(57)【要約】【課題】外部ストレスによる亀裂などの破損による形状不良や特性不良などの半導体装置の不良を低減することを目的の一とする。よって、信頼性の高い半導体装置を提供することを目的の一とする。また、作製工程中においても上記不良を低減することで半導体装置の製造歩留まりを向上させることを目的の一とする。【解決手段】一対の第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃層に挟持された半導体集積回路において、半導体集積回路と第２の耐衝撃層との間に衝撃拡散層を有する。外部ストレスに対する耐衝撃層と、その衝撃を拡散する衝撃拡散層とを設けることで、半導体集積回路の単位面積あたりに加えられる力を軽減し、半導体集積回路を保護する。衝撃拡散層は弾性率が低く、破断係数が高い方が好ましい。【選択図】図１
2020074497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層と、
前記第１の層上の第１の樹脂層と、
前記第１の樹脂層上の、複数のトランジスタを有する回路と、
前記回路上の第２の層と、
前記第２の層上の第２の樹脂層と、を有する半導体装置であって、
前記第２の樹脂層は、アラミド繊維を含む有機樹脂層であり、
前記複数のトランジスタはそれぞれ、半導体層の材料として多結晶シリコンを有し、
前記半導体装置の一方の最表面は前記第２の樹脂層を有し、前記半導体装置の他方の最表面は前記第１の層を有し、
前記第１の層は、アラミド繊維を含む有機樹脂層ではないことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
第１の層と、
前記第１の層上の第１の樹脂層と、
前記第１の樹脂層上の、複数のトランジスタを有する回路と、
前記回路上の第２の層と、
前記第２の層上の第２の樹脂層と、を有する半導体装置であって、
前記第２の樹脂層は、アラミド繊維を含む有機樹脂層であり、且つ１０μｍ以上１００μｍ以下の厚さを有し、
前記複数のトランジスタはそれぞれ、半導体層の材料として多結晶シリコンを有し、
前記半導体装置の一方の最表面は前記第２の樹脂層を有し、前記半導体装置の他方の最表面は前記第１の層を有し、
前記第１の層は、アラミド繊維を含む有機樹脂層ではないことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
より小型、薄型化を図られている半導体集積回路チップ（ＩＣチップともいう）において
、外的ストレスに対するその強度を高めることは重要である。
【０００３】
チップの強度を向上させるため、チップを補強する方法が種々提案されている（特許文献
１参照。）。例えば、特許文献１においては、チップを補強金属板で挟み、封止用樹脂で
覆い硬化する方法が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３９８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のように補強用金属板を設けると半導体装置が厚く、大型化してしまうとい
った問題がある。
【０００６】
従って、本発明の一態様は、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い
半導体装置を提供することを目的とする。また、本発明の一態様は、作製工程においても
形状や特性の不良を防ぎ、歩留まり良く半導体装置を作製することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
半導体装置に外部から与えられる力（外部ストレスともいう）に対する耐衝撃層、及びそ
の力を拡散する衝撃拡散層を設ける。耐衝撃層及び衝撃拡散層によって、局所的にかかる
力を軽減することができるため、半導体装置の破損や特性不良などを防止することが可能
となる。
【０００８】
半導体装置において、半導体集積回路は一対の耐衝撃層及び一対の衝撃拡散層によって挟
持されている。半導体集積回路は基板上で作製され、耐衝撃層に接着して基板より剥離さ
れる。本明細書において、半導体集積回路を基板より剥離することによって半導体集積回
路の生じる面を、剥離面という。半導体集積回路の剥離面は衝撃拡散層（第２の衝撃拡散
層）に接し、他方の面は耐衝撃層（第１の耐衝撃層）に接して設けられている。第１の衝
撃拡散層は第１の耐衝撃層の外側（半導体集積回路と反対側）に、第２の耐衝撃層は第２
の衝撃拡散層の外側（半導体集積回路と反対側）にそれぞれ設けられている。
【０００９】
半導体装置において、半導体集積回路は一対の耐衝撃層によって挟持されており、衝撃拡
散層は半導体集積回路に接して設けられている。また、半導体集積回路は一対の耐衝撃層
及び一対の衝撃拡散層によって挟持されていてもよい。第１の衝撃拡散層は第１の耐衝撃
層の外側（半導体集積回路と反対側）に、第２の耐衝撃層は第２の衝撃拡散層の外側（半
導体集積回路と反対側）にそれぞれ設けられている。
【００１０】
半導体集積回路は基板上で作製され、耐衝撃層に接着して基板より剥離される。本明細書
において、半導体集積回路を基板より剥離することによって半導体集積回路の生じる面を
、剥離面という。半導体集積回路の剥離面は衝撃拡散層（第２の衝撃拡散層）に接し、他
方の面は耐衝撃層（第１の耐衝撃層）に接して設けられている。
【００１１】
耐衝撃層としては、繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を用いることができる。耐衝撃
層は、弾性率１３ＧＰａ以上、破断係数は３００ＭＰａ未満が好ましい。
【００１２】
衝撃拡散層としては、弾性率が低く、かつ破断強度が高い材料を用いることが好ましく、
ゴム弾性を有する膜を用いればよい。衝撃拡散層は、弾性率５ＧＰａ以上１２ＧＰａ以下
、破断係数３００ＭＰａ以上が好ましい。
【００１３】
衝撃拡散層は、高強度材料で形成されていることが好ましい。高強度材料の代表例として
は、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレ
ン系樹脂、アラミド系樹脂、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール樹脂、ガラス樹
脂等がある。弾性を有する高強度材料で形成される衝撃拡散層を設けると局所的な押圧な
どの荷重を層全体に拡散し吸収するために、半導体装置の破損を防ぐことができる。
【００１４】
より具体的には、衝撃拡散層として、アラミド樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ
）樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ
）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂などを用いることができる。
【００１５】
本明細書において、転置（転載ともいう）とはある基板に形成された半導体集積回路を、
該基板より剥離し、他の基板に移しかえることをいう。つまり半導体集積回路を設ける場
所を他の基板へ移動するとも言える。
【００１６】
本発明の半導体装置の一態様は、一対の第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃層に挟持された
半導体集積回路と、半導体集積回路と第２の耐衝撃層との間に衝撃拡散層とを有し、衝撃
拡散層は第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃層より弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
【００１７】
本発明の半導体装置の一態様は、一対の第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃層に挟持された
半導体集積回路と、半導体集積回路と第２の耐衝撃層との間に衝撃拡散層と、半導体集積
回路と衝撃拡散層との間に接着層とを有し、衝撃拡散層は第１の耐衝撃層及び第２の耐衝
撃層より弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
【００１８】
本発明の半導体装置の一態様は、一対の第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃層に挟持された
半導体集積回路と、第１の耐衝撃層の半導体集積回路と反対の面に第１の衝撃拡散層と、
半導体集積回路と第２の耐衝撃層との間に第２の衝撃拡散層とを有し、第１の衝撃拡散層
及び第２の衝撃拡散層は第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃層より弾性率が低く、かつ破断
強度が高い。
【００１９】
本発明の半導体装置の一態様は、一対の第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃層に挟持された
半導体集積回路と、第１の耐衝撃層の半導体集積回路と反対の面に第１の衝撃拡散層と、
半導体集積回路と第２の耐衝撃層との間に第２の衝撃拡散層と、半導体集積回路と第２の
衝撃拡散層との間に接着層とを有し、第１の衝撃拡散層及び第２の衝撃拡散層は第１の耐
衝撃層及び第２の耐衝撃層より弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
【００２０】
上記構成において、半導体装置に外部と信号を受信又は発信するアンテナを設けてもよい
。例えば、半導体集積回路と第１の耐衝撃層との間にアンテナを設ければよい。また半導
体集積回路上に保護層を設けてもよく、例えば、集積回路上に設けられたアンテナを覆う
ように保護層として無機絶縁層を形成すればよい。
【００２１】
本発明の半導体装置の作製方法の一態様は、基板上に剥離層を介して半導体集積回路を形
成し、半導体集積回路に第１の耐衝撃層を接着し、半導体集積回路を基板より剥離し、第
２の耐衝撃層と衝撃拡散層とを接着し、第２の耐衝撃層に接着された衝撃拡散層を、基板
より剥離された半導体集積回路に接着し、衝撃拡散層は第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃
層より弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
【００２２】
本発明の半導体装置の作製方法の一態様は、基板上に剥離層を介して半導体集積回路を形
成し、半導体集積回路に第１の耐衝撃層を加熱及び加圧処理により接着し、半導体集積回
路を基板より剥離し、第２の耐衝撃層と衝撃拡散層とを加熱及び加圧処理により接着し、
第２の耐衝撃層に接着された衝撃拡散層を、基板より剥離された半導体集積回路に接着層
により接着し、衝撃拡散層は第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃層より弾性率が低く、かつ
破断強度が高い。
【００２３】
本発明の半導体装置の作製方法の一態様は、基板上に剥離層を介して半導体集積回路を形
成し、半導体集積回路に第１の耐衝撃層を、第１の耐衝撃層に第１の衝撃拡散層を接着し
、半導体集積回路を基板より剥離し、第２の耐衝撃層と第２の衝撃拡散層とを接着し、第
２の耐衝撃層に接着された第２の衝撃拡散層を、基板より剥離された半導体集積回路に接
着し、第１の衝撃拡散層及び第２の衝撃拡散層は、第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃層よ
り弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
【００２４】
本発明の半導体装置の作製方法の一態様は、基板上に剥離層を介して半導体集積回路を形
成し、半導体集積回路上に第１の耐衝撃層、第１の耐衝撃層上に第１の衝撃拡散層を積層
して加熱及び加圧処理により、半導体集積回路、第１の耐衝撃層、及び第１の衝撃拡散層
間を接着し、半導体集積回路を基板より剥離し、第２の耐衝撃層と第２の衝撃拡散層とを
加熱及び加圧処理により接着し、第２の耐衝撃層に接着された第２の衝撃拡散層を、基板
より剥離された半導体集積回路に接着層により接着し、第１の衝撃拡散層及び第２の衝撃
拡散層は、第１の耐衝撃層及び第２の耐衝撃層より弾性率が低く、かつ破断強度が高い。
【００２５】
なお、本発明において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置を
指す。本発明を用いて半導体素子（トランジスタ、メモリ素子やダイオードなど）を含む
回路を有する装置や、プロセッサ回路を有するチップなどの半導体装置を作製することが
できる。
【発明の効果】
【００２６】
半導体集積化回路を挟持する一対の耐衝撃層、及び半導体集積回路に積層して設けられる
衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。また、作製工程においても形状や特性の不良を防ぎ、歩留
まり良く半導体装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】半導体装置を説明する図。
【図２】半導体装置を説明する図。
【図３】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図４】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図５】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図６】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図７】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図８】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図９】半導体装置の適用例を説明する図。
【図１０】半導体装置を説明する図。
【図１１】半導体装置を説明する図。
【図１２】半導体装置により得られるマイクロプロセッサの構成を示すブロック図。
【図１３】半導体装置により得られるＲＦＣＰＵの構成を示すブロック図。
【図１４】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１５】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１６】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１７】半導体装置を説明する図。
【図１８】半導体装置を説明する図。
【図１９】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２０】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２１】半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２２】半導体装置の作製方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明
に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々
に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施
の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構
成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通
して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００２９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、より信頼性の高い半導体装置、及び歩留まりよい半導体装置の作製方
法を、図１乃至図３を用いて詳細に説明する。
【００３０】
本実施の形態における半導体装置において、半導体集積回路は作製時の基板より剥離され
、可撓性を有する耐衝撃層に挟持される。なお、本明細書では半導体集積回路が作製され
る基板を作製基板ともいう。従って、半導体集積回路は作製基板に剥離層を介して形成さ
れる。
【００３１】
図１（Ａ）（Ｂ）に本実施の形態の半導体装置を示す。図１（Ａ）において、半導体集積
回路１００は第１の耐衝撃層１１２、第２の耐衝撃層１０２、第１の衝撃拡散層１１３、
第２の衝撃拡散層１０３に挟持されており、半導体集積回路１００と第２の耐衝撃層１０
２の間に第２の衝撃拡散層１０３が設けられている。第１の耐衝撃層１１２及び第２の耐
衝撃層１０２は繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を用いており、第１の耐衝撃層１１
２は繊維体１６０に有機樹脂１６１が含浸された構造体、第２の耐衝撃層１０２は繊維体
１５０に有機樹脂１５１が含浸された構造体である。
【００３２】
半導体集積回路１００の剥離面は第２の衝撃拡散層１０３に接し、他方の面は第１の耐衝
撃層１１２に接して設けられている。第１の衝撃拡散層１１３は第１の耐衝撃層１１２の
外側（半導体集積回路１００と反対側）に、第２の耐衝撃層１０２は第２の衝撃拡散層１
０３の外側（半導体集積回路１００と反対側）にそれぞれ設けられている。
【００３３】
繊維体１６０が繊維糸束を経糸及び緯糸として製織した織布の上面図を図１（Ｃ）に示す
。
【００３４】
図１（Ｃ）に示すように、繊維体１６０は、一定間隔をあけた経糸と、一定間隔をあけた
緯糸とで織られている。このような経糸及び緯糸を用いて製織された繊維体には、経糸及
び緯糸が存在しない領域を有する。このような繊維体１６０は、有機樹脂１６１が含浸さ
れる割合が高まり、繊維体１６０と半導体集積回路との密着性を高めることができる。
【００３５】
また繊維体１６０は、経糸及び緯糸の密度が高く、経糸及び緯糸が存在しない領域の割合
が低いものでもよい。
【００３６】
繊維体１６０に有機樹脂１６１が含浸された構造体は、プリプレグとも呼ばれる。プリプ
レグは、具体的には繊維体にマトリックス樹脂を有機溶剤で希釈したワニスを含浸させた
後、乾燥して有機溶剤を揮発させてマトリックス樹脂を半硬化させたものである。構造体
の厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下、さらには１０μｍ以上３０μｍが好ましい。こ
のような厚さの構造体を用いることで、薄型で湾曲することが可能な半導体装置を作製す
ることができる。また耐衝撃層は、弾性率１３ＧＰａ以上、破断係数は３００ＭＰａ未満
が好ましい。例えば、耐衝撃層として、弾性率１３ＧＰａ以上１５ＧＰａ以下、破断係数
１４０ＭＰａのプリプレグを用いることができる。
【００３７】
なお繊維体に有機樹脂が含浸された構造体は、複数層を積層させてもよい。この場合、単
層の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を複数積層させることで構造体を形成してもよ
いし、複数の積層された繊維体に有機樹脂を含浸させた構造体を用いても良い。また、単
層の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を複数積層させる際、各構造体間に別の層を挟
むようにしても良い。
【００３８】
また有機樹脂１６１として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、
ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることが
できる。或いは有機樹脂１６１として、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリエーテルイミ
ド樹脂、またはフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また有機樹脂１６１
として、上記熱可塑性樹脂及び上記熱硬化性樹脂の複数を用いてもよい。上記有機樹脂を
用いることで、熱処理により繊維体を半導体集積回路に固着することができる。なお、有
機樹脂１６１はガラス転移温度が高いほど、局所的押圧に対して破壊しにくいため好まし
い。
【００３９】
有機樹脂１６１にまたは繊維の糸束内に高熱伝導性フィラーを分散させてもよい。高熱伝
導性フィラーとしては、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、アルミナ等が挙げら
れる。また、高熱伝導性フィラーとしては、銀、銅等の金属粒子がある。高熱導電性フィ
ラーが有機樹脂または繊維糸束内に含まれることにより半導体集積回路での発熱を外部に
放出しやすくなるため、半導体装置の蓄熱を抑制することが可能であり、半導体装置の破
壊を低減することができる。
【００４０】
繊維体１６０は、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いた織布または不織布で
あり、部分的に重なるように配置する。高強度繊維としては、具体的には引張弾性率また
はヤング率の高い繊維である。高強度繊維の代表例としては、ポリビニルアルコール系繊
維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポ
リパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられ
る。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊
維が挙げられる。なお、繊維体１６０は、一種類の上記高強度繊維で形成されてもよい。
また、複数の上記高強度繊維で形成されてもよい。
【００４１】
また、繊維体１６０は、繊維（単糸）の束（以下、糸束と呼ぶ）を経糸及び緯糸に使って
製織した織布、または複数種の繊維の糸束をランダムまたは一方向に堆積させた不織布で
あってもよい。織布の場合、平織り、綾織り、しゅす織り等を適宜用いることができる。
【００４２】
糸束の断面は、円形でも楕円形でもよい。繊維糸束として、高圧水流、液体を媒体とした
高周波の振動、連続超音波の振動、ロールによる押圧等によって、開繊加工をした繊維糸
束を用いてもよい。開繊加工をした繊維糸束は、糸束幅が広くなり、厚み方向の単糸数を
削減することが可能であり、糸束の断面が楕円形または平板状となる。また、繊維糸束と
して低撚糸を用いることで、糸束が扁平化やすく、糸束の断面形状が楕円形状または平板
形状となる。このように、断面が楕円形または平板状の糸束を用いることで、繊維体１６
０を薄くすることが可能である。このため、構造体を薄くすることが可能であり、薄型の
半導体装置を作製することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態の図面においては、繊維体１６０は、断面が楕円形の糸束で平織りし
た織布で示されている。
【００４４】
また、繊維糸束内部への有機樹脂の浸透率を高めるため、繊維に表面処理が施されても良
い。例えば、繊維表面を活性化させるためのコロナ放電処理、プラズマ放電処理等がある
。また、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤を用いた表面処理がある。
【００４５】
また、衝撃拡散層（第１の衝撃拡散層及び第２の衝撃拡散層）としては、弾性率が低く、
かつ破断強度が高い材料を用いることが好ましく、ゴム弾性を有する膜を用いればよい。
衝撃拡散層は、弾性率５ＧＰａ以上１２ＧＰａ以下、破断係数３００ＭＰａ以上が好まし
い。
【００４６】
衝撃拡散層は、高強度材料で形成されていることが好ましい。高強度材料の代表例として
は、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレ
ン系樹脂、アラミド系樹脂、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール樹脂、ガラス樹
脂等がある。弾性を有する高強度材料で形成される衝撃拡散層を設けると局所的な押圧な
どの荷重を層全体に拡散し吸収するために、半導体装置の破損を防ぐことができる。
【００４７】
より具体的には、衝撃拡散層として、アラミド樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ
）樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ
）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂などを用いることができる。本実施の形態では、衝撃拡
散層としてアラミド樹脂フィルム（弾性率１０ＧＰａ、破断強度４８０ＭＰａ）を用いる
。
【００４８】
図１（Ｂ）は半導体集積回路１００と第２の衝撃拡散層１０３とを接着層１０４を用いて
、第１の耐衝撃層１１２と第１の衝撃拡散層１１３を接着層１１４でそれぞれ固着する例
である。本実施の形態では、第２の衝撃拡散層１０３としてアラミドフィルムを用い、接
着層１０４としてアクリル樹脂を用いる。接着層１０４は衝撃拡散層と半導体集積回路と
を固着することができればよく、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、アクリル樹脂系、ウレタ
ン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン樹脂系などを用いることができる。第１の耐衝撃
層１１２と第１の衝撃拡散層１１３を加熱及び加圧処理によって接着する場合は、接着層
１１４を用いなくてもよい。接着層は、膜厚３μｍ以上１５μｍ以下程度とすればよい。
【００４９】
また、半導体集積回路上に保護層を形成してもよい。図２（Ａ）（Ｂ）に半導体集積回路
１００上に保護層として無機絶縁層１０５を形成する例を示す。また、図２（Ａ）（Ｂ）
は半導体集積回路１００上にアンテナ１０１を形成し、アンテナ１０１上に無機絶縁層１
０５が形成されている例である。無機絶縁層１０５でアンテナ１０１を覆うことで、アン
テナとして機能する導電層の酸化などを防ぐことができる。
【００５０】
無機絶縁層１０５は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により、
無機化合物を用いて単層又は積層で形成する。無機化合物の代表例としては、珪素酸化物
又は珪素窒化物が挙げられる。珪素酸化物及び珪素窒化物の代表例としては、酸化珪素、
酸化窒化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素等が該当する。
【００５１】
さらには、無機絶縁層１０５を積層構造としても良い。例えば、無機化合物を用いて積層
してもよく、代表的には、酸化珪素、窒化酸化珪素、及び酸化窒化珪素を積層して形成し
ても良い。
【００５２】
半導体装置の作製方法を図３（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて説明する。作製基板である絶縁表
面を有する基板１１０上に剥離層１１１を介して半導体集積回路１００を形成する（図３
（Ａ）参照。）。
【００５３】
作製基板である基板１１０としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミッ
ク基板、表面に絶縁層が形成された金属基板などを用いることができる。また、本実施の
形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。半導体装置
の作製工程において、その行う工程に合わせて作製基板を適宜選択することができる。
【００５４】
剥離層１１１は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により、タン
グステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ル
テニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリ
ジウム（Ｉｒ）、珪素（Ｓｉ）から選択された元素、又は元素を主成分とする合金材料、
又は前記元素を主成分とする化合物材料からなる層を、単層又は積層して形成する。珪素
を含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。なお、ここで
は、塗布法は、スピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法を含む。
【００５５】
剥離層１１１が単層構造の場合、好ましくは、タングステン層、モリブデン層、又はタン
グステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。又は、タングステンの酸化物若しく
は酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングス
テンとモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タン
グステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当す
る。
【００５６】
剥離層１１１が積層構造の場合、好ましくは、１層目としてタングステン層、モリブデン
層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、２層目として、タングス
テン、モリブデン又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、窒化物、酸化窒化物
又は窒化酸化物を形成する。
【００５７】
剥離層１１１として、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造
を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される絶縁層
を形成することで、タングステン層と絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を含む層
が形成されることを活用してもよい。さらには、タングステンを含む層の表面を、熱酸化
処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタングステ
ンの酸化物を含む層を形成してもよい。またプラズマ処理や加熱処理は、酸素、窒素、一
酸化二窒素、一酸化二窒素単体、あるいは前記ガスとその他のガスとの混合気体雰囲気下
で行ってもよい。これは、タングステンの窒化物、酸化窒化物及び窒化酸化物を含む層を
形成する場合も同様であり、タングステンを含む層を形成後、その上層に窒化珪素層、酸
化窒化珪素層、窒化酸化珪素層を形成するとよい。
【００５８】
また、上記の工程によると、基板１１０に接するように剥離層１１１を形成しているが、
この工程に限定されない。基板１１０に接するように下地となる絶縁層を形成し、その絶
縁層に接するように剥離層１１１を設けてもよい。
【００５９】
半導体集積回路１００と第１の耐衝撃層１１２を接着し、剥離層１１１を用いて半導体集
積回路１００を基板１１０より剥離する。よって半導体集積回路１００は、第１の耐衝撃
層１１２側に設けられる（図３（Ｂ）参照。）。
【００６０】
本実施の形態では、第１の耐衝撃層１１２として繊維体１６０に有機樹脂１６１が含浸さ
れた構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、構造体の有機樹脂を可塑化または硬化す
る。なお、有機樹脂が可塑性有機樹脂の場合、この後、室温に冷却することにより可塑化
した有機樹脂を硬化する。有機樹脂は加熱及び圧着により、半導体集積回路に密着するよ
うに均一に広がり、硬化する。上記構造体を圧着する工程は、大気圧下または減圧下で行
う。
【００６１】
なお、他の基板への転置工程は、基板と半導体集積回路の間に剥離層を形成し、剥離層と
半導体集積回路との間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して、
当該半導体集積回路を剥離する方法、耐熱性の高い基板と半導体集積回路の間に水素を含
む非晶質珪素膜を設け、レーザ光の照射またはエッチングにより当該非晶質珪素膜を除去
することで、当該半導体集積回路を剥離する方法、基板と半導体集積回路の間に剥離層を
形成し、剥離層と半導体集積回路との間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化に
より脆弱化し、剥離層の一部を溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンガ
スによりエッチングで除去した後、脆弱化された金属酸化膜において剥離する方法、半導
体集積回路が形成された基板を機械的に削除又は溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、ＣｌＦ３等の
フッ化ハロゲンガスによるエッチングで除去する方法等を適宜用いることができる。また
、剥離層として窒素、酸素や水素等を含む膜（例えば、水素を含む非晶質珪素膜、水素含
有合金膜、酸素含有合金膜など）を用い、剥離層にレーザ光を照射して剥離層内に含有す
る窒素、酸素や水素をガスとして放出させ半導体集積回路と基板との剥離を促進する方法
を用いてもよい。
【００６２】
上記剥離方法を組み合わすことでより容易に転置工程を行うことができる。つまり、レー
ザ光の照射、ガスや溶液などによる剥離層へのエッチング、鋭いナイフやメスなどによる
機械的な削除を行い、剥離層と半導体集積回路とを剥離しやすい状態にしてから、物理的
な力（機械等による）によって剥離を行うこともできる。
【００６３】
また、剥離層と半導体集積回路との界面に液体を浸透させて作製基板から半導体集積回路
を剥離してもよい。
【００６４】
第２の耐衝撃層１０２も第１の耐衝撃層１１２と同様、繊維体１５０に有機樹脂１５１が
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、第２の衝撃拡散層１０３と第２の
耐衝撃層１０２を接着する。第２の衝撃拡散層１０３の第２の耐衝撃層１０２の反対面に
は接着層１０４を設ける。
【００６５】
半導体集積回路１００の露出している剥離面に接着層１０４を接着し、第１の耐衝撃層１
１２及び第２の耐衝撃層１０２に挟持された半導体集積回路１００及び第２の衝撃拡散層
１０３を有する半導体装置を作製することができる（図３（Ｃ）参照。）。
【００６６】
さらに、第１の耐衝撃層１１２の半導体集積回路１００と反対側に接着層１１４を用いて
第１の衝撃拡散層１１３を接着する（図３（Ｄ）参照。）。
【００６７】
図１６（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第１の衝撃拡散層１１３を、第１の耐衝撃層１１
２と半導体集積回路１００とを接着する工程で同時に第１の耐衝撃層１１２に接着して設
けてもよい。
【００６８】
図３（Ａ）同様に、作製基板である絶縁表面を有する基板１１０上に剥離層１１１を介し
て半導体集積回路１００を形成する（図１６（Ａ）参照。）。
【００６９】
半導体集積回路１００に、第１の耐衝撃層１１２、第１の衝撃拡散層１１３を積層して、
加熱及び加圧処理を行うことによって、半導体集積回路１００に、第１の耐衝撃層１１２
、第１の衝撃拡散層１１３を接着し、剥離層１１１を用いて基板１１０より剥離する（図
１６（Ｂ）参照。）。半導体集積回路１００と第１の耐衝撃層１１２との接着工程、第１
の耐衝撃層１１２と第１の衝撃拡散層１１３との接着工程は同時に行ってもよいし、別工
程で行ってもよい。
【００７０】
半導体集積回路１００の剥離面に、第２の耐衝撃層１０２が積層された第２の衝撃拡散層
１０３を、接着層１０４を用いて接着し、半導体装置を作製する（図１６（Ｃ）参照。）
。
【００７１】
半導体集積回路に接して衝撃拡散層を設けるため、作製工程において、加圧処理を行って
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
【００７２】
半導体集積化回路を挟持する一対の耐衝撃層、及び一対の衝撃拡散層によって、薄型化及
び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００７３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、より信頼性の高い半導体装置、及び歩留まりよい半導体装置の作製方
法を、図４及び図５を用いて詳細に説明する。本実施の形態では、半導体装置の一例とし
てＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘ
ｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）に関して説明する。
【００７４】
作製基板である絶縁表面を有する基板２００上に剥離層２０１及び下地絶縁層２０２を介
して、トランジスタ２１０、２１１、絶縁膜２１２、絶縁膜２１３、絶縁層２１４が設け
られ、半導体集積回路２５０が形成されている（図４（Ａ）参照。）。
【００７５】
トランジスタ２１０は薄膜トランジスタであり、ソース領域又はドレイン領域２２４ａ、
２２４ｂ、ソース領域又はドレイン領域２２４ａ、２２４ｂより低濃度不純物領域である
不純物領域２２３ａ、２２３ｂ、チャネル形成領域２２６、ゲート絶縁層２２７、ゲート
電極層２２８、サイドウォール構造の絶縁層２２９ａ、２２９ｂを含む。ソース領域又は
ドレイン領域２２４ａ、２２４ｂはソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線
層２３０ａ、２３０ｂと接し、電気的に接続している。本実施の形態では、トランジスタ
２１０はｐチャネル型薄膜トランジスタであり、ソース領域又はドレイン領域２２４ａ、
２２４ｂ、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域である不純物領域２２
３ａ、２２３ｂにｐ型を付与する不純物元素（例えばボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ
）やガリウム（Ｇａ）等）を含む。
【００７６】
トランジスタ２１１は薄膜トランジスタであり、ソース領域又はドレイン領域２０４ａ、
２０４ｂ、ソース領域又はドレイン領域２０４ａ、２０４ｂより低濃度不純物領域である
不純物領域２０３ａ、２０３ｂ、チャネル形成領域２０６、ゲート絶縁層２０７、ゲート
電極層２０８、サイドウォール構造の絶縁層２０９ａ、２０９ｂを含む。ソース領域又は
ドレイン領域２０４ａ、２０４ｂはソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線
層２１０ａ、２１０ｂと接し、電気的に接続している。本実施の形態では、トランジスタ
２１１はｎチャネル型薄膜トランジスタであり、ソース領域又はドレイン領域２０４ａ、
２０４ｂ、ＬＤＤ領域である不純物領域２０３ａ、２０３ｂにｎ型を付与する不純物元素
（例えばリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等）を含む。
【００７７】
第１の耐衝撃層２６２として、繊維体２８０に有機樹脂２８１が含浸された構造体を用い
る。半導体集積回路２５０と第１の耐衝撃層２６２を接着し、剥離層２０１を用いて半導
体集積回路２５０を基板２００より剥離する。よって半導体集積回路２５０は、第１の耐
衝撃層２６２側に設けられる（図４（Ｂ）（Ｃ）参照。）。
【００７８】
第２の耐衝撃層２５２も第１の耐衝撃層２６２と同様、繊維体２７０に有機樹脂２７１が
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、第２の衝撃拡散層２５３と第２の
耐衝撃層２５２を接着する（図５（Ａ）参照。）。第２の衝撃拡散層２５３の第１の耐衝
撃層２５２の反対面には接着層２５４を設ける。
【００７９】
半導体集積回路２５０の露出している剥離面に接着層２５４を接着する（図５（Ｂ）参照
。）。さらに、第１の耐衝撃層２６２の半導体集積回路２５０と反対側に第１の衝撃拡散
層２６３を接着層２６４を用いて接着し、第１の耐衝撃層２６２、第２の耐衝撃層２５２
、第１の衝撃拡散層２６３、及び第２の衝撃拡散層２５３に挟持された半導体集積回路２
５０を有する半導体装置を作製することができる（図５（Ｃ）参照。）。
【００８０】
半導体集積回路に接して衝撃拡散層を設けるため、作製工程において、加圧処理を行って
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
【００８１】
半導体集積化回路を挟持する一対の耐衝撃層、及び半導体集積回路に積層して設けられる
衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。
【００８２】
本実施の形態で作製した半導体装置は、可撓性を有する耐衝撃層、及び衝撃拡散層を用い
ることで、可撓性を有する半導体装置とすることができる。
【００８３】
トランジスタ２１０、２１１が有する半導体層を形成する材料は、シランやゲルマンに代
表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質（ア
モルファス、以下「ＡＳ」ともいう。）半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネ
ルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶（セミアモルファス若しくは
マイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「ＳＡＳ」ともいう。）半導体などを用いること
ができる。半導体層はスパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により成膜
することができる。
【００８４】
微結晶半導体は、ギブスの自由エネルギーを考慮すれば非晶質と単結晶の中間的な準安定
状態に属するものである。すなわち、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導
体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する。柱状または針状結晶が基板表面に対し
て法線方向に成長している。微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンは、そのラマン
スペクトルが単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１よりも低波数側に、シフトしている。
即ち、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１とアモルファスシリコンを示す４８０ｃｍ−
１の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手（ダングリ
ングボンド）を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含
ませている。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ま
せて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体層が得られる
。
【００８５】
この微結晶半導体層は、周波数が数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの高周波プラズマＣＶＤ法、ま
たは周波数が１ＧＨｚ以上のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置により形成することができる
。代表的には、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、Ｓ
ｉＦ４などの水素化珪素を水素で希釈して形成することができる。また、水素化珪素及び
水素に加え、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の
希ガス元素で希釈して微結晶半導体層を形成することができる。これらのときの水素化珪
素に対して水素の流量比を５倍以上２００倍以下、好ましくは５０倍以上１５０倍以下、
更に好ましくは１００倍とする。
【００８６】
アモルファス半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体と
しては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン（多結晶シリコン）には
、８００℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂
高温ポリシリコンや、６００℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料と
して用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて、非晶質シリ
コンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、微結晶
半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
【００８７】
また、半導体の材料としてはシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの単体のほか
ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅ、ＧａＮ、ＳｉＧｅなどのような化合物半導体も用
いることができる。また酸化物半導体である酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）
なども用いることができ、ＺｎＯを半導体層に用いる場合、ゲート絶縁層をＹ２Ｏ３、Ａ
ｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、それらの積層などを用いるとよく、ゲート電極層、ソース電極層、
ドレイン電極層としては、ＩＴＯ、Ａｕ、Ｔｉなどを用いるとよい。また、ＺｎＯにＩｎ
やＧａなどを添加することもできる。
【００８８】
半導体層に、結晶性半導体層を用いる場合、その結晶性半導体層の作製方法は、種々の方
法（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた
熱結晶化法等）を用いれば良い。また、ＳＡＳである微結晶半導体をレーザ照射して結晶
化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質
珪素層にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下５００℃で１時間加熱することによって
非晶質珪素層の含有水素濃度を１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にまで放出させる。
これは水素を多く含んだ非晶質珪素層にレーザ光を照射すると非晶質珪素層が破壊されて
しまうからである。
【００８９】
非晶質半導体層への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体層の表
面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、ＣＶＤ
法、プラズマ処理法（プラズマＣＶＤ法も含む）、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法
を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整
が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体層の表面の濡れ性を改
善し、非晶質半導体層の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのＵＶ光
の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等によ
り、酸化膜を成膜することが望ましい。
【００９０】
また、非晶質半導体層を結晶化し、結晶性半導体層を形成する結晶化工程で、非晶質半導
体層に結晶化を促進する元素（触媒元素、金属元素とも示す）を添加し、熱処理（５５０
℃〜７５０℃で３分〜２４時間）により結晶化を行ってもよい。結晶化を助長（促進）す
る元素としては、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ
）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）
、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）及び金（Ａｕ）から選ばれた一種又は複数種類を用いること
ができる。
【００９１】
結晶化を助長する元素を結晶性半導体層から除去、又は軽減するため、結晶性半導体層に
接して、不純物元素を含む半導体層を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不
純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素、ｐ型を付与する不純物元素や希ガス元素
などを用いることができ、例えばリン（Ｐ）、窒素（Ｎ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（
Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ボロン（Ｂ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴ
ン（Ａｒ）、Ｋｒ（クリプトン）、Ｘｅ（キセノン）から選ばれた一種または複数種を用
いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体層に、希ガス元素を含む半
導体層を形成し、熱処理（５５０℃〜７５０℃で３分〜２４時間）を行う。結晶性半導体
層中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体層中に移動し、結晶性
半導体層中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシン
クとなった希ガス元素を含む半導体層を除去する。
【００９２】
非晶質半導体層の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、
熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
【００９３】
また、結晶性半導体層を、直接基板にプラズマ法により形成しても良い。また、プラズマ
法を用いて、結晶性半導体層を選択的に基板に形成してもよい。
【００９４】
ゲート絶縁層２０７、２２７は酸化珪素、若しくは酸化珪素と窒化珪素の積層構造で形成
すればよい。ゲート絶縁層２０７、２２７は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法により絶
縁膜を堆積することで形成しても良いし、プラズマ処理による固相酸化若しくは固相窒化
で形成すると良い。単結晶半導体層を、プラズマ処理により酸化又は窒化することにより
形成するゲート絶縁層は、緻密で絶縁耐圧が高く信頼性に優れているためである。例えば
、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）をＡｒで１〜３倍（流量比）に希釈して、１０〜３０Ｐａの圧力
にて３〜５ｋＷのマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）電力を印加して半導体層の表面を酸化若
しくは窒化させる。この処理により１ｎｍ〜１０ｎｍ（好ましくは２ｎｍ〜６ｎｍ）の絶
縁膜を形成する。さらに亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）とシラン（ＳｉＨ４）を導入し、１０〜３
０Ｐａの圧力にて３〜５ｋＷのマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）電力を印加して気相成長法
により酸化窒化シリコン膜を形成してゲート絶縁層を形成する。固相反応と気相成長法に
よる反応を組み合わせることにより界面準位密度が低く絶縁耐圧の優れたゲート絶縁層を
形成することができる。
【００９５】
また、ゲート絶縁層２０７、２２７として、二酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、二酸
化チタン、五酸化タンタルなどの高誘電率材料を用いても良い。ゲート絶縁層２０７、２
２７に高誘電率材料を用いることにより、ゲートリーク電流を低減することができる。
【００９６】
ゲート電極層２０８、２２８は、ＣＶＤ法やスパッタ法、液滴吐出法などを用いて形成す
ることができる。ゲート電極層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、
Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａから選ばれた
元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また
、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、Ａｇ
ＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、単層構造でも複数層の構造でもよく、例えば、窒化
タングステン膜とモリブデン膜との２層構造としてもよいし、膜厚５０ｎｍのタングステ
ン膜、膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍ
の窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１
の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のア
ルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（
Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いて
もよい。
【００９７】
ゲート電極層２０８、２２８に可視光に対して透光性を有する透光性の材料を用いること
もできる。透光性の導電材料としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含む
インジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛等を用いること
ができる。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕ
ｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ））、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＺｎＯにガリウム（Ｇａ）をドー
プしたもの、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タ
ングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタ
ンを含むインジウム錫酸化物なども用いてもよい。
【００９８】
ゲート電極層２０８、２２８を形成するのにエッチングにより加工が必要な場合、マスク
を形成し、ドライエッチングまたはウエットエッチングにより加工すればよい。ＩＣＰ（
Ｉｎｄｕａｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチ
ング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印
加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、電極層をテーパー形
状にエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３
、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ４、ＳＦ６もしくはＮ
Ｆ３などを代表とするフッ素系ガス又はＯ２を適宜用いることができる。
【００９９】
絶縁層２０９ａ、２０９ｂ、２２９ａ、２２９ｂは、ゲート電極層、半導体層を覆う絶縁
層を形成した後、これをＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イ
オンエッチング）法による異方性のエッチングによって加工し自己整合的にサイドウォー
ル構造の絶縁層２０９ａ、２０９ｂ、２２９ａ、２２９ｂを形成すればよい。ここで、絶
縁層について特に限定はなく、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌ
ｉｃａｔｅ）若しくはシラン等と、酸素若しくは亜酸化窒素等とを反応させて形成した段
差被覆性のよい酸化珪素であることが好ましい。絶縁層は熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、常
圧ＣＶＤ、バイアスＥＣＲＣＶＤ、スパッタリング等の方法によって形成することができ
る。
【０１００】
本実施の形態では、シングルゲート構造を説明したが、ダブルゲート構造などのマルチゲ
ート構造でもよい。この場合、半導体層の上方、下方にゲート電極層を設ける構造でも良
く、半導体層の片側（上方又は下方）にのみ複数ゲート電極層を設ける構造でもよい。
【０１０１】
また、トランジスタのソース領域及びドレイン領域にシリサイドを設ける構造としてもよ
い。シリサイドは半導体層のソース領域及びドレイン領域上に導電膜を形成し、加熱処理
、ＧＲＴＡ法、ＬＲＴＡ法等により、露出されたソース領域及びドレイン領域の半導体層
中の珪素と導電膜とを反応させて形成する。レーザ照射やランプによる光照射によってシ
リサイドを形成しても良い。シリサイドを形成する導電膜の材料としては、チタン（Ｔｉ
）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、
ジルコニウム（Ｚｒ）、Ｈｆ（ハフニウム）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、ネ
オジム（Ｎｂ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等を用いることが
できる。
【０１０２】
ソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層２１０ａ、２１０ｂ、２３０ａ、
２３０ｂは、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエ
ッチングして形成することができる。また、印刷法、電解メッキ法等により、所定の場所
に選択的に配線層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良
い。配線層２１０ａ、２１０ｂ、２３０ａ、２３０ｂの材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ
、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ
ａ等の金属、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体又はその合金、若しくはその窒化物を用いて形成すれ
ばよい。また透光性の材料も用いることができる。
【０１０３】
また、透光性の導電性材料であれば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むイ
ンジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むインジウム亜鉛酸化物（ＩＺ
Ｏ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ））、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＺｎＯにガリウム
（Ｇａ）をドープしたもの、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステンを含むインジウム
酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸
化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。
【０１０４】
絶縁膜２１２、２１３、２１４は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウ
ム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料を用いることがで
きる。
【０１０５】
半導体集積回路に接して衝撃拡散層を設けるため、作製工程において、加圧処理を行って
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
【０１０６】
半導体集積化回路を挟持する一対の耐衝撃層、及び一対の衝撃拡散層によって、薄型化及
び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【０１０７】
本発明の半導体装置の一態様は、半導体素子としては電界効果トランジスタはもちろん、
半導体層を用いる記憶素子なども適用することができ、多用途に渡って要求される機能を
満たす半導体装置を作製し、提供することができる。
【０１０８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、より高集積化、薄型化、及び小型化を付与することを目的とした半導
体装置、及び半導体装置の作製方法においてメモリを有する半導体装置の一例に関して図
６乃至図８を用いて説明する。
【０１０９】
本実施の形態の半導体装置はメモリにメモリセルアレイ及びメモリセルアレイを駆動する
駆動回路部を有する。
【０１１０】
絶縁表面を有する作製基板である基板３００の上に剥離層３０１を形成し、剥離層３０１
上に下地膜として機能する絶縁膜３０２を形成する。
【０１１１】
次いで、絶縁膜３０２上に半導体膜を形成する。半導体膜は２５〜２００ｎｍ（好ましく
は３０〜１５０ｎｍ）の厚さで手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ
法等）により成膜すればよい。
【０１１２】
本実施の形態では、絶縁膜３０２上に、非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜をレー
ザ結晶化させることによって結晶性半導体膜である半導体膜を形成する。
【０１１３】
このようにして得られた半導体膜に対して、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御する
ために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを選択的に行う。この不純物
元素のドーピングは、結晶化工程の前の非晶質半導体膜に行ってもよい。非晶質半導体膜
の状態で不純物元素をドーピングすると、その後の結晶化のための加熱処理によって、不
純物の活性化も行うことができる。また、ドーピングの際に生じる欠陥等も改善すること
ができる。
【０１１４】
次に半導体膜を、マスクを用いて所望の形状に加工する。本実施の形態では半導体膜上に
形成された酸化膜を除去した後、新たに酸化膜を形成する。そして、フォトマスクを作製
し、フォトリソグラフィ法を用いた加工処理により、半導体層３０３、３０４、３０５、
３０６を形成する。半導体層の端部には傾斜角（テーパー角）を設けてもよい。
【０１１５】
エッチング加工は、プラズマエッチング（ドライエッチング）又はウェットエッチングの
どちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している
。エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、などのフッ素系又は塩
素系のガスを用い、ＨｅやＡｒなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電
のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスクを
形成する必要はない。
【０１１６】
半導体層３０５上に絶縁膜３１０を形成する。絶縁膜３１０は酸化シリコン若しくは酸化
シリコンと窒化シリコンの積層構造で形成すればよい。絶縁膜３１０は、プラズマＣＶＤ
法や減圧ＣＶＤ法により絶縁層を堆積することで形成しても良いが、好ましくはプラズマ
処理による固相酸化若しくは固相窒化で形成すると良い。半導体層（代表的にはシリコン
層）を、プラズマ処理により酸化又は窒化することにより形成した絶縁層は、緻密で絶縁
耐圧が高く信頼性に優れているためである。絶縁膜３１０は、電荷蓄積層３１１に電荷を
注入するためのトンネル絶縁層として用いるので、このように丈夫であるものが好ましい
。この絶縁膜３１０は１ｎｍ〜２０ｎｍ、好ましくは３ｎｍ〜６ｎｍの厚さに形成するこ
とが好ましい。
【０１１７】
プラズマ処理により形成される好適な絶縁膜３１０の一例は、酸化雰囲気下のプラズマ処
理により半導体層上に３ｎｍ〜６ｎｍの厚さで酸化珪素層を形成し、その後窒素雰囲気下
でその酸化珪素層の表面を窒化プラズマで処理した窒素プラズマ処理層を形成する。具体
的には、まず、酸素雰囲気下でのプラズマ処理により半導体層上に３ｎｍ〜６ｎｍの厚さ
で酸化珪素層を形成する。その後、続けて窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより
酸化珪素層の表面又は表面近傍に窒素濃度の高い窒素プラズマ処理層を設ける。なお、表
面近傍とは、酸化珪素層の表面から概略０．５ｎｍ〜１．５ｎｍの深さをいう。例えば、
窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって、酸化珪素層の表面からほぼ１ｎｍの深
さに窒素を２０〜５０原子％の割合で含有した構造となる。
【０１１８】
半導体層の代表例としての珪素層の表面をプラズマ処理で酸化することで、界面に歪みの
ない緻密な酸化層を形成することができる。また、当該酸化層をプラズマ処理で窒化する
ことで、表層部の酸素を窒素に置換して窒化層を形成すると、さらに緻密化することがで
きる。それにより絶縁耐圧が高い絶縁層を形成することができる。
【０１１９】
いずれにしても、上記のようなプラズマ処理による固相酸化処理若しくは固相窒化処理を
用いることで、耐熱温度が７００℃以下のガラス基板を用いても、９５０℃〜１０５０℃
で形成される熱酸化膜と同等な絶縁層を得ることができる。すなわち、不揮発性メモリ素
子のトンネル絶縁層として信頼性の高いトンネル絶縁層を形成することができる。
【０１２０】
電荷蓄積層３１１を絶縁膜３１０上に形成する。この電荷蓄積層３１１は、単層でもよい
し、複数の層を積層して設けてもよい。
【０１２１】
電荷蓄積層３１１としては、半導体材料または導電性材料の層または粒子で形成し浮遊ゲ
ートとすることができる。半導体材料としては、シリコン、シリコンゲルマニウム等があ
る。シリコンを用いる場合、アモルファスシリコンやポリシリコンを用いることができる
。さらには、リンがドープされたポリシリコンを用いることができる。導電性材料として
は、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）から
選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金、前記元素を組み合わせた合金膜（代表的に
はＭｏ−Ｗ合金膜、Ｍｏ−Ｔａ合金膜）、あるいは導電性を付与した珪素膜で形成すれば
良い。このような材料から成る導電層の下には窒化タンタル、窒化タングステン、窒化チ
タン、窒化モリブデンなどの窒化物、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、モリ
ブデンシリサイドなどのシリサイドを形成しておいても良い。更には、上記半導体材料同
士、導電性材料同士、または半導体材料及び導電性材料の積層構造としてもよい。例えば
、シリコン層及びゲルマニウム層の積層構造としてもよい。
【０１２２】
また、電荷蓄積層３１１として、絶縁性であり、電荷を保持するトラップを有する層で形
成することもできる。このような材料の代表例として、代表的にはシリコン化合物、ゲル
マニウム化合物がある。シリコン化合物としては、窒化珪素、酸窒化珪素、水素が添加さ
れた酸窒化珪素等がある。ゲルマニウム化合物としては、窒化ゲルマニウム、酸素が添加
された窒化ゲルマニウム、窒素が添加された酸化ゲルマニウム、酸素及び水素が添加され
た窒化ゲルマニウム、窒素及び水素が添加された酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム化合
物等がある。
【０１２３】
次に半導体層３０３、３０４、３０６を覆うマスクを形成する。マスク、電荷蓄積層３１
１をマスクとしてｎ型を付与する不純物元素を添加し、ｎ型不純物領域３６２ａ、ｎ型不
純物領域３６２ｂを形成する。本実施の形態では、不純物元素としてｎ型を付与する不純
物元素であるリン（Ｐ）を用いる。ここでは、ｎ型不純物領域３６２ａ、ｎ型不純物領域
３６２ｂに、ｎ型を付与する不純物元素が１×１０１７〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３程度の濃度で含まれるように添加する。半導体層３０３、３０４、３０６を覆うマスク
を除去する。
【０１２４】
半導体層３０６上の酸化膜を除去し、半導体層３０５、半導体層３０６、絶縁膜３１０、
電荷蓄積層３１１を覆うゲート絶縁層３０９を形成する。メモリセルアレイにおいてはゲ
ート絶縁層３０９の膜厚が厚いと、薄膜トランジスタ及びメモリ素子の高電圧に対する耐
性が高くすることができ、信頼性を高めることができる。
【０１２５】
なお、半導体層３０５の上方に形成されたゲート絶縁層３０９は、後に完成するメモリ素
子においてコントロール絶縁層として機能するが、半導体層３０６上に形成される薄膜ト
ランジスタにおいてはゲート絶縁層として機能するために本明細書では、ゲート絶縁層３
０９とよぶこととする。
【０１２６】
半導体層３０３、３０４上の酸化膜を除去し、半導体層３０３、半導体層３０４を覆うゲ
ート絶縁層３０８を形成する（図６（Ａ）参照。）。ゲート絶縁層３０８はプラズマＣＶ
Ｄ法またはスパッタ法などを用いて形成することができる。駆動回路部に設けられる薄膜
トランジスタのゲート絶縁層３０８の膜厚は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは
５ｎｍ程度とすればよい。ゲート絶縁層３０８の薄膜化すると、駆動回路部においてトラ
ンジスタを低電圧で高速に動作させる効果がある。
【０１２７】
ゲート絶縁層３０８は酸化珪素、若しくは酸化珪素と窒化珪素の積層構造で形成すればよ
い。ゲート絶縁層３０８は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法により絶縁膜を堆積するこ
とで形成しても良いし、プラズマ処理による固相酸化若しくは固相窒化で形成すると良い
。半導体層を、プラズマ処理により酸化又は窒化することにより形成するゲート絶縁層は
、緻密で絶縁耐圧が高く信頼性に優れているためである。
【０１２８】
また、ゲート絶縁層３０８として、高誘電率材料を用いても良い。ゲート絶縁層３０８に
高誘電率材料を用いることにより、ゲートリーク電流を低減することができる。高誘電率
材料としては、二酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、二酸化チタン、五酸化タンタルな
どを用いることができる。また、プラズマ処理による固相酸化により酸化シリコン層を形
成しても良い。
【０１２９】
また、薄い酸化珪素膜の形成方法としては、ＧＲＴＡ法、ＬＲＴＡ法等を用いて半導体領
域表面を酸化し、熱酸化膜を形成することで、膜厚の薄い酸化珪素膜を形成することもで
きる。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流の少ない緻密な絶縁膜を形成するには、ア
ルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。
【０１３０】
次いで、ゲート絶縁層３０８、３０９上にゲート電極層として用いる膜厚２０〜１００ｎ
ｍの第１の導電膜と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜とを積層して形成する。第
１の導電膜及び第２の導電膜は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の手法により形
成することができる。第１の導電膜及び第２の導電膜はタンタル（Ｔａ）、タングステン
（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ク
ロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材
料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリ
ン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄ
Ｃｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限定されず、例えば、第１の導電膜として膜
厚５０ｎｍのタングステン膜、第２の導電膜として膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリ
コンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、第３の導電膜として膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積
層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステン
に代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの
合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いても
よいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造
であってもよい。本実施の形態では、第１の導電膜として窒化タンタルを膜厚３０ｎｍ形
成し、第２の導電膜としてタングステン（Ｗ）を膜厚３７０ｎｍ形成する。
【０１３１】
第１の導電膜と第２の導電膜をエッチング加工して、第１のゲート電極層３１２、３１３
、３１４、第２のゲート電極層３１６、３１７、３１８、第１の制御ゲート電極層３１５
、及び第２の制御ゲート電極層３１９を形成する（図６（Ｂ）参照。）。
【０１３２】
本実施の形態では第１のゲート電極層、第２のゲート電極層（第１の制御ゲート電極層、
第２の制御ゲート電極層）を垂直な側面を有して形成する例を示すが、本発明はそれに限
定されず、第１のゲート電極層及び第２のゲート電極層（第１の制御ゲート電極層、第２
の制御ゲート電極層）両方がテーパー形状を有していてもよいし、どちらか一方のゲート
電極層（第１の制御ゲート電極層、第２の制御ゲート電極層）の一層のみがテーパー形状
を有し、他方は異方性エッチングによって垂直な側面を有していてもよい。テーパー角度
も積層するゲート電極層間で異なっていても良いし、同一でもよい。テーパー形状を有す
ることによって、その上に積層する膜の被覆性が向上し、欠陥が軽減されるので信頼性が
向上する。
【０１３３】
ゲート電極層（及び制御ゲート電極層）を形成する際のエッチング工程によって、ゲート
絶縁層３０８、３０９は多少エッチングされ、膜厚が減る（いわゆる膜減り）ことがある
。
【０１３４】
次に、半導体層３０４、３０５、３０６を覆うマスク３２１、３６３を形成する。マスク
３２１、３６３、第１のゲート電極層３１２、第２のゲート電極層３１６をマスクとして
ｐ型を付与する不純物元素３２０を添加し、ｐ型不純物領域３２２ａ、ｐ型不純物領域３
２２ｂを形成する。本実施の形態では、不純物元素としてボロン（Ｂ）を用いる。ここで
は、ｐ型不純物領域３２２ａ、ｐ型不純物領域３２２ｂにｐ型を付与する不純物元素が１
×１０２０〜５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の濃度で含まれるように添加する。ま
た、半導体層３０３にチャネル形成領域３２３が形成される（図６（Ｃ）参照。）。
【０１３５】
ｐ型不純物領域３２２ａ、ｐ型不純物領域３２２ｂは高濃度ｐ型不純物領域であり、ソー
ス領域、ドレイン領域として機能する。
【０１３６】
次に半導体層３０３を覆うマスク３２５を形成する。マスク３２５、第１のゲート電極層
３１３、第２のゲート電極層３１７、第１のゲート電極層３１４、第２のゲート電極層３
１８、第１の制御ゲート電極層３１５、及び第２の制御ゲート電極層３１９をマスクとし
てｎ型を付与する不純物元素３２４を添加し、ｎ型不純物領域３２６ａ、３２６ｂ、３６
４ａ、３６４ｂ、３２７ａ、３２７ｂ、３２８ａ、３２８ｂを形成する。本実施の形態で
は、不純物元素としてリン（Ｐ）を用いる。ここでは、ｎ型不純物領域３２６ａ、３２６
ｂ、３２７ａ、３２７ｂ、３２８ａ、３２８ｂにｎ型を付与する不純物元素が５×１０１
９〜５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の濃度で含まれるように添加する。また、半導
体層３０４にチャネル形成領域３２９、半導体層３０５にチャネル形成領域３３０、及び
半導体層３０６にチャネル形成領域３３１が形成される（図６（Ｄ）参照。）。
【０１３７】
ｎ型不純物領域３２６ａ、３２６ｂ、３２７ａ、３２７ｂ、３２８ａ、３２８ｂは高濃度
ｎ型不純物領域であり、ソース領域、ドレイン領域として機能する。一方、ｎ型不純物領
域３６４ａ、ｎ型不純物領域３６４ｂは低濃度不純物領域であり、ＬＤＤ領域となる。
【０１３８】
マスク３２５をＯ２アッシングやレジスト剥離液により除去し、酸化膜も除去する。その
後、ゲート電極層の側面を覆うように、絶縁膜、いわゆるサイドウォールを形成してもよ
い。サイドウォールは、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法を用いて、珪素
を有する絶縁膜により形成することができる。
【０１３９】
不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、又はレーザ光の照射を行ってもよ
い。活性化と同時にゲート絶縁層へのプラズマダメージやゲート絶縁層と半導体層との界
面へのプラズマダメージを回復することができる。
【０１４０】
次いで、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆う層間絶縁層を形成する。本実施の形態では、
絶縁膜３６７と絶縁膜３６８との積層構造とする。絶縁膜３６７と絶縁膜３６８は、スパ
ッタ法、またはプラズマＣＶＤを用いた窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、
酸化珪素膜でもよく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または３層以上の積層構造として用い
ても良い。
【０１４１】
さらに、窒素雰囲気中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、半導体層を
水素化する工程を行う。好ましくは、４００〜５００℃で行う。この工程は層間絶縁層で
ある絶縁膜３６７に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程で
ある。本実施の形態では、４１０度（℃）で１時間加熱処理を行う。
【０１４２】
絶縁膜３６７、絶縁膜３６８としては他に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミ
ニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮ
Ｏ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜
（ＣＮ）その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。
また、シロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合
を含む樹脂に相当する。
【０１４３】
次いで、レジストからなるマスクを用いて絶縁膜３６７、絶縁膜３６８、ゲート絶縁層３
０８、３０９に半導体層に達するコンタクトホール（開口部）を形成する。エッチングは
、用いる材料の選択比によって、一回で行っても複数回行っても良い。エッチングによっ
て、絶縁膜３６８、絶縁膜３６７、ゲート絶縁層３０８、３０９を除去し、ソース領域又
はドレイン領域であるｐ型不純物領域３２２ａ、３２２ｂ、ｎ型不純物領域３２６ａ、３
２６ｂ、３２７ａ、３２７ｂ、３２８ａ、３２８ｂに達する開口部を形成する。エッチン
グは、ウェットエッチングでもドライエッチングでもよく、両方用いてもよい。ウェット
エッチングのエッチャントは、フッ素水素アンモニウム及びフッ化アンモニウムを含む混
合溶液のようなフッ酸系の溶液を用いるとよい。エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、Ｂ
Ｃｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ４、ＳＦ６もし
くはＮＦ３などを代表とするフッ素系ガス又はＯ２を適宜用いることができる。また用い
るエッチング用ガスに不活性気体を添加してもよい。添加する不活性元素としては、Ｈｅ
、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種の元素を用いることができる。
【０１４４】
開口部を覆うように導電膜を形成し、導電膜をエッチングして各ソース領域又はドレイン
領域の一部とそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層である配線層３
６９ａ、配線層３６９ｂ、配線層３７０ａ、配線層３７０ｂ、配線層３７１ａ、配線層３
７１ｂ、配線層３７２ａ、配線層３７２ｂを形成する。配線層は、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、
蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチングして形成することができる
。また、液滴吐出法、印刷法、電解メッキ法等により、所定の場所に選択的に導電層を形
成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。ソース電極層又は
ドレイン電極層の材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ
、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属、及びＳｉ、Ｇｅ、又はそ
の合金、若しくはその窒化物を用いて形成する。また、これらの積層構造としても良い。
本実施の形態では、チタン（Ｔｉ）を膜厚６０ｎｍ形成し、窒化チタン膜を膜厚４０ｎｍ
形成し、アルミニウムを膜厚７００ｎｍ形成し、チタン（Ｔｉ）を膜厚２００ｎｍ形成し
て積層構造とし、所望な形状に加工する。
【０１４５】
以上の工程で駆動回路部として、ｐ型不純物領域を有するｐチャネル型薄膜トランジスタ
である薄膜トランジスタ３７３、ｎ型不純物領域を有するｎチャネル型薄膜トランジスタ
である薄膜トランジスタ３７４、メモリセルアレイとしてｎ型不純物領域を有するメモリ
素子３７５、ｎ型不純物領域を有するｎチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジ
スタ３７６を有する半導体集積回路３５０を作製することができる（図６（Ｅ）参照。）
。
【０１４６】
本実施の形態では半導体集積回路３５０上に絶縁層３９０を形成する（図７（Ａ）参照。
）。次に絶縁層３９０上にアンテナとして機能する導電層３８０を形成し、導電層３８０
上に保護層として無機絶縁層３８１を形成する（図７（Ｂ）参照。）。
【０１４７】
第１の耐衝撃層３８２として、繊維体３８３に有機樹脂３８４が含浸された構造体を用い
る。構造体を加熱し圧着して、半導体集積回路３５０、第１の耐衝撃層３８２、第１の衝
撃拡散層３９１を接着し、剥離層３０１を用いて半導体集積回路３５０を基板３００より
剥離する。よって半導体集積回路３５０は、第１の耐衝撃層３８２側に設けられる（図７
（Ｃ）参照。）。
【０１４８】
第２の耐衝撃層３８５も第１の耐衝撃層３８２と同様、繊維体３８６に有機樹脂３８７が
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、第２の衝撃拡散層３８８と第２の
耐衝撃層３８５を接着する（図８（Ａ）参照。）。第２の衝撃拡散層３８８の第２の耐衝
撃層３８５の反対面には接着層３８９を設ける。
【０１４９】
半導体集積回路３５０の露出している剥離面に接着層３８９を接着し、第１の耐衝撃層３
８２及び第２の耐衝撃層３８５に挟持された半導体集積回路３５０及び第２の衝撃拡散層
３８８を有する半導体装置を作製することができる（図８（Ｂ）参照。）。以上の工程で
本実施の形態のメモリを有する半導体装置を作製することができる。
【０１５０】
半導体集積回路に接して衝撃拡散層を設けるため、作製工程において、加圧処理を行って
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
【０１５１】
半導体集積化回路を挟持する一対の耐衝撃層、及び一対の衝撃拡散層によって、薄型化及
び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【０１５２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、より信頼性の高い半導体装置、及び歩留まりよい半導体装置の作製方
法を、図１７乃至図１９を用いて詳細に説明する。
【０１５３】
本実施の形態における半導体装置において、半導体集積回路は作製時の基板より剥離され
、可撓性を有する耐衝撃層に挟持される。なお、本明細書では半導体集積回路が作製され
る基板を作製基板ともいう。従って、半導体集積回路は作製基板に剥離層を介して形成さ
れる。
【０１５４】
図１７（Ａ）（Ｂ）に本実施の形態の半導体装置を示す。図１７（Ａ）において、半導体
集積回路１００は第１の耐衝撃層１１２及び第２の耐衝撃層１０２に挟持されており、半
導体集積回路１００と第２の耐衝撃層１０２の間に衝撃拡散層１０３が設けられている。
第１の耐衝撃層１１２及び第２の耐衝撃層１０２は繊維体に有機樹脂が含浸された構造体
を用いており、第１の耐衝撃層１１２は繊維体１６０に有機樹脂１６１が含浸された構造
体、第２の耐衝撃層１０２は繊維体１５０に有機樹脂１５１が含浸された構造体である。
【０１５５】
繊維体１６０が繊維糸束を経糸及び緯糸として製織した織布の上面図を図１７（Ｃ）に示
す。
【０１５６】
図１７（Ｃ）に示すように、繊維体１６０は、一定間隔をあけた経糸と、一定間隔をあけ
た緯糸とで織られている。
【０１５７】
なお、本実施の形態の図面においては、繊維体１６０は、断面が楕円形の糸束で平織りし
た織布で示されている。
【０１５８】
本実施の形態では、衝撃拡散層としてアラミド樹脂フィルム（弾性率１０ＧＰａ、破断強
度４８０ＭＰａ）を用いる。
【０１５９】
図１７（Ｂ）は半導体集積回路１００と衝撃拡散層１０３とを接着層１０４を用いて固着
する例である。本実施の形態では、衝撃拡散層１０３としてアラミドフィルムを用い、接
着層１０４としてアクリル樹脂を用いる。
【０１６０】
また、半導体集積回路上に保護層を形成してもよい。図１８（Ａ）（Ｂ）に半導体集積回
路１００上に保護層として無機絶縁層１０５を形成する例を示す。また、図１８（Ａ）（
Ｂ）は半導体集積回路１００上にアンテナ１０１を形成し、アンテナ１０１上に無機絶縁
層１０５が形成されている例である。無機絶縁層１０５でアンテナ１０１を覆うことで、
アンテナとして機能する導電層の酸化などを防ぐことができる。
【０１６１】
半導体装置の作製方法を図１９（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて説明する。作製基板である絶縁
表面を有する基板１１０上に剥離層１１１を介して半導体集積回路１００を形成する（図
１９（Ａ）参照。）。
【０１６２】
半導体集積回路１００と第１の耐衝撃層１１２を接着し、剥離層１１１を用いて半導体集
積回路１００を基板１１０より剥離する。よって半導体集積回路１００は、第１の耐衝撃
層１１２側に設けられる（図１９（Ｂ）参照。）。
【０１６３】
本実施の形態では、第１の耐衝撃層１１２として繊維体１６０に有機樹脂１６１が含浸さ
れた構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、構造体の有機樹脂を可塑化または硬化す
る。なお、有機樹脂が可塑性有機樹脂の場合、この後、室温に冷却することにより可塑化
した有機樹脂を硬化する。有機樹脂は加熱及び圧着により、半導体集積回路に密着するよ
うに均一に広がり、硬化する。上記構造体を圧着する工程は、大気圧下または減圧下で行
う。
【０１６４】
第２の耐衝撃層１０２も第１の耐衝撃層１１２と同様、繊維体１５０に有機樹脂１５１が
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、衝撃拡散層１０３と第２の耐衝撃
層１０２を接着する（図１９（Ｃ）参照。）。衝撃拡散層１０３の第２の耐衝撃層１０２
の反対面には接着層１０４を設ける。
【０１６５】
半導体集積回路１００の露出している剥離面に接着層１０４を接着し、第１の耐衝撃層１
１２及び第２の耐衝撃層１０２に挟持された半導体集積回路１００及び衝撃拡散層１０３
を有する半導体装置を作製することができる（図１９（Ｄ）参照。）。
【０１６６】
半導体集積回路に接して衝撃拡散層を設けるため、作製工程において、加圧処理を行って
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
【０１６７】
半導体集積化回路を挟持する一対の耐衝撃層、及び半導体集積回路に積層して設けられる
衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。
【０１６８】
（実施の形態５）
本実施の形態では、より信頼性の高い半導体装置、及び歩留まりよい半導体装置の作製方
法を、図４及び図２０を用いて詳細に説明する。本実施の形態では、半導体装置の一例と
してＣＭＯＳに関して説明する。
【０１６９】
図２０（Ａ）は実施の形態２における図４（Ｃ）の次の工程である。よって実施の形態２
と同様に作製すればよく、図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）までの工程の詳細な説明は省略する
。
【０１７０】
第２の耐衝撃層２５２も第１の耐衝撃層２６２と同様、繊維体２７０に有機樹脂２７１が
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、衝撃拡散層２５３と第２の耐衝撃
層２５２を接着する（図２０（Ａ）参照。）。衝撃拡散層２５３の第２の耐衝撃層２５２
の反対面には接着層２５４を設ける。
【０１７１】
半導体集積回路２５０の露出している剥離面に接着層２５４を接着し、第１の耐衝撃層２
６２及び第２の耐衝撃層２５２に挟持された半導体集積回路２５０及び衝撃拡散層２５３
を有する半導体装置を作製することができる（図２０（Ｂ）参照。）。
【０１７２】
本実施の形態で作製した半導体装置は、可撓性を有する耐衝撃層、及び衝撃拡散層を用い
ることで、可撓性を有する半導体装置とすることができる。
【０１７３】
半導体集積回路に接して衝撃拡散層を設けるため、作製工程において、加圧処理を行って
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
【０１７４】
半導体集積化回路を挟持する一対の耐衝撃層、及び半導体集積回路に積層して設けられる
衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。
【０１７５】
（実施の形態６）
本実施の形態では、より高集積化、薄型化、及び小型化を付与することを目的とした半導
体装置、及び半導体装置の作製方法においてメモリを有する半導体装置の一例に関して図
６、図２１及び図２２を用いて説明する。
【０１７６】
本実施の形態の半導体装置はメモリにメモリセルアレイ及びメモリセルアレイを駆動する
駆動回路部を有する。
【０１７７】
図２１（Ａ）は実施の形態３における図６（Ｅ）の次の工程である。よって実施の形態３
と同様に作製すればよく、図６（Ａ）乃至図６（Ｅ）までの工程の詳細な説明は省略する
。
【０１７８】
本実施の形態では半導体集積回路３５０上に絶縁層３９０を形成する（図２１（Ａ）参照
。）。次に絶縁層３９０上にアンテナとして機能する導電層３８０し、導電層３８０上に
保護層として無機絶縁層３８１を形成する（図２１（Ｂ）参照。）。
【０１７９】
第１の耐衝撃層３８２として、繊維体３８３に有機樹脂３８４が含浸された構造体を用い
る。半導体集積回路３５０と第１の耐衝撃層３８２を接着し、剥離層３０１を用いて半導
体集積回路３５０を基板３００より剥離する。よって半導体集積回路３５０は、第１の耐
衝撃層３８２側に設けられる（図２１（Ｃ）参照。）。
【０１８０】
第２の耐衝撃層３８５も第１の耐衝撃層３８２と同様、繊維体３８６に有機樹脂３８７が
含浸された構造体を用いる。構造体を加熱し圧着して、衝撃拡散層３８８と第２の耐衝撃
層３８５を接着する（図２２（Ａ）参照。）。衝撃拡散層３８８の第２の耐衝撃層３８５
の反対面には接着層３８９を設ける。
【０１８１】
半導体集積回路３５０の露出している剥離面に接着層３８９を接着し、第１の耐衝撃層３
８２及び第２の耐衝撃層３８５に挟持された半導体集積回路３５０及び衝撃拡散層３８８
を有する半導体装置を作製することができる（図２２（Ｂ）参照。）。以上の工程で本実
施の形態のメモリを有する半導体装置を作製することができる。
【０１８２】
半導体集積回路に接して衝撃拡散層を設けるため、作製工程において、加圧処理を行って
も半導体集積回路に破損や特性不良などの悪影響を与えない。よって歩留まりよく半導体
装置を作製することができる。
【０１８３】
半導体集積化回路を挟持する一対の耐衝撃層、及び半導体集積回路に積層して設けられる
衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体
装置を提供することができる。
【０１８４】
（実施の形態７）
半導体装置において、半導体集積回路に含まれる半導体素子として様々な形態の電界効果
トランジスタを用いることができる。本実施の形態では、本発明に適用することができる
半導体素子として、単結晶半導体層を有する電界効果トランジスタについて詳細に説明す
る。
【０１８５】
以下、絶縁表面を有する基板である作製基板上に、単結晶半導体基板より単結晶半導体層
を設け、半導体集積回路部に含まれる半導体素子を形成する方法を図１４及び図１５を用
いて説明する。
【０１８６】
図１４（Ａ）に示す単結晶半導体基板１１０８は清浄化されており、その表面から電界で
加速されたイオンを所定の深さに照射し、脆弱化層１１１０を形成する。イオンの照射は
作製基板に転置する単結晶半導体層の厚さを考慮して行われる。イオンを照射する際の加
速電圧はこのような厚さを考慮して、単結晶半導体基板１１０８に照射されるようにする
。単結晶半導体基板へイオンを照射し、イオンにより微小な空洞を有するように脆弱化さ
れた領域を脆弱化層という。
【０１８７】
単結晶半導体基板１１０８には、市販の単結晶半導体基板を用いることができ、例えば、
単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板、単結晶シリコンゲルマニウム基板など、
第４族元素でなる単結晶半導体基板を用いることができる。また、ガリウムヒ素やインジ
ウムリン等の化合物半導体基板も用いることができる。半導体基板として多結晶半導体基
板を用いてもよい。もちろん、単結晶半導体基板は、円形のウエハに限定されるものでは
なく、様々な形状の単結晶半導体基板を用いることができる。例えば、長方形、五角形、
六角形などの多角形の基板を用いることができる。もちろん、市販の円形状の単結晶半導
体ウエハを単結晶半導体基板に用いることも可能である。円形状の単結晶半導体ウエハに
は、シリコンやゲルマニウムなどの半導体ウエハ、ガリウムヒ素やインジウムリンなどの
化合物半導体ウエハなどがある。単結晶半導体ウエハの代表例は、単結晶シリコンウエハ
であり、直径５インチ（１２５ｍｍ）、直径６インチ（１５０ｍｍ）、直径８インチ（２
００ｍｍ）、直径１２インチ（３００ｍｍ）サイズ、直径４００ｍｍ、直径４５０ｍｍの
円形のウエハを用いることができる。また、長方形の単結晶半導体基板は、市販の円形状
の単結晶半導体ウエハを切断することで形成することができる。基板の切断には、ダイサ
ー或いはワイヤソー等の切断装置、レーザ切断、プラズマ切断、電子ビーム切断、その他
任意の切断手段を用いることができる。また、基板として薄片化する前の半導体基板製造
用のインゴットを、その断面が長方形になるように直方体状に加工し、この直方体状のイ
ンゴットを薄片化することでも、長方形状の単結晶半導体基板を製造することができる。
また、単結晶半導体基板の厚さは特に限定されないが、単結晶半導体基板を再利用するこ
とを考慮すれば、厚い方が１枚の原料ウエハからより多くの単結晶半導体層を形成するこ
とができるため、好ましい。市場に流通している単結晶シリコンウエハの厚さは、そのサ
イズはＳＥＭＩ規格に準じており、例えば直径６インチのウエハは膜厚６２５μｍ、直径
８インチのウエハは膜厚７２５μｍ、直径１２インチのウエハは７７５μｍとされている
。なお、ＳＥＭＩ規格のウエハの厚さは公差±２５μｍを含んでいる。もちろん、原料と
なる単結晶半導体基板の厚さはＳＥＭＩ規格に限定されず、インゴットをスライスすると
きに、その厚さを適宜調節することができる。もちろん、再利用された単結晶半導体基板
１１０８を用いるときには、その厚さは、ＳＥＭＩ規格よりも薄くなる。作製基板上に得
られる単結晶半導体層は母体となる半導体基板を選択することによって決定することがで
きる。
【０１８８】
また、単結晶半導体基板１１０８は、作製する半導体素子（本実施の形態においては電界
効果トランジスタ）によって、結晶面方位を選択すればよい。例えば、結晶面方位として
｛１００｝面、｛１１０｝面など有する単結晶半導体基板を用いることができる。
【０１８９】
本実施の形態は、単結晶半導体基板の所定の深さに水素、ヘリウム、又はフッ素をイオン
照射して添加し、その後熱処理を行って表層の単結晶半導体層を剥離するイオン照射剥離
法で形成するが、ポーラスシリコン上に単結晶シリコンをエピタキシャル成長させた後、
ポーラスシリコン層をウオータージェットで劈開して剥離する方法を適用しても良い。
【０１９０】
単結晶半導体基板１１０８として単結晶シリコン基板を用い、希フッ酸で表面を処理し、
自然酸化膜の除去と表面に付着するゴミ等の汚染物も除去して単結晶半導体基板１１０８
表面を清浄化する。
【０１９１】
脆弱化層１１１０は、イオンをイオンドーピング法（ＩＤ法と略記する）やイオン注入法
（ＩＩ法と略記する）によって照射すればよい。脆弱化層１１１０は水素、ヘリウム若し
くはフッ素に代表されるハロゲンのイオンを照射することで形成される。ハロゲン元素と
してフッ素イオンを照射する場合にはソースガスとしてＢＦ３を用いれば良い。なお、イ
オン注入とはイオン化したガスを質量分離して半導体基板に照射する方式をいう。
【０１９２】
例えば、イオン注入法を用いて、イオン化した水素ガスを質量分離し、Ｈ＋のみ、（又は
Ｈ２＋のみ）を選択的に加速して単結晶半導体基板に照射することができる。
【０１９３】
イオンドープ法は、イオン化したガスを質量分離せずに、プラズマ中で複数種のイオン種
を作り、それらを加速して単結晶半導体基板に照射する。例えば、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋
イオンを含む水素では、照射されるイオンは、代表的にＨ３＋イオンが５０％以上、例え
ばＨ３＋イオンが８０％、他のイオン（Ｈ２＋、Ｈ３＋イオン）が２０％、が一般的であ
る。Ｈ３＋イオンのイオン種のみとして照射することもここではイオンドープとする。
【０１９４】
また、一又は複数の同一の原子から成る質量の異なるイオンを照射してもよい。例えば、
水素イオンを照射する場合には、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋イオンを含ませると共に、Ｈ３＋
イオンの割合を高めておくことが好ましい。水素イオンを照射する場合には、Ｈ＋、Ｈ２
＋、Ｈ３＋イオンを含ませると共に、Ｈ３＋イオンの割合を高めておくと照射効率を高め
ることができ、照射時間を短縮することができる。このような構成とすることで、剥離を
容易に行うことができる。
【０１９５】
以下、イオンドーピング法とイオン注入法について詳細に説明する。イオンドーピング法
に用いるイオンドーピング装置（ＩＤ装置ともいう）では、プラズマ空間が大きく、大量
のイオンを単結晶半導体基板に照射することができる。一方、イオン注入法に用いるイオ
ン注入装置（ＩＩ装置ともいう）は、プラズマから取り出したイオンを質量分析して特定
のイオン種だけを半導体基板に打ち込めるという特徴があり、基本的に点ビ−ムをスキャ
ンさせて処理する。
【０１９６】
プラズマ発生方法としては、どちらの装置も、例えば、フィラメントを熱して出てくる熱
電子によりプラズマ状態を作っている。しかし、生成される水素イオン（Ｈ＋、Ｈ２＋、
Ｈ３＋）が半導体基板に照射される際の水素イオン種の割合は、イオンドーピング法とイ
オン注入法で大きく異なる。
【０１９７】
Ｈ３＋をより多く照射するという観点からすれば、イオン注入装置よりイオンドーピング
装置を用いる方が好ましいといえる。
【０１９８】
単結晶シリコン基板に水素イオンやフッ素イオンのようなハロゲンイオンを照射した場合
、添加された水素やフッ素が、シリコン結晶格子内のシリコン原子をノックアウトする（
追い出す）ことによって空白部分を効果的に作り出し、脆弱化層に微小な空洞を作る。こ
の場合、比較的低温の熱処理によって脆弱化層に形成された微小な空洞の体積変化が起こ
り、脆弱化層に沿って分離することにより薄い単結晶半導体層を形成することができる。
フッ素イオンを照射した後に、水素イオンを照射して空洞内に水素を含ませるようにして
も良い。単結晶半導体基板から薄い単結晶半導体層を分離するために形成する脆弱化層は
、脆弱化層に形成された微小な空洞の体積変化を利用して分離をするので、このようにフ
ッ素イオンや水素イオンの作用を有効利用することが好ましい。
【０１９９】
また、単結晶半導体基板と上記単結晶半導体層と接合する絶縁層との間に、保護層を形成
してもよい。保護層は、窒化シリコン層、酸化シリコン層、窒化酸化シリコン層、又は酸
化窒化シリコン層から選ばれた一層又は複数の層による積層構造により形成することがで
きる。これらの層は、単結晶半導体基板に脆弱化層が形成される前に単結晶半導体基板上
に形成することができる。また、単結晶半導体基板に脆弱化層を形成した後に単結晶半導
体基板上に形成してもよい。
【０２００】
なお、酸化窒化シリコン膜とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いもので
あって、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔ
ｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅ
ｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合に、濃度範囲として
酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、Ｓｉが２５〜３５原子％、水素が
０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコン膜とは、その
組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測
定した場合に、濃度範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、Ｓｉが
２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。但し、酸化窒
化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒
素、酸素、Ｓｉ及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。
【０２０１】
脆弱化層の形成に当たってはイオンを高ドーズ条件で照射する必要があり、単結晶半導体
基板１１０８の表面が粗くなってしまう場合がある。そのためイオンが照射される表面に
窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、若しくは酸化シリコン膜などによりイオン照射に
対する保護層を５０ｎｍ乃至２００ｎｍの厚さで設けておいても良い。
【０２０２】
例えば、単結晶半導体基板１１０８上に保護層としてプラズマＣＶＤ法により酸化窒化シ
リコン膜（膜厚５ｎｍ〜３００ｎｍ、望ましくは３０ｎｍ〜１５０ｎｍ（例えば５０ｎｍ
））と窒化酸化シリコン膜（膜厚５ｎｍ〜１５０ｎｍ、望ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍ
（例えば５０ｎｍ））の積層を形成する。一例としては、単結晶半導体基板１１０８上に
酸化窒化シリコン膜を膜厚５０ｎｍ形成し、該酸化窒化シリコン膜上に窒化酸化シリコン
膜を膜厚５０ｎｍ形成し、積層する。酸化窒化シリコン膜は有機シランガスを用いて化学
気相成長法により作製される酸化シリコン膜でもよい。
【０２０３】
また、単結晶半導体基板１１０８を脱脂洗浄し、表面の酸化膜を除去して熱酸化を行って
もよい。熱酸化としては通常のドライ酸化でも良いが、酸化雰囲気中にハロゲンを添加し
た酸化を行うことが好ましい。例えば、酸素に対しＨＣｌを０．５〜１０体積％（好まし
くは３体積％）の割合で含む雰囲気中で、７００℃以上の温度で熱処理を行う。好適には
９５０℃〜１１００℃の温度で熱酸化を行うと良い。処理時間は０．１〜６時間、好まし
くは０．５〜３．５時間とすれば良い。形成される酸化膜の膜厚としては、１０ｎｍ〜１
０００ｎｍ（好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍ）、例えば１００ｎｍの厚さとする。
【０２０４】
ハロゲンを含むものとしてはＨＣｌの他に、ＨＦ、ＮＦ３、ＨＢｒ、Ｃｌ２、ＣｌＦ３、
ＢＣｌ３、Ｆ２、Ｂｒ２、ジクロロエチレンなどから選ばれた一種又は複数種を適用する
ことができる。
【０２０５】
このような温度範囲で熱処理を行うことで、ハロゲン元素によるゲッタリング効果を得る
ことができる。ゲッタリングとしては、特に金属不純物を除去する効果がある。すなわち
、塩素の作用により、金属などの不純物が揮発性の塩化物となって気相中へ離脱して除去
される。単結晶半導体基板１１０８の表面を化学的機械研磨（ＣＭＰ）処理をしたものに
対しては有効である。また、水素は単結晶半導体基板１１０８と形成される絶縁層との界
面の欠陥を補償して界面の局在準位密度を低減する作用を奏し、単結晶半導体基板１１０
８と絶縁層との界面が不活性化されて電気的特性が安定化する。
【０２０６】
この熱処理により形成される酸化膜中にハロゲンを含ませることができる。ハロゲン元素
は１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度で含まれる
ことにより金属などの不純物を捕獲して単結晶半導体基板１１０８の汚染を防止する保護
層としての機能を発現させることができる。
【０２０７】
脆弱化層１１１０を形成する際、加速電圧と全イオン数は、単結晶半導体基板上に堆積し
た膜の厚さと、目的とする単結晶半導体基板より分離して作製基板上に転置される単結晶
半導体層の膜厚と、照射するイオン種によって調整することができる。
【０２０８】
例えば、イオンドーピング法で原料として水素ガスを用い、加速電圧を４０ｋＶ、全イオ
ン数２×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２でイオンを照射して脆弱化層を形成することができる
。保護層の膜厚を厚くすれば、同一条件でイオンを照射し脆弱化層を形成した場合、目的
とする単結晶半導体基板より分離して作製基板上に転置（転載）される単結晶半導体層と
して、膜厚の薄い単結晶半導体層を形成することができる。例えば、イオン種（Ｈ＋、Ｈ
２＋、Ｈ３＋イオン）の割合にもよるが、上記条件で脆弱化層を形成するとし、保護層と
して単結晶半導体基板上に酸化窒化シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）と窒化酸化シリコン膜（
膜厚５０ｎｍ）を保護層として積層する場合、作製基板に転置される単結晶半導体層の膜
厚は約１２０ｎｍとなり、単結晶半導体基板上に酸化窒化シリコン膜（膜厚１００ｎｍ）
と窒化酸化シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）を保護層として積層する場合は、作製基板に転置
される単結晶半導体層の膜厚は約７０ｎｍとなる。
【０２０９】
ヘリウム（Ｈｅ）や水素を原料ガスにする場合、加速電圧を１０ｋＶ〜２００ｋＶの範囲
で、ドーズ量を１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２〜６×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２の範囲で
照射し脆弱化層を形成することができる。ヘリウムを原料ガスにすると、質量分離を行わ
なくてもＨｅ＋イオンを主なイオンとして照射することができる。また、水素を原料ガス
とするとＨ３＋イオンやＨ２＋イオンを主なイオンとして照射することができる。イオン
種は、プラズマの生成方法、圧力、原料ガス供給量、加速電圧によっても変化する。
【０２１０】
脆弱化層形成の例としては、単結晶半導体基板上に酸化窒化シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）
、窒化酸化シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）、及び酸化シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）を保護層
として積層し、水素を加速電圧４０ｋＶ、ドーズ量２×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２で照射
し単結晶半導体基板に脆弱化層を形成する。その後保護層の最上層である該酸化シリコン
膜上に接合面を有する絶縁層として酸化シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）を形成する。脆弱化
層形成の他の例としては、単結晶半導体基板上に酸化シリコン膜（膜厚１００ｎｍ）、及
び窒化酸化シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）を保護層として積層し、水素を加速電圧４０ｋＶ
、ドーズ量２×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２で照射し単結晶半導体基板に脆弱化層を形成す
る。その後保護層の最上層である該窒化酸化シリコン膜上に接合面を有する絶縁層として
酸化シリコン膜（膜厚５０ｎｍ）を形成する。なお、上記酸化窒化シリコン膜及び窒化酸
化シリコン膜はプラズマＣＶＤ法により形成すればよく、上記酸化シリコン膜は有機シラ
ンガスを用いてＣＶＤ法により形成すればよい。
【０２１１】
また、作製基板と単結晶半導体基板との間に絶縁層を形成してもよい。絶縁層は作製基板
側、あるいは単結晶半導体基板側どちらか一方でもよいし、両方に形成してもよい。接合
を形成する面に形成する絶縁層は平滑面を有し親水性表面を形成する。該絶縁層としては
、酸化シリコン膜を用いることができる。酸化シリコン膜としては有機シランガスを用い
て化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜が好ましい。その他に、シランガスを
用いて化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜を適用することもできる。
【０２１２】
有機シランガスとしては、珪酸エチル（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、トリ
メチルシラン（ＴＭＳ：（ＣＨ３）３ＳｉＨ）、テトラメチルシラン（化学式Ｓｉ（ＣＨ
３）４）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテ
トラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシ
ラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）
２）３）等のシリコン含有化合物を用いることができる。なお、原料ガスに有機シランを
用いて化学気相成長法により酸化シリコン層を形成する場合、酸素を付与するガスを混合
させることが好ましい。酸素を付与するガスとしては、酸素、亜酸化窒素、二酸化窒素等
を用いることができる。さらに、アルゴン、ヘリウム、窒素又は水素等の不活性ガスを混
合させてもよい。
【０２１３】
また、接合を形成する面に形成する絶縁層として、モノシラン、ジシラン、又はトリシラ
ン等のシランを原料ガスに用いて化学気相成長法により形成される酸化シリコン膜を適用
することもできる。この場合も、酸素を付与するガスや不活性ガス等を混合させることが
好ましい。また、単結晶半導体層と接合する絶縁層となる酸化シリコン膜は、塩素を含ん
でいてもよい。なお、本明細書において、化学気相成長（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖ
ａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を
範疇に含む。
【０２１４】
その他、接合を形成する面に形成する絶縁層として、酸化性雰囲気下において熱処理する
ことにより形成される酸化シリコン、酸素ラジカルの反応により成長する酸化シリコン、
酸化性の薬液により形成されるケミカルオキサイドなどを適用することもできる。絶縁層
として、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合を含む絶縁層を適用してもよい。また、前記
有機シランガスと、酸素ラジカル又は窒素ラジカルとを反応させて絶縁層を形成してもよ
い。
【０２１５】
その他、接合を形成する面に形成する絶縁層として、酸化アルミニウムを主成分とする酸
化膜を用いてもよい。酸化アルミニウムを主成分とする酸化膜とは、当該酸化膜に含まれ
る成分の合計を１００重量％とするときに、酸化アルミニウムを１０重量％以上含む酸化
膜をいう。他にも、絶縁層としては、酸化アルミニウムを主成分とし、酸化マグネシウム
と酸化ストロンチウムの一方又は両方が含まれる膜を適用することができる。また、窒素
を含む酸化アルミニウムを用いてもよい。
【０２１６】
絶縁層は、スパッタリング法により形成することができる。スパッタリング法に用いるタ
ーゲットとしては、例えば、アルミニウムを含む金属又は酸化アルミニウム等の金属酸化
物を用いることができる。なお、ターゲットの材料は、形成する膜に応じて適宜選択すれ
ばよい。
【０２１７】
ターゲットとして金属を用いる場合には、反応ガス（例えば、酸素）を導入しながらスパ
ッタすること（反応性スパッタリング法）により、絶縁層を形成する。金属としては、ア
ルミニウムの他に、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウムとマグネシウムを含む合金、ア
ルミニウムとストロンチウム（Ｓｒ）を含む合金、アルミニウムとマグネシウムとストロ
ンチウムを含む合金を用いることができる。この場合、スパッタリングは直流（ＤＣ）電
源又は高周波（ＲＦ）電源を用いて行えばよい。
【０２１８】
ターゲットとして金属酸化物を用いる場合には、高周波（ＲＦ）電源を用いてスパッタす
ること（ＲＦスパッタリング法）により、絶縁層を形成する。金属酸化物としては、酸化
アルミニウムの他に、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、アルミニウムとマグネシ
ウムを含有する酸化物、アルミニウムとストロンチウムを含有する酸化物、アルミニウム
とマグネシウムとストロンチウムを含有する酸化物を用いることができる。
【０２１９】
他にも、バイアススパッタリング法を用いて、絶縁層を形成してもよい。バイアススパッ
タリング法を用いると、膜の堆積と表面の平坦化を両方行うことができる。
【０２２０】
アルミニウムを主成分とする酸化膜は作製基板に含まれる可動イオンや水分等の不純物が
、後に作製基板上に形成される単結晶半導体層に拡散することを防ぐことができる。
【０２２１】
絶縁層において、接合を形成する面の表面は、算術平均粗さＲａが０．８ｎｍ未満、二乗
平均平方根粗さＲｍｓが０．９ｎｍ未満が望ましく、Ｒａが０．４ｎｍ以下、Ｒｍｓが０
．５ｎｍ以下がより望ましく、さらにはＲａが０．３ｎｍ以下、Ｒｍｓが０．４ｎｍ以下
がより望ましい。例えば、Ｒａが０．２７ｎｍ、Ｒｍｓが０．３４ｎｍである。本明細書
においてＲａは算術平均粗さであり、Ｒｍｓは二乗平均平方根粗さであり、測定範囲は２
μｍ２、又は１０μｍ２である。
【０２２２】
作製基板と単結晶半導体基板とを接合するに際し、接合を形成する面の一方若しくは双方
に、好ましくは有機シランを原材料として成膜した酸化シリコン膜でなる絶縁層を設ける
と強固な接合を形成することができる。
【０２２３】
本実施の形態では、図１４（Ｂ）で示すように作製基板と接合を形成する面に絶縁層１１
０４として酸化シリコン膜を形成する。酸化シリコン膜としては有機シランガスを用いて
化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜が好ましい。その他に、シランガスを用
いて化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜を適用することもできる。化学気相
成長法による成膜では、単結晶半導体基板に形成した脆弱化層１１１０から脱ガスが起こ
らない温度として、例えば３５０℃以下（具体的な例としては３００℃）の成膜温度が適
用される。また、単結晶半導体基板から単結晶半導体層を剥離する熱処理は、成膜温度よ
りも高い熱処理温度が適用される。
【０２２４】
本実施の形態では、作製基板上で半導体集積回路を形成後、半導体集積回路を作製基板よ
り剥離するため、作製基板と半導体集積回路との間に剥離層を設ける。よって単結晶半導
体基板より分離して接合される単結晶半導体層は、作製基板上に設けられた剥離層（及び
無機絶縁膜）上に形成される。剥離層表面に凹凸を有すると、単結晶半導体基板と作製基
板との接合工程において、接合面の接触面積が小さくなり、十分な接合強度を確保するこ
とが困難である。そのため、剥離層を平坦化する工程が必要である。
【０２２５】
剥離層は、作製基板と単結晶半導体層との間に設ければよく、作製基板側に形成しても、
単結晶半導体基板側に形成してもよい。作製基板側、単結晶半導体基板側のいずれかに形
成された剥離層に平坦化処理を行う。
【０２２６】
絶縁層も、作製基板側又は単結晶半導体基板側に形成してもよいし、もしくは剥離層側に
形成してもよく、両方に形成してもよい。また、作製基板又は単結晶半導体基板と、剥離
層とを直接接合できる場合は、絶縁層を設けなくてもよい。
【０２２７】
本実施の形態では、作製基板１１０１側に剥離層１１２５を形成し、剥離層１１２５上に
ブロッキング層１１０９を形成する例を示す。
【０２２８】
平坦化処理としては、研磨処理やエッチング処理を行えばよく、勿論、研磨処理及びエッ
チング処理を両方行ってもよい。研磨処理としては、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法や液体
ジェット研磨法を用いることができる。エッチング処理としては、ウェットエッチング、
ドライエッチング、またはその両方を適宜用いることができる。
【０２２９】
またプラズマ処理によって平坦化処理を行ってもよい。例えば、逆スパッタリング法を用
いることができる。逆スパッタリング法にて平坦化処理を行うと、絶縁層の形成から平坦
化までを同一装置内にて行うことができるため、スループットが向上し、好ましい。
【０２３０】
逆スパッタリング法は、例えば、高真空のチャンバーに不活性ガス、例えばＡｒガスを導
入し、被処理面に対して電界をかけることでプラズマ状態として行う。プラズマ中には電
子とＡｒの陽イオンが存在し、陰極方向にＡｒの陽イオンが加速される。加速されたＡｒ
の陽イオンは被処理面をスパッタする。このとき、該被処理面の凸部から優先的にスパッ
タされる。被処理面からスパッタされた粒子は、被処理面の別の場所に付着する。このと
き、該被処理面の凹部に優先的に付着する。このように凸部を削り、凹部を埋めることで
被処理面の平坦性が向上する。
【０２３１】
本実施の形態では、剥離層をスパッタリング法で形成し、逆スパッタリング法によって平
坦化処理を行う。
【０２３２】
作製基板には、剥離層との間に不純物元素の拡散を防止する窒化シリコン膜又は窒化酸化
シリコン膜をブロッキング層（バリア層ともいう）として設けてもよい。さらに応力を緩
和する作用のある絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を組み合わせても良い。
【０２３３】
図１４（Ｃ）は作製基板１１０１上に設けられたブロッキング層１１０９と単結晶半導体
基板１１０８の絶縁層１１０４が形成された面とを密接させ、この両者を接合させる態様
を示す。ブロッキング層１１０９表面は平坦化された剥離層１１２５上に設けられている
ために表面は高い平坦性を有している。接合を形成する面は、十分に清浄化しておく。作
製基板１１０１上に設けられたブロッキング層１１０９と単結晶半導体基板１１０８の絶
縁層１１０４が形成された面は、メガソニック洗浄などによって清浄化すればよい。また
、メガソニック洗浄後にオゾン水で洗浄し、有機物の除去と表面の親水性向上を行っても
よい。
【０２３４】
作製基板１１０１上のブロッキング層１１０９と絶縁層１１０４を対向させて、一箇所を
外部から押しつけると、局所的に接合面同士の距離が縮まる事による、ファン・デル・ワ
ールス力の強まりや水素結合の寄与によって、お互いに引きつけ合う。更に、隣接した領
域でも対向する作製基板１１０１上のブロッキング層１１０９と絶縁層１１０４間の距離
が縮まるので、ファン・デル・ワールス力が強く作用する領域や水素結合が関与する領域
が広がる事によって、接合（ボンディングともいう）が進行し接合面全域に接合が広がる
。
【０２３５】
押しつける際に、基板四隅の一ヶ所を１００ｋＰａ〜５０００ｋＰａの圧力で押さえると
、接合面同士が近づき、ファン・デル・ワールス力から水素結合へ移行することができる
。基板内において一ヶ所の接合面が近接すると、隣接する接合面も近接し水素結合へ移行
するため、接合面全域が水素結合へ移行することができる。
【０２３６】
良好な接合を形成するために、表面を活性化しておいても良い。例えば、接合を形成する
面に原子ビーム若しくはイオンビームを照射する。原子ビーム若しくはイオンビームを利
用する場合には、アルゴン等の不活性ガス中性原子ビーム若しくは不活性ガスイオンビー
ムを用いることができる。その他に、プラズマ照射若しくはラジカル処理を行う。このよ
うな表面処理により２００℃乃至４００℃の温度であっても異種材料間の接合を形成する
ことが容易となる。
【０２３７】
また、作製基板と絶縁層との接合界面の接合強度を向上させるために、加熱処理を行うと
好ましい。例えば、オーブンや炉などで７０℃〜３５０℃（例えば２００℃で２時間）の
温度条件で熱処理を行う。
【０２３８】
図１４（Ｄ）において、作製基板１１０１と単結晶半導体基板１１０８を貼り合わせた後
、加熱処理を行い脆弱化層１１１０を劈開面として単結晶半導体基板１１０８を作製基板
１１０１から剥離する。例えば、４００℃〜７００℃の熱処理を行うことにより、脆弱化
層１１１０に形成された微小な空洞の体積変化が起こり、脆弱化層１１１０に沿って劈開
することが可能となる。絶縁層１１０４はブロッキング層１１０９を介して作製基板１１
０１と接合しているので、作製基板１１０１上には単結晶半導体基板１１０８と同じ結晶
性の単結晶半導体層１１０２が残存することとなる。
【０２３９】
４００℃〜７００℃の温度域での熱処理は、前述の接合強度を向上させるための熱処理と
同じ装置で連続して行ってもよいし、別の装置で行ってもよい。例えば炉で２００℃２時
間熱処理した後に、６００℃近傍まで昇温し２時間保持し、４００℃から室温までの温度
域に降温した後炉より取り出す。また、熱処理は室温から昇温してもよい。また、炉で２
００℃２時間熱処理した後に、瞬間熱アニール（ＲＴＡ）装置によって６００℃〜７００
℃の温度域で、１分間〜３０分間（例えば６００℃７分間、６５０℃７分間）熱処理を行
ってもよい。
【０２４０】
４００℃〜７００℃の温度域での熱処理により、絶縁層と作製基板との接合は水素結合か
ら共有結合に移行し、脆弱化層に添加された元素が析出し圧力が上昇し、単結晶半導体基
板より単結晶半導体層を剥離することができる。熱処理を行った後は作製基板と単結晶半
導体基板は、一方が他方に載っている状態であり、大きな力を加えずに作製基板と単結晶
半導体基板を離すことができる。例えば、上方に載っている基板を真空チャックで持ち上
げることにより簡単に話すことができる。この際、下側の基板の真空チャックやメカニカ
ルチャックで固定しておくと水平方向のずれがなく作製基板及び単結晶半導体基板の両基
板を離すことができる。
【０２４１】
なお、図１４、図１５においては、単結晶半導体基板１１０８が作製基板１１０１より小
さいサイズの例を示すが、本発明はそれに限定されず、単結晶半導体基板１１０８と作製
基板１１０１が同じサイズであってもよいし、単結晶半導体基板１１０８が作製基板１１
０１より大きいサイズであってもよい。
【０２４２】
図１５は作製基板側に絶縁層を設けて単結晶半導体層を形成する工程を示す。図１５（Ａ
）は保護層１１２１として酸化シリコン膜が形成された単結晶半導体基板１１０８に電界
で加速されたイオンを所定の深さに照射し、脆弱化層１１１０を形成する工程を示してい
る。イオンの照射は図１４（Ａ）の場合と同様である。単結晶半導体基板１１０８の表面
に保護層１１２１を形成しておくことでイオン照射によって表面がダメージを受け、平坦
性が損なわれるのを防ぐことができる。また、保護層１１２１によって、単結晶半導体基
板１１０８から形成される単結晶半導体層１１０２に対する不純物の拡散防止効果を発現
する。
【０２４３】
図１５（Ｂ）は、ブロッキング層１１０９及び絶縁層１１０４が形成された作製基板１１
０１と単結晶半導体基板１１０８の保護層１１２１が形成された面を密着させて接合を形
成する工程を示している。作製基板１１０１上の絶縁層１１０４と単結晶半導体基板１１
０８の保護層１１２１を密着させることにより接合が形成される。
【０２４４】
その後、図１５（Ｃ）で示すように単結晶半導体基板１１０８を剥離する。単結晶半導体
層を剥離する熱処理は図１４（Ｄ）の場合と同様にして行う。このようにして図１５（Ｃ
）で示す絶縁層を介して単結晶半導体層を有するＳＯＩ構造の半導体基板を得ることがで
きる。
【０２４５】
また、単結晶半導体基板より分離し、作製基板に転置された単結晶半導体層は、分離工程
およびイオン照射工程によって、結晶欠陥が生じ、また、その表面は平坦性が損なわれ、
凹凸が形成されてしまう場合がある。単結晶半導体層を用いて半導体素子としてトランジ
スタを作製する場合、このような凹凸のある単結晶半導体層の上面に薄く、絶縁耐圧性の
高いゲート絶縁層を形成することは困難である。また、単結晶半導体層に結晶欠陥がある
と、ゲート絶縁層との局在界面準位密度が高くなるなど、トランジスタの性能および信頼
性に影響を与える。
【０２４６】
従って単結晶半導体層にレーザ光のような電磁波を照射し、結晶欠陥を低減させることが
好ましい。電磁波を照射することによって、単結晶半導体層の少なくとも一部の領域を溶
融させ、単結晶半導体層中の結晶欠陥を低減させることができる。なお、電磁波の照射前
に単結晶半導体層表面に形成された酸化膜（自然酸化膜、あるいはケミカル酸化膜）を希
フッ酸で除去するとよい。
【０２４７】
電磁波は単結晶半導体層に高いエネルギーを供給できるものであればよく、好適にはレー
ザ光を用いることができる。
【０２４８】
またエネルギーの供給は、高エネルギーを有する粒子を照射などによって単結晶半導体層
に衝突させ、主として熱伝導によって行うこともできる。高エネルギーを有する粒子を提
供する熱源としては、プラズマを用いることができ、常圧プラズマ、高圧プラズマ、熱プ
ラズマジェット、ガスバーナーなどの炎を用いることができる、又、他の熱源としては電
子ビームなどを用いることができる。
【０２４９】
電磁波の波長は、単結晶半導体層に吸収される波長とする。その波長は、電磁波の表皮深
さ（ｓｋｉｎ  ｄｅｐｔｈ）などを考慮して決定することができる。例えば、電磁波の波
長は１９０ｎｍ〜６００ｎｍを用いることができる。また、電磁波のエネルギーは、電磁
波の波長、電磁波の表皮深さ、照射する単結晶半導体層の膜厚などを考慮して決定するこ
とができる。
【０２５０】
レーザ光を発振するレーザは、連続発振レーザ、疑似連続発振レーザ及びパルス発振レー
ザを用いることができる。部分溶融させるためパルス発振レーザが好ましい。例えば、Ｋ
ｒＦレーザなどのエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザなどの気体レーザがある。そ
の他、固体レーザとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レ
ーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ＫＧＷレーザ、ＫＹＷレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔ
ｉ：サファイアレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザなどがある。なお、エキシマレーザはパルス発振
レーザであるが、ＹＡＧレーザなどの固体レーザには、連続発振レーザにも、疑似連続発
振レーザにも、パルス発振レーザにもなるものがある。なお、固体レーザにおいては、基
本波の第２高調波〜第５高調波を適用するのが好ましい。また、ＧａＮ、ＧａＡｓ、Ｇａ
ＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の半導体レーザも用いることができる。
【０２５１】
また、電磁波のエネルギーを単結晶半導体層に照射できるならば、ランプ光を用いてもよ
い。例えば、紫外線ランプ、ブラックライト、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、
キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀
ランプから射出された光を用いてもよい。上記ランプ光を用いたフラッシュアニールを用
いてもよい。ハロゲンランプやキセノンランプなどを好適に用いて行うフラッシュアニー
ルは極短時間の処理でよいため、作製基板の温度上昇を抑えることができる。
【０２５２】
電磁波の形状や電磁波の進路を調整するため、シャッター、ミラー又はハーフミラー等の
反射体、シリンドリカルレンズや凸レンズなどによって構成される光学系が設置されてい
てもよい。
【０２５３】
なお、電磁波の照射方法は、選択的に電磁波を照射してもよいし、光（電磁波）をＸＹ軸
方向に走査して光（電磁波）を照射することができる。この場合、光学系にポリゴンミラ
ーやガルバノミラーを用いることが好ましい。
【０２５４】
電磁波の照射は、大気雰囲気のような酸素を含む雰囲気、または窒素雰囲気のような不活
性雰囲気で行うことができる。不活性雰囲気中で電磁波を照射するには、気密性のあるチ
ャンバー内で電磁波を照射し、このチャンバー内の雰囲気を制御すればよい。チャンバー
を用いない場合は、電磁波の被照射面に窒素ガスなど不活性ガスを吹き付けることで、窒
素雰囲気を形成することもできる。
【０２５５】
さらに、電磁波照射などの高エネルギーを供給され、結晶欠陥を低減された単結晶半導体
層表面に研磨処理を行ってもよい。研磨処理によって単結晶半導体層表面の平坦性を高め
ることができる。
【０２５６】
研磨処理としては、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法や液体ジェット研磨法を用いることがで
きる。なお、研磨処理前に単結晶半導体層表面を洗浄し、清浄化する。洗浄は、メガソニ
ック洗浄や２流体ジェット洗浄等を用いればよく、洗浄により単結晶半導体層表面のゴミ
等を除去する。また、希フッ酸を用いて単結晶半導体層表面上の自然酸化膜等を除去して
単結晶半導体層を露出させると好適である。
【０２５７】
また、電磁波を照射する前にも単結晶半導体層表面に研磨処理（又はエッチング処理）を
行ってもよい。
【０２５８】
また、分離された単結晶半導体基板を繰り返し利用する工程（半導体基板再生処理）を行
うと、低コスト化を図ることができる。
【０２５９】
また、単結晶半導体基板より単結晶半導体層を転載する際、単結晶半導体基板を選択的に
エッチングし、形状を加工された複数の単結晶半導体層を、作製基板に転載してもよい。
作製基板には、複数の島状の単結晶半導体層を形成することができる。予め、単結晶半導
体基板で形状を加工して転載するために、単結晶半導体基板の大きさや形状に制限を受け
ない。そのために大型の作製基板への単結晶半導体層の転載がより効率よく行うことがで
きる。
【０２６０】
さらに、作製基板上に貼り合わせられた単結晶半導体層に対して、エッチングを行い、単
結晶半導体層の形状を加工、修正し精密に制御してもよい。これにより、半導体素子の単
結晶半導体層の形状に加工でき、レジストマスク形成時の露光の回り込みなどによるパタ
ーンズレや、転載時の貼り合わせ工程による位置ズレなどによる単結晶半導体層の形成位
置の誤差や形状不良を修正することができる。
【０２６１】
また、単結晶半導体基板より単結晶半導体層を分離してから、作製基板に貼り合わせても
よい。劈開により露出される単結晶半導体層の表面を作製基板側に向けて貼り合わせても
よいし、劈開により露出される単結晶半導体層の表面とゲート絶縁膜とが接するように、
単結晶半導体層を作製基板上に貼り合わせてもよい。
【０２６２】
本実施の形態において、単結晶半導体基板１１０８として単結晶シリコン基板を適用した
場合は、単結晶半導体層１１０２として単結晶シリコン層を得ることが可能である。また
、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、プロセス温度を７００℃以下とすることがで
きるため、作製基板１１０１としてガラス基板を適用することができる。すなわち、従来
の薄膜トランジスタと同様にガラス基板上に形成することができ、かつ単結晶シリコン層
を半導体層に適用することが可能となる。これらのことにより、高速動作が可能で、サブ
スレッショルド値が低く、電界効果移動度が高く、低消費電圧で駆動可能など高性能、高
信頼性のトランジスタをガラス基板等の作製基板上に作製することができる。
【０２６３】
本実施の形態は、実施の形態１乃至６と適宜組み合わせることができる。
【０２６４】
（実施の形態８）
本実施の形態では、より高い信頼性を付与することを目的とした半導体装置の例について
説明する。詳しくは半導体装置の一例として、マイクロプロセッサ及び非接触でデータの
送受信を行うことのできる演算機能を備えた半導体装置の一例について説明する。
【０２６５】
図１２は半導体装置の一例として、マイクロプロセッサ５００の一例を示す。このマイク
ロプロセッサ５００は、上記実施の形態に係る半導体装置により製造されるものである。
このマイクロプロセッサ５００は、演算回路５０１（Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ
ｕｎｉｔ。ＡＬＵともいう。）、演算回路制御部５０２（ＡＬＵ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅ
ｒ）、命令解析部５０３（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｄｅｃｏｄｅｒ）、割り込み制御部
５０４（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、タイミング制御部５０５（Ｔｉ
ｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、レジスタ５０６（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、レジスタ制
御部５０７（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、バスインターフェース５０８
（Ｂｕｓ  Ｉ／Ｆ）、読み出し専用メモリ５０９、及びメモリインターフェース５１０（
ＲＯＭ  Ｉ／Ｆ）を有している。
【０２６６】
バスインターフェース５０８を介してマイクロプロセッサ５００に入力された命令は、命
令解析部５０３に入力され、デコードされた後、演算回路制御部５０２、割り込み制御部
５０４、レジスタ制御部５０７、タイミング制御部５０５に入力される。演算回路制御部
５０２、割り込み制御部５０４、レジスタ制御部５０７、タイミング制御部５０５は、デ
コードされた命令に基づき各種制御を行う。具体的に演算回路制御部５０２は、演算回路
５０１の動作を制御するための信号を生成する。また、割り込み制御部５０４は、マイク
ロプロセッサ５００のプログラム実行中に、外部の入出力装置や周辺回路からの割り込み
要求を、その優先度やマスク状態から判断して処理する。レジスタ制御部５０７は、レジ
スタ５０６のアドレスを生成し、マイクロプロセッサ５００の状態に応じてレジスタ５０
６の読み出しや書き込みを行う。タイミング制御部５０５は、演算回路５０１、演算回路
制御部５０２、命令解析部５０３、割り込み制御部５０４、レジスタ制御部５０７の動作
のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイミング制御部５０５は、基準クロッ
ク信号ＣＬＫ１を元に、内部クロック信号ＣＬＫ２を生成する内部クロック生成部を備え
ており、クロック信号ＣＬＫ２を上記各種回路に供給する。なお、図１２に示すマイクロ
プロセッサ５００は、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際にはその用途によ
って多種多様な構成を備えることができる。
【０２６７】
次に、非接触でデータの送受信を行うことのできる演算機能を備えた半導体装置の一例に
ついて図１３を参照して説明する。図１３は無線通信により外部装置と信号の送受信を行
って動作するコンピュータ（以下、「ＲＦＣＰＵ」という）の一例を示す。ＲＦＣＰＵ５
１１は、アナログ回路部５１２とデジタル回路部５１３を有している。アナログ回路部５
１２として、共振容量を有する共振回路５１４、整流回路５１５、定電圧回路５１６、リ
セット回路５１７、発振回路５１８、復調回路５１９と、変調回路５２０を有している。
デジタル回路部５１３は、ＲＦインターフェース５２１、制御レジスタ５２２、クロック
コントローラ５２３、インターフェース５２４、中央処理ユニット５２５、ランダムアク
セスメモリ５２６、読み出し専用メモリ５２７を有している。
【０２６８】
このような構成のＲＦＣＰＵ５１１の動作は概略以下の通りである。アンテナ５２８が受
信した信号は共振回路５１４により誘導起電力を生じる。誘導起電力は、整流回路５１５
を経て容量部５２９に充電される。この容量部５２９はセラミックコンデンサーや電気二
重層コンデンサーなどのキャパシタで形成されていることが好ましい。容量部５２９はＲ
ＦＣＰＵ５１１と一体形成されている必要はなく、別部品としてＲＦＣＰＵ５１１を構成
する絶縁表面を有する基板に取り付けられていれば良い。
【０２６９】
リセット回路５１７は、デジタル回路部５１３をリセットし初期化する信号を生成する。
例えば、電源電圧の上昇に遅延して立ち上がる信号をリセット信号として生成する。発振
回路５１８は、定電圧回路５１６により生成される制御信号に応じて、クロック信号の周
波数とデューティー比を変更する。ローパスフィルタで形成される復調回路５１９は、例
えば振幅変調（ＡＳＫ）方式の受信信号の振幅の変動を二値化する。変調回路５２０は、
送信データを振幅変調（ＡＳＫ）方式の送信信号の振幅を変動させて送信する。変調回路
５２０は、共振回路５１４の共振点を変化させることで通信信号の振幅を変化させている
。クロックコントローラ５２３は、電源電圧又は中央処理ユニット５２５における消費電
流に応じてクロック信号の周波数とデューティー比を変更するための制御信号を生成して
いる。電源電圧の監視は電源管理回路５３０が行っている。
【０２７０】
アンテナ５２８からＲＦＣＰＵ５１１に入力された信号は復調回路５１９で復調された後
、ＲＦインターフェース５２１で制御コマンドやデータなどに分解される。制御コマンド
は制御レジスタ５２２に格納される。制御コマンドには、読み出し専用メモリ５２７に記
憶されているデータの読み出し、ランダムアクセスメモリ５２６へのデータの書き込み、
中央処理ユニット５２５への演算命令などが含まれている。中央処理ユニット５２５は、
インターフェース５２４を介して読み出し専用メモリ５２７、ランダムアクセスメモリ５
２６、制御レジスタ５２２にアクセスする。インターフェース５２４は、中央処理ユニッ
ト５２５が要求するアドレスより、読み出し専用メモリ５２７、ランダムアクセスメモリ
５２６、制御レジスタ５２２のいずれかに対するアクセス信号を生成する機能を有してい
る。
【０２７１】
中央処理ユニット５２５の演算方式は、読み出し専用メモリ５２７にＯＳ（オペレーティ
ングシステム）を記憶させておき、起動とともにプログラムを読み出し実行する方式を採
用することができる。また、専用回路で演算回路を構成して、演算処理をハードウェア的
に処理する方式を採用することもできる。ハードウェアとソフトウェアを併用する方式で
は、専用の演算回路で一部の処理を行い、残りの演算をプログラムを使って中央処理ユニ
ット５２５が実行する方式を適用することができる。
【０２７２】
本実施の形態におけるマイクロプロセッサにおいても、半導体集積化回路を挟持する一対
の耐衝撃層、及び半導体集積回路に積層して設けられる衝撃拡散層によって、薄型化及び
小型化を達成しながら強度を有する信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【０２７３】
（実施の形態９）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した半導体装置の使用形態の一例について説明す
る。具体的には、非接触でデータの入出力が可能である半導体装置の適用例に関して、図
面を用いて以下に説明する。非接触でデータの入出力が可能である半導体装置は利用の形
態によって、ＲＦＩＤタグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ、ＩＣチップ、ＲＦタグ、無線タグ、電
子タグまたは無線チップとも呼ばれる。
【０２７４】
本実施の形態で示す半導体装置の上面構造の一例について、図１０を参照して説明する。
図１０に示す半導体装置２１８０は、メモリ部やロジック部を構成する複数のトランジス
タ等の素子が設けられた薄膜集積回路２１３１と、アンテナとして機能する導電層２１３
２を含んでいる。アンテナとして機能する導電層２１３２は、薄膜集積回路２１３１に電
気的に接続されている。薄膜集積回路２１３１には、上記実施の形態２で示したトランジ
スタを適用することができる。
アンテナとして機能する導電層は、薄膜集積回路の上方に設けてもよいし、下方に設けて
もよい。アンテナとして機能する導電層を耐衝撃層の外側に設けてもよい。また、アンテ
ナとして機能する導電層２１３２を基板２１３３に別に設けた後、当該基板２１３３及び
薄膜集積回路２１３１を、導電層２１３２が間に位置するように貼り合わせて設けること
ができる。薄膜集積回路２１３１の接続端子とアンテナとして機能する導電層とが、接着
性を有する樹脂中に含まれる導電性粒子を介して電気的に接続する構成でもよい。或いは
、薄膜集積回路に電気的に接続されたアンテナと、質問器との間において、非接触にて電
波の周波数を変換することができるブースターアンテナを設けた半導体装置に、本発明を
適用することも可能である。
【０２７５】
半導体装置は、半導体素子として電界効果トランジスタはもちろん、半導体層を用いる記
憶素子なども適用することができ、多用途に渡って要求される機能を満たす半導体装置を
作製し、提供することができる。
【０２７６】
なお、本実施の形態では、アンテナとして機能する導電層２１３２をコイル状に設け、電
磁誘導方式または電磁結合方式を適用する例を示すが、半導体装置はこれに限られずマイ
クロ波方式を適用することも可能である。マイクロ波方式の場合は、用いる電磁波の波長
によりアンテナとして機能する導電層２１３２の形状を適宜決めればよい。
【０２７７】
例えば、半導体装置における信号の伝送方式として、マイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯
（８６０ＭＨｚ帯乃至９６０ＭＨｚ帯）、２．４５ＧＨｚ帯等）を適用する場合には、信
号の伝送に用いる電磁波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電層の長さ等の形状
を適宜設定すればよい。例えば、アンテナとして機能する導電層を線状（例えば、ダイポ
ールアンテナ）、平坦な形状（例えば、パッチアンテナまたはリボン型の形状）等に形成
することができる。また、アンテナとして機能する導電層２１３２の形状は直線状に限ら
れず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設け
てもよい。
【０２７８】
アンテナとして機能する導電層は、ＣＶＤ法、スパッタ法、スクリーン印刷やグラビア印
刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形
成する。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ
）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ
）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属元素、又は当該金属元素を含む合金材料若しくは化合物
材料で、単層構造又は積層構造で形成する。
【０２７９】
例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電層２１３２を形成する場
合には、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電
性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては
、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム
（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびチタン（Ｔｉ）等のいずれか一
つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる
。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤お
よび被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。
代表的には、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電層の形
成の際は、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性
のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子（例えば粒径１ｎｍ以上１００ｎｍ以
下の微粒子）を用いる場合、１５０℃乃至３００℃の温度範囲で焼成することにより硬化
させて導電層を形成することができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする
微粒子を用いてもよく、この場合は粒径２０μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。
はんだや鉛フリーはんだは、低コストであるといった利点を有している。
【０２８０】
本発明を適用した半導体装置は、半導体集積化回路を挟持する一対の耐衝撃層、及び半導
体集積回路に積層して設けられる衝撃拡散層によって、薄型化及び小型化を達成しながら
強度を有する信頼性の高い半導体装置とすることができる。よって、本実施の形態で示す
ような非接触でデータの入出力が可能で、且つ小型な半導体装置とした場合に有効である
。
【０２８１】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、上述した本発明を用いて形成された非接触でデータの入出力が可能で
ある半導体装置の適用例に関して図面を参照して以下に説明する。非接触でデータの入出
力が可能である半導体装置は利用の形態によっては、ＲＦＩＤタグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ
、ＩＣチップ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグまたは無線チップともよばれる。
【０２８２】
半導体装置８００は、非接触でデータを交信する機能を有し、高周波回路８１０、電源回
路８２０、リセット回路８３０、クロック発生回路８４０、データ復調回路８５０、デー
タ変調回路８６０、他の回路の制御を行う制御回路８７０、記憶回路８８０およびアンテ
ナ８９０を有している（図１１（Ａ）参照。）。高周波回路８１０はアンテナ８９０より
信号を受信して、データ変調回路８６０より受信した信号をアンテナ８９０から出力する
回路であり、電源回路８２０は受信信号から電源電位を生成する回路であり、リセット回
路８３０はリセット信号を生成する回路であり、クロック発生回路８４０はアンテナ８９
０から入力された受信信号を基に各種クロック信号を生成する回路であり、データ復調回
路８５０は受信信号を復調して制御回路８７０に出力する回路であり、データ変調回路８
６０は制御回路８７０から受信した信号を変調する回路である。また、制御回路８７０と
しては、例えばコード抽出回路９１０、コード判定回路９２０、ＣＲＣ判定回路９３０お
よび出力ユニット回路９４０が設けられている。なお、コード抽出回路９１０は制御回路
８７０に送られてきた命令に含まれる複数のコードをそれぞれ抽出する回路であり、コー
ド判定回路９２０は抽出されたコードとリファレンスに相当するコードとを比較して命令
の内容を判定する回路であり、ＣＲＣ判定回路９３０は判定されたコードに基づいて送信
エラー等の有無を検出する回路である。
【０２８３】
次に、上述した半導体装置の動作の一例について説明する。まず、アンテナ８９０により
無線信号が受信される。無線信号は高周波回路８１０を介して電源回路８２０に送られ、
高電源電位（以下、ＶＤＤと記す）が生成される。ＶＤＤは半導体装置８００が有する各
回路に供給される。また、高周波回路８１０を介してデータ復調回路８５０に送られた信
号は復調される（以下、復調信号）。さらに、高周波回路８１０を介してリセット回路８
３０およびクロック発生回路８４０を通った信号及び復調信号は制御回路８７０に送られ
る。制御回路８７０に送られた信号は、コード抽出回路９１０、コード判定回路９２０お
よびＣＲＣ判定回路９３０等によって解析される。そして、解析された信号にしたがって
、記憶回路８８０内に記憶されている半導体装置の情報が出力される。出力された半導体
装置の情報は出力ユニット回路９４０を通って符号化される。さらに、符号化された半導
体装置８００の情報はデータ変調回路８６０を通って、アンテナ８９０により無線信号に
載せて送信される。なお、半導体装置８００を構成する複数の回路においては、低電源電
位（以下、ＶＳＳ）は共通であり、ＶＳＳはＧＮＤとすることができる。
【０２８４】
このように、通信装置から半導体装置８００に信号を送り、当該半導体装置８００から送
られてきた信号を通信装置で受信することによって、半導体装置８００のデータを読み取
ることが可能となる。
【０２８５】
また、半導体装置８００は、各回路への電源電圧の供給を電源（バッテリー）を搭載せず
電磁波により行うタイプとしてもよいし、電源（バッテリー）を搭載して電磁波と電源（
バッテリー）により各回路に電源電圧を供給するタイプとしてもよい。
【０２８６】
次に、非接触でデータの入出力が可能な半導体装置の使用形態の一例について説明する。
表示部３２１０を含む携帯端末の側面には、通信装置３２００が設けられ、品物３２２０
の側面には半導体装置３２３０が設けられる（図１１（Ｂ））。品物３２２０が含む半導
体装置３２３０に通信装置３２００をかざすと、表示部３２１０に品物の原材料や原産地
、生産工程ごとの検査結果や流通過程の履歴等、更に商品の説明等の商品に関する情報が
表示される。また、商品３２６０をベルトコンベアにより搬送する際に、通信装置３２４
０と、商品３２６０に設けられた半導体装置３２５０を用いて、該商品３２６０の検品を
行うことができる（図１１（Ｃ））。このように、システムに半導体装置を活用すること
で、情報の取得を簡単に行うことができ、高機能化と高付加価値化を実現する。
【０２８７】
以上の様に、本発明の信頼性の高い半導体装置の適用範囲は極めて広く、広い分野の電子
機器に用いることが可能である。
【０２８８】
（実施の形態１１）
本発明によりプロセッサ回路を有するチップ（以下、プロセッサチップ、無線チップ、無
線プロセッサ、無線メモリ、無線タグともよぶ）として機能する半導体装置を形成するこ
とができる。本発明の半導体装置の用途は広範にわたり、非接触で対象物の履歴等の情報
を明確にし、生産・管理等に役立てる商品であればどのようなものにも適用することがで
きる。例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類
、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び
電子機器等に設けて使用することができる。これらの例に関して図９を用いて説明する。
【０２８９】
紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するも
の（金券）、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指し、
プロセッサ回路を有するチップ１９０を設けることができる（図９（Ａ）参照）。証書類
とは、運転免許証、住民票等を指し、プロセッサ回路を有するチップ１９１を設けること
ができる（図９（Ｂ）参照）。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指し、プロセッサ回路を有
するチップ１９７を設けることができる（図９（Ｃ）参照）。無記名債券類とは、切手、
おこめ券、各種ギフト券等を指す。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル
等を指し、プロセッサ回路を有するチップ１９３を設けることができる（図９（Ｄ）参照
）。書籍類とは、書物、本等を指し、プロセッサ回路を有するチップ１９４を設けること
ができる（図９（Ｅ）参照）。記録媒体とは、ＤＶＤソフト、ビデオテープ等を指、プロ
セッサ回路を有するチップ１９５を設けることができる（図９（Ｆ）参照）。乗物類とは
、自転車等の車両、船舶等を指し、プロセッサ回路を有するチップ１９６を設けることが
できる（図９（Ｇ）参照）。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物
等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明
器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、ＥＬ
表示装置、テレビジョン装置（テレビ受像機、薄型テレビ受像機）、携帯電話等を指す。
【０２９０】
このような半導体装置の設け方としては、物品の表面に貼る、或いは物品に埋め込んで設
ける。例えば、本の場合は紙に埋め込めばよく、有機樹脂からなるパッケージであれば有
機樹脂に埋め込めばよい。
【０２９１】
このように、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機
器等に半導体装置を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率
化を図ることができる。また乗物類に半導体装置を設けることにより、偽造や盗難を防止
することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別
を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にセンサーを備えた半導体装置を埋
め込む又は取り付けることによって、生まれた年や性別または種類等はもちろん体温等の
健康状態を容易に管理することが可能となる。
【０２９２】
なお、本実施の形態は、上記実施の形態１乃至１０と適宜組み合わせて実施することが可
能である。
【図１】
2020074497.tif 000003
【図２】
2020074497.tif 000004
【図３】
2020074497.tif 000005
【図４】
2020074497.tif 000006
【図５】
2020074497.tif 000007
【図６】
2020074497.tif 000008
【図７】
2020074497.tif 000009
【図８】
2020074497.tif 000010
【図９】
2020074497.tif 000011
【図１０】
2020074497.tif 000012
【図１１】
2020074497.tif 000013
【図１２】
2020074497.tif 000014
【図１３】
2020074497.tif 000015
【図１４】
2020074497.tif 000016
【図１５】
2020074497.tif 000017
【図１６】
2020074497.tif 000018
【図１７】
2020074497.tif 000019
【図１８】
2020074497.tif 000020
【図１９】
2020074497.tif 000021
【図２０】
2020074497.tif 000022
【図２１】
2020074497.tif 000023
【図２２】
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