(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法であって、
大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによって前記β−ＦｅＳｉ2 材料をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、ステージに載せた試料表面の一点に加熱源を当ててα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相化し、次に加熱する場所は、接続した隣り合う場所にしないで、熱が波及しないほど離れた位置の一点へ加熱源を移動させて加熱し、その間に先に加熱した点の冷却により、既に冷却している点に接して次いで加熱源を当てることによって加熱／金属化を行い、この加熱冷却の操作を繰り返しながら金属化部分の連結によって所望の電極パターンを形成することを特徴とするβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法。
【請求項２】
半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法であって、
大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによってα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光をビームエキスパンダにより拡大し、レンズを用いて平行光線とした後、シリンドリカルレンズを用いてビームを細い直線状に集光し、該直線状の焦点位置にβ−ＦｅＳｉ2 材料を置いて加熱し、α−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相化して直線状の電極パターンを形成することを特徴とするβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法。
【請求項３】
請求項２記載のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法において、前記レーザ光を拡大するビームエキスパンダのレンズとして前記シリンドリカルレンズを用いることによって、直線状に集光したときの直線状のパワー分布が一様になるように構成したことを特徴とするβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法。
【請求項４】
半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法であって、
大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによってα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光をビームエキスパンダにより拡大し、レンズを用いて平行光線とした後、焦点における結像が円弧となるようなフレネルレンズを用いてβ−ＦｅＳｉ2 材料表面を照射加熱し、該照射加熱の部分をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相化して円弧状の電極パターンとすることを特徴とするβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法。
【請求項５】
半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置であって、
（ａ）大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、
（ｂ）該加熱する手段によって、前記β−ＦｅＳｉ2 材料をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、ステージに載せた試料表面の一点に加熱源を当ててα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相化し、次に、加熱する場所は接続した隣り合う場所にしないで、熱が波及しないほど離れた位置の一点へ加熱源を移動させて加熱し、その間に先に加熱した点の冷却により、既に冷却している点に接して次いで加熱源を当てることによって加熱／金属化を行う手段とを備え、
前記加熱冷却の操作を繰り返しながら金属化部分の連結によって所望の電極パターンを形成することを特徴とするβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置。
【請求項６】
半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置であって、
（ａ）大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、
（ｂ）該加熱する手段によって、前記β−ＦｅＳｉ2 材料をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光を拡大するビームエキスパンダと、
（ｃ）該ビームエキスパンダにより拡大されたレーザ光を、レンズを用いて平行光線とした後、ビームを細い直線状に集光するシリンドリカルレンズとを備え、
（ｄ）該シリンドリカルレンズの直線状の焦点位置にβ−ＦｅＳｉ2 材料を置いて加熱し、α−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相化して直線状の電極パターンを形成することを特徴とするβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置。
【請求項７】
請求項６記載のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置において、前記レーザ光を拡大するビームエキスパンダのレンズとして前記シリンドリカルレンズを備え、直線状に集光したときの直線状のパワー分布が一様になるように構成したことを特徴とするβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置。
【請求項８】
半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置であって、
（ａ）大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、
（ｂ）該加熱する手段によって前記β−ＦｅＳｉ2 材料をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光を拡大するビームエキスパンダと、
（ｃ）該ビームエキスパンダにより拡大されたレーザ光をレンズを用いて平行光線とした後、焦点における結像が円弧となるようなフレネルレンズを備え、
（ｄ）該フレネルレンズを用いてβ−ＦｅＳｉ2 材料表面を照射加熱し、該照射加熱の部分をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相化して円弧状の電極パターンとすることを特徴とするβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロニクス分野で脚光を浴びているβ−ＦｅＳｉ2 薄膜半導体素子デバイスの作製方法に係り、薄膜基板上へ電流を出入流させる電極を形成するためのβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般の半導体デバイスは、シリコン（Ｓｉ）基板やその他の平面基板材の上に機能性の材料薄膜を形成し、その上に発光・受光・メモリ・ＩＣ回路デバイスなどの微細な電極配線を施して構成する。この配線を行うには、金属導電体薄膜をめっき法・蒸着法・スパッタ法・イオンレーティング法を用いて素子表面に堆積させる必要があり、その後、ホトリソグラフィー技術を用いて、金属薄膜を微細なパターンに加工して素子が形成されてきた。
【０００３】
一方で最近、β−ＦｅＳｉ2 薄膜半導体素子（デバイス）に電極配線を行う場合には、レーザ光を絞って半導体薄膜の一点を加熱すると加熱した部分が金属相に変換する性質を利用して、非接触で、金属薄膜を堆積する必要のない電極形成法が提案されている。
【０００４】
この電極形成方法は、従来のように真空中で金属膜形成を行い、高価なホトリソグラフ（パターンマスク作製−レジスト塗布−露光−エッチング）工程など、多くの時間と費用をかけて工程検査を行っていた製作コストの高い方法に較べれば、好ましい方法であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来技術は、レーザビームの焦点で半導体薄膜を加熱して、その点が金属化したならばそのまま加熱点を少しずつずらして連続的に照射し、金属化部分をつないでいくもの（連続掃引）であるが、この連続掃引を行う場合、一旦金属化した部分が冷えるまでの間に、多少の時間だが高温にさらすことになる。
【０００６】
ところがα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相は６５０〜９００℃近傍に放置すると、再びβ−ＦｅＳｉ2 相の半導体層に戻ってしまい、電極としての伝導性が失われ、結果として電極が断線することになる。つまり、レーザ加熱の連続掃引で電極パターンを形成すると、断線が生じてしまうことがあった。
【０００７】
また、曲線が入り組んだ複雑な形状のパターンを作る場合には、連続照射で掃引するよりも、レーザ加熱部分を一点一点スポットでつなげる必要がある。その場合に、一度金属化したスポットに隣接して次のポイントを加熱すると、その重なった部分が高温度に保持されて再び半導体化してしまう。これも前記と同様に断線箇所を生む原因である。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、断線が生じることのない高信頼性のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するために、
〔１〕半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによって前記β−ＦｅＳｉ2 材料をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、ステージに載せた試料表面の一点に加熱源を当ててα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相化し、次に加熱する場所は、接続した隣り合う場所にしないで、熱が波及しないほど離れた位置の一点へ加熱源を移動させて加熱し、その間に先に加熱した点の冷却により、既に冷却している点に接して次いで加熱源を当てることによって加熱／金属化を行い、この加熱冷却の操作を繰り返しながら金属化部分の連結によって所望の電極パターンを形成することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによってα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光をビームエキスパンダにより拡大し、レンズを用いて平行光線とした後、シリンドリカルレンズを用いてビームを細い直線状に集光し、この直線状の焦点位置にβ−ＦｅＳｉ2 材料を置いて加熱し、α−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相化して直線状の電極パターンを形成することを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔２〕記載のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法において、前記レーザ光を拡大するビームエキスパンダのレンズとして前記シリンドリカルレンズを用いることによって、直線状に集光したときの直線状のパワー分布が一様になるように構成したことを特徴とする。
【００１２】
〔４〕半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによってα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光をビームエキスパンダにより拡大し、レンズを用いて平行光線とした後、焦点における結像が円弧となるようなフレネルレンズを用いてβ−ＦｅＳｉ2 材料表面を照射加熱し、この照射加熱の部分をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相化して円弧状の電極パターンとすることを特徴とする。
【００１３】
〔５〕半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、この加熱する手段によって、前記β−ＦｅＳｉ2 材料をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、ステージに載せた試料表面の一点に加熱源を当ててα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相化し、次に、加熱する場所は接続した隣り合う場所にしないで、熱が波及しないほど離れた位置の一点へ加熱源を移動させて加熱し、その間に先に加熱した点の冷却により、既に冷却している点に接して次いで加熱源を当てることによって加熱／金属化を行う手段とを備え、前記加熱冷却の操作を繰り返しながら金属化部分の連結によって所望の電極パターンを形成することを特徴とする。
【００１４】
〔６〕半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、この加熱する手段によって、前記β−ＦｅＳｉ2 材料をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光を拡大するビームエキスパンダと、このビームエキスパンダにより拡大されたレーザ光を、レンズを用いて平行光線とした後、ビームを細い直線状に集光するシリンドリカルレンズとを備え、このシリンドリカルレンズの直線状の焦点位置にβ−ＦｅＳｉ2 材料を置いて加熱し、α−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相化して直線状の電極パターンを形成することを特徴とする。
【００１５】
〔７〕上記〔６〕記載のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置において、前記レーザ光を拡大するビームエキスパンダのレンズとして前記シリンドリカルレンズを備え、直線状に集光したときの直線状のパワー分布が一様になるように構成したことを特徴とする。
【００１６】
〔８〕半導体のβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ2 材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、この加熱する手段によって、前記β−ＦｅＳｉ2 材料をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光を拡大するビームエキスパンダと、このビームエキスパンダにより拡大されたレーザ光をレンズを用いて平行光線とした後、焦点における結像が円弧となるようなフレネルレンズを備え、このフレネルレンズを用いてβ−ＦｅＳｉ2 材料表面を照射加熱し、この照射加熱の部分をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 金属相化して円弧状の電極パターンとすることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
本発明の特徴は、デバイス材料のβ−ＦｅＳｉ2 薄膜が、加熱操作によって結晶変態が発生し、金属体のα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 に変換することを利用しているところにある。
【００１９】
図１は本発明の第１実施例を示すレーザ加熱によって、β−ＦｅＳｉ2 相の一部分をα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相に変換することを利用する電極形成装置の模式図である。
【００２０】
この実施例では、予めβ−ＦｅＳｉ2 膜がＳｉ結晶基板上に成長している試料板１は、コンピュータ９で制御されて電極パターン２を描画するように駆動するステージ１０に固定されている。同様にコンピュータ９によって制御されるＮｄ：ＹＡＧレーザ８から射出されるレーザビーム６は、装置の光路を最適に構築するミラー５を経て、同じくコンピュータ９によって制御されるビームスイッチ７を通過し、集光レンズ４によって集められ、試料面の加熱点３に焦点を結ぶ。試料面から反射される散乱光は、アブソーバ１１によって吸収される。
【００２１】
図３は本発明の第１実施例を示すβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法の説明図である。
【００２２】
この実施例では、お互いは十分離れているが、電極として連結されなけれならない場所の二つをＡ、Ｂとする。また、時間の経過を、（１）〜（７）に示す。
【００２３】
まず、（１）に示すように、初めにレーザ光を照射した点が場所Ａの▲１▼スポットである。この点を９８２℃以上〜１２００℃以下に加熱すると、α−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相に変わる。
【００２４】
次に、（２）に示すように、ビームスポットを場所Ａ▲１▼から十分離れた場所Ｂ▲２▼位置に移動して加熱を開始する。この間、場所Ａ▲１▼点は温度が下降した状態の場所Ａ▲１▼′で示す。場所Ｂ▲２▼を加熱している間に１０スポットは急冷して室温でも金属相のままで残る。
【００２５】
次に、（３）に示すように、レーザ光を場所Ｂ▲２▼から場所Ａ▲３▼に移動して加熱を開始する。この際、場所Ａ▲３▼は場所Ａ▲１▼に一部オーバラップした位置にあるが、場所Ａ▲１▼は冷却されているので、金属相のままである。場所Ａ▲３▼を加熱している間は場所Ｂ▲２▼′は冷却している。
【００２６】
次に、場所Ａ▲３▼が十分に加熱されたら、スポットを（４）に示す場所Ｂ▲４▼に移して場所Ｂ▲２▼とオーバラップした点を加熱する。この間、場所Ａ▲３▼′は冷却している。
【００２７】
以下、同様に、（５）に示すように、場所Ａ▲３▼に接した場所Ａ▲５▼点が加熱され、次に、（６）に示すように、場所Ｂ▲６▼点が加熱されて、金属化したスポットが繋がっていく。このように一点を照射加熱したら、次の加熱点は十分に離れた位置に移すという操作をコンピュータ９の制御により繰り返すことにより、（７）に示すように、金属化した点の連なった電極パターンを形成することができる。
【００２８】
図２はこの関係を図示したもので、ＦｅとＳｉの２元状態が示されている。
【００２９】
この図に示すように、半導体β−ＦｅＳｉ2 薄膜を形成した試料の組成は相図上のＡ点に存在する。この材料をレーザアニール法などで加熱してβ相分解温度（９８２℃）Ｂ点を超えてＣ点に至ると、加熱された部分は、わずかのε−ＦｅＳｉ相と大部分がα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相の混合結晶相になる。ここで変換されてできたα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相を、電極材料として利用するものである。
【００３０】
この場合のα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相になった部分の相図位置はＥ点となる。α相に転換した材料を、そのまま急冷して６２０℃以下にすると、本来の安定熱平衡相であるβ−ＦｅＳｉ2 とＳｉの混合体にならずに、α−Ｆｅ2 Ｓｉ5 のままで残る。この結晶相は金属なので電極材料として機能する訳である。
【００３１】
しかし、この際に、６２０℃以下に急冷しないで９００℃〜６５０℃近傍に長時間放置すると、α−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相は、再びβ−ＦｅＳｉ2 半導体相とＳｉに分解析出されるので、電極としての金属特性は示さなくなる。β−ＦｅＳｉ2 相からα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相に転換した部分を電極として利用するためには、急速に、６２０℃以下に冷却することが肝要である。
【００３２】
このように、連続掃引照射の欠点を避けるためには、一点を金属化した後、十分時間を取って冷えたスポットに隣接した点を急速加熱して十分な時間を取って金属化し、また急冷却する方法がある。この操作を続けるとよい訳だが、こうすると金属化作業の間に間合いが生じ、電極パターンを作るために多くの時間がかかってしまう。
【００３３】
そこで、第１実施例では、レーザスポットを隣り合わせにせず、スポットを作った次のショットは熱の届かない十分離れた位置に取る。十分に熱が下がった所で、先に作ったスポットに隣接してビームを照射していけば、連続した金属スポットの列ができる。したがって、β−ＦｅＳｉ2 半導体材料表面にレーザビームをスポット照射して、予めできていたα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相のスポットにオーバーラップさせて電極を構成することにより、再びβ化して断線してしまうという従来の問題を解決することができる。
【００３４】
一般に、手軽に入手可能で使用できるレーザパワーでは、レーザビームをレンズを用いて絞り込むと、焦点位置の像の大きさは数μｍ〜数１０μｍとなり、これが金属化したときのレーザスポット径である。そのため、電極パターンとして必要な幅と数ｍｍの距離をこのスポット群をつないで電極パターンを作るには、数百〜数千回の加熱冷却操作が必要になり、その作業には多大の工数と時間がかかってしまう。そこで、本発明では、以下の第２実施例によりこのような問題を解決する。
【００３５】
図４は本発明の第２実施例を示すβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置の模式図である。
【００３６】
ここでは、あるパターンの距離を一度の加熱冷却操作でα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相金属化する方法が有効である。
【００３７】
デバイス電極パターンの中に頻繁に作られる図形は直線部分である。そこで、この実施例では、その直線部分を一回のレーザ照射で作成しようとするものである。
【００３８】
すなわち、レーザ源２８から発射したレーザビーム２７が、エキスパンダレンズ２６を通過して十分に広がったところに、平行光線とするためのレンズ２４を置く。レーザ源２８からデバイスまでの空間的距離や配置を最適にするために、レーザビーム２７の方向を変える反射鏡２５などを使用してもよい。
【００３９】
十分に光線が広がったところにシリンドリカルレンズ２３を置くと、レーザビーム２４Ａはその焦点を結んだところに直線状に集光する。この直線状の焦点位置２２にβ−ＦｅＳｉ2 半導体膜２１を配置すると、一度の照射で幅数１０μｍ、長さ数ｍｍの電極としての金属部分を形成することができ、スポット照射の繰り返し操作に比べると大幅に作業時間や操作工数を節約できる。
【００４０】
ここで用いたエキスパンダやレンズ類は、透明ガラスでもよいし、凹面反射鏡を用いてもよい。
【００４１】
また、エキスパンダレンズとしてシリンドリカルレンズを使用することもできる。本実施例では、エキスパンダでビームを円錐状に拡大し、後で直線状に集光するので、直線状の光パワーは一様ではない。そこで直線状焦点の光パワーを一様にするためにはエキスパンダにシリンドリカルレンズを用いて、集光用のシリンドリカルレンズと光軸を調整すればよい。
【００４２】
図５は本発明の第３実施例を示すβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置の模式図である。
【００４３】
デバイス電極パターンの中でも受光センサによく見られる図形は、円弧の電極である。この図形はビームスポットの直線移動のみで作る場合には手間のかかる図形で、細かなＸ−Ｙ移動を繰り返す必要があるものである。本実施例はその円弧部分を一回のレーザ照射で作成しようとするものである。
【００４４】
すなわち、第２実施例と同様に、レーザ源２８から発射したレーザビーム２７をエキスパンダレンズ２６を用いて十分に広げたところに、平行ビームとするためのレンズ２４を置く（図４参照）。
【００４５】
この実施例ではさらに、十分に平行ビームが広がったところにフレネルレンズ３０を置く。このフレネルレンズ３０はその中心と周辺ふちの間の、半径方向の断面が凸レンズと同様な動作をするような構造になっている。例えばフレネルレンズ３０の中心より右側に相当する部分２７や３１に入射した光線は、点４１Ａに集光される。
【００４６】
また、左側に相当する部分３２に入射した光線は、点４１Ｂの位置に焦点を結ぶ。フレネルレンズ３０の溝３３は、そのレンズ３０の中心から同心円に構成されているから、フレネルレンズ３０に入射した光線は、焦点位置に円弧状になるように集光する。この焦点にβ−ＦｅＳｉ2 半導体膜４０を配置すると、一度の照射で必要な大きさの円弧状の金属部分４２を形成することができ、これが電極の役目をする。
【００４７】
このように、本発明によれば、円弧形状の集光点を金属に変えて電極とすることができ、従来のスポット照射の繰り返し操作に比べると、大幅に作業時間や操作工程を節約することができる。
【００４８】
ここで用いたエキスパンダやレンズ類は、透明ガラスでもよいし反射鏡を用いてもよい。
【００４９】
これまで、パターン電極をレーザビームで作業効率よく作成するための機構として、一つのシリンドリカルレンズやフレネルレンズを用いてきたが、これらを二つ以上組み合わせて、曲線と直線を組み合わせたパターンを作ることも可能である。実際の電極製作を行うには、ステージに取り付けた試料板を縦横に移動させて上記パターンを組み合わせて加工する。
【００５０】
さらに、レーザパワーに余裕があって強力であれば、線の組み合わせで電極パターンを構成する手間のかかる方法を取らず、望みの電極パターンのマスクを作成し、その図形をレンズで半導体膜面上に直接投影し、照射された部分を金属化してしまえば、一度の照射で希望の電極を得ることも可能である。
【００５１】
また、加熱に必要なエネルギーは、被照射材料の光吸収率、熱伝導率、融点、比熱などによって異なるが、半径数１０μｍ領域を１０００℃近傍に加熱するには１０+6Ｗ／ｃｍ2 のエネルギー密度が必要で、秒単位の短時間でよい。ビーム径が１〜２ｍｍの通常のレーザなら数Ｗの出力があればよい。
【００５２】
β−ＦｅＳｉ2 に対して波長１．０６μｍのＮｄ：ＹＡＧレーザを用いた場合、その光吸収率は１０+5と高く、熱伝導率は熱電材料に用いられているように大変低いので、５０μｍ径の微小領域を１０００℃近傍に加熱するのは出力１０Ｗ光を数秒間照射すればよい。
【００５３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５５】
（Ａ）β−ＦｅＳｉ2 薄膜の一部分をレーザビームを絞って加熱冷却し、その部分を金属相であるα−Ｆｅ2 Ｓｉ5 相に転換するという操作を行って導電電極とする際に、隣り合った点を重ねないで十分離れた点を金属化していって最終的に連続した電極を形成するようにしたので断線が起こらない。
【００５６】
（Ｂ）小さなスポットをつなげないで、連続した直線や円弧を一度の加熱で作成するようにしたので、電極パターンを作成するのに短時間で済むという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す電極形成装置の模式図である。
【図２】鉄とシリコンの２次元状態図と加熱により金属化する際の現象を説明する原理図である。
【図３】本発明の第１実施例を示すβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成方法の説明図である。
【図４】本発明の第２実施例を示すβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置の模式図である。
【図５】本発明の第３実施例を示すβ−ＦｅＳｉ2 素子の電極形成装置の模式図である。
【符号の説明】
１    試料板
２    電極パターン
３    加熱点
４    集光レンズ
５，２５    ミラー（反射鏡）
６，２４Ａ，２７    レーザビーム
７    ビームスイッチ
８，２８    Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（レーザ源）
９    コンピュータ
１０    ステージ
１１    アブソーバ
２１，４０    β−ＦｅＳｉ2 半導体膜
２２    直線状の焦点位置
２３    シリンドリカルレンズ
２４    平行光線とするためのレンズ
２６    エキスパンダレンズ
３０    フレネルレンズ
３１，３２    部分
３３    フレネルレンズの溝
４１Ａ，４１Ｂ    点
４２    円弧状の金属部分
【図１】
0003730544.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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