(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板配置領域に複数の開口が設けられた基板支持台と、前記複数の開口の各々に配置された基板支持機構と、前記基板支持機構を昇降させる昇降機構と、前記基板支持台に対する前記基板支持機構と前記昇降機構の位置を調節する位置調節機構と、を有する基板貼り合わせ室の前記基板配置領域に第１の基板を配置し、
前記第１の基板の上方に、前記第１の基板と接触しないように第２の基板を配置し、
前記基板支持機構を上昇させることにより、前記第１の基板を上昇させ、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を一定以下とした後、
前記基板支持機構を用いて前記第１の基板の角部の一に圧力を加えることで、前記圧力を加えた角部の一から前記第１の基板と前記第２の基板の貼り合わせを行い、
前記貼り合わせの後、前記第１の基板と前記第２の基板を搬送する前に、１５０℃以上４５０℃以下の加熱処理を施すことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記角部の一に加える圧力を徐々に大きくすることを特徴とする半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は、半導体基板の製造方法及び半導体基板の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、バルク状のシリコン基板に代わり、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を使った集積回路が開発されている。絶縁層上に形成された薄い単結晶シリコン層の特長を生かすことで、集積回路中のトランジスタ同士を完全に分離して形成することができ、またトランジスタを完全空乏型とすることができるため、高集積、高速駆動、低消費電力など付加価値の高い半導体集積回路が実現できる。
【０００３】
ＳＯＩ基板を製造する方法の１つに、水素イオン注入と剥離を組み合わせた、水素イオン注入剥離法が知られている。水素イオン注入剥離法の代表的な工程を以下に示す。
【０００４】
はじめに、シリコン基板に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イオン注入層を形成する。次に、ベース基板となる別のシリコン基板を酸化して酸化珪素膜を形成する。その後、水素イオンを注入したシリコン基板と、別のシリコン基板の酸化珪素膜とを密着させて、２枚のシリコン基板を貼り合わせる。そして、加熱処理を行うことにより、イオン注入層を劈開面として一方のシリコン基板を劈開させる。
【０００５】
水素イオン注入剥離法を用いて、ガラス基板上に単結晶シリコン層を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、イオン注入によって形成された欠陥層や、剥離面の数ｎｍ〜数十ｎｍの段差を除去するために、剥離面を機械研磨している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０９７３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、基板同士を貼り合わせて新たな半導体基板を製造する際の問題点の一つとして、貼り合わせ不良の問題が挙げられる。貼り合わせは、基板同士を密着させて圧力を加えることにより行われるが、貼り合わせに係る表面の状態、貼り合わせ時の圧力のかけ方などよってその状態は大きく変動する。例えば、基板の全面に均一な圧力をかけて貼り合わせを行う場合には、複数の領域から同時に接合が進行するため、空気の閉じこめや界面の不整合などによる接合不良が生じる可能性が高い。
【０００８】
また、貼り合わせ後における基板剥離の問題も深刻である。例えば、ガラス基板などの撓みやすい基板にシリコン基板を貼り合わせる場合には、貼り合わせ後における搬送の際のガラス基板の撓みにより基板の剥離が生じる可能性が高い。これは、ガラス基板とシリコン基板の撓み方の違いにより生じるものである。
【０００９】
これらの問題は、一のベース基板に複数のシリコン基板を貼り合わせ、面積が大きい半導体基板を製造するような場合にはより深刻化する。面積が大きくなるほど多数のシリコン基板を貼り合わせる必要が生じ、また、面積が大きくなるほどベース基板の撓み量が増大するためである。
【００１０】
上述の問題点に鑑み、貼り合わせに係る不良を低減した均質な半導体基板を提供することを課題の一とする。又は、上記半導体基板を歩留まり良く製造することを課題の一とする。又は、該製造方法に適した半導体基板の製造装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書等（少なくとも明細書、特許請求の範囲、図面を含む）において開示する発明の一態様は、上記課題を解決するため、以下に示す工程により半導体基板を製造する。
【００１２】
本明細書等において開示する発明の一態様は、基板配置領域に複数の開口が設けられた基板支持台と、複数の開口の各々に配置された基板支持機構と、基板支持機構を昇降させる昇降機構と、基板支持台に対する基板支持機構と昇降機構の位置を調節する位置調節機構と、を有する基板貼り合わせ室の基板配置領域に第１の基板を配置し、第１の基板の上方に、第１の基板と接触しないように第２の基板を配置し、基板支持機構を上昇させることにより、第１の基板と第２の基板を接触させて、第１の基板と第２の基板の貼り合わせを行い、貼り合わせの後、第１の基板と第２の基板を搬送する前に、１５０℃以上４５０℃以下の加熱処理を施すことを特徴とする半導体基板の製造方法である。
【００１３】
本明細書等において開示する発明の別の一態様は、基板配置領域に複数の開口が設けられた基板支持台と、複数の開口の各々に配置された基板支持機構と、基板支持機構を昇降させる昇降機構と、基板支持台に対する基板支持機構と昇降機構の位置を調節する位置調節機構と、を有する基板貼り合わせ室の基板配置領域に第１の基板を配置し、第１の基板の上方に、第１の基板と接触しないように第２の基板を配置し、基板支持機構を上昇させることにより、第１の基板を上昇させ、第１の基板と第２の基板との間隔を一定以下（例えば、１ｍｍ以下）とした後、基板支持機構を用いて第１の基板の角部の一に圧力を加えることで、圧力を加えた角部の一から第１の基板と第２の基板の貼り合わせを行い、貼り合わせの後、第１の基板と第２の基板を搬送する前に、１５０℃以上４５０℃以下の加熱処理を施すことを特徴とする半導体基板の製造方法である。
【００１４】
上記において、基板支持台には基板配置領域が複数設けられており、第２の基板に対して、複数の第１の基板の貼り合わせを行うこととしても良い。また、上記において、角部の一に加える圧力を徐々に大きくする構成としても良い。
【００１５】
また、第１の基板及び第２の基板（の表面）に対して超音波洗浄（周波数が５０ｋＨｚ乃至５ＭＨｚの、いわゆるメガソニック洗浄を含む）及び水酸基等の親水基を付加する薬液処理（例えば、オゾン水や、アンモニア水と過酸化水素水（と水）との混合溶液などを用いた処理。酸化剤を用いた処理としても良い。）を施した後、第１の基板と第２の基板との貼り合わせを行う構成とすることもできる。
【００１６】
また、本明細書等において開示する発明の別の一態様では、上記課題を解決するため、以下に示す製造装置を提供する。
【００１７】
本明細書等において開示する発明の別の一態様は、第１の基板の配置領域に複数の開口が設けられた基板支持台と、複数の開口の各々に配置された第１の基板の支持機構と、支持機構を昇降させることにより、第１の基板と、第１の基板の上方に配置される第２の基板との距離を変化させる昇降機構と、基板支持台に対する支持機構と昇降機構の位置を調節することにより、第１の基板と第２の基板との相対的な位置関係を調節する位置調節機構と、第１の基板及び第２の基板を加熱する機構を備えたことを特徴とする半導体基板の製造装置である。
【００１８】
上記において、基板支持台には、第１の基板の配置領域が複数設けられている構成としても良い。また、昇降機構は、複数の開口の各々に配置された支持機構を独立して昇降させることが可能な機構であることが好ましい。また、昇降機構は、気体の圧力を用いて支持機構を昇降させる機構であることが好ましい。なお、支持機構の第１の基板と接触する部分は、弾性体からなる構成とすることもできる。
【００１９】
また、上記において、第１の基板に対して超音波洗浄（周波数が５０ｋＨｚ乃至５ＭＨｚの、いわゆるメガソニック洗浄を含む）及び親水基を付加する薬液処理（例えば、オゾン水や、アンモニア水と過酸化水素水（と水）との混合溶液などを用いた処理。酸化剤を用いた処理としても良い。）を施すための処理室と、第２の基板に対して超音波洗浄（周波数が５０ｋＨｚ乃至５ＭＨｚの、いわゆるメガソニック洗浄を含む）及び親水基を付加する薬液処理（例えば、オゾン水や、アンモニア水と過酸化水素水（と水）との混合溶液などを用いた処理。酸化剤を用いた処理としても良い。）を施すための処理室と、第１の基板を搬送する搬送機構と、第２の基板を搬送する搬送機構と、を備えた構成としても良い。
【発明の効果】
【００２０】
上述のように、本明細書等において開示する発明の一態様では、基板の角部の一に圧力を加えることで貼り合わせを行っている。これにより、空気の閉じ込めや界面の不整合などによる接合不良が生じる可能性を低減することができる。また、貼り合わせ後、搬送前に、基板同士の接合を強化するための加熱処理を施している。これにより、搬送される際のベース基板の撓みに起因する基板の剥離を抑制することができる。すなわち、本明細書等において開示する製造方法及び製造装置により、貼り合わせに係る不良を低減し、半導体基板を歩留まり良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】半導体基板の製造方法について示す図である。
【図２】半導体基板の製造装置について示す図である。
【図３】基板の貼り合わせの様子を説明する図である。
【図４】半導体基板の製造方法について示す図である。
【図５】半導体基板の製造装置について示す図である。
【図６】基板の貼り合わせの様子を説明する図である。
【図７】半導体基板の製造装置について示す図である。
【図８】半導体基板の製造装置について示す図である。
【図９】半導体基板の製造装置について示す図である。
【図１０】半導体基板の製造装置について示す図である。
【図１１】半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１２】半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１３】半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１４】半導体装置の平面図及び断面図である。
【図１５】半導体装置の平面図及び断面図である。
【図１６】半導体装置の構成を示す図である。
【図１７】半導体装置の構成を示す図である。
【図１８】半導体装置を用いた電子機器を示す図である。
【図１９】半導体装置を用いた電子機器を示す図である。
【図２０】半導体装置の用途を示す図である。
【図２１】半導体基板の製造装置について示す図である。
【図２２】基板の貼り合わせの様子を説明する図である。
【図２３】薄膜トランジスタの製造方法の一例について説明する断面図である。
【図２４】薄膜トランジスタの製造方法の一例について説明する断面図である。
【図２５】薄膜トランジスタの製造方法の一例について説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定されず、本明細書等において開示する発明の趣旨から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施の形態に係る構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を用い、その繰り返しの説明は省略する。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すものとする。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、半導体基板の製造方法の一例について、図１乃至４を参照して説明する。
【００２４】
はじめに、ベース基板１００を用意する（図１（Ａ）参照）。ベース基板１００には、液晶表示装置などに使用されている透光性を有するガラス基板を用いることができる。ガラス基板としては、歪み点が５８０℃以上（好ましくは、６００℃以上）であるものを用いると良い。また、ガラス基板は無アルカリガラス基板であることが好ましい。無アルカリガラス基板には、例えば、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などのガラス材料が用いられている。
【００２５】
なお、ベース基板１００としては、ガラス基板の他、セラミック基板、石英基板やサファイア基板などの絶縁体でなる絶縁性基板、珪素などの半導体材料でなる半導体基板、金属やステンレスなどの導電体でなる導電性基板などを用いることもできる。
【００２６】
本実施の形態においては示さないが、ベース基板１００の表面に絶縁層を形成しても良い。該絶縁層を設けることにより、ベース基板１００に不純物（アルカリ金属やアルカリ土類金属など）が含まれている場合であっても、当該不純物が半導体層へ拡散することを防止できる。絶縁層は単層構造でも良いし積層構造でも良い。絶縁層を構成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、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、窒化酸化アルミニウムなどを挙げることができる。
【００２７】
なお、本明細書において、酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い物質であり、また、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い物質をいう。例えば、酸化窒化珪素とは、酸素が５０原子％以上７０原子％以下、窒素が０．５原子％以上１５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が０．１原子％以上１０原子％以下の範囲で含まれる物質とする。また、窒化酸化珪素とは、酸素が５原子％以上３０原子％以下、窒素が２０原子％以上５５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が１０原子％以上２５原子％以下の範囲で含まれる物質とする。但し、上記範囲は、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）や水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合のものである。また、構成元素の含有比率の合計は１００原子％を超えない。
【００２８】
次に、単結晶半導体基板１１０を用意する（図１（Ｂ）参照）。単結晶半導体基板１１０としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの第４属元素、または、シリコンゲルマニウム、炭化シリコンなどの化合物でなる半導体基板を用いることができる。もちろん、ガリウムヒ素、インジウムリンなどの化合物半導体でなる基板を用いてもよい。本実施の形態においては、単結晶半導体基板１１０として、単結晶シリコン基板を用いることとする。単結晶半導体基板１１０のサイズや形状に制限は無いが、例えば、８インチ（２００ｍｍ）、１２インチ（３００ｍｍ）、１８インチ（４５０ｍｍ）といった円形の半導体基板を、矩形に加工して用いると良い。なお、本明細書において、単結晶とは、結晶構造が一定の規則性を持って形成されており、どの部分においても結晶軸が同じ方向を向いているものをいう。つまり、欠陥の多少については問わないものとする。
【００２９】
単結晶半導体基板１１０を洗浄した後、単結晶半導体基板１１０表面に絶縁層１１２を形成する。絶縁層１１２を設けない構成とすることもできるが、後のイオン照射の際の単結晶半導体基板１１０の汚染、表面の損傷、表面のエッチング等を防ぐためには、絶縁層１１２を設けることが好ましい。絶縁層１１２の厚さは０．５ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすると良い。
【００３０】
絶縁層１１２を構成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化ゲルマニウム、酸化窒化ゲルマニウム、窒化酸化ゲルマニウムなどの、珪素またはゲルマニウムを組成に含む絶縁材料を挙げることができる。また、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウムなどの金属の酸化物、窒化アルミニウムなどの金属の窒化物、酸化窒化アルミニウムなどの金属の酸化窒化物、窒化酸化アルミニウムなどの金属の窒化酸化物を用いてもよい。絶縁層１１２の形成方法としては、ＣＶＤ法、スパッタ法、単結晶半導体基板１１０の酸化（又は窒化）による方法などがある。
【００３１】
次に、絶縁層１１２を介して、電界で加速されたイオンでなるイオンビーム１３０を単結晶半導体基板１１０に照射し、単結晶半導体基板１１０の表面から所定の深さの領域に、損傷領域１１４を形成する（図１（Ｃ）参照）。損傷領域１１４が形成される領域の深さは、イオンビーム１３０の加速エネルギーとイオンビーム１３０の入射角によって制御することができる。ここで、損傷領域１１４は、イオンの平均侵入深さと同程度の深さの領域に形成されることになる。
【００３２】
上述の損傷領域１１４が形成される深さにより、単結晶半導体基板１１０から分離される単結晶半導体層の厚さが決定される。損傷領域１１４が形成される深さは、単結晶半導体基板１１０の表面から２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、好ましくは３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００３３】
イオンを単結晶半導体基板１１０に照射する際には、イオン注入装置又はイオンドーピング装置を用いることができる。イオン注入装置では、ソースガスを励起してイオン種を生成し、生成されたイオン種を質量分離して、所定の質量を有するイオン種を被処理物に注入する。イオンドーピング装置は、プロセスガスを励起してイオン種を生成し、生成されたイオン種を質量分離せずに被処理物に照射する。なお、質量分離装置を備えているイオンドーピング装置では、イオン注入装置と同様に、質量分離を伴うイオンの照射を行うこともできる。本明細書において、イオン注入装置又はイオンドーピング装置のいずれか一方を特に用いる必要がある場合にのみそれを明記し、特に明記しないときは、いずれの装置を用いてイオンの照射を行っても良いこととする。
【００３４】
イオンドーピング装置を用いる場合のイオンの照射工程は、例えば、以下の条件で行うことができる。
・加速電圧  ５ｋＶ以上１００ｋＶ以下（好ましくは３０ｋＶ以上８０ｋＶ以下）
・ドーズ量  ６×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上４×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下
・ビーム電流密度  ２μＡ／ｃｍ２以上（好ましくは５μＡ／ｃｍ２以上、より好ましくは１０μＡ／ｃｍ２以上）
【００３５】
イオンドーピング装置を用いる場合、イオンの照射工程のソースガスには水素を含むガスを用いることができる。該ガスを用いることによりイオン種としてＨ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋を生成することができる。該ガスをソースガスとして用いる場合には、Ｈ３＋を多く照射することが好ましい。具体的には、イオンビーム１３０に、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋の総量に対してＨ３＋イオンが７０％以上含まれるようにすることが好ましい。また、Ｈ３＋イオンの割合を８０％以上とすることがより好ましい。このようにＨ３＋の割合を高めておくことで、損傷領域１１４に１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の濃度で水素を含ませることが可能である。これにより、損傷領域１１４における分離が容易になる。また、Ｈ３＋イオンを多く照射することで、Ｈ＋、Ｈ２＋を照射するよりもイオンの照射効率が向上する。つまり、イオンの照射にかかる時間を短縮することができる。
【００３６】
イオン注入装置を用いる場合には、質量分離により、Ｈ３＋イオンが注入されるようにすることが好ましい。もちろん、Ｈ２＋を注入してもよい。ただし、イオン注入装置を用いる場合には、イオン種を選択して注入するため、イオンドーピング装置を用いる場合と比較して、イオン照射の効率が低下する場合がある。
【００３７】
イオン照射工程のソースガスには水素を含むガスの他に、ヘリウムやアルゴンなどの希ガス、フッ素ガスや塩素ガスに代表されるハロゲンガス、フッ素化合物ガス（例えば、ＢＦ３）などのハロゲン化合物ガスから選ばれた一種または複数種類のガスを用いることができる。ソースガスにヘリウムを用いる場合は、質量分離を行わなくとも、Ｈｅ＋イオンの割合が高いイオンビーム１３０を作り出すことができる。このようなイオンビーム１３０を用いることで、損傷領域１１４を効率よく形成することができる。
【００３８】
また、複数回のイオン照射工程を行うことで、損傷領域１１４を形成することもできる。この場合、イオン照射工程毎にソースガスを異ならせても良いし、同じソースガスを用いてもよい。例えば、ソースガスとして希ガスを用いてイオン照射を行った後、水素を含むガスをソースガスとして用いてイオン照射を行うことができる。また、初めにハロゲンガス又はハロゲン化合物ガスを用いてイオン照射を行い、次に、水素を含むガスを用いてイオン照射を行うこともできる。
【００３９】
上記の損傷領域１１４を形成した後、絶縁層１１２を除去し、新たに絶縁層１１６を形成する（図１（Ｄ）参照）。ここで、絶縁層１１２を除去するのは、上記のイオン照射の際に、絶縁層１１２が損傷する可能性が高いためである。なお、絶縁層１１２の損傷が問題とならない場合には絶縁層１１２を除去する必要はない。この場合、絶縁層１１２上に新たに絶縁層１１６を形成しても良いし、絶縁層１１６を形成しない構成としても良い。
【００４０】
絶縁層１１６を構成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化ゲルマニウム、酸化窒化ゲルマニウム、窒化酸化ゲルマニウムなどの、珪素またはゲルマニウムを組成に含む絶縁材料を挙げることができる。また、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウムなどの金属の酸化物、窒化アルミニウムなどの金属の窒化物、酸化窒化アルミニウムなどの金属の酸化窒化物、窒化酸化アルミニウムなどの金属の窒化酸化物を用いてもよい。絶縁層１１６の形成方法としては、ＣＶＤ法、スパッタ法、単結晶半導体基板１１０の酸化（又は窒化）による方法などがある。なお、本実施の形態において、絶縁層１１６は単層構造で示しているが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限定して解釈されない。２層以上の積層構造とすることもできる。
【００４１】
絶縁層１１６は、貼り合わせに係る層であるから、その表面は、高い平坦性を有することが好ましい。例えば、表面の算術平均粗さが０．６ｎｍ以下（好ましくは０．３ｎｍ以下）、二乗平均平方根粗さが０．７ｎｍ以下（好ましくは０．４ｎｍ以下）の層を形成する。このような絶縁層１１６としては、例えば、有機シランガスを用いて化学気相成長法により形成される酸化珪素膜を用いることができる。なお、以下では説明の便宜上、図１（Ｄ）に示す構造を基板１６０と呼ぶこととする。
【００４２】
その後、上記のベース基板１００と基板１６０とを貼り合わせる（図１（Ｅ）参照）。具体的には、ベース基板１００及び基板１６０の表面を超音波洗浄（周波数が５０ｋＨｚ乃至５ＭＨｚの、いわゆるメガソニック洗浄を含む）などの方法で洗浄し、親水基を付加する薬液（オゾン水や、アンモニア水と過酸化水素水（と水）との混合溶液など。その他の酸化剤としても良い。）を用いて処理した後、基板支持台１７０の基板配置領域１７２に絶縁層１１６が上になるように基板１６０を配置し、基板１６０上にベース基板１００を配置する。なお、ベース基板１００及び基板１６０の表面に施す処理としては、薬液処理以外にも、例えば酸素プラズマ処理などを挙げることができる。以下、貼り合わせの詳細について説明する。
【００４３】
図２に、貼り合わせの際に用いることができる装置の一例を示す。図２（Ａ）は装置の平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ｂにおける断面図である。
【００４４】
図２に示す装置は、基板１６０が配置される基板支持台１７０及び基板配置領域１７２、基板配置領域１７２に設けられた開口１７４、開口１７４に配置された基板支持機構１７６、基板支持機構１７６を昇降させる昇降機構１７８、基板支持機構１７６及び昇降機構１７８の位置を微調整する位置調節機構１８０などを有している。
【００４５】
ここで、開口１７４及び基板支持機構１７６（その他、付随する昇降機構１７８、位置調節機構１８０など）は、少なくとも基板１６０の角部の一に対応する領域に設けられることが好ましい。貼り合わせは、基板１６０の角部の一に圧力をかけることにより行われるためである。なお、基板１６０が円形である場合など、角部を有さない形状である場合には、基板１６０の周辺部に対応する領域に開口１７４、基板支持機構１７６など設ける構成とすればよい。つまり、「角部の一」を単に「周辺部」と読み替えることができる。
【００４６】
なお、図中には示していないが、装置内に加熱処理手段を有することが好ましい。装置内に加熱処理手段を有することにより、貼り合わせの直後に加熱処理を施して、貼り合わせを強化することができる。もちろん、装置外に加熱処理手段を設ける構成としても構わない。また、基板支持機構１７６は、基板１６０を吸着する機構を有していることが好ましい。例えば、基板支持機構１７６として吸着口が設けられたリフトピンなどを用いることができる。
【００４７】
なお、本明細書等において開示する装置は図２の構成に限定して解釈されるものではない。例えば、基板支持台１７０には基板が配置される溝（基板配置領域１７２）が形成されているが、ベース基板１００や基板１６０を固定することができれば該溝を形成することに限られない。また、本実施の形態においては、基板支持機構１７６を円柱状としたがこれに限定されるものではない。開口１７４の形状や配置等についても、適宜変更可能である。
【００４８】
次に、図２に示す装置を用いた貼り合わせの手順について、図３を用いて説明する。はじめに、基板支持台１７０の基板配置領域１７２に基板１６０を配置する（図３（Ａ）参照）。この時、基板支持機構１７６は、基板支持機構１７６に基板１６０を配置した際に基板１６０と基板支持台１７０とが接触しない高さ（例えば、基板１６０と基板支持台１７０との間隔が１ｍｍ乃至３ｍｍ程度となる高さ）にまで上昇している。なお、基板支持機構１７６が基板１６０を吸着する機構を有している場合には、基板支持機構１７６が基板１６０を吸着することにより基板支持機構１７６と基板１６０との位置関係が固定される。また、図３（Ａ）は図２（Ａ）のＡ−Ｂにおける断面図に対応している。
【００４９】
その後、位置調節機構１８０により、基板１６０の貼り合わせに係る位置（ベース基板１００と基板１６０との相対的な位置関係）が微調整される。なお、該微調整は、ベース基板１００を配置した後に、ベース基板１００に付したマーカー等を基準として行うようにしても良い。この場合には、例えば、マーカーの位置をアライメント用のカメラを用いて検出する方法などを用いることができる。位置調節機構１８０として、例えば、４本の直動アクチュエータを組み合わせて用いることにより、ｘ方向、ｙ方向、θ方向の微調整が可能となる。
【００５０】
なお、基板１６０を配置する前に、基板支持台１７０等の表面を洗浄しておくことが好ましい。特に、ベース基板１００や基板１６０と接触する部分については、貼り合わせ工程におけるベース基板１００及び基板１６０の汚染を防ぐために洗浄しておくことが好ましい。
【００５１】
その後、基板１６０上にベース基板１００を配置する（図３（Ｂ）参照）。本実施の形態においては、ベース基板１００が基板支持台１７０に接するように配置される構成を示しているが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限られない。例えば、ベース基板１００を支持する機構を別途用いて、ベース基板１００を配置する構成としても良い。また、ベース基板１００の位置ずれを防止する機構などを設けておいても良い。
【００５２】
ベース基板１００が配置された後には、基板支持機構１７６を上昇させて、ベース基板１００と基板１６０との間隔（距離）を可能な限り小さくする。具体的には、例えば、該間隔を１ｍｍ以下とすれば良く、好ましくは０．８ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下とする。なお、該間隔は昇降機構１７８の位置合わせ精度に大きく依存するため、可能な限り小さい値であれば特に限定されない。ここで、ベース基板１００と基板１６０との間隔を可能な限り小さくするのは、貼り合わせ時の基板１６０の撓みにより、貼り合わせ不良が発生することを防止するためである。つまり、ベース基板１００及び基板１６０の間隔がほぼゼロ（すなわち、接触直前の状態）が理想的であると言える。
【００５３】
次に、基板支持機構１７６を用いて基板１６０の角部の一に圧力を加え、圧力を加えた角部の一からベース基板１００と基板１６０の貼り合わせを行う（図３（Ｃ）参照）。具体的には、基板１６０の角部の一に対応する基板支持機構１７６（以下、「加圧用の基板支持機構」という）をさらに上昇させて、ベース基板１００と基板１６０を接触させ、その後、接触界面に係る圧力を徐々に大きくすることで貼り合わせを行う。ここで、接触界面に掛かる圧力を徐々に大きくするのは、急激な圧力を加えた場合には貼り合わせ不良の発生確率が高まるためである。このように、角部の一から貼り合わせを開始することにより、最初に貼り合わせが開始された領域から周辺に向かって貼り合わせが進行し、最終的には基板１６０全体がベース基板１００と貼り合わせられることになる。なお、ベース基板１００と基板１６０との間隔を設けている場合には、上記加圧用の基板支持機構の上昇に伴い、加圧用の基板支持機構以外の基板支持機構１７６を上昇させる構成としても良い。ただし、この場合であっても、加圧用の基板支持機構以外の基板支持機構１７６は、ベース基板１００と基板１６０との接触界面に圧力を加えないことが重要である。また、図には示していないが、貼り合わせ時におけるベース基板１００の浮き上がりを防止する機構を設けておくことが好ましい。ベース基板１００の浮き上がりを防止する機構としては、例えば、ベース基板１００を基板支持台１７０に押しつけておくための留め具などが挙げられる。
【００５４】
ここで、接触界面に掛かる圧力を徐々に大きくするためには、例えば、エアシリンダの様な機構を昇降機構１７８として用いて基板支持機構１７６の昇降を行う構成とすればよい。空気圧を用いて基板支持機構１７６を昇降させることにより、ベース基板１００と基板１６０との接触界面に急激な圧力が加わることを防止できるため、貼り合わせを良好に行うことができるようになる。また、基板支持機構１７６の基板１６０と接触する部分を、弾性体を用いて形成する構成としても良い。この場合にも、同様に、急激な圧力が加わることを防止することができる。なお、本実施の形態における基板の貼り合わせは、急激な圧力変化を伴わないことを技術的特徴の一とするものであるから、急激な圧力変化を伴わない構成であれば他の構成を適宜使用することが可能であり、上記の構成に限定して解釈されるものではない。
【００５５】
なお、貼り合わせにはファン・デル・ワールス力や水素結合などが関与しており、これらの貼り合わせに係るメカニズムを最大限に利用する方法を用いることが好ましい。例えば、貼り合わせを行う前に、ベース基板１００及び基板１６０の表面に親水基を付加する薬液（オゾン水や、アンモニア水と過酸化水素水（と水）との混合溶液など。その他の酸化剤としても良い。）を用いた処理や、酸素プラズマ処理などを施すことにより、その表面を親水性にする方法がある。該処理によって、ベース基板１００及び基板１６０の表面に親水基が付加されるため、貼り合わせ界面に多数の水素結合を形成することができるようになる。つまり、貼り合わせの強度を向上させることができる。
【００５６】
なお、貼り合わせの際の雰囲気は、大気雰囲気、窒素雰囲気のような不活性雰囲気、酸素やオゾンを含む雰囲気、または減圧雰囲気とすることができる。不活性雰囲気中、又は酸素やオゾンを含む雰囲気中で貼り合わせを行うことにより、ベース基板１００及び基板１６０の表面に付加された親水基を有効に利用した貼り合わせが可能である。一方で、減圧雰囲気において貼り合わせを行うことも可能である。この場合には、雰囲気中の汚染物による影響を低減することができるため、貼り合わせに係る界面を清浄に保つことができる。また、貼り合わせの際の空気の閉じ込めを低減することができる。
【００５７】
次に、貼り合わせられたベース基板１００及び基板１６０に対して加熱処理を施して、貼り合わせを強固なものとする。当該加熱処理は、装置内に加熱処理手段が設けられている場合には該加熱処理手段を用いて行い、装置内に加熱処理手段が設けられていない場合であっても、できる限り基板の搬送を避け、貼り合わせ直後に行うようにする。貼り合わせ後、加熱処理前に基板の搬送を行う場合には、ベース基板１００の撓みなどにより基板１６０が剥離する可能性が極めて高くなるためである。本実施の形態においては装置内の加熱処理手段を用いて行う場合について示すこととする。
【００５８】
上記加熱処理は、基板１６０の下方及びベース基板１００の上方に設けられたヒーターを用いて行うことができる。貼り合わせられた基板の一方のみを加熱する場合には、ベース基板１００と基板１６０に温度差が生じ、基板に撓みが生じる可能性が高まるためである。一方で、このような撓みが問題とならない場合には、上方又は下方のいずれか一方のヒーターを用いた加熱であっても構わない。加熱温度は、ベース基板の耐熱温度以下、かつ、損傷領域における分離が生じない温度とする必要がある。例えば、１５０℃以上４５０℃以下、好ましくは２００℃以上４００℃以下とすることができる。処理時間は、１分以上（好ましくは３分以上）とすれば良いが、処理速度と貼り合わせ強度との関係から最適な条件を適宜設定すればよい。本実施の形態においては、２００℃、２時間の加熱処理を施すこととする。なお、基板の貼り合わせに係る領域にのみマイクロ波を照射することで、局所的に加熱することも可能である。なお、基板同士の貼り合わせ強度に問題がない場合には、上記加熱処理を省略しても良い。この場合には、装置内に加熱手段を設ける必要はない。
【００５９】
その後、基板支持機構１７６が下降し、基板１６０と基板支持機構１７６が分離して、ベース基板１００と基板１６０の貼り合わせが終了する（図３（Ｄ）参照）。
【００６０】
次に、ベース基板１００と基板１６０が貼り合わせられた基板を上記装置から取り出し、基板１６０を、絶縁層１１６及び単結晶半導体層１１８と、単結晶半導体基板１２０とに分離する（図１（Ｆ）参照）。基板１６０の分離は、加熱処理により行う。該加熱処理の温度は、ベース基板１００の耐熱温度を目安にすることができる。例えば、ベース基板１００としてガラス基板を用いる場合には、加熱温度は４００℃以上ガラスの歪み点以下とすることが好ましい。なお、本実施の形態においては、６００℃、２時間の加熱処理を施すこととする。
【００６１】
上述のような加熱処理を行うことにより、損傷領域１１４に形成された微小な空孔の体積変化が生じ、損傷領域１１４に亀裂が生ずる。その結果、損傷領域１１４に沿って単結晶半導体基板１１０が分離する。絶縁層１１６はベース基板１００と貼り合わせられているので、ベース基板１００上には単結晶半導体基板１１０から分離された単結晶半導体層１１８が残存することになる。また、この加熱処理で、ベース基板１００と絶縁層１１６の接合界面が加熱されるため、接合界面に共有結合が形成され、ベース基板１００と絶縁層１１６の結合力が一層向上する。
【００６２】
以上により、ベース基板１００上に単結晶半導体層１１８を有する半導体基板が形成される。該半導体基板は、ベース基板１００上に、絶縁層１１６、単結晶半導体層１１８が順に積層された構成となっている。
【００６３】
上述のようにして形成された単結晶半導体層１１８の表面には、分離工程やイオン照射工程による欠陥が存在し、また、その平坦性が損なわれている。このような平坦性が低い（つまり、凹凸が大きい）単結晶半導体層１１８の表面に、薄く、且つ、高い絶縁耐圧のゲート絶縁層を形成することは困難である。そのため、単結晶半導体層１１８の平坦化処理を行う。また、単結晶半導体層１１８に欠陥が存在する場合には、ゲート絶縁層との界面における局在準位密度が高くなるなどトランジスタの性能及び信頼性に悪影響を与えるため、単結晶半導体層１１８の欠陥を減少させる処理を行う。
【００６４】
本実施の形態において、単結晶半導体層１１８の平坦性向上、および欠陥の低減は、単結晶半導体層１１８にレーザー光１３２を照射することで実現される（図４（Ａ）参照）。レーザー光１３２を単結晶半導体層１１８の上面側から照射することで、単結晶半導体層１１８上面を溶融させる。溶融した後、単結晶半導体層１１８が冷却、固化することで、その上面の平坦性が向上した単結晶半導体層１２２が得られる（図４（Ｂ）参照）。なお、ベース基板１００を加熱しながらレーザー光１３２を照射することにより、比較的低いエネルギー密度のレーザー光を用いる場合であっても、欠陥の低減を効果的に進めることができる。
【００６５】
なお、レーザー光１３２の照射による単結晶半導体層１１８の溶融は、部分溶融とすることが好ましい。完全溶融させた場合には、液相となった後の無秩序な核発生により微結晶化し、結晶性が低下するためである。一方、部分溶融では、溶融されていない固相部分から結晶成長が進行する。これにより、半導体層中の欠陥を減少させることができる。ここで、完全溶融とは、単結晶半導体層１１８が絶縁層１１６との界面まで溶融され、液体状態になることをいう。他方、部分溶融とは、この場合、単結晶半導体層１１８の上部は溶融して液相となるが、下部は溶融せずに固相のままであることをいう。
【００６６】
上記レーザー光の照射には、パルス発振レーザーを用いることが好ましい。これは、瞬間的に高エネルギーのパルスレーザー光を発振することができ、部分溶融状態を作り出すことが容易となるためである。発振周波数は、１Ｈｚ以上１０ＭＨｚ以下程度とすることが好ましい。より好ましくは、１０Ｈｚ以上１ＭＨｚ以下である。上述のパルス発振レーザーとしては、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマ（ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ）レーザー、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ３レーザー、ＧｄＶＯ４レーザー、Ｙ２Ｏ３レーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザー、金蒸気レーザー等を用いることができる。なお、部分溶融させるためにはパルス発振レーザーを用いることが好ましいが、これに限定して解釈されるものではない。すなわち、連続発振レーザーの使用を除外するものではない。なお、連続発振レーザーとしては、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ３レーザー、ＧｄＶＯ４レーザー、Ｙ２Ｏ３レーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、ヘリウムカドミウムレーザー等がある。
【００６７】
レーザー光１３２の波長は、単結晶半導体層１１８に吸収される波長とする必要がある。その波長は、レーザー光の表皮深さ（ｓｋｉｎ  ｄｅｐｔｈ）などを考慮して決定すればよい。例えば、２５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲とすることができる。また、レーザー光１３２のエネルギー密度は、レーザー光１３２の波長、レーザー光の表皮深さ、単結晶半導体層１１８の膜厚などを考慮して決定することができる。レーザー光１３２のエネルギー密度は、例えば、３００ｍＪ／ｃｍ２以上８００ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲とすればよい。なお、上記エネルギー密度の範囲は、パルス発振レーザーとしてＸｅＣｌエキシマレーザー（波長：３０８ｎｍ）を用いた場合の一例である。
【００６８】
レーザー光１３２の照射は、大気雰囲気のような酸素を含む雰囲気、または窒素雰囲気やアルゴン雰囲気のような不活性雰囲気で行うことができる。不活性雰囲気中でレーザー光１３２を照射するには、気密性のあるチャンバー内でレーザー光１３２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、レーザー光１３２の被照射面に窒素ガスなどの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。
【００６９】
なお、窒素などの不活性雰囲気で行うほうが、大気雰囲気よりも単結晶半導体層１１８の平坦性を向上させる効果は高い。また、大気雰囲気よりも不活性雰囲気のほうがクラックやリッジの発生を抑える効果が高く、レーザー光１３２の使用可能なエネルギー密度の範囲が広くなる。なお、レーザー光１３２の照射は、減圧雰囲気で行ってもよい。減圧雰囲気でレーザー光１３２を照射した場合には、不活性雰囲気における照射と同等の効果を得ることができる。
【００７０】
上述のようにレーザー光１３２を照射した後には、単結晶半導体層１２２の膜厚を小さくする薄膜化工程を行っても良い。単結晶半導体層１２２の薄膜化には、ドライエッチングまたはウエットエッチングの一方、または双方を組み合わせたエッチング処理（エッチバック処理）を適用すればよい。例えば、単結晶半導体層１２２がシリコン材料からなる層である場合、ＳＦ６と０２をプロセスガスに用いたドライエッチング処理で、単結晶半導体層１２２を薄くすることができる。以上により、薄い単結晶半導体層１２４を有する半導体基板１４０を製造することができる（図４（Ｃ）参照）。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、レーザー光の照射により表面を平坦化等した後でエッチング処理を行う構成を例に挙げているが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限定して解釈されるものではない。例えば、レーザー光の照射前にエッチング処理を行ってもよい。この場合には、エッチング処理により半導体層表面の凹凸や欠陥をある程度低減することができる。また、レーザー光の照射前及び照射後の両方に上記処理を適用しても良い。また、レーザー光の照射と上記処理を交互に繰り返しても良い。このように、レーザー光の照射とエッチング処理を組み合わせて用いることにより、半導体層表面の凹凸、欠陥等を著しく低減することができる。
【００７２】
また、レーザー光１３２を照射する前、又はレーザー光１３２を照射した後に、ベース基板１００の耐熱温度以下における加熱処理を施しても良い。また、上述のエッチング処理や加熱処理などに加えて、又は代えて、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などの平坦化処理を施しても良い。
【００７３】
本明細書等において開示する発明の一態様では、基板の角部の一に圧力を加えることで貼り合わせを行っている。これにより、空気の閉じこめや界面の不整合などによる接合不良が生じる可能性を低減することができる。また、貼り合わせ後、搬送前に、基板同士の接合を強化するための加熱処理を施している。これにより、搬送される際のベース基板の撓みに起因する剥離を抑制することができる。すなわち、上記の製造方法及び製造装置により、貼り合わせに係る不良を低減し、半導体基板を歩留まり良く製造することができる。
【００７４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、複数の単結晶半導体層を有する半導体基板の製造方法について、図５及び６を参照して説明する。なお、本実施の形態に係る半導体基板の製造方法は、実施の形態１に係る半導体基板の製造方法と共通する部分が多い。このため、本実施の形態においては、主として相違する部分について説明するものとし、共通する部分についてはその説明の一部を省略する。
【００７５】
はじめに、実施の形態１に示す方法を用いて、ベース基板１００及び単結晶半導体基板１１０を処理する（図１（Ａ）乃至（Ｄ）参照）。なお、本実施の形態においては、ベース基板１００上に複数の単結晶半導体層を設ける場合について説明する。つまり、本実施の形態に示す製造方法では、複数の単結晶半導体基板１１０を用いることになるため、処理を施した単結晶半導体基板１１０（すなわち基板１６０）を複数用意する点に留意する必要がある。
【００７６】
その後、ベース基板１００と複数の基板１６０の貼り合わせを行う（図１（Ｅ）参照）。なお、図１（Ｅ）は、一のベース基板１００と、一の基板１６０の貼り合わせを示しているが、本実施の形態における貼り合わせは、一のベース基板１００に対して複数の基板１６０を貼り合わせるものである。
【００７７】
図５に、本実施の形態の貼り合わせの際に用いることができる装置の一例を示す。図５（Ａ）は装置の平面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ−Ｂにおける断面図である。
【００７８】
図５に示す装置は、基板１６０が配置される基板支持台１７０及び複数の基板配置領域１７２、複数の基板配置領域１７２の各々に設けられた開口１７４、開口１７４に配置された基板支持機構１７６、基板支持機構１７６を昇降させる昇降機構１７８、基板支持機構１７６及び昇降機構１７８の位置を微調整する位置調節機構１８０などを有している。
【００７９】
ここで、開口１７４及び基板支持機構１７６（その他、付随する昇降機構１７８、位置調節機構１８０などを含む）は、少なくとも基板１６０の角部の一に対応する領域に設けられることが好ましい。貼り合わせは、基板１６０の角部の一に圧力をかけることにより行われるためである。なお、基板１６０が円形である場合など、角部を有さない形状である場合には、基板１６０の周辺部に対応する領域に開口１７４、基板支持機構１７６などを設ける構成とすればよい。つまり、「角部の一」を単に「周辺部」と読み替えることができる。
【００８０】
なお、図中には示していないが、装置内に加熱処理手段を有することが好ましい。装置内に加熱処理手段を有することにより、貼り合わせの直後に加熱処理を施して、貼り合わせを強化することができる。もちろん、装置外に加熱処理手段を設ける構成としても構わない。また、基板支持機構１７６は、基板１６０を吸着する機構を有していることが好ましい。
【００８１】
なお、本明細書等において開示する装置は図５の構成に限定して解釈されるものではない。例えば、基板支持台１７０には基板が配置される複数の溝（基板配置領域１７２）が形成されているが、ベース基板１００及び基板１６０を固定することができれば該溝を形成することに限られない。また、本実施の形態においては、基板支持機構１７６を円柱状としたがこれに限定されるものではない。開口１７４の形状や配置等についても、適宜変更可能である。
【００８２】
次に、図５に示す装置を用いた貼り合わせの手順について、図６を用いて説明する。はじめに、基板支持台１７０の複数の基板配置領域１７２の各々に基板１６０を配置する（図６（Ａ）参照）。この時、基板支持機構１７６は、基板支持機構１７６に基板１６０を配置した際に基板１６０と基板支持台１７０とが接触しない高さ（例えば、基板１６０と基板支持台１７０との間隔が１ｍｍ乃至３ｍｍ程度となる高さ）にまで上昇している。なお、基板支持機構１７６が基板を吸着する機構を有している場合には、基板支持機構１７６が基板１６０を吸着することにより基板支持機構１７６と基板１６０との位置関係が固定される。また、図６（Ａ）は図５（Ａ）のＡ−Ｂにおける断面図に対応している。
【００８３】
そして、位置調節機構１８０により、基板１６０の貼り合わせに係る位置（ベース基板１００と基板１６０との相対的な位置関係）が微調整される。なお、該微調整は、ベース基板１００を配置した後に、ベース基板１００に付したマーカー等を基準として行うことができる。ベース基板１００の端部を基板支持台１７０に設けたマーカー等にあわせるように微調整を行っても良い。位置調節機構１８０として、例えば、４本の直動アクチュエータを組み合わせて用いることにより、ｘ方向、ｙ方向、θ方向の微調整が可能となる。
【００８４】
なお、基板１６０を配置する前に、基板支持台１７０等の表面を洗浄しておくことが好ましい。特に、ベース基板１００や基板１６０と接触する部分については、貼り合わせ工程におけるベース基板１００及び基板１６０の汚染を防ぐために洗浄しておくことが好ましい。
【００８５】
その後、複数の基板１６０上にベース基板１００を配置する（図６（Ｂ）参照）。本実施の形態においては、ベース基板１００が基板支持台１７０に接するように配置される構成を示しているが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限られない。例えば、ベース基板１００を支持する機構を別途用いて、ベース基板１００を配置する構成としても良い。また、ベース基板１００の位置ずれを防止する機構などを設けておいても良い。
【００８６】
ベース基板１００が配置された後には、基板支持機構１７６を上昇させて、ベース基板１００と基板１６０との間隔（距離）を可能な限り小さくする。具体的には、例えば、該間隔を１ｍｍ以下とすれば良く、好ましくは０．８ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下とする。なお、該間隔は昇降機構１７８の位置合わせ精度に大きく依存するため、可能な限り小さい値であれば特に限定されない。ここで、ベース基板１００と基板１６０との間隔を可能な限り小さくするのは、貼り合わせ時の基板１６０の撓みにより、貼り合わせ不良が発生することを防止するためである。つまり、ベース基板１００及び基板１６０の間隔がほぼゼロ（すなわち、接触直前の状態）が理想的であると言える。
【００８７】
次に、基板支持機構１７６を用いて複数の基板１６０の各々の角部の一に圧力を加え、圧力を加えた角部の一からベース基板１００と基板１６０の貼り合わせを行う（図６（Ｃ）参照）。具体的には、基板１６０の角部の一に対応する基板支持機構１７６（以下、「加圧用の基板支持機構」という）をさらに上昇させて、ベース基板１００と基板１６０を接触させ、その後、接触界面に係る圧力を徐々に大きくすることで貼り合わせを行う。ここで、接触界面に掛かる圧力を徐々に大きくするのは、急激な圧力を加えた場合には貼り合わせ不良の発生確率が大きくなるためである。このように、角部の一から貼り合わせを開始することにより、最初に貼り合わせが開始された領域から周辺に向かって貼り合わせが進行し、最終的には基板１６０全体がベース基板１００と貼り合わせられることになる。なお、上記の加圧の際には、加圧用の基板支持機構の上昇に伴い、加圧用の基板支持機構以外の基板支持機構１７６が上昇する構成としても良い。ただし、この場合であっても、加圧用の基板支持機構以外の基板支持機構１７６は、ベース基板１００と基板１６０との接触界面に圧力を加えないことが重要である。また、図には示していないが、貼り合わせ時におけるベース基板１００の浮き上がりを防止する機構を設けておくことが好ましい。ベース基板１００の浮き上がりを防止する機構としては、例えば、ベース基板１００を基板支持台１７０に押しつけておく機構などが挙げられる。
【００８８】
ここで、接触界面に掛かる圧力を徐々に大きくするためには、例えば、エアシリンダの様な機構を昇降機構１７８として用いて基板支持機構１７６の昇降を行う構成とすればよい。空気圧を用いて基板支持機構１７６を昇降させることにより、ベース基板１００と基板１６０との接触界面に急激な圧力が加わることを防止できるため、貼り合わせを良好に行うことができるようになる。また、基板支持機構１７６の基板１６０と接触する部分を、弾性体を用いて形成する構成としても良い。この場合にも、同様に、急激な圧力が加わることを防止することができる。なお、本実施の形態における基板の貼り合わせは、急激な圧力変化を伴わないことを技術的特徴の一とするものであるから、急激な圧力変化を伴わない構成であれば他の構成を適宜使用することが可能であり、上記構成に限定して解釈されるものではない。
【００８９】
なお、貼り合わせにはファン・デル・ワールス力や水素結合などが関与しており、これらの貼り合わせに係るメカニズムを最大限に利用する方法を用いることが好ましい。例えば、貼り合わせを行う前に、ベース基板１００及び基板１６０の表面に親水基を付加する薬液（オゾン水や、アンモニア水と過酸化水素水（と水）との混合溶液など。その他の酸化剤としても良い。）を用いた処理や、酸素プラズマ処理などを施すことにより、その表面を親水性にする方法がある。該処理によって、ベース基板１００及び基板１６０の表面に親水基が付加されるため、貼り合わせ界面に多数の水素結合を形成することができるようになる。つまり、貼り合わせの強度を向上させることができる。
【００９０】
なお、貼り合わせの際の雰囲気は、大気雰囲気、窒素雰囲気のような不活性雰囲気、または減圧雰囲気とすることができる。不活性雰囲気中で貼り合わせを行うことにより、ベース基板１００及び基板１６０の表面に付加された親水基を有効に利用した貼り合わせが可能である。一方で、減圧雰囲気において貼り合わせを行うことも可能である。この場合には、雰囲気中の汚染物による影響を低減することができるため、貼り合わせに係る界面を清浄に保つことができる。また、貼り合わせの際の空気の閉じ込めを低減することができる。
【００９１】
次に、貼り合わせられたベース基板１００及び基板１６０に対して加熱処理を施して、接合を強固なものとする。当該加熱処理は、装置内に加熱処理手段が設けられている場合には該加熱処理手段を用いて行い、装置内に加熱処理手段が設けられていない場合であっても、できる限り基板の搬送を避け、貼り合わせ直後に行うようにする。貼り合わせ後、加熱処理前に基板の搬送を行う場合には、ベース基板１００の撓みなどにより基板１６０が剥離する可能性が極めて高くなるためである。本実施の形態においては装置内の加熱処理手段を用いて行う場合について示すこととする。
【００９２】
上記加熱処理は、基板１６０の下方及びベース基板１００の上方に設けられたヒーターを用いて行うことができる。貼り合わせられた基板の一方のみを加熱する場合には、ベース基板１００と基板１６０に温度差が生じ、基板に撓みが生じる可能性が高まるためである。一方で、このような撓みが問題とならない場合には、上方又は下方のいずれか一方のヒーターを用いた加熱であっても構わない。上記加熱温度は、ベース基板の耐熱温度以下、かつ、損傷領域における分離が生じない温度とする必要がある。例えば、１５０℃以上４５０℃以下、好ましくは２００℃以上４００℃以下とすることができる。処理時間は、１分以上とすることが好ましいが、処理速度と貼り合わせ強度との関係から最適な条件を適宜設定すればよい。本実施の形態においては、２００℃、２時間の加熱処理を施すこととする。なお、基板の貼り合わせに係る領域にのみマイクロ波を照射することで、局所的に加熱することも可能である。なお、基板同士の貼り合わせ強度に問題がない場合には、上記加熱処理を省略しても良い。この場合には、装置内に加熱手段を設ける必要はない。
【００９３】
その後、基板支持機構１７６が下降し、基板１６０と基板支持機構１７６が分離して、ベース基板１００と複数の基板１６０の貼り合わせが終了する（図６（Ｄ）参照）。そしてその後、基板１６０の分離（図１（Ｆ）参照）、レーザー光の照射処理（図４（Ａ）参照）、平坦化処理、薄膜化処理など（図４（Ｂ）、（Ｃ）参照）を施すことにより、ベース基板１００上に複数の単結晶半導体層が設けられた半導体基板が完成する。
【００９４】
本実施の形態では、ベース基板と単結晶半導体基板との接合を強化するための加熱処理を、基板の貼り合わせの後、搬送前に行っている。これにより、ベース基板の撓みに起因する剥離の問題を解消することができる。特に、本実施の形態において示したように面積が大きいベース基板を用いる場合には、搬送時の撓みが大きくなり剥離の問題が深刻化するため、本明細書等において開示する構成は極めて有効であると言える。
【００９５】
なお、本実施の形態においては、一例として、一のベース基板１００に対して４つの基板１６０を貼り合わせる構成について示したが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限られるものではない。ベース基板１００に貼り合わせる基板１６０の数については、ベース基板１００の面積と基板１６０の面積との関係から適宜設定することができる。本実施の形態は、実施の形態１と適宜組み合わせて用いることができる。
【００９６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、単結晶半導体層を有する半導体基板の製造方法の別の一例について、図７を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、貼り合わせの様子及び貼り合わせに係る装置について簡単に説明する。
【００９７】
図７（Ａ）に、本実施の形態における貼り合わせの様子及び貼り合わせに係る装置の一例を示す。ここでは、基板支持台７７０の基板配置領域７７２に基板１６０を配置し、ベース基板１００を、基板支持機構７７６及び昇降機構７７８を有する機構７００を用いて固定している。ここで、基板支持機構７７６はベース基板１００を吸着する機構を備えている。すなわち、図７（Ａ）においては、ベース基板１００は基板支持台７７０と接触していない。貼り合わせの際には、基板支持機構７７６及び昇降機構７７８によってベース基板１００を下降させ、ベース基板１００と基板１６０を接触させて圧力を加える。圧力の加え方としては、ベース基板１００の基板１６０の角部の一に対応する領域に圧力を加える方法などがある。なお、本実施の形態においては、基板支持機構７７６は、ベース基板１００を吸着する機構を有しているが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限られない。例えば、ベース基板１００を支持するための機構（吸着による支持機構に限られない）と、圧力を加えるための機構とが別に設けられた構成であっても良い。吸着によらない支持方法の一例としては、ベース基板１００の周縁部をアームなどによって保持する構成を挙げることができる。
【００９８】
図７（Ｂ）には、貼り合わせの様子及び貼り合わせに係る装置の別の一例を示す。図７（Ｂ）は図７（Ａ）のベース基板１００と基板１６０の位置関係をちょうど入れ替えた構成となっている。具体的には、ベース基板１００が基板支持台７７０上に配置され、基板支持機構７７６及び昇降機構７７８を有する機構７００を用いて基板１６０を固定している。貼り合わせの方法についても図７（Ａ）の場合と同様であり、基板支持機構７７６及び昇降機構７７８によって基板１６０を下降させ、ベース基板１００と基板１６０を接触させて圧力を加える。そして、基板１６０の角部の一に圧力を加えることで、接合が形成される。なお、本実施の形態においては、基板支持機構７７６は、基板１６０を吸着する機構を有しているが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限られない。例えば、基板１６０を支持するための機構と、圧力を加えるための機構とが別に設けられた構成であっても良い。
【００９９】
図７（Ｃ）においては、ベース基板１００を支持する基板支持機構１７６と、基板１６０を支持する基板支持機構７７６とを用いる場合について示している。具体的には、ベース基板１００が基板支持機構１７６上に配置され、基板支持機構７７６及び昇降機構７７８を有する機構７００を用いて基板１６０を固定している。当該構成は、実施の形態１において示した装置と、本実施の形態の図７（Ａ）又は（Ｂ）において示した機構７００とを組み合わせた構成ということもできる。貼り合わせについては、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）と同様に基板１６０の角部の一に対応する領域に圧力を加えることになるが、この際、ベース基板１００側の基板支持機構１７６を固定し、基板１６０側の基板支持機構７７６を用いて圧力を加えても良いし、基板１６０側の基板支持機構７７６を固定し、ベース基板１００側の基板支持機構１７６を用いて圧力を加えても良い。もちろん、基板支持機構１７６及び基板支持機構７７６の両方を用いて圧力を加えることもできる。なお、図７（Ｃ）においては、ベース基板１００を下に、基板１６０を上に配置する場合について示しているが、ベース基板１００と基板１６０との位置関係は入れ替えても良い。
【０１００】
なお、本実施の形態においては、簡単のため、一のベース基板１００と一の基板１６０を貼り合わせる構成について説明しているが、実施の形態２に示したように、一のベース基板１００に対して複数の基板１６０を貼り合わせる構成としても構わない。本実施の形態は、実施の形態１又は２と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１０１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、複数の単結晶半導体層を有する半導体基板の製造方法について、図２１及び２２を参照して説明する。なお、本実施の形態に係る半導体基板の製造方法は、実施の形態１に係る半導体基板の製造方法と共通する部分が多い。このため、本実施の形態においては、主として相違する部分について説明するものとし、共通する部分についてはその説明の一部を省略する。
【０１０２】
はじめに、実施の形態１に示す方法を用いて、ベース基板１００及び単結晶半導体基板１１０を処理する（図１（Ａ）乃至（Ｄ）参照）。なお、本実施の形態においては、ベース基板１００上に複数の単結晶半導体層を設ける場合について説明する。つまり、本実施の形態に示す製造方法では、複数の単結晶半導体基板１１０を用いることになるため、処理を施した単結晶半導体基板１１０（すなわち基板１６０）を複数用意する点に留意する必要がある。
【０１０３】
その後、ベース基板１００と複数の基板１６０の貼り合わせを行う。なお、実施の形態１においては、一のベース基板１００と、一の基板１６０の貼り合わせを示しているが、本実施の形態における貼り合わせは、一のベース基板１００に対して複数の基板１６０を貼り合わせるものである。また、実施の形態１及び２においては、基板１６０を上昇させる形でベース基板１００と基板１６０との貼り合わせを行っているが、本実施の形態では、ベース基板１００を下降させる形で貼り合わせを行う。
【０１０４】
図２１に、本実施の形態の貼り合わせの際に用いることができる装置の一例を示す。図２１（Ａ）は装置の平面図であり、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）のＡ−Ｂにおける断面図である。
【０１０５】
図２１に示す装置は、基板１６０が配置される基板支持台１７０及び複数の基板配置領域１７２、複数の基板配置領域１７２の周辺部に設けられた開口１７４、開口１７４に配置された基板支持機構１７６、基板支持機構１７６を昇降させる昇降機構１７８、基板支持機構１７６及び昇降機構１７８の位置を微調整する位置調節機構１８０などを有している。
【０１０６】
なお、図２１において、開口１７４及び基板支持機構１７６（その他、付随する昇降機構１７８、位置調節機構１８０などを含む）は、複数の基板配置領域１７２の周辺部にのみ設けられているが、本実施の形態において用いることができる装置の構成はこれに限定されず、開口１７４及び基板支持機構１７６の配置は適宜変更することができる。例えば、基板支持台１７０の中央部に開口１７４及び基板支持機構１７６を設ける構成としても良い。ベース基板の撓みを低減するためには、可能な限り多くの基板支持機構１７６を設けることが好ましいと言える。また、基板支持台１７０には基板が配置される複数の溝（基板配置領域１７２）が形成されているが、ベース基板１００及び基板１６０を固定することができれば該溝を形成することに限られない。また、本実施の形態においては、基板支持機構１７６を円柱状としたがこれに限定されるものではない。開口１７４の形状等についても、適宜変更可能である。
【０１０７】
なお、図中には示していないが、装置内に加熱処理手段を有することが好ましい。装置内に加熱処理手段を有することにより、貼り合わせの直後に加熱処理を施して、貼り合わせを強化することができる。もちろん、装置外に加熱処理手段を設ける構成としても構わない。また、基板支持機構１７６は、ベース基板１００を吸着する機構を有していることが好ましい。
【０１０８】
次に、図２１に示す装置を用いた貼り合わせの手順について、図２２を用いて説明する。はじめに、基板支持台１７０の複数の基板配置領域１７２の各々に基板１６０を配置する（図２２（Ａ）参照）。なお、図２２（Ａ）は図２１（Ａ）のＡ−Ｂにおける断面図に対応している。
【０１０９】
なお、基板１６０を配置する前に、基板支持台１７０等の表面を洗浄しておくことが好ましい。特に、ベース基板１００や基板１６０と接触する部分については、貼り合わせ工程におけるベース基板１００及び基板１６０の汚染を防ぐために洗浄しておくことが好ましい。
【０１１０】
その後、複数の基板１６０上にベース基板１００を配置する（図２２（Ｂ）参照）。具体的には、ベース基板１００が基板支持機構１７６に接するように配置される。そして、位置調節機構１８０により、ベース基板１００の位置を微調整する。なお、該微調整は、基板１６０や基板配置領域１７２などの位置を基準として行うようにしても良い。位置調節機構１８０として、例えば、４本の直動アクチュエータを組み合わせて用いることにより、ｘ方向、ｙ方向、θ方向の微調整が可能となる。
【０１１１】
次に、基板支持機構１７６を用いてベース基板１００を下降させる。ここでは、ベース基板１００と基板１６０とが点（又は線）で接触するように、僅かに傾斜を持たせてベース基板１００を下降させる（図２２（Ｃ）、（Ｄ）参照）。これにより、ベース基板１００の自重による貼り合わせが可能になる。ここで、基板支持機構１７６を下降させる速度は、貼り合わせの進行にあわせることが好ましい。つまり、ベース基板１００と基板１６０とが点（又は線）で接触した後には、貼り合わせに係る面が移動する速度に合わせてベース基板１００と基板１６０との接触領域が広がるように基板支持機構１７６を下降させる。このように貼り合わせを行うことにより、良好な貼り合わせが実現できる。なお、図には示していないが、ガラス基板の上から圧力を加えて貼り合わせを行う構成としても良い。
【０１１２】
ここで、昇降機構１７８としては、例えば、エアシリンダの様な機構を用いることが好ましい。空気圧を用いて基板支持機構１７６を昇降させることにより、ベース基板１００と基板１６０との接触界面における急激な圧力変化を防止でき、貼り合わせを良好に行うことができるようになるためである。また、基板支持機構１７６の基板１６０と接触する部分を、弾性体を用いて形成する構成としても良い。この場合にも、同様に、急激な圧力変化を防止することができる。なお、本実施の形態における基板の貼り合わせは、急激な圧力変化を伴わないことを技術的特徴の一とするものであるから、急激な圧力変化を伴わない構成であれば他の構成を適宜使用することが可能であり、上記構成に限定して解釈されるものではない。
【０１１３】
なお、貼り合わせにはファン・デル・ワールス力や水素結合などが関与しており、これらの貼り合わせに係るメカニズムを最大限に利用する方法を用いることが好ましい。例えば、貼り合わせを行う前に、ベース基板１００及び基板１６０の表面に親水基を付加する薬液（オゾン水や、アンモニア水と過酸化水素水（と水）との混合溶液など。その他の酸化剤としても良い。）を用いた処理や、酸素プラズマ処理などを施すことにより、その表面を親水性にする方法がある。該処理によって、ベース基板１００及び基板１６０の表面に親水基が付加されるため、貼り合わせ界面に多数の水素結合を形成することができるようになる。つまり、貼り合わせの強度を向上させることができる。
【０１１４】
なお、貼り合わせの際の雰囲気は、大気雰囲気、窒素雰囲気のような不活性雰囲気、または減圧雰囲気とすることができる。不活性雰囲気中で貼り合わせを行うことにより、ベース基板１００及び基板１６０の表面に付加された親水基を有効に利用した貼り合わせが可能である。一方で、減圧雰囲気において貼り合わせを行うことも可能である。この場合には、雰囲気中の汚染物による影響を低減することができるため、貼り合わせに係る界面を清浄に保つことができる。また、貼り合わせの際の空気の閉じ込めを低減することができる。
【０１１５】
次に、貼り合わせられたベース基板１００及び基板１６０に対して加熱処理を施して、接合を強固なものとする。当該加熱処理は、装置内に加熱処理手段が設けられている場合には該加熱処理手段を用いて行い、装置内に加熱処理手段が設けられていない場合であっても、できる限り基板の搬送を避け、貼り合わせ直後に行うようにする。貼り合わせ後、加熱処理前に基板の搬送を行う場合には、ベース基板１００の撓みなどにより基板１６０が剥離する可能性が極めて高くなるためである。本実施の形態においては装置内の加熱処理手段を用いて行う場合について示すこととする。
【０１１６】
上記加熱処理は、基板１６０の下方及びベース基板１００の上方に設けられたヒーターを用いて行うことができる。貼り合わせられた基板の一方のみを加熱する場合には、ベース基板１００と基板１６０に温度差が生じ、基板に撓みが生じる可能性が高まるためである。一方で、このような撓みが問題とならない場合には、ベース基板１００の上方又は基板１６０の下方のいずれか一方のヒーターを用いた加熱であっても構わない。上記加熱温度は、ベース基板の耐熱温度以下、かつ、損傷領域における分離が生じない温度とする必要がある。例えば、１５０℃以上４５０℃以下、好ましくは２００℃以上４００℃以下とすることができる。処理時間は、１分以上とすることが好ましいが、処理速度と貼り合わせ強度との関係から最適な条件を適宜設定すればよい。本実施の形態においては、２００℃、２時間の加熱処理を施すこととする。また、基板の貼り合わせに係る領域にのみマイクロ波を照射することで、局所的に加熱することも可能である。なお、基板同士の貼り合わせ強度に問題がない場合には、上記加熱処理を省略しても良い。この場合には、装置内に加熱手段を設ける必要はない。
【０１１７】
その後、ベース基板１００と基板支持機構１７６が分離して、ベース基板１００と複数の基板１６０の貼り合わせが終了する。そして、基板１６０の分離（図１（Ｆ）参照）、レーザー光の照射処理（図４（Ａ）参照）、平坦化処理、薄膜化処理など（図４（Ｂ）、（Ｃ）参照）を施すことにより、ベース基板１００上に複数の単結晶半導体層が設けられた半導体基板が完成する。
【０１１８】
本実施の形態では、ベース基板と単結晶半導体基板との接合を強化するための加熱処理を、基板の貼り合わせの後、搬送前に行っている。これにより、ベース基板の撓みに起因する剥離の問題を解消することができる。特に、本実施の形態において示したように面積が大きいベース基板を用いる場合には、搬送時の撓みが大きくなり剥離の問題が深刻化するため、本明細書等において開示する構成は極めて有効であると言える。
【０１１９】
なお、本実施の形態においては、一例として、一のベース基板１００に対して４つの基板１６０を貼り合わせる構成について示したが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限られるものではない。ベース基板１００に貼り合わせる基板１６０の数については、ベース基板１００の面積と基板１６０の面積との関係から適宜設定することができる。本実施の形態は、実施の形態１乃至３と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１２０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本明細書等において開示する半導体基板の製造装置について、図８乃至１０を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、基板の洗浄、貼り合わせ、分離に係る一連の工程を行うことができる製造装置について説明する。
【０１２１】
図８に、本実施の形態における半導体基板の製造装置の一例を示す。図８の半導体基板の製造装置は、単結晶半導体基板用のローダー８００、ガラス基板用のローダー８０２、単結晶半導体基板用の搬送機構８０４、ガラス基板用の搬送機構８０６、単結晶半導体基板の洗浄室８０８、ガラス基板の洗浄室８１０、貼り合わせ室８１２等を有している。ローダー８００には単結晶半導体基板８１４を設置するためのカセット８１６が設けられており、ローダー８０２にはガラス基板８１８を設置するためのカセット８２０が設けられている。なお、単結晶半導体基板８１４及びガラス基板８１８には実施の形態１等において示した処理が施されている。また、貼り合わせ室８１２には基板支持台８２２が設けられている。なお、図８においては、基板支持台８２２は複数の単結晶半導体基板を配置する領域を有しているが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限定されない。
【０１２２】
上記半導体基板の製造装置を用いた半導体基板の製造方法の概略を以下に述べる。
【０１２３】
はじめに、搬送機構８０４を用いて、カセット８１６に設置された単結晶半導体基板８１４を洗浄室８０８に移動させる。そして、洗浄室８０８において、単結晶半導体基板８１４の表面を超音波洗浄（周波数が５０ｋＨｚ乃至５ＭＨｚの、いわゆるメガソニック洗浄を含む）などの方法で洗浄する。該洗浄が終了した後、親水基を付加する薬液（オゾン水や、アンモニア水と過酸化水素水（と水）との混合溶液など。その他の酸化剤としても良い。）を用いて単結晶半導体基板８１４の表面を処理する。なお、単結晶半導体基板８１４の表面に施す処理としては、薬液処理以外にも、例えば酸素プラズマ処理などがある。
【０１２４】
そして、搬送機構８０４を用いて、単結晶半導体基板８１４を基板支持台８２２に移動させる（例えば、図３（Ａ）、図６（Ａ）、図２２（Ａ）等参照）。基板支持台８２２の詳細については実施の形態１乃至４を適宜参照することができる。なお、搬送機構８０４が単結晶半導体基板８１４を基板支持機構に受け渡す場合には、搬送機構８０４が基板支持台と干渉しないように、基板支持機構を上昇させてから単結晶半導体基板８１４を受け渡す構成とすると良い。
【０１２５】
上記の洗浄工程及び受け渡し工程と並行して、ガラス基板の洗浄を行う。具体的には、搬送機構８０６を用いて、カセット８２０に設置されたガラス基板８１８を洗浄室８１０に移動させる。そして、洗浄室８１０において、ガラス基板８１８の表面を超音波洗浄などの方法で洗浄する。該洗浄が終了した後、親水基を付加する薬液（オゾン水や、アンモニア水と過酸化水素水（と水）との混合溶液など。その他の酸化剤としても良い。）を用いてガラス基板８１８の表面を処理する。
【０１２６】
そして、所定数の単結晶半導体基板８１４を基板支持台８２２に移動させた後、搬送機構８０６を用いて、ガラス基板８１８を単結晶半導体基板８１４上に移動させる。なお、ガラス基板８１８は基板支持台８２２に接触させることにより固定しても良いし（例えば、図３（Ｂ）、図６（Ｂ）等参照）、別の支持機構を用いて単結晶半導体基板８１４上に固定しておいても良い（例えば、図７（Ａ）、図２２（Ｂ）等参照）。もちろん、搬送機構８０６自体によってガラス基板８１８を固定する構成としても良い。
【０１２７】
その後、基板支持機構が上昇又は下降することにより、単結晶半導体基板８１４とガラス基板８１８の貼り合わせが行われる（例えば、図３（Ｃ）、（Ｄ）、図６（Ｃ）、（Ｄ）、図２２（Ｃ）、（Ｄ）等参照）。なお、上記貼り合わせ工程の詳細については、実施の形態１乃至４を適宜参照することができる。
【０１２８】
基板支持台８２２に加熱処理手段が設けられている場合には、上記貼り合わせ直後に加熱処理を施す。該加熱処理により、単結晶半導体基板８１４とガラス基板８１８の貼り合わせを強化することができる。該加熱処理は基板の剥離を防止するために行うものであるから、基板を貼り合わせた直後、搬送する前に行うことが好ましい。この意味において、基板支持台８２２又はその周辺に加熱処理手段を設けておくことが好ましいと言える。上記加熱処理の詳細については、実施の形態１等を参照することができる。
【０１２９】
次に、搬送機構８０６を用いて、加熱処理が施された基板をカセット８２０に移動させる。この際、基板には撓みが生じるが、上記の加熱処理を施しておくことで、基板の剥離を防止できる。その後、基板にさらなる加熱処理を施して、単結晶半導体基板を損傷領域において分離し、分離後の残存した単結晶半導体層に対してレーザー光の照射処理等を行うことで半導体基板が完成する。なお、図８の構成においては、単結晶半導体基板を分離するための加熱処理を別の装置にて行う構成としたが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限定されない。単結晶半導体基板を分離するための加熱処理手段を上記装置内に設けておいても良い。
【０１３０】
図９に、本実施の形態における半導体基板の製造装置の別の一例を示す。図９の半導体基板の製造装置は、図８の製造装置と多くの部分で共通している。具体的には、ローダー８００、ローダー８０２、搬送機構８０４、搬送機構８０６、洗浄室８０８、洗浄室８１０、貼り合わせ室８１２等については共通である。一方で、図８においては存在しなかった加熱処理室９００を有している。該加熱処理室は、貼り合わせ後に単結晶半導体基板を分離させるための加熱処理に用いる。
【０１３１】
図９に示す製造装置を用いた製造方法は、図８の場合と同様である。相違点としては、単結晶半導体基板を分離させるための加熱処理が挙げられるが、当該処理は、基板の貼り合わせを強化した後、搬送機構８０６を用いて基板を加熱処理室９００に移動させることにより行う。温度条件などの詳細については実施の形態１等を参照することができる。このように、基板の接合を強化した後に搬送することで、基板剥離の問題を大きく低減することができる。
【０１３２】
図１０に、本実施の形態における半導体基板の製造装置の別の一例を示す。図１０の半導体基板の製造装置も、図８の製造装置との共通する部分が多い。なお、図１０の製造装置は、図８において存在しなかった加熱処理室１０００を有している。該加熱処理室は、貼り合わせを強化するための加熱処理及び単結晶半導体基板を分離させるための加熱処理を行うものである。また、加熱処理室１０００と基板支持台８２２とを結ぶベルトコンベア方式やころ搬送方式（回転する円柱状物を複数並べて搬送する方式）などの搬送機構１００２を有している。
【０１３３】
図１０に示す製造装置では、貼り合わせの終了後、貼り合わせ強化のための加熱処理を施す前に、基板を加熱処理室１０００に移動させる。この場合のように、貼り合わせを強化する前に搬送する場合には、基板の撓みによる剥離の問題が深刻になる。図１０に示す製造装置では、この問題を解消するために、ベルトコンベア方式やころ搬送方式などの搬送機構１００２を備えている。このような搬送機構を用いることにより、搬送機構８０４や搬送機構８０６などのように上下動を伴う搬送機構を用いる場合と比較して、基板の撓みを抑えることができる。なお、該搬送は、基板を基板支持台８２２ごと搬送する構成としても良い。もちろん、貼り合わせ後の基板だけを搬送する構成としても良い。また、搬送機構１００２は基板の撓みを抑制することができる搬送機構であればベルトコンベア方式又はころ搬送方式に限られるものではない。
【０１３４】
その後、加熱処理室１０００にて接合を強化するための加熱処理及び単結晶半導体基板を分離させるための加熱処理を行う。本実施の形態は、実施の形態１乃至４と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１３５】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本明細書等において開示する半導体基板を用いた半導体装置の製造方法の一例について、図１１乃至１４を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、半導体装置の一例として液晶表示装置を用いて説明するが、本明細書等において開示する半導体基板を用いて製造される半導体装置は液晶表示装置に限られるものではない。
【０１３６】
はじめに、実施の形態１に示す方法などを用いて作製された半導体基板を用意する（図１１（Ａ）参照）。ここでは、ベース基板１１００の上に絶縁層１１０２、絶縁層１１０４、単結晶半導体層１１０６を順に設けた構成を用いて説明するが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限られるものではない。
【０１３７】
次に、単結晶半導体層１１０６を所望の形状にパターニングして、島状の単結晶半導体層を形成する。パターニングの際のエッチング加工としては、ドライエッチング（プラズマエッチング等）、ウエ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層を形成することなくエッチングを行うことができる。
【０１３８】
なお、絶縁層１１０２及び絶縁層１１０４はエッチングしないで残存させる構成とすることが好ましい。絶縁層１１０２及び絶縁層１１０４を残存させることにより、ベース基板１１００中に含まれる不純物元素（例えば、ナトリウムやカリウム等のアルカリ金属や、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、鉄、銅、ニッケル等の遷移金属）の単結晶半導体層への侵入を抑制できるためである。
【０１３９】
単結晶半導体層１１０６をパターニングした後には、しきい値電圧を制御するために、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物を添加すると良い。例えば、ｐ型不純物として、硼素を５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で添加することができる。
【０１４０】
次に、島状の単結晶半導体層を覆うゲート絶縁層１１０８を形成する（図１１（Ｂ）参照）。なお、ここでは便宜上、パターニングによって形成された島状の単結晶半導体層をそれぞれ単結晶半導体層１１１０、単結晶半導体層１１１２、単結晶半導体層１１１４と呼ぶことにする。ゲート絶縁層１１０８はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法などを用い、厚さを１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下として珪素を含む絶縁膜で形成する。具体的には、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンに代表される珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の材料で形成すればよい。なお、ゲート絶縁層１１０８は単層構造であっても良いし、積層構造としても良い。さらに、単結晶半導体層とゲート絶縁層との間に、膜厚１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以上５ｎｍ以下の薄い酸化シリコン膜を形成してもよい。なお、低い温度でリーク電流の少ないゲート絶縁膜を形成するために、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませても良い。
【０１４１】
次に、ゲート絶縁層１１０８上にゲート電極層として用いる第１の導電膜と第２の導電膜とを積層して形成する。第１の導電膜の膜厚は２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度、第２の導電膜の膜厚は１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度とすれば良い。また、第１の導電膜と第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の導電膜と第２の導電膜は、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム等から選ばれた元素、又は前記の元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料等を用いて形成すればよい。また、第１の導電膜や第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、ＡｇＰｄＣｕ合金膜などを用いてもよい。なお、本実施の形態においては２層構造の導電層を用いて説明しているが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限定されない。３層以上の積層構造としても良いし、単層構造であっても良い。
【０１４２】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト材料からなるマスク１１１６ａ、マスク１１１６ｂ、マスク１１１６ｃ、マスク１１１６ｄ、及びマスク１１１６ｅを形成する。そして、前記のマスクを用いて第１の導電膜と第２の導電膜を所望の形状に加工し、第１のゲート電極層１１１８ａ、第１のゲート電極層１１１８ｂ、第１のゲート電極層１１１８ｃ、第１のゲート電極層１１１８ｄ、第１の導電層１１１８ｅ、導電層１１２０ａ、導電層１１２０ｂ、導電層１１２０ｃ、導電層１１２０ｄ、及び導電層１１２０ｅを形成する（図１１（Ｃ）参照）。
【０１４３】
ここで、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  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（コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層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、所望のテーパー形状となるようにエッチングを行うことができる。また、マスクの形状によって、テーパーの角度等を制御することもできる。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。本実施の形態では、ＣＦ４、Ｃｌ２、Ｏ２からなるエッチング用ガスを用いて第２の導電膜のエッチングを行い、連続してＣＦ４、Ｃｌ２からなるエッチング用ガスを用いて第１の導電膜をエッチングする。
【０１４４】
次に、マスク１１１６ａ、マスク１１１６ｂ、マスク１１１６ｃ、マスク１１１６ｄ、及びマスク１１１６ｅを用いて、導電層１１２０ａ、導電層１１２０ｂ、導電層１１２０ｃ、導電層１１２０ｄ、及び導電層１１２０ｅを所望の形状に加工する。このとき、導電層を形成する第２の導電膜と、第１のゲート電極層及び第１の導電層を形成する第１の導電膜との選択比が高いエッチング条件でエッチングする。このエッチングによって、第２のゲート電極層１１２２ａ、第２のゲート電極層１１２２ｂ、第２のゲート電極層１１２２ｃ、第２のゲート電極層１１２２ｄ、及び第２の導電層１１２２ｅを形成する。本実施の形態では、第２のゲート電極層及び第２の導電層もテーパー形状であるが、そのテーパー角は、第１のゲート電極層及び第１の導電層の有するテーパー角より大きい。なお、テーパー角とは対象物の底面と側面とが作る角度を言うものとする。よって、テーパー角が９０度の場合、導電層は底面に対して垂直な側面を有することになる。テーパー角を９０度未満とすることにより、積層される膜の被覆性が向上するため、欠陥を低減することが可能となる。なお、本実施の形態では、第２のゲート電極層及び第２の導電層を形成するためのエッチング用ガスとしてＣｌ２、ＳＦ６、Ｏ２を用いる。
【０１４５】
以上の工程によって、周辺駆動回路領域１１８０に、ゲート電極層１１２４ａ、ゲート電極層１１２４ｂ、画素領域１１８２に、ゲート電極層１１２４ｃ、ゲート電極層１１２４ｄ、及び導電層１１２４ｅを形成することができる（図１１（Ｄ）参照）。なお、マスク１１１６ａ、マスク１１１６ｂ、マスク１１１６ｃ、マスク１１１６ｄ、及びマスク１１１６ｅは、上記工程の後に除去する。
【０１４６】
次に、ゲート電極層１１２４ａ、ゲート電極層１１２４ｂ、ゲート電極層１１２４ｃ、ゲート電極層１１２４ｄをマスクとして、ｎ型を付与する不純物元素を添加し、第１のｎ型不純物領域１１２６ａ、第１のｎ型不純物領域１１２６ｂ、第１のｎ型不純物領域１１２８ａ、第１のｎ型不純物領域１１２８ｂ、第１のｎ型不純物領域１１３０ａ、第１のｎ型不純物領域１１３０ｂ、第１のｎ型不純物領域１１３０ｃを形成する（図１２（Ａ）参照）。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン（ＰＨ３）を用いてドーピングを行う。ここでは、第１のｎ型不純物領域に、ｎ型を付与する不純物元素であるリン（Ｐ）が１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。
【０１４７】
次に、単結晶半導体層１１１０、単結晶半導体層１１１４の一部を覆うマスク１１３２ａ、マスク１１３２ｂ、マスク１１３２ｃを形成する。そして、マスク１１３２ａ、マスク１１３２ｂ、マスク１１３２ｃ、及び第２のゲート電極層１１２２ｂをマスクとしてｎ型を付与する不純物元素を添加する。これにより、第２のｎ型不純物領域１１３４ａ、第２のｎ型不純物領域１１３４ｂ、第３のｎ型不純物領域１１３６ａ、第３のｎ型不純物領域１１３６ｂ、第２のｎ型不純物領域１１４０ａ、第２のｎ型不純物領域１１４０ｂ、第２のｎ型不純物領域１１４０ｃ、第３のｎ型不純物領域１１４２ａ、第３のｎ型不純物領域１１４２ｂ、第３のｎ型不純物領域１１４２ｃ、第３のｎ型不純物領域１１４２ｄが形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン（ＰＨ３）を用いてドーピングを行う。ここでは、第２のｎ型不純物領域にｎ型を付与する不純物元素であるリン（Ｐ）が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。第３のｎ型不純物領域１１３６ａ、第３のｎ型不純物領域１１３６ｂには、第３のｎ型不純物領域１１４２ａ、第３のｎ型不純物領域１１４２ｂ、第３のｎ型不純物領域１１４２ｃ、第３のｎ型不純物領域１１４２ｄと同程度、もしくは少し高めの濃度でｎ型を付与する不純物元素が添加される。また、チャネル形成領域１１３８、チャネル形成領域１１４４ａ及びチャネル形成領域１１４４ｂが形成される（図１２（Ｂ）参照）。
【０１４８】
第２のｎ型不純物領域は高濃度不純物領域であり、ソース又はドレインとして機能する。一方、第３のｎ型不純物領域は低濃度不純物領域であり、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域となる。第３のｎ型不純物領域１１３６ａ、第３のｎ型不純物領域１１３６ｂは、第１のゲート電極層１１１８ｂと重なる領域に形成されている。これにより、ソース又はドレイン近傍の電界を緩和して、ホットキャリアによるオン電流の低下を防止することができる。一方、第３のｎ型不純物領域１１４２ａ、第３のｎ型不純物領域１１４２ｂ、第３のｎ型不純物領域１１４２ｃ、第３のｎ型不純物領域１１４２ｄはゲート電極層１１２４ｃ、ゲート電極層１１２４ｄと重なっておらず、オフ電流を低減する効果がある。
【０１４９】
次に、マスク１１３２ａ、マスク１１３２ｂ、マスク１１３２ｃを除去し、単結晶半導体層１１１２、単結晶半導体層１１１４を覆うマスク１１４６ａ、マスク１１４６ｂを形成する。そして、マスク１１４６ａ、マスク１１４６ｂ、ゲート電極層１１２４ａをマスクとしてｐ型を付与する不純物元素を添加する。これにより、第１のｐ型不純物領域１１４８ａ、第１のｐ型不純物領域１１４８ｂ、第２のｐ型不純物領域１１５０ａ、第２のｐ型不純物領域１１５０ｂが形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いてドーピングを行う。ここでは、第１のｐ型不純物領域、及び第２のｐ型不純物領域にｐ型を付与する不純物元素である硼素（Ｂ）が１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。また、チャネル形成領域１１５２が形成される（図１２（Ｃ）参照）。
【０１５０】
第１のｐ型不純物領域は高濃度不純物領域であり、ソース又はドレインとして機能する。一方、第２のｐ型不純物領域は低濃度不純物領域であり、いわゆるＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域となる。
【０１５１】
その後、マスク１１４６ａ、マスク１１４６ｂを除去する。マスクを除去した後に、ゲート電極層の側面を覆うように絶縁膜を形成してもよい。該絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法を用いて形成することができる。また、不純物元素を活性化するために、加熱処理、強光の照射、レーザー光の照射等を行ってもよい。
【０１５２】
次いで、ゲート電極層、及び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１１５４と絶縁膜１１５６の積層構造とする（図１３（Ａ）参照）。絶縁膜１１５４として窒化酸化シリコン膜を膜厚１００ｎｍにて形成し、絶縁膜１１５６として酸化窒化シリコン膜を膜厚９００ｎｍにて形成する。本実施の形態においては、２層の積層構造としたが、単層構造でも良く、３層以上の積層構造としても良い。本実施の形態では、絶縁膜１１５４及び絶縁膜１１５６を、プラズマＣＶＤ法を用いて、大気に晒さずに連続的に形成する。なお、絶縁膜１１５４及び絶縁膜１１５６は上記材料に限定されるものではない。
【０１５３】
絶縁膜１１５４、絶縁膜１１５６は、他に、酸化シリコンや窒化シリコン、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、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、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料を用いて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結合を含む樹脂をいう。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、有機基（例えばアルキル基、アリール基）やフルオロ基を用いてもよい。有機基は、フルオロ基を有していてもよい。また、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン、ポリシラザン等の有機絶縁性材料を用いることもできる。
【０１５４】
次いで、レジスト材料からなるマスクを用いて絶縁膜１１５４、絶縁膜１１５６、ゲート絶縁層１１０８に単結晶半導体層及びゲート電極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。本実施の形態では、酸化窒化シリコン膜である絶縁膜１１５６と、窒化酸化シリコン膜である絶縁膜１１５４及びゲート絶縁層１１０８と選択比が取れる条件で、第１のエッチングを行い、絶縁膜１１５６を除去する。次に、第２のエッチングによって、絶縁膜１１５４及びゲート絶縁層１１０８を除去し、ソース又はドレインに達する開口部を形成する。
【０１５５】
その後、開口部を覆うように導電膜を形成し、該導電膜をエッチングする。これにより、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１１５８ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１１５８ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１１６０ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１１６０ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１１６２ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１１６２ｂを形成する。ソース電極層又はドレイン電極層には、アルミニウム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ネオジム、クロム、ニッケル、白金、金、銀、銅、マグネシウム、スカンジウム、コバルト、亜鉛、ニオブ、シリコン、リン、硼素、ヒ素、ガリウム、インジウム、錫などから選択された一つ又は複数の元素、または、前記元素を成分として含有する化合物や合金材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛、アルミニウムネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）、マグネシウム銀（Ｍｇ−Ａｇ）など）、もしくは、これらの化合物を組み合わせた物質等が用いられる。その他にも、シリサイド（例えば、アルミニウムシリコン、モリブデンシリコン、ニッケルシリサイド）や、窒素を含有する化合物（例えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン）、リン（Ｐ）等の不純物元素をドーピングしたシリコン（Ｓｉ）等を用いることもできる。
【０１５６】
以上の工程で周辺駆動回路領域１１８０にｐチャネル型薄膜トランジスタ１１６４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１１６６を、画素領域１１８２にｎチャネル型薄膜トランジスタ１１６８、容量配線１１７０が形成される（図１３（Ｂ）参照）。
【０１５７】
次に第２の層間絶縁層として絶縁膜１１７２を形成する。絶縁膜１１７２としては酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、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、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または酸化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、ポリシラザン、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。ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン等の有機絶縁性材料を用いることもできる。
【０１５８】
次に、画素領域１１８２の絶縁膜１１７２にコンタクトホールを形成し、画素電極層１１７４を形成する（図１３（Ｃ）参照）。画素電極層１１７４は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに酸化シリコンを混合した導電性材料、有機インジウム、有機スズ、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、又はタングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、チタン、白金、アルミニウム、銅、銀等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を用いて形成することができる。
【０１５９】
また、画素電極層１１７４としては導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いることもできる。導電性組成物は、薄膜におけるシート抵抗が１００００Ω／ｓｑ．以下であることが好ましい。また、光透過性を有する画素電極層として薄膜を形成する場合には、波長５５０ｎｍにおける透過率が７０％以上であることが好ましい。また、含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１６０】
上記の導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、又は、これらの共重合体等が挙げられる。
【０１６１】
共役系導電性高分子の具体例としては、ポリピロール、ポリ（３−メチルピロール）、ポリ（３−ブチルピロール）、ポリ（３−オクチルピロール）、ポリ（３−デシルピロール）、ポリ（３，４−ジメチルピロール）、ポリ（３，４−ジブチルピロール）、ポリ（３−ヒドロキシピロール）、ポリ（３−メチル−４−ヒドロキシピロール）、ポリ（３−メトキシピロール）、ポリ（３−エトキシピロール）、ポリ（３−オクトキシピロール）、ポリ（３−カルボキシルピロール）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルピロール）、ポリＮ−メチルピロール、ポリチオフェン、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ（３−ブチルチオフェン）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（３−デシルチオフェン）、ポリ（３−ドデシルチオフェン）、ポリ（３−メトキシチオフェン）、ポリ（３−エトキシチオフェン）、ポリ（３−オクトキシチオフェン）、ポリ（３−カルボキシルチオフェン）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリアニリン、ポリ（２−メチルアニリン）、ポリ（２−オクチルアニリン）、ポリ（２−イソブチルアニリン）、ポリ（３−イソブチルアニリン）、ポリ（２−アニリンスルホン酸）、ポリ（３−アニリンスルホン酸）等が挙げられる。
【０１６２】
上記の導電性高分子を、単独で用いても良いし、膜の特性を調整するために有機樹脂を添加して使用しても良い。
【０１６３】
さらに、導電性組成物にアクセプタ性のドーパントやドナー性のドーパントをドーピングすることで、共役導電性高分子の共役電子の酸化還元電位を変化させ、電気伝導度を調節してもよい。
【０１６４】
上述の如き導電性組成物を水または有機溶剤（アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤など）に溶解させて、塗布法、コーティング法、液滴吐出法（インクジェット法ともいう）、印刷法等により画素電極層１１７４となる薄膜を形成することができる。
【０１６５】
次に、画素電極層１１７４及び絶縁膜１１７２を覆うように、配向膜と呼ばれる絶縁層１４０２を形成する（図１４（Ｂ）参照）。絶縁層１４０２は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いて形成することができる。なお、図１４は、半導体装置の平面図及び断面図を示しており、図１４（Ａ）は半導体装置の平面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のＥ−Ｆにおける断面図である。半導体装置には、外部端子接続領域１１７６、封止領域１１７８、周辺駆動回路領域１１８０、画素領域１１８２が設けられる。
【０１６６】
絶縁層１４０２を形成した後、ラビング処理を行う。配向膜として機能する絶縁層１４０６についても、絶縁層１４０２と同様にして形成することができる。
【０１６７】
その後、対向基板１４００と、ベース基板１１００とを、シール材１４１４及びスペーサ１４１６を介して貼り合わせ、その空隙に液晶層１４０４を設ける。なお、対向基板１４００には、配向膜として機能する絶縁層１４０６、対向電極として機能する導電層１４０８、カラーフィルターとして機能する着色層１４１０、偏光子１４１２（偏光板ともいう）等が設けられている。なお、本実施の形態においてはベース基板１１００にも偏光子１４１８（偏光板）を設ける場合について示すが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限られない。例えば、反射型の液晶表示装置においては、偏光子は、一方に設ければ良い。
【０１６８】
続いて、画素領域と電気的に接続されている端子電極層１４２０に、異方性導電体層１４２２を介して、ＦＰＣ１４２４を接続する。ＦＰＣ１４２４は、外部からの信号を伝達する役目を担う。上記の工程により、液晶表示装置を作製することができる。
【０１６９】
本実施の形態においては、実施の形態１などに示した半導体基板を用いて液晶表示装置を製造している。このため、貼り合わせが良好に行われた単結晶半導体層を用いて、液晶のスイッチングを司る半導体素子や、駆動回路領域の半導体素子などを作製することができる。これにより、半導体素子特性が向上するため、液晶表示装置の表示特性が大きく向上することになる。また、半導体素子の信頼性が向上するため、液晶表示装置の信頼性も高まることになる。
【０１７０】
なお、本実施の形態においては液晶表示装置を作製する方法について説明したが、本明細書等において開示する半導体基板を用いた半導体装置はこれに限定されるものではない。本実施の形態は、実施の形態１乃至５と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１７１】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本明細書等において開示する発明の一態様に係る発光素子を有する半導体装置（エレクトロルミネッセンス表示装置）について説明する。なお、周辺回路領域や画素領域等に用いられるトランジスタの作製方法は、実施の形態６を参照することができるため、詳細については省略する。
【０１７２】
なお、発光素子を有する半導体装置には、下面放射、上面放射、両面放射のいずれかの方式が用いられる。本実施の形態では、下面放射方式を用いた半導体装置について、図１５を用いて説明するが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限られるものではない。
【０１７３】
図１５の半導体装置は、下方（図中の矢印の方向）に光を放射する。ここで、図１５（Ａ）は半導体装置の平面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のＧ−Ｈにおける断面図である。図１５において半導体装置は、外部端子接続領域１５３０、封止領域１５３２、駆動回路領域１５３４、画素領域１５３６を有している。
【０１７４】
図１５に示す半導体装置は、素子基板１５００、薄膜トランジスタ１５５０、薄膜トランジスタ１５５２、薄膜トランジスタ１５５４、薄膜トランジスタ１５５６、発光素子１５６０、絶縁層１５６８、充填材１５７０、シール材１５７２、配線層１５７４、端子電極層１５７６、異方性導電層１５７８、ＦＰＣ１５８０、封止基板１５９０などによって構成されている。なお、発光素子１５６０は、第１の電極層１５６２と発光層１５６４と第２の電極層１５６６とを含む。
【０１７５】
第１の電極層１５６２としては、発光層１５６４より放射する光を透過できるように、光透過性を有する導電性材料を用いる。一方、第２の電極層１５６６としては、発光層１５６４より放射する光を反射することができる導電性材料を用いる。
【０１７６】
第１の電極層１５６２としては、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等を用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）等を用いても良い。
【０１７７】
また、第１の電極層１５６２としては、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いることもできる。なお、詳細については実施の形態６を参照することができるため、ここでは省略する。
【０１７８】
第２の電極層１５６６としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、銅、タンタル、モリブデン、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。可視光の領域で反射性が高い物質を用いることがよく、本実施の形態では、アルミニウム膜を用いることとする。
【０１７９】
なお、上面放射、両面放射の各方式を用いる場合には、適宜電極層の設計を変更してやれば良い。具体的には、上面放射の場合には、反射性を有する材料を用いて第１の電極層１５６２を形成し、光透過性を有する材料を用いて第２の電極層１５６６を形成する。両面放射の場合には、光透過性を有する材料を用いて第１の電極層１５６２及び第２の電極層１５６６を形成すれば良い。なお、下面放射、上面放射においては、光透過性を有する材料を用いて一方の電極層を形成し、光透過性を有する材料と光反射性を有する材料の積層構造により、他方の電極層を形成する構成としても良い。電極層に用いることができる材料は下面放射の場合と同様であるため、ここでは省略する。
【０１８０】
なお、一般に光透過性を有さない金属のような材料であっても、膜厚を小さく（５ｎｍ以上３０ｎｍ以下程度）することにより、光を透過させることができる。これにより、上述の光反射性材料を用いて、光を透過する電極層を作製することも可能である。
【０１８１】
また、封止基板１５９０にカラーフィルター（着色層）を形成する構成としてもよい。カラーフィルター（着色層）は、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができる。また、色変換層を用いる構成であっても良い。
【０１８２】
本実施の形態においては、実施の形態１などに示した半導体基板を用いてエレクトロルミネッセンス表示装置を製造している。このため、貼り合わせが良好に行われた単結晶半導体層を用いて、エレクトロルミネッセンス表示装置の発光を司る半導体素子や、駆動回路領域の半導体素子などを作製することができる。これにより、半導体素子特性が向上するため、エレクトロルミネッセンス表示装置の表示特性も向上することになる。また、半導体素子の信頼性が向上するため、エレクトロルミネッセンス表示装置の信頼性も高まることになる。
【０１８３】
なお、本実施の形態ではエレクトロルミネッセンス表示装置を用いて説明したが、本明細書等において開示する半導体基板を用いた半導体装置はこれに限定されるものではない。本実施の形態は、実施の形態１乃至６と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１８４】
（実施の形態８）
本実施の形態では、本明細書等において開示する発明の一態様に係る半導体装置の別の例について、図１６及び１７を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、マイクロプロセッサ及び電子タグを例に挙げて説明するが、本明細書等において開示する半導体装置はこれらに限られるものではない。
【０１８５】
図１６に、本明細書等において開示する発明の一態様に係るマイクロプロセッサの構成の一例を示す。図１６のマイクロプロセッサ１６００は、本明細書等において開示する半導体基板を用いて製造されるものである。該マイクロプロセッサ１６００は、演算回路１６０１（Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ（ＡＬＵ））、演算回路制御部１６０２（ＡＬＵ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、命令解析部１６０３（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｄｅｃｏｄｅｒ）、割り込み制御部１６０４（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、タイミング制御部１６０５（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、レジスタ１６０６（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、レジスタ制御部１６０７（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、バスインターフェース１６０８（Ｂｕｓ  Ｉ／Ｆ）、ＲＯＭ１６０９（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ、読み出し専用メモリ）、及びＲＯＭインターフェース１６１０（ＲＯＭ  Ｉ／Ｆ）を有している。
【０１８６】
バスインターフェース１６０８を介してマイクロプロセッサ１６００に入力された命令は、命令解析部１６０３に入力され、デコードされた後、演算回路制御部１６０２、割り込み制御部１６０４、レジスタ制御部１６０７、タイミング制御部１６０５に入力される。演算回路制御部１６０２、割り込み制御部１６０４、レジスタ制御部１６０７、タイミング制御部１６０５は、デコードされた命令に基づき各種制御を行う。具体的には、演算回路制御部１６０２は、演算回路１６０１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１６０４は、マイクロプロセッサ１６００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、その優先度等から判断して処理する。レジスタ制御部１６０７は、レジスタ１６０６のアドレスを生成し、マイクロプロセッサ１６００の状態に応じてレジスタ１６０６の読み出しや書き込みを行う。タイミング制御部１６０５は、演算回路１６０１、演算回路制御部１６０２、命令解析部１６０３、割り込み制御部１６０４、レジスタ制御部１６０７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１６０５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１６に示すマイクロプロセッサ１６００の構成は、あくまで一例であり、その用途によって適宜構成を変更することができる。
【０１８７】
本実施の形態においては、実施の形態１などに示した半導体基板を用いてマイクロプロセッサを作製している。これにより、半導体素子特性が向上し、マイクロプロセッサの性能の向上に寄与する。また、半導体素子の信頼性が向上するため、マイクロプロセッサの信頼性も高まることになる。
【０１８８】
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１７を参照して説明する。図１７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無線タグの一例である。なお、本明細書等において開示する無線タグは内部に中央処理装置（ＣＰＵ）を有しており、いわば小型のコンピュータである。無線タグ１７００は、アナログ回路部１７０１とデジタル回路部１７０２を有している。アナログ回路部１７０１として、共振容量を有する共振回路１７０３、整流回路１７０４、定電圧回路１７０５、リセット回路１７０６、発振回路１７０７、復調回路１７０８、変調回路１７０９を有している。デジタル回路部１７０２は、ＲＦインターフェース１７１０、制御レジスタ１７１１、クロックコントローラ１７１２、ＣＰＵインターフェース１７１３、ＣＰＵ１７１４、ＲＡＭ１７１５、ＲＯＭ１７１６を有している。
【０１８９】
このような構成の無線タグ１７００の動作は以下の通りである。アンテナ１７１７が外部から信号を受けると、共振回路１７０３は該信号を元に誘導起電力を発生する。整流回路１７０４を経た誘導起電力により、容量部１７１８が充電される。この容量部１７１８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で形成されていることが好ましい。容量部１７１８は無線タグ１７００と一体にて形成されていても良いし、別の部品として無線タグ１７００を構成する基板に取り付けられていても良い。
【０１９０】
リセット回路１７０６は、デジタル回路部１７０２をリセットし初期化する信号を生成する。例えば、電源電圧の上昇のタイミングから遅れ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１７０７は、定電圧回路１７０５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１７０８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１７０９は、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１７０９は、共振回路１７０３の共振点を変化させることにより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１７１２は、電源電圧又はＣＰＵ１７１４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１７１９が行っている。
【０１９１】
アンテナ１７１７から無線タグ１７００に入力された信号は復調回路１７０８で復調された後、ＲＦインターフェース１７１０で制御コマンドやデータなどに分けられる。制御コマンドは制御レジスタ１７１１に格納される。制御コマンドには、ＲＯＭ１７１６に記憶されているデータの読み出し命令、ＲＡＭ１７１５へのデータの書き込み命令、ＣＰＵ１７１４への演算命令などが含まれている。ＣＰＵ１７１４は、ＣＰＵインターフェース１７１３を介してＲＯＭ１７１６、ＲＡＭ１７１５、制御レジスタ１７１１にアクセスする。ＣＰＵインターフェース１７１３は、ＣＰＵ１７１４が要求するアドレスより、ＲＯＭ１７１６、ＲＡＭ１７１５、制御レジスタ１７１１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。
【０１９２】
ＣＰＵ１７１４の演算方式は、ＲＯＭ１７１６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、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、プログラムを用いてＣＰＵ１７１４が実行する方式を適用することができる。
【０１９３】
本実施の形態においては、実施の形態１などに示した半導体基板を用いて無線タグを作製している。これにより、半導体素子特性が向上し、無線タグの性能の向上に寄与する。また、半導体素子の信頼性が向上するため、無線タグの信頼性も高まることになる。
【０１９４】
なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至７と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１９５】
（実施の形態９）
本実施の形態では、本明細書等において開示する半導体装置、特に表示装置を用いた電子機器について、図１８及び１９を参照して説明する。
【０１９６】
半導体装置（特に表示装置）を用いて作製される電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カー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、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。
【０１９７】
図１８（Ａ）はテレビ受像器又はパーソナルコンピュータのモニタである。筺体１８０１、支持台１８０２、表示部１８０３、スピーカー部１８０４、ビデオ入力端子１８０５等を含む。表示部１８０３には、本明細書等において開示する半導体装置が用いられている。これにより、信頼性が高く高性能なテレビ受像器又はパーソナルコンピュータのモニタを提供することができる。
【０１９８】
図１８（Ｂ）はデジタルカメラである。本体１８１１の正面部分には受像部１８１３が設けられており、本体１８１１の上面部分にはシャッターボタン１８１６が設けられている。また、本体１８１１の背面部分には、表示部１８１２、操作キー１８１４、及び外部接続ポート１８１５が設けられている。表示部１８１２には、本明細書等において開示する半導体装置が用いられている。これにより、信頼性が高く高性能なデジタルカメラを提供することができる。
【０１９９】
図１８（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータである。本体１８２１には、キーボード１８２４、外部接続ポート１８２５、ポインティングデバイス１８２６が設けられている。また、本体１８２１には、表示部１８２３を有する筐体１８２２が取り付けられている。表示部１８２３には、本明細書等において開示する半導体装置が用いられている。これにより、信頼性が高く高性能なノート型パーソナルコンピュータを提供することができる。
【０２００】
図１８（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体１８３１、表示部１８３２、スイッチ１８３３、操作キー１８３４、赤外線ポート１８３５等を含む。表示部１８３２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部１８３２には、本明細書等において開示する半導体装置が用いられている。これにより、信頼性が高く高性能なモバイルコンピュータを提供することができる。
【０２０１】
図１８（Ｅ）は画像再生装置である。本体１８４１には、表示部１８４４、記録媒体読み込み部１８４５及び操作キー１８４６が設けられている。また、本体１８４１には、スピーカー部１８４７及び表示部１８４３それぞれを有する筐体１８４２が取り付けられている。表示部１８４３及び表示部１８４４それぞれには、本明細書等において開示する半導体装置が用いられている。これにより、信頼性が高く高性能な画像再生装置を提供することができる。
【０２０２】
図１８（Ｆ）は電子書籍である。本体１８５１には操作キー１８５３が設けられている。また、本体１８５１には複数の表示部１８５２が取り付けられている。表示部１８５２には、本明細書等において開示する半導体装置が用いられている。これにより、信頼性が高く高性能な電子書籍を提供することができる。
【０２０３】
図１８（Ｇ）はビデオカメラであり、本体１８６１には外部接続ポート１８６４、リモコン受信部１８６５、受像部１８６６、バッテリー１８６７、音声入力部１８６８、操作キー１８６９が設けられている、また、本体１８６１には、表示部１８６２を有する筐体１８６３が取り付けられている。表示部１８６２には、本明細書等において開示する半導体装置が用いられている。これにより、信頼性が高く高性能なビデオカメラを提供することができる。
【０２０４】
図１８（Ｈ）は携帯電話であり、本体１８７１、筐体１８７２、表示部１８７３、音声入力部１８７４、音声出力部１８７５、操作キー１８７６、外部接続ポート１８７７、アンテナ１８７８等を含む。表示部１８７３には、本明細書等において開示する半導体装置が用いられている。これにより、信頼性が高く高性能な携帯電話を提供することができる。
【０２０５】
図１９は、電話としての機能と、情報端末としての機能を併せ持った携帯電子機器１９００の構成の一例である。ここで、図１９（Ａ）は正面図、図１９（Ｂ）は背面図、図１９（Ｃ）は展開図である。携帯電子機器１９００は、電話と情報端末の双方の機能を備えており、音声通話以外にも様々なデータ処理が可能な、いわゆるスマートフォンと呼ばれる電子機器である。
【０２０６】
携帯電子機器１９００は、筐体１９０１及び筐体１９０２で構成されている。筐体１９０１は、表示部１９１１、スピーカー１９１２、マイクロフォン１９１３、操作キー１９１４、ポインティングデバイス１９１５、カメラ用レンズ１９１６、外部接続端子１９１７等を備え、筐体１９０２は、キーボード１９２１、外部メモリスロット１９２２、カメラ用レンズ１９２３、ライト１９２４、イヤフォン端子１９２５等を備えている。また、アンテナは筐体１９０１内部に内蔵されている。上記構成に加えて、非接触ＩＣチップ、小型記録装置等を内蔵していてもよい。
【０２０７】
表示部１９１１には、本明細書等において開示する半導体装置が組み込まれている。なお、表示部１９１１に表示される映像（及びその表示方向）は、携帯電子機器１９００の使用形態に応じて様々に変化する。また、表示部１９１１と同一面にカメラ用レンズ１９１６を備えているため、映像を伴う音声通話（いわゆるテレビ電話）が可能である。なお、スピーカー１９１２及びマイクロフォン１９１３は音声通話に限らず、録音、再生等に用いることが可能である。カメラ用レンズ１９２３（及び、ライト１９２４）を用いて静止画及び動画の撮影を行う場合には、表示部１９１１はファインダーとして用いられることになる。操作キー１９１４は、電話の発信・着信、電子メール等の簡単な情報入力、画面のスクロール、カーソル移動等に用いられる。
【０２０８】
重なり合った筐体１９０１と筐体１９０２（図１９（Ａ））は、スライドし、図１９（Ｃ）のように展開し、情報端末として使用できる。この場合には、キーボード１９２１、ポインティングデバイス１９１５を用いた円滑な操作が可能である。外部接続端子１９１７はＡＣアダプタやＵＳＢケーブル等の各種ケーブルと接続可能であり、充電やコンピュータ等とのデータ通信を可能にしている。また、外部メモリスロット１９２２に記録媒体を挿入し、より大容量のデータの保存及び移動に対応できる。上記機能に加えて、赤外線などの電磁波を用いた無線通信機能や、テレビ受信機能等を有していても良い。本明細書等において開示する発明の一態様により、信頼性が高く高性能な携帯電子機器を提供することができる。
【０２０９】
以上の様に、本明細書等において開示する発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至８と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２１０】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、本明細書等において開示する半導体装置、特に無線タグの用途について、図２０を参照して説明する。
【０２１１】
本明細書等において開示する発明の一態様により無線タグとして機能する半導体装置を形成することができる。無線タグの用途は多岐にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等、図２０（Ａ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図２０（Ｃ）参照）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等、図２０（Ｂ）参照）、乗物類（自転車等、図２０（Ｄ）参照）、身の回り品（鞄や眼鏡等）、食品類、植物類、衣類、生活用品類、電子機器等や荷物の荷札（図２０（Ｅ）、（Ｆ）参照）等の物品に設けて使用することができる。なお、図２０において、無線タグは２０００で示すものである。
【０２１２】
なお、電子機器とは、例えば、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ）、携帯電話の他、実施の形態９にて示した物品等を指す。また、上記半導体装置を、動物類、人体等に用いることができる。
【０２１３】
無線タグは、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして、物品に固定される。例えば、本であれば紙に埋め込み、有機樹脂からなる包装用容器等であれば当該有機樹脂に埋め込むとよい。紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等にＲＦＩＤタグを設けることにより、偽造を防止することができる。また、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ＲＦＩＤタグを設けることにより、検品システムなどの効率化を図ることができる。本明細書等において開示する発明の一態様により作製することが可能な無線タグは、安価ながらも高い信頼性を有しており、さまざまな物品に対して適用することができる。
【０２１４】
本明細書等において開示する発明の一態様により形成することが可能な無線タグを、物の管理や流通のシステムに応用することで、システムの高機能化を図ることができる。例えば、荷札に設けられるＲＦＩＤタグに記録された情報を、ベルトコンベアの脇に設けられたリーダライタで読み取ることで、流通過程及び配達先等の情報が読み出され、商品の検品や荷物の分配を容易に行うことができる。
【０２１５】
以上の様に、本明細書等において開示する発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる物品に対して用いることが可能である。なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至９と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２１６】
（実施の形態１１）
本実施の形態では、本明細書等において開示する半導体装置に用いることができる薄膜トランジスタの製造方法の一例について説明する。なお、本実施の形態に示す薄膜トランジスタの製造方法では、半導体層と配線との接続に係る開口が自己整合的に形成されることを特徴としている。
【０２１７】
はじめに、実施の形態１などに示した方法を用いて作製した半導体基板を用意する（図示せず）。そして、該半導体基板における半導体層を島状にパターニングして島状半導体層２３０６を形成した後、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２３０８、及びゲート電極（又は配線）として機能する導電層を順に形成する。本実施の形態では、ゲート電極として機能する導電層を二層構造で形成するが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限定されるものではない。ここで、絶縁層２３０８は、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化珪素などの材料を用いて、ＣＶＤ法やスパッタリング法などにより形成することができる。絶縁層２３０８の厚さは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度とすれば良い。また、導電層は、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）、ニオブ（Ｎｂ）等の材料を用いて、ＣＶＤ法やスパッタリング法などにより形成することができる。導電層の厚さは、二層の合計が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度となるようにすれば良い。なお、本実施の形態では、絶縁層２３０８を酸化珪素（厚さ２０ｎｍ）にて形成し、導電層（下層）を窒化タンタル（厚さ５０ｎｍ）にて形成し、導電層（上層）をタングステン（厚さ２００ｎｍ）にて形成する場合について説明する。
【０２１８】
なお、上記の半導体層には、薄膜トランジスタの閾値電圧を制御するために、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型を付与する不純物や、リン、砒素などのｎ型を付与する不純物を添加しても良い。例えば、ｐ型を付与する不純物として硼素を添加する場合、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で添加すれば良い。また、半導体層に対して水素化処理を行っても良い。水素化処理は、例えば、水素雰囲気中において３５０℃、２時間程度行う。
【０２１９】
次に、上記のゲート電極として機能する導電層をパターニングする。なお、本実施の形態における薄膜トランジスタの製造方法では、上記の導電層に対して少なくとも二度のパターニングを行うが、ここでは、そのうちの一度目のパターニングを行う。これにより、最終的に形成されるゲート電極より一回り大きい導電層２３１０、及び導電層２３１２が形成される。ここで、「一回り大きい」とは、二度目のパターニング工程において用いられるゲート電極形成用のレジストマスクを、導電層２３１０、及び導電層２３１２の位置に合わせて形成できる程度の大きさをいうものとする。なお、上記二度のパターニングは、導電層の島状半導体層２３０６と重なる領域に対して行えば良いものであり、導電層全面に対して二度のパターニングを行う必要はない。
【０２２０】
その後、上記の絶縁層２３０８、導電層２３１０、及び導電層２３１２を覆うように、絶縁層２３１４を形成する（図２３（Ａ）、図２５（Ａ）参照）。ここで、絶縁層２３１４は、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化珪素、酸化ハフニウム、酸化アルミニウムなどの材料を用いて、ＣＶＤ法やスパッタリング法などにより形成することができる。絶縁層２３１４の厚さは０．５μｍ以上２μｍ以下程度とすることが好ましい。本実施の形態では、一例として、絶縁層２３１４を酸化珪素（厚さ１μｍ）にて形成する場合について説明する。なお、本実施の形態においては、ベース基板２３００上に、絶縁層２３０２、絶縁層２３０４、及び半導体層が順に設けられた構造の半導体基板を用いて説明しているが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限定して解釈されるものではない。
【０２２１】
なお、図２３（Ａ）は、平面図である図２５（Ａ）のＰ−Ｑにおける断面に対応する図である。同様に、図２３（Ｂ）と図２５（Ｂ）が対応し、図２３（Ｄ）と図２５（Ｃ）が対応し、図２４（Ｃ）と図２５（Ｄ）が対応する。図２５に示す平面図では、簡単のため、対応する断面図における一部の構成要素を省略している。
【０２２２】
次に、上記の絶縁層２３１４上に、パターニング工程において用いるゲート電極形成用のレジストマスク２３１６を形成する。該パターニング工程は、上記導電層に対する二度のパターニングのうち、二度目のパターニング工程に当たるものである。レジストマスク２３１６は、感光性物質であるレジスト材料を塗布した後、パターンを露光することで形成できる。レジストマスク２３１６の形成後には、該レジストマスク２３１６を用いて、導電層２３１０、導電層２３１２、及び絶縁層２３１４をパターニングする。具体的には絶縁層２３１４を選択的にエッチングして絶縁層２３２２を形成した後、導電層２３１０、及び導電層２３１２を選択的にエッチングしてゲート電極として機能する導電層２３１８、導電層２３２０を形成する（図２３（Ｂ）、図２５（Ｂ）参照）。ここで、絶縁層２３１４を選択的にエッチングする際には、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２３０８の一部も同時にエッチングされる。
【０２２３】
次に、レジストマスク２３１６を除去した後、島状半導体層２３０６、絶縁層２３０８、導電層２３１８、導電層２３２０、絶縁層２３２２などを覆うように、絶縁層２３２４を形成する。絶縁層２３２４は後のサイドウォール形成時のバリア層として機能する。絶縁層２３２４は、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化珪素、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタルなどの材料を用いて形成することができるが、バリア層として機能させるためには、後に形成されるサイドウォールに用いられる材料とエッチング時の選択比が取れる材料を用いて形成することが好ましいと言える。絶縁層２３２４の厚さは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下程度とすれば良い。本実施の形態では、絶縁層２３２４を、窒化珪素（厚さ５０ｎｍ）を用いて形成することとする。
【０２２４】
絶縁層２３２４の形成後には、導電層２３１８、導電層２３２０、絶縁層２３２２等をマスクとして、一導電型を付与する不純物元素を島状半導体層２３０６に添加する。本実施の形態では、島状半導体層２３０６にｎ型を付与する不純物元素（例えばリンや砒素）を添加する。該不純物の添加により、島状半導体層２３０６に不純物領域２３２６が形成される（図２３（Ｃ）参照）。なお、本実施の形態においては、絶縁層２３２４を形成した後に、ｎ型を付与する不純物元素を添加する構成としたが、本明細書等において開示する発明の一態様はこれに限られない。例えば、レジストマスクを除去した後、又は除去する前に上記の不純物元素を添加し、その後、絶縁層２３２４を形成する構成としてもよい。また、添加する不純物元素を、ｐ型を付与する不純物元素とすることもできる。
【０２２５】
次に、サイドウォール２３２８を形成する（図２３（Ｄ）、図２５（Ｃ）参照）。サイドウォール２３２８は、絶縁層２３２４を覆うように絶縁層を形成し、該絶縁層に対して垂直方向を主体とした異方性エッチングを適用することで形成することができる。上記異方性エッチングにより、絶縁層が選択的にエッチングされることになるためである。絶縁層は、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化珪素、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタルなどの材料を用いて、ＣＶＤ法やスパッタリング法などにより形成することができる。また、有機材料を含む膜を、スピンコートなどにより形成しても良い。本実施の形態においては、絶縁層の材料として酸化珪素を用いることとする。すなわち、サイドウォール２３２８は酸化珪素により形成される。また、上記エッチングガスとしては、例えば、ＣＨＦ３とヘリウムの混合ガスを用いることができる。なお、サイドウォール２３２８を形成する工程はこれらに限定されない。
【０２２６】
次に、絶縁層２３２２、サイドウォール２３２８などをマスクとして、島状半導体層２３０６に一導電型を付与する不純物元素を添加する。なお、島状半導体層２３０６には、先の工程で添加した不純物元素と同じ導電型の不純物元素をより高い濃度で添加する。つまり、本実施の形態においては、ｎ型を付与する不純物元素を添加することになる。
【０２２７】
上記不純物元素の添加により、島状半導体層２３０６に、チャネル形成領域２３３０と、低濃度不純物領域２３３２と、高濃度不純物領域２３３４が形成される。低濃度不純物領域２３３２はＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域として機能し、高濃度不純物領域２３３４はソース又はドレインとして機能する。
【０２２８】
次に、絶縁層２３２４をエッチングして、高濃度不純物領域に達する開口（コンタクトホール）を形成する（図２４（Ａ）参照）。本実施の形態においては、酸化珪素を用いて絶縁層２３２２、及びサイドウォール２３２８を形成し、窒化珪素を用いて絶縁層２３２４を形成しているため、絶縁層２３２４を選択的にエッチングして開口を形成することができる。
【０２２９】
上記高濃度不純物領域に達する開口を形成した後、絶縁層２３１４を選択的にエッチングすることにより、開口２３３６を形成する（図２４（Ｂ）参照）。開口２３３６は、高濃度不純物領域に達する開口と比較して大きく形成されることになる。これは、開口２３３６は、プロセスルールやデザインルールに従ってその最小線幅が決まるのに対して、高濃度不純物領域に達する開口は、自己整合的に形成されることでより微細化されるためである。
【０２３０】
その後、上記高濃度不純物領域に達する開口及び開口２３３６を介して、島状半導体層２３０６の高濃度不純物領域２３３４及び導電層２３２０に接する導電層を形成する。該導電層は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により形成することができる。該導電層の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）等を用いることができる。また、上記金属を主成分とする合金を用いても良いし、上記金属を含む化合物を用いても良い。また、上記導電層は、単層構造としても良いし、積層構造としても良い。本実施の形態においては、上記導電層をチタンとアルミニウムとチタンとの三層構造とする場合を示す。
【０２３１】
上記導電層を選択的にエッチングすることにより、ソース電極又はドレイン電極（ソース配線又はドレイン配線）として機能する導電層２３３８、導電層２３４０及び導電層２３４２、導電層２３２０と接続されて配線として機能する導電層２３４４、導電層２３４６及び導電層２３４８を形成する（図２４（Ｃ）、図２５（Ｄ）参照）。以上の工程により、島状半導体層２３０６と、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層との接続を自己整合的に形成した薄膜トランジスタが完成する。
【０２３２】
本実施の形態において示した方法により、ソース電極又はドレイン電極の接続関係を自己整合的に形成することができるため、トランジスタの構造を微細化することができる。つまり、半導体素子の集積度を向上することができるようになる。また、チャネル長や低濃度不純物領域の長さを自己整合的に規定することができるため、微細化において問題となるチャネル抵抗のばらつきを抑制することができる。すなわち、特性の優れたトランジスタを提供することができる。
【０２３３】
本実施の形態は実施の形態１乃至１０と適宜組み合わせて用いることができる。
【符号の説明】
【０２３４】
１００    ベース基板
１１０    単結晶半導体基板
１１２    絶縁層
１１４    損傷領域
１１６    絶縁層
１１８    単結晶半導体層
１２０    単結晶半導体基板
１２２    単結晶半導体層
１２４    単結晶半導体層
１３０    イオンビーム
１３２    レーザー光
１４０    半導体基板
１６０    基板
１７０    基板支持台
１７２    基板配置領域
１７４    開口
１７６    基板支持機構
１７８    昇降機構
１８０    位置調節機構
７００    機構
７７０    基板支持台
７７２    基板配置領域
７７６    基板支持機構
７７８    昇降機構
８００    ローダー
８０２    ローダー
８０４    搬送機構
８０６    搬送機構
８０８    洗浄室
８１０    洗浄室
８１２    貼り合わせ室
８１４    単結晶半導体基板
８１６    カセット
８１８    ガラス基板
８２０    カセット
８２２    基板支持台
９００    加熱処理室
１０００    加熱処理室
１００２    搬送機構
１１００    ベース基板
１１０２    絶縁層
１１０４    絶縁層
１１０６    単結晶半導体層
１１０６      単結晶半導体層
１１０８    ゲート絶縁層
１１１０    単結晶半導体層
１１１２    単結晶半導体層
１１１４    単結晶半導体層
１１１６ａ    マスク
１１１６ｂ    マスク
１１１６ｃ    マスク
１１１６ｄ    マスク
１１１６ｅ    マスク
１１１８ａ    ゲート電極層
１１１８ｂ    ゲート電極層
１１１８ｃ    ゲート電極層
１１１８ｄ    ゲート電極層
１１１８ｅ    導電層
１１２０ａ    導電層
１１２０ｂ    導電層
１１２０ｃ    導電層
１１２０ｄ    導電層
１１２０ｅ    導電層
１１２２ａ    ゲート電極層
１１２２ｂ    ゲート電極層
１１２２ｃ    ゲート電極層
１１２２ｄ    ゲート電極層
１１２２ｅ    導電層
１１２４ａ    ゲート電極層
１１２４ｂ    ゲート電極層
１１２４ｃ    ゲート電極層
１１２４ｄ    ゲート電極層
１１２４ｅ    導電層
１１２６ａ    ｎ型不純物領域
１１２６ｂ    ｎ型不純物領域
１１２８ａ    ｎ型不純物領域
１１２８ｂ    ｎ型不純物領域
１１３０ａ    ｎ型不純物領域
１１３０ｂ    ｎ型不純物領域
１１３０ｃ    ｎ型不純物領域
１１３２ａ    マスク
１１３２ｂ    マスク
１１３２ｃ    マスク
１１３４ａ    ｎ型不純物領域
１１３４ｂ    ｎ型不純物領域
１１３６ａ    ｎ型不純物領域
１１３６ｂ    ｎ型不純物領域
１１３８    チャネル形成領域
１１４０ａ    ｎ型不純物領域
１１４０ｂ    ｎ型不純物領域
１１４０ｃ    ｎ型不純物領域
１１４２ａ    ｎ型不純物領域
１１４２ｂ    ｎ型不純物領域
１１４２ｃ    ｎ型不純物領域
１１４２ｄ    ｎ型不純物領域
１１４４ａ    チャネル形成領域
１１４４ｂ    チャネル形成領域
１１４６ａ    マスク
１１４６ｂ    マスク
１１４８ａ    ｐ型不純物領域
１１４８ｂ    ｐ型不純物領域
１１５０ａ    ｐ型不純物領域
１１５０ｂ    ｐ型不純物領域
１１５２    チャネル形成領域
１１５４    絶縁膜
１１５４      絶縁膜
１１５６    絶縁膜
１１５８ａ    ドレイン電極層
１１５８ｂ    ドレイン電極層
１１６０ａ    ドレイン電極層
１１６０ｂ    ドレイン電極層
１１６２ａ    ドレイン電極層
１１６２ｂ    ドレイン電極層
１１６４    ｐチャネル型薄膜トランジスタ
１１６６    ｎチャネル型薄膜トランジスタ
１１６８    ｎチャネル型薄膜トランジスタ
１１７０    容量配線
１１７２    絶縁膜
１１７４    画素電極層
１１７６    外部端子接続領域
１１７８    封止領域
１１８０    周辺駆動回路領域
１１８２    画素領域
１４００    対向基板
１４０２    絶縁層
１４０２      絶縁層
１４０４    液晶層
１４０６    絶縁層
１４０８    導電層
１４１０    着色層
１４１２    偏光子
１４１４    シール材
１４１６    スペーサ
１４１８    偏光子
１４２０    端子電極層
１４２２    異方性導電体層
１４２４    ＦＰＣ
１５００    素子基板
１５３０    外部端子接続領域
１５３２    封止領域
１５３４    駆動回路領域
１５３６    画素領域
１５５０    薄膜トランジスタ
１５５２    薄膜トランジスタ
１５５４    薄膜トランジスタ
１５５６    薄膜トランジスタ
１５６０    発光素子
１５６２    電極層
１５６４    発光層
１５６６    電極層
１５６８    絶縁層
１５７０    充填材
１５７２    シール材
１５７４    配線層
１５７６    端子電極層
１５７８    異方性導電層
１５８０    ＦＰＣ
１５９０    封止基板
１６００    マイクロプロセッサ
１６０１    演算回路
１６０２    演算回路制御部
１６０３    命令解析部
１６０４    制御部
１６０５    タイミング制御部
１６０６    レジスタ
１６０７    レジスタ制御部
１６０８    バスインターフェース
１６０８      バスインターフェース
１６０９    ＲＯＭ
１６１０    ＲＯＭインターフェース
１７００    無線タグ
１７０１    アナログ回路部
１７０２    デジタル回路部
１７０３    共振回路
１７０４    整流回路
１７０５    定電圧回路
１７０６    リセット回路
１７０６      リセット回路
１７０７    発振回路
１７０８    復調回路
１７０９    変調回路
１７１０    ＲＦインターフェース
１７１１    制御レジスタ
１７１２    クロックコントローラ
１７１３    ＣＰＵインターフェース
１７１４    ＣＰＵ
１７１４      ＣＰＵ
１７１５    ＲＡＭ
１７１６    ＲＯＭ
１７１７    アンテナ
１７１７      アンテナ
１７１８    容量部
１７１９    電源管理回路
１８０１    筺体
１８０２    支持台
１８０３    表示部
１８０４    スピーカー部
１８０５    ビデオ入力端子
１８１１    本体
１８１２    表示部
１８１３    受像部
１８１４    操作キー
１８１５    外部接続ポート
１８１６    シャッターボタン
１８２１    本体
１８２２    筐体
１８２３    表示部
１８２４    キーボード
１８２５    外部接続ポート
１８２６    ポインティングデバイス
１８３１    本体
１８３２    表示部
１８３３    スイッチ
１８３４    操作キー
１８３５    赤外線ポート
１８４１    本体
１８４２    筐体
１８４３    表示部
１８４４    表示部
１８４５    記録媒体読み込み部
１８４６    操作キー
１８４７    スピーカー部
１８５１    本体
１８５２    表示部
１８５３    操作キー
１８６１    本体
１８６２    表示部
１８６３    筐体
１８６４    外部接続ポート
１８６５    リモコン受信部
１８６６    受像部
１８６７    バッテリー
１８６８    音声入力部
１８６９    操作キー
１８７１    本体
１８７２    筐体
１８７３    表示部
１８７４    音声入力部
１８７５    音声出力部
１８７６    操作キー
１８７７    外部接続ポート
１８７８    アンテナ
１９００    携帯電子機器
１９００      携帯電子機器
１９０１    筐体
１９０２    筐体
１９１１    表示部
１９１１      表示部
１９１２    スピーカー
１９１３    マイクロフォン
１９１４    操作キー
１９１５    ポインティングデバイス
１９１６    カメラ用レンズ
１９１７    外部接続端子
１９２１    キーボード
１９２２    外部メモリスロット
１９２３    カメラ用レンズ
１９２４    ライト
１９２５    イヤフォン端子
２３００    ベース基板
２３０２    絶縁層
２３０４    絶縁層
２３０６    島状半導体層
２３０８    絶縁層
２３１０    導電層
２３１２    導電層
２３１４    絶縁層
２３１６    レジストマスク
２３１８    導電層
２３２０    導電層
２３２２    絶縁層
２３２４    絶縁層
２３２６    不純物領域
２３２８    サイドウォール
２３３０    チャネル形成領域
２３３２    低濃度不純物領域
２３３４    高濃度不純物領域
２３３６    開口
２３３８    導電層
２３４０    導電層
２３４２    導電層
２３４４    導電層
２３４６    導電層
２３４８    導電層
【図１】
0005492421.tif 000002
【図２】
0005492421.tif 000003
【図３】
0005492421.tif 000004
【図４】
0005492421.tif 000005
【図５】
0005492421.tif 000006
【図６】
0005492421.tif 000007
【図７】
0005492421.tif 000008
【図８】
0005492421.tif 000009
【図９】
0005492421.tif 000010
【図１０】
0005492421.tif 000011
【図１１】
0005492421.tif 000012
【図１２】
0005492421.tif 000013
【図１３】
0005492421.tif 000014
【図１４】
0005492421.tif 000015
【図１５】
0005492421.tif 000016
【図１６】
0005492421.tif 000017
【図１７】
0005492421.tif 000018
【図１８】
0005492421.tif 000019
【図１９】
0005492421.tif 000020
【図２０】
0005492421.tif 000021
【図２１】
0005492421.tif 000022
【図２２】
0005492421.tif 000023
【図２３】
0005492421.tif 000024
【図２４】
0005492421.tif 000025
【図２５】
0005492421.tif 000026