專利名稱：高能體供給裝置、結(jié)晶性膜的形成方法和薄膜電子裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以激光照射裝置為代表的高能體供給裝置、使用該裝置的結(jié)晶性膜的形成方法和使用這樣得到的結(jié)晶性膜的薄膜電子裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著液晶顯示(LCD)的大畫面化和高清晰度化，其驅(qū)動方式從單純的矩陣方式向有源矩陣方式發(fā)展，以便能顯示大容量的信息。有源矩陣方式使得具有超過幾十萬象素的LCD成為可能，在每個象素中具有薄膜晶體管(TFT)等的開關(guān)元件。作為各種液晶顯示的基板，使用可實現(xiàn)透射型顯示的熔融石英板或玻璃等透明絕緣基板。作為這些TFT的有源層，一般使用非晶硅(a-Si)或多晶硅(poly-Si)等半導(dǎo)體膜。在不僅想用TFT形成象素開關(guān)元件，而且想用TFT形成至驅(qū)動電路為止的一體化時，工作速度快的多晶硅的使用是必不可少的。在將多晶硅膜作為有源層時，使用熔融石英板作為基板，通常用工序最高溫度超過1000℃的稱之為高溫工藝的制造方法制成TFT。此時，多晶硅膜的遷移率值約從10cm2·V-1·s-1至100cm2·V-1·s-1。另一方面，由于在將非晶硅膜作為有源層時工序最高溫度低至約400℃，因此使用普通的玻璃。非晶硅的遷移率值約從0.1cm2·V-1·s-1至1cm2·V-1·s-1。
在向LCD的顯示畫面的大型化和低價格化發(fā)展時，要求使用廉價的普通玻璃作為絕緣基板。但是，如以上所述，非晶硅膜與多晶硅膜相比存在電特性顯著地差、工作速度慢等問題。與此相反，由于用高溫工藝制造的多晶硅TFT使用熔融石英板，故存在LCD的大型化或低價格化較為困難的問題。由于這些情況，現(xiàn)在迫切需要一種在普通的玻璃基板上制成以多晶硅膜等半導(dǎo)體膜作為有源層的薄膜半導(dǎo)體器件的技術(shù)。然而，為了使用批量生產(chǎn)性良好的大型普通玻璃基板，產(chǎn)生下述限制即為了避免基板的變形應(yīng)使工序最高溫度低于400℃。這種晶體管現(xiàn)在稱之為低溫工藝poly-Si TFT，正在對其進(jìn)行開發(fā)。結(jié)果，低溫工藝poly-Si TFT的最重要的技術(shù)課題在于如何在低于約400℃的處理溫度下形成良好的結(jié)晶性膜。換言之，在于如何將形成良好的結(jié)晶性膜的裝置作成良好的裝置。這種課題的解決不僅能制成良好的TFT和使用該TFT的LCD，而且提供一種能使應(yīng)用結(jié)晶性膜的太陽電池、半導(dǎo)體元件電路等所有的電子裝置的性能得到飛躍的提高，同時能使價格進(jìn)一步降低的技術(shù)。
作為在低溫下形成結(jié)晶性膜，并使用該結(jié)晶性膜制成薄膜電子裝置的第一現(xiàn)有技術(shù)，可舉出SID(Society for Information Display)’93文摘P.387(1993)。其中形成多晶硅膜作為結(jié)晶性膜，制成TFT作為薄膜電子裝置。首先用低壓化學(xué)氣相淀積法(LPCVD法)以單硅烷(SiH4)作為原料氣體，在550℃的淀積溫度下淀積50nm的a-Si膜，對該a-Si膜進(jìn)行激光照射來形成結(jié)晶性膜。在該文摘中未記載，激光照射用圖1中示出的激光照射裝置101來進(jìn)行。激光照射裝置由激光發(fā)射源102和激光照射室構(gòu)成，在激光照射室內(nèi)安置的載物臺105上安置其表面具有a-Si膜等的被照射體103的基板。在激光照射室的一部分上，在正對載物臺的位置處設(shè)有用石英玻璃等制成的激光入射窗，使激光107通過該入射窗106入射。激光入射窗與基板104的距離一般約為1厘米。朝向被照射體的激光照射使載物臺溫度從室溫升到約400℃，該激光照射在大氣中乃至真空下進(jìn)行。
在得到這種結(jié)晶性膜，即poly-Si膜后，利用該膜制成薄膜電子裝置(這里是TFT)。具體地說，在將poly-Si膜加工為所希望的形狀后，用PECVD法等淀積作為柵絕緣膜的功能的氧化膜。在柵絕緣膜上用鉭(Ta)形成柵電極之后，以柵電極為掩模在多晶硅膜上注入施主或受主雜質(zhì)，以自對準(zhǔn)(self align)方式形成晶體管的源·漏。該雜質(zhì)注入使用稱之為離子摻雜法的質(zhì)量非分離型注入裝置，使用以氫稀釋了的磷化氫(PH3)或乙硼烷(B2H6)作為原料氣體。注入離子的激活溫度是300℃。其后淀積層間絕緣膜，用銦錫氧化物(ITO)或鋁(Al)制成電極或布線，從而完成薄膜半導(dǎo)體器件。
作為在低溫下得到結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的第二現(xiàn)有技術(shù)，可舉出特開平7-99321公報。即使在第二現(xiàn)有技術(shù)中在形成a-Si膜后也通過激光照射得到結(jié)晶性膜。此時使激光照射在真空中乃至惰性氣體氣氛下進(jìn)行。實際上在該公報的第0009段是這樣記述的“在減壓下或惰性氣體氣氛中對基板上形成了的半導(dǎo)體薄膜的至少表面層進(jìn)行熔融再結(jié)晶化，在將形成了熔融再結(jié)晶化的半導(dǎo)體薄膜的基板(1)保持于減壓下或惰性氣體氣氛中的原有狀態(tài)下，轉(zhuǎn)移到在熔融再結(jié)晶化的半導(dǎo)體薄膜上形成絕緣膜的工序?！笔褂迷诘诙F(xiàn)有技術(shù)中以這種方式得到的多晶硅膜，以基本上與第一現(xiàn)有技術(shù)相同的制造方法制成TFT。結(jié)果，在上述任一種現(xiàn)有技術(shù)中都使用圖2中示出的激光照射裝置，在真空中乃至大氣中或惰性氣體氣氛下對硅膜進(jìn)行激光照射，得到結(jié)晶性膜。
但是在上述的現(xiàn)有技術(shù)中看到下述的問題。
問題1)在大氣中的照射使氧、氮或塵埃等的雜質(zhì)進(jìn)入到結(jié)晶性膜中。特別是在結(jié)晶性膜是半導(dǎo)體或金屬等的情況下，氧和塵埃的混入導(dǎo)致薄膜性質(zhì)的顯著降低。
問題2)在惰性氣體氣氛下的結(jié)晶化中，使用得最多的氣體是氮。但是，氮與硅等半導(dǎo)體或鉭等金屬的反應(yīng)性較強(qiáng)，因此不能得到純度高的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜或結(jié)晶性金屬膜。
問題3)關(guān)于在真空中的照射，有必要設(shè)置密封性高的激光照射室，還要在激光照射裝置上附加渦輪分子泵等大型的真空排氣裝置。這會導(dǎo)致使用結(jié)晶性膜的薄膜電子裝置的價格上升，同時使生產(chǎn)率下降。
問題4)在熔融結(jié)晶化中，被照射體的構(gòu)成元素必定從處于熔融狀態(tài)的激光被照射體飛濺或蒸發(fā)出來。該現(xiàn)象特別是在真空中的激光照射時很顯著。這是因為真空中的熔融與蒸發(fā)膜的形成是同等的。結(jié)果，在激光照射裝置的激光入射窗上形成被照射體的薄膜。在圖1中描繪了稱為飛濺分子108的情況。被照射體103的蒸發(fā)和朝向該激光入射窗的薄膜形成意味著在每一次激光照射中被照射體接受的能量的衰減。即，在現(xiàn)有技術(shù)中不能得到具有良好的特性的結(jié)晶化膜，此外其膜性質(zhì)也有很大的變動。
問題5)在對被照射體供給激光照射等高能體來進(jìn)行熔融結(jié)晶化時，大體上說，供給能量越高所得到的結(jié)晶化膜的質(zhì)量越好。但在真空中的照射中，隨著供給能量的上升，問題4)變得更嚴(yán)重。因此真空中的照射實質(zhì)上不能提高能量，所以也不能提高結(jié)晶性膜的質(zhì)量。
問題6)在真空中或惰性氣氛下的激光照射中，在結(jié)束由照射產(chǎn)生的熔融結(jié)晶化時(激光被照射體從溶液狀態(tài)變化為結(jié)晶固體狀態(tài)時)，表面被重組，以使表面能成為最小，而且在表面上留下許多具有化學(xué)活性的懸掛鍵。具有該懸掛鍵的重組表面的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶內(nèi)部的結(jié)構(gòu)完全不同，因此其能帶圖也與結(jié)晶內(nèi)部的能帶圖大不相同。半導(dǎo)體薄膜也好，金屬薄膜也好，在很多電子裝置中利用其表面。例如，在使用半導(dǎo)體薄膜的場效應(yīng)晶體管(FET)中，在半導(dǎo)體表面形成反型層，控制其內(nèi)部的電子或空穴的輸運過程。此外，在金屬布線中電流也是在金屬薄膜的表面流動。另外，即使在利用薄膜的光學(xué)特性或化學(xué)性質(zhì)的裝置(例如鏡子或金屬催化劑)中，確定其特性的也是表面。假若由于該重組表面具有懸掛鍵的重組而使其與內(nèi)部有很大的差別的話，則其表面性質(zhì)也有很大的變化(通常是變壞)，例如，在使用半導(dǎo)體薄膜的FET中，根據(jù)表面狀態(tài)的不同，反型層內(nèi)的遷移率只是半導(dǎo)體內(nèi)部的遷移率的百分之幾十至百分之幾，故其特性變壞。即使對于金屬薄膜，也可看到同樣的情況(例如金屬薄膜的電導(dǎo)率的變化)。因此，為了得到良好的結(jié)晶性膜，表面控制是這樣地起到重要的作用。然而，在現(xiàn)有的結(jié)晶化方法中不能充分地實現(xiàn)這種控制，故不能得到優(yōu)良的結(jié)晶性膜。再有，重組表面的狀態(tài)根據(jù)熔融結(jié)晶化的情況的不同而不同，故結(jié)晶性膜的膜特性也有很大的變動。
因此，本發(fā)明著眼于解決上述的各種問題，其目的在于提供一種以激光照射裝置為代表的高能體供給裝置和使用該裝置在較低的溫度下形成優(yōu)良的結(jié)晶性膜的方法，以及提供一種利用這樣得到的結(jié)晶性膜的薄膜電子裝置的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
(1-1.熔融結(jié)晶化時的氣氛控制)本發(fā)明中，在第一工序中在各種基板上淀積硅等半導(dǎo)體或鉭等金屬薄膜，并接著在第二工序中使這些薄膜的至少表面層部分地熔融后，經(jīng)過冷卻固化過程通過使其結(jié)晶化(以下在本申請書內(nèi)簡稱為熔融結(jié)晶化)來形成各種結(jié)晶性膜。關(guān)于一般認(rèn)為可適用于本發(fā)明的基板，將在(2-1)章中進(jìn)行詳細(xì)描述，關(guān)于薄膜，將在(2-2)章中進(jìn)行論述。所謂結(jié)晶性膜，意味著該膜處于單結(jié)晶狀態(tài)或多結(jié)晶狀態(tài)，或結(jié)晶質(zhì)與非晶質(zhì)混在一起的混晶質(zhì)狀態(tài)。熔融結(jié)晶化通過對薄膜供給激光等高能體來實現(xiàn)。作為高能體的形態(tài)，除了光或X線、以γ線為代表的電磁波以外，還可以是質(zhì)子束或電子束、α射線等帶電粒子流、以中子束或中性介子束為代表的中性基本粒子束?；玖Ｗ邮哂锌赏ㄟ^強(qiáng)相互作用或弱相互作用簡單地對薄膜供給高能量的優(yōu)點。此外，如果是包含電磁波(光子)的中性基本粒子流，則即使在薄膜的電導(dǎo)率較低的情況下也不會對薄膜提供不需要的電荷，因此在高能體的供給中薄膜也不會受到電的損傷。這一點在薄膜是本征或接近本征的半導(dǎo)體膜的情況下特別重要。這是因為在這些薄膜中電導(dǎo)率較低的緣故。帶電粒子流具有下述優(yōu)點可容易地形成原子的等離子化等，而且?guī)щ娏Ｗ恿鞯姆较蚩刂茦O為簡單。若考慮在形成或方向控制等的處理方面的容易程度，或者對于生物體的安全性，最適合的高能體是波長從約10納米至約10微米的電磁波，即光。光可分類成激光和非激光，其中的任一種都可作為高能體來使用。
在第二工序中進(jìn)行的熔融結(jié)晶化在含有下述氣體的氣氛下進(jìn)行氫分子(H2)與惰性氣體的混合氣體、或氫氟酸(HF)或鹽酸(HCl)等的氫的鹵化物與惰性氣體的混合氣體、或硝酸(HNO3)或硫酸(H2SO4)等的酸與惰性氣體的混合氣體、或以硅烷(SiH4，Si2H6)為代表的將含有半導(dǎo)體等的薄膜構(gòu)成元素作為氫化物的氣體與惰性氣體的混合氣體等、氫。惰性氣體除了氮分子(N2)以外，可使用下述氣體氦(He)或氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等的稀有氣體元素、或?qū)τ谶M(jìn)行熔融結(jié)晶化的薄膜呈化學(xué)惰性的所有的氣體或這些氣體與上述各種惰性氣體的混合氣體。
若在含有惰性氣體與氫的氣氛下進(jìn)行薄膜的熔融結(jié)晶化，則與在大氣中的結(jié)晶化相比可顯著地降低氧或浮游于大氣中的塵埃等雜質(zhì)進(jìn)入到薄膜中的現(xiàn)象，故具有可提高結(jié)晶化膜的純度的優(yōu)點。眾所周知，半導(dǎo)體也好，金屬也好，膜中的雜質(zhì)越少，越能提高遷移率等的膜的性質(zhì)。此外，在半導(dǎo)體中有意識地添加約小于1×1018cm-3的少量的雜質(zhì)，來控制其物理性質(zhì)。從這一點來看，得到高純度的半導(dǎo)體膜也是重要的。與在固體狀態(tài)下的結(jié)晶化相比，在熔融結(jié)晶化中雜質(zhì)從大氣進(jìn)入薄膜內(nèi)的現(xiàn)象更為嚴(yán)重。這是因為，液體狀態(tài)的處理溫度比固相生長高得多，故雜質(zhì)的擴(kuò)散或與薄膜構(gòu)成物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得很快。因此，熔融結(jié)晶化時的氣氛控制與固相生長時的氣氛控制相比，也具有更重要的意義。
進(jìn)行熔融結(jié)晶化的氣氛含有氫這一點在以下的方面是重要的。對薄膜供給高能體使之一度熔融之后作為結(jié)晶體而固化時，在薄膜的內(nèi)部相鄰的原子以正規(guī)的次序結(jié)合在一起，形成規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)。與此相反，在表面處不存在上半部應(yīng)結(jié)合的原子。因而，如在真空中或惰性氣氛中進(jìn)行熔融結(jié)晶化，則在薄膜表面相鄰的懸掛鍵互相結(jié)合在一起，以使表面能成為最小，結(jié)果對表面進(jìn)行重組。重組表面的結(jié)構(gòu)一般來說與晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大不相同，其能帶結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。而且在重組表面上存在很大的應(yīng)力。該應(yīng)力的影響達(dá)到位于下層的晶體的幾個周期，使該處的晶格發(fā)生變形。能帶結(jié)構(gòu)的變化使電子或空穴的濃度變化，晶格的變形使電子或空穴的遷移率降低。此外，從表面原子之間的結(jié)合中必定會出現(xiàn)遺漏的懸掛鍵。這些懸掛鍵具有化學(xué)活性，在結(jié)束薄膜的結(jié)晶化將薄膜取出到大氣中時，這些懸掛鍵與空氣中的水或氧發(fā)生反應(yīng)，或吸附塵埃。另外，懸掛鍵的存在本身形成界面能級，或成為電子或空穴的散射中心，使其遷移率下降。因此，重組表面對薄膜性質(zhì)帶來各種不利影響。
在本申請的發(fā)明的結(jié)晶性膜的形成方法中，在含有氫的氣氛下進(jìn)行薄膜的熔融結(jié)晶化。因此，在冷卻固化過程中在表面出現(xiàn)的原子的懸掛鍵以氣氛中包含的各種氫原子為終端(以下簡稱為氫終端化)。這樣一來，當(dāng)然可避免表面的重組，同時可顯著地減少懸掛鍵的總數(shù)。換言之，按照本申請的發(fā)明，所得到的結(jié)晶性膜的純度很高，表面結(jié)構(gòu)非常接近于晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此，金屬表面直接反映出金屬本身所固有的性質(zhì)，半導(dǎo)體表面也直接顯示出半導(dǎo)體性質(zhì)。例如，若按照本申請的發(fā)明制成使用了結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的FET(即所謂TFT)，則由于起因于重組表面的遷移率的下降很少，故實際的遷移率比用現(xiàn)有技術(shù)制成的TFT的實際的遷移率大得多，該遷移率的值在基板間或批與批之間也是穩(wěn)定的。
如在氫分子與惰性氣體的混合氣體氣氛下進(jìn)行熔融結(jié)晶化，則雜質(zhì)不進(jìn)入所謂的金屬或半導(dǎo)體的結(jié)晶化膜中，可得到氫終端化了的高純度的結(jié)晶化膜。如在氫的鹵化物與惰性氣體的混合氣體氣氛下進(jìn)行以硅為代表的半導(dǎo)體膜的熔融結(jié)晶化，則基于鹵化物與半導(dǎo)體膜的反應(yīng)比較容易產(chǎn)生的事實，能可靠地進(jìn)行結(jié)晶化半導(dǎo)體膜的氫終端化。同樣，即使在酸與惰性氣體的混合氣體中，也比較容易進(jìn)行氫終端化。一般認(rèn)為，這對于金屬薄膜特別有效。在含有薄膜構(gòu)成元素作為氫化物的氣體與惰性氣體的混合氣體的氣氛下進(jìn)行熔融結(jié)晶化是理想的。這是因為，能可靠地進(jìn)行氫終端化，也能保證高純度。特別要指出，在薄膜是硅的情況下，最好的氫化物是硅烷。因為硅烷的反應(yīng)很快，故能可靠地與表面上出現(xiàn)的懸掛鍵發(fā)生反應(yīng)。這是因為，反應(yīng)的結(jié)果是，即使硅烷被硅薄膜俘獲，也使硅原子層增加一層，如不產(chǎn)生純度的降低，則也不產(chǎn)生晶格的變形。
為了在熔融結(jié)晶化時可靠地進(jìn)行由氫產(chǎn)生的終端化，氣氛中的氫分壓或氫化物的分壓如大于約10mTorr就足夠了。這一點是基于以下的原因。令一個氣體分子的質(zhì)量是m(kg)、分壓是P(Pa)、溫度是T(K)、濃度是C(m-3)、平均速度是v(m·s-1)，則其氣體的流速，密度F(m-2·s-1)為下面的(1)式。F=16cv=1213kTm---(1)]]>其中k是玻爾茲曼常數(shù)。如結(jié)晶化時的熔融時間為τ(s)，薄膜表面處的懸掛鍵密度為Nss(m-2)，則在熔融時間內(nèi)與薄膜表面碰撞的氣體數(shù)(流速密度×熔融時間)大于懸掛鍵密度這一點是使所有懸掛鍵終端化的必要條件。即，下面的(2)式。
τF＞Nss…(2)由(1)和(2)式，對于壓力導(dǎo)出下面的(3)式。p>23kTmτNSS---(3)]]>在氫分子的分壓或氫化物的分壓滿足該(3)式的情況下，在熔融結(jié)晶化后可得到高質(zhì)量的表面?？蛇M(jìn)行熔融結(jié)晶化的最短時間約為10ns(τ＝1×10-8s)，從常識方面考慮的懸掛鍵的最大密度約為1×10-12cm-2(Nss＝1×10-16m-2)。因而，如氫分子或氫化物的分壓比使用這些值計算的壓力高，則在所有的薄膜的所有的熔融結(jié)晶化中都滿足(3)式。對于各氫化物計算的最低分壓如下所述。
氫分子(H2) PH2＞1mTorr氫氟酸(HF) PHF＞3mTorr鹽酸(HCl)PHCl＞4mTorr硅烷(SiH4) PSiH4＞4mTorr硝酸(HNO3) PHNO3＞6mTorr硫酸(H2SO4) PH2SO4＞7mTorr如(3)式所示，氫化物的最低的必要分壓隨其分子量的提高而提高。但是，從上述的結(jié)果可知，如高于約10mTorr，則一般的物質(zhì)都滿足該條件。氫爆炸的下限濃度約為4％，與此對應(yīng)的氫分壓為30Torr。因而，從安全方面來看，可以說氫分壓的最大值約為30Torr。硅烷爆炸的下限濃度約為1％，與此對應(yīng)的硅烷分壓為7.6Torr。其他的氫化物從安全方面來看，最好也在低于約1％的濃度下，或低于約7.6Torr的分壓下使用。如取對于安全方面的裕量，則可以說最大分壓約為5Torr。結(jié)果，對于所有的氫化物來說，如使熔融結(jié)晶化時的氫化物分壓大于10mTorr，而取小于5Torr，則可安全地實現(xiàn)本申請的發(fā)明。
迄今論述了第二工序中的氫化物的分壓，但總壓力最好是大氣壓或大氣壓以上。當(dāng)然，即使在滿足上述分壓條件的低壓下(真空中)進(jìn)行熔融結(jié)晶化，也可得到上述的效果。但是，若作成真空系統(tǒng)的裝置，則裝置價格又高，工序又復(fù)雜。如在大氣中來進(jìn)行，裝置也好，處理工序也好，都變得簡單，也可顯著地提高生產(chǎn)率。再者，通過在大氣壓或高于大氣壓的壓力下進(jìn)行第二工序，與真空下的處理相比，可顯著地降低熔融結(jié)晶化時的薄膜構(gòu)成元素的蒸發(fā)或飛濺，和蒸發(fā)或飛濺出來的元素在裝置內(nèi)的附著(以下將此稱為飛濺抑制效果)。這是因為，通過形成環(huán)境氣氛的氣體壓制住熔融面，與壓力成比例地抑制蒸發(fā)或飛濺。由于其效果的大小只由總壓力的高低來確定，故從原理上說，即使不使用惰性氣體而只用氫分子或氫化物，如其壓力為大氣壓，則與大氣壓中使用氫化物和惰性氣體的混合氣體的情況相同，也可得到飛濺抑制效果。但是，在大氣壓中操作這些氫化物非常危險。由于該原因(安全性的補償)，希望使用氫或氫化物與惰性氣體的混合氣體。作為惰性氣體的氮用得最廣泛，具有廉價的優(yōu)點。如對金屬或半導(dǎo)體供給高能量而使其變成高溫的液相狀態(tài)，則都與氮發(fā)生反應(yīng)。與此相反，稀有氣體具有下述優(yōu)點不管對什么薄膜材料，不管在怎樣的高溫下，決不會發(fā)生反應(yīng)。如硅或鋁那樣的薄膜構(gòu)成材料，其原子量較大。因而，即使在稀有氣體內(nèi)，氬或氪、氙那種所謂的重元素的飛濺抑制效果較好。氪、氙的存在量少，價格高。因此，廉價并實用的、而且飛濺抑制效果好的惰性氣體是氬。
(1-2.高能體供給裝置的形狀和由該裝置得到的熔融結(jié)晶化)在第二工序中對在第一工序中在基板上形成的半導(dǎo)體薄膜或金屬薄膜等對象物質(zhì)供給高能體，至少對其表面層進(jìn)行熔融結(jié)晶化，為了穩(wěn)定地進(jìn)行該第二工序和得到高質(zhì)量的結(jié)晶體，有必要制成與此相適應(yīng)的高能體供給裝置。在本章中作為高能體以光(激光)為例，使用圖2就高能體供給裝置的形狀進(jìn)行說明。同時也論述以第一工序中在基板上已形成的薄膜作為供給高能體的對象物質(zhì)，對其進(jìn)行第二工序來形成結(jié)晶性膜的方法。
本申請的發(fā)明的高能體供給裝置(圖2)至少由生成激光等高能體207的生成源(激光發(fā)射源)202和向?qū)ο笪镔|(zhì)(已形成薄膜的基板)供給所生成的高能體的供給室201構(gòu)成。供給室具有在其室內(nèi)安置對象物質(zhì)的功能的載物臺(安置臺)205。例如在供給室內(nèi)的載物臺上安置已形成薄膜的基板。載物臺具備可以移動的功能，以便可在對象物質(zhì)的所希望的位置上供給高能體207。在供給室的壁面209的一部分上設(shè)有將高能體導(dǎo)入到供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗206，導(dǎo)入窗由高能體的吸收少的物質(zhì)而且氣體分子幾乎不能通過的物質(zhì)構(gòu)成。換言之，導(dǎo)入窗對于高能體是透明的，對于氣體分子是非透明的。作為一例，在高能體是光時，導(dǎo)入窗由石英等透明玻璃構(gòu)成。
在本發(fā)明中，在向?qū)ο笪镔|(zhì)(例如硅薄膜)供給高能體時，將導(dǎo)入窗設(shè)置在對象物質(zhì)的構(gòu)成物質(zhì)(在硅薄膜的例子中是硅原子)幾乎不能附著的位置上。例如在圖2中示出的高能體供給裝置中，供給室的壁面的一部分在離開對象物質(zhì)的方向上伸出，在該伸出部210的前端設(shè)有導(dǎo)入窗。結(jié)果，導(dǎo)入窗與對象物質(zhì)的距離L1大于壁面209與對象物質(zhì)的最近距離L2。在導(dǎo)入窗與薄膜的距離大于壁面與薄膜的最近距離的狀態(tài)下，即在將導(dǎo)入窗設(shè)置在即使對薄膜供給高能體，薄膜的構(gòu)成物質(zhì)也幾乎不附著的位置上的狀態(tài)下，對薄膜等對象物質(zhì)供給高能體207。在圖2中描繪了高能體供給(激光照射)的結(jié)果，作為飛濺出來的構(gòu)成物質(zhì)從對象物質(zhì)蒸發(fā)或飛濺出來的元素的飛濺范圍。在本申請的發(fā)明中，由于與對象物質(zhì)的飛濺范圍相比，導(dǎo)入窗與對象物質(zhì)之間的距離足夠大，故即使重復(fù)地進(jìn)行由高能體供給而產(chǎn)生的熔融結(jié)晶化，對象物質(zhì)的構(gòu)成物也不附著于導(dǎo)入窗上。如上面所述，導(dǎo)入窗對于高能體必須是透明的。與此相反，由于對象物質(zhì)對于高能體是非透明的，故高能體變換為熱量。若對象物質(zhì)附著于導(dǎo)入窗的話，則導(dǎo)入窗當(dāng)然成為非透明的，故不能完成其應(yīng)完成的功能。本發(fā)明排除了這種不合理的情況，因此實現(xiàn)了在穩(wěn)定性和批量生產(chǎn)性方面都良好的高能體供給裝置。
在對半導(dǎo)體薄膜照射激光來得到結(jié)晶化膜時，飛濺范圍的控制特別重要。一般來說，在半導(dǎo)體薄膜中存在供給能量越高，就越能得到優(yōu)質(zhì)的結(jié)晶化膜的趨勢。但是，供給能量超過上限值的話，則半導(dǎo)體元素爆發(fā)性地飛濺出來，在能量供給結(jié)束后，半導(dǎo)體薄膜或是消失，或是顯著地變薄。一般認(rèn)為，這是起因于半導(dǎo)體膜是共價鍵的晶體，故比較硬，以及其熱導(dǎo)率比金屬小。再者，也把下述的情況作為一個原因來考慮由于半導(dǎo)體薄膜在第一工序中用化學(xué)氣相淀積法(CVD法)來淀積，故基板或基板上已形成的基底保護(hù)膜與半導(dǎo)體膜的粘合性較弱。不管怎樣，由于存在該上限值，故在結(jié)晶化中，激光能量不超過該上限值，而且盡可能設(shè)定在較高的值。但是，在激光的能量方面必定會有變動，此外，由于爆發(fā)性的飛濺的發(fā)生是一種統(tǒng)計過程，故若想要得到優(yōu)質(zhì)的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜，就必然不能忽視飛濺現(xiàn)象。從這些情況可得出下述的結(jié)論本申請的控制飛濺范圍的高能體供給裝置和結(jié)晶化膜的形成方法，對于在基板上或者基底保護(hù)膜上以高的生產(chǎn)率穩(wěn)定地形成優(yōu)質(zhì)的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜是特別適合的。
為了高能體供給裝置本身的小型化和容易地置換供給室內(nèi)的環(huán)境氣氛，應(yīng)該盡可能節(jié)省供給室內(nèi)不需要的空間。若考慮對象物質(zhì)的取出和放入或載物臺工作的振動，壁面與對象物質(zhì)的最近距離為約2mm至40mm。另一方面，對象物質(zhì)的飛濺范圍根據(jù)供給室內(nèi)的壓力而變化。例如，如在約10-5Torr的真空中，則飛濺范圍達(dá)到10cm以上，但如在大氣中，則約為10mm以下。因而，如上一章所述，如在大氣壓以上的壓力下進(jìn)行熔融結(jié)晶化，則如導(dǎo)入窗與縮小物質(zhì)的距離大于20mm就足夠了。如在約10mTorr以下的壓力下供給高能體，則希望該距離至少為50mm。在約100mm以上是理想的。從以上所述可知，為了適應(yīng)供給室的各種壓力，希望該距離約為50mm以上。不認(rèn)為該距離是特別的上限，但如硬要設(shè)定上限，則約為1000mm。之所以這樣取是因為，若該距離太長，則供給室的體積增加，在環(huán)境氣氛置換方面所需要的時間增加，此外，裝置本身也變大。
(1-3.高能體供給裝置內(nèi)的氣流和與此有關(guān)的熔融結(jié)晶化)在上一章中就高能體供給裝置應(yīng)采取的最適合的形狀進(jìn)行了敘述。接著在本章中使用圖3就高能體供給裝置的供給室內(nèi)的氣流進(jìn)行敘述。
圖3(A)從氣流的觀點說明在上一章中已說明的高能體供給裝置的供給室的結(jié)構(gòu)，圖3(B)表示至少向?qū)ο笪镔|(zhì)(在基板上已形成的薄膜等)供給高能體來進(jìn)行對象物質(zhì)結(jié)晶化的最中間的氣體流。本申請的發(fā)明的高能體供給裝置備有使供給室內(nèi)產(chǎn)生所希望的壓力分布的壓力調(diào)整裝置或使供給室內(nèi)產(chǎn)生所希望的氣體流的氣體流調(diào)整裝置。具體地說，壓力調(diào)整裝置或氣體流調(diào)整裝置至少將排氣孔311和氣體流入孔312作為其主要構(gòu)成部件。排氣孔流出供給室內(nèi)的排氣，它設(shè)置于供給室壁面309的一部分上。多個(在圖3(A)中是6個)氣體流入孔使(1-1)章中詳細(xì)敘述的各種氣體流入供給室內(nèi)。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整從各氣體流入孔流入的氣體量和排氣孔中的抽速，壓力調(diào)整裝置或氣體流調(diào)整裝置控制供給室內(nèi)的總壓力或流動。不僅如此，壓力調(diào)整裝置或氣體流調(diào)整裝置可使導(dǎo)入窗306附近的壓力高于對象物質(zhì)附近的壓力，或可使對象物質(zhì)附近的壓力高于排氣孔附近的壓力。這樣一來，在第二工序中，在導(dǎo)入窗附近的壓力高于對象物質(zhì)附近的壓力的狀態(tài)下，或在導(dǎo)入窗附近的壓力高于對象物質(zhì)(薄膜)附近的壓力而且對象物質(zhì)(薄膜)附近的壓力高于排氣孔附近的壓力的狀態(tài)下，對安置于載物臺305上的薄膜等對象物質(zhì)供給高能體307。
其次，使用圖3(B)說明此時的氣體的流動。首先，在將高能體從導(dǎo)入窗306導(dǎo)入到供給室301后，在供給室內(nèi)將應(yīng)照射對象物質(zhì)303而經(jīng)過的路徑設(shè)定為照射通路315。使經(jīng)過照射通路而到達(dá)對象物質(zhì)的高能體的一部分進(jìn)入對象物質(zhì)，另外一部分從對象物質(zhì)散射。在本申請中將該散射的高能體稱為反射高能體313。其次，將反射高能體在供給室內(nèi)經(jīng)過的路徑設(shè)定為反射通路314。如以上所述，在供給室內(nèi)存在通過壓力調(diào)整裝置或氣體流調(diào)整裝置調(diào)整了的壓力分布或氣體流320。在本申請的高能體供給裝置的供給室內(nèi)可對該氣體流進(jìn)行控制，使之從導(dǎo)入窗起在大體與照射通路相同的方向上朝向?qū)ο笪镔|(zhì)，而且可使之從對象物質(zhì)開始朝向大體與反射通路相同的方向。這是因為可使導(dǎo)入窗附近317的壓力高于對象物質(zhì)附近318的壓力而且對象物質(zhì)附近的壓力高于排氣孔附近319的壓力。結(jié)果，在氣體流從導(dǎo)入窗起在大體與照射通路相同的方向上朝向?qū)ο笪镔|(zhì)，而且從對象物質(zhì)起朝向大體與反射通路相同的方向的狀態(tài)下，對薄膜等的對象物質(zhì)供給高能體，從而進(jìn)行熔融結(jié)晶化。
如上一章中所述，在金屬或半導(dǎo)體的熔融結(jié)晶化中，在熔融時金屬或半導(dǎo)體的構(gòu)成元素必定會蒸發(fā)。此外，如供給能量提高，則會變成微小粉末而飛濺出來。在本申請的發(fā)明的高能體供給裝置中，由于存在從導(dǎo)入窗一側(cè)朝向?qū)ο笪镔|(zhì)的氣流，故蒸發(fā)元素或飛濺的微小粉末到達(dá)導(dǎo)入窗的概率顯著降低。另外，由于也存在從對象物質(zhì)朝向排氣孔的氣流，該氣流與反射通路大致在相同的方向上，故蒸發(fā)元素或飛濺的微小粉末隨該氣流而排出。這個事實不僅可防止朝向供給室的附著或污染，而且也大大限制了蒸發(fā)元素或飛濺的微小粉末朝向?qū)ο笪镔|(zhì)的再附著。這一點特別是在使基板上已形成的薄膜進(jìn)行結(jié)晶化并利用該薄膜制造TFT或大規(guī)模集成電路(LSI)時具有重要的意義。這是因為再附著的微小粉末或是使微細(xì)加工的精度降低，或是成為電短路的原因。此外，微小的粉末具有化學(xué)活性，故易于與供給室壁等發(fā)生反應(yīng)，在進(jìn)行這樣的反應(yīng)后，由于也可有再附著于薄膜等的對象物質(zhì)的情況，故薄膜的純度自然而然地下降了。在本申請的發(fā)明的高能體供給裝置和結(jié)晶性膜的形成方法中可完全地除去這種弊害，可穩(wěn)定地制造優(yōu)質(zhì)的結(jié)晶化物。
(1-4.反射高能體的利用)在本章中說明使(1-2)章中已詳細(xì)敘述的發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)的高能體供給裝置和使用該裝置的結(jié)晶性膜的形成方法。
圖4示出了本發(fā)明的高能體供給裝置的供給室401的結(jié)構(gòu)。與(1-2)章相同，高能體供給裝置至少具有生成高能體(激光等的光)407的生成源(在圖4中省略)和對對象物質(zhì)403(金屬薄膜或半導(dǎo)體薄膜)供給高能體的供給室。供給室作為在該室內(nèi)安置對象物質(zhì)的功能在其內(nèi)部具有安置裝置405，將在第一工序中已形成薄膜的基板等的對象物質(zhì)安置于安置裝置上。在供給室的壁面409的一部分上安置有將高能體導(dǎo)入到供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗，導(dǎo)入窗406與對象物質(zhì)的位置關(guān)系滿足(1-2)章的記述。此外在供給室中安置有包含排氣孔411和氣體流入孔412的壓力調(diào)整裝置或氣體流調(diào)整裝置，因此在供給室內(nèi)存在(1-3)章中已詳細(xì)敘述的壓力分布或氣體流。不用說，供給室內(nèi)的氣氛符合(1-1)章的記述。此外，在高能體從導(dǎo)入窗導(dǎo)入到供給室后，將照射到對象物質(zhì)的經(jīng)過路徑設(shè)想為照射通路。
在本申請的發(fā)明的高能體供給裝置中這樣來配置導(dǎo)入窗或安置裝置，使得薄膜等的對象物質(zhì)的法線416的方向與照射通路415的方向不同。因而，在對薄膜進(jìn)行結(jié)晶化時，在薄膜的法線方向與照射通路的方向不同的狀態(tài)下對薄膜供給高能體。再者，在本申請的發(fā)明的高能體供給裝置中在薄膜等的對象物質(zhì)的法線方向上安置排氣孔。通過采取這樣的結(jié)構(gòu)，在小的供給室中可使導(dǎo)入窗與對象物質(zhì)的距離變大，可容易地得到(1-2)章中記述的結(jié)構(gòu)和效果。此外，由于在相當(dāng)于對象物質(zhì)與供給室壁面的最近距離的部位處設(shè)有排氣孔，因此可有效地排出蒸發(fā)元素或飛濺的微小粉末。另外，由于蒸發(fā)元素或飛濺的微小粉末在法線方向上飛出的比例特別高，所以從這一點來看也能提高排出效率，可更可靠地實現(xiàn)(1-3)章的效果。
本申請的發(fā)明的高能體供給裝置除了上述的構(gòu)成以外，為了使反射能量體413再次照射對象物質(zhì)而具有反射能量體的進(jìn)路變更裝置。進(jìn)路變更裝置418還具有位置調(diào)整裝置417，以便能使反射能量體照射到薄膜等對象物質(zhì)的所希望的位置上。在將第一工序中在基板上已形成的薄膜安置在供給室內(nèi)后，用高能體照射薄膜的第一位置。高能體的一部分原封不動地進(jìn)入到薄膜中，但另一部分從薄膜反射后成為反射能量體。反射能量體通過進(jìn)路變更裝置變更其進(jìn)路，再次照射薄膜的第二位置，進(jìn)行熔融結(jié)晶化。如高能體具有象光那樣高的速度的話，一般在高能體最初照射薄膜的第一位置的期間內(nèi)，與該高能體對應(yīng)的反射能量體開始照射第二位置。第一位置與第二位置可以是不同的，但最好是大致相等。這是因為如下面所述的那樣，可提高能量使用效率，可延長熔融時間。利用位置調(diào)整裝置來進(jìn)行第一位置與第二位置的調(diào)整。如高能體是光，則進(jìn)路變更裝置由鏡子或透鏡、棱鏡等光學(xué)裝置構(gòu)成，如高能體是帶電粒子，則進(jìn)路變更裝置由電磁場生成裝置構(gòu)成。位置調(diào)整功能改變光學(xué)裝置的位置關(guān)系(例如鏡子的角度)，或是對電磁場進(jìn)行微調(diào)整。
在圖5中示出使用光作為高能體的最簡單的裝置的一例。參照序號506表示導(dǎo)入窗，511表示排氣孔，512表示氣體流入孔，516表示法線。此時進(jìn)路變更裝置518是鏡子，進(jìn)路變更裝置最好具有凹面鏡等聚焦裝置。這是因為，一般來說，反射光具有散射成分，而聚焦裝置對散射光進(jìn)行聚焦，有效地進(jìn)行再照射。入射光照射薄膜等對象物質(zhì)503后，一部分成為反射光。通過凹面鏡對該反射光進(jìn)行聚焦反射后，再次照射對象物質(zhì)。通過這樣做，可顯著地提高高能體507的利用效率。例如，紫外光或可見光在半導(dǎo)體薄膜上的反射率達(dá)到70％以上，在金屬薄膜上的反射率為90％以上。因而，以往的能量使用效率約為10％至30％。與此相反，在本申請的發(fā)明中，由于有效地對反射能量體513進(jìn)行再利用，故可將能量使用效率大體倍增到約20％至50％。這種狀況在最初入射到對象物質(zhì)的高能體的照射位置(第一位置)與反射能量體的照射位置(第二位置)大體相同的情況下特別有效。圖6以發(fā)送脈沖激光的情況為例，說明該效果。橫軸表示對象物質(zhì)的被照射點，在t＝0的瞬間開始照射?？v軸是高能體實際進(jìn)入對象物質(zhì)內(nèi)并有助于熔融結(jié)晶化的能量強(qiáng)度(任意單位)。一開始照射，高能體的能量強(qiáng)度就上升，在t＝t1達(dá)到最大值。反射能量體根據(jù)對象物質(zhì)與進(jìn)路變更裝置的距離和速度，伴隨著極短的時間延遲照射到對象物質(zhì)。如將來自反射能量體的能量密度取為極大值的時刻設(shè)為t2，則時間的延遲為t2-t1。這樣一來，使入射高能體的能量密度與反射能量體的能量密度重疊在一起。這是本申請中實際上有助于熔融結(jié)晶化的能量密度，在圖6的例子中作為合成光來描繪。因此，根據(jù)本發(fā)明，可使能量使用效率與以往相比大體得到倍增。
在本申請的更好的高能體供給裝置中，原先的進(jìn)路變更裝置具有時刻調(diào)整功能。這是使反射能量體再照射對象物質(zhì)的時刻(圖6中是t2-t1)延遲。(以下在本申請中將該時間延遲稱為延遲時間。)時刻調(diào)整裝置419例如可由能反射高能體的多個反射裝置來構(gòu)成，在圖4中描述了一個簡單的例子。時刻變更裝置是變更反射能量體經(jīng)過的路徑長度的裝置或變更反射能量體的速度的裝置。前者在高能體是光時是方便的，后者在高能體是帶電粒子時是方便的。光的路徑長度變更可通過鏡子的組合來進(jìn)行，帶電粒子的速度變更可通過電場的調(diào)整來進(jìn)行。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整延遲時間，可延長高能體照射對象物質(zhì)的時間。使用圖7來說明這一點。圖7的縱軸和橫軸與圖6的縱軸和橫軸相同。在圖7中使延遲時間(t2-t1)大致與高能體的發(fā)送時間寬度(半峰高寬度，在圖7中用ta表示入射光的半峰高寬度)相同。結(jié)果，合成光的半峰高寬度大體得到倍增(在圖7中用tb表示)。
高能體的時間半峰高寬度的增加意味著穩(wěn)定地進(jìn)行朝向?qū)ο笪镔|(zhì)的能量供給，可顯著地降低上述的爆發(fā)性的飛濺的產(chǎn)生概率。例如，在用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積法(PECVD法)形成的氫化非晶硅膜(a-SiH)上照射作為高能體的氯化氙(XeCl)的受激準(zhǔn)分子激光(簡稱為XeCl激光，波長308nm)，試驗結(jié)晶化。一般來說，由于該薄膜的氫含量多，膜的密度低，故熔融結(jié)晶化非常困難。實際上使用時間半峰高寬度約為50ns的XeCl激光，在照射能量密度約為100mJ·cm-2以下時，非晶膜完全不能進(jìn)行結(jié)晶化，相反，如能量密度在該值以上，則產(chǎn)生爆發(fā)性的飛濺，結(jié)果，在整個能量區(qū)域內(nèi)不能進(jìn)行薄膜的結(jié)晶化。與此相反，使用時間半峰高寬度約為100ns的XeCl激光，在照射能量密度約為100mJ·cm-2以下時，非晶質(zhì)薄膜還是不能進(jìn)行結(jié)晶化，但在約100mJ·cm-2至約150mJ·cm-2之間的能量密度下則能很好地進(jìn)行結(jié)晶化。在150mJ·cm-2以上與先前的情況相同，產(chǎn)生爆發(fā)性的飛濺，但如使時間半峰高寬度進(jìn)一步延長，則可進(jìn)行熔融結(jié)晶化的能量密度的范圍相應(yīng)地變寬。即使高能體的能量密度都是同樣的125mJ·cm-2，但在時間半峰高寬度短的情況(50ns)與長的情況(100ns)情況下對對象物質(zhì)的效果完全不同。這個差異是由于單位時間的能量轉(zhuǎn)移量的差異造成的。如時間半峰高寬度變長，則單位時間從高能體轉(zhuǎn)移到對象物質(zhì)的能量減少，故可抑制爆發(fā)性的飛濺。這與火藥的燃燒與爆炸的差異相同。所謂爆炸，是單位時間的能量轉(zhuǎn)移量大時產(chǎn)生的現(xiàn)象。按照這個理由，在對用PECVD法或濺射法等所謂的比較低的溫度下(基板溫度約小于400℃)形成的非晶質(zhì)半導(dǎo)體膜通過供給高能體進(jìn)行熔融結(jié)晶化時，希望高能體的時間半峰高寬度在約100ns以上。在本申請的發(fā)明中，如以上所述，可簡單地增加時間半峰高寬度，這樣一來，也可進(jìn)行以往認(rèn)為難以進(jìn)行熔融結(jié)晶化的薄膜的結(jié)晶化。
(1-5.薄膜電子裝置的制造方法)到上一章為止已詳細(xì)敘述的高能體供給裝置和使用該裝置形成的結(jié)晶化膜可應(yīng)用于TFT或LSI等的半導(dǎo)體器件，或金屬-絕緣體-金屬元件(MIM元件)、太陽電池或印刷基板等各種薄膜電子裝置，可大大提高這些裝置的性能。在本章中以應(yīng)用的可能性最高的TFT為例，說明優(yōu)良的薄膜電子裝置的制造方法。
圖8(a)～(d)是以剖面方式示出成為MIS型場效應(yīng)晶體管的薄膜半導(dǎo)體器件(所謂TFT)的制造工序的概略圖。在使用該圖描述與本申請的發(fā)明有關(guān)的TFT的制造方法的概略。
本發(fā)明中使用普通的無堿玻璃作為基板的一例。首先在基板801上用常壓化學(xué)汽相淀積法(APCVD法)或PECVD法或濺射法等形成本身是絕緣性物質(zhì)的基底保護(hù)膜802。其次淀積隨后成為薄膜半導(dǎo)體器件的有源層的本征硅膜等半導(dǎo)體膜(與半導(dǎo)體膜有關(guān)的第一工序)。半導(dǎo)體膜用PECVD法或APCVD法、LPCVD法等化學(xué)汽相淀積法(CVD法)、或濺射法或蒸發(fā)法等物理汽相淀積法(PVD法)來形成。對這樣得到的半導(dǎo)體膜供給以激光為代表的高能體，進(jìn)行熔融結(jié)晶化(與半導(dǎo)體膜有關(guān)的第二工序)。如果最初淀積的半導(dǎo)體膜是非晶質(zhì)，或是非晶質(zhì)與微結(jié)晶混在一起的混晶質(zhì)的話，則一般將該工序稱為結(jié)晶化。另一方面，如果最初淀積的半導(dǎo)體膜是多結(jié)晶質(zhì)，則將該工序稱為再結(jié)晶化。在本說明書中將兩者只稱為結(jié)晶化，不作區(qū)別。如果通過高能體供給使薄膜的至少表面部分進(jìn)行熔融結(jié)晶化，則兩者都對應(yīng)于本申請的熔融結(jié)晶化。如從以高的生產(chǎn)率在大型基板上形成高質(zhì)量的結(jié)晶性薄膜的觀點來看，熔融結(jié)晶化是非常好的方法。這是因為，在通過高能體的供給來進(jìn)行的熔融結(jié)晶化方法中，能量供給時間(如是激光的話，是其照射時間)非常短，約為10ns至500ns，而且由于能量供給區(qū)域(激光照射區(qū)域)對于整個基板來說也是局部的，故在薄膜的結(jié)晶化時不會使整個基板同時加熱到高溫，因此也不會產(chǎn)生因基板的發(fā)熱引起的變形或裂縫。按照到上一章為止已詳細(xì)敘述的結(jié)晶性膜的形成方法形成了結(jié)晶性半導(dǎo)體膜(多晶硅膜)后，將該結(jié)晶性半導(dǎo)體膜加工成島狀，之后作為晶體管的有源層的有源層半導(dǎo)體膜803(圖8(a))。
在有源層半導(dǎo)體膜形成后，用CVD法或PVD法等形成柵絕緣膜104(圖8(b))。
接著，用PVD法或CVD法淀積成為柵電極805的金屬薄膜。由于通常柵電極和柵布線用相同的材料在相同的工序中制成，故該材料的電阻必須低，而且必須是能耐受以后的薄膜電子裝置制造工序中遇到的最高溫度(這里是約350℃)或化學(xué)藥品等的物質(zhì)。這里用濺射法形成具備這樣的性質(zhì)的鉭(Ta)薄膜(對于金屬的第一工序)。一般用濺射法形成的鉭薄膜為β結(jié)構(gòu)，其電阻率高達(dá)約200μΩcm。此外，內(nèi)部應(yīng)力也強(qiáng)，作為布線使用時容易斷線。因此，在本申請的發(fā)明中對該鉭薄膜供給作為激光的高能體(對于金屬的第二工序)，改善薄膜質(zhì)量。如用到上一章為止詳細(xì)敘述的方法進(jìn)行鉭薄膜的熔融結(jié)晶化，則結(jié)晶化膜變?yōu)棣两Y(jié)構(gòu)的鉭(Ta)。α結(jié)構(gòu)的鉭為立方晶體的結(jié)晶系，其晶體結(jié)構(gòu)是體心立方(bcc)。此外，該α結(jié)構(gòu)的鉭的電阻率大體為20μΩcm至60μΩcm，其內(nèi)部應(yīng)力也弱。與原先的β結(jié)構(gòu)的鉭相比，作為布線材料顯示出顯著的優(yōu)點。
在這樣形成作為柵電極和柵布線的金屬薄膜后，對其形狀進(jìn)行加工。接著對有源層半導(dǎo)體膜進(jìn)行雜質(zhì)離子注入，制成源·漏區(qū)和溝道形成區(qū)806、807、808。(圖8(c))此時，由于柵電極成為離子注入的掩模，故成為溝道形成區(qū)只在柵電極下形成的自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。關(guān)于雜質(zhì)離子注入，可應(yīng)用離子摻雜法和離子打入法兩者，前者使用質(zhì)量非分離型離子注入裝置注入被注入元素的氫化物和氫，后者使用質(zhì)量分離型離子注入裝置只注入所要的雜質(zhì)元素。在制造CMOS TFT時，使用聚酰亞胺樹脂等適當(dāng)?shù)难谀２牧?，交替地用掩模覆蓋NMOS或PMOS的一方，用上述方法進(jìn)行各自的離子注入。
其次，用PVD法或CVD法形成層間絕緣膜809。在離子注入和層間絕緣膜形成后，在350℃以下的適當(dāng)?shù)臒岘h(huán)境下進(jìn)行幾十分至幾小時的熱處理，進(jìn)行注入離子的活化和層間絕緣膜的燒固。在層間絕緣膜形成后，在源·漏上開接觸孔，形成源·漏引出電極和布線810、811。此時對于成為源·漏和布線的金屬也可應(yīng)用與先前的柵電極和柵布線相同的、到上一章為止敘述的金屬薄膜的熔融結(jié)晶化。在形成了結(jié)晶性金屬膜后，將該薄膜加工為電極或布線，完成薄膜半導(dǎo)體器件。(圖8(d))。
(2-1.適用于本發(fā)明的基板和基底保護(hù)膜)在本章中就適用于本發(fā)明的基板和基底保護(hù)膜進(jìn)行說明。作為可適用于本發(fā)明的基板，可使用金屬等導(dǎo)電性物質(zhì)、碳化硅(SiC)或氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)等陶瓷材料、熔融石英或玻璃等透明絕緣性物質(zhì)、硅晶片等半導(dǎo)體基板和對其加工而制成的LSI、藍(lán)寶石(三方晶系A(chǔ)l2O3結(jié)晶)等結(jié)晶性絕緣物質(zhì)等。作為廉價的普通玻璃，可使用康寧·日本株式會社制造的#7059玻璃或#1737玻璃，或日本電氣玻璃株式會社制造的OA-2玻璃、(株)NH Techno-glass制造的NA35玻璃等。在使用結(jié)晶性半導(dǎo)體薄膜制造薄膜半導(dǎo)體器件時，或在使用結(jié)晶性金屬薄膜進(jìn)行金屬布線時，不管基板的種類如何，只要至少基板的一部分由絕緣性物質(zhì)構(gòu)成，則在該絕緣性物質(zhì)上形成結(jié)晶性薄膜。該絕緣性物質(zhì)在本申請中稱為基底保護(hù)膜。例如作為基板使用熔融石英時，因為基板本身是絕緣性物質(zhì)，可直接在熔融石英基板上形成結(jié)晶性膜?；蚩蓪⒀趸枘?SiOx0＜x≤2)或氮化硅膜(Si3Nx0＜x≤4)等絕緣性物質(zhì)在熔融石英基板上作為基底保護(hù)膜形成后，形成結(jié)晶性膜。使用普通的玻璃時作為基板時，可直接在本身是絕緣性物質(zhì)的普通玻璃上淀積半導(dǎo)體膜等的結(jié)晶性膜，但為了不使玻璃中含有的鈉(Na)等可動離子混入到半導(dǎo)體膜中，最好在玻璃基板上用氧化硅膜或氮化硅膜等絕緣性物質(zhì)形成基底保護(hù)膜之后再形成結(jié)晶性膜。通過這樣做，薄膜半導(dǎo)體器件等的薄膜電子裝置經(jīng)過長時間使用和在高電壓下使用，其工作特性沒有變化，這樣當(dāng)然就增加了穩(wěn)定性。在結(jié)晶性半導(dǎo)體膜的情況下，除了將藍(lán)寶石等結(jié)晶性絕緣物質(zhì)作為基板來使用的情況之外，最好在基底保護(hù)膜上形成薄膜。在使用各種陶瓷基板作為基板時，最好設(shè)置基底保護(hù)膜，以便起到防止陶瓷中添加的助燒結(jié)原材料擴(kuò)散混入薄膜中的作用。將金屬材料作為基板使用時，為了確保絕緣性，基底保護(hù)膜是必不可少的。再者，在半導(dǎo)體基板或LSI元件中，晶體管之間或布線之間的層間絕緣膜起到基底保護(hù)膜的作用。只要對于制造工序中的熱環(huán)境不產(chǎn)生伸縮或翹曲等變形，對于基板的大小或形狀完全不加任何限制。即，從直徑約3英寸(76.2mm)的園板到約600mm×800mm以上的長方形基板，是任意的。
(2-2.適用于本發(fā)明的薄膜和包含該構(gòu)成元素的氣體)在本章中有關(guān)適用于本發(fā)明的薄膜和在形成(1-1)章中記述的環(huán)境氣氛的氣體內(nèi)含有半導(dǎo)體膜構(gòu)成元素的氣體進(jìn)行說明。
在本發(fā)明中所有種類的結(jié)晶性物質(zhì)可成為對象物質(zhì)。例如，本申請也可適用于金剛石的熔融結(jié)晶化等。但是，在選擇半導(dǎo)體薄膜或金屬薄膜作為對象物質(zhì)時，本發(fā)明的效果能夠最簡便地而且可靠地呈現(xiàn)出來。關(guān)于金屬，對于所有種類的金屬都可適應(yīng)。特別有效的是如(1-5)章中已說明的鉭那樣的通過高能體供給或熔融結(jié)晶化而改變結(jié)晶相的物質(zhì)。除此之外，作為熔融結(jié)晶化的結(jié)果使結(jié)晶粒徑增大的金屬也是比較理想的。在適用于本申請的發(fā)明的薄膜中，半導(dǎo)體薄膜是最適合的。這是因為，在第一工序中形成的半導(dǎo)體薄膜或者是非晶質(zhì)的，或者即使是結(jié)晶質(zhì)，其質(zhì)量也是較低的。通過對這些質(zhì)量較低的薄膜進(jìn)行本申請的第二工序，可容易地對其性質(zhì)進(jìn)行改良，使之成為優(yōu)質(zhì)的結(jié)晶性薄膜。
作為適用于本發(fā)明的半導(dǎo)體膜的種類，除了硅(Si)或鍺(Ge)等單質(zhì)的半導(dǎo)體膜以外，可以是硅·鍺(SixGe1-x0＜x＜1)或硅·碳(SixC1-x:0＜x＜1)或鍺·碳(GexC1-x0＜x＜1)等四族元素復(fù)合體的半導(dǎo)體膜，或鎵·砷(GaAs)、銦·銻(InSb)等三族元件和五族元素的復(fù)合體化合物半導(dǎo)體膜，或也可以是鎘·硒(CdSe)等二族元素和六族元素的復(fù)合體化合物半導(dǎo)體膜。或者，本發(fā)明也可適用于硅·鍺·鎵·砷(SiXGeYGaZAsZx+y+z＝1)的所謂更進(jìn)一步的復(fù)合化合物半導(dǎo)體膜或在這些半導(dǎo)體膜中添加了磷(P)、砷(As)、銻(Sb)等施主元素的N型半導(dǎo)體膜，或在這些半導(dǎo)體膜中添加了硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)等受主元素的P型半導(dǎo)體膜。
作為含有半導(dǎo)體膜的構(gòu)成元素的氣體，在半導(dǎo)體膜是硅(Si)時，是單硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、丙硅烷(Si3H8)、二氯硅烷(SiH2Cl2)等硅烷。在鍺是半導(dǎo)體膜時，使用鍺烷(GeH4)，在含有磷(P)或硼(B)的半導(dǎo)體膜或打算對本征半導(dǎo)體膜添加這些元素時，使用磷化氫(PH3)或乙硼烷(B2H6)等。作為氣氛構(gòu)成氣體，使用含有構(gòu)成上述的各種半導(dǎo)體膜的元素的化學(xué)物質(zhì)，但由于這些氣體的一部分必定會殘留在半導(dǎo)體膜中，故使用構(gòu)成元素的氫化物是更為理想的。例如在由二氯硅烷(SiH2Cl2)成膜的硅膜中，量的大小姑且不論，但必定會殘留氯(Cl)，在使用該硅膜作為半導(dǎo)體器件的有源層時，殘留的氯將成為晶體管特性變壞的主要原因。因而，與二氯硅烷相比，作為構(gòu)成元素的氫化物的單硅烷(SiH4)較為理想。
(2-3.作為高能體的激光)在本章中說明作為高能體使用激光時的光的種類。在本申請的發(fā)明中對所使用的激光沒有特別的限制，根據(jù)對象物質(zhì)的情況可使用各種光源?，F(xiàn)在在工業(yè)上廣泛使用KrF受激準(zhǔn)分子激光(波長248nm)或XeCl受激準(zhǔn)分子激光(波長308nm)，其發(fā)射也是穩(wěn)定的。在受激準(zhǔn)分子激光中，除了上述激光以外，也可使用ArF受激準(zhǔn)分子激光或XeF受激準(zhǔn)分子激光(波長351nm)。除此以外，也處于可使用YAG激光或二氧化碳?xì)怏w激光、Ar主線激光(波長514.5nm)或Ar副線激光(波長488nm)、HeNe激光(波長632.8nm)、HeCd激光(波長441.6nm)或各種色素激光等各種激光的狀態(tài)。在對象物質(zhì)以硅為主要成分的半導(dǎo)體膜的情況下，XeF激光、Ar主線激光、Ar副線激光、HeNe激光、HeCd激光等這些光在非晶質(zhì)成分中的吸收系數(shù)大于在結(jié)晶成分中的吸收系數(shù)。這一點意味著在非晶質(zhì)與結(jié)晶質(zhì)混在一起的系統(tǒng)中，非晶質(zhì)成分的能量吸收較多，與結(jié)晶成分相比溫度容易上升。即，非晶質(zhì)的結(jié)晶化比結(jié)晶質(zhì)的再結(jié)晶化容易產(chǎn)生。如上面所說明的那樣，在半導(dǎo)體膜的熔融結(jié)晶化中，在不對半導(dǎo)體膜造成損傷的范圍內(nèi)，提高供給能量可得到優(yōu)質(zhì)的結(jié)晶化膜。若結(jié)晶成分的溫度容易上升的話，則在非晶質(zhì)成分還殘留的期間內(nèi)對半導(dǎo)體膜造成損傷。換言之，在結(jié)晶化沒有完全結(jié)束的期間內(nèi)膜就受到損傷。對XeF激光等來說沒有該弊害，可以說非常適合于硅類半導(dǎo)體膜的熔融結(jié)晶化。因此，重要的是這樣來選擇高能體的種類，使得高能體供給前的對象物質(zhì)的吸收系數(shù)大于高能體供給后的結(jié)晶性對象物質(zhì)的吸收系數(shù)。
由于KrF激光或XeCl激光在以硅為主要成分的半導(dǎo)體膜中的吸收系數(shù)較大，故適合于半導(dǎo)體膜厚約在50nm以下的薄膜的結(jié)晶化。由于XeF激光或HeCd激光的吸收系數(shù)比KrF激光或XeCl激光的吸收系數(shù)稍微小一點，故適合于膜厚約50nm至約1000nm的硅類半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶化。由于Ar主線激光或Ar副線激光、HeNe激光的在半導(dǎo)體膜中的吸收系數(shù)較小，故適合于具有約1000nm以上的膜厚的半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶化。
如以上所述，如采用本發(fā)明，可對對象物質(zhì)供給高能體以非常簡便而且穩(wěn)定地進(jìn)行熔融結(jié)晶化，同時可容易地形成高質(zhì)量的結(jié)晶性膜。再者，可使用這樣的結(jié)晶性膜來制造優(yōu)良的薄膜電子裝置。具體地說，具有下述的效果。
效果1)由于在可安全地而且容易地置換的環(huán)境氣氛控制下進(jìn)行結(jié)晶化，故氧或氮等或塵埃等雜質(zhì)不進(jìn)入結(jié)晶性膜中。特別在結(jié)晶性膜是半導(dǎo)體或金屬等的情況下，能以高純度得到高質(zhì)量的結(jié)晶性膜。
效果2)可在大氣壓的氣氛下供給高能體，可實現(xiàn)高能體供給裝置的簡化。這一點降低了使用結(jié)晶性膜的薄膜電子裝置的價格，同時提高了生產(chǎn)率。
效果3)在熔融結(jié)晶化中，對象物質(zhì)的構(gòu)成元素必定會從處于熔融狀態(tài)的對象物質(zhì)飛濺或蒸發(fā)出來。本發(fā)明可保護(hù)入射窗使之不受該蒸發(fā)的影響，使對象物質(zhì)受到的高能體總是保持恒定。這樣就能得到具有良好特性的結(jié)晶化膜，此外該膜的質(zhì)量非常穩(wěn)定。
效果4)在向?qū)ο笪镔|(zhì)供給激光照射等的高能體來進(jìn)行熔融結(jié)晶化時，一般來說，供給能量越高，所得到的結(jié)晶化物的質(zhì)量越好。在本申請的發(fā)明中由于在大氣壓下供給高能體，故即使供給能量上升，也可抑制蒸發(fā)飛濺現(xiàn)象，因此也提高了結(jié)晶性膜的質(zhì)量。
效果5)為了得到良好的結(jié)晶性膜，表面控制起到重要的作用。在本申請的發(fā)明中，可充分地進(jìn)行這種控制，因此可得到優(yōu)良的結(jié)晶性膜。再者，由于將重組表面狀態(tài)在每次熔融結(jié)晶化中控制成相同的狀態(tài)，故結(jié)晶性膜的膜特性也非常穩(wěn)定。
效果6)可使高能體的能量使用效率大體得到倍增。此外，延長了時間半峰高寬度，也可對以往不能進(jìn)行結(jié)晶化的物質(zhì)進(jìn)行結(jié)晶化。


圖1是表示現(xiàn)有的激光照射裝置。
圖2是表示本發(fā)明的高能體供給裝置的圖。
圖3是表示本發(fā)明的高能體供給裝置的圖。
圖4是表示本發(fā)明的高能體供給裝置的圖。
圖5是表示本發(fā)明的高能體供給裝置的圖。
圖6是表示本發(fā)明中對象物質(zhì)受到的高能體的能量時間變化的圖。
圖7是表示本發(fā)明中對象物質(zhì)受到的高能體的能量時間變化的圖。
圖8(a)～(d)是表示本發(fā)明的一個實施例的薄膜半導(dǎo)體器件制造的各工序的元件剖面圖。
圖9是表示使用本發(fā)明的透射型液晶顯示裝置的構(gòu)成的圖。
圖10是表示使用本發(fā)明的電子裝置的構(gòu)成的圖。
圖11是表示使用本發(fā)明的電子裝置的例(液晶投影儀)的圖。
圖12是表示使用本發(fā)明的電子裝置的另一例(個人計算機(jī))的圖。
圖13是表示使用本發(fā)明的電子裝置的另一例(無線尋呼機(jī))的圖。
具體實施例方式
以下參照附圖，更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
(實施例1)在360mm×475mm×1.1mm的大型玻璃基板上用PECVD法形成由氧化硅膜構(gòu)成的基底保護(hù)膜，在不破壞真空的情況下在該基底保護(hù)膜上連續(xù)地淀積本征硅膜。(對于硅的第一工序)基底保護(hù)膜的膜厚是300nm，半導(dǎo)體膜厚是60nm。在下部平板電極溫度保持于380℃的PECVD裝置內(nèi)安置與室溫平衡的玻璃基板。硅膜的淀積條件如下。
時間t＝164s硅烷流量SiH4＝100 SCCM氬流量Ar＝3000 SCCM(原料濃度3.23％)高頻波輸出RF＝600 W(0.228W/cm2)壓力P＝1.5Torr電極間距離S＝37.1mm下部平板電極溫度Tsus＝380℃基板表面溫度Tsub＝349℃
在這種條件下的半導(dǎo)體膜的淀積速度是0.365nm/s，半導(dǎo)體膜的膜厚是60nm。此外用熱脫附氣體譜(TDS)測定的硅膜中的氫濃度是10.39原子％。如用透射電子顯微鏡觀察，該硅膜主要是混晶質(zhì)，非晶質(zhì)成分呈柱狀結(jié)構(gòu)。在該硅膜的拉曼分光測定結(jié)果中，只在520cm-1附近看到來自結(jié)晶成分的拉曼偏移，顯示出本例的硅膜是混晶質(zhì)。
對這樣得到的硅膜進(jìn)行激光照射，進(jìn)行熔融結(jié)晶化(對于硅的第二工序)。熔融結(jié)晶化在圖4中示出的具有激光照射室(供給室)的高能體供給裝置中進(jìn)行。照射激光是波長為248mm的KrF受激準(zhǔn)分子激光，其半峰高寬度約33ns，但由于依靠時間調(diào)整裝置伴隨約30ns的延遲時間反射光再次入射，實質(zhì)上的時間半峰高寬度約60ns。時間調(diào)整裝置由鏡子的組合來構(gòu)成，反射光經(jīng)過的總的光路長度約9m。入射光以偏離法線約60度的角度入射。由于薄膜與供給室壁的最近距離是20mm，故導(dǎo)入窗與薄膜上的照射位置的距離大致為40mm。激光束形狀為寬度120微米，長度38厘米的線狀。每次照射的束寬度方向的重疊量是束寬度的90％。因而，每一次的照射中束移動12微米，在半導(dǎo)體膜的同一點上受到10次激光照射。激光能量密度是150mJ·cm-2。激光照射在大氣壓下進(jìn)行。將氬和單硅烷的混合氣體從氣體流入孔以1slm導(dǎo)入，從位于薄膜的法線上的排氣孔排出。氣體流從導(dǎo)入窗或進(jìn)路變更裝置(包含位置調(diào)整功能或時間調(diào)整裝置)流向薄膜上的照射位置，再從照射位置流向排氣孔。氬中的硅烷濃度約為100ppm，因此激光照射中的硅烷分壓約為76mTorr。激光照射時的基板溫度為25℃的室溫。以這種方式結(jié)晶化的半導(dǎo)體膜如用多波長分散型橢圓儀進(jìn)行測定，則結(jié)晶化率是98％，膜厚是55nm。在拉曼分光測定中，在表示來自結(jié)晶成分的拉曼偏移的515cm-1附近出現(xiàn)半峰高寬度約為4.4cm-1的尖峰，說明了已制成結(jié)晶性非常高的高質(zhì)量膜。在結(jié)晶化工序結(jié)束后，對該結(jié)晶性半導(dǎo)體膜進(jìn)行圖形刻蝕，制成以后成為晶體管的有源層的有源層半導(dǎo)體膜。
其次用PECVD法形成柵絕緣膜。由氧化硅膜構(gòu)成的柵絕緣膜是以四乙氧基硅烷TEOS(Si-(O-CH2-CH3)4)和氧(O2)、水(H2O)為原料氣體，使用氬作為稀釋氣體，在基板表面溫度350℃下成膜的，其膜厚為100nm。在柵絕緣膜淀積后，在約350℃的溫度下，在含有約0.2氣壓的氧分壓和露點約80℃的水蒸氣的氣氛下對氧化膜進(jìn)行約3小時的熱處理，進(jìn)行絕緣膜的質(zhì)量改善。
其次，用濺射法淀積構(gòu)成柵電極的鉭(Ta)薄膜(對于鉭的第一工序)。濺射時的基板溫度是150℃，膜厚是500nm。接著對所得到的鉭膜進(jìn)行激光照射(對于鉭的第二工序)。激光照射條件除了環(huán)境氣氛氣體變?yōu)闅搴蜌涞幕旌蠚怏w外，與先前的半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化時的條件相同。氬中的氫濃度約為1％，因而激光照射中的氫分壓約為7.6Torr。激光照射后的鉭膜如上面所述，成為α結(jié)構(gòu)，其電阻率約為40μΩcm。在形成構(gòu)成柵電極的鉭薄膜后，進(jìn)行圖形刻蝕。
接著對半導(dǎo)體膜進(jìn)行雜質(zhì)離子注入，形成源·漏區(qū)和溝道區(qū)。此時柵電極成為離子注入的掩模，溝道成為只在柵電極下形成的自對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。在本實施例中制成CMOS結(jié)構(gòu)的TFT。在形成NMOS TFT的源·漏時，用聚酰亞胺樹脂覆蓋PMOS TFT部分，相反，在形成PMOS TFT的源·漏時，用聚酰亞胺樹脂覆蓋NMOS TFT部分，這樣來制成CMOSTFT。使用質(zhì)量非分離型離子注入裝置進(jìn)行雜質(zhì)離子注入，對于NMOSTFT使用在氫中稀釋的濃度約為5％的磷化氫(PH3)作為原料氣體。含有PH3+或H2+的總離子注入量是1×1016cm-2，源·漏區(qū)中的磷原子濃度為3×1020cm-2。離子注入時的基板溫度是250℃。對于PMOS TFT使用在氫中稀釋的濃度約為5％的硼烷(B2H6)作為原料氣體。含有B2H6+或H2+的總離子注入量是1×1016cm-2，源·漏區(qū)中的硼原子濃度為3×1020cm-2。離子注入時的基板溫度還是250℃。
其次通過使用TEOS的PECVD法形成由氧化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜。層間絕緣膜成膜時的基板表面溫度是350℃，膜厚是500nm。其后，在350℃的氧氣氛下進(jìn)行1小時的熱處理，進(jìn)行注入離子的活化和層間絕緣膜的燒固。接著在源·漏區(qū)上開接觸孔，用濺射法淀積鋁(Al)。濺射時的基板溫度是150℃，膜厚是500nm。進(jìn)行源·漏引出電極和成為布線的鋁薄膜的圖形刻蝕，這樣就完成了薄膜半導(dǎo)體器件。
測定這樣試制的薄膜半導(dǎo)體器件的晶體管特性。將在源·漏電壓Vds＝±4V、柵電壓Vgs＝±10V下使晶體管導(dǎo)通時的源·漏電流Ids定義為導(dǎo)通電流ION。(電壓的+是NMOS的測定條件，-是PMOS的測定條件)此外在源·漏電壓Vds＝±4V、柵電壓Vgs＝0V下使晶體管關(guān)斷時的源·漏電流定義為關(guān)斷電流IOFF。這里，測定是在溫度25℃下，對溝道形成區(qū)的長度L＝5微米，寬度W＝5微米的晶體管來進(jìn)行的。遷移率和閾值電壓是從飽和電流計算的。在本實施例中以研究晶體管的性能和該基板內(nèi)的離散度為目的，對在大型基板上以無遺漏的方式制成的50個晶體管進(jìn)行測定。其結(jié)果如以下所示。
NMOS TFTION＝(74.3+9.0、-6.8)×10-6AIOFF＝(1.38+0.53、-0.37)×10-12Aμ＝124.1±12.6 cm2·V-1·s-1Vth＝2.13±0.13VPMOS TFTION＝(51.6+4.7、-4.1)×10-6AIOFF＝(3.87+0.99、-0.80)×10-13Aμ＝69.3±6.04cm2·V-1·s-1Vth＝-1.11±0.11V這樣，根據(jù)本發(fā)明，在與現(xiàn)有的a-Si TFT相同的工序最高溫度(350℃)下，而且在大型普通玻璃基板上可均勻地制造具有高遷移率的非常優(yōu)良的CMOS薄膜半導(dǎo)體器件。而且，由于用本實施例得到的TFT具有優(yōu)質(zhì)的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜和柵氧化膜，故晶體管的可靠性非常高，可在長時間內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的工作。在現(xiàn)有技術(shù)的低溫工藝中，激光結(jié)晶化的均勻性不管在基板內(nèi)、批與批間都是很重要的課題。然而，如采用本發(fā)明，則可大幅度地降低導(dǎo)通電流或是關(guān)斷電流的離散度。這種均勻性的顯著改善意味著本申請的發(fā)明的結(jié)晶性硅膜是優(yōu)良的，而且激光照射裝置(高能體供給裝置)也非常穩(wěn)定地進(jìn)行結(jié)晶化。此外，由于鉭膜的應(yīng)力很小，電阻值也低，故將本發(fā)明的薄膜半導(dǎo)體器件應(yīng)用于LCD液晶顯示器時，可在整個LCD畫面上得到均勻的高圖象質(zhì)量。再者，用本發(fā)明的薄膜半導(dǎo)體器件形成電路時，不僅可容易地形成移位寄存器或模擬開關(guān)等所謂的簡單電路，而且可容易地形成電平移動電路或數(shù)字·模擬變換電路、還有時鐘生成電路或圖象灰度(gamma)校正電路、定時控制電路等所謂較復(fù)雜的電路。
(實施例2)將由實施例1得到的NMOS薄膜半導(dǎo)體器件作為由200(行)×320(列)×3(色)＝192000(象素)構(gòu)成的彩色LCD的象素用的開關(guān)元件，將6比特數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動器(列側(cè)驅(qū)動器)和掃描驅(qū)動器(行側(cè)驅(qū)動器)內(nèi)置于由實施例1得到的CMOS薄膜半導(dǎo)體器件中，制成有源矩陣基板。本實施例的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動器由時鐘信號線和時鐘生成電路、移位寄存電路、NOR門、數(shù)據(jù)圖象信號線、鎖存電路1、鎖存脈沖線、鎖存電路2、復(fù)位線1、AND門、基準(zhǔn)電位線、復(fù)位線2、按照電容分割的6位D/A變換器、CMOS模擬開關(guān)、共用電位線和源線復(fù)位·晶體管構(gòu)成，來自CMOS模擬開關(guān)的輸出與象素部分的源線相連。D/A變換器部分的電容滿足C0＝C1/2＝C2/4＝C3/8＝C4/16＝C5/32的關(guān)系?？蓪挠嬎銠C(jī)的視頻隨機(jī)存取存儲器(VRAM)輸出的數(shù)字圖象信號直接輸入到數(shù)字圖象信號線。在本實施例的有源矩陣基板的象素部分中，源電極和源布線、漏電極(象素電極)由鋁構(gòu)成，形成反射型LCD。制造了將這樣得到的有源矩陣基板用作一對基板之一的液晶屏。在一對基板之間填充的液晶中使用彌散了黑色顏料的聚合物彌散液晶(PDLC)，制成常黑方式(在液晶上不加電壓時是黑顯示)的反射型液晶屏。將所得到的液晶屏與外部布線連接，制成液晶顯示裝置。結(jié)果，MNOS和PMOS的導(dǎo)通電阻和晶體管電容分別相等，而且TFT是高性能的，再者，晶體管寄生電容非常小，另外由于在整個基板表面上特性是均勻的，故6比特數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動器也好，掃描驅(qū)動器也好，都可在寬的工作范圍內(nèi)正常地工作，而且關(guān)于象素部分，由于開口率很高，即使使用黑顏料彌散的PDLC，也可制成顯示質(zhì)量高的液晶顯示裝置。此外，由于有源矩陣基板的制造工序也是穩(wěn)定的，故可穩(wěn)定地、而且以低成本制造液晶顯示裝置。
將該液晶顯示裝置組裝在全彩色的攜帶型個人計算機(jī)(筆記本PC)的框體內(nèi)。由于有源矩陣基板內(nèi)置6比特數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動器，來自計算機(jī)的數(shù)字圖象信號直接輸入到液晶顯示裝置中，故電路結(jié)構(gòu)變得簡單，同時消耗功率非常小。有源薄膜半導(dǎo)體裝置是高性能的，該筆記本PC是具有非常美的畫面的良好的電子裝置。另外，反映液晶顯示裝置是具有高開口率的反射型的裝置的事實，不需要背照明，故也能實現(xiàn)電池的小型輕量化和長時間使用。由此制成可長時間使用的、而且具有良好顯示畫面的超小型輕量的電子裝置。
在上述的實施例中，使用反射型有源矩陣基板為例進(jìn)行說明，但本實施例也可適用于使用了透射型有源矩陣基板的液晶顯示裝置，在圖9中示出這種構(gòu)成例的整體。即，液晶顯示裝置備有背照明燈900、偏光板901、裝有驅(qū)動電路902的有源矩陣基板903、液晶904、對置基板905和偏光板906。
使用上述實施例的液晶顯示裝置而構(gòu)成的電子裝置包括圖10中示出的顯示信息輸出源1000、顯示信息處理電路1002、顯示驅(qū)動電路1004、液晶屏等的顯示屏1006、時鐘發(fā)生電路1008和電源電路1010。顯示信息輸出源1000包含ROM、RAM等存儲器、與電視信號調(diào)諧而輸出的調(diào)諧電路等構(gòu)成，它根據(jù)來自時鐘產(chǎn)生電路1008的時鐘，輸出視頻信號等顯示信息。顯示信息處理電路1002根據(jù)來自時鐘產(chǎn)生電路1008的時鐘，處理并輸出顯示信息。該顯示信息處理電路1002可包含例如放大·極性反轉(zhuǎn)電路、相位展開電路、旋轉(zhuǎn)電路、圖象灰度修正電路或箝位電路等。驅(qū)動電路1004包含掃描側(cè)驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)側(cè)驅(qū)動電路構(gòu)成，對液晶屏1006進(jìn)行顯示驅(qū)動。電源電路1010將電力供給上述各電路。
作為這種構(gòu)成的電子裝置，可舉出圖11中示出的液晶投影儀、圖12中示出的對應(yīng)于多媒體的個人計算機(jī)(PC)和工程工作站(EWS)、圖13中示出的無線尋呼機(jī)、或移動電話、文字處理機(jī)、電視、取景器型或監(jiān)視器直觀型的視頻信號磁帶記錄器、電子筆記本、電子臺式計算機(jī)、車輛導(dǎo)航裝置、POS終端、具備觸摸式面板的裝置等。
在圖11中示出的投影儀是使用透射型液晶屏作為光閥的投射型投影儀，例如使用三棱鏡方式的光學(xué)系統(tǒng)。
在圖11中，在投影儀1100中，將從白色光源的燈單元1102射出的投射光在光導(dǎo)設(shè)備1104的內(nèi)部用多個反射鏡1106和兩個分色鏡1108分成R、G、B的三原色，將其引導(dǎo)到顯示各色的圖象的三個液晶屏1110R、1110G和1110B上。然后將用各個液晶屏1110R、1110G和1110B調(diào)制了的光從三個方向入射到分色棱鏡1112上。在分色棱鏡1112中，由于紅光R和綠光B彎曲90度，蘭光G直射進(jìn)來，故將各色的圖象合成，通過投射透鏡1114在屏幕等上投射彩色圖象。
圖12中示出的個人計算機(jī)1200包括具備鍵盤1202的主機(jī)部分1204和液晶顯示畫面1206。
圖13中示出的無線尋呼機(jī)1300在金屬制的框體1302內(nèi)包括液晶顯示基板1304、備有背照明1306a的光導(dǎo)1306、電路基板1308、第1、第2屏蔽板1310、1312、兩個彈性導(dǎo)電體1314、1316和薄片托帶(filmcarrier tape)1318。兩個彈性導(dǎo)電體1314、1316和薄片托帶1318將液晶顯示基板1304和電路基板1308連接起來。
這里，液晶顯示基板1304中將液晶封入于兩個透明基板1304a、1304b之間，由此至少構(gòu)成點陣型液晶屏。在一個透明基板上可形成圖10中所示的驅(qū)動電路1004、或除此以外還形成顯示信息處理電路1002，沒有在液晶顯示基板1304上安裝的電路，可作為液晶顯示基板的外部安裝電路，在圖13的情況下可安裝在電路基板1308上。
圖13示出無線尋呼機(jī)的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，液晶顯示基板1304以外需要電路基板1308，但在使用液晶顯示裝置作為電子裝置的一個部件的情況下，在透明基板上安裝驅(qū)動電路等時，該液晶顯示裝置的最小單位是液晶顯示基板1304?；颍部蓪⒁壕э@示基板1304固定在作為框架的金屬框1302上的部件作為電子裝置的一個部件，即液晶顯示裝置來使用。再有，在背照明的情況下，在金屬制的框架1302內(nèi)將液晶顯示基板1304和具備背部光1306a的光導(dǎo)1306組合在一起，可構(gòu)成液晶顯示裝置。
再有，本發(fā)明不限于上述實施例，在本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)可實施各種變形。例如，本發(fā)明不僅可適用于實施的各種液晶面板的驅(qū)動，而且也可適用于電致發(fā)光、等離子顯示裝置。
如以上所述，本發(fā)明的高能體供給裝置可非常穩(wěn)定地制造高質(zhì)量的結(jié)晶化膜。此外，這樣得到的結(jié)晶性膜可直接應(yīng)用于薄膜半導(dǎo)體器件等的薄膜電子裝置，可大大提高其性能。因而，如按照本發(fā)明的話，例如可使用低溫工藝來制造高性能的薄膜半導(dǎo)體器件，在該低溫工藝中可使用廉價的玻璃基板。在將本發(fā)明應(yīng)用于有源矩陣液晶顯示裝置的制造時，可容易地而且穩(wěn)定地制造大型和高質(zhì)量的液晶顯示裝置。此外，在應(yīng)用于其他的電子電路的制造時，也可容易地而且穩(wěn)定地制造高質(zhì)量的電子電路。
此外，由于本發(fā)明的薄膜半導(dǎo)體裝置是廉價和高性能的，故作為有源矩陣液晶顯示裝置的有源矩陣基板是最合適的。特別是作為要求高性能的內(nèi)置驅(qū)動器的有源矩陣基板是最合適的。
此外，由于本發(fā)明的薄膜半導(dǎo)體裝置是廉價和高性能的，故作為全彩色的筆記本PC和各種顯示器是最合適的。
此外，由于本發(fā)明的薄膜半導(dǎo)體裝置是廉價和高性能的，故一般來說應(yīng)該能被廣泛接受的吧。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)晶性膜的形成方法，該方法包括在基板上形成半導(dǎo)體薄膜的第一工序和對該半導(dǎo)體薄膜的至少表面層進(jìn)行結(jié)晶化的第二工序，其特征在于在該第二工序中，在包含含有該半導(dǎo)體薄膜的構(gòu)成元素的氣體的環(huán)境氣氛下使該半導(dǎo)體薄膜的至少表面層熔融來進(jìn)行結(jié)晶化。
2.權(quán)利要求1所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于在大氣壓以上的壓力下進(jìn)行所述第二工序。
3.權(quán)利要求1至2所述之一的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述含有該半導(dǎo)體薄膜的構(gòu)成元素的氣體是硅烷。
4.權(quán)利要求1至2所述之一的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述半導(dǎo)體薄膜是硅薄膜，所述含有該半導(dǎo)體薄膜的構(gòu)成元素的氣體是硅烷。
5.權(quán)利要求1至4所述之一的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于在所述第二工序中，對所述半導(dǎo)體薄膜供給高能體，使該半導(dǎo)體薄膜的至少表面產(chǎn)生熔融。
6.權(quán)利要求5所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述高能體是光。
7.權(quán)利要求5所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述高能體是激光。
8.一種高能體供給裝置，該裝置至少包括生成高能體的生成源和向?qū)ο笪镔|(zhì)供給該高能體的供給室，其特征在于該供給室具有在該室內(nèi)安置該對象物質(zhì)的功能；在該供給室的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；將該導(dǎo)入窗安置在對該對象物質(zhì)供給高能體時該對象物質(zhì)的構(gòu)成物質(zhì)幾乎不附著的位置上。
9.一種結(jié)晶性膜的形成方法，該方法包括在基板上形成薄膜的第一工序和對該薄膜供給高能體而使該薄膜的至少表面層進(jìn)行結(jié)晶化的第二工序，其特征在于該第二工序在具有生成高能體的生成源和向該薄膜供給高能體的供給室的高能體供給裝置中進(jìn)行；將該薄膜安置在該供給室內(nèi)；在該供給室的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；在將該導(dǎo)入窗安置在對該薄膜供給高能體時該薄膜的構(gòu)成物質(zhì)幾乎不附著的位置上的狀態(tài)下，對該薄膜供給該高能體。
10.權(quán)利要求9所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是半導(dǎo)體薄膜。
11.權(quán)利要求9所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是金屬薄膜。
12.權(quán)利要求9至11之一所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述高能體是光。
13.一種高能體供給裝置，該裝置至少包括生成高能體的生成源和向?qū)ο笪镔|(zhì)供給高能體的供給室，其特征在于該供給室具有在該室內(nèi)安置該對象物質(zhì)的功能；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；該導(dǎo)入窗與該對象物質(zhì)的距離也大于該壁面與該對象物質(zhì)的最近距離。
14.一種結(jié)晶性膜的形成方法，該方法包括在基板上形成薄膜的第一工序和對該薄膜供給高能體而使該薄膜的至少表面層進(jìn)行結(jié)晶化的第二工序，其特征在于該第二工序在具有生成該高能體的生成源和向該薄膜供給該高能體的供給室的高能體供給裝置中進(jìn)行；將該薄膜安置在該供給室內(nèi)；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；在該導(dǎo)入窗與該薄膜的距離也大于該壁面與該薄膜的最近距離的狀態(tài)下對該薄膜供給該高能體。
15.權(quán)利要求14所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是半導(dǎo)體薄膜。
16.權(quán)利要求14所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是金屬薄膜。
17.權(quán)利要求14至16之一所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述高能體是光。
18.一種高能體供給裝置，該裝置至少包括生成高能體的生成源和向?qū)ο笪镔|(zhì)供給高能體的供給室，其特征在于該供給室具有在該室內(nèi)安置該對象物質(zhì)的功能；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；具有壓力調(diào)整裝置，可使該供給室內(nèi)的該導(dǎo)入窗附近的壓力高于該對象物質(zhì)附近的壓力。
19.一種結(jié)晶性膜的形成方法，該方法包括在基板上形成該薄膜的第一工序和對該薄膜供給高能體而使該薄膜的至少表面層進(jìn)行結(jié)晶化的第二工序，其特征在于該第二工序在具有生成該高能體的生成源和向?qū)ο笪镔|(zhì)供給該高能體的供給室的高能體供給裝置中進(jìn)行；將該薄膜安置在該供給室內(nèi)；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；在該供給室內(nèi)的該導(dǎo)入窗附近的壓力大于該薄膜附近的壓力的狀態(tài)下對該薄膜供給該高能體。
20.權(quán)利要求19所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是半導(dǎo)體薄膜。
21.權(quán)利要求19所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是金屬薄膜。
22.權(quán)利要求19至21之一所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述高能體是光。
23.一種高能體供給裝置，該裝置至少包括生成高能體的生成源和向?qū)ο笪镔|(zhì)供給高能體的供給室，其特征在于該供給室具有在該室內(nèi)安置該對象物質(zhì)的功能；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗和抽除該供給室內(nèi)的氣體的排氣孔；具有壓力調(diào)整裝置，可使該供給室內(nèi)的該導(dǎo)入窗附近的壓力大于該對象物質(zhì)附近的壓力，并使該對象物質(zhì)附近的壓力大于該排氣孔附近的壓力。
24.一種結(jié)晶性膜的形成方法，該方法包括在基板上形成該薄膜的第一工序和對該薄膜供給高能體而使該薄膜的至少表面層進(jìn)行結(jié)晶化的第二工序，其特征在于該第二工序在具有生成該高能體的生成源和向該薄膜供給該高能體的供給室的高能體供給裝置中進(jìn)行；將該薄膜安置在該供給室內(nèi)；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗和抽除該供給室內(nèi)的氣體的排氣孔；在該供給室內(nèi)的該導(dǎo)入窗附近的壓力大于該薄膜附近的壓力，并使該對象物質(zhì)附近的壓力大于該排氣孔附近的壓力的狀態(tài)下對該薄膜供給該高能體。
25.權(quán)利要求24所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是半導(dǎo)體薄膜。
26.權(quán)利要求24所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是金屬薄膜。
27.權(quán)利要求24至26之一所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述高能體是光。
28.一種高能體供給裝置，該裝置至少包括生成高能體的生成源和向?qū)ο笪镔|(zhì)供給高能體的供給室，其特征在于該供給室具有在該室內(nèi)安置該對象物質(zhì)的功能；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；設(shè)定將該高能體從該導(dǎo)入窗導(dǎo)入到該供給室內(nèi)后在該供給室內(nèi)照射該對象物質(zhì)的照射通路；設(shè)定該高能體的一部分進(jìn)入該對象物質(zhì)另一部分從該對象物質(zhì)反射的情況下在該供給室內(nèi)經(jīng)過的反射通路；在該供給室內(nèi)存在氣體流；具有氣體流調(diào)整裝置，可使氣體流從導(dǎo)入窗起在大體與照射通路相同的方向上朝向?qū)ο笪镔|(zhì)，而且從對象物質(zhì)起朝向大體與反射通路相同的方向。
29.一種結(jié)晶性膜的形成方法，該方法包括在基板上形成薄膜的第一工序和對該薄膜供給高能體而使該薄膜的至少表面層進(jìn)行結(jié)晶化的第二工序，其特征在于該第二工序在具有生成該高能體的生成源和向該薄膜供給該高能體的供給室的高能體供給裝置中進(jìn)行；將該薄膜安置在該供給室內(nèi)；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；設(shè)定將該高能體從該導(dǎo)入窗導(dǎo)入到該供給室內(nèi)后在該供給室內(nèi)應(yīng)照射該薄膜的照射通路；設(shè)定該高能體的一部分進(jìn)入該薄膜另一部分從該薄膜反射的情況下在該供給室內(nèi)經(jīng)過的反射通路；在該供給室內(nèi)存在氣體流；在使氣體流從導(dǎo)入窗起在大體與該照射通路相同的方向上朝向該薄膜，而且在從該薄膜起朝向大體與該反射通路相同的方向的狀態(tài)下對該薄膜供給該高能體。
30.權(quán)利要求29所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是半導(dǎo)體薄膜。
31.權(quán)利要求29所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是金屬薄膜。
32.權(quán)利要求29至31所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述高能體是光。
33.一種高能體供給裝置，該裝置至少包括生成該高能體的生成源和向該薄膜供給該高能體的供給室，其特征在于該供給室具有在該室內(nèi)安置該薄膜的功能；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；設(shè)定將該高能體從該導(dǎo)入窗導(dǎo)入到該供給室內(nèi)后在該供給室內(nèi)照射該薄膜的照射通路；該導(dǎo)入窗的配置是使該薄膜的法線方向與該照射通路方向不同。
34.一種高能體供給裝置，該裝置至少包括生成該高能體的生成源和向該薄膜供給該高能體的供給室，其特征在于該供給室具有在該室內(nèi)安置該薄膜的安置裝置；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；設(shè)定將該高能體從該導(dǎo)入窗導(dǎo)入到該供給室內(nèi)后在該供給室內(nèi)應(yīng)照射該薄膜的照射通路；該安置裝置的配置是使該薄膜的法線方向與該照射通路方向不同。
35.一種結(jié)晶性膜的形成方法，該方法包括在基板上形成該薄膜的第一工序和對該薄膜供給高能體而使該薄膜的至少表面層進(jìn)行結(jié)晶化的第二工序，其特征在于該第二工序在具有生成該高能體的生成源和向該薄膜供給該高能體的供給室的高能體供給裝置中進(jìn)行；將該薄膜安置在該供給室內(nèi)；在該供給室的壁面的一部分上安置將該高能體導(dǎo)入到該供給室內(nèi)的導(dǎo)入窗；設(shè)定將該高能體從該導(dǎo)入窗導(dǎo)入到該供給室內(nèi)后在該供給室內(nèi)應(yīng)照射該薄膜的照射通路；在該薄膜的法線方向與該照射通路方向不同的狀態(tài)下對該薄膜供給該高能體。
36.權(quán)利要求35所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是半導(dǎo)體薄膜。
37.權(quán)利要求35所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是金屬薄膜。
38.權(quán)利要求35至37之一所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述高能體是光。
39.一種高能體供給裝置，該裝置至少包括生成該高能體的生成源和向?qū)ο笪镔|(zhì)供給該高能體的供給室，其特征在于該供給室具有在該室內(nèi)安置該對象物質(zhì)的功能；在將該高能體導(dǎo)入到該供給室時照射該對象物質(zhì)，其一部分進(jìn)入該對象物質(zhì)，另一部分從該對象物質(zhì)反射而成為反射能量體；具有進(jìn)路變更裝置，使該反射能量體應(yīng)再次照射該對象物質(zhì)。
40.權(quán)利要求39所述的高能體供給裝置，其特征在于所述進(jìn)路變更裝置具有能使所述反射能量體的照射該對象物質(zhì)的時間延遲的時間調(diào)整功能。
41.權(quán)利要求40所述的高能體供給裝置，其特征在于所述時間調(diào)整功能由能反射所述高能體的多個反射裝置構(gòu)成。
42.權(quán)利要求39至41之一所述的高能體供給裝置，其特征在于所述進(jìn)路變更裝置具有位置調(diào)整功能，以便能將所述反射能量體照射到所述薄膜的所希望的位置上。
43.權(quán)利要求39至42之一所述的高能體供給裝置，其特征在于所述高能體是光，所述進(jìn)路變更裝置是鏡子。
44.權(quán)利要求39至42之一所述的高能體供給裝置，其特征在于所述高能體是光，所述進(jìn)路變更裝置是聚焦裝置。
45.一種結(jié)晶性膜的形成方法，該方法包括在基板上形成薄膜的第一工序和對該薄膜供給高能體而使該薄膜的至少表面層進(jìn)行結(jié)晶化的第二工序，其特征在于該第二工序在具有生成該高能體的生成源和向該薄膜供給該高能體的供給室的高能體供給裝置中進(jìn)行；將該薄膜安置在該供給室內(nèi)；在將該高能體導(dǎo)入到該供給室后，照射該薄膜的第一位置，其一部分進(jìn)入該薄膜；另一部分從該薄膜反射后成為反射能量體，改變其進(jìn)路再次照射該薄膜的第二位置。
46.權(quán)利要求45所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于在所述高能體照射所述第一位置期間內(nèi)，對應(yīng)于該高能體的反射能量體開始照射第二位置。
47.權(quán)利要求45至46之一所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述第一位置與所述第二位置大體上一致。
48.權(quán)利要求45至47所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是半導(dǎo)體薄膜。
49.權(quán)利要求45至47所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述薄膜是金屬薄膜。
50.權(quán)利要求45至49所述的結(jié)晶性膜的形成方法，其特征在于所述高能體是光。
51.一種使用結(jié)晶性膜的薄膜電子裝置，其特征在于用權(quán)利要求1至7、或9至12、14至17、19至22、24至27、29至32、35至38、45至50中所述的任一方法形成該結(jié)晶性膜。
全文摘要
公開了一種穩(wěn)定地制造高質(zhì)量的熔融結(jié)晶化膜的高能體供給裝置，示出了結(jié)晶性膜的形成方法。本發(fā)明的熔融結(jié)晶化不污染高能體供給裝置，并可控制結(jié)晶化膜表面的重組情況。同時通過反射能量體的再次利用來提高高能體的利用效率。
文檔編號C30B13/24GK1426086SQ02142620
公開日2003年6月25日 申請日期1997年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月30日
發(fā)明者阿部裕幸, 宮坂光敏 申請人:精工愛普生株式會社