(57)【要約】【課題】結晶粒の位置を制御できる結晶質半導体膜、およびその製造方法等を提供する。【解決手段】本発明の結晶質半導体膜の製造方法は、（ａ）非晶質半導体膜を形成する工程と、（ｂ）非晶質半導体膜上に、第１の屈折率ｎ１を有する絶縁膜を形成する工程と、（ｃ）絶縁膜の所定の領域の組成を選択的に変化させて、所定の領域の屈折率を第１の屈折率ｎ１から第２の屈折率ｎ２に変化させることにより、第１の屈折率ｎ１を有する第１屈折率領域と第２の屈折率ｎ２を有する第２屈折率領域とを有するキャップ層を形成する工程と、（ｄ）キャップ層を介して非晶質半導体膜に光線を照射することにより、第１屈折率領域の下の非晶質半導体膜の少なくとも一部の領域に高温溶融領域を形成するとともに、第２屈折率領域の下の非晶質半導体膜の少なくとも一部の領域に低温溶融領域を形成し、非晶質半導体膜を結晶化する結晶化工程とを包含する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）熱伝導率Ｗ０を有する材料から形成された表面を有する基板を用意する工程と、
（ｂ）前記表面に、Ｗ１＞Ｗ０の関係式を満たす熱伝導率Ｗ１を有する第１絶縁膜を堆積する工程と、
（ｃ）前記第１絶縁膜上に、非晶質半導体膜を堆積する工程と、
（ｄ）前記非晶質半導体膜上に、Ｗ２＞Ｗ０の関係式を満たす熱伝導率Ｗ２を有する第２絶縁膜を堆積する工程と、
（ｅ）前記第２絶縁膜を用いてキャップ層を形成する工程であって、
前記キャップ層は、前記キャップ層を介して前記非晶質半導体膜に所定のエネルギー密度パターンを有する光線を照射したときに、前記非晶質半導体膜上に照射エネルギー密度が互いに異なる第１照射エネルギー密度領域と第２照射エネルギー密度領域とを含み、かつ、前記所定のエネルギー密度パターンとは異なる照射エネルギー密度パターンを形成する、キャップ層を形成する工程と、
（ｆ）前記所定のエネルギー密度パターンを有する光線を前記キャップ層を介して前記非晶質半導体膜に照射することにより、前記第１照射エネルギー密度領域および前記第２照射エネルギー密度領域のいずれか一方の少なくとも一部に対応する領域に高温溶融領域を形成するとともに、他方の少なくとも一部に対応する領域に低温溶融領域を形成し、前記非晶質半導体膜を結晶化する結晶化工程とを包含する、結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２】
前記第２絶縁膜は第１の屈折率を有し、
前記工程（ｅ）は、前記第２絶縁膜の所定の領域の組成を選択的に変化させて、前記所定の領域の屈折率を前記第１の屈折率から第２の屈折率に変化させることにより、前記第１の屈折率を有する第１屈折率領域と前記第２の屈折率を有する第２屈折率領域とを有するキャップ層を形成する工程を含み、
前記工程（ｆ）は、前記所定のエネルギー密度パターンを有する光線を前記キャップ層を介して前記非晶質半導体膜に照射することにより、前記第１屈折率領域の下に前記第１照射エネルギー密度領域を形成するとともに、前記第２屈折率領域の下に前記第２照射エネルギー密度領域を形成する工程を含む、請求項１に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項３】
前記第２の屈折率ｎ２は前記第１の屈折率ｎ１よりも小さく、
前記キャップ層の前記第２屈折率領域と前記半導体膜との界面における反射率は、前記キャップ層の前記第１屈折率領域と前記半導体膜との界面における反射率よりも高い、請求項１または２に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項４】
前記キャップ層の膜厚ｄは、ｄ＝λ／４ｎ１×（２ｋ＋１）（λ：入射光波長、ｋ：整数）である、請求項３に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｅ）は、前記第２絶縁膜の屈折率を変化させる物質を前記所定の領域に付与する工程を含む、請求項１から４のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｅ）は、イオン注入法またはイオンドーピング法を用いて、前記絶縁膜の屈折率を変化させる物質を前記第２絶縁膜に付与する工程を含む、請求項５に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項７】
前記第２絶縁膜は、窒化珪素化合物あるいは窒化酸化珪素化合物を含む、請求項１からの６いずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｅ）は、前記第２絶縁膜の前記所定の領域に酸素を付与し、前記所定の領域の酸素濃度を選択的に高くする工程を含む、請求項７に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項９】
前記熱伝導率Ｗ２は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項１から８のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項１０】
前記熱伝導率Ｗ１は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項１から９のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項１１】
前記熱伝導率Ｗ０は５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１から１０のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項１２】
前記熱伝導率Ｗ０を有する材料から形成された前記基板と、前記第１絶縁膜との間に、熱伝導率Ｗ３を有する第３絶縁膜がさらに配置されており、Ｗ３＜Ｗ１の関係式を満たす、請求項１から１１のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項１３】
前記熱伝導率Ｗ３は、Ｗ３＜Ｗ２の関係式を満たす、請求項１２に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項１４】
前記第３絶縁膜は、酸化珪素化合物を含む、請求項１２または１３に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項１５】
前記第１絶縁膜と前記半導体膜との間に、第４絶縁膜がさらに配置されており、
前記第４絶縁膜と前記半導体膜との間の界面準位密度は、前記第１絶縁膜と前記半導体膜との間の界面準位密度よりも小さい、請求項１から１４のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項１６】
前記第１絶縁膜は、窒化珪素化合物、窒化酸化珪素化合物、酸化アルミニウム化合物および窒化アルミニウム化合物のうち、少なくともいずれか一つを含む、請求項１から１５のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項１７】
前記第１絶縁膜の膜厚は５０ｎｍ以上である、請求項１から１６のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項１８】
前記第２絶縁膜の膜厚は５０ｎｍ以上である、請求項１から１７のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。                                                        
【請求項１９】
前記第３絶縁膜の膜厚は１００ｎｍ以上である、請求項１から１８のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２０】
（ａ）非晶質半導体膜を形成する工程と、
（ｂ）前記非晶質半導体膜上に、第１の屈折率ｎ１を有する絶縁膜を形成する工程と、
（ｃ）前記絶縁膜の所定の領域の組成を選択的に変化させて、前記所定の領域の屈折率を前記第１の屈折率ｎ１から第２の屈折率ｎ２に変化させることにより、前記第１の屈折率ｎ１を有する第１屈折率領域と前記第２の屈折率ｎ２を有する第２屈折率領域とを有するキャップ層を形成する工程と、
（ｄ）前記キャップ層を介して前記非晶質半導体膜に光線を照射することにより、前記第１屈折率領域の下の前記非晶質半導体膜の少なくとも一部の領域に高温溶融領域を形成するとともに、前記第２屈折率領域の下の前記非晶質半導体膜の少なくとも一部の領域に低温溶融領域を形成し、前記非晶質半導体膜を結晶化する結晶化工程とを包含する、結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２１】
前記第２の屈折率ｎ２は前記第１の屈折率ｎ１よりも小さく、
前記キャップ層の第２屈折率領域と前記半導体膜との界面における反射率は、前記キャップ層の前記第１屈折率領域と前記半導体膜との界面における反射率よりも高い、請求項２０に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２２】
前記キャップ層の膜厚ｄは、ｄ＝λ／４ｎ１×（２ｋ＋１）（λ：入射光波長、ｋ：整数）である、請求項２０または２１に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２３】
前記工程（ｃ）は、前記絶縁膜の屈折率を変化させる物質を前記所定の領域に付与する工程を含む、請求項２０から２２のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２４】
前記工程（ｃ）は、イオン注入法またはイオンドーピング法を用いて、前記絶縁膜の屈折率を変化させる物質を前記絶縁膜に付与する工程を含む、請求項２３に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２５】
前記絶縁膜は、窒化珪素化合物あるいは窒化酸化珪素化合物を含む、請求項２０から２４のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２６】
前記工程（ｃ）は、前記絶縁膜の前記所定の領域に酸素を付与し、前記所定の領域の酸素濃度を選択的に高くする工程を含む、請求項２５に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２７】
前記半導体膜はシリコンを含む、請求項１から２６のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２８】
前記半導体膜の膜厚は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項１から２７のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項２９】
前記光線は、波長４００ｎｍ以下のレーザ光である、請求項１から２８のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項３０】
前記光線は、エネルギー密度が２５０ｍＪ／ｃｍ2以上５００ｍＪ／ｃｍ2以下のパルスレーザ光である、請求項１から２９のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項３１】
前記結晶化工程は、横方向成長工程を包含する、請求項１から３０のいずれかに記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項３２】
前記結晶化工程は、パルスレーザビームを横方向にステップ走査する工程を含む、請求項３１に記載の結晶質半導体膜の製造方法。
【請求項３３】
請求項１から請求項３２のいずれかに記載の製造方法によって製造される結晶質半導体膜。
【請求項３４】
請求項３３に記載の結晶質半導体膜を用いた半導体装置。
【請求項３５】
請求項３４に記載の半導体装置を備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶質半導体膜及びその製造方法、並びにそれを用いた半導体装置およびその半導体装置を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という）やダイオード等に代表される薄膜半導体素子が広く利用されている。
【０００３】
ＴＦＴの一つである電界効果型薄膜トランジスタは、例えば絶縁基板上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法等を用いて形成された、厚さ数十ｎｍ〜数百ｎｍの半導体薄膜を活性層として用いる。ＴＦＴの応用分野としては、アクティブマトリクス型の液晶表示装置がある。アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、マトリクス状に配置された数十万以上の画素電極のそれぞれに１つ以上のＴＦＴが配置されており、画素電極に供給する電荷がＴＦＴによって制御される。
【０００４】
ＴＦＴに利用される半導体膜として、非晶質状態（アモルファス）の半導体膜を用いることは簡便であるが、キャリアの移動度が小さく、高速動作が要求されるＴＦＴに利用できないという問題がある。高いＴＦＴ特性を得るには、結晶質半導体膜を利用すればよい。
【０００５】
結晶質半導体膜の１つに多結晶半導体膜がある。多結晶半導体膜を形成する方法として、非晶質半導体膜を６００℃前後で熱処理することによって結晶成長させる方法（固相成長法）、または、非晶質半導体膜をエキシマレーザ照射することによって溶融（再）結晶化させる方法（エキシマレーザアニール法）が知られている。エキシマレーザアニール法による多結晶半導体膜の形成は、基板の温度を大きく上昇させずに、非晶質半導体膜のみに高いエネルギーを与えることができるため、ガラス基板を使用できる。そのため、大面積基板による低温プロセスの多結晶シリコンＴＦＴの製造に実用化されている。
【０００６】
近年、線状レーザビームによる結晶化方法が広く利用されている。この方法では、ビームの幅方向に少しずつ照射位置をずらして基板全面の結晶化処理を行う。すなわち、非晶質半導体膜は、複数回のレーザ照射が行われる。
【０００７】
例えば特許文献１は、線状レーザビームによる結晶化方法を用いて、結晶粒のサイズを大きくする方法を開示している。特許文献１では、非晶質半導体膜の両面に保温層を形成し、レーザ照射することによって結晶質半導体膜を形成する。保温層の熱伝導率は、０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましいとされており、基板（石英基板の場合１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）の熱伝導率に比べて極めて低い。特許文献１では、上記保温層を設けて半導体膜の冷却速度を遅くすることにより、結晶質半導体膜に生成される結晶核の数を少なくし、結果的に大きな結晶粒を形成できるとしている。
【０００８】
また、非特許文献１は、スーパーラテラル成長（ＳＬＳ）を用いて結晶粒のサイズを大きくする方法を報告している。
【０００９】
ＳＬＳは、アスペクト比の極めて高いレーザビームを所定の方向にステップ走査しながら半導体膜に照射して、走査方向に成長した結晶を得る方法である。具体的には、１回目の光照射によって半導体膜の照射領域を完全に溶融させて、その照射領域に隣接する未照射領域の半導体膜の領域からの結晶成長を誘起する。この後、１回の溶融によって結晶が横成長する距離と同程度の距離だけずらした領域に、順次、光照射を行い、一方向に成長した結晶粒を得る。
【００１０】
実際には、たとえば、スリット状のエキシマレーザ光を所定の方向に０．７５μｍずつずらしながら半導体膜に照射し、結晶粒を連続的に成長させて、細長い結晶粒（長さ１〜２μｍ）を形成することができる。
【特許文献１】特開２００２−２６３３１号公報
【非特許文献１】Ｒｏｂｅｒｔ  Ｓ．  Ｓｐｏｓｉｌｉ  ａｎｄ  Ｌａｍｅｓ  Ｓ．Ｉｍ、”Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｌａｔｅｒａｌ  ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｆｉｌｍ  ｏｎ  ＳｉＯ2”  （Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ６９（１９），  ４  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １９９６，  ｐｐ．２８６４−２８６６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
結晶質半導体膜を用いて例えばＴＦＴを作製する場合、チャネル領域に多数の結晶粒界が入り込むと、ＴＦＴの電気的特性の低下や特性のバラツキの原因となる。特許文献１の方法を用いると、半導体膜に生成される結晶粒のサイズが十分でない場合がある。十分なサイズの結晶粒を生成できても、結晶粒の位置を制御できないため、高性能なＴＦＴを高い製造効率で作製することができないという問題がある。
【００１２】
また、非特許文献１の方法（ＳＬＳ）では、１回目の光照射によって半導体膜が溶融される位置によって結晶粒の生成位置が決まるが、機械機構のＸＹステージに半導体膜を有する基板を載せて光照射の位置合わせするので、結晶粒の生成位置の精度が低い（たとえば約１μｍ程度）という問題がある。
【００１３】
本発明は、結晶粒の位置を制御できる結晶質半導体膜、およびその製造方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の局面に係る結晶質半導体膜の製造方法は、（ａ）熱伝導率Ｗ０を有する材料から形成された表面を有する基板を用意する工程と、（ｂ）前記表面に、Ｗ１＞Ｗ０の関係式を満たす熱伝導率Ｗ１を有する第１絶縁膜を堆積する工程と、（ｃ）前記第１絶縁膜上に、非晶質半導体膜を堆積する工程と、（ｄ）前記非晶質半導体膜上に、Ｗ２＞Ｗ０の関係式を満たす熱伝導率Ｗ２を有する第２絶縁膜を堆積する工程と、（ｅ）前記第２絶縁膜を用いてキャップ層を形成する工程であって、前記キャップ層は、前記キャップ層を介して前記非晶質半導体膜に所定のエネルギー密度パターンを有する光線を照射したときに、前記非晶質半導体膜上に照射エネルギー密度が互いに異なる第１照射エネルギー密度領域と第２照射エネルギー密度領域とを含み、かつ、前記所定のエネルギー密度パターンとは異なる照射エネルギー密度パターンを形成する、キャップ層を形成する工程と、（ｆ）前記所定のエネルギー密度パターンを有する光線を前記キャップ層を介して前記非晶質半導体膜に照射することにより、前記第１照射エネルギー密度領域および前記第２照射エネルギー密度領域のいずれか一方の少なくとも一部に対応する領域に高温溶融領域を形成するとともに、他方の少なくとも一部に対応する領域に低温溶融領域を形成し、前記非晶質半導体膜を結晶化する結晶化工程とを包含することを特徴とする。
【００１５】
ある実施形態では、前記第２絶縁膜は第１の屈折率を有し、前記工程（ｅ）は、前記第２絶縁膜の所定の領域の組成を選択的に変化させて、前記所定の領域の屈折率を前記第１の屈折率から第２の屈折率に変化させることにより、前記第１の屈折率を有する第１屈折率領域と前記第２の屈折率を有する第２屈折率領域とを有するキャップ層を形成する工程を含み、前記工程（ｆ）は、前記所定のエネルギー密度パターンを有する光線を前記キャップ層を介して前記非晶質半導体膜に照射することにより、前記第１屈折率領域の下に前記第１照射エネルギー密度領域を形成するとともに、前記第２屈折率領域の下に前記第２照射エネルギー密度領域を形成する工程を含む。
【００１６】
ある実施形態では、前記第２の屈折率ｎ２は前記第１の屈折率ｎ１よりも小さく、
前記キャップ層の前記第２屈折率領域と前記半導体膜との界面における反射率は、前記キャップ層の前記第１屈折率領域と前記半導体膜との界面における反射率よりも高い。
【００１７】
ある実施形態では、前記キャップ層の膜厚ｄは、ｄ＝λ／４ｎ１×（２ｋ＋１）（λ：入射光波長、ｋ：整数）である。
【００１８】
ある実施形態では、前記工程（ｅ）は、前記第２絶縁膜の屈折率を変化させる物質を前記所定の領域に付与する工程を含む。
【００１９】
ある実施形態では、前記工程（ｅ）は、イオン注入法またはイオンドーピング法を用いて、前記絶縁膜の屈折率を変化させる物質を前記第２絶縁膜に付与する工程を含む。
【００２０】
ある実施形態では、前記第２絶縁膜は、窒化珪素化合物あるいは窒化酸化珪素化合物を含む。
【００２１】
ある実施形態では、前記工程（ｅ）は、前記第２絶縁膜の前記所定の領域に酸素を付与し、前記所定の領域の酸素濃度を選択的に高くする工程を含む。
【００２２】
前記熱伝導率Ｗ２は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
【００２３】
前記熱伝導率Ｗ１は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
【００２４】
前記熱伝導率Ｗ０は５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。
【００２５】
前記熱伝導率Ｗ０を有する材料から形成された前記基板と、前記第１絶縁膜との間に、熱伝導率Ｗ３を有する第３絶縁膜がさらに配置されており、Ｗ３＜Ｗ１の関係式を満たすことが好ましい。
【００２６】
前記熱伝導率Ｗ３は、Ｗ３＜Ｗ２の関係式を満たすことが好ましい。
【００２７】
ある実施形態では、前記第３絶縁膜は、酸化珪素化合物を含む。
【００２８】
ある実施形態では、前記第１絶縁膜と前記半導体膜との間に、第４絶縁膜がさらに配置されており、前記第４絶縁膜と前記半導体膜との間の界面準位密度は、前記第１絶縁膜と前記半導体膜との間の界面準位密度よりも小さい。
【００２９】
ある実施形態では、前記第１絶縁膜は、窒化珪素化合物、窒化酸化珪素化合物、酸化アルミニウム化合物および窒化アルミニウム化合物のうち、少なくともいずれか一つを含む。
【００３０】
前記第１絶縁膜の膜厚は５０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３１】
前記第２絶縁膜の膜厚は５０ｎｍ以上であることが好ましい。                      
【００３２】
前記第３絶縁膜の膜厚は１００ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３３】
本発明の第２の局面に係る結晶質半導体膜の製造方法は、（ａ）非晶質半導体膜を形成する工程と、（ｂ）前記非晶質半導体膜上に、第１の屈折率ｎ１を有する絶縁膜を形成する工程と、（ｃ）前記絶縁膜の所定の領域の組成を選択的に変化させて、前記所定の領域の屈折率を前記第１の屈折率ｎ１から第２の屈折率ｎ２に変化させることにより、前記第１の屈折率ｎ１を有する第１屈折率領域と前記第２の屈折率ｎ２を有する第２屈折率領域とを有するキャップ層を形成する工程と、（ｄ）前記キャップ層を介して前記非晶質半導体膜に光線を照射することにより、前記第１屈折率領域の下の前記非晶質半導体膜の少なくとも一部の領域に高温溶融領域を形成するとともに、前記第２屈折率領域の下の前記非晶質半導体膜の少なくとも一部の領域に低温溶融領域を形成し、前記非晶質半導体膜を結晶化する結晶化工程とを包含することを特徴としている。
【００３４】
ある実施形態では、前記第２の屈折率ｎ２は前記第１の屈折率ｎ１よりも小さく、前記キャップ層の第２屈折率領域と前記半導体膜との界面における反射率は、前記キャップ層の前記第１屈折率領域と前記半導体膜との界面における反射率よりも高い。
【００３５】
前記キャップ層の膜厚ｄは、ｄ＝λ／４ｎ１×（２ｋ＋１）（λ：入射光波長、ｋ：整数）であることが好ましい。
【００３６】
ある実施形態では、前記工程（ｃ）は、前記絶縁膜の屈折率を変化させる物質を前記所定の領域に付与する工程を含む。
【００３７】
ある実施形態では、前記工程（ｃ）は、イオン注入法またはイオンドーピング法を用いて、前記絶縁膜の屈折率を変化させる物質を前記絶縁膜に付与する工程を含む。
【００３８】
ある実施形態では、前記絶縁膜は、窒化珪素化合物あるいは窒化酸化珪素化合物を含む。
【００３９】
ある実施形態では、前記工程（ｃ）は、前記絶縁膜の前記所定の領域に酸素を付与し、前記所定の領域の酸素濃度を選択的に高くする工程を含む。
【００４０】
ある実施形態では、前記半導体膜はシリコンを含む。
【００４１】
前記半導体薄膜の膜厚は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
ある実施形態では、前記光線は、波長４００ｎｍ以下のレーザ光である。
【００４３】
ある実施形態では、前記光線は、エネルギー密度が２５０ｍＪ／ｃｍ2以上５００ｍＪ／ｃｍ2以下のパルスレーザ光である。
【００４４】
ある実施形態では、前記結晶化工程は、横方向成長工程を包含する。
【００４５】
ある実施形態では、前記結晶化工程は、パルスレーザビームを横方向にステップ走査する工程を含む。
【００４６】
本発明の結晶質半導体膜は、上記の製造方法によって製造されることを特徴としている。
【００４７】
本発明の半導体装置は、上記結晶質半導体膜を用いることを特徴としている。
【００４８】
本発明の表示装置は、上記半導体装置を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の結晶質半導体膜の製造方法は、半導体膜の上に配置した所定のキャップ層を介して光線を照射するので、半導体膜の所定の領域に低温溶融領域と高温溶融領域とを形成できるため、結晶粒の生成位置を制御できる。また、本発明の結晶質半導体膜の製造方法は、半導体膜の両側に配置する絶縁膜の熱伝導率が制御されているので、従来よりも結晶粒の大きさを大きくできる。したがって、本発明の結晶質半導体膜を用いることにより、高い製造効率で、キャリアの移動度が高く、しきい値電圧の低い、高性能な半導体装置を作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
本発明の実施形態の結晶質半導体膜の製造方法は、
（ａ）熱伝導率Ｗ０を有する材料から形成された表面を有する基板を用意する工程と、
（ｂ）上記表面に、Ｗ１＞Ｗ０の関係式を満たす熱伝導率Ｗ１を有する第１絶縁膜を堆積する工程と、
（ｃ）第１絶縁膜上に、非晶質半導体膜を堆積する工程と、
（ｄ）非晶質半導体膜上に、Ｗ２＞Ｗ０の関係式を満たす熱伝導率Ｗ２を有する第２絶縁膜を堆積する工程と、
（ｅ）第２絶縁膜を用いてキャップ層を形成する工程と、
（ｆ）上記キャップ層を介して非晶質半導体膜に照射し、非晶質半導体膜を結晶化する結晶化工程とを包含する。
【００５１】
上記キャップ層を形成する工程（ｅ）は、キャップ層を介して非晶質半導体膜に所定のエネルギー密度パターンを有する光線を照射したときに、非晶質半導体膜上に照射エネルギー密度が互いに異なる第１照射エネルギー密度領域と第２照射エネルギー密度領域とを含み、かつ、所定のエネルギー密度パターンとは異なる照射エネルギー密度パターンを形成する、キャップ層を形成する工程を含む。
【００５２】
上記結晶化工程（ｆ）は、所定のエネルギー密度パターンを有する光線をキャップ層を介して非晶質半導体膜に照射することにより、第１照射エネルギー密度領域および第２照射エネルギー密度領域のいずれか一方の少なくとも一部に対応する領域に高温溶融領域を形成するとともに、他方の少なくとも一部に対応する領域に低温溶融領域を形成し、非晶質半導体膜を結晶化する結晶化工程を含む。
【００５３】
この結晶質半導体膜の製造方法は、非晶質半導体膜の上に形成した第２絶縁膜を用いてキャップ層を形成する工程（ｅ）を含んでいることを１つの特徴としている。この工程（ｅ）において、キャップ層は、キャップ層を介して非晶質半導体膜に光線を照射したときに、非晶質半導体膜に、照射エネルギー密度の互いに異なる第１照射エネルギー密度領域と第２照射エネルギー密度領域とを含む照射エネルギー密度パターンを形成するように形成する。
【００５４】
ここで、非晶質半導体膜上に形成される、第１および第２照射エネルギー密度領域を含む照射エネルギー密度パターンは、キャップ層を介して非晶質半導体膜を照射する光線の照射エネルギー密度パターンとは異なる。
【００５５】
非晶質半導体膜上に形成される第１および第２照射エネルギー密度領域とは、ある密度パターンを有する光線を非晶質半導体膜に照射した場合に、照射光が非晶質半導体膜上のキャップ層を通ることによって、非晶質半導体膜に形成されることとなった、照射エネルギー密度領域である。例えばガウス分布形状の照射エネルギー密度パターンを有する光線を照射した場合に、非晶質半導体膜の上のキャップ層の存在にかかわらず、光線のエネルギー密度パターンをそのまま反映して非晶質半導体膜に形成される照射エネルギー密度の異なる領域をいうのではない。
【００５６】
図１および図２は、本発明の一実施形態の非晶質半導体膜の結晶化を説明するための模式図である。図１は、基板上に第１絶縁膜、非晶質半導体膜６４およびキャップ層６２がこの順で積層された積層構造６０を上面から見た模式図であり、図２は図１の断面図である。なお、図２では、基板および第１絶縁膜を省略して示している。
【００５７】
キャップ層６２は、例えば、屈折率の互いに異なる第１領域と第２領域とを有し、キャップ層を介して非晶質半導体膜に光線を照射すると、上記第１領域の下の非晶質半導体膜の領域に第１照射エネルギー密度領域を形成し、上記第２領域の下の非晶質半導体膜の領域に第２照射エネルギー密度領域を形成できる。
【００５８】
図１および図２（ａ）に示すように、上記キャップ層６２の第１領域６２ａと第２領域６２ｂとを含む所定の領域に、所定のエネルギー密度パターンを有する光線を照射すると、キャップ層６２およびキャップ層６２の下の非晶質半導体膜６４に、照射ビームの形状に対応する照射領域Ｒが形成される。以下の説明では、図１に示すように、照射ビームの形状は、例えば、短辺に対する長辺の比が極めて大きい矩形状である場合を示す。
【００５９】
光照射により、図２（ａ）に示すように、キャップ層６２の第１領域６２ａおよび第２領域６２ｂに対応して、非晶質半導体膜６４の照射領域Ｒに第１照射エネルギー密度領域６４Ｈおよび第２照射エネルギー密度領域６４Ｌを形成できる。
【００６０】
例えば、図３（ａ）に示すエネルギー密度パターンを有する光線をキャップ層に照射する。図３（ａ）に示すように、照射光線のエネルギー密度パターンはガウス分布形状を有し、キャップ層６２の第２領域６２ｂの中央部分に、最大のエネルギー密度の光線が照射される。
【００６１】
キャップ層６２の厚さおよび屈折率は、例えば、第２領域６２ｂの下の半導体膜の領域の照射エネルギー密度が、第１領域６２ａの下の半導体膜の領域の照射エネルギー密度よりも小さくなるように設定する。
【００６２】
キャップ層６２は、例えば図３（ｂ）に示すように、第１領域の屈折率がｎ１であり、第２領域の屈折率がｎ２（ｎ１＞ｎ２）であるとする。
【００６３】
キャップ層６２の膜厚ｄは、第１領域６２ａの下の半導体膜領域とキャップ層６２との界面における入射光の反射率が、空気と半導体膜との界面よりも小さくなるように、かつ、第２領域６２ｂの下の半導体膜領域とキャップ層６２との界面における入射光の反射率が、上記第１領域６２ａの下の半導体膜領域とキャップ層６２との界面における入射光の反射率よりも大きくなるように設定する。
【００６４】
キャップ層６２の膜厚ｄは、
ｄ＝λ／４ｎ１×（２ｋ＋１）（λ：入射光波長、ｋ：整数）・・・（式１）
を満たすように設定するのが好ましい。この式１を満たすキャップ層６２は、第１領域６２ａの下の半導体膜領域とキャップ層６２との界面における入射光の反射率を最も小さくでき、半導体膜の上にキャップ層６２を設けないで光照射する場合に比べて、より照射エネルギー密度の高い光線を第１領域６２ａの下の半導体膜領域に照射できるからである。なお、上記のような作用を有するキャップ層を反射防止層ということもある。
【００６５】
キャップ層６２の第２領域６２ｂの膜厚は第１領域６２ａの膜厚ｄと等しいが、屈折率ｎ２はｎ１と異なる。したがって、上記の条件を満たすようにキャップ層６２の膜厚ｄを設定した場合、ｄ＝λ／４ｎ２×（２ｋ＋１）を満たさない限り、第２領域６２ｂは、反射防止層として機能せず、図３（ｂ）に示すように、第２領域６２ｂの下の半導体膜６４の領域の反射率を、第１領域６２ａの下の半導体膜６４の領域の反射率よりも大きくできる。
【００６６】
このキャップ層６２を介して非晶質半導体膜６４に光照射すると、第２領域６２ｂの下の半導体膜６４の領域には、他の領域に比べてエネルギー密度の低い光線が照射される。
【００６７】
図３（ａ）に示すエネルギー密度パターンを有する光線を、上記キャップ層を介して半導体膜に光照射を行った場合に、半導体膜６４に形成される照射エネルギー密度パターンを図３（ｃ）に示す。
【００６８】
図３（ｃ）に示すように、第１領域６２ａの下に形成される半導体膜の第１照射エネルギー密度領域６４Ｈの照射エネルギー密度を、第２照射エネルギー密度領域６４Ｌの照射エネルギー密度よりも大きくできる。
【００６９】
このように、照射領域Ｒ内に、照射エネルギー密度の互いに異なる第１照射エネルギー密度領域６４Ｈおよび第２照射エネルギー密度領域６４Ｌを形成することにより、第１照射エネルギー密度領域６４Ｈに高温溶融領域ＨＭを形成し、第２照射エネルギー密度領域６４Ｌに低温溶融領域ＬＭを形成できる。すなわち、照射領域Ｒに対応する半導体膜の溶融領域内に、互いに温度の異なる高温溶融領域ＨＭと低温溶融領域ＬＭとを形成できる。高温溶融領域ＨＭと低温溶融領域ＬＭとは互いに隣接している。
【００７０】
なお、照射領域の半導体膜に低温溶融領域ＬＭと高温溶融領域ＨＭとを形成するには、第２領域６２ｂの反射率は、第１領域６２ａの反射率より高ければよい。
【００７１】
光照射をやめると冷却過程で結晶化が始まる。図２（ａ）の溶融過程で、半導体膜の溶融領域内に温度のより低い低温溶融領域ＬＭが形成されたため、この領域に結晶核が生成され、結晶化が始まる。また、高温溶融領域ＨＭであった領域（第１照射エネルギー密度領域６４Ｈ）は、低温溶融領域ＬＭであった領域（第２照射エネルギー密度領域６４Ｌ）よりも固化が進むのが遅い。したがって、図２（ｂ）に示すように、高温溶融領域ＨＭであった領域のうち、低温溶融領域ＬＭであった領域に接した温度の低い領域６４Ｂ１（第１照射エネルギー密度領域６４Ｈと第２照射エネルギー密度領域６４Ｌとの境界領域）に結晶粒を生成させて、この結晶粒Ｄ１の成長距離を大きくできる。なお図１および、図２（ｂ）に示した矢印Ｄ１は結晶粒の成長方向を示している。
【００７２】
第１照射エネルギー密度領域６４Ｈおよび第２照射エネルギー密度領域６４Ｌは、キャップ層６２の構成によって所望の配置で形成できるため、結晶核を所望の位置に形成することができる。上述したように、結晶核から結晶粒が生成し、成長するので、結晶核の位置を制御することによって結晶粒の位置を制御できる。
【００７３】
なお、図１から図３では、光照射領域Ｒにおいて、半導体膜６４の第１照射エネルギー密度領域６４Ｈの全領域を高温溶融領域ＨＭとし、第２照射エネルギー密度領域６４Ｌの全領域を低温溶融領域ＬＭとする場合を示したが、第１照射エネルギー密度領域６４Ｈおよび第２照射エネルギー密度領域６４Ｌの少なくとも一部に、それぞれ、高温溶融領域ＨＭおよび低温溶融領域ＬＭを形成できればよい。
【００７４】
これに対して、特許文献１の方法では結晶粒の位置を十分に制御できない。以下、この理由を図４および図５を参照しながら説明する。
【００７５】
図４は、基板上に第１絶縁膜、非晶質半導体膜７４および第２絶縁膜７２がこの順で積層された積層構造７０を上面から見た模式図である。
【００７６】
図４に示すように、非晶質半導体膜７４上の絶縁膜７２を介して光線を照射した場合、非晶質半導体膜７４上に、照射領域Ｒに対応する溶融領域Ｍと、非照射領域に対応する非溶融領域（固体領域）Ｓとが形成される。
【００７７】
図５は、図４の積層構造７０の光照射領域Ｒの温度分布を示すための図である。図５では、積層構造７０に光照射したとき、および、照射をやめた後の温度降下時の温度分布を示す。なお、図５では、図４の光照射領域Ｒの端部Ｒ１−端部Ｒ２断面における温度分布を示す。
【００７８】
照射領域Ｒの幅は１００〜１０００μｍと比較的大きいため、図５に示すように光照射時に半導体膜の照射領域内に形成される温度分布は小さい（温度勾配は緩やかである）。光照射後、半導体膜の上記領域では、温度分布が小さい状態を維持しながら温度が低下する。このため、結晶核が生成する温度になると、照射領域内の広い領域でランダムに多数の結晶核が発生してしまう。この結晶核から成長する結晶粒は、隣接する結晶粒とぶつかると成長が止まってしまい、十分な大きさまで成長できない。
【００７９】
以上のように、特許文献１の方法では結晶粒の生成位置を制御できず、十分な大きさの結晶粒を生成できない。
【００８０】
以上説明したように、本発明の実施形態の結晶質半導体膜の製造方法では、結晶粒の生成位置を制御できるので、例えば、得られた結晶質半導体膜を用いてＴＦＴを作製する場合に、結晶粒界が形成されていない結晶質半導体膜の所定の領域をチャネル領域とすることができるので、高性能なＴＦＴを高い製造効率で作製することができる。
【００８１】
本発明の実施形態の結晶質半導体膜の製造方法は、熱伝導率Ｗ０を有する材料から形成された表面を有する基板の上に、Ｗ０よりも大きい熱伝導率を有する第１絶縁膜と第２絶縁膜とによって両面が挟まれた非晶質半導体膜を配置することを更なる特徴としている。
【００８２】
特許文献１の製造方法では、半導体膜の両面に、基板の熱伝導率よりも極めて低い（例えば石英基板の約１／５の熱伝導率を有する）保温層が形成されているため、半導体膜にレーザビームを照射すると、半導体膜において、レーザビームの照射領域に接する非照射領域の部分と、照射領域の中央部とでは、温度差が極めて大きく、半導体膜の面内に大きな温度勾配が形成される。
【００８３】
これに対して本発明の実施形態の結晶質半導体膜の製造方法では、半導体膜の両面にそれぞれ、基板表面の熱伝導率Ｗ０よりも高い熱伝導率を有する第１絶縁膜および第２絶縁膜を設けているため、半導体膜に光照射した場合に、半導体膜内部で面内方向に効果的に熱が拡散するとともに、半導体膜の上面および下面のそれぞれを通じて、第１絶縁膜および第２絶縁膜において面内方向に効果的に熱が拡散する。結果として、半導体膜面内の温度勾配を特許文献１の製造方法よりも緩やかにし、溶融領域を拡げることができる。したがって、結晶成長距離をより大きくし、結晶粒のサイズを大きくすることができる。
【００８４】
以上説明したように、本発明の実施形態の結晶質半導体膜の製造方法では、特許文献１の製造方法を用いる場合に比べて、結晶成長距離をより大きくし、結晶粒のサイズを大きくすることができる。例えば、一回の光照射による結晶成長距離で十分な場合には、結晶質半導体膜を複数回レーザ照射する必要はなく、所望の位置に十分大きな結晶粒を形成できる。
【００８５】
熱伝導率Ｗ１およびＷ２は例えば１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、Ｗ０は例えば５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。基板には、例えばガラス基板（１Ｗ／ｍ・Ｋ）や石英基板（１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）などが利用可能である。シリコンウェハなどの極めて熱伝導率の高いものを基板に利用する場合には、基板の表面に、例えば熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の下地絶縁膜を形成すればよく、下地絶縁膜の厚さは、例えば１００ｎｍ以上であることが好ましい。
【００８６】
第１絶縁膜および第２絶縁膜の厚さは、例えば５０ｎｍ以上であることが好ましく、絶縁膜の厚さが上記の範囲にある場合、半導体膜の面内の温度勾配を十分に緩やかにすることができる。
【００８７】
非晶質半導体膜の厚さは、例えば１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。非晶質半導体膜の厚さが上記の範囲内にあれば、結晶化工程で半導体膜にエネルギー付与を行う際に、半導体膜にエネルギーが十分に吸収されて、容易に溶融する。また、半導体膜を溶融するために、過大なエネルギーが必要とされることがないため、安定して溶融可能であり、また、半導体膜面内に緩やかな温度勾配を容易に形成できる。
【００８８】
キャップ層は、例えば以下の方法を用いて形成できる。
【００８９】
非晶質半導体膜上に第２絶縁膜を形成した後、例えば第２絶縁膜の所定の領域の組成を選択的に変化させることにより、上記所定の領域の屈折率を第２絶縁膜の屈折率とは異なる屈折率に変化させる。すなわち、第２絶縁膜６２の屈折率をｎ１とした場合に、所定の領域（例えば第２領域６２ｂ）の屈折率がｎ２であり、それ以外の領域（第１領域６２ａ）の屈折率がｎ１であるキャップ層６２を形成する。
【００９０】
図３を参照して上述したように、屈折率の互いに異なる領域を有するキャップ層６２を介して半導体膜を光照射することにより、上記キャップ層の屈折率の異なる領域に対応して、半導体膜に、キャップ層６２と半導体膜との界面における反射率が互いに異なる領域を形成できる。
【００９１】
上記キャップ層６４は、例えば、第２絶縁膜の屈折率を変化させる物質を、第２絶縁膜の第２領域６２ｂに付与することによって形成できる。
【００９２】
第２絶縁膜は、例えば窒化珪素化合物あるいは窒化酸化珪素化合物で形成される。これらの物質を用いて第２絶縁膜を形成する場合、第２絶縁膜の第２領域６２ｂに例えば酸素を付与してこの領域の酸素濃度を選択的に高くすることにより、第２領域６２ｂの屈折率が選択的に低くなるように設定されたキャップ層を得ることができる。
【００９３】
第２絶縁膜に酸素を付与する方法には、例えば、イオン注入法またはイオンドーピング法を用いることができる。
【００９４】
上述したようにキャップ層の厚さｄおよびキャップ層の第１領域の屈折率ｎ１は、ｄ＝λ／４ｎ１×（２ｋ＋１）（λ：入射光波長、ｋ：整数）を満たすように設定するのが好ましい。上記の関係を完全に満たすのが理想的であるが、十分な反射防止効果を得るには、λ／４ｎ１×（（２ｋ＋１）−０．５）＜λ／４ｎ１×（（２ｋ＋１）＋０．５）を満たしていればよい。上述したように、第２絶縁膜の厚さは、半導体膜の面内の温度勾配を十分に緩やかにするには、例えば５０ｎｍ以上であることが好ましく、生産性等の観点から、３００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００９５】
なお、酸素などの屈折率を変化させるための物質の第２絶縁膜に対する導入量が多いと、導入した物質の一部が半導体膜にも導入され、最終的に得られる半導体膜の結晶品質を低下させるおそれがある。このため、最終的に得られる半導体膜を用いて半導体装置を作製する場合、上記物質が導入されていないキャップ層の領域（第１領域６２ａ）の下の半導体膜領域を用いることが好ましい。
【００９６】
キャップ層６２の構成は、キャップ層を介して非晶質半導体膜に光照射したときに、照射エネルギー密度の互いに異なる領域を形成できれば、上記の構成に限定されない。上記のように第２絶縁膜の所定の領域の組成を選択的に変化させることによってキャップ層を形成すれば、製造方法が比較的容易であるという効果があるが、例えば、第２領域６２ｂに開口部を有するキャップ層を用いてもよい。または、キャップ層の第２領域６２ｂの膜厚を選択的に変化させてもよい。
【００９７】
本発明の結晶質半導体膜の製造方法で、キャップ層を介して半導体膜に照射する光線には、例えば紫外線を用いることができる。半導体膜に対する紫外線照射は、例えばパルス状のレーザビームを照射することによって行われる。レーザビームには、例えば波長４００ｎｍ以下、エネルギー密度が２５０ｍＪ／ｃｍ2以上５００ｍＪ／ｃｍ2以下のパルスレーザ光が好適に利用される。レーザビームのエネルギー密度が上記の範囲内である場合、半導体膜を十分に溶融でき、半導体膜の一部に飛散が生じることもない。
【００９８】
以下の説明では、パルスレーザビームを用いて半導体膜に紫外線を照射する例を示すが、これに限られず、他の光源（例えば紫外線ランプ）などを用いることもできる。なお、光線をステップ走査する場合にはパルスレーザビームを用いるのが好ましい。
【００９９】
結晶化工程は、横方向成長工程を包含することが好ましい。横方向成長工程において、半導体膜に対する紫外線照射は、パルスレーザビームを所定の方向にステップ走査することによって実行されることが好ましい。
【０１００】
以下、図６および図８を参照しながら、横方向成長工程を具体的に説明する。図６は、横方向成長による結晶化工程を説明するための図であり、図８は、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６は、基板上に第１絶縁膜、非晶質半導体膜６４およびキャップ層６２がこの順で積層された積層構造６０の断面図である。なお、図６では、基板および第１絶縁膜を省略して示している。図８は、積層構造６０の上面図である。
【０１０１】
照射ビームのエネルギー密度パターンおよび照射ビームの形状、ならびにキャップ層の厚さは、図１〜図３の場合と同じとする。以下では、ビームの走査方向と平行な方向を成長方向とする結晶粒のみに注目して説明する。
【０１０２】
横方向成長工程は、例えば、下記の第１〜第３結晶化工程を包含する。
【０１０３】
まず、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、キャップ層６２を介して半導体膜６４の所定の領域に１回目の紫外線照射を行うことによって、キャップ層６２およびキャップ層６２の下の非晶質半導体膜６４の所定の領域にエネルギー照射領域Ｒ１を形成する。エネルギー照射領域Ｒ１は、キャップ層６２の第１領域６２ａと第２領域６２ｂとを含むように形成する。
【０１０４】
この１回目の紫外線照射によって、図６（ａ）に示すように、キャップ層６２の第１領域６２ａおよび第２領域６２ｂに対応して、非晶質半導体膜６４の照射領域Ｒに、互いに照射エネルギー密度の異なる第１照射エネルギー密度領域６４Ｈおよび第２照射エネルギー密度領域６４Ｌが形成され、第１照射エネルギー密度領域６４Ｈおよび第２照射エネルギー密度領域６４Ｌが、それぞれ、高温溶融領域ＨＭおよび低温溶融領域ＬＭになる。
【０１０５】
上記紫外線の照射後、固化が始まる。図６（ｂ）に示す低温溶融領域ＬＭを核として、第２照射エネルギー密度領域６４Ｌに結晶粒が生成し、成長する（第１結晶化工程）。図６（ｂ）に示した矢印Ｄ１は結晶粒の成長方向を示しており、矢印の長さは結晶粒の大きさを示している。
【０１０６】
図１から図３を参照して説明した理由から、結晶粒の生成位置を所望の位置に制御できる。
【０１０７】
第１結晶化工程の後、図８（ｃ）に示すように、上記１回目の紫外線照射領域Ｒ１から所定の方向８に第１の距離Ｐ１だけ移動した所定の領域に、２回目の紫外線照射を行うことによって、紫外線照射領域Ｒ２を形成する。
【０１０８】
ここで、第１の距離Ｐ１（紫外線照射領域Ｒ１とＲ２との距離）は、第１結晶化工程によって形成された結晶粒の成長端のみが選択的に２回目の光照射によって溶融されるように決める。
【０１０９】
２回目の光照射によって、第１結晶化工程によって形成された上記結晶粒の成長端が再度溶融され、冷却過程で結晶化が起こり、上記結晶粒が所定の方向８に成長する（第２結晶化工程）。
【０１１０】
第２結晶化工程の後は、紫外線照射領域Ｒ２から上記所定の方向８に向かって第２の距離Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４・・・移動させた複数の領域Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５・・・のそれぞれに、順次、紫外線を照射する。Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４・・・は、１回の光照射によって成長する結晶粒の上記所定の方向８の長さと同程度かそれよりも短くなるように設定する。Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４・・・は、例えば、いずれも等しい値に設定できる。
【０１１１】
上記紫外線照射によって、第２結晶化工程で成長した結晶粒を上記所定の方向８に、さらに成長させることができる。
【０１１２】
以上説明した第１〜第３結晶化工程が横方向成長工程に含まれる。
【０１１３】
本実施形態の製造方法では、熱伝導率が高い下地膜・キャップ膜を形成することにより、１ショットのレーザ照射による結晶成長距離を長くできる。よって、従来のスーパーラテラル成長の走査ピッチを長くでき、処理能力を高くできる。
【０１１４】
また、本実施形態の製造方法では、結晶核の生成位置がキャップ層の第２領域の位置で決まるが、後述するように、上記キャップ層は、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて形成されるので、結晶核の生成の位置精度（キャップ層の第２領域の位置精度）は０．１μｍ以下である。これに対して非特許文献１の方法（ＳＬＳ）では、１回目の光照射によって半導体膜が溶融される位置によって結晶粒の生成位置が決まるが、機械機構のＸＹステージに半導体膜を有する基板を載せて光照射の位置合わせするので、結晶粒の生成位置の精度がたとえば約１μｍ程度である。したがって本実施形態の製造方法の方が結晶粒の生成位置精度が高い。
【０１１５】
なお、結晶化工程は、横方向成長工程を含むものに限定されることはない。本発明の製造方法では一回のレーザ照射による結晶成長距離を特許文献１よりも大きくできるので、一回のレーザ照射による結晶成長距離で十分な場合には、結晶質半導体膜を複数回レーザ照射する必要はなく、所望の位置に十分大きな結晶粒を形成できる。
【０１１６】
本発明の実施形態の製造方法では、基板（または基板上に配置された下地絶縁膜）の熱伝導率Ｗ０よりも高い熱伝導率を有する第１絶縁各およびキャップ層によって両面が挟まれた半導体膜が、基板（または基板上に配置された下地絶縁膜）上に配置されていれば、例えば基板と第１絶縁膜との間に、更なる絶縁膜を設けても良い。更なる絶縁膜（第３絶縁膜）は、例えば第１絶縁膜の熱伝導率Ｗ１よりも小さい熱伝導率Ｗ３（Ｗ３＜Ｗ１）を有する。さらに、熱伝導率Ｗ３は、第２絶縁膜の熱伝導率Ｗ２よりも小さい（Ｗ３＜Ｗ２）。第３絶縁膜を設けることにより、基板への熱拡散を防ぎ、半導体膜の溶融時間をより長くすることができるため、結晶成長距離をより大きくし、結晶粒の大きい結晶質半導体膜を得ることができる。
【０１１７】
なお、非晶質半導体膜の両面に、上記のように熱伝導率が設定された絶縁膜を形成しない場合であっても、照射エネルギー密度の互いに異なる領域を非晶質半導体膜に形成できるキャップ層を非晶質半導体膜の上に形成し、そのキャップ層を介して半導体膜に光照射を行えば、結晶粒の生成位置を制御できるという本発明の効果を得ることができる。
【０１１８】
本発明の結晶質半導体膜を用いて半導体装置を構成すれば、特許文献１の結晶質半導体膜を用いた場合に比べて、高い製造効率で、キャリアの移動度が高く、しきい値電圧の低い、高性能な半導体装置を得ることができる。
【０１１９】
従って、例えば本発明の結晶質半導体膜を用いてトランジスタを作製すれば、従来よりも高性能なトランジスタを高い製造効率で得ることができる。また、１枚の結晶質半導体膜を用いて、特性のばらつきが抑制された、高性能な半導体素子を高密度で作製することができる。この結晶質半導体膜は、例えば表示装置に好適に利用される。例えば、この結晶質半導体膜は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の画素ＴＦＴや、駆動回路のＴＦＴを作製するのに好適に用いられる。
【０１２０】
以下、珪素（シリコン）膜を例に本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は、珪素膜に限らず、ゲルマニウム、またはガリウムなどを含む様々な半導体膜（例えばＳｉＧｅ膜やＧａＡｓ膜、ＧａＰ膜、ＩｎＰ膜など）に広く適用することができる。
【０１２１】
（実施形態１）
以下、図７および図８を参照しながら本実施形態１の結晶質珪素膜の製造方法を説明する。
【０１２２】
まず、図７（ａ）に示すように、基板１にＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガスおよびＯ3ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により、厚さ２００ｎｍのＳｉＯ2膜２（熱伝導率１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）を形成する。基板１には、例えばガラス基板（熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以下）または、石英基板（熱伝導率１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）などの絶縁性の表面を有する基板が用いられる。あるいは、基板１にシリコンウェハを用いてもよい。
【０１２３】
ガラス基板または石英基板は熱伝導率が十分に低いため、基板１にガラス基板または石英基板を用いる場合には、ＳｉＯ2膜２を省略してもよい。ただし、基板１にガラス基板を用いる場合にＳｉＯ2膜２を設ければ、ガラス基板の表面から発生する不純物による汚染を抑制できるという効果が得られる。一方、シリコンウェハは、例えばガラス基板または石英基板に比べて熱伝導率が極めて高いため、基板１にシリコンウェハを用いる場合には、シリコンウェハの表面に熱伝導率の低いＳｉＯ2膜２を設けることによって、基板１にガラス基板または石英基板を用いる場合と同様の作用効果が得られる。なお、基板１の表面に形成される絶縁膜はＳｉＯ2膜２に限られず、例えば約５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する絶縁膜が好適に用いられる。
【０１２４】
ＳｉＯ2膜２を形成した後、図７（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2膜２の上にＳｉＮ膜３（具体的にはＳｉ3Ｎ4）を形成する。膜厚は１００ｎｍとする。また、ＳｉＮ膜３の熱伝導率は約２０Ｗ／ｍ・Ｋである。
【０１２５】
ＳｉＮ膜３を形成した後、図７（ｃ）に示すように、減圧ＣＶＤ法により、ＳｉＮ膜３の上にＳｉ2Ｈ6ガスを用いて非晶質珪素膜４を形成する。膜厚は５０ｎｍとする。非晶質珪素膜４を形成した後、図７（ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、非晶質珪素膜４を覆うようにＳｉＮ膜５を形成する。膜厚は、上述した（式１）を満たす１１５ｎｍ（Ｓｉ3Ｎ4の屈折率２、λを３０８ｎｍとして算出）とする。
【０１２６】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、図７（ｅ）に示すように、レジスト膜６を例えばライン幅２μｍ、長さ１００ｍｍのライン状に除去し、酸素をイオン注入する。これにより、ＳｉＮ膜５の一部にＳｉＮＯ領域７を形成する。加速エネルギーは、酸素がＳｉＮ膜５に注入される値、例えば３００ｋｅＶに設定する。ＳｉＮＯ領域７中の酸素濃度は、２０〜８０ａｔ％程度とする。酸素の注入によりＳｉＮＯ領域７の屈折率は、Ｓｉ3Ｎ4の２からＳｉＯ2の１．４に近い値に変わる。次に、図７（ｆ）に示すようにレジスト膜６を除去する。
【０１２７】
以上、図７（ａ）〜（ｆ）に示した工程により、ＳｉＯ2膜２上（またはＳｉＯ2膜２が省略された場合には基板上）に、ＳｉＯ2膜２（または基板）の熱伝導率よりも高い一対のＳｉＮ膜３および５によって両面が覆われた非晶質珪素膜４が設けられる。またＳｉＮ膜５の一部にＳｉＮＯ領域７が形成されることにより、ＳｉＮ膜５の一部に屈折率の異なる領域が形成される。
【０１２８】
なお、本実施形態では、非晶質珪素膜４の両面を覆うＳｉＮ膜３および５を用いたが、膜質はＳｉＮに限られず、窒化酸化珪素化合物を用いても同様の効果が得られる。
【０１２９】
次に、絶縁膜２、３、５および珪素膜４が積層された基板１に、図８（ａ）に示すように、基板１の上側からレーザ照射を行う。本実施形態では、長方形状のビームプロファイルを有するＸｅＣｌエキシマレーザ（波長：３０８ｎｍ、エネルギー密度：４００ｍＪ／ｃｍ2）を用いた。上記長方形状のビームプロファイルは、例えばスリットを用いて形成され、短辺の長さは１０μｍ、長辺の長さは一般に基板のサイズに応じて設定され、例えば数１００ｍｍのオーダーである。レーザビーム９は、例えば、ＳｉＮＯ領域７の全領域と、結晶を成長させたい方向（ビームの走査方向８）にＳｉＮＯ領域７から十分な距離のＳＩＮ膜５の領域とが照射されるように、照射する。具体的には、例えば、幅２μｍのＳｉＮＯ領域７と、このＳｉＮＯ領域７を挟んでビームの走査方向８に６μｍの幅のＳｉＮ膜５の領域と、ビームの走査方向８と反対の方向に２μｍの幅のＳｉＮ膜５の領域とが照射されるようにレーザ照射を行った。
【０１３０】
レーザ照射により、非晶質珪素膜４の照射領域は溶融するが、ＳｉＮＯ領域７は反射率が高く、レーザ光の入射エネルギー密度が低いため、非晶質珪素膜４の溶融領域のうち、ＳｉＮＯ領域７の下の溶融領域は他の溶融領域よりも温度が低くなる。
【０１３１】
レーザビームの照射をやめると冷却過程で結晶化が始まる。非晶質珪素膜４の溶融領域内に温度のより低い低温溶融領域が形成されたため、この領域に結晶核が生成され、結晶化が始まる。また、溶融領域内でより高温の溶融領域であった領域は、低温溶融領域であった領域よりも固化が進むのが遅いので、高温溶融領域であった領域のうち、低温溶融領域であった領域に接した温度の低い領域に結晶粒を生成させて、この結晶粒の成長距離を大きくできる。
【０１３２】
次に、図８（ｃ）に示すように、レーザビーム９を１回目の照射領域Ｒ１から所定の方向８に所定の距離Ｐ１だけ走査して、２回目の照射を行った。本実施形態では、例えば、１回目の光照射によって形成される結晶粒のサイズが１μｍ超であり、例えばＰ１を５μｍとした。
【０１３３】
これ以降は、図８（ｄ）に示すように、２回目の照射領域Ｒ２から所定の方向８に所定の距離Ｐ２、Ｐ３・・・ずつ、ステップ走査した。このステップ走査により、２回目の照射領域Ｒ２から上記所定の距離Ｐ２、Ｐ３・・・移動した領域Ｒ３、Ｒ４・・・のそれぞれに、順次、レーザビーム９が照射され、横方向（方向８）に結晶粒を成長させた。なお、本実施形態では、ピッチＰ２、Ｐ３・・・をいずれも１μｍと設定した。
【０１３４】
図９は、本実施形態で用いたエキシマレーザ９の有するエネルギー密度分布１１（レーザビームの短辺方向に対する）を示す。図９に示すようにレーザビームの短辺の長さ１０にわたってエネルギー密度分布がほぼ一定であるレーザビームは、例えば、レーザビームのエネルギーの低い領域をマスクでカットすることによって形成できる。
【０１３５】
図１０（ａ）は、特許文献１の製造方法を用いてレーザ照射した場合の非晶質珪素膜中の温度分布１３ａ（レーザ照射時）および１３ｂ（レーザ照射からＴ秒後）を示すグラフであり、（ｂ）は、本実施形態１の製造方法を用いてレーザ照射した場合の非晶質珪素膜４中の温度分布１２ａ（レーザ照射時）および１２ｂ（レーザ照射からＴ秒後）を示すグラフである。
【０１３６】
ただし、ここでは原理を説明するための模式図であるため、非晶質珪素膜４の溶融は無視している。
【０１３７】
本実施形態１の製造方法を用いてレーザ照射した場合、非晶質珪素膜４の両側にＳｉＯ2膜２（または基板１）の熱伝導率よりも高い一対のＳｉＮ膜３および５が設けられているので、非晶質珪素膜４自身と上下のＳｉＮ膜３および５を通して効果的に熱が拡散する。このため非晶質珪素膜４の横方向膜面内の温度勾配は、図１０（ｂ）の温度分布のグラフ１２ａに示すように、緩やかになる。その結果、レーザ照射からＴ秒経過後に、レーザ幅の端部（レーザの中心からレーザの幅方向に例えば距離Ｐだけ離れたＡ点）を溶融したままの状態にできる。
【０１３８】
これに対して、特許文献１の製造方法を用いてレーザ照射した場合、非晶質珪素膜４の両側に熱伝導率のきわめて小さい保温層が配置されているので、レーザ照射された非晶質珪素膜４を通してのみ横方向に熱拡散するだけであるから、珪素膜面内横方向の温度勾配は、図１０（ａ）の温度分布のグラフ１３ａに示すように急峻なため、レーザ照射からＴ秒経過後、レーザ幅の端部（レーザの中心からレーザの幅方向に例えば距離Ｐだけ離れたＡ点）は、既に固化状態になる。
【０１３９】
図１０（ａ）と図１０（ｂ）とを比較して分かるように、本実施形態１の製造方法では、レーザ照射による非晶質珪素膜４面内の温度勾配を特許文献１の製造方法よりも緩やかにできる。従って、特許文献１の製造方法を用いた場合に比べて、結晶成長距離をより大きくし、結晶粒の大きい半導体薄膜が得られるので、レーザビームの走査ピッチを拡大することができ、レーザショット数の低減も可能になる。また、本実施形態の製造方法では、レーザ照射領域の端部における非晶質珪素膜４の溶融時間を特許文献１の製造方法よりも長くすることができる。
【０１４０】
（実施形態２）
実施形態２は、非晶質珪素膜４とＳｉＮ膜３との間に、さらなる絶縁膜（ＳｉＯ2膜）２０が配置されている点で、実施形態１と異なる。本実施形態２では、上記ＳｉＯ2膜２０を配置することにより、非晶質珪素膜４とＳｉＮ膜３とを直接接触させる場合に比べて、非晶質珪素膜４面上の界面準位密度を低減できる。以下、図１１を参照しながら本実施形態２の結晶質珪素膜の製造方法を説明する。なお、実施形態１と同様の工程については、説明を省略する。
【０１４１】
実施形態１と同様に、図１１（ａ）に示すように、基板１に厚さ２００ｎｍのＳｉＯ2膜２（熱伝導率１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）を形成する。基板１には、ガラス基板または、石英基板などの絶縁性の表面を有する基板が用いられる。あるいは、シリコンウェハを用いてもよい。基板１にガラス基板または石英基板を用いる場合には、ＳｉＯ2膜２を省略してもよい。
【０１４２】
ＳｉＯ2膜２を形成した後、実施形態１と同様に図１１（ｂ）に示すように、ＳｉＮ膜３を形成する。ＳｉＮ膜３を形成した後、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜２０を１０ｎｍ形成し、このＳｉＯ2膜２０の上に、図１１（ｃ）に示すように厚さ５０ｎｍの非晶質珪素膜４を形成する。
【０１４３】
非晶質珪素膜４とＳｉＮ膜３との間に、更なる絶縁膜であるＳｉＯ2膜２０を配置することにより、非晶質珪素膜４とＳｉＮ膜３とを直接接触させる場合に比べて、非晶質珪素膜４面上の界面準位密度を低減できる。ＳｉＯ2の熱伝導率（１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）は、ＳｉＮの熱伝導率（２０Ｗ／ｍ・Ｋ）に比べて低いが、ＳｉＯ2膜２０の膜厚を１０ｎｍ程度にすることにより、珪素膜４の面内の温度勾配に影響を与えることを抑制できる。実施形態１と同様に、レーザ照射後の珪素膜４の面内の温度勾配を緩やかにすることができる。
【０１４４】
この後は、図１１（ｄ）〜（ｆ）に示すように実施形態１と同様の方法により、ＳｉＮＯ領域７を有するＳｉＮ膜５を形成する。
【０１４５】
次に、絶縁膜２、３、５、２０および非晶質珪素膜４が積層された基板１に、実施形態１と同様に図１２に示すように、基板１の上側からレーザ照射を行い、非晶質珪素膜４を結晶化させる。
【０１４６】
図１３（ａ）は、特許文献１の製造方法を用いてレーザ照射した場合の非晶質珪素膜中の温度分布を示す模式図であり、（ｂ）は、本実施形態２の製造方法を用いてレーザ照射した場合の非晶質珪素膜４中の温度分布を示す模式図である。
【０１４７】
図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態２でも実施形態１と同様に、レーザ照射による非晶質珪素膜４面内の温度勾配を特許文献１の製造方法よりも緩やかにできる。本実施形態２では、非晶質珪素膜４とＳｉＮ膜３との間にＳｉＯ2膜２０が設けられているが、非晶質珪素膜４の面内の温度勾配は実施形態１と同様に緩やかなままである。
【０１４８】
実施形態２によっても実施形態１と同様に、特許文献１の製造方法よりも溶融時間をより長くできる。従って、特許文献１の製造方法を用いた場合に比べて、結晶成長距離をより大きくし、結晶粒の大きい半導体薄膜が得られる。また実施形態１と同様に、レーザ照射領域の端部における非晶質珪素膜４の溶融時間を特許文献１の製造方法よりも長くすることができるので、レーザビームの走査ピッチを拡大することができ、レーザショット数の低減も可能になる。
【０１４９】
実施形態１および２では、反射率が最小となる膜厚で説明したが、屈折率を変化させる物質を注入によって反射率が高くなる膜厚であればよい。
【０１５０】
（実施形態３）
本実施形態３では、上述した実施形態１または実施形態２の製造方法によって得られた結晶質珪素膜を用いて作製された薄膜トランジスタ等を含む液晶ドライバや半導体メモリ、半導体論理回路等の半導体装置を作製する。図１４は、実施形態３による半導体装置の製造方法を示すための断面図である。以下、図１４を参照しながら、実施形態３の半導体装置の製造方法を説明する。
【０１５１】
まず、例えば実施形態１の方法で結晶質珪素膜を作製し、ＣＦ4ガスおよびＣＨＦ3ガスを用いた反応性イオンエッチンング法（ＲＩＥ法）により、結晶質珪素膜の上層部のＳｉＮ膜５を全面除去する。この後、図１４に示すように、結晶質珪素薄膜２４をＣＦ4ガスおよびＯ2ガスを用いたＲＩＥ法でパターニングする。
【０１５２】
次に、通常の薄膜トランジスタに公知の製造方法を用いて、ＴＥＯＳガスとＯ3ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によってゲートＳｉＯ2膜２５を形成し、さらにスパッタリング法によってＷＳｉ2／多結晶Ｓｉゲート電極２６を形成した後、ＣＦ4ガスおよびＯ2ガスを用いたＲＩＥ法で所望の形状にパターニングする。さらに、ソース・ドレインにイオンドーピング法でＰ、Ｂの注入を行い、ＴＥＯＳガスとＯ3ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ2膜２７を形成した後、ＣＦ4ガスとＣＨＦ3ガスを用いたＲＩＥ法でコンタクトホールエッチングを行う。これにスパッタリング法でＡｌ配線２８を形成し、ＢＣｌ3ガスとＣｌ2ガスを用いたＲＩＥ法でパターニングする。次に、ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガス及びＮ2ガスを用いたプラズマＣＶＤ法でＳｉＮ保護膜２９を形成し、ＳｉＮ保護膜２９の一部をＣＦ4ガスとＣＨＦ3ガスを用いたＲＩＥ法で所望の形状にパターニングする。
【０１５３】
以上により、薄膜トランジスタが作製される。
【０１５４】
得られた薄膜トランジスタを、抵抗やキャパシタ等の半導体素子とあわせて用いることにより、液晶ドライバや半導体メモリ、半導体論理回路等の半導体装置を作製することができる。
【０１５５】
（実施形態４）
実施形態４では、実施形態３と同様の方法で作製された半導体装置を利用して、液晶表示装置を作製する。図１５（ａ）および（ｂ）は、実施形態４による液晶表示装置の製造方法を説明するための模式図である。以下、図１５（ａ）および（ｂ）を参照しながら本実施形態４を説明する。
【０１５６】
図１５（ａ）に示すように、実施形態３の製造方法を用いて、例えばガラス基板１上にＡｌ配線２８まで形成し、ＴＥＯＳガスおよびＯ3ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ2膜３０を形成する。さらに、ＣＦ4ガスとＣＨＦ3ガスを用いたＲＩＥ法により、スルーホールを形成する。
【０１５７】
次にスパッタリング法により、画素電極としてＩＴＯ膜３１を形成し、ＨＣｌおよびＦｅＣｌ3を用いてパターニングした後、ＳｉＨ4ガスとＮＨ3ガス及びＮ2ガスを用いたプラズマＣＶＤ法でＳｉＮ保護膜３２を形成する。ＳｉＮ保護膜３２の上に、配向膜としてポリイミド膜３３をオフセット印刷法で形成し、ラビング処理を行う。
【０１５８】
一方、図１５（ｂ）に示すように、別のガラス基板等の絶縁基板３４に赤、緑、青の各感光性樹脂薄膜が設けられたフィルムを熱圧着して転写、フォトリソグラフィー工程によるパターニングを行い、さらに赤、緑、青間のスペースにブラックマトリクス部を同様に形成して、カラーフィルタ３５を作製する。この上にスパッタリング法でＩＴＯ膜３６を形成し、さらに配向膜としてポリイミド膜３７をオフセット印刷法で形成した後、ラビング処理を行う。
【０１５９】
薄膜トランジスタ等の半導体装置が形成された基板１（図１５（ａ））と、カラーフィルタ３５等が形成された基板３４（図１５（ｂ））とを、シール樹脂で貼り合わせる。貼り合わせの際、２枚の基板間のスペースを一定にするために、２枚の基板間に真球状のシリカを散布しておく。両基板間に液晶材料を注入した後、偏光板を貼り付け、周辺にドライバＩＣ等を実装して液晶表示装置が作製される。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明の結晶質半導体膜は、例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置の画素ＴＦＴや、駆動回路のＴＦＴを作製するのに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の一実施形態の非晶質半導体膜の結晶化を説明するための模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の非晶質半導体膜の結晶化を説明するための模式図であり、（ａ）および（ｂ）は図１の断面図である。
【図３】（ａ）は光線のエネルギー密度パターンを示すグラフであり、（ｂ）はキャップ層の屈折率および半導体膜の反射率を示すグラフであり、（ｃ）は半導体膜における照射エネルギー密度パターンを示すグラフである。
【図４】従来の非晶質半導体膜の結晶化を説明するための模式図である。
【図５】従来の非晶質半導体膜の温度分布を説明するための図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施形態の非晶質半導体膜の結晶化を説明するための模式図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、実施形態１の半導体膜の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１の半導体薄膜の製造方法を説明するための模式図である。
【図９】エキシマレーザのエネルギー分布を示す模式図である。
【図１０】（ａ）は従来の珪素膜中の温度分布を示す模式図であり、（ｂ）は本実施形態１の珪素膜中の温度分布を示す模式図である。
【図１１】（ａ）〜（ｆ）は、実施形態２の半導体膜の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】実施形態２の半導体薄膜の製造方法を説明するための模式図である。
【図１３】（ａ）は従来の珪素膜中の温度分布を示す模式図であり、（ｂ）は本実施形態２の珪素膜中の温度分布を示す模式図である。
【図１４】実施形態３による半導体装置の製造方法を示すための断面図である。
【図１５】実施形態４による液晶表示装置の製造方法を示すための断面図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１    基板
２    ＳｉＯ2膜
３    ＳｉＮ膜
４    非晶質珪素膜
５    ＳｉＮ膜
６    レジスト膜
７    ＳｉＮＯ膜
８    所定の方向
９    レーザビーム
１０    レーザビームの短辺の長さ
１１    エキシマレーザのエネルギー密度分布
１２ａ    実施形態の非晶質珪素膜中の温度分布（レーザ照射時）
１２ｂ    実施形態の非晶質珪素膜中の温度分布（レーザ照射Ｔ秒後）
１３ａ    特許文献１の非晶質珪素膜中の温度分布（レーザ照射時）
１３ｂ    特許文献１の非晶質珪素膜中の温度分布（レーザ照射Ｔ秒後）
２０    ＳｉＯ2膜
２４    結晶質珪素膜
２５    ゲートＳｉＯ2膜
２６    ゲート電極
２８    Ａｌ配線
２９    ＳｉＮ保護膜
３１    ＩＴＯ膜
３２    ＳｉＮ保護膜
３３    ポリイミド膜
３５    カラーフィルタ
３６    ＩＴＯ膜
３７    ポリイミド膜
６０    積層構造
６２    キャップ層
６２ａ    キャップ層の第１領域
６２ｂ    キャップ層の第２領域
６４    半導体膜
６４Ｂ１    境界領域
６４Ｈ    第１照射エネルギー密度領域
６４Ｌ    第２照射エネルギー密度領域
７０    積層構造
７２    キャップ層
７４    半導体膜
７４Ｂ１    境界領域
７４Ｂ２    境界領域
Ｍ    溶融領域
Ｒ    照射領域
Ｓ    固体領域
ＨＭ    高温溶融領域
ＬＭ    低温溶融領域
【図１】
2005210019.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005210019.tif 000012
【図１１】
2005210019.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005210019.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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