(57)【要約】【課題】  従来よりもアスペクト比の小さな凹部を利用して、結晶化した半導体薄膜を製造する方法を提供する。【解決手段】  下地基板の表面に、各々が少なくとも１つの凹部を含む複数の単位パターンを形成する。下地基板の表面にｘｙ直交座標系を定義し、ｘ軸に平行な複数の仮想直線をｙ軸方向にある間隔を隔てて配置して縞模様を構成したとき、この単位パターンは、複数の仮想直線の各々の上に、相互に隣り合う２本の仮想直線上の単位パターンのｙ軸方向の最短距離よりも短い第１の間隔で配列するように配置されている。単位パターンの凹部の内面及び下地基板の表面上に、凹部が完全には埋め尽くされない条件で、非晶質または多結晶の半導体膜を堆積させる。半導体膜にレーザビームを照射して、レーザビームに照射された領域の半導体膜を一時的に溶融させて、結晶化させる。【選択図】  図２
2008016655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）下地基板の表面に、各々が少なくとも１つの凹部を含む複数の単位パターンを形成する工程であって、該下地基板の表面にｘｙ直交座標系を定義し、ｘ軸に平行な複数の仮想直線をｙ軸方向にある間隔を隔てて配置して縞模様を構成したとき、該単位パターンが、該複数の仮想直線の各々の上に、相互に隣り合う２本の仮想直線上の単位パターンのｙ軸方向の最短距離よりも短い第１の間隔で配列するように該単位パターンを形成する工程と、
（ｂ）前記単位パターンの凹部の内面及び前記下地基板の表面上に、該凹部が完全には埋め尽くされない条件で、非晶質または多結晶の半導体膜を堆積させる工程と、
（ｃ）前記半導体膜にレーザビームを照射して、該レーザビームに照射された領域の半導体膜を一時的に溶融させて、結晶化させる工程と
を有する結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項２】
前記工程ｃにおいて、前記単位パターンを構成する凹部の開口部の縁に発生した成長核を起点として、前記下地基板の面内方向に結晶を成長させる請求項１に記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項３】
前記単位パターンの各々が１つの凹部で構成され、該凹部は、ｙ軸方向に長い平面形状を有する請求項１または２に記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項４】
前記単位パターンの各々が、ｙ軸方向に配列した複数の凹部で構成され、１つの単位パターンを構成する複数の凹部のｙ軸方向の間隔は、前記第１の間隔よりも狭い請求項１または２に記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項５】
前記単位パターンの各々は、ｙ軸方向に配列した少なくとも３個の凹部を含む請求項４に記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項６】
ｙ軸方向に隣り合う２つの単位パターンの間隔は、一方の単位パターンから他方の単位パターンに向かって成長した結晶粒が、他方の単位パターンから一方の単位パターンに向かって成長した結晶粒と衝突する長さである請求項１〜５のいずれかに記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項７】
ｙ軸方向に隣り合う２つの単位パターンの間隔の最小値は、前記第１の間隔の３倍以上である請求項１〜６のいずれかに記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項８】
前記第１の間隔は、相互にｘ軸方向に隣り合う２つの単位パターンから、ｘ軸方向に広がりながらｙ軸方向に向かって成長した結晶粒同士が接触する大きさである請求項１〜７のいずれかに記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項９】
（ａ）下地基板の表面に、各々が少なくとも１つの凹部を含む複数の単位パターンを形成する工程であって、該単位パターンは、該下地基板の表面上の点から放射状に延びる複数の仮想直線に沿い、該単位パターンの各々は、該仮想直線の長さ方向に長い平面形状を有する該単位パターンを形成する工程と、
（ｂ）前記単位パターンの凹部の内面及び前記下地基板の表面上に、該凹部が完全には埋め尽くされない条件で、非晶質または多結晶の半導体膜を堆積させる工程と、
（ｃ）前記半導体膜にレーザビームを照射して、該レーザビームに照射された領域の半導体膜を一時的に溶融させて、結晶化させる工程と
を有する結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項１０】
前記工程ｃにおいて、前記単位パターンを構成する凹部の開口部の縁に発生した成長核を起点として、前記下地基板の面内方向に結晶を成長させる請求項９に記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項１１】
前記単位パターンの各々が１つの凹部で構成され、該凹部は、該仮想直線の長さ方向に長い平面形状を有する請求項９または１０に記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項１２】
前記単位パターンの各々が、前記仮想直線上に配列した複数の凹部で構成されている請求項９または１０に記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【請求項１３】
前記単位パターンの各々は、前記仮想直線上に配列した少なくとも３個の凹部を含む請求項１２に記載の結晶化半導体膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶化半導体膜の製造方法に関し、特に非晶質または多結晶の半導体膜にレーザビームを照射して一時的に溶融させた後、結晶化させる結晶化半導体膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１に開示された多結晶シリコン薄膜の製造方法について、図９Ａ〜図９Ｃを参照して説明する。
【０００３】
図９Ａに示すように、ガラス基板１００の上に、酸化シリコン膜１０１を形成する。この酸化シリコン膜１０１に、円筒状の凹部１０２を形成する。凹部１０２の直径は５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内であり、深さは７５０ｎｍ程度である。凹部１０２内及び酸化シリコン膜１０１の上に、厚さ３０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の非晶質シリコン膜１０３を形成する。
【０００４】
図９Ｂに示すように、レーザビーム１０５を非晶質シリコン膜１０３に入射させる。レーザビーム１０５として、例えば波長３０８ｎｍ、パルス幅１５０ｎｓ〜２５０ｎｓのＸｅＣｌエキシマレーザが用いられる。なお、レーザ照射時に、ガラス基板１００を、２００℃〜４００℃の範囲内の温度に加熱しておく。非晶質シリコン膜１０３に入射したレーザビームは、そのほとんどが非晶質シリコン膜１０３の表面付近で吸収される。これは、波長３０８ｎｍにおける非晶質シリコンの吸収係数が０．１３９ｎｍ−１程度であるためである。凹部１０２内の底部に非溶融状態の部分が残り、それ以外の部分はほぼ完全溶融状態になる。これにより、レーザ照射後のシリコンの結晶成長は、凹部１０２の底部近傍で先に始まり、非晶質シリコン膜１０３の表面付近へ進行する。
【０００５】
凹部１０２の底部では、いくつかの結晶粒が発生し得る。凹部１０２の平断面寸法を１個の結晶粒か、それよりも少し小さい程度にしておくと、凹部１０２の開口部には１個の結晶粒のみが到達する。凹部１０２の開口部に到達した結晶粒を種結晶として、非晶質シリコン膜１０３の面内方向に結晶成長が進行する。これにより、図９Ｃに示すように、ほぼ単結晶の結晶粒１０８が形成される。
【０００６】
下記の特許文献２に、第１の酸化シリコン膜に形成された直径１μｍ程度、深さ８００ｎｍ程度の凹部の内面に、第２の酸化シリコン膜をコンフォーマルに堆積させることにより、凹部の直径を０．１μｍ程度まで縮小させる技術が開示されている。縮小された凹部の底面にＮｉ等の結晶化推進膜を堆積させる。この上に、第１の非晶質シリコン膜を堆積させる。第１の酸化シリコン膜の上面が露出するまで、第１の非晶質シリコン膜、結晶化促進膜、及び第２の酸化シリコン膜を除去する。これにより、凹部内にのみ結晶化促進膜が残り、その上に第１の非晶質シリコン膜が残る。
【０００７】
除去工程後、第２の非晶質シリコン膜を堆積させることにより、その面方位を（１１１）面に揃えることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２６３３０号公報
【特許文献２】特開２００５−５６８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に開示された方法では、成長核を発生させるための凹部のアスペクト比を５〜１５程度にしなければならない。凹部のアスペクト比が大きくなると、凹部内を非晶質シリコン膜で再現性よく埋め込むことが困難になる。
【００１０】
特許文献２に開示された方法においては、非晶質シリコン膜を充填すべき凹部の平断面の寸法が０．１μｍ程度まで縮小化されているため、その中に非晶質シリコン膜を充填することがより困難である。
【００１１】
本発明の目的は、従来よりもアスペクト比の小さな凹部を利用して、結晶化した半導体薄膜を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点によると、
（ａ）下地基板の表面に、各々が少なくとも１つの凹部を含む複数の単位パターンを形成する工程であって、該下地基板の表面にｘｙ直交座標系を定義し、ｘ軸に平行な複数の仮想直線をｙ軸方向にある間隔を隔てて配置して縞模様を構成したとき、該単位パターンが、該複数の仮想直線の各々の上に、相互に隣り合う２本の仮想直線上の単位パターンのｙ軸方向の最短距離よりも短い第１の間隔で配列するように該単位パターンを形成する工程と、
（ｂ）前記単位パターンの凹部の内面及び前記下地基板の表面上に、該凹部が完全には埋め尽くされない条件で、非晶質または多結晶の半導体膜を堆積させる工程と、
（ｃ）前記半導体膜にレーザビームを照射して、該レーザビームに照射された領域の半導体膜を一時的に溶融させて、結晶化させる工程と
を有する結晶化半導体膜の製造方法が提供される。
【００１３】
本発明の第２の観点によると、
（ａ）下地基板の表面に、各々が少なくとも１つの凹部を含む複数の単位パターンを形成する工程であって、該単位パターンは、該下地基板の表面上の点から放射状に延びる複数の仮想直線に沿い、該単位パターンの各々は、該仮想直線の長さ方向に長い平面形状を有する該単位パターンを形成する工程と、
（ｂ）前記単位パターンの凹部の内面及び前記下地基板の表面上に、該凹部が完全には埋め尽くされない条件で、非晶質または多結晶の半導体膜を堆積させる工程と、
（ｃ）前記半導体膜にレーザビームを照射して、該レーザビームに照射された領域の半導体膜を一時的に溶融させて、結晶化させる工程と
を有する結晶化半導体膜の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
発明の第１の観点によると、単位パターンのｙ軸方向側の領域に、相対的に大きな結晶粒を形成することができる。また、第２の観点によると、単位パターンの外側の端部から外側に向かって、相対的に大きな結晶粒を形成することができる。単位パターンを構成する凹部が、半導体膜で埋め尽くされないため、凹部のアスペクト比を小さくし、再現性よく半導体膜を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１Ａに、第１の実施例で用いられる下地基板の平面図を示し、図１Ｂ及び図１Ｃに、それぞれ図１Ａの一点鎖線Ｂ１−Ｂ１及びＣ１−Ｃ１における断面図を示す。なお、図１Ｂ及び図１Ｃには、結晶化すべき非晶質半導体膜が既に形成されている状態を示す。以下、第１の実施例による結晶化半導体膜の製造方法について説明する。下地基板の表面をｘｙ面とし、法線方向をｚ軸とするｘｙｚ直交座標系を定義する。
【００１６】
図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、シリコンからなる半導体基板１の上に、厚さ５００ｎｍの酸化シリコン膜２を形成する。酸化シリコン膜２は、例えば周知の化学気相成長（ＣＶＤ）により形成することができる。この酸化シリコン膜２に、多数の凹部３を形成する。凹部３の各々の深さは５００ｎｍであり、その平面形状は、長軸が０．６８μｍ、短軸が０．２４μｍの楕円である。なお、本明細書において、「楕円」は、数学上の厳密な２次楕円曲線で囲まれた図形のみならず、より一般的に円形を一方向に引き伸ばした細長い形状をも含むものとする。
【００１７】
図１Ａに示すように、凹部３は、ｘ軸に平行な複数の仮想直線１０をｙ軸方向にある間隔を隔てて配置して縞模様を構成したとき、各仮想直線１０上に、ピッチＰｘで配列する。ピッチＰｘは、例えば０．８μｍである。このとき、ｘ軸方向に相互に隣り合う２つの凹部３の間隔Ｄｘは、０．５６μｍになる。複数の仮想直線１０は、ｙ軸方向にピッチＰｙで配置されている。ピッチＰｙは、例えば２．５μｍである。このとき、凹部３のｙ軸方向に関する間隔Ｄｙは、１．８２μｍになる。なお、複数の仮想直線１０は、必ずしも等ピッチで配置する必要はない。ただし、ｘ軸方向の間隔Ｄｘが、相互に隣り合う２本の仮想直線上の凹部３のｙ軸方向に関する間隔Ｄｙの最小値よりも短くなるように凹部３が配置される。
【００１８】
図１Ｂ及び図１Ｃに戻って説明を続ける。凹部３の内面、及び酸化シリコン膜２の上面を、厚さ３０ｎｍの酸化シリコン膜４で覆う。酸化シリコン膜４は、例えば、原料ガスとしてテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）とオゾン（Ｏ３）とを用いたＣＶＤにより形成することができる。
【００１９】
次に、凹部３の内面及び酸化シリコン膜４の表面上に、凹部３が完全には埋め尽くされない条件で、非晶質または多結晶シリコンからなる厚さ１００ｎｍの半導体膜５を堆積させる。半導体膜５は、例えばシラン（ＳｉＨ４）を用いたＣＶＤにより形成することができる。
【００２０】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、半導体膜５に、パルスレーザビーム１０を入射させる。パルスレーザビーム１０は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波である。なお、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの代わりに、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ等の固体レーザの２倍高調波を使用してもよい。また、その他の波長１μｍ以下のレーザを用いてもよい。パルスレーザビーム１０の照射は、例えば、第１のレーザパルスを入射させた後、遅延時間５００ｎｓの条件で、第２のレーザパルスを同一の位置に入射させる。第１のレーザパルスの基板表面におけるフルエンス（１パルス当たりのエネルギ密度）は０．６Ｊ／ｃｍ２であり、第２のレーザパルスのフルエンスは１．０Ｊ／ｃｍ２である。レーザパルス１０の入射により、半導体膜５が一時的に溶融し、再結晶化する。
【００２１】
遅延時間は、第１のレーザパルスの入射による熱的影響が残存している間に、第２のレーザパルスが入射するように設定される。例えば、第１のレーザパルスで融点近傍まで予熱し、第２のレーザパルスで溶融させてもよいし、第１のレーザパルスで溶融させ、溶融状態が継続している間に第２のレーザパルスを入射させて溶融時間が長くなるようにしてもよい。
【００２２】
図２Ｃに、再結晶化した後の基板の平面図を模式的に示す。凹部３の各々の開口部の縁の近傍に成長核が発生し、この成長核から基板の面内方向に結晶が成長する。ｘ軸方向に成長した結晶粒は、ｘ軸方向に関して隣の凹部３から成長した結晶粒と衝突して成長が阻害され、衝突部分に粒界が形成される。また、ｙ軸方向に成長した結晶粒は、ｙ軸方向に関して隣の凹部３から成長した結晶粒と衝突し、衝突部分に粒界が形成される。
【００２３】
凹部３のｙ軸方向（図２Ｃにおいて縦方向）に関する間隔Ｄｙが、ｘ軸方向（図２Ｃにおいて横方向）に関する間隔Ｄｘよりも大きいため、ｙ軸方向に成長した結晶粒が、ｘ軸方向に成長した結晶粒よりも大きくなる。このため、図２Ｃにおいて凹部３の上側及び下側に、凹部３に隣接するように、相対的に大きな結晶粒１５が１つずつ形成される。凹部３の各々の右側及び左側に、相対的に小さな多数の結晶粒１６が形成される。
【００２４】
図３に、実際に結晶化した半導体膜５の表面をセコエッチングした後の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す。図３において、凹部３の上側及び下側に、相対的に大きな結晶粒が形成されていることがわかる。凹部３の右側及び左側に形成された結晶粒は、上側及び下側に形成された結晶粒に比べて小さいことがわかる。結晶化した半導体膜の電子後方散乱パターン（ＥＢＳＰ）マップを測定したところ、各結晶粒は単結晶であることが確認された。
【００２５】
上記第１の実施例による方法を適用することにより、ｘ軸方向に並んだ大きな結晶粒の列を、ｙ軸方向に複数本配置させることができる。各結晶粒の位置は、その結晶粒に対応する凹部３の位置と関連付けられる。このため、凹部３の配置を調整することにより、所望の位置に大きな結晶粒１５を形成することが可能になる。図２Ｃでは、ｘ軸方向に関して凹部３の位置が揃ってる場合を示したが、ｘ軸方向の位置を揃える必要はない。例えば、大きな結晶粒１５の列ごとに、結晶粒１５のｘ軸方向の位置をずらせて配置させることも可能である。
【００２６】
第１の実施例では、凹部３内が半導体膜で埋め尽くされないため、凹部３のアスペクト比を小さくすることができる。例えば、凹部３の平面形状の短軸を０．１５μｍ以上にし、アスペクト比を３以下にすることができる。ここで、「アスペクト比」は、平面形状の短軸の長さに対する深さの比を意味する。
【００２７】
半導体膜５は、凹部３の平面形状の寸法に依存して、凹部３内が半導体膜５で埋め尽くされない程度の厚さに設定される。また、十分大きな結晶粒を形成するために、半導体膜５の厚さを５０ｎｍ以上にすることが好ましい。
【００２８】
また、凹部３からｙ軸方向に成長する結晶粒の数を少なくするために、凹部３の開口部の両端の曲率半径を、他の部分の曲率半径よりも小さくすることが好ましい。
【００２９】
図１Ａに示した凹部３のｙ軸方向の間隔Ｄｙを広げすぎると、凹部３からｙ軸方向に成長した結晶粒同士が衝突する前に、仮想直線１０の間に成長核が発生し、その成長核から結晶粒が成長する。この場合、図２Ｃに示したｙ軸方向に隣り合う２つの大きな結晶粒１５の間に、多数の微結晶粒が形成されてしまう。微結晶粒の形成を防止するために、ｙ軸方向に隣り合う２つの凹部３のｙ軸方向の間隔Ｄｙの最大値を、一方の凹部３から他方の凹部３に向かって成長した結晶粒が、他方の凹部３から一方の凹部３に向かって成長した結晶粒と衝突する長さとすることが好ましい。
【００３０】
逆に、間隔Ｄｙを狭くしすぎると、凹部３からｘ軸方向に成長した小さな結晶粒１６と、ｙ軸方向に成長した大きな結晶粒１５との大きさが同程度になってしまうとともに、大きな結晶粒１５の位置を制御することができなくなってしまう。大きな結晶粒１５の十分な大きさを維持し、かつその位置の制御性を確保するために、間隔Ｄｙを、間隔Ｄｘの３倍以上とすることが好ましい。
【００３１】
間隔Ｄｘを広くしすぎると、ｘ軸方向に隣り合う２つの凹部３からｘ軸方向に成長する結晶粒の成長を、相互に衝突させて停止させることができなくなる。このため、ｘ軸方向に成長する結晶粒がｙ方向に成長し始め、大きな結晶粒１５の成長を妨げる場合がある。大きな結晶粒１５の成長が妨げられないように、間隔Ｄｘは、ｘ軸方向に隣り合う２つの凹部３から、ｘ軸方向に成長する結晶粒がｙ軸方向に成長を始める前に、結晶粒同士が接触して成長が停止する程度の長さとすることが好ましい。
【００３２】
結晶化した半導体膜５に薄膜トランジスタ等の能動素子を形成する場合、１つの能動素子が１つの大きな結晶粒１５内に配置されるように凹部３を配置しておくことが好ましい。このような配置にすると、能動素子内に結晶粒界が存在しないことになり、能動素子の電気的特性を向上させることが可能になる。
【００３３】
図４に、第２の実施例による方法で製造された結晶化半導体膜の平面図を模式的に示す。以下、第１の実施例との相違点に着目して説明する。第１の実施例では、基板上に形成された凹部３の平面形状が楕円であったが、第２の実施例では、凹部３の各々に代えて、複数、例えば５個の凹部２０ａがｙ軸方向に配列した単位パターン２０が形成されている。各凹部２０ａの平面形状は円形であり、１つの単位パターン２０内で隣り合う２つの凹部２０ａの間隔Ｃｙは、ｘ軸方向に隣り合う２つの単位パターン２０の間隔Ｄｘよりも短い。
【００３４】
単位パターン２０のｘ軸方向の間隔Ｄｘは、ｙ軸方向の間隔Ｄｙの最小値よりも短い。基板上に形成された半導体膜は、図２Ａ及び図２Ｂに示した第１の実施例の場合と同様に、凹部２０ａ内が埋め尽くされない程度の厚さに設定されている。
【００３５】
第２の実施例においても、第１の実施例の場合と同様に、図４において単位パターン２０の上側及び下側に、単位パターン２０の両端の凹部２０ａに隣接するように、相対的に大きな結晶粒２５が１つずつ形成される。単位パターン２０の各々の右側及び左側に、相対的に小さな多数の結晶粒２６が形成される。単位パターン２０の各々を構成する凹部の数は、３個以上とすることが好ましい。
【００３６】
図５Ａに示すように、単位パターン２０を構成する凹部２０ａの平面形状を四角形にしてもよいし、図５Ｂに示すように三角形にしてもよい。さらに、他の多角形や、楕円等にしてもよい。
【００３７】
図６に、第３の実施例による方法で製造された結晶化半導体膜の平面図を模式的に示す。以下、第２の実施例との相違点に着目して説明する。第２の実施例では、１つの単位パターン２０が複数の凹部２０ａで構成されていたが、第３の実施例では、１つの単位パターン２０が、１つの溝３０で構成される。各溝３０は、ｙ軸方向に長い平面形状を有する。基板上に形成された半導体膜は、図２Ａ及び図２Ｂに示した第１の実施例の場合と同様に、溝３０内が埋め尽くされない程度の厚さに設定されている。
【００３８】
第３の実施例においても、第１の実施例の場合と同様に、図６において単位パターン２０（溝３０）の上側及び下側に、溝３０の両端に隣接するように、相対的に大きな結晶粒２５が１つずつ形成される。溝３０の各々の右側及び左側に、相対的に小さな多数の結晶粒２６が形成される。
【００３９】
上記第２及び第３の実施例においても、第１の実施例の場合と同様に、ｘ軸方向に並んだ大きな結晶粒の列を、ｙ軸方向に複数本配置させることができる。各結晶粒の位置は、その結晶粒に対応する単位パターンの位置と関連付けられる。このため、単位パターンの配置を調整することにより、所望の位置に大きな結晶粒を形成することが可能になる。単位パターンの好ましい配置条件は、第１の実施例の凹部３の好ましい配置条件と同一である。また、ｘ軸方向に単位パターンが並んで構成された単位パターン列ごとに、単位パターンのｘ軸方向の位置をずらせることにより、大きな結晶粒の列ごとに、結晶粒のｘ軸方向の位置をずらせて配置させることも可能である。
【００４０】
図７Ａ〜図７Ｃに、第４の実施例による方法で製造した半導体膜の平面図を模式的に示す。以下、第１の実施例との相違点に着目して説明する。第１の実施例では、凹部３（単位パターン）が行列状に配置されていたが、第４の実施例では、基板上の中心点４１から放射状に延びる複数の仮想直線に沿うように、単位パターン４０が配置される。図７Ａ〜図７Ｃは、それぞれ放射状に延びる仮想直線の本数が４本、５本、及び６本の例を示す。単位パターン４０の各々は、仮想直線の長さ方向に長い平面形状を有する。各単位パターン４０は、図７Ａ及び図７Ｃに示すように、細長い平面形状を持つ溝状の凹部としてもよいし、図７Ｂに示すように、複数の凹部が仮想直線に沿って配列した構造としてもよい。
【００４１】
単位パターン４０を構成する凹部及び半導体膜は、図１Ｂ及び図１Ｃに示した第１の実施例の場合と同様に、凹部内が半導体膜で埋め尽くされないような構成にされている。
【００４２】
単位パターン４０の側方に向かって成長した結晶粒４２、及び中心側の端部から中心点４１に向かって成長した結晶粒４３は、対向する単位パターンから成長した結晶粒と衝突するため、大きく育たない。これに対し、単位パターン４０の外側の端部から外側に向かって成長した結晶粒４５は、近くに対向する単位パターンが配置されていないため大きく育つ。このため、単位パターン４０の外側の端部に接する領域に大きな結晶粒４５が形成される。
【００４３】
このように、第４の実施例においても、単位パターンの配置を調節することにより、所望の位置に大きな結晶粒を形成することができる。
【００４４】
図８Ａに、第５の実施例による方法で製造した結晶化半導体膜及び下地基板の断面図を示す。第１の実施例では、図１Ｂ及び図１Ｃに示したように、下地基板として、シリコンからなる半導体基板１、酸化シリコン膜２及び４からなる複合基板を用いた。第５の実施例では、下地基板としてガラス基板５０を用いる。ガラス基板５０の表面に、複数の凹部３が形成されている。凹部３の形状及び配置は、図１Ａに示した第１の実施例の場合と同一である。
【００４５】
ガラス基板５０の上に、半導体膜５が形成される。半導体膜５は、凹部３内が埋め尽くされない程度の厚さに設定されている。第５の実施例においても、パルスレーザビームの照射を行うと、半導体膜５が一時的に溶融し、凹部３の開口部の縁に発生した成長核から結晶が成長する。このため、第１の実施例と同様に、大きな結晶粒を形成することができる。
【００４６】
図８Ｂに、第６の実施例による方法で製造した結晶化半導体膜及び下地基板の断面図を示す。第１の実施例では、基板面に垂直な凹部の断面がほぼ四角形であったが、第６の実施例では、凹部３の断面が、開口部を底辺とする二等辺三角形に近似した形状を有する。ただし、開口部の縁は丸みを帯び、基板の表面と凹部の側面とが滑らかに接続されている。下地基板としてガラス基板５０が用いられる。凹部３の面内の分布は、図１Ａに示した第１の実施例の場合と同一である。
【００４７】
凹部３の平面形状が円形の場合には、凹部３はほぼ円錐形になる。凹部３の平面形状が細長い溝状である場合には、長手方向に直交する断面が、図８Ｂに示した二等辺三角形に近似した形状になり、長手方向に平行な断面は、台形状になる。
【００４８】
第６の実施例においても、凹部の開口部の縁に成長核が発生し、そこから面内方向に結晶が成長する。このため、第１の実施例の場合と同様に、大きな結晶粒を形成することができる。また、第２〜第４の実施例の凹部を、第６の実施例の凹部と同じ断面形状としてもよい。
【００４９】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（１Ａ）は、第１の実施例による結晶化半導体膜の製造方法で用いられる下地基板の平面図であり、（１Ｂ）及び（１Ｃ）は、その断面図である。
【図２】（２Ａ）及び（２Ｂ）は、第１の実施例による結晶化半導体膜の製造方法のレーザ照射工程における基板の断面図であり、（２Ｃ）は、レーザ照射後の結晶化半導体膜の模式的な平面図である。
【図３】第１の実施例による方法で製造した結晶化半導体膜の表面をセコエッチングした後の電子顕微鏡写真である。
【図４】第２の実施例による方法で製造した結晶化半導体膜の模式的な平面図である。
【図５】（５Ａ）及び（５Ｂ）は、第２の実施例の変形例による方法で用いられる下地基板の平面図である。
【図６】第３の実施例による方法で製造した結晶化半導体膜の模式的な平面図である。
【図７】（７Ａ）〜（７Ｃ）は、第４の実施例による方法で製造した結晶化半導体膜の模式的な平面図である。
【図８】（８Ａ）は、第５の実施例による方法で用いられる下地基板と半導体膜との断面図であり、（８Ｂ）は、第６の実施例による方法で用いられる下地基板と半導体膜との断面図である。
【図９】従来の結晶化半導体膜製造方法を説明するための、製造途中段階における基板の断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  半導体基板
２、４  酸化シリコン膜
３、２０ａ  凹部
５  半導体膜
１０  パルスレーザビーム
１５、２５、４５  大きな結晶粒
１６、２６、４２、４３  小さな結晶粒
２０、４０  単位パターン
３０  溝
４１  中心点
５０  ガラス基板
【図１】
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【図２】
2008016655.tif 000004
【図４】
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【図５】
2008016655.tif 000006
【図６】
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【図７】
2008016655.tif 000008
【図８】
2008016655.tif 000009
【図９】
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【図３】
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