JP4637410B2

JP4637410B2 - 半導体基板の製造方法及び半導体装置

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Publication number: JP4637410B2
Application number: JP2001216253A
Authority: JP
Inventors: 克己野村; 直樹牧田
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Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2011-02-23
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体基板の製造方法およびこれを用いた半導体装置に関し、より詳細には連続横方向結晶成長方法（Sequential Lateral Solidification;以下「ＳＬＳ法」と記すことがある）により非晶質半導体膜を結晶化させる半導体基板の製造方法およびこの方法で製造された半導体基板を用いた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型で高解像度の液晶表示装置や高速で高解像度の密着型イメージセンサ、三次元ＩＣといった装置を実現させるためには、絶縁性の基板や膜の上に高性能な半導体素子を形成する必要がある。このためこのような半導体素子の開発が近年盛んに行われている。
【０００３】
半導体素子には薄膜状の半導体を一般に用いる。薄膜状の半導体には大別して非晶質なものと結晶性のものとがある。非晶質半導体膜は低い温度で、しかも気相法で比較的容易に作製できることから量産性に優れ、これまで広く用いられてきたが、高性能の半導体素子に用いるには結晶性のものに比べ導電性の点などで不十分であった。そこで高性能の半導体素子には結晶性の半導体膜を用いる必要があった。
【０００４】
結晶性半導体膜を得る方法としては、成膜した非晶質半導体膜にレーザ光を照射し、レーザ光のエネルギーにより結晶化する方法が一般的に用いられていた。この方法は、非晶質半導体膜の溶融・固化による結晶化現象を用いたものであり、比較的高品質な結晶性半導体膜が得られるが、前記の高性能な半導体素子に用いるには未だ満足できるものではなかった。
【０００５】
結晶性半導体を得る他の方法として、非晶質半導体膜を一方向に移動させながら非晶質半導体膜にレーザ光をパルス照射し、既に結晶化した領域の結晶性を反映させなら移動方向に結晶を成長させる方法（連続横方向結晶成長方法;ＳＬＳ法）がある。例えば特表2000-505241号公報では、この方法を利用して、パルスレーザ光をマスクを介して露光するように照射して半導体膜の一部を溶融し、結晶の成長方向を制御する技術が提案されている。具体的には、パルスレーザを非晶質半導体膜に照射するときの移動距離を小さくすることで、移動方向に結晶を成長させている。また、マスクの形状やアイランド形状を特定の形状とすることで小面積ではあるが結晶粒界のない単結晶領域を作製している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＬＳ法では、結晶の成長方向に優れた結晶性が得られるのでこの成長方向には電流はよく流れるものの、結晶間に存在する結晶粒界が結晶の成長方向に沿ったものとなるため、結晶の成長方向に直交する方向には電流が流れにくいという問題があった。このためこのような結晶性半導体膜を用いた半導体素子では結晶の成長方向によって電気特性にバラツキがあった。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、結晶の成長方向のみならずこれに直交する方向にも良好に電流が流れる半導体基板を製造する方法を提供することをその目的とするものである。
【０００８】
また本発明の目的は、装置特性にバラツキがなく、高性能な半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、絶縁性基板上に非晶質半導体膜を形成し、絶縁性基板およびレーザ照射手段の少なくとも一方を一方向に移動させながら前記非晶質半導体膜にレーザ光をパルス照射し、前記非晶質半導体膜を前記移動方向に順次結晶化させて第１の結晶化領域を形成した後、第１の結晶化領域内を照射開始位置として、絶縁性基板およびレーザ照射手段の少なくとも一方を前記移動方向に対して略垂直方向に移動させながらレーザ光をパルス照射して、半導体膜を順次結晶化させることを特徴とする半導体基板の製造方法が提供される。
【００１０】
ここで、優れた結晶性を得る観点から、レーザ光のパルス照射間隔の間に移動する、絶縁性基板とレーザ照射手段との相対的距離を、レーザ照射により溶融した半導体膜が隣接する結晶化領域の結晶性を反映して再結晶化できる長さとするのが望ましく、その相対的距離としては０．１〜１．５μｍの範囲が好ましい。
【００１１】
さらに、レーザ光照射領域の移動方向後端と、これに隣接する結晶化領域との境界で、半導体膜を溶融するエネルギー値からゼロにビームエネルギーを不連続に変化させるのが望ましい。このようにするためには、例えばレーザ光のビームエネルギー分布において半導体膜を溶融するエネルギー値未満の部分を遮断部材を用いて遮断し、この部分のレーザ光が半導体膜に照射されないようにすればよい。
【００１２】
レーザ光のビームエネルギーは、前記半導体膜が膜厚方向にわたって完全に溶融するエネルギー以上であるのがよい。具体的には、レーザ光のビームエネルギーは２００〜６００ｍＪ／ｃｍ²の範囲が好ましい。
【００１３】
また生産性を高める観点から、レーザ光の照射領域を、レーザ照射手段の相対的移動方向に短く、移動方向に垂直な方向に長い長方形とするのが望ましい。
【００１４】
また本発明によれば、前記のいずれかの製造方法によって製造された半導体基板を用い、この半導体基板の中で第２段階のレーザー光照射により多結晶化した領域を活性領域として用いたことを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、結晶の成長方向のみならずこれに直交する方向にも良好に電流が流れる半導体基板を製造できないか鋭意検討を重ねた結果、ＳＬＳ法により一方向に結晶を成長させた後、この方向に対して略垂直方向に、この結晶の結晶性を反映させるようにＳＬＳ法により結晶を成長させればよいことを見出し本発明をなすに至った。
【００１６】
図１に、本発明の製造方法の一例を示す工程図を示す。まず、絶縁性基板の表面に形成された非晶質半導体膜２１に対して、図の左から右方向へレーザ照射手段３１を移動させながらレーザ光をパルス照射する（図１（ａ））。すると、非晶質半導体膜２１は前記移動方向に成長した結晶性半導体膜２２となる（同図（ｂ））。なおこの図では結晶粒界を細線で表しているが、実際には結晶粒界を目視で観察することはできない。結晶粒界を観察するにはセコエッチングすればよい。
【００１７】
次に、レーザ照射手段の移動方向を前記移動方向に対して略垂直方向に変えると同時にレーザ照射領域が図の左右方向に広くして、前記と同様にレーザ照射手段３２を移動させながらレーザ光をパルス照射させる（同図（ｃ））。ここで重要なことは、レーザ照射開始位置を前記形成した第１の結晶化領域Ａ内とすることである。すなわち、図の左右方向に成長した結晶の部分を図の下方向に順次成長させることにより大きな結晶が得られる、換言すれば結晶粒界の少ない半導体膜が得られるのである（同図（ｄ），（ｅ））。具体的には、従来の１回のＳＬＳ法による結晶化では、筋状の結晶粒界が１μｍ以下の間隔で多数形成されていたのに対し、本発明の製造方法によれば、結晶粒界の間隔を数十〜数百μｍ程度にまで大きくすることができる。これにより結晶粒界に直交する方向の導電性を、結晶粒界に沿う方向のそれとほぼ同等のレベルにできる。
【００１８】
なお、図１の製造工程図では、第１段の結晶化工程において半導体膜の上部のみにパルスレーザ光を照射して第１の結晶化領域Ａとしているが、半導体膜の全体にパルスレーザ光を照射して全体を第１の結晶化領域Ａとしてももちろん構わない。ただ、第２段の結晶化工程で成長に反映される結晶性は、第２段のパルスレーザ光の照射開始位置の結晶性であるから、第１段の結晶化工程で半導体膜の全体を結晶化する技術的必要性はなく、エネルギー効率を考慮するならば第１段の結晶化領域はできるだけ狭い領域であるのが望ましい。また、第１段の結晶化領域Ａは半導体膜の周縁に設けなくてもよく、例えば図１の半導体膜中央の左右方向に結晶化領域Ａを設け、この結晶化領域Ａから上方向と下方向にそれぞれ第２段の結晶化処理を行っても構わない。
【００１９】
次にＳＬＳ法について簡単に説明しておく。ＳＬＳ法による結晶成長の工程を図２に示す。ここでは図の上から下方向にレーザ照射手段（不図示）が移動するものとし、この方向に結晶が成長する。まず、レーザ光が照射されるとその領域の半導体膜は溶融する（同図（ａ））。そして照射が終わると、冷却されて溶融した半導体は照射領域の両端から中央に向かって次第に固化・結晶化する。このとき、照射領域に隣接して結晶化領域がある場合には、この結晶化領域の結晶性が溶融状態から結晶化する半導体に反映して結晶が成長する（同図（ｂ））。次に、図の下方向に所定距離移動した領域にレーザ光が照射され（同図（ｃ））、この領域の半導体が溶融する（同図（ｄ））。そして、前記と同様にして隣接する結晶化領域の結晶性を反映しながら結晶が成長していく（同図（ｅ））。この工程を繰り返すことにより、レーザ照射手段の移動方向（同図の下方向）に結晶が成長する。
【００２０】
ここで、レーザ光のパルス照射間のレーザ照射手段の移動距離は、溶融した半導体膜が隣接結晶化領域の結晶性を反映して再結晶できる距離とするのが望ましい。前記移動距離が前記距離よりも長いと、ランダムな結晶核によるグレイン状の結晶となるからである。前記距離は半導体の種類や膜厚などから適宜決定すればよいが、隣接結晶化領域の結晶性を反映した再結晶を行い、且つ高い生産性を得るためには０．１〜１．５μｍの範囲が好ましい。
【００２１】
また、本発明で用いるレーザ光のビームエネルギーは、レーザ光照射領域の移動方向後端と、これに隣接する結晶化領域との境界で、半導体膜が溶融するエネルギー値からゼロに不連続に変化させるのが望ましい。例えば、レーザ光のビームエネルギー分布８が図３に示すようなガウシアン形状であった場合には、レーザ光照射領域の結晶化領域に接する部分がレーザ光の照射によっても充分には溶融せず、結晶化領域の結晶性を反映させながら結晶を成長させることができなくなるからである。
【００２２】
レーザ光照射領域とこれに隣接する結晶化領域との境界でレーザ光のビームエネルギーを急激に変化させるには、例えばレーザ照射手段と絶縁性基板との間に遮断部材を配設し、半導体膜を溶融するエネルギー値未満のレーザ光の部分を遮断し、この部分のレーザ光が半導体膜に照射されないようにすればよい。遮断部材を用いれば、レーザ照射手段の光学系を大幅に変更することなく、また難しい調整も必要なく、簡単に不必要なレーザ光部分を除くことができる。図４に、遮断部材６を設けた場合のレーザ光のビームエネルギー分布図の一例を示す。図４から理解されるように、ガウシアン形状のビームエネルギー分布８を有するレーザ光であってもレーザ光の光路に遮断部材６を配設すれば、半導体膜を溶融できないビームエネルギーの低い部分を簡単に取り除くことができ、しかもレーザ光照射領域の境界を所定エネルギー値以上からゼロに不連続に変化させることができる。
【００２３】
半導体膜に照射するレーザ光のビームエネルギーは、半導体膜が膜厚方向にわたって完全に溶融するエネルギー以上であるのがよい。半導体膜が膜厚方向に完全に溶融しないと、結晶化する際に隣接する結晶化領域の結晶性が充分に反映されないからである。具体的なレーザ光のビームエネルギーとしては一般に２００〜６００ｍＪ／ｃｍ²の範囲が好ましい。
【００２４】
また本発明で使用するレーザ光としては波長４００ｎｍ以下のエキシマレーザ光が好適である。波長４００ｎｍ以下のレーザ光は、半導体膜特にケイ素膜に対する吸収係数が非常に高いため、絶縁性基板に熱的衝撃を与えることなく半導体膜のみを瞬時に加熱でき、またエキシマレーザ光は発振出力が大きいため照射面積を広くすることができるからである。このようなエキシマレーザ光としては例えば、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光、波長１９８ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光などが挙げられ、この中でも、大きな発振出力が安定して得られることからＸｅＣｌエキシマレーザ光が最も好ましい。なお、波長は可視域となるがＹＡＧレーザ光も使用可能である。
【００２５】
半導体膜に照射するレーザ光の照射領域は、レーザ照射手段の相対的移動方向に短く、前記移動方向に垂直な方向に長い長方形とするのが望ましい。レーザ照射領域における前記移動方向の長さは、レーザ光のパルス照射間に移動するレーザ照射手段の距離以上であればよい。したがって、限られたレーザ光のビームエネルギーを有効に使用するためには、レーザ光の照射領域を、レーザ照射領域の移動方向の長さをできる限り短くする一方、移動方向に垂直な方向の長さをできる限り長くするのがよい。
【００２６】
本発明の製造方法において、絶縁性基板上に非晶質半導体膜を形成する方法に特に限定はなく、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法、スパッタリング法など従来公知の方法を用いることができる。また、形成する非晶質半導体膜の膜厚に特に限定はないが３０〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。
【００２７】
本発明の製造方法で製造された半導体基板は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor;「ＴＦＴ」）の部材として好適に用いられる。ここで、ＴＦＴのソース／ドレイン領域及びチャンネル領域（これらを「活性領域」という）は、前記半導体基板のうち第２段階のレーザー光照射により多結晶化した領域を用いる。前記のように、この領域は結晶粒界が少なく通電方向による電気特性の差が小さいからである。このようなＴＦＴは、集積回路やアクティブマトリックス型の液晶表示装置、密着型イメージセンサ、三次元ＩＣなど広く使用でき、これら各種装置の高速化、高解像度化などの高性能化が可能となる。
【００２８】
【実施例】
本発明に係る半導体基板を製造する方法およびその半導体基板を用いてＮ型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を製造する方法について、その一実施形態を次に説明する。図５に概略工程図を示す。まず、ガラス基板（絶縁性基板）１上にスパッタリング法によって厚さ３００〜５００ｎｍの酸化ケイ素からなる下地膜１１を形成した。この下地膜１１はガラス基板１からの不純物の拡散を防ぐ作用を奏する。そして次に、プラズマＣＶＤ法によって厚さ４０ｎｍの真性（Ｉ型）非晶質ケイ素膜２１を形成した（同図（ａ））。
【００２９】
次に、前記説明したように、レーザ照射手段からパルスレーザ光３を一方向（第１段階）とそれに垂直な方向（第２段階）に非晶質ケイ素膜２１に順に照射して、非晶質ケイ素膜２１を結晶性ケイ素膜２２とした（同図（ｂ））。これにより結晶粒界の間隔が数百μｍの結晶性ケイ素膜２２が形成された。なお、レーザ光３はＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅４０ｎｓｅｃ）を用い、照射時に基板１を４００℃に加熱し、ビームエネルギーを３５０ｍＪ／ｃｍ²とした。
【００３０】
ここで用いたレーザ照射手段の概説図を図６に示す。レーザ発振器３４から出射したパルスレーザ光３３はミラー４によって方向を変えられてホモジナイザー５へ入射する。そしてこのホモジナイザー５でレーザ光３３は長方形状のレーザ光とされ、さらに絶縁性基板１とホモジナイザー５との間の光路に配設された遮断部材６により、ビームエネルギーの低い絶縁性基板１の移動方向の前・後部分がカットされてレーザ光３３は半導体膜２に照射する。ホモジナイザー５から出射して遮断部材６に照射するレーザ光照射面積は３００ｍｍ×０．２ｍｍとした。そして半導体膜２に照射するレーザ光照射面積７は、第１段階の照射は１０ｍｍ×０．０５ｍｍ、第２段階の照射は３００ｍｍ×０．０５ｍｍとした。遮断部材６と基板１との間隔はいずれも数ｍｍ程度である。
【００３１】
またパルス照射間に移動する基板の距離は０．５μｍとした。前記レーザ光照射面積の移動方向の長さは０．０５ｍｍ（５０μｍ）であるから、ケイ素膜上の任意の一点おいて合計１００回のパルス照射が行われる。もちろん、最後のパルス照射が結晶の成長に直接影響する。
【００３２】
次に図５（ｃ）に示すように、後にＴＦＴの活性領域として用いる部分の結晶性ケイ素膜２２を残しその他を除去する。なお、ＴＦＴの活性領域として用いる部分は第２段階のレーザー光照射により多結晶化した領域である必要がある。そして次に、活性領域となる結晶性ケイ素膜２２を覆うように、厚さ１００ｎｍの酸化ケイ素膜１０１を成膜する（同図（ｄ））。この酸化ケイ素膜１０１はゲート絶縁膜として作用する。具体的には、ＴＥＯＳ（Tetra Ethoxy Ortho Silicate）を原料とし、酸素と共に基板を３００〜４５０℃に加熱してＲＦプラズマＣＶＤ法によってこれを分解・堆積させた。別の成膜方法として、ＴＥＯＳを原料としてオゾンガスと共に基板を４００〜５５０℃に加熱して減圧ＣＶＤ法又は常圧ＣＶＤ法によってこれを分解・堆積させてもよい。そして、酸化ケイ素膜を成膜した後、ゲート絶縁膜自身のバルク特性および結晶性ケイ素膜とゲート絶縁膜との界面特性を向上させるために、不活性ガス雰囲気下で４００〜６００℃の温度で１〜４時間アニール処理した。
【００３３】
そして図５（ｅ）に示すように、スパッタリング法によって厚さ６００ｎｍのアルミニウム膜を形成した後、パターニングしてゲート電極１０２を形成する。つぎに、イオンドーピング法によって、ゲート電極１０２をマスクとして結晶性ケイ素膜２２に不純物としてリンを注入した（同図（ｆ））。結晶性ケイ素膜２２のうち、リンが注入された部分は後にソース／ドレイン領域１０３となり、リンが注入されなかった部分は後にチャンネル領域１０４となる（同図（ｇ））。
なお、ドーピングガスとしてフォスフィン（ＰＨ₃）を用い、加速電圧は８０ｋＶ、ドープ量は２×１０¹⁵ｃｍ^-2とした。
【００３４】
図５（ｈ）において、レーザ光を照射してイオン注入したリンの活性化を行うとともに、リンの注入工程で劣化した結晶性を回復させた。ここでレーザは前記と同じＸｅＣｌエキシマレーザを使用した。形成したＮ型不純物（リン）領域のシート抵抗を測定したところ２００〜８００Ωであった。
【００３５】
次に、酸化ケイ素膜又は窒化珪素膜からなる、厚さ６００ｎｍ程度の層間絶縁膜１０５を形成した（同図（ｉ））。層間絶縁膜１０５を酸化ケイ素膜で形成する場合には、原料としてのＴＥＯＳと酸素とをプラズマＣＶＤ法により、あるいはオゾンと共に減圧又は常圧ＣＶＤ法により形成する。このような方法によれば段差被覆性に優れた層間絶縁膜が得られる。一方、窒化珪素膜で形成する場合には、ＳｉＨ₄とＮＨ₃を原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法により形成する。この方法によれば結晶性ケイ素膜とゲート絶縁膜との界面に水素原子が供給され、ＴＦＴ特性を劣化させる不対結合手を低減させることができる。
【００３６】
そして、層間絶縁膜１０５にコンタクトホール１０６を穿設し、窒化チタンとアルミニウムの二層膜によってソース・ドレイン電極配線１０７を形成する（同図（ｊ））。窒化チタン膜はアルミニウムが半導体層に拡散するのを防止するために設けられる。ＴＦＴを液晶表示装置などの画素スイッチングとして用いる場合には、ＩＴＯなどの透明電極膜からなる画素電極をドレイン電極に接続する。またＴＦＴを薄膜集積回路に用いる場合には、ゲート電極上にもコンタクトホールを穿設し外部電極と接続する。そして最後に、１気圧の水素雰囲気下で３５０℃、１時間のアニール処理を行い、ＴＦＴを完成させた。
【００３７】
このようにして作製したＴＦＴにおいて、チャンネル領域の結晶成長方向とＴＦＴでキャリアが流れる方向とが平行であるＴＦＴと、垂直であるＴＦＴとで、その電界効果移動度および閾値電圧を測定したところ、２つの方向が平行であるＴＦＴでは、電界効果移動度が４５０ｃｍ²／Ｖｓ、閾値電圧が１．０Ｖであった。一方、２つの方向が垂直であるＴＦＴでは、電界効果移動度が３５０ｃｍ²／Ｖｓ、閾値電圧が１．０Ｖであった。このように、本発明の半導体基板を用いて作製したＴＦＴでは、チャンネル方向による電気特性差を小さくできた。また、一つの基板（４００×３２０ｍｍ）に作製したＴＦＴ間で（３０点測定）、電界効果移動度で±１０％程度、閾値電圧で±０．２Ｖ程度のバラツキしかなかった。さらに、繰り返し測定や、バイアス・温度ストレスによる耐久性試験を行ったところ、ＴＦＴの特性に劣化はほとんど見られなかった。
【００３８】
前記作製したＴＦＴを用いてアクティブマトリックス型液晶表示装置を作製し、点灯評価したところ、従来のものに比べて表示ムラが小さく、またＴＦＴリークによる画素欠陥もほとんどなく、さらにコントラスト比も高かった。
【００３９】
この実施形態では本発明の製法で作製した半導体基板を用いてＭＯＳ型トランジスタを作製したが、この半導体基板を用いてバイポーラトランジスタや静電誘導トランジスタを作製することももちろんできる。
【００４０】
以上、本発明の半導体基板の製造方法およびこれを用いたＴＦＴについて具体的に説明したが、本発明は前記説明した実施態様に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で行う各種変更ももちろん本発明の技術的範囲に属する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の製造方法では、絶縁性基板上に形成した非晶質半導体膜に対して、絶縁性基板およびレーザ照射手段の少なくとも一方を一方向に移動させながら非晶質半導体膜にレーザ光をパルス照射し、非晶質半導体膜を移動方向に順次結晶化させて第１の結晶化領域を形成した後、第１の結晶化領域内を照射開始位置として、絶縁性基板およびレーザ照射手段の少なくとも一方を前記移動方向に対して略垂直方向に移動させながらレーザ光をパルス照射して、非晶質半導体膜を結晶化させるので、結晶粒界の間隔が数百μｍと長い結晶性半導体膜を形成できる。これにより、結晶の成長方向のみならずこれに直交する方向にも良好に電流が流れる半導体基板が得られる。
【００４２】
また本発明の半導体装置では、前記製造方法によって製造された半導体基板を用い、この半導体基板のうち第２段階のレーザー光照射により多結晶化した領域を活性領域として用いるので、装置特性にバラツキがなく、高性能・高集積化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【図２】ＳＬＳ法により非晶質半導体膜を結晶化させる工程図である。
【図３】レーザ光のビームエネルギー分布を示す図である。
【図４】遮断部材によるレーザ光の不要部分の遮断の説明図である。
【図５】ＴＦＴの製造の一例を示す工程図である。
【図６】実施例で用いたレーザ照射手段および遮断部材の説明図である。
【符号の説明】
１ガラス基板（絶縁性基板）
２半導体膜
６遮断部材
７レーザ光照射領域
Ａ第１の結晶化領域
２１非晶質半導体膜
２２結晶性半導体膜
２３第２段階のレーザ光照射により多結晶化した半導体膜
３１，３２レーザ照射手段
３３レーザ光

Claims

絶縁性基板上に非晶質半導体膜を形成し、絶縁性基板およびレーザ照射手段の少なくとも一方を一方向に移動させながら前記非晶質半導体膜の前記絶縁性基板とは反対面の一部にレーザ光をパルス照射し、前記非晶質半導体膜の前記レーザ光を照射した部分を前記移動方向に順次結晶化させて前記移動方向に沿った筋状の多結晶である第１の結晶化領域とした後、第１の結晶化領域内を照射開始位置として、絶縁性基板およびレーザ照射手段の少なくとも一方を前記移動方向に対して略垂直方向に移動させながら第１の結晶化領域を含む前記非晶質半導体膜にレーザ光をパルス照射して、既に結晶化した第１の結晶化領域の結晶性を反映させながら該移動方向に結晶を成長させ、第１の結晶化領域を形成するためのレーザ光及び前記第１の結晶化領域内を照射開始位置とするレーザ光の照射領域を、前記レーザ照射手段の相対的移動方向に短く、前記移動方向に垂直な方向に長い長方形としたことを特徴とする半導体基板の製造方法。
前記レーザ光のパルス照射間隔の間に移動する、前記絶縁性基板と前記レーザ照射手段との相対的距離を、レーザ照射により溶融した半導体膜が隣接する結晶化領域の結晶性を反映して再結晶化できる長さとする請求項１記載の半導体基板の製造方法。
前記相対的距離が０．１〜１．５μｍの範囲である請求項２記載の半導体基板の製造方法。
前記レーザ光照射領域の移動方向後端と、これに隣接する結晶化領域との境界で、半導体膜を溶融するエネルギー値からゼロにビームエネルギーを不連続に変化させる請求項１〜３のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
前記レーザ光のビームエネルギー分布における、半導体膜を溶融するエネルギー値未満の部分を遮断部材を用いて遮断し、この部分のレーザ光が前記半導体膜に照射されないようにした請求項４記載の半導体基板の製造方法。
前記レーザ光のビームエネルギーが、前記半導体膜が膜厚方向にわたって完全に溶融するエネルギー以上である請求項１〜５のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
前記レーザ光のビームエネルギーが２００〜６００ｍＪ／ｃｍ^２である請求項６記載の半導体基板の製造方法。
請求項１〜７のいずれかの製造方法によって製造された半導体基板を用い、この半導体基板のうち第２段階のレーザ光照射により多結晶化した領域を活性領域として用いたことを特徴とする半導体装置。