JP2004228160A - 半導体装置の製造方法、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】チャネル長の長い電流容量の大きな半導体装置及びその製造方法の提供。
【解決手段】基板（１）上に形成された絶縁膜（２）上に凹部構造（２ｂ）を設け、凹部構造を含む絶縁膜上に所定の厚さで非晶質珪素膜を形成し、熱処理によって非晶質珪素膜を多結晶珪素膜とし、多結晶珪素膜にレーザを照射することにより凹部構造（２ｂ）内の多結晶珪素を非溶融状態に保持しながらその他の部分の当該多結晶珪素膜を溶融状態にし、当該凹部構造内に保持された１以上の多結晶珪素を結晶核として結晶成長させて１以上の略単結晶粒から構成される単結晶珪素膜（３ｂ）を形成してから半導体膜（３ｃ）に成形して、半導体装置を形成する。凹部構造（２ｂ）の幅Ｗを多結晶の粒径と同粒径以下、凹部構造の長さＬを多結晶の粒径より大きくなるように設定する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＯＳトランジスタ等の半導体装置に係り、特に、略単結晶状態の珪素膜を好適に形成させることのできる半導体装置の形成方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表示パネル等の電気光学装置を製造するために、ガラス等の基板上にシリコン膜や絶縁膜を積層して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成している。特に低温形成された単結晶珪素膜を半導体膜として備える薄膜トランジスタは性能が良いため好ましい。
【０００３】
従来、多結晶珪素薄膜トランジスタ（ｐ−ＳｉＴＦＴ）に代表される薄膜半導体装置を比較的低温にて製造する方法として、絶縁膜に設けられた孔を利用して単結晶珪素膜を形成する方法がいくつかの文献において提案されていた（非特許文献１及び非特許文献２）。これら文献には、基板上の絶縁膜に穴を開けて、この絶縁膜上及び穴内に非晶質珪素膜を形成した後、この非晶質珪素膜にレーザを照射して、前記穴の底部内の非晶質珪素を非溶融状態に保持しながら、その他の部分の非晶質珪素膜を溶融状態にすることにより、非溶融状態に保持された非晶質珪素を結晶核とした結晶成長を生じさせて、略単結晶状態の珪素膜を形成することが開示されている。
【０００４】
【非特許文献１】
「Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」， ＩＢＭ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＤＩＳＣＬＯＳＵＲＥ ＢＵＬＬＥＴＩＮ Ａｕｇ．１９９３ ｐｐ２５７−２５８
【非特許文献２】
「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｘｃｉｍｅｒ−Ｌａｓｅｒ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ Ｓｉ Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ ＦｏｒＬｏｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｇｒａｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ 」， Ｒ．Ｉｓｈｉｈａｒａ等， ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ ２００１， ｖｏｌ．４２９５， ｐ．１４〜２３
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献に記載されている方法で形成可能な単結晶は数μｍ程度成長させることが限界である一方で、電流容量の大きな薄膜トランジスタではチャネル長が数１００μｍ程度のものが存在する。
【０００５】
したがって、上記方法により形成される半導体膜がどんなに高性能のものであっても、成長可能な結晶粒の径以上のチャネル長を要求するような大電流用の薄膜トランジスタには、この方法を適用することが不可能であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、略単結晶状態の半導体膜であって大電流を流せる半導体装置の製造方法及びその構造を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に形成された絶縁膜上に凹部構造を設ける工程と、絶縁膜上に、凹部構造において相対的に厚い膜厚を有する非単結晶珪素膜を形成する工程と、非単結晶珪素膜にレーザを照射することにより、凹部構造内の一部の珪素膜を非溶融状態に保持しながら、その他の部分の珪素膜を溶融状態にし、当該凹部構造内における溶融状態と非溶融状態との界面付近の一以上の結晶粒を結晶核として結晶成長させて、当該凹部構造を中心とした領域に一以上の略単結晶粒から構成される略単結晶珪素膜を形成する工程と、略単結晶珪素膜をパターニングして凹部構造と切り離された半導体膜を形成する工程と、半導体膜を備える半導体装置を形成する工程と、を備える。特に、凹部構造を設ける工程では、当該凹部構造の幅を、結晶粒の粒径と同等以下に設定し、かつ、凹部構造の長さを、当該結晶粒の粒径より大きくなるように形成する。
【０００８】
上記工程によれば、非単結晶珪素膜にレーザが照射されると珪素膜が溶融するが、凹部構造部分は相対的に膜厚が厚いのでレーザ照射によるエネルギーが及ばず、底部が非溶融状態で残る。溶融した珪素が凝固する際には、凹部構造内の非溶融状態の部分と溶融状態の部分との界面において多結晶が生じ、それを構成する結晶核から略単結晶粒が成長していく。このため個々の結晶粒を核として成長した結晶は略単結晶状態となる。溶融前の非単結晶珪素膜は、単結晶状態であっても多結晶状態であっても非晶質状態であってもよい。このとき、凹部構造は、多結晶の粒径と同等以下の幅を有し、かつ、結晶粒の粒径より大きな長さを備えるので、幅方向には複数の結晶粒が並ぶことはないが、長さ方向には複数の結晶粒が並んで成長することになる。このため、各々の核から成長した単結晶の結晶粒は、互いに粒界で接触するが、これら結晶粒はほぼ直線的に並ぶことになるため、結晶粒の成長に対応して延びる粒界は、ほぼ一定の方向に延在することになる。
【０００９】
なお、このように形成された略単結晶状態の単結晶珪素膜から成形される半導体膜は、内部に欠陥が少なく、エネルギーバンドにおける禁制帯中央部付近の捕獲準位密度が少なくなるという好ましい電気的効果を有する。しかも結晶粒の粒界がほぼ一定方向となるため、この粒界の延在方向と半導体膜における電子や正孔といったキャリアの移動方向とがほぼ一致するように半導体装置を形成すれば、キャリアの移動を妨げるような結晶粒界が存在しないことになる。したがって、キャリアが流れる際の障壁を大きく減少できる効果が得られる。このような半導体膜を能動層（ソース／ドレイン領域やチャネル領域）に利用する半導体装置では、オフ電流値が小さく移動度の大きな優良なものとなる。
【００１０】
さらに本発明によれば、当該半導体膜は凹部構造から離間した位置に形成されるので、より結晶膜の性質が安定した部分を用いることができ、さらに半導体装置の性能を向上させることができる。
【００１１】
ただし、凹部構造を半導体膜、例えばチャネル領域の下部に位置するようにして形成してもよい。すなわち、このような半導体膜の下部に凹部構造が位置する半導体装置では、半導体装置の動作時にホットキャリア生成により電荷が蓄積される領域に凹部構造があるため、この凹部構造の底部に電荷が蓄積される。この電荷を所定のキャリア電極から取り出すことで、印加電圧の上昇に伴ってホットキャリアが生成され電荷が蓄積されることで生じるキンク効果やバイポーラ・アクションの発生を未然に防止することができる。
【００１２】
ここで本発明において「凹部構造」の形状に限定はないが、例えば一つの溝であったり連設される孔であったりしてもよい。凹部構造を溝とする場合には、例えば、凹部構造を設ける工程において、当該凹部構造として当該凹部構造の長手方向に延在する溝を形成する。このようにすれば、単結晶珪素膜を形成する工程において、溝内の複数箇所において結晶粒を結晶核として複数の単結晶粒が成長し、互いの結晶粒が粒界で接触してさらに成長する。すなわち、一つの単結晶の成長限界を超える長さを有する略単結晶珪素膜を得ることができる。
【００１３】
また、凹部構造を複数の孔とする場合には、例えば、凹部構造を設ける工程において、当該凹部構造として当該凹部構造の長手方向に散在する複数の孔を形成する。このようにすれば、略単結晶珪素膜を形成する工程において、各孔からそれぞれ略単結晶粒が成長し、互いの結晶粒が粒界で接触してさらに成長する。すなわち、一つの単結晶の成長限界を超える長さを有する略単結晶珪素膜を得ることができる。
【００１４】
なお、複数の孔を形成する場合、互いの孔の間隔は、単結晶の結晶粒の成長可能な最大径（直径）より小さくなるように設定する。このように配置すれば、成長の途中で互いの結晶粒が接触して粒界を介して連続した単結晶珪素膜となる。
例えば成長可能な単結晶の結晶粒の径が２μｍである場合、孔の間隔は２μｍより小さくする。
【００１５】
ここで本発明において、「半導体装置」とは、各種トランジスタやダイオード、抵抗、インダクタ、キャパシタ、その他能動素子・受動素子を問わず、Ｎ型やＰ型半導体の組合せにより製造可能な素子、または、配線された素子の集合からなる集積回路を含むものとする。
【００１６】
また「略単結晶」とは、結晶粒が単一である場合のみならずこれに近い状態、すなわち、複数の結晶が組合わさっていてもその数が少なく、半導体薄膜の性質の観点からほぼ単結晶により形成された半導体薄膜と同等の性質を備えている場合も含む。したがって、凹部構造の長手方向に沿って、すなわち溝の複数部分や複数の孔の各々から単結晶が成長して互いに粒界で接触して一つの単結晶珪素膜を形成することも含まれる。
【００１７】
ここで、凹部構造を設ける工程では、当該凹部構造の長手方向の長さを半導体膜の長さより長く、例えば１０μｍ以上に設定する。さらに好ましくは１００μｍ以上に設定する。本発明によれば、従来形成できなかった結晶粒の粒径を越える長さの半導体膜を製造可能である。このような単結晶珪素膜を有する半導体装置は、電流容量を大きくすることができる。例えば、半導体装置がＭＯＳトランジスタとしての構造を備える場合に、凹部構造の長手方向をチャネル長方向に合わせることにより、単結晶珪素膜の利点を備えた大電流対応のＭＯＳトランジスタを提供可能である。
【００１８】
また、当該凹部構造の幅は、例えば１μｍ以下に設定することが好ましく、さらに０．５μｍ以下であることが好ましい。このような幅であれば、略単結晶状態の結晶粒を成長させるのに好適だからである。
【００１９】
本発明は、半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上に、凹部構造の長手方向と延在方向が略平行になるように、ゲート電極を形成する工程と、ゲート電極をマスクとして自己整合的に不純物を半導体膜に導入し、半導体膜にドレイン領域及びソース領域を形成する工程と、をさらに備える。この構成によれば、電極からのキャリアの流れが粒界によって妨げられることがないので、単結晶珪素膜の利点を活かすことができる。例えばこの「電極」は半導体装置がＭＯＳトランジスタとしての構造を備えている場合、ドレイン電極やソース電極となる。
【００２０】
ここで具体的な例として、半導体装置を形成する工程は、半導体膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜上にゲート電極を設ける工程と、を備える。
【００２１】
また、基板上に形成される絶縁膜を酸化珪素膜と窒化珪素膜とを含む多層構造に形成し、当該多層構造のうち基板側に窒化珪素膜を設け、酸化珪素膜に前記凹部構造を設けることは好ましい。このように構成すれば、レーザ熱処理時に発生する熱を窒化珪素膜が遮蔽し基板への熱ダメージを低減する効果が高い。
【００２２】
また、半導体膜にとって望ましくない不純物、すなわちナトリウムやアルミニウムあるいはホウ素などが基板に含まれている場合には、窒化珪素膜及び酸化珪素膜の二層構造とすることによって、これらの不純物が基板から半導体膜へ拡散することが効果的に防止されるという効果を奏する。
【００２３】
また、本発明において、凹部構造に対応して形成される単結晶珪素膜上から半導体膜を複数成形し、複数の半導体装置を製造することは好ましい。本発明によれば、広範な面積を有する単結晶珪素膜を提供できるので、この範囲から任意の形状を有する半導体膜を成形して複数の半導体装置を得ることができる。
【００２４】
また本発明は、基板と、基板上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成された半導体膜と、を備えており、半導体膜は、当該半導体膜に含まれる複数の結晶粒の粒界が、当該半導体装置のキャリアの流れる方向に略平行な方向になるように形成されている半導体装置でもある。
【００２５】
上記構成によれば、粒界がキャリアの流れる方向に略平行であるため、この粒界の延在方向と半導体膜における電子や正孔といったキャリアの移動方向とがほぼ一致するように半導体装置を形成すれば、キャリアの移動を妨げるような結晶粒界が存在しないことになる。したがって、キャリアが流れる際の障壁を大きく減少できる。またねこの単結晶珪素膜から成形される半導体膜は、内部に欠陥が少なく、エネルギーバンドにおける禁制帯中央部付近の捕獲準位密度が少なくなるという好ましい電気的効果を有する。このような半導体膜を能動層（ソース／ドレイン領域やチャネル領域）に利用する半導体装置では、オフ電流値が小さく移動度の大きな優良なものとなる。
【００２６】
ここで、前記絶縁膜は、酸化珪素膜と窒化珪素膜とを含む多層構造であり、当該多層構造のうち基板側に窒化珪素膜が形成され、酸化珪素膜側に凹部構造が形成されていてもよい。当該多層構造によれば、半導体膜製造時における熱の影響から基板を保護することができるからである。
【００２７】
さらに本発明は、本発明の半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置を備えている電気光学装置でもあり電子機器でもある。
【００２８】
ここで「電気光学装置」とは、本発明に係る半導体装置を備えた、電気的作用によって発光するあるいは外部からの光の状態を変化させる電気光学素子を備えた装置一般をいい、自ら光を発するものと外部からの光の通過を制御するもの双方を含む。例えば、電気光学素子として、液晶素子、電気泳動粒子が分散した分散媒体を有する電気泳動素子、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子、電界の印加により発生した電子を発光板に当てて発光させる電子放出素子を備えたアクティブマトリクス型の表示装置等をいう。
【００２９】
また「電子機器」とは、本発明に係る半導体装置を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、例えば電気光学装置やメモリを備えて構成される。その構成に特に限定が無いが、例えば、ＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、凹部構造として溝を利用した本発明の半導体装置の製造方法を適用して薄膜トランジスタを製造するものである。
【００３１】
図２に、本第１の実施の形態に係る半導体薄膜の製造工程断面図を示す。
（凹部構造形成工程：図２Ｓ１）
まず、ガラス等の基板１上に酸化珪素膜２を形成する。基板１上への酸化珪素膜２の形成方法としては、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）、低圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）、スパッタリング法等の気相堆積法が挙げられる。
例えば、ＰＥＣＶＤ法により厚さ１００ｎｍの酸化珪素膜２を形成できる。
【００３２】
次に、凹部構造として溝２ｂを酸化珪素膜４の所定位置に形成する。当該溝２ｂを形成する位置は、薄膜トランジスタの半導体膜を形成したい位置から離間した位置とする。溝２ｂは、熱処理によって発生する多結晶の粒径と同径以下の幅Ｗ（図１参照）を有し、かつ、多結晶の粒径より大きな長さＬを有するように形成する。このような構造を備えた溝２ｂから結晶成長させると、幅方向には複数の結晶粒が並ぶことはないが、長さ方向には複数の結晶粒が並んで成長することになる。このため、各々の核から成長した単結晶の結晶粒は、互いに粒界で接触するが、これら結晶粒はほぼ直線的に並ぶことになるため、結晶粒の成長に対応して延びる粒界は、ほぼ一定の方向に延在することになる。
【００３３】
この粒界の延在方向を制御するため、溝２ｂの長手方向がチャネル長方向に略平行になるように各半導体膜を形成する。すなわち、単結晶珪素膜形成工程（Ｓ４参照）において形成される単結晶珪素膜３ｂに含まれる複数の略単結晶粒の粒界３ｆが、当該薄膜トランジスタの動作時におけるキャリアの流れる方向に略平行な方向に延在していくようにする。このように形成すれば、半導体膜３ｃ中のキャリアの流れが粒界によって妨げられることがない。
【００３４】
特に、当該溝２ｂの幅は、熱処理によって発生する結晶粒の粒径と同粒径以下に設定する。すなわち、１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下とする。このような幅とすれば、当該溝の幅が結晶粒の粒径以下であるため溝内には、少なくとも幅方向には複数の結晶粒が並ぶことが無くなるため、レーザ照射により単結晶を成長させることができるのである。また、溝２ｂの長手方向の長さを１０μｍ以上に設定することは好ましい。このような溝から成長する単結晶珪素膜３ｂはチャネル長方向に長いため、薄膜トランジスタの電流容量を大きくすることができる。さらにこの長さを１００μｍ以上に設定することはさらに好ましい。さらに大容量のトランジスタを提供できるからである。
【００３５】
例えば、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を行うことにより、酸化珪素膜４の面内に、幅Ｗが０．５μｍで長手方向の長さＬが１０μｍの溝２ｂを形成する。エッチング方法としては、ＣＦ_４ガスとＨ_２ガスのプラズマを用いた反応性イオンエッチングが好適である。
【００３６】
（珪素膜形成工程：図２Ｓ２）
次に、酸化珪素膜２上に５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の所定厚さで珪素膜を形成する。この珪素膜は、非晶質（アモルファス状態）であっても多結晶状態であってもよい。ここでは多結晶状態に形成する。酸化珪素膜２上への珪素膜の形成方法としては、ＰＥＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法、常圧化学気相堆積法（ＡＰＣＶＤ法）、スパッタリング法が採用できる。高純度の珪素膜を容易に、しかも貫通孔Ｈ内に確実に堆積させるために、ＬＰＣＶＤ法により珪素膜を形成することは好ましい。例えば、ＬＰＣＶＤ法により厚さ５０ｎｍの珪素膜を形成できる。次に、溝２ｂを含む珪素膜を熱処理し、熱処理によって多結晶化させて多結晶珪素膜３とする。例えば、アモルファス状の珪素膜を多結晶化させるための熱処理は種々考えられるが、例えば、固相成長させること挙げられる。固相成長をさせる場合には、例えば、窒素雰囲気中で所定の温度、例えば６００℃程度で所定の時間、例えば２４時間から４８時間保持する。
【００３７】
なお、レーザ照射によっても珪素膜の表面を多結晶化させることが可能である。この方法を利用する場合には、まず酸化珪素膜２に溝を設ける前に珪素膜を設け、その表面にレーザ照射をして当該珪素膜を多結晶化させる。その上に酸化珪素膜を形成してから前記多結晶化した珪素膜表面が露出するように溝を設け、溝を含む酸化珪素膜上にさらに非晶質珪素膜を設ける。この状態でレーザ照射を行うと、下層の珪素膜表面の多結晶から単結晶を結晶成長させることができる。このように珪素膜をレーザ照射により多結晶化させるためには、例えば、ＸｅＣｌパルスエキシマレーザ光（波長３０８ｎｍ、パスル幅３０ｎｓｅｃ）を用い、エネルギー密度が０．３Ｊ／ｃｍ^２程度から０．５Ｊ／ｃｍ^２でレーザ照射を行う。
珪素膜の同一個所に対するレーザ照射の回数は例えば２０回程度とする。この方法によれば、具体的には、「Ｌａｓｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ−ａｒｅａ ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ ｉｍａｇｅｒｓ」（Ｊ．Ｂ．Ｂｏｙｃｅ等Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ， ｖｏｌ．３８３（２００１）ｐ．１３７−１４２）に記載されているように、同一個所に複数回レーザ照射Ｒ１を行うことにより、珪素膜を、膜面内が結晶方位（１１１）を有した多結晶珪素膜に変化させることができる。
【００３８】
（単結晶珪素膜形成工程：図２Ｓ３・Ｓ４）
当該工程では、多結晶珪素膜３に所定条件でレーザを照射することにより、溝２ｂ内の多結晶珪素を不完全溶融状態に保持しながら、溝の周囲の多結晶珪素膜３を溶融状態にしていき、このような溶融領域３ａを一定の範囲に拡大させる。
溝２ｂの位置において、多結晶珪素膜３の厚みが厚くなっているので、溶融領域３ａは溝２ｂの底部まで及ばず、底部が不完全溶融のまま残される。レーザ照射後、この非溶融状態の領域と完全溶融状態の領域の界面における１以上の結晶粒を核として結晶成長させて、当該溝２ｂを中心とした領域に１以上の略単結晶粒から構成される単結晶珪素膜３ｂを形成する。
【００３９】
すなわち、Ｓ３に示すように、多結晶珪素膜３にレーザを照射すると、溝２ｂ内部及びその上部の多結晶珪素膜３の一部分が溶融して溶融領域２３ａを形成する。この溶融領域３ａは、少なくとも最終的に形成させたい半導体膜３ｃを含む領域とする。レーザ光としては、多結晶珪素膜３の膜厚に対応したエネルギーのレーザ光を用いる。例えば、多結晶珪素膜３の膜厚が５０ｎｍ〜５００ｎｍ（好ましくは５０ｎｍ〜２５０ｎｍ）である場合、レーザ光としてＸｅＣｌパルスエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パスル幅３０ｎｓｅｃ）を用い、エネルギー密度０．４〜１．５Ｊ／ｃｍ^２でレーザ照射することにより、部分的溶融が達成できる。
【００４０】
ここで、照射されたＸｅＣｌパルスエキシマレーザは多結晶珪素膜３の表面近傍でほとんどが吸収される。これはＸｅＣｌパルスエキシマレーザの波長（３０８ｎｍ）における非晶質珪素および結晶性珪素の吸収係数が其々０．１３９ｎｍ^−１と０．１４９ｎｍ^−１と大きいためである。また、酸化珪素膜２は、前記レーザに対して略透明であって、このレーザのエネルギーを吸収しないため、レーザ照射によって溶融しない。このため、レーザ照射により、多結晶珪素膜３の溝２ｂの部分は底部に若干の結晶を残す不完全溶融状態となり、その他の非晶質珪素膜３は所定の範囲で完全に溶融した溶融領域３ａになる。
【００４１】
レーザ照射後には、溶融した珪素の凝固が始まり単結晶の結晶粒３ｂが成長していく。この単結晶の結晶粒３ｂの成長は、不完全に溶融している溝２ｂ内部で先に始まり、溝に続く完全溶融状態の溶融領域３ａに至る。ここで、溶融状態の珪素は、凝固時に溝２ｂ内部に残留している多結晶の結晶粒を核として結晶成長する。
【００４２】
ここで当該実施の形態では、溝２ｂの幅Ｗを熱処理により多結晶化した多数の結晶粒の１個の結晶粒の径と同じか少し小さい大きさにしてあるため、溝の幅Ｗ方向には、結晶粒が複数並ばず、この一つの結晶粒の核から単結晶の結晶成長が生じる。また溝２ｂの長さＬが複数の結晶粒が並ぶことを許容しているので、複数の結晶粒の核から単結晶の結晶粒３ｂの成長が生じる。Ｓ３は、この各々の結晶粒３ｂの結晶成長が始まった状態を示している。
【００４３】
Ｓ４に示すように単結晶３ｂの結晶成長が進むと、図１に示すように互いの結晶粒が粒界３ｆで接してさらに結晶成長可能な方向に向かって単結晶の結晶成長が進み、溶融領域３ａ全体に及ぶ。この粒界３ｆで接触した複数の単結晶からなる膜全体が単結晶珪素膜３ｂである。
【００４４】
（半導体膜形成工程：図２Ｓ５）
このようにして形成された単結晶珪素膜３ｂから半導体膜３ｃ１及び３ｃ２を成形する。単結晶珪素膜３ｂを含む多結晶珪素膜３全体をエッチングによりパターニングして、所望の形状の薄膜トランジスタＴ用の半導体膜３ｃ１及び３ｃ２を形成する。すなわち、多結晶状態のまま残されている多結晶珪素膜３の部分と不要な単結晶珪素膜３ｂとを除去する。
【００４５】
ここで、溝２ｂに相当する領域は半導体膜３ｃ１・３ｃ２とは離間していることが好ましい。溝の周辺から離れる程結晶の安定性が向上するからである。
【００４６】
また半導体膜３ｃ１や３ｃ２のチャネル長は、単結晶の結晶粒の粒径より大きくとることが好ましい。電流容量の大きな薄膜トランジスタを提供できるからである。
【００４７】
図１に、このようにして形成される単結晶珪素膜とここから成形された半導体膜との関係を示す。
図１に示すように、単結晶珪素膜形成工程（Ｓ３・Ｓ４）によって、酸化珪素膜２上に形成された溝２ｂを中心として単結晶の結晶粒３ｂが成長する。ここでは結晶粒３ｂとして３つの結晶粒Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３が示されている。これら結晶粒が成長するに連れ、互いに接して粒界３ｆを形成する。結晶成長が終了すると、直径Ｄで示される最大範囲に広がって単結晶珪素膜３ｂが形成される。半導体膜形成工程（Ｓ５）によって成形される半導体膜３ｃ１、３ｃ２は、この単結晶珪素膜３ｂの範囲において任意に成形して得ることができるのである。
【００４８】
このように形成された略単結晶状態の単結晶珪素膜から成形される半導体膜は、内部に欠陥が少なく、エネルギーバンドにおける禁制帯中央部付近の捕獲準位密度が少なくなるという好ましい電気的効果を有する。しかも結晶粒の粒界がほぼ一定方向となるため、この粒界の延在方向と半導体膜における電子や正孔といったキャリアの移動方向とがほぼ一致するように半導体装置を形成すれば、キャリアの移動を妨げるような結晶粒界が存在しないことになる。したがって、キャリアが流れる際の障壁を大きく減少できる効果が得られる。
【００４９】
（半導体装置形成工程：図３〜図５）
次に、半導体装置の形成工程を、図３〜図５を参照しながら説明する。ここでは話を簡略化するために、一つの半導体膜３ｃ１についての製造工程を説明する。図３〜図５において、（ａ）は平面図、（ｂ）は平面図（ａ）におけるＢ―Ｂ切断面における断面図、（ｃ）はＣ―Ｃ切断面における断面図をそれぞれ示している。
【００５０】
まず、図３に示すように、酸化珪素膜２及び半導体膜３ｃの上に、酸化珪素膜４を形成する。例えば、酸化珪素膜４は、電子サイクロトロン共鳴ＰＥＣＶＤ法（ＥＣＲ−ＣＶＤ法）またはＰＥＣＶＤ法にて形成できる。この酸化珪素膜４は薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として機能するものである。
【００５１】
次に、図４に示すように、酸化珪素膜４上に、タンタルまたはアルミニウムの金属薄膜をスパッタリング法により形成した後、パターニングすることによって、ゲート電極５を形成する。
【００５２】
次に、このゲート電極５をマスクとして、ドナーまたはアクセプターとなる不純物イオンを打ち込み、不純物領域をゲート電極５に対して自己整合的に作製する。すなわち、Ｎ型ＭＯＳトランジスタであれば、半導体膜３ｃをＰ型半導体にしておき、Ｎ型半導体にするための不純物をソース・ドレイン領域３ｄに打ち込み、ゲート電極５の下部をＰ型半導体であるチャネル領域３ｅとする。
【００５３】
具体的には、Ｎ型ＭＯＳトランジスタを作製する場合、例えば、不純物元素としてリン（Ｐ）を１×１０^１６ｃｍ^−２の濃度でソース・ドレイン領域３ｄに打ち込む。その後、ＸｅＣｌエキシマレーザを照射エネルギー密度４００ｍＪ／ｃｍ^２程度で照射するか、２５０℃から４５０℃程度の温度で熱処理することにより、前記不純物元素の活性化を行う。
【００５４】
次に、図５に示すように、酸化珪素膜４およびゲート電極５の上面に、酸化珪素膜６を形成する（図５（ａ）では酸化珪素膜６を図示せず）。例えば、ＰＥＣＶＤ法で約５００ｎｍの酸化珪素膜６を形成する。次に、ソース・ドレイン領域３ｄに至るコンタクトホール７ｂを酸化珪素膜６や４に設けて、スパッタリング法によりアルミニウムを堆積して、ソース・ドレイン電極７を形成する。これと同時に、ゲート電極５に至るコンタクトホール６ｂを酸化珪素膜６に開けて、ゲート電極５用の電極配線８をさらに形成する。以上で、本発明の半導体装置である薄膜トランジスタＴが作製できる。なお、ソース・ドレイン電極７やゲート電極５、電極配線８をどのようなパターンで設けるかは任意である。
【００５５】
このようにして形成される薄膜トランジスタＴは、以下の構造を備えることになる。すなわち、基板１、酸化珪素膜（絶縁膜）２、半導体膜３ｃ、酸化珪素膜（層間絶縁膜）４、ゲート電極５、酸化珪素膜６、ソース・ドレイン電極７、電極配線８を備える。ゲート電極５と半導体膜３ｃとは酸化珪素膜４に設けられたスルーホール４ｂを介して接続される。電極配線８とゲート電極５とは、酸化珪素膜６に設けられたスルーホール６ｂを介して接続される。ドレイン・ソース電極７と半導体膜３ｃ中のドレイン・ソース領域３ｄとは酸化珪素膜４及び６に設けられたスルーホール７ｂを介して接続される。
【００５６】
以上、本第１の実施の形態によれば、半導体膜は、複数の単結晶の結晶粒が互いに粒界で接触して長く連続する。このためチャネル長を従来より長くすることができるため、電流容量の大きな薄膜トランジスタを提供可能である。
【００５７】
さらにこの半導体膜を構成する単結晶の粒界はほぼ一定の方向に延在しており、この粒界の延在方向と半導体膜における電子や正孔といったキャリアの移動方向とがほぼ一致するように半導体膜が形成されているので、キャリアの移動を妨げるような結晶粒界が存在しないことになる。したがって、キャリアが流れる際の障壁を大きく減少できる効果が得られる。
【００５８】
しかも、略単結晶状態の単結晶珪素膜から成形される半導体膜は、内部に欠陥が少なく、エネルギーバンドにおける禁制帯中央部付近の捕獲準位密度が少なくなるという好ましい電気的効果を有する。このような半導体膜を能動層（ソース／ドレイン領域やチャネル領域）に利用する薄膜トランジスタ等の半導体装置では、オフ電流値が小さく移動度の大きな優良なものとなる。
【００５９】
さらに本第１の実施の形態によれば、当該半導体膜は凹部構造から離間した位置に形成されるので、より結晶膜の性質が安定した部分を用いることができ、さらに半導体装置の性能を向上させることができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態に係る薄膜トランジスタにおいて、さらに窒化珪素膜を基板上に配置したものである。
【００６１】
図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に、本第２の実施の形態における薄膜トランジスタの構造を示す。図６（ａ）は薄膜トランジスタＴについての平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＢ―Ｂ切断面における断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）におけるＣ―Ｃ切断面における断面図である。
【００６２】
図６に示すように、当該薄膜トランジスタＴは、基板１、窒化珪素膜９、酸化珪素膜２、半導体膜３ｂ、酸化珪素膜（層間絶縁膜）４、ゲート電極５、酸化珪素膜６、ソース・ドレイン電極７、電極配線８を備えて構成されている。上記構成において、基板１と酸化珪素膜２との間に窒化珪素膜９を備えている点で、上記第１の実施の形態と異なる。
【００６３】
本第２の実施の形態における半導体装置の製造方法は、基本的に前記第１の実施の形態における半導体薄膜及び半導体装置の製造方法と同様である。ただし、当該第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図９に示すように基板１上に酸化珪素膜２を形成する前に窒化珪素膜９を形成する点で、前記第１の実施の形態とは異なる。
【００６４】
窒化珪素膜９の形成方法としては、ＰＥＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法、常圧化学気相堆積法（ＡＰＣＶＤ法）、スパッタリング法が採用できる。例えば、ＬＰＣＶＤ法により、例えば５０ｎｍの膜厚の窒化珪素膜９が形成できる。この窒化珪素膜９の上には、前記第１の実施の形態と同様に、前記酸化珪素膜２を形成し溝２ｂを形成してから、非晶質珪素膜を形成し多結晶化し、レーザ照射により部分的に珪素を溶融させて単結晶珪素膜３ｂを形成する。これらの膜の製造方法、その後の半導体装置の製造方法に関しては前記第１の実施の形態と同じであるため、説明を省略する。ここで、酸化珪素膜２の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍとする。
【００６５】
以上、本第２の実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、基板１の直上の絶縁膜を窒化珪素膜９と酸化珪素膜２との２層構造としているため、レーザ熱処理時に発生する熱を当該積層構造の絶縁膜が基板から遮蔽し、基板への熱ダメージを低減する効果が高い。
【００６６】
また、半導体膜にとって望ましくない不純物、すなわちナトリウムやアルミニウムあるいはホウ素などがガラス基板に含まれている場合には、基板上の絶縁層を積層構造とすることによって、これらの不純物が基板から半導体膜へ拡散することが効果的に防止されるという新たな効果を奏する。
【００６７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、凹部構造として溝の代わりに複数の孔を設けるものである。
図７に、本第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法における溝形状と、ここから形成される単結晶珪素膜と半導体膜との関係を示す。
図７に示すように、本実施の形態においては、凹部構造として溝に代わり複数の孔を設けている点で異なる。図７では３個の孔２ｃ１、２ｃ２、及び２ｃ３を設ける場合を示している。
【００６８】
酸化珪素膜２に形成される孔２ｃは、単結晶珪素膜３ｂを結晶成長させるための孔であり、凹部構造の長手方向、すなわち半導体膜３ｃのチャネル長方向に散在している。孔２ｃの個数は、半導体膜３ｃのチャネル長に応じて定められる。
孔２ｃの個数を多くするほど、チャネル長を長くでき、薄膜トランジスタの電流容量を大きくすることができる。隣接する孔２ｃの間隔は、成長可能な結晶粒の大きさに従って定める。例えば、単結晶珪素膜３ｂの結晶粒が結晶成長の孔を中心に２μｍ程度まで大きくなるものとすれば、孔２ｃの間隔はそれぞれの孔から成長した結晶粒が確実に粒界で接するようにするため、４μｍ以下とすることになる。例えば、チャネル長１０μｍの半導体膜３ｃを形成するためには、少なくとも３つの孔２ｃが必要になる。
【００６９】
また、各孔２ｃの径は、多結晶の結晶粒と同等かそれ以下の径、例えば０．５μｍ程度以下とする。このような径にしておけば、各孔２ｃの中で複数の結晶粒が生じることを防止できるからである。なお、孔２ｃの断面形状には限定が無く、高く形であっても円（楕円）形であってもよい。
【００７０】
本第３の実施の形態における半導体装置の製造方法は、基本的に前記第１の実施の形態における半導体薄膜及び半導体装置の製造方法と同様である。ただし、当該第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、凹部構造形成工程（図２Ｓ１参照）において、凹部構造として溝の代わりにする複数の孔２ｃ１、２ｃ２、２ｃ３を形成し、単結晶珪素膜形成工程（図２Ｓ３・Ｓ４）において、各孔からそれぞれ略単結晶粒を成長させるようにする点で、前記第１の実施の形態と異なる。
【００７１】
すなわち、孔２ｃを形成してから非晶質珪素膜を形成し熱処理による固相成長によって多結晶化させる（図２Ｓ２）。そして単結晶珪素膜形成工程（図２Ｓ３・Ｓ４）によって、酸化珪素膜２上に形成された各孔２ｃを中心としてそれぞれから単結晶の結晶粒３ｂを成長させる。これら３つの結晶粒Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３が成長するに連れ、互いに接して粒界３ｆを形成する。結晶成長が終了すると、最大範囲に広がって単結晶珪素膜３ｂが形成される。半導体膜形成工程（図２Ｓ５）によって半導体膜３ｃ１、３ｃ２を形成する点、及び半導体装置を製造する工程（図３乃至図５）については、前記第１の実施の形態と同様である。
【００７２】
以上、本第３の実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の効果を奏する。特に、当該実施の形態では、凹部構造として設ける孔の個数により単結晶珪素膜を構成する単結晶の結晶粒の個数を制御することが可能である。したがって、結晶粒の粒界が生じる位置を制御することが可能である。例えば、ドレイン・ソース電極の位置に粒界が生じないようにすることができる。
【００７３】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態は、本発明の半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置等を備えた電気光学装置に関する。
【００７４】
図８に、本第４の実施の形態における電気光学装置（表示パネル）１００の接続図を示す。本実施の形態の電気光学装置１００は、各画素領域Ｇに電界発光効果により発光可能な発光層ＯＥＬＤ、それを駆動するための電流を記憶する保持容量Ｃを備え、さらに本発明の製造方法によって製造される半導体装置、ここでは薄膜トランジスタＴ１〜Ｔ４を備えて構成されている。ドライバ領域１０１からは、走査線Ｖｓｅｌ及び発光制御線Ｖｇｐが各画素領域Ｇに供給されている。ドライバ領域１０２からは、データ線Ｉｄａｔａおよび電源線Ｖｄｄが各画素領域Ｇに供給されている。走査線Ｖｓｅｌとデータ線Ｉｄａｔａとを制御することにより、各画素領域Ｇに対する電流プログラムが行われ、発光部ＯＥＬＤによる発光が制御可能になっている。
【００７５】
本第４の実施の形態によれば、本発明の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置を備えているので、上記各実施の形態における効果と同様の効果を奏する電気光学装置を提供できる。すなわち、凹部構造によってチャネル長の長い電流容量の大きな薄膜トランジスタを提供可能である。しかも当該半導体装置が備える半導体膜は略単結晶状態であるため、内部に欠陥が少なく、半導体膜の電気特性の点で、エネルギーバンドにおける禁制帯中央部付近の捕獲準位密度が少なく、また、結晶粒界が無いために、電子や正孔といったキャリアが流れる際の障壁を大きく減少できるため、オフ電流値が小さく移動度の大きな優良な半導体装置となっている。
【００７６】
なお、上記駆動回路は、発光要素に電界発光素子を使用する場合の回路の一例であり他の回路構成も可能である。例えば、ドライバ領域１０１または１０２へ本発明の半導体装置の製造方法によってまた発光要素に液晶表示素子を利用することも回路構成を種々変更することにより可能である。
【００７７】
（第５の実施の形態）
本第５の実施の形態は、本発明の半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置等を備えた電子機器に関する。図９（ａ）〜図９（ｆ）に、本第５の実施の形態における電子機器の例を挙げる。
【００７８】
図９（ａ）は本発明の製造方法によって製造される半導体装置等が搭載された携帯電話の例であり、当該携帯電話１０は、電気光学装置（表示パネル）１００、アンテナ部１１、音声出力部１２、音声入力部１３、及び操作部１４を備えている。本発明の半導体装置の製造方法は、例えば表示パネル１００や内蔵される回路に設けられる半導体装置の製造に適用される。
【００７９】
図９（ｂ）は本発明の製造方法によって製造される半導体装置等が搭載されたビデオカメラの例であり、当該ビデオカメラ２０は、電気光学装置（表示パネル）１００、受像部２１、操作部２２、及び音声入力部２３を備えている。本発明の半導体装置の製造方法は、例えば表示パネル１００や内蔵される回路に設けられる半導体装置の製造に適用される。
【００８０】
図９（ｃ）は本発明の製造方法によって製造される半導体装置等が搭載された携帯型パーソナルコンピュータの例であり、当該コンピュータ３０は、電気光学装置（表示パネル）１００、カメラ部３１、及び操作部３２を備えている。本発明の半導体装置の製造方法は、例えば表示パネル１００や内蔵される回路に設けられる半導体装置の製造に適用される。
【００８１】
図９（ｄ）は本発明の製造方法によって製造される半導体装置等が搭載されたヘッドマウントディスプレイの例であり、当該ヘッドマウントディスプレイ４０は、電気光学装置（表示パネル）１００、バンド部４１及び光学系収納部４２を備えている。本発明の半導体装置の製造方法は、例えば表示パネル１００や内蔵される回路に設けられる半導体装置の製造に適用される。
【００８２】
図９（ｅ）は本発明の製造方法によって製造される半導体装置等が搭載されたリア型プロジェクターの例であり、当該プロジェクター５０は、電気光学装置（光変調器）１００、光源５２、合成光学系５３、ミラー５４・５５ミラー及びスクリーン５６を筐体５１内に備えている。本発明の半導体装置の製造方法は、例えば光変調器１００や内蔵される回路に設けられる半導体装置の製造に適用される。
【００８３】
図９（ｆ）は本発明の製造方法によって製造される半導体装置等が搭載されたフロント型プロジェクターの例であり、当該プロジェクター６０は、電気光学装置（画像表示源）１００及び光学系６１を筐体６２内に備え、画像をスクリーン６３に画像を表示可能になっている。本発明の半導体装置の製造方法は、例えば画像表示源１００や内蔵される回路に設けられる半導体装置の製造に適用される。
【００８４】
上記例に限らず本発明に係る半導体装置は、あらゆる電子機器の製造に適用可能である。例えば、この他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ、ＩＣカードなどにも適用することができる。
【００８５】
本発明に係る電子機器によれば、前記各実施の形態における半導体装置における効果と同様の効果を奏する。すなわち、チャネル長の長い電流容量の大きな半導体装置による大出力の機器を提供可能である。しかも当該半導体装置が備える半導体薄膜は、内部に欠陥が少なく、半導体膜の電気特性の点で、エネルギーバンドにおける禁制帯中央部付近の捕獲準位密度が少なく、また、結晶粒界が無いために、電子や正孔といったキャリアが流れる際の障壁を大きく減少できるため、オフ電流値が小さく移動度の大きな優良な半導体装置となっている。したがって、性能の高い電子機器を提供可能である。
【００８６】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の特許請求の範囲に記載の要旨の範囲内で種々に変形、変更できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によって形成される単結晶珪素膜とここから成形された半導体膜との関係を示す構成を説明する平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体薄膜の製造方法を説明する製造工程断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法における酸化珪素膜形成工程を説明する図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ切断面における断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ切断面における断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法におけるゲート電極形成工程を説明する図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ切断面における断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ切断面における断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法における半導体装置形成工程を説明する図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ切断面における断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ切断面における断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の構成を説明する図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ切断面における断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ切断面における断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によって形成される単結晶珪素膜とここから成形された半導体膜との関係を示す構成を説明する平面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る電気光学装置の構成図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る電子機器の例であり、（ａ）は携帯電話、（ｂ）はビデオカメラ、（ｃ）は携帯型パーソナルコンピュータ、（ｄ）はヘッドマウントディスプレイ、（ｅ）はリア型プロジェクター、（ｆ）はフロント型プロジェクターへの本発明の表示パネルの適用例である。
【符号の説明】
１…ガラス基板、２…酸化珪素膜（絶縁膜）、２ｂ…溝、２ｃ…孔、３…多晶質珪素膜、３ａ…溶融領域、３ｂ…単結晶珪素膜、３ｃ…半導体膜、３ｄ…ソース／ドレイン領域、３ｅ…チャネル領域、３ｆ…粒界、４、６…酸化珪素膜、５…ゲート電極、４ｂ，６ｂ、７ｂ…コンタクトホール、７…ソース／ドレイン電極、８…配線電極、９…窒化珪素膜、Ｔ…薄膜トランジスタ

Claims (13)

1. 基板上に形成された絶縁膜上に凹部構造を設ける工程と、
   前記絶縁膜上に、前記凹部構造において相対的に厚い膜厚を有する非単結晶珪素膜を形成する工程と、
   前記非単結晶珪素膜にレーザを照射することにより、前記凹部構造内の一部の珪素膜を非溶融状態に保持しながら、その他の部分の珪素膜を溶融状態にし、当該凹部構造内における溶融状態と非溶融状態との界面付近の一以上の結晶粒を結晶核として結晶成長させて、当該凹部構造を中心とした領域に一以上の略単結晶粒から構成される略単結晶珪素膜を形成する工程と、
   前記略単結晶珪素膜をパターニングして前記凹部構造と切り離された半導体膜を形成する工程と、
   前記半導体膜を備える半導体装置を形成する工程と、を備え、
   前記凹部構造を設ける工程では、当該凹部構造の幅を、前記結晶粒の粒径と同等以下に設定し、かつ、当該凹部構造の長さを、当該結晶粒の粒径より大きくなるように形成する半導体装置の製造方法。
2. 前記凹部構造を設ける工程では、当該凹部構造の長手方向に延在する溝を形成し、
   前記略単結晶珪素膜を形成する工程では、前記溝内の複数箇所に形成される結晶粒を前記結晶核として前記略単結晶粒を成長させる、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記凹部構造を設ける工程では、当該凹部構造の長手方向に散在する複数の孔を形成し、
   前記略単結晶珪素膜を形成する工程では、各前記孔内にそれぞれ形成される結晶粒を前記結晶核として、各々の当該結晶核からそれぞれ前記略単結晶粒を成長させる、請求項１に記載の半導体の製造方法。
4. 前記凹部構造を設ける工程では、複数の前記孔の間隔を単結晶の結晶粒の成長可能な最大直径より小さくなるように設定する、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 当該凹部構造の長手方向の長さは、前記半導体膜の長さより長く設定されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
   前記ゲート絶縁膜上に、前記凹部構造の長手方向と延在方向が略平行になるように、ゲート電極を形成する工程と、
   前記ゲート電極をマスクとして自己整合的に不純物を前記半導体膜に導入し、前記半導体膜にドレイン領域及びソース領域を形成する工程と、をさらに備える、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記半導体装置を形成する工程は、
   前記半導体膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
   前記層間絶縁膜上にゲート電極を設ける工程と、を備える請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記基板上に形成される絶縁膜を酸化珪素膜と窒化珪素膜とを含む多層構造に形成し、当該多層構造のうち前記基板側に前記窒化珪素膜を設け、前記酸化珪素膜に前記凹部構造を設ける、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記凹部構造に対応して形成される前記略単結晶珪素膜上から前記半導体膜を複数成形し、複数の前記半導体装置を製造する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
10. 基板と、
    前記基板上に形成された絶縁膜と、
    前記絶縁膜上にパターニングして形成された半導体膜と、を備え、
    前記半導体膜は、略単結晶状の単結晶珪素膜であり、当該半導体膜に含まれる複数の結晶粒の粒界が、当該半導体装置のキャリアの流れる方向に略平行な方向になるように形成されている半導体装置。
11. 前記絶縁膜は、酸化珪素膜と窒化珪素膜とを含む多層構造であり、当該多層構造のうち前記基板側に前記窒化珪素膜が形成され、酸化珪素膜に前記凹部構造が形成されている請求項１０に記載の半導体装置。
12. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を備えている電気光学装置。
13. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を備えている電子機器。

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