液晶やエレクトロルミネッセンス(EL)を応用した表示装置に用いられている薄膜トランジスタ(Thin Film Trangister(本明細書において、TFTとも記載する))は、非晶質もしくは結晶性のシリコンを活性層として用いる場合が多い。このうち、多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどの結晶性シリコンの薄膜トランジスタは、電子の移動度が高いため、非晶質シリコンの薄膜トランジスタに比較し、多くの長所を有している。
結晶性シリコンの薄膜トランジスタを用いた場合には、たとえば、表示装置の画素部分にスイッチング素子を形成するだけでなく、画素周辺部分に駆動回路や周辺回路を形成することもでき、これらの素子や回路を一枚の基板上に形成することができる。このため、別途ドライバICや駆動回路基板を表示装置に実装する必要がなくなるので、これらの表示装置を低価格で提供することが可能となる。
また、その他の長所として、結晶性シリコンの薄膜トランジスタを用いた場合には、トランジスタの寸法を微細化できるので、画素部分に形成するスイッチング素子が小さくなり、表示装置の高開口率化が図れる。このため、高輝度、高精細な表示装置を提供することが可能となる。このように結晶性シリコンを用いた薄膜トランジスタは、非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタに比べて、多くの利点を有している。
ここで、多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどの結晶性シリコン薄膜の製造方法としては、レーザ光を用いた再結晶化技術が数多く提案されている。最も初期の提案は、連続放射するレーザ光を走査して、基板上の前駆体半導体薄膜を溶融再結晶化するものであり、一般にはZMR(Zone Melting Recrystallization)法と称される。
また近年では、エキシマレーザを用いて600℃以下の低温で非晶質シリコンを多結晶化する技術が一般化され、低価格のガラス基板に多結晶シリコントランジスタを形成した表示装置を低価格で提供できるようになっている。
エキシマレーザによる結晶化技術は、アモルファスシリコン薄膜を形成したガラス基板を400℃程度に加熱し、前記ガラス基板を一定速度で走査しながら、長さ200〜400mm、幅0.2〜1.0mm程度の線状のエキシマレーザをガラス基板上のアモルファスシリコン薄膜にパルス放射するものである。この方法によって、アモルファスシリコン薄膜の厚さと同程度の平均粒径を有する多結晶シリコン薄膜が形成される。
このとき、エキシマレーザを照射した部分のアモルファスシリコン薄膜は、厚さ方向全域にわたって溶融させるのではなく、一部の非晶質領域を残して溶融させる。するとレーザ光照射領域全面にわたって、いたるところにシリコンの結晶核が発生するので、シリコン薄膜の最表層に向かってシリコンの結晶が形成される。
上記のようなエキシマレーザを用いた再結晶化技術は一般的にELA(Excimer Laser Annealing)法と称され、生産性に優れるレーザ結晶化技術として、工業的に用いられている。しかしながら、ELA法は、生産性に優れるものの、(1)形成される結晶は複数の微細粒状の結晶の集合体であるため、結晶粒の位置決めができないこと、(2)結晶の品質は結晶欠陥である結晶粒界が無数に存在するため、単結晶シリコンに比べて劣悪であること、などの課題を有しており、これら課題を解決するために、スーパーラテラル成長技術と称するレーザ再結晶化技術の提案が数多くなされている。ラテラル成長技術は、前駆体半導体薄膜を部分的に溶融させて、溶融/未溶融領域の境界部分から基板面に水平な方向(横方向)に結晶成長させるものである。たとえば特許文献1、2には、スーパーラテラル成長技術の代表的提案例が開示されている。
特許文献1には、ラテラル成長技術のなかでもキャップ法と称される技術が開示されている。上記特許文献1に記載されているスーパーラテラル成長技術は、前駆体半導体薄膜上にレーザ光の反射防止膜として作用するキャップ層を選択的に形成し、エキシマレーザなどのパルスレーザを照射することによって、キャップ層下部の前駆体薄膜を選択的に溶融/凝固させて良質の多結晶半導体薄膜に再結晶化する方法である。これにより、キャップ層の端部から中央部に針状の結晶が形成される(図10)。かかるキャップ法の最大の利点は、キャップパターンを形成した位置が結晶化位置になるため、結晶化領域が自動的に位置決め制御される点にある。すなわち、薄膜トランジスタを配置したい位置にキャップ層を形成し、キャリアの移動方向と結晶成長方向を一致させると、キャリアの移動方向には結晶粒界が存在しないので、ELA法よりも高い移動度を有する薄膜トランジスタを形成することができる。
一方、特許文献2には、逐次連続結晶化方法と称される技術が開示されている。特許文献2に記載された逐次連続結晶化方法は、複数回のパルスレーザ照射を繰返す中で、前回のパルスレーザ照射で形成された結晶を引き継ぐように逐次連続的に結晶を成長させる方法であり、パルスレーザ照射の回数に応じて、必要とする長さの針状結晶を得ることが可能である。
特開2000−260709号公報
特許第3204986号公報
以下、実施の形態を示して本発明をより詳細に説明する。
図1は、本発明の半導体薄膜の製造方法の一実施形態の概要を説明する図面である。本発明の半導体薄膜の製造方法は、第一のレーザ光を照射して、前駆体半導体薄膜を部分的に厚さ方向全域にわたって溶融し、再結晶化させて、第一の多結晶半導体領域を形成する第一のレーザ照射工程と、前記第一の多結晶半導体領域よりも、前駆体半導体薄膜の前記第一のレーザ照射工程によって結晶化されない非晶質半導体領域に多く吸収される第二のレーザ光を照射し、前記第一の多結晶半導体領域に連続する非晶質半導体領域を厚さ方向全域にわたって溶融させて、第一の多結晶半導体領域に連続する多結晶半導体領域を形成する第二のレーザ照射工程とを含むことを特徴とする。かかる本発明の半導体薄膜の製造方法によれば、従来の半導体薄膜の製造方法と比較して、レーザ光を用いた再結晶化領域を拡大することができ、種々の大きさの半導体薄膜装置を製造することができる。
本発明の製造方法では、まず、図1(b)に示すように、図1(b)に示すように、前駆体半導体薄膜3上に第一のレーザ光を照射し、前駆体半導体薄膜を部分的に厚さ方向全域にわたって溶融させる。このような第一のレーザ照射工程によって、前駆体半導体薄膜の部分的に溶融された領域においてスーパーラテラル成長が発現し、再結晶化されて当該端部に発生した無数の核から伸長する針状結晶が形成され、第一の多結晶半導体領域が形成される。
当該第一のレーザ照射工程にて照射される第一のレーザ光は、非晶質シリコンに対し高い吸収率を有するレーザ光を好適に用いることができる。このようなレーザ光としては、特に制限されるものではないが、非晶質シリコンに対して比較的良好な吸収特性が得られることから、紫外域または可視域の波長を有するもの(紫外域から可視域の波長を有するもの)を用いることが好ましい。ここで、本明細書中における「紫外域の波長」とは、1nm以上400nm未満の波長を指し、「可視域の波長」とは、400nm以上830nm以下の波長を指すものとする。中でも、700nm以下の波長を有するレーザ光を用いるのが好ましく、工業的に広く使用されている波長308nmのエキシマレーザまたは波長532nmのYAGレーザが特に好適である。
次に、図1(c)に示すように、前記第一の多結晶半導体領域よりも、前駆体半導体薄膜の前記第一のレーザ照射工程によって結晶化されない非晶質半導体領域に多く吸収される第二のレーザ光を照射する。これにより、前記第一の多結晶半導体領域に連続する非晶質半導体領域を厚さ方向全域にわたって溶融され、第一の多結晶半導体領域に連続する多結晶半導体領域が形成される。
本発明の半導体薄膜の製造方法において重要なことは、第二のレーザ光として、結晶性シリコンよりも非晶質シリコンに吸収の多い波長のレーザ光を用いることである。図2は、非晶質シリコン薄膜と、結晶性シリコン薄膜との分光吸収特性を説明する図面である。図2から判るように、可視域の波長(380〜700nm)において、非晶質シリコンの吸収率は、結晶性シリコンの吸収率に比して高率であり、特に500nm〜550nmにおいて、非晶質シリコンの吸収率は、結晶性シリコンの吸収率に対して極めて高率といえる。例えば、波長532nmの光に対して、非晶質シリコンの吸収率は、14%、一方、結晶性シリコンの吸収率は、23%である。このように、第二のレーザ照射工程において用いる第二のレーザ光としては、可視域の波長を有するレーザ光を用いるのが好ましく、可視域の波長の中でも500〜550nmの波長のレーザ光を用いるのがより好ましく、532nmの波長のYAGレーザを用いるのが特に好ましい。第二のレーザ照射工程においては、上述したような第二のレーザ光のエネルギを、第一のレーザ照射工程で結晶化された結晶化領域5を除く部分、すなわち非晶質シリコン部だけが限定的に全厚さ方向にわたって溶融するように調整して照射する。
本発明の半導体薄膜の製造方法においては、図1(a)に示すように、第一のレーザ照射工程の前に、前記前駆体半導体薄膜上に、第一のレーザ光に対して反射防止膜もしくは反射膜として作用するキャップ層を部分的に形成するキャップ層形成工程をさらに含むことが好ましい。これにより、第一のレーザ照射工程で部分的に形成された結晶を核として、第二のレーザ工程で結晶化領域を拡大することが可能になるという利点がある。
キャップ層4は、前駆体半導体薄膜3上の全面ではなく部分的に形成されるならば、その形成のされ方に特に制限はなく、たとえば、直線状(ストライプ状)あるいは鋸刃状、波線状などの曲線状の短冊形状、円形状、三角形状、方形状その他の形状によるドット形状などが挙げられる。中でも、短冊状またはドット状にキャップ層を形成するのが好ましい。TFTの活性層は図6(c)に示すように、通常矩形を組み合わせた形状であるため、特に活性層を短冊状に形成するとTFT設計がやりやすいというような利点がある。また、キャップ層をドット状、特に円形状のドット状に形成することで、単一の核から扇状に結晶が成長し、この扇形結晶を核に結晶領域が拡大できる(図8(c))ので、矩形のキャップ層と比較すると、単結晶領域の面積が大きくなるというような利点がある。
キャップ層の形成材料としては、上記のように第一のレーザ光に対して反射防止膜または反射膜として作用するような材料が適宜選択される。反射防止膜として作用するキャップ層の形成材料としては、たとえば、第一のレーザ光が308nmの波長のエキシマレーザである場合には、酸化シリコン、窒化シリコンなどが挙げられる。また、反射膜として作用するキャップ層の形成材料としては、第二のレーザ光が532nmの波長のYAGレーザである場合には、タングステン、チタンなどが挙げられる。なお、キャップ層は単層であっても多層であってもよい。
前駆体半導体薄膜上に部分的にキャップ層を形成する方法としては、たとえば、CVD法やスパッタ法によって、上記キャップ層の形成材料を用いて薄膜を形成した上に、フォトリソグラフィー法によって所定のパターン(形状)を有するように、キャップ層を形成することができる。
図3は、波長308nmのレーザ光に対するキャップ層の膜厚と反射率との関係を示すグラフである。なお、図3は、ガラス基板上に非晶質シリコン45nm、酸化シリコン(キャップ層)を順に形成した場合の計算例を示している。たとえば、キャップ層なし(膜厚0nm)の場合は反射率は60%であり、膜厚45nmにすると反射率は30%となる。308nmのレーザ光は非晶質シリコンを透過せず、酸化シリコンを100%透過するとすれば、非晶質シリコンに吸収される光は、キャップ層なしの場合40%、キャップ層ありの場合は70%となる。したがって、レーザ光のエネルギを調整すれば、キャップ層が形成された領域の非晶質シリコンだけを溶融させることが可能となる。
本発明におけるキャップ層の厚みは、その目的や形成材料などによりその好適な範囲は異なるが、たとえば酸化シリコンにて反射防止膜として作用するキャップ層を形成する場合には、使用するレーザ光の波長を308nmとした場合には、図3のグラフにおいて反射率が30%となる45nm、145nm、・・・などの厚みを選択することによって、良好な反射防止効果を得ることができる。
また、たとえばチタンやタングステンにて反射膜として作用するキャップ層を形成する場合には、キャップ層の厚みは、0.5〜1.0μmであるのが好ましい。
キャップ層は、第一のレーザ照射工程と第二のレーザ照射工程との間に除去されてもよく、また、第二のレーザ照射工程まで終わった後に除去されてもよい。キャップ層の除去は、従来公知の手法、たとえばウェットエッチング法によって容易に除去することができる。
本発明の半導体薄膜の製造方法においては、第一のレーザ照射工程および第二の照射工程において、ともにパルス放射するレーザ光を照射することが好ましい。このようにすることで、(キャップ層の形状で決定される)任意の形状の種結晶から単結晶化領域を拡大することができるという特徴がある。
また、第一のレーザ照射工程において連続放射するレーザ光を照射し、かつ、第二のレーザ照射工程においてパルス放射するレーザ光を照射するようにするのも好ましい。このようにすることで、帯状の種結晶領域から結晶化領域を拡大することができるというような特徴がある。この場合、第一のレーザ照射工程は、集光したレーザ光の中心が、前駆体半導体薄膜の第一の多結晶半導体領域を形成しようとする領域の中心に一致するように位置決めして調整して走査するようにして、第一のレーザ光の照射を行う。
図4は、上述した本発明の半導体薄膜の製造方法によって得られる結晶を示す図である。図4において、図4(a)〜(c)は、図1(a)〜(c)の各工程に対応した結晶の状態を示している。なお、図1(b),(c)においては、模式的に、前駆体半導体薄膜のキャップ層が形成された領域の端部から結晶成長するように示されているが、前駆体半導体薄膜にエネルギビームを照射して前駆体半導体を溶融するという観点から、厳密には前駆体半導体薄膜のキャップ層が形成された領域の端部に核発生する訳ではない。まず、前駆体半導体薄膜のキャップ層が形成された領域11a,11b(図4(a))に第一のレーザ光を照射することによって、図4(b)に示すように前駆体半導体薄膜のキャップ層が形成された領域の端部からわずかに広がった領域12a,12bが溶融する、いわゆる「滲みだし」が生じる。そして、第二のレーザ照射工程では、前駆体半導体薄膜のキャップ層が形成されていない領域の端部からわずかに広がった領域(すなわち、キャップ層が形成された領域の内部)にまで溶融する、いわゆる「滲みこみ」が生じる。これにより、第二のレーザ照射工程で形成された結晶は、第一のレーザ照射工程で形成された結晶を引き継いで成長し、形成される針状結晶の長さを伸張させることが可能となる。
本発明の方法に用いる前駆体半導体薄膜としては、非晶質半導体あるいは結晶性半導体であれば特に限定されず、任意の半導体材料を用いることができる。前駆体半導体薄膜5の材質の具体例としては、従来から汎用的に使用されているという理由から、水和したアモルファスシリコン(a−Si:H)をはじめとするアモルファスシリコンを含む材質が好ましいが、この材質はアモルファスシリコンを含む材質に限られるものではなく、多少結晶性に劣る多結晶シリコンを含む材質であってもよく、微結晶シリコンを含む材質であってもよい。また、前駆体半導体薄膜の材質は、シリコンのみからなる材質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質であってもよい。たとえば、ゲルマニウムを添加することにより前駆体半導体薄膜の禁制帯幅を任意に制御することができる。
前駆体半導体薄膜の厚さは、特に制限されるものではないが、30nm〜200nmの範囲が好適である。
また前駆体半導体薄膜は、通常、絶縁性基板上に形成された構造物(当該構造物を、本明細書では「基板複合体」と呼ぶ。)の形態で、本発明の製造方法に供される。このような基板複合体において、前駆体半導体薄膜は、たとえば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などによって絶縁性基板上に形成される。
絶縁性基板としては、ガラスや石英などを含む材質にて形成された公知の基板を好適に用いることができる。また、これらの材質の中でも、安価である点、大面積の絶縁性基板を容易に製造できる点で、ガラス製の絶縁性基板を用いることが望ましい。絶縁性基板の厚みは、特に制限されるものではないが、0.5〜1.2mmであるのが好ましい。絶縁性基板の厚みが0.5mm未満であると、割れやすい、高平坦性の基板を製造することが困難である傾向にあるためであり、また、1.2mmを越えると、表示素子が厚くなる、重くなる傾向にあるためである。
また、前記基板複合体において、前駆体半導体薄膜は、絶縁性基板上にバッファ層を介して形成されてなるのが好ましい。バッファ層を形成することにより、主としてレーザ光による溶融、再結晶化の際に、溶融した前駆体半導体薄膜の熱影響がガラス基板である絶縁性基板に及ばないようにすることができ、さらにガラス基板である絶縁性基板から前駆体半導体薄膜への不純物拡散を防止することができるからである。たとえば、図1(a)には、絶縁性基板1に、順次積層されたバッファ層2と、前駆体半導体薄膜3とを備える基板複合体の上に、キャップ層4を形成したものを、本発明の半導体薄膜の製造方法に好適に使用することができる。
バッファ層は、当分野で従来より用いられている酸化シリコン、窒化シリコンなどの材料にてたとえばCVD法などにて形成することができ、特に制限されるものではない。中でもガラス基板と同一成分であり、熱膨張係数などの各種物性がほぼ等しいことから、酸化シリコンにてバッファ層を形成するのが好ましい。
図5は、本発明の半導体薄膜の製造方法に好適に用いることができる装置(半導体薄膜製造装置)の一例を模式的に示す図である。図5に示す例の半導体薄膜製造装置は、第一のレーザ発振器21と、第一のレーザ光路20を形成する各種光学部品と、第二のレーザ発振器31と、第二のレーザ光路30を形成する各種光学部品とを基本的に備えている。なお、図5に示す半導体薄膜の製造装置においては、第一のレーザ光路20と第二のレーザ光路30とにおいて、同一機能を有する各種光学部品には同一番号を付与している。このような半導体薄膜製造装置は、当分野にて従来より広く用いられている公知のレーザ発振器31および各種光学部品を適宜組み合わせることによって好適に実現することができる。
図5に示す半導体薄膜製造装置においては、第一のレーザ発振器21から放射された第一のレーザ光が基板複合体27に至るまでの第一光路20は、マスク25のパターン形成面を均一照明する照明系と、マスク25の像を基板複合体27上に縮小投影する結像系とから構成されている。
第一のレーザ発振器21は、レーザビームを放出し、シリコンを溶融することが可能であるレーザ発振器であって、上記キャップ層4を形成する場合には、当該キャップ層4を第一のレーザ光に対して反射防止膜として作用させるか、反射膜として作用させるかによって、適宜選択される。すなわち、キャップ層4を反射防止膜として作用させる場合には、そのような波長を有するレーザ光を発振するレーザ発振器、具体的には、308nmの波長のレーザを発振するエキシマレーザ発振器など、を第一のレーザ発振器として用いる。また、キャップ層4を反射膜として作用させる場合には、そのような波長を有するレーザ発振器、具体的には、532nmの波長のレーザを発振するYAGレーザ発振器など、を第一のレーザ発振器として用いる。
第一のレーザ発振器21より放射されたレーザ光は、第一のレーザ光路20に設けられた可変減衰器22aによって、エネルギ量を調整される。その後、第一のレーザ光は、ビーム整形素子23によって適当な寸法に整形され、マスク面均一照明素子24によってマスク25のパターン形成面に均一に照射される。マスク25の像は、結像レンズ26によって、基板複合体27上に所定倍率で結像される。
なお、図5に示す半導体薄膜の製造装置においては、マスク25とマスク面均一照明素子24の間にフィールドレンズを設置し、結像系を像側テレセントリック系としてもよい。また、レーザ光路に設けられたミラー28a,28bは、レーザ光を折返すために用いるが、配置箇所、数量に制限はなく、装置の光学設計、機構設計に応じて適切に配置することが可能である。
また、図5に示す半導体薄膜製造装置における第二のレーザ光路30は、第二のレーザ発振器31より発振された第二のレーザ光が、可変減衰器22b、基板複合体面均一照明素子33を経て基板複合体27上に照射されるように構成される。
第二のレーザ発振器31は、レーザビームを放出し、シリコンを溶融することが可能であるレーザ発振器であって、結晶性シリコンよりも非晶質シリコンに吸収の多い波長のレーザ光を発振するものを用いる。このような第二のレーザ発振器としては、たとえば、532nmの波長のレーザ光を発振するYAGレーザが例示される。
第二のレーザ発振器31より放射されたレーザ光は、可変減衰器22bによって、エネルギ量を調整される。その後、第二のレーザ光は、基板複合体面均一照明素子33を経て、基板複合体27の表面に均一に照明される。
第二のレーザ光路30に設けられたミラー28c,28dは、第二のレーザ光を折り返すために用いられるが、配置箇所、数量に制限はなく、装置の光学設計、機構設計に応じて適切に配置することが可能である。
上述したような基本構成を備える半導体薄膜製造装置を用いることによって、本発明の半導体薄膜の製造方法を好適に実施することができる。なお、上述した半導体薄膜製造装置は、二台のレーザ発振器を備える構成を例示したが、第一のレーザ発振器、第二のレーザ発振器のうちのいずれか一方のみのレーザ発振器を備える半導体薄膜製造装置を用い、これに第一のレーザ発振器、第二のレーザ発振器のうちのいずれか他方のレーザ発振器を備えるレーザ照射装置と組み合わせてもよい(すなわち、二台のレーザ発振器が一体的に半導体薄膜製造装置に組み込まれてなくともよい)。
図6は、本発明の半導体薄膜の製造方法を利用した、薄膜トランジスタ(TFT)の製造方法の好ましい一例を模式的に示す図である。本発明の半導体薄膜の製造方法によれば、従来の結晶と比較して結晶の大きさが大きいため、種々の大きさの高性能薄膜トランジスタ(TFT)を製造することが可能である。
まず、本発明の半導体薄膜の製造方法によって、多結晶半導体薄膜を形成する(図6(a))。次に、図6(b)に示すように、シリコンアイランド領域52をフォトリソグラフィー法によって形成する。このとき、チャネル領域53は、キャリアの移動方向(図6(b)中の左右方向)に大結晶粒界51a、51b、51cを含まないように配置する。そして、図6(c)に示すように、絶縁層を形成した後、ゲート電極54を形成する。このようにして、本発明の半導体薄膜の製造方法を利用することによって、高性能な薄膜トランジスタを、種々の大きさにて容易に製造することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<実施例1>
図7は、本発明の半導体薄膜の製造方法の一実施例を示す図である。
まず、絶縁性基板31上に順次積層されたバッファ層32、前駆体半導体薄膜33上に直線状の短冊形状(ストライプ状)のキャップ層34を形成した基板複合体(図7(a))上に、第一のレーザ照射工程を行い、前駆体半導体薄膜のキャップ層34が形成された領域の非晶質シリコンを再結晶化して種結晶35を形成した(図7(b))。キャップ層34は、酸化シリコンを用い、プラズマCVD法によって厚みを170nmに形成した。また、第一のレーザ光としては、パルス放射型の308nmのエキシマレーザを用いた。
次に、前記キャップ層を除去した。図7(b)に示すように、キャップ層が形成されていた位置には結晶性シリコンの種結晶35が形成され、キャップ層が形成されていなかった領域36には非晶質シリコンがそのまま存在する。
さらに、第一のレーザ照射工程で結晶化されていない領域36(非晶質シリコン薄膜)に、第二のレーザ光を照射した。第二のレーザ照射工程には、結晶性シリコンよりも非晶質シリコンに吸収の多い波長のレーザである、パルス型、波長532nmの波長を有するYAGレーザを使用した。これにより、非晶質シリコン領域だけを限定的に溶融・再結晶化させ、第一の多結晶半導体領域に連続する多結晶半導体領域を形成した。
<実施例2>
図8は、本発明の半導体薄膜の製造方法の他の実施例を示す図である。
図8に示す例においては、円形状のドット状のキャップ層44を前駆体半導体薄膜上に形成した以外は、実施例1と同様にして行った。かかるドット状のキャップ層44を形成した場合、パターンの配列を規則的なものとすることによって、形成される結晶も規則的に配置される。
<実施例3>
図9は、本発明の半導体薄膜の製造方法のさらに他の実施例を示す図である。
まず、絶縁性基板71上に順次積層されたバッファ層72、前駆体半導体薄膜73上に直線状の短冊形状(ストライプ状)のキャップ層74を形成した基板複合体(図9(a))上に、第一のレーザ照射工程を行い、前駆体半導体薄膜のキャップ層74が形成された領域の非晶質シリコンを再結晶化して種結晶75を形成した(図9(b))。キャップ層74は、532nmの波長のレーザ光を反射させる作用を有するものとして、0.2μm厚のアルミニウムの層で形成した。第一のレーザ照射工程における第一のレーザ光は、連続発振型で、532nmの波長を有するYAGレーザを用いた。
次に、前記キャップ層を除去した。図9(b)に示すように、キャップ層が形成されていた位置には結晶性シリコンの種結晶75が形成され、キャップ層が形成されていなかった領域76には非晶質シリコンがそのまま存在する。
さらに、第一のレーザ照射工程で結晶化されていない領域76(非晶質シリコン薄膜)に、第二のレーザ光を照射した。第二のレーザ照射工程には、結晶性シリコンよりも非晶質シリコンに吸収の多い波長のレーザである、パルス型、波長532nmの波長を有するYAGレーザを使用した。これにより、非晶質シリコン領域だけを限定的に溶融・再結晶化させ、第一の多結晶半導体領域に連続する多結晶半導体領域を形成した。
<実施例4>
鋸刃状の短冊形状のキャップ層を前駆体半導体薄膜上に形成した以外は、実施例1と同様にして行った。
1 絶縁性基板、2 バッファ層、3 前駆体半導体薄膜、4 キャップ層、5 第一レーザ照射工程において結晶化された領域、11a,11b キャップ層、12a,12b 第一レーザ照射工程においてラテラル成長した結晶、13a,13b 第一レーザ照射工程と第二レーザ照射工程を経て形成された結晶、21,31 レーザ発振器、22a,22b 可変減衰器、23 ビーム整形素子、24 マスク面均一照明素子、25 マスク、26 結像レンズ、27 基板複合体、28a〜28d ミラー。