CN101256987B - 半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种半导体装置的制造方法，其中在形成于绝缘衬底上的多个半导体膜表面上形成覆盖膜，使用能够使半导体膜在膜厚度方向上完全熔化的激光束照射半导体膜，使得半导体膜完全熔化。在同一个衬底上形成通过控制激光束而晶体的晶面取向被控制的多个晶体半导体膜。此外，使用晶面取向为{001}的晶体区域制造n沟道型薄膜晶体管，并且使用晶面取向为{211}或{101}的晶体区域制造p沟道型薄膜晶体管。

Description

半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有通过使用激光晶化技术形成的晶体结构的半导体膜的制造方法、以及一种包括具有该半导体膜的薄膜晶体管等的半导体装置的制造方法。更详细地，本发明涉及一种包括n沟道型薄膜晶体管及p沟道型薄膜晶体管的半导体装置的制造方法。
背景技术
近年来，已经广泛研究通过使用激光束照射形成在玻璃衬底上的非晶半导体膜来形成具有晶体结构的半导体膜(在下文中称作晶体半导体膜)的激光晶化技术，并且给出许多建议。
利用晶体半导体膜的理由是因为与非晶半导体膜相比较晶体半导体膜具有高迁移率。结果，例如，使用该晶体半导体膜的TFT被利用于一片玻璃衬底上形成有像素部用的TFT、或者像素部用的TFT和驱动电路用的TFT的有源矩阵型液晶显示装置及有机EL(电致发光)显示装置等。
作为晶化方法，除了激光晶化之外，还存在使用退火炉的热退火法和快速热退火法(RTA法)。当使用激光晶化时，只使半导体膜吸收热量而不太提高衬底温度来进行晶化。因此，具有低熔点的材料例如玻璃、塑料等可以用作衬底。结果，可以使用廉价、具有大面积且容易加工的玻璃衬底，并且通过激光晶化可以显著地提高生产效率。
此外，在激光晶化中，将连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束形成为线形状的射束点，一边扫描一边照射半导体膜，移动固相和液相的界面，使得半导体膜的晶体横向生长。通过该方法，可以形成具有晶粒的宽度为几μm且其长度为几十μm，即非常大的晶体(以下称作大粒径晶体)的晶体半导体膜。当将该大粒径晶体用于薄膜晶体管的沟道形成区时，由于在载流子的迁移方向上几乎都不包含晶粒界面，所以对载流子的电阻降低。结果，可以制造迁移率大约为几百cm2/Vs的薄膜晶体管。
此外，作为n型薄膜晶体管的载流子的电子和作为p型薄膜晶体管的载流子的空穴的迁移率依赖于晶体的晶面取向。n型薄膜晶体管在由晶面取向为{001}的晶体形成沟道形成区的情况下，而p型薄膜晶体管在由晶面取向为{211}或{101}的晶体形成沟道形成区的情况下，分别可以获得最高性能(专利文献1)。
[专利文献1]日本专利申请公开2002-246606号公报
然而，在通过使用连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束来形成的具有大粒径晶体的晶体半导体膜中，相邻接的大粒径晶体的晶面取向不一致，并且不朝着一个方向。因此，在使用具有该大粒径晶体的晶体半导体膜制造薄膜晶体管的情况下，在不同的薄膜晶体管之间，沟道形成区的大粒径晶体的晶面取向的分布不相同。换言之，不同的薄膜晶体管的电特性反映晶体的晶面取向而不均匀。
此外，当薄膜晶体管的沟道形成区中存在有多个具有不同晶面取向的晶体时，晶粒界面的陷阱能级增大，因此，薄膜晶体管的电特性降低。
再者，制造包含具有适合n型薄膜晶体管的晶面取向的晶体、以及具有适合p型薄膜晶体管的晶面取向的晶体的晶体半导体膜是很困难的。
发明内容
本发明提供一种晶体半导体膜的制造方法，其可以控制具有不妨碍电子迁移的晶面取向的晶体的形成。此外，还提供一种晶体半导体膜的制造方法，其可以控制具有不妨碍空穴迁移的晶面取向的晶体的形成。此外，还提供一种半导体装置的制造方法，其包括使用晶面取向{001}的晶体形成的n型薄膜晶体管和使用晶面取向{211}或{101}的晶体形成的p型薄膜晶体管。
本发明之一的特征在于：在形成于绝缘衬底上的半导体膜表面上形成覆盖膜，使用能够使半导体膜在膜厚度方向上完全熔化的激光束照射半导体膜，使得半导体膜完全熔化，来形成晶体的晶面取向被控制的晶体半导体膜。
另外，特征在于：在形成于绝缘衬底上的半导体膜表面上形成覆盖膜，使用连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束照射半导体膜，来形成晶体的晶面取向被控制的晶体半导体膜。
作为覆盖膜，使用透过具有用来使半导体膜熔化的充分的能量的激光束的膜。当在半导体膜表面上形成覆盖膜，使用激光束照射半导体膜时，由于覆盖膜具有反射防止效果和蓄热效果，所以可以将激光束吸收到半导体膜而产生的热有效地利用于半导体膜的晶化，并且可以以更低的能量使半导体膜晶化。
此外，当在半导体膜表面上形成有覆盖膜的状态下受到激光束照射时，可以减少熔化的半导体的熔体蒸发。因此，可以抑制半导体的熔体的粘度降低。此外，通过在半导体膜上形成覆盖膜，可以对半导体膜施加某一定的压力。结果，可以抑制横向晶体生长时的半导体熔体的湍流，并且可以容易控制晶体半导体膜的晶体的晶面取向。
此外，根据吸收到半导体膜的激光束的能量，半导体膜的熔融状态不同。这里，使半导体膜吸收半导体膜完全熔化的最低限度的能量或稍微高于此的能量。通过将施加到半导体膜的热量抑制到必要最小限度，可以减少半导体的熔体的蒸发，并且可以抑制横向晶体生长时的半导体的熔体的湍流。结果，可以形成晶面取向被控制为一个方向的大粒径晶体。
此外，根据激光束的扫描速度及功率，吸收到半导体膜的能量不同。此外，根据该吸收热，半导体膜的熔融时间也不同。此外，根据半导体膜的熔融时间，晶体半导体膜的晶体的晶面取向也不同。因此，通过控制半导体膜的熔化时间，可以控制晶面取向。
换言之，通过使用激光束的扫描速度及功率控制吸收到其表面上形成有覆盖膜的状态的半导体膜的激光束的能量，来可以抑制半导体的熔体的粘度降低，抑制半导体的熔体的湍流，来控制晶体半导体膜的晶体的晶面取向及晶粒的尺寸。结果，可以形成具有大粒径晶体且晶面取向被控制的晶体半导体膜。
此外，在半导体膜表面上形成覆盖膜，使用其功率及扫描速度被控制的连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束照射半导体膜，来控制晶核的产生、半导体的熔体的粘度、吸收到半导体膜的能量、半导体膜的熔化时间等，因此可以控制晶体的晶面取向及粒径。
结果，可以形成具有其表面的晶面取向为{001}的晶体的晶体半导体膜。此外，可以形成具有其表面的晶面取向为{211}的晶体的晶体半导体膜。此外，可以形成具有其表面的晶面取向为{101}的晶体的晶体半导体膜。此外，可以形成具有其表面的晶面取向为{001}的晶体区域和其表面的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域的晶体半导体膜。
另外，可以使用晶面取向为{001}的晶体区域制造n沟道型薄膜晶体管，并且使用晶面取向为{211}或{101}的晶体区域制造p沟道型薄膜晶体管。
根据本发明，可以形成晶体的晶面取向被控制的晶体半导体膜。此外，可以形成具有其表面的晶面取向为{001}的晶体的晶体半导体膜。此外，可以形成具有其表面的晶面取向为{211}的晶体的晶体半导体膜。此外，可以形成具有其表面的晶面取向为{101}的晶体的晶体半导体膜。此外，可以形成具有其表面的晶面取向为{001}的晶体区域和其表面的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域的晶体半导体膜。
而且，可以制造包括使用其表面的晶面取向为{001}的晶体区域制造的n沟道型薄膜晶体管和使用其表面的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域制造的p沟道型薄膜晶体管的半导体装置。
附图说明
图1A至1E是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图2A至2E是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图3A至3E是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图4A至4E是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图5A至5D是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图6是说明本发明的晶体半导体膜的制造条件的截面图；
图7是说明能够应用于本发明的激光装置的斜视图；
图8是说明本发明的晶体半导体膜的晶面取向的斜视图；
图9A至9D是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图10A至10C是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图11A至11C是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图12是说明能够应用于本发明的发光元件的等效电路的图；
图13A至13E是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图14A至14D是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图15A至15C是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图16A至16D是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；
图17是说明本发明的半导体装置的结构的图；
图18A至18F是说明本发明的半导体装置的用途的图；
图19A至19F是说明使用本发明的半导体装置的电子设备的图；
图20是说明使用本发明的半导体装置的电子设备的结构的图；
图21是说明使用本发明的半导体装置的电子设备的展开图；
图22A和22B是说明本发明的半导体装置的俯视图；
图23A至23F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图24A至24F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图25A至25F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图26A至26F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图27A至27F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图28A至28F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图29A至29F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图30A至30F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图31A至31F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图32A至32F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图33A至33F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图34A至34F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图；
图35A至35F是表示通过EBSP测定来获得了的实施例的晶体硅膜的取向分布图像及定向比的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。但是，本发明可以通过多种不同的方式来实施，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围内可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下的实施方式所记载的内容中。注意，在说明实施方式的全部附图中，相同部分或具有相同功能的部分由相同的附图标记表示，并且省略重复说明。
实施方式1
在本实施方式中，参照图1A至1E、图6至图8说明如下晶体半导体膜的制造方法，即，在非晶半导体膜上形成覆盖膜，隔着该覆盖膜使用连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束照射非晶半导体膜，来制造具有其表面的晶面取向为{001}的晶体和晶面取向为{211}或{101}的晶体的晶体半导体膜。
首先，如图1A所示那样，在具有绝缘表面的衬底100的一个表面上形成用作基底膜的绝缘膜101。用作基底膜的绝缘膜101通过适当地使用厚度为50nm至150nm的氧化硅膜、氮化硅膜、氮含量多于氧含量的氮氧化硅膜、以及氧含量多于氮含量的氧氮化硅膜等形成。作为具有绝缘表面的衬底100，例如使用厚度为0.7mm的玻璃衬底。此外，作为用作基底膜的绝缘膜101，通过等离子体CVD法形成厚度为50nm的氮氧化硅膜，然后通过等离子体CVD法形成厚度为100nm的氧氮化硅膜。
注意，用作基底膜的绝缘膜101根据需要形成即可，就是说，在衬底100是玻璃的情况下，防止来自玻璃的杂质扩散到半导体膜102，而在衬底100是石英的情况下，不需要形成。此外，也可以在绝缘膜101和衬底100之间设置剥离膜，工序结束后从衬底100剥离半导体元件。
接下来，通过等离子体CVD法在绝缘膜101上形成厚度为10nm以上且100nm以下，优选为20nm以上且80nm以下的非晶半导体膜作为半导体膜102。
作为半导体膜102，虽然在本实施方式中使用非晶硅，但是也可以使用硅锗(Si1-xGex(0＜x＜0.1))等，还可以使用单晶为金刚石结构的碳化硅(SiC)。
此外，在所述半导体膜102是非晶半导体膜的情况下，也可以在形成半导体膜102之后加热半导体膜。所述加热处理是用来从非晶半导体膜脱氢的处理。注意，该脱氢处理是为了防止当照射激光束时半导体膜102喷出氢气体而进行的，因此，如果包含在半导体膜102中的氢少，就可以从略。这里，将半导体膜102在500℃的电炉内加热一个小时。
虽然在本实施方式中表示使用非晶硅作为半导体膜102的例子，但是也可以使用多晶硅，该多晶硅可以通过如下方法形成，即，例如在形成非晶硅膜之后，对该非晶硅膜微量添加镍、钯、锗、铁、锡、铅、钴、铂、铜、金等元素，然后在500℃至750℃的温度下进行一分钟至十个小时的热处理。
接下来，在半导体膜102上形成厚度为200nm以上且1000nm以下的SiNxOy(0≤x≤1.5，0≤y≤2，0≤4x+3y≤6)膜作为覆盖膜103。注意，对所述覆盖膜103而言，如果过薄，就不容易控制后面要形成的晶体半导体膜的晶面取向，因此优选形成为200nm以上且1000nm以下的厚度。
覆盖膜103可以通过以甲硅烷、氨、以及一氧化二氮为反应气体，使用等离子体CVD法来形成。注意，一氧化二氮是用作氧化剂的，也可以代替使用具有氧化效果的氧气。通过使用这种气体，可以形成氧含量多于氮含量的氧氮化硅(以下称作SiNxOy(x＜y))膜。此外，覆盖膜103可以通过以甲硅烷及氨为反应气体，使用等离子体CVD法来形成。通过使用这种气体，可以形成氮含量多于氧含量的氮氧化硅(以下称作SiNxOy(x＞y))膜。
作为覆盖膜103，优选地是，相对于激光束的波长具有足够的透过率，热膨胀系数等的热性值和延性等值接近于相邻的半导体膜。此外，覆盖膜103优选为与后面要形成的薄膜晶体管的栅极绝缘膜同样地硬且蚀刻速度较慢的细致膜。作为一例，优选为通过使用7.13％的氟化氢铵及15.4％的氟化铵的混合水溶液或氢氟酸水溶液在20℃的温度下以1nm/min以上且150nm/min以下，优选以10nm/min以上且130nm/min以下的蚀刻速度蚀刻的细致膜。此外，作为一例，优选为通过使用氢氟烃(HFC)气体以100nm/min以上且150nm/min以下，优选以110nm/min以上且130nm/min以下的蚀刻速度进行干式蚀刻的细致膜。这种硬且细致的膜例如可以通过降低成膜率来形成。作为覆盖膜103形成细致膜使得热传导率提高，并且防止由照射到覆盖膜及半导体膜的激光束导致的过度蓄热。从而，由于可以减少半导体的熔体的蒸发，因此可以抑制半导体的熔体的粘度的降低，使得能够抑制半导体的熔体的湍流。
此外，当在半导体膜表面上形成有覆盖膜的状态下，照射激光束时，可以减少半导体的熔体的蒸发，可以抑制半导体的熔体的粘度的降低，使得能够抑制半导体的熔体的湍流。此外，由于通过在半导体膜表面上形成覆盖膜，将固定的压力施加到半导体膜，所以可以抑制半导体的熔体的湍流。结果，容易控制晶体半导体膜的晶体的晶面取向。
注意，在覆盖膜中包含很多氢的情况下，以与半导体膜102同样的方式进行加热处理，以便脱氢。
接下来，如图1B所示，使用第一激光束105照射半导体膜102的一部分，来形成其表面的晶面取向为{001}的晶体区域106。注意，在晶体区域106中，其表面的晶面取向为{001}的晶体所占有的比例优选为四成以上且十成以下。
第一激光束105可以从覆盖膜103一侧照射半导体膜102。此外，在衬底100具有透光性的情况下，可以从衬底100一侧照射半导体膜102。这里，使用第一激光束105从覆盖膜103一侧照射半导体膜102。
第一激光束105优选具有半导体膜完全熔融的最低限度的能量或稍微高于该能量的能量。通过将施加到半导体膜的热量限制到必要最小限度，可以抑制半导体的熔体的湍流，并且可以抑制因湍流而导致产生超过所需的晶核。结果，可以形成大粒径晶体。
在此，参照图6说明激光束的扫描速度和功率的关系、以及要形成的晶体半导体膜表面的晶面取向。在图6中，横轴表示激光束的扫描速度，而纵轴表示激光束的功率。
区域141是能够形成其晶体为大粒径晶体且其表面的晶面取向为{001}的晶体半导体膜的区域。注意，关于晶体的晶面取向，将等价晶面取向族如(100)、(010)、(001)、以及所述晶面取向中的每一个“1”分别是“-1”的晶面取向汇总表示为{001}。
区域142是能够形成其晶体为大粒径晶体且其表面的晶面取向为{211}的晶体半导体膜的区域。注意，关于晶体的晶面取向，将等价晶面取向族如(211)、(121)、(112)、以及所述晶面取向中的每一个“1”和“2”中的一方或双方分别是负值的晶面取向汇总表示为{211}。
区域143是能够形成其晶体为大粒径晶体且其表面的晶面取向为{101}的晶体半导体膜的区域。注意，关于晶体的晶面取向，将等价晶面取向族如(101)、(011)、(110)、以及所述晶面取向中的每一个“1”分别是“-1”的晶面取向汇总表示为{101}。
区域144是形成具有小粒径晶体的晶体半导体膜的区域。注意，小粒径晶体是指具有大致圆形的形状且晶体粒径为亚微米的晶体。这种晶体是因半导体膜受到不具有用来使半导体膜向膜厚度方向完全熔融的充分的功率的激光束的照射而形成的。
区域145是晶体半导体膜的一部分蒸发的区域。区域146是能够形成其晶体为大粒径晶体且晶体的晶面取向不整齐的晶体半导体膜的区域。这种晶体由于超过要形成大粒径晶体所需要的能量的多余能量被供应到半导体膜中，所以产生很多湍流而导致其晶面取向变成不整齐。
第一激光束105的扫描速度和功率的关系优选为满足图6的区域141的关系，换言之，第一激光束105的功率优选高于形成小粒径晶体的范围且小于形成表面(观察面A)的晶面取向为{211}的晶体的范围。结果，可以形成晶体表面的晶面取向为{001}的晶体区域。注意，在晶体区域106中，晶体表面的晶面取向为{001}的比例优选为四成以上且十成以下。当在晶体区域106中，晶体表面的晶面取向为{001}的比例为四成以上且十成以下时，不妨碍电子迁移的晶面取向的定向比高，因此，通过使用该晶体可以提高n沟道型薄膜晶体管的迁移率。
注意，当使用第一激光束105使半导体膜晶化时，可以分别在平行于激光束的扫描方向的方向和平行于表面且垂直于激光束的扫描方向的方向上，以四成以上且十成以下的比例，优选以六成以上且十成以下的比例，形成晶面取向朝着一个方向的晶体。换言之，在交叉的三个面中，分别可以形成以一定的比例以上具有一定的晶面取向的晶体。结果，可以形成类似于单晶结构的多晶区域。
接下来，如图1C所示，使用第二激光束108照射半导体膜102的一部分，来形成其表面的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域110。注意，在晶体区域110中，其表面的晶面取向为{211}或{101}的晶体比例优选为四成以上且十成以下。
第二激光束108可以从覆盖膜103一侧照射半导体膜102。此外，衬底100具有透光性的情况下，可以从衬底100一侧照射半导体膜102。这里，使用第二激光束108从覆盖膜103一侧照射半导体膜102。
此外，第二激光束108的扫描速度和功率可以包含在图6的区域142中，换言之，第二激光束108的功率优选高于形成小粒径晶体的范围或形成其表面的晶面取向为{001}的晶体的范围，并且低于半导体膜的一部分发生烧蚀的范围或形成晶面取向不整齐的大粒径晶体的范围。结果，可以形成晶体表面的晶面取向为{211}的晶体区域。注意，在晶体区域110中，晶体表面的晶面取向为{211}的比例优选为四成以上且十成以下。当在晶体区域110中，晶体表面的晶面取向为{211}的比例为四成以上且十成以下时，不妨碍空穴迁移的晶面取向的定向比高，因此，通过使用该晶体可以提高p沟道型薄膜晶体管的迁移率。
此外，第二激光束108的扫描速度和功率可以包含在图6的区域143中，换言之，第二激光束的功率优选高于形成小粒径晶体的范围，并且低于半导体膜的一部分发生烧蚀的范围或形成晶面取向不整齐的大粒径晶体的范围。结果，可以形成晶体表面的晶面取向为{101}的晶体区域。注意，在晶体区域110中，晶体表面的晶面取向为{101}的比例优选为四成以上且十成以下。当在晶体区域110中，晶体表面的晶面取向为{101}的比例为四成以上且十成以下时，不妨碍空穴迁移的晶面取向的定向比高，因此，通过使用该晶体可以提高p沟道型薄膜晶体管的迁移率。
注意，当使用第二激光束108使半导体膜晶化时，可以分别在平行于激光束的扫描方向的方向和平行于半导体膜的表面且垂直于激光束的扫描方向的方向上，以四成以上且十成以下的比例，优选以六成以上且十成以下的比例，形成晶面取向朝着一个方向的晶体。换言之，在交叉的三个面上，分别可以形成以一定的比例以上具有一定的晶面取向的晶体。结果，可以形成类似于单晶结构的多晶区域。
通过以上工序，如图1D所示，可以制造具有其表面的晶面取向为{001}的晶体区域106、以及其表面的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域110的晶体半导体膜。
这里，说明用来使用激光束照射非晶半导体膜来晶化的激光振荡器及形成射束点的光学系统。
如图7所示，作为激光振荡器11a和11b，分别使用具有由半导体膜102吸收几十％以上的波长的激光振荡器。典型地，可以使用二次谐波或三次谐波。这里，准备总和最大输出为20W且利用LD(激光二极管)激发的连续振荡激光器(YVO4，二次谐波(波长为532nm))。不一定需要限定于二次谐波，但是，二次谐波在能量效率方面优于更高次的谐波。
在本发明中使用的激光功率在可以完全熔化半导体膜的范围内且在可以形成其表面的晶面取向为{001}与{211}或{101}的晶体半导体膜的范围内。当使用低于该范围的激光功率时，半导体膜不能完全熔化而导致形成晶体的晶面取向不朝某一定的方向一致且具有小粒径晶体的晶体半导体膜。因此，在图7的情况下准备两个激光振荡器，但是，只要输出足够，可以准备一个激光振荡器。当使用高于该范围的激光功率时，在半导体膜中产生许多晶核，并且从该晶核中，产生不规则的晶体生长，从而形成具有不均匀的晶粒位置、尺寸和晶面取向的晶体半导体膜。
当使用连续振荡激光照射半导体膜102时，能量连续地供应到半导体膜102，因此，一旦使半导体膜处于熔融状态，可以保持该状态。此外，可以通过扫描连续振荡激光移动半导体膜的固相和液相界面，可以沿着该移动方向形成在一个方向上较长的晶粒。使用固体激光器是因为与气体激光器等相比较，输出具有高稳定性且可以期待稳定处理。
注意，不局限于连续振荡激光，也可以使用重复频率为10MHz以上的脉冲振荡激光。
当使用具有高重复频率的脉冲振荡激光时，只要激光的脉冲间隔短于从半导体膜熔化到半导体膜凝固的时间，可以一直使半导体膜在整个膜厚度方向上保持为熔融状态。因此，可以形成由通过固相和液相界面的移动而在一个方向上横向生长的长度长的晶粒组成的半导体膜。
在本实施方式中，YVO4激光器用于激光振荡器11a和11b，但是，也可以使用其他连续振荡激光器以及重复频率为10MHz以上的脉冲振荡激光器。例如，作为气体激光器，存在Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器等。作为固体激光器，存在YAG激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、KGW激光器、KYW激光器、变石(alexandrite，又译紫翠玉宝石)激光器、Ti：蓝宝石激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器等。而且，存在陶瓷激光器例如YAG激光器、Y2O3激光器、GdVO4激光器、YVO4激光器等。作为金属蒸气激光器，存在氦镉激光器等。
此外，在激光振荡器11a和激光振荡器11b中，可以使用TEM00(单横向模)使激光束振荡而射出，通过该方法可以提高在被照射表面上获得的线形射束点的能量均匀性，因此是优选的。
使用这些激光振荡器发射的激光的光学处理的概要为如下那样。从激光振荡器11a和激光振荡器11b分别以相同的能量发射激光束12a和激光束12b。从激光振荡器11b发射的激光束12b通过波长板13改变偏振方向，这是为了使用偏振片14合成偏振方向互不相同的两个激光束。
在使激光束12b穿过波长板13之后，由反射镜22反射，进入偏振片14，并且由该偏振片14合成激光束12a和激光束12b来形成激光束12。此时，调节波长板13和偏振片14，使得已经穿过波长板13和偏振片14的光具有适当的能量。注意，在本实施方式中，将偏振片14用于激光束的合成，但是，也可以使用其他光学元件例如偏振光束分束器等。
由偏振片14合成的激光束12由反射镜15反射，并且该激光束的截面通过焦距例如为150mm的柱面透镜16、以及焦距例如为20mm的柱面透镜17在被照射表面18上形成为线形。注意，对应于激光照射装置的光学系统的设置状况而提供反射镜15即可。
此时，柱面透镜16作用于形成在被照射表面18上的射束点的长度方向，而柱面透镜17作用于其宽度方向。因此，在被照射表面18上形成例如长度大约为500μm且宽度大约为20μm的线形射束点。注意，虽然在本实施方式中，为了将射束点形成为线形而使用柱面透镜，但是，本发明不局限于此，也可以使用其他光学元件例如球面透镜等。并且，柱面透镜的焦距不局限于上述的值，而可以任意设置。
此外，虽然在本实施方式中，使用柱面透镜16和17进行激光束的成形，但是，也可以另行提供将激光束扩展成线形的光学系统和在被照射表面上微细聚光的光学系统。例如，为了获得激光束的线形截面，可以使用柱面透镜阵列、衍射光学元件、光学波导等。另外，当使用矩形激光介质时，也可以在发射阶段获得激光束的线形截面。
在本发明中，如上所述那样，可以使用陶瓷激光器。由于当使用陶瓷激光器时，可以相对自由地进行激光介质的成形，因此陶瓷激光器适合用于制造这种激光束。注意，以线形形成的激光束的截面形状优选为其宽度尽可能地窄，使得半导体膜中的激光束能量的密度增加，因此可以缩短工序时间。
接下来，说明激光束的照射方法。为了以相对高速度操作形成有由覆盖膜103覆盖的半导体膜102的被照射表面18，将此固定到吸附式载物台19。吸附式载物台19可以通过X轴单轴轨道20和Y轴单轴轨道21在与被照射表面18平行的平面上向XY方向移动。以线形射束点的长度方向和Y轴一致的方式布置吸附式载物台19。
接下来，使被照射表面18沿着射束点的宽度方向，即X轴移动，并且使用激光束照射被照射表面18。这里，以X轴单轴轨道20的扫描速度为10cm/sec以上且100cm/sec以下，并且从两个激光振荡器分别以2W以上且15W以下的能量发射激光束，合成后的激光输出是4W以上且30W以下。因这种激光束的照射而形成半导体完全熔融的区域，在凝固过程中晶体生长，从而可以形成本发明的晶体半导体膜。
注意，从TEM00方式的激光振荡器发射的激光束的能量分布一般是高斯分布。可以由用于激光束照射的光学系统改变彼此垂直的三个面处的晶面取向被控制的晶粒形成的区域的宽度。例如，通过使用透镜阵列例如柱面透镜阵列或复眼微透镜、衍射光学元件、光学波导等，可以使激光束的强度均匀。
通过使用其强度均匀化的激光束照射半导体膜102，可以在受到激光束的照射的区域中，以对于表面的垂直方向的晶面取向被控制的晶粒形成。
注意，虽然在本实施方式中，使用通过利用X轴单轴轨道20和Y轴单轴轨道21移动作为被照射表面18的半导体膜102的方式，但是本发明不局限于此，作为激光束的扫描方法可以利用如下方法：固定被照射表面18而移动激光束的照射位置的照射系统移动方法；固定激光束的照射位置而移动被照射表面18的被照射表面移动方法；或者组合上述两种方法的方法。
再者，如上所述那样由于由上述光学系统形成的射束点在长轴方向上的能量分布是高斯分布，因此小粒径晶体形成在该高斯分布的两端，即具有低能量密度的部分。于是，可以通过在被照射表面18的前面提供槽缝等截取激光束的一部分，以便仅使用具有足够形成膜表面的晶面取向被控制的晶体的能量的激光束照射被照射表面18；或者通过在覆盖膜103上形成反射激光束的金属膜等来形成图案，以使激光束只到达想要形成晶面取向被控制的晶体的部分的半导体膜。
此外，为了更有效地利用从激光振荡器11a和激光振荡器11b发射的激光束，通过使用光束均化器例如透镜阵列或衍射光学元件等，可以使射束点在长度方向上的能量均匀地分布。此外，可以以形成了的晶体半导体膜的宽度移动Y轴单轴轨道21，并且以预定的速度再次扫描X轴单轴轨道20。通过重复一系列的这种操作，可以有效地晶化半导体膜的整个表面。
接着，通过进行蚀刻去除覆盖膜，然后，在晶体半导体膜上涂敷抗蚀剂，曝光并显影该抗蚀剂，从而将抗蚀剂形成为所希望的形状。此外，使用这里形成的抗蚀剂作为掩模进行晶体半导体膜的蚀刻来形成预定形状的晶体半导体膜。然后，去除抗蚀剂掩模。
通过上述工序，可以形成其表面的晶面取向为{001}且具有预定形状的晶体半导体膜、以及其表面的晶面取向为{211}或{101}且具有预定形状的晶体半导体膜。
注意，也可以在向晶体半导体膜上涂敷抗蚀剂之前，进行晶体半导体膜的薄膜化。典型地，也可以进行蚀刻，以使晶体半导体膜的整个表面的厚度为10nm以上且30nm以下。再者，也可以在晶体半导体膜上涂敷抗蚀剂，通过曝光并显影来形成具有所希望的形状的抗蚀剂，以该抗蚀剂为掩模，将晶体半导体膜蚀刻为所希望的形状，然后进行具有所希望的形状的晶体半导体膜的薄膜化。具体地，也可以进行蚀刻，以使具有所希望的形状的晶体半导体膜的厚度为10nm以上且30nm以下。由于当使用这样厚度薄的晶体半导体膜形成薄膜晶体管时，薄膜晶体管是沟道形成区为完全耗尽型的晶体管，因此可以制造迁移率高的薄膜晶体管。
接下来，如图1E所示，使用其表面的晶面取向为{001}且具有预定形状的晶体半导体膜制造n沟道型薄膜晶体管150，并且使用其表面的晶面取向为{211}或{101}且具有预定形状的晶体半导体膜制造p沟道型薄膜晶体管151。
接下来，描述通过本实施方式制造的晶体半导体膜的晶面取向。在本实施方式中，可以对通过蚀刻去除覆盖膜的晶体半导体膜的晶粒的晶面取向进行EBSP(电子背散射衍射图案)测定。首先，说明EBSP的基本事项，接着在添加补充说明的同时，解释其结果。
EBSP是指如下方法，即，向扫描型电子显微镜(SEM)连接EBSP检测器，分析当使用会聚电子束照射在扫描型电子显微镜中高度倾斜的样品时产生的各个晶体的衍射图像(EBSP图像)的方向，并且根据其方向数据和测量点的位置信息(x，y)测定样品的晶体的晶面取向。
当使电子射线进入晶体半导体膜时，也在背面发生非弹性散射，并且也可以在样品中观察到布拉格衍射的晶体晶面取向特有的线形图案。这里，该线形图案一般称作菊池线。EBSP法通过分析反映在检测器中的菊池线来获得晶体半导体膜的晶体的晶面取向。
一般来说，在具有多晶结构的样品中，每个晶粒具有不同的晶面取向。因此，每当移动晶体半导体膜的照射位置时，使用电子射线照射样品，并且分析每个照射位置上的晶体晶面取向。如此，可以获得具有平整表面的晶体半导体膜的晶体晶面取向或取向信息。由于测量区域越宽，可以获得越多的晶体半导体膜整体的晶体晶面取向的趋势，所以测量点越多，可以越详细地获得测量区域中的晶体晶面取向的信息。
在本实施方式中形成的晶体半导体膜中，如下那样地设定矢量a至c以及观察面A至C。矢量a与衬底表面及矢量c垂直，矢量c与激光束的扫描方向(即，晶粒的生长方向)及衬底表面平行，矢量b与衬底表面平行且与晶粒的生长方向垂直，就是说，矢量b与矢量a及矢量c彼此垂直。
此外，如图8所示，将彼此垂直的三个矢量(矢量a、矢量b、以及矢量c)分别是法线矢量的三个面分别设定为观察面A、观察面B、以及观察面C。
在本实施方式中，控制与衬底表面及矢量c垂直的矢量a为法线矢量的观察面A(即，晶体半导体膜的表面)中的晶体晶面取向的生长，来形成具有{001}的晶面取向的晶体区域和具有{211}或{101}的晶面取向的晶体区域。
因此，晶体内部的晶面取向不能仅仅根据通过测定晶体的一个观察面获得的晶面取向来确定。这是因为，即使只在一个观察面上晶面取向朝一个方向一致，如果在其他观察面上晶面取向不一致，也不能说其晶体内部的晶面取向一致的缘故。因此，根据至少两个表面的晶面取向，再者根据更多表面的信息越多，晶体内部的晶面取向的精度越增高。
就是说，如果在测定区域内三个面的晶面取向分布都是均匀的，就可以将此看作近似单晶体。因此，可以根据这些三个观察面A至C的信息，高精度地特定晶体晶面取向。
在半导体膜上形成覆盖膜，然后使用连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束隔着该覆盖膜照射半导体膜，可以形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域和观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域。
观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域具有不妨碍电子迁移的晶面取向，观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域具有不妨碍空穴迁移的晶面取向。因此，使用观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域制造n型薄膜晶体管，并且使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域制造p型薄膜晶体管，来可以制造提高各自的迁移率的半导体装置。
实施方式2
在本实施方式中，参照图2A至2E说明通过采用与上述实施方式不同的覆盖膜的结构，制造具有观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域和观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域的晶体半导体膜的方法。
与实施方式1同样，如图2A所示，在具有绝缘表面的衬底100的一个表面上形成用作基底膜的绝缘膜101。接着，通过等离子体CVD法在绝缘膜101上形成厚度为10nm以上且100nm以下，优选为20nm以上且80nm以下的非晶半导体膜作为半导体膜102。
此外，也可以在形成半导体膜102之后在500℃的电炉内加热一个小时。所述加热处理是在半导体膜102是非晶半导体膜的情况下，用来从该非晶半导体膜脱氢的处理。注意，该脱氢处理是为了防止当照射激光束时半导体膜102喷出氢气体而进行的，因此，如果包含在半导体膜102中的氢少，就可以从略。
接下来，在半导体膜102上层叠覆盖膜103a、103b。覆盖膜103a、103b的总和厚度优选为200nm以上且1000nm以下。此外，接触于半导体膜102的覆盖膜103a的厚度优选为50nm以上。这是因为如下缘故，即，在接触于半导体膜102的覆盖膜103a的厚度小于50nm的情况下，当使用激光束照射半导体膜102时，覆盖膜103a熔融于半导体膜102中，覆盖膜的质量随着半导体膜的膜厚度变化而改变。
作为覆盖膜103a、103b，分别形成组成互不相同的SiNxOy(0≤x≤1.5、0≤y≤2、0≤4x+3y≤6)膜。在本实施方式中，作为覆盖膜103a形成厚度为100nm的SiNxOy(x＞y)膜，作为覆盖膜103b形成厚度为300nm的SiNxOy(x＜y)膜。注意，在覆盖膜103a、103b包含很多氢的情况下，与半导体膜102同样地进行用来脱氢的加热处理。
接下来，如图2B所示，使用第一激光束105从覆盖膜103a、103b一侧照射半导体膜102的一部分，来形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域106。注意，在晶体区域106中，晶体的晶面取向{001}的比例优选为四成以上且十成以下。
注意，当使用实施方式1所示的第一激光束105进行半导体膜102的晶化时，可以在观察面B及观察面C中分别以四成以上且十成以下，优选以六成以上且十成以下的比例形成晶面取向朝着一个方向的晶体。就是说，可以在观察面A、B、以及C中分别形成以四成以上且十成以下，优选以六成以上且十成以下具有一定的晶面取向的晶体。
接下来，如图2C所示，使用实施方式1所示的第二激光束108从覆盖膜103a、103b一侧照射半导体膜102的一部分，来形成观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域110。注意，在晶体区域110中，晶体的晶面取向{211}或{101}的比例优选为四成以上且十成以下。
注意，当使用实施方式1所示的第二激光束进行半导体膜的晶化时，可以在观察面B及观察面C中分别以四成以上且十成以下，优选以六成以上且十成以下的比例形成晶面取向朝着一个方向的晶体。就是说，可以在观察面A、B、以及C中分别形成以四成以上且十成以下，优选以六成以上且十成以下具有一定的晶面取向的晶体。
通过上述工序，如图2D所示，可以制造具有观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域106和观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域110的晶体半导体膜。
接着，通过进行蚀刻去除覆盖膜，然后，在晶体半导体膜上涂敷抗蚀剂，曝光并显影该抗蚀剂，从而将抗蚀剂形成为所希望的形状。此外，使用这里形成的抗蚀剂作为掩模进行晶体半导体膜的蚀刻来形成预定形状的晶体半导体膜。然后，去除抗蚀剂掩模。
注意，也可以与实施方式1同样地进行晶体半导体膜的薄膜化。典型地，也可以进行蚀刻，以使晶体半导体膜的整个表面的厚度为10nm以上且30nm以下。由于当使用这样厚度薄的晶体半导体膜形成薄膜晶体管时，晶体管成为沟道形成区是完全耗尽型的薄膜晶体管，因此可以制造迁移率高的薄膜晶体管。
通过上述工序，可以形成观察面A的晶面取向为{001}且具有预定形状的晶体半导体膜、以及观察面A的晶面取向为{211}或{101}且具有预定形状的晶体半导体膜。
接下来，如图2E所示，使用观察面A的晶面取向为{001}且具有预定形状的晶体半导体膜制造n沟道型薄膜晶体管150，并且使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}且具有预定形状的晶体半导体膜制造p沟道型薄膜晶体管151。
通过上述工序，在半导体膜上形成覆盖膜，然后使用连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束隔着该覆盖膜照射半导体膜，可以形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域和观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域。
观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域具有不妨碍电子迁移的晶面取向，观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域具有不妨碍空穴迁移的晶面取向。因此，使用观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域制造n型薄膜晶体管，并且使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域制造p型薄膜晶体管，来可以制造提高了各自的迁移率的半导体装置。
实施方式3
在本实施方式中，参照图3A至3E说明通过采用与上述实施方式不同的覆盖膜的结构，制造具有观察面A的晶面取向为{001}的晶体和观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体的晶体半导体膜的方法。
与实施方式1同样，如图3A所示，在具有绝缘表面的衬底100的一个表面上形成用作基底膜的绝缘膜101。接着，通过等离子体CVD法在绝缘膜101上形成厚度为10nm以上且100nm以下，优选为20nm以上且80nm以下的非晶半导体膜作为半导体膜102。
此外，也可以在形成半导体膜102之后在500℃的电炉内加热一个小时。所述加热处理是用来从非晶半导体膜脱氢的处理。注意，该脱氢处理是为了防止当使用激光束照射时半导体膜102喷出氢气体而进行的，因此，如果包含在半导体膜102中的氢少，就可以从略。
接下来，在半导体膜102上形成具有预定形状的覆盖膜111、112。覆盖膜111、112的厚度分别优选为200nm以上且1000nm以下。此外，作为覆盖膜111、112，分别形成组成互不相同的SiNxOy(0≤x≤1.5、0≤y≤2、0≤4x+3y≤6)膜。当作为覆盖膜使用SiNxOy(x＞y)膜时，比较容易在观察面A中优先地形成晶面取向为{001}的晶体。另一方面，当作为覆盖膜使用SiNxOy(x＜y)膜时，比较容易在观察面A中优先地形成晶面取向为{211}或{101}的晶体。因此，优选在后面要形成n沟道型薄膜晶体管的区域中形成SiNxOy(x＞y)膜作为覆盖膜111，而在后面要形成p沟道型薄膜晶体管的区域中形成SiNxOy(x＜y)膜作为覆盖膜112。
通过等离子体CVD法等在非晶半导体膜的整个表面上形成SiNxOy(x＞y)和SiNxOy(x＜y)中的一方，然后以通过光刻工艺形成的抗蚀剂为掩模将SiNxOy(x＞y)和SiNxOy(x＜y)中的一方蚀刻为所希望的形状，来形成覆盖膜111。接着，在覆盖膜111及非晶半导体膜上形成SiNxOy(x＞y)和SiNxOy(x＜y)中的另一方，然后以通过光刻工艺形成的抗蚀剂为掩模将SiNxOy(x＞y)和SiNxOy(x＜y)中的另一方蚀刻为所希望的形状，来形成覆盖膜112。注意，此时，优选形成与覆盖膜112相比蚀刻速度慢的膜作为覆盖膜111。结果，可以在蚀刻SiNxOy(x＞y)和SiNxOy(x＜y)中的另一方的同时，使SiNxOy(x＞y)和SiNxOy(x＜y)中的一方残留。
注意，在覆盖膜111、112中包含很多氢的情况下，与半导体膜102同样地进行用来脱氢的加热处理。
接下来，如图3B所示，使用实施方式1所示的第一激光束105从覆盖膜111一侧照射半导体膜102的一部分，来形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域106。注意，在晶体区域106中，晶体的观察面A的晶面取向{001}的比例优选为四成以上且十成以下。
注意，当使用实施方式1所示的第一激光束105进行半导体膜的晶化时，可以在观察面B及观察面C中分别以四成以上且十成以下，优选以六成以上且十成以下的比例形成晶面取向朝着一个方向的晶体。就是说，可以在观察面A、B、以及C中分别形成以四成以上且十成以下，优选以六成以上且十成以下具有一定的晶面取向的晶体。
接下来，如图3C所示，使用实施方式1所示的第二激光束108从覆盖膜112一侧照射半导体膜102的一部分，来形成观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域110。注意，在晶体区域110中，晶体的晶面取向{211}或{101}的比例优选为四成以上且十成以下。
注意，当使用实施方式1所示的第二激光束进行半导体膜的晶化时，可以在观察面B及观察面C中分别以四成以上且十成以下，优选以六成以上且十成以下的比例形成晶面取向朝着一个方向的晶体。就是说，可以在观察面A、B、以及C中分别形成以四成以上且十成以下，优选以六成以上且十成以下具有一定的晶面取向的晶体。
通过上述工序，如图3D所示，可以制造具有观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域106和观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域110的晶体半导体膜。
接着，通过进行蚀刻去除覆盖膜111、112，然后，在晶体半导体膜上涂敷抗蚀剂，曝光并显影该抗蚀剂，从而将抗蚀剂形成为所希望的形状。此外，使用这里形成的抗蚀剂作为掩模进行晶体半导体膜的蚀刻来形成预定形状的晶体半导体膜。然后，去除抗蚀剂掩模。
注意，也可以与实施方式1同样地进行晶体半导体膜的薄膜化。典型地，也可以进行蚀刻，以使晶体半导体膜的整个表面的厚度为10nm以上且30nm以下。由于当使用这样厚度薄的晶体半导体膜形成薄膜晶体管时，晶体管成为沟道形成区是完全耗尽型的薄膜晶体管，因此可以制造迁移率高的薄膜晶体管。
通过上述工序，可以形成观察面A的晶面取向为{001}且具有预定形状的晶体半导体膜、以及观察面A的晶面取向为{211}或{101}且具有预定形状的晶体半导体膜。
接下来，如图3E所示，使用观察面A的晶面取向为{001}且具有预定形状的晶体半导体膜制造n沟道型薄膜晶体管150，并且使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}且具有预定形状的晶体半导体膜制造p沟道型薄膜晶体管151。
如本实施方式所示，在半导体膜上形成覆盖膜，然后使用连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束隔着该覆盖膜照射半导体膜，可以形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域和观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域。
观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域具有不妨碍电子迁移的晶面取向，观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域具有不妨碍空穴迁移的晶面取向。因此，使用观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域制造n型薄膜晶体管，并且使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域制造p型薄膜晶体管，来可以制造提高各自的迁移率的半导体装置。
实施方式4
在本实施方式中，参照图4A至4E说明通过采用与上述实施方式不同的覆盖膜的结构，制造具有观察面A的晶面取向为{001}的晶体和观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体的晶体半导体膜的方法。
与实施方式1同样，如图4A所示，在具有绝缘表面的衬底100的一个表面上形成用作基底膜的绝缘膜101。接着，通过等离子体CVD法在绝缘膜101上形成厚度为10nm以上且100nm以下，优选为20nm以上且80nm以下的非晶半导体膜作为半导体膜102。
此外，也可以在形成半导体膜102之后在500℃的电炉内加热一个小时。所述加热处理是用来从非晶半导体膜脱氢的处理。注意，该脱氢处理是为了防止当使用激光束照射时半导体膜102喷出氢气体而进行的，因此，如果包含在半导体膜102中的氢少，就可以从略。
接下来，在半导体膜102上形成具有预定形状的覆盖膜111，然后，在该覆盖膜111及半导体膜102上形成覆盖膜113。覆盖膜111的厚度优选为200nm以上且500nm以下。覆盖膜113的厚度优选为200nm以上且500nm以下。此外，作为覆盖膜111、113，分别形成组成互不相同的SiNxOy(0≤x≤1.5、0≤y≤2、0≤4x+3y≤6)膜。通过层叠覆盖膜，因多层膜干扰效果而改变实效地吸收到半导体膜中的热量，因此半导体膜的熔融时间也改变。结果，可以控制晶体半导体膜的晶体晶面取向。
当作为覆盖膜使用SiNxOy(x＞y)膜时，容易在观察面A中优先地形成晶面取向为{001}的晶体。另一方面，当作为覆盖膜使用SiNxOy(x＜y)膜时，容易在观察面A中优先地形成晶面取向为{211}或{101}的晶体。因此，优选在后面要形成n沟道型薄膜晶体管的区域中形成具有氮高于氧的组成比的SiNxOy膜作为覆盖膜111，而在后面要形成p沟道型薄膜晶体管的区域中形成具有氧高于氮的组成比的SiNxOy膜作为覆盖膜113。
通过等离子体CVD法等在非晶半导体膜的整个表面上形成SiNxOy(x＞y)和SiNxOy(x＜y)中的一方，然后以通过光刻工艺形成的抗蚀剂为掩模将SiNxOy(x＞y)和SiNxOy(x＜y)中的一方蚀刻为所希望的形状，来形成覆盖膜111。接着，在覆盖膜111及非晶半导体膜上形成SiNxOy(x＞y)和SiNxOy(x＜y)中的另一方，来形成覆盖膜113。注意，此时，优选形成与覆盖膜113相比，蚀刻速度慢的膜作为覆盖膜111。
关于本实施方式中的覆盖膜，将一方覆盖膜(这里是覆盖膜111)形成为预定形状，将另一方覆盖膜(这里是覆盖膜113)形成在衬底的上方整体而不形成为预定形状。因此，与实施方式3相比，可以减少工序数量。
注意，在覆盖膜111、113中包含很多氢的情况下，与半导体膜102同样地进行用来脱氢的加热处理。
接下来，如图4B所示，使用第一激光束105从覆盖膜111、113一侧照射半导体膜102的一部分，来形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域106。注意，在晶体区域106中，晶体的观察面A的晶面取向{001}的比例优选为四成以上且十成以下。
注意，当使用实施方式1所示的第一激光束进行半导体膜的晶化时，可以在观察面B及观察面C中分别以四成以上且十成以下，优选以六成以上且十成以下的比例形成晶面取向朝着一个方向的晶体。就是说，可以在观察面A、B、以及C中分别形成以一定的比例以上具有一定的晶面取向的晶体。
接下来，如图4C所示，使用第二激光束108从覆盖膜113一侧照射半导体膜102的一部分，来形成观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域110。注意，在晶体区域110中，晶体的晶面取向{211}或{101}的比例优选为四成以上且十成以下。
注意，当使用实施方式1所示的第二激光束108进行半导体膜的晶化时，可以在观察面B及观察面C中分别以四成以上且十成以下，优选以六成以上且十成以下的比例形成晶面取向朝着一个方向的晶体。就是说，可以在观察面A、B、以及C中分别形成以一定的比例以上具有一定的晶面取向的晶体。
通过上述工序，如图4D所示，可以制造具有观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域106和观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域110的晶体半导体膜。
接着，通过进行蚀刻去除覆盖膜111、113，然后，在晶体半导体膜上涂敷抗蚀剂，曝光并显影该抗蚀剂，从而将抗蚀剂形成为所希望的形状。此外，使用这里形成的抗蚀剂作为掩模进行晶体半导体膜的蚀刻来形成预定形状的晶体半导体膜。然后，去除抗蚀剂掩模。
注意，也可以与实施方式1同样地进行晶体半导体膜的薄膜化。典型地，也可以进行蚀刻，以使晶体半导体膜的整个表面的厚度为10nm以上且30nm以下。由于当使用这样厚度薄的晶体半导体膜形成薄膜晶体管时，晶体管成为沟道形成区是完全耗尽型的薄膜晶体管，因此可以制造迁移率高的薄膜晶体管。
通过上述工序，可以形成观察面A的晶面取向为{001}且具有预定形状的晶体半导体膜、以及观察面A的晶面取向为{211}或{101}且具有预定形状的晶体半导体膜。
接下来，如图4E所示，可以使用观察面A的晶面取向为{001}且具有预定形状的晶体半导体膜制造n沟道型薄膜晶体管150，并且使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}且具有预定形状的晶体半导体膜制造p沟道型薄膜晶体管151。
通过上述工序，在半导体膜上形成覆盖膜，然后使用连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束隔着该覆盖膜照射半导体膜，可以形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域和观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域。
观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域具有不妨碍电子迁移的晶面取向，观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域具有不妨碍空穴迁移的晶面取向。因此，使用观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域制造n型薄膜晶体管，并且使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域制造p型薄膜晶体管，来可以制造提高了各自的迁移率的半导体装置。
实施方式5
在本实施方式中，参照图6说明能够在上述实施方式所示的观察面A中制造晶面取向为{001}的晶体区域、晶面取向为{211}的晶体区域、以及晶面取向为{101}的晶体区域的激光束的功率及扫描速度。
这里，作为用作基底膜的绝缘膜，通过等离子体CVD法在衬底上形成厚度为50nm的SiNxOy(x＞y)膜，然后，通过等离子体CVD法形成厚度为100nm的SiNxOy(x＜y)膜。接着，在绝缘膜上通过等离子体CVD法形成厚度为66nm的非晶硅膜。
在形成半导体膜之后，进行用来从非晶硅膜脱氢的热处理，然后在半导体膜上形成覆盖膜。作为覆盖膜，形成厚度为400nm的SiNxOy(x＞y)膜、或者厚度为500nm的SiNxOy(x＜y)膜。当使用7.13％的氟化氢铵和15.4％的氟化铵的混合溶液或氢氟酸水溶液，在20℃的温度下蚀刻所述覆盖膜时，例如，其蚀刻速度为1nm/min以上且150nm/min以下，优选为10nm/min以上且130nm/min以下。此外，作为一例，使用氢氟烃(HFC)气体的蚀刻的蚀刻速度为100nm/min以上且150nm/min以下，优选为110nm/min以上且130nm/min以下。注意，当作为覆盖膜形成SiNxOy(x＞y)膜时，以甲硅烷及氨为反应气体通过等离子体CVD法形成。此外，当作为覆盖膜形成SiNxOy(x＜y)膜时，以甲硅烷、氨、以及一氧化二氮为反应气体通过等离子体CVD法形成。
注意，当形成覆盖膜时，因多层膜干扰效果而改变半导体膜的光吸收率，当然，该半导体膜的光吸收率还根据覆盖膜的膜厚度改变。此外，一般来说，半导体膜的光吸收系数在固体状态和熔体状态之间不同，并且两者的差别越小，横向晶体生长的激光功率容许范围越大。就是说，在固体状态的半导体膜受到激光束的照射，并且该半导体膜熔融之瞬间，吸收率急剧升高的情况下，半导体膜容易烧蚀。因此，图6中的激光功率相对于半导体膜和覆盖膜的膜厚度而改变是不言而喻的。
然后，使用连续振荡或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜。将此时的激光束的扫描速度和功率与要形成的晶体硅膜的观察面A的晶面取向的关系表示于图6。
在图6中，横轴表示激光束的扫描速度，而纵轴表示激光束的功率。注意，在此时的激光束的高斯分布中，使用槽缝去除能量分布不均匀的部分，射束点的面积为500μm×20μm。
区域141是能够形成晶体为大粒径晶体且观察面A的晶面取向为{001}的晶体半导体膜的区域。
区域142是能够形成晶体为大粒径晶体且观察面A的晶面取向为{211}的晶体半导体膜的区域。
区域143是能够形成晶体为大粒径晶体且观察面A的晶面取向为{101}的晶体半导体膜的区域。
区域144是能够形成具有小粒径晶体的晶体半导体膜的区域。
区域145是晶体半导体膜的一部分蒸发的区域。
在观察面A中，能够形成晶面取向为{001}的晶体的激光束的功率的范围大于形成小晶粒的激光束的功率且小于在观察面A中制作晶面取向为{211}的晶体的激光束的功率。换言之，在激光束的扫描速度x为10cm/sec以上且20cm/sec以下的部分中，所述范围相当于满足公式1以上且小于公式2的激光束的功率y，该公式1表示能够形成晶面取向为{001}的晶体的激光束的功率，该公式2表示在观察面A中制作晶面取向为{001}的晶体的最上限和制作晶面取向为{211}的晶体的最下限之间的激光束的功率。此外，在激光束的扫描速度x为20cm/sec以上且35cm/sec以下的部分中，所述范围相当于满足公式1以上且小于公式3的激光束的功率y，该公式3表示在观察面A中制作晶面取向为{001}的晶体的最上限和制作晶面取向为{211}的晶体的最下限之间的激光束的功率。
y＝0.0012x2+0.083x+4.4(公式1)
y＝0.28x+4.2(公式2)
y＝-0.0683x+11.167(公式3)
在观察面A中，能够形成晶面取向为{211}的晶体的激光束的功率的范围为大于形成小晶粒的激光束的功率或大于在观察面A中制作晶面取向为{001}的晶体的激光束的功率，并且小于产生膜烧蚀的条件或小于形成大粒径的晶面取向不整齐的晶体半导体膜的激光束的功率。
换言之，在激光束的扫描速度x为10cm/sec以上且20cm/sec以下的部分中，所述范围相当于满足大于公式2且公式4以下的激光束的功率y，该公式4表示在观察面A中能够制作晶面取向为{211}的晶体的激光束的功率。此外，在激光束的扫描速度为20cm/sec以上且35cm/sec以下的部分中，所述范围相当于满足大于公式3且公式4以下的激光束的功率y。在激光束的扫描速度为35cm/sec以上且55cm/sec以下的部分中，所述范围相当于满足公式1以上且公式5以下的激光束的功率y，所述公式5表示在观察面A中能够制作晶面取向为{211}的晶体的激光束的功率y。
y＝0.0027x2+0.36x+4.2(公式4)
y＝-0.37x+33(公式5)
在观察面A中，能够形成晶面取向为{101}的晶体的激光束的功率的范围大于形成小晶粒的激光束的功率且小于产生膜烧蚀的条件，或小于形成大粒径的晶面取向不整齐的晶体半导体膜的激光束的功率。
换言之，在激光束的扫描速度x为70cm/sec以上且90cm/sec以下的部分中，所述范围相当于满足公式1以上且小于产生膜烧蚀的条件或小于形成大粒径的晶面取向不整齐的晶体半导体膜的激光束的功率y。
通过选择性地照射上述功率及扫描速度的激光束，可以选择性地形成晶面取向为{001}的晶体区域及晶面取向为{211}的晶体区域，选择性地形成晶面取向为{001}的晶体区域及晶面取向为{101}的晶体区域，并且选择性地形成晶面取向为{001}的晶体区域、晶面取向为{211}的晶体区域、以及晶面取向为{101}的晶体区域。
观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域具有不妨碍电子迁移的晶面取向，观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域具有不妨碍空穴迁移的晶面取向。因此，使用观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域制造n型薄膜晶体管，并且使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域制造p型薄膜晶体管，来可以制造提高了各自的迁移率的半导体装置。
实施方式6
在本实施方式中，参照图5A至5D描述如下半导体膜及其制造方法，即，在非晶半导体膜上形成SiNxOy(x＜y)的覆盖膜，使用连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的激光束隔着该覆盖膜照射非晶半导体膜，来形成具有接近单晶结构的多晶结构的半导体膜。
首先，如图5A所示那样，作为具有绝缘表面的衬底100例如使用厚度为0.7mm的玻璃衬底，在其一个表面上形成用作基底膜的绝缘膜101。用作基底膜的绝缘膜101通过适当地利用厚度为50nm至150nm的SiO2、SiNx、SiNxOy(x＜y)来形成。这里，作为用作基底膜的绝缘膜101，通过等离子体CVD法形成厚度为50nm的SiNxOy(x＞y)膜，然后通过等离子体CVD法形成厚度为100nm的SiNxOy(x＜y)膜。
接下来，在绝缘膜101上作为半导体膜102通过等离子体CVD法以10nm以上且100nm以下的厚度，优选以20nm以上且80nm以下的厚度，来形成非晶半导体膜。
作为半导体膜102，虽然在本实施方式中使用非晶硅，但是又可使用多晶硅，又可使用硅锗(Si1-xGex(0＜x＜0.1))等，又可使用单晶为金刚石结构的碳化硅(SiC)。这里，作为半导体膜102，通过等离子体CVD法形成厚度为66nm的非晶硅膜。
此外，在所述半导体膜是非晶半导体膜的情况下，也可以在形成半导体膜102之后，在500℃的电炉内加热一个小时。
接下来，在半导体膜102上形成厚度为200nm以上且1000nm以下的SiNxOy(0≤x≤4/3，0≤y≤2，x＜y)膜作为覆盖膜121。注意，对所述覆盖膜121而言，如果过薄，就不容易控制后面要形成的晶体半导体膜的晶面取向，因此形成为200nm以上且1000nm以下，优选为300nm以上且600nm以下的厚度。
覆盖膜121可以通过以甲硅烷(SiH4)、氨(NH3)、以及一氧化二氮(N2O)为反应气体，使用等离子体CVD法来形成。注意，一氧化二氮(N2O)是用作氧化剂的，也可以代替使用具有氧化效果的氧气。
作为覆盖膜121，优选地是，相对于激光束的波长具有足够的透过率，热膨胀系数等的热性值和延性等值接近于相邻的半导体膜。此外，覆盖膜121优选为与后面要形成的薄膜晶体管的栅极绝缘膜同样地硬且蚀刻速度较慢的细致膜。典型地，优选为通过使用7.13％的氟化氢铵及15.4％的氟化铵的混合水溶液或氢氟酸水溶液在20℃的温度下以100nm/min以上且150nm/min以下，优选以110nm/min以上且130nm/min以下的蚀刻速度蚀刻的细致膜。此外，优选为通过使用氢氟烃(HFC)气体以100nm/min以上且150nm/min以下，优选以110nm/min以上且130nm/min以下的蚀刻速度进行干式蚀刻的细致膜。这种硬且细致的膜例如可以通过降低成膜率来形成。
接下来，如图5B所示，使用连续振荡的激光束或重复频率为10MHz以上的脉冲振荡的第一激光束105隔着覆盖膜121照射半导体膜102。此时的激光束的扫描速度优选为10cm/sec以上且100cm/sec以下，并且激光束的功率优选为4W以上且20W以下。因该激光束的照射而形成半导体完全熔融的区域，在凝固过程中晶体朝某一个晶面取向生长，从而可以形成本发明的晶体半导体膜。这里，激光束的扫描速度为10cm/sec以上且20cm/sec以下，并且激光束的功率为6.8W以上且9.6W以下。
通过上述工序，如图5C所示，可以形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体半导体膜。
接着，通过进行蚀刻去除覆盖膜121，然后，在晶体半导体膜上涂敷抗蚀剂，曝光并显影该抗蚀剂，从而将抗蚀剂形成为所希望的形状。此外，使用这里形成的抗蚀剂作为掩模进行蚀刻来去除通过显影而暴露的晶体半导体膜。
接着，如图5D所示，可以通过使用预定形状的半导体膜来形成薄膜晶体管150。
如实施方式1和图8所示，通过综合彼此垂直的三个矢量(矢量a、矢量b、以及矢量c)分别是法线矢量的三个面(观察面A、观察面B、以及观察面C)的信息，可以高精度地特定晶体内部的晶面取向。
将分析晶体半导体膜的晶面取向(与观察面垂直的方向上的晶轴取向)的结果表示于图23A至23F及图24A至24F。
在对本实施方式所形成的晶体半导体膜表面以60°的入射角向该晶体半导体膜入射电子射线，并且根据获得的EBSP图像测定晶体的晶面取向。测定范围是50μm×50μm。在该测定区域中，在长度和宽度均为0.5μm的晶格点上执行测定。此外，因为EBSP法的测定表面是样品表面，所以晶体半导体膜必须是顶层。因此，在图5C所示的工序之后，蚀刻覆盖膜，然后进行测定。
图23A至23F所示的晶体半导体膜是晶体硅膜，通过照射扫描速度为20cm/sec且功率为9.6W的激光束而形成。
图23A至23C是表示每个测定点具有哪个晶面取向的晶面取向分布图像，其中，将观察面A的晶面取向分布图像表示于图23A，与此同样，将观察面B的晶面取向分布图像表示于图23B，将观察面C的晶面取向分布图像表示于图23C。此外，图23D至23F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图23A至23C的测定点的晶面取向由对应于图23D至23F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图23A至23F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，可以看到观察面A主要定向于晶面取向{001}，观察面B主要定向于晶面取向{201}，并且观察面C主要定向于晶面取向{201}。
由此可知，本实施方式中形成的晶体半导体膜在观察面A、B、以及C中分别主要定向于晶面取向{001}、{201}、以及{201}。
图23D至23F示出每个观察面中出现比例高的晶面取向的定向比的计算结果。图23D是求观察面A中的定向比的结果。该定向比通过将晶面取向{001}的角度波动范围设定为±10°以内，并且求存在于晶面取向{001}的角度波动为±10°以内的部分的测定点数量相对于所有测定点数量的比例来获得。注意，在图23A中，彩色区域是表示晶面取向{001}的角度波动为±10°以内的晶体的区域。
图23E和23F是与图23D同样地求观察面B及C中的定向比的结果。注意，在图23E和23F中，彩色区域是表示观察面B及C中的晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。此外，根据x值改变区域的颜色，来区分对应于{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶面取向的区域。这里，晶面取向的重复部分除外。
此外，具有特定定向的点相对于所有的测定点的比例为“分配系数(Partition Fraction)”值，而在该具有特定向的点中的定向的可靠性高的测定点相对于所有的测定点的比例为“总系数(TotalFraction)”值。根据该结果，在本实施方式1中形成的晶体半导体膜的观察面A中，±10°以内的角度波动的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有72.5％。
图23E和23F是与图23D同样地求观察面B及C中的定向比的结果。注意，在图23E和23F中，彩色区域是表示每个晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的角度波动为±10°以内的晶体的区域。在实施方式1中形成的晶体半导体膜的观察面B中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{201}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有63％。此外，在观察面C中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{201}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有62％。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比、以及{x01}(x＝0、1、2、3)的定向比(就是说，重复部分除外的{001}、{301}、{201}、以及{101}的定向比的总和)表示于表格1。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
注意，晶体的晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的意思是如下那样。所述晶面取向{x01}表示晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的定向比的总和。注意，此时，如果单纯地总合计算晶面取向{001}至{301}，每个晶面取向都有一部分重复的部分。因此，将以晶面取向{001}至{301}的各自的重复部在任一晶面取向上的定向比计算出的结果设定为晶面取向{x01}。
[表格1]
 观察面A   {001}
  73％
 观察面B   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  2％   13％   63％   1％   79％
 观察面C   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  2％   13％   62％   5％   82％
如上所述，在彼此垂直的三个观察面的每一个中，晶体的晶面取向以高比例朝一个方向一致。由此可知，在晶化了的区域中，形成有可以看作晶体的晶面取向朝某一定的方向一致的近似单晶体。像这样，可以确认到特定晶面取向在边长为几十μm的区域内占有非常高的比例的晶体形成在玻璃衬底上。
根据上述结果，当通过EBSP法测定本实施方式1中制造的晶体半导体膜的晶面取向时，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，更优选为七成以上且十成以下。此外，在观察面B中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{201}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下。此外，在观察面C中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{201}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下。
接下来，将分析当改变上述晶体半导体膜的制造工序中的激光束的功率及扫描速度时形成的晶体硅膜的晶面取向的结果表示于图24A至24F。
下面描述通过EBSP法测定利用扫描速度为10cm/sec且功率为6.8W的激光束来形成的晶体半导体膜的结果。注意，EBSP法的测定条件及样品制造方法与上述例子相同。
图24A至24C是表示每个测定点具有哪个晶面取向的晶面取向分布图像，其中，将观察面A的晶面取向分布图像表示于图24A，与此同样，将观察面B的晶面取向分布图像表示于图24B，将观察面C的晶面取向分布图像表示于图24C。此外，图24D至24F是计算每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图24A至24C的测定点的晶面取向由对应于图24D至24F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图24A至24F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，可以看到观察面A主要定向于晶面取向{001}。
图24D至24F示出每个观察面中出现比例高的晶面取向的定向比的计算结果。图24D是求观察面A中的定向比的结果。该定向比通过将晶面取向{001}的角度波动范围设定为±10°以内，并且求存在于角度波动为±10°以内的部分的测定点数量对于所有测定点数量的比例来获得。注意，在图24D中，彩色区域是表示晶面取向{001}的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。
图24E和24F是与图24D同样地求观察面B及C中的定向比的结果。注意，在图24E和24F中，彩色区域是表示观察面B及C中的晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。此外，根据x值改变区域的颜色，来区分对应于{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶面取向的区域。这里，晶面取向的重复部分除外。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比、以及{x01}(x＝0、1、2、3)的定向比(就是说，重复部分除外的{001}、{301}、{201}、以及{101}的定向比的总和)表示于表格2。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
[表格2]
 观察面A   {001}
  65％
 观察面B   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  23％   18％   22％   5％   68％
 观察面C   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  24％   20％   22％   8％   74％
由表格2可知，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{001}的比例为六成以上，即，占有65％。此外，在观察面B中，晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的比例为六成以上，即，占有68％。另外，在观察面C中，晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的比例为六成以上，即，占有74％。再者，在观察面B及C中，x为1的晶面取向除外的{x01}(x＝0、2、3)的定向比为六成以上。
由此可知，在晶化了的区域中，形成有可以看作晶体的晶面取向朝某一定的方向一致的近似单晶体。像这样，可以确认到特定晶面取向在边长为几十μm的区域内占有非常高的比例的晶体形成在玻璃衬底上。
注意，在本发明中制造的晶体半导体膜是多晶。因此，如果包括晶体缺陷如晶粒界面等，观察面A至C每一个的晶面取向的定向比小于十成。此外，EBSP的测定例如可以在薄膜晶体管的沟道区域进行。换言之，可以在被栅极布线及栅极绝缘膜覆盖的半导体层中进行测定。
根据上述结果，当通过EBSP法测定本实施方式中制造的晶体半导体膜的晶面取向时，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，更优选为七成以上且十成以下。此外，在观察面B中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的总和比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下。此外，在观察面C中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的总和比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下。
在本实施方式中形成的晶体半导体膜中，晶体的晶面取向朝某一定的方向或朝可以实际性地看作某一定的方向的方向一致。就是说，其性质是接近于单晶的半导体膜。当使用这种半导体膜时，可以大幅度地提高半导体装置的性能。例如，在使用该晶体半导体膜形成TFT的情况下，可以获得接近于利用单晶半导体制造的半导体装置的电场效应迁移率(迁移率)。
此外，在所述TFT中，可以降低导通电流值(当TFT处于导通状态时流过的漏极电流值)、截断电流值(当TFT处于截断状态时流过的漏极电流值)、阈值电压、S值、以及电场效应迁移率的不均匀性。由于这种效果，而TFT的电特性增高，并且利用该TFT的半导体装置的工作特性及可靠性也增高。从而，可以制造能够以高速工作、电流驱动能力高、并且在多个元件之间性能不均匀性小的半导体装置。
实施方式7
在本实施方式中，参照图9A至图10C说明作为半导体装置的一个实例的液晶显示装置。如图9A所示，以与实施方式1相同的方式，在衬底100上形成用作基底膜的绝缘膜101，在绝缘膜101上形成半导体膜102，并且在半导体膜102上形成覆盖膜103。
这里，作为衬底100使用玻璃衬底，并且作为绝缘膜101通过等离子体CVD法形成厚度为40nm至60nm的SiNxOy(x＞y)膜和厚度为80nm至120nm的SiNxOy(x＜y)膜。此外，作为半导体膜102通过等离子体CVD法形成厚度为20nm至80nm的非晶体半导体膜，并且作为覆盖膜103通过等离子体CVD法形成厚度为200nm以上且1000nm以下的SiNxOy(x＞y)膜。
接着，如图9B所示，使用第一激光束105从覆盖膜103一侧照射半导体膜102，来在绝缘膜101上形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域106。此外，使用第二激光束108从覆盖膜103一侧照射半导体膜102，来在绝缘膜101上形成观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域110。注意，作为此时使用的第一激光束105及第二激光束108，选择具有能够熔化半导体膜102的能量且具有非晶体半导体膜102能够吸收的波长的激光束。此外，也可以在使用激光束105及108照射之前，进行加热处理，以便脱出包含于非晶体半导体膜和覆盖膜中的氢。
这里，作为激光束105及108使用YVO4的二次谐波，然后去除覆盖膜103。作为覆盖膜103的去除方法，可以使用各种去除方法如干法蚀刻、湿法蚀刻、研磨等，这里通过干法蚀刻法去除覆盖膜103。
接着，如图9C所示，选择性地蚀刻晶体半导体膜来形成半导体层201至203。作为晶体半导体膜的蚀刻方法，可以使用干法蚀刻、湿法蚀刻等，这里，在晶体半导体膜上涂敷抗蚀剂之后，进行曝光和显影，来形成抗蚀剂掩模。通过使用形成了的抗蚀剂掩模，通过SF6∶O2的流量比为4∶15的干法蚀刻法来选择性地蚀刻晶体半导体膜，然后去除抗蚀剂掩模。
接下来，如图9D所示，在半导体层201至203上形成栅极绝缘膜204，该栅极绝缘膜通过使用SiNx、SiNxOy(x＞y)、SiO2、SiNxOy(x＜y)等的单层或多层结构形成。这里，通过等离子体CVD法形成厚度为10nm至115nm的SiNxOy(x＜y)膜。然后，形成栅电极205至208，该栅电极205至208可以通过使用金属或掺杂具有一种导电类型的杂质的多晶体半导体形成。
在使用金属的情况下，可以使用钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铝(Al)等。而且，也可以使用通过氮化金属而获得的金属氮化物，还可以使用由该金属氮化物构成的第一层和由该金属构成的第二层的叠层结构。此外，可以通过液滴喷射法在栅极绝缘膜上排放包含微粒的膏剂，然后干燥并焙烧膏剂来形成栅电极205至208。此外，可以通过印刷法在栅极绝缘膜上印刷包含微粒的膏剂，然后干燥并焙烧膏剂来形成。所述微粒的典型实例为金；银；铜；金和银的合金；金和铜的合金；银和铜的合金；以及金、银和铜的合金等。
这里，在通过溅射法在栅极绝缘膜204上形成厚度为30nm的氮化钽膜和厚度为370nm的钨膜之后，使用通过光刻工艺形成的抗蚀剂掩模选择性地蚀刻氮化钽膜和钨膜，来形成栅电极205至208，该栅电极205至208分别具有氮化钽膜的端部向钨膜的端部的外侧延伸的形状。
接下来，使用栅电极205至208作为掩模，向半导体层201至203添加赋予n型的杂质元素和赋予p型的杂质元素，来形成源区和漏区209至214及高浓度杂质区215。此外，形成与栅电极205至208的一部分重叠的低浓度杂质区216至223。而且，还形成与栅电极205至208重叠的沟道区201c、202c、203c、以及203d。
注意，这里，向源区及漏区209、210、213、以及214、高浓度杂质区215、以及低浓度杂质区216、217、220至223掺杂作为赋予p型的杂质元素的硼。此外，向源区及漏区211、212、以及低浓度杂质区218、219掺杂作为赋予n型的杂质元素的磷。
然后，为了激活添加到半导体层的杂质元素而进行加热处理。这里，在550℃的氮气气氛下加热4小时。通过上述工序，形成薄膜晶体管225至227。注意，作为薄膜晶体管225和227形成p沟道型薄膜晶体管，而作为薄膜晶体管226形成n沟道型薄膜晶体管。此时，由p沟道型薄膜晶体管225和n沟道型薄膜晶体管226构成驱动电路，而p沟道型薄膜晶体管227用作向像素的电极施加电压的元件。
接下来，如图10A所示，形成使薄膜晶体管225至227的栅电极和布线绝缘的第一层间绝缘膜。这里，作为第一层间绝缘膜层叠形成氧化硅膜231、氮化硅膜232、以及氧化硅膜233。接着，在第一层间绝缘膜的一部分的氧化硅膜233上形成连接到薄膜晶体管225至227的源区及漏区的布线234至239、以及连接端子240。这里，通过溅射法连续形成厚度为100nm的Ti膜、厚度为700nm的Al膜、以及厚度为100nm的Ti膜，然后使用通过光刻工艺形成的抗蚀剂掩模，选择性地蚀刻，来形成布线234至239、以及连接端子240。然后，去除抗蚀剂掩模。
接下来，在第一层间绝缘膜、布线234至239、以及连接端子240上形成第二层间绝缘膜241。作为第二层间绝缘膜241，可以使用无机绝缘膜如氧化硅膜、氮化硅膜、SiNxOy(x＜y)膜、或者SiNxOy(x＞y)膜等，并且这些绝缘膜以单层或两层以上的多层形成即可。此外，作为形成无机绝缘膜的方法，使用溅射法、LPCVD法、或者等离子体CVD法等即可。
这里，在通过使用等离子体CVD法形成厚度为100nm至150nm的SiNxOy(x＞y)膜之后，使用通过光刻工艺形成的抗蚀剂掩模选择性地蚀刻SiNxOy(x＞y)膜，来形成到达薄膜晶体管227的布线239和连接端子240的连接端子，同时形成第二层间绝缘膜241。然后，去除抗蚀剂掩模。通过如本实施方式7所示地形成第二层间绝缘膜241，可以防止驱动电路部的TFT、布线等的暴露，并且可以保护TFT免受污染物质。
接下来，形成连接到薄膜晶体管227的布线239的第一像素电极242和连接到连接端子240的导电层244。当液晶显示装置是透光型液晶显示装置时，使用具有透光性的导电膜形成第一像素电极242。此外，当液晶显示装置是反射型液晶显示装置时，使用具有反射性的导电膜形成第一像素电极242。这里，第一像素电极242和导电层244通过如下方法形成，即在通过溅射法形成厚度为125nm的包含氧化硅的ITO膜之后，使用通过光刻工艺形成的抗蚀剂掩模选择性地蚀刻。
接下来，形成用作定向膜的绝缘膜243。所述绝缘膜243通过如下方法形成，即通过辊涂法、印刷法等形成高分子化合物层如聚酰亚胺层、聚乙烯醇层等，然后进行摩擦。此外，可以通过以相对衬底倾斜的角度蒸镀SiO2形成绝缘膜243，并且可以对光致反应型高分子化合物照射偏振了的UV光，以使光致反应型高分子化合物聚合来形成绝缘膜243。这里，通过印刷法印刷高分子化合物层如聚酰亚胺层、聚乙烯醇层等，焙烧并摩擦该层来形成绝缘膜243。
接下来，如图10B所示，在相对衬底251上形成第二像素电极253，并且在第二像素电极上形成用作定向膜的绝缘膜254。注意，可以在相对衬底251和像素电极253之间形成彩色层252。在这种情况下，相对衬底251可以适当地选择与衬底100相同的材料。另外，第二像素电极253可以以与第一像素电极242相同的方式形成，而用作定向膜的绝缘膜254可以以与绝缘膜243相同的方式形成。而且，彩色层252是进行彩色显示时必需的层，并且在RGB方式中，对应于每个像素地形成与红色、绿色和蓝色的每种颜色相对应的染料和颜料分散于其中的彩色层。
接下来，使用密封剂257贴合衬底100和相对衬底251，并且在衬底100和相对衬底251之间形成液晶层255。液晶层255可以通过如下方法形成，即通过利用毛细管现象的真空注入法将液晶材料注入到由用作定向膜的绝缘膜243和254、以及密封剂257围绕的区域中。而且，也可以在相对衬底251的一个侧面形成密封剂257，向由密封剂围绕的区域滴下液晶材料，然后在减压下使用密封剂压合相对衬底251和衬底100，来形成液晶层255。
作为密封剂257，可以通过分配器法、印刷法、热压合法等形成热固性环氧树脂、UV固化丙烯酸树脂、热塑性尼龙、聚酯等。注意，通过向密封剂257散布填料，可以保持衬底100和相对衬底251之间的间隔。这里，作为密封剂257，使用热固性环氧树脂。
另外，为了保持衬底100和相对衬底251之间的间隔，可以在用作定向膜的绝缘膜243和254之间提供隔离物256，该隔离物可以通过涂敷有机树脂，将有机树脂形成为所需形状，典型为柱形或圆柱形。而且，作为隔离物，可以使用珠状隔离物，这里作为隔离物256使用珠状隔离物。
另外，虽然未图示，在衬底100和相对衬底251中的一方或双方提供偏振片。
并且，如图10C所示，在端子部263中形成有连接到薄膜晶体管的栅极布线和源极布线的连接端子(在图10C中，相当于连接到源极布线或漏极布线的连接端子240)。向该连接端子240隔着导电层244和各向异性导电膜261连接FPC(柔性印刷电路板)262，并且该连接端子240通过导电层244和各向异性导电膜261接收视频信号和时钟信号。
在驱动电路部264中形成有驱动像素的电路如源极驱动器、栅极驱动器等，这里布置有n沟道型薄膜晶体管226和p沟道型薄膜晶体管225。注意，由n沟道型薄膜晶体管226和p沟道型薄膜晶体管225形成CMOS电路。
在像素部265中形成有多个像素，并且在每个像素中形成有液晶元件258。该液晶元件258是第一像素电极242、第二像素电极253、以及填充在第一像素电极242和第二电极253之间的液晶层255重叠的部分。而且，包含在液晶元件258中的第一像素电极242电连接到薄膜晶体管227。
通过上述工序，可以制造液晶显示装置。在本实施方式7所示的液晶显示装置中的形成在驱动电路部264和像素部265中的薄膜晶体管的半导体层中，使用观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域形成n型薄膜晶体管，使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域形成p型薄膜晶体管。结果，可以制造提高每个晶体管的迁移率的液晶显示装置。
此外，本实施方式的薄膜晶体管的晶体的晶面取向分别在彼此垂直的三个面上朝某一定的方向一致。因此，可以抑制多个薄膜晶体管的电特性的不均匀，结果可以制造能够进行颜色不均和缺陷少的高清晰显示的液晶显示装置。
实施方式8
在本实施方式中，说明作为半导体装置的一个实例的具有发光元件的发光装置的制造过程。如图11A所示，通过与实施方式7相同的工序，在衬底100上隔着绝缘膜101形成薄膜晶体管225至227，然后层叠形成氧化硅膜231、氮化硅膜232、以及氧化硅膜233作为用来使所述薄膜晶体管225至227的栅电极及布线绝缘的第一层间绝缘膜。而且，在第一层间绝缘膜的一部分氧化硅膜233上形成连接到薄膜晶体管225至227的半导体层的布线308至313、以及连接端子314。
接下来，在第一层间绝缘膜、布线308至313、以及连接端子314上形成第二层间绝缘膜315，然后形成连接到薄膜晶体管227的布线313的第一电极层316和连接到连接端子314的导电层320。所述第一电极层316和导电层320以如下方法形成，即在通过溅射法形成厚度为125nm的包含氧化硅的ITO膜之后，使用通过光刻工艺形成的抗蚀剂掩模选择性地蚀刻ITO膜。如本实施方式所示，通过形成第二层间绝缘膜315，可以防止驱动电路部的TFT、布线等的暴露，并且保护TFT免受污染物质。
接下来，形成有机绝缘膜317并使它覆盖第一电极层316的端部。这里，在涂敷并焙烧光敏聚酰亚胺之后，进行曝光和显影，从而形成有机绝缘膜317使得驱动电路、像素区域中的第一电极层316、以及像素区域外围的第二层间绝缘膜315暴露。
接下来，通过蒸镀法在第一电极层316和有机绝缘膜317的一部分上形成包含发光物质的层318。包含发光物质的层318由具有发光性的有机化合物或具有发光性的无机化合物形成。注意，包含发光物质的层318可以由具有发光性质的有机化合物和具有发光性质的无机化合物形成。此外，可以将具有红色发光性的发光物质、具有蓝色发光性的发光物质、以及具有绿色发光性的发光物质用于包含发光物质的层318，来分别形成发射红光的像素、发射蓝光的像素、以及发射绿光的像素。
注意，除了发射红光、蓝光、以及绿光的像素以外，可以通过设置发射白光的像素降低功耗。
接下来，在包含发光物质的层318和有机绝缘膜317上形成第二电极层319。这里，通过蒸镀法形成厚度为200nm的Al膜。结果，由第一电极层316、包含发光物质的层318和第二电极层319构成发光元件321。
作为包含发光物质的层318的材料，虽然在很多情况下使用有机化合物的单层或叠层、或者无机化合物的单层或叠层，但是在本说明书中还包括由有机化合物构成的膜的一部分包含无机化合物的结构。发光元件中的每个层的层叠方法没有特别的限制。只要可以层叠，就可以选择任何方法如真空蒸镀法、旋涂法、喷墨法、浸涂法等。
接下来，如图11B所示，在第二电极层319上形成保护膜322。保护膜322是为了防止湿气、氧气等侵入发光元件321和保护膜322中，并且优选地通过薄膜形成法如等离子体CVD法或溅射法等，使用氮化硅、氧化硅、SiNxOy(x＜y)、SiNxOy(x＞y)、氧氮化铝、氧化铝、类金刚石碳(DLC)、包含氮的碳(CN)、或者另外的绝缘材料形成。
另外，通过使用密封剂323贴合密封衬底324和形成在衬底100上的第二层间绝缘膜315，发光元件321提供在由衬底100、密封衬底324、以及密封剂323包围的空间325中。注意，在空间325中填充有填充物，存在有填充有惰性气体(氮气或氩气等)的情况、填充有密封剂323的情况。
注意，环氧类树脂优选地用于密封剂323，并且该密封剂323的材料理想地尽可能不透过湿气和氧气。此外，作为密封衬底324，可以使用玻璃衬底、石英衬底、由FRP(玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯酸酯等形成的塑料衬底。
接下来，如图11C所示，通过以与实施方式7相同的方式，使用各向异性导电层326，将FPC 327贴合到与连接端子314接触的导电层320。通过上述工序，可以形成具有有源矩阵型发光元件的半导体装置。
这里，将在本实施方式8中进行全彩色显示的情况下的像素的等效电路图表示于图12。在图12中，由虚线包围的薄膜晶体管332对应于用于驱动发光元件的薄膜晶体管。薄膜晶体管331控制薄膜晶体管332的导通/截断。注意，在下面的描述中，发光元件是有机EL元件(以下称作OLED)，在该OLED中，包含发光物质的层由包含发光性有机化合物的层形成。
在显示红色的像素中，发射红光的OLED 334R连接到薄膜晶体管332的漏区，而在其源区中设置有红色阳极侧电源线337R。此外，开关用薄膜晶体管331连接到栅极布线336，而驱动用薄膜晶体管332的栅电极连接到开关用薄膜晶体管331的漏区。注意，开关用薄膜晶体管331的漏区与连接到红色阳极侧电源线337R的电容元件338连接。
此外，在显示绿色的像素中，发射绿光的OLED 334G连接到驱动用薄膜晶体管332的漏区，而在其源区中设置有绿色阳极侧电源线337G。此外，开关用薄膜晶体管331连接到栅极布线336，驱动用薄膜晶体管332的栅电极连接到开关用薄膜晶体管331的漏区。注意，开关用薄膜晶体管331的漏区与连接到绿色阳极侧电源线337G的电容元件338连接。
此外，在显示蓝色的像素中，发射蓝光的OLED 334B连接到驱动用薄膜晶体管332的漏区，而在其源区中设置有蓝色阳极侧电源线337B。此外，开关用薄膜晶体管331连接到栅极布线336，驱动用薄膜晶体管332的栅电极连接到开关用薄膜晶体管331的漏区。注意，开关用薄膜晶体管331的漏区与连接到蓝色阳极侧电源线337B的电容元件338连接。
对应于包含发光物质的层的材料的不同电压分别施加到具有不同颜色的像素。这里，虽然源极布线335与阳极侧电源线337R、337G和337B平行，但是本发明不局限于此，也可以采用栅极布线336与阳极侧电源线337R、337G和337B平行的结构。另外，驱动用薄膜晶体管332可以具有多栅电极结构。
此外，在发光装置中，屏幕显示的驱动方法没有特别限制。例如，可以使用点顺序驱动方法、线顺序驱动方法、面顺序驱动方法等，典型地使用线顺序驱动方法，并且适当地使用分时灰度级驱动方法或面积灰度级驱动方法即可。输入到发光装置的源极线的视频信号可以为模拟信号或数字信号，根据视频信号适当地设计驱动电路等即可。
此外，在使用数字视频信号的发光装置中，存在两种驱动方式，即输入到像素的视频信号具有恒定电压(CV)的方式和输入到像素的视频信号具有恒定电流(CC)的方式。此外，在视频信号具有恒定电压(CV)的方式中存在两种方式，即施加到发光元件的信号电压是恒定的方式(CVCV)和施加到发光元件的信号电流是恒定的方式(CVCC)。在视频信号具有恒定电流(CC)的方式中，存在两种方式，即施加到发光元件的信号电压是恒定的方式(CCCV)和施加到发光元件的信号电流是恒定的方式(CCCC)。另外，在发光装置中，也可以提供用来防止静电击穿的保护电路(如保护二极管等)。
通过上述工序，可以制造具有有源矩阵型发光元件的发光装置。在本实施方式所示的发光装置中，使用观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域形成n型薄膜晶体管，使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域形成p型薄膜晶体管。结果，可以制造提高每个晶体管的迁移率的发光装置。
此外，本实施方式的薄膜晶体管的晶体的晶面取向分别在彼此垂直的三个面上朝某一定的方向一致。因此，可以抑制驱动发光元件的薄膜晶体管的电特性的不均匀。结果，可以降低发光元件的亮度不均匀，使得可以制造能够进行颜色不均和缺陷少的高清晰显示的发光装置。
实施方式9
在本实施方式中，参照图13A至图16D说明能够以非接触方式传送数据的半导体装置的制造过程。此外，使用图17说明半导体装置的结构，并且使用图18A至18F说明本实施方式所示的半导体装置的用途。
如图13A所示，在衬底401上形成剥离膜402。接着，以与实施方式1及2相同的方式，在剥离膜402上形成绝缘膜403，在绝缘膜403上形成薄膜晶体管404。接着，形成层间绝缘膜405以绝缘包含在薄膜晶体管404中的导电膜，然后形成连接到薄膜晶体管404的半导体层的源电极及漏电极406。
然后，形成绝缘膜407以覆盖薄膜晶体管404、层间绝缘膜405、以及源电极及漏电极406，形成隔着绝缘膜407连接到源电极及漏电极406的导电膜408。注意，作为衬底401，可以使用与衬底100相同的衬底。作为衬底，可以使用在其一个表面上形成有绝缘膜的金属衬底或不锈钢衬底、可以承受本过程的处理温度的塑料衬底等。这里，玻璃衬底用作衬底401。
剥离膜402通过溅射法、等离子体CVD法、涂敷法、印刷法等使用由选自钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)中的元素；以上述元素为其主要成分的合金材料；或者以上述元素为其主要成分的化合物材料构成的层以单层或叠层结构形成。注意，作为剥离膜402的包含硅的层的晶体结构可以为非晶体、微晶体、多晶体。
当剥离膜402具有单层结构时，优选地形成钨层、钼层、或者包含钨和钼的混合物的层。
当剥离膜402具有叠层结构时，优选地，形成钨层、钼层、或者包含钨和钼的混合物的层作为第一层，并且形成钨、钼、或者钨和钼的混合物的氧化物层、氮化物层、氧氮化物层、或者氮氧化物层作为第二层。当作为剥离膜402形成包含钨的层和包含钨的氧化物的层的叠层结构时，可以通过形成包含钨的层，在其上形成包含氧化物的绝缘膜，使得包含钨的氧化物的层形成在钨层和绝缘膜的界面处。
此外，可以通过对包含钨的层表面进行热氧化处理、氧等离子体处理、N2O等离子体处理、使用具有强氧化能力的溶液如臭氧水等的处理、使用加氢的水的处理等，来形成包含钨的氧化物的层。当形成包含钨的氮化物、氧氮化物、以及氮氧化物的层时与此相同，优选在形成包含钨的层之后，在其上形成氮化硅层、SiNxOy(x＜y)层、SiNxOy(x＞y)层。
钨的氧化物由WOx表示。其中x满足2≤x≤3。x可能是2(WO2)、2.5(W2O5)、2.75(W4O11)、3(WO3)等。这里，通过溅射法形成厚度为20nm至100nm，优选为40nm至80nm的钨膜。注意，虽然在上述工序中，以与衬底401接触的方式形成剥离膜402，但是本发明不局限于该工序，也可以以与衬底401接触的方式形成成为基底的绝缘膜，并且以与该绝缘膜接触的方式形成剥离膜402。
形成在剥离膜上的绝缘膜403可以以与绝缘膜101相同的方式形成。这里，通过在一氧化二氮气流中产生等离子体在剥离膜402表面上形成氧化钨膜，然后通过等离子体CVD法形成SiNxOy(x＜y)。薄膜晶体管404可以以与实施方式7所示的薄膜晶体管225至227相同的方式形成。源电极及漏电极406可以以与实施方式7所示的布线234至239相同的方式形成。
覆盖源电极及漏电极406的层间绝缘膜405及绝缘膜407既可通过涂敷并焙烧聚酰亚胺、丙烯酸、或者硅氧烷聚合物形成，又可通过溅射法、等离子体CVD法、涂敷法、印刷法等使用无机化合物的单层或叠层形成。无机化合物的典型实例包括氧化硅、氮化硅、以及SiNxOy(x＜y)。
接下来，如图13B所示，在导电膜408上形成导电膜411。这里，通过印刷法印刷包含金微粒的组合物，并且在200℃的温度下加热30分钟，以焙烧组合物来形成导电膜411。
接下来，如图13C所示，形成绝缘膜412以覆盖绝缘膜407及导电膜411端部。这里，使用环氧树脂形成覆盖绝缘膜407和导电膜411端部的绝缘膜412。此时，通过旋涂法涂敷环氧树脂的组合物，并且在160℃的温度下加热30分钟，然后去除覆盖导电膜411的部分绝缘膜使得导电膜411暴露，同时形成厚度为1至20μm，优选为5至10μm的绝缘膜412。这里，将从绝缘膜403到绝缘膜412的叠层体称作元件形成层410。
接下来，如图13D所示，使用激光束413照射绝缘膜403、405、407、以及412，以形成如图13E所示的开口部414，然后对绝缘膜412贴合粘合构件415，以便容易进行后面的剥离工序。为了形成开口部414而照射的激光束优选为具有由绝缘膜403、405、407、或者412吸收的波长的激光束，典型地，适当地选择使用紫外区、可见区、或者红外区的激光束来照射。
作为能够发射这种激光束的激光振荡器，可以使用如下激光器：准分子激光振荡器如KrF、ArF、XeCl等；气体激光振荡器如He、He-Cd、Ar、He-Ne、HF、CO2等；固态激光振荡器如晶体例如YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3等掺杂有Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的晶体激光器、玻璃激光器、红宝石激光器等；或者半导体激光振荡器如GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等。注意，当使用固态激光振荡器时，优选适当地使用基波到五次谐波的任何一种。
激光照射使得绝缘膜403、405、407、412吸收激光束413以熔化，而形成开口部。通过省略使用激光束413照射绝缘膜403、405、407、412的工序，可以提高生产率。
接下来，如图14A所示，在剥离膜402和绝缘膜403的界面处形成的金属氧化物膜中，通过物理方法从具有剥离膜402的衬底401剥离元件形成层的一部分421。所述物理方法是指改变某种力学能(机械能)的力学方法或机械方法。典型的物理方法是施加机械力(例如，由人手或夹持工具剥离的处理、或者通过旋转辊来分离的处理)。
虽然在本实施方式9中在剥离膜和绝缘膜之间形成金属氧化物膜，由物理方法剥离元件形成层410，但是本发明不局限于此。也可以使用如下方法，即具有透光性的衬底用作衬底，包含氢的非晶硅膜用作剥离膜，并且在图13E所示的工序之后，使用激光束从衬底一侧照射，使得包含在非晶硅膜中的氢蒸发，来在衬底和剥离膜之间发生剥离。
此外，在图13E所示的工序之后，可以使用通过机械磨削来去除衬底的方法，或者通过使用溶液如HF等溶解衬底来去除衬底的方法。在此情况下，可以不使用剥离膜。此外，还可以使用如下方法：在图13E中将粘合构件415贴附到绝缘膜412之前，对开口部414中引入氟化物气体如NF3、BrF3、ClF3等，使得由氟化物气体蚀刻并去除剥离膜，然后对绝缘膜412贴附粘合构件415，从衬底剥离元件形成层的一部分421。
此外，还可以使用如下方法：在图13E中将粘合构件415贴附到绝缘膜412之前，对开口部414中引入氟化物气体如NF3、BrF3、ClF3等，使得由氟化物气体蚀刻并去除剥离膜的一部分，然后对绝缘膜412贴附粘合构件415，通过物理方法从衬底剥离出元件形成层的一部分421。
接下来，如图14B所示，在元件形成层的一部分421的绝缘膜403上贴附挠性衬底422，然后，从元件形成层的一部分421剥离出粘合构件415。这里，作为挠性衬底422使用通过铸造法由聚苯胺形成的薄膜，然后，如图14C所示，将挠性衬底422贴附到切割框432的UV薄片431。由于该UV薄片431具有粘性，所以挠性衬底422固定在UV薄片431上。此后，可以通过使用激光束照射导电膜411来提高导电膜411和导电膜408之间的密合性。接着，如图14D所示，在导电膜411上形成连接端子433。通过形成连接端子433，可以容易地进行与后面用作天线的导电膜的位置调节和接合。
接下来，如图15A所示，切割元件形成层的一部分421。这里，通过使用激光束434照射元件形成层的一部分421及挠性衬底422，来如图15B所示将元件形成层的一部分421分成多个部分。作为该激光束434，可以适当地使用作为激光束413示出的激光束。这里，优选使用能够由绝缘膜403、405、407、412、以及挠性衬底422吸收的激光束。这里，虽然通过激光切割法将元件形成层的一部分分成多个部分，但是可以适当地代替使用切片法、划线法等。结果，切割了的元件形成层表示为薄膜集成电路422a和422b。
接下来，如图15C所示，使用UV光照射切割框432的UV薄片，以降低UV薄片431的粘合性，然后，由扩张框444支撑UV薄片431。此时，通过拉伸UV薄片431的同时使用扩张框444支撑UV薄片431，可以扩展在薄膜集成电路442a和442b之间形成的凹槽441的宽度。扩展了的凹槽446优选对应于后面贴附到薄膜集成电路442a和442b的天线衬底的大小。
接下来，如图16A所示，使用各向异性导电粘合剂455a和455b贴合具有用作天线的导电膜452a和452b的挠性衬底456与薄膜集成电路442a和442b。注意，在具有用作天线的导电膜452a和452b的挠性衬底456中设置有开口部，以便部分地暴露导电膜452a和452b。此外，在挠性衬底456上形成有覆盖用作天线的导电膜452a和452b的绝缘膜453。
因此，调节具有用作天线的导电膜452a和452b的挠性衬底456的位置与薄膜集成电路442a和442b的连接端子的位置的同时贴合双方，以使双方由包含在各向异性导电粘合剂455a和455b中的导电微粒454a和454b连接。这里，用作天线的导电膜452a和薄膜集成电路442a由各向异性导电粘合剂455a中的导电微粒454a连接，而用作天线的导电膜452b和薄膜集成电路442b由各向异性导电粘合剂455b中的导电微粒454b连接。
接下来，如图16B所示，在没有形成用作天线的导电膜452a和452b以及薄膜集成电路442a和442b的区域中切割绝缘膜453和挠性衬底456。这里，通过激光切割法切割它们，其中使用激光束461照射绝缘膜453和挠性衬底456。通过上述工序，如图16C所示，可以制造能够以非接触方式传输数据的半导体装置462a和462b。
注意，在图16A中，也可以使用各向异性导电粘合剂455a和455b贴合具有用作天线的导电膜452a和452b的挠性衬底456与薄膜集成电路442a和442b，然后提供挠性衬底463以便密封挠性衬底456和薄膜集成电路442a和442b，如图16B所示，使用激光束461照射没有形成用作天线的导电膜452a和452b以及薄膜集成电路442a和442b的区域，来制造如图16D所示的半导体装置464。在此情况下，薄膜集成电路由切割了的挠性衬底456和463密封，因此，可以抑制薄膜集成电路的退化。
通过上述工序，可以高成品率地制造薄型且轻量的半导体装置。在本实施方式所示的半导体装置中，使用观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域形成n型薄膜晶体管，使用观察面A的晶面取向为{211}或{101}的晶体区域形成p型薄膜晶体管。结果，可以制造提高每个晶体管的迁移率的半导体装置。
此外，本实施方式的薄膜晶体管的晶体的晶面取向分别在彼此垂直的三个面上朝某一定的方向一致。因此，可以抑制薄膜晶体管的电特性的不均匀。
接下来，参考图17说明能够以非接触方式传输数据的上述半导体装置的结构。本实施方式9的半导体装置主要由天线部2001、电源部2002、以及逻辑部2003构成。天线部2001包括接收外部信号并发送数据的天线2011。半导体装置的信号传输方法可以是电磁耦合法、电磁感应法或微波方法等。实施者可以考虑使用用途来适当地选择该传输方法，并且根据传输方法提供最合适的天线。
电源部2002包括基于通过天线2011从外部接收的信号产生电源的整流电路2021；用于存储产生了的电源的存储电容器2022；以及产生供应到每个电路的恒压的恒压电路2023。逻辑部2003包括解调接收了的信号的解调电路2031；产生时钟信号的时钟发生/补偿电路2032；代码识别及判断电路2033；基于接收信号产生从存储器中读取数据的信号的存储控制器2034；将编码了的信号调制成发送方式的调制电路2035；编码读取了的数据的编码电路2037；以及存储数据的掩模ROM 2038。注意，调制电路2035具有用于调制的电阻器2036。
由代码识别及判断电路2033识别并判断的代码是帧终止信号(EOF；帧结束)、帧开始信号(SOF；帧开始)、标志、命令代码、掩码长度、掩码值等。此外，代码识别及判断电路2033还具有用于识别传输错误的循环冗余校验(CRC)功能。
接下来，参照图18A至18F说明能够以非接触方式传输数据的上述半导体装置的用途。能够以非接触方式传输数据的上述半导体装置9210的用途很广，可以提供在物品中而使用，该物品例如是纸币、硬币、有价证券、不记名债券、证件(如驾照或居留卡等，参照图18A)、包装容器(如包装纸或瓶等，参照图18C)、存储介质(如DVD软件或视频磁带等，参照图18B)、交通工具(如自行车等，参照图18D)、个人用品(如包或眼镜等)、食品、植物、动物、人体、衣服、生活用品、商品如电子设备等和货物的标签(参照图18E和18F)。
本实施方式9所示的半导体装置9210通过安装在印刷电路板上、贴附到其表面上、嵌入其中等固定到产品。例如，如果产品是书，半导体装置通过嵌入纸张内而固定到书，并且如果产品是由有机树脂制造的包装，半导体装置通过嵌入该有机树脂内而固定到包装。因为本实施方式的半导体装置9210可以实现小型、薄型且轻量，所以即使在固定到产品之后，也不会有损于产品自身的设计质量。
此外，通过将本实施方式9的半导体装置9210提供到纸币、硬币、有价证券、不记名债券、证件等，可以提供证明功能，并且可以通过使用证明功能防止伪造。而且，当将本实施方式的半导体装置提供在包装容器、记录介质、个人用品、食品、衣服、生活用品、电子设备等中时，可以提高系统如检查系统等的效率。
实施方式10
作为具有上述实施方式7至9所示的半导体装置的电子设备，可以举出电视装置(也简称为TV或电视接收器)、影像拍摄装置如数字照相机和数字摄影机等、移动电话装置(也简称为移动电话机或移动电话)、移动信息终端如PDA等、移动游戏机、计算机的显示器、计算机、声音播放设备如汽车音频设备等、提供有记录介质的图像再现装置如家用游戏机等。在实施方式10中，参照图19A至19F说明这些具体实例。
图19A所示的移动信息终端包括主体9201、显示部9202等。通过将上述实施方式7及8所示的半导体装置用于显示部9202，可以提供能够以高清晰度显示的移动信息终端。
图19B所示的数字摄影机包括显示部9701、显示部9702等。通过将上述实施方式7及8所示的半导体装置用于显示部9701，可以提供能够以高清晰度显示的数字摄影机。
图19C所示的移动终端包括主体9101、显示部9102等。通过将上述实施方式7及8所示的半导体装置用于显示部9102，可以提供可靠性高的移动终端。
图19D所示的移动电视装置包括主体9301、显示部9302等。通过将上述实施方式7及8所示的半导体装置用于显示部9302，可以提供能够以高清晰度显示的移动电视装置。
这种电视装置可以广泛地应用于安装到移动终端如移动电话等的小尺寸电视装置、便携的中等尺寸电视装置、以及大尺寸电视装置(例如40英寸以上)。
图19E所示的便携式计算机包括主体9401、显示部9402等。通过将上述实施方式7及8所示的半导体装置用于显示部9402，可以提供能够以高图像质量显示的便携式计算机。
图19F所示的电视装置包括主体9501、显示部9502等。通过将上述实施方式7及8所示的半导体装置用于显示部9502，可以提供能够以高清晰度显示的电视装置。
这里，参照图20说明电视装置的结构。图20是表示电视装置的主要结构的框图。调谐器9511接收视频信号和音频信号。视频信号通过视频检测电路9512、将从视频检测电路9512输出的信号转换成与红色、绿色或蓝色相对应的彩色信号的视频信号处理电路9513、以及根据驱动IC的输入规格转换视频信号的控制电路9514而处理。
控制电路9514将信号输出到显示面板9515的扫描线驱动电路9516和信号线驱动电路9517。在数字驱动的情况下，可以在信号线一侧提供信号分割电路9518，使得输入数字信号分割成m个信号来供应。扫描线驱动电路9516和信号线驱动电路9517是用来驱动像素部9519的电路。在由调谐器9511接收的信号中，音频信号发送到音频检测电路9521，并且其输出通过音频信号处理电路9522供应到扬声器9523。控制电路9524从输入部9525接收控制信息例如接收站(接收频率)和音量，并且将信号发送到调谐器9511和音频信号处理电路9522。
所述电视装置通过包括显示面板9515而形成，因此，可以实现电视装置的低耗电量化，并且可以制造能够以高清晰度显示的电视装置。此外，本发明不局限于电视装置，并且可以适用于个人计算机的显示器等各种用途，尤其是具有大面积的显示介质如在火车站、机场等的信息显示板、或者在街道上的广告显示板等。
接下来，参照图21说明移动电话装置作为安装有本发明的半导体装置的电子设备的一种方式。
移动电话装置包括框体2700和2706、面板2701、外壳2702、印刷电路板2703、操作按钮2704、以及电池2705(参照图21)，其中面板2701可装卸地组合到外壳2702中，并且外壳2702固定到印刷电路板2703。外壳2702的形状和大小根据面板2701组合于其中的电子设备适当地改变。
印刷电路板2703安装有封装的多个半导体装置。本发明的半导体装置可以用作它们中的一个。安装在印刷电路板2703上的多个半导体装置具有控制器、中央处理单元(CPU)、存储器、电源电路、音频处理电路、收发电路等的任何功能。
面板2701通过连接薄膜2708连接到印刷电路板2703。上述面板2701、外壳2702、以及印刷电路板2703与操作按钮2704和电池2705一起位于框体2700和2706的内部。面板2701所包括的像素区域2709布置为能够从提供在框体2700中的开口窗口观察。
在面板2701中，可以通过使用TFT在衬底上一体形成像素部和部分外围驱动电路(多个驱动电路中具有低工作频率的驱动电路)，而在IC芯片上形成部分外围驱动电路(多个驱动电路中具有高工作频率的驱动电路)。可以通过COG(玻璃上芯片)将IC芯片安装在面板2701上，或者可以通过使用TAB(带式自动接合)或印刷电路板将IC芯片和玻璃衬底连接。
图22A表示部分外围驱动电路与像素部在衬底上一体形成，并且由COG等安装形成有其它外围驱动电路的IC芯片的面板结构的实例。图22A所示的面板包括衬底3900、信号线驱动电路3901、像素部3902、扫描线驱动电路3903、扫描线驱动电路3904、FPC 3905、IC芯片3906、IC芯片3907、密封衬底3908、以及密封剂3909。通过使用这种结构，可以降低显示装置的功耗，并且可以增长移动电话装置每次充电的使用时间。而且，也可以实现移动电话装置的低成本化。
此外，为了进一步减小功耗，如图22B所示，可以使用TFT在衬底上形成像素部，并且在IC芯片上形成整个外围驱动电路，然后通过COG(玻璃上芯片)等将IC芯片安装在显示面板上。注意，图22B中的显示面板包括衬底3910、信号线驱动电路3911、像素部3912、扫描线驱动电路3913、扫描线驱动电路3914、FPC 3915、IC芯片3916、IC芯片3917、密封衬底3918、以及密封剂3919。
如此描述，本发明的半导体装置的特征在于小型、薄型且轻量。通过使用这些特征，可以有效地利用电子设备的框体2700和2706内部的有限空间。而且，可以减少成本，并且可以制造包括具有高性能和高可靠性的半导体装置的电子设备。
实施例1
在本实施例中，参照图23A至23F说明在观察面A上具有晶面取向{001}的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例1的晶体硅膜的制造方法。如实施方式5的图5A至5D中已经说明那样，通过平行平板型等离子体CVD装置在衬底上形成SiNxOy(x＞y)膜和SiNxOy(x＜y)膜的叠层膜作为绝缘膜。作为衬底使用康宁公司制造的厚度为0.7mm的玻璃衬底。
此时的成膜条件为如下。
<SiNxOy(x＞y)膜>
厚度：50nm
气体种类(流量)：SiH4(10sccm)、NH3(100sccm)、N2O(20sccm)、H2(400sccm)
衬底温度：300℃
压力：40Pa
RF频率：27MHz
RF功率：50W
电极之间距离：30mm
电极面积：615.75cm2
<SiNxOy(x＜y)膜>
厚度：100nm
气体种类(流量)：SiH4(4sccm)、N2O(800sccm)
衬底温度：400℃
压力：40Pa
RF频率：27MHz
RF功率：50W
电极之间距离：15mm
电极面积：615.75cm2
接下来，通过平行平板型等离子体CVD装置形成非晶硅膜作为非晶半导体膜。非晶硅膜的成膜条件为如下。
<非晶硅膜>
厚度：66nm
气体种类(流量)：SiH4(25sccm)、H2(150sccm)
衬底温度：250℃
压力：66.7Pa
RF频率：27MHz
RF功率：30W
电极之间距离：25mm
电极面积：615.75cm2
接下来，通过平行平板型等离子体CVD装置在非晶半导体膜上形成SiNxOy(x＜y)膜作为覆盖膜103。此时的成膜条件为如下。
<SiNxOy(x＜y)膜>
厚度：500nm
气体种类(流量)：SiH4(4sccm)、N2O(800sccm)
衬底温度：400℃
压力：40Pa
RF频率：60MHz
RF功率：150W
电极之间距离：28mm
电极面积：844.53cm2
以上述条件形成的覆盖膜的蚀刻速度当使用7.13％的氟化氢铵和15.4％的氟化铵的混合水溶液在20℃的温度下进行蚀刻时，为115nm/sec以上且130nm/sec以下，当使用10vol％至20vol％的氢氟酸水溶液在20℃的温度下进行蚀刻时，为90nm/sec以上且100nm/sec以下，并且，当使用35sccm至60sccm的CHF3、120sccm至190sccm的He，360W至540W的偏压功率、40W至60W的ICP功率、1Pa至10Pa的压力、10℃至30℃的温度进行干法蚀刻时，为117nm/sec以上且128nm/sec以下
此外，此时的覆盖膜的密度为2.2g/cm3。
将获得了的覆盖膜103的组成表示于表格3。表格3所示的膜组成为在加热处理和激光照射之前的值。表格3所示的组成比通过使用卢瑟福背散射分析(RBS)和氢前散射分析(HFS)测定。测定灵敏度大约为±2％。
[表格3]
  覆盖膜的组成比(％)
  Si   O   H
  32.1   66.0   1.9
在形成覆盖膜103之后，在600℃的电炉中加热四个小时。
使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜103照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为20cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为9.6W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜103之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图23A至23F表示分析晶体硅膜的晶面取向的结果。
图23A是表示在测定区域中的观察面A的晶面取向{001}的分布的取向分布图像，图23B和23C分别是表示在测定区域中的观察面B及观察面C的晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的分布的取向分布图像。此外，图23D至23F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图23A至23C中的测定点的晶面取向由对应于图23D至23F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图23A至23F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图23A中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}的晶体。在图23B及23C中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶体。
图23D是求观察面A中的晶面取向{001}的晶体的定向比的结果。彩色区域是表示晶面取向{001}的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。
图23E和23F分别是求观察面B及C中的晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶体的定向比的结果。此外，根据每个晶面取向改变颜色，来区分对应于{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶面取向的区域。这里，晶面取向的重复部分除外。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格4。注意，对小数点后一位进行四舍五入。此外，在观察面B及C中，还表示晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的定向比。
[表格4]
观察面A   {001}
  73％
观察面B   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  2％   13％   63％   1％   79％
观察面C   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  2％   13％   62％   5％   82％
由表格4可知，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有73％。此外，在观察面B中，晶面取向{201}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有63％。另外，在观察面C中，晶面取向{201}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有62％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＜y)，使用扫描速度为20cm/sec、激光功率为9.6W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，可以形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{201}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，并且观察面C中的晶面取向{201}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下的晶体区域。
实施例2
在本实施例中，关于使用与实施例1不同的扫描速度及功率的激光束形成的晶体半导体膜，参照图24A至24F说明当形成观察面A中的晶面取向为{001}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例2的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、非晶半导体膜、以及覆盖膜。此时的形成工序及形成条件与实施例1相同。
接下来，在600℃的电炉中加热四个小时，然后，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为10cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为6.8W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图24A至24F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图24A至24C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像。
图24A是表示在测定区域中的观察面A的晶面取向{001}的分布的取向分布图像，图24B和24C分别是表示在测定区域中的观察面B及观察面C的晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的分布的取向分布图像。此外，图24D至24F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图24A至24C中的测定点的晶面取向由对应于图24D至24F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图24A至24F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图24A中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}的晶体。在图24B及24C中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶体。
图24D是求观察面A中的晶面取向{001}的晶体的定向比的结果。彩色区域是表示晶面取向{001}的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。
图24E和24F分别是求观察面B及C中的晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶体的定向比的结果。此外，根据每个晶面取向改变颜色，来区分对应于{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶面取向的区域。这里，晶面取向的重复部分除外。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格5。注意，对小数点后一位进行四舍五入。此外，在观察面B及C中，还表示晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的定向比。
[表格5]
观察面A   {001}
  65％
观察面B   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  23％   18％   22％   5％   68％
观察面C   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  24％   20％   22％   8％   74％
由表格5可知，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，即，占有65％。此外，在观察面B中，晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有68％。另外，在观察面C中，晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有74％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＜y)，使用扫描速度为10cm/sec、激光功率为6.8W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，并且观察面C中的晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下的晶体区域。
实施例3
在本实施例中，参照图25A至25F说明观察面A中具有晶面取向{001}的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例2的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、以及非晶半导体膜。此时的形成工序及形成条件与实施例1相同。
接下来，在500℃的电炉中加热一个小时，进一步在550℃的电炉中加热四个小时。接着，使用氢氟酸去除上述因加热而形成在非晶半导体膜表面上的氧化膜。此时的氢氟酸处理进行90秒。然后，使用包含臭氧的水溶液在非晶半导体膜上形成氧化膜，然后使用氢氟酸去除该氧化膜。这是为了充分地去除非晶硅膜表面上的杂质。此时的包含臭氧的水溶液的处理时间为40秒，氢氟酸处理进行90秒。
此时的成膜条件为如下。
<SiNxOy(x＞y)膜>
厚度：400nm
气体种类(流量)：SiH4(10sccm)、NH3(100sccm)、N2O(20sccm)、H2(400sccm)
衬底温度：300℃
压力：40Pa
RF频率：27MHz
RF功率：50W
电极之间距离：30mm
电极面积：615.75cm2
以上述条件形成的覆盖膜的蚀刻速度当使用7.13％的氟化氢铵和15.4％的氟化铵的混合水溶液在20℃的温度下进行蚀刻时，为12nm/sec以上且16nm/sec以下，当使用10vol％至20vol％的氢氟酸水溶液在20℃的温度下进行蚀刻时，为80nm/sec以上且90nm/sec以下，并且，当使用35sccm至60sccm的CHF3、120sccm至190sccm的He，360W至540W的偏压功率、40W至60W的ICP功率、1Pa至10Pa的压力、10℃至30℃的温度进行干法蚀刻时，为118nm/sec以上且119nm/sec以下
此外，此时的覆盖膜的密度为2.1g/cm3。
将获得了的覆盖膜103的组成表示于表格6。表格6所示的膜组成为在加热处理和激光照射之前的值。表格6所示的组成比通过使用卢瑟福背散射分析(RBS)和氢前散射分析(HFS)测定。测定灵敏度大约为±2％。
[表格6]
  覆盖膜的组成比(％)
  Si   N   O   H
  32.2   45.5   5.2   17.2
在形成覆盖膜之后，在600℃的电炉中加热四个小时。
使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为10cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为6.4W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且幅度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图25A至25F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图25A是表示在测定区域中的观察面A的晶面取向{001}的分布的取向分布图像，图25B和25C分别是表示在测定区域中的观察面B及观察面C的晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的分布的取向分布图像。此外，图25D至25F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图25A至25C中的测定点的晶面取向由对应于图25D至25F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图25A至25F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图25A中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}的晶体。在图25B及25C中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶体。
图25D是求观察面A中的晶面取向{001}的晶体的定向比的结果。彩色区域是表示晶面取向{001}的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。
图25E和25F分别是求观察面B及C中的晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶体的定向比的结果。此外，根据每个晶面取向改变颜色，来区分对应于{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶面取向的区域。这里，晶面取向的重复部分除外。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格7。注意，对小数点后一位进行四舍五入。此外，还表示在观察面B及C中的晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的定向比。
[表格7]
观察面A   {001}
  76％
观察面B   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  10％   46％   11％   5％   72％
观察面C   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  10％   57％   10％   9％   86％
由表格7可知，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有76％。此外，在观察面B中，晶面取向{301}的比例为四成以上且十成以下，即，占有46％。另外，在观察面C中，晶面取向{301}的比例为四成以上且十成以下，即，占有57％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＞y)，使用扫描速度为10cm/sec、激光功率为6.4W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的比例为四成以上且十成以下，并且观察面C中的晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的比例为四成以上且十成以下的晶体区域。
实施例4
在本实施例中，参照图26A至26F说明当使用与实施例1至3不同的条件形成观察面A中的晶面取向为{001}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例4的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、以及非晶半导体膜。此时的形成工序及形成条件与实施例3相同。
接下来，在500℃的电炉中加热一个小时，然后，使用氢氟酸去除非晶半导体膜表面上的氧化膜。接下来，以与实施例3相同的条件形成覆盖膜(SiNxOy(x＞y))。
接下来，在600℃的电炉中加热四个小时，然后，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为20cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为8.8W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图26A至26F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图26A至26C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像。
图26A是表示在测定区域中的观察面A的晶面取向{001}的分布的取向分布图像，图26B和26C分别是表示在测定区域中的观察面B及观察面C的晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的分布的取向分布图像。此外，图26D至26F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图26A至26C中的测定点的晶面取向由对应于图26D至26F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图26A至26F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图26A中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}的晶体。在图26B及26C中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶体。
图26D是求观察面A中的晶面取向{001}的晶体的定向比的结果。彩色区域是表示晶面取向{001}的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。
图26E和26F分别是求观察面B及C中的晶面取向{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶体的定向比的结果。此外，根据每个晶面取向改变颜色，来区分对应于角度波动为±10°以内的{001}、{301}、{201}、以及{101}的晶面取向的区域。这里，晶面取向的重复部分除外。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格8。注意，对小数点后一位进行四舍五入。此外，在观察面B及C中，还表示晶面取向{x01}(x＝0、1、2、3)的定向比。
[表格8]
观察面A   {001}
  83％
观察面B   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  0％   65％   20％   1％   86％
观察面C   {001}   {301}   {201}   {101}   {x01}
  0％   71％   21％   0％   92％
由表格8可知，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有83％。此外，在观察面B中，晶面取向{301}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有65％。另外，在观察面C中，晶面取向{301}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，即，占有71％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＞y)，使用扫描速度为20cm/sec、激光功率为8.8W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{001}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{301}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下，并且观察面C中的晶面取向{301}的比例为四成以上且十成以下，优选为六成以上且十成以下的晶体区域。
实施例5
在本实施例中，参照图27A至27F说明当在观察面A中形成晶面取向为{211}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例5的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、非晶半导体膜、以及覆盖膜(SiNxOy(x＜y))。此时的形成工序及形成条件与实施例1相同。
接下来，在600℃的电炉中加热四个小时，然后，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为10cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为8W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图27A至27F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图27A至27C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像。此外，图27D至27F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图27A至27C中的测定点的晶面取向由对应于图27D至27F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图27A至27F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图27A至27C中的彩色部中分别形成有具有晶面取向{211}、{111}、{101}的晶体。
图27D至27F分别是求观察面A至C中的晶面取向{211}、{111}、{101}的晶体的定向比的结果。在图27D至27F中，彩色区域整体是分别表示晶面取向{211}、{111}、{101}的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。此外，根据每个晶面取向改变颜色，来区分对应于{211}、{111}、{101}的晶面取向的区域。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格9。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
[表格9]
观察面A   {211}
  47％
观察面B   {111}
  45％
观察面C   {101}
  55％
由表格9可知，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{211}的比例为四成以上，即，占有47％。此外，在观察面B中，晶面取向{111}的比例为四成以上，即，占有45％。另外，在观察面C中，晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有55％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＜y)，使用扫描速度为10cm/sec、激光功率为8.0W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{211}的比例为四成以上且十成以下的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{111}的比例为四成以上且十成以下，并且观察面C中的晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下的晶体区域。
实施例6
在本实施例中，参照图28A至28F说明当使用与实施例5不同的条件形成观察面A中的晶面取向为{211}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例6的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、非晶半导体膜、以及覆盖膜(SiNxOy(x＜y))。此时的形成工序及形成条件与实施例1相同。
接下来，在600℃的电炉中加热四个小时，然后，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为20cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为10.4W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图28A至28F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图28A至28C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像，每个分布图像的边长为50μm。此外，图28D至28F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图28A至28C中的测定点的晶面取向由对应于图28D至28F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图28A至28F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图28A至28C中的彩色部中分别形成有具有晶面取向{211}、{111}、{101}的晶体。
图28D至28F分别是求观察面A至C中的晶面取向{211}、{111}、{101}的晶体的定向比的结果。在图28D至28F中，彩色区域整体分别是表示晶面取向{211}、{111}、{101}的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。此外，根据每个晶面取向改变颜色，来区分对应于{211}、{111}、{101}的晶面取向的区域。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格10。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
[表格10]
观察面A   {211}
  49％
观察面B   {111}
  48％
观察面C   {101}
  57％
由表格10可知，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{211}的比例为四成以上且十成以下，即，占有49％。此外，在观察面B中，晶面取向{111}的比例为四成以上且十成以下，即，占有48％。另外，在观察面C中，晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下，即，占有57％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＜y)，使用扫描速度为20cm/sec、激光功率为10.4W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{211}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{111}的比例为四成以上且十成以下，即，占有48％，并且观察面C中的晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下，即，占有57％的晶体区域。
实施例7
在本实施例中，参照图29A至29F说明当使用与实施例5及6不同的条件形成观察面A中的晶面取向为{211}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例7的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、以及非晶半导体膜。此时的形成工序及形成条件与实施例1相同。
接下来，在500℃的电炉中加热一个小时，并且在550℃的电炉中加热四个小时，然后，使用与实施例1相同的条件形成覆盖膜(SiNxOy(x＜y))。接下来，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为35cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为15W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图29A至29F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图29A至29C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像。此外，图29D至29F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图29A至29C中的测定点的晶面取向由对应于图29D至29F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图29A至29F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图29A至29C中的彩色部中分别形成有具有晶面取向{211}、{111}、{101}的晶体。
图29D至29F分别是求观察面A至C中的晶面取向{211}、{111}、{101}的晶体的定向比的结果。在图29D至29F中，彩色区域分别是表示晶面取向{211}、{111}、{101}的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。此外，根据每个晶面取向改变颜色，来区分对应于{211}、{111}、{101}的晶面取向的区域。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格11。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
[表格11]
观察面A   {211}
  42％
观察面B   {111}
  41％
观察面C   {101}
  52％
由表格11可知，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{211}的比例为四成以上且十成以下，即，占有42％。此外，在观察面B中，晶面取向{111}的比例为四成以上且十成以下，即，占有41％。另外，在观察面C中，晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下，即，占有52％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＜y)，使用扫描速度为35cm/sec、激光功率为15W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{211}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{111}的比例为四成以上且十成以下，即，占有41％，并且观察面C中的晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下，即，占有52％的晶体区域。
实施例8
在本实施例中，参照图30A至30F说明当使用与实施例5至7不同的条件形成观察面A中的晶面取向为{211}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例8的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、非晶半导体膜、以及覆盖膜(SiNxOy(x＞y))。此时的形成工序及形成条件与实施例3相同。
接下来，在600℃的电炉中加热四个小时，然后，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为10cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为7.2W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图30A至30F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图30A至30C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像。此外，图30D至30F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图30A至30C中的测定点的晶面取向由对应于图30D至30F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图30A至30F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图30A至30C中的彩色部中分别形成有具有晶面取向{211}、{111}、{101}的晶体。
图30D至30F分别是求观察面A至C中的晶面取向{211}、{111}、{101}的晶体的定向比的结果。在图30D至30F中，彩色区域分别是表示晶面取向{211}、{111}、{101}的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。此外，根据每个晶面取向改变颜色，来区分对应于{211}、{111}、{101}的晶面取向的区域。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格12。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
[表格12]
观察面A   {211}
  49％
观察面B   {111}
  48％
观察面C   {101}
  58％
由表格12可知，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{211}的比例为四成以上，即，占有49％。此外，在观察面B中，晶面取向{111}的比例为四成以上，即，占有48％。另外，在观察面C中，晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有58％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＞y)，使用扫描速度为10cm/sec、激光功率为7.2W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{211}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{111}的比例为四成以上且十成以下，即，占有48％，并且观察面C中的晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下，即，占有58％的晶体区域。
实施例9
在本实施例中，参照图31A至31F说明当使用与实施例5至8不同的条件形成观察面A中的晶面取向为{211}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例9的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、以及非晶半导体膜。此时的形成工序及形成条件与实施例1相同。
接下来，在500℃的电炉中加热一个小时，以与实施例3相同的条件形成覆盖膜(SiNxOy(x＞y))。接下来，在600℃的电炉中加热六个小时，然后，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为20cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为10.8W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图31A至31F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图31A至31C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像。此外，图31D至31F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图31A至31C中的测定点的晶面取向由对应于图31D至31F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图31A至31F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图31A至31C中的彩色部中分别形成有具有晶面取向{211}、{111}、{101}的晶体。
图31D至31F分别是求观察面A至C中的晶面取向{211}、{111}、{101}的晶体的定向比的结果。在图31D至31F中，彩色区域整体分别是表示晶面取向{211}、{111}、{101}的角度波动为±10°以内的晶面取向的区域。此外，根据每个晶面取向改变颜色，来区分对应于{211}、{111}、{101}的晶面取向的区域。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格13。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
[表格13]
观察面A   {211}
  49％
观察面B   {111}
  47％
观察面C   {101}
  60％
由表格13可知，在观察面A中，±10°以内的角度波动的范围内的晶面取向{211}的比例为四成以上，即，占有49％。此外，在观察面B中，晶面取向{111}的比例为四成以上，即，占有47％。另外，在观察面C中，晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有60％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＞y}，使用扫描速度为20cm/sec、激光功率为10.8W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{211}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{111}的比例为四成以上且十成以下，即，占有47％，并且观察面C中的晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下，即，占有60％的晶体区域。
实施例10
在本实施例中，参照图32A至32F说明当形成观察面A中的晶面取向为{101}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例10的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、非晶半导体膜、以及覆盖膜(SiNxOy(x＜y))。此时的形成工序及形成条件与实施例1相同。
接下来，在600℃的电炉中加热四个小时，然后，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为70cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为28W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图32A至32F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图32A至32C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像。此外，图32D至32F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图32A至32C中的测定点的晶面取向由对应于图32D至32F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图32A至32F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图32A及32B中的彩色部中形成有具有晶面取向{101}的晶体。在图32C中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}的晶体。
图32D及32E分别是求观察面A及B中的晶面取向{101}的晶体的定向比的结果。图32F是求观察面C中的晶面取向{001}的晶体的定向比的结果。在图32D及32E中，彩色区域整体是表示晶面取向{101}的角度波动为±20°以内的晶面取向的区域。在图32F中，彩色区域整体是表示晶面取向{001}的角度波动为±20°以内的晶面取向的区域。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格14。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
[表格14]
观察面A   {101}
  54％
观察面B   {101}
  45％
观察面C   {001}
  51％
由表格14可知，在观察面A中，±20°以内的角度波动的范围内的晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有54％。此外，在观察面B中，晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有45％。另外，在观察面C中，晶面取向{001}的比例为四成以上，即，占有51％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＜y)，使用扫描速度为70cm/sec、激光功率为28W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{101}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下，即，占有45％，并且观察面C中的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，即，占有51％的晶体区域。
实施例11
在本实施例中，参照图33A至33F说明当以与实施例10不同的条件形成观察面A中的晶面取向为{101}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例11的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、非晶半导体膜、以及覆盖膜(SiNxOy(x＜y))。此时的形成工序及形成条件与实施例1相同。
接下来，在600℃的电炉中加热四个小时，然后，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为90cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为28W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图33A至33F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图33A至33C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像。此外，图33D至33F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图33A至33C中的测定点的晶面取向由对应于图33D至33F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图33A至33F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图33A及33B中的彩色部中形成有具有晶面取向{101}的晶体。在图33C中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}的晶体。
图33D及33E分别是求观察面A及B中的晶面取向{101}的晶体的定向比的结果。图33F是求观察面C中的晶面取向{001}的晶体的定向比的结果。在图33D及33E中，彩色区域整体是表示晶面取向{101}的角度波动为±20°以内的晶面取向的区域。在图33F中，彩色区域整体是表示晶面取向{001}的角度波动为±20°以内的晶面取向的区域。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格15。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
[表格15]
观察面A   {101}
  50％
观察面B   {101}
  42％
观察面C   {001}
  48％
由表格15可知，在观察面A中，±20°以内的角度波动的范围内的晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有50％。此外，在观察面B中，晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有42％。另外，在观察面C中，晶面取向{001}的比例为四成以上，即，占有48％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＜y)，使用扫描速度为90cm/sec、激光功率为28W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{101}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下，即，占有42％，并且观察面C中的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，即，占有48％的晶体区域。
实施例12
在本实施例中，参照图34A至34F说明当以与实施例10及11不同的条件形成观察面A中的晶面取向为{101}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例12的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、以及非晶半导体膜。此时的形成工序及形成条件与实施例1相同。
接下来，在500℃的电炉中加热一个小时，并且在550℃的电炉中加热四个小时，然后使用氢氟酸去除非晶半导体膜表面上的氧化膜。接下来，以与实施例3相同的条件形成覆盖膜(SiNxOy(x＞y))，在500℃的温度下加热一个小时，然后，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为70cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为20W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图34A至34F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图34A至34C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像。此外，图34D至34F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图34A至34C中的测定点的晶面取向由对应于图34D至34F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图34A至34F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图34A及34B中的彩色部中形成有具有晶面取向{101}的晶体。在图34C中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}的晶体。
图34D及34E分别是求观察面A及B中的晶面取向{101}的晶体的定向比的结果。图34F是求观察面C中的晶面取向{001}的晶体的定向比的结果。在图34D及34E中，彩色区域整体是表示晶面取向{101}的角度波动为±20°以内的晶面取向的区域。在图34F中，彩色区域整体是表示晶面取向{001}的角度波动为±20°以内的晶面取向的区域。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格16。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
[表格16]
观察面A   {101}
  49％
观察面B   {101}
  47％
观察面C   {001}
  55％
由表格16可知，在观察面A中，±20°以内的角度波动的范围内的晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有49％。此外，在观察面B中，晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有47％。另外，在观察面C中，晶面取向{001}的比例为四成以上，即，占有55％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＞y)，使用扫描速度为70cm/sec、激光功率为20W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{101}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下，即，占有47％，并且观察面C中的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，即，占有55％的晶体区域。
实施例13
在本实施例中，参照图35A至35F说明当以与实施例10至12不同的条件形成观察面A中的晶面取向为{101}的晶体时的晶体硅膜的晶面取向的定向比。
首先，说明实施例13的晶体硅膜的制造方法。在衬底上形成绝缘膜、以及非晶半导体膜。此时的形成工序及形成条件与实施例1相同。
接下来，在500℃的电炉中加热一个小时，然后，使用氢氟酸去除非晶半导体膜表面上的氧化膜，然后，使用包含臭氧的水溶液在非晶半导体膜上形成氧化膜。接下来，以与实施例3相同的条件形成覆盖膜(SiNxOy(x＞y))，在500℃的温度下加热一个小时，并且在550℃的温度下加热四个小时，然后，使用来自激光照射装置的激光束隔着覆盖膜103照射非晶硅膜并且晶化，来形成晶体硅膜。在本实施例中，将衬底的移动速度设定为90cm/sec。此外，作为两台激光振荡器使用LD激发的YVO4激光器，使用其二次谐波(波长为532nm)照射。激光束在照射表面上的强度为28W。并且，通过槽缝去除激光束的高斯分布中能量分布不均匀的部分，来形成在照射表面上长度为500μm且宽度为20μm左右的线形激光束。
在蚀刻覆盖膜之后，以与实施例1相同的条件进行EBSP测定，以便确认晶体硅膜的晶粒的位置、尺寸、以及晶面取向。
将测定区域及测定间距分别设定为50μm×50μm及0.5μm，测定如图8所示彼此垂直的三个观察面A至C的EBSP图像。图35A至35F表示分析晶体硅膜的晶面取向(与观察面垂直的方向的晶体轴取向)的结果。
图35A至35C是表示在测定区域中的晶面取向的分布的取向分布图像。此外，图35D至35F是计算出每个观察面的晶面取向的结果，以彩色编码表示晶体的每个晶面取向。图35A至35C中的测定点的晶面取向由对应于图35D至35F的每个晶面取向的颜色表示。
注意，虽然在图35A至35F中，由于以黑白显示且仅表示明亮度，所以识别很困难，但是在彩色显示中，在图35A及35B中的彩色部中形成有具有晶面取向{101}的晶体。在图35C中的彩色部中形成有具有晶面取向{001}的晶体。
图35D及35E分别是求观察面A及B中的晶面取向{101}的晶体的定向比的结果。图35F是求观察面C中的晶面取向{001}的晶体的定向比的结果。在图35D及35E中，彩色区域整体是表示晶面取向{101}的角度波动为±20°以内的晶面取向的区域。在图35F中，彩色区域整体是表示晶面取向{001}的角度波动为±20°以内的晶面取向的区域。
将观察面A至C的每个晶面取向的定向比表示于表格17。注意，对小数点后一位进行四舍五入。
[表格17]
观察面A   {101}
  58％
观察面B   {101}
  56％
观察面C   {001}
  66％
由表格17可知，在观察面A中，±20°以内的角度波动的范围内的晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有58％。此外，在观察面B中，晶面取向{101}的比例为四成以上，即，占有56％。另外，在观察面C中，晶面取向{001}的比例为四成以上，即，占有66％。
如本实施例所示，作为覆盖膜形成SiNxOy(x＞y)，使用扫描速度为90cm/sec、激光功率为28W的激光束从覆盖膜一侧照射半导体膜，来可以形成观察面A的晶面取向为{101}的晶体区域。而且，还可以形成观察面B中的晶面取向{101}的比例为四成以上且十成以下，即，占有56％，并且观察面C中的晶面取向{001}的比例为四成以上且十成以下，即，占有66％的晶体区域。
本申请基于2007年3月2日向日本专利局递交的序列号为NO.2007-052230的日本专利申请，该申请的全部内容通过引用被结合在本申请中。

Claims (25)

1.一种半导体装置的制造方法，包括以下工序：
在绝缘衬底上形成非晶半导体膜；
在所述非晶半导体膜中的第一非晶区域和第二非晶区域上形成覆盖膜；
在形成所述覆盖膜的工序之后，通过使用第一连续振荡激光束或重复频率为10MHz以上的第一脉冲激光束照射所述第一非晶区域，来形成第一晶体区域；以及
在形成所述覆盖膜的工序之后，通过使用第二连续振荡激光束或重复频率为10MHz以上的第二脉冲激光束照射所述第二非晶区域，来形成第二晶体区域，
其中，在所述第一晶体区域的第一晶粒的40％以上且100％以下中，平行于所述第一晶体区域表面的第一晶面取向为{001}，
在所述第二晶体区域的第二晶粒的40％以上且100％以下中，平行于所述第二晶体区域表面的第二晶面取向为{211}或{101}，
所述第一连续振荡激光束或所述第一脉冲激光束的功率高于形成具有小粒径的晶体的范围，且低于形成表面的晶面取向为{211}的晶体的范围，并且
所述第二连续振荡激光束或所述第二脉冲激光束的功率高于形成具有小粒径的晶体的范围或形成晶面取向为{001}的晶体的范围，且低于半导体膜的一部分被烧蚀的范围或形成晶面取向为随机的具有大粒径的晶体的范围。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，
其中所述覆盖膜由SiNxOy形成，其中0≤x≤1.5，0≤y≤2，0≤4x+3y≤6。
3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，
其中所述覆盖膜的厚度为200nm以上且1000nm以下。
4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，还包括以下工序：
在形成所述覆盖膜的工序之前，加热所述非晶半导体膜。
5.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，还包括以下工序：
在形成所述覆盖膜的工序之前，对所述非晶半导体膜添加元素，
其中所述元素是选自镍、钯、锗、铁、锡、铅、钴、铂、铜、以及金中的一种。
6.一种半导体装置的制造方法，包括以下工序：
在绝缘衬底上形成非晶半导体膜；
在所述非晶半导体膜中的第一非晶区域上形成第一覆盖膜；
在所述非晶半导体膜中的第二非晶区域上形成第二覆盖膜；
在形成所述第一覆盖膜的工序之后，通过使用第一连续振荡激光束或重复频率为10MHz以上的第一脉冲激光束照射所述第一非晶区域，来形成第一晶体区域；以及
在形成所述第二覆盖膜的工序之后，通过使用第二连续振荡激光束或重复频率为10MHz以上的第二脉冲激光束照射所述第二非晶区域，来形成第二晶体区域，
其中，在所述第一晶体区域的第一晶粒的40％以上且100％以下中，平行于所述第一晶体区域表面的第一晶面取向为{001}，
在所述第二晶体区域的第二晶粒的40％以上且100％以下中，平行于所述第二晶体区域表面的第二晶面取向为{211}或{101}，所述第一连续振荡激光束或所述第一脉冲激光束的功率高于形成具有小粒径的晶体的范围，且低于形成表面的晶面取向为{211}的晶体的范围，并且
所述第二连续振荡激光束或所述第二脉冲激光束的功率高于形成具有小粒径的晶体的范围或形成晶面取向为{001}的晶体的范围，且低于半导体膜的一部分被烧蚀的范围或形成晶面取向为随机的具有大粒径的晶体的范围。
7.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，
其中所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个由SiNxOy形成，其中0≤x≤1.5，0≤y≤2，0≤4x+3y≤6。
8.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，
其中所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个的厚度为200nm以上且1000nm以下。
9.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，还包括以下工序：
在形成所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个的工序之前，加热所述非晶半导体膜。
10.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，还包括以下工序：
在形成所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个的工序之前，对所述非晶半导体膜添加元素，
其中所述元素是选自镍、钯、锗、铁、锡、铅、钴、铂、铜、以及金中的一种。
11.一种半导体装置的制造方法，包括以下工序：
在绝缘衬底上形成非晶半导体膜；
在所述非晶半导体膜中的第一非晶区域和第二非晶区域上形成覆盖膜；
在形成所述覆盖膜的工序之后，通过使用第一连续振荡激光束或重复频率为10MHz以上的第一脉冲激光束照射所述第一非晶区域，来形成第一晶体区域；
在形成所述覆盖膜的工序之后，通过使用第二连续振荡激光束或重复频率为10MHz以上的第二脉冲激光束照射所述第二非晶区域，来形成第二晶体区域；
使用所述第一晶体区域作为n沟道型薄膜晶体管的第一沟道区域来形成n沟道型薄膜晶体管；以及
使用所述第二晶体区域作为p沟道型薄膜晶体管的第二沟道区域来形成p沟道型薄膜晶体管，
其中，在所述第一晶体区域的第一晶粒的40％以上且100％以下中，平行于所述第一晶体区域表面的第一晶面取向为{001}，
在所述第二晶体区域的第二晶粒的40％以上且100％以下中，平行于所述第二晶体区域表面的第二晶面取向为{211}或{101}，
所述第一连续振荡激光束或所述第一脉冲激光束的功率高于形成具有小粒径的晶体的范围，且低于形成表面的晶面取向为{211}的晶体的范围，并且
所述第二连续振荡激光束或所述第二脉冲激光束的功率高于形成具有小粒径的晶体的范围或形成晶面取向为{001}的晶体的范围，且低于半导体膜的一部分被烧蚀的范围或形成晶面取向为随机的具有大粒径的晶体的范围。
12.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，
其中所述覆盖膜由SiNxOy形成，其中0≤x≤1.5，0≤y≤2，0≤4x+3y≤6。
13.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，
其中所述覆盖膜的厚度为200nm以上且1000nm以下。
14.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，还包括以下工序：
在形成所述覆盖膜的工序之前，加热所述非晶半导体膜。
15.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，还包括以下工序：
在形成所述覆盖膜的工序之前，对所述非晶半导体膜添加元素，
其中所述元素是选自镍、钯、锗、铁、锡、铅、钴、铂、铜、以及金中的一种。
16.一种半导体装置的制造方法，包括以下工序：
在绝缘衬底上形成非晶半导体膜；
在所述非晶半导体膜中的第一非晶区域上形成第一覆盖膜；
在所述非晶半导体膜中的第二非晶区域上形成第二覆盖膜；
在形成所述第一覆盖膜的工序之后，通过使用第一连续振荡激光束或重复频率为10MHz以上的第一脉冲激光束照射所述第一非晶区域，来形成第一晶体区域；
在形成所述第二覆盖膜的工序之后，通过使用第二连续振荡激光束或重复频率为10MHz以上的第二脉冲激光束照射所述第二非晶区域，来形成第二晶体区域；
使用所述第一晶体区域作为n沟道型薄膜晶体管的第一沟道区域来形成n沟道型薄膜晶体管；以及
使用所述第二晶体区域作为p沟道型薄膜晶体管的第二沟道区域来形成p沟道型薄膜晶体管，
其中，在所述第一晶体区域的第一晶粒的40％以上且100％以下中，平行于所述第一晶体区域表面的第一晶面取向为{001}，
在所述第二晶体区域的第二晶粒的40％以上且100％以下中，平行于所述第二晶体区域表面的第二晶面取向为{211}或{101}，
所述第一连续振荡激光束或所述第一脉冲激光束的功率高于形成具有小粒径的晶体的范围，且低于形成表面的晶面取向为{211}的晶体的范围，并且
所述第二连续振荡激光束或所述第二脉冲激光束的功率高于形成具有小粒径的晶体的范围或形成晶面取向为{001}的晶体的范围，且低于半导体膜的一部分被烧蚀的范围或形成晶面取向为随机的具有大粒径的晶体的范围。
17.根据权利要求16所述的半导体装置的制造方法，
其中所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个由SiNxOy形成，其中0≤x≤1.5，0≤y≤2，0≤4x+3y≤6。
18.根据权利要求16所述的半导体装置的制造方法，
其中所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个的厚度为200nm以上且1000nm以下。
19.根据权利要求16所述的半导体装置的制造方法，还包括以下工序：
在形成所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个的工序之前，加热所述非晶半导体膜。
20.根据权利要求16所述的半导体装置的制造方法，还包括以下工序：
在形成所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个的工序之前，对所述非晶半导体膜添加元素，
其中所述元素是选自镍、钯、锗、铁、锡、铅、钴、铂、铜、以及金中的一种。
21.一种半导体装置的制造方法，包括以下工序：
在绝缘衬底上形成非晶半导体膜；
在所述非晶半导体膜中的第一非晶区域上形成第一覆盖膜；
在所述非晶半导体膜中的第二非晶区域上形成第二覆盖膜；
在形成所述第一覆盖膜的工序之后，通过使用第一连续振荡激光束或重复频率为10MHz以上的第一脉冲激光束照射所述第一非晶区域，来形成第一晶体区域；
在形成所述第二覆盖膜的工序之后，通过使用第二连续振荡激光束或重复频率为10MHz以上的第二脉冲激光束照射所述第二非晶区域，来形成第二晶体区域；
使用所述第一晶体区域作为n沟道型薄膜晶体管的第一沟道区域来形成n沟道型薄膜晶体管；以及
使用所述第二晶体区域作为p沟道型薄膜晶体管的第二沟道区域来形成p沟道型薄膜晶体管，
其中所述第一覆盖膜由SiNxOy形成，其中x＞y，并且
所述第二覆盖膜由SiNxOy形成，其中x＜y，
其中，在所述第一晶体区域的第一晶粒的40％以上且100％以下中，平行于所述第一晶体区域表面的第一晶面取向为{001}，
在所述第二晶体区域的第二晶粒的40％以上且100％以下中，平行于所述第二晶体区域表面的第二晶面取向为{211}或{101}，
所述第一连续振荡激光束或所述第一脉冲激光束的功率高于形成具有小粒径的晶体的范围，且低于形成表面的晶面取向为{211}的晶体的范围，并且
所述第二连续振荡激光束或所述第二脉冲激光束的功率高于形成具有小粒径的晶体的范围或形成晶面取向为{001}的晶体的范围，且低于半导体膜的一部分被烧蚀的范围或形成晶面取向为随机的具有大粒径的晶体的范围。
22.根据权利要求21所述的半导体装置的制造方法，
其中所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个由SiNxOy形成，其中0≤x≤1.5，0≤y≤2，0≤4x+3y≤6。
23.根据权利要求21所述的半导体装置的制造方法，
其中所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个的厚度为200nm以上且1000nm以下。
24.根据权利要求21所述的半导体装置的制造方法，还包括以下工序：
在形成所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个的工序之前，加热所述非晶半导体膜。
25.根据权利要求21所述的半导体装置的制造方法，还包括以下工序：
在形成所述第一覆盖膜和所述第二覆盖膜中的至少一个的工序之前，对所述非晶半导体膜添加元素，
其中所述元素是选自镍、钯、锗、铁、锡、铅、钴、铂、铜、以及金中的一种。
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