(57)【要約】【課題】撓みやすい基板をベース基板として用いる場合であっても、半導体層が設けられた基板（ベース基板）を歩留まりよく作製する。【解決手段】半導体層が設けられた基板の作製方法において、基板上に設けられた半導体層にレーザ光を照射して当該半導体層の表面を平坦化する工程を有することを特徴とする。そして、前記半導体層の表面を平坦化する工程において、前記レーザ光の照射により前記半導体層が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度を１００％としたとき、前記半導体層に照射する前記レーザ光の照射エネルギー密度を７２％以上９８％以下とし、好ましくは８５％以上９６％以下とする。【選択図】図１
2010147313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶半導体基板にイオンを照射して、前記単結晶半導体基板中に脆化領域を形成する工程と、
絶縁層を介して前記単結晶半導体基板とベース基板とを貼り合わせる工程と、
前記脆化領域において前記単結晶半導体基板と前記ベース基板とを分離して、前記ベース基板上に前記絶縁層を介して半導体層を形成する工程と、
前記半導体層にレーザ光を照射して、前記半導体層の表面を平坦化する工程とを有し、
前記半導体層の表面を平坦化する工程において、前記レーザ光の照射により前記半導体層が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度を１００％としたとき、前記半導体層に照射する前記レーザ光の照射エネルギー密度を７２％以上９８％以下とすることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項２】
単結晶半導体基板にイオンを照射して、前記単結晶半導体基板中に脆化領域を形成する工程と、
ベース基板上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層を介して前記単結晶半導体基板と前記ベース基板とを貼り合わせる工程と、
前記脆化領域において前記単結晶半導体基板と前記ベース基板とを分離して、前記ベース基板上に前記絶縁層を介して半導体層を形成する工程と、
前記半導体層にレーザ光を照射して、前記半導体層の表面を平坦化する工程とを有し、
前記半導体層の表面を平坦化する工程において、前記レーザ光の照射により前記半導体層が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度を１００％としたとき、前記半導体層に照射する前記レーザ光の照射エネルギー密度を７２％以上９８％以下とすることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記絶縁層を、パルス変調した電力を印加してプラズマを生成するプラズマＣＶＤ装置を用いて形成することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、
前記半導体層の表面を平坦化した後に、前記半導体層を６４０℃以上前記ベース基板の歪み点以下の温度で加熱することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、
前記レーザ光は線状のパルスレーザ光であり、前記半導体層に前記線状のパルスレーザ光を照射する際に、前記線状のパルスレーザ光を複数回照射することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記線状のパルスレーザ光の複数回の照射を、オーバーラップ率が１００％となるように行うことを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、
前記ベース基板として、ガラス基板を用いることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、
前記半導体層は、単結晶からなることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する発明は、半導体層が設けられた基板の作製方法に関する。また、絶縁層を介して半導体層が設けられた基板の作製方法に関し、特にＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の作製方法に関する。また、これらの基板を用いた半導体装置の作製方法に関する。また、これらの基板を用いた表示装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バルク状のシリコンウエハに代わり、絶縁表面に薄い単結晶半導体層が設けられた基板（代表的には、ＳＯＩ基板）を用いた集積回路の開発が活発に行われている。ＳＯＩ基板を用いて集積回路を形成した場合、トランジスタのドレインと基板間における寄生容量が低減されるため、半導体集積回路の性能を向上させることができる。
【０００３】
ＳＯＩ基板を製造する方法の１つとしては、水素イオン注入剥離法が知られている（例えば、特許文献１参照）。水素イオン注入剥離法によるＳＯＩ基板の作製方法の概要を以下に説明する。まず、シリコンウエハにイオン注入法を用いて水素イオンを注入することによって表面から所定の深さに微小気泡層を形成する。次に、酸化シリコン膜を介して、水素イオンを注入したシリコンウエハを別のシリコンウエハに接合させる。その後、熱処理を行うことにより、微小気泡層が劈開面となり、水素イオンが注入されたシリコンウエハの一部が微小気泡層を境に薄膜状に分離し、接合させた別のシリコンウエハ上に単結晶シリコン膜を形成することができる。
【０００４】
分離後の単結晶半導体層の表面（剥離面）には、表面段差及び欠陥層が存在している。このため、機械研磨により表面段差及び欠陥層を除去することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、特許文献２においては、素子形成用の半導体層を設けるベース基板として、ガラス基板を用いることが可能であると記載されている。
【特許文献１】特開平０５−２１１１２８号公報
【特許文献２】特開平１１−９７３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガラス基板はシリコンウエハに比較して大面積化が容易であり、且つ安価であることから、ベース基板としてガラス基板を用いることにより、大面積で安価なＳＯＩ基板を作製することが可能となる。一方で、ガラス基板はシリコンウエハに比較して撓みやすく、表面にうねりがあるという欠点がある。このため、ベース基板としてガラス基板を用いた場合、加工精度や、歩留まり等の観点から、機械研磨による剥離面の平坦化処理は好ましいものとはいえない。特に、一辺が３０ｃｍを超える大面積のガラス基板に対して機械研磨による処理を行うことは困難である。
【０００７】
このように、ガラス基板のような撓みやすい基板をベース基板として用いると、薄膜状に分離された単結晶半導体層表面の凹凸を改善することが困難であるという問題が顕在化する。
【０００８】
本明細書に開示する発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、撓みやすい基板をベース基板として用いる場合であっても、半導体層が設けられた基板（ベース基板）を歩留まりよく作製することを目的の一つとする。また、高性能な半導体装置を歩留まりよく作製することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本明細書に開示する発明の一態様は、以下の構成を用いる。すなわち、本発明の例示的な一態様は、半導体層が設けられた基板の作製方法において、基板上に設けられた半導体層にレーザ光を照射して当該半導体層の表面を平坦化する工程を有することを特徴とする。そして、半導体層の表面を平坦化する工程において、レーザ光の照射により半導体層が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度を１００％としたとき、半導体層に照射する前記レーザ光の照射エネルギー密度を７２％以上９８％以下とし、好ましくは８５％以上９６％以下とすることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の例示的な一態様は、単結晶半導体基板にイオンを照射して、前記単結晶半導体基板中に脆化領域を形成する工程と、絶縁層を介して前記単結晶半導体基板とベース基板とを貼り合わせる工程と、前記脆化領域において前記単結晶半導体基板と前記ベース基板とを分離して、前記ベース基板上に前記絶縁層を介して半導体層を形成する工程と、前記半導体層にレーザ光を照射して、前記半導体層の表面を平坦化する工程とを有する。そして、前記半導体層の表面を平坦化する工程において、前記レーザ光の照射により前記半導体層が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度を１００％としたとき、前記半導体層に照射する前記レーザ光の照射エネルギー密度を７２％以上９８％以下とすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の例示的な一態様は、単結晶半導体基板にイオンを照射して、前記単結晶半導体基板中に脆化領域を形成する工程と、ベース基板上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を介して前記単結晶半導体基板と前記ベース基板とを貼り合わせる工程と、前記脆化領域において前記単結晶半導体基板と前記ベース基板とを分離して、前記ベース基板上に前記絶縁層を介して半導体層を形成する工程と、前記半導体層にレーザ光を照射して、前記半導体層の表面を平坦化する工程とを有する。そして、前記半導体層の表面を平坦化する工程において、前記レーザ光の照射により前記半導体層が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度を１００％としたとき、前記半導体層に照射する前記レーザ光の照射エネルギー密度を７２％以上９８％以下とすることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の例示的な一態様は、前記絶縁層を、パルス変調した電力を印加してプラズマを生成するプラズマＣＶＤ装置を用いて形成することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の例示的な一態様は、前記半導体層の表面を平坦化した後に、前記半導体層を６４０℃以上前記ベース基板の歪み点以下の温度で加熱する工程を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の例示的な一態様は、前記レーザ光は線状のパルスレーザ光であり、前記半導体層に前記線状のパルスレーザ光を照射する際に、前記線状のパルスレーザ光を複数回照射することを特徴とする。そして、好ましくは前記線状のパルスレーザ光の複数回の照射を、オーバーラップ率が１００％となるように行うことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の例示的な一態様は、前記ベース基板として、ガラス基板を用いることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の例示的な一態様は、前記半導体層は、単結晶からなることを特徴とする。
【００１７】
本明細書において「単結晶」とは、ある結晶軸に注目した場合、その結晶軸の方向が試料のどの部分においても同じ方向を向いている結晶のことをいい、かつ結晶と結晶との間に結晶粒界が存在しない結晶を指す。そして、本明細書においては、結晶欠陥やダングリグボンドを含んでいても、上記のように結晶軸の方向が揃っており、粒界が存在していない結晶であるものは単結晶とする。
【００１８】
また、本明細書中において「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全般を指し、電気光学装置、半導体回路及び電子機器は全て半導体装置に含まれるものとする。
【００１９】
また、本明細書中において「表示装置」とは、発光装置や液晶表示装置を含む。発光装置は発光素子を含み、液晶表示装置は液晶素子を含む。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、有機ＥＬ素子等が含まれる。
【００２０】
また、本明細書において、「ＡとＢとが電気的に接続されている」と記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に別の素子や別の回路を挟んで接続されている場合）と、ＡとＢとが機能的に接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合）と、ＡとＢとが直接接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に別の素子や別の回路を挟まずに接続されている場合）とを含むものとする。
【００２１】
また、本明細書において、「第１」、「第２」等として付される序数詞は、様々な要素、部材、領域、層、区域を他のものと区別して記述するために便宜上用いているものであって、発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。したがって、「第１の」を「第２の」または「第３の」等と適宜置き換えることが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、撓みやすい基板をベース基板として用いる場合であっても、ベース基板上に設けられた単結晶半導体層を平坦化することができる。また、撓みやすい基板をベース基板として用いる場合であっても、高性能な半導体素子を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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うることは当業者であれば容易に理解される。なお、以下に説明する実施の形態それぞれにおいて、同じ物を指し示す符号は異なる図面において共通とする。また、以下に説明する実施の形態及び実施例それぞれにおいて、特に断りがない限り、本発明は、本明細書に記載されている他の実施形態及び実施例と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００２４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、半導体層が設けられた基板の作製方法の一例について説明する。具体的には、絶縁層を介して単結晶シリコン層が設けられた基板の作製方法（ＳＯＩ基板の作製方法）について説明する。しかしながら、本発明は、本実施の形態で説明する構成に限定されるものではない。
【００２５】
まず、単結晶半導体基板１００とベース基板１２０とを準備する（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。
【００２６】
単結晶半導体基板１００としては、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等の第１４族元素でなる単結晶半導体基板、またはガリウムヒ素、インジウムリン等の化合物半導体基板を用いることができる。市販のシリコン基板としては、直径５インチ（１２５ｍｍ）、直径６インチ（１５０ｍｍ）、直径８インチ（２００ｍｍ）、直径１２インチ（３００ｍｍ）、直径１６インチ（４００ｍｍ）サイズの円形のものが代表的であり、いずれのサイズのシリコン基板を用いることができる。なお、単結晶半導体基板１００の形状は円形に限られず、矩形状等に加工して用いることも可能である。本実施の形態では、単結晶半導体基板１００として単結晶シリコン基板を用いる場合について説明する。
【００２７】
ベース基板１２０としては、絶縁基板を用いることが好ましい。絶縁基板の具体例としては、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような電子工業用に使われる各種ガラス基板や、石英基板、セラミック基板、サファイア基板、プラスチック基板が挙げられる。また、ベース基板１２０として単結晶半導体基板（例えば、単結晶シリコン基板）や多結晶半導体基板（例えば、多結晶シリコン基板）を用いることも可能であるが、量産性やコストの面を考慮すると、大面積化が可能で安価な絶縁基板を用いることが好ましい。本実施の形態では、ベース基板１２０として絶縁基板の一つであるガラス基板を用いる場合について説明する。
【００２８】
次に、単結晶半導体基板１００の表面に絶縁層１０２を形成する。そして、単結晶半導体基板１００の表面から所定の深さに結晶構造が損傷された脆化領域１０４を形成する。なお、脆化領域１０４は、運動エネルギーを有する水素等のイオンを単結晶半導体基板１００に照射することにより形成することができる。
【００２９】
絶縁層１０２は、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の絶縁層を単層、または積層させて形成することができる。また、絶縁層１０２は、熱酸化法、ＣＶＤ法、またはスパッタリング法等を用いて形成することができる。
【００３０】
なお、本明細書において、「酸化窒化シリコン」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、好ましくは、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  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％、シリコンが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、本明細書において、「窒化酸化シリコン」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、好ましくは、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％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。ただし、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、シリコン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。
【００３１】
次に、絶縁層１０２を介して単結晶半導体基板１００とベース基板１２０とを貼り合わせる（図１（Ｃ）参照）。
【００３２】
次に、熱処理を行い脆化領域１０４において単結晶半導体基板１００を分離することにより、ベース基板１２０上に、絶縁層１０２を介して単結晶半導体層１２４を設ける（図１（Ｄ）参照）。熱処理を行うことで、温度上昇によって脆化領域１０４に形成されている微小な孔には、添加された元素が析出し、内部の圧力が上昇する。圧力の上昇により、脆化領域１０４の微小な孔に体積変化が起こり、脆化領域１０４に亀裂が生じるので、脆化領域１０４に沿って単結晶半導体基板１００が分離する。絶縁層１０２はベース基板１２０に接合しているので、ベース基板１２０上には単結晶半導体基板１００から分離された単結晶半導体層１２４が形成される。この熱処理の加熱手段としては、拡散炉、抵抗加熱炉等の加熱炉、ＲＴＡ（瞬間熱アニール、Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、マイクロ波加熱装置等を用いることができる。例えば、ＲＴＡ装置を用いる場合、加熱温度５５０℃以上７３０℃以下、処理時間０．５分以上６０分以内で加熱すればよい。
【００３３】
以上の工程により、図１（Ｄ）に示すように、絶縁層１０２を介してベース基板１２０上に単結晶半導体層１２４を有するＳＯＩ基板を作製することができる。なお、本実施の形態においては、単結晶半導体層１２４の膜厚を１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすればよく、好ましく１１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすればよい。
【００３４】
次に、単結晶半導体層１２４の表面を平坦化する工程（以下、「平坦化工程」という。）を行う。本実施の形態で説明する発明の一態様は、ベース基板１２０上に形成された単結晶半導体層１２４の表面にレーザ光１３０を照射することによって、単結晶半導体層１２４の表面を平坦化することを特徴とする（図１（Ｅ）参照）。
【００３５】
なお、レーザ光１３０の照射は、単結晶半導体層１２４のうち、平坦化を必要とする所望の領域に対してのみ行えばよい。したがって、単結晶半導体層１２４の全面にレーザ光１３０を照射して、単結晶半導体層１２４の全面を平坦化してもよいし、単結晶半導体層１２４の一部の領域にレーザ光１３０を照射して、単結晶半導体層１２４の一部の領域を平坦化してもよい。また、レーザ光１３０の照射は、平坦化を必要とする所望の領域に対して１回行う構成としてもよいし、複数回（例えば、５〜２０回）行う構成としてもよい。ただし、平坦化を必要とする所望の領域に対してレーザ光１３０を複数回照射する場合、レーザ光をスキャンせず（すなわち、オーバーラップ率が１００％となるよう）に照射することが好ましい。
【００３６】
また、レーザ光１３０のビームスポットの形状は、特に限定されず、どのような形状としてもよい。例えば、矩形（線状）、正方形、楕円、正円とすればよいが、代表的には矩形（線状）とすればよい。
【００３７】
一般的に、分離後にベース基板１２０上に形成された単結晶半導体層１２４の表層部には、脆化領域１０４の形成及び脆化領域１０４での分離等により凹凸が形成され、平坦性が損なわれている。本実施の形態では、図１（Ｅ）に示すように凹凸を有する単結晶半導体層１２４の表面側から単結晶半導体層１２４にレーザ光１３０を照射することによって、単結晶半導体層１２４の表層部を溶融させ、平坦性を向上させることができる。なお、単結晶半導体層１２４が設けられたベース基板１２０を加熱しながら、単結晶半導体層１２４にレーザ光を照射することもできる。加熱温度は、ベース基板１２０の歪み点以下の温度を採用すればよい。例えば、ガラス基板であれば、３００℃以上７００℃以下の温度範囲で加熱すればよい。
【００３８】
また、平坦化工程において、単結晶半導体層１２４に照射するレーザ光１３０のエネルギー密度を、当該レーザ光１３０の照射により単結晶半導体層１２４の結晶構造が変化する際のエネルギー密度未満とする。これは、単結晶半導体層１２４に照射するレーザ光１３０のエネルギー密度が高すぎる場合には、単結晶半導体層１２４が完全に溶融（完全溶融）して結晶構造が変化（微結晶化）し、半導体膜の表面に凹凸が生じるためである。本明細書において、「完全溶融」とは、レーザ光１３０の照射により溶融する単結晶半導体層１２４の深さが、単結晶半導体層１２４と絶縁層１０２との界面から単結晶半導体層１２４表面までの深さ方向の距離（単結晶半導体層１２４の厚さ）と等しくなる現象をいう。換言すれば、単結晶半導体層１２４が層全体に亘って溶融し、液相となる状態をいう。
【００３９】
すなわち、本実施の形態で説明する発明の一態様は、単結晶半導体層１２４を完全に溶融させるのではなく、部分的に溶融（部分溶融）させるようなエネルギー密度を有するレーザ光１３０を単結晶半導体層１２４の表面側から照射して、単結晶半導体層１２４表面の平坦化を行うことを特徴とする。本明細書において、「部分溶融」とは、レーザ光１３０の照射により溶融する単結晶半導体層１２４の深さが、単結晶半導体層１２４と絶縁層１０２との界面から単結晶半導体層１２４表面までの深さ方向の距離（単結晶半導体層１２４の厚さ）よりも浅くなる現象をいう。つまり、単結晶半導体層１２４の上層は溶融して液相となる一方で、下層は溶けずに固相の単結晶半導体のままである状態をいう。
【００４０】
単結晶半導体層１２４を部分溶融させることにより、レーザ光１３０の照射により溶融した部分の結晶成長は、溶融していない単結晶半導体層の面方位に基づいて行われるため、完全に溶融する場合と比較して単結晶半導体層１２４の結晶構造が変化（微結晶化）することを抑制しつつ、表面を平坦化することができる。
【００４１】
なお、単結晶半導体層１２４の結晶性は、光学顕微鏡による観察や、ラマン分光スペクトルから得られるラマンシフトまたは半値全幅等により、評価することができる。例えば、単結晶半導体層１２４が完全溶融し、微結晶化する際のレーザ光１３０の照射エネルギーをラマンシフトの値（値Ａ）を用いて求めておくとともに、単結晶半導体層１２４が部分溶融するレーザ光１３０の照射エネルギーをラマンシフトの値（値Ｂ）を用いて求めておく。そして、レーザ光の照射エネルギー条件を複数設定して単結晶シリコン層に照射した後、それぞれの条件におけるラマンシフトを測定し、ラマンシフトの値が値Ｂから値Ａに変化した点を、単結晶半導体層１２４の結晶構造が変化する際のエネルギー密度と見なすことができる。換言すれば、ラマンシフトの値が値Ｂから値Ａに変化した点が、単結晶半導体層１２４が完全溶融するのに必要な最小のエネルギー密度に対応しているといえる。
【００４２】
本実施の形態で適用可能なレーザ発振器は、パルス発振方式のレーザであり、その発振波長は、レーザ光の表皮深さ（ｓｋｉｎ  ｄｅｐｔｈ）等を考慮して、単結晶半導体層１２４に吸収されるような波長を選択することができる。例えば、紫外光の領域（１８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下）の波長を選択すればよい。また、繰り返し周波数は１００ｋＨｚ以下とし、パルス幅は１０ｎ秒以上５００ｎ秒以下とすることが好ましい。また、レーザ媒質は、固体、液体、気体のいずれでも用いることができる。代表的なパルス発振レーザは、４００ｎｍ以下の波長のレーザ光を発振するエキシマレーザである。このようなエキシマレーザとして、例えば、繰り返し周波数１０Ｈｚ〜３００Ｈｚ、パルス幅２５ｎ秒、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いることができる。
【００４３】
また、単結晶半導体層１２４に照射するレーザ光の照射エネルギー密度は、レーザ光の波長、レーザ光の表皮深さ、単結晶半導体層１２４の膜厚等を考慮して、単結晶半導体層１２４が完全に溶融しない（すなわち、部分溶融する）程度の照射エネルギー密度とする。換言すると、単結晶半導体層１２４に照射するレーザ光の照射エネルギー密度は、単結晶半導体層１２４が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度よりも小さくすることが必要である。
【００４４】
図３（Ａ）に、照射エネルギー密度と、単結晶半導体層の表面粗さとの関係を示す。
被照射物となる対象は、ガラス基板（ベース基板１２０）上に窒化酸化シリコン膜及び酸化窒化シリコン膜（絶縁層１０２）を介して形成された単結晶シリコン（単結晶半導体層１２４）とした。単結晶半導体層１２４の膜厚は、１４０ｎｍとした。また、照射したレーザ光の各種条件は、以下のとおりである。
【００４５】
レーザの種類：ＸｅＣｌエキシマレーザ
波長：３０８ｎｍ
発振方式：パルス発振
繰り返し周波数：３０Ｈｚ
パルス幅：２５ｎ秒
単結晶半導体層１２４に対するレーザ光の照射回数：１回、５回、１０回
【００４６】
図３（Ａ）に示すとおり、照射エネルギー密度を変化させたときの単結晶半導体層１２４の表面粗さの変化の度合いは、レーザ光の照射回数に依存せず、ほぼ同様な傾向にあることがわかる。また、単結晶半導体層１２４の表面粗さは、所定の値（図３（Ａ）においては、７５０ｍＪ／ｃｍ２付近）以上の照射エネルギー密度を有するレーザ光の照射を行うと、平坦化の効果が急激に損なわれてしまうことがわかる。これは、単結晶半導体層１２４が完全溶融してしまうことが原因だと考えられる。単結晶半導体層１２４が完全溶融してしまうと、単結晶半導体層１２４とその下層の絶縁層との界面において種結晶が多量に生成される。このように多量の種結晶が生成されると、各種結晶は十分に成長することができず、粒界（リッジ）が多量に生じてしまう結果、平坦性が著しく損なわれてしまう。
【００４７】
レーザ光の照射により単結晶半導体層１２４が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度を１００％として、図３（Ａ）における横軸の照射エネルギー密度を相対値（％で表記）に変換したものを図３（Ｂ）に示す。
【００４８】
本実施の形態で説明する発明の一態様は、レーザ光の照射により単結晶半導体層１２４が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度を１００％としたとき、少なくとも１００％を超えないような照射エネルギー密度を有するレーザ光を単結晶半導体層１２４に照射することにより、単結晶半導体層１２４の完全溶融を防止することを特徴とする。そして、好ましくは９８％を上限値とし、さらに好ましくは９６％を上限値とする。このように上限値を定めることにより、レーザ光の照射によって単結晶半導体層１２４が完全溶融することを防止できるため、単結晶半導体層１２４の表面を十分に平坦化することができる。
【００４９】
一方、図３（Ｂ）に示すとおり、単結晶半導体層１２４の表面粗さは、所定の値以下（図３（Ａ）においては、５５０ｍＪ／ｃｍ２付近）の照射エネルギー密度を有するレーザ光の照射を行っても、平坦化が十分に行われていないことがわかる。これは、単結晶半導体層１２４の平坦化を行うために必要な照射エネルギーに達していないことが原因だと考えられる。
【００５０】
そこで、本実施の形態で説明する発明の一態様は、レーザ光の照射により単結晶半導体層１２４が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度を１００％としたとき、７２％を下限値とし、好ましくは８５％を下限値とする。少なくとも７２％以上の値の照射エネルギー密度を有するレーザ光を照射することにより、単結晶半導体層１２４の表面を十分に平坦化することができる。
【００５１】
以上のように、本実施の形態における発明の一態様は、単結晶半導体層１２４が完全溶融するのに必要な最小の照射エネルギー密度を１００％としたとき、単結晶半導体層１２４に照射するレーザ光のエネルギー密度を７２％以上９８％以下とし、好ましくは８５％以上９６％以下とする。このように照射するレーザ光のエネルギー密度の条件を規定することにより、絶縁層１０２を介してベース基板１２０上に設けられた単結晶半導体層１２４の平坦化を十分に行うことができる。なお、このような条件下でのレーザ光の照射による単結晶半導体層１２４の表面の平坦化の効果は、上述した範囲内におけるレーザ光の波長や発振方式、繰り返し周波数等を適宜選択すれば得られる。
【００５２】
なお、レーザ光を照射する際の雰囲気は、レーザ光を照射するチャンバー内における酸素濃度を極力低くして、平坦化工程において単結晶半導体層１２４に酸素が取り込まれることを抑制することが好ましい。雰囲気中の酸素が単結晶半導体層１２４に取り込まれてしまうと、単結晶半導体層１２４の表面に酸化膜が形成される。そして、表面に酸化膜が形成された単結晶半導体層１２４の領域に再度レーザ光を照射すると、単結晶半導体層１２４の表面の平坦性が著しく損なわれてしまう。このため、平坦化工程においてレーザ光を単結晶半導体層１２４の所定の領域に複数回照射する構成を採用する場合、十分な平坦化を行うためにチャンバー内における酸素濃度を極力低くして、単結晶半導体層１２４に酸素が取り込まれることを抑制することが特に好ましい。チャンバー内における酸素濃度を低くするための具体的な方法としては、チャンバー内の雰囲気を還元性雰囲気または不活性雰囲気（例えば、窒素雰囲気）とすればよい。そして、好ましくは還元性雰囲気または不活性雰囲気中の酸素濃度を１００ｐｐｍ未満とし、より好ましくは１ｐｐｍ未満とするとよい。
【００５３】
また、雰囲気中の酸素が単結晶半導体層１２４に取り込まれてしまうと、当該単結晶半導体層１２４を用いた素子（例えば、トランジスタ）の特性に悪影響を及ぼすおそれがある。このような悪影響を防止するためには、レーザ光を照射するチャンバー内の雰囲気を還元性雰囲気または不活性雰囲気とし、還元性雰囲気または不活性雰囲気中の酸素濃度を１ｐｐｂ未満とし、好ましくは１ｐｐｔ未満とするとよい。
【００５４】
また、平坦化工程を行った後に、熱処理を行うことが好ましい。熱処理を行うことにより、単結晶半導体層１２４中の欠陥や、単結晶半導体層１２４と絶縁層１０２との界面の欠陥を修復することができる。
【００５５】
特に、レーザ光１３０を照射した後の単結晶半導体層１２４は溶融しなかった領域に多くの欠陥を含んでいるが、高い温度で熱処理を行うことにより、単結晶半導体層１２４中の結晶欠陥等を効果的に修復することができる。本実施の形態では、単結晶半導体層１２４の加熱温度を、後の工程における熱処理の温度より高い温度であって、好ましくは６４０℃以上（より好ましくは７００℃以上）とし、且つ単結晶半導体層１２４を完全溶融させない温度であって、ベース基板１２０の歪み点より低い温度とする。例えばベース基板としてガラス基板を用いる場合、６４０℃以上７５０℃以下の熱処理を行うとよい。
【００５６】
単結晶半導体層１２４にレーザ光１３０を照射した後に、当該単結晶半導体層１２４に熱処理を行うことにより、単結晶半導体層１２４の結晶欠陥を修復することができる。このようにして得られた単結晶半導体層１２４を用いて半導体素子を形成することによって、撓みやすい基板をベース基板として用いる場合であっても高性能な半導体素子を得ることができる。
【００５７】
熱処理の加熱手段としては、拡散炉、抵抗加熱炉等の加熱炉、ＲＴＡ（瞬間熱アニール、Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等を用いることができる。
【００５８】
また、単結晶半導体層１２４にレーザ光１３０を照射した後、単結晶半導体層１２４をエッチングして、薄膜化してもよい。エッチング後の単結晶半導体層１２４の表面は、エッチング前の単結晶半導体層１２４の表面状態に依存するため、エッチング前にレーザ光１３０を照射して単結晶半導体層１２４の表面を平坦化しておくことにより、薄膜化後においても平坦性を有する単結晶半導体層１２４を得ることができる。
【００５９】
上述の薄膜化のプロセスにおけるエッチングには、ドライエッチング法またはウエットエッチング法を用いることができる。ドライエッチング法を用いる場合、エッチングガスとして、塩化硼素、塩化シリコンまたは四塩化炭素等の塩化物ガス、塩素ガス、弗化硫黄、弗化窒素等の弗化物ガス、酸素ガス等を用いればよい。ウエットエッチング法を用いる場合、エッチング液としてＴＭＡＨ溶液を用いればよい。
【００６０】
なお、薄膜化のプロセスを追加する場合、薄膜化した後の単結晶半導体層１２４の厚さは、後に単結晶半導体層１２４から形成される素子の特性に合わせて適宜決めることができる。例えば、薄膜化した後の単結晶半導体層１２４の厚さを５ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上７０ｎｍ以下とすればよい。
【００６１】
また、単結晶半導体層１２４の薄膜化を行う場合には、平坦化工程の後であって、熱処理の前に行うことが好ましい。すなわち、薄膜化処理の後に熱処理を行うことで、薄膜化処理のエッチングによる単結晶半導体層１２４表面の損傷を修復することができる。
【００６２】
本実施の形態で説明した方法を用いることによって、耐熱性が低いガラス等の基板をベース基板として用いた場合であっても、当該ベース基板上に設けられた単結晶半導体層の表面を十分に平坦化することができる。
【００６３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図１で示したＳＯＩ基板の製造プロセスにおいて、単結晶半導体基板１００とベース基板１２０との貼り合わせ方法に関して図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、本発明は、本実施の形態で説明する構成に限定されるものではない。
【００６４】
まず、単結晶半導体基板１００を準備する（図２（Ａ−１）参照）。単結晶半導体基板１００の表面は、あらかじめ硫酸過水（ＳＰＭ）、アンモニア過水（ＡＰＭ）、塩酸過水（ＨＰＭ）、希フッ酸（ＤＨＦ）等を用いて適宜洗浄することが汚染除去の点から好ましい。また、希フッ酸とオゾン水を交互に吐出して洗浄してもよい。
【００６５】
次に、単結晶半導体基板１００の表面に酸化膜１３２を形成する（図２（Ａ−２）参照）。
【００６６】
酸化膜１３２の一例としては、酸化シリコン膜もしくは酸化窒化シリコン膜の単層膜、またはこれらを積層させた膜を用いることができる。酸化膜１３２は、熱酸化法、ＣＶＤ法、またはスパッタリング法等を用いて形成すればよい。特に、ＣＶＤ法を用いて酸化膜１３２を形成する場合には、テトラエトキシシラン（略称；ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）等の有機シランを用いて作製される酸化シリコン膜を酸化膜１３２に用いることが生産性の点から好ましい。
【００６７】
本実施の形態では、単結晶半導体基板１００に熱酸化処理を行うことにより酸化膜１３２（ここでは、ＳｉＯｘ膜）を形成する。熱酸化処理は、酸化性雰囲気中にハロゲンを添加して行うことが好ましい。
【００６８】
例えば、塩素（Ｃｌ）が添加された酸化性雰囲気中で単結晶半導体基板１００に熱酸化処理を行うことにより、塩素酸化された酸化膜１３２を形成する。この場合、酸化膜１３２は、塩素原子を含有した膜となる。
【００６９】
酸化膜１３２中に含有された塩素原子は、歪みを形成する。その結果、酸化膜１３２の水分に対する吸収割合が向上し、拡散速度が増大する。つまり、酸化膜１３２表面に水分が存在する場合に、当該表面に存在する水分を酸化膜１３２中に素早く吸収し、拡散させることができる。
【００７０】
熱酸化処理の一例としては、酸素に対し塩化水素（ＨＣｌ）を０．５〜１０体積％（好ましくは２体積％）の割合で含む酸化性雰囲気中で、９００℃〜１１５０℃の温度（代表的には１０００℃）で行うことができる。処理時間は０．１〜６時間、好ましくは０．５〜１時間とすればよい。熱酸化処理により形成される酸化膜の膜厚は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ（好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍ）、例えば１００ｎｍの厚さとすればよい。
【００７１】
本実施の形態では、酸化膜１３２に含まれる塩素原子の濃度を１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となるように制御する。酸化膜１３２に塩素原子を含有させることによって外因性不純物である重金属（例えば、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ等）を捕集し、単結晶半導体基板１００の汚染を防止することができる。
【００７２】
また、酸化膜１３２として、ＨＣｌ酸化等によって膜中に塩素等のハロゲンを含ませることにより、単結晶半導体基板に悪影響を与える不純物（例えば、Ｎａ等の可動イオン）をゲッタリングすることができる。つまり、酸化膜１３２を形成した後に行われる熱処理により、単結晶半導体基板に含まれる不純物が酸化膜１３２に析出し、ハロゲン（例えば塩素）と反応して捕獲されることとなる。それにより酸化膜１３２中に捕集した当該不純物を固定して単結晶半導体基板１００の汚染を防ぐことができる。また、酸化膜１３２はガラス基板と貼り合わせた場合に、ガラスに含まれるＮａ等の不純物を固定する膜として機能しうる。
【００７３】
特に、酸化膜１３２として、ＨＣｌ酸化等によって膜中に塩素等のハロゲンを含ませることは、半導体基板の洗浄が不十分である場合や、繰り返し再利用して用いられる半導体基板の汚染除去に有効となる。
【００７４】
また、酸化膜１３２に含有させるハロゲン原子としては塩素原子に限られず、例えば酸化膜１３２にフッ素原子を含有させてもよい。単結晶半導体基板１００の表面をフッ素酸化するには、単結晶半導体基板１００表面にフッ酸に浸漬した後に酸化性雰囲気中で熱酸化処理を行うことや、ＮＦ３を酸化性雰囲気に添加して熱酸化処理を行えばよい。
【００７５】
次に、運動エネルギーを有するイオンを単結晶半導体基板１００に照射することにより、単結晶半導体基板１００の所定の深さに結晶構造が損傷された脆化領域１０４を形成する（図２（Ａ−３）参照）。図２（Ａ−３）に示すように、酸化膜１３２を介して、加速されたイオン１０３を単結晶半導体基板１００に照射することで、単結晶半導体基板１００の表面から所定の深さの領域にイオン１０３が添加され、脆化領域１０４を形成することができる。イオン１０３は、ソースガスを励起して、ソースガスのプラズマを生成し、このプラズマに含まれるイオンを、電界の作用によりプラズマから引き出して、加速したイオンである。
【００７６】
脆化領域１０４が形成される領域の深さは、イオン１０３の運動エネルギー、質量と電荷、イオン１０３の入射角によって調節することができる。ここで、運動エネルギーは加速電圧、ドーズ量等により調節できる。脆化領域１０４は、イオン１０３の平均侵入深さとほぼ同じ深さの領域に形成されるため、イオン１０３を添加する深さで、単結晶半導体基板１００から分離される単結晶半導体層の厚さが決定される。本実施の形態では、単結晶半導体層の厚さが１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下になるように、脆化領域１０４が形成される深さを調節する。
【００７７】
脆化領域１０４は、イオンドーピング装置を用いたイオンドーピング処理によって形成することが好ましいが、イオン注入装置を用いたイオン注入処理によって形成することもできる。イオンドーピング装置の代表的な装置は、プロセスガスをプラズマ励起して生成された全てのイオン種をチャンバー内に配置された被処理体に照射する非質量分離型の装置である。非質量分離型の装置であるのは、プラズマ中のイオン種を質量分離しないで、全てのイオン種を被処理体に照射しているからである。これに対して、イオン注入装置は質量分離型の装置である。イオン注入装置は、プラズマ中のイオン種を質量分離し、ある特定の質量のイオン種を被処理体に照射する装置である。
【００７８】
イオンドーピング装置の主要な構成は、被処理物を配置するチャンバー、所望のイオンを発生させるイオン源、およびイオンを加速し、照射するための加速機構である。イオン源は、所望のイオン種を生成するためのソースガスを供給するガス供給装置、ソースガスを励起して、プラズマを生成させるための電極等で構成される。プラズマを形成するための電極として、フィラメント型の電極や容量結合高周波放電用の電極等が用いられる。加速機構は、引出電極、加速電極、減速電極、接地電極等等の電極、及びこれらの電極に電力を供給するための電源等で構成される。加速機構を構成する電極には複数の開口やスリットが設けられており、イオン源で生成されたイオンは電極に設けられた開口やスリットを通過して加速される。なお、イオンドーピング装置の構成は上述したものに限定されず、必要に応じた機構が設けられる。
【００７９】
本実施形態では、イオンドーピング装置で、水素を単結晶半導体基板１００に添加する。このとき、プラズマソースガスとして水素を含むガス（例えば、Ｈ２）を供給する。水素ガスを励起してプラズマを生成し、質量分離せずにプラズマ中に含まれるイオンを加速し、この加速されたイオンを単結晶半導体基板１００に照射する。
【００８０】
ここで、水素ガスから生成されるイオン種（Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋）の総量に対してＨ３＋の割合が５０％以上となるように単結晶半導体基板１００にイオンを照射する。そして、好ましくは、Ｈ３＋の割合を８０％以上とする。イオンドーピング装置は質量分離を行わないため、プラズマ中に生成される複数のイオン種のうち、１つ（Ｈ３＋）を５０％以上とすることが好ましく、８０％以上とすることが好ましい。同じ質量のイオンを照射することで、単結晶半導体基板１００の同じ深さに集中させてイオンを添加することができる。
【００８１】
脆化領域１０４を浅い領域に形成するためには、イオン１０３の加速電圧を低くする必要があるが、プラズマ中のＨ３＋イオンの割合を高くすることで、水素イオンを効率よく、単結晶半導体基板１００に添加できる。Ｈ３＋イオンはＨ＋イオンの３倍の質量を持つことから、同じ深さに水素原子を１つ添加する場合、Ｈ３＋イオンの加速電圧は、Ｈ＋イオンの加速電圧の３倍にすることが可能となる。イオンの加速電圧を大きくできれば、イオンの照射工程のタクトタイムを短縮することが可能となり、生産性やスループットの向上を図ることができる。
【００８２】
イオンドーピング装置は廉価で、大面積処理に優れているため、このようなイオンドーピング装置を用いてＨ３＋を照射することで、半導体特性の向上、大面積化、低コスト化、生産性向上等の顕著な効果を得ることができる。また、イオンドーピング装置を用いた場合、重金属も単結晶半導体基板１００に同時に導入されるおそれがあるが、塩素原子を含有する酸化膜１３２を介してイオンの照射を行うことによって、重金属による単結晶半導体基板１００の汚染を防ぐことができる。
【００８３】
なお、前述したように、加速されたイオン１０３を単結晶半導体基板１００に照射する工程は、イオン注入装置で行うこともできる。イオン注入装置は、チャンバー内に配置された被処理体に、ソースガスをプラズマ励起して生成された複数のイオン種を質量分離し、特定のイオン種を照射する質量分離型の装置である。したがって、イオン注入装置を用いる場合は、水素ガスやＰＨ３を励起して生成されたＨ＋イオンおよびＨ２＋イオンを質量分離して、Ｈ＋イオンまたはＨ２＋イオンの一方のイオンを加速して、単結晶半導体基板１００に照射する。
【００８４】
次に、ベース基板１２０を準備する（図２（Ｂ−１）参照）。ベース基板１２０を用いるに際し、ベース基板１２０の表面を予め洗浄しておくことが好ましい。具体的には、ベース基板１２０の表面を、塩酸過水（ＨＰＭ）、硫酸過水（ＳＰＭ）、アンモニア過水（ＡＰＭ）、希フッ酸（ＤＨＦ）等を用いて超音波洗浄を行う。このような洗浄処理を行うことによって、ベース基板１２０表面の平坦化や残存する研磨粒子を除去することができる。
【００８５】
次に、ベース基板１２０の表面に絶縁層１２１（例えば、窒化シリコン膜や窒化酸化シリコン膜等の窒素を含有する絶縁膜）を形成する（図２（Ｂ−２）参照）。
【００８６】
本実施の形態において、絶縁層１２１は、単結晶半導体基板１００上に設けられた酸化膜１３２と貼り合わされる層（接合層）となる。また、ベース基板としてガラス基板を用いた場合、絶縁層１２１は、後にベース基板上に単結晶構造を有する単結晶半導体層を設けた際に、ベース基板に含まれるＮａ（ナトリウム）等の不純物が単結晶半導体層に拡散することを防ぐためのバリア層として機能する。
【００８７】
また、絶縁層１２１は接合層となるため、接合不良を抑制するために絶縁層１２１の表面を平滑にしておくことが好ましい。具体的には、絶縁層１２１の表面の平均面粗さ（Ｒａ）を０．５ｎｍ以下、自乗平均粗さ（Ｒｍｓ）を０．６０ｎｍ以下、より好ましくは、平均面粗さを０．３５ｎｍ以下、自乗平均粗さを０．４５ｎｍ以下となるように絶縁層１２１を形成することが好ましい。絶縁層１２１の表面を平滑にするためには、例えばパルス変調した電力（高周波電力）を印加してプラズマを生成するプラズマＣＶＤ装置を用いて絶縁層１２１を形成することが好ましいが、必ずしもこの方法に限定されるものではなく、その他のＣＶＤ法、またはスパッタリング法等により形成してもよい。なお、絶縁膜の膜厚は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲とするとよい。
【００８８】
次に、単結晶半導体基板１００の表面とベース基板１２０の表面とを対向させ、酸化膜１３２の表面と絶縁層１２１の表面とを接合させる（図２（Ｃ）参照）。
【００８９】
本実施の形態では、単結晶半導体基板１００とベース基板１２０とを、酸化膜１３２及び絶縁層１２１を介して密着させた後、単結晶半導体基板１００の一箇所に１〜５００Ｎ／ｃｍ２、好ましくは１〜２０Ｎ／ｃｍ２程度の圧力を加える。圧力を加えた部分から酸化膜１３２と絶縁層１２１とが接合しはじめ、自発的に接合が形成され全面に及ぶ。この接合工程は、ファンデルワールス力や水素結合が作用しており、加熱処理を伴わず、常温で行うことができるため、ベース基板１２０としてガラス基板の如き耐熱温度が低い基板を用いることができる。
【００９０】
なお、単結晶半導体基板１００とベース基板１２０との貼り合わせを行う前に、単結晶半導体基板１００上に形成された酸化膜１３２と、ベース基板１２０上に形成された絶縁層１２１の表面処理を予め行うことが好ましい。
【００９１】
表面処理としては、プラズマ処理、オゾン処理、メガソニック洗浄、２流体洗浄（純水や水素添加水等の機能水を窒素等のキャリアガスとともに吹き付ける方法）、またはこれらの方法を適宜組み合わせて行うことができる。特に、酸化膜１３２、絶縁層１２１の少なくとも一方の表面にプラズマ処理を行った後に、オゾン処理、メガソニック洗浄、または２流体洗浄を行うことによって、酸化膜１３２、絶縁層１２１表面の有機物等のゴミを除去し、表面を親水化することができる。この結果、酸化膜１３２と絶縁層１２１の接合強度をさらに向上させることができる。
【００９２】
また、酸化膜１３２と絶縁層１２１を接合させた後、接合強度を増加させるための熱処理を行うことが好ましい。この熱処理の温度は、脆化領域１０４に亀裂を発生させない程度の温度とする。例えば、室温以上４００℃未満の温度範囲で熱処理する。また、この温度範囲で加熱しながら、酸化膜１３２と絶縁層１２１を接合させてもよい。熱処理の加熱手段としては、拡散炉、抵抗加熱炉等の加熱炉、ＲＴＡ（瞬間熱アニール、Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、マイクロ波加熱装置等を用いることができる。
【００９３】
一般的に、酸化膜１３２と絶縁層１２１を接合と同時または接合させた後に熱処理を行うと、接合界面において脱水反応が進行し、接合界面同士が近づき、水素結合の強化や共有結合が形成されることにより接合が強化される。脱水反応を促進させるためには、脱水反応により接合界面に生じる水分を高温で熱処理を行うことにより除去する必要がある。つまり、接合後の熱処理温度が低い場合には、脱水反応で接合界面に生じた水分を効果的に除去できないため、脱水反応が進まず接合強度を十分に向上させることが難しい。
【００９４】
一方で、酸化膜１３２として、塩素原子等を含有させた酸化膜を用いた場合、当該酸化膜１３２が水分を吸収し拡散させることができるため、接合後の熱処理を低温で行う場合であっても、脱水反応で接合界面に生じた水分を酸化膜１３２へ吸収、拡散させ脱水反応を効率良く促進させることができる。この場合、ベース基板１２０としてガラス等の耐熱性が低い基板を用いた場合であっても、酸化膜１３２と絶縁層１２１の接合強度を十分に向上させることが可能となる。また、バイアス電圧を印加してプラズマ処理を行うことにより、酸化膜１３２の表面近傍にマイクロポアを形成し、水分を効果的に吸収し拡散させ、低温であっても酸化膜１３２と絶縁層１２１の接合強度を向上させることができる。
【００９５】
次に、熱処理を行い脆化領域１０４にて分離することにより、ベース基板１２０上に、酸化膜１３２及び絶縁層１２１を介して単結晶半導体層１２４を設ける（図２（Ｄ）参照）。
【００９６】
熱処理を行うことにより、温度上昇によって脆化領域１０４に形成されている微小な孔には、添加された元素が析出し、内部の圧力が上昇する。圧力の上昇により、脆化領域１０４の微小な孔に体積変化が起こり、脆化領域１０４に亀裂が生じるので、脆化領域１０４に沿って単結晶半導体基板１００が劈開する。酸化膜１３２はベース基板１２０に接合しているので、ベース基板１２０上には単結晶半導体基板１００から分離された単結晶半導体層１２４が形成される。なお、ここでの熱処理の温度は、ベース基板１２０の歪み点を越えない温度とする。
【００９７】
この熱処理の加熱手段としては、拡散炉、抵抗加熱炉等の加熱炉、ＲＴＡ（瞬間熱アニール、Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、マイクロ波加熱装置等を用いることができる。例えば、ＲＴＡ装置を用いる場合、加熱温度５５０℃以上７３０℃以下、処理時間０．５分以上６０分以内で行うことができる。
【００９８】
なお、上述したベース基板１２０と酸化膜１３２との接合強度を増加させるための熱処理を行わず、図２（Ｄ）における熱処理のみを行うことにより、酸化膜１３２と絶縁層１２１との接合強度の増加の熱処理工程と、脆化領域１０４における分離の熱処理工程を同時に行ってもよい。
【００９９】
以上の工程により、ベース基板１２０上に酸化膜１３２及び絶縁層１２１を介して単結晶半導体層１２４が設けられたＳＯＩ基板を作製することができる。
【０１００】
本実施の形態で説明した貼り合わせ方法を用いることによって、絶縁層１２１を接合層として用いた場合であっても、ベース基板１２０と単結晶半導体層１２４との接合強度を向上させ、信頼性を向上させることができる。そして、ベース基板１２０としてガラス基板を用いた場合であっても、ベース基板１２０上に形成される単結晶半導体層１２４への不純物の拡散を抑制すると共に、ベース基板１２０と単結晶半導体層１２４とが強固に密着したＳＯＩ基板を形成することができる。
【０１０１】
また、ベース基板側に窒素を含有する絶縁膜を形成し、半導体基板側に塩素等のハロゲンを有する酸化膜を形成することにより、作製工程を簡略化すると共にベース基板との貼り合わせ前に当該半導体基板へ不純物元素が浸入することを抑制することができる。また、半導体基板側に設ける接合層として塩素等のハロゲンを有する酸化膜を形成することにより、接合後の熱処理を低温で行う場合であっても、脱水反応が効率良く促進され、接合強度を向上させることができる。
【０１０２】
なお、分離された単結晶半導体基板１００は、上記実施の形態１で示したようにＳＯＩ基板の製造プロセスにおいて、再利用することができる。
【０１０３】
なお、本実施の形態では、単結晶半導体基板１００上に酸化膜１３２を形成し、ベース基板１２０上に絶縁層１２１を形成する場合を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、単結晶半導体基板１００上に酸化膜１３２と絶縁層１２１（例えば、窒素を含有する絶縁膜）を順に積層させて形成し、酸化膜１３２上に形成された絶縁層１２１の表面とベース基板１２０との表面とを接合させるようにしてもよい。この場合、絶縁層１２１は脆化領域１０４の形成前に設けてもよいし、脆化領域１０４の形成後に設けてもよい。また、酸化膜１３２上に形成された絶縁層１２１上に、さらに酸化膜（例えば、酸化シリコン膜）を形成し、当該酸化膜の表面とベース基板１２０の表面とを接合させるようにしてもよい。
【０１０４】
また、ベース基板１２０から単結晶半導体層１２４への不純物の混入がさほど問題とならないような場合等には、ベース基板１２０上に絶縁層１２１を設けず、単結晶半導体基板１００上に設けられた酸化膜１３２の表面とベース基板１２０の表面とを直接接合させることができる。この場合、絶縁層１２１を設ける工程が省略できるため、プロセスの削減による低コスト化を図ることができる。
【０１０５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、ＳＯＩ基板を用いて半導体装置を作製する方法の一例を説明する。より具体的には、半導体装置として、ｎチャネル型のＴＦＴ、及びｐチャネル型のＴＦＴを作製する方法の一例を説明する。しかしながら、本発明は、本実施の形態で説明する構成に限定されるものではない。
【０１０６】
本実施の形態では、ＳＯＩ基板として図２の工程を用いて作製したＳＯＩ基板を用いる場合について説明する。もちろん、上記実施の形態で示した他の方法で作製したＳＯＩ基板を用いることも可能である。
【０１０７】
図４（Ａ）は、図２を用いて説明した方法で作製されたＳＯＩ基板の断面図である。
【０１０８】
まず、エッチングにより、単結晶半導体層１２４を素子分離して、図４（Ｂ）に示すように半導体層２５１、２５２を形成する。半導体層２５１はｎチャネル型のＴＦＴを構成し、半導体層２５２はｐチャネル型のＴＦＴを構成する。
【０１０９】
次に、図４（Ｃ）に示すように、半導体層２５１、２５２上に絶縁膜２５４を形成する。次に、絶縁膜２５４を介して半導体層２５１上にゲート電極２５５を形成し、半導体層２５２上にゲート電極２５６を形成する。ここで、絶縁膜２５４はゲート絶縁膜としての機能を有する。
【０１１０】
なお、単結晶半導体層１２４のエッチングを行う前に、ＴＦＴのしきい値電圧を制御するために、ホウ素、アルミニウム、ガリウム等のｐ型を付与する不純物元素、またはリン、ヒ素等のｎ型を付与する不純物元素を単結晶半導体層１２４に添加することが好ましい。例えば、ｎチャネル型ＴＦＴが形成される領域にｐ型を付与する不純物元素を添加し、ｐチャネル型ＴＦＴが形成される領域にｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１１１】
次に、図４（Ｄ）に示すように半導体層２５１にｎ型の低濃度不純物領域２５７を形成し、半導体層２５２にｐ型の高濃度不純物領域２５９を形成する。
【０１１２】
具体的には、ｐチャネル型ＴＦＴとなる半導体層２５２をレジストでマスクする。そして、ゲート電極２５５をマスクとして、イオンドーピング法またはイオン注入法によりｎ型を付与する不純物元素を半導体層２５１に添加し、自己整合的にｎ型の低濃度不純物領域２５７を形成する。なお、半導体層２５１のうち、ゲート電極２５５と重なる領域はチャネル形成領域２５８となる。
【０１１３】
次に、半導体層２５２を覆うマスクを除去した後、ｎチャネル型ＴＦＴとなる半導体層２５１をレジストでマスクする。そして、ゲート電極２５６をマスクとして、イオンドーピング法またはイオン注入法によりｐ型を付与する不純物元素を半導体層２５２に添加し、自己整合的にｐ型の高濃度不純物領域２５９を形成する。ここで、ｐ型の高濃度不純物領域２５９は、ソース領域またはドレイン領域として機能する。また、半導体層２５２のうち、ゲート電極２５６と重なる領域はチャネル形成領域２６０となる。
【０１１４】
また、ここでは、ｎ型の低濃度不純物領域２５７を形成した後、ｐ型の高濃度不純物領域２５９を形成する方法を説明したが、先にｐ型の高濃度不純物領域２５９を形成した後、ｎ型の低濃度不純物領域２５７を形成することもできる。
【０１１５】
次に、半導体層２５１を覆うレジストを除去した後、窒化シリコン等の窒素化合物や酸化シリコン等の酸化物を用いた単層構造または積層構造の絶縁膜をプラズマＣＶＤ法等によって形成する。
【０１１６】
次に、この絶縁膜を、ＳＯＩ基板の表面に対して垂直方向となる異方性エッチングすることで、図５（Ａ）に示すように、ゲート電極２５５、２５６の側面に接するサイドウォール絶縁膜２６１、２６２を形成する。この異方性エッチングにより、絶縁膜２５４もエッチングされる。
【０１１７】
次に、図５（Ｂ）に示すように、半導体層２５２をレジスト２６５でマスクする。そして、ゲート電極２５５及びサイドウォール絶縁膜２６１をマスクとして、イオンドーピング法またはイオン注入法によりｎ型を付与する不純物元素を半導体層２５１に添加し、自己整合的にｎ型の高濃度不純物領域２６７を形成する。ここで、ｎ型の高濃度不純物領域２６７は、ソース領域またはドレイン領域として機能する。
【０１１８】
次に、不純物元素の活性化のために加熱処理を行う。以上の工程により、ｎチャネル型のＴＦＴとｐチャネル型のＴＦＴを有する半導体装置を作製することができるが、必要に応じて、以下の工程を追加することが好ましい。
【０１１９】
この加熱処理の後、図５（Ｃ）に示すように、水素を含む絶縁膜２６８を形成する。絶縁膜２６８を形成後、３５０℃以上４５０℃以下の温度による加熱処理を行い、絶縁膜２６８中に含まれる水素を半導体層２５１、２５２中に拡散させる。絶縁膜２６８の形成方法の一例としては、プロセス温度が３５０℃以下のプラズマＣＶＤ法により窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを堆積することで形成できる。半導体層２５１、２５２に水素を供給することで、半導体層２５１、半導体層２５２の層内や、これらの半導体層２５１、半導体層２５２と絶縁膜２５４との界面において捕獲中心となるような欠陥を効果的に補償することができる。
【０１２０】
次に、絶縁膜２６８を覆うように層間絶縁膜２６９を形成する。層間絶縁膜２６９を構成する材料の一例としては、酸化シリコン膜、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜等の無機材料でなる絶縁膜や、ポリイミド、アクリル等の有機樹脂膜を用いることができる。また、層間絶縁膜２６９は単層構造としてもよいし、積層構造膜としてもよい。
【０１２１】
次に、層間絶縁膜２６９にコンタクトホールを形成した後、配線２７０を形成する。この配線２７０は、ソース領域またはドレイン領域に電気的に接続されている。また、配線２７０の形成方法の一例として、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜等の低抵抗金属膜をバリアメタル膜で挟んだ３層構造の導電膜で形成することができる。バリアメタル膜としては、モリブデン、クロム、チタン等を用いることができる。
【０１２２】
本実施の形態では半導体装置の一例としてＴＦＴの作製方法を説明したが、ＴＦＴに加えて、容量、抵抗等の半導体素子を一体として形成することで、高付加価値の半導体装置を作製することができる。
【０１２３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、半導体装置の一例として、マイクロプロセッサについて説明する。図６はマイクロプロセッサ５００の構成例を示すブロック図である。しかしながら、本発明は、本実施の形態で説明する構成に限定されるものではない。
【０１２４】
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  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、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（Ｔｉｍｉｎｇ  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、およびメモリインターフェース５１０を有している。
【０１２５】
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様々な制御を行う。
【０１２６】
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処理する回路であり、割り込み制御部５０４は、割り込み要求の優先度やマスク状態を判断して、割り込み要求を処理する。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５０６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、およびレジスタ制御部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いる。図６に示すように、内部クロック信号ＣＬＫ２は他の回路に入力される。
【０１２７】
次に、非接触でデータの送受信を行う機能、および演算機能を備えた半導体装置の一例を説明する。図７は、このような半導体装置の構成例を示すブロック図である。図７に示す半導体装置は、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）と呼ぶことができる。
【０１２８】
図７に示すように、ＲＦＣＰＵ５１１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５１２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。
【０１２９】
ＲＦＣＰＵ５１１の動作の概要は以下の通りである。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等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、ＲＦＣＰＵ５１１を構成する基板に集積されている必要はなく、他の部品としてＲＦＣＰＵ５１１に組み込むこともできる。
【０１３０】
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。復調回路５１９は、受信信号を復調する回路であり、変調回路５２０は、送信するデータを変調する回路である。
【０１３１】
例えば、復調回路５１９はローパスフィルタで形成され、振幅変調（ＡＳＫ）方式の受信信号を、その振幅の変動をもとに、二値化する。また、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ため、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。
【０１３２】
クロックコントローラ５２３は、電源電圧また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。
【０１３３】
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等に分解される。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への演算命令等が含まれている。
【０１３４】
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５２６、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。
【０１３５】
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演算処理を行い、プログラムを使って、残りの演算を中央処理ユニット５２５が処理する方式を適用できる。
【０１３６】
（実施の形態５）
本実施の形態では、ＳＯＩ基板を用いて表示装置を作製する方法の一例について説明する。しかしながら、本発明は、本実施の形態で説明する構成に限定されるものではない。
【０１３７】
図８は液晶表示装置を説明するための図面である。図８（Ａ）は液晶表示装置の画素の平面図であり、図８（Ｂ）は、Ｊ−Ｋ切断線による図８（Ａ）の断面図である。
【０１３８】
図８（Ａ）に示すように、画素は、単結晶半導体層３２０、単結晶半導体層３２０と交差している走査線３２２、走査線３２２と交差している信号線３２３、画素電極３２４、画素電極３２４と単結晶半導体層３２０を電気的に接続する電極３２８を有する。単結晶半導体層３２０は、ベース基板１２０上に設けられた単結晶半導体層から形成された層であり、画素のＴＦＴ３２５を構成する。
【０１３９】
ＳＯＩ基板には上記実施の形態で示したＳＯＩ基板が用いられている。図８（Ｂ）に示すように、ベース基板１２０上に、酸化膜１３２及び絶縁層１２１を介して単結晶半導体層３２０が積層されている。ベース基板１２０としては、ガラス基板を用いることができる。ＴＦＴ３２５の単結晶半導体層３２０は、ＳＯＩ基板の単結晶半導体層をエッチングにより素子分離して形成された膜である。単結晶半導体層３２０には、チャネル形成領域３４０、不純物元素が添加されたｎ型の高濃度不純物領域３４１が形成されている。ＴＦＴ３２５のゲート電極は走査線３２２に含まれ、ソース電極およびドレイン電極の一方は信号線３２３に含まれている。
【０１４０】
層間絶縁膜３２７上には、信号線３２３、画素電極３２４および電極３２８が設けられている。層間絶縁膜３２７上には、柱状スペーサ３２９が形成されている。信号線３２３、画素電極３２４、電極３２８および柱状スペーサ３２９を覆って配向膜３３０が形成されている。対向基板３３２には、対向電極３３３、対向電極を覆う配向膜３３４が形成されている。柱状スペーサ３２９は、ベース基板１２０と対向基板３３２の隙間を維持するために形成される。柱状スペーサ３２９によって形成される隙間に液晶層３３５が形成されている。信号線３２３および電極３２８と高濃度不純物領域３４１との接続部は、コンタクトホールの形成によって層間絶縁膜３２７に段差が生じるので、この接続部では液晶層３３５の液晶の配向が乱れやすい。そのため、この段差部に柱状スペーサ３２９を形成して、液晶の配向の乱れを防ぐ。
【０１４１】
次に、エレクトロルミネセンス表示装置（以下、ＥＬ表示装置という。）について図９を参照して説明する。図９（Ａ）はＥＬ表示装置の画素の平面図であり、図９（Ｂ）は、Ｊ−Ｋ切断線による図９（Ａ）の断面図である。
【０１４２】
図９（Ａ）に示すように、画素は、ＴＦＴでなる選択用トランジスタ４０１、表示制御用トランジスタ４０２、走査線４０５、信号線４０６、および電流供給線４０７、画素電極４０８を含む。エレクトロルミネセンス材料を含んで形成される層（ＥＬ層）が一対の電極間に挟んだ構造の発光素子が各画素に設けられている。発光素子の一方の電極が画素電極４０８である。また、半導体層４０３は、選択用トランジスタ４０１のチャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域が形成されている。半導体層４０４は、表示制御用トランジスタ４０２のチャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域が形成されている。半導体層４０３、４０４は、ベース基板上に設けられた単結晶半導体層１２４から形成された層である。
【０１４３】
選択用トランジスタ４０１において、ゲート電極は走査線４０５に含まれ、ソース電極またはドレイン電極の一方は信号線４０６に含まれ、他方は電極４１０として形成されている。表示制御用トランジスタ４０２は、ゲート電極４１２が電極４１１と電気的に接続され、ソース電極またはドレイン電極の一方は、画素電極４０８に電気的に接続される電極４１３として形成され、他方は、電流供給線４０７に含まれている。
【０１４４】
表示制御用トランジスタ４０２はｐチャネル型のＴＦＴである。図９（Ｂ）に示すように、半導体層４０４には、チャネル形成領域４５１、およびｐ型の高濃度不純物領域４５２が形成されている。なお、ＳＯＩ基板は、実施の形態で作製したＳＯＩ基板が用いられている。
【０１４５】
表示制御用トランジスタ４０２のゲート電極４１２を覆って、層間絶縁膜４２７が形成されている。層間絶縁膜４２７上に、信号線４０６、電流供給線４０７、電極４１１、４１３等が形成されている。また、層間絶縁膜４２７上には、電極４１３に電気的に接続されている画素電極４０８が形成されている。画素電極４０８は周辺部が絶縁性の隔壁層４２８で囲まれている。画素電極４０８上にはＥＬ層４２９が形成され、ＥＬ層４２９上には対向電極４３０が形成されている。補強板として対向基板４３１が設けられており、対向基板４３１は樹脂層４３２によりベース基板１２０に固定されている。
【０１４６】
ＥＬ表示装置の階調の制御は、発光素子の輝度を電流で制御する電流駆動方式と、電圧でその輝度を制御する電圧駆動方式とがあるが、電流駆動方式は、画素ごとでトランジスタの特性値の差が大きい場合、採用することは困難であり、そのためには特性のばらつきを補正する補正回路が必要になる。ＳＯＩ基板の作製工程を含む製造方法でＥＬ表示を作製することで、選択用トランジスタ４０１および表示制御用トランジスタ４０２は画素ごとに特性のばらつきがなくなるため、電流駆動方式を採用することができる。
【０１４７】
（実施の形態６）
本実施の形態では、ＳＯＩ基板を搭載した電子機器の具体例について説明する。しかしながら、本発明は、本実施の形態で説明する構成に限定されるものではない。
【０１４８】
電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機、電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的には、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）、ブルーレイディスク（Ｂｌｕ―ｒａｙ  Ｄｉｓｋ）等の記録媒体に記憶された音声データを再生し、かつ記憶された画像データを表示可能な表示装置）等が含まれる。それらの一例を図１０に示す。
【０１４９】
図１０は、本発明を適用した携帯電話の一例であり、図１０（Ａ）が正面図、図１０（Ｂ）が背面図、図１０（Ｃ）が２つの筐体をスライドさせたときの正面図である。携帯電話７００は、筐体７０１及び筐体７０２二つの筐体で構成されている。携帯電話７００は、携帯電話と携帯情報端末の双方の機能を備えており、コンピュータを内蔵し、音声通話以外にも様々なデータ処理が可能な所謂スマートフォンである。
【０１５０】
携帯電話７００は、筐体７０１及び筐体７０２で構成されている。筐体７０１においては、表示部７０３、スピーカ７０４、マイクロフォン７０５、操作キー７０６、ポインティングデバイス７０７、表面カメラ用レンズ７０８、外部接続端子ジャック７０９及びイヤホン端子７１０等を備え、筐体７０２においては、キーボード７１１、外部メモリスロット７１２、裏面カメラ７１３、ライト７１４等により構成されている。また、アンテナは筐体７０１に内蔵されている。
【０１５１】
また、携帯電話７００には、上記の構成に加えて、非接触型ＩＣチップ、小型記録装置、赤外線通信機能、ＵＳＢポート、テレビワンセグ受信機能、イヤホンジャック等を適宜備えたものであってもよい。
【０１５２】
重なり合った筐体７０１と筐体７０２（図１０（Ａ）に示す）は、スライドさせることが可能であり、スライドさせることで図１０（Ｃ）のように展開する。表示部７０３には、実施の形態２及び実施の形態３で説明した表示装置の作製方法を適用した表示パネルまたは表示装置を組み込むことが可能である。携帯電話７００は、表示部７０３と表面カメラ用レンズ７０８を同一の面に備えているため、テレビ電話としての使用が可能である。また、筐体７０２の裏面（図１０（Ｂ））には、裏面カメラ７１３及びライト７１４が備えられており、表示部７０３をファインダーとして用いることで静止画及び動画の撮影が可能である。
【０１５３】
また、表示部７０３にタッチパネルとしての機能を付加した場合、携帯電話７００の使用者は直感で操作することができるようになるため、好ましい。携帯電話７００を直感で操作できることにより、お年寄りや子供も容易に取り扱うことができるので、幅広い年齢層に利用してもらうことが可能となる。なお、表示部にタッチパネルとしての機能を付加する構成は、携帯電話に限らず、表示部を有する電子機器であれば適用可能である。例えば、上述した電子機器である、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ナビゲーションシステム、音響再生装置、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末、記録媒体を備えた画像再生装置の表示部に適用可能である。
【０１５４】
なお、表示部７０３にタッチパネルとしての機能を付加する方法の一例としては、実施の形態９で説明した液晶表示装置またはＥＬ表示装置の画素が設けられている領域内に、フォトセンサ等の素子を形成する方法が挙げられる。
【０１５５】
図１０において説明したこれらの電子機器は、上述したトランジスタ及び表示装置の作製方法を適宜用いて作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図。
【図２】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図。
【図３】単結晶半導体層の表面粗さを示す図。
【図４】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図。
【図５】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図。
【図６】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図。
【図７】ＳＯＩ基板を用いた半導体装置の一例を示すブロック図。
【図８】ＳＯＩ基板を用いた表示装置の一例を示す上面図及び断面図。
【図９】ＳＯＩ基板を用いた表示装置の一例を示す上面図及び断面図。
【図１０】ＳＯＩ基板を搭載した電子機器の一例を示す外観図。
【符号の説明】
【０１５７】
１００    単結晶半導体基板
１０２    絶縁層
１０３    イオン
１０４    脆化領域
１２０    ベース基板
１２１    絶縁層
１２４    単結晶半導体層
１３０    レーザ光
１３２    酸化膜
【図１】
2010147313.tif 000003
【図２】
2010147313.tif 000004
【図３】
2010147313.tif 000005
【図４】
2010147313.tif 000006
【図５】
2010147313.tif 000007
【図６】
2010147313.tif 000008
【図７】
2010147313.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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