JP3480208B2

JP3480208B2 - 薄膜半導体装置の製造方法

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Publication number: JP3480208B2
Application number: JP32807696A
Authority: JP
Inventors: 益充猪野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1996-12-09
Publication date: 2003-12-15
Anticipated expiration: 2016-12-09
Also published as: JPH10173188A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体薄膜を活性
層とする薄膜トランジスタが集積的に形成されてなる薄
膜半導体装置の製造方法に係り、詳しくは、絶縁基板上
に半導体薄膜を成膜した後、その再結晶化を目的として
レーザビーム照射を行う薄膜半導体装置の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄膜半導体装置の製造を低温プロ
セス化する方法の一つとして、レーザビームを用いたレ
ーザアニール技術が開発され、一部に実施されている。
このレーザアニール技術は、絶縁基板上に成膜された非
晶質シリコンや多結晶シリコンなど非単結晶性の半導体
薄膜に、レーザビームを照射してこれを局部的に加熱溶
融し、その後冷却することによって該半導体薄膜を再結
晶化する技術である。

【０００３】このレーザアニール技術を具体的に説明す
ると、この技術では、図９に示すように絶縁基板１の縦
方向（Ｙ方向）に沿って帯状に形成されたレーザビーム
２のパルスを、絶縁基板１表面に形成した半導体薄膜３
に間欠照射する。このとき、照射と照射との間において
は、照射領域が部分的に重なるようにしてレーザビーム
２を絶縁基板１に対し相対的に横方向（Ｘ方向）に移動
させている。例えば、図９に示すように、固定されたレ
ーザビーム２の照射領域に対し絶縁基板１を−Ｘ方向に
ステップ移動させ、レーザビーム２をオーバーラップさ
せることにより、半導体薄膜３の再結晶化をほぼ均一に
行うのである。

【０００４】また、このようなレーザアニール技術を用
いて薄膜半導体装置を製造するには、得られた再結晶化
した半導体薄膜を、薄膜トランジスタのチャネル領域形
成のための活性層として用い、薄膜トランジスタを集積
形成するといった手法が採られる。すなわち、結晶化し
た半導体薄膜はキャリアの移動度が高くなるため、薄膜
トランジスタを高性能化できるからである。

【０００５】ところで、薄膜半導体装置は、例えばアク
ティブマトリクス型表示装置の駆動回路等に好適である
ことなどから、近年においてはその開発が盛んに進めら
れている。また、液晶表示装置などの表示装置への薄膜
半導体装置の適用も進められているが、その場合には、
ガラス等からなる透明絶縁基板の大型化、および低コス
ト化が強く要求されている。例えば、図９に示した絶縁
基板１では、そのＸ方向寸法を４００〜５００ｍｍに、
またＹ方向寸法を３００〜４００ｍｍにする必要がある
のである。

【０００６】このような大型化および低コスト化を満た
すため、前述したレーザアニール技術が有効となってい
る。すなわち、レーザビーム照射により比較的低温で半
導体薄膜を結晶化できるため、低融点ガラス等比較的低
コストの透明基板を採用できるからである。そして、こ
のようなレーザアニール技術の採用により、現在では、
表示部に加えて周辺回路部をも一体的に内蔵した表示装
置（薄膜半導体装置）を、ボトムゲート型の薄膜トラン
ジスタを用いて４００℃以下の低温プロセスで製造する
ことができるようになっており、また、前述したごとく
レーザビームをオーバーラップ照射することにより、比
較的大面積の半導体薄膜を非晶質から多結晶に効率よく
変えることができるようになっているのである。ここ
で、レーザアニール技術に用いられる帯状のレーザビー
ムの光源としては、一般にエキシマレーザが用いられて
いる。

【０００７】ところが、このエキシマレーザは出力パワ
ーの関係でレーザビームの断面積を極端に大きくするこ
とができない。このため、レーザビームを帯状に整形
し、前述したようにこれをオーバーラップさせながら走
査（スキャニング）することにより、大型ガラス等から
なる透明絶縁基板の全面に照射するようにしている。

【０００８】しかし、レーザビームには、エネルギー分
布に起因してその端部側に光のよどみが生じる部分が形
成されるため、このレーザビーム端部が照射された箇所
では結晶の粒界、すなわち結晶境界が生じたり、結晶の
粒径等が不均一になるなどの欠陥が生じる。図１０は、
図９に示したレーザビーム２の幅方向（図９におけるＸ
方向〔横方向〕）におけるエネルギー分布を模式的に示
す図である。この図に示すようにレーザビーム２は、エ
ネルギー分布が高い位置でほぼ均一な主ビーム部４と、
この主ビーム部４の端部、すなわち主ビーム部４の端４
ａより外側に形成されてエネルギー分布が外側に行くに
連れて小さくなるよう傾斜する副ビーム部５とからな
る。ここで、副ビーム部５は、本発明におけるレーザビ
ームの端部となるもので、レーザビームを帯状に整形す
る光学系の作用によって必然的に生じるものである。こ
の副ビーム部５（レーザビームの端部）については、そ
の幅を狭くする努力はなされているものの、現在のとこ
ろ無くすには至っていない。そして、この副ビーム５
が、エネルギー分布が不均一であることによって前述し
たように光がよどむ部分となり、これが照射されること
により、半導体薄膜にはこの照射箇所に結晶欠陥が生じ
てしまうのである。なお、現在では、例えば前記主ビー
ム部４の幅が３００〜４００μｍ程度、副ビーム部５の
幅が数μｍ〜１０μｍ程度となっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、薄膜半導体
装置を製造するに際して、前述したようにレーザアニー
ル技術によって再結晶化された半導体薄膜を、薄膜トラ
ンジスタのチャネル領域形成のための活性層とし、薄膜
トランジスタを集積形成する場合、従来では、前記副ビ
ーム部５の照射位置についての考慮はなされておらず、
したがって該副ビーム部５の照射位置に薄膜トランジス
タのチャネルが形成されることがある。すると、得られ
る薄膜トランジスタでは、図１１に示すようにチャネル
領域６に副ビーム部５の照射に起因する結晶欠陥７が生
じてしまうことになる。

【００１０】ここで、図１１において符号１０はボトム
ゲート型の薄膜トランジスタであり、この薄膜トランジ
スタ１０は、ガラス基板１１の上にゲート電極１２を形
成し、その上にゲート絶縁膜１３を介して半導体薄膜３
を有したものである。そして、この半導体薄膜３におけ
るゲート電極１２の直上部には前記チャネル領域６が形
成され、チャネル領域６の両側にはｎ^-拡散領域、すな
わちＬＤＤ（LightlyDoped Drain ）領域１４、１４が
形成されている。さらに、ＬＤＤ領域１４、１４のそれ
ぞれの外側にはｎ⁺拡散領域１５、１５が形成され、該
ｎ⁺拡散領域１５、１５の一方にはソース電極Ｓが、他
方にドレイン電極Ｄがそれぞれ接続されている。

【００１１】そして、このような構成の薄膜トランジス
タ１０にあっては、前述したようにチャネル領域６に副
ビーム部５の照射に起因する結晶欠陥７が生じてしまっ
ていることにより、トランジスタ特性が低下する。特
に、電流駆動能力の低下が顕著となり、したがってこれ
を駆動回路一体型の液晶表示装置における駆動回路用の
薄膜トランジスタとして用いた場合、結晶欠陥７がある
薄膜トランジスタとない薄膜トランジスタとの間で電流
駆動能力のばらつきが大きくなり、これにより高速応答
性が大きく影響されてしまう。

【００１２】図１２は薄膜トランジスタのゲート電圧Ｖ
ＧＳ／ドレイン電流ＩＤＳ特性を示すグラフであり、実
線で示すカーブがチャネル領域６に結晶欠陥７が存在し
ない場合のトランジスタ特性であり、点線で示すカーブ
がチャネル領域６に結晶欠陥７が存在する場合のトラン
ジスタ特性を表している。このグラフから明らかなよう
に、チャネル領域６に結晶欠陥７が存在すると、薄膜ト
ランジスタ１０の電流駆動能力が低下し、前述したよう
にこれを駆動回路に用いた場合に高速応答性が影響され
ることにより、高速動作性が低下する。また、液晶表示
装置の大面積化が進むと、内部の寄生容量を補完するた
めより多くの電流駆動能力が必要となるが、結晶欠陥７
の存在により電流駆動能力が低下することから、寄生容
量を補完するための特性も低下することになる。

【００１３】なお、帯状に形成されたレーザビーム２の
オーバーラップ量を増やすことで、半導体薄膜の結晶状
態をより良くすることも考えられるが、オーバーラップ
量を増やしても依然として副ビーム部５の照射領域に結
晶欠陥が残る可能性があり、抜本的な解決策とはならな
い。また、特開平３−２７３６２１号公報には、素子領
域のみにレーザビームを照射し、それ以外の領域にはレ
ーザビーム照射を行わない技術が開示されているが、こ
の技術においてはオーバーラップ照射（多重照射）がで
きないため、素子領域に存在する半導体薄膜の結晶品質
を大幅に改善することが困難である。

【００１４】なお、前記例では、チャネル領域６におい
て結晶欠陥７が生じた場合の不都合について述べたが、
ＬＤＤ領域１３に結晶欠陥７が生じた場合にも、同様の
不都合が生じてしまうのである。本発明は前記事情に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、レーザ
ビームのエネルギー分布により生じる副ビーム部の照射
によって結晶欠陥が生じ、ここにチャネル領域、あるい
はＬＤＤ領域が形成されることによって生じる不都合を
防止した、薄膜半導体装置の製造方法を提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜半導体装置
の製造方法では、縦方向および横方向に広がる絶縁基板
の表面に半導体薄膜を形成する成膜工程と、レーザビー
ムを照射して前記半導体薄膜を溶融しさらにこれを冷却
し、該半導体薄膜を再結晶化するレーザアニール工程
と、この再結晶化した半導体薄膜をチャネル領域形成の
ための活性層として薄膜トランジスタを集積形成する加
工工程とを備え、前記レーザアニール工程が、該絶縁基
板の縦方向に沿って帯状に形成されたレーザビームのパ
ルスを該絶縁基板表面の半導体薄膜に間欠照射し、かつ
その照射領域を部分的に重ねながら絶縁基板に対して一
定の移動ピッチで横方向に移動する処理工程であり、前
記加工工程が、前記薄膜トランジスタのチャネル領域
と、ＬＤＤ領域を形成する場合にこのＬＤＤ領域とを、
前記レーザビームの端部が照射した箇所を避けて形成す
る処理工程であることを前記課題の解決手段とした。

【００１６】この薄膜半導体装置の製造方法によれば、
再結晶化した半導体薄膜をチャネル領域形成のための活
性層として薄膜トランジスタを集積形成するに際して、
薄膜トランジスタのチャネル領域と、ＬＤＤ領域を形成
する場合にこのＬＤＤ領域とを、レーザアニール工程に
おいてレーザビームの端部が照射した箇所を避けて形成
するので、レーザビームのエネルギー分布により生じる
副ビーム部の照射によって結晶欠陥が生じた箇所に、チ
ャネル領域、あるいはＬＤＤ領域が形成されることがな
くなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の薄膜半導体装置の
製造方法をその一実施形態に基づいて詳しく説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、ガラス等からなる矩形
状の透明絶縁基板２０の上に、ゲート電極２１、ゲート
絶縁膜（図示略）を形成し、さらにこれらを覆って透明
絶縁基板２０の全面にポリシリコンを成膜し、半導体薄
膜２２を形成する。

【００１８】次に、従来と同様にして半導体薄膜２２に
帯状のレーザビームを照射し、該半導体薄膜を溶融しさ
らにこれを冷却して該半導体薄膜を再結晶化する。レー
ザビームの照射は、図９に示した従来の場合と同様に、
その幅方向に沿って、すなわち図９中Ｘ方向に沿って間
欠照射を行うとともに、その照射領域を部分的に重ねな
がら透明絶縁基板２０に対して一定の移動ピッチで幅方
向（横方向）に移動する。このとき、レーザビームの照
射幅は図１０に示したようにその主ビーム部４の幅であ
る３００μｍとし、オーバーラップ量については、図１
（ｂ）に示す移動ピッチＡを１５μｍ程度とし、したが
ってオーバーラップ率を９５％程度としている。ここ
で、図１（ｂ）中の符号２３は、図１０に示したレーザ
ビームのエネルギー分布における副ビーム部５の照射位
置、すなわち本発明におけるレーザビームの端部の照射
位置を示している。なお、レーザビームの照射時間は２
０〜２００ｍｓｅｃとされ、したがってレーザビーム照
射によって溶融した半導体薄膜２２は、照射箇所が移動
することによって照射により受けた熱が透明絶縁基板２
０等に拡散し、これにより自然冷却されて速やかに固化
（再結晶化）する。

【００１９】次いで、この再結晶化した半導体薄膜２２
をチャネル領域形成のための活性層とし、図１（ｃ）に
示すようにボトムゲート型の薄膜トランジスタ２４を形
成する。この薄膜トランジスタ２４の形成に際しては、
特に、該薄膜トランジスタ２４の幅Ｂを前記移動ピッチ
Ａより小さくし、かつ、該薄膜トランジスタ２４を、前
記レーザビームの端部が照射した箇所、すなわち符号２
３で示す位置を避けてこれら２３、２３に示す箇所の間
に形成する。このようにして薄膜トランジスタ２４を形
成すれば、必然的にそのチャネル領域２５、ＬＤＤ領域
２６も、レーザビームの端部が照射した箇所を避けて形
成されることになる。したがって、得られた薄膜トラン
ジスタ２４には、図２に示すようにそのチャネル領域２
５にも、またＬＤＤ領域２６にも結晶欠陥７が存在しな
くなるのである。

【００２０】ここで、薄膜トランジスタ２４の形成につ
いては、従来と同様とされ、具体的には、透明絶縁基板
２０上にゲート電極２１、ゲート絶縁膜２７を介して形
成されさらに前述したようにレーザアニール技術によっ
て再結晶化された半導体薄膜２２を、公知のリソグラフ
ィー技術、エッチング技術によって図２に示す形状にパ
ターニングする。

【００２１】続いて、半導体薄膜２２を覆ってＳｉＯ₂
膜を形成し、さらにこれを、ゲート電極２１を利用した
公知のフォトレジスト技術、リソグラフィー技術、エッ
チング技術によってパターニングし、チャネル領域に対
応する層間絶縁膜２８を形成する。次いで、該層間絶縁
膜２８をマスクとして半導体薄膜２２にｎ型の不純物を
イオン注入し、層間絶縁膜２８に覆われない箇所にｎ^-
拡散領域を形成する。さらに、再度フォトレジスト技
術、リソグラフィー技術、エッチング技術によってレジ
ストマスクを形成し、該レジストマスクに覆われない部
分にｎ型の不純物をイオン注入し、ｎ⁺拡散領域２９を
形成する。

【００２２】そして、レジストマスクを除去して該レジ
ストマスクに覆われていたｎ^-拡散領域をＬＤＤ領域２
６とするとともに、前記層間絶縁膜２８に覆われてイオ
ン注入がなされなかった箇所をチャネル領域２５とす
る。その後、層間絶縁膜２８、ＬＤＤ領域２６、ｎ⁺拡
散領域２９を覆って層間絶縁膜３０を形成し、さらにこ
れにコンタクトホール（図示略）を形成した後、該コン
タクトホールに導電材料を埋め込んでソース電極Ｓ、ド
レイン電極Ｄを形成する。

【００２３】次に、このような薄膜半導体装置の製造方
法を液晶表示装置の製造に適用した例について説明す
る。図３は、本発明の製造方法を適用して得られた液晶
表示装置の一例を示す概略構成図であり、本発明によっ
て得られた薄膜半導体装置を駆動基板として用いたアク
ティブマトリクス型液晶表示装置である。この液晶表示
装置は、周辺回路内蔵型のもので、液晶表示部４０に加
え、垂直方向シフトレジスタ４１や水平方向シフトレジ
スタ４２等の周辺回路が一体的に形成されたものであ
る。

【００２４】液晶表示部４０には、互いに交差した状態
でゲートライン４３および信号ライン４４が形成されて
いる。これらライン４３、４４の交差部には、画素スイ
ッチング駆動用の薄膜トランジスタ２４が形成されてい
る。薄膜トランジスタ２４のソース電極（図示略）は対
応する信号ライン４４に接続し、ドレイン電極（図示
略）は液晶容量４５および付加容量４６の一端に接続
し、ゲート電極は対応するゲートラインに接続してい
る。また、液晶容量４５および付加容量４６の他端は対
向電極４７に接続している。なお、薄膜トランジスタ２
４は一定の配列ピッチで集積形成されており、この配列
ピッチは信号ライン４４の間隔に等しくいなっている。

【００２５】また、垂直方向シフトレジスタ４１は、外
部から供給されるスタート信号に応じて動作するもの
で、バッファ回路４８を介して順次選択パルスを各ゲー
トライン４３に出力するものである。このような構成に
より、液晶容量４５は行毎に選択されるようになってい
る。また、各信号ライン４４には、外部からアナログス
イッチ４９を介して三色の画像信号ＲＥＤ、ＧＲＥＥ
Ｎ、ＢＬＵＥが供給されるようになっている。水平方向
レジスタ４２は、外部から供給されるスタート信号に応
じて動作するもので、サンプルホールド回路５０を介し
て各アナログスイッチ４９を順次開閉するものである。
このような構成により、画像信号が順次信号ライン４４
にサンプリングされ、選択された液晶容量４５に点順次
で書き込まれるようになっている。

【００２６】なお、前述した垂直方向シフトレジスタ４
１、水平方向シフトレジスタ４２、バッファ回路４８、
サンプルホールド回路５０も、本発明によって得られ
た、チャネル領域およびＬＤＤ領域に結晶欠陥のない薄
膜トランジスタ２４から構成されている。図４（ａ）
は、垂直方向シフトレジスタ４１や水平方向シフトレジ
スタ４２に使用されるラッチ回路を示す図であり、図４
（ａ）中符号５１で示すクロックドＣＭＯＳインバータ
ーは図４（ｂ）に示すような構成を有し、符号５２で示
すＣＭＯＳインバーターは図４（ｃ）に示すような構成
を有している。そして、これら図４（ｂ）、（ｃ）にお
けるＮｃｈＴｒとして、本発明による薄膜トランジスタ
２４が用いられているのである。また、同様に図３中に
おけるアナログスイッチ４９は、図４（ｄ）に示す回路
構成となっており、この図４（ｄ）中におけるＮｃｈＴ
ｒとしても、本発明による薄膜トランジスタ２４が用い
られているのである。

【００２７】ここで、図４（ａ）に示すように、ＣＭＯ
Ｓインバーター５２の出力部分には出力電圧を発生させ
るための容量５３が接続されているおり、この容量５３
が、シフトレジスタのラッチ部の出力を保持させる機能
を有している。そして、この容量５３が増大すると、こ
れに反して電圧の変化をもたらす高速応答性が低下し、
より多くの電流駆動能力が必要になる。一方、図３に示
したシフトレジスタ４１（４２）は、均一な薄膜トラン
ジスタが形成されていることが前提で設計されているた
め、一つでも電流駆動能力の低いトランジスタがあると
データ転送が正常に行われなくなる。

【００２８】しかして、図３に示した液晶表示装置で
は、前述したように垂直方向シフトレジスタ４１、水平
方向シフトレジスタ４２等に、本発明で得られたチャネ
ル領域２５およびＬＤＤ領域２６に結晶欠陥のない薄膜
トランジスタ２４が用いられているので、図４（ａ）に
示した容量５３が増大しても、これに追従し得るだけの
十分な電流駆動能力を有したものとなっているのであ
る。

【００２９】図５は、図３に示したアクティブマトリク
ス型液晶表示装置の他の例を示す図であり、図３に示し
た液晶表示装置と異なるところは、図３の液晶表示装置
が点順次走査を採用しているのに対し、図５に示した液
晶表示装置では、線順次走査を採用している点である。
すなわち、図５に示した液晶表示装置では、サンプルホ
ールド回路５０に代えてラインメモリ回路５４を用いて
いる。このラインメモリ回路５４には三色の画像信号Ｒ
ＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥが供給されるようになって
おり、これら画像信号は１ラインずつ高速でラインメモ
リ回路５４に格納されるようになっている。そして、各
信号ライン４４に接続されたアナログスイッチ４９が外
部から供給される線順次信号によって一斉に開閉制御さ
れ、ラインメモリ回路５４に格納された１ライン分の画
像信号が、一斉に線順次で選択された行の液晶容量４５
に書き込まれるようになっているのである。

【００３０】このような液晶表示装置にあっても、垂直
方向シフトレジスタ４１、水平方向シフトレジスタ４２
等に、本発明で得られたチャネル領域２５およびＬＤＤ
領域２６に結晶欠陥のない薄膜トランジスタ２４が用い
られているので、図４（ａ）に示した容量５３が増大し
ても、これに追従し得るだけの十分な電流駆動能力を有
したものとなる。

【００３１】図６は、図３に示したアクティブマトリク
ス型液晶表示装置の液晶表示部４０における具体的な構
成例を示す図である。図６に示すように、液晶表示部４
０にでは、所定の間隔をおいて配置された駆動基板（透
明絶縁基板）２０と対向基板６０との間に液晶６１が充
填されている。対向基板６０の内面にはその全面に対向
電極６２が形成されており、駆動基板２０には、本発明
による結晶欠陥のないボトムゲート型の薄膜トランジス
タ６３が形成されている。この薄膜トランジスタ６３に
は、Ｍｏ／Ｔａ、Ｍｏ等からなるゲート電極６４、Ｐ−
ＳｉＯ₂／Ｐ−ＳｉＮ等からなるゲート絶縁膜６５、ポ
リシリコン等からなる半導体薄膜６６が下から順に積層
形成されている。なお、ゲート電極６４上には、これの
表面を覆った状態でＴａＭｏ_X等の陽極酸化膜６４ａが
形成されている。

【００３２】また、ゲート電極６４の直上部であって、
半導体薄膜６６におけるチャネル領域（図示略）の直上
部分には、Ｐ−ＳｉＯ₂等からなる層間絶縁膜６７が形
成されており、これによってチャネル領域は保護されて
いる。このような構成を有する薄膜トランジスタ６３
は、ＰＳＧ等からなる第一層間絶縁膜６８によって被覆
されている。この第一層間絶縁膜６８の上には、Ｍｏま
たはＡｌからなるソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄが
形成されており、これらソース電極Ｓおよびドレイン電
極Ｄは、第一層間絶縁膜６８に開口したコンタクトホー
ル（図示略）を通じて薄膜トランジスタ６３に電気接続
したものとなっている。また、これらの電極Ｓ、Ｄは、
同じくＰＳＧ等からなる第二層間絶縁膜６９によって被
覆されており、この第二層間絶縁膜６９の上には遮光性
を有するＴｉ等からなる金属パターン７０が形成されて
いる。この遮光機能を有する金属パターン７０は、Ｓｉ
Ｏ₂等からなる第三層間絶縁膜７１によって被覆されて
おり、この第三層間絶縁膜７１の上には、ＩＴＯ等から
なる透明の画素電極７２がパターニング形成されてい
る。画素電極７２は、金属パターン７０、ドレイン電極
Ｄを介して薄膜トランジスタ６３に電気的に接続してい
る。このような構成のもとに、画素電極７２と対向電極
６２との間に介在する液晶６１により、液晶容量が形成
されるのである。

【００３３】図７は、図６に示した液晶表示装置の液晶
表示部４０の変形例を示す図であり、この図７において
は、液晶６１および対向基板６０の図示を省略してい
る。この液晶表示部においても、基本的には図６に示し
た液晶表示部と同一の構成を有しており、異なるところ
は、第二層間絶縁膜６９が除かれ、金属パターン７０と
電極Ｓ、Ｄが直接接続している点である。

【００３４】なお、前記実施形態においては、本発明に
よって形成する薄膜トランジスタを、図１（ｃ）、図２
に示したボトムゲート型の薄膜トランジスタ２４として
が、本発明はこれに限定されることなく、図８に示すよ
うなトップゲート型の薄膜トランジスタを形成するよう
にしてもよい。ここで、図８に示した薄膜トランジスタ
では、透明絶縁基板８０上にポリシリコン等の半導体薄
膜８１が形成され、この半導体薄膜８１にチャネル領域
８２、ＬＤＤ領域８３、ｎ⁺拡散領域８４が形成されて
いる。また、半導体薄膜８１を覆ってゲート絶縁膜８５
が形成され、さらにこのゲート絶縁膜８５上の前記チャ
ネル領域８２の直上にゲート電極８６が形成されてい
る。そして、ゲート電極８６を覆って層間絶縁膜８７が
形成され、該層間絶縁膜８７のコンタクトホール（図示
略）を通じてソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄが、前記ｎ
⁺拡散領域８４に接続されている。そして、このような
構成の薄膜トランジスタにおいても、そのチャネル領域
８２、ＬＤＤ領域８３には結晶欠陥が形成されていない
ことから、十分な電流駆動能力を有したものとなる。

【００３５】また、前記実施形態では、本発明によって
形成する薄膜トランジスタをＮｃｈＴｒとしたが、Ｐｃ
ｈＴｒとしてもよいのはもちろんであり、その場合に
は、ＬＤＤ領域を形成する必要がないことから、レーザ
ビームの端部が照射される位置については、ここにチャ
ネル領域が形成されないようにすればよい。さらに、前
記実施形態では、薄膜トランジスタ全体を、レーザビー
ムの端部が照射した箇所を避けて形成したが、本発明で
は、少なくともチャネル領域とＬＤＤ領域（ただし、Ｌ
ＤＤ領域を形成した場合）とを避けて形成すれば、結晶
欠陥に起因する不都合を防止することができる。

【００３６】また、本発明をアクティブマトリクス型液
晶表示装置の製造に適用する場合には、前記実施形態に
示したごとく、垂直シフトレジスタや水平シフトレジス
タなどの駆動回路系、および液晶表示部の薄膜トランジ
スタを共にそのチャネル領域等に結晶欠陥をなくすべ
く、予め薄膜トランジスタの形成箇所と、レーザビーム
の照射位置およびその移動ピッチとを決定しておき、全
ての薄膜トランジスタについて、そのチャネル領域およ
びＬＤＤ領域に結晶欠陥が無いものとなるようにするの
が望ましい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の薄膜半導体
装置の製造方法は、再結晶化した半導体薄膜をチャネル
領域形成のための活性層として薄膜トランジスタを集積
形成するに際して、薄膜トランジスタのチャネル領域
と、ＬＤＤ領域を形成する場合にこのＬＤＤ領域とを、
レーザアニール工程においてレーザビームの端部が照射
した箇所を避けて形成するようにしたものであるから、
レーザビームのエネルギー分布により生じる副ビーム部
の照射によって結晶欠陥が生じた箇所に、チャネル領
域、あるいはＬＤＤ領域が形成されなくなる。

【００３８】したがって、このように結晶欠陥に起因す
る不都合を解消して駆動能力にばらつきのない薄膜トラ
ンジスタを集積形成することができることから、例えば
本発明を液晶表示装置の製造に適用した場合に、薄膜ト
ランジスタの縦方向の画像劣化が低減することができ、
また縦方向、横方向の直線上の欠陥画素の発生を抑える
ことができるなど、薄膜トランジスタの駆動能力のばら
つきに起因する表示ムラを抑えることができ、これによ
り均一な画像表示を可能にして良質な液晶表示装置を提
供することができる。また、電流駆動能力を大きく改善
することができるため、薄膜トランジスタの応答性を従
来に比べ格段に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の薄膜半導体装置の
製造方法を工程順に説明するための要部平面図である。

【図２】本発明によって形成される薄膜トランジスタの
概略構成の一例を示す要部側断面図である。

【図３】本発明を適用して得られた液晶表示装置の一例
の概略構成図である。

【図４】図３に示した液晶表示装置の構成要素の回路図
であり、（ａ）はラッチ回路を示す図、（ｂ）は（ａ）
中のクロックドＣＭＯＳインバーターの回路を示す図、
（ｃ）は（ａ）中のＣＭＯＳインバーターの回路を示す
図、（ｄ）はアナログスイッチの回路を示す図である。

【図５】本発明を適用して得られた液晶表示装置の他の
例の概略構成図である。

【図６】図３に示したアクティブマトリクス型液晶表示
装置における液晶表示部の構成の一例を示す要部側断面
図である。

【図７】図３に示したアクティブマトリクス型液晶表示
装置における液晶表示部の構成の他の例を示す要部側断
面図である。

【図８】本発明によって形成される薄膜トランジスタの
概略構成の他の例を示す要部側断面図である。

【図９】従来のレーザビームの照射方法を説明するため
の模式図である。

【図１０】レーザビームのエネルギー分布を示す模式図
である。

【図１１】従来の薄膜トランジスタの一例を示す要部側
断面図である。

【図１２】従来の薄膜トランジスタの電気特性を示すグ
ラフ図である。

【符号の説明】

２０、８０透明絶縁基板２２、８１半導体薄膜２３レーザビームの端部が照射した箇所２４薄
膜トランジスタ２５、８２チャネル領域２６、８３ＬＤＤ領
域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/336 H01L 29/786 H01L 21/20 H01L 21/268

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】縦方向および横方向に広がる絶縁基板の
表面に半導体薄膜を形成する成膜工程と、レーザビーム
を照射して前記半導体薄膜を溶融しさらにこれを冷却
し、該半導体薄膜を再結晶化するレーザアニール工程
と、この再結晶化した半導体薄膜をチャネル領域形成の
ための活性層として薄膜トランジスタを集積形成する加
工工程とを備えた薄膜半導体装置の製造方法であって、前記レーザアニール工程は、該絶縁基板の縦方向に沿っ
て帯状に形成されたレーザビームのパルスを該絶縁基板
表面の半導体薄膜に間欠照射し、かつその照射領域を部
分的に重ねながら絶縁基板に対して一定の移動ピッチで
横方向に移動する処理工程であり、前記加工工程は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域
を、前記レーザビームの端部が照射した箇所を避けて形
成する処理工程であることを特徴とする薄膜半導体装置
の製造方法。
【請求項２】前記加工工程は、前記薄膜トランジスタ
を前記移動ピッチより狭い幅に形成するとともに、該薄
膜トランジスタを、前記レーザビームの端部が照射した
箇所を避けて形成する処理工程であることを特徴とする
請求項１記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項３】縦方向および横方向に広がる絶縁基板の
表面に半導体薄膜を形成する成膜工程と、レーザビーム
を照射して前記半導体薄膜を溶融しさらにこれを冷却
し、該半導体薄膜を再結晶化するレーザアニール工程
と、この再結晶化した半導体薄膜をチャネル領域形成の
ための活性層として薄膜トランジスタを集積形成する加
工工程とを備えた薄膜半導体装置の製造方法であって、前記レーザアニール工程は、該絶縁基板の縦方向に沿っ
て帯状に形成されたレーザビームのパルスを該絶縁基板
表面の半導体薄膜に間欠照射し、かつその照射領域を部
分的に重ねながら絶縁基板に対して一定の移動ピッチで
横方向に移動する処理工程であり、前記加工工程は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域
とＬＤＤ領域とを、前記レーザビームの端部が照射した
箇所を避けて形成する処理工程であることを特徴とする
薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記加工工程は、前記薄膜トランジスタ
を前記移動ピッチより狭い幅に形成するとともに、該薄
膜トランジスタを、前記レーザビームの端部が照射した
箇所を避けて形成する処理工程であることを特徴とする
請求項３記載の薄膜半導体装置の製造方法。