TWI423299B - 雷射照射設備及製造半導體裝置之方法 - Google Patents

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Description

雷射照射設備及製造半導體裝置之方法
本發明涉及一種用於結晶半導體膜的雷射照射設備。而且，本發明涉及一種半導體裝置的製造方法。
使用多晶半導體膜形成的薄膜電晶體(TFT)比使用非晶半導體膜形成的TFT的遷移率高兩倍或更多，且具有半導體顯示裝置中的像素部分和週邊驅動電路可以集成在同一基板上的優點。通過採用雷射退火法可以在廉價的玻璃基板之上形成多晶半導體膜。
作為雷射退火法中使用的雷射振盪器，根據振盪方法有脈衝雷射振盪器和連續波雷射振盪器。由準分子雷射器代表的脈衝雷射振盪器具有比連續波雷射振盪器高約3至6倍的每單位時間輸出功率。因此，通過使用光學系統將光點（事實上在照射物體的表面上用雷射光束照射的照射區）成形為具有邊長為幾cm的矩形光點或長度為100 mm或更長的線性光點，可以增加雷射照射的生產量。為此，主要採用脈衝雷射振盪器用於結晶半導體膜。
注意，在此使用的術語〝線性的〞不是指嚴格意義上的線，而是指具有大縱橫比的矩形（或長橢圓形）。例如，具有縱橫比為2或以上（優選10至10000）的矩形束稱作為線性束。要注意的是，線性包括在矩形內。
由此通過脈衝雷射光束結晶的半導體膜包括位置和尺寸任意的大量晶粒。與晶粒的內部不同，晶粒之間的介面（晶粒邊界）包括由於晶體缺陷或非晶結構引起的無限大數目的俘獲中心和複合中心。當載流子被俘獲在俘獲中心中時，晶粒邊界的電位增加並變為阻擋載流子的勢壘；因此，載流子的傳輸特性降低。
考慮到以上問題，最近已注意了與借助於連續波雷射器結晶半導體膜有關的技術。在連續波雷射器的情況下，與常規的脈衝雷射器不同，當在一個方向上掃描雷射光束以照射半導體膜時，能夠在掃描方向上連續地生長晶體並形成包括在掃描方向上縱向延伸的單晶的晶粒聚集。
為了增加雷射退火的生產量，有必要通過光學系統將連續波雷射光束成形為線性。成形雷射光束的重要點是光點在主軸方向（也稱作為長側方向）上的能量密度分佈的均勻性。在主軸方向上的能量密度分佈影響了通過雷射退火結晶的半導體膜的結晶性，而且影響了使用由此結晶的半導體膜形成的半導體元件的特性。例如，當光點在主軸方向上具有高斯能量密度分佈時，使用這種光點形成的半導體元件的特性也改變了，使得具有高斯分佈。因此，為了確保半導體元件特性的均一性，希望使光點在主軸方向上的能量密度分佈均勻。具有在主軸方向上均勻能量密度分佈的光點具有高生產量的優點，因為光點可以製作得在主軸方向上長些。
為了使在主軸方向上的線性光點的能量密度均勻，有必要使用光學元件如柱面透鏡或衍射光學元件。然而，用於使能量密度均勻的這些光學元件有問題，即考慮到光點的波前和形狀，因為它們需要先進的光學設計，所以調節是複雜的。
而且，當雷射光束相對於半導體膜的吸收係數較高時，可以更有效地結晶半導體膜。在YAG雷射器或YVO4 雷射器的情況下，二次諧波相對於具有幾十至幾百nm厚的矽膜具有比基波高的吸收係數，其通常用在半導體裝置中。因此，通常，在製造半導體裝置的雷射結晶中使用具有比基波短的諧波，且幾乎不使用基波。通過由非線性光學元件變換基波可以獲得諧波。
然而，連續波雷射器具有比脈衝雷射器低的每單位時間輸出功率。因此，光子密度與時間的比同樣很低，且由非線性光學元件轉換成諧波的轉換效率也很低。具體地，和具有約10至30%轉換效率的脈衝雷射器相比，連續波雷射器具有約0.2至0.3%的轉換效率。連續波雷射器具有另外的問題，即非線性光學元件的電阻比脈衝雷射器的低很多，因為連續波雷射器連續地給非線性光學元件增加負荷。
因此，與脈衝雷射光束相比，具有從每單位時間的連續波雷射器發出的諧波的雷射光束具有低的功率，且通過增大光點的面積很難提高生產量。例如，連續波YAG雷射器可以提供高至10 kW輸出功率的基波，還提供了低至10W輸出功率的二次諧波。在該情況下，為了獲得結晶半導體膜所需的能量密度，光點的面積必須窄至10－ 3 mm2 。因此如所述的，連續波雷射器在生產量方面比脈衝準分子雷射器差，且這是在批量生產時降低經濟效率的一個因素。
鑒於上述問題，本發明的目的在於提供一種雷射照射設備，其可以用在主軸方向上具有均勻能量密度的線性光點照射照射物體，而不使光學系統變複雜。本發明的另一目的在於提供一種雷射照射設備，其可以朝著與線性光點的主軸垂直的方向連續地生長晶粒。本發明的另一目的在於提供一種雷射照射設備，其可以增加雷射照射到照射物體上的生產量。
鑒於上述問題，本發明的目的在於提供一種半導體裝置的製造方法，其可以用在主軸方向上具有均勻能量密度的線性光點照射半導體膜裝置，而不使光學系統變複雜。本發明的另一目的在於提供一種雷射照射設備，其可以朝著與線性光點的主軸垂直的方向連續地生長晶粒。本發明的另一目的在於提供一種半導體裝置的製造方法，其可以增加雷射照射到半導體膜上的生產量。
根據本發明的一個特徵，通過光學系統在單軸方向上用高的速度掃描從雷射振盪器發出的雷射光束，使得形成準線性光點。在該說明書中，準線性光點是通過掃描沿著連接第一點和第二點的線的雷射光束所形成的光點。更具體地，準線性光點是在通過用雷射光束照射第一點熔融的區域固化之前，通過掃描在第二點上的雷射光束形成的光點。因此，用準線性光點照射的區域熔融一預定的時間，好像被線性束照射一樣。
通過光學系統或移動裝置用於相對於光學系統和雷射光束移動照射物體的位置來掃描雷射光束，使得沿著以均勻間隔排列的多條直線中的每一條來掃描雷射光束。第一準線性光點和第二準線性光點與準線性光點的主軸垂直的方向上彼此部分重疊，第一準線性光點和第二準線性光點通過掃描沿著多條直線中相鄰直線的雷射光束而形成。而且，在用第一準線性光點照射的部分照射物體固化之前，通過掃描雷射光束形成第二準線性光點。因此，可以在與準線性光點的主軸垂直的方向上延伸照射物體中的晶粒。
本發明公開了一種雷射照射設備，包括：雷射振盪器；光學系統，用於通過掃描自雷射振盪器發出的雷射光束形成準線性光點，使得沿著直線來回移動；和移動裝置，用於在與準線性光點的主軸相交的方向上相對於雷射光束移動照射物體的位置。在該雷射照射設備中，通過所述移動裝置移動照射物體，使得在照射第一照射區後，用準線性光點照射的第一照射區與用準線性光點照射的第二照射區部分重疊。而且，在該雷射照射設備中，通過準線性光點熔融的第一照射區通過吸收傳遞給部分準線性光點的雷射光束固化之前，通過所述移動裝置將準線性光點的照射位置從第一照射區移動到第二照射區。
本發明公開了一種雷射照射設備，包括：雷射振盪器；光學系統，用於掃描自雷射振盪器發出的雷射光束，使得沿著直線來回移動；和移動裝置，用於在與雷射光束的掃描方向垂直的方向上相對於雷射光束移動照射物體的位置。在該雷射照射設備中，在照射物體上沿著波狀線或鋸齒狀線掃描雷射光束。當沿著波狀線或鋸齒狀線將雷射光束從第一轉向點經第二轉向點掃描到第三轉向點時，通過用雷射光束照射第一轉向點形所成的第一光點與通過用雷射光束照射第三轉向點所形成的第二光點部分重疊。而且，在用第一光點照射的部分照射物體固化之前，將雷射光束從第一轉向點掃描到第三轉向點。
本發明公開了另一種雷射照射設備，包括：雷射振盪器；和光學系統，用於沿著以均勻間隔排列的多條直線中每一條掃描自雷射振盪器發出的雷射光束。在該雷射照射設備中，通過掃描沿著多條直線中的第一直線的雷射光束形成的第一準線性光點與通過掃描沿著與第一直線相鄰的第二直線的雷射光束形成的第二準線性光點部分重疊。而且，在用第一準線性光點照射的部分照射區固化之前，通過掃描雷射光束形成第二準線性光點。
本發明公開了另一種雷射照射設備，包括：雷射振盪器；和光學系統，用於沿著波狀線或鋸齒狀線掃描自雷射振盪器發出的雷射光束。在該雷射照射設備中，當沿著波狀線或鋸齒狀線將雷射光束從第一轉向點經第二轉向點掃描到第三轉向點時，以第一轉向點為中心的第一光點與以第三轉向點為中心的第二光點部分重疊。而且，在用第一光點照射的部分照射區固化之前，將雷射光束從第一轉向點掃描到第三轉向點。
本發明公開了一種半導體裝置的製造方法，其中在半導體膜上沿著以均勻間隔排列的多條直線掃描雷射光束，其中通過掃描沿著多條直線中的第一直線的雷射光束所形成的第一準線性光點與通過掃描沿著相鄰第一直線的第二直線的雷射光束所形成的第二準線性光點部分重疊，且其中在用第一準線性光點照射的部分半導體膜固化之前，通過掃描雷射光束形成第二準線性光點。
本發明公開了另一種半導體裝置的製造方法，其中沿著波狀線或鋸齒狀線掃描雷射光束，其中當沿著波狀線或鋸齒狀線將雷射光束從第一轉向點經第二轉向點掃描第三轉向點時，以第一轉向點為中心的第一光點與以第三轉向點為中心的第二光點部分重疊，且其中在用第一光點照射的部分半導體膜固化之前，形成第二光點。
本發明公開了另一種半導體裝置的製造方法，其中在半導體膜上沿著梳狀線掃描雷射光束，其中當沿著梳狀線將雷射光束從第一個角經第二和第三個角掃描到第四個角時，以第一個角為中心的第一光點與以第四個角為中心的第二光點部分重疊，且其中在用第一光點照射的部分半導體膜固化之前，形成第二光點。
通過使用如上所述的雷射照射設備或半導體裝置的製造方法，固相和液相之間的介面可以在一個方向上在照射物體上連續地移動。
例如，在連續波雷射光束的情況下，根據非專利文獻1在半導體膜通過雷射照射熔融之後和在半導體膜完全固化之前，需要約100 ns。在該情況下，可通過設置雷射光束的重複頻率為10MHz或以上來形成準線性光點。採用上述結構，當通過準線性光點熔融的半導體膜中的區域固化之前，固相和液相之間的介面可以在與準線性光點的主軸垂直的方向上連續地移動，下一個準線性光點傳遞給與半導體膜中熔融的區域部分重疊的區域。然後，在固相和液相之間的介面連續移動的結果，能夠形成晶粒聚集，其在與準線性光點垂直的方向上每個都具有10至30μm的寬度和在主軸方向上具有1至5μm的寬度。通過在與準線性光點垂直的方向上形成縱向延伸的單晶晶粒，能夠形成具有幾乎無晶粒邊界的TFT，其與載流子移動的方向相交。
[非專利文獻1]表面科學Vol.24，No.6，pp.375－382，2003可確定在單軸方向上的雷射光束的脈衝重複頻率的上限以形成準線性光點，以便傳遞給任一點的雷射光束的總能量可以熔融半導體膜。
在本發明中使用的雷射光束不局限於連續波雷射光束。例如，可使用具有比通常使用的（幾十至幾百Hz）高很多的100 MHz或以上重複頻率的脈衝雷射振盪器來進行雷射結晶。在用脈衝雷射光束照射半導體膜之後，完全固化半導體膜需要幾十至幾百ns。因此，通過將雷射光束的脈衝重複頻率設置為幾十至幾百MHz，在通過準線性光點熔融的半導體膜中的區域固化之前，可以將下一個準線性光點傳遞給與半導體膜中熔融的區域部分重疊的區域。因此，由於固相和液相之間的介面可以在半導體膜中連續地移動，所以可以形成具有在與準線性光點的主軸垂直的方向上連續地生長晶粒的半導體膜。具體地，能夠形成晶粒聚集，其在與準線性光點垂直的方向上每個都具有10至30μm的寬度和在主軸方向上具有1至5μm的寬度。通過在與準線性光點垂直的方向上形成縱向延伸的單晶晶粒，能夠形成具有幾乎無晶粒邊界的TFT，其與載流子移動的方向相交。
當重複頻率為如上所述非常高時，因此根據重複頻率脈衝寬度短至皮秒級或更短。結果，可以獲得其中當與基板垂直進行雷射照射時，可以抑制由於基板背面反射引起的干擾的另外優點。可以抑制干擾，因為當脈衝寬度為皮秒級時，會使在1 mm厚的玻璃基板背面反射後返回到半導體膜的光與重新入射到半導體膜中的光同時存在的時間非常短。通常，脈衝雷射器具有十至幾百ns脈衝寬度，對於該脈衝寬度光行程3至10m。然而，當脈衝重複頻率非常高時，脈衝寬度為皮秒級。例如，該光對於10 ps的脈衝寬度行程約3 mm，且該行程距離比當使用常規的脈衝雷射器的短很多。為此，可以更容易地抑制在玻璃基板背面反射後返回到半導體膜的光和重新入射到半導體膜中的光之間的干擾。因此，考慮到干擾沒必要傾斜地照射半導體膜，且可以與基板垂直地進行雷射照射。這使得光學設計變容易，且可以使獲得的光點的能量分佈更均勻。而且，當傾斜地進行雷射照射時，很難進行均勻的雷射退火，因為照射條件依賴於照射物體的掃描方向。在該情況下，在一個方向上僅需要進行雷射退火，以進行均勻的雷射退火，儘管生產量減少。然而，由於通過利用非常高的重複頻率可以垂直地進行雷射照射，依賴於掃描方向照射條件沒有改變。因此，甚至當掃描照射物體使其來回移動時，可以進行均勻的雷射退火。
在利用常規的脈衝雷射器結晶的情況下，雜質如氧、氮或碳易於在晶粒邊界中分離。特別地，當通過雷射光束的結晶與通過催化劑元素的結晶結合時，沒有吸氣的催化劑元素會分離。在本發明中，由於固相和液相之間的介面可以連續地移動，所以能夠防止具有正分凝係數的雜質分離，能夠淨化半導體膜，且能夠如區域熔融法一樣使溶質的密度均勻。因此，可以增強利用半導體膜形成的半導體元件的特性，且在半導體元件之間可以抑制特性的變化。
在本發明中，可以使用連續波氣態或固態雷射器。例如，氣態雷射器是Ar雷射器或Kr雷射器。例如，固態雷射器是YAG雷射器、YVO4 雷射器、YLF雷射器、YAlO3 雷射器、Y2 O3 雷射器、玻璃雷射器、紅寶石雷射器、變石雷射器或Ti：藍寶石雷射器。
在本發明中，可以使用100 MHz或以上重複頻率的脈衝雷射振盪器。當是100 MHz或以上的重複頻率時，可以使用Ar雷射器、Kr雷射器、準分子雷射器、CO2 雷射器、YAG雷射器、Y2 O3 雷射器、YVO4 雷射器、YLF雷射器、YAlO3 雷射器、玻璃雷射器、紅寶石雷射器、變石雷射器、Ti：藍寶石雷射器、銅汽化雷射器或金汽化雷射器。
可以將本發明的半導體裝置的製造方法應用到積體電路或半導體顯示裝置的製造方法上。例如，半導體顯示裝置是液晶顯示裝置、發光裝置、DMD（數位微鏡裝置）、PDP（等離子體顯示面板）、FED（場發射顯示器）等，該發光裝置是在每個像素中裝配有由有機發光元件代表的發光元件。
當通過其中僅使用了光學系統的常規方法形成線性光點時，限制了光點在它的主軸方向上使能量分佈均勻。然而，根據本發明，通過在單軸方向上以高的速度掃描光點來形成準線性光點，使得相鄰的光點彼此重疊。因此，與常規的線性光點相比，可以使準線性光點在它的主軸方向上的能量分佈更均勻，而不使光學系統變複雜。因此，能夠使在準線性光點的主軸方向上的半導體膜的結晶性更均勻，且能夠抑制使用半導體膜形成的半導體元件之間的特性變化。
當根據常規方法限制在主軸方向上的能量分佈時，很難使線性光點在主軸方向上延伸長些，其妨礙生產量的增加。在本發明中，通過在主軸方向上增加雷射光束的掃描速度，同時保持傳遞給任一點的雷射光束的總能量，能夠使線性光點的寬度在主軸方向上延伸。為此，可以增加雷射照射的生產量，而不使光學系統變複雜。
通常，使用柱面透鏡作為聚光雷射光束的光學系統，以形成線性光點。在本發明中，由於形成準線性光點的光點可以是圓形的，所以聚光雷射光束的光學系統可以是球面透鏡。球面透鏡通常具有比柱面透鏡更高的精確度，且因此，通過球面透鏡光點可以具有更高的能量密度和短的直徑。因此，與常規的線性光點相比，根據本發明可以使準線性光點在其短軸方向上的寬度更短，且可以使其主軸方向上的寬度更長。因此，可以進一步增加生產量。
而且，通過在與準線性光點的主軸垂直的方向上連纜地移動在固相和液相之間的介面，可以形成具有大晶粒尺寸的晶粒。因此，可以在一個晶粒內形成至少一個島狀半導體膜。因此，載流子沒有被俘獲在晶粒邊界中，且可以提供其中載流子的傳輸特性沒有降低的半導體裝置。
[實施例模式]在下文中參考各圖描述實施例模式和實施例。然而，由於本發明可以以許多不同的模式實施，所以本領域技術人員容易理解，在本發明的內容和範圍內可以改變和修改本發明的模式和細節。因此，本發明不局限於實施例模式和實施例的描述。而且，在以下實施例模式和實施例中的光點的形狀不局限於圓形，且可以是橢圓形或矩形。
[實施例模式1]參考圖1A至1C描述在本發明中使用的準線性光點的形成步驟。如圖1A所示，通過在單軸方向或者沿著如實線箭頭所表示的直線掃描雷射光束的光點101而形成準線性光點100。
在圖1A中，通過掃描光點101形成準線性光點100，以便來回移動它。然而，本發明不局限於這種結構，且通過僅在一個方向上掃描光點101可以形成準線性光點100。而且，圖1A示出了在從左到右掃描光點101後，再次以從右到左掃描的這種方式形成的準線性光點100。然而，本發明不局限於這種結構。在本發明中，在準線性光點100的任一點中可以掃描光點101至少一次。
在使用半導體膜作為照射物體的情況下，設置光點101的掃描速度，使得在由雷射光束熔融的半導體膜中的任一點完全固化之前，再次用下一個雷射光束照射這一點。在圖1A的情況下，當從右到左掃描雷射光束時，設置光點101的掃描速度，使得通過光點101熔融的、在單軸方向中的準線性光點100的右端固化之前，在單軸方向上將光點101掃描到其左端。因此，準線性光點可以保持熔融的被照射物體一段時間。
在通過脈衝雷射光束形成準線性光點的情況下，掃描該脈衝雷射光束，使得相鄰的脈衝光點彼此重疊。
設置單軸方向上的雷射光束的掃描速度，使得傳遞給任一點的雷射光束的總能量可以熔融半導體膜。
雖然本實施例模式描述了通過僅在單軸方向上掃描光點101形成準線性光點100的實例，但本發明不局限於該結構。當最後可以形成準線性光點100時，可在兩個或多個方向上掃描光點101。
在本發明中，在與單軸方向垂直的方向上進一步掃描準線性光點100，該方向是與準線性光點100的主軸相垂直的方向。圖1B示出了在由虛線箭頭表示的方向上，通過掃描圖1A中所示的準線性光點100形成準線性光點103的步驟，該方向是與準線性光點100的主軸相垂直的方向。
在準線性光點100內，半導體膜不處於完全熔融態。因此，在用準線性光點100照射的半導體膜固化之前，通過用與準線性光點100部分重疊的準線性光點103照射半導體膜，可以連續地移動在固相和液相之間的介面。
圖1C示出了通過重複上述操作來結晶化半導體膜的步驟。在圖1C中，通過沿著在如由箭頭表示的均勻間隔處排列的多條直線來掃描光點101，來結晶化作為照射物體的半導體膜102。在該情況下，掃描準線性光點100和準線性光點103，使得它們如圖1B所示部分地重疊，該準線性光點100是通過沿著直線掃描雷射光束而形成的，該準線性光點103是通過沿著下一條直線掃描雷射光束而形成的。這可以在由虛線箭頭表示的掃描方向上形成縱向延伸的單晶晶粒。具體地，準線性光點100和準線性光點103以在這些光點中的區域沿著其主軸彼此重疊的方式而重疊。
設置雷射光束的掃描速度，使得在用準線性光點100照射的一部分被照射物體固化之前，可以形成準線性光點103。更具體地，以這種方式進行雷射照射，即在由構成準線性光點100的多個光點中任一個熔融的被照射物體的區域固化之前，輸送構成準線性光點103的多個光點中的一個，以便與熔融的區域重疊。因此，可以在一個方向上連續地生長被照射物體中的晶粒，且可以形成大的晶粒。
在以雷射光束照射後需要約100 ns來固化矽。因此，當在該實施例模式中照射物體是矽時，在準線性光點100開始形成後可以在100 ns內形成準線性光點103。
接下來，描述本發明的雷射照射設備的結構。圖2示出了本發明的雷射照射設備的實例。圖2中所示的雷射照射設備包括雷射振盪器201、聚光光學系統202、反射鏡203、聲光元件204、fθ透鏡205、台206、X軸方向定位控制裝置209和Y軸方向定位控制裝置210。
例如，雷射振盪器201是連續波雷射振盪器，或具有100 MHz或以上重複頻率的脈衝雷射振盪器。在該實施例模式中，雷射振盪器201是提供10W、且發出橫截面為圓形並具有1 mm直徑的雷射光束的連續波YVO4 雷射器。
從雷射振盪器201發出的雷射光束入射到聚光光學系統202中。聚光光學系統202可以是其可以聚光雷射光束的任一種光學系統，且例如可以是球面透鏡或Flesnel透鏡。在該實施例模式中，具有圓形橫截面的雷射光束的尺寸通過聚光光學系統202從1 mm直徑減小到0.1 mm直徑。由聚光光學系統202聚光的雷射光束在反射鏡203上反射，並入射到聲光元件204中。
當具有高頻率的聲波如超聲波施加到聲光元件204上時，聲光元件204的折射率被周期性地調節。因此，可以用千兆赫量級的高頻率來偏轉入射到聲光元件204中的雷射光束。通過利用聲光元件204，可以在單軸方向上用高頻率重複掃描光點。雖然該實施例模式使用聲光元件作為光學系統用於在單軸方向上重複地掃描光點，但本發明不限於該結構。可以使用如多角鏡或共振掃描器的光學系統，其可以用高頻率在單軸方向上重複地掃描光點。
將通過聲光元件204偏轉的雷射光束入射到fθ透鏡205中。通過fθ透鏡205使偏轉的雷射光束聚光，使得雷射光束一直聚焦在照射物體上。台206可以具有裝配於其上的照射物體。圖2示出了其中照射物體是形成於基板207之上的半導體膜208的實例。利用fθ透鏡205用於將雷射光束聚焦在裝配於台206之上的半導體膜208上，可以形成在單軸方向上周期性掃描的光點。示出了在單軸方向上周期性掃描的光點的軌線，如圖2中的準線性光點211。
參考圖3A至3C，描述了通過在聲光元件204處偏轉的雷射光束形成準線性光點211的步驟。在圖3A至3C中，在半導體膜208上掃描由圖2中示出的聲光元件204和fθ透鏡205偏轉的雷射光束。如圖3A至3C所示，在通過聲光元件204來偏轉由實線箭頭表示的雷射光束後，由fθ透鏡205聚光雷射光束，且將雷射光束聚焦在半導體膜208上。
然後，當以圖3A、3B和3C的順序調節聲光元件204的折射率時，在由白色箭頭表示的方向上偏轉雷射光束。採用雷射光束的偏轉，在單軸方向上掃描作為光點的雷射光束被聚焦的半導體膜208上的區域。
由於必要的是半導體膜208在準線性光點211內沒有完全固化，所以光點需要在單軸方向上以滿足上述條件的速度進行掃描。在圖2中示出的雷射照射設備的情況下，通過施加到聲光元件204上的聲波頻率，可以控制光點在單軸方向上的掃描速度。
在該實施例模式中，用80 MHz的頻率調節聲光元件204的折射率。在該實施例模式中，通過fθ透鏡205形成於半導體膜208上的光點具有5μm的直徑。當在上述條件下形成準線性光點211時，準線性光點211在它的短軸方向上具有5μm的寬度，且在單軸方向或主軸方向上具有約400μm的寬度。
在圖2示出的雷射照射設備中，通過可以在X軸方向上移動台206的X軸方向定位控制裝置209，可以在與單軸方向垂直的方向（與準線性光點的主軸垂直的方向）上掃描準線性光點211。就是說，可以在由圖1C中的虛線箭頭表示的方向上，相對於雷射光束移動照射物體的位置。X軸方向定位控制裝置209的移動速度比光點101在單軸方向上的掃描速度低很多。這能夠獲得圖1C示出的掃描。X軸方向定位控制裝置209在與準線性光點的主軸相垂直的方向上以恒定的速度移動台206。而且，圖2中示出的雷射照射設備包括Y軸方向定位控制裝置210，該控制裝置可以在與X軸方向相垂直的Y軸方向上移動台206。
雖然在圖2中使用X軸方向定位控制裝置209和Y軸方向定位控制裝置210這兩個定位控制裝置來控制準線性光點211相對於台206的位置，但本發明不局限於該結構。本發明的雷射照射設備可以至少具有X軸方向定位控制裝置209。除了X軸方向定位控制裝置209之外，可提供能夠在包括台206的平面中旋轉的另外的定位控制裝置。
在該實施例模式中，利用聲光元件204和至少X軸方向定位控制裝置209，通過沿著以如圖1C所示的均勻間隔排列的多條直線來掃描雷射光束，來使半導體膜208結晶化。
在該實施例模式中，通過X軸方向定位控制裝置209以100 mm/s或以上的速度、在X軸方向上掃描台206。當用雷射光束照射半導體膜208的整個表面時，可以下面的方式進行雷射照射。在通過Y軸方向定位控制裝置210在主軸方向上掃描準線性光點211後，再次通過X軸方向定位控制裝置209在X軸方向上掃描準線性光點211，並重複地進行該操作。而且，可通過移動光學系統自身來控制準線性光點211相對於台206的位置。在這種情況下，台不必移動，且用圖2中的附圖代號201至205表示的光學系統可在X軸方向和Y軸方向上移動。
當雷射振盪器201是脈衝雷射振盪器時，通過脈衝振盪的重複頻率來限制準線性光點211在主軸方向上的長度。因此，考慮到脈衝振盪的重複頻率，有必要設計準線性光點211。具體地，脈衝重複頻率F[MHz]可滿足以下的不等式1，其中d是光點在單軸方向上的長度[μm]，L是準線性光點211在單軸方向上的寬度[μm]，且f是由聲光元件204偏轉的頻率[MHz]。
[不等式1]F≧2Lf/d例如，當光點在單軸方向上具有10μm的長度、準線性光點211在單軸方向上具有200μm的寬度L、以及由聲光元件204偏轉的頻率f為10 MHz時，由不等式1可知脈衝重複頻率F可以為400 MHz或以上。
在圖2中示出的雷射照射設備中，不必總是需要聚光光學系統202。然而，通過利用聚光光學系統202，可以使用較小的聲光元件，因為可以抑制入射到聲光元件204中的雷射光束橫截面的尺寸。而且，未必總是需要使雷射光束的光程偏轉的光學系統，如反射鏡203，且如需要可適當地提供。此外，未必總是需要fθ透鏡205。然而，通過利用fθ透鏡205，可以使得在準線性光點211內在單軸方向上掃描的光點的速度和尺寸恒定。
本發明的雷射照射設備中使用的光學系統不局限於圖2中示出的，且可由設計者適當地增加另外的光學系統。
[實施例模式2]參考圖11A至11C，該實施例模式描述了雷射光束的掃描方法，其不同於實施例模式1中示出的掃描方法。除了雷射光束的掃描方法外，該實施例模式的其他部分與實施例模式1中的相同。在該實施例模式中使用圖2中示出的雷射照射設備。
在圖11A至11C中，附圖代號1101和1102表示準線性光點，附圖代號1103和1104表示光點，且附圖代號1105表示半導體膜，其是照射物體。通過掃描圖11A至11C中示出的光點，以與實施例模式1相同的方式形成準線性光點。掃描準線性光點1101和在準線性光點1101之後順序形成的準線性光點1102，使得在與它們的主軸平行的這些光點中的區域彼此重疊。
沿著圖11A中的鋸齒狀線、沿著圖11B中的波狀線和沿著圖11C中的梳狀線掃描雷射光束。當沿著如圖11A和11B中所示的鋸齒狀線或波狀線掃描雷射光束時，準線性光點的相對端部在下文中將稱作為轉向點。在圖11A和11B中的準線性光點1101和1102部分重疊的情況下，通過使以某一轉向點為中心的光點1103和以該下一個轉向點之後的轉向點為中心的光點1104重疊，準線性光點1101和1102自動地部分重疊。在圖11B中，箭頭不在波狀線上的轉向點處，但僅在轉向點之前。然而，事實上，通過在轉向點和下一個轉向點之間的波狀線上來回移動雷射光束而形成準線性光點。
圖11C是其中實施例模式1的圖1C中示出的掃描方法被修正的掃描方法。在圖1C中，在形成準線性光點100後，在照射物體上不掃描光點101，直至形成準線性光點103。同時，圖11C示出了甚至在形成準線性光點1101之後、和在形成準線性光點1102之前保持雷射照射到照射物體上的實例。為了通過圖11C中示出的掃描方法，使傳遞給半導體膜1105的雷射光束的能量密度分佈均勻，在準線性光點的相對端增加掃描速度或降低雷射光束的輸出。因此，可以使準線性光點的相對端中吸收的雷射的總能量與以其他光點照射的區域中的基本相同。
在圖11A和11B中示出的掃描方法的情況下，從作為光點1103中心的轉向點經過一個轉向點到作為光點1104中心的轉向點，掃描雷射光束至少一次。為此，為了在與準線性光點的主軸垂直的方向上連續地生長晶粒，在用光點1103照射的一部分半導體膜1105固化之前，雷射光束可掃描上至圖中光點1104的位置。然後，因此，在用準線性光點1101照射的一部分照射物體固化之前，可以形成準線性光點1102，且固相和液相之間的介面可在與準線性光點的主軸垂直的方向上移動。因此，可以形成大的晶粒。
在圖11C中，雷射光束從作為光點1103中心的梳狀線的第一個角，經過第二個和第三個角掃描到作為光點1104中心的其第四個角。因此，為了在與準線性光點的主軸相垂直的方向上連續地生長晶粒，在用光點1103照射的部分半導體膜1105固化之前，雷射光束可掃描上至圖中光點1104的位置。結果，在用準線性光點1101照射的一部分照射物體固化之前，可以形成準線性光點1102，且固相和液相之間的介面可在與準線性光點的主軸垂直的方向上移動。因此，可以形成大的晶粒。
在準線性光點1101中，光點1103首先傳遞給照射物體。同時，在準線性光點1102中，光點1104最後傳遞給照射物體。因此，為了在與準線性光點的主軸相垂直的方向上連續地生長晶粒，在用光點1103照射的部分半導體膜1105固化之前，雷射光束可掃描到圖中光點1104的位置。因此，在用準線性光點1101照射的一部分照射物體固化之前，可以形成準線性光點1102，且固相和液相之間的介面可在與準線性光點的主軸垂直的方向上移動。因此，可以形成大的晶粒。
通過以適時的方式移動圖2中的聲光元件204和X軸方向定位控制裝置209，可以獲得圖11A至11C中示出的掃描方法。聲光元件204以一定的頻率偏轉雷射光束。通過根據聲光元件204的該一定頻率移動X軸方向定位控制裝置，獲得了圖11A至11C中示出的各種掃描方法。在圖11A和11B示出的掃描方法中，台由X軸方向定位控制裝置移動，而由聲光元件掃描雷射光束。而且，在圖11C示出的掃描方法中，台由X軸方向定位控制裝置移動，而由聲光元件掃描雷射光束。在圖11C的掃描方法中，當雷射光束位於準線性光點的端部位置時，台由X軸方向定位控制裝置移動。
[實施例模式3]描述本發明的另一實施例模式。
首先，參考圖4A至4C描述在本發明中使用的準線性光點的形成步驟。圖4A示出了通過在一個方向上、或沿著如由實線箭頭表示的直線來掃描雷射光束的光點301，而形成的準線性光點300。
在圖4A中，與實施例模式1不同，僅在一個方向上掃描光點301，以形成準線性光點300。通過僅在如圖4A所示的一個方向上掃描光點301，可以使雷射照射的總時間在準線性光點300內的任一點中均勻化。雖然圖4A示出了從左到右掃描的光點301，但本發明不局限於該結構。在本發明中，在準線性光點300內的任一點上可以掃描光點301至少一次。
在圖4A的情況下，可以設置光點301的掃描速度，使得在由光點301熔融的、在單軸方向上左邊緣的區域固化之前，將光點301掃描到準線性光點300內的單軸方向上的右邊緣。
在該實施例模式中，以與實施例模式1相同的方式，設置該一個方向上的雷射光束的掃描速度，使得傳遞給任一點的雷射光束的總能量可以熔融半導體膜。
雖然該實施例模式示出了通過僅在該一個方向上掃描光點301來形成準線性光點300的實例，但本發明不局限於該結構。當最後形成了準線性光點300時，可在兩個或更多個方向上掃描光點。
在與該一個方向垂直的方向上進一步掃描準線性光點300，該方向是與準線性光點300的主軸垂直的方向。圖4B示出了在與如由虛線箭頭表示的準線性光點300的主軸相垂直的方向上，通過掃描圖4A中示出的掃描準線性光點300，來形成準線性光點303的步驟。
在準線性光點300內，半導體膜沒有完全固化，而仍是熔融的。因此，在用準線性光點300照射的部分半導體膜固化之前，通過用準線性光點303照射半導體膜可以連續地移動固相和液相之間的介面。此時，準線性光點300和303彼此部分重疊。
圖4C和圖12A至12C示出了通過重複上述操作使半導體膜結晶的步驟。當沿著以均勻間隔排列的多條直線掃描光點301時，通過雷射光束結晶化其為照射物體的半導體膜302。在該情況下，如圖4B所示，準線性光點300與順序形成的準線性光點303部分重疊，且在用準線性光點300照射的部分照射物體固化之前形成準線性光點303。因此，可以形成在由箭頭表示的掃描方向上縱向延伸的單晶晶粒。具體地，相鄰的準線性光點以在這些光點沿著它們的主軸彼此重疊的區域的方式重疊。而且，在使用矽作為照射物體的情況下，由於固化矽需要約100 ns，所以在開始形成準線性光點300之後在100 ns內形成了準線性光點303。
圖12A至12C示出了雷射光束的各種掃描方法。沿著圖12A中的鋸齒狀線或Z字形線、沿著圖12B中的波狀線和沿著圖12C中的梳狀線來掃描雷射光束。以與圖4C相同的方式，準線性光點1201與下一個準線性光點1202部分重疊，且在用準線性光點1201照射的部分照射物體固化之前形成準線性光點1202。
在圖12A和12B示出的掃描方法中，在下一個轉向點之後，當準線性光點1201和1202以某一轉向點為中心的光點1203與以該轉向點為中心的光點1204部分重疊的方式形成時，它們自動地部分重疊。
圖12C是圖4C的變型，且示出了甚至在形成準線性光點1201之後和形成準線性光點1202之前，保持雷射照射到照射物體上的實例。為了使通過圖12C中示出的掃描方法傳遞給半導體膜1205的雷射光束的能量密度分佈均勻，在準線性光點的相對端增加掃描速度或降低雷射光束的輸出功率。因此，可以使在準線性光點相對端中吸收的雷射能量與其他照射區中的幾乎相同。
而且，在準線性光點1201中，光點1203首先傳遞給照射物體。其間，在準線性光點1202中，光點1204最後傳遞給照射物體。具體地，在圖12A和12B中，雷射光束從其為光點1203中心的轉向點經由另一轉向點掃描到其為光點1204中心的另一轉向點。在圖12C的情況下，雷射光束沿著從其為光點1203中心的梳狀線的一個角經由另外的兩個角掃描到其為光點1204中心的另一個角。因此，為了在與準線性光點的主軸垂直的方向上連續地生長晶粒，在用光點1203照射的部分半導體膜1205固化之前，雷射光束可掃描高達圖中光點1204的位置。結果，在用準線性光點1201照射的部分照射物體固化之前形成準線性光點1202，且可以形成具有大晶粒的晶體。
在被雷射光束照射後固化矽需要約100 ns。因此，當其為照射物體的半導體膜1205是矽時，在光點1203傳遞給半導體膜1205之後，雷射光束可在100 ns內掃描到圖中光點1204的位置。
接下來，描述在該實施例模式中的雷射照射設備的結構。圖5示出了該實施例模式的雷射照射設備的實例。圖5中示出的雷射照射設備包括雷射振盪器401、聚光光學系統402、多角鏡403、fθ透鏡404、台405、X軸方向定位控制裝置408和Y軸方向定位控制裝置409。
例如，雷射振盪器401可以是連續波雷射振盪器或具有100 MHz或以上重複頻率的脈衝雷射振盪器，與實施例模式1的方式相同。從雷射振盪器401發出的雷射光束入射到聚光光學系統402中。聚光光學系統402可以是當可以聚光雷射光束的任一光學系統，且例如可以是球面透鏡或Flesnel透鏡。由聚光光學系統402聚光的雷射光束入射到多角鏡403中。
多角鏡403是具有在附近連續提供的一系列平反射面的轉子。當雷射光束入射到多角鏡403中時，多角鏡403會使雷射光束以相同的方向重複地偏轉。通過利用多角鏡403，可以以高的頻率在單軸方向上重複地掃描光點。
由多角鏡403偏轉的雷射光束入射到fθ透鏡404中。fθ透鏡404會聚光偏轉的雷射光束，使得將其不斷地聚焦在照射物體上。台405可以具有裝配於其上的照射物體。在圖5中，照射物體是形成於基底406之上的半導體膜407。當fθ透鏡404將雷射光束聚焦在裝配於台405之上的半導體膜407上時，可以形成在單軸方向中周期性掃描的準線性光點。示出了在單軸方向上周期性掃描的光點的軌線，如圖5中的準線性光點410。
圖6示出了通過由多角鏡403偏轉的雷射光束形成準線性光點410的步驟。圖6A至6C是其中由多角鏡403和fθ透鏡404偏轉的雷射光束掃描在半導體膜407上的圖。如圖6A至6C所示，在多角鏡403使利用實線表示的雷射光束偏轉之後，fθ透鏡404聚光雷射光束以將其聚焦在半導體膜407上。
當多角鏡403以圖6A、6B和6C的順序旋轉時，多角鏡403的反射面411的角改變，以使雷射光束在由白箭頭表示的方向上偏轉。利用雷射光束的偏轉，其為光點的雷射光束聚焦其上的區域在單軸方向上移動。當多角鏡403被旋轉時，通過相鄰反射面411的下一個反射面使雷射光束偏轉，且因此，可以在相同的方向上重複地掃描光點。
由於在準線性光點410內的部分半導體膜407不必完全固化，所以有必要以滿足上述條件的速度在單軸方向上掃描光點。在圖5中示出的雷射照射設備的情況下，通過多角鏡403的旋轉頻率可以控制光點在單軸方向上的掃描速度。而且，可以通過多角鏡403的反射面411在其旋轉方向上的寬度來控制準線性光點410在其主軸方向上的長度。
此外，在圖5示出的雷射照射設備中，通過其可以在X軸方向上移動台405的位置的X軸方向定位控制裝置408，可以在與單軸方向垂直的方向（與準線性光點的主軸垂直的方向）上掃描準線性光點410。X軸方向定位控制裝置408在X軸方向上移動台405比掃描雷射光束的單軸方向上的慢很多。通過這種操作，可以獲得圖4C中示出的掃描。X軸方向定位控制裝置408以不變的速度、在與準線性光點的主軸垂直的方向上移動台405。因此，可以形成具有大晶粒的晶體。而且，甚至當形成準線性光點時，通過在X軸方向移動台，獲得了在圖12B和12C中示出的掃描。圖5中示出的雷射照射設備具有Y軸方向定位控制裝置409，其可以在與X軸方向垂直的Y軸方向上移動台405。
雖然通過圖5中的X軸方向定位控制裝置408和Y軸方向定位控制裝置409控制準線性光點410相對於台405的位置，但本發明不局限於該結構。本發明的雷射照射設備至少具有X軸方向定位控制裝置408。除了X軸方向定位控制裝置408之外，可提供可以在包括台405的平面中控制臺405的定位控制裝置。
當用雷射光束照射半導體膜407的整個表面時，以下面的方式進行雷射照射。在由X軸方向定位控制裝置408在X軸方向上掃描準線性光點410之後，準線性光點410在其主軸方向上由Y軸方向定位控制裝置409掃描，且重複進行該操作。可通過移動光學系統自身來控制準線性光點410相對於台405的位置。在這種情況下，不必移動台，且用附圖代號401至405表示的光學系統可在X軸方向和Y軸方向上移動。
當雷射振盪器401是脈衝雷射振盪器時，由脈衝雷射振盪器的重複頻率限制準線性光點410在其主軸方向上的長度。因此，考慮到脈衝雷射振盪器的重複頻率有必要設計準線性光點410。具體地，以與實施例模式1相同的方式，脈衝振盪器的重複頻率滿足上述的不等式1。在不等式1中，雖然在該實施例模式1中f是聲光元件204的偏轉頻率，但在該實施例模式中f是多角鏡的旋轉頻率。
圖5中示出的雷射照射設備未必需要聚光光學系統402。然而，採用聚光光學系統402，準線性光點410在短軸方向上具有較短的寬度和在長軸方向上具有較長的寬度，且因此可以增加生產量。光學系統如能夠改變雷射光束光路的反射鏡未必是必要的，且如需要可適當地提供。而且，fθ透鏡404未必是必要的。然而，通過利用fθ透鏡404，可以使在準線性光點410中的單軸方向上掃描的光點的速度和尺寸不變。
本發明的雷射照射設備中使用的光學系統不局限於圖5中示出的，且如需要設計者可以適當地增加其他的光學系統。
在可能的範圍內，本實施例可以與實施例模式1或2自由結合。
[實施例模式4]實施例模式1至3描述了實例，其中通過利用光學系統沿著直線掃描雷射光束和在與雷射光束的掃描方向垂直的方向上移動台，對照射物體進行二維的雷射照射。該實施例模式描述了實例，其中不使用移動台的裝置，僅通過光學系統對照射物體進行二維的雷射照射。
圖13示出了該實施例模式的雷射照射設備。該雷射照射設備包括雷射振盪器1301、聚光光學系統1302、第一偏轉光學系統1311、第二偏轉光學系統1313和fθ透鏡1304。當第一和第二偏轉光學系統每個都以高的頻率在單軸方向上重複地掃描雷射光束時可以是任何的光學系統。例如，可使用多角鏡、共振掃描器或聲光元件。在圖13中，第一偏轉光學系統1311是聲光元件，且第二偏轉光學系統1313是多角鏡。附圖代號1305表示台，且具有半導體膜1307形成於其之上的基板1306可以裝配於台1305之上。
通過結合利用第一和第二偏轉光學系統1311和1303，可以在單軸方向和與該單軸方向垂直的方向上掃描雷射光束。首先，由第一偏轉光學系統在單軸方向上掃描雷射光束。進一步在與單軸方向垂直的方向上提供第二偏轉光學系統1313以便使雷射光束偏轉，該雷射光束已由第一偏轉光學系統1311偏轉。由此形成的光點1310比僅由一個偏轉光學系統形成的準線性光點大。
當用第一偏轉光學系統在單軸方向上掃描雷射光束寬度為M和用第二偏轉光學系統在與單軸方向垂直的方向上掃描寬度N時，可以形成兩邊具有長度為M和N的矩形光點1310。
各種掃描方法都能夠形成光點1310。圖14A是用於示出形成於半導體膜1307上的光點1310的頂視圖。圖14B至14E每個都示出了形成光點1310的雷射光束的掃描方法的實例。這些掃描方法與實施例模式1至3中示出的那些相同。沿著圖14B中均勻間隔排列的多條直線、沿著圖14C中的鋸齒狀線或Z字線、沿著圖14D中的波狀線和沿著圖14E中的梳狀線掃描雷射光束。在該實施例模式中，通過結合利用第一和第二偏轉光學系統來二維地掃描雷射光束。通過適當地控制這兩個偏轉光學系統，除了圖14B至14E中示出的之外，可以以各種方式掃描雷射光束。以與實施例模式1和2相同的方式形成準線性光點1401和下一個準線性光點1402。具體地，準線性光點1401和1402部分重疊，且在用準線性光點1401照射的部分照射物體固化之前形成準線性光點1402。因此，可以在與光點1310中準線性光點的主軸垂直的方向上生長晶體，且可以獲得具有大晶粒的晶體。
當使用第一和第二偏轉光學系統中的一個時，僅能夠使部分半導體膜1307結晶。因此，使用X軸方向定位控制裝置1308和Y軸方向定位控制裝置1309來移動照射物體，使得結晶化半導體膜的整個表面。可選地，可移動用附圖代號1301至1304和1311表示的光學系統，代替照射物體，以照射半導體膜的整個表面。
在該實施例模式中，不使用X軸和Y軸方向定位控制裝置，也能夠確保在光點1310範圍內的部分半導體膜結晶。而且，可以獲得結晶的半導體膜，其中在一個方向上生長晶粒。因此，該實施例模式適合於以下的製造方法，即其中在基板之上形成多個半導體元件後，將上述半導體元件分成單個具有製造多個ID晶片的半導體元件。
圖13中示出的雷射照射設備未必需要聚光光學系統1302。然而，由於聚光光學系統1302能夠抑制入射到第一偏轉光學系統1311中的雷射橫截面的發散，所以第一偏轉光學系統1311可以製作得小些。而且，未必需要fθ透鏡1304。然而，通過利用θ透鏡1304，可以使在光點1310內掃描的雷射光束的速度或尺寸不變。
本發明的雷射照射設備中使用的光學系統不局限於圖13中示出的，且如需要設計者可以適當地增加光學系統該實施例模式可與實施例模式1至3中任一個自由結合。
[實施例1]接下來，參考圖7A至7C描述本發明的半導體裝置的製造方法。
如圖7A所示，在基板500之上形成基膜501。例如，基板500可以是玻璃基板如硼矽鋇玻璃或硼矽鋁玻璃、石英基板、不銹鋼基板等。另外，雖然由PET、PES、PEN等代表的柔性合成樹脂如丙烯酸或塑膠製成的基板在耐熱性方面劣於上述基板，但當能夠耐受製造工藝中產生的熱時可以使用由柔性合成樹脂製成的板。
為了防止包括在基板500中的鹼土金屬或鹼金屬如Na擴散到半導體膜中，提供了基膜501。當鹼土金屬或鹼金屬在半導體中時，它對半導體元件的特性造成了不利影響。因此，基膜由絕緣材料如氧化矽、氮化矽或氧氮化矽形成，其能夠抑制鹼土金屬或鹼金屬擴散到半導體膜中。在本發明中，通過等離子體CVD法形成10至400 nm（優選50至300 nm）厚的氧氮化矽膜。
注意，基膜501可以是單層絕緣膜或者可以是多層絕緣膜。在使用包括鹼金屬或鹼土金屬的基板、以如玻璃基板、SUS基板或塑膠基板的方式的情況下，根據防止雜質的擴散有效地提供了基膜。當使用幾乎不擴散雜質的基板如石英基板時，未必需要提供基膜。
接下來，在基膜501之上形成25至100 nm（優選30至60 nm）厚的半導體膜502。半導體膜502可以是非晶半導體或多晶半導體。當半導體膜502是多晶半導體膜時，通過本發明的雷射照射可以使多晶半導體膜再結晶，且可以獲得具有大晶粒的結晶半導體膜。而且，不僅可以使用矽而且可以使用鍺化矽作為半導體。當使用鍺化矽時，優選鍺的密度在約0.01至4.5原子%的範圍內。
接下來，根據本發明，通過如圖7B所示的雷射照射結晶化半導體膜502。
在雷射結晶之前，為了增加半導體膜502對雷射光束的抵抗力，希望在550℃對半導體膜進行熱處理四小時。對於雷射照射，可以使用連續波雷射振盪器或具有100 MHz或以上重複頻率的脈衝雷射振盪器。
具體地，可以使用公知的連續波氣態或固態雷射器。例如，氣態雷射器可以是Ar雷射器或Kr雷射器。例如，固態雷射器可以是YAG雷射器、YVO4 雷射器、YLF雷射器、YAlO3 雷射器、Y2 O3 雷射器、玻璃雷射器、紅寶石雷射器、變石雷射器或Ti：藍寶石雷射器。
例如，具有100 MHZ或以上重複頻率的脈衝雷射器可以是Ar雷射器、Kr雷射器、準分子雷射器、CO2 雷射器、YAG雷射器、Y2 O3 雷射器、YVO4 雷射器、YLF雷射器、YAlO3 雷射器、玻璃雷射器、紅寶石雷射器、變石雷射器、Ti：藍寶石雷射器、銅汽化雷射器或金汽化雷射器。
例如，利用二次、三次或四次諧波的連續波固相雷射器，可以獲得具有大顆粒尺寸的晶體。典型地，希望使用從YAG雷射器發出的基波(1064 nm)的二次諧波(532 nm)或三次諧波(355 nm)。具體地，通過非線性光學元件將從連續波YAG發出的雷射光束轉換成4至8W的功率。然後，通過在單軸方向上掃描光點並在半導體膜502上移動來形成準線性光點。將能量密度設置在0.01至100 MW/cm2 （優選0.1至10 MW/cm2 ）的範圍內。用於形成準線性光點的雷射光束的掃描速度在1×106 至1×107 cm/s的範圍內。在該實施例模式中，將它設置為2×106 cm/s。準線性光點在與它的主軸垂直的方向上的掃描速度設置在10至2000 cm/s的範圍內。在該實施例中，在能量為5W的條件下進行結晶，準線性光點在主軸上具有400μm的尺寸且在短軸上具有10至20μm的尺寸，並將與主軸垂直的方向上的掃描速度設置為35 cm/s。
通過在由如圖7B所示的白箭頭表示的方向上掃描準線性光點，可以連續地移動固相和液相之間的介面。因此，形成了在準線性光點的掃描方向上連續生長的晶粒。通過在掃描方向上縱向延伸形成單晶晶粒，能夠形成具有幾乎沒有晶粒間界的TFT，該晶粒間界與載流子移動的方向相交。
可在惰性氣氛如稀有氣體或氮中進行雷射照射。這能夠抑制由於雷射照射引起的半導體表面的粗糙度，且能夠抑制由於介面態密度的變化引起的閾值電壓的變化。
通過用雷射光束照射半導體膜502，可以形成結晶性進一步提高的半導體膜503。
接下來，如圖7C所示，構圖半導體膜503形成島狀半導體膜507至509，且通過利用這些島狀半導體膜507至509形成由TFT代表的各種半導體元件。
例如當製造TFT時，形成閘極絕緣膜（未示出）以便覆蓋島狀半導體膜507至509。例如，閘極絕緣膜可通過等離子體CVD法或濺射法由氧化矽、氮化矽或氧氮化矽形成。
接下來，通過在閘極絕緣膜之上形成導電膜並構圖該導電膜而形成閘極電極。然後，通過利用閘極電極或圖案化的光刻膠作為掩罩，向島狀半導體膜507至509添加p型或n型導電性的雜質來形成源極區、汲極區、LDD區等。
可以通過上述工藝形成TFT。本發明的半導體裝置的製造方法不局限於上述的TFT的製造方法。當使用由本發明結晶的半導體膜作為TFT的主動層時，能夠抑制遷移率、臨界電壓和接通電流的變化。
而且，在雷射結晶步驟之前，可提供使用催化劑元素的結晶步驟。例如，催化劑元素可以是鎳(Ni)、鍺(Ge)、鐵(Fe)、鈀(Pb)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鈷(Co)、鉑(Pt)、銅(Cu)或金(Au)。當在使用催化劑元素的結晶步驟後，進行由雷射光束的結晶步驟，雷射照射熔融了半導體膜的上部，但沒有熔融半導體膜的下部。因此，在半導體膜下部中留下的、沒有被熔融的晶體成為晶核，且促使從半導體膜的下部向其上部結晶。結果，與僅由雷射光束進行結晶的情況相比，促使由雷射光束的照射從基板側向半導體膜表面均勻地結晶，且進一步提高了半導體膜的結晶性。因此，在雷射結晶之後，能夠抑制半導體膜表面的粗糙度。從而，能夠抑制其後形成的半導體元件、典型的TFT之間的特性變化，且進一步能夠抑制截止電流。
注意，為了促進結晶，以在添加催化劑元素之後進行熱處理的方式進行結晶，且為了進一步提高結晶性，進行雷射照射。可選地，可省略熱處理。具體地，在添加催化劑元素後，代替熱處理，可對半導體膜進行雷射照射，以便提高結晶性。
雖然本實施例示出了其中使用本發明的雷射照射法結晶化半導體膜的實例，但可應用本發明的雷射照射法來啟動半導體膜中摻雜的雜質元素。
在可能的範圍內，本實施例可以與實施例模式1至4中任一個自由結合。
[實施例2]與實施例1不同，該實施例描述了其中雷射照射與由催化劑元素的結晶結合的實例。
一開始，參考實施例1的圖7A進行形成半導體膜502的製程。接下來，如圖8A所示，通過旋塗法將包括重量比為1至100 ppm範圍的Ni的醋酸鎳溶液塗覆到半導體膜502的表面上。注意，不僅可通過上述方法而且可通過其他方法如濺射法、蒸發法或等離子體製程添加催化劑。接下來，在500至650℃範圍的溫度下進行熱處理4至24小時，例如在570℃下熱處理14小時。該熱處理形成了半導體膜520，其中促使在從醋酸鎳溶液塗覆於其上的表面向著基板500的垂直方向上結晶（圖8A）。
例如，通過使用燈的照射作為熱源的RTA（快速熱退火）或通過使用加熱的氣體（氣體RTA）的RTA，在設定的740℃的溫度下進行熱處理180秒。該設定的溫度是由高溫計測量的基板溫度，且其中將測量的溫度定義為熱處理時的設定溫度。作為另一方法，還可採用使用退火爐在550℃的溫度下4小時的熱處理。它是具有催化活性的金屬元素的作用，在結晶時降低溫度並縮短時間。
雖然本實施例使用鎳(Ni)作為催化劑元素，但還可使用另一元素，如鍺(Ge)、鐵(Fe)、鈀(Pd)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鈷(Co)、鉑(Pt)、銅(Cu)或金(Au)。
隨後，通過如圖8B所示的本發明結晶化半導體膜520。在實施例1中描述的條件下進行雷射照射。
通過對如上所述的半導體膜520進行雷射光束照射，形成了其中結晶性進一步提高的半導體膜521。考慮到使用催化劑元素結晶化的半導體膜521包括約1×101 9 原子/cm3 密度的催化劑元素（在此為Ni）。因此，接下來對半導體膜521中存在的催化劑元素進行吸氣(gettering)。
一開始，在半導體膜521的表面之上形成氧化膜522，如圖8C所示。通過形成約1至10 nm厚的氧化膜522，能夠防止半導體膜521的表面在以下蝕刻處理時變粗糙。可以通過公知的方法形成氧化膜522。例如，可通過使用臭氧水或使用其中與硫酸、鹽酸、硝酸等混合的過氧化氫溶液的溶液氧化半導體膜521的表面來形成氧化膜522。可選地，可在包括氧的氣氛下通過等離子體製程中、熱處理或紫外線照射形成氧化膜522。而且，可分別通過等離子體CVD法、濺射法、蒸發法等形成氧化膜522。
通過濺射法在氧化膜522之上形成25至250 nm厚的半導體膜523，半導體膜523用於包括密度為1×102 0 原子/cm3 或以上的稀有氣體元素的吸氣。當被蝕刻時為了增加對半導體膜521的選擇率，希望用於吸氣的半導體膜523的質量密度比半導體膜521的低。作為稀有氣體元素，使用選自由氦(He)、氛(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)構成的組中的一或多個元素。
接下來，通過根據熔爐退火法或RTA法的熱處理進行吸氣。當採用熔爐退火法時，在氮的氣氛下、在450至600℃的溫度範圍下進行熱處理0.5至12小時。當採用RTA法時，打開用於加熱的燈光源1至60秒，優選30至60秒，重複其1至10次，優選2至6次。設置燈光源的亮度密度，使得在600至1000℃的溫度範圍下瞬間加熱半導體膜，優選約700至750℃。
經該熱處理，使半導體膜521內的催化劑元素移動到半導體膜523，用於由於如由箭頭所示的擴散引起的吸氣，並由此吸氣催化劑元素。
接下來，通過選擇性蝕刻移除用於吸氣的半導體膜523。通過使用ClF3 乾蝕刻而不應用等離子體、或者通過使用鹼溶液如包括聯氨或氫氧化四甲銨（化學式(CH3 )4 NOH）濕蝕刻來進行蝕刻製程。在這個時候，氧化膜522能夠防止半導體膜521蝕刻。
接下來，在通過氫氟酸除去氧化膜522後，構圖半導體膜521以形成島狀半導體膜524至526（圖8D）。使用這些島狀半導體膜524至526可以形成各種半導體元件，典型的TFT。注意，吸氣法不局限於該實施例中示出的。還可採用另外的方法來降低半導體膜中的催化劑元素。
在該實施例中，雷射照射熔融了半導體膜的上部，但沒有熔融半導體膜的下部。因此，留在半導體膜下部中未熔融的晶體變為晶核，且促使從半導體膜下部向其上部結晶。結果，促使通過雷射光束照射從基板側向半導體膜的表面均勻的結晶，且容易對準結晶晶向。因此，與實施例1的情況相比，防止表面變粗糙。而且，能夠進一步抑制其後形成的半導體元件典型的為TFT之間的特性變化。
該實施例描述了在添加催化劑元素後通過進行熱處理促使結晶並通過用雷射光束進一步提高結晶性的製程。然而，本發明不局限於此，且可省略熱處理。具體地，在添加催化劑元素後，為了提高結晶性，代替熱處理可進行雷射照射。
在可能的範圍內，該實施例可以與實施例模式1至4和實施例1中任一個自由結合。
[實施例3]本實施例描述了其中本發明的結晶法與通過催化劑元素的結晶法結合的另一實例。
一開始，參考實施例1的圖7A進行形成半導體膜502的製程。接下來，在半導體膜502之上形成具有開口的掩罩540。然後，將包含重量比為1至100 ppm範圍內的Ni的醋酸鎳溶液塗覆到半導體膜502的表面上。不僅可通過以上方法而且可通過濺射法、蒸鍍法、等離子體製程等應用催化劑元素。醋酸鎳溶液與掩罩540開口中的半導體膜502接觸（圖9A）。
接下來，在500至650℃的溫度下進行熱處理4至24小時，例如，在570℃的溫度下熱處理14小時。該熱處理形成了半導體膜530，在該半導體膜530中促使向塗覆於由實線箭頭表示的其上的醋酸鎳溶液的表面結晶（圖9A）。不僅可通過以上方法而且可通過另外的方法如實施例2中示出的方法進行熱處理。作為催化劑元素，可以使用實施例2中引用的元素。
在除去掩罩540後，通過本發明的雷射照射設備結晶化半導體膜530，如圖9B所示。可以在實施例1中描述的條件下進行雷射結晶。通過對半導體膜530的該雷射照射，形成了其中結晶性進一步提高的半導體膜531。
考慮到使用催化劑元素結晶的半導體膜531包括約1×101 9 原子/cm3 密度的催化劑元素（在此為Ni）。因此，接下來對在半導體膜531中存在的催化劑元素進行吸氣。
一開始，如圖9C所示，形成150 nm厚的氧化矽膜532用於掩罩，使得覆蓋半導體膜531。然後，構圖氧化矽膜532以形成開口，使得暴露出部分半導體膜531。然後，向露出的部分半導體膜531添加磷，以形成添加磷的吸氣區533。當在550至800℃的含氮氣氛下、在該狀態下進行熱處理5至24小時，例如在600℃的溫度下熱處理12小時時，添加磷的吸氣區533用作吸氣位置，且留在半導體膜531中的催化劑元素向添加磷的吸氣區533移動。
通過蝕刻掉添加磷的吸氣區533，催化劑元素在餘下的半導體膜531中的密度能夠降低到1×101 7 或更小。接下來，在除去用於掩罩的氧化矽膜532之後，構圖半導體膜531以形成島狀半導體膜534至536（圖9D）。可以使用這些島狀半導體膜534至536來形成由TFT代表的各種半導體元件。吸氣法不局限於該實施例中示出的。還可採用另外的方法來減少半導體膜中的催化劑元素。
在該實施例中，雷射照射熔融了半導體膜的上部但沒有熔融半導體膜的下部。因此，留在半導體膜的下部中末被熔融的晶體變為晶核，且促使從半導體膜的下部向其上部結晶。結果，促使通過雷射光束照射從基板側向半導體膜的表面均勻的結晶，且晶向容易對準。因此，與實施例1的情況相比，防止表面變粗糙。而且，可以進一步抑制其後形成的半導體元件典型地為TFT之間的特性變化。
在可能的範圍內，該實施例可以與實施例模式1至4和實施例1和2中任何一個自由結合。
[實施例4]參考圖10，該實施例描述了發光裝置的像素結構，其是可以利用雷射照射設備製造的半導體顯示裝置中之一。
在圖10中，在基板6000之上形成基膜6001，且在基膜6001之上形成電晶體6002。電晶體6002具有島狀半導體膜6003、閘極電極6005和層壓在島狀半導體膜6003與閘極電極6005之間的閘極絕緣膜6004。
島狀半導體膜6003由通過應用本發明結晶的多晶半導體膜形成。島狀半導體膜不僅可由矽構成而且可由鍺化矽形成。當使用鍺化矽時，優選鍺的密度在約0.01至4.5原子%的範圍內。而且，可使用添加氮化碳的矽。
關於閘極絕緣膜6004，可以使用氧化矽、氮化矽或氮氧化矽。而且，可通過層壓這些材料形成閘極絕緣膜6004。例如，可使用其中在SiO2 上形成SiN的膜作為閘極絕緣膜6004。閘極電極6005由選自Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu構成的組中的元素、或者包括上述元素的合金材料或化學化合物材料形成。此外，可使用由摻雜有雜質元素如磷的多晶矽膜代表的半導體膜。不僅可使用單層導電膜而且可使用包括多層的導電膜作為閘極電極6005。
用第一層間絕緣膜6006覆蓋電晶體6002。在第一層間絕緣膜6006之上形成第二層間絕緣膜6007和第三層間絕緣膜6008。第一層間絕緣膜6006可以由單層的氧化矽、氮化矽或氮氧化矽形成或者通過等離子體CVD法或濺射法層壓上述材料形成。
第二層間絕緣膜6007可以由有機樹脂膜、無機絕緣膜、矽氧烷樹脂等形成。注意，矽氧烷基樹脂定義為包含Si－O－Si鍵的樹脂。矽氧烷基樹脂包括至少包含氫作為取代基的有機基團（例如，烷基基團或芳香烴）。可選地，還可包括氟代基團作為取代基。此外，還可包括至少包含氫的有機基團和氟代基團作為取代基。在本實施例中，使用了非感光丙烯酸。第三層間絕緣膜6008由與另外的絕緣膜相比難以透過上述材料而導致使由如濕氣、氧等引起發光元件惡化的膜形成。典型地，優選使用通過RF濺射法等形成的DLC膜、氮化碳膜、氮化矽膜。
在圖10中，附圖代號6010表示第一電極，附圖代號6011表示電致發光層，附圖代號6012表示第二電極，且其中第一電極6010、電致發光層6011和陰極6012重疊的部分對應於發光元件6013。電晶體6002中的一個是驅動晶體管用於控制供給發光元件6013的電流，且與發光元件6013直接連接或經另外的電路元件與發光元件6013串聯連接。電致發光層6011是單層發光層或包括該發光層的多層。
在第三層間絕緣膜6008之上形成第一電極6010。在第三層間絕緣膜6008上形成有機樹脂膜6014作為間壁(partition wall)。雖然本實施例使用有機樹脂膜作為間壁，但也可以使用無機絕緣膜、矽氧烷樹脂等作為間壁。有機樹脂膜6014具有開口6015，且發光元件6013通過在開口6015中重疊第一電極6010、電致發光層6011和第二電極6012形成。
在有機樹脂膜6014和第二電極6012之上形成保護膜6016。與第三層間絕緣膜6008相同，保護膜6016是難以透過材料而導致使由如濕氣、氧等引起發光元件惡化的膜。例如，使用通過RF濺射法等形成的DLC膜、氮化碳膜、氮化矽膜作為保護膜6016。
優選使有機樹脂膜6014的開口6015的邊緣部分變圓，以便防止與有機樹脂膜6014部分重疊的電致發光層6011穿孔。更具體地，希望在開口邊緣的有機樹脂膜的截面表面具有約0.2至2μm範圍的曲率半徑。採用上述結構，可以提高其後將形成的電致發光層和第二電極的覆蓋，且能夠防止電致發光層6011在第一電極6010和第二電極6012中形成的孔中短路。而且，當電致發光層6011的應力被緩解時，能夠減少其中發光區減小的稱為收縮的缺陷，且提高了可靠性。
圖10示出了使用正感光丙烯酸樹脂作為有機樹脂膜6014的實例。感光有機樹脂包括正型和負型，該正型是去除其中被能量如光、電子或離子曝光的區域，負型是不去除其中被曝光的區域。本發明可使用負有機樹脂膜。而且，可使用感光聚醯亞胺來形成有機樹脂膜6014。在使用負丙烯酸形成有機樹脂膜6014的情況下，開口6015的邊緣部分形狀象字母S。在這個時候，希望開口的上部和下部的曲率半徑在0.2至2μm的範圍內。
注意，第一電極6010和第二電極6012中的一個是陽極，而另一個是陰極。
該陽極可以由透光導電氧化物材料如氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)、摻鎵的氧化鋅(GZO)等形成。而且，可使用包括ITO和氧化矽的氧化銦錫（以下稱作為ITSO），或者包括氧化矽的氧化銦，其中添加了2至20%範圍的氧化鋅(ZnO)。此外，陽極可由包括選自由TiN、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr、Ag、Al等構成的組中選擇的一種或多種元素的單層、通過層疊主要包括氮化鈦的膜和主要包括鋁的膜形成的兩層、通過層疊氮化鈦膜、主要包括鋁的膜和氮化鈦膜形成的三層等形成。當陽極由不同於透光導電氧化物材料的材料形成時且當光自陽極側發出時，將陽極形成為光能夠透過這種程度的厚度（優選約5至30 nm）。
陰極可以由金屬、合金、導電化合物或每個都具有低功函數的這些材料的混合物形成。具體地，陰極可以由鹼金屬如Li或Cs、鹼土金屬如Mg、Ca或Sr、包括這些的合金如Mg：Ag、Al：Li或Mg：In、這些的化合物如CaF2 或CaN或者稀土金屬如Yb或Er。當在電致發光層6011中提供電子注入層時，可以使用導電層如Al。當光從陰極側發出時，陰極可由透光導電氧化物材料如氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)、摻鎵的氧化鋅(GZO)等形成。而且，陰極可由包括ITO和氧化矽的氧化銦錫（以下稱作為ITSO）、或者包括氧化矽的氧化銦，其中進一步混合了2至20%範圍的氧化鋅(ZnO)來形成。在使用透光的導電氧化物材料的情況下，優選給其後將形成的電致發光層6011提供電子注入層。通過形成光能夠透過這種程度的厚度（優選約5至30 nm）的陰極，光可以從陰極側發出。在該情況下，通過形成具有透光導電氧化物材料的透光導電膜可抑制陰極的薄層電阻，以便與陰極的上部和下部接觸。
雖然圖10示出了其中從發光元件發出的光傳遞給基板6000側的結構，但發光元件可具有其中光傳遞給它的相對側的結構。
注意，在獲得了圖10中示出的發光裝置後，優選用保護膜（包括當施加熱量和壓力時能夠熔融的層的膜、紫外線固化樹脂膜等）或高氣密且難以除氣的透光覆蓋元件封裝（密封）該發光裝置。當覆蓋元件的內部充滿惰性氣氛或將具有濕氣吸收特性的材料（例如，氧化鋇）設置在覆蓋元件中時，提高了發光元件的可靠性。
雖然本實施例示出了發光裝置作為半導體顯示裝置的實例，但由本發明的製造方法形成的半導體裝置不局限於此。
在可能的範圍內，該實施例可以與實施例模式1至4和實施例1至3中任何一個自由結合。
本申請案以2004年4月23日在日本專利局申請的日本專利申請序列no.2004－127468為基礎，其內容並入這裏作為參考。
100．．．準線性光點
101．．．光點
102．．．半導體膜
103．．．準線性光點
201．．．雷射振盪器
202．．．聚光光學系統
203．．．反射鏡
204．．．聲光元件
205．．．fθ透鏡
206．．．台
207．．．基板
208．．．半導體膜
209．．．定位控制裝置
210．．．定位控制裝置
211．．．準線性光點
300．．．準線性光點
301．．．光點
302．．．半導體膜
303．．．準線性光點
401．．．雷射振盪器
402．．．聚光光學系統
403．．．多角鏡
404．．．fθ透鏡
405．．．台
406．．．基底
407．．．半導體膜
408．．．定位控制裝置
409．．．定位控制裝置
410．．．準線性光點
411．．．反射面
500．．．基板
501．．．基膜
502．．．半導體膜
503．．．半導體膜
507．．．島狀半導體膜
508．．．島狀半導體膜
509．．．島狀半導體膜
520．．．半導體膜
521．．．半導體膜
522．．．氧化膜
523．．．半導體膜
524．．．島狀半導體膜
525．．．島狀半導體膜
526．．．島狀半導體膜
530．．．半導體膜
531．．．半導體膜
532．．．氧化矽膜
533．．．吸氣區
534．．．島狀半導體膜
535．．．島狀半導體膜
536．．．島狀半導體膜
540．．．掩罩
6000．．．基板
6001．．．基膜
6002．．．電晶體
6003．．．島狀半導體膜
6004．．．閘極絕緣膜
6005．．．閘極電極
6006．．．第一層間絕緣膜
6007．．．第二層間絕緣膜
6008．．．第三層間絕緣膜
6010．．．第一電極
6011．．．電致發光層
6012．．．陰極
6013．．．發光元件
6014．．．有機樹脂膜
6015．．．開口
6016．．．保護膜
1101．．．準線性光點
1102．．．準線性光點
1103．．．光點
1104．．．光點
1105．．．半導體膜
1201．．．準線性光點
1202．．．準線性光點
1203．．．光點
1204．．．光點
1205．．．半導體膜
1301．．．雷射振盪器
1302．．．聚光光學系統
1303．．．第二偏轉光學系統
1304．．．fθ透鏡
1305．．．台
1306．．．基板
1307．．．半導體膜
1308．．．定位控制裝置
1309．．．定位控制裝置
1310．．．光點
1311．．．第二偏轉光學系統
1401．．．準線性光點
1402．．．準線性光點
在附圖中：圖1A至1C是示出通過在單軸方向上掃描光點形成準線性光點的步驟的圖；圖2是本發明的雷射照射設備的實例的圖；圖3A至3C是示出通過在聲光元件上偏轉的雷射光束形成準線性光點的步驟的圖；圖4A至4C是示出通過在單軸方向上掃描雷射光束形成準線性光點的步驟的圖；圖5是本發明的雷射照射設備的實例的圖；圖6A至6C是示出通過在多角鏡處偏轉的雷射光束形成準線性光點的步驟的圖；圖7A至7C是示出本發明半導體裝置的製造方法的圖；圖8A至8D是示出本發明半導體裝置的製造方法的圖；圖9A至9D是示出本發明半導體裝置的製造方法的圖；圖10是示出發光裝置中的像素結構的圖，其是由本發明的雷射照射設備形成的半導體裝置中的一個；圖11A至11C是示出通過在單軸方向上掃描光點形成準線性光點的步驟的圖；圖12A至12C是示出通過在單軸方向上掃描光點形成準線性光點的步驟的圖；圖13是示出本發明的雷射照射設備的實例的圖；圖14A至14E是示出通過在單軸方向上掃描光點形成準線性光點的步驟的圖。
201．．．雷射振盪器
202．．．聚光光學系統
203．．．反射鏡
204．．．聲光元件
205．．．fθ透鏡
206．．．台
207．．．基板
208．．．半導體膜
209．．．定位控制裝置
210．．．定位控制裝置
211．．．準線性光點

Claims (14)

  1. 一種半導體裝置的製造方法，包括：首先沿著第一方向用雷射光束對半導體膜的第一區域進行第一掃描以熔融第一區域；和在掃描第一區域後，其次沿著第二方向用雷射光束對半導體膜的第二區域進行第二掃描以熔融第二區域，其中，第一區域與第二區域部分重疊的部分在用雷射光束掃描第二區域期間處於熔融態，以及其中，在形成第一區域後，在100ns內形成第二區域。
  2. 如申請專利範圍第1項的半導體裝置的製造方法，其中，晶體從第一區域經由其中第一區域與第二區域重疊的區域向第二區域連續地生長。
  3. 如申請專利範圍第1項的半導體裝置的製造方法，其中，當用雷射光束照射一部分第二區域時，由於用雷射光束首先掃描第一區域而引起與第二區域重疊的一部分第一區域至少部分地處於熔融態。
  4. 如申請專利範圍第1項的半導體裝置的製造方法，其中，第一區域和第二區域具有線性形狀，和其中，第一方向與第二方向相同，且第一區域與第二區域沿著第一方向部分重疊。
  5. 如申請專利範圍第1項的半導體裝置的製造方法，其中從連續波雷射振盪器發出雷射光束。
  6. 如申請專利範圍第1項的半導體裝置的製造方法，其中從具有100MHz或以上重複頻率的脈衝雷射振盪器發出雷射光束。
  7. 一種半導體裝置的製造方法，包括：藉由用雷射光束照射半導體膜來結晶半導體膜；其中，沿著波狀線或鋸齒狀線用雷射光束掃描包括第一區域和第二區域的半導體膜；其中，當沿著波狀線或鋸齒狀線將雷射光束從第一轉向點經由第二轉向點掃描到第三轉向點時，用以第一轉向點為中心的第一光點照射的第一區域與用以第三轉向點為中心的第二光點照射的第二區域部分重疊；其中，在第一區域完全固化之前，第二區域受到照射；以及其中，在100ns內將雷射光束從第一轉向點掃描到第三轉向點。
  8. 如申請專利範圍第7項的半導體裝置的製造方法，其中，從連續波雷射振盪器發出雷射光束。
  9. 如申請專利範圍第7項的半導體裝置的製造方法，其中，從具有100MHz或以上重複頻率的脈衝雷射振盪器發出雷射光束。
  10. 一種半導體裝置的製造方法，包括：藉由用雷射光束照射半導體膜來結晶半導體膜；其中，沿著梳狀線用雷射光束掃描包括第一區域和第二區域的半導體膜； 其中，當沿著梳狀線將雷射光束從第一個角經由第二和第三個角掃描到第四個角時，用以第一個角為中心的第一光點照射的第一區域與用以第四個角為中心的第二光點照射的第二區域部分重疊；其中，在第一區域完全固化之前，第二區域受到照射；以及其中，在100ns內將雷射光束從第一個角掃描到第四個角。
  11. 如申請專利範圍第10項的半導體裝置的製造方法，其中，從連續波雷射振盪器發出雷射光束。
  12. 如申請專利範圍第10項的半導體裝置的製造方法，其中，從具有100MHz或以上重複頻率的脈衝雷射振盪器發出雷射光束。
  13. 如申請專利範圍第1項的半導體裝置的製造方法，其中在惰性氣氛中進行第一掃描和第二掃描的每一個。
  14. 如申請專利範圍第7或10項的半導體裝置的製造方法，其中在惰性氣氛中用雷射光束掃描半導體膜。
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