの発生や不純物の膜中への拡散等の
発生が防止される。これにより、ガラス等の基板にＴＦ
Ｔの動作半導体薄膜を形成する際にも、ＣＷレーザに代
表される時間に対して連続的にエネルギーを出力するエ
ネルギービームを不都合なく用いることが可能となる。

【００１４】前記第１の態様において、前記基板上に、
パターニングされた前記各半導体薄膜に対応したエネル
ギービームの照射位置合わせ用のマーカーが形成されて
いることが好適である。

【００１５】これにより、エネルギービームの照射位置
ずれを抑止することができ、安定した連続ビームの供給
により、いわゆるラテラル成長が可能となり、大粒径の
結晶粒を有する動作半導体薄膜を確実に形成することが
可能となる。

【００１６】前記第１の態様において、前記基板上でパ
ターニングされた前記各半導体薄膜に複数のスリットが
形成、又は前記各半導体薄膜上に複数の細線上の絶縁膜
が形成されており、前記スリットのほぼ長手方向に沿っ
てエネルギービームを照射することが好適である。

【００１７】この場合、エネルギービーム照射による結
晶化の際に、前記スリット又は前記絶縁膜（以下、便宜
上単にスリットと記す）により周辺部から内側へ向かっ
て成長する結晶粒及び粒界がブロックされ、スリット間
には当該スリットと平行に成長する結晶粒のみが形成さ
れる。スリット間の領域が十分に狭ければ、この領域に
は単結晶が形成される。このように、スリットを大粒径
の結晶粒の形成を望む領域、例えばスリット間の領域が
薄膜トランジスタのチャネル領域となるように、当該ス
リットを形成することにより、チャネル領域を選択的に
単結晶状態とすることができる。

【００１８】前記第１の態様において、前記画素領域と
前記周辺回路領域とにおいて、時間に対して連続的にエ
ネルギーを出力する前記エネルギービームの照射条件が
異なるようにしたり、前記画素領域に形成された半導体
薄膜をパルス状にエネルギーを出力するエネルギービー
ムにより結晶化し、前記周辺回路領域に形成された半導
体薄膜を時間に対して連続的にエネルギーを出力するエ
ネルギービームにより結晶化（更に具体的には、前記画
素領域に形成された半導体薄膜を結晶化した後、前記周
辺回路領域に形成された半導体薄膜を結晶化）したり、
前記周辺回路領域に形成された半導体薄膜を時間に対し
て連続的にエネルギーを出力するエネルギービームによ
り結晶化して動作半導体薄膜とし、前記画素領域に形成
された半導体薄膜をそのまま動作半導体薄膜とすること
等が好ましい。

【００１９】周辺回路領域に設けられる薄膜トランジス
タは、画素領域のそれに比して要求精度が高く、作製の
際に最適化が必要となる。従って、確実に大粒径の結晶
粒を有する動作半導体薄膜の形成が可能であり、各薄膜
トランジスタの動作特性を高いレベルで均質化できる連
続的にエネルギーを出力するエネルギービームを特に周
辺回路領域に適用し、要求精度が緩和された画素領域に
は当該エネルギービームの照射時間を短縮したり、パル
ス状のエネルギービーム適用する等、周辺回路領域と画
素領域とで工程に差異を設ける。これにより、極めて効
率的に各場所の精度要求に見合った所望のシステム・オ
ン・パネルを実現することが可能となる。

【００２０】本発明の第２の態様は、基板上に、各々複
数の薄膜トランジスタを有してなる画素領域及びその周
辺回路領域が設けられてなる半導体装置であって、少な
くとも前記周辺回路領域を構成する前記各薄膜トランジ
スタの動作半導体薄膜は、結晶粒が大きい流線形状のフ
ローパターンの結晶状態に形成されていることを特徴と
する。

【００２１】この場合、動作半導体薄膜にはフローパタ
ーンの流線形状に沿った大結晶粒状態、好ましくは単結
晶状態とすることができるため、例えば薄膜トランジス
タのチャネル領域を単結晶状態とすることが可能とな
り、トランジスタ特性の極めて高い高速駆動の薄膜トラ
ンジスタが実現する。

【００２２】また、前記基板上に、Ｓｉ及びＮ、又は、
Ｓｉ，Ｏ及びＮを含む薄膜を有するバッファー層を介し
て前記半導体薄膜を形成し、前記半導体薄膜の水素濃度
を１×１０²⁰個／ｃｍ³以下、更に好ましくは前記薄膜
の水素濃度を１×１０²²個／ｃｍ³以下とする。

【００２３】これにより、時間に対して連続的にエネル
ギーを出力するエネルギービームによる結晶化を利用し
て薄膜トランジスタのトランジスタ特性を高レベルで均
質化するととともに、薄膜トランジスタをピンホールや
剥離が発生することなく安定に形成することが可能とな
り、極めて信頼性の高い薄膜トランジスタが実現され
る。

【００２４】本発明の第３の態様は、基板上に形成され
た半導体薄膜を結晶化するエネルギービームを出射する
半導体製造装置であって、前記エネルギービームを時間
に対して連続的に出力することが可能であり、照射対象
物に前記エネルギービームを走査する機能を有し、前記
エネルギービームの出力不安定性が±１％／ｈより小値
であることを特徴とする。

【００２５】この場合、エネルギービームの出力不安定
性を±１％／ｈより小値、更に好ましくは前記エネルギ
ービームの不安定性を示すノイズ（光ノイズ）を０．１
ｒｍｓ％以下とすることによって、安定した連続ビーム
の供給が可能となり、当該連続ビームの走査により、多
数の薄膜トランジスタの動作半導体薄膜を大粒径の結晶
状態（フローパターン）に各々均質に形成することが可
能となる。

【００２６】本発明の第４の態様は、第３の態様と同様
に半導体製造装置であって、表面に半導体薄膜が形成さ
れた基板が設置され、前記基板を前記半導体薄膜の面内
方向で自在に移動可能とする設置手段と、エネルギービ
ームを時間に対して連続的に出力する機能を有するレー
ザ発振手段と、前記レーザ発振手段から出射された前記
エネルギービームを光学的に複数の副ビームに分割する
ビーム分割手段とを備え、前記各副ビームを前記半導体
薄膜の各所定部位に対して相対的に走査し、前記各所定
部位を結晶化することを特徴とする。

【００２７】この場合、分割された各副ビームにより、
各々の副ビームに対応した半導体薄膜における複数の所
定部位が同時に結晶化されるため、多数の薄膜トランジ
スタの動作半導体薄膜を大粒径の結晶状態（フローパタ
ーン）に各々均質に形成することができることに加え
て、エキシマレーザに比較して出力の低いＣＷレーザ等
のエネルギービームを時間に対して連続的に出力する機
能を有するレーザ発振手段でも、エキシマレーザに劣ら
ない極めて高いスループットを達成し、効率良く薄膜ト
ランジスタの結晶化を達成することが可能となる。

【００２８】前記第４の態様において、前記各副ビーム
により、前記各薄膜トランジスタの形成部位のみを結晶
化に最適なエネルギー強度で照射し、且つ前記各薄膜ト
ランジスタの非形成部位を高速で通過するように制御す
ることが好適である。これにより、更に優れたスループ
ットが得られ、極めて効率的なトランジスタの結晶化が
実現する。

【００２９】本発明の第５の態様は、第３の態様と同様
に半導体製造装置であって、表面に半導体薄膜が形成さ
れた基板が設置され、前記基板を前記半導体薄膜の面内
方向で自在に移動可能とする設置手段と、エネルギービ
ームを時間に対して連続的に出力する機能を有するレー
ザ発振手段と、前記エネルギービームの通過領域及び遮
断領域を有し、前記エネルギービームを断続的に通過さ
せる断続出射手段とを備え、前記基板を前記エネルギー
ビームに対して相対的に走査させながら、前記半導体薄
膜に前記エネルギービームを断続的に照射し、前記各薄
膜トランジスタの形成部位のみを選択的に結晶化するこ
とを特徴とする。

【００３０】この場合、主に断続出射手段により前記エ
ネルギービームの透過を調節することにより、半導体薄
膜の所望部位を選択的に結晶化することができる。即
ち、いわゆるベタ状態の半導体薄膜の所望部位を断続的
に結晶化できるため、ビームの照射部位、即ち薄膜トラ
ンジスタの形成部位（リボン状又はアイランド状の形成
部位）を予め設けておく必要がなく、製造工程の削減化
及びスループットの向上が実現する。

【００３１】前記第５の態様において、前記半導体薄膜
の前記薄膜トランジスタの形成部位と異なる部位に前記
エネルギービームを断続的に照射し、所定形状に結晶化
されてなる前記薄膜トランジスタの位置合わせマーカー
を形成することが好適である。このように、薄膜トラン
ジスタの形成部位の結晶化に付随して位置合わせマーカ
ーを形成することにより、製造工程が削減され、効率良
く正確な薄膜トランジスタの形成が可能となる。

【００３２】なお、前記第５，第４の態様に対応した半
導体装置、及び半導体装置の製造方法も本発明に含まれ
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
諸実施形態について図面を参照しながら詳細に説明す
る。

【００３４】（第１の実施形態） −時間に対して連続的に出力するエネルギービームによ
る結晶化− 先ず、本実施形態の主要構成、即ち、時間に対して連続
的にエネルギーを出力するエネルギービームを、ここで
は半導体励起（ＬＤ励起）の固体レーザ（ＤＰＳＳレー
ザ）を利用した半導体薄膜の結晶化について開示する。

【００３５】時間に対して連続したエネルギービームを
半導体薄膜、例えばアモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ
膜）に対して照射走査することにより、大粒径のポリシ
リコン結晶を形成することが可能である。このときの結
晶粒径は数μｍ程度となり、非常に大きな結晶を形成で
きる。この結晶粒径は現在使用されているエキシマレー
ザの１０〜１００倍の大きさになる。従って、高速動作
を必要とされる周辺回路部分のＴＦＴには非常に有利で
ある。

【００３６】図１及び図２に示すように、バッファーＳ
ｉＯ₂を形成したガラス基板１上でａ−Ｓｉ膜２を線状
（リボン状）（図１（ａ））、又は島状（アイランド
状）（図１（ｂ））にパターニングし、ａ−Ｓｉ膜２の
表面又はガラス基板１の裏面に対し、ＣＷレーザ３から
時間に対して連続的に出力するエネルギービームを矢印
の方向へ照射走査する。この後、図３に示すように、リ
ボン状の半導体薄膜２（図３（ａ））、又はアイランド
状の半導体薄膜２（図３（ｂ））をパターニング及びエ
ッチングして、各半導体薄膜２内にチャネル領域４を挟
みソース／ドレイン５となる領域を有するＴＦＴのアイ
ランド領域６を形成する。

【００３７】アイランド領域６の周辺部には、周囲への
熱拡散により冷却速度が速いために微結晶が形成される
が、内部ではＣＷレーザ３の照射条件（エネルギー及び
走査速度）を適切に選ぶことにより冷却速度を十分に遅
くでき、数μｍ幅、数十μｍの長さの結晶粒が形成され
る。これにより、チャネル部の結晶粒径を大きくでき
る。

【００３８】なお、時間に対して連続したエネルギービ
ームによる結晶化技術は、ＳＯＩ（Silicon On Insulat
or）の分野において古くから研究が成されてきたが、ガ
ラス基板では熱的に耐えられないと考えられていた。確
かに、ａ−Ｓｉ膜が全面に成膜されている状態でレーザ
照射すると、ａ−Ｓｉ膜の温度上昇と共にガラス基板の
温度も上昇し、クラック等のダメージが観察されるが、
ａ−Ｓｉ膜を予めリボン状、アイランド状に加工してお
くことにより、ガラス基板の温度は上がらず、クラック
の発生や不純物の膜中への拡散等が発生しない。

【００３９】大面積にわたって、多数のＴＦＴを形成す
るためには、エネルギービームの安定性が重要である。
半導体ＬＤ励起の固体レーザは、そのエネルギービーム
の不安定性を示すノイズ（光ノイズ）が、１０Ｈｚ〜２
ＭＨｚの領域で０．１ｒｍｓ％以下、エネルギービーム
の出力不安定性が＜±１％／ｈと他のエネルギービーム
に比べて格段に優れている。

【００４０】以下、半導体励起（ＬＤ励起）の固体レー
ザ（ＤＰＳＳレーザ）を利用した結晶化の具体例を示
す。当該固体レーザの波長は５３２ｎｍ（Ｎｄ：ＹＶＯ
₄の第２高調波、Ｎｄ：ＹＡＧの第２高調波など）であ
る。このエネルギービームの不安定性を示すノイズ（光
ノイズ）は、１０Ｈｚ〜２ＭＨｚの領域で＜０．１ｒｍ
ｓ％、エネルギービームの出力の時間不安定性は＜±１
％／ｈである。なお、波長はこの値に限定したものでは
なく、半導体薄膜が結晶化できる波長を利用すればよ
い。出力１０Ｗであり、基板としては非晶質基板である
ＮＡ３５ガラスを利用する。非晶質基板の材質はこれに
限定したものではなく、他の無アルカリガラス、石英ガ
ラス、シリコン単結晶、セラミックス、プラスチック等
でも良い。

【００４１】ガラス基板と半導体薄膜との間に、ＳｉＯ
₂バッファ層を膜厚４００ｎｍ程度に形成している。な
お、バッファー層はこれに限定したものではなく、Ｓｉ
Ｏ₂膜とＳｉＮ膜の積層構造でも良い。半導体薄膜はプ
ラズマＣＶＤで形成したシリコン薄膜である。エネルギ
ー照射前に４５０℃、２時間の熱処理により水素出しの
熱処理を行っている。ここで、水素出しは熱処理に限定
したものではなく、エネルギービームを低エネルギー側
から次第に増加させながら、多数回照射して行っても良
い。本例では、ガラスを透過して裏面から照射している
が、これに限定したものではなく半導体薄膜側から照射
しても良い。

【００４２】エネルギービームはサイズが４００μｍ×
４０μｍの長尺線状ビーム（又は楕円ビーム）に成型さ
れている。ここで、エネルギービームのサイズ及び形状
はこれに限定されたものではなく、結晶化に必要な最適
な大きさに調整すればよい。例えば、ビーム形状として
は、長方形ビーム（又は楕円ビーム）、線状ビーム（又
は楕円ビーム）等が好適である。なお、長尺線状ビーム
（又は楕円ビーム）、長方形ビーム（又は楕円ビー
ム）、線状ビーム（又は楕円ビーム）は、ビーム内で均
一のエネルギー強度を有することが好ましいが、必ずし
も均一である必要はなく、ビームの中心位置が最高強度
を持つエネルギープロファイルでも良い。

【００４３】本例では、ＴＦＴが形成されるシリコン領
域は図２のようにリボン状にａ−Ｓｉ膜２がパターニン
グされており、隣接するリボン状のａ−Ｓｉ膜２間は所
定距離に分離され、ａ−Ｓｉ膜２の存在しない領域が存
在する。このようにａ−Ｓｉ膜２の配置を構成すること
により、ＮＡ３５ガラス基板１に対する熱損傷を大幅に
低減することが可能となる。なお、ａ−Ｓｉ膜はリボン
状に限定されたものではなく、アイランド形状としても
良い。

【００４４】エネルギービームの走査速度を２０ｃｍ／
ｓとしてａ−Ｓｉ膜の結晶化を行なった結果を図４に示
す。結晶粒径５μｍ以上の結晶が形成されていることが
分かる。この結晶粒径サイズはエキシマレーザによる結
晶化の粒径サイズの１０倍〜１００倍の大きさに相当す
る。なお、走査方向に流れるような結晶粒が観測されて
いるが、このような結晶パターンを本例では「フローパ
ターン」と定義している。この名称はこれに限定したも
のではなく、本例で便宜的に命名したものである。フロ
ーパターンと別タイプの結晶粒径は、図５に示すよう
な、図３７のエキシマレーザ結晶化のパターンに類似し
たパターンが形成される場合がある。本例では、この結
晶粒パターンを「エキシマパターン」と定義する。この
エキシマパターンは、エネルギー密度または走査速度
（あるいは両方）が不適切なことに起因して形成される
ものである。

【００４５】ここで、ガラス中に存在する大量の不純物
が結晶化膜にどのような影響を与えるかという点につい
て観測した結果について説明する。本例では、ＮＡ３５
ガラス基板１と半導体薄膜であるａ−Ｓｉ膜２との間に
は、ＰＥＣＶＤで形成した膜厚４００ｎｍ程度のＳｉＯ
₂膜がバッファー層として存在する。なお、バッファー
層はこれに限定したものではなく、ＳｉＯ₂単独であれ
ば２００ｎｍ以上、またはＳｉＯ₂膜とＳｉＮ膜との積
層構造を利用しても良い。

【００４６】ＳＩＭＳ分析の結果を図６に示す。ガラス
中の不純物（アルミニウム、ボロン、ナトリウム、バリ
ウム）は結晶化した半導体薄膜内には存在しないことが
確認される。なお、データではアルミニウムが観測され
ているが、これはゴーストであり、実際にアルミニウム
が膜中に存在するわけではない。

【００４７】ＮＡ３５ガラスに対する熱損傷を調べた結
果（断面ＴＥＭを観測した結果）を図７に示す。このよ
うに、ガラスとバッファー層との境界は明瞭であり、ガ
ラスに対する損傷がないことが確認できる。

【００４８】なお本例では、出力１０Ｗ、波長５３２ｎ
ｍのＤＰＳＳレーザ１台を利用して結晶化したが、図２
のように半導体薄膜パターンの配列が既に分かっている
ときには複数のビームを形成し、各エネルギービームを
半導体薄膜領域に整合させて同時に照射しても良い。こ
のとき、複数のエネルギービーム発生装置を利用しても
良いし、また１台からエネルギービームを複数本に分離
しても良い。

【００４９】−ＴＦＴの作製−以下、上述の時間に対し
て連続的に出力するエネルギービームを用いたｎチャネ
ル薄膜トランジスタの作製例について説明する。図８〜
図１１は、この薄膜トランジスタの製造方法を工程順に
示す概略断面図である。

【００５０】基板としては、上述と同様に、非晶質基板
であるＮＡ３５のガラス基板２１を使用する。先ず、図
８（ａ）に示すように、ガラス基板２１上に膜厚４００
ｎｍ程度のＳｉＯ₂バッファー層２２と非晶質シリコン
薄膜（ａ−Ｓｉ膜）を形成したパターニングＳｉ薄膜を
形成し、水素出しのために４５０℃、２時間の熱処理を
行う。なお、水素出しは熱処理に限定したものではな
く、エネルギービームを低エネルギー側から次第に増加
させながら、多数回照射して行っても良い。

【００５１】続いて、上述の時間に対して連続的に出力
するエネルギービームを用いてａ−Ｓｉ膜２を結晶化
し、動作半導体薄膜１１を形成する。具体的には、例え
ば図２（ａ）のようにリボン状に半導体薄膜、ここでは
ａ−Ｓｉ膜２を形成し、ＤＰＳＳレーザを用いて、波長
５３２ｎｍ、エネルギービームの不安定性＜０．１ｒｍ
ｓ％ノイズ、出力不安定性＜±１％／ｈとし、エネルギ
ービームサイズ４００μｍ×４０μｍの線状ビームによ
り走査速度２０ｃｍ／ｓでａ−Ｓｉ膜２を照射走査して
結晶化する。

【００５２】続いて、例えば図３のように、結晶化され
たリボン状の半導体薄膜にＴＦＴアイランド領域６を形
成する。このとき、リボン状の半導体薄膜の中心軸上に
ＴＦＴのチャネル領域４が位置するように加工する。即
ち、完成したＴＦＴにおいて流れる電流はレーザ光の走
査方向と一致する。この場合、図２（ａ）の下部に示す
ように、リボン幅内に複数個（図示の例では３つ）のＴ
ＦＴが形成されても良い。

【００５３】続いて、図８（ｂ）に示すように、動作半
導体薄膜１１上に膜厚２００ｎｍ程度にゲート酸化膜と
なるシリコン酸化膜２３をＰＥＣＶＤ法により形成す
る。このとき、他の手法、例えばＬＰＣＶＤ法又はスパ
ッタリング法等を利用しても良い。

【００５４】続いて、図８（ｃ）に示すように、膜厚３
００ｎｍ程度となるようにアルミニウム膜（又はアルミ
ニウム合金膜）２４をスパッタリング法により成膜形成
する。

【００５５】続いて、図９（ａ）に示すように、アルミ
ニウム膜２４をフォトリソグラフィー及びそれに続くド
ライエッチングにより電極形状にパターニングし、ゲー
ト電極２４を形成する。

【００５６】続いて、図９（ｂ）に示すように、パター
ニングされたゲート電極２４をマスクとしてシリコン酸
化膜２３をパターニングし、ゲート電極形状に倣ったゲ
ート酸化膜２３を形成する。

【００５７】続いて、図９（ｃ）に示すように、ゲート
電極２４をマスクとして動作半導体薄膜１１のゲート電
極２４の両側部位にイオンドープする。具体的には、ｎ
型不純物、ここではリン（Ｐ）を加速エネルギー２０ｋ
ｅＶ、ドーズ量４×１０¹⁵／ｃｍ²の条件でイオンドー
プし、ソース／ドレイン領域を形成する。

【００５８】続いて、図１０（ａ）に示すように、ソー
ス／ドレイン領域のリンを活性化するためにエキシマレ
ーザ照射を行った後、図１０（ｂ）に示すように、全面
を覆うように膜厚３００ｎｍ程度にＳｉＮを堆積し、層
間絶縁膜２５を形成する。

【００５９】続いて、図１１（ａ）に示すように、ゲー
ト電極２４上、動作半導体薄膜１１のソース／ドレイン
領域上をそれぞれ露出させるコンタクトホール２６を層
間絶縁膜２５に開口形成する。

【００６０】続いて、図１１（ｂ）に示すように、各コ
ンタクトホール２６を埋め込むようにアルミニウム等の
金属膜２７を形成した後、図１１（ｃ）に示すように、
金属膜２７をパターニングし、それぞれコンタクトホー
ル２６を通じてゲート電極２４、動作半導体薄膜１１の
ソース／ドレイン領域と導通する配線２７を形成する。
しかる後、全面を覆う保護膜の形成等を経て、ｎ型ＴＦ
Ｔを完成させる。

【００６１】以上の各工程を経て作製されたｎチャネル
ＴＦＴを用いてＴＦＴ特性と結晶品質との関係について
調べた。実験結果を図１２に示す。チャネル領域の結晶
パターンがフローパターンである方がエキシマレーザパ
ターンに比較して移動度が大きいことが分かる。最高移
動度は４７０ｃｍ²／Ｖｓに達する。また、移動度はフ
ローパターン形状と強い相関があり、図１３に示すよう
に、強く流れるフローパターン形状のほうが、弱いフロ
ーパターン形状よりも移動度が優れていることが確認さ
れた。

【００６２】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ＴＦＴのトランジスタ特性を高レベルで均質化し、
特に周辺回路領域において移動度に優れ高速駆動が可能
なＴＦＴが実現できる。これにより、当該ＴＦＴを多数
備えてなる高性能な周辺回路一体型ＴＦＴ−ＬＣＤ、シ
ステム・オン・パネル、システム・オン・ガラス等が実
現可能となる。

【００６３】−変形例− 以下、第１の実施形態の諸変形例について説明する。

【００６４】（変形例１）図１４は、変形例１における
ガラス基板上の様子を示す概略平面図である。ここで
は、ガラス基板１上に半導体薄膜としてリボン状のａ−
Ｓｉ膜２が形成されており、各ａ−Ｓｉ膜２に対応した
ガラス基板１端部に位置マーカー３１が設けられてい
る。なお、図示の例ではリボン状のａ−Ｓｉ膜を示して
いるが、アイランド状のａ−Ｓｉ膜としても良い。

【００６５】ａ−Ｓｉ膜２へのＣＷレーザ３によるエネ
ルギービームの照射走査時に、位置マーカー３１を目安
とすることにより照射位置を自動的に探索することがで
きる仕組みになっており、これにより照射位置を定めた
後、エネルギービームを走査することにより、結晶化を
行う。

【００６６】本例によれば、エネルギービームの照射位
置ずれを抑止することができ、安定した連続ビームの供
給により、いわゆるラテラル成長が可能となり、大粒径
の結晶粒を有する動作半導体薄膜を確実に形成すること
が可能となる。

【００６７】（変形例２）図１５は本例を説明するため
の概略平面図である。先ず、図１５（ａ）に示すよう
に、ａ−Ｓｉ膜を略平行な２本のスリット３２を有する
アイランド領域６を形成する。

【００６８】ａ−Ｓｉ膜の表面からＣＷレーザ、例えば
Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザ（２ω、波長５３２ｎｍ）（また
は類似のレーザ）を、エネルギー６Ｗ、ビーム径４００
μｍ×４０μｍ、走査速度２０ｃｍ／ｓでスリット３２
の方向（矢印で表示）に照射走査する。表面からの照射
でも問題なく結晶化できるのは勿論であるが、裏面から
照射することによりサンプルホルダーも共に加熱される
ため、膜面側の保温効果が得られ、より良い結晶が得ら
れ易い。ａ−Ｓｉ膜は溶融・結晶化するが、アイランド
領域６の周辺部は周囲への熱拡散により冷却速度が速い
ため、微結晶が形成されるが、内部ではＣＷレーザの照
射条件（エネルギーと走査速度）を適切に選ぶことによ
り冷却速度を十分に遅くでき、数μｍ幅、数十μｍの長
さの結晶粒が形成される。

【００６９】このとき、図１５（ｂ）に示すように、周
辺部から内側に向かって成長しチャネル領域を横切ろう
とする結晶粒及び粒界がスリット３２によりブロッキン
グされ、スリット３２間には当該スリット３２と平行に
成長する結晶粒のみが形成される。スリット３２の間隔
が十分に狭ければ、この領域は単結晶となる。このスリ
ット３２は粒界のブロッキングの作用を持たせつつ、ス
リット３２間の領域が微結晶化しないようにスリット３
２の各々のスリット幅をできるだけ細く形成することが
好ましい。また、スリット３２の間隔はデバイスのチャ
ネル幅に合わせマージンを加えた程度にしておけば良
い。

【００７０】そして、図１５（ｃ）に示すように、スリ
ット３２間の単結晶化された部分がチャネル領域４とな
るようにドライエッチングによりパターニングしてＴＦ
Ｔを完成させる。

【００７１】以降は、図１５（ｄ）に示すように、公知
の方法により、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成し、
不純物の導入及び活性化後、ソース／ドレインを形成し
てＴＦＴとすれば良い。

【００７２】このような方法で結晶化を行えば、ＴＦＴ
のチャネル領域に必要な部分に選択的に単結晶を得るこ
とができる。従って、このように形成された動作半導体
薄膜を用いて形成したＴＦＴは、チャネル預域には一つ
の結晶粒しか存在しないので、その特性が向上すると共
に結晶性や結晶粒界に起因するバラツキが格段に低減さ
れる。また、ガラス基板上の各種プロセスが可能であ
り、低コストを維持したまま高性能且つ高付加価値のデ
ィスプレイを提供することが可能となる。

【００７３】（変形例３）図１６は、本例を説明するた
めの概略平面図及びＡ−Ａ’に沿った概略断面図であ
る。先ず、ガラス基板１上に下地ＳｉＯ₂とａ−Ｓｉ膜
２を連続成膜した後、図１６（ａ）に示すように、ａ−
Ｓｉ膜２をアイランド状にパターニングする。

【００７４】続いて、図１６（ｂ）に示すように、ａ−
Ｓｉ膜２上にＣＶＤ法等によりＳｉＯ₂膜を５０ｎｍ程
度の膜厚に成膜し、このＳｉＯ₂膜を２本の平行な細線
パターン３３に加工する。

【００７５】続いて、図１６（ｃ）に示すように、ａ−
Ｓｉ膜２の表面からＣＷレーザを照射走査する。照射条
件は第１の実施形態の場合と同程度で良い。このとき、
レーザ加熱によりａ−Ｓｉ膜２が溶融、再結晶化する
が、上部に細線パターン３３が存在するために溶融した
Ｓｉが表面張力によって集まり易く、細線パターン３３
の下部に周囲とは独立したＳｉの細線３３ａが形成され
る。従って、このＳｉ細線によりチャネルを横切ろうと
する結晶粒及び結晶粒界がブロックされる。その結果、
２本の細線パターン３３の間には細線と平行に成長する
結晶粒のみが形成されることになる。

【００７６】その後、細線パターン３３のＳｉＯ₂膜を
ＨＦ水溶液等により除去し、図１６（ｄ）に示すよう
に、細線パターン３３間の単結晶化された部分がチャネ
ル領域４となるようにドライエッチングにより加工す
る。以降は、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成し、公
知の方法により、ＴＦＴを作製すれば良い。

【００７７】このような方法で結晶化を行えば、ＴＦＴ
のチャネル領域に必要な部分に選択的に単結晶を得るこ
とができる。従って、このように形成された動作半導体
薄膜を用いて形成したＴＦＴは、チャネル預域には一つ
の結晶粒しか存在しないので、その特性が向上すると共
に結晶性や結晶粒界に起因するバラツキが格段に低減さ
れる。また、ガラス基板上の各種プロセスが可能であ
り、低コストを維持したまま高性能且つ高付加価値のデ
ィスプレイを提供することが可能となる。

【００７８】（変形例４）本例は、変形例２とほぼ同様
であり、製造工程は何ら変わる所はないが、スリットの
形状が異なる点で相違する。本例のスリット形状を図１
７に示す。図１５と異なるのは、２本のスリット３２が
完全に平行ではなくレーザの走査方向に向かってやや広
がりを持たせてある点である。この形状では、周辺部か
ら斜めに内側に向かう結晶粒界をより効率的にブロッキ
ングできるうえ、図内下側から延びた結晶粒をネッキン
グの効果によってより選択し易い。以降のプロセスは、
変形例２と同様である。

【００７９】（変形例５）図１８は、本例を説明するた
めの概観図であり、（ａ）の上部がパターニング部位の
平面図を、下部がＡ−Ａ’に沿った断面図を示し、
（ｂ），（ｃ）が（ａ）に続く製造工程を示す。

【００８０】このａ−Ｓｉ膜２では、薄膜領域３４が厚
膜領域３５に囲まれており、ＣＷレーザの走査照射は薄
膜領域３４の長手方向に沿って行なわれる（図１８
（ａ）参照）。このとき、厚膜領域３５は、その厚みの
ために熱容量が大きく、溶融した後に冷却速度が遅くな
る。従って、厚膜領域３５は薄膜領域３４に対して熱浴
の作用をする。これにより、結晶粒界の方向は、薄膜領
域３４では、周辺の厚膜領域３５へ向かって広がってゆ
く（図１８（ｂ）参照）。このことは、薄膜領域３４で
は欠陥（結晶粒界）密度が減少することを意味する。即
ち、結晶の高品質化を実現できる。

【００８１】薄膜領域３４をＴＦＴのチャネル領域とす
ることにより、高性能なＴＦＴを実現することが可能と
なる（図１８（ｃ）参照）。

【００８２】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態
で用いたＤＰＳＳレーザ装置の構成について説明する。
図１９は、第２の実施形態のＤＰＳＳレーザ装置の全体
構成を示す概観図である。

【００８３】このＤＰＳＳレーザ装置は、固体半導体励
起のＤＰＳＳレーザ４１と、ＤＰＳＳレーザ４１から出
射したレーザ光を所定位置に照射するための光学系４２
と、被照射対象となるガラス基板が固定され、水平・垂
直方向に駆動自在のＸＹステージ４３とを備えて構成さ
れている。

【００８４】本例では、ガラス基板の材質はＮＡ３５ガ
ラス（無アルカリガラス）であり、レーザの波長は５３
２ｎｍを選択している。このエネルギービームの不安定
性を示すノイズ（光ノイズ）は、１０Ｈｚ〜２ＭＨｚの
領域で０．１ｒｍｓ％以下、出力の不安定性は＜±１％
／ｈであり、エネルギービームの出力は１０Ｗである。
なお、波長はこの値に限定したものではなく、シリコン
膜が結晶化できる波長を利用すればよく、ビームの出力
もこの値に限定したものではなく、適当な出力を有する
装置を利用すればよい。

【００８５】エネルギービームはそのサイズが４００μ
ｍ×４０μｍの線状ビーム（長方形ビーム）に成形され
ている。なお、エネルギービームのサイズ及び形状はこ
れに限定されたものではなく、結晶化に必要な最適な大
きさに調整すればよい。長尺方向のエネルギーバラツキ
は、中心を最大強度として４０％以内である。

【００８６】ガラス基板は、ＸＹステージ４３上に光軸
に垂直に設置される。本例では、第１の実施形態と同様
に、ＴＦＴが形成される半導体薄膜（ａ−Ｓｉ膜）は、
図１のようにリボン状又はアイランド状とされており、
隣接するａ−Ｓｉ膜間は分離され、ａ−Ｓｉ膜のない領
域が存在する。これは、本例で利用しているガラス基板
に対する熱損傷を低減するためのものである。

【００８７】エネルギービームの走査速度は毎秒２０ｃ
ｍである。本例では、モータ駆動のＸＹステージ４３を
利用している。なお、ＸＹステージ４３の駆動機構はこ
れに限定したものではなく、１５ｃｍ毎秒以上で駆動で
きれば、他のステージを利用することも可能である。な
お、エネルギービームの走査は、エネルギービームとＸ
Ｙステージ４３とが相対的に走査されれば良く、エネル
ギービームそのものを走査しても良いし、ステージを走
査しても良い。

【００８８】また、ガラス基板上に多結晶シリコンを形
成する場合には、基板サイズが現状では４００ｍｍ×５
００ｍｍ以上であるため、走査中の位置制御が重要であ
る。本例のＸＹステージ４３では１ｍ移動するあたりの
位置変動は１０μｍ以内である。

【００８９】本実施形態のＤＰＳＳレーザ装置によれ
ば、エネルギービームの出力不安定性を±１％／ｈより
小値、更に好ましくはエネルギービームの不安定性を示
すノイズ（光ノイズ）を１０Ｈｚ〜２ＭＨｚの領域で
０．１ｒｍｓ％以下とすることによって、安定した連続
ビームの供給が可能となり、当該連続ビームの走査によ
り、多数のＴＦＴの動作半導体薄膜を大粒径の結晶状態
（フローパターン）に各々均質に形成することが可能と
なる。

【００９０】−変形例− 以下、第２の実施形態の諸変形例について説明する。

【００９１】（変形例１）本例のＤＰＳＳレーザ装置の
全体構成を図２０に示す。ここでは、エネルギービーム
の不安定性が０．１ｒｍｓ％以下のノイズ、出力不安定
性が＜±１％／ｈ、出力が１０ＷのＤＰＳＳレーザ４１
を２台利用している。２台のＤＰＳＳレーザ４１から出
射されたレーザ光は途中で一本に融合され、これにより
出力を向上させる構成とされている。

【００９２】ビームサイズは、８００μｍ×４０μｍに
成形されており、第２の実施形態の場合よりも大面積を
照射できるようになっている。また、位置マーカーを読
み取り照射する機能を有することは第１の実施形態の場
合と共通である。

【００９３】ＸＹステージ４３は水平置きとされてお
り、ガラス基板が水平に設置される。また、照射走査方
向は、磁気浮上タイプの移動機構を有しており、Ｘ軸方
向は通常のモーター駆動方式である。エネルギービーム
は垂直に照射される。

【００９４】本例のＤＰＳＳレーザ装置によれば、第２
の実施形態の奏する諸効果に加え、複数（例示では２
台）のＤＰＳＳレーザ４１を設けることにより、更に安
定した連続ビームの供給が可能となり、当該連続ビーム
の走査により、多数のＴＦＴの動作半導体薄膜を大粒径
の結晶状態（フローパターン）に各々均質に形成するこ
とが可能となる。

【００９５】（変形例２）本例のＤＰＳＳレーザ装置の
全体構成を図２１に示す。ここでは、変形例１と同様の
出力安定性及び出力等を有する２台のＤＰＳＳレーザ４
３を設け、それぞれ別々のエネルギービームとなって異
なる場所を照射する構成とされており、各々のエネルギ
ービームが照射位置を位置マーカーにより読み取る機能
を有している。

【００９６】本例のＤＰＳＳレーザ装置によれば、第２
の実施形態の奏する諸効果に加え、複数（例示では２
台）のＤＰＳＳレーザ４１を設けることにより、更に安
定した連続ビームを迅速に供給することが可能となり、
当該連続ビームの走査により、多数のＴＦＴの動作半導
体薄膜を大粒径の結晶状態（フローパターン）に各々均
質に形成することが可能となる。

【００９７】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。ここでは、第２の実施形態
と同様に、ＤＰＳＳレーザ装置の構成について説明し、
更にこれを用いた半導体薄膜の結晶化方法について述べ
る。本実施形態のＤＰＳＳレーザ装置は、以下に示すよ
うにエネルギービームを分割して用いる点で第２の実施
形態と異なる。

【００９８】本例では、半導体励起（ＬＤ励起）の固体
レーザ（ＤＰＳＳレーザ）Ｎｄ：ＹＶＯ₄を利用した画
素部の結晶化の例を示す。なお、本例では画素部の結晶
化技術について言及するが、本発明は画素部の結晶化技
術に限定したものではなく、周辺回路の結晶化技術とし
て利用することができる。また、レーザはＮｄ：ＹＶＯ
₄に限定したものではなく、類似のＤＰＳＳレーザ光
（たとえばＮｄ：ＹＡＧなど）であれば良い。波長は５
３２ｎｍである。更に、波長はこれに限定したものでは
なく、シリコンが溶融する波長であればよい。このエネ
ルギービームの不安定性は、＜０．１ｒｍｓ％のノイ
ズ、出力の時間不安定性は＜±１％／ｈ、出力１０Ｗで
ある。

【００９９】基板としては非晶質基板であるＮＡ３５の
ガラス基板を利用している。非晶質基板はこれに限定し
たものではなく、他の無アルカリガラス、石英ガラス、
単結晶基板、セラミックス、プラスチックなどでも良
い。

【０１００】ガラス基板と半導体薄膜の間に、ＳｉＯ₂
からなるバッファー層を４００ｎｍ程度の膜厚に形成し
ている。なお、バッファー層はこれに限定したものでは
なく、ＳｉＯ₂膜とＳｉＮ膜の積層構造としても良い。
半導体薄膜はプラズマＣＶＤ法で形成した１５０ｎｍ程
度の厚みのシリコン薄膜である。エネルギー照射前に５
００℃、２時間の熱処理により水素出しの熱処理を行っ
ている。なお、水素出しは熱処理に限定したものではな
く、エネルギービームを低エネルギー側から次第に増加
させながら、多数回照射して行っても良い。本例では、
半導体薄膜側から照射しているが、ガラスを透過して裏
面から照射しても良い。

【０１０１】−ＤＰＳＳレーザ装置の構成− 図２２は、第３の実施形態によるＤＰＳＳレーザ装置の
構成の一部を示す概観図である。このＤＰＳＳレーザ装
置は、第２の実施形態と同様の固体半導体励起のＤＰＳ
Ｓレーザ４１（不図示）と、ＤＰＳＳレーザ４１から出
射されたエネルギービームを複数、ここでは７つの副ビ
ームに光学的に分割するビーム分割手段である回折格子
５１と、コリメータレンズ５２と、分割された各ビーム
を集光する集光レンズ５３と、被照射対象となるガラス
基板が固定され、水平・垂直方向に駆動自在の第２の実
施形態と同様のＸＹステージ４３（不図示）とを備えて
構成されている。

【０１０２】なお、本例ではビーム分割手段として回折
格子５１を設けたが、これに限定されることなく、例え
ばポリゴンミラーや可動ミラー、音響光学効果を利用し
たＡＯ素子（Acoust-Optic Device）や電気光学効果を
利用したＥＯ素子（Electro-Optic Device）を利用して
も良い。

【０１０３】個々の副ビームは、画素領域の薄膜トラン
ジスタを形成するに十分な大きさを有する８０μｍ×２
０μｍのサイズを有しており、重心に最大強度を有する
楕円型のビーム形状である。また、ビーム形状は楕円ビ
ームに限定されたものではなく、長尺線状ビーム（また
は長方形ビーム）でもよい。なお、エネルギービームの
サイズは本例のサイズに限定されたものではなく、画素
用のＴＦＴが形成される大きさを有するものであればよ
い。

【０１０４】本例では、画素用ＴＦＴが形成されるシリ
コン領域は、図２３のようにリボン状にされており、半
導体薄膜リボン５４と隣の半導体薄膜リボン５４とは分
離されており、半導体薄膜の存在しない領域が存在す
る。これは本例で利用しているＮＡ３５ガラス基板に対
する熱損傷を低減するためのものである。

【０１０５】なお、半導体薄膜はリボン状に限定された
ものではなく、アイランド形状でも良い。また、画素用
ＴＦＴでは高性能なＴＦＴを必要としないために結晶化
の際に周辺回路よりもビームエネルギー密度を減少させ
ることができる。従って、全面にアモルファスシリコン
が形成されている場合であってもガラスヘの損傷を与え
ることなく結晶化することが可能である。

【０１０６】図２３は、４台のＤＰＳＳレーザ４１を利
用して、合計２８個の副ビームを発生させた様子を示す
概観図である。本例における画素対応のＴＦＴの結晶化
技術では、エネルギービームのスキャン速度は１００ｃ
ｍ／ｓである。なお、スキャン速度はこの値に限定され
たものではなく、画素用のＴＦＴとしての性能が得られ
る条件であれば良い。

【０１０７】画素領域全面を照射するために、２８ビー
ムを１セットとして平行移動し、次の２８ラインを結晶
化させる。このようにして、スループットを向上させる
ことにより画素全面を結晶化させる。なお、本例では、
ＸＹステージ４３を高速に移動させることにより、全面
照射を行っているが、これに限定したものではなく、ス
テージを固定させ、２８本（本発明では２８本である
が、これに限定した本数ではないことは自明である）の
レーザビームをセットとしてスキャンさせてもよい。

【０１０８】また、ビームの照射方法は図２３の方法に
限定されたものではなく、図２４（ａ）のような照射方
法も好適である。この場合には、複数台のレーザ（図示
の例では２台）をそれぞれ複数のビーム（図示の例では
３本）に分割する。各々の副ビームはそれぞれが重なる
ことなく走査される。この場合には、走査毎の横方向の
移動が少なくて済む。

【０１０９】更に、例えば図２４（ｂ）のような照射方
法も好適である。この場合には、１つのＤＰＳＳレーザ
４１から１つのエネルギービームを形成していることが
特徴である。各々のＤＰＳＳレーザ４１から出射される
エネルギービームは、それぞれが重なることなくスキャ
ンされる。このような照射方法は、エネルギーの高い結
晶化が必要な周辺回路の結晶化技術として有利である。
なお、当該技術が画素部分の結晶化技術として利用でき
ることは言うまでもない。

【０１１０】図２３の方法により形成した個々のビーム
ラインにおける結晶粒を観測した結果、結晶粒径５０ｎ
ｍのポリシリコンが形成されたことが確認された。

【０１１１】−ＴＦＴの作製− 本実施形態のＤＰＳＳレーザ装置により結晶化されてな
る半導体薄膜を動作半導体膜として用いて、ＴＦＴの作
製した。ＴＦＴの製造方法は、第１の実施形態で説明し
た図８〜図１１と同様である。本例では、半導体薄膜を
結晶化するに際して、幅５０μｍを有するリボン状に各
リボン間の間隔が画素のレイアウト整合するように半導
体薄膜を形成し、波長は５３２ｎｍ、出力１０Ｗ、＜
０．１ｒｍｓ％ノイズのエネルギービームの不安定性、
＜±１％／ｈの出力不安定性、８０μｍ×２０μｍのサ
イズの楕円形ビームに成型されたエネルギービームによ
り、１００ｃｍ／ｓの走査速度で結晶化を行った。

【０１１２】以下、第１の実施形態の図８〜図１１と同
様の工程を経て作製されたＴＦＴについて、移動度を測
定したところ、約２０ｃｍ²／Ｖｓを示した。この値は
画素用のトランジスタとしては十分実用に耐える性能を
有している。

【０１１３】−変形例− 以下、第３の実施形態の変形例について説明する。ここ
では、図２５に示すように、半導体薄膜のＴＦＴを形成
する領域のみを選択的に結晶化することにより効率的に
結晶化する方法を開示する。図２６は、本例で用いるＤ
ＰＳＳレーザ装置の照明系を示す概観図である。

【０１１４】図２６（ａ）では、副ビームを所定方向に
反射させる固定ミラー６１と、固定ミラー６１からの反
射光を更に所定方向に反射させ、照射領域を照射する移
動可能な稼動ミラー６２とを備えて照明系Ａが構成され
ており、各照明系Ａが分割された副ビームごとに設けら
れている。

【０１１５】図２６（ｂ）では、副ビームを所望方向に
反射させる回動可能な固定ミラー６３と、コリメータレ
ンズ６４と、固定ミラー６３からの反射光をコリメータ
レンズ６４を介して集光し、照射領域を照射する集光レ
ンズ６５とを備えて照明系Ｂが構成されており、各照明
系Ｂが分割された副ビームごとに設けられている。

【０１１６】この場合、ＸＹステージ４３を移動させる
と同時に、図２６（ａ），（ｂ）に示した光学系を分割
した各副ビームに装備させる。これらの光学系は個々の
ＴＦＴが形成される領域のみをスキャンする設計になっ
ている。即ち、副ビームの移動距離は高々１００μｍに
満たない。

【０１１７】ＸＹステージ４３の高速移動とともに、各
画素位置でこれらのミラー光学系を繰り返しオンさせる
ことにより画素部分を結晶化させる。これによりスルー
プットの向上を図る。

【０１１８】本例では、全面にアモルファスシリコンが
形成されている場合、あるいはリボン形状、あるいは島
状形状、いずれにおいてもレーザ照射する部分は画素部
分のレイアウトと整合が保たれていることが必要である
ことは言うまでもない。

【０１１９】（第４の実施形態）次に、本発明の第４の
実施形態について説明する。ここでは、第２の実施形態
と同様に、ＤＰＳＳレーザ装置の構成について説明し、
更にこれを用いた半導体薄膜の結晶化方法について述べ
る。本実施形態のＤＰＳＳレーザ装置は、以下に示すよ
うに任意の部位へ選択的にレーザ照射できる点で第２の
実施形態と異なる。

【０１２０】本実施形態では、ａ−Ｓｉ膜を予めアイラ
ンド状に加工するのではなく、ａ−Ｓｉ膜はベタ状態の
ままでビーム径をアイランドの幅程度（〜１００μｍ以
下）に絞り、ＸＹステージを移動させながらエネルギー
ビームの照射を断続的に行う。これにより、結晶化領域
（溶融領域）は第１の実施形態におけるアイランドと同
等部分になる。従って、ガラス基板へのダメージや膜剥
がれの問題を回避することができる。

【０１２１】また、ＬＣＤに用いる場合、周辺回路領域
は集積度が高く、より結晶性の良い高移動度のＴＦＴが
要求されるのに対し、画素領域はＴＦＴに必要な領域が
飛び飛びに存在し、移動度もあまり要求されない。占有
面積は周辺回路領域よりも画素領域の方が遥かに広いの
で、画素領域では、ＸＹステージを高速（〜数ｍ／ｓ）
でスキャンさせて、必要部位のみを飛び飛びに結晶化す
ることにより、スループットの大幅な向上が可能であ
る。

【０１２２】−ＤＰＳＳレーザ装置の構成− 図２７は、第４の実施形態によるＤＰＳＳレーザ装置の
主要構成を示す概観図である。このＤＰＳＳレーザ装置
は、第２の実施形態と同様の固体半導体励起のＤＰＳＳ
レーザ４１と、コリメータ機能・集光機能等を有する光
学系７１と、エネルギービームがガラス基板上のａ−Ｓ
ｉ膜７０に到達するまでの光路上に設けられ、エネルギ
ービームの通過（オン）領域７２ａ及び遮断（オフ）領
域７２ｂを有し、矢印の方向へ回動させることによりエ
ネルギービームを断続的に通過させる断続出射手段であ
るチョッパー７２と、オン領域７２ａを通過したエネル
ギービームをガラス基板の方向へ反射させるミラー７３
と、水平・垂直方向に駆動自在の第２の実施形態と同様
のＸＹステージ４３（不図示）とを備えて構成されてい
る。 このＤＰＳＳレーザ装置を用いて、ＣＷレーザ
光、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ光（２ω、波長５３２ｍ
ｍ）を、光学系７２を通してビーム径２０μｍ×５μｍ
のサイズに整形する。

【０１２３】図２８は、画素領域におけるＴＦＴの配置
例を示す概観図である。この場合、画素サイズは１５０
μｍ×５０μｍであり、ＴＦＴ領域は１０μｍ×１５μ
ｍのサイズの広さがあれば良い。ガラス基板上にＳｉＯ
₂バッファー層（膜厚２００ｎｍ）、ａ−Ｓｉ膜（膜厚
１５０ｎｍ）を連続成膜した後、チョッパー７２を回動
することにより、エネルギービームを７．５μｓ／１
７．５μｓの割合でオン／オフさせながら、走査速度
（ＸＹステージ４３の移動速度）を２ｍ／ｓで照射す
る。このようにすると、ａ−Ｓｉ膜のアイランド化の工
程を行うことなしに、ガラス基板ヘのダメージや膜剥が
れを起こさずに、ａ−Ｓｉ膜の必要部分（例えば図２７
中の結晶化領域７４）のみを選択的に結晶化することが
できる。

【０１２４】この場合、図２８の矢印方向、即ち長方形
形状の画素の短辺（隣接する画素ＴＦＴ間の距離が短い
方向）に平行にレーザビームをスキャンすることが効果
的である。これは、レーザビームの断続的照射の場合に
限らず、例えば図１の場合のように連続的照射であって
も有効である。

【０１２５】なお、ａ−Ｓｉ膜のＴＦＴの形成部位と異
なる部位にエネルギービームを断続的に照射し、所定形
状に結晶化されてなるＴＦＴの位置合わせマーカー７５
を形成し、これを指標としてａ−Ｓｉ膜の結晶化を実行
するようにすることが好適である。

【０１２６】上述のような方法でａ−Ｓｉ膜の結晶化を
行えば、ＣＷレーザを用いて大粒径の結晶が得られ、且
つ、工程の増加や処理時間の増加を来たすことがない。
そのような大粒径の結晶を用いて形成したＴＦＴは、そ
の特性が向上するとともに結晶起因のバラツキが低減さ
れる。従って、低コストを維持したまま高性能且つ高付
加価値の液晶表示装置を提供できる。

【０１２７】−変形例− 以下、第４の実施形態の諸変形例について説明する。

【０１２８】（変形例１）本例では、液晶表示装置の周
辺回路領域におけるＴＦＴのａ−Ｓｉ膜の結晶化方法に
ついて説明する。周辺回路領域は、画素領域に比べて集
積度も高く、結晶性に対する要求も高い。ＴＦＴの形成
領域としては、例えば、５０μｍ×２００μｍのサイズ
の結晶化領域を５μｍ間隔で形成し、その中に回路を作
り込めばよい。この場合、ＣＷレーザを、光学系を通し
てビーム径５０μｍ×５μｍのサイズに整形する。ガラ
ス基板上にＳｉＯ₂バッファー層（膜厚２００ｎｍ）、
ａ−Ｓｉ膜（膜厚１５０ｎｍ）を連続成膜した後、チョ
ッパー７２を回動することにより、エネルギービームを
１ｍｓ／０．０２５ｍｓの割合でオン／オフさせなが
ら、スキャン速度（ステージの移動速度）２０ｃｍ／ｓ
で照射する。スキャン速度を２０ｃｍ／ｓ程度に遅くす
ると、流れるような長い結晶粒（フローパターン）が得
られ、高移動度のＴＦＴを形成できる。このようにすれ
ば、ａ−Ｓｉアイランド化の工程を行わなくても、ガラ
ス基板ヘのダメージや膜剥がれを起こさずに、必要部分
に高品質の結晶を形成することができる。

【０１２９】（変形例２）本例では、エネルギービーム
をオン／オフする機構を有する断続出射手段として、小
さい穴とミラーの組み合わせてこれを実現する。図２９
は、変形例２によるＤＰＳＳレーザ装置の主要構成を示
す概観図である。このＤＰＳＳレーザ装置は、ＤＰＳＳ
レーザ４１及び光学系７１に加え、チョッパー７２の替
わりに、エネルギービームを所望の方向へ反射せる回動
自在なミラー７７と、ミラー７７で反射したエネルギー
ビームのうち、所定方向へ進行するもののみを通過させ
る小径の開孔７６ａの形成された遮蔽板７６とが設けら
れている。この場合、ミラー７７を回動させることによ
りエネルギービームを振り、開孔７６ａを通過した時だ
けオンとなる。なお、エネルギービームを振る機構とし
ては、ポリゴンミラーを用いてこれを回動させるように
しても良い。

【０１３０】（変形例３）図３０は、変形例３によるＤ
ＰＳＳレーザ装置の主要構成を示す概観図である。この
ＤＰＳＳレーザ装置は、第３の実施形態とほぼ同様の構
成を有するが、チョッパー７２に加工が施され、それに
伴い複数のミラーが設置されている点で異なる。

【０１３１】ここでは、チョッパー７２の複数のオン領
域７２ａのうち、所定のものを光反射機能を有する遮蔽
板８１で遮蔽し、遮蔽板８１で反射したエネルギービー
ムを更に所定方向へ反射させる複数のミラー８２が設け
られている。これにより、遮蔽板８１で反射したエネル
ギービームは光路を変え、ａ−Ｓｉ膜７０における隣接
する列、更にはその隣接する列を照射するようにする。
図２８のような画素サイズが５０μｍ×１５０μｍ、Ｔ
ＦＴ領域のサイズが１５μｍ×１０μｍの場合、１スキ
ャンの約２／３はオフ状態となるが、このオフの時間に
隣接する２列を照射すれば、１スキャンで３列照射で
き、処理時間は約１／３に短縮される。

【０１３２】更に、ＸＹステージ４３を１スキャンする
間において、照射時間よりも非照射時間の方が数倍長い
ので、非照射時間にエネルギービームを次々と隣接する
列に高速で移動させる。これにより無駄な時間を削減す
ることができ、更にスループットの向上を図ることが可
能となる。

【０１３３】以上のように、本例によれば、ＣＷレーザ
のエネルギービームを１００μｍ以下に絞って断続的に
照射することにより、ガラス基板にダメージを与えるこ
となく、膜剥がれを起こすことなく、大粒径の結晶を形
成できる。また、１列を照射するときの非照射時間を利
用して隣接する数列を照射することにより、１スキャン
で数列分を結晶化でき、スループットも向上する。従っ
て、結晶粒界や結晶粒径に依存するＴＦＴ特性のバラツ
キを抑えることが可能となり、また、良好な素子特性が
得られるようになる。その結果、駆動回路一体型の高品
質な液晶表示装置の提供が可能となる。

【０１３４】（変形例４）図３１は、変形例４によるＤ
ＰＳＳレーザ装置の主要構成を示す概観図である。この
ＤＰＳＳレーザ装置は、変形例３とほぼ同様の構成を有
するが、チョッパー７２の替わりにポリゴンミラーが設
けられている点で異なる。

【０１３５】このＤＰＳＳレーザ装置は、ＤＰＳＳレー
ザ４１及び光学系７１に加え、チョッパー７２の替わり
となるポリゴンミラー８３と、ポリゴンミラー８３で反
射するエネルギービームの進行方向に応じて、所定方向
のエネルギービームのみを通過させる複数（ここでは３
つ）の開孔８４ａの形成された遮蔽板８４とが設けられ
て構成されている。

【０１３６】この場合、ポリゴンミラー８３を回動させ
てエネルギービームを振り、ａ−Ｓｉ膜７０上における
３列分を１スキャンで照射する。但し、１列目を照射し
た分、ＸＹステージ４３は移動しているので、２列目の
照射位置（開孔８４ａの位置）はＸＹステージ４３の移
動分だけ進んだ位置に設けておく必要がある。３列目も
同様に進んだ位置に照射する。

【０１３７】本例によれば、変形例３と同様に、ガラス
基板にダメージを与えることなく、膜剥がれを起こすこ
となく、大粒径の結晶を形成できるとともに、１列を照
射するときの非照射時間を利用して隣接する数列を照射
することにより、１スキャンで数列分を結晶化でき、ス
ループットの向上を図ることが可能となる。

【０１３８】なお、この第４の実施形態及びその変形例
１〜４においては、図２７〜図３１に示すように、スキ
ャンしながらＸ−Ｙステージを太矢印方向へ移動させ、
一列又は任意の複数列のスキャンを終えたら細矢印方向
へ移動させ、次のスキャンを行う。

【０１３９】（第５の実施形態）次に、本発明の第５の
実施形態について説明する。本実施形態では、ＴＦＴの
作製時において、第１〜第４の実施形態のようにＣＷレ
ーザを用いてａ−Ｓｉ膜の結晶化を行う際に、エネルギ
ービームによるバッファー層の温度上昇に起因して発生
するａ−Ｓｉ膜の膜剥がれを防止することに主眼をおい
た、好適なバッファー層を備えたＴＦＴを開示する。

【０１４０】基板を構成するガラスからのナトリウム等
の不純物による汚染を防止するため、ガラス基板とａ−
Ｓｉ膜との間に形成されるバッファー層の材料としてＳ
ｉＮ又はＳｉＯＮを用いることが効果的であることは知
られている。この成膜したままのバッファー層における
水素濃度分布を調べた結果を図３２に示す。

【０１４１】ＳｉＮ又はＳｉＯＮを含むバッファー層を
介して積層されたａ−Ｓｉ膜を、時間に対して連続的に
エネルギーを発生させるエネルギービーム、ここではＣ
Ｗレーザで結晶化すると、バッファー層がエネルギービ
ームを吸収して（または、ａ−Ｓｉ膜の溶融時の熱伝導
により）、温度が上昇する。バッファー層中の水素濃度
が高いときには、水素のイフュージョンが生じてａ−Ｓ
ｉ膜にピンホールが発生して膜剥がれが生じる。また、
ａ−Ｓｉ膜中の水素の濃度が高い時にもイフュージョン
が生じ、ピンホールが発生する。両者の水素濃度が高い
ときには、図３３に示すように、ピンホールを起因とし
てａ−Ｓｉ膜の剥がれが生じる。このような現象は、従
来のエキシマレーザ結晶化に比較して、連続したエネル
ギービームを利用した場合に特に顕著に生じる。

【０１４２】そこで、本実施形態では、図３４に示すよ
うに、ガラス基板９１上に膜厚４００ｎｍ程度のＳｉＮ
又はＳｉＯＮからなる薄膜９２ａとＳｉＯ₂膜９２ｂと
を積層してなるバッファー層９２を介してａ−Ｓｉ膜９
３を形成し、ＣＷレーザを用いてａ−Ｓｉ膜９３の結晶
化を行うに際して、ａ−Ｓｉ膜９３及び前記薄膜の水素
濃度をそれぞれ調節する。具体的には、ａ−Ｓｉ膜９３
の水素濃度を１×１０ ²⁰個／ｃｍ³以下、且つ薄膜９２
ａの水素濃度を１×１０²²個／ｃｍ³以下とする。ここ
で、ＳｉＯ₂膜９２ｂを形成することにより、ａ−Ｓｉ
膜９３とバッファー層９２との間の界面準位を低減でき
る。また、ＣＷレーザのエネルギービーム照射時には、
基板裏面よりも基板表面から照射した方がＳｉＮに直接
レーザ光が照射されないために好ましい。

【０１４３】［ａ−Ｓｉ膜中の適正水素濃度］ここで、
ａ−Ｓｉ膜中の適正水素濃度を調べた実験結果について
説明する。先ず、図３４のようにガラス基板９１上にＰ
−ＣＶＤ法によりＳｉＮからなる薄膜９２ａを膜厚５０
ｎｍ程度に、ＳｉＯ₂膜９２ｂを膜厚２００ｎｍ程度に
順次成膜してバッファー層９２を形成し、ａ−Ｓｉ膜９
３を膜厚１５０ｎｍ程度に形成する。なお、上記の各膜
厚はこれらの値に限定されたものではない。

【０１４４】続いて、窒素雰囲気中で５００℃、２時間
の熱処理によりａ−Ｓｉ膜９３の脱水素化処理を行った
後、半導体励起（ＬＤ励起）の固体レーザ（ＤＰＳＳレ
ーザ）Ｎｄ：ＹＶＯ₄により、出力６．５Ｗ、走査速度
２０ｃｍ／ｓ、波長５３２ｎｍ（Ｎｄ：ＹＶＯ₄の第２
高調波）の条件で結晶化を実行する。この走査はＸＹス
テージを移動させることにより行う。

【０１４５】図３５は、５００℃、２時間の熱処理後の
ガラス基板／ＳｉＮ／ＳｉＯ₂／ａ−Ｓｉ構造のＳＩＭ
Ｓ分析の結果を示す特性図である。このＳＩＭＳ分析で
は、５００℃、２時間の熱処理によってａ−Ｓｉ膜９３
中の水素濃度は１×１０²⁰個／ｃｍ³以下となることが
確認された。

【０１４６】図３６は、結晶化後の半導体薄膜を示す顕
微鏡写真である。ａ−Ｓｉ膜９３中の水素濃度を１×１
０²⁰個／ｃｍ³以下とすることでピンホールや剥がれの
無い良好な結晶が得られていることが判る。

【０１４７】［ＳｉＮ薄膜中の適正水素濃度］次に、バ
ッファー層を構成するＳｉＮ薄膜中の適正水素濃度を調
べた実験結果について説明する。先ず、図３４のように
ガラス基板９１上にＰ−ＣＶＤ法によりＳｉＮからなる
薄膜９２ａを膜厚５０ｎｍ程度に、ＳｉＯ₂膜９２ｂを
膜厚２００ｎｍ程度に順次成膜してバッファー層９２を
形成し、ａ−Ｓｉ膜９３を膜厚１５０ｎｍ程度に形成す
る。なお、上記の各膜厚はこれらの値に限定されたもの
ではない。

【０１４８】続いて、窒素雰囲気中で４５０℃、２時間
の熱処理によりａ−Ｓｉ膜９３の脱水素化処理を行う。
ＳＩＭＳ分析を行ったところ、ＳｉＮ薄膜９２ａ中の水
素濃度は１×１０²²個／ｃｍ³以下になることがＳＩＭ
Ｓ分析により確認された。更に、ａ−Ｓｉ膜９３中の水
素濃度は１×１０²⁰個／ｃｍ³以下になっている。

【０１４９】上記のａ−Ｓｉ膜９３に対して、半導体励
起（ＬＤ励起）の固体レーザ（ＤＰＳＳレーザ）Ｎｄ：
ＹＶＯ₄により、出力６．５Ｗ、走査速度２０ｃｍ／
ｓ、波長５３２ｎｍ（Ｎｄ：ＹＶＯ₄の第２高調波）の
条件で結晶化を実行する。この走査はＸＹステージを移
動させることにより行う。その結果、図３６に示すよう
に良好な結晶が得られた。

【０１５０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、時間に対して連続的にエネルギーを出力するエネル
ギービームによる結晶化を利用してＴＦＴのトランジス
タ特性を高レベルで均質化するととともに、ＴＦＴをピ
ンホールや剥離が発生することなく安定に形成すること
が可能となり、極めて信頼性の高いＴＦＴを実現する。

【０１５１】ここまで述べた諸態様において、半導体膜
としてａ−Ｓｉ膜の例を挙げたが、初期膜は、ＬＰＣＶ
Ｄ法で成膜したｐ−Ｓｉ膜、固相成長のｐ−Ｓｉ膜、金
属誘起固相成長のｐ−Ｓｉ膜等、いずれの場合にも適用
可能である。

【０１５２】以下、本発明の諸態様を付記としてまとめ
て記載する。

【０１５３】（付記１） 基板上に、各々複数の薄膜ト
ランジスタを有する画素領域及びその周辺回路領域が設
けられてなる半導体装置の製造方法であって、少なくと
も前記周辺回路領域について、当該周辺回路領域に形成
された半導体薄膜を時間に対して連続的にエネルギーを
出力するエネルギービームにより結晶化し、前記各薄膜
トランジスタの動作半導体薄膜とする工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。

【０１５４】（付記２） 前記各半導体薄膜が前記基板
上に線状又は島状にパターニングされてなるものである
ことを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方
法。

【０１５５】（付記３） 前記基板上に、パターニング
された前記各半導体薄膜に対応したエネルギービームの
照射位置合わせ用のマーカーが形成されていることを特
徴とする付記２に記載の半導体装置の製造方法。

【０１５６】（付記４） 前記基板上でパターニングさ
れた前記各半導体薄膜に複数のスリットが形成されてお
り、前記スリットのほぼ長手方向に沿ってエネルギービ
ームを照射することを特徴とする付記１に記載の半導体
装置の製造方法。

【０１５７】（付記５） 前記各半導体薄膜で隣接する
前記スリットは、両者の間隔が徐々に変化する非接触状
態に形成されていることを特徴とする付記４に記載の半
導体装置の製造方法。

【０１５８】（付記６） 前記各半導体薄膜に２本の前
記スリットが形成されており、エネルギービームの照射
により形成される前記スリット間における結晶化領域を
前記薄膜トランジスタのチャネル領域とすることを特徴
とする付記４に記載の半導体装置の製造方法。

【０１５９】（付記７） 前記基板上でパターニングさ
れた前記各半導体薄膜上に複数の細線状の絶縁膜が形成
されており、前記絶縁膜のほぼ長手方向に沿ってエネル
ギービームを照射することを特徴とする付記１に記載の
半導体装置の製造方法。

【０１６０】（付記８） 前記各半導体薄膜上で隣接す
る前記絶縁膜は、両者の間隔が徐々に変化する非接触状
態に形成されていることを特徴とする付記７に記載の半
導体装置の製造方法。

【０１６１】（付記９） 前記各半導体薄膜上に２本の
前記絶縁膜が形成されており、エネルギービームの照射
により形成される前記絶縁膜間における結晶化領域を前
記薄膜トランジスタのチャネル領域とすることを特徴と
する付記７に記載の半導体装置の製造方法

【０１６２】（付記１０） 前記基板上でパターニング
された前記各半導体薄膜は、膜厚の異なる部分を有する
ことを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方
法。

【０１６３】（付記１１） 前記各半導体薄膜の膜厚の
薄い部分は、膜厚の厚い領域により囲まれており、当該
膜厚の薄い部分の長手方向に沿ってエネルギービームを
走査することを特徴とする付記１０に記載の半導体装置
の製造方法。

【０１６４】（付記１２） 前記各半導体薄膜の膜厚の
薄い部分に合わせてチャネル領域を形成することを特徴
とする付記１０に記載の半導体装置の製造方法。

【０１６５】（付記１３） 前記画素領域と前記周辺回
路領域とにおいて、時間に対して連続的にエネルギーを
出力する前記エネルギービームの照射条件が異なること
を特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。

【０１６６】（付記１４） 前記画素領域に形成された
半導体薄膜をパルス状にエネルギーを出力するエネルギ
ービームにより結晶化し、前記周辺回路領域に形成され
た半導体薄膜を時間に対して連続的にエネルギーを出力
するエネルギービームにより結晶化することを特徴とす
る付記１に記載の半導体装置の製造方法。

【０１６７】（付記１５） 前記画素領域に形成された
半導体薄膜を結晶化した後、前記周辺回路領域に形成さ
れた半導体薄膜を結晶化することを特徴とする付記１４
に記載の半導体装置の製造方法。

【０１６８】（付記１６） 前記周辺回路領域に形成さ
れた半導体薄膜を時間に対して連続的にエネルギーを出
力するエネルギービームにより結晶化して動作半導体薄
膜とし、前記画素領域に形成された半導体薄膜をそのま
ま動作半導体薄膜とすることを特徴とする付記１に記載
の半導体装置の製造方法。

【０１６９】（付記１７） 前記周辺回路領域に形成さ
れた半導体薄膜を結晶化する際に、時間に対して連続的
にエネルギーを出力する前記エネルギービームを利用し
て前記半導体薄膜の水素出しを行なうことを特徴とする
付記１６に記載の半導体装置の製造方法。

【０１７０】（付記１８） 前記画素領域と前記周辺回
路領域とにおいて、前記半導体薄膜の厚みが異なること
を特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。

【０１７１】（付記１９） 時間に対して連続的にエネ
ルギーを出力する前記エネルギービームを、前記半導体
薄膜に対して走査させることを特徴とする付記１に記載
の半導体装置の製造方法。

【０１７２】（付記２０） 長方形形状をなす画素の短
辺に沿って、前記エネルギービームを走査させることを
特徴とする付記１９に記載の半導体装置の製造方法。

【０１７３】（付記２１） 時間に対して連続的にエネ
ルギーを出力する前記エネルギービームの走査方向が前
記半導体動作膜のチャネルとなる部位の電流方向と平行
であることを特徴とする付記１９に記載の半導体装置の
製造方法。

【０１７４】（付記２２） 時間に対して連続的にエネ
ルギーを出力する複数本の前記エネルギービームを用
い、同時に異なる位置に存する前記半導体薄膜を照射す
ることを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方
法。

【０１７５】（付記２３） 時間に対して連続的にエネ
ルギーを出力する前記エネルギービームの走査速度が１
０ｃｍ／ｓ以上であることを特徴とする付記１９に記載
の半導体装置の製造方法。

【０１７６】（付記２４） 時間に対する連続的にエネ
ルギーを出力する前記エネルギービームの出力不安定性
が±１％／ｈより小値であることを特徴とする付記１に
記載の半導体装置の製造方法。

【０１７７】（付記２５） 前記エネルギービームの不
安定性を示すノイズ（光ノイズ）が０．１ｒｍｓ％以下
であることを特徴とする付記２４に記載の半導体装置に
製造方法。

【０１７８】（付記２６） 時間に対する連続的にエネ
ルギーを出力する前記エネルギービームがＣＷレーザ光
であることを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製
造方法。

【０１７９】（付記２７） 前記ＣＷレーザ光が半導体
ＬＤ励起の固体レーザ光であることを特徴とする付記２
６に記載の半導体装置の製造方法。

【０１８０】（付記２８） 時間に対する連続的にエネ
ルギーを出力する前記エネルギービームにより、前記動
作半導体薄膜の結晶状態を結晶粒が大きい流線形状のフ
ローパターンに形成することを特徴とする付記１に記載
の半導体装置の製造方法。

【０１８１】（付記２９） 前記基板が無アルカリガラ
ス又はプラスチックからなり、エネルギービームを前記
基板の表面又は裏面から照射することを特徴とする付記
１に記載の半導体装置の製造方法。

【０１８２】（付記３０） 前記エネルギービームを光
学的に複数の副ビームに分割し、前記半導体薄膜の異な
る部位に前記各副ビームを同時に照射して結晶化するこ
とを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。

【０１８３】（付記３１） 前記エネルギービーム又は
前記各副ビームにより、前記各薄膜トランジスタの形成
部位のみを結晶化に最適なエネルギー強度で照射し、且
つ前記各薄膜トランジスタの非形成部位を高速で通過す
ることを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方
法。

【０１８４】（付記３２） 少なくとも２種類の前記各
薄膜トランジスタの形成部位において、結晶化のための
ビーム走査速度、エネルギー強度、及びビーム形状のう
ち少なくとも１種が異なることを特徴とする付記１に記
載の半導体装置の製造方法。

【０１８５】（付記３３） 前記半導体薄膜に前記エネ
ルギービームを断続的に照射し、前記各薄膜トランジス
タの形成部位のみを選択的に結晶化することを特徴とす
る付記１に記載の半導体装置の製造方法。

【０１８６】（付記３４） 前記半導体薄膜の隣接する
前記薄膜トランジスタの形成部位の照射間隔期間に、前
記エネルギービームを高速で他の前記形成部位に移動さ
せ、当該他の前記形成部位を照射することを特徴とする
付記３３に記載の半導体装置の製造方法。

【０１８７】（付記３５） 前記半導体薄膜の前記薄膜
トランジスタの形成部位と異なる部位に前記エネルギー
ビームを断続的に照射し、所定形状に結晶化されてなる
前記薄膜トランジスタの位置合わせマーカーを形成する
ことを特徴とする付記３３に記載の半導体装置の製造方
法。

【０１８８】（付記３６） 前記基板上に、Ｓｉ及び
Ｎ、又は、Ｓｉ，Ｏ及びＮを含む薄膜を有するバッファ
ー層を介して前記半導体薄膜を形成して、前記半導体薄
膜の水素濃度を１×１０²⁰個／ｃｍ³以下とすることを
特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。

【０１８９】（付記３７） 前記薄膜の水素濃度を１×
１０²²個／ｃｍ³以下とすることを特徴とする付記３６
に記載の半導体装置の製造方法。

【０１９０】（付記３８） 前記半導体薄膜の脱水素化
を、当該半導体薄膜の形成後、又は前記半導体薄膜を形
成し所定のパターンを形成した後に行うことを特徴とす
る付記３６に記載の半導体装置の製造方法。

【０１９１】（付記３９） 半導体装置であって、前記
半導体装置は、基板と、前記基板上に設けられ、複数の
薄膜トランジスタを有してなる画素領域と、前記基板上
に設けられ、複数の薄膜トランジスタを有してなる前記
画素領域の周辺回路領域とを含み、少なくとも前記周辺
回路領域を構成する前記各薄膜トランジスタの動作半導
体薄膜は、結晶粒が大きい流線形状のフローパターンの
結晶状態に形成されている。

【０１９２】（付記４０） 前記フローパターンの結晶
粒がチャネル長よりも長いことを特徴とする付記３９に
記載の半導体装置。

【０１９３】（付記４１） 前記各動作半導体薄膜は、
前記基板上に線状又は島状にパターニングされた各半導
体薄膜にエネルギービームが照射されてなるものである
ことを特徴とする付記４０に記載の半導体装置。

【０１９４】（付記４２） 前記基板上に、パターニン
グされた前記各動作半導体薄膜に対応して、当該動作半
導体薄膜を結晶化するためのエネルギービームの照射位
置合わせ用のマーカーが形成されていることを特徴とす
る付記４１に記載の半導体装置。

【０１９５】（付記４３） 前記画素領域と前記周辺回
路領域とにおいて、前記各動作半導体薄膜の厚みが異な
ることを特徴とする付記３９に記載の半導体装置。

【０１９６】（付記４４） 前記基板は、無アルカリガ
ラス、石英ガラス、セラミックス、プラスチック、及び
シリコン単結晶のうちから選ばれた１種であることを特
徴とする付記３９に記載の半導体装置。

【０１９７】（付記４５） 前記基板上に、Ｓｉ及び
Ｎ、又は、Ｓｉ，Ｏ及びＮを含む薄膜を有するバッファ
ー層を介して前記半導体薄膜が形成されており、前記半
導体薄膜の水素濃度が１×１０²⁰個／ｃｍ³以下である
ことを特徴とする付記３９に記載の半導体装置。

【０１９８】（付記４６） 前記薄膜の水素濃度が１×
１０²²個／ｃｍ³以下であることを特徴とする付記４５
に記載の半導体装置。

【０１９９】（付記４７） 前記バッファー層がＳｉＯ
₂／ＳｉＮ又はＳｉＯ₂／ＳｉＯＮの構造を有することを
特徴とする付記４５に記載の半導体装置。

【０２００】（付記４８） 基板上に形成された半導体
薄膜を結晶化するエネルギービームを出射する半導体製
造装置であって、前記半導体製造装置は、前記エネルギ
ービームを時間に対して連続的に出力することが可能で
あり、照射対象物に前記エネルギービームを相対的に走
査する機能を有し、前記エネルギービームの出力不安定
性が±１％／ｈより小値である。

【０２０１】（付記４９） 長方形形状をなす画素の短
辺に沿って、前記エネルギービームを走査させることを
特徴とする付記４８に記載の半導体製造装置。

【０２０２】（付記５０） 前記エネルギービームの不
安定性を示すノイズ（光ノイズ）が０．１ｒｍｓ％以下
であることを特徴とする付記４８に記載の半導体製造装
置。

【０２０３】（付記５１） 前記エネルギービームの走
査速度が１０ｃｍ／ｓ以上であることを特徴とする付記
４８に記載の半導体製造装置。

【０２０４】（付記５２） 断続的にエネルギーを出力
するエネルギービームを出射することが可能であること
を特徴とする付記４８に記載の半導体製造装置。

【０２０５】（付記５３） 時間に対する連続的にエネ
ルギーを出力する前記エネルギービームがＣＷレーザ光
であることを特徴とする付記４８に記載の半導体製造装
置。

【０２０６】（付記５４） 前記ＣＷレーザ光が半導体
励起の固体レーザ光であることを特徴とする付記５３に
記載の半導体製造装置。

【０２０７】（付記５５） 前記基板上に設けられたエ
ネルギービームの照射位置合わせ用のマーカーを照射前
に読み取って記憶し、その位置に合わせて前記エネルギ
ービームを照射することを特徴とする付記４８に記載の
半導体製造装置。

【０２０８】（付記５６） 半導体製造装置であって、
前記半導体製造装置は、表面に半導体薄膜が形成された
基板が設置され、前記基板を前記半導体薄膜の面内方向
で自在に移動可能とする設置手段と、エネルギービーム
を時間に対して連続的に出力する機能を有するレーザ発
振手段と、前記レーザ発振手段から出射された前記エネ
ルギービームを光学的に複数の副ビームに分割するビー
ム分割手段とを備え、前記各副ビームを前記半導体薄膜
の各所定部位に対して相対的に走査し、前記各所定部位
を結晶化する。

【０２０９】（付記５７） 長方形形状をなす画素の短
辺に沿って、前記エネルギービームを走査させることを
特徴とする付記５６に記載の半導体製造装置。

【０２１０】（付記５８） 前記各副ビームにより、前
記各薄膜トランジスタの形成部位のみを結晶化に最適な
エネルギー強度で照射し、且つ前記各薄膜トランジスタ
の非形成部位を高速で通過することを特徴とする付記５
６に記載の半導体製造装置。

【０２１１】（付記５９） 少なくとも２種類の前記各
薄膜トランジスタの形成部位において、結晶化のための
ビーム走査速度、エネルギー強度、及びビーム形状のう
ち少なくとも１種が異なるように、前記各副ビームを照
射することを特徴とする付記５６に記載の半導体製造装
置。

【０２１２】（付記６０） 前記各副ビームを互いに重
なり合わないように照射することを特徴とする付記５６
に記載の半導体製造装置。

【０２１３】（付記６１） 前記エネルギービームの出
力不安定性が±１％／ｈより小値であることを特徴とす
る付記５６に記載の半導体製造装置。

【０２１４】（付記６２） 前記エネルギービームの不
安定性を示すノイズ（光ノイズ）が０．１ｒｍｓ％以下
であることを特徴とする付記６１に記載の半導体製造装
置。

【０２１５】（付記６３） 半導体製造装置であって、
前記半導体製造装置は、表面に半導体薄膜が形成された
基板が設置され、前記基板を前記半導体薄膜の面内方向
で自在に移動可能とする設置手段と、エネルギービーム
を時間に対して連続的に出力する機能を有するレーザ発
振手段と、前記エネルギービームの通過領域及び遮断領
域を有し、前記エネルギービームを断続的に通過させる
断続出射手段とを備え、前記基板を前記エネルギービー
ムに対して相対的に走査させながら、前記半導体薄膜に
前記エネルギービームを断続的に照射し、前記各薄膜ト
ランジスタの形成部位のみを選択的に結晶化する。

【０２１６】（付記６４） 長方形形状をなす画素の短
辺に沿って、前記エネルギービームを走査させることを
特徴とする付記６３に記載の半導体製造装置。

【０２１７】（付記６５） 前記基板の走査速度及び前
記断続出射のタイミングを調節することにより、前記半
導体薄膜の隣接する前記薄膜トランジスタの形成部位の
照射間隔期間に、前記エネルギービームを高速で他の前
記形成部位に移動させ、当該他の前記形成部位を照射す
ることを特徴とする付記６３に記載の半導体製造装置。

【０２１８】（付記６６） 前記レーザ発振手段から出
射された前記エネルギービームを光学的に複数の副ビー
ムに分割するビーム分割手段を更に備え、前記基板を前
記エネルギービームに対して相対的に走査させながら、
前記半導体薄膜に前記各副ビームを断続的に照射し、複
数の前記各薄膜トランジスタの形成部位を同時に結晶化
することを特徴とする付記６３に記載の半導体製造装
置。

【０２１９】（付記６７） 前記半導体薄膜の前記薄膜
トランジスタの形成部位と異なる部位に前記エネルギー
ビームを断続的に照射し、所定形状に結晶化されてなる
前記薄膜トランジスタの位置合わせマーカーを形成する
ことを特徴とする付記６３に記載の半導体製造装置。

【０２２０】（付記６８） 前記エネルギービームの出
力不安定性が±１％／ｈより小値であることを特徴とす
る付記６３に記載の半導体製造装置。

【０２２１】（付記６９） 前記エネルギービームの不
安定性を示すノイズ（光ノイズ）が０．１ｒｍｓ％以下
であることを特徴とする付記６８に記載の半導体製造装
置。

【０２２２】（付記７０） 基板上に複数の半導体素子
が設けられてなる半導体装置の製造方法であって、前記
製造方法は、前記半導体素子の半導体薄膜を、時間に対
して連続的にエネルギーを出力するエネルギービームに
より結晶化する工程を含む。

【０２２３】（付記７１） 前記各半導体薄膜が前記基
板上に線状又は島状にパターニングされてなり、当該各
半導体薄膜に前記エネルギービームを照射することを特
徴とする付記７０に記載の半導体装置の製造方法。

【０２２４】

【発明の効果】本発明によれば、周辺回路一体型ＴＦＴ
−ＬＣＤ、システム・オン・パネル、システム・オン・
ガラス等への適用に際して、ＴＦＴのトランジスタ特性
を高レベルで均質化し、特に周辺回路領域において移動
度に優れ高速駆動が可能なＴＦＴを実現することが可能
となる。

【０２２５】更に本発明によれば、ＴＦＴのトランジス
タ特性を高レベルで均質化し、特に周辺回路領域におい
て移動度に優れ高速駆動が可能なＴＦＴを実現するに際
して、時間に対して連続的にエネルギーを出力するエネ
ルギービームの出力不足を補完して半導体薄膜の結晶化
におけるスループットを向上させ、効率に優れた前記Ｔ
ＦＴを実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態において、半導体薄膜の結晶化
の様子を示す概略平面図である。

【図２】リボン状にパターニングされた半導体薄膜の様
子を示す顕微鏡写真である。

【図３】ＴＦＴアイランドが形成された様子を示す顕微
鏡写真である。

【図４】ＣＷレーザにより結晶化された半導体薄膜の様
子を示すＳＥＭ写真である。

【図５】ＣＷレーザにより結晶化されたエキシマパター
ンとなった半導体薄膜の様子を示すＳＥＭ写真である。

【図６】半導体薄膜近傍のＳＩＭＳ分析を示す特性図で
ある。

【図７】半導体薄膜近傍の断面ＴＥＭを示す写真であ
る。

【図８】第１の実施形態に係るＴＦＴの製造方法を工程
順に示す概略断面図である。

【図９】図８に引き続き、第１の実施形態に係るＴＦＴ
の製造方法を工程順に示す概略断面図である。

【図１０】図９に引き続き、第１の実施形態に係るＴＦ
Ｔの製造方法を工程順に示す概略断面図である。

【図１１】図１０に引き続き、第１の実施形態に係るＴ
ＦＴの製造方法を工程順に示す概略断面図である。

【図１２】半導体薄膜の結晶パターンと移動度との関係
を示す特性図である。

【図１３】半導体薄膜のフローパターンと移動度との関
係を示す顕微鏡写真である。

【図１４】第１の実施形態の変形例１において、リボン
状の各半導体薄膜及び位置マーカーを示す概略平面図で
ある。

【図１５】第１の実施形態の変形例２において、半導体
薄膜の様子を示す概略平面図である。

【図１６】第１の実施形態の変形例３において、半導体
薄膜の様子を示す概観図である。

【図１７】第１の実施形態の変形例４において、半導体
薄膜の様子を示す概略平面図である。

【図１８】第１の実施形態の変形例５において、半導体
薄膜の様子を示す概観図である。

【図１９】第２の実施形態におけるＤＰＳＳレーザ装置
を示す概観図である。

【図２０】第２の実施形態の変形例１におけるＤＰＳＳ
レーザ装置を示す概観図である。

【図２１】第２の実施形態の変形例２におけるＤＰＳＳ
レーザ装置を示す概観図である。

【図２２】第３の実施形態によるＤＰＳＳレーザ装置の
構成の一部を示す概観図である。

【図２３】４台のＤＰＳＳレーザ４１を利用して、合計
２８個の副ビームを発生させた様子を示す概観図であ
る。

【図２４】ＤＰＳＳレーザ４１を利用した他の照射方法
を示す概観図である。

【図２５】半導体薄膜のＴＦＴを形成する領域のみを選
択的に結晶化する様子を示す概観図である。

【図２６】第３の実施形態の変形例で用いるＤＰＳＳレ
ーザ装置の照明系を示す概観図である。

【図２７】第４の実施形態によるＤＰＳＳレーザ装置の
主要構成を示す概観図である。

【図２８】画素領域におけるＴＦＴの配置例を示す概観
図である。

【図２９】第４の実施形態の変形例２によるＤＰＳＳレ
ーザ装置の主要構成を示す概観図である。

【図３０】第４の実施形態の変形例３によるＤＰＳＳレ
ーザ装置の主要構成を示す概観図である。

【図３１】第４の実施形態の変形例４によるＤＰＳＳレ
ーザ装置の主要構成を示す概観図である。

【図３２】ＳｉＮ又はＳｉＯＮをバッファー層の材料と
して用いた場合の当該バッファー層とＳｉ層における水
素濃度分布を調べた結果を示す特性図である。

【図３３】ａ−Ｓｉ膜の剥がれが生じた様子を示す顕微
鏡写真である。

【図３４】ガラス基板上にバッファー層を介してａ−Ｓ
ｉ膜が形成された様子を示す概略断面図である。

【図３５】５００℃、２時間の熱処理後のガラス基板／
ＳｉＮ／ＳｉＯ₂／ａ−Ｓｉ構造のＳＩＭＳ分析の結果
を示す特性図である。

【図３６】結晶化後の半導体薄膜を示す顕微鏡写真であ
る。

【図３７】従来のエキシマレーザを用いてシリコン膜を
結晶化した様子を示すＡＦＭ写真である。

【符号の説明】

１，２１，９１ ガラス基板 ２，７０，９３ 半導体薄膜（ａ−Ｓｉ膜） ３ ＣＷレーザ ４ チャネル領域 ５ ソース／ドレイン ６ ＴＦＴアイランド １１ 動作半導体薄膜 ２２ ＳｉＯ₂バッファー層 ２３ ゲート酸化膜（シリコン酸化膜） ２４，３２ ゲート電極（アルミニウム膜） ２５ 層間絶縁膜 ２６ コンタクトホール ２７ 配線（金属膜） ３１ 位置マーカー ３２ スリット ３３ 細線パターン ４１ ＤＰＳＳレーザ ４２ 光学系 ４３ ＸＹステージ ５１ 回折格子 ５２ コリメータレンズ ５３，６５ 集光レンズ ５４ 半導体薄膜リボン ６１，６３ 固定ミラー ６２ 稼動ミラー ６４ コリメータレンズ ７１ 光学系 ７２ チョッパー ７３，７７ ミラー ７４ 領域 ７６，８１，８４ 遮蔽板 ８３ ポリゴンミラー ９２ バッファー層 ９２ａ ＳｉＮ又はＳｉＯＮからなる薄膜 ９２ｂ ＳｉＯ₂膜

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１０月１７日（２００１．１０．
１７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 半導体装置の製造方法及び半
導体製造装置

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｇ 29/786 ６１２Ｂ (72)発明者 吉野 健一 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 佐々木 伸夫 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 2H092 JA24 JA46 KA05 KB25 MA05 MA07 MA27 MA30 NA21 NA24 PA01 5C094 AA13 AA21 AA25 AA43 AA48 AA53 BA03 CA19 DA09 DA13 DB01 DB04 EB02 FA01 FB12 FB14 FB15 GB10 JA01 JA20 5F052 AA02 BA01 BA04 BA07 BA11 BA13 BA14 BA18 BB02 BB04 CA04 CA09 DA02 DB03 EA07 EA12 EA15 FA02 FA07 FA22 JA01 5F110 AA01 AA16 BB02 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE03 EE38 EE44 FF02 FF28 FF30 FF32 GG02 GG13 GG16 GG24 GG45 HJ01 HJ04 HJ12 HJ23 HL03 NN04 NN24 NN78 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP24 PP29 PP35 QQ11 5G435 AA00 EE33 EE37 HH12 HH13 HH14 KK05

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、各々複数の薄膜トランジスタ
   を有する画素領域及びその周辺回路領域が設けられてな
   る半導体装置の製造方法であって、 前記画素領域及び前記周辺回路領域のうち、少なくとも
   前記周辺回路領域に形成された半導体薄膜を時間に対し
   て連続的にエネルギーを出力するエネルギービームによ
   り結晶化し、前記各薄膜トランジスタの動作半導体薄膜
   とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記画素領域と前記周辺回路領域とにお
   いて、時間に対して連続的にエネルギーを出力する前記
   エネルギービームの照射条件が異なることを特徴とする
   請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記画素領域に形成された半導体薄膜を
   パルス状にエネルギーを出力するエネルギービームによ
   り結晶化し、前記周辺回路領域に形成された半導体薄膜
   を時間に対して連続的にエネルギーを出力するエネルギ
   ービームにより結晶化することを特徴とする請求項１に
   記載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記周辺回路領域に形成された半導体薄
   膜を時間に対して連続的にエネルギーを出力するエネル
   ギービームにより結晶化して動作半導体薄膜とし、前記
   画素領域に形成された半導体薄膜をそのまま動作半導体
   薄膜とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
   置の製造方法。
5. 【請求項５】 時間に対する連続的にエネルギーを出力
   する前記エネルギービームがＣＷレーザ光であることを
   特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体
   装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記エネルギービームを光学的に複数の
   副ビームに分割し、前記半導体薄膜の異なる部位に前記
   各副ビームを同時に照射して結晶化することを特徴とす
   る請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製
   造方法。
7. 【請求項７】 前記エネルギービーム又は前記各副ビー
   ムにより、前記各薄膜トランジスタの形成部位のみを結
   晶化に最適なエネルギー強度で照射し、且つ前記各薄膜
   トランジスタの非形成部位を高速で通過することを特徴
   とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置
   の製造方法。
8. 【請求項８】 少なくとも２種類の前記各薄膜トランジ
   スタの形成部位において、結晶化のためのビーム走査速
   度、エネルギー強度、及びビーム形状のうち少なくとも
   １種が異なることを特徴とする請求項１〜７のいずれか
   １項に記載の半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記半導体薄膜に前記エネルギービーム
   を断続的に照射し、前記各薄膜トランジスタの形成部位
   のみを選択的に結晶化することを特徴とする請求項１〜
   ８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記半導体薄膜の隣接する前記薄膜ト
    ランジスタの形成部位の照射間隔期間に、前記エネルギ
    ービームを高速で他の前記形成部位に移動させ、当該他
    の前記形成部位を照射することを特徴とする請求項９に
    記載の半導体装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記半導体薄膜の前記薄膜トランジス
    タの形成部位と異なる部位に前記エネルギービームを断
    続的に照射し、所定形状に結晶化されてなる前記薄膜ト
    ランジスタの位置合わせマーカーを形成することを特徴
    とする請求項９又は１０に記載の半導体装置の製造方
    法。
12. 【請求項１２】 前記基板上に、Ｓｉ及びＮ、又は、Ｓ
    ｉ，Ｏ及びＮを含む薄膜を有するバッファー層を介して
    前記半導体薄膜を形成して、 前記半導体薄膜の水素濃度を１×１０²⁰個／ｃｍ³以下
    とすることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項
    に記載の半導体装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記薄膜の水素濃度を１×１０²²個／
    ｃｍ³以下とすることを特徴とする請求項１２に記載の
    半導体装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記半導体薄膜の脱水素化を、当該半
    導体薄膜の形成後、又は前記半導体薄膜を形成し所定の
    パターンを形成した後に行うことを特徴とする請求項１
    ２又は１３に記載の半導体装置の製造方法。
15. 【請求項１５】 基板上に、各々複数の薄膜トランジス
    タを有してなる画素領域及びその周辺回路領域が設けら
    れてなる半導体装置であって、 少なくとも前記周辺回路領域を構成する前記各薄膜トラ
    ンジスタの動作半導体薄膜は、結晶粒が大きい流線形状
    のフローパターンの結晶状態に形成されていることを特
    徴とする半導体装置。
16. 【請求項１６】 前記フローパターンの結晶粒がチャネ
    ル長よりも長いことを特徴とする請求項１５に記載の半
    導体装置。
17. 【請求項１７】 前記基板上に、パターニングされた前
    記各動作半導体薄膜に対応して、当該動作半導体薄膜を
    結晶化するためのエネルギービームの照射位置合わせ用
    のマーカーが形成されていることを特徴とする請求項１
    ５又は１６に記載の半導体装置。
18. 【請求項１８】 基板上に形成された半導体薄膜を結晶
    化するエネルギービームを出射する半導体製造装置であ
    って、 前記エネルギービームを時間に対して連続的に出力する
    ことが可能であり、照射対象物に対して前記エネルギー
    ビームを相対的に走査する機能を有し、前記エネルギー
    ビームの出力不安定性が±１％／ｈより小値であること
    を特徴とする半導体製造装置。
19. 【請求項１９】 前記エネルギービームの不安定性を示
    すノイズ（光ノイズ）が０．１ｒｍｓ％以下であること
    を特徴とする請求項１８に記載の半導体製造装置。
20. 【請求項２０】 前記エネルギービームの走査速度が１
    ０ｃｍ／ｓ以上であることを特徴とする請求項１８又は
    １９に記載の半導体製造装置。
21. 【請求項２１】 表面に半導体薄膜が形成された基板が
    設置され、前記基板を前記半導体薄膜の面内方向で自在
    に移動可能とする設置手段と、 エネルギービームを時間に対して連続的に出力する機能
    を有するレーザ発振手段と、 前記レーザ発振手段から出射された前記エネルギービー
    ムを光学的に複数の副ビームに分割するビーム分割手段
    とを備え、 前記各副ビームを前記半導体薄膜の各所定部位に対して
    相対的に走査し、前記各所定部位を結晶化することを特
    徴とする半導体製造装置。
22. 【請求項２２】 前記各副ビームにより、前記各薄膜ト
    ランジスタの形成部位のみを結晶化に最適なエネルギー
    強度で照射し、且つ前記各薄膜トランジスタの非形成部
    位を高速で通過することを特徴とする請求項２１に記載
    の半導体製造装置。
23. 【請求項２３】 少なくとも２種類の前記各薄膜トラン
    ジスタの形成部位において、結晶化のためのビーム走査
    速度、エネルギー強度、及びビーム形状のうち少なくと
    も１種が異なるように、前記各副ビームを照射すること
    を特徴とする請求項２１又は２２に記載の半導体製造装
    置。
24. 【請求項２４】 前記各副ビームを互いに重なり合わな
    いように照射することを特徴とする請求項２１〜２３の
    いずれか１項に記載の半導体製造装置。
25. 【請求項２５】 前記エネルギービームの出力不安定性
    が±１％／ｈより小値であることを特徴とする請求項２
    １〜２４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
26. 【請求項２６】 前記エネルギービームの不安定性を示
    すノイズ（光ノイズ）が０．１ｒｍｓ％以下であること
    を特徴とする請求項２５に記載の半導体製造装置。
27. 【請求項２７】 表面に半導体薄膜が形成された基板が
    設置され、前記基板を前記半導体薄膜の面内方向で自在
    に移動可能とする設置手段と、 エネルギービームを時間に対して連続的に出力する機能
    を有するレーザ発振手段と、 前記エネルギービームの通過領域及び遮断領域を有し、
    前記エネルギービームを断続的に通過させる断続出射手
    段とを備え、 前記基板を前記エネルギービームに対して相対的に走査
    させながら、前記半導体薄膜に前記エネルギービームを
    断続的に照射し、前記各薄膜トランジスタの形成部位の
    みを選択的に結晶化することを特徴とする半導体製造装
    置。
28. 【請求項２８】 前記基板の走査速度及び前記断続出射
    のタイミングを調節することにより、前記半導体薄膜の
    隣接する前記薄膜トランジスタの形成部位の照射間隔期
    間に、前記エネルギービームを高速で他の前記形成部位
    に移動させ、当該他の前記形成部位を照射することを特
    徴とする請求項２７に記載の半導体製造装置。
29. 【請求項２９】 前記レーザ発振手段から出射された前
    記エネルギービームを光学的に複数の副ビームに分割す
    るビーム分割手段を更に備え、 前記基板を前記エネルギービームに対して相対的に走査
    させながら、前記半導体薄膜に前記各副ビームを断続的
    に照射し、複数の前記各薄膜トランジスタの形成部位を
    同時に結晶化することを特徴とする請求項２７又は２８
    に記載の半導体製造装置。
30. 【請求項３０】 前記半導体薄膜の前記薄膜トランジス
    タの形成部位と異なる部位に前記エネルギービームを断
    続的に照射し、所定形状に結晶化されてなる前記薄膜ト
    ランジスタの位置合わせマーカーを形成することを特徴
    とする請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の半導体
    製造装置。
31. 【請求項３１】 前記エネルギービームの出力不安定性
    が±１％／ｈより小値であることを特徴とする請求項２
    ７〜３０のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
32. 【請求項３２】 前記エネルギービームの不安定性を示
    すノイズ（光ノイズ）が０．１ｒｍｓ％以下であること
    を特徴とする請求項３１に記載の半導体製造装置。