JP2009032969A - 半導体薄膜の製造装置、その方法、その方法によって作製された半導体薄膜および半導体素子 - Google Patents

Abstract

【課題】最終結晶においてリッジ高さが高い結晶が含まれないように半導体薄膜を形成することが可能な半導体薄膜の製造装置を提供すること。
【解決手段】制御部８は、移動部７により被照射物８０を相対的に移動させながら第１レーザ出力部４および第２レーザ出力部６５に対して複数回の照射を行なわせることにより、重複する照射領域内で結晶の引継ぎ成長を行なわせる。このとき、あるスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突しないように第１レーザ出力部４および第２レーザ出力部６５の照射タイミングを制御した後、移動部７により被照射物を相対的に移動させ、他のスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突するように第１レーザ出力部４および第２レーザ出力部６５の照射タイミングを制御する。したがって、リッジ高さが高い結晶が含まれないように半導体薄膜を形成することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基板上に形成された非結晶Ｓｉ薄膜にレーザ光を照射して結晶成長を起こさせる技術に関し、特に、均一な巨大結晶を作製するようにレーザ光を制御する半導体薄膜の製造装置、その方法、その方法によって作製された半導体薄膜および半導体素子に関する。

近年、ガラス基板上に機能回路を集積するＳＯＧ（System on Glass）技術が注目を集めている。また、このＳＯＧ技術の根幹となる多結晶Ｓｉ薄膜の作製方法としては、ＳＬＳ（Sequential Lateral Solidification）方式が有望視されている。

ＳＬＳ方式とは、非結晶Ｓｉ薄膜にマスクのスリットを介してレーザ光を照射して横方向の結晶成長を起こさせ、さらに、この横方向成長した結晶を順次引継ぎながら巨大結晶を作製する方式である。これに関連する技術として、下記の特許文献１に開示された発明がある。

特許文献１に開示されたポリシリコンの結晶化方法においては、非晶質シリコン薄膜が蒸着された基板にあって、固定手段とレーザー発生装置間の遮断領域と階段状の透過領域で構成されたマスクにレーザービームを照射して、非晶質シリコン薄膜に照射された領域が溶融した領域との界面でグレーンが各々成長して、第１グレーン領域と核生成領域と第２グレーン領域とで構成された階段状の領域を形成する第１結晶化段階と、マスクを横長さだけ移動して、同一な照射を行なった後に再結晶化して、重畳された部分のグレーンが成長して、横方向に新しい結晶領域が形成される第２結晶化段階とを含む。

図７は、特許文献１に開示されたポリシリコンの結晶化方法において用いられるマスク群を示す図である。このマスク群１０１は、横長の長尺状スリット（開口部）と遮光部とを含むスリットパターンが形成された第１〜第ｎのマスク（１０１−１〜１０１−ｎ）によって構成され、第１マスク１０１−１、第２マスク１０１−２、・・・、第ｎマスク１０１−ｎの順に設けられる。図７においては、ｎ＝４である。

また、このマスク群１０１においては、各マスクのスリットが、１０１−１−ａ、１０１−２−ａ、・・・、１０１−４−ａのように階段状に配置され、スリットグループ１０１−ａが構成されている。マスク群１０１の横方向（Ｘ方向）に、各マスクの長さ分だけ相対移動させながらレーザ照射を繰返し行うことにより、結晶の引継ぎが行なわれる。

図８は、図７に示すマスク群１０１を用いた結晶の引継ぎ方法を説明するための図である。図８（ａ）は、マスク群１０１により、非結晶Ｓｉ薄膜が形成された基板８０上に照射されるレーザの照射パターンを示している。このレーザ照射によって、図８（ｂ）に示すように、各スリットの上下端部に対応する位置から中央部に向けて結晶成長が起こる（１ｓｔショット結晶化）。たとえば、第１マスク１０１−１のスリット１０１−１−ａに対応する第１レーザ照射領域１０２−１−ａにおいては、結晶１０３−１−ａが形成される。

なお、図中の結晶１０３−１−ａ内の縦線は、結晶成長方向に沿ってできる結晶粒界を模式的に示したものであり、スリットの上下端部に対応する位置から各々中央に向けて成長した結晶同士が、スリットの中央に対応する位置で衝突し、突起１０４−１−ａが形成される。以下、この突起をリッジとも呼ぶ。

続いて、非結晶Ｓｉ薄膜が形成された基板８０に対して、マスク群１０１をＸ方向にマスク長さＤだけ相対的に移動させてレーザ照射を行う（２ｎｄショット）。図８（ｃ）のＡラインに着目すると分かるように、１ｓｔショットで形成された結晶１０３−１−ａ（リッジ１０４−１−ａ）と重複して、第２マスク１０１−２のスリット１０１−２−ａによるレーザ照射が行われる（第２レーザ照射領域１０２−２−ａ）。

その結果、結晶１０３−１−ａのリッジ１０４−１−ａを消去しながら、１ｓｔショット結晶１０３−１−ａを種結晶とする結晶成長（引継ぎ成長）が起こり、結晶１０３−２−ａが形成される。

図８（ｄ）および図８（ｅ）に示すように、４ｔｈショットまで同様の動作を繰り返すことにより、スリットグループ１０１−ａ（スリット１０１−１−ａ、１０１−２−ａ、・・・、１０１−４−ａ）に対応する、第１〜第４レーザ照射領域１０２−１−ａ、１０２−２−ａ、・・・、１０２−４−ａが順次重なり、その結果、１ｓｔショットの結晶１０３−１−ａを種結晶として順次引継ぎ成長した最終結晶１０３−ａが作製される。

ここで、作製された最終結晶１０３−ａの長さは、スリットグループ１０１−ａを構成する各スリットの結晶成長方向における開口長さ（以下、スリット幅と呼ぶ。）および階段状に構成された各スリットのずらし量により決定される。従来のＳＬＳ方式においては、特許文献１にも記載されているように、１回のレーザビーム照射工程における結晶成長の最大長さは、一般的に１．５μｍ〜３．０μｍの長さとされている。したがって、最終結晶１０３−ａの長さを長くする、たとえば２０μｍ以上にするためには、スリットグループのグループ数ｎを増やさなければならないといった問題点がある。このような問題点を解決するものとして、下記の特許文献２に開示された発明がある。

特許文献２に開示された半導体薄膜の製造方法においては、前駆体半導体薄膜を溶融させる第１のレーザ光（主ビーム）と、第１のレーザ光によって溶融した前駆体半導体薄膜の凝固を制御する第２のレーザ光（副ビーム）を、いずれも前駆体半導体薄膜に略同時に照射する。このとき、第１のレーザ光の照射領域と同等以上の面積を有する第２のレーザ光が、少なくとも前駆体半導体薄膜が溶融している間、第１のレーザ光を包含する位置に照射される。なお、第１のレーザ光は固体状態の前駆体半導体膜に吸収される波長を有し、第２のレーザ光は液体状態の前駆体半導体薄膜に吸収される波長を有する。

このように、非晶質Ｓｉ薄膜を厚み方向全域にわたって溶融および結晶化させ得るエネルギー量を有する第１のレーザ光を非晶質Ｓｉ薄膜の第１照射領域に照射する工程と、非晶質Ｓｉを溶融させないエネルギー量を有する第２のレーザ光を、第１照射領域を包含する第２照射領域に照射する工程とを含んだ多結晶Ｓｉ薄膜の製造方法をＳＬＳ方式に適用することよって、１回のレーザビーム照射工程における結晶成長の最大長さを著しく増大させることができ、少ない引継ぎ回数で最終結晶の長さを長くすることができる。

しかしながら、特許文献２に開示された製造方法をＳＬＳ方式に適用すると、各マスクの照射領域において、第２のレーザ光の照射による熱の影響度合いが異なる場合がある。

図９は、特許文献２に開示された発明における問題点を説明するための図である。図９（ａ）〜図９（ｄ）に示すように、照射パターンに基づいて結晶を引継ぐ方法および結晶を成長させる方法は、図８を用いて説明したものと同様である。ここで、マスク群１０１を介して第１レーザ光が照射され、第１レーザ光による照射領域を包含する形で第２レーザ光が領域１１０に照射される。

図９（ｄ）に示す４ｔｈショット後のＡラインに着目すると、最終結晶１０３−ａを構成する結晶１０３−１−ａは、図９（ｅ）に示すように、１ｓｔショットで作製される。すなわち、第２レーザ光の１ｓｔショットと同期した第１レーザ光照射によって結晶化されている。

一方、結晶１０３−４−ａは、図９（ｆ）に示すように、４ｔｈショットで作製される。すなわち、第２レーザ光が４ショット照射された後の第１レーザ光の照射によって結晶化される。そのため、第２レーザ光の３ショット分の熱の影響を余分に受けることになる。これによって、１つの引継ぎ結晶を作製する過程において、各マスクの照射領域における第２レーザ光照射による熱の影響度合いが異なるため、成長結晶の最大長さが異なってしまう。

上述のように、従来のＳＬＳ方式によるマスクスリットによって結晶化領域の引継ぎを問題なく行なうためには、１ｓｔショットにおいて、スリット両端部より成長する結晶の長さが、互いの衝突による妨げがない場合に成長し得る成長長さ（以下、フリーの結晶成長長さと呼ぶ。）の最小値の２倍以下となるように合わせる必要がある。しかしながら、この状態で結晶の長さが拡大されると結晶性が悪くなる、すなわち最終領域において作製された結晶のリッジ高さが著しく増大するといった問題点がある。このような問題点を解決するもとのとして、下記の特許文献３に開示された発明がある。

特許文献３に開示されたレーザビーム投影マスクは、透過エリアとしての長方形状の３つのスリットを有する。この３つのスリットは、Ｘ方向に所定の間隔を隔てて順次形成されており、順にＸ方向の幅が小さくなっている。すなわち、透過エリアの透過率は、シリコン膜の温度分布曲線に対応して変化している。

このレーザビーム投影マスクは、スリットグループが上下または左右方向に複数組整列されいる。スリットグループのスリットは、各マスクにおける照射領域の第２レーザ光の照射回数の違いによって生じるシリコン膜の温度分布に対応してスリットグループ毎に、スリット幅またはスリット透過エリアの透過率が変化するように構成されており、各マスクにおける照射領域形成時の結晶成長距離の増大に対応して、マスク毎にスリット幅が徐々に増加するような構成となっている。

図１０は、特許文献３に開示されたレーザ加工方法を説明するための図である。図１０（ａ）は、各マスクにおける結晶成長長さ、すなわち第２レーザ光の照射回数とフリーの結晶成長長さとの関係を示している。図１０（ａ）に示すように、第２レーザ光の照射回数の増加に伴って結晶成長距離が増加する。これに対応して、図１０(ｂ)に示すように、各マスクのスリット幅を徐々に大きくする構成となっている。
特開２００３−５１４４５号公報 特開２００４−２０７６９１号公報 特開２００６−１３０５０号公報

しかしながら、上述の特許文献３に開示されたレーザ加工方法においては、被照射物の相対移動方向がある一定方向（片側方向）の時にのみ効を奏し、往復移動を行って所望の結晶を作製することが不可能である。具体的には、図１０（ｃ）に示すように、ある一定方向（Ｘ方向）については、各マスクでの結晶成長長さの増加に伴い、各マスクのスリット幅を増加させている。すなわち、１ｓｔショット時のスリット幅がＷ１、２ｎｄショット時がＷ２、３ｒｄショット時がＷ３、４ｔｈショット時がＷ４と増加させている。

そのため、最終領域において作製された結晶のリッジ１０４−ａの高さが著しく増大することなく、引き継ぎ結晶を作製することができる。しかしながら、このマスクを用いて反対方向（−Ｘ方向）に移動しながら照射を行うと、１ｓｔショット時のスリット幅がＷ４、２ｎｄショット時がＷ３、３ｒｄショット時がＷ２、４ｔｈショット時がＷ１とショット数の増加に伴ってスリッド幅が減少していく。

そのため、図１０（ｄ）に示すように、１ｓｔショット時のフリーの結晶成長長さに比べて、スリット幅Ｗ４がはるかに大きく、１ｓｔショット時に形成された結晶を種結晶として引き継ぐことができず、微結晶領域１０５−ａが形成される。さらには、４ｔｈショット時のフリーの結晶成長長さに比べて、スリット幅Ｗ１がはるかに小さいため、最終領域において作製された結晶のリッジ１０４−ａの高さが著しく増大し、品質の悪い結晶が作製されてしまうといった問題点がある。

また、良好な結晶品質を維持するためには、片側方向（Ｘ方向）に限ったレーザ照射を行う必要があるため、製造効率が低くなるといった問題点もある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、第１の目的は、最終結晶においてリッジ高さが高い結晶が含まれないように半導体薄膜を形成することが可能な半導体薄膜の製造装置およびその方法を提供することである。

第２の目的は、マスク群をいずれの方向に相対移動させた場合でも引継ぎ結晶成長を問題なく行なうことが可能な半導体薄膜の製造装置およびその方法を提供することである。

第３の目的は、最終結晶においてリッジ高さが高い結晶が含まれないように形成された半導体薄膜および半導体素子を提供することである。

本発明のある局面に従えば、被照射物上に形成された前駆半導体薄膜に対してレーザ光の照射を行ない、前駆半導体薄膜を溶融し再結晶化させて半導体薄膜を形成する半導体薄膜の製造装置であって、第１レーザ光を出力する第１レーザ出力手段と、第２レーザ光を被照射物上に照射する第２レーザ出力手段と、開口部と遮光部とからなるスリットパターンが形成されたマスクが複数隣接して設けられるマスク群と、マスク群に設けられた開口部を通過した第１レーザ光を被照射物上に結像させる結像手段と、被照射物をマスク群に対して相対的に移動させる移動手段と、移動手段により被照射物を相対的に移動させながら第１レーザ出力手段および第２レーザ出力手段に対して複数回の照射を行なわせることにより、重複する照射領域内で結晶の引継ぎ成長を行なわせる際、あるスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突しないように第１レーザ出力手段および第２レーザ出力手段の照射を制御した後、移動手段により被照射物を相対的に移動させ、他のスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突するように第１レーザ出力手段および第２レーザ出力手段の照射を制御する制御手段とを含む。

好ましくは、マスク群は、ｎを２以上の整数とすると、相対移動方向に直交する方向において長さＷを有し、結晶成長方向にｐずつずらして階段状に配置された開口部をそれぞれ有する第１〜第ｎマスクを含む。

好ましくは、マスク群は、ｎを２以上の整数とすると、それぞれがマスク群の相対移動方向に配置された開口部を有する第１〜第ｎマスクを含み、第１〜第ｎマスク内に設けられた対応する開口部は、それぞれが相対移動方向と平行な方向において長さＷを有し、相対移動方向におけるマスク端部からの距離がｐずつずらして配置される。

さらに好ましくは、制御手段は、ｋを１以上でｎ−１以下の整数とすると、第１レーザ出力手段および第２レーザ出力手段を制御して被照射物上に第ｋマスクに対応する第ｋ照射領域を形成した後、移動手段を制御して第ｋ照射領域から結晶成長方向にｐだけずれた位置に第ｋ＋１照射領域が形成されるように第ｋ＋１マスクを移動させ、第１レーザ出力手段および第２レーザ出力手段を制御して被照射物上に第ｋ＋１照射領域を形成することにより第１〜第ｎ照射領域を順次形成し、第１照射領域において自由に結晶成長させるとしたときの結晶成長長さをＬ１とし、第ｎ照射領域において自由に結晶成長させるとしたときの結晶成長長さをＬｎとすると、少なくともｐ≦Ｌ１＜Ｗ／２≦Ｌｎの関係を有する。

さらに好ましくは、第１〜第ｎ照射領域において自由に結晶成長させるとしたときの結晶成長長さをＬ１〜Ｌｎとすると、ｐ≦Ｌ１＜Ｌ２＜・・・＜Ｌｎ−１＜Ｗ／２≦Ｌｎの関係を有する。

好ましくは、制御手段は、移動手段を制御してマスク群を相対的に第１の方向に移動させながら結晶の引継ぎ成長を行なわせた後、マスク群を第１の方向と逆方向に相対的に移動させながら結晶の引継ぎ成長を行なわせる。

本発明の別の局面に従えば、被照射物上に形成された前駆半導体薄膜に対してレーザ光の照射を行ない、前駆半導体薄膜を溶融し再結晶化させて半導体薄膜を形成する半導体薄膜の製造方法であって、マスク群に含まれる複数のマスクのそれぞれに設けられたスリットの中のあるスリットを介して第１レーザ光を被照射物上に照射し、第２レーザ光を被照射物上に照射することによって、あるスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突しないように結晶成長を行なわせるステップと、あるスリットに対応する照射領域とマスク群に設けられたスリットの中の他のスリットに対応する照射領域とが重複するように被照射物をマスク群に対して相対的に移動させるステップと、他のスリットを介して第１レーザ光を被照射物上に照射し、第２レーザ光を被照射物上に照射することによって、他のスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突するように結晶の引継ぎ成長を行なわせるステップとを含む。

本発明のさらに別の局面に従えば、上記半導体薄膜の製造方法によって作製された半導体薄膜であって、複数形成された最終照射領域内に横方向成長結晶以外の結晶および非結晶を含まない。

本発明のさらに別の局面に従えば、半導体薄膜の製造方法によって作製された半導体薄膜であって、周期的に形成された２つの突起部に挟まれた領域において、突起部よりも高さの低い微小な凹凸が不等間隔で形成される。

本発明のさらに別の局面に従えば、半導体素子は、上記半導体薄膜を含む。

本発明のある局面によれば、制御手段が、移動手段により被照射物を相対的に移動させながら第１レーザ出力手段および第２レーザ出力手段に対して複数回の照射を行なわせることにより、重複する照射領域内で結晶の引継ぎ成長を行なわせる際、あるスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突しないように第１レーザ出力手段および第２レーザ出力手段の照射を制御した後、移動手段により被照射物を相対的に移動させ、他のスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突するように第１レーザ出力手段および第２レーザ出力手段の照射を制御するので、リッジ高さが高い結晶が含まれないように半導体薄膜を形成することが可能となる。

また、マスク群は、相対移動方向に直交する方向において長さＷを有し、結晶成長方向にｐずつずらして階段状に配置された開口部をそれぞれ有する第１〜第ｎマスクを含むので、相対移動方向に直交する方向に結晶成長を行なわせることが可能となる。

また、マスク群は、それぞれがマスク群の相対移動方向に配置された開口部を有する第１〜第ｎマスクを含み、第１〜第ｎマスク内に設けられた対応する開口部は、それぞれが相対移動方向と平行な方向において長さＷを有し、相対移動方向におけるマスク端部からの距離がｐずつずらして配置されるので、相対移動方向と平行な方向に結晶成長を行なわせることが可能となる。

また、第１照射領域において自由に結晶成長させるとしたときの結晶成長長さをＬ１とし、第ｎ照射領域において自由に結晶成長させるとしたときの結晶成長長さをＬｎとすると、少なくともｐ≦Ｌ１＜Ｗ／２≦Ｌｎの関係を有するので、リッジ高さが高い結晶が含まれないように半導体薄膜を形成することが可能となる。

また、第１〜第ｎ照射領域において自由に結晶成長させるとしたときの結晶成長長さをＬ１〜Ｌｎとすると、ｐ≦Ｌ１＜Ｌ２＜・・・＜Ｌｎ−１＜Ｗ／２≦Ｌｎの関係を有するので、最終結晶においてリッジ高さが高い結晶が含まれないように半導体薄膜を形成することが可能となる。

また、制御手段が、移動手段を制御してマスク群を相対的に第１の方向に移動させながら結晶の引継ぎ成長を行なわせた後、マスク群を第１の方向と逆方向に相対的に移動させながら結晶の引継ぎ成長を行なわせるので、マスク群をいずれの方向に相対移動させた場合でも引継ぎ結晶成長を問題なく行なうことが可能となる。

本発明の別の局面によれば、あるスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突しないように結晶成長を行なわせるステップと、あるスリットに対応する照射領域とマスク群に設けられたスリットの中の他のスリットに対応する照射領域とが重複するように被照射物をマスク群に対して相対的に移動させるステップと、他のスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突するように結晶の引継ぎ成長を行なわせるステップとを含むので、リッジ高さが高い結晶が含まれないように半導体薄膜を形成することが可能となる。

本発明のさらに別の局面によれば、上記半導体薄膜の製造方法によって作製された半導体薄膜であって、複数形成された最終照射領域内に横方向成長結晶以外の結晶および非結晶を含まないので、信頼性の高い半導体薄膜を作製することが可能となる。

本発明のさらに別の局面によれば、半導体薄膜の製造方法によって作製された半導体薄膜であって、周期的に形成された２つの突起部に挟まれた領域において、突起部よりも高さの低い微小な凹凸が不等間隔で形成されるので、さらに信頼性の高い半導体薄膜を作製することが可能となる。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体薄膜の製造装置の構成例を示す図である。この半導体薄膜の製造装置１０は、マスク群１と、第１レーザ光Ｅ１を出力する第１レーザ出力部４と、第２レーザ光Ｃ２を出力する第２レーザ出力部６５と、マスク群１の開口部を通過した第１レーザ光Ｅ１を、被照射物８０上に結像させる結像光学系６と、マスク群１に対して被照射物８０を相対的に移動させる移動部７と、第１レーザ出力部４および第２レーザ出力部６５からの第１レーザ光Ｅ１および第２レーザ光Ｃ２の出射タイミングと、移動部７の移動とを制御する制御部８と、第１レーザ出力部４からの第１レーザ光Ｅ１を反射してマスク群１に入射させる第１のミラー９と、第２レーザ出力部６５からの第２レーザ光Ｃ２を反射して被照射物８０に照射させる第２のミラー１２とから構成される。

第１レーザ出力部４は、レーザ発振機４ａと、その後段に配置され、レーザ光のサイズ、形状や均一性を所望のものとするための光学系４ｂとから構成される。なお、光学系４ｂは、レンズやホモジナイザを適宜に組み合わせた構成を有する。

同様に、第２レーザ出力部６５は、レーザ発振機６５ａと、その後段に配置され、レーザ光のサイズ、形状や均一性を所望のものとするための光学系６５ｂとから構成される。なお、光学系６５ｂは、レンズやホモジナイザを適宜に組み合わせた構成を有する。

図２は、マスク群１の構成例を示す図である。このマスク群１は、照射面において幅Ｗを有する横長の長尺状スリット（開口部）と、遮光部とからなるスリットパターンが形成された第１〜第ｎのマスク（１−１〜１−ｎ）によって構成される。そして、第１〜第ｎのマスク（１−１〜１−ｎ）は、第１マスク、第２マスク、・・・、第ｎマスクの順に設けられる。図２においては、ｎ＝４である。

第１のレーザ光Ｅ１が第１〜第ｎマスク（１−１〜１−ｎ）の各々を介して照射され、第２のレーザ光Ｃ２が第１レーザ光Ｅ１の照射領域を包含するように照射されて、被照射物８０上に第１〜第ｎの照射領域が形成される。

さらに、このマスク群１は照射面において、各マスクのスリットが、１−１−ａ、１−２−ａ、・・・、１−４−ａの順に段差ｐを有する階段状となるように、スリットグループを構成している。この段差ｐが、後述するマスクの相対移動に伴う、各マスク間での結晶引継ぎを行うためのずらし量に相当する。

なお、スリット１−１−ａ、１−２−ａ、１−３−ａ、１−４−ａの間の各段差ｐは、スリット幅Ｗの１／２よりも小さくなっている。

次に、半導体薄膜の製造装置１０による薄膜の製造方法について説明する。なお、本実施形態における被照射物８０は、前駆体として非結晶Ｓｉ薄膜が形成された基板である。この場合には、第１レーザ出力部４として、エキシマレーザや、高調波（２次、３次）ＹＡＧレーザ等が用いられる。また、第２レーザ出力部６５として、被照射物８０に直接吸収される波長域のレーザ光や、非結晶Ｓｉ薄膜の下層に配置される絶縁膜を加熱する波長域のレーザ光が用いられる。なお、後者の場合には、炭酸ガスレーザ（波長１０．６μｍ）が有効である。

まず、制御部８が、第１レーザ出力部４による第１レーザ光Ｅ１および第２レーザ出力部６５による第２レーザ光Ｃ２の出射タイミングと、移動部７の移動とを制御することによって、被照射物８０上のある位置に第１ショット目のレーザ照射を行なう（１ｓｔショット）。

このとき、第１レーザ出力部４から出力される第１レーザ光Ｅ１がマスク群１の開口部を通過し、この開口部を通過した第１レーザ光Ｅ１が結像光学系６によって結像される。そして、同時に第２レーザ出力部６５から出力された第２レーザ光Ｃ２が、マスク群１の開口部を通過した第１レーザ光Ｅ１による照射領域を包含する領域に照射される。その結果、被照射物８０上にマスク群１のスリットパターンが投影される。

図３は、本発明の第１の実施の形態における半導体薄膜の製造装置１０による薄膜製造方法を説明するための図である。図３（ａ）は、基板８０上に形成されるレーザ照射パターンを示している。このレーザ照射によって、図３（ｂ）に示すように、各スリットの上下端部に対応する位置から中央部に向けて結晶成長が起こる（１ｓｔショット結晶化）。たとえば、第１マスク１−１のスリット１−１−ａに対応する第１照射領域２−１−ａにおいて、結晶３−１−ａが形成される。なお、図３（ｂ）に示す結晶３−１−ａ内の縦線は、結晶成長方向に沿ってできる結晶粒界を模式的に示したものである。

本実施の形態の半導体薄膜の製造方法においては、スリットの上下端部に対応する位置から成長する結晶は、スリットの中央に対応する位置まで伸びない条件、すなわち、１ｓｔショットにおけるフリーの結晶成長長さＬ１は、スリットの幅の半分であるＷ／２よりも短くなる照射条件で照射される。

したがって、スリットの中央部には、（Ｗ−２Ｌ１）の幅で微結晶領域５−１−ａが形成される。また、フリーの結晶成長長さＬ１は、スリット間の段差ｐ、すなわち引継ぎ結晶成長を行うためのマスク間のずらし量ｐよりも大きい長さに制御されており、後述のように引継ぎ結晶成長が問題なく行われる。

次に、制御部８が、第１レーザ光Ｅ１および第２レーザ光Ｃ２の出射タイミングと、移動部７の移動とを制御することによって、基板８０に対してマスク群１をマスク長さＤだけＸ方向に相対的に移動させ、この状態で、第２ショット目のレーザ照射を行なう（２ｎｄショット）。

このとき、図３（ｃ）に示すＡラインに着目して分かるように、１ｓｔショットで形成された結晶３−１−ａと重複して、第２マスク１−２のスリット１−２−ａによるレーザ照射が行われ、その照射領域が第２照射領域２−２−ａとなる。第１照射領域２−１−ａと第２照射領域２−２−ａとの重複量は、スリット幅Ｗ−段差ｐである。

その結果、結晶３−１−ａの一部と微結晶領域５−１−ａを消去しながら、結晶３−１−ａを種結晶とするＹ１方向の結晶成長（引継ぎ成長）が起こり、結晶３−２−ａが形成される。

また、このとき、Ａラインに着目すると、図９を用いて説明した従来技術と同様に、２ｎｄショット照射時にこの領域において、前の１ｓｔショット照射時の第２レーザ光照射に加えて、再度第２レーザ光Ｃ２が照射される。そのため、１ｓｔショット照射時のフリーの結晶成長長さＬ１に比べ、２ｎｄショット照射時のフリーの結晶成長長さＬ２は大きくなり、Ｌ１＜Ｌ２の関係となるように、第１レーザ光および第２レーザ光の照射条件が設定されている。

また、２ｎｄショット照射時のスリットの上下端部に対応する位置から成長する結晶においても、スリットの中央に対応する位置まで伸びない条件、すなわち、２ｎｄショットにおけるフリーの結晶成長長さＬ２が、スリットの幅の半分であるＷ／２よりも短くなる条件で照射した場合、スリットの中央部には、（Ｗ−２Ｌ２）の幅で微結晶領域５−２−ａが形成される。

また、本実施の形態において、結晶成長長さＬ２は、スリット間の段差ｐ、すなわち引継ぎ結晶成長を行うためのマスク間のずらし量ｐよりも大きくなるように照射条件が設定されており、１ｓｔショット時と同様に、以後の引継ぎ結晶成長が問題なく行われる。

図３（ｄ）〜図３（ｅ）に示すように、４ｔｈショットまで同様の動作を繰り返すことにより、第１〜第４レーザ照射領域２−１−ａ、２−２−ａ、２−３−ａ、２−４−ａがＹ１方向に順次重ねられ、１ｓｔショットの結晶３−１−ａを種結晶としてＹ１方向に順次引き継ぎ成長して最終結晶３−ａが作製される。

また、３ｒｄショット時および４ｔｈショット時においても、以前に照射された第２レーザ光Ｃ２の影響が順次加わり、フリーの結晶成長長さはショット数の増加に伴い増加するように第１レーザ光および第２レーザ光の照射条件が設定されている。

ここで、最終結晶３−ａが作製される４ｔｈショット照射時において、スリット上下両端部より成長する結晶のフリーの結晶成長長さをＬ４としたとき、成長長さＬ４は、照射面におけるスリット幅の半分であるＷ／２と等しいかそれよりも大きくなるように照射条件が設定されている。

それに加えて、１ｓｔショットから３ｒｄショットまでのフリーの結晶成長長さＬ１〜Ｌ３がスリットの幅の半分であるＷ／２よりも短くなり、かつ、スリット間の段差ｐ、すなわち引継ぎ結晶成長を行うためのマスク間のずらし量ｐよりも大きい長さとなるように照射条件が設定されている。

図４は、各マスク位置における結晶成長長さと、マスクスリット幅およびマスク間のずらし量との関係を説明するための図である。引継ぎ結晶成長を行うためのマスク間のずらし量ｐ、マスクスリット幅の半分であるＷ／２、および各マスク（ｎ＝１〜４）におけるフリーの結晶成長長さＬ１〜Ｌ４の関係は以下のとおりとなる。

ｐ≦Ｌ１＜Ｗ／２ かつ Ｗ／２≦Ｌ４ …（１）
このように、第１および第２レーザ光の照射条件を、フリーの結晶成長長さＬ１〜Ｌ４が図４に示す関係となるように決定することで、引継ぎ結晶成長が問題なく行われ、最終結晶作製時のリッジ高さを低くすることができる。

なお、第１および第２レーザ光の照射条件の設定は、各々のレーザ光の照射エネルギおよび照射周波数を好適に調整することで行われる。また、照射エネルギおよび照射周波数と、ショット数１〜ｎにおけるフリーの結晶成長長さＬ１〜Ｌｎとの関係が制御部８内の参照テーブルに格納されており、制御部８が、スリット幅Ｗ、ずらし量ｐ、マスク領域数ｎに応じて、適宜条件を選択するようにしてもよい。

図５は、マスク群１を−Ｘ方向に相対的に移動させて半導体薄膜を製造する場合を説明するための図である。図５（ａ）は、基板８０上に形成されるレーザ照射パターンを示している。図３（ａ）と比較して、反対方向である−Ｘ方向にマスク群１が相対的に移動される点のみが異なっている。このレーザ照射によって、図５（ｂ）に示すように、各スリットの上下端部に対応する位置から中央部に向けて結晶成長が起こる（１ｓｔショット結晶化）。たとえば、第４マスク１−４のスリット１−４−ａに対応する第１照射領域２−１−ａにおいて、結晶３−１−ａが形成される。

２ｎｄショット〜４ｔｈショットにおいては、図３を用いて説明したものと同様の照射条件でレーザ光が照射される。図５（ｃ）に示すＡラインに着目して分かるように、１ｓｔショットで形成された結晶３−１−ａと重複して、第３マスク１−３のスリット１−３−ａによるレーザ照射が行われ、その照射領域が第２照射領域２−２−ａとなる。

また、図５（ｄ）〜図５（ｅ）に示すように、４ｔｈショットまで同様の動作を繰り返すことにより、第１〜第４レーザ照射領域２−１−ａ、２−２−ａ、２−３−ａ、２−４−ａが、図３に示すＹ１方向と反対方向に順次重ねられ、１ｓｔショットの結晶３−１−ａを種結晶としてＹ１方向と反対方向に順次引き継ぎ成長して最終結晶３−ａが作製される。

引継ぎ結晶成長を行うためのマスク間のずらし量ｐ、マスクスリット幅の半分であるＷ／２、および各マスク（ｎ＝１〜４）におけるフリーの結晶成長長さＬ１〜Ｌ４の関係は上記（１）式と同様となる。このように、マスク群１の相対移動方向を−Ｘとした場合でも、引継ぎ結晶成長が問題なく行われ、最終結晶作製時のリッジ高さを低くすることができる。

以上の説明においては、被照射物を非結晶Ｓｉ薄膜とし、第１レーザ出力部４として、エキシマレーザや、高調波（２次、３次）ＹＡＧレーザ等を用い、第２レーザ出力部６５として炭酸ガスレーザを用いる場合について説明したが、被照射物には非結晶Ｓｉ薄膜以外の非晶質材料や結晶材料を前駆体として用いることも可能であり、それに応じて、適宜に第１レーザ出力部および第２レーザ出力部を選択するようにすればよい。

以上説明したように、本実施の形態における半導体薄膜の製造装置によれば、１ｓｔショット〜３ｒｄショット時におけるフリーの結晶成長長さＬ１〜Ｌ３がマスク間のずらし量ｐ以上、かつ、マスクスリット幅Ｗの半分未満となるような照射条件で第１レーザ光および第２レーザ光の照射を行ない、４ｔｈショット時におけるフリーの結晶成長長さＬ４がマスクスリット幅Ｗの半分以上となるような照射条件で第１レーザ光および第２レーザ光の照射を行なうようにしたので、引継ぎ結晶成長が問題なく行われると共に、最終結晶作製時におけるリッジ高さを低くすることが可能となった。

具体的には、上記リッジ高さは、非晶質Ｓｉ膜厚や、マスクスリット幅Ｗによっても異なるが、たとえば、非晶質Ｓｉ膜厚が５０ｎｍのとき、リッジ高さを約２／３に低減することが可能である。詳しくは、Ｗ＝４μｍのとき、リッジ高さは約１５０ｎｍから１００ｎｍに低減され、Ｗ＝６μｍのときリッジ高さは約２００ｎｍから１４０ｎｍに低減される。

また、マスク群１の各スリットの幅をＷに統一し、第１レーザ光および第２レーザ光の照射条件の設定によって結晶の引継ぎ成長を行なうようにしたので、マスク群１をいずれの方向に相対移動させた場合でも、引継ぎ結晶成長が問題なく行われると共に、最終結晶作製時におけるリッジ高さを低くできるという効果を奏することが可能となった。

また、形成された最終結晶において、横方向成長結晶以外の結晶、たとえば微結晶、および非結晶が含まれていない結晶材料を作製することが可能となり、さらには、形成された最終結晶において、リッジ高さの高い結晶が含まれていない結晶材料を作製することが可能となった。

さらには、マスク領域ごとにフリーの結晶成長長さが異なるため、作成された結晶材料は、結晶成長方向に不等間隔の周期構造を有する微小な凹凸と、最終照射領域内における微小な凹凸よりも高いリッジとが繰返された集合体で構成される。この不等間隔の周期構造を有する微小な凹凸高さは、従来技術で作製された等間隔の周期構造を有する凹凸高さよりも小さくなる。したがって、このような結晶材料を用いることによって、高性能で特性ばらつきが小さく、信頼性の高い半導体素子を作製することが可能となった。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態における半導体薄膜の製造装置は、図１に示す第１の実施の形態における半導体薄膜の製造装置の構成と比較して、マスク群の形状が異なる点のみが異なる。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰返さない。なお、本実施の形態におけるマスク群の参照符号を１１として説明する。

第１の実施形態においては、マスク群１を横方向（Ｘ方向または−Ｘ方向）に相対移動させることにより、この移動方向（Ｘ方向または−Ｘ方向）と直交する方向にレーザ照射領域を重ねるものであった。本実施の形態においては、マスク群の相対移動方向（Ｘ方向または−Ｘ方向）と平行な方向にレーザ照射領域を重ねるものである。

図６は、本発明の第２の実施の形態におけるマスク群１１の構成例を示す図である。このマスク群１１は、照射面において幅Ｗを有する縦長の長尺状スリット（開口部）と、遮光部とからなるスリットパターンが形成された第１〜第ｎのマスク（１１−１〜１１−ｎ）によって構成される。そして、第１〜第ｎのマスク（１１−１〜１１−ｎ）は、第１マスク、第２マスク、・・・、第ｎマスクの順に設けられる。図６においては、ｎ＝４である。

第１のレーザ光Ｅ１が第１〜第ｎマスク（１１−１〜１１−ｎ）の各々を介して照射され、第２のレーザ光Ｃ２が第１レーザ光Ｅ１の照射領域を包含するように照射されて、被照射物８０上に第１〜第ｎの照射領域が形成される。

さらに、このマスク群１１は照射面において、各マスクのスリットが、１１−１−ａ、１１−２−ａ、・・・、１１−４−ａの順に、マスクの右端部からの距離が順次ｐずつ減らされるようにして、縦スリットグループを構成している。この縦スリットグループをスリットグループ１１−ａと呼ぶ。

同様に、各マスクのスリットが、１１−１−ｂ、１１−２−ｂ、・・・、１１−４−ｂの順に、マスクの右端部からの距離が順次ｐずつ減らされるようにして、縦スリットグループを構成している。この縦スリットグループをスリットグループ１１−ｂと呼ぶ。

このような縦スリットグループが、１１−ａ、１１−ｂ、・・・といった具合に、左右方向に複数組整列されている。また、隣接するスリットグループ１１−ａ，１１−ｂについては、マスク群１１の横方向（Ｘ方向）の相対移動によって、スリットグループ１１−ｂ中の最も右寄りのスリット１１−４−ｂによるレーザ照射領域が、その右側に位置するスリットグループ１１−ａの中の複数のスリット（図６においては、１１−１−ａ、１１−２−ａ、１１−３−ａ）によって形成されていた照射領域と一部重複するように配置されている。

また、スリット１１−１−ａ左端のマスク端部からの距離をｂ１、スリット１１−２−ａ左端のマスク端部からの距離をｂ２、スリット１１−３−ａ左端のマスク端部からの距離をｂ３、スリット１１−４−ａ左端のマスク端部からの距離をｂ４とすると、ｂ１＞ｂ２＞ｂ３＞ｂ４の関係にある。

なお、本実施の形態においては、各スリットの左右端部に対応する位置から中央部に向けて結晶成長が起こる。

引継ぎ結晶成長を行なうためのスリット間のずらし量ｐ、マスクスリット幅の半分であるＷ／２、および各マスク（ｎ＝１〜４）におけるフリーの結晶成長長さＬ１〜Ｌ４の関係は上記（１）式と同様となる。したがって、第１の実施の形態において説明した効果と同様の効果を奏することが可能となる。したがって、引継ぎ結晶成長が問題なく行われ、最終結晶作製時のリッジ高さを低くすることができる。

また、マスク群１の相対移動方向を−Ｘとした場合でも、スリット間のずらし量ｐ、マスクスリット幅の半分であるＷ／２、および各マスク（ｎ＝１〜４）におけるフリーの結晶成長長さＬ１〜Ｌ４の関係は上記（１）式と同様となり、引継ぎ結晶成長が問題なく行われ、最終結晶作製時のリッジ高さを低くすることができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態における半導体薄膜の製造装置は、図１に示す第１の実施の形態における半導体薄膜の製造装置の構成と同様である。また、結晶引継ぎの基本的な方法も、第１の実施の形態において説明したものと同様である。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態においては、引継ぎ結晶成長を行うためのマスク間のずらし量ｐ、マスクスリット幅の半分であるＷ／２、および各照射領域におけるフリーの結晶成長長さＬ１〜Ｌｎが以下の関係を満たすように、マスクスリット幅Ｗ、ずらし量ｐおよび照射領域数ｎを決定する。

ｐ≦Ｌ１＜Ｌ２＜・・・＜Ｌｎ−１＜Ｗ／２≦Ｌｎ …（２）
たとえば、ある照射条件で第１レーザ光および第２レーザ光が照射されるときに、図４に示すような各照射領域における結晶成長長さの関係が得られたとすると、マスクスリット幅Ｗおよびずらし量ｐを図４のように決定する。そして、上記（２）式を満たすように照射領域数ｎの値を“４”とする。

なお、第１および第２レーザ光の照射条件の設定は、各々のレーザ光の照射エネルギおよび照射周波数を好適に調整することで行われる。また、照射エネルギおよび照射周波数と、ショット数１〜ｎにおけるフリーの結晶成長長さＬ１〜Ｌｎとの関係が制御部８内の参照テーブルに格納されており、制御部８が、スリット幅Ｗ、ずらし量ｐ、マスク領域数ｎを好適に決定するようにしてもよい。

図４に示す関係は一例に過ぎず、たとえばＷ／２の値をＬ４よりもさらに大きくする場合には、ｎの値が少なくとも５以上の値に設定される。また、逆にＷ／２の値がＬ４よりも小さく、さらにはＬ３よりも小さくする場合には、ｎの値が３に設定される。

このように設定された照射条件に基づいて各照射領域における結晶成長長さＬ１〜Ｌｎの関係を把握した上で、スリット幅Ｗ、ずらし量ｐおよびマスク領域数ｎの値を最適に決定することで、第１の実施形態において説明した効果と同様に、引継ぎ結晶成長が問題なく行われ、最終結晶作製時のリッジ高さを低くすることができ、さらには、基板の往復走査いずれに対しても、同様の結晶を形成することが可能となった。したがって、良好な結晶を高い製造効率で作製することが可能となった。

以上、第１〜第３の実施の形態における半導体薄膜の製造装置について説明したが、マスクスリットの形状、結晶成長方向、結晶引継ぎ方向などは適宜変更可能であり、上記の説明に限定されるものではない。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態における半導体薄膜の製造装置の構成例を示す図である。 マスク群１の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における半導体薄膜の製造装置１０による薄膜製造方法を説明するための図である。 各マスク位置における結晶成長長さと、マスクスリット幅およびマスク間のずらし量との関係を説明するための図である。 マスク群１を−Ｘ方向に相対的に移動させて半導体薄膜を製造する場合を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態におけるマスク群１１の構成例を示す図である。 特許文献１に開示されたポリシリコンの結晶化方法において用いられるマスク群を示す図である。 図７に示すマスク群１０１を用いた結晶の引継ぎ方法を説明するための図である。 特許文献２に開示された発明における問題点を説明するための図である。 特許文献３に開示されたレーザ加工方法を説明するための図である。

符号の説明

１，１１ マスク群、４ 第１レーザ出力部、４ａ，６５ａ レーザ発振既、４ｂ，６５ｂ 光学系、６ 結像光学系、７ 移動部、８ 制御部、９ 第１のミラー、１０ 半導体薄膜の製造装置、１２ 第２のミラー、６５ 第２レーザ出力部、８０ 被照射物。

Claims (10)

1. 被照射物上に形成された前駆半導体薄膜に対してレーザ光の照射を行ない、該前駆半導体薄膜を溶融し再結晶化させて半導体薄膜を形成する半導体薄膜の製造装置であって、
   第１レーザ光を出力する第１レーザ出力手段と、
   第２レーザ光を前記被照射物上に照射する第２レーザ出力手段と、
   開口部と遮光部とからなるスリットパターンが形成されたマスクが複数隣接して設けられるマスク群と、
   前記マスク群に設けられた開口部を通過した前記第１レーザ光を前記被照射物上に結像させる結像手段と、
   前記被照射物を前記マスク群に対して相対的に移動させる移動手段と、
   前記移動手段により前記被照射物を相対的に移動させながら前記第１レーザ出力手段および前記第２レーザ出力手段に対して複数回の照射を行なわせることにより、重複する照射領域内で結晶の引継ぎ成長を行なわせる際、あるスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突しないように前記第１レーザ出力手段および前記第２レーザ出力手段の照射を制御した後、前記移動手段により前記被照射物を相対的に移動させ、他のスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突するように前記第１レーザ出力手段および前記第２レーザ出力手段の照射を制御する制御手段とを含む、半導体薄膜の製造装置。
2. 前記マスク群は、ｎを２以上の整数とすると、相対移動方向に直交する方向において長さＷを有し、結晶成長方向にｐずつずらして階段状に配置された開口部をそれぞれ有する第１〜第ｎマスクを含む、請求項１記載の半導体薄膜の製造装置。
3. 前記マスク群は、ｎを２以上の整数とすると、それぞれがマスク群の相対移動方向に配置された開口部を有する第１〜第ｎマスクを含み、
   前記第１〜第ｎマスク内に設けられた対応する開口部は、それぞれが相対移動方向と平行な方向において長さＷを有し、前記相対移動方向におけるマスク端部からの距離がｐずつずらして配置される、請求項１記載の半導体薄膜の製造装置。
4. 前記制御手段は、ｋを１以上でｎ−１以下の整数とすると、前記第１レーザ出力手段および前記第２レーザ出力手段を制御して前記被照射物上に第ｋマスクに対応する第ｋ照射領域を形成した後、前記移動手段を制御して第ｋ照射領域から結晶成長方向にｐだけずれた位置に第ｋ＋１照射領域が形成されるように第ｋ＋１マスクを移動させ、前記第１レーザ出力手段および前記第２レーザ出力手段を制御して前記被照射物上に前記第ｋ＋１照射領域を形成することにより第１〜第ｎ照射領域を順次形成し、
   前記第１照射領域において自由に結晶成長させるとしたときの結晶成長長さをＬ１とし、前記第ｎ照射領域において自由に結晶成長させるとしたときの結晶成長長さをＬｎとすると、少なくともｐ≦Ｌ１＜Ｗ／２≦Ｌｎの関係を有する、請求項２または３記載の半導体薄膜の製造装置。
5. 第１〜第ｎ照射領域において自由に結晶成長させるとしたときの結晶成長長さをＬ１〜Ｌｎとすると、ｐ≦Ｌ１＜Ｌ２＜・・・＜Ｌｎ−１＜Ｗ／２≦Ｌｎの関係を有する、請求項４記載の半導体薄膜の製造装置。
6. 前記制御手段は、前記移動手段を制御して前記マスク群を相対的に第１の方向に移動させながら結晶の引継ぎ成長を行なわせた後、前記マスク群を前記第１の方向と逆方向に相対的に移動させながら結晶の引継ぎ成長を行なわせる、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体薄膜の製造装置。
7. 被照射物上に形成された前駆半導体薄膜に対してレーザ光の照射を行ない、該前駆半導体薄膜を溶融し再結晶化させて半導体薄膜を形成する半導体薄膜の製造方法であって、
   マスク群に含まれる複数のマスクのそれぞれに設けられたスリットの中のあるスリットを介して第１レーザ光を前記被照射物上に照射し、第２レーザ光を前記被照射物上に照射することによって、前記あるスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突しないように結晶成長を行なわせるステップと、
   前記あるスリットに対応する照射領域と前記マスク群に設けられたスリットの中の他のスリットに対応する照射領域とが重複するように前記被照射物を前記マスク群に対して相対的に移動させるステップと、
   前記他のスリットを介して前記第１レーザ光を前記被照射物上に照射し、前記第２レーザ光を前記被照射物上に照射することによって、前記他のスリットに対応する照射領域の両端部から成長する結晶が衝突するように結晶の引継ぎ成長を行なわせるステップとを含む、半導体薄膜の製造方法。
8. 請求項７記載の半導体薄膜の製造方法によって作製された半導体薄膜であって、
   前記半導体薄膜は、複数形成された最終照射領域内に横方向成長結晶以外の結晶および非結晶を含まない、半導体薄膜。
9. 請求項７記載の半導体薄膜の製造方法によって作製された半導体薄膜であって、
   前記半導体薄膜は、周期的に形成された２つの突起部に挟まれた領域において、該突起部よりも高さの低い微小な凹凸が不等間隔で形成される、半導体薄膜。
10. 請求項８または９記載の半導体薄膜を含んだ半導体素子。