(57)【要約】【課題】結晶面方位が一定であり、相対的に高密度に集積が可能であり、かつ、比較的簡単なプロセスを有する半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体層に金属原子を導入して熱処理をすることにより半導体層の結晶配向を制御する半導体装置の製造方法（ＭＩＬＣ法）において、半導体層の一定形状を有する領域（１１４）に金属原子を導入する工程を備えることにより、半導体層に応力を生じさせ応力により半導体層の結晶面方位を制御するものである。この一定形状は、熱処理時に半導体層に応力を生じさせることが可能な角部（Ｐ）を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層に金属原子を導入して熱処理をすることにより該半導体層の結晶配向を制御する半導体装置の製造方法において、
該半導体層の一定形状を有する領域に該金属原子を導入する工程を備えることにより、該半導体層に応力を生じさせ該応力により該半導体層の結晶面方位を制御するものであり、
該一定形状は、該熱処理時に該半導体層に応力を生じさせることが可能な角部を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記一定形状に前記半導体層が露出するように前記半導体層上に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体層が露出した前記一定形状を有する領域に前記金属原子を導入する工程と、
前記金属原子が導入された領域に第１の熱処理を施す工程と、
前記金属原子を除去する工程と、
前記金属原子が除去された領域に第２の熱処理を施す工程と、を備える、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記一定形状は、前記角部が一方向に複数個に並ぶ形状である、
請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
絶縁層に側壁と底面とを形成して、該側壁と該底面との境界に前記角部を形成する工程と、
該底面を含めて該絶縁層に前記半導体層を形成する工程と、
前記半導体層が形成された該底面に前記金属原子を導入する工程と、
前記金属原子が導入された領域に第１の熱処理を施す工程と、
前記金属原子を除去する工程と、
前記金属原子が除去された領域に第２の熱処理を施す工程と、を備える、
を備えた請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層は、メタルマスク法、フォトリソグラフィー法、またはインクジェット法のいずれかにより成形される、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記金属原子は、前記半導体層との化合物を形成する金属である、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。
【請求項７】
前記金属原子は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｙ、Ｇｅ、およびＡｌからなる群からなる１の金属元素または２以上の金属元素を組み合わせた合金である、
請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体層は、３０ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下の厚みを有する、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。
【請求項９】
前記半導体層の結晶面方位は、（１００）面である、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。
【請求項１０】
前記半導体層には複数の前記一定形状を有する領域が形成されており、
前記複数の一定形状を有する領域は、それぞれの一定領域について前記結晶面方位が制御される範囲が互いに重なるように配置が定められている、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０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有することを特徴とする電気光学装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０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有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温ポリシリコン等で形成された半導体層を形成するための半導体装置の製造方法に係り、特に、半導体層の結晶面方位を揃えるための半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置や有機ＥＬ（Electro Luminescence）装置などの電気光学装置では、画素毎に設けられる能動素子として、又は、画素を周辺から駆動するための駆動回路として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が用いられている。この薄膜トランジスタは、低温プロセスによって製造することにより、キャリア移動度が大きい低温下りシリコン（ＬＴＰＳ：Low-temperature Poly-silicon）が得られ、また、耐熱性の低い安価な基板が使用できるといったメリットがあるため、その具体的な工程について種々の開発がなされている。
【０００３】
例えば、低温プロセスにおいて金属原子をシリコンに導入してシリコン膜の結晶化を容易にする金属導入側方結晶化法（Metal Induced Lateral Crystallization;以下「ＭＩＬＣ法」という。）が提案されている（特許文献１、非特許文献１、非特許文献２）。
【０００４】
具体的には、特許文献１には、アモルファスシリコン膜の上または下に選択的に所定の金属を島状、線状、ストライプ状、ドット状、膜状に形成し、通常のアモルファスシリコンの結晶化温度より低い温度でアニールすることによって、これを出発点として結晶化を進展させ、結晶シリコン膜を得る発明が開示されている（要約）。
【０００５】
非特許文献１には、ソース／ドレイン領域上に極薄いニッケル層を形成してからアニール処理することにより、従来の熱処理で形成されたものより好適な電気的特性を示すチャネル領域を有する薄膜トランジスタを形成できることが記載されている。
【０００６】
非特許文献２には、非晶質シリコン膜の一部に狭くなっているくびれ形状を形成し、ＭＩＬＣ法によって、このくびれ形状の一方側の非晶質シリコン膜から他方側へとくびれ形状を超えて結晶化を促進させることで、結晶の配向性を揃える実験が開示されている（非特許文献２、Ｆｉｇ．２）。くびれ形状がシリコン結晶の配向性を揃える結晶化フィルタとして作用するのである。
【特許文献１】特開平０７−２２６３７３号公報
【非特許文献１】"Low Temperature Poly-Si Thin-Film Transistor Fabrication by Metal-Induced Lateral Crystallization," IEEE Electron Device Letters, Vol. 17, No.4, pp. 160-162 (1996)
【非特許文献２】"Control of the Crystal Orientation in Metal-Induced Lateral Crystallization," Journal of the Korean Physical Society, Vol. 47, pp. S404-407 (2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１や非特許文献１に開示されたＭＩＬＣ法により結晶化したシリコン膜の結晶面方位は一定していないという問題があった。トランジスタの特性を決定する大きな要因である移動度は、結晶の面方位に依存して大きく変動するため、結晶の面方位が安定していないと、特性の揃ったトランジスタを複数製造することが困難なのである。
【０００８】
また、上記非特許文献２では、結晶化フィルタにより結晶の面方位を揃える提案ではあるが、結晶化フィルタとして作用するくびれ形状の専有面積が大きいため、トランジスタを高密度に集積することができない。さらに、くびれ形状を形成するために製造プロセスが相対的に複雑化するという欠点もあった。
【０００９】
そこで、本発明は、結晶面方位が一定であり、相対的に高密度に集積が可能であり、かつ、比較的簡単なプロセスを有する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体層に金属原子を導入して熱処理をすることにより半導体層の結晶配向を制御する半導体装置の製造方法において、半導体層の一定形状を有する領域に金属原子を導入する工程を備えることにより、半導体層に応力を生じさせ応力により半導体層の結晶面方位を制御するものであり、一定形状は、熱処理時に半導体層に応力を生じさせることが可能な角部を有することを特徴とする。
【００１１】
かかる製造方法は、半導体層に金属原子を導入して熱処理をすることにより半導体層の結晶配向を制御する上述したＭＩＬＣ法の応用に関し、半導体層の一定形状を有する領域に金属原子を導入するものである。金属原子が導入された半導体層は、熱処理によって半導体化合物を形成するが、この半導体化合物は半導体層に比べ密度に差があり、半導体化合物形成領域に体積収縮を生じ、半導体化合物形成領域およびその周辺の半導体層に引っ張り応力を残留させる。この引っ張り応力が残留する非晶質半導体は、相対的に低温であっても結晶化がされ易くなる。この残留する引っ張り応力は金属原子を導入する領域の形状に大きな影響を受けるところ、本願発明は、金属原子を導入する一定形状が角部を備えているところに特徴を有する。かかる発明によれば、金属原子を導入する一定形状領域に角部を有するので、残留応力の分布が角部に集中し、大きな引っ張り応力を残留させることが可能である。残留する引っ張り応力が大きい場合、半導体層の結晶面配向が特定の面配向、例えば（１００）配向に揃うことが確認されている。よって、本発明によれば、角部を中心とする大きな引っ張り応力の残留領域において、面配向が一定している結晶を有する半導体層を形成することが可能となる。特に（１００）配向に揃った半導体層は、高い移動度を示し、かつ、半導体領域の切り出し方向によってキャリアの移動度が変化しないので、本発明によれば、高性能な半導体装置を相対的に低いコストで製造可能である。また、本発明によれば、結晶化フィルタのような構造部分が不要なので面積効率を上げることができ、相対的に高密度集積が可能である。また、角部を有する一定形状に金属原子を導入する一定形状は角部を備えてさえすればよいので、本発明によれば、比較的簡単なプロセスで半導体装置を製造可能である。
【００１２】
具体的に、本発明の半導体装置の第１の製造方法は、
１）一定形状に半導体層が露出するように半導体層上に絶縁層を形成する工程と、
２）半導体層上に絶縁層を形成して半導体層を一定形状に露出させる工程と、
３）金属原子が導入された領域に第１の熱処理を施す工程と、
４）金属原子を除去する工程と、
５）金属原子が除去された領域に第２の熱処理を施す工程と、を備える。
【００１３】
かかる第１の製造方法によれば、半導体層の一部が一定形状で露出するように絶縁層が形成され、その後はＭＩＬＣ法に従い、金属原子を導入し、第１の熱処理を施すことで、金属原子と半導体層の原子（例えばシリコン）が半導体化合物を形成する。このとき半導体化合物が形成される領域には角部を有しているため、第１の熱処理によりその周辺に強い引っ張り応力が残留する。この状態で、金属原子を除去後、第二の熱処理を施すので、残留する強い引っ張り応力により半導体層の結晶が特定の面配向、例えば（１００）面配向となって結晶成長することになる。
【００１４】
ここで、一定形状は、角部が一方向に複数個に並ぶ形状であることは好ましい。
かかる製造方法によれば、強い引っ張り応力が残留する角部が一定方向に並んでおり、それぞれの角部から一定方向に向けて特定の面配向で結晶が成長する。このため、各角部から成長した特定の面配向の結晶が徐々に広がって融合するので、比較的広い面積に亘って一定の面配向の結晶が得られることになる。このため、広範囲に、かつ、高密度に半導体装置を形成することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の第２の製造方法は、
１）絶縁層に側壁と底面とを形成して、側壁と底面との境界に角部を形成する工程と、
２）底面を含めて絶縁層に半導体層を形成する工程と、
３）半導体層が形成された底面に金属原子を導入する工程と、
４）金属原子が導入された領域に第１の熱処理を施す工程と、
５）金属原子を除去する工程と、
６）金属原子が除去された領域に第２の熱処理を施す工程と、を備える。
【００１６】
かかる第２の製造方法によれば、側壁と底面とで角部が形成するように絶縁層が成形される。例えば、孔または溝構造が形成される。その後はＭＩＬＣ法に従い、金属原子を導入し、第１の熱処理を施すことで、金属原子と半導体層の原子（例えばシリコン）が半導体化合物を形成する。このとき半導体化合物が形成される底部には角部が有形成されているため、その周辺に強い引っ張り応力が残留する。この状態で、金属原子を除去後、第二の熱処理を施すと、残留する強い引っ張り応力により半導体層の結晶が特定の面配向、例えば（１００）面配向となって結晶成長することになる。
【００１７】
本発明の製造方法において、絶縁層は、メタルマスク法、フォトリソグラフィー法、またはインクジェット法により成形されることは好ましい。メタルマスク方やフォトリソグラフィー法によれば、エッチングと合わせて絶縁膜を除去することにより角部を成形可能である。また、インクジェット法によれば、絶縁層の側壁または底面に角部が形成されるように絶縁膜材料を塗布することで、角部を有するように絶縁層を成形することが可能である。
【００１８】
かかる方法は、微細形状の加工に適するため、これらの方法によって絶縁層が成形された場合には、角部の曲率半径を相対的に小さく形成できることになる。このため、熱処理後に強い引っ張り応力を半導体層に残留させうるような角部を形成することが可能である。
【００１９】
本発明の製造方法において、金属原子は、半導体層と化合物を形成しうる金属であることが好ましい。
かかる金属原子は、化合物を形成しうる金属であるため熱処理により半導体元素と半導体化合物を形成する。形成された半導体化合物は、半導体層との密度差から体積収縮を起こし、引っ張り応力を残留させることになる。
【００２０】
例えば、このような金属原子は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｙ、Ｇｅ、およびＡｌからなる群からなる１の金属元素または２以上の金属元素を組み合わせた合金である。
【００２１】
本発明の製造方法において、半導体層は、３０ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下の厚みを有することは好ましい。
かかる厚みの範囲を有する半導体層であれば、第１の熱処理により好適にシリサイドを形成し、第２の熱処理により発生した引っ張り応力により、結晶の面配向が大きく制御されうるからである。
【００２２】
本発明の製造方法において、半導体層の結晶面方位は、（１００）面であることは好ましい。
（１００）配向に揃った半導体層は、高い移動度を示し、かつ、半導体領域の切り出し方向によってキャリアの移動度が変化しないので、高性能な半導体装置を相対的に低いコストで製造可能だからである。
【００２３】
ここで本発明において、半導体層には複数の一定形状を有する領域が形成されており、複数の一定形状を有する領域は、それぞれの一定領域について結晶面方位が制御される範囲が互いに重なるように配置が定められていることは好ましい。
【００２４】
一定形状を有する領域の各角部から所定方向に特定面配向の結晶が成長していくため、半導体層に複数の一定形状が配置される場合には、特定面配向に結晶した範囲と面配向が制御されなかった範囲とが散在することがありうる。この点、かかる発明によれば、結晶面方位が制御される範囲が互いに重なるように一定形状が配置されるので、特定面配向に制御された結晶の間に制御されない結晶が入り込むことを抑制することができる。よって、広範囲に亘って特定面配向に結晶した半導体層が得られることになり、半導体層上で任意の位置に半導体装置を形成することができる。
本発明は、上記半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を有する電気光学装置または電子機器でもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００２６】
（定義）
本明細書における幾つかの用語を以下のように定義する。
「半導体層」：半導体元素を主成分として含む層をいい、結晶した半導体のみならず、結晶前の非晶質半導体を含む概念である。「半導体」としては、以下の実施形態ではシリコン（Ｓｉ）を例示するが、金属原子との化合物を形成しうる元素であれば、ゲルマニウム等他の半導体であってもよい。
【００２７】
「金属原子」：上記半導体層と化合物を形成しうる金属元素であり、具体的には、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｃ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｙ、Ｇｅ、およびＡｌからなる群からなる１の金属元素または２以上の金属元素を組み合わせた合金から選択される。
【００２８】
「熱処理」：層構造に熱を印加する処理のことであるが、１回の場合と２回以上の場合とを含む。本明細書では、少なくとも金属原子が半導体層に導入させて半導体化合物を形成し、かつ、引っ張り応力を発生させることを要する。
【００２９】
「一定形状」：絶縁層の一部をエッチング等により除去して、または、インクジェット法により積層して成形される構造体をいい、孔（点形状）や溝（線形状）、開口（面形状）の他、層構造の端部に形成される段差構造を含む。いずれも場合であっても側壁と底面とを備える。
【００３０】
「角部」：熱処理時に半導体層に周囲より大きな引っ張り応力を生じさせることが可能な曲率半径の小さい構造をいい、半導体層に密接する膜（絶縁膜）に形成される場合も半導体層自体に形成される場合をも含む。上記一定形状の側壁に形成される構造の場合と上記一定形状の底面に形成される構造の場合とがある。角部の内角は小さければ小さい程、発生する応力は大きくなるため好ましいといえる。
角部の曲率半径も小さければ小さい程、発生する応力は大きくなるため好ましいといえる。例えば、曲率半径が１μｍ以下であれば周囲より大きな引っ張り応力の残留が期待でき好ましい。さらに曲率半径が０．１μｍ以下であればさらに大きな引っ張り応力が残留するためさらに好ましいといえる。
【００３１】
「半導体装置」：半導体層の所定の機能を実現するための薄膜が積層された構造体をいい、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオードなどの薄膜を用いて構成された機能素子が例示できる。
【００３２】
「電気光学装置」：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などが挙げられる。
【００３３】
「電子機器」：複数の素子または回路の組み合わせにより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。ここで電子機器は、回路基板を一枚または複数備えることが可能である。その構成に特に限定が無いが、例えば、携帯電話、腕時計、パーソナルコンピュータ、ＩＣカード、ビデオカメラ、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。
【００３４】
（原理説明）
まず本発明の原理を説明する。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体層に金属原子を導入して熱処理をすることにより半導体層の結晶配向を制御するＭＩＬＣ法を前提としている。特に、本発明では熱処理時に半導体層に応力を生じさせることが可能な角部を有する一定形状を半導体層または半導体層に密着する層に形成し、この一定形状を有する領域に金属原子を導入する工程を備えることを特徴としている。
【００３５】
図１に本発明の製造方法のシミュレーション結果を示す。
図１（ａ）は、半導体層の表面に平面的に形成された一定形状領域Ａの平面図を示している。この一定形状領域Ａは、半導体層に金属原子が導入され半導体化合物が形成された領域である。一定形状領域Ａは角部Ｐを有する。図１（ａ）では一定形状領域Ａが長方形であり、４つの頂点部分が角部Ｐに相当している。
【００３６】
半導体層に金属原子を導入すると、熱処理によって半導体化合物が形成される。例えば半導体であるシリコンに金属原子であるニッケルを導入すると、シリサイドの一種であるＮｉＳｉモノシリサイドが形成される。このような半導体化合物は、周囲の半導体層に比べ密度に差があるため、熱処理とともに結晶化が促進されると、半導体化合物形成領域、すなわち一定形状部分に体積収縮を生じる。一定形状部分に体積収縮を生じると、一定形状部分およびその周辺の半導体層に引っ張り応力が残留することになる。
【００３７】
図１（ｂ）は、半導体化合部の体積収縮により一定形状領域およびその周辺に残留する引っ張り応力の分布を二次元の物理モデルによりシミュレーションした平面図である。半導体層のヤング率をシリコンと同等の（６．２±２．５）＊Ｅ１１とし、ポアソン比υを０．２２と仮定して演算したモデルである。図１（ｂ）から明らかなように、半導体化合物が形成される一定形状領域に角部を備えていると、体積収縮により残留応力が角部に集中することになる。
【００３８】
一般に、引っ張り応力が作用する非晶質半導体は、相対的に低温であっても結晶化がされ易くなるため、角部の周辺では結晶化が促進される。また、本願発明者は、残留する引っ張り応力が相対的に大きい場合に、半導体層の結晶面配向が特定の面配向の面方向になることを確認した。具体的には、当該モデルにおいては、半導体層がシリコンである場合に、角部Ｐの周辺の結晶面配向が（１００）面配向に揃うことを確認した。
【００３９】
図１（ｃ）に、特定面配向を有する結晶が拡がる領域を示す。
図１（ｃ）に示すように、角部Ｐおよびその周辺に強い引っ張り応力が残留すると、角部Ｐから一定形状領域Ａの外側（図中の白抜き矢印の方向）に向けて、特定の面配向である（１００）面配向を有する結晶が拡がることが確認された。
【００４０】
ここで、特に（１００）面配向に揃った半導体層は、高い移動度を示し、かつ、半導体領域の切り出し方向によってキャリアの移動度が変化しないことが知られている。よって、この（１００）面配向の結晶領域を用いて薄膜トランジスタ等の半導体装置を製造すれば、高い移動度を示し高速に動作する半導体装置を提供可能であることが判る。
【００４１】
このように本発明によれば、金属原子を導入する領域に角部を設ければよいだけなので、高性能な半導体装置を比較的簡単なプロセスで、かつ、相対的に低いコストで製造可能である。また、非特許文献２のような結晶化フィルタを設ける必要がないので、相対的に半導体装置を高密度に集積することが可能である。本願発明者は、この角部周辺の引っ張り応力の発生を利用して、半導体層の結晶面配向を制御可能なことから、本願発明を着想したものである。
【００４２】
以下、角部を有する一定形状を形成する方法として、実施形態１では半導体層上に形成した絶縁膜に角部を設ける第１の製造方法を、実施形態２では一定形状の好適な変形例を説明する。実施形態３では、絶縁層の凹部を覆って半導体層を形成することにより半導体層の底面に角部を設ける第２の製造方法を説明する。実施形態４では一定形状の更なる変形例を説明する。実施形態５では複数の一定形状の配置方法について説明する。
【００４３】
なお、以下の実施形態では、半導体層としてシリコンを、金属原子としてニッケル（Ｎｉ）を、半導体装置として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を製造する場合を例示するが、定義において述べたようにこれらに限定されないことはもちろんである。
【００４４】
（実施形態１）
実施形態１は、半導体層上に形成した絶縁膜に角部を設ける第１の製造方法に関する。
図２は、本実施形態１の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。本実施形態１に係る半導体装置の第１の製造方法は、以下の工程を備える。
【００４５】
１）一定形状に半導体層が露出するように半導体層上に開口を有する絶縁層を形成する工程（図２（ｂ））、
２）絶縁層が除去された領域に金属原子を導入する工程（図２（ｃ））、
３）金属原子が導入された領域に第１の熱処理を施す工程（図２（ｄ））、
４）金属原子を除去する工程（図２（ｅ））、
５）金属原子が除去された領域に第２の熱処理を施す工程（図２（ｆ））。
【００４６】
（準備工程）
図２（ａ）に示すように、準備段階として、基板１００上に第１絶縁層１０２、半導体層１０４、第２絶縁層１０６が積層されている。基板１００は、例えばシリコンウェハが利用可能である。その他の基板（ガラス基板、石英ガラス基板）でもよい。基板１００には、オプションとして、第１絶縁層形成の下地となるように、熱酸化法やＣＶＤ（化学気相成長：chemical vapor deposition）法によりシリコン酸化膜を形成しておく。シリコン酸化膜の厚みは任意であるが、例えば７５０ｎｍの厚みに形成する。
【００４７】
第１絶縁層１０２は、オプショナルな層であり、本発明における半導体層の下地となる層であり、絶縁性を備えていればよい。例えば、第１絶縁層１０２としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）が利用可能である。シリコン酸化膜に代えて、各種酸化膜や窒化膜を適用可能である。第１絶縁層１０２の厚みは、下地層としての機能（熱遮断や基板との密着性向上等）に応じて適宜選択すればよい。例えば、２００ｎｍ程度の厚みに形成する。第１絶縁層１０２の形成方法は、種々適用可能であるが、酸化膜であれば熱酸化法やＣＶＤ法、窒化膜であれば熱窒化法やＣＶＤ法を適用可能である。例えば、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）法を用いる場合には、ＴＥＯＳ ( tetraethoxysilane ) とＯ3のソースガスを反応させて、シリコン酸化膜を堆積させる。
【００４８】
半導体層１０４は、本発明に係り、ここでは非晶質（アモルファス）シリコンによる薄膜を堆積させて形成する。半導体層１０４の膜厚は、厚すぎると応力が十分に作用せず特定面配向の結晶が下層まで十分に成長しない場合があり、また、薄すぎると寄生抵抗が大きくなり、半導体層として十分な機能が発揮し得ないことなる。このため、半導体層１０４は、３０ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下の厚みとすることは好ましく、さらに、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲とすることが、不都合の生じる厚み（薄さ）からのマージンが大きく好ましい。半導体層１０４の形成方法は、各種ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法が適用可能である。例えば、ＬＰＣＶＤ( Low Pressure Chemical Vapor Deposition )法を用いる場合には、５４５℃の基板温度においてシラン（ＳｉＨ4）ガスを導入して２５０ｎｍ程度の非晶質シリコン膜を堆積する。
【００４９】
第２絶縁層１０６は、本発明に係る一定形状領域を確定するためのキャップ層として機能する層である。第２絶縁層１０６は、第１絶縁層１０２と同様に形成する。第２絶縁層１０６の膜厚は、厚すぎると領域確定の精度が低下したり、除去に時間がかかりすぎ、また、薄すぎるとキャップ層として十分な機能が発揮せず所望の領域以外の領域に金属が導入されたりしてしまう可能性もある。このため、第２絶縁層１０６は、３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲とすることが好ましく、さらに、１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲とすることが、不都合の生じる厚み（薄さ）からのマージンが大きく好ましい。第２絶縁層１０６の材料および形成方法は、上記第１絶縁層１０２と同じに考えられる。例えば、プラズマＣＶＤ法を用いる場合には、ＴＥＯＳとＯ3のソースガスを反応させて、シリコン酸化膜を３００ｎｍの厚みに堆積させる。
【００５０】
（角部形成工程）
図２（ｂ）に示すように、開口形成工程として、半導体層１０４上に形成された第２絶縁層１０６の一部を側壁の一部に角部が形成されるように除去し開口１０８を形成する。ここでは、図１に示したように、第２絶縁層１０６の一部を長方形の平面形状に除去して開口１０８を形成する。この絶縁層を除去した開口１０８が、金属原子を導入するための一定形状領域Ａ（図１（ａ））に相当することになる。
【００５１】
開口１０８の縦幅および横幅は、開口面積が小さければ小さい程、半導体装置のための基板面積を大きくできる反面、小さくし過ぎると金属層が良好に形成できず、また、引っ張り応力が小さくなって良好な面配向制御機能を奏しなくなる。
【００５２】
第２絶縁層１０６を除去する方法は、開口１０８の内部における第２絶縁層１０６の側壁に形成される角部Ｐにおける曲率半径をなるべく小さく形成できるような方法であることが好ましい。いわゆる微細加工に適した薄膜技術が適用可能である。例えば、メタルマスク法またはフォトリソグラフィー法を適用して開口１０８に対応したマスク上からドライエッチングまたはウェットエッチングにより第２絶縁層１０６を除去することが可能である。
【００５３】
なお、第２絶縁層１０６を形成してから開口１０８を設ける代わりに、絶縁層の側壁または底面に角部が形成されるように半導体層１０４上に絶縁膜材料をインクジェット法で塗布して第２絶縁層１０６を形成するように処理してもよい。インクジェット法による絶縁層の形成は、マスク工程およびエッチング工程が不要である他、絶縁層の材料を無駄にしないという利点がある。
【００５４】
（金属原子導入工程）
図２（ｃ）に示すように、金属原子導入工程として、第２絶縁層１０６が除去された一定形状領域Ａに金属原子を導入し金属層１１０を形成する。導入する金属原子は、半導体層とシリサイドを形成する金属であり、ここではニッケル（Ｎｉ）を用いる。
【００５５】
金属層１１０を形成する方法は、金属薄膜形成方法一般を適用可能であり、スパッタ法や蒸着法等のＰＶＤ法（Physical Vapor Deposition）が適用可能である。金属層１１０の厚みは、厚すぎるとシリサイド形成に過剰となり除去に手間がかかる一方、薄すぎると下層の半導体層との半導体化合物形成が不十分になり、十分な応力を発生し得なくなるので、３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とすることが好ましく、さらに、５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲とすることが、不都合の生じる厚み（薄さ）からのマージンが大きく好ましい。例えば、露出した半導体層１０４の開口１０８に基板温度５０℃でスパッタ法によりニッケルを１０ｎｍの厚みに堆積させ、金属層１１０を形成する。
【００５６】
（第１熱処理工程）
図２（ｄ）に示すように、第１熱処理工程として、金属原子が導入された領域である金属層１１０に所定の熱処理を施す。この熱処理は、後述する第２熱処理工程との関係では前熱処理工程であり、導入された金属原子を半導体層１０４に導入して半導体化合物を形成させるための工程である。
【００５７】
好適に半導体化合物を形成するために、半導体層の組成と金属元素の種類とに応じて適切な温度と時間で熱処理を行うことが必要である。半導体化合物を形成するに足りる温度として、例えば、５００℃以下で熱処理する。具体的には、上記層条件においては、真空雰囲気下で、４５０℃において１５分間、熱処理１１２をすることにより、ニッケルがシリコン中に導入され、ＮｉＳｉ（ニッケルモノシリサイド）１１４が開口１０８に対応する領域に形成される。この領域が一定形状領域となる。
【００５８】
このとき、半導体化合物であるシリサイド１１４は、半導体層１０４のシリコンに比べ密度に差があるためシリサイド１１４全体に体積収縮を生じる。体積収縮が生じると、残留応力の分布が、シリサイド１１４が形成された一定形状領域の角部Ｐに集中し、角部およびその周辺の半導体層１０４に大きな引っ張り応力が発生することになる。
【００５９】
（金属除去工程）
図２（ｅ）に示すように、金属除去工程として、開口１０８内部に残留している金属層１１０を除去する。金属層１１０を構成していた金属原子が総て半導体層１０４に導入され、半導体層（シリサイド）の表面に金属が残留していない場合にはこの工程は不要である。
【００６０】
金属層１１０は、金属原子の種類に応じたエッチング液を用いたエッチングで除去される。ニッケルの場合には、例えば硫酸と過酸化水素水とを等しい割合で混ぜた混合エッチング液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2＝１：１）を用いて未反応状態となっている金属層１１０を除去する。
【００６１】
（第２熱処理工程）
図２（ｆ）に示すように、金属原子が除去された領域（シリサイド１１４）に所定の熱処理を施す。この熱処理は、前述した第１熱処理工程との関係では後熱処理工程であり、半導体層１０４に半導体結晶を成長させるための工程である。金属層の除去が不要な場合には、上記第１熱処理工程と連続した一つの熱処理として施すことが可能な工程である。
【００６２】
この工程は、半導体結晶を好適に成長させるための条件で行う。結晶成長させるために必要十分な温度として、例えば、４５０℃以上で７５０℃以下の温度で熱処理する。具体的には、上記層条件においては、窒素雰囲気下で、６００℃において４時間のアニール処理を行う。この熱処理により、半導体層１０４は結晶成長する。
【００６３】
このとき、上記第１熱処理工程により、シリサイド１１４は周囲の半導体層１０４のシリコンに比べ密度に差があるためシリサイド１１４全体に体積収縮を生じる。体積収縮が生じると、シリサイド１１４が形成された一定形状領域Ａの角部Ｐおよびその周辺には強い引っ張り応力が生じている。残留する引っ張り応力が大きい場合、半導体層１０４の結晶面配向は、（１００）面配向に揃う。よって、角部Ｐから一定形状領域の外側に向けて（１００）面配向の結晶１１８が成長していく。これは図１（ｃ）において、角部Ｐを中心として拡がる扇形の領域である。
【００６４】
図３に、上記処理により形成された半導体層１０４の結晶分布を示す。図３（ａ）は平面分布であり、図３（ｂ）はそのｂ−ｂ切断面における断面図である。
図３（ａ）（ｂ）に示すように、開口１０８に対応してシリサイド１１４が形成された一定形状領域の角部Ｐから（１００）面配向の結晶１１８が広がっている。この（１００）面配向の結晶１１８は、高い移動度を示し、かつ、半導体領域の切り出し方向によってキャリアの移動度が変化しないので、薄膜トランジスタ等の能動層を形成するのに適している。そこで、さらにこの（１００）面配向の結晶１１８の領域を利用して半導体装置の一例として薄膜トランジスタを形成する。以下の半導体装置の形成方法は一例に過ぎず、公知の半導体装置形成方法を種々に適用可能である。
【００６５】
（薄膜トランジスタ形成工程）
図４に薄膜トランジスタの能動層の切り出し部分概略平面図を示す。
図４に示すように、能動層１２０として利用する、上記工程で得られた（１００）面配向の結晶１１８の領域を選択する。メタルマスク法またはフォトリソグラフィー法とエッチング法とを併用して、能動層１２０を残して他の半導体結晶を除去する。
【００６６】
図５に、図４の５−５切断面における切断面製造工程を示す。
まず、図５（ａ）に示すように、残された能動層１２０および第１絶縁層１０２上にゲート絶縁膜１２２として、例えば５ｎｍ程度の膜厚の酸化シリコン膜を形成する。この酸化シリコン膜は、例えば、ＣＶＤ法などを用いて形成することが可能である。
【００６７】
図５（ｂ）に示すように、その後、ゲート絶縁膜１２２上にゲート電極１２４を形成する。まずゲート電極となる導電性膜を、所定の材料、例えば、窒化タンタル膜（ＴａＮ）やタンタル膜（Ｔａ）の単層または積層膜としてスパッタ法等で積層する。次いで、導電性膜をパターニングすることにより、ゲート電極１２４を形成する。
【００６８】
図５（ｃ）に示すように、次いでゲート電極１２４をマスクとして不純物イオンを能動層１２０に注入して、能動層１２０にソース領域１２０ｓ、チャネル領域１２０ｃ、およびドレイン領域１２０ｄを形成する。次いで、層間絶縁膜１２６を、例えば酸化シリコン膜をＣＶＤ法により堆積する。層間絶縁膜１２６には、ソース領域１２０ｓおよびドレイン領域１２０ｄに向けて到達するコンタクトホールを形成する。そして、層間絶縁膜１２６上に導電性膜を、例えばアルミニウム（Ａｌ）膜をスパッタリング法などを用いて成膜する。その後、導電性膜をソース／ドレイン電極１２８の形状にパターニングする。以上の工程により、薄膜トランジスタＴ１およびＴ２が形成される。
【００６９】
（実施例）
上記実施形態１に係る第１の製造方法により第２熱処理工程まで行って実施例の試料を作製した。
キャップ層である第２絶縁層１０６を試料から剥離し、後方散乱電子回折法（ＥＢＳＤ：Electron Backscatter Diffraction）を用いて面方位を調査した。その結果、開口１０８の長方形の辺に直角な方向には（１１０）面方位に配向した結晶が存在することが、そして開口１０８の角部Ｐから外側（図１（ｃ）の扇形の領域）には（１００）面方位に強く配向した結晶が存在することが確認できた。
【００７０】
上記試料作製後、ニッケルを導入した領域の周辺の残留応力をラマン分光法により測定した。表１に示すように、角部近傍と一定形状領域の長辺近傍のピーク波数を測定すると、０．５２１ｃｍ―1分のピークシフトが測定された。この結果に鑑みると、角部には約２５０ＭＰａより大きい引っ張り応力が残留していることが伺えた。このような大きな引っ張り応力を残留させることにより、周辺の結晶配向を（１００）面配向に制御できるという発明者の発想が実証された。
【表１】
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【００７１】
以上、実施形態１によれば以下の利点を有する。
１）本実施形態１によれば、絶縁層１０６の側壁が角部Ｐを有するように絶縁層の一部を除去してから金属原子を導入するだけで、角部およびその周辺に強い引っ張り応力を残留させ、角部Ｐの外側に（１００）面配向に制御された半導体層を提供することができる。よって比較的簡単なプロセスで半導体層の面配向を制御することが可能である。
【００７２】
２）本実施形態１によれば、（１００）配向に揃った半導体層は高い移動度を示すので、高速に動作する半導体装置を提供可能である。
【００７３】
３）本実施形態１によれば、（１００）配向の半導体層は、半導体装置のための能動層（半導体領域）の切り出し方向によってキャリアの移動度が変化しないので、素子の形成方向を選ばないという利点を有する。
【００７４】
４）本実施形態１によれば、結晶化フィルタのような構造部分が不要なので相対的に高密度集積が可能である。
【００７５】
（実施形態２）
実施形態２は、上記実施形態１に係る第１の製造方法を適用するにあたり、絶縁膜に設ける開口形状を変形した例に関する。
【００７６】
本実施形態１における層構造および製造工程の詳細については、前記実施形態１と同様であるため、その説明を省略する。但し、角部形成工程において形成する角部の態様が異なる。
【００７７】
図６に本実施形態２において第２熱処理工程が施された後の半導体層の概要を示す。図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のｂ−ｂ切断面の概略断面図である。
本実施形態２においては、第２絶縁層１０６に形成する一定形状領域を長方形とする代わりに、鋸歯状に形成する。半導体装置を形成するための能動層を設けたい領域に向けて、鋸歯状の頂点が向くように第２絶縁層１０６を除去した凹部１３０を形成する。図６（ｂ）に示すように、基板の端部に鋸歯状の凹部１３０を形成する場合には、凹部というよりは基板端部において半導体層１０４が露出した段差構造となる。
【００７８】
開口形成工程における開口形状を除いては、上記実施形態１と同様に処理する。すなわち、凹部１３０に対し金属原子を導入し、第１熱処理工程、金属除去工程、第２熱処理工程を施す。
【００７９】
第２熱処理工程後に、オプショナルとして、半導体層１０４の結晶面にレーザ光を照射することは好ましい。このレーザ光は結晶を促進させて複数の頂点から成長してきた結晶同士を融合させるに足りるエネルギーを付与できるものであることが好ましい。例えば、エネルギーの高いエキシマレーザを利用可能である。
【００８０】
レーザ光の照射エネルギーおよび照射時間は、半導体層１０４の厚みと結晶状態に応じて適宜変更可能であるが、レーザ光から供給されるエネルギーが大きすぎると（１００）面配向に揃った結晶性が失われてしまうし、エネルギーが小さすぎると複数の結晶の融合を促進することができない。よって、半導体層の結晶に付与されるエネルギーによって結晶同時が融合しうる程度のエネルギーおよび照射時間に調整することが好ましい。
【００８１】
特に本実施形態によれば、角部が複数一定方向に並んでいるので、図６（ａ）に示すように、一つの頂点Ｐから結晶成長した（１００）面配向の結晶が隣接する頂点から結晶成長した（１００）面配向の結晶と合流し、極めて広範囲に亘る（１００）面配向の結晶領域が得られることが期待できる。よって、鋸歯状の凹部１３０の頂点Ｐ間のピッチは、ＭＩＬＣ法を適用した場合に各頂点から広がる（１００）面配向の結晶領域が合流し得る程度に接近していることが好ましいといえる。
【００８２】
（実施例）
上記実施形態２を適用して実施例の試料を作製した。まず、試料に対し、鋸歯状に開口を形成し、当該開口から結晶成長させた。そして、第２熱処理工程後に、波長３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）のエキシマレーザを５００ｍＪ／ｃｍ2の強度で（１００）面配向結晶が形成された領域全体に照射した。レーザ光照射の結果として、隣接する角部から結晶してきた結晶同士が融合し、広い範囲に亘って単結晶が形成されていることが確認できた。
【００８３】
以上、本実施形態２によれば、上記実施形態１の利点を備える他、隣接した角部から結晶成長した特定の面配向の結晶が結合し、比較的広い面積に亘って一定の面配向の結晶が得られることになる。このため、広範囲に、かつ、高密度に半導体装置を形成することが可能となる。
【００８４】
特に本実施形態２によれば、隣接した角部からそれぞれ成長した結晶に対しレーザ光を照射することで結晶同士を融合させるので、広範囲に亘り（１００）面配向の単結晶を形成することが簡単に行える。
【００８５】
（実施形態３）
実施形態３は、絶縁膜に凹部を形成して底面に角部を設ける第２の製造方法に関する。
図７は、本実施形態２の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。本実施形態３に係る半導体装置の第２の製造方法は、以下の工程を備える。
【００８６】
１）絶縁層に側壁と底面とを形成して、側壁と底面との境界に角部を形成する工程（図７（ａ））、
２）絶縁層が除去された領域を含めて絶縁層に半導体層を形成する工程（図７（ｂ））、
３）半導体層が形成された底面に金属原子を導入する工程（図７（ｃ））、
４）金属原子が導入された領域に第１の熱処理を施す工程（図７（ｄ））、
５）金属原子を除去する工程（図７（ｅ））、
６）金属原子が除去された領域に第２の熱処理を施す工程（図７（ｆ））。
【００８７】
本実施形態３における層構造および製造工程の詳細については、前記実施形態１と同様の部分が多いため、同様の材料および工程については同一の符号を付することとし、その説明を省略する。
【００８８】
（角部形成工程）
図７（ａ）に示すように、基板１００上に形成された第１絶縁層１０２に対して角部を形成する。第１絶縁層１０２に凹部１３０を設けることにより、凹部１３０の底面と壁面とが一定の角度をなして接触する境界が角部Ｐとして形成される。
【００８９】
凹部１３０の開口直径は、開口面積が小さければ小さい程、半導体装置のための基板面積を大きくできる反面、小さくし過ぎると金属層が良好に形成できず、また、引っ張り応力が小さくなって良好な面配向制御機能を奏しなくなる。
【００９０】
また凹部１３０の深さは、形成する半導体層１３２や第１絶縁層１０２の膜厚との関係で定められるが、浅すぎると、熱処理において角部に十分な応力分布の集中がされず、厚すぎると金属層が良好に形成できないことが考えられる。よって、凹部１３０の深さは、１００ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲とすることが好ましく、さらに、５００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲とすることが、不都合の生じる厚み（薄さ）からのマージンが大きく好ましい。
【００９１】
（半導体層形成工程）
図７（ｂ）に示すように、第１絶縁層１０２が除去された凹部１３０の領域を含めて第１絶縁層１０２に半導体層１３２を形成する。半導体層１３２は上記実施形態１の半導体層１０４と同様に考えられ、非晶質シリコンを用いる。
【００９２】
半導体層１３２の膜厚は、凹部１３０の直径との関係があるため、一概に規定することができないが、凹部１３０の直径が半導体層１３２の膜厚に比べて十分に大きいという前提であれば、上記実施形態１における半導体層１０４と同様の厚みとすることが好ましい。その形成方法については、上記実施形態１と同様である。
【００９３】
（金属原子導入工程）
図７（ｃ）に示すように、半導体層１３２が形成された凹部１３０の底面に金属原子を導入し金属層１１０を形成する。この工程については、上記実施形態１と同様に考えられる。例えばニッケルにより１０ｎｍの厚みの金属層１１０を形成する。
【００９４】
（第１熱処理工程）
図７（ｄ）に示すように、金属原子が導入され金属層１１０を含めた周辺領域に第１の熱処理を施す。この工程についても、上記実施形態１と同様に考えられる。当該熱処理によって、金属層１１０から金属原子が半導体層１３２に導入され、半導体化合物、ここではＮｉＳｉ（ニッケルモノシリサイド）１１４が形成される。
【００９５】
このとき、半導体化合物であるシリサイド１１４は、半導体層１３２のシリコンに比べ密度に差があるためシリサイド１１４全体に体積収縮を生じる。体積収縮が生じると、残留応力の分布が、シリサイド１１４が形成された一定形状領域の角部Ｐに集中し、凹部１３０の底面における角部Ｐおよびその周辺に大きな引っ張り応力が発生することになる。
【００９６】
（金属除去工程）
図７（ｅ）に示すように、第１熱処理後に金属層１１０において残留している金属を除去する。この工程についても、上記実施形態１と同様に考えられる。金属原子が総てシリサイドを形成し、半導体層１３２の表面（凹部１３０の底面）に残留していない場合には当該工程を割愛することが可能である。
【００９７】
（第２熱処理工程）
図７（ｆ）に示すように、金属原子が除去された凹部１３０の底面を含めた領域に第２の熱処理を施す。この工程についても、上記実施形態１と同様に考えられる。
このとき、上記第１熱処理工程により、シリサイド１１４は体積収縮を生じており、シリサイド１１４を囲んで形成された角部Ｐおよびその周辺には強い引っ張り応力が生じている。残留する引っ張り応力が大きい場合、結晶成長する半導体層１３２の結晶面配向は、（１００）面配向に揃う。よって、角部Ｐから外側に向けて（１００）面配向の結晶１１８が成長していく。
【００９８】
（レーザ光照射工程）
本実施形態では、さらに結晶成長した半導体層１３２にレーザ光を照射する。当該工程は、オプショナルであり必須の工程ではないが、より良好な結晶状態とするために好ましい処理である。
【００９９】
レーザ光の照射エネルギーおよび照射時間は、半導体層１３２の厚みと結晶状態に応じて適宜変更可能であるが、レーザ光から供給されるエネルギーが大きすぎると（１００）面配向に揃った結晶性が失われてしまうし、エネルギーが小さすぎると複数の結晶の融合を促進することができない。よって、半導体層の結晶に付与されるエネルギーによって結晶同時が融合しうる程度のエネルギーおよび照射時間に調整することが好ましい。
【０１００】
以上の工程により（１００）面方位の結晶が形成されたら、半導体装置を形成する。例えば、上記実施形態１と同様に薄膜トランジスタ形成工程を適用する。このとき、半導体層１３２には、（１００）面配向の結晶１１８で形成されている。この（１００）面配向の結晶１１８は、高い移動度を示し、かつ、半導体領域の切り出し方向によってキャリアの移動度が変化しないので、製造された薄膜トランジスタを高速に動作させ、かつ、高い実装密度で集積させることができる。
【０１０１】
（実施例）
上記実施形態３を適用して実施例の試料を作製した。まず、絶縁膜が形成された試料に対し、凹部を１μｍの深さに形成し、その後非晶質シリコンを半導体層１３２として凹部の内面と周囲に形成し、実施形態１と同様に、第１熱処理工程、金属除去工程、第２熱処理工程を施した。そして、レーザ光照射工程として、波長３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）のエキシマレーザを５００ｍＪ／ｃｍ2の強度で（１００）面配向結晶が形成された領域全体に照射した。レーザ光照射の結果として、隣接する角部から結晶してきた結晶同士が融合し、広い範囲に亘って（１００）面配向の単結晶が形成されていることが確認できた。
【０１０２】
以上、本実施形態３によれば、底面が角部を形成するように凹部１３０を形成後、金属原子を導入し熱処理を施すことにより、角部およびその周辺に強い引っ張り応力を残留させ、角部Ｐの外側に（１００）面配向に制御された半導体層を生成することができる。よって比較的簡単なプロセスで半導体層の面配向を制御することが可能である。
【０１０３】
特に、本実施形態３によれば、凹部の底面に形成される角部を用いているので、強い残留応力が分布する部分が線状に形成される。よって応力が集中する線分から垂直方向に面を形成するように均等に（１００）面配向の結晶が成長する。このため、結晶面配向が安定した結晶を好適に成長させることが可能である。
【０１０４】
また、レーザ光照射工程を併用することで、さらに結晶性を向上させ、広範囲に亘って良好な単結晶を形成することが可能である。
【０１０５】
（実施形態４）
実施形態４は、上記実施形態における一定形状領域の変形例に関する。
図８に本実施形態４に係る一定形状Ａの変形例を示す。ここで一定形状Ａとは、前述の実施形態１においては第２絶縁膜１０６に形成する開口１０８の平面形状であり、前述の実施形態２および実施形態３においては、凹部１３０の平面形状をいう。
【０１０６】
一定形状Ａは、残留応力を発生させうる角部を備えていればよいので、他の平面形状を有していてもよい。例えば、図８（ａ）のように三角形形状をしていても、図８（ｂ）のように、五角形（ｂ）形状をしていてもよく、それ以上の頂点を有する多角形の平面形状にしてもよい。
【０１０７】
また、面配向性の制御のためには角部の曲率半径を小さくした方が好ましいと考えられるため、一定形状としては鋭角の角部Ｐを有する形状をしていることが望ましい。このため、例えば、図８（ｃ）に示すような星形形状が考えられる。（１００）面配向の結晶領域の面積をできるだけ多くするには、一定形状における角部の個数を多くすることが好ましいと考えられる。このため、例えば、図８（ｄ）や図８（ｅ）に示すように、角部の数を増やした星形形状をしていてもよい。また図８（ｆ）に示すように、一定形状を角部Ｐが近接する十字形形状にしてもよい。
【０１０８】
また、上記実施形態２では鋸歯状の一定形状を例示したが、曲率半径のなるべく小さな角部が一定方向に隣接して密集している限り、一定形状は他の形態を有していてもよい。例えば、図８（ｇ）に示すように、針状に形成した角部Ｐを多数、短いピッチで連設させた一定形状であってもよい。
【０１０９】
以上、実施形態４によれば、一定形状に角部を多数設けることができるので、これら形状の一定形状を用いて上記製造方法を適用すれば、相対的に多くの面積に（１００）面配向の結晶を形成することが可能である。
【０１１０】
（実施形態５）
実施形態５は、上記実施形態における一定形状領域を複数配置する場合の配置形態に関する。
図９に本実施形態５に係る一定形状の配置例を示す。ここでは、星形の一定形状Ａを複数配置した場合を例示している。ここで一定形状Ａとは、前述の実施形態１においては第２絶縁膜１０６に形成する開口１０８の平面形状であり、前述の実施形態２および実施形態３においては、凹部１３０の平面形状をいう。
【０１１１】
図９の上段に示すように、それぞれの一定形状Ａについては、その角部から結晶が成長するため、（１００）面配向等の特定面配向の結晶が成長する範囲は、一定形状Ａの周囲の所定範囲に限定される。この特定面配向の結晶が成長する範囲を考慮せずに半導体層１０４に複数の一定形状Ａを形成すると、特定面配向に結晶した範囲と面配向が制御されなかった範囲とが散在することがありうる。
【０１１２】
そこで、本実施形態５では、それぞれの一定領域Ａについて結晶面方位が制御される範囲が互いに重なるように配置が定められている。すなわち、図９におけるほぼ円形の特定面配向の結晶範囲が互いに重なるような密度および配置で各一定形状Ａが配置されている。
【０１１３】
図１０に本実施形態に係る一定形状の他の配置例を示す。この例では、実施形態２で説明した鋸歯状の一定領域Ａについて、各鋸歯状の角部から成長した特定面配向の結晶の成長範囲が、他の角部から成長した特定面配向の結晶の成長範囲を重なるように、鋸歯状の一定形状が配置されている。図１０によれば、特定面配個の結晶範囲が一様に形成された領域が所定のピッチで配置されることになる。特定面配向の結晶を半導体装置の能動層として利用するためには、一定形状Ａが配置されている部分だけを外せばよいため、半導体装置の形成位置決定が容易に行える。
【０１１４】
以上、実施形態５によれば、結晶面配向が制御される範囲が互いに重なるように一定形状が配置されるので、特定面配向に制御された結晶の間に制御されない結晶が入り込むことを防止可能である。よって、広範囲に亘って特定面配向に結晶した半導体層が得られることになり、半導体層上で任意の位置に半導体装置を形成することができる。
【０１１５】
（実施形態６）
本発明の実施形態６は、上記実施形態に係る半導体装置の製造方法を適用して製造された半導体装置を備えた電気光学装置および電子機器に関する。
【０１１６】
図１１は、電気光学装置の一例である有機ＥＬ装置の配線構造の平面模式図である。図１１に示すように、有機ＥＬ装置１は、複数の選択線Ｖｓｅｌおよび発光制御線Ｖｇｐ、走査線に直交して配置される複数のデータ線Ｉｄａｔａ、データ線に並列に延びる複数の電源線Ｖｄｄ、各選択線Ｖｓｅｌと各データ線Ｉｄａｔａとの交点付近にそれぞれ設けられる画素部Ｇを含んで構成されている。すなわち、本例の有機ＥＬ装置１は、複数の画素部Ｇを備え、当該各画素部Ｇがマトリクス状に配列されてなるアクティブマトリクス型の表示装置である。
【０１１７】
各選択線Ｖｓｅｌおよび各発光制御線Ｖｇｐには、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路２が接続されている。また、各データ線Ｉｄａｔａには、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路３が接続されている。各画素部Ｇには、選択線Ｖｓｅｌを介して選択信号がゲートに供給されるスイッチングトランジスタＴ１およびＴ２と、このスイッチングトランジスタを介してデータ線Ｉｄａｔａから供給される画素信号を保持する保持容量Ｃと、この保持容量Ｃによって保持された画素信号がゲートに供給される駆動用トランジスタＴ４と、この駆動用トランジスタＴ４を介して電源線Ｖｄｄに電気的に接続されたときに当該電源線Ｖｄｄから流れ込む駆動電流の供給有無を発光制御線Ｖｇｐに供給される信号により制御するトランジスタＴ３と、駆動電流が供給されることによって反抗する発光層を備えるＥＬ発光素子ＯＬＥＤと、が設けられている。発光素子は正孔輸送層、発光層、電子注入層等から構成される。この有機ＥＬ装置１は、選択線Ｖｓｅｌが駆動されてスイッチングトランジスタＴ１およびＴ２がオン状態となると、そのときのデータ線Ｉｄａｔａの電位が保持容量Ｃに保持され、この保持容量Ｃの両端電圧に対応して、駆動用トランジスタＴ４に流れる駆動電流が決まる。そして、駆動用トランジスタＴ４のチャネルを介して、電源線Ｖｄｄから発光素子ＯＬＥＤに電流が流れることで、駆動電流の電流量に応じた光量で発光する。
【０１１８】
図１２は、上述した有機ＥＬ装置を表示部として備える電子機器の具体例を示す斜視図である。図１２（Ａ）は、電子機器の一例である携帯電話機を示す斜視図である。この携帯電話機１０００は、本実施形態にかかる有機ＥＬ装置１を用いて構成された表示部１００１を備えている。図１２（Ｂ）は、電子機器の一例である腕時計を示す斜視図である。この腕時計１１００は、本実施形態にかかる有機ＥＬ装置１を用いて構成された表示部１１０１を備えている。図１２（Ｃ）は、電子機器の一例である携帯型情報処理装置１２００を示す斜視図である。この携帯型情報処理装置１２００は、キーボード等の入力部１２０１、演算手段や記憶手段などが格納された本体部１２０２、及び本実施形態にかかる有機ＥＬ装置１を用いて構成された表示部１２０３を備えている。
【０１１９】
なお、電気光学装置を有する電子機器としては、上記の他、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、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイなどがある。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の原理説明図であり、（ａ）は一定形状領域Ａと角部Ｐの配置図、（ｂ）は残留応力分布のシミュレーション概念図、（ｃ）は（１００）面配向の結晶成長の説明図。
【図２】実施形態１に係る第１の製造方法の製造工程断面図。
【図３】実施形態１により製造された半導体層における結晶面配向の説明図であり、（ａ）は結晶配向分布を示す平面図、（ｂ）は断面図。
【図４】実施形態１に係る半導体装置のための能動層の切り出しを説明する平面図。
【図５】実施形態１に係る半導体装置の製造工程断面図。
【図６】実施形態２に係る半導体層の結晶面配向の説明図であり、（ａ）は結晶配向分布を示す平面図、（ｂ）は断面図。
【図７】実施形態３に係る第２の製造方法の製造工程断面図。
【図８】実施形態４に係る一定形状領域の変形例。
【図９】実施形態５に係る複数の一定形状の配置例。
【図１０】実施形態５に係る複数の一定形状の配置変形例。
【図１１】実施形態６に係る電気光学装置の例である有機ＥＬ装置の配線構造模式図。
【図１２】実施形態６に係る電子機器の例示であり、（Ａ）は携帯電話、（Ｂ）は腕時計、（Ｃ）は携帯型情報処理装置。
【符号の説明】
【０１２１】
１００…基板、１０２…第１絶縁層、１０４…半導体層、１０６…第２絶縁層、１０８…開口、１１０…金属層、１１２…熱処理、１１４…シリサイド、１１８…（１００）面配向結晶、１２０…能動層、１２０ｃ…チャネル領域、１２０ｄ…ドレイン領域、１２０ｓ…ソース領域、１２２…ゲート絶縁膜、１２４…ゲート電極、１２６…層間絶縁膜、１２８…ドレイン電極、１３０…開口、１３０…凹部、１３２…半導体層、１０００…携帯電話機、１００１…表示部、１１００…腕時計、１１０１…表示部、１２００…携帯型情報処理装置、１２０１…入力部、１２０２…本体部、１２０３…表示部、Ａ…一定形状（領域）、Ｃ…保持容量、Ｇ…画素部、Ｉｄａｔａ…データ線、ＯＬＥＤ…発光素子、Ｐ…角部
【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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