(57)【要約】【課題】  半導体膜にレーザ光を照射して結晶化させるにあたり、半導体膜の下地膜に熱伝導率の大きい材料を用いることにより、レーザ光の一回のパルス照射によって得られる半導体膜の溶融再結晶化によるラテラル成長距離を長くして、大粒径の多結晶半導体膜を形成できるようにする。【解決手段】  基板上に形成された下地膜と、下地膜の上に積層された多結晶半導体膜とを備えた半導体デバイスであり、下地膜が基板に対し１０倍以上の熱伝導率を有し、多結晶半導体膜が、下地膜の上にアモルファスまたは微結晶半導体膜が積層され、その積層された半導体膜にレーザ光を照射することで多結晶化された半導体膜である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された下地膜と、下地膜の上に積層された多結晶半導体膜とを備え、前記下地膜が基板に対し１０倍以上の熱伝導率を有し、前記多結晶半導体膜が、下地膜の上にアモルファスまたは微結晶半導体膜が積層され、その積層された半導体膜にレーザ光を照射することで多結晶化された半導体膜である半導体デバイス。
【請求項２】
前記下地膜の熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上である請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記下地膜が、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化マグネシウムおよび酸化セリウムからなる群から選択された１種または２種以上からなる請求項１または２記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記下地膜の膜厚が１０〜１５０ｎｍである請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記基板がガラス基板で、前記多結晶化された半導体膜が多結晶シリコン膜である請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記多結晶半導体膜の結晶成長長さが２μｍ以上である請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記多結晶半導体膜が、固体状態にある半導体膜を溶融させるエネルギー量のレーザ光の照射で溶融され、固体状態にある半導体膜を溶融させないエネルギー量のレーザ光の照射で冷却されることで多結晶化されたものである請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体デバイス。
【請求項８】
基板上に、下地膜、半導体膜をこの順に積層した半導体デバイスの製造方法であって、基板上に、基板の１０倍以上の熱伝導率を有する下地膜を積層し、その下地膜の上に半導体膜を積層し、その半導体膜にレーザ光を照射して半導体膜を溶融させ、その溶融した半導体膜を冷却して結晶化させることからなる半導体デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記下地膜として、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化マグネシウムおよび酸化セリウムからなる群から選択された１種または２種以上の材料を用いることを特徴とする請求項８記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記半導体膜の結晶化が、半導体膜に局部的にレーザ光を照射して半導体膜を溶融させ、その溶融部分を半導体膜の膜面に平行な方向に結晶として成長させることにより行われることを特徴とする請求項８または９記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記半導体膜が、レーザ光の照射部分を半導体膜の膜面に平行な方向に段階的に移動させて、結晶領域が拡大するように形成されることを特徴とする請求項１０記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記半導体膜の溶融が、固体状態にある半導体膜を溶融させるエネルギー量を有する第一のレーザ光を用いて行われ、
前記半導体膜の冷却が、固体状態にある半導体膜を溶融させないエネルギー量を有する第二のレーザ光を用いて行われる請求項８〜１１のいずれか１つに記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記半導体膜にレーザ光を照射する前に、半導体膜の表面上に、レーザ光の反射を防止するキャップ膜を形成する工程をさらに備えてなる請求項８〜１２のいずれか１つに記載の半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザを用いて非晶質あるいは微結晶の半導体膜を結晶化し、その半導体膜を利用してトランジスタなどを作製する半導体デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体デバイスの製造方法として、単結晶シリコン（Ｓｉ）材料を基板として用いる方法があるが、この製造方法の他にもガラス基板上に形成したシリコン薄膜を用いる製造方法がある。ガラス基板上に形成したシリコン薄膜を用いることによって製造された半導体デバイスは、イメージセンサやアクティブマトリクス液晶表示装置の一部として用いられる。
【０００３】
ここで、液晶表示装置において、半導体デバイスは、透明な基板上に規則的なアレイとして配列されるＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）として用いられる。そして、上記ＴＦＴの各トランジスタは、液晶表示装置における画素コントローラとして作用する。なお、従来、液晶表示装置のＴＦＴは、非晶質（アモルファス）シリコン膜により形成されている。
【０００４】
ところが、近年、電子の移動度の低い非晶質シリコン膜のかわりに、電子の移動度の高い多結晶シリコン膜を用いて、ＴＦＴのスイッチング特性を増強し、表示速度を高速化したＴＦＴ液晶表示装置が製造されるようになってきている。ここで、多結晶シリコン膜を製造する方法として、例えば、基板上に堆積している非晶質または微結晶シリコン膜にエキシマレーザを照射して結晶化（ＥＬＣ：Excimer Lazer Crystalization）する方法がある。
【０００５】
上記ＥＬＣ法は、サンプルに対し、一定速度で走査しながら、長さ２００〜４００ｍｍ、幅０．２〜１．０ｍｍ程度の線状レーザビームを半導体膜上に連続的に照射する方法が一般的である。このときレーザを照射した部分の半導体膜は、厚さ方向全域にわたって溶融するのではなく、一部の半導体膜領域を残したまま溶融する。このため、未溶融領域／溶融領域界面全面において、いたるところに結晶核が発生し、半導体膜最表層に向かって結晶が成長し、ランダムな方位の結晶粒が形成されるため、結晶粒径は１００〜２００ｎｍと非常に小さくなる。
【０００６】
多結晶シリコン膜の結晶粒界（結晶粒と結晶粒との境界）には、不対電子が多数存在するためポテンシャル障壁を形成し、キャリアの強い散乱体として作用する。従って結晶粒界が少ない、つまり結晶粒径が大きい多結晶シリコン膜で形成されたＴＦＴほど、一般に電界効果移動度は高くなる。
【０００７】
しかしながら、従来のＥＬＣ法では、前述のように、未溶融領域／溶融領域界面のランダムな位置において結晶化が起こる縦方向結晶成長であるので、大粒径の多結晶シリコン膜を得ることが難しく、電界効果移動度の高いＴＦＴを得ることが困難であった。また、ランダムに結晶化するため、ＴＦＴアレイとして利用する場合、各ＴＦＴ相互間で構造の不均一性が生じ、スイッチング特性に不均一性が生じる。そして、このような不均一性が生じると、ＴＦＴ液晶表示装置において、１つの表示画面中に表示速度の速い画素と遅い画素とが並存することになる。
【０００８】
そこで、さらに高性能なＴＦＴ液晶表示装置を得るためには、上記の多結晶シリコン膜の結晶粒径を大きくすることや、シリコン結晶の方位を制御することなどが必要である。そのため、単結晶シリコンに近い性能を有する多結晶シリコン膜を得ることを目的として、数多くの提案がなされている。
【０００９】
その中でも特に、「ラテラル成長法」に分類されるレーザ結晶化技術が、結晶の成長方向に方位の揃った長結晶が得られるため、注目を集めている（たとえば、特許文献１、特許文献２および特許文献３参照）。
【００１０】
上記のラテラル成長法は、特許文献１に記載されているように、微細幅のパルスレーザ光をシリコン薄膜に照射し、照射された部分のシリコン薄膜をレーザ光の照射領域の厚さ方向全域にわたって溶融、凝固を繰返して結晶化を行う方法（本明細書において、ＳＬＳ（Sequential Lateral Solidification）法と記載する）と、特許文献２および特許文献３に記載されているように、半導体薄膜上に結晶化に用いるレーザ光に対する反射防止膜（光吸収膜）もしくは反射膜を形成し、部分的に半導体薄膜を溶融、凝固させて結晶化を行う方法（本明細書において、キャッピング法と記載する）などに分類できる。なお、半導体薄膜上に形成する反射防止膜または反射膜を「キャップ膜」ということがある。
【００１１】
上記のラテラル成長法においては、いずれの方法でも基本的な結晶化の原理は同じである。まずＳＬＳ法について説明する。
【００１２】
このＳＬＳ法は、レーザ加熱装置によって微細幅のパルスレーザを半導体膜に照射し、半導体膜をレーザ照射領域の厚さ方向全域にわたって溶融、凝固させて結晶化を行うものである。このレーザ加熱装置によれば、レーザ発振器から出射されたエキシマレーザが、透明基板上における半導体膜（半導体材料）の上面に照射される。ここで、図１２に示すように、半導体膜１０３は、下地膜１０４とシリコン膜１０５とから構成される。
【００１３】
以下、上記方法の手順を示す。まず、図１２に示すように、透明基板１０２上の半導体膜１０３の延設方向（図中ＡＢ方向）に沿って結晶領域を形成するに当たり、半導体膜１０３内の領域Ｃに熱を誘導する。熱の誘導は、半導体膜１０３の領域Ｃ以外の領域をマスキングした後、半導体膜１０３にレーザ光８を１パルス照射することにより行われる。これにより、領域Ｃに照射されたレーザ光８のエネルギーが熱エネルギーに変換され、半導体膜１０３内の領域Ｃに熱を誘導することができると共に、その厚さ方向にわたってシリコン膜１０５を溶融させることができる。
【００１４】
つぎに、領域Ｃにて溶融されているシリコン膜１０５を冷却することにより凝固させると、図１３（ａ）に示すように、領域Ｃとそれ以外の領域との境界から、領域Ｃの中心に向かうようにして、針状結晶が成長する。なお、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、図１２における半導体膜１０３の上面図である。
【００１５】
さらに、図１３（ｂ）に示すように、領域Ｃ内の針状結晶が形成されていない中央部分が含まれるように、領域Ｃと隣り合う新たな領域Ｄを設定し、上記手順と同様に領域Ｄにレーザ光を１パルス照射して領域Ｄを溶融させる。そして、領域Ｄにて溶融されているシリコン膜１０５を凝固させると、図１３（ｃ）に示すように、領域Ｄ内に結晶が成長する。この場合、照射領域の一回のシフト距離は０．４〜０．７μｍ程度であり、レーザ光のパルス周波数は２００〜４００Ｈｚ程度である。
【００１６】
このような手順を繰り返し、所望の結晶を半導体膜１０３の延設方向に沿って段階的に形成させることで、図１３（ｄ）に示すように、多結晶構造の半導体結晶を拡大させることができる。これにより、結晶粒の大きい多結晶シリコン膜を形成することができる。
このように、ＳＬＳ法では、レーザ光の照射領域をシフトさせて、半導体膜の面に平行な横方向（ラテラル方向）に結晶粒を拡大させることで、横方向に長い結晶粒を得るようにしている。
【００１７】
一方、キャッピング法は、結晶成長の原理はＳＬＳ法と同じであるが、レーザ光の照射領域をシフトさせず、そのかわりに半導体膜上にキャップ膜を形成し、レーザ光の一回のパルス照射だけで部分的に半導体膜を溶融、凝固させて結晶化を行うものである。このキャッピング法で結晶化を行った場合、レーザ光の一回のパルス照射で成長するシリコン結晶の長さ（この長さを「ラテラル成長距離」という）は、たとえば、特許文献３に記載のキャッピング法で、基板温度を室温として、波長３０８ｎｍのエキシマレーザを、３００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー量で、厚さ５０ｎｍのアモルファスシリコン薄膜に照射した場合には、０．８〜１．０μｍ程度になるものとされている。
【００１８】
このキャッピング法は、レーザ光の照射領域をシフトさせないので、ＳＬＳ法よりも作業が容易で、作業時間も短くてすむ。したがって、十分な大きさの結晶粒が得られるのであれば、キャッピング法を採用したほうが効率がよい。
【特許文献１】特許第３２０４９８６号公報
【特許文献２】特開昭５８−１８４７２０号公報
【特許文献３】特開２０００−２６０７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
一般に、多結晶シリコン膜を活性層とするトランジスタを形成する場合、高性能な薄膜トランジスタを形成するためには、多結晶シリコンの内、キャリアの移動方向に結晶粒界のない部分を使用する必要がある。したがって、レーザ光の一回のパルス照射で得られるラテラル成長距離が長ければ長いほど、種々のサイズの高性能薄膜トランジスタを形成でき、その結果、様々な機能を有する回路を薄膜トランジスタとともにガラス基板上に一体的に形成することができる。
【００２０】
しかしながら、キャッピング法で結晶化を行った場合、結晶の長さは上述したように０．８〜１．０μｍ程度である。このため、形成しようとするトランジスタのチャネル長がこの長さを超えると、キャリアの移動方向に結晶粒界を含むことになり、トランジスタの性能が極端に低下してしまう。
【００２１】
一方、ＳＬＳ法で結晶化を行う場合、キャッピング法とはレーザの照射方法が異なるだけで、結晶成長の原理は同じであるため、半導体材料とプロセス条件が同じであれば、キャッピング法と同じ長さの結晶か、またはそれ以上の長さの結晶を得ることができる。
【００２２】
しかしながら、ＳＬＳ法においては、図１３（ｄ）に示すような針状のシリコン結晶を形成するためには、ラテラル成長距離の１／２〜２／３程度の送りピッチ、すなわち０．４〜０．７μｍ程度の極めて微小な送りピッチで、レーザパルス照射を繰り返す必要がある。このため、基板複合体の全面にわたってシリコンを結晶化するには、極めて長い時間が必要であり、製造効率が悪いという問題がある。
【００２３】
したがって、短時間で大きい結晶粒を形成することが可能な結晶化方法、および半導体材料の出現が望まれていた。
【００２４】
本発明は上記の観点に鑑みてなされたもので、半導体膜にレーザ光を照射して結晶化させるにあたり、半導体膜の下地膜に熱伝導率の大きい材料を用いることにより、レーザ光の一回のパルス照射によって得られる半導体膜の溶融再結晶化によるラテラル成長距離を長くして、大粒径の多結晶半導体膜を形成できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、基板上に形成された下地膜と、下地膜の上に積層された多結晶半導体膜とを備え、前記下地膜が基板に対し１０倍以上の熱伝導率を有し、前記多結晶半導体膜が、下地膜の上にアモルファスまたは微結晶半導体膜が積層され、その積層された半導体膜にレーザ光を照射することで多結晶化された半導体膜である半導体デバイスである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、下地膜が基板の１０倍以上の熱伝導率を有しているので、半導体膜にレーザ光を照射して半導体膜を多結晶化させる際、下地膜がＳｉＯ2膜である場合と比較して、溶融した半導体膜は膜面に平行な方向（ラテラル方向）に熱が伝達されやすいので、レーザ光の照射で生じた熱エネルギーを横方向へ拡散させることができる。このため、半導体膜のラテラル成長距離が長くなり、大粒径の多結晶半導体膜を形成することができる。そして、このように形成した半導体膜に適当な処理を施してトランジスタを形成した場合には、半導体膜の結晶粒が格段に大きいため、トランジスタのチャネルを流れるキャリアの移動度の高い、高性能の素子とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明において、下地膜の熱伝導率は１０Ｗ（ワット）／ｍＫ（メータケルビン）以上、好ましくは２０Ｗ／ｍＫ以上であることが望ましい。この観点からは、下地膜は、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化マグネシウムおよび酸化セリウムからなる群から選択された１種または２種以上からなるものであることが望ましい。下地膜の膜厚は１０〜１５０ｎｍの範囲で形成することが望ましい。
【００２８】
本発明においては、基板をガラス基板で構成することができる。このガラス基板としては、石英ガラス、サファイアガラスなどで作製されたガラス基板を適用することができる。具体的には、たとえば米国、コーニング社製の1737 AMLCD Glass Substratesなどを適用することができる。また、多結晶化された半導体膜としてポリシリコン膜を適用することができる。
【００２９】
多結晶化により得られた多結晶半導体膜の結晶成長長さは２μｍ以上であることが望ましい。この多結晶半導体膜は、固体状態にある半導体膜を溶融させるエネルギー量のレーザ光の照射で溶融され、固体状態にある半導体膜を溶融させないエネルギー量のレーザ光の照射で冷却されることで多結晶化されたものであることが望ましい。
【００３０】
また、本発明は、基板上に、下地膜、半導体膜をこの順に積層した半導体デバイスの製造方法であって、基板上に、基板の１０倍以上の熱伝導率を有する下地膜を積層し、その下地膜の上に半導体膜を積層し、その半導体膜にレーザ光を照射して半導体膜を溶融させ、その溶融した半導体膜を冷却して結晶化させることからなる半導体デバイスの製造方法である。
【００３１】
本製造方法においては、下地膜として、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化マグネシウムおよび酸化セリウムからなるグループから選択された１種または２種以上の混合物を主成分とする材料を用いることが望ましい。
【００３２】
半導体膜の結晶化は、半導体膜に局部的にレーザ光を照射して半導体膜を溶融させ、その溶融部分を半導体膜の膜面に平行な方向に結晶として成長させることにより行うことが望ましい。
【００３３】
この場合、半導体膜は、レーザ光の照射部分を半導体膜の膜面に平行な方向に段階的に移動させて、結晶領域が拡大するように形成することが望ましい。
【００３４】
また、この場合、固体状態にある半導体膜を溶融させるエネルギー量を有する第一のレーザ光を用いて半導体膜を溶融させ、固体状態にある半導体膜を溶融させないエネルギー量を有する第二のレーザ光を用いて半導体膜を冷却することが望ましい。
【００３５】
本製造方法においては、半導体膜にレーザ光を照射する前に、半導体膜の表面上に、レーザ光の反射を防止するキャップ膜を形成する工程をさらに備えていてもよい。
【００３６】
次に、薄膜の積層方法、半導体膜の結晶化方法、レーザ光の照射方法、およびキャッピング法について説明する。
【００３７】
図１に示すように、本発明の半導体デバイス１は、基板２上に下地膜３を形成し、下地膜３上に半導体膜５を形成した構成を有しており、この半導体膜５にレーザ光８を照射して、ＳＬＳ法、キャッピング法などのラテラル成長法により半導体膜５を結晶化するものである。
【００３８】
＜薄膜の積層方法＞
以下、基板２上に複数の薄膜を順次積層する方法について説明する。
まず、基板２を用意する。ここで基板２としては、絶縁性であることが好ましく、ガラス基板や石英基板等を用いることができるが、安価である点および大面積基板を容易に製造できる点でガラス基板を用いることが好適である。
【００３９】
次に、基板２上に下地膜３を形成する。下地膜３は、膜厚が望ましくは１０〜１５０ｎｍとなるように、蒸着やイオンプレーティング、あるいはスパッタリングなどにより積層する。膜厚が１０ｎｍ未満の場合には、十分な熱伝導効果が得られない場合がある。一方、膜厚が１５０ｎｍを超える場合には、逆に半導体膜５の結晶成長を阻害することになる場合がある。
【００４０】
かかる下地膜３としては、基板２の熱伝導率の約１０倍以上の熱伝導率を有するものであれば特に限定されないが、１０（Ｗ／ｍＫ）以上、好ましくは２０（Ｗ／ｍＫ）以上の熱伝導率を有するものであればよい。また、下地膜３は、このような熱伝導率を有するとともに絶縁性を示すものが好ましく、このため高熱伝導率の絶縁膜とすることが特に好ましい。このような高熱伝導率の絶縁膜としては、例えば窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化アルミニウムと窒化シリコンの混合物、酸化マグネシウム、酸化セリウムなどを用いることが好適である。
【００４１】
次に、下地膜３上に半導体膜５を形成する。半導体膜５は、膜厚が１０ｎｍ〜１００ｎｍとなるように、プラズマエンハンスド化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、蒸着、又はスパッタリングなどにより積層する。かかる半導体膜５としては、半導体特性を示す当該分野で公知のものであれば特に限定されないが、結晶成長長さを長くすることにより種々の特性が顕著に向上するアモルファスシリコン膜とすることが好ましい。しかし、レーザ照射により結晶化される前の半導体膜５は、アモルファスシリコンのように非晶質のものばかりに限らず、微結晶や多結晶などの結晶性半導体膜であってもよい。また、半導体膜５の材料は、シリコンのみからなる材料に限られるものではなく、ゲルマニウムなどの他の元素を含んだシリコンを主成分とする材料であってもよい。
【００４２】
＜半導体膜の結晶化方法＞
次に、積層された半導体膜を結晶化する方法について、図６および図７を用いて説明する。
図６は半導体膜５を結晶化するためのレーザ加熱装置を示す説明図である。このレーザ加熱装置は、レーザ発振器１１、可変減衰器１２、フィールドレンズ１３、マスク１４、結像レンズ１５およびいくつかのミラーを含むレーザ照射部と、サンプルステージ１６とを含んでおり、これらはコントローラ１７により制御されている。このレーザ加熱装置を用いることにより、サンプルステージ１６上の半導体デバイス１にパルス状のレーザ光８を照射する。
【００４３】
レーザ加熱装置は、基本的には上記の構成のものを用いるが、望ましくは、図７に示すような、第一のレーザ照射部と第二のレーザ照射部との２つのレーザ照射部を備えた構成のものを用いることが望ましい。
【００４４】
第一のレーザ照射部は、第一のレーザ発振器９３、可変減衰器１２、フィールドレンズ１３、マスク１４、結像レンズ１５およびいくつかのミラーを含み、パルス状の第一のレーザ光８０をサンプルステージ１６上の半導体デバイス１に照射する。
【００４５】
第二のレーザ照射部は、第二のレーザ発振器９４と、第一のレーザ照射部と同様の可変減衰器及びレンズ等からなる光学系９５とを含み、第二のレーザ光８１をサンプルステージ１６上の半導体デバイス１に照射する。第一と第二のレーザ照射部およびサンプルステージ１６はコントローラ１７により制御されている。
【００４６】
第一のレーザ光８０は、第二のレーザ光８１よりも固体状態にある半導体膜への吸収率が高い範囲の波長を有し、かつ固体状態にある半導体膜を溶融させるエネルギー量を有するものである。
【００４７】
このため、第一のレーザ光は、紫外域の波長を有することが好ましく、このレーザ光としては、たとえば、波長３０８ｎｍのエキシマレーザパルスがあげられる。また、第一のレーザ光のエネルギー量は、半導体膜の種類、膜厚、結晶化領域の面積などにより変化し、一義的に定めることはできないため、実施の態様に合わせて適宜適当なエネルギー量に設定することが望ましい。具体的には、第一のレーザ光には、半導体膜を、全膜厚において融点以上の温度に加熱することのできるエネルギー量を有するものを用いることが推奨される。
【００４８】
第二のレーザ光８１は、第一のレーザ光８０よりも液体状態にある半導体膜への吸収率が高い範囲の波長を有し、かつ固体状態にある半導体膜を照射領域において溶融させないエネルギー量を有するものである。
【００４９】
このため、第二のレーザ光は、可視域から赤外域の波長を有することが好ましく、このレーザ光としては、たとえば、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ、波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザなどがあげられる。また、第二のレーザ光のエネルギー量も、半導体膜の種類、膜厚、結晶化領域の面積などにより変化し、一義的に定めることはできないため、実施の態様に合わせて適宜適当なエネルギー量に設定することが望ましい。具体的には、第二のレーザ光には、半導体膜を、融点以上の温度に加熱することのできないエネルギー量を有するものを用いることが推奨される。
【００５０】
実施の形態においては、たとえば、半導体デバイス１に対して、第一のレーザ光８０を垂直方向から入射させ、第二のレーザ光８１を斜方向から入射させる。第一のレーザ光８０としては、たとえば、波長３０８ｎｍのエキシマレーザパルスを照射することによって、半導体膜を溶融させる。第二のレーザ光８１としては、たとえば、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ、波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザなどを照射することによって、半導体膜の凝固を制御する。
【００５１】
この場合、図８に示すように、たとえば、第一のレーザ光８０は半導体デバイス１の照射領域７ａに縮小投影して照射し、第二のレーザ光８１は半導体デバイス１の照射領域７ｂに縮小投影して照射する。この場合、第二のレーザ光８１の照射領域７ｂは、第一のレーザ光８０の照射領域７ａよりも広い領域であることが好ましい。さらに、第二のレーザ光８１は、少なくとも半導体膜５が溶融している間に照射することが望ましい。
【００５２】
＜レーザ光の照射方法＞
図９は２つのレーザ照射部を備えたレーザ加熱装置を用いた場合の第一のレーザ光と第二のレーザ光の照射時刻と出力との関係を示すグラフである。第一のレーザ光および第二のレーザ光の照射時刻と出力との関係は、この図に示すような関係にあることが好ましいが、特にこのような関係にあることを限定するものではない。
【００５３】
ここで、第一のレーザ光のパルス波形９１は、時刻ｔ＝０に第一のレーザ光の照射を開始することを示し、第二のレーザ光のパルス波形９２は、第二のレーザ光が、時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ２を除く時間では低出力で放射され、時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ２において高出力で放射されることを示している。なお、以下に説明するように、時刻ｔ１において、半導体膜は溶融状態にある。
【００５４】
この溶融状態（液体状態）にある前駆体半導体膜に対して、第一のレーザ光に加えて第二のレーザ光の照射を行うことにより、前駆体半導体の温度低下速度を遅らせて、固化するまでの時間を延長することができるので、液体状態にある前駆体半導体膜の固化により生成する半導体多結晶のラテラル成長距離を大幅に延ばすことができる。
【００５５】
図６に示すレーザ加熱装置のレーザ発振器１１、および図７に示すレーザ加熱装置の第一のレーザ発振器９３は、レーザビームを放出し、シリコンを溶融させることが可能なレーザ発振器であれば、特に限定されるものではないが、たとえば、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザに代表される各種固体レーザなどの紫外域の波長を有するレーザ発振器であることが望ましい。なお、これらの中でも、パルス放射可能な波長３０８ｎｍのエキシマレーザ発振器が特に好ましい。
【００５６】
図７に示すレーザ加熱装置の第二のレーザ発振器９４は、溶融シリコンをはじめとする溶融状態の半導体膜に吸収される波長を有するレーザ光を放射することができることが望ましい。この第二のレーザ発振器９４は、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザを連続放射するレーザ発振器を用いて、外部変調器（図には記載していない）でレーザ光をパルス化するように構成している。第二のレーザ発振器９４は、特に限定されず、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザや、波長１０．６μｍのＣＯ2レーザとしてもよい。
【００５７】
＜キャッピング法を用いる場合＞
図２はキャッピング法の例を示す説明図である。
キャッピング法を用いる場合、上記の薄膜積層工程に加えて、半導体膜上に、レーザ光の反射を防止するキャップ膜を形成する。たとえば、ガラス基板２上に、下地膜３を積層し、さらにアモルファスシリコンを材料とする半導体膜５を５０ｎｍの膜厚で積層し、その半導体膜５上に、酸化シリコンを材料とするキャップ膜９０を１０ｎｍの膜厚で積層する。
【００５８】
このキャップ膜９０は、レーザ光８に対して反射防止（光吸収）効果を有する範囲の膜厚であることが好ましい。これにより、レーザ光８を照射した際、キャップ膜の下部の半導体膜が選択的に加熱溶融されることとなる。このキャップ膜９０は、ＴＦＴを形成する位置に選択的に形成されていることが好ましい。
【００５９】
以下、具体的な実施の形態を説明する。なお、本発明はこれによって限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
図１は本発明の半導体デバイスの一実施形態を示す側面図である。
本半導体デバイス１は、透明なガラスからなる基板２上に、下地膜３、シリコン膜５の順に積層されて構成されている。本実施形態では、下地膜３として基板２よりも大幅に大きい熱伝導率を有する窒化アルミニウムを用いている点に特徴がある。
【００６０】
下地膜３は、蒸着、イオンプレーティング、またはスパッタリングなどにより基板２上に膜厚約１００ｎｍで積層している。シリコン膜５は、プラズマエンハンスド化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Plasuma Enhanced Chemical Vapor Deposition）、蒸着、またはスパッタリングなどにより下地膜３上に膜厚約５０ｎｍで積層している。この時点で、シリコン膜５は、アモルファス（非晶質）の状態である。なお、下地膜３の膜厚を約１００ｎｍ、シリコン膜５の膜厚を約５０ｎｍとしているが、これらの数値に限定されるものではない。
【００６１】
次に、当該分野で公知のラテラル成長法の１つであるＳＬＳ法により、シリコン膜５の結晶化を行う。このＳＬＳ法の手順については、図１２および図１３で説明した通りであるので、ここでは簡単に説明する。
【００６２】
ＳＬＳ法で結晶化を行うには、シリコン膜５に微細幅のパルスレーザを照射し、照射された部分のシリコン膜を溶融させた後、凝固させ、次にパルスレーザの照射領域をシフトさせ、これを繰り返すことで結晶化を行う。
【００６３】
すなわち、室温において、短パルスレーザ８を図中Ｆ方向から、半導体デバイス１のシリコン膜５に照射する。この短パルスレーザ８のエネルギーにより、アモルファス状態のシリコン膜５をいったん溶融させる。その後、冷却することにより、溶融したシリコン膜５を結晶化させる。この手順を繰り返し、所望の結晶をシリコン膜５の延設方向に沿って段階的に形成させ、これにより結晶粒の大きい多結晶シリコン膜を形成する。
【００６４】
なお、短パルスレーザ８として、波長３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）、パルス幅３０ｎｓのエキシマレーザを用いているが、レーザであればエキシマレーザに限定されない。
短パルスレーザ８の照射は、図６または図７に示すレーザ加熱装置によって行うが、このレーザ加熱装置の説明については後述する。
【００６５】
ここで、下地膜に窒化アルミニウムを用いて結晶化させたシリコン膜と、下地膜に二酸化シリコンを用いて結晶化させたシリコン膜とを比較するため、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により結晶表面の観察を行う。以下、下地膜に二酸化シリコンを用いた半導体デバイスを比較例として示す。
【００６６】
本実施形態の半導体デバイスおよび比較例の半導体デバイスについて、１回のレーザ照射によりシリコン膜を結晶化させ、ＳＥＣＯエッチングを行う。このようにして処理された後のシリコン膜について、ＳＥＭにより拡大観察した結果を図３および図４に示す。
図３は下地膜に窒化アルミニウムを用いたシリコン膜の膜表面をＳＥＭによって撮影した膜表面像であり、図４は下地膜に二酸化シリコンを用いたシリコン膜の膜表面をＳＥＭによって撮影した膜表面像である。
【００６７】
これらの図を比較してわかるように、下地膜に窒化アルミニウムを用いたシリコン膜の方が、成長する結晶が大きい。
【００６８】
この理由は以下のように説明することができる。
図１０に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、窒化アルミニウムと窒化シリコンとの混合物（ＡｌＳｉＮ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、ガラス、および二酸化シリコン（ＳｉＯ2）の熱伝導率を示す。
【００６９】
比較例のように下地膜として二酸化シリコンを用いた場合、二酸化シリコンの熱伝導率は、図１０に示すように、１．４（Ｗ／ｍＫ）程度である。また、基板の材料であるガラスの熱伝導率は、０．８（Ｗ／ｍＫ）程度である。したがって、下地膜の熱伝導率は、基板の熱伝導率の約１．７５倍で、基板の熱伝導率とほとんど同じである。このため、レーザ照射によりシリコン膜内で発生した熱エネルギーは、横方向へ拡散しにくい。これにより、レーザ照射後の冷却過程において、溶融した部分が凝固する際に放出する潜熱に起因して、溶融領域中央部と凝固領域との界面付近には局所的に温度が高くなる領域が生じる。一方、溶融領域中央部では熱エネルギーが横方向へ拡散しにくいため、ほとんど温度勾配が形成されない。
【００７０】
このため、レーザ照射後の冷却過程において、未溶融領域と溶融領域との界面から溶融領域中央部へ向かって凝固温度を下回った領域が順次凝固していくとともに、これとは別に溶融領域中央部でも凝固温度を下回って凝固が起こる領域が生じていた。したがって、この溶融領域中央部では広範囲の溶融領域がほぼ同時に凝固温度を下回ることになるため、発生した結晶核の成長が別に発生した結晶核に阻害されることとなり、結晶粒径の非常に小さい微結晶が大量に発生する原因となっていた。その結果、１回のパルス照射を行った際に、未溶融領域と溶融領域との界面から横方向に成長する結晶は、溶融領域中央部において発生した当該微結晶により成長を阻害されることとなり、あまり大きく成長することができない。
【００７１】
一方、本実施形態のように下地膜として窒化アルミニウムを用いた場合、窒化アルミニウムの熱伝導率は、図１０に示すように、３５（Ｗ／ｍＫ）程度である。また、基板の材料であるガラスの熱伝導率は、０．８（Ｗ／ｍＫ）程度である。したがって、下地膜の熱伝導率が基板の熱伝導率の約４４倍となり、基板の熱伝導率に比べて大幅に大きいため、レーザ照射により生じた熱エネルギーは、下地膜に達した後、下地膜内を速やかに横方向に拡散することとなる。これにより、レーザ照射後の冷却過程において、下地膜に接した半導体膜は、溶融した部分が凝固する際に放出する潜熱が横方向へ拡散されるため、溶融領域中央部と凝固領域との界面付近に局所的に温度が高くなる領域が生じることがなく、溶融領域中央部から未溶融領域と溶融領域との界面に渡って緩やかに減少する温度勾配となる。このため、１回のパルス照射を行った際の溶融領域中央部における微結晶の発生を抑制することができる。
【００７２】
したがって、本実施例においては、溶融領域の凝固過程において未溶融領域と溶融領域との界面から横方向に成長する結晶は、溶融領域中央部において下地膜が二酸化シリコンである場合に発生していたような微結晶によってその成長を抑制されることがない。この結果、未溶融領域と溶融領域との界面から横方向に成長する結晶は非常に大きくなり、このように１回のパルス照射を行なった際に成長する結晶が大きくなるので、大粒径の多結晶シリコン膜を効率よく得ることができる。例えば４μｍのスリット幅でレーザ光を照射してＳＬＳ法で結晶成長させると、下地膜が二酸化シリコンである場合には、その結晶成長長さはせいぜい１〜１．２μｍ程度であるが、下地膜が窒化アルミニウムである場合には、結晶成長長さを２μｍ以上とすることができる。
【００７３】
図１１に下地膜として窒化アルミニウムを用い、その窒化アルミニウムの膜厚を様々に変えたサンプルに対して、４μｍのスリット幅でレーザを照射した際の結晶成長長さの測定結果を示す。図３で示す結晶成長長さ１８が２μｍ以上と大きく成長した場合については「○」を記入してある。このことから明らかなように、下地膜の膜厚が１０〜１５０ｎｍであるときに結晶成長長さが長くなる。
【００７４】
このように、本実施形態によれば、レーザ光の照射により生じた熱エネルギーの横方向への拡散を促進することで、ＳＬＳ法を利用してさらに大粒径の多結晶シリコン膜を得ることができる。
【００７５】
このようにして形成したシリコン膜について適当な処理を行うことで、トランジスタを形成することができ、液晶パネルなどの表示素子として用いることが可能である。この場合、シリコン膜の結晶粒が格段に大きいため、トランジスタのチャネルを流れるキャリアの移動度が高く、高性能の素子が得られる。
【００７６】
上記の例では、下地膜として窒化アルミニウムを用いたが、窒化アルミニウムに代えて、窒化シリコン、窒化アルミニウムと窒化シリコンとの混合物、酸化マグネシウム、または酸化セリウムを用いてもよい。以下に、下地膜としてこれらの材料を用いた場合について説明する。
【００７７】
窒化シリコンを用いた場合
窒化シリコンの熱伝導率は、図１０に示すように、１０（Ｗ／ｍＫ）程度である。したがって、下地膜の熱伝導率が基板の熱伝導率の約１２．５倍となり、基板の熱伝導率に比べて大幅に大きいため、上記の例と同じ効果を得ることができる。
【００７８】
窒化シリコンは、窒化アルミニウムよりも熱伝導率は小さいが、構成元素がシリコンであることから、積層するアモルファスシリコン膜との整合性がよい。また、窒化シリコンは、シリコン膜と同様にＣＶＤで成膜することができる。このため、同一のシリコンターゲットを用いて、反応性スパッタリングにより窒化シリコンを成膜すると共に、通常のスパッタリングによりアモルファス状態のシリコン膜を成膜することができる。したがって、下地膜として窒化シリコンを用いると、熱伝導率は窒化アルミニウムよりも小さいものの、製造プロセスを簡略化することができる。
【００７９】
窒化アルミニウムと窒化シリコンの混合物を用いた場合
窒化アルミニウムと窒化シリコンの混合物の熱伝導率は、図１０に示すように、２０（Ｗ／ｍＫ）程度である。したがって、下地膜の熱伝導率が基板の熱伝導率の約２５倍となり、基板の熱伝導率に比べて大幅に大きいため、上記の例と同じ効果を得ることができる。
【００８０】
この場合、窒化アルミニウムと窒化シリコンの混合物からなる下地膜の熱伝導率を２０（Ｗ／ｍＫ）程度と設定しているが、窒化アルミニウムと窒化シリコンとの組成比を変えることによって熱伝導率を自由に設定することが可能である。
【００８１】
酸化マグネシウムを用いた場合
酸化マグネシウムの熱伝導率は、図１０に示すように、６０（Ｗ／ｍＫ）程度である。したがって、下地膜の熱伝導率が基板の熱伝導率の約７５倍となり、基板の熱伝導率に比べて大幅に大きいため、上記の例と同じ効果を得ることができる。
【００８２】
酸化マグネシウムは、熱伝導率が大きいだけでなく、多結晶ながら非常に結晶配向性が高い。ここで、酸化マグネシウムの結晶構造についてのＸＲＤ測定を行った。この結果を図５に示す。このように、酸化マグネシウムの結晶格子においては、例えば（１１１）方向のみに配向させることが可能であるので、シリコン膜の結晶が同一方向に結晶化される可能性が高くなる。したがって、シリコン膜における結晶の配向性を高めることができるので、半導体デバイスの電子の移動度を高くすることができる。
【００８３】
酸化セリウムを用いた場合
酸化セリウムの熱伝導率は、図１０に示すように、１０（Ｗ／ｍＫ）程度である。したがって、下地膜の熱伝導率が基板の熱伝導率の約１２．５倍となり、基板の熱伝導率に比べて大幅に大きいため、上記の例と同じ効果を得ることができる。
【００８４】
酸化セリウムは、熱伝導率が大きいだけでなく、酸化マグネシウムと同じように結晶配向性が高い。したがって、シリコン膜の結晶が同一方向に結晶化される可能性が高くなる。よって、シリコン膜における結晶の配向性を高めることができるので、半導体デバイスの電子の移動度を高くすることができる。さらに酸化セリウムの格子定数は５．４１Ａと、シリコンの格子定数５．４３Ａに非常に近いという特徴をもち、酸化セリウムはシリコンとの整合性がよいので、半導体デバイスの電子の移動度をより高めることができる。
【００８５】
次に、レーザ加熱装置を用いてラテラル成長法であるＳＬＳ法およびキャッピング法で結晶化を行う場合について説明する。
図６は１つのレーザ照射部を有するレーザ加熱装置の概要を示す説明図である。
本レーザ加熱装置は、当該分野で公知のものであり、エキシマレーザ発振器１１、可変減衰器１２、フィールドレンズ１３、パターン化された投影マスク１４、結像レンズ１５および複数のミラーを含むレーザ照射部と、サンプルステージ１６と、コントローラ１７から構成される。
【００８６】
このレーザ加熱装置を用いることにより、ステージ１６上の半導体デバイス１にパルス状のレーザ光８を照射する。なお、エキシマレーザ発振器１１は、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを発生させるものである。
【００８７】
エキシマレーザ発振器１１およびサンプルステージ１６は、コントローラ１７により制御されており、レーザの照射タイミングおよびサンプルステージ１６の位置を調整することができる。サンプルステージは図中矢印方向に移動させることが可能であり、この移動により、レーザ光が照射されるエリアを移動させることができる。
【００８８】
シリコン膜の結晶化は、結晶横方向成長方法（ラテラル成長法）の１つであるＳＬＳ法により行う。この方法であれば、１回のレーザ照射で、シリコン膜における結晶を延設方向に成長させることができるので、レーザの照射毎に、照射エリアをステップ移動させることで、結晶領域を段階的に拡大させることができる。これにより、多結晶構造の半導体デバイスにおける各結晶の成長方向を延設方向に揃えることができる。
【００８９】
さらに、本発明の半導体デバイス１は、下地膜が上述した窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化アルミニウムと窒化シリコンとの混合物、酸化マグネシウム、または酸化セリウムで形成されており、下地膜の熱伝導率が基板の熱伝導率よりも十分に大きいので、レーザ光８の照射により生じた熱エネルギーの横方向への拡散が促進され、多結晶構造を構成する各結晶を大きくすることができる。
【００９０】
次に、当該分野で公知のラテラル成長法の１つであるキャッピング法により、シリコン膜の結晶化を行う場合について説明する。
図２はキャッピング法で結晶化を行う場合の半導体デバイスの側面図である。
本半導体デバイス６は、透明なガラスからなる基板２上に、下地膜３、シリコン膜５、キャップ膜９０の順に積層されて構成されている。基板２、下地膜３およびシリコン膜５上については、材料、形成方法ともに、図１で示した半導体デバイス１と同じである。
キャップ膜９０は、シリコン膜５の上に、酸化シリコンを材料として膜厚１００ｎｍで積層している。このキャップ膜９０は、レーザ光８に対して反射防止（光吸収）効果を有する範囲の膜厚であり、この範囲であれば任意に設定可能である。また、ＴＦＴを形成する位置に選択的に形成されている。
【００９１】
図６で示したレーザ加熱装置を用い、室温において、短パルスレーザ８を図中Ｆ方向から、半導体デバイス１の表面に照射すると、キャップ膜９０が短パルスレーザ８に対して反射防止効果を有する膜厚であるため、キャップ膜９０の下部のシリコン膜５が選択的に加熱溶融されることとなる。この短パルスレーザ８のエネルギーにより、キャップ膜９０の下のアモルファス状態のシリコン膜５をいったん溶融させる。その後、冷却することにより、溶融したシリコン膜５を結晶化させる。
【００９２】
このキャッピング法は上述したように公知の方法であるが、この方法を適用することで、例えば４μｍのキャップ幅のキャップ膜に対し、これを含むようにレーザ光を照射すると、４μｍのスリット幅でレーザ光を照射してＳＬＳ法で結晶成長させた場合と同様に、結晶成長長さを２μｍ以上とすることができる。
【００９３】
図７は２つのレーザ照射部を有するレーザ加熱装置の概要を示す説明図である。
本レーザ加熱装置は、第一のレーザ照射部と第二のレーザ照射部との２つのレーザ照射部を備えた構成となっている。
【００９４】
第一のレーザ照射部は、第一のレーザ発振器９３、可変減衰器１２、フィールドレンズ１３、パターン化された投影マスク１４、結像レンズ１５および複数のミラーを含み、パルス状の第１のレーザ光８０をサンプルステージ１６上の半導体デバイス１に照射するように構成されている。
【００９５】
第二のレーザ照射部は、第二のレーザ発振器９４と、第一のレーザ照射部と同様の可変減衰器及びレンズ等からなる光学系９５とを含み、第二のレーザ光８１をサンプルステージ１６上の半導体デバイス１に照射するように構成されている。第一と第二のレーザ照射部およびサンプルステージ１６はコントローラ１７により制御されている。
【００９６】
シリコン膜の結晶化を行うには、室温において、第一のレーザ光８０と第二のレーザ光８１を半導体デバイス１の表面に照射する。
【００９７】
第一のレーザ光８０は、第二のレーザ光８１よりも固体状態にあるシリコン膜への吸収率が高い範囲の波長を有し、かつ固体状態にあるシリコン膜を溶融させるエネルギー量を有するものである。この第一のレーザ光としては、波長３０８ｎｍのエキシマレーザパルスを用いている。また、単独で照射した場合に、シリコン膜を、全膜厚において融点以上の温度に加熱することのできるエネルギー量を有するものを用いている。
【００９８】
第二のレーザ光８１は、第一のレーザ光８０よりも液体状態にあるシリコン膜への吸収率が高い範囲の波長を有し、かつ固体状態にあるシリコン膜を溶融させないエネルギー量を有するものである。この第二のレーザ光としては、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ、波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザを用いている。また、単独で照射した場合には、シリコン膜を、融点以上の温度に加熱することのできないエネルギー量を有するものを用いている。
【００９９】
レーザ光の照射の際には、第一のレーザ光８０を半導体デバイス１に対して垂直方向から照射し、第二のレーザ光８１を半導体デバイス１に対して斜方向から照射する。
【０１００】
この場合、図８に示すように、第一のレーザ光８０は半導体デバイス１の照射領域７ａに縮小投影して照射し、第二のレーザ光８１は半導体デバイス１の照射領域７ｂに縮小投影して照射する。第二のレーザ光８１の照射領域７ｂは、第一のレーザ光８０の照射領域７ａよりも広くする。また、第二のレーザ光８１は、半導体デバイス１のシリコン膜が溶融している間に照射する。
【０１０１】
このように、液体状態にあるシリコン膜に対して、第一のレーザ光に加えて第二のレーザ光の照射を行うことにより、シリコン膜の温度の低下速度を遅らせて、固化するまでの時間を延長することができるので、さらに大粒径の多結晶シリコン膜を得ることができる。
【０１０２】
また、シリコン膜全体の冷却速度を均一にすることができるので、結晶の大きさを均一に揃えることができ、これにより、例えば、多結晶構造の半導体デバイスをＴＦＴアレイとして用いた場合、ＴＦＴ相互間でのスイッチング特性を揃えることができる。
【０１０３】
以上述べた構成を応用し、たとえば２つのレーザ照射部を有するレーザ加熱装置を用いて、キャッピング法で結晶化を行ってもよい。この場合も、例えば４μｍのキャップ幅のキャップ膜に対し、これを含むようにレーザ光を照射することで、４μｍのスリット幅でレーザ光を照射してＳＬＳ法で結晶成長させた場合と同様に、結晶成長長さを２μｍ以上とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の半導体デバイスの一実施形態を示す側面図である。
【図２】本発明をキャッピング法に適用した例を示す説明図である。
【図３】本発明の材料で下地膜を形成した結晶粒を示す拡大図である。
【図４】二酸化シリコンで下地膜を形成した結晶粒を示す拡大図である。
【図５】酸化マグネシウムの結晶構造についてのＸＲＤ測定の結果を示すグラフである。
【図６】１つのレーザ照射部を有するレーザ加熱装置の概要を示す説明図である。
【図７】２つのレーザ照射部を有するレーザ加熱装置の概要を示す説明図である。
【図８】第一のレーザ光と第二のレーザ光の照射領域を示す説明図である。
【図９】第一のレーザ光と第二のレーザ光の照射時刻と出力との関係を示すグラフである。
【図１０】使用する材料の熱伝導率を示す説明図である。
【図１１】高熱伝導率絶縁膜の膜厚と結晶成長長さとの関係を示す説明図である。
【図１２】従来の半導体デバイスの構成を示す説明図である。
【図１３】従来の半導体デバイスの結晶化の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  半導体デバイス
２  基板
３  下地膜
５  シリコン膜
７ａ  第一のレーザ光の照射領域
７ｂ  第一のレーザ光の照射領域
８  レーザ光
１１  レーザ発振器
１２  可変減衰器
１３  フィールドレンズ
１４  投影マスク
１５  結像レンズ
１６  サンプルステージ
１７  コントローラ
１８  結晶長長さ
８０  第一のレーザ光
８１  第二のレーザ光
９０  キャップ膜
９１  第一のレーザ光のパルス波形
９２  第二のレーザ光のパルス波形
９３  第一のレーザ発振器
９４  第二のレーザ発振器
９５  光学系
【図１】
2005101311.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】
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【図１１】
2005101311.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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