CN1426086A - 高能体供给装置、结晶性膜的形成方法和薄膜电子装置的制造方法 - Google Patents

高能体供给装置、结晶性膜的形成方法和薄膜电子装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种稳定地制造高质量的熔融结晶化膜的高能体供给装置，示出了结晶性膜的形成方法。本发明的熔融结晶化不污染高能体供给装置，并可控制结晶化膜表面的重组情况。同时通过反射能量体的再次利用来提高高能体的利用效率。

Description

高能体供给装置、结晶性膜的形成方法 和薄膜电子装置的制造方法
技术领域
本发明涉及以激光照射装置为代表的高能体供给装置、使用该装置的结晶性膜的形成方法和使用这样得到的结晶性膜的薄膜电子装置的制造方法。
背景技术
随着液晶显示(LCD)的大画面化和高清晰度化，其驱动方式从单纯的矩阵方式向有源矩阵方式发展，以便能显示大容量的信息。有源矩阵方式使得具有超过几十万象素的LCD成为可能，在每个象素中具有薄膜晶体管(TFT)等的开关元件。作为各种液晶显示的基板，使用可实现透射型显示的熔融石英板或玻璃等透明绝缘基板。作为这些TFT的有源层，一般使用非晶硅(a-Si)或多晶硅(poly-Si)等半导体膜。在不仅想用TFT形成象素开关元件，而且想用TFT形成至驱动电路为止的一体化时，工作速度快的多晶硅的使用是必不可少的。在将多晶硅膜作为有源层时，使用熔融石英板作为基板，通常用工序最高温度超过1000℃的称之为高温工艺的制造方法制成TFT。此时，多晶硅膜的迁移率值约从10cm2·V-1·s-1至100cm2·V-1·s-1。另一方面，由于在将非晶硅膜作为有源层时工序最高温度低至约400℃，因此使用普通的玻璃。非晶硅的迁移率值约从0.1cm2·V-1·s-1至1cm2·V-1·s-1。
在向LCD的显示画面的大型化和低价格化发展时，要求使用廉价的普通玻璃作为绝缘基板。但是，如以上所述，非晶硅膜与多晶硅膜相比存在电特性显著地差、工作速度慢等问题。与此相反，由于用高温工艺制造的多晶硅TFT使用熔融石英板，故存在LCD的大型化或低价格化较为困难的问题。由于这些情况，现在迫切需要一种在普通的玻璃基板上制成以多晶硅膜等半导体膜作为有源层的薄膜半导体器件的技术。然而，为了使用批量生产性良好的大型普通玻璃基板，产生下述限制：即为了避免基板的变形应使工序最高温度低于400℃。这种晶体管现在称之为低温工艺poly-Si TFT，正在对其进行开发。结果，低温工艺poly-Si TFT的最重要的技术课题在于如何在低于约400℃的处理温度下形成良好的结晶性膜。换言之，在于如何将形成良好的结晶性膜的装置作成良好的装置。这种课题的解决不仅能制成良好的TFT和使用该TFT的LCD，而且提供一种能使应用结晶性膜的太阳电池、半导体元件电路等所有的电子装置的性能得到飞跃的提高，同时能使价格进一步降低的技术。
作为在低温下形成结晶性膜，并使用该结晶性膜制成薄膜电子装置的第一现有技术，可举出SID(Society for Information Display)’93文摘P.387(1993)。其中形成多晶硅膜作为结晶性膜，制成TFT作为薄膜电子装置。首先用低压化学气相淀积法(LPCVD法)以单硅烷(SiH4)作为原料气体，在550℃的淀积温度下淀积50nm的a-Si膜，对该a-Si膜进行激光照射来形成结晶性膜。在该文摘中未记载，激光照射用图1中示出的激光照射装置101来进行。激光照射装置由激光发射源102和激光照射室构成，在激光照射室内安置的载物台105上安置其表面具有a-Si膜等的被照射体103的基板。在激光照射室的一部分上，在正对载物台的位置处设有用石英玻璃等制成的激光入射窗，使激光107通过该入射窗106入射。激光入射窗与基板104的距离一般约为1厘米。朝向被照射体的激光照射使载物台温度从室温升到约400℃，该激光照射在大气中乃至真空下进行。
在得到这种结晶性膜，即poly-Si膜后，利用该膜制成薄膜电子装置(这里是TFT)。具体地说，在将poly-Si膜加工为所希望的形状后，用PECVD法等淀积作为栅绝缘膜的功能的氧化膜。在栅绝缘膜上用钽(Ta)形成栅电极之后，以栅电极为掩模在多晶硅膜上注入施主或受主杂质，以自对准(self align)方式形成晶体管的源·漏。该杂质注入使用称之为离子掺杂法的质量非分离型注入装置，使用以氢稀释了的磷化氢(PH3)或乙硼烷(B2H6)作为原料气体。注入离子的激活温度是300℃。其后淀积层间绝缘膜，用铟锡氧化物(ITO)或铝(Al)制成电极或布线，从而完成薄膜半导体器件。
作为在低温下得到结晶性半导体膜的第二现有技术，可举出特开平7-99321公报。即使在第二现有技术中在形成a-Si膜后也通过激光照射得到结晶性膜。此时使激光照射在真空中乃至惰性气体气氛下进行。实际上在该公报的第【0009】段是这样记述的：“在减压下或惰性气体气氛中对基板上形成了的半导体薄膜的至少表面层进行熔融再结晶化，在将形成了熔融再结晶化的半导体薄膜的基板(1)保持于减压下或惰性气体气氛中的原有状态下，转移到在熔融再结晶化的半导体薄膜上形成绝缘膜的工序。”使用在第二现有技术中以这种方式得到的多晶硅膜，以基本上与第一现有技术相同的制造方法制成TFT。结果，在上述任一种现有技术中都使用图2中示出的激光照射装置，在真空中乃至大气中或惰性气体气氛下对硅膜进行激光照射，得到结晶性膜。
但是在上述的现有技术中看到下述的问题。
问题1)在大气中的照射使氧、氮或尘埃等的杂质进入到结晶性膜中。特别是在结晶性膜是半导体或金属等的情况下，氧和尘埃的混入导致薄膜性质的显著降低。
问题2)在惰性气体气氛下的结晶化中，使用得最多的气体是氮。但是，氮与硅等半导体或钽等金属的反应性较强，因此不能得到纯度高的结晶性半导体膜或结晶性金属膜。
问题3)关于在真空中的照射，有必要设置密封性高的激光照射室，还要在激光照射装置上附加涡轮分子泵等大型的真空排气装置。这会导致使用结晶性膜的薄膜电子装置的价格上升，同时使生产率下降。
问题4)在熔融结晶化中，被照射体的构成元素必定从处于熔融状态的激光被照射体飞溅或蒸发出来。该现象特别是在真空中的激光照射时很显著。这是因为真空中的熔融与蒸发膜的形成是同等的。结果，在激光照射装置的激光入射窗上形成被照射体的薄膜。在图1中描绘了称为飞溅分子108的情况。被照射体103的蒸发和朝向该激光入射窗的薄膜形成意味着在每一次激光照射中被照射体接受的能量的衰减。即，在现有技术中不能得到具有良好的特性的结晶化膜，此外其膜性质也有很大的变动。
问题5)在对被照射体供给激光照射等高能体来进行熔融结晶化时，大体上说，供给能量越高所得到的结晶化膜的质量越好。但在真空中的照射中，随着供给能量的上升，问题4)变得更严重。因此真空中的照射实质上不能提高能量，所以也不能提高结晶性膜的质量。
问题6)在真空中或惰性气氛下的激光照射中，在结束由照射产生的熔融结晶化时(激光被照射体从溶液状态变化为结晶固体状态时)，表面被重组，以使表面能成为最小，而且在表面上留下许多具有化学活性的悬挂键。具有该悬挂键的重组表面的结构与结晶内部的结构完全不同，因此其能带图也与结晶内部的能带图大不相同。半导体薄膜也好，金属薄膜也好，在很多电子装置中利用其表面。例如，在使用半导体薄膜的场效应晶体管(FET)中，在半导体表面形成反型层，控制其内部的电子或空穴的输运过程。此外，在金属布线中电流也是在金属薄膜的表面流动。另外，即使在利用薄膜的光学特性或化学性质的装置(例如镜子或金属催化剂)中，确定其特性的也是表面。假若由于该重组表面具有悬挂键的重组而使其与内部有很大的差别的话，则其表面性质也有很大的变化(通常是变坏)，例如，在使用半导体薄膜的FET中，根据表面状态的不同，反型层内的迁移率只是半导体内部的迁移率的百分之几十至百分之几，故其特性变坏。即使对于金属薄膜，也可看到同样的情况(例如金属薄膜的电导率的变化)。因此，为了得到良好的结晶性膜，表面控制是这样地起到重要的作用。然而，在现有的结晶化方法中不能充分地实现这种控制，故不能得到优良的结晶性膜。再有，重组表面的状态根据熔融结晶化的情况的不同而不同，故结晶性膜的膜特性也有很大的变动。
因此，本发明着眼于解决上述的各种问题，其目的在于提供一种以激光照射装置为代表的高能体供给装置和使用该装置在较低的温度下形成优良的结晶性膜的方法，以及提供一种利用这样得到的结晶性膜的薄膜电子装置的制造方法。
发明内容
(1-1.熔融结晶化时的气氛控制)
本发明中，在第一工序中在各种基板上淀积硅等半导体或钽等金属薄膜，并接着在第二工序中使这些薄膜的至少表面层部分地熔融后，经过冷却固化过程通过使其结晶化(以下在本申请书内简称为熔融结晶化)来形成各种结晶性膜。关于一般认为可适用于本发明的基板，将在(2-1)章中进行详细描述，关于薄膜，将在(2-2)章中进行论述。所谓结晶性膜，意味着该膜处于单结晶状态或多结晶状态，或结晶质与非晶质混在一起的混晶质状态。熔融结晶化通过对薄膜供给激光等高能体来实现。作为高能体的形态，除了光或X线、以γ线为代表的电磁波以外，还可以是质子束或电子束、α射线等带电粒子流、以中子束或中性介子束为代表的中性基本粒子束。基本粒子束具有可通过强相互作用或弱相互作用简单地对薄膜供给高能量的优点。此外，如果是包含电磁波(光子)的中性基本粒子流，则即使在薄膜的电导率较低的情况下也不会对薄膜提供不需要的电荷，因此在高能体的供给中薄膜也不会受到电的损伤。这一点在薄膜是本征或接近本征的半导体膜的情况下特别重要。这是因为在这些薄膜中电导率较低的缘故。带电粒子流具有下述优点：可容易地形成原子的等离子化等，而且带电粒子流的方向控制极为简单。若考虑在形成或方向控制等的处理方面的容易程度，或者对于生物体的安全性，最适合的高能体是波长从约10纳米至约10微米的电磁波，即光。光可分类成激光和非激光，其中的任一种都可作为高能体来使用。
在第二工序中进行的熔融结晶化在含有下述气体的气氛下进行：氢分子(H2)与惰性气体的混合气体、或氢氟酸(HF)或盐酸(HCl)等的氢的卤化物与惰性气体的混合气体、或硝酸(HNO3)或硫酸(H2SO4)等的酸与惰性气体的混合气体、或以硅烷(SiH4，Si2H6)为代表的将含有半导体等的薄膜构成元素作为氢化物的气体与惰性气体的混合气体等、氢。惰性气体除了氮分子(N2)以外，可使用下述气体：氦(He)或氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等的稀有气体元素、或对于进行熔融结晶化的薄膜呈化学惰性的所有的气体或这些气体与上述各种惰性气体的混合气体。
若在含有惰性气体与氢的气氛下进行薄膜的熔融结晶化，则与在大气中的结晶化相比可显著地降低氧或浮游于大气中的尘埃等杂质进入到薄膜中的现象，故具有可提高结晶化膜的纯度的优点。众所周知，半导体也好，金属也好，膜中的杂质越少，越能提高迁移率等的膜的性质。此外，在半导体中有意识地添加约小于1×1018cm-3的少量的杂质，来控制其物理性质。从这一点来看，得到高纯度的半导体膜也是重要的。与在固体状态下的结晶化相比，在熔融结晶化中杂质从大气进入薄膜内的现象更为严重。这是因为，液体状态的处理温度比固相生长高得多，故杂质的扩散或与薄膜构成物质的化学反应进行得很快。因此，熔融结晶化时的气氛控制与固相生长时的气氛控制相比，也具有更重要的意义。
进行熔融结晶化的气氛含有氢这一点在以下的方面是重要的。对薄膜供给高能体使之一度熔融之后作为结晶体而固化时，在薄膜的内部相邻的原子以正规的次序结合在一起，形成规则的晶体结构。与此相反，在表面处不存在上半部应结合的原子。因而，如在真空中或惰性气氛中进行熔融结晶化，则在薄膜表面相邻的悬挂键互相结合在一起，以使表面能成为最小，结果对表面进行重组。重组表面的结构一般来说与晶体的内部结构大不相同，其能带结构也发生变化。而且在重组表面上存在很大的应力。该应力的影响达到位于下层的晶体的几个周期，使该处的晶格发生变形。能带结构的变化使电子或空穴的浓度变化，晶格的变形使电子或空穴的迁移率降低。此外，从表面原子之间的结合中必定会出现遗漏的悬挂键。这些悬挂键具有化学活性，在结束薄膜的结晶化将薄膜取出到大气中时，这些悬挂键与空气中的水或氧发生反应，或吸附尘埃。另外，悬挂键的存在本身形成界面能级，或成为电子或空穴的散射中心，使其迁移率下降。因此，重组表面对薄膜性质带来各种不利影响。
在本申请的发明的结晶性膜的形成方法中，在含有氢的气氛下进行薄膜的熔融结晶化。因此，在冷却固化过程中在表面出现的原子的悬挂键以气氛中包含的各种氢原子为终端(以下简称为氢终端化)。这样一来，当然可避免表面的重组，同时可显著地减少悬挂键的总数。换言之，按照本申请的发明，所得到的结晶性膜的纯度很高，表面结构非常接近于晶体内部结构。因此，金属表面直接反映出金属本身所固有的性质，半导体表面也直接显示出半导体性质。例如，若按照本申请的发明制成使用了结晶半导体薄膜的FET(即所谓TFT)，则由于起因于重组表面的迁移率的下降很少，故实际的迁移率比用现有技术制成的TFT的实际的迁移率大得多，该迁移率的值在基板间或批与批之间也是稳定的。
如在氢分子与惰性气体的混合气体气氛下进行熔融结晶化，则杂质不进入所谓的金属或半导体的结晶化膜中，可得到氢终端化了的高纯度的结晶化膜。如在氢的卤化物与惰性气体的混合气体气氛下进行以硅为代表的半导体膜的熔融结晶化，则基于卤化物与半导体膜的反应比较容易产生的事实，能可靠地进行结晶化半导体膜的氢终端化。同样，即使在酸与惰性气体的混合气体中，也比较容易进行氢终端化。一般认为，这对于金属薄膜特别有效。在含有薄膜构成元素作为氢化物的气体与惰性气体的混合气体的气氛下进行熔融结晶化是理想的。这是因为，能可靠地进行氢终端化，也能保证高纯度。特别要指出，在薄膜是硅的情况下，最好的氢化物是硅烷。因为硅烷的反应很快，故能可靠地与表面上出现的悬挂键发生反应。这是因为，反应的结果是，即使硅烷被硅薄膜俘获，也使硅原子层增加一层，如不产生纯度的降低，则也不产生晶格的变形。
为了在熔融结晶化时可靠地进行由氢产生的终端化，气氛中的氢分压或氢化物的分压如大于约10mTorr就足够了。这一点是基于以下的原因。令一个气体分子的质量是m(kg)、分压是P(Pa)、温度是T(K)、浓度是C(m-3)、平均速度是v(m·s-1)，则其气体的流速，密度F(m-2·s-1)为下面的(1)式。 F = 1 6 cv = 1 2 1 3 kTm - - - ( 1 )
其中k是玻尔兹曼常数。如结晶化时的熔融时间为τ(s)，薄膜表面处的悬挂键密度为Nss(m-2)，则在熔融时间内与薄膜表面碰撞的气体数(流速密度×熔融时间)大于悬挂键密度这一点是使所有悬挂键终端化的必要条件。即，下面的(2)式。
τF＞Nss                …(2)
由(1)和(2)式，对于压力导出下面的(3)式。 p > 2 3 kTm τ N SS - - - ( 3 )
在氢分子的分压或氢化物的分压满足该(3)式的情况下，在熔融结晶化后可得到高质量的表面。可进行熔融结晶化的最短时间约为10ns(τ＝1×10-8s)，从常识方面考虑的悬挂键的最大密度约为1×10-12cm-2(Nss＝1×10-16m-2)。因而，如氢分子或氢化物的分压比使用这些值计算的压力高，则在所有的薄膜的所有的熔融结晶化中都满足(3)式。对于各氢化物计算的最低分压如下所述。
氢分子(H2)     PH2＞1mTorr
氢氟酸(HF)      PHF＞3mTorr
盐酸(HCl)        PHCl＞4mTorr
硅烷(SiH4)       PSiH4＞4mTorr
硝酸(HNO3)       PHNO3＞6mTorr
硫酸(H2SO4)      PH2SO4＞7mTorr
如(3)式所示，氢化物的最低的必要分压随其分子量的提高而提高。但是，从上述的结果可知，如高于约10mTorr，则一般的物质都满足该条件。氢爆炸的下限浓度约为4％，与此对应的氢分压为30Torr。因而，从安全方面来看，可以说氢分压的最大值约为30Torr。硅烷爆炸的下限浓度约为1％，与此对应的硅烷分压为7.6Torr。其他的氢化物从安全方面来看，最好也在低于约1％的浓度下，或低于约7.6Torr的分压下使用。如取对于安全方面的裕量，则可以说最大分压约为5Torr。结果，对于所有的氢化物来说，如使熔融结晶化时的氢化物分压大于10mTorr，而取小于5Torr，则可安全地实现本申请的发明。
迄今论述了第二工序中的氢化物的分压，但总压力最好是大气压或大气压以上。当然，即使在满足上述分压条件的低压下(真空中)进行熔融结晶化，也可得到上述的效果。但是，若作成真空系统的装置，则装置价格又高，工序又复杂。如在大气中来进行，装置也好，处理工序也好，都变得简单，也可显著地提高生产率。再者，通过在大气压或高于大气压的压力下进行第二工序，与真空下的处理相比，可显著地降低熔融结晶化时的薄膜构成元素的蒸发或飞溅，和蒸发或飞溅出来的元素在装置内的附着(以下将此称为飞溅抑制效果)。这是因为，通过形成环境气氛的气体压制住熔融面，与压力成比例地抑制蒸发或飞溅。由于其效果的大小只由总压力的高低来确定，故从原理上说，即使不使用惰性气体而只用氢分子或氢化物，如其压力为大气压，则与大气压中使用氢化物和惰性气体的混合气体的情况相同，也可得到飞溅抑制效果。但是，在大气压中操作这些氢化物非常危险。由于该原因(安全性的补偿)，希望使用氢或氢化物与惰性气体的混合气体。作为惰性气体的氮用得最广泛，具有廉价的优点。如对金属或半导体供给高能量而使其变成高温的液相状态，则都与氮发生反应。与此相反，稀有气体具有下述优点：不管对什么薄膜材料，不管在怎样的高温下，决不会发生反应。如硅或铝那样的薄膜构成材料，其原子量较大。因而，即使在稀有气体内，氩或氪、氙那种所谓的重元素的飞溅抑制效果较好。氪、氙的存在量少，价格高。因此，廉价并实用的、而且飞溅抑制效果好的惰性气体是氩。
(1-2.高能体供给装置的形状和由该装置得到的熔融结晶化)
在第二工序中对在第一工序中在基板上形成的半导体薄膜或金属薄膜等对象物质供给高能体，至少对其表面层进行熔融结晶化，为了稳定地进行该第二工序和得到高质量的结晶体，有必要制成与此相适应的高能体供给装置。在本章中作为高能体以光(激光)为例，使用图2就高能体供给装置的形状进行说明。同时也论述以第一工序中在基板上已形成的薄膜作为供给高能体的对象物质，对其进行第二工序来形成结晶性膜的方法。
本申请的发明的高能体供给装置(图2)至少由生成激光等高能体207的生成源(激光发射源)202和向对象物质(已形成薄膜的基板)供给所生成的高能体的供给室201构成。供给室具有在其室内安置对象物质的功能的载物台(安置台)205。例如在供给室内的载物台上安置已形成薄膜的基板。载物台具备可以移动的功能，以便可在对象物质的所希望的位置上供给高能体207。在供给室的壁面209的一部分上设有将高能体导入到供给室内的导入窗206，导入窗由高能体的吸收少的物质而且气体分子几乎不能通过的物质构成。换言之，导入窗对于高能体是透明的，对于气体分子是非透明的。作为一例，在高能体是光时，导入窗由石英等透明玻璃构成。
在本发明中，在向对象物质(例如硅薄膜)供给高能体时，将导入窗设置在对象物质的构成物质(在硅薄膜的例子中是硅原子)几乎不能附着的位置上。例如在图2中示出的高能体供给装置中，供给室的壁面的一部分在离开对象物质的方向上伸出，在该伸出部210的前端设有导入窗。结果，导入窗与对象物质的距离L1大于壁面209与对象物质的最近距离L2。在导入窗与薄膜的距离大于壁面与薄膜的最近距离的状态下，即在将导入窗设置在即使对薄膜供给高能体，薄膜的构成物质也几乎不附着的位置上的状态下，对薄膜等对象物质供给高能体207。在图2中描绘了高能体供给(激光照射)的结果，作为飞溅出来的构成物质从对象物质蒸发或飞溅出来的元素的飞溅范围。在本申请的发明中，由于与对象物质的飞溅范围相比，导入窗与对象物质之间的距离足够大，故即使重复地进行由高能体供给而产生的熔融结晶化，对象物质的构成物也不附着于导入窗上。如上面所述，导入窗对于高能体必须是透明的。与此相反，由于对象物质对于高能体是非透明的，故高能体变换为热量。若对象物质附着于导入窗的话，则导入窗当然成为非透明的，故不能完成其应完成的功能。本发明排除了这种不合理的情况，因此实现了在稳定性和批量生产性方面都良好的高能体供给装置。
在对半导体薄膜照射激光来得到结晶化膜时，飞溅范围的控制特别重要。一般来说，在半导体薄膜中存在供给能量越高，就越能得到优质的结晶化膜的趋势。但是，供给能量超过上限值的话，则半导体元素爆发性地飞溅出来，在能量供给结束后，半导体薄膜或是消失，或是显著地变薄。一般认为，这是起因于半导体膜是共价键的晶体，故比较硬，以及其热导率比金属小。再者，也把下述的情况作为一个原因来考虑：由于半导体薄膜在第一工序中用化学气相淀积法(CVD法)来淀积，故基板或基板上已形成的基底保护膜与半导体膜的粘合性较弱。不管怎样，由于存在该上限值，故在结晶化中，激光能量不超过该上限值，而且尽可能设定在较高的值。但是，在激光的能量方面必定会有变动，此外，由于爆发性的飞溅的发生是一种统计过程，故若想要得到优质的结晶性半导体膜，就必然不能忽视飞溅现象。从这些情况可得出下述的结论：本申请的控制飞溅范围的高能体供给装置和结晶化膜的形成方法，对于在基板上或者基底保护膜上以高的生产率稳定地形成优质的结晶性半导体膜是特别适合的。
为了高能体供给装置本身的小型化和容易地置换供给室内的环境气氛，应该尽可能节省供给室内不需要的空间。若考虑对象物质的取出和放入或载物台工作的振动，壁面与对象物质的最近距离为约2mm至40mm。另一方面，对象物质的飞溅范围根据供给室内的压力而变化。例如，如在约10-5Torr的真空中，则飞溅范围达到10cm以上，但如在大气中，则约为10mm以下。因而，如上一章所述，如在大气压以上的压力下进行熔融结晶化，则如导入窗与缩小物质的距离大于20mm就足够了。如在约10mTorr以下的压力下供给高能体，则希望该距离至少为50mm。在约100mm以上是理想的。从以上所述可知，为了适应供给室的各种压力，希望该距离约为50mm以上。不认为该距离是特别的上限，但如硬要设定上限，则约为1000mm。之所以这样取是因为，若该距离太长，则供给室的体积增加，在环境气氛置换方面所需要的时间增加，此外，装置本身也变大。
(1-3.高能体供给装置内的气流和与此有关的熔融结晶化)
在上一章中就高能体供给装置应采取的最适合的形状进行了叙述。接着在本章中使用图3就高能体供给装置的供给室内的气流进行叙述。
图3(A)从气流的观点说明在上一章中已说明的高能体供给装置的供给室的结构，图3(B)表示至少向对象物质(在基板上已形成的薄膜等)供给高能体来进行对象物质结晶化的最中间的气体流。本申请的发明的高能体供给装置备有使供给室内产生所希望的压力分布的压力调整装置或使供给室内产生所希望的气体流的气体流调整装置。具体地说，压力调整装置或气体流调整装置至少将排气孔311和气体流入孔312作为其主要构成部件。排气孔流出供给室内的排气，它设置于供给室壁面309的一部分上。多个(在图3(A)中是6个)气体流入孔使(1-1)章中详细叙述的各种气体流入供给室内。通过适当地调整从各气体流入孔流入的气体量和排气孔中的抽速，压力调整装置或气体流调整装置控制供给室内的总压力或流动。不仅如此，压力调整装置或气体流调整装置可使导入窗306附近的压力高于对象物质附近的压力，或可使对象物质附近的压力高于排气孔附近的压力。这样一来，在第二工序中，在导入窗附近的压力高于对象物质附近的压力的状态下，或在导入窗附近的压力高于对象物质(薄膜)附近的压力而且对象物质(薄膜)附近的压力高于排气孔附近的压力的状态下，对安置于载物台305上的薄膜等对象物质供给高能体307。
其次，使用图3(B)说明此时的气体的流动。首先，在将高能体从导入窗306导入到供给室301后，在供给室内将应照射对象物质303而经过的路径设定为照射通路315。使经过照射通路而到达对象物质的高能体的一部分进入对象物质，另外一部分从对象物质散射。在本申请中将该散射的高能体称为反射高能体313。其次，将反射高能体在供给室内经过的路径设定为反射通路314。如以上所述，在供给室内存在通过压力调整装置或气体流调整装置调整了的压力分布或气体流320。在本申请的高能体供给装置的供给室内可对该气体流进行控制，使之从导入窗起在大体与照射通路相同的方向上朝向对象物质，而且可使之从对象物质开始朝向大体与反射通路相同的方向。这是因为可使导入窗附近317的压力高于对象物质附近318的压力而且对象物质附近的压力高于排气孔附近319的压力。结果，在气体流从导入窗起在大体与照射通路相同的方向上朝向对象物质，而且从对象物质起朝向大体与反射通路相同的方向的状态下，对薄膜等的对象物质供给高能体，从而进行熔融结晶化。
如上一章中所述，在金属或半导体的熔融结晶化中，在熔融时金属或半导体的构成元素必定会蒸发。此外，如供给能量提高，则会变成微小粉末而飞溅出来。在本申请的发明的高能体供给装置中，由于存在从导入窗一侧朝向对象物质的气流，故蒸发元素或飞溅的微小粉末到达导入窗的概率显著降低。另外，由于也存在从对象物质朝向排气孔的气流，该气流与反射通路大致在相同的方向上，故蒸发元素或飞溅的微小粉末随该气流而排出。这个事实不仅可防止朝向供给室的附着或污染，而且也大大限制了蒸发元素或飞溅的微小粉末朝向对象物质的再附着。这一点特别是在使基板上已形成的薄膜进行结晶化并利用该薄膜制造TFT或大规模集成电路(LSI)时具有重要的意义。这是因为再附着的微小粉末或是使微细加工的精度降低，或是成为电短路的原因。此外，微小的粉末具有化学活性，故易于与供给室壁等发生反应，在进行这样的反应后，由于也可有再附着于薄膜等的对象物质的情况，故薄膜的纯度自然而然地下降了。在本申请的发明的高能体供给装置和结晶性膜的形成方法中可完全地除去这种弊害，可稳定地制造优质的结晶化物。
(1-4.反射高能体的利用)
在本章中说明使(1-2)章中已详细叙述的发明作进一步改进的高能体供给装置和使用该装置的结晶性膜的形成方法。
图4示出了本发明的高能体供给装置的供给室401的结构。与(1-2)章相同，高能体供给装置至少具有生成高能体(激光等的光)407的生成源(在图4中省略)和对对象物质403(金属薄膜或半导体薄膜)供给高能体的供给室。供给室作为在该室内安置对象物质的功能在其内部具有安置装置405，将在第一工序中已形成薄膜的基板等的对象物质安置于安置装置上。在供给室的壁面409的一部分上安置有将高能体导入到供给室内的导入窗，导入窗406与对象物质的位置关系满足(1-2)章的记述。此外在供给室中安置有包含排气孔411和气体流入孔412的压力调整装置或气体流调整装置，因此在供给室内存在(1-3)章中已详细叙述的压力分布或气体流。不用说，供给室内的气氛符合(1-1)章的记述。此外，在高能体从导入窗导入到供给室后，将照射到对象物质的经过路径设想为照射通路。
在本申请的发明的高能体供给装置中这样来配置导入窗或安置装置，使得薄膜等的对象物质的法线416的方向与照射通路415的方向不同。因而，在对薄膜进行结晶化时，在薄膜的法线方向与照射通路的方向不同的状态下对薄膜供给高能体。再者，在本申请的发明的高能体供给装置中在薄膜等的对象物质的法线方向上安置排气孔。通过采取这样的结构，在小的供给室中可使导入窗与对象物质的距离变大，可容易地得到(1-2)章中记述的结构和效果。此外，由于在相当于对象物质与供给室壁面的最近距离的部位处设有排气孔，因此可有效地排出蒸发元素或飞溅的微小粉末。另外，由于蒸发元素或飞溅的微小粉末在法线方向上飞出的比例特别高，所以从这一点来看也能提高排出效率，可更可靠地实现(1-3)章的效果。
本申请的发明的高能体供给装置除了上述的构成以外，为了使反射能量体413再次照射对象物质而具有反射能量体的进路变更装置。进路变更装置418还具有位置调整装置417，以便能使反射能量体照射到薄膜等对象物质的所希望的位置上。在将第一工序中在基板上已形成的薄膜安置在供给室内后，用高能体照射薄膜的第一位置。高能体的一部分原封不动地进入到薄膜中，但另一部分从薄膜反射后成为反射能量体。反射能量体通过进路变更装置变更其进路，再次照射薄膜的第二位置，进行熔融结晶化。如高能体具有象光那样高的速度的话，一般在高能体最初照射薄膜的第一位置的期间内，与该高能体对应的反射能量体开始照射第二位置。第一位置与第二位置可以是不同的，但最好是大致相等。这是因为如下面所述的那样，可提高能量使用效率，可延长熔融时间。利用位置调整装置来进行第一位置与第二位置的调整。如高能体是光，则进路变更装置由镜子或透镜、棱镜等光学装置构成，如高能体是带电粒子，则进路变更装置由电磁场生成装置构成。位置调整功能改变光学装置的位置关系(例如镜子的角度)，或是对电磁场进行微调整。
在图5中示出使用光作为高能体的最简单的装置的一例。参照序号506表示导入窗，511表示排气孔，512表示气体流入孔，516表示法线。此时进路变更装置518是镜子，进路变更装置最好具有凹面镜等聚焦装置。这是因为，一般来说，反射光具有散射成分，而聚焦装置对散射光进行聚焦，有效地进行再照射。入射光照射薄膜等对象物质503后，一部分成为反射光。通过凹面镜对该反射光进行聚焦反射后，再次照射对象物质。通过这样做，可显著地提高高能体507的利用效率。例如，紫外光或可见光在半导体薄膜上的反射率达到70％以上，在金属薄膜上的反射率为90％以上。因而，以往的能量使用效率约为10％至30％。与此相反，在本申请的发明中，由于有效地对反射能量体513进行再利用，故可将能量使用效率大体倍增到约20％至50％。这种状况在最初入射到对象物质的高能体的照射位置(第一位置)与反射能量体的照射位置(第二位置)大体相同的情况下特别有效。图6以发送脉冲激光的情况为例，说明该效果。横轴表示对象物质的被照射点，在t＝0的瞬间开始照射。纵轴是高能体实际进入对象物质内并有助于熔融结晶化的能量强度(任意单位)。一开始照射，高能体的能量强度就上升，在t＝t1达到最大值。反射能量体根据对象物质与进路变更装置的距离和速度，伴随着极短的时间延迟照射到对象物质。如将来自反射能量体的能量密度取为极大值的时刻设为t2，则时间的延迟为t2-t1。这样一来，使入射高能体的能量密度与反射能量体的能量密度重叠在一起。这是本申请中实际上有助于熔融结晶化的能量密度，在图6的例子中作为合成光来描绘。因此，根据本发明，可使能量使用效率与以往相比大体得到倍增。
在本申请的更好的高能体供给装置中，原先的进路变更装置具有时刻调整功能。这是使反射能量体再照射对象物质的时刻(图6中是t2-t1)延迟。(以下在本申请中将该时间延迟称为延迟时间。)时刻调整装置419例如可由能反射高能体的多个反射装置来构成，在图4中描述了一个简单的例子。时刻变更装置是变更反射能量体经过的路径长度的装置或变更反射能量体的速度的装置。前者在高能体是光时是方便的，后者在高能体是带电粒子时是方便的。光的路径长度变更可通过镜子的组合来进行，带电粒子的速度变更可通过电场的调整来进行。通过适当地调整延迟时间，可延长高能体照射对象物质的时间。使用图7来说明这一点。图7的纵轴和横轴与图6的纵轴和横轴相同。在图7中使延迟时间(t2-t1)大致与高能体的发送时间宽度(半峰高宽度，在图7中用ta表示入射光的半峰高宽度)相同。结果，合成光的半峰高宽度大体得到倍增(在图7中用tb表示)。
高能体的时间半峰高宽度的增加意味着稳定地进行朝向对象物质的能量供给，可显著地降低上述的爆发性的飞溅的产生概率。例如，在用等离子增强化学气相淀积法(PECVD法)形成的氢化非晶硅膜(a-Si：H)上照射作为高能体的氯化氙(XeCl)的受激准分子激光(简称为XeCl激光，波长308nm)，试验结晶化。一般来说，由于该薄膜的氢含量多，膜的密度低，故熔融结晶化非常困难。实际上使用时间半峰高宽度约为50ns的XeCl激光，在照射能量密度约为100mJ·cm-2以下时，非晶膜完全不能进行结晶化，相反，如能量密度在该值以上，则产生爆发性的飞溅，结果，在整个能量区域内不能进行薄膜的结晶化。与此相反，使用时间半峰高宽度约为100ns的XeCl激光，在照射能量密度约为100mJ·cm-2以下时，非晶质薄膜还是不能进行结晶化，但在约100mJ·cm-2至约150mJ·cm-2之间的能量密度下则能很好地进行结晶化。在150mJ·cm-2以上与先前的情况相同，产生爆发性的飞溅，但如使时间半峰高宽度进一步延长，则可进行熔融结晶化的能量密度的范围相应地变宽。即使高能体的能量密度都是同样的125mJ·cm-2，但在时间半峰高宽度短的情况(50ns)与长的情况(100ns)情况下对对象物质的效果完全不同。这个差异是由于单位时间的能量转移量的差异造成的。如时间半峰高宽度变长，则单位时间从高能体转移到对象物质的能量减少，故可抑制爆发性的飞溅。这与火药的燃烧与爆炸的差异相同。所谓爆炸，是单位时间的能量转移量大时产生的现象。按照这个理由，在对用PECVD法或溅射法等所谓的比较低的温度下(基板温度约小于400℃)形成的非晶质半导体膜通过供给高能体进行熔融结晶化时，希望高能体的时间半峰高宽度在约100ns以上。在本申请的发明中，如以上所述，可简单地增加时间半峰高宽度，这样一来，也可进行以往认为难以进行熔融结晶化的薄膜的结晶化。
(1-5.薄膜电子装置的制造方法)
到上一章为止已详细叙述的高能体供给装置和使用该装置形成的结晶化膜可应用于TFT或LSI等的半导体器件，或金属-绝缘体-金属元件(MIM元件)、太阳电池或印刷基板等各种薄膜电子装置，可大大提高这些装置的性能。在本章中以应用的可能性最高的TFT为例，说明优良的薄膜电子装置的制造方法。
图8(a)～(d)是以剖面方式示出成为MIS型场效应晶体管的薄膜半导体器件(所谓TFT)的制造工序的概略图。在使用该图描述与本申请的发明有关的TFT的制造方法的概略。
本发明中使用普通的无碱玻璃作为基板的一例。首先在基板801上用常压化学汽相淀积法(APCVD法)或PECVD法或溅射法等形成本身是绝缘性物质的基底保护膜802。其次淀积随后成为薄膜半导体器件的有源层的本征硅膜等半导体膜(与半导体膜有关的第一工序)。半导体膜用PECVD法或APCVD法、LPCVD法等化学汽相淀积法(CVD法)、或溅射法或蒸发法等物理汽相淀积法(PVD法)来形成。对这样得到的半导体膜供给以激光为代表的高能体，进行熔融结晶化(与半导体膜有关的第二工序)。如果最初淀积的半导体膜是非晶质，或是非晶质与微结晶混在一起的混晶质的话，则一般将该工序称为结晶化。另一方面，如果最初淀积的半导体膜是多结晶质，则将该工序称为再结晶化。在本说明书中将两者只称为结晶化，不作区别。如果通过高能体供给使薄膜的至少表面部分进行熔融结晶化，则两者都对应于本申请的熔融结晶化。如从以高的生产率在大型基板上形成高质量的结晶性薄膜的观点来看，熔融结晶化是非常好的方法。这是因为，在通过高能体的供给来进行的熔融结晶化方法中，能量供给时间(如是激光的话，是其照射时间)非常短，约为10ns至500ns，而且由于能量供给区域(激光照射区域)对于整个基板来说也是局部的，故在薄膜的结晶化时不会使整个基板同时加热到高温，因此也不会产生因基板的发热引起的变形或裂缝。按照到上一章为止已详细叙述的结晶性膜的形成方法形成了结晶性半导体膜(多晶硅膜)后，将该结晶性半导体膜加工成岛状，之后作为晶体管的有源层的有源层半导体膜803(图8(a))。
在有源层半导体膜形成后，用CVD法或PVD法等形成栅绝缘膜104(图8(b))。
接着，用PVD法或CVD法淀积成为栅电极805的金属薄膜。由于通常栅电极和栅布线用相同的材料在相同的工序中制成，故该材料的电阻必须低，而且必须是能耐受以后的薄膜电子装置制造工序中遇到的最高温度(这里是约350℃)或化学药品等的物质。这里用溅射法形成具备这样的性质的钽(Ta)薄膜(对于金属的第一工序)。一般用溅射法形成的钽薄膜为β结构，其电阻率高达约200μΩcm。此外，内部应力也强，作为布线使用时容易断线。因此，在本申请的发明中对该钽薄膜供给作为激光的高能体(对于金属的第二工序)，改善薄膜质量。如用到上一章为止详细叙述的方法进行钽薄膜的熔融结晶化，则结晶化膜变为α结构的钽(Ta)。α结构的钽为立方晶体的结晶系，其晶体结构是体心立方(bcc)。此外，该α结构的钽的电阻率大体为20μΩcm至60μΩcm，其内部应力也弱。与原先的β结构的钽相比，作为布线材料显示出显著的优点。
在这样形成作为栅电极和栅布线的金属薄膜后，对其形状进行加工。接着对有源层半导体膜进行杂质离子注入，制成源·漏区和沟道形成区806、807、808。(图8(c))此时，由于栅电极成为离子注入的掩模，故成为沟道形成区只在栅电极下形成的自对准结构。关于杂质离子注入，可应用离子掺杂法和离子打入法两者，前者使用质量非分离型离子注入装置注入被注入元素的氢化物和氢，后者使用质量分离型离子注入装置只注入所要的杂质元素。在制造CMOS TFT时，使用聚酰亚胺树脂等适当的掩模材料，交替地用掩模覆盖NMOS或PMOS的一方，用上述方法进行各自的离子注入。
其次，用PVD法或CVD法形成层间绝缘膜809。在离子注入和层间绝缘膜形成后，在350℃以下的适当的热环境下进行几十分至几小时的热处理，进行注入离子的活化和层间绝缘膜的烧固。在层间绝缘膜形成后，在源·漏上开接触孔，形成源·漏引出电极和布线810、811。此时对于成为源·漏和布线的金属也可应用与先前的栅电极和栅布线相同的、到上一章为止叙述的金属薄膜的熔融结晶化。在形成了结晶性金属膜后，将该薄膜加工为电极或布线，完成薄膜半导体器件。(图8(d))。
(2-1.适用于本发明的基板和基底保护膜)
在本章中就适用于本发明的基板和基底保护膜进行说明。作为可适用于本发明的基板，可使用金属等导电性物质、碳化硅(SiC)或氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)等陶瓷材料、熔融石英或玻璃等透明绝缘性物质、硅晶片等半导体基板和对其加工而制成的LSI、蓝宝石(三方晶系Al2O3结晶)等结晶性绝缘物质等。作为廉价的普通玻璃，可使用康宁·日本株式会社制造的#7059玻璃或#1737玻璃，或日本电气玻璃株式会社制造的OA-2玻璃、(株)NH Techno-glass制造的NA35玻璃等。在使用结晶性半导体薄膜制造薄膜半导体器件时，或在使用结晶性金属薄膜进行金属布线时，不管基板的种类如何，只要至少基板的一部分由绝缘性物质构成，则在该绝缘性物质上形成结晶性薄膜。该绝缘性物质在本申请中称为基底保护膜。例如作为基板使用熔融石英时，因为基板本身是绝缘性物质，可直接在熔融石英基板上形成结晶性膜。或可将氧化硅膜(SiOx：0＜x≤2)或氮化硅膜(Si3Nx：0＜x≤4)等绝缘性物质在熔融石英基板上作为基底保护膜形成后，形成结晶性膜。使用普通的玻璃时作为基板时，可直接在本身是绝缘性物质的普通玻璃上淀积半导体膜等的结晶性膜，但为了不使玻璃中含有的钠(Na)等可动离子混入到半导体膜中，最好在玻璃基板上用氧化硅膜或氮化硅膜等绝缘性物质形成基底保护膜之后再形成结晶性膜。通过这样做，薄膜半导体器件等的薄膜电子装置经过长时间使用和在高电压下使用，其工作特性没有变化，这样当然就增加了稳定性。在结晶性半导体膜的情况下，除了将蓝宝石等结晶性绝缘物质作为基板来使用的情况之外，最好在基底保护膜上形成薄膜。在使用各种陶瓷基板作为基板时，最好设置基底保护膜，以便起到防止陶瓷中添加的助烧结原材料扩散混入薄膜中的作用。将金属材料作为基板使用时，为了确保绝缘性，基底保护膜是必不可少的。再者，在半导体基板或LSI元件中，晶体管之间或布线之间的层间绝缘膜起到基底保护膜的作用。只要对于制造工序中的热环境不产生伸缩或翘曲等变形，对于基板的大小或形状完全不加任何限制。即，从直径约3英寸(76.2mm)的园板到约600mm×800mm以上的长方形基板，是任意的。
(2-2.适用于本发明的薄膜和包含该构成元素的气体)
在本章中有关适用于本发明的薄膜和在形成(1-1)章中记述的环境气氛的气体内含有半导体膜构成元素的气体进行说明。
在本发明中所有种类的结晶性物质可成为对象物质。例如，本申请也可适用于金刚石的熔融结晶化等。但是，在选择半导体薄膜或金属薄膜作为对象物质时，本发明的效果能够最简便地而且可靠地呈现出来。关于金属，对于所有种类的金属都可适应。特别有效的是如(1-5)章中已说明的钽那样的通过高能体供给或熔融结晶化而改变结晶相的物质。除此之外，作为熔融结晶化的结果使结晶粒径增大的金属也是比较理想的。在适用于本申请的发明的薄膜中，半导体薄膜是最适合的。这是因为，在第一工序中形成的半导体薄膜或者是非晶质的，或者即使是结晶质，其质量也是较低的。通过对这些质量较低的薄膜进行本申请的第二工序，可容易地对其性质进行改良，使之成为优质的结晶性薄膜。
作为适用于本发明的半导体膜的种类，除了硅(Si)或锗(Ge)等单质的半导体膜以外，可以是硅·锗(SixGe1-x：0＜x＜1)或硅·碳(SixC1-x:0＜x＜1)或锗·碳(GexC1-x：0＜x＜1)等四族元素复合体的半导体膜，或镓·砷(GaAs)、铟·锑(InSb)等三族元件和五族元素的复合体化合物半导体膜，或也可以是镉·硒(CdSe)等二族元素和六族元素的复合体化合物半导体膜。或者，本发明也可适用于硅·锗·镓·砷(SiXGeYGaZAsZ：x+y+z＝1)的所谓更进一步的复合化合物半导体膜或在这些半导体膜中添加了磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等施主元素的N型半导体膜，或在这些半导体膜中添加了硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)等受主元素的P型半导体膜。
作为含有半导体膜的构成元素的气体，在半导体膜是硅(Si)时，是单硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、丙硅烷(Si3H8)、二氯硅烷(SiH2Cl2)等硅烷。在锗是半导体膜时，使用锗烷(GeH4)，在含有磷(P)或硼(B)的半导体膜或打算对本征半导体膜添加这些元素时，使用磷化氢(PH3)或乙硼烷(B2H6)等。作为气氛构成气体，使用含有构成上述的各种半导体膜的元素的化学物质，但由于这些气体的一部分必定会残留在半导体膜中，故使用构成元素的氢化物是更为理想的。例如在由二氯硅烷(SiH2Cl2)成膜的硅膜中，量的大小姑且不论，但必定会残留氯(Cl)，在使用该硅膜作为半导体器件的有源层时，残留的氯将成为晶体管特性变坏的主要原因。因而，与二氯硅烷相比，作为构成元素的氢化物的单硅烷(SiH4)较为理想。
(2-3.作为高能体的激光)
在本章中说明作为高能体使用激光时的光的种类。在本申请的发明中对所使用的激光没有特别的限制，根据对象物质的情况可使用各种光源。现在在工业上广泛使用KrF受激准分子激光(波长248nm)或XeCl受激准分子激光(波长308nm)，其发射也是稳定的。在受激准分子激光中，除了上述激光以外，也可使用ArF受激准分子激光或XeF受激准分子激光(波长351nm)。除此以外，也处于可使用YAG激光或二氧化碳气体激光、Ar主线激光(波长514.5nm)或Ar副线激光(波长488nm)、HeNe激光(波长632.8nm)、HeCd激光(波长441.6nm)或各种色素激光等各种激光的状态。在对象物质以硅为主要成分的半导体膜的情况下，XeF激光、Ar主线激光、Ar副线激光、HeNe激光、HeCd激光等这些光在非晶质成分中的吸收系数大于在结晶成分中的吸收系数。这一点意味着在非晶质与结晶质混在一起的系统中，非晶质成分的能量吸收较多，与结晶成分相比温度容易上升。即，非晶质的结晶化比结晶质的再结晶化容易产生。如上面所说明的那样，在半导体膜的熔融结晶化中，在不对半导体膜造成损伤的范围内，提高供给能量可得到优质的结晶化膜。若结晶成分的温度容易上升的话，则在非晶质成分还残留的期间内对半导体膜造成损伤。换言之，在结晶化没有完全结束的期间内膜就受到损伤。对XeF激光等来说没有该弊害，可以说非常适合于硅类半导体膜的熔融结晶化。因此，重要的是这样来选择高能体的种类，使得高能体供给前的对象物质的吸收系数大于高能体供给后的结晶性对象物质的吸收系数。
由于KrF激光或XeCl激光在以硅为主要成分的半导体膜中的吸收系数较大，故适合于半导体膜厚约在50nm以下的薄膜的结晶化。由于XeF激光或HeCd激光的吸收系数比KrF激光或XeCl激光的吸收系数稍微小一点，故适合于膜厚约50nm至约1000nm的硅类半导体薄膜的结晶化。由于Ar主线激光或Ar副线激光、HeNe激光的在半导体膜中的吸收系数较小，故适合于具有约1000nm以上的膜厚的半导体薄膜的结晶化。
如以上所述，如采用本发明，可对对象物质供给高能体以非常简便而且稳定地进行熔融结晶化，同时可容易地形成高质量的结晶性膜。再者，可使用这样的结晶性膜来制造优良的薄膜电子装置。具体地说，具有下述的效果。
效果1)由于在可安全地而且容易地置换的环境气氛控制下进行结晶化，故氧或氮等或尘埃等杂质不进入结晶性膜中。特别在结晶性膜是半导体或金属等的情况下，能以高纯度得到高质量的结晶性膜。
效果2)可在大气压的气氛下供给高能体，可实现高能体供给装置的简化。这一点降低了使用结晶性膜的薄膜电子装置的价格，同时提高了生产率。
效果3)在熔融结晶化中，对象物质的构成元素必定会从处于熔融状态的对象物质飞溅或蒸发出来。本发明可保护入射窗使之不受该蒸发的影响，使对象物质受到的高能体总是保持恒定。这样就能得到具有良好特性的结晶化膜，此外该膜的质量非常稳定。
效果4)在向对象物质供给激光照射等的高能体来进行熔融结晶化时，一般来说，供给能量越高，所得到的结晶化物的质量越好。在本申请的发明中由于在大气压下供给高能体，故即使供给能量上升，也可抑制蒸发飞溅现象，因此也提高了结晶性膜的质量。
效果5)为了得到良好的结晶性膜，表面控制起到重要的作用。在本申请的发明中，可充分地进行这种控制，因此可得到优良的结晶性膜。再者，由于将重组表面状态在每次熔融结晶化中控制成相同的状态，故结晶性膜的膜特性也非常稳定。
效果6)可使高能体的能量使用效率大体得到倍增。此外，延长了时间半峰高宽度，也可对以往不能进行结晶化的物质进行结晶化。
附图说明
图1是表示现有的激光照射装置。
图2是表示本发明的高能体供给装置的图。
图3是表示本发明的高能体供给装置的图。
图4是表示本发明的高能体供给装置的图。
图5是表示本发明的高能体供给装置的图。
图6是表示本发明中对象物质受到的高能体的能量时间变化的图。
图7是表示本发明中对象物质受到的高能体的能量时间变化的图。
图8(a)～(d)是表示本发明的一个实施例的薄膜半导体器件制造的各工序的元件剖面图。
图9是表示使用本发明的透射型液晶显示装置的构成的图。
图10是表示使用本发明的电子装置的构成的图。
图11是表示使用本发明的电子装置的例(液晶投影仪)的图。
图12是表示使用本发明的电子装置的另一例(个人计算机)的图。
图13是表示使用本发明的电子装置的另一例(无线寻呼机)的图。
具体实施方式
以下参照附图，更详细地说明本发明。
(实施例1)
在360mm×475mm×1.1mm的大型玻璃基板上用PECVD法形成由氧化硅膜构成的基底保护膜，在不破坏真空的情况下在该基底保护膜上连续地淀积本征硅膜。(对于硅的第一工序)基底保护膜的膜厚是300nm，半导体膜厚是60nm。在下部平板电极温度保持于380℃的PECVD装置内安置与室温平衡的玻璃基板。硅膜的淀积条件如下。
时间：t＝164s
硅烷流量：SiH4＝100 SCCM
氩流量：Ar＝3000 SCCM(原料浓度3.23％)
高频波输出：RF＝600 W(0.228W/cm2)
压力：P＝1.5Torr
电极间距离：S＝37.1mm
下部平板电极温度：Tsus＝380℃
基板表面温度：Tsub＝349℃
在这种条件下的半导体膜的淀积速度是0.365nm/s，半导体膜的膜厚是60nm。此外用热脱附气体谱(TDS)测定的硅膜中的氢浓度是10.39原子％。如用透射电子显微镜观察，该硅膜主要是混晶质，非晶质成分呈柱状结构。在该硅膜的拉曼分光测定结果中，只在520cm-1附近看到来自结晶成分的拉曼偏移，显示出本例的硅膜是混晶质。
对这样得到的硅膜进行激光照射，进行熔融结晶化(对于硅的第二工序)。熔融结晶化在图4中示出的具有激光照射室(供给室)的高能体供给装置中进行。照射激光是波长为248mm的KrF受激准分子激光，其半峰高宽度约33ns，但由于依靠时间调整装置伴随约30ns的延迟时间反射光再次入射，实质上的时间半峰高宽度约60ns。时间调整装置由镜子的组合来构成，反射光经过的总的光路长度约9m。入射光以偏离法线约60度的角度入射。由于薄膜与供给室壁的最近距离是20mm，故导入窗与薄膜上的照射位置的距离大致为40mm。激光束形状为宽度120微米，长度38厘米的线状。每次照射的束宽度方向的重叠量是束宽度的90％。因而，每一次的照射中束移动12微米，在半导体膜的同一点上受到10次激光照射。激光能量密度是150mJ·cm-2。激光照射在大气压下进行。将氩和单硅烷的混合气体从气体流入孔以1slm导入，从位于薄膜的法线上的排气孔排出。气体流从导入窗或进路变更装置(包含位置调整功能或时间调整装置)流向薄膜上的照射位置，再从照射位置流向排气孔。氩中的硅烷浓度约为100ppm，因此激光照射中的硅烷分压约为76mTorr。激光照射时的基板温度为25℃的室温。以这种方式结晶化的半导体膜如用多波长分散型椭圆仪进行测定，则结晶化率是98％，膜厚是55nm。在拉曼分光测定中，在表示来自结晶成分的拉曼偏移的515cm-1附近出现半峰高宽度约为4.4cm-1的尖峰，说明了已制成结晶性非常高的高质量膜。在结晶化工序结束后，对该结晶性半导体膜进行图形刻蚀，制成以后成为晶体管的有源层的有源层半导体膜。
其次用PECVD法形成栅绝缘膜。由氧化硅膜构成的栅绝缘膜是以四乙氧基硅烷TEOS(Si-(O-CH2-CH3)4)和氧(O2)、水(H2O)为原料气体，使用氩作为稀释气体，在基板表面温度350℃下成膜的，其膜厚为100nm。在栅绝缘膜淀积后，在约350℃的温度下，在含有约0.2气压的氧分压和露点约80℃的水蒸气的气氛下对氧化膜进行约3小时的热处理，进行绝缘膜的质量改善。
其次，用溅射法淀积构成栅电极的钽(Ta)薄膜(对于钽的第一工序)。溅射时的基板温度是150℃，膜厚是500nm。接着对所得到的钽膜进行激光照射(对于钽的第二工序)。激光照射条件除了环境气氛气体变为氩和氢的混合气体外，与先前的半导体膜的结晶化时的条件相同。氩中的氢浓度约为1％，因而激光照射中的氢分压约为7.6Torr。激光照射后的钽膜如上面所述，成为α结构，其电阻率约为40μΩcm。在形成构成栅电极的钽薄膜后，进行图形刻蚀。
接着对半导体膜进行杂质离子注入，形成源·漏区和沟道区。此时栅电极成为离子注入的掩模，沟道成为只在栅电极下形成的自对准结构。在本实施例中制成CMOS结构的TFT。在形成NMOS TFT的源·漏时，用聚酰亚胺树脂覆盖PMOS TFT部分，相反，在形成PMOS TFT的源·漏时，用聚酰亚胺树脂覆盖NMOS TFT部分，这样来制成CMOSTFT。使用质量非分离型离子注入装置进行杂质离子注入，对于NMOSTFT使用在氢中稀释的浓度约为5％的磷化氢(PH3)作为原料气体。含有PH3 +或H2 +的总离子注入量是1×1016cm-2，源·漏区中的磷原子浓度为3×1020cm-2。离子注入时的基板温度是250℃。对于PMOS TFT使用在氢中稀释的浓度约为5％的硼烷(B2H6)作为原料气体。含有B2H6 +或H2 +的总离子注入量是1×1016cm-2，源·漏区中的硼原子浓度为3×1020cm-2。离子注入时的基板温度还是250℃。
其次通过使用TEOS的PECVD法形成由氧化硅膜构成的层间绝缘膜。层间绝缘膜成膜时的基板表面温度是350℃，膜厚是500nm。其后，在350℃的氧气氛下进行1小时的热处理，进行注入离子的活化和层间绝缘膜的烧固。接着在源·漏区上开接触孔，用溅射法淀积铝(Al)。溅射时的基板温度是150℃，膜厚是500nm。进行源·漏引出电极和成为布线的铝薄膜的图形刻蚀，这样就完成了薄膜半导体器件。
测定这样试制的薄膜半导体器件的晶体管特性。将在源·漏电压Vds＝±4V、栅电压Vgs＝±10V下使晶体管导通时的源·漏电流Ids定义为导通电流ION。(电压的+是NMOS的测定条件，-是PMOS的测定条件)此外在源·漏电压Vds＝±4V、栅电压Vgs＝0V下使晶体管关断时的源·漏电流定义为关断电流IOFF。这里，测定是在温度25℃下，对沟道形成区的长度L＝5微米，宽度W＝5微米的晶体管来进行的。迁移率和阈值电压是从饱和电流计算的。在本实施例中以研究晶体管的性能和该基板内的离散度为目的，对在大型基板上以无遗漏的方式制成的50个晶体管进行测定。其结果如以下所示。
NMOS TFT
ION＝(74.3+9.0、-6.8)×10-6A
IOFF＝(1.38+0.53、-0.37)×10-12A
μ＝124.1±12.6 cm2·V-1·s-1
Vth＝2.13±0.13V
PMOS TFT
ION＝(51.6+4.7、-4.1)×10-6A
IOFF＝(3.87+0.99、-0.80)×10-13A
μ＝69.3±6.04cm2·V-1·s-1
Vth＝-1.11±0.11V
这样，根据本发明，在与现有的a-Si TFT相同的工序最高温度(350℃)下，而且在大型普通玻璃基板上可均匀地制造具有高迁移率的非常优良的CMOS薄膜半导体器件。而且，由于用本实施例得到的TFT具有优质的结晶性半导体膜和栅氧化膜，故晶体管的可靠性非常高，可在长时间内进行稳定的工作。在现有技术的低温工艺中，激光结晶化的均匀性不管在基板内、批与批间都是很重要的课题。然而，如采用本发明，则可大幅度地降低导通电流或是关断电流的离散度。这种均匀性的显著改善意味着本申请的发明的结晶性硅膜是优良的，而且激光照射装置(高能体供给装置)也非常稳定地进行结晶化。此外，由于钽膜的应力很小，电阻值也低，故将本发明的薄膜半导体器件应用于LCD液晶显示器时，可在整个LCD画面上得到均匀的高图象质量。再者，用本发明的薄膜半导体器件形成电路时，不仅可容易地形成移位寄存器或模拟开关等所谓的简单电路，而且可容易地形成电平移动电路或数字·模拟变换电路、还有时钟生成电路或图象灰度(gamma)校正电路、定时控制电路等所谓较复杂的电路。
(实施例2)
将由实施例1得到的NMOS薄膜半导体器件作为由200(行)×320(列)×3(色)＝192000(象素)构成的彩色LCD的象素用的开关元件，将6比特数字数据驱动器(列侧驱动器)和扫描驱动器(行侧驱动器)内置于由实施例1得到的CMOS薄膜半导体器件中，制成有源矩阵基板。本实施例的数字数据驱动器由时钟信号线和时钟生成电路、移位寄存电路、NOR门、数据图象信号线、锁存电路1、锁存脉冲线、锁存电路2、复位线1、AND门、基准电位线、复位线2、按照电容分割的6位D/A变换器、CMOS模拟开关、共用电位线和源线复位·晶体管构成，来自CMOS模拟开关的输出与象素部分的源线相连。D/A变换器部分的电容满足C0＝C1/2＝C2/4＝C3/8＝C4/16＝C5/32的关系。可将从计算机的视频随机存取存储器(VRAM)输出的数字图象信号直接输入到数字图象信号线。在本实施例的有源矩阵基板的象素部分中，源电极和源布线、漏电极(象素电极)由铝构成，形成反射型LCD。制造了将这样得到的有源矩阵基板用作一对基板之一的液晶屏。在一对基板之间填充的液晶中使用弥散了黑色颜料的聚合物弥散液晶(PDLC)，制成常黑方式(在液晶上不加电压时是黑显示)的反射型液晶屏。将所得到的液晶屏与外部布线连接，制成液晶显示装置。结果，MNOS和PMOS的导通电阻和晶体管电容分别相等，而且TFT是高性能的，再者，晶体管寄生电容非常小，另外由于在整个基板表面上特性是均匀的，故6比特数字数据驱动器也好，扫描驱动器也好，都可在宽的工作范围内正常地工作，而且关于象素部分，由于开口率很高，即使使用黑颜料弥散的PDLC，也可制成显示质量高的液晶显示装置。此外，由于有源矩阵基板的制造工序也是稳定的，故可稳定地、而且以低成本制造液晶显示装置。
将该液晶显示装置组装在全彩色的携带型个人计算机(笔记本PC)的框体内。由于有源矩阵基板内置6比特数字数据驱动器，来自计算机的数字图象信号直接输入到液晶显示装置中，故电路结构变得简单，同时消耗功率非常小。有源薄膜半导体装置是高性能的，该笔记本PC是具有非常美的画面的良好的电子装置。另外，反映液晶显示装置是具有高开口率的反射型的装置的事实，不需要背照明，故也能实现电池的小型轻量化和长时间使用。由此制成可长时间使用的、而且具有良好显示画面的超小型轻量的电子装置。
在上述的实施例中，使用反射型有源矩阵基板为例进行说明，但本实施例也可适用于使用了透射型有源矩阵基板的液晶显示装置，在图9中示出这种构成例的整体。即，液晶显示装置备有：背照明灯900、偏光板901、装有驱动电路902的有源矩阵基板903、液晶904、对置基板905和偏光板906。
使用上述实施例的液晶显示装置而构成的电子装置包括：图10中示出的显示信息输出源1000、显示信息处理电路1002、显示驱动电路1004、液晶屏等的显示屏1006、时钟发生电路1008和电源电路1010。显示信息输出源1000包含ROM、RAM等存储器、与电视信号调谐而输出的调谐电路等构成，它根据来自时钟产生电路1008的时钟，输出视频信号等显示信息。显示信息处理电路1002根据来自时钟产生电路1008的时钟，处理并输出显示信息。该显示信息处理电路1002可包含例如放大·极性反转电路、相位展开电路、旋转电路、图象灰度修正电路或箝位电路等。驱动电路1004包含扫描侧驱动电路和数据侧驱动电路构成，对液晶屏1006进行显示驱动。电源电路1010将电力供给上述各电路。
作为这种构成的电子装置，可举出图11中示出的液晶投影仪、图12中示出的对应于多媒体的个人计算机(PC)和工程工作站(EWS)、图13中示出的无线寻呼机、或移动电话、文字处理机、电视、取景器型或监视器直观型的视频信号磁带记录器、电子笔记本、电子台式计算机、车辆导航装置、POS终端、具备触摸式面板的装置等。
在图11中示出的投影仪是使用透射型液晶屏作为光阀的投射型投影仪，例如使用三棱镜方式的光学系统。
在图11中，在投影仪1100中，将从白色光源的灯单元1102射出的投射光在光导设备1104的内部用多个反射镜1106和两个分色镜1108分成R、G、B的三原色，将其引导到显示各色的图象的三个液晶屏1110R、1110G和1110B上。然后将用各个液晶屏1110R、1110G和1110B调制了的光从三个方向入射到分色棱镜1112上。在分色棱镜1112中，由于红光R和绿光B弯曲90度，兰光G直射进来，故将各色的图象合成，通过投射透镜1114在屏幕等上投射彩色图象。
图12中示出的个人计算机1200包括具备键盘1202的主机部分1204和液晶显示画面1206。
图13中示出的无线寻呼机1300在金属制的框体1302内包括液晶显示基板1304、备有背照明1306a的光导1306、电路基板1308、第1、第2屏蔽板1310、1312、两个弹性导电体1314、1316和薄片托带(filmcarrier tape)1318。两个弹性导电体1314、1316和薄片托带1318将液晶显示基板1304和电路基板1308连接起来。
这里，液晶显示基板1304中将液晶封入于两个透明基板1304a、1304b之间，由此至少构成点阵型液晶屏。在一个透明基板上可形成图10中所示的驱动电路1004、或除此以外还形成显示信息处理电路1002，没有在液晶显示基板1304上安装的电路，可作为液晶显示基板的外部安装电路，在图13的情况下可安装在电路基板1308上。
图13示出无线寻呼机的结构，在该结构中，液晶显示基板1304以外需要电路基板1308，但在使用液晶显示装置作为电子装置的一个部件的情况下，在透明基板上安装驱动电路等时，该液晶显示装置的最小单位是液晶显示基板1304。或，也可将液晶显示基板1304固定在作为框架的金属框1302上的部件作为电子装置的一个部件，即液晶显示装置来使用。再有，在背照明的情况下，在金属制的框架1302内将液晶显示基板1304和具备背部光1306a的光导1306组合在一起，可构成液晶显示装置。
再有，本发明不限于上述实施例，在本发明的要旨的范围内可实施各种变形。例如，本发明不仅可适用于实施的各种液晶面板的驱动，而且也可适用于电致发光、等离子显示装置。
如以上所述，本发明的高能体供给装置可非常稳定地制造高质量的结晶化膜。此外，这样得到的结晶性膜可直接应用于薄膜半导体器件等的薄膜电子装置，可大大提高其性能。因而，如按照本发明的话，例如可使用低温工艺来制造高性能的薄膜半导体器件，在该低温工艺中可使用廉价的玻璃基板。在将本发明应用于有源矩阵液晶显示装置的制造时，可容易地而且稳定地制造大型和高质量的液晶显示装置。此外，在应用于其他的电子电路的制造时，也可容易地而且稳定地制造高质量的电子电路。
此外，由于本发明的薄膜半导体装置是廉价和高性能的，故作为有源矩阵液晶显示装置的有源矩阵基板是最合适的。特别是作为要求高性能的内置驱动器的有源矩阵基板是最合适的。
此外，由于本发明的薄膜半导体装置是廉价和高性能的，故作为全彩色的笔记本PC和各种显示器是最合适的。
此外，由于本发明的薄膜半导体装置是廉价和高性能的，故一般来说应该能被广泛接受的吧。

Claims (51)

1.一种结晶性膜的形成方法，该方法包括在基板上形成半导体薄膜的第一工序和对该半导体薄膜的至少表面层进行结晶化的第二工序，其特征在于：在该第二工序中，在包含含有该半导体薄膜的构成元素的气体的环境气氛下使该半导体薄膜的至少表面层熔融来进行结晶化。
2.权利要求1所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：在大气压以上的压力下进行所述第二工序。
3.权利要求1至2所述之一的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述含有该半导体薄膜的构成元素的气体是硅烷。
4.权利要求1至2所述之一的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述半导体薄膜是硅薄膜，所述含有该半导体薄膜的构成元素的气体是硅烷。
5.权利要求1至4所述之一的结晶性膜的形成方法，其特征在于：在所述第二工序中，对所述半导体薄膜供给高能体，使该半导体薄膜的至少表面产生熔融。
6.权利要求5所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述高能体是光。
7.权利要求5所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述高能体是激光。
8.一种高能体供给装置，该装置至少包括生成高能体的生成源和向对象物质供给该高能体的供给室，其特征在于：
该供给室具有在该室内安置该对象物质的功能；
在该供给室的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
将该导入窗安置在对该对象物质供给高能体时该对象物质的构成物质几乎不附着的位置上。
9.一种结晶性膜的形成方法，该方法包括在基板上形成薄膜的第一工序和对该薄膜供给高能体而使该薄膜的至少表面层进行结晶化的第二工序，其特征在于：
该第二工序在具有生成高能体的生成源和向该薄膜供给高能体的供给室的高能体供给装置中进行；
将该薄膜安置在该供给室内；
在该供给室的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
在将该导入窗安置在对该薄膜供给高能体时该薄膜的构成物质几乎不附着的位置上的状态下，对该薄膜供给该高能体。
10.权利要求9所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是半导体薄膜。
11.权利要求9所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是金属薄膜。
12.权利要求9至11之一所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述高能体是光。
13.一种高能体供给装置，该装置至少包括生成高能体的生成源和向对象物质供给高能体的供给室，其特征在于：
该供给室具有在该室内安置该对象物质的功能；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
该导入窗与该对象物质的距离也大于该壁面与该对象物质的最近距离。
14.一种结晶性膜的形成方法，该方法包括在基板上形成薄膜的第一工序和对该薄膜供给高能体而使该薄膜的至少表面层进行结晶化的第二工序，其特征在于：
该第二工序在具有生成该高能体的生成源和向该薄膜供给该高能体的供给室的高能体供给装置中进行；
将该薄膜安置在该供给室内；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
在该导入窗与该薄膜的距离也大于该壁面与该薄膜的最近距离的状态下对该薄膜供给该高能体。
15.权利要求14所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是半导体薄膜。
16.权利要求14所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是金属薄膜。
17.权利要求14至16之一所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述高能体是光。
18.一种高能体供给装置，该装置至少包括生成高能体的生成源和向对象物质供给高能体的供给室，其特征在于：
该供给室具有在该室内安置该对象物质的功能；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
具有压力调整装置，可使该供给室内的该导入窗附近的压力高于该对象物质附近的压力。
19.一种结晶性膜的形成方法，该方法包括在基板上形成该薄膜的第一工序和对该薄膜供给高能体而使该薄膜的至少表面层进行结晶化的第二工序，其特征在于：
该第二工序在具有生成该高能体的生成源和向对象物质供给该高能体的供给室的高能体供给装置中进行；
将该薄膜安置在该供给室内；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
在该供给室内的该导入窗附近的压力大于该薄膜附近的压力的状态下对该薄膜供给该高能体。
20.权利要求19所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是半导体薄膜。
21.权利要求19所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是金属薄膜。
22.权利要求19至21之一所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述高能体是光。
23.一种高能体供给装置，该装置至少包括生成高能体的生成源和向对象物质供给高能体的供给室，其特征在于：
该供给室具有在该室内安置该对象物质的功能；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗和抽除该供给室内的气体的排气孔；
具有压力调整装置，可使该供给室内的该导入窗附近的压力大于该对象物质附近的压力，并使该对象物质附近的压力大于该排气孔附近的压力。
24.一种结晶性膜的形成方法，该方法包括在基板上形成该薄膜的第一工序和对该薄膜供给高能体而使该薄膜的至少表面层进行结晶化的第二工序，其特征在于：
该第二工序在具有生成该高能体的生成源和向该薄膜供给该高能体的供给室的高能体供给装置中进行；
将该薄膜安置在该供给室内；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗和抽除该供给室内的气体的排气孔；
在该供给室内的该导入窗附近的压力大于该薄膜附近的压力，并使该对象物质附近的压力大于该排气孔附近的压力的状态下对该薄膜供给该高能体。
25.权利要求24所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是半导体薄膜。
26.权利要求24所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是金属薄膜。
27.权利要求24至26之一所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述高能体是光。
28.一种高能体供给装置，该装置至少包括生成高能体的生成源和向对象物质供给高能体的供给室，其特征在于：
该供给室具有在该室内安置该对象物质的功能；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
设定将该高能体从该导入窗导入到该供给室内后在该供给室内照射该对象物质的照射通路；
设定该高能体的一部分进入该对象物质另一部分从该对象物质反射的情况下在该供给室内经过的反射通路；
在该供给室内存在气体流；
具有气体流调整装置，可使气体流从导入窗起在大体与照射通路相同的方向上朝向对象物质，而且从对象物质起朝向大体与反射通路相同的方向。
29.一种结晶性膜的形成方法，该方法包括在基板上形成薄膜的第一工序和对该薄膜供给高能体而使该薄膜的至少表面层进行结晶化的第二工序，其特征在于：
该第二工序在具有生成该高能体的生成源和向该薄膜供给该高能体的供给室的高能体供给装置中进行；
将该薄膜安置在该供给室内；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
设定将该高能体从该导入窗导入到该供给室内后在该供给室内应照射该薄膜的照射通路；
设定该高能体的一部分进入该薄膜另一部分从该薄膜反射的情况下在该供给室内经过的反射通路；
在该供给室内存在气体流；
在使气体流从导入窗起在大体与该照射通路相同的方向上朝向该薄膜，而且在从该薄膜起朝向大体与该反射通路相同的方向的状态下对该薄膜供给该高能体。
30.权利要求29所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是半导体薄膜。
31.权利要求29所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是金属薄膜。
32.权利要求29至31所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述高能体是光。
33.一种高能体供给装置，该装置至少包括生成该高能体的生成源和向该薄膜供给该高能体的供给室，其特征在于：
该供给室具有在该室内安置该薄膜的功能；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
设定将该高能体从该导入窗导入到该供给室内后在该供给室内照射该薄膜的照射通路；
该导入窗的配置是使该薄膜的法线方向与该照射通路方向不同。
34.一种高能体供给装置，该装置至少包括生成该高能体的生成源和向该薄膜供给该高能体的供给室，其特征在于：
该供给室具有在该室内安置该薄膜的安置装置；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
设定将该高能体从该导入窗导入到该供给室内后在该供给室内应照射该薄膜的照射通路；
该安置装置的配置是使该薄膜的法线方向与该照射通路方向不同。
35.一种结晶性膜的形成方法，该方法包括在基板上形成该薄膜的第一工序和对该薄膜供给高能体而使该薄膜的至少表面层进行结晶化的第二工序，其特征在于：
该第二工序在具有生成该高能体的生成源和向该薄膜供给该高能体的供给室的高能体供给装置中进行；
将该薄膜安置在该供给室内；
在该供给室的壁面的一部分上安置将该高能体导入到该供给室内的导入窗；
设定将该高能体从该导入窗导入到该供给室内后在该供给室内应照射该薄膜的照射通路；
在该薄膜的法线方向与该照射通路方向不同的状态下对该薄膜供给该高能体。
36.权利要求35所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是半导体薄膜。
37.权利要求35所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是金属薄膜。
38.权利要求35至37之一所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述高能体是光。
39.一种高能体供给装置，该装置至少包括生成该高能体的生成源和向对象物质供给该高能体的供给室，其特征在于：
该供给室具有在该室内安置该对象物质的功能；
在将该高能体导入到该供给室时照射该对象物质，其一部分进入该对象物质，另一部分从该对象物质反射而成为反射能量体；
具有进路变更装置，使该反射能量体应再次照射该对象物质。
40.权利要求39所述的高能体供给装置，其特征在于：所述进路变更装置具有能使所述反射能量体的照射该对象物质的时间延迟的时间调整功能。
41.权利要求40所述的高能体供给装置，其特征在于：所述时间调整功能由能反射所述高能体的多个反射装置构成。
42.权利要求39至41之一所述的高能体供给装置，其特征在于：所述进路变更装置具有位置调整功能，以便能将所述反射能量体照射到所述薄膜的所希望的位置上。
43.权利要求39至42之一所述的高能体供给装置，其特征在于：所述高能体是光，所述进路变更装置是镜子。
44.权利要求39至42之一所述的高能体供给装置，其特征在于：所述高能体是光，所述进路变更装置是聚焦装置。
45.一种结晶性膜的形成方法，该方法包括在基板上形成薄膜的第一工序和对该薄膜供给高能体而使该薄膜的至少表面层进行结晶化的第二工序，其特征在于：
该第二工序在具有生成该高能体的生成源和向该薄膜供给该高能体的供给室的高能体供给装置中进行；
将该薄膜安置在该供给室内；
在将该高能体导入到该供给室后，照射该薄膜的第一位置，其一部分进入该薄膜；
另一部分从该薄膜反射后成为反射能量体，改变其进路再次照射该薄膜的第二位置。
46.权利要求45所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：在所述高能体照射所述第一位置期间内，对应于该高能体的反射能量体开始照射第二位置。
47.权利要求45至46之一所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述第一位置与所述第二位置大体上一致。
48.权利要求45至47所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是半导体薄膜。
49.权利要求45至47所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述薄膜是金属薄膜。
50.权利要求45至49所述的结晶性膜的形成方法，其特征在于：所述高能体是光。
51.一种使用结晶性膜的薄膜电子装置，其特征在于：用权利要求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该结晶性膜。
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