(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一表面上にシリコン酸化層、第１の窒素含有絶縁層、及び第１の接合層が形成され、且つ所定の深さの領域に脆化層が形成された半導体基板と、一表面上に第２の窒素含有絶縁層及び第２の接合層が形成された支持基板とを準備し、
前記半導体基板と、前記支持基板とを、前記シリコン酸化層、前記第１の窒素含有絶縁層、前記第１の接合層、前記第２の窒素含有絶縁層、及び前記第２の接合層を間に挟んで重ね合わせて接合し、
前記半導体基板の側面から前記脆化層にレーザビームを照射した後、
前記脆化層を境として前記半導体基板の一部を分離させ、前記支持基板上に半導体層を形成することを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項２】
一表面上にシリコン酸化層、第１の窒素含有絶縁層、及び第１の接合層が形成され、且つ所定の深さの領域に脆化層が形成された半導体基板と、一表面上に第２の窒素含有絶縁層及び第２の接合層が形成された支持基板とを準備し、
前記半導体基板と、前記支持基板とを、前記シリコン酸化層、前記第１の窒素含有絶縁層、前記第１の接合層、前記第２の窒素含有絶縁層、及び前記第２の接合層を間に挟んで重ね合わせて接合し、
前記支持基板側から、前記半導体基板にレーザビームを照射した後、
前記脆化層を境として前記半導体基板の一部を分離させ、前記支持基板上に半導体層を形成することを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記レーザビームとしては、前記支持基板、前記シリコン酸化層、前記第１の窒素含有絶縁層、前記第１の接合層、前記第２の窒素含有絶縁層、及び前記第２の接合層は透過し、前記半導体基板に吸収される波長のものを用いることを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、
前記支持基板としては、絶縁表面を有する基板、又は絶縁性を有し、且つ紫外光又は可視光を透過する透光性を有する基板を用いることを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記レーザビームとしては、ＸｅＣｌエキシマレーザから射出されるレーザビーム、Ａｒ＋レーザから射出されるレーザビーム、ＹＡＧレーザの第２高調波若しくは第３高調波、ＹＶＯ４レーザの第２高調波若しくは第３高調波、又はＹＬＦレーザの第２高調波若しくは第３高調波を用いることを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記半導体基板の分離の前に、加熱処理を行うことを特徴とするＳＯＩ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書における半導体装置とは、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範疇に含むものとする。
【背景技術】
【０００３】
ＶＬＳＩ技術の発展に伴い、バルク単結晶シリコンで実現できるスケーリング則を超える低消費電力化、高速化が求められている。これらの要求を満たすため、ＳＯＩ構造が注目されている。この技術は、従来バルク単結晶シリコンで形成されていた電界効果トランジスタ（ＦＥＴ；Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の活性領域（チャネル形成領域）を単結晶シリコン薄膜とする技術である。ＳＯＩ構造を用いて電界効果トランジスタを作製すると、バルク単結晶シリコン基板を用いる場合よりも寄生容量を小さくでき、高速化に有利になることが知られている。
【０００４】
ＳＯＩ基板としては、ＳＩＭＯＸ基板や貼り合わせ基板が知られている。ＳＩＭＯＸ基板は、単結晶シリコン基板に酸素イオンを注入し、１３００℃以上で熱処理を行い埋め込み酸化膜を形成することにより、表面に単結晶シリコン薄膜を形成してＳＯＩ構造を得ている。ＳＩＭＯＸ基板は酸素イオンの注入を精密に制御できるため、単結晶シリコン薄膜を均一な膜厚で形成できる。しかし、酸素イオンの注入に長時間を有し、時間及びコスト面で問題がある。また、１枚のベース基板でＳＯＩ構造を形成するため、ベース基板の異種基板を支持基板とすることができなかった。
【０００５】
貼り合わせ基板は、絶縁層を間に介して２枚の単結晶シリコン基板を貼り合わせ、一方の単結晶シリコン基板を薄膜化することにより、単結晶シリコン薄膜を形成してＳＯＩ構造を得ている。薄膜化の手段の一つとして、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は、一方の単結晶シリコン基板に水素イオンを注入することによって、シリコン基板表面から所定の深さに微小気泡層を形成し、該微小気泡層を劈開面とすることで、他方の単結晶シリコン基板に薄い単結晶シリコン層を固定することができる（特許文献１参照）。
【０００６】
近年では、ガラスなどの絶縁表面を有する基板に単結晶シリコン層を形成する試みもなされている。例えば、ガラス基板上に単結晶シリコン層を形成したＳＯＩ基板の一例として、本出願人によるものが知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１２４０９２号公報
【特許文献２】特開平１１−１６３３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水素イオン注入剥離法を利用する場合、加熱処理を行うことによりシリコン基板に形成された微小気泡層を体積変化させ、該微小気泡層に沿って劈開することでＳＯＩ構造が得られる。しかしながら、微小気泡層を体積変化させて、シリコン基板を該微小気泡層に沿って分離するには６００℃程度の加熱処理が必要であり、分離工程におけるスループットの低下が問題となっていた。
【０００８】
本発明は、上述した問題を鑑み、スループット良くＳＯＩ基板を製造できる方法を提供することを課題とする。また、当該ＳＯＩ基板を用いた半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
支持基板に半導体基板から分離させた半導体層を転置して、ＳＯＩ基板を製造する。まず、半導体層の基となる半導体基板を準備する。該半導体基板には所定の深さの領域に脆化層を形成し、且つ、一表面上に絶縁層を形成する。また、絶縁表面を有する支持基板或いは絶縁性を有する支持基板を準備する。半導体基板と支持基板とを、前記絶縁層を間に挟んで重ね合わせて接合した後、半導体基板にレーザビームを選択的に照射して脆化層の一部に吸収させて該脆化層の脆化を進行させる。そして、物理的手段又は加熱処理により、脆化層の脆化を進行させた領域を始点（きっかけ）として、半導体基板を分離する。半導体基板は、脆化層を境として分離される。その結果、支持基板上に半導体層が固着されたＳＯＩ基板が製造される。
【００１０】
なお、本明細書における「脆化」とは、微小な空洞が多数形成され、脆くなっている状態を示す。また、「脆化が進行」とは、形成された空洞の数が増える、空洞が大きくなる、或いは空洞同士が結合して空間を形成し部分的に分離することを範疇に含み、イオンを注入して形成した脆化層よりも状態が脆くなることを示す。また、「分離」とは、分け離されることを示す。また、「イオンを注入」とは電界で加速されたイオンを照射して、該照射したイオンを構成する元素を半導体基板中に含ませることを指す。
【００１１】
本発明の一は、一表面上に絶縁層が形成され、且つ所定の深さの領域に脆化層が形成された半導体基板を準備し、半導体基板と、支持基板と、を、絶縁層を間に挟んで重ね合わせて接合する。半導体基板の側面から脆化層にレーザビームを選択的に照射した後、物理的手段により、脆化層を境として半導体基板の一部を分離させることにより、支持基板上に半導体層を形成するＳＯＩ基板の製造方法である。
【００１２】
本発明の一は、一表面上に絶縁層が形成され、且つ所定の深さの領域に脆化層が形成された半導体基板を準備し、半導体基板と、支持基板と、を、絶縁層を間に挟んで重ね合わせて接合する。支持基板側から半導体基板にレーザビームを照射した後、物理的手段により、脆化層を境として半導体基板の一部を分離させることにより、支持基板上に半導体層を形成するＳＯＩ基板の製造方法である。
【００１３】
上記構成において、レーザビームとしては、支持基板及び絶縁層は透過し、半導体基板に吸収される波長のものを照射することが好ましい。具体的には、支持基板及び絶縁層に対する透過率が３０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上であるレーザビームを照射することが好ましい。例えば、ＸｅＣｌエキシマレーザ或いはＡｒ＋レーザから射出されるレーザビーム、又はＹＡＧレーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）或いは第３高調波（３５５ｎｍ）、ＹＶＯ４レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）或いは第３高調波（３５５ｎｍ）、或いはＹＬＦレーザ（基本波１０５３ｎｍ）の第２高調波（５２７ｎｍ）或いは第３高調波（３５１ｎｍ）を照射することが好ましい。
【００１４】
なお、本明細書における透過とは、対象物に対する透過率が３０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上であることを意味する。
【００１５】
また、上記構成において、支持基板としては、絶縁表面を有する基板又は絶縁性を有し、且つ紫外光又は可視光を透過する透光性を有する基板を用いることが好ましい。具体的には、紫外光及び可視光の透過率が３０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上である基板を用いることが好ましい。
【００１６】
また、物理的手段による半導体基板の分離の前に、加熱処理を行うこともできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明を適用することで、スループットが向上したＳＯＩ基板の製造方法を提供することができ、生産性を向上することができる。また、ＳＯＩ基板を用いた半導体装置の生産性の向上も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。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。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。
【００１９】
（実施の形態１）
本形態に係るＳＯＩ基板は、半導体基板から分離させた半導体層、好ましくは単結晶半導体基板から分離させた単結晶半導体層を支持基板に転置して形成する。支持基板としては、半導体基板の異種基板を適用する。以下、図面を参照して本形態に係るＳＯＩ基板の製造方法の一例について説明する。
【００２０】
一表面上に絶縁層１０４が形成され、且つ所定の深さの領域に脆化層１０２が形成された半導体基板１００と、支持基板１２０を準備する（図１（Ａ）参照）。
【００２１】
半導体基板１００としては、シリコン基板やゲルマニウム基板などの半導体基板、又はガリウムヒ素やインジウムリンなどの化合物半導体基板を適用する。好ましくは単結晶半導体基板を適用するのが望ましい。また、多結晶半導体基板を適用することも可能である。適用する半導体基板は矩形状でもよいし、円形状でもよい。
【００２２】
半導体基板１００に形成する絶縁層１０４は単層構造でも積層構造でもよいが、最上層（後に接合面となる側）は平滑性を有し親水性表面を形成できる層を膜厚０．２ｎｍ乃至５００ｎｍで形成することが好ましい。例えば、熱的な反応又は化学的な反応により形成される酸化膜は表面の平滑性を確保しやすいため好ましい。このような条件を満たして形成される絶縁層は、半導体基板１００と支持基板１２０とを接合する接合層となる。なお、本明細書において「接合層」とは、一の基板（例えば半導体基板）において、他の基板（例えば支持基板）と接合を形成する接合面に形成する層のことを示す。例えば、有機シランを原料ガスに用いて化学気相成長（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される酸化シリコン層を適用することが好ましい。有機シランとしては、テトラエトキシシラン（略称；ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：化学式Ｓｉ（ＣＨ３）４）、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）等のシリコン含有化合物を用いることができる。また、モノシラン、ジシラン、又はトリシラン等の無機シランを原料ガスに用いてＣＶＤ法により形成される酸化シリコン層を適用することもできる。なお、原料ガスに有機シラン又は無機シランを用いてＣＶＤ法により酸化シリコン層を形成する場合、酸素を付与するガスを混合させることが好ましい。酸素を付与するガスとしては、酸素、亜酸化窒素、又は二酸化窒素等を用いることができる。さらに、アルゴン、ヘリウム或いは窒素等の不活性ガス、又は水素ガスを混合させてもよい。ＣＶＤ法により酸化シリコン層を形成する場合は、膜厚１０ｎｍ乃至５００ｎｍで形成することが好ましい。また、酸化性雰囲気下において熱処理することにより形成される酸化シリコン層、酸素ラジカルの反応により成長する酸化シリコン層、酸化性の薬液により形成されるケミカルオキサイド、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合を有する絶縁層を適用することもできる。なお、本明細書におけるシロキサン結合を有する絶縁層とは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合を含み、シリコンと酸素との結合で骨格構造が構成されている。シロキサンは置換基を有しており、該置換基として少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素など）が挙げられる。その他、有機基は、フルオロ基を含んでもよい。シロキサン結合を有する絶縁層は、スピンコート法などの塗布法により形成することができる。
【００２３】
また、絶縁層１０４は、窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層などの窒素含有絶縁層を１層以上含むことが好ましい。窒素含有絶縁層はアルカリ金属又はアルカリ土類金属等の金属不純物をブロッキングする効果がある。そのため、支持基板１２０としてガラス基板のような金属不純物を微量に含む基板を適用した場合に、窒素含有絶縁層によって金属不純物が半導体層側に拡散することを防止することができるため好ましい。なお、絶縁層１０４として窒素含有絶縁層を含む積層構造とする場合は、半導体基板１００と窒素含有絶縁層の間にはシリコン酸化層を形成することが好ましい。具体的には、絶縁層１０４は、半導体基板１００側からシリコン酸化層、窒素含有絶縁層、接合層の順に形成された積層構造とすることが好ましい。これは半導体基板１００に窒素含有絶縁層を直接接して形成すると、トラップ準位が形成され界面特性が問題となるからである。窒素含有絶縁層やシリコン酸化層は、ＣＶＤ法やスパッタリング法、或いは原子層エピタキシ（ＡＬＥ）法により形成すればよい。絶縁層１０４として、半導体基板１００側からシリコン酸化層、窒素含有絶縁層、接合層の積層構造を形成することで、半導体層の金属不純物による汚染を防止しつつ、界面の電気的特性の向上を図ることができる。
【００２４】
なお、本明細書における酸化窒化シリコン層とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多く、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５０ａｔｏｍｓ％乃至７０ａｔｏｍｓ％、窒素が０．５ａｔｏｍｓ％乃至１５ａｔｏｍｓ％、Ｓｉが２５ａｔｏｍｓ％乃至３５ａｔｏｍｓ％、水素が０．１ａｔｏｍｓ％乃至１０ａｔｏｍｓ％の濃度範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコン層とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多く、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５ａｔｏｍｓ％乃至３０ａｔｏｍｓ％、窒素が２０ａｔｏｍｓ％乃至５５ａｔｏｍｓ％、Ｓｉが２５ａｔｏｍｓ％乃至３５ａｔｏｍｓ％、水素が１０ａｔｏｍｓ％乃至３０ａｔｏｍｓ％の濃度範囲で含まれるものをいう。但し、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、Ｓｉ及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。
【００２５】
脆化層１０２は、半導体基板１００に電界で加速されたイオンを照射することで、該半導体基板１００の所定の深さの領域に形成される。半導体基板１００に形成される脆化層１０２の深さは、照射されるイオンの種類と、該イオンの加速電圧と、該イオンの照射角度によって制御することができる。脆化層１０２は、半導体基板１００の表面からイオンの平均進入深さに近い深さの領域に形成される。また、脆化層１０２の形成される深さは、後に支持基板に転置する半導体層の膜厚を決定する。そのため、脆化層１０２を形成するイオンを照射する際の加速電圧及びイオンのドーズ量は、転置する半導体層の膜厚を考慮して調整する。好ましくは半導体層の膜厚が５ｎｍ乃至３００ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍ乃至２００ｎｍの厚さとなるように、イオンの照射を調整して脆化層１０２を形成する。
【００２６】
イオンの照射はイオンドーピング装置を用いて行うことが好ましい。すなわち、原料ガスをプラズマ励起して生成された複数種類のイオンを質量分離しないで照射するドーピング方式を用いることが好ましい。本形態の場合、一或いは複数の同一の原子からなる質量が単一のイオン、又は一或いは複数の同一の原子からなる質量が異なるイオンを照射することができる。好ましくは、一或いは複数の同一の原子からなる質量が異なるイオンを照射する。このようなイオンドーピングは、加速電圧１０ｋＶ乃至１００ｋＶ、好ましくは３０ｋＶ乃至８０ｋＶ、ドーズ量は１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２乃至４×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２、ビーム電流密度が２μＡ／ｃｍ２以上、好ましくは５μＡ／ｃｍ２以上、より好ましくは１０μＡ／ｃｍ２以上とすればよい。
【００２７】
イオンとしては、水素、重水素、ヘリウム、又はフッ素等のハロゲンから選ばれた原料ガスをプラズマ励起して生成された一或いは複数の同一の原子からなる質量が異なるイオンを照射することが好ましい。水素イオンを照射する場合には、Ｈ＋イオン、Ｈ２＋イオン、Ｈ３＋イオンを含ませると共に、Ｈ３＋イオンの割合を高めておくとイオンの照射効率を高めることができ、照射時間を短縮することができるため好ましい。それにより、半導体基板１００に形成される脆化層１０２の領域には１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（好ましくは１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）以上の水素を含ませることが可能である。半導体基板１００に局所的に高濃度の水素を照射して形成される脆化層１０２は、結晶構造が乱されて微小な空洞が形成された多孔質構造となる。
【００２８】
また、イオンを質量分離して特定種類のイオンを半導体基板１００に照射しても同様に脆化層１０２を形成することができる。この場合にも、質量が大きいイオン（例えばＨ３＋イオン）を選択的に照射することは上記と同様な効果を奏することとなり好ましい。
【００２９】
脆化層１０２は、半導体基板１００に絶縁層１０４を形成した後、該絶縁層１０４側からイオンを照射して形成してもよいし、絶縁層１０４を形成する前に半導体基板１００にイオンを照射して形成してもよい。また、絶縁層１０４を積層構造とし、イオンを照射する際の保護層として機能できる絶縁層を形成した後にイオンを照射して脆化層１０２を形成し、さらに接合層として機能する絶縁層を形成してもよい。例えば、絶縁層１０４としてシリコン酸化層、窒素含有絶縁層、及び接合層の積層構造を形成する場合、半導体基板１００の一表面上にシリコン酸化層及び窒素含有絶縁層を形成した後、イオンを照射して脆化層１０２を形成し、さらに接合層を形成することができる。半導体基板１００にイオンを照射する際、絶縁層を通過させる構成とすることで、半導体基板１００の表面荒れを防ぐことができる。なお、イオンを照射して脆化層１０２を形成した後に接合層として機能する絶縁層を形成する場合は、成膜温度３５０℃以下で形成することが好ましい。
【００３０】
支持基板１２０としては、絶縁表面を有する基板、又は絶縁性を有し、且つ紫外光又は可視光を透過する透光性を有する基板を適用する。具体的には、紫外光又は可視光の透過率が３０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上の基板を適用することが好ましい。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、或いは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（「無アルカリガラス基板」とも呼ばれる）、石英基板、結晶化ガラス基板、又はサファイヤ基板が挙げられる。好ましくは、電子工業用に使われるガラス基板を適用すると安価であり、コスト削減を図ることができる。
【００３１】
次に、半導体基板１００と支持基板１２０と、を、絶縁層１０４を間に挟んで重ね合わせて貼り合わせる（図１（Ｂ）参照）。
【００３２】
半導体基板１００及び支持基板１２０の接合を形成する面は十分に清浄化しておく。そして、絶縁層１０４を間に介して、半導体基板１００と支持基板１２０とを密接させることで、接合を形成する。接合は初期の段階においてファン・デル・ワールス力が作用するものと考えられ、支持基板１２０と半導体基板１００とを圧接することで水素結合により強固な接合を形成することが可能になると考えられる。
【００３３】
なお、支持基板１２０と半導体基板１００を貼り合わせた後は、加熱処理又は加圧処理を行うことが好ましい。加熱処理又は加圧処理を行うことで接合強度を高めることができる。加熱処理を行う際は、その温度範囲は支持基板１２０の耐熱温度以下で、且つ半導体基板１００に形成された脆化層１０２で体積変化が起きない温度とし、好ましくは室温以上４００℃未満とする。また、加圧処理においては、接合面に垂直な方向に圧力が加わるように行い、支持基板１２０及び半導体基板１００の耐圧性を考慮して行う。
【００３４】
また、半導体基板１００と支持基板１２０との良好な接合を形成するため、支持基板１２０と半導体基板１００とを密接させる前に、いずれか一方又は双方の接合面を活性化しておいてもよい。例えば、原子ビーム若しくはイオンビーム、具体的にはアルゴン等の不活性ガス原子ビーム若しくは不活性ガスイオンビームを照射することで接合面を活性化することができる。その他、ラジカル処理により、接合面を活性化することもできる。このような表面活性化処理を行うことで、異種材料基板間の接合強度を高めることができる。また、いずれか一方又は双方の接合面をオゾン添加水、酸素添加水、水素添加水、又は純水等で洗浄処理してもよい。このように、接合面を親水性にする処理を加えることで、接合面のＯＨ基を増大させることができる。その結果、水素結合による接合をより強固にすることが可能である。
【００３５】
次に、支持基板１２０側から半導体基板１００にレーザビーム１４０を選択的に照射する（図１（Ｃ）参照）。
【００３６】
レーザビーム１４０は、支持基板１２０及び絶縁層１０４を透過し、半導体基板１００に吸収される波長を有するものとする。具体的には、レーザビーム１４０は、支持基板１２０の露出している表面から絶縁層１０４と接する側の半導体基板１００表面までの基板及び膜に対する透過率が３０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上のもので、且つ半導体基板１００に吸収されるものが好ましい。レーザビーム１４０の波長は可視領域〜紫外領域（８００ｎｍ以下）の範囲が好ましく、より好ましくは紫外領域（４００ｎｍ以下）とする。用いるレーザビームとしては、例えばＸｅＣｌエキシマレーザ（発振波長３０８ｎｍ）から射出されるレーザビーム、固体レーザであるＹＡＧレーザ（発振波長１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）或いは第３高調波（３５５ｎｍ）、ＹＶＯ４レーザ（発振波長１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）或いは第３高調波（３５５ｎｍ）、或いはＹＬＦレーザ（発振波長１０５３ｎｍ）の第２高調波（５２７ｎｍ）や第３高調波（３５１ｎｍ）、Ａｒ＋レーザ（発振波長３６４ｎｍ）から射出されるレーザビーム等が挙げられる。なお、本形態に用いるレーザは特に限定されず、所望の発振波長（好ましくは可視領域〜紫外領域の範囲、より好ましくは紫外領域）のレーザビームが得られるものであればよい。また、連続発振型レーザでもパルス型レーザでもよい。
【００３７】
ここで、レーザビーム１４０の照射の一例を図２に示す。図２（Ａ１）、（Ｂ１）は模式的な斜視図を示し、図２（Ａ２）、（Ｂ２）は上面図を示す。なお、図２では絶縁層１０４及び支持基板１２０を点線で示す。
【００３８】
本形態において、レーザビーム１４０は半導体基板１００の周縁付近に選択的に照射することが好ましく、半導体基板１００が矩形である場合は少なくとも一辺に照射するものとする。図２では、半導体基板１００の周縁付近に沿って４辺にレーザビーム１４０を照射する例を示している。また、レーザビーム１４０を選択的に照射した領域を照射領域１４２として示している。
【００３９】
レーザビーム１４０は、支持基板１２０及び絶縁層１０４を透過して半導体基板１００に吸収される。なお、レーザビーム１４０は、少なくとも脆化層１０２に到達して吸収されるように照射する。したがって、半導体基板１００に形成される脆化層１０２の深さは、レーザビーム１４０が到達するように調整する必要もある。具体的には、半導体基板１００において、イオンを照射する面側の半導体基板１００表面から膜厚方向３００ｎｍ以下の深さに脆化層１０２を形成することが好ましい。
【００４０】
照射領域１４２における脆化層１０２及び照射領域１４２周辺における脆化層１０２は、レーザビーム１４０を吸収することにより局所的に加熱され温度が上昇する。そのため、脆化層１０２においてレーザビーム１４０を吸収した領域及びレーザビーム１４０を吸収した領域周辺の脆化層１０２は空洞中の水素圧力が上昇し、脆化が進行する。つまり、半導体基板１００に形成された脆化層１０２は、照射領域１４２に沿って脆化が進行する。例えば、図２では、半導体基板１００の周縁に沿って、部分的に脆化層１０２の脆化が進行することになる。なお、レーザビーム１４０の照射領域１４２における脆化層１０２及び照射領域１４２周辺における脆化層１０２は、加熱されることで溶融する場合もある。脆化層１０２において脆化が進行した部分は、後に半導体基板１００の分離を行う際の始点（きっかけ）となる。
【００４１】
なお、レーザビーム１４０のビーム形状は、面積を有することが好ましい。例えば、光学系を用いてレーザビーム１４０を矩形又は楕円形に整形することが好ましい。これは、脆化層１０２において脆化が進行した部分は分離工程の始点となるため、ある程度の面積を有する領域で脆化を進行させておく方が容易に分離でき、分離の際にクラックなどのダメージが入るのを防ぐことができるからである。なお、レーザビーム１４０を矩形又は楕円形とする場合、レーザビーム１４０の進行方向に対する垂直方向の断面におけるビーム形状の短軸方向は、レーザビーム１４０の走査方向となるようにすることが好ましい。
【００４２】
また、図８に示すように、半導体基板１００の周縁或いは周縁をはみ出すようにレーザビーム１４０を照射してもよい。なお、図８（Ａ）、（Ｂ）では矩形である半導体基板１００の周縁に沿って４辺にレーザビーム１４０を照射する例を示すが、少なくとも一辺に照射すればよい。半導体基板１００をはみ出すようにレーザビーム１４０を照射すると、半導体基板１００の端部に位置する脆化層の脆化が進行することになる。脆化層１０２の脆化が進行した部分は半導体基板１００の分離を行う際の始点となり、始点が端にくることで一方向に分離が進みやすくなり、容易に分離することが可能となる。
【００４３】
次に、物理的手段により、脆化層１０２を境として半導体基板１００を分離させる。半導体基板１００は絶縁層１０４を間に介して支持基板１２０に接合されており、脆化層１０２を境として半導体基板１００の一部を分離させた結果、支持基板１２０上に半導体層１３０が残存する（図１（Ｄ）参照）。
【００４４】
なお、本形態における物理的手段とは、化学ではなく、物理学により認識される手段を指す。具体的には、力学の法則に還元できる過程を有する力学的手段又は機械的手段を指し、例えば人間の手や道具を用いて引き剥がすことである。
【００４５】
脆化層１０２は、レーザビーム１４０の照射により部分的に脆化が進行している。半導体基板１００に物理的な力を加えることで、脆化層１０２の脆化が進行した部分が始点となり、脆化層１０２を境として半導体基板１００を劈開することができる。また、本形態における分離に必要な時間は、数秒乃至数分程度とすることができる。半導体基板１００は絶縁層１０４を間に介して支持基板１２０と接合しており、支持基板１２０上には半導体基板１００と同じ結晶性の半導体層１３０が残存する形態となる。例えば、半導体基板１００として単結晶シリコン基板を適用し、支持基板１２０としてガラス基板を適用することで、ガラス基板上に絶縁層を間に介して単結晶シリコン層を形成することが可能となる。
【００４６】
例えば、半導体基板１００及び支持基板１２０を貼り合わせた状態で、一方を真空チャックやメカチャック等の手法で固定する。そして、物理的な力を加えて他方を引き剥がすことで、脆化層１０２の脆化が進行した部分（レーザビーム１４０が照射された領域又はレーザビーム１４０が照射された領域近傍の脆化層）が始点（きっかけ）となり、脆化層１０２を境として半導体基板１００を分離することができる。また、半導体基板１００及び支持基板１２０を貼り合わせた状態で双方を固定し、それぞれを相対する方向へと引っ張ることでも分離することができる。
【００４７】
なお、レーザビーム１４０の照射後、物理的手段による半導体基板１００の分離の前に、支持基板１２０の歪み点温度未満で加熱処理を行ってもよい。該加熱処理を行うことで、レーザビーム１４０の照射領域以外の脆化層１０２も脆化が進行し、半導体基板１００の分離を容易にすることができる。なお、この場合の加熱処理は、物理的手段による半導体基板１００の分離を行う補助的な役割を果たすものである。
【００４８】
支持基板１２０に転置された半導体層１３０は、イオン照射工程及び分離工程によって、表面（分離面）は平坦性が損なわれ、凹凸が形成されている。また、半導体層１３０の表面（分離面）には脆化層１０２が残存する場合もある。半導体層１３０表面に凹凸があると、得られたＳＯＩ基板を用いて半導体装置を製造する際、薄く絶縁耐圧の優れたゲート絶縁層の形成が困難となる。そのため、半導体層１３０は平坦化処理を行うことが好ましい（図１（Ｅ）参照）。
【００４９】
例えば、平坦化処理として、半導体層１３０に対して化学的機械的研磨（ＣＭＰ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）や、液体ジェットを利用した研磨などを行うことが好ましい。また、半導体層１３０にレーザビームを照射することにより半導体層１３０の平坦化を図ってもよい。さらに、ＣＭＰ処理及びレーザビームの照射や熱処理を組み合わせて行ってもよい。なお、半導体層にレーザビームを照射する、若しくは熱処理を行うことで、半導体層の平坦化と共に結晶欠陥やダメージ等を回復させることもできる。また、ＣＭＰ処理を行った後、レーザビームの照射や熱処理を行うことで、ＣＭＰ処理による表面の損傷層を修復させることもできる。さらに、得られた半導体層の薄膜化を目的として、ＣＭＰ処理等を行ってもよい。なお、半導体層にレーザビームを照射する際は、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気下で行うことが好ましい。これは、酸素雰囲気下でレーザビームの照射を行うと半導体層表面が荒れる恐れがあるからである。
【００５０】
以上により、支持基板１２０上に絶縁層１０４を介して半導体層１３０が固着されたＳＯＩ基板を得ることができる。本形態に係るＳＯＩ基板は、物理的手段により分離を行うため、分離工程の際に高温長時間の加熱処理を必要とせず、スループットが向上できる。また、あらかじめレーザビームを照射して分離の始点（きっかけ）を形成するため、分離が容易となる。よって、製造時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。さらに、支持基板側からレーザビームを照射する構成としており、半導体層１３０へのダメージを少なくすることできる。
【００５１】
なお、本形態では半導体基板１００よりも支持基板１２０の面積が大きい例を図示したが、本発明は特に限定されない。支持基板１２０は、半導体基板１００と同程度の面積のものを適用してもよい。また、半導体基板１００と異なる形状のものを適用してもよい。
【００５２】
また、半導体層１３０を分離した半導体基板１００は、再利用することが可能である。すなわち、図１（Ｄ）に示すように分離された半導体基板１００を、図１（Ａ）の半導体基板として再度利用することができる。なお、半導体基板１００を再利用する際には、半導体層１３０の分離面（劈開面となった面）を平坦化することが好ましい。ここでの平坦化処理は、前述した半導体層１３０の平坦化と同様に行えばよく、ＣＭＰ処理、液体ジェットを利用した研磨処理、レーザビーム照射、又は熱処理などを適宜行えばよい。また、複数の処理を組み合わせて行い、平坦化や結晶欠陥の修復を図ってもよい。ＳＯＩ基板の製造において、基となる半導体基板の再利用を行うことで、大幅なコスト削減を実現できる。もちろん、半導体層１３０を分離した後の半導体基板１００はＳＯＩ基板を製造する以外の用途に用いてもよい。
【００５３】
なお、本形態に係るＳＯＩ基板の製造方法は、脆化層が形成された半導体基板にレーザビームを選択的に照射して部分的に前記脆化層の脆化を進行させた後、該脆化が進行した領域を始点として、脆化層に沿って半導体基板を分離することを特徴としており、ＳＯＩ基板の構成は特に限定されるものではない。
【００５４】
以下、図３及び図４を用いて、本形態に係るＳＯＩ基板の構成例を示す。図３（Ａ）は、半導体層１３０と支持基板１２０との間に、半導体層１３０側からシリコン酸化層１１４、窒素含有絶縁層１１２、及び接合層１１０が形成されている例を示している。なお、シリコン酸化層１１４、窒素含有絶縁層１１２、及び接合層１１０の積層構造は、図１における絶縁層１０４に相当する。
【００５５】
シリコン酸化層１１４としては、酸化シリコン層や酸化窒化シリコン層など、少なくとも酸素とシリコンを組成に含む絶縁層を形成する。窒素含有絶縁層１１２としては、窒化シリコン層や窒化酸化シリコン層、或いは窒化アルミニウム層など、少なくとも窒素を組成に含む絶縁層を形成する。接合層１１０としては、平滑性を有し親水性表面を形成できる絶縁層を形成し、具体的には有機シランを原料ガスに用いてＣＶＤ法により形成される酸化シリコン層やシロキサン結合を有する層などを形成する。窒素含有絶縁層１１２は、金属不純物が半導体層１３０側に拡散するのを防止する効果がある。シリコン酸化層１１４は、半導体層１３０と良好な界面を形成することが可能である。
【００５６】
なお、シリコン酸化層１１４、窒素含有絶縁層１１２、及び接合層１１０の膜厚は実施者が適宜決定すればよいが、シリコン酸化層１１４の膜厚は１０ｎｍ乃至５００ｎｍ、窒素含有絶縁層１１２の膜厚は１０ｎｍ乃至５００ｎｍ、接合層１１０の膜厚は０．２ｎｍ乃至５００ｎｍ程度（接合層１１０をＣＶＤ法により形成する場合は１０ｎｍ乃至５００ｎｍ程度）とすることが好ましい。
【００５７】
図３（Ａ）に示す構成のＳＯＩ基板を製造する場合、半導体基板にシリコン酸化層１１４及び窒素含有絶縁層１１２の積層構造を形成した後、該積層構造が形成された側から半導体基板にイオンを照射して脆化層を形成することが好ましい。シリコン酸化層１１４及び窒素含有絶縁層１１２が形成された側からイオンを照射することで、半導体基板の表面荒れを防ぐことができる。窒素含有絶縁層１１２上に接合層１１０を形成した後、該接合層１１０を間に挟んで、半導体基板と支持基板１２０とを貼り合わせる。支持基板１２０側からレーザビームを選択的に照射し、照射領域における脆化層の脆化を進行させる。この場合、レーザビームとしては、支持基板１２０、シリコン酸化層１１４、窒素含有絶縁層１１２、及び接合層１１０を透過し、半導体基板に吸収される波長のものを用いる。また、支持基板１２０側から照射されるレーザビームは、少なくとも脆化層に到達するものとする。そして、物理的手段により、脆化層を境として半導体基板を分離する。その結果、支持基板１２０上に接合層１１０、窒素含有絶縁層１１２、及びシリコン酸化層１１４を介して半導体層１３０が残存する形態となる。半導体基板を分離する前に、レーザビームを選択的に照射し脆化層の脆化を部分的に進行させているため、物理的な力を加えることで、該脆化が進行した領域が始点となり容易に分離を行うことができる。また、物理的手段により分離することで、短時間で行うことができ、製造時間が短縮され、スループットが向上する。なお、シリコン酸化層１１４及び窒素含有絶縁層１１２は、半導体基板に脆化層を形成した後に形成してもよい。また、半導体基板上にシリコン酸化層１１４、窒素含有絶縁層１１２、及び接合層１１０を形成した後、脆化層を形成してもよい。
【００５８】
図３（Ｂ）は、支持基板１２０側に接合層１２４と窒素含有絶縁層１２２を形成する例を示している。半導体層１３０と支持基板１２０との間には、半導体層１３０側から接合層１１０、接合層１２４、及び窒素含有絶縁層１２２が形成され、これらの積層構造は、図１における絶縁層１０４に相当する。
【００５９】
窒素含有絶縁層１２２は、図３（Ａ）の窒素含有絶縁層１１２と同様に、窒化シリコン層や窒化酸化シリコン層、或いは窒化アルミニウム層など、少なくとも窒素を組成に含む絶縁層を形成する。窒素含有絶縁層１２２を形成することで、支持基板１２０側から半導体層１３０に金属不純物が拡散するのを防ぐことができる。
【００６０】
また、接合層１２４は、接合層１１０と同様に平滑性を有し親水性表面を形成できる絶縁層を形成すればよく、例えば有機シランを原料ガスに用いてＣＶＤ法により酸化シリコン層を形成する。支持基板１２０側にも接合層１２４を設け、該接合層１２４と接合層１１０とで接合を形成する構成とすることで、半導体層１３０と支持基板１２０との接合強度を高めることができる。
【００６１】
なお、窒素含有絶縁層１２２、及び接合層１２４の膜厚は実施者が適宜決定すればよいが、窒素含有絶縁層１２２の膜厚は１０ｎｍ乃至５００ｎｍ、接合層１２４の膜厚は０．２ｎｍ乃至５００ｎｍ程度（接合層１２４をＣＶＤ法により形成する場合は１０ｎｍ乃至５００ｎｍ程度）とすることが好ましい。
【００６２】
図３（Ｂ）に示す構成のＳＯＩ基板を製造する場合、半導体基板にイオンを照射して脆化層を形成した後、半導体基板上に接合層１１０を形成する。また、支持基板１２０上に窒素含有絶縁層１２２及び接合層１２４を積層形成する。支持基板１２０に形成された接合層１２４と、半導体基板に形成された接合層１１０とを貼り合わせた後、支持基板１２０側からレーザビームを選択的に照射して、脆化層の脆化を部分的に進行させる。そして、物理的手段により、半導体基板を脆化層に沿って劈開し、分離させる。その結果、支持基板１２０上に半導体層１３０が固着されたＳＯＩ基板を得る。なお、半導体基板分離後、得られた半導体層１３０の表面（分離面）は平坦化するのが好ましい。本形態において、物理的手段による半導体基板の分離の前に、予めレーザビームの照射により脆化層の脆化を部分的に進行させており、該脆化が進行した領域が始点（きっかけ）となるため、容易に分離することが可能である。なお、脆化層を形成するためのイオンの照射は、接合層１１０に行ってもよい。
【００６３】
図３（Ｃ）は、半導体層１３０側にシリコン酸化層１１４、窒素含有絶縁層１１２、及び接合層１１０を形成し、支持基板１２０側に窒素含有絶縁層１２２、及び接合層１２４を形成する例を示している。半導体層１３０と支持基板１２０の間には、半導体層１３０側からシリコン酸化層１１４、窒素含有絶縁層１１２、接合層１１０、接合層１２４、及び窒素含有絶縁層１２２が形成され、これらの積層構造は図１における絶縁層１０４に相当する。
【００６４】
図３（Ｃ）に示す構成のＳＯＩ基板を製造する場合、半導体基板上にシリコン酸化層１１４及び窒素含有絶縁層１１２を形成し、半導体基板のシリコン酸化層１１４及び窒素含有絶縁層１１２が形成された側からイオンを照射し、脆化層を形成した後に接合層１１０を形成する。また、支持基板１２０上に窒素含有絶縁層１２２、及び接合層１２４を形成する。支持基板１２０に形成された接合層１２４と、半導体基板に形成された接合層１１０とを貼り合わせた後、支持基板１２０側からレーザビームを選択的に照射して、脆化層の脆化を部分的に進行させる。そして、物理的手段により、半導体基板を脆化層に沿って劈開し、分離させる。その結果、支持基板１２０上に半導体層１３０が固着されたＳＯＩ基板を得る。なお、半導体基板分離後、得られた半導体層１３０の表面（分離面）は平坦化することが好ましい。本形態において、物理的手段による半導体基板の分離の前に、予めレーザビームの照射により脆化層の脆化を部分的に進行させており、該脆化が進行した領域が始点（きっかけ）となるため、容易に分離することが可能である。なお、脆化層を形成するためのイオンの照射は、接合層１１０が形成された側から行ってもよい。また、脆化層を形成した後、シリコン酸化層１１４、窒素含有絶縁層１１２を形成してもよい。
【００６５】
また、熱酸化法を利用して、半導体基板の表面に熱酸化膜を形成してもよい。熱酸化法により形成する熱酸化膜は、接合層として機能することもできる。
【００６６】
図４（Ａ）は、半導体基板を熱酸化して熱酸化膜１１１を形成し、該熱酸化膜１１１と接して窒素含有絶縁層１１２及び接合層１１０を積層形成する例を示している。つまり、半導体基板を分離して得られた半導体層１３０と支持基板１２０との間には、半導体層１３０側から熱酸化膜１１１、窒素含有絶縁層１１２、及び接合層１１０が形成されている。なお、半導体基板を熱酸化して形成するため、半導体層１３０の側面にも熱酸化膜１１１は形成されている。
【００６７】
図４（Ｂ）は、半導体基板を熱酸化して熱酸化膜１１１を形成し、支持基板１２０側には窒素含有絶縁層１２２及び接合層１２４を形成し、熱酸化膜１１１と接合層１２４で接合を形成する例を示している。つまり、半導体基板を分離して得られた半導体層１３０と支持基板１２０との間には、半導体層１３０側から熱酸化膜１１１、接合層１２４及び窒素含有絶縁層１２２が形成されている。図４（Ｂ）では、熱酸化膜１１１は接合層として機能している。なお、半導体基板を熱酸化して形成するため、半導体層１３０の側面にも熱酸化膜１１１は形成されている。
【００６８】
図４（Ｃ）は、半導体基板を熱酸化して形成した熱酸化膜１１１を介して窒素含有絶縁層１１２及び接合層１１０を形成し、支持基板１２０側には窒素含有絶縁層１２２及び接合層１２４を形成し、接合層１１０及び接合層１２４で接合を形成する例を示している。つまり、半導体基板を分離して得られた半導体層１３０と支持基板１２０との間には、半導体層１３０側から熱酸化膜１１１、窒素含有絶縁層１１２、接合層１１０、接合層１２４及び窒素含有絶縁層１２２が形成されている。なお、半導体基板を熱酸化して形成するため、半導体層１３０の側面にも熱酸化膜１１１は形成されている。
【００６９】
ここで、図４（Ａ）に示すＳＯＩ基板の製造方法の一例について、図５を用いて説明する。
【００７０】
半導体基板１００を準備し、清浄化された半導体基板１００を熱酸化して熱酸化膜１１１を形成する（図５（Ａ）参照）。熱酸化としてはドライ酸化を行えばよく、酸素の他にＨＣｌ等を含む酸化性雰囲気下で行ってもよい。半導体基板１００としてシリコン基板を適用する場合は、熱酸化膜１１１として酸化シリコン層が形成される。
【００７１】
次に、半導体基板１００の所定の深さの領域に脆化層１０２を形成する。また、半導体基板１００上に熱酸化膜１１１を介して窒素含有絶縁層１１２及び接合層１１０を形成する（図５（Ｂ）参照）。
【００７２】
脆化層１０２は、窒素含有絶縁層１１２を形成する前に形成してもよいし、窒素含有絶縁層１１２及び接合層１１０を形成する前に形成してもよい。つまり、半導体基板１００の熱酸化膜１１１が形成された側からイオンを照射し脆化層１０２を形成してもよいし、半導体基板１００の熱酸化膜１１１及び窒素含有絶縁層１１２が形成された側からイオンを照射し脆化層１０２を形成してもよい。また、半導体基板１００の熱酸化膜１１１、窒素含有絶縁層１１２及び接合層１１０が形成された側からイオンを照射し脆化層１０２を形成してもよい。
【００７３】
次に、支持基板１２０と半導体基板１００を貼り合わせる。ここでは、半導体基板１００表面の熱酸化膜１１１を介して形成された窒素含有絶縁層１１２及び接合層１１０を間に挟んで、半導体基板１００と支持基板１２０を重ね合わせて貼り合わせる（図５（Ｃ）参照）。
【００７４】
次に、支持基板１２０側から半導体基板１００にレーザビーム１４０を選択的に照射する（図５（Ｄ）参照）。レーザビーム１４０の照射領域１４２における脆化層１０２及び照射領域１４２周辺における脆化層１０２は、局所的に加熱され温度が上昇し、空洞中の水素圧力が上昇して脆化が進行する。
【００７５】
レーザビーム１４０としては、半導体基板１００及び該半導体基板１００に形成された脆化層１０２に吸収される波長を有するものを照射する。レーザビーム１４０は、少なくとも脆化層１０２に到達するように照射する。好ましくは可視領域〜紫外領域、より好ましくは紫外領域の波長を有するレーザビーム１４０を照射する。照射領域１４２における脆化層１０２は、レーザビーム１４０を吸収することにより加熱されて、脆化が進行する。なお、照射領域１４２における脆化層１０２は、レーザビーム１４０の照射による加熱により溶融する場合もある。
【００７６】
次に、物理的手段により、脆化層１０２を境として半導体基板１００を分離させる。半導体基板１００は熱酸化膜１１１及び窒素含有絶縁層１１２上に形成された接合層１１０を間に介して支持基板１２０に接合されているため、半導体基板１００の分離の結果、支持基板１２０上に半導体層１３０が残存する（図５（Ｄ）参照）。
【００７７】
脆化層１０２は、レーザビーム１４０の選択的な照射により、部分的に脆化が進行している。半導体基板１００に物理的な力を加えることで、脆化層１０２の脆化が進行した部分が始点となり、半導体基板１００を容易に分離することが可能である。このとき、半導体基板１００は脆化層１０２に沿って劈開し、分離される。また、分離のための所要時間は、数秒乃至数分程度と非常に短くできる。半導体基板１００は接合層１１０等を間に介して支持基板１２０と接合しており、支持基板１２０上には半導体基板１００と同じ結晶性の半導体層１３０が残存する形態となる。
【００７８】
半導体基板１００を分離する物理的手段は特に限定されないが、例えば半導体基板１００及び支持基板１２０を貼り合わせた状態で、一方を固定し、物理的な力を加えて他方を引き剥がすことが可能である。引き剥がす際、脆化層１０２の脆化が進行した部分（レーザビーム１４０が照射された領域）が始点となるため、脆化層１０２に沿って半導体基板１００を容易に分離することができる。なお、固定する際は真空チャックやメカチャック等の手法を適用すればよい。また、人間の手で引き剥がすことも可能である。
【００７９】
レーザビーム１４０の照射後、物理的手段による半導体基板１００の分離の前に、支持基板１２０の歪み点温度未満で加熱処理を行ってもよい。該加熱処理を行うことで、レーザビーム１４０の照射領域以外の脆化層１０２も脆化が進行し、半導体基板１００の分離を容易にすることができる。なお、この場合の加熱処理は、物理的手段による半導体基板１００の分離を行う補助的な役割を果たすものである。
【００８０】
支持基板１２０に転置された半導体層１３０は、イオン照射工程及び分離工程によって、表面（分離面）は平坦性が損なわれ、凹凸が形成されている。また、半導体層１３０の表面（分離面）には脆化層１０２が残存する場合もある。半導体層１３０表面に凹凸があると、得られたＳＯＩ基板を用いて半導体装置を製造する際、薄く絶縁耐圧の優れたゲート絶縁層の形成が困難となる。そのため、半導体層１３０は平坦化処理を行うことが好ましい（図５（Ｅ）参照）。
【００８１】
以上で、支持基板１２０上に接合層１１０、窒素含有絶縁層１１２及び熱酸化膜１１１を介して半導体層１３０が固着されたＳＯＩ基板を製造することができる。
【００８２】
本形態に係るＳＯＩ基板の製造方法は、脆化層が形成された半導体基板と支持基板とを絶縁層を間に挟んで貼り合わせ、半導体基板にレーザビームを選択的に照射して脆化層の脆化を部分的に進行させた後、物理的手段により半導体基板を分離させる。半導体基板の分離の際、レーザビームの照射により脆化が進行した領域の脆化層が始点となるため、容易に分離することができる。また、物理的手段により半導体基板を分離することで、ＳＯＩ基板の製造時間を短縮することができる。よって、ＳＯＩ基板の製造におけるスループットが向上し、生産性が向上する。
【００８３】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【００８４】
（実施の形態２）
上記実施の形態では、支持基板側からレーザビームを照射する例を示したが、本形態では半導体基板に直接レーザビームを照射する例を図６に示す。
【００８５】
図６（Ａ）、（Ｂ）は、半導体基板１００と支持基板１２０とを、絶縁層１０４を間に挟んで貼り合わせた状態を示す模式的な斜視図である。半導体基板１００の所定の深さの領域には、脆化層１０２が形成されている。半導体基板１００、脆化層１０２、支持基板１２０、及び絶縁層１０４の説明は、上記実施の形態１に準じる。また、図６では、支持基板１２０及び絶縁層１０４は点線で示している。
【００８６】
本形態において、レーザビーム１７０は半導体基板１００の側面に選択的に照射する。また、レーザビーム１７０は脆化層１０２に到達するように照射する。半導体基板１００の側面に脆化層１０２が露出している場合は、露出している脆化層１０２に直接レーザビーム１７０を照射すればよい。
【００８７】
レーザビーム１７０としては、半導体基板１００に吸収される波長を有するものとする。具体的には、レーザビーム１７０の波長は可視領域〜紫外領域（８００ｎｍ以下）が好ましく、より好ましくは紫外領域（４００ｎｍ以下）とする。用いるレーザビームとしては、例えばＸｅＣｌエキシマレーザ（発振波長３０８ｎｍ）から射出されるレーザビーム、固体レーザであるＹＡＧレーザ（発振波長１０６４ｎｍ）の第２高調波や第３高調波、ＹＶＯ４レーザの第２高調波や第３高調波、或いはＹＬＦレーザの第２高調波や第３高調波、Ａｒ＋レーザ（発振波長３６４ｎｍ）から射出されるレーザビーム等が挙げられる。なお、本形態に用いるレーザは特に限定されず、所望の発振波長（好ましくは可視領域〜紫外領域、より好ましくは紫外領域）のレーザビームが得られるものであればよい。また、連続発振型レーザでもパルス型レーザでもよい。
【００８８】
レーザビーム１７０が照射された照射領域１７２における脆化層１０２は、レーザビーム１７０を吸収することにより加熱され、脆化が進行する。つまり、半導体基板１００に形成された脆化層１０２は、照射領域１７２に沿って脆化が進行する。例えば、図６（Ｂ）では、半導体基板１００の側面に露出した脆化層１０２の脆化が進行することになる。なお、照射領域１７２における脆化層１０２は、レーザビーム１７０の照射による加熱により溶融する場合もある。脆化が進行した領域の脆化層１０２は、半導体基板１００の分離を行う際の始点（きっかけ）となる。
【００８９】
この後、物理的手段により、脆化層１０２を境として半導体基板１００を分離させ、必要に応じて分離面の平坦化を行うことで、支持基板上に半導体層が固定されたＳＯＩ基板を得ることができる。半導体基板１００を分離する際は、レーザビームの照射により予め部分的に脆化層の脆化が進行しているため、容易に分離することができる。したがって、スループット良くＳＯＩ基板を製造することができ、生産性が向上する。
【００９０】
なお、本実施の形態では、レーザビーム１７０を半導体基板１００の側面に選択的に照射するため、レーザビーム１７０のビーム形状は線状とすることが好ましい。例えば、レーザビーム１７０の進行方向に対する垂直方向の断面におけるビーム形状の短軸は１μｍ以下、又は１００ｎｍ以下とすることもできる。なお、レーザビーム１７０の進行方向に対する垂直方向の断面におけるビーム形状の長軸方向は、レーザビーム１７０の走査方向となるようにすることが好ましい。このようにすることで、他の層に与えるダメージを少なくすることができる。特に、半導体基板を分離した後に再利用する場合に、ダメージを防ぐ構成とすることが有効である。
【００９１】
また、上記実施の形態１では、支持基板１２０側からレーザビームを照射して透過させる構成としたが、本形態ではレーザビームを直接半導体基板１００に照射するため、支持基板１２０は透光性を有する基板以外のものを適用できる。つまり、支持基板１２０は絶縁表面を有する基板又は絶縁性を有する基板を適用することができ、例えば表面が絶縁層で被覆された金属基板も適用することができる。
【００９２】
また、本形態に係るＳＯＩ基板の製造方法は、半導体基板を分離する前にレーザビームを照射することで、予め部分的に脆化層の脆化を進行させておくことを特徴の一つとしており、ＳＯＩ基板の構成は特に限定されるものではない。例えば、本明細書に示すその他の構成のＳＯＩ基板を形成することができる。
【００９３】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【００９４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態と異なるＳＯＩ基板の製造方法について説明する。
【００９５】
所定の深さの領域に脆化層１０２が形成され、一表面上に絶縁層１０４が形成された半導体基板１００と、支持基板１２０と、を準備する。次に、半導体基板１００と、支持基板１２０と、を、絶縁層１０４を間に挟んで重ね合わせて貼り合わせる。そして、支持基板１２０側からレーザビーム１４０を選択的に照射し、部分的に脆化層１０２の脆化を進行させる（図７（Ａ）参照）。
【００９６】
本形態において、脆化層１０２と絶縁層１０４を形成する順序は限定されない。半導体基板１００にイオンを照射して脆化層１０２を形成した後に絶縁層１０４を形成してもよいし、半導体基板１００上に絶縁層１０４を形成した後に該絶縁層１０４が形成された側からイオンを照射し脆化層１０２を形成してもよい。また、絶縁層１０４を積層構造とする場合は、絶縁層を積層する途中で、半導体基板１００にイオンを照射し脆化層１０２を形成してもよい。なお、絶縁層１０４の最上層は、有機シランを原料ガスに用いてＣＶＤ法により形成される酸化シリコン層やシロキサン結合を有する層などの、平滑性を有し親水性表面を形成できる接合層を形成する。
【００９７】
また、熱酸化法により、半導体基板１００表面に熱酸化膜を形成することもできる。さらに、支持基板１２０側に窒素含有絶縁層及び接合層の積層構造を設けることもできる。支持基板１２０側にも接合層を設けることで、支持基板と半導体基板の接合強度を高めることができる。
【００９８】
また、ここでは、レーザビーム１４０を支持基板１２０側から照射する例を示すが、上記実施の形態２で示したように、半導体基板１００の側面から照射してもよい。
【００９９】
なお、支持基板１２０側から照射するレーザビーム１４０のビーム形状は、面積を有するようにすることが好ましい。例えば、光学系を用いてレーザビーム１４０を矩形又は楕円形に整形することが好ましい。これは、脆化層１０２はレーザビーム１４０の照射された領域で脆化が進行されるため、ある程度の面積で脆化を進行させる方が、後の加熱処理により容易に体積変化を起こせるからである。
【０１００】
次に、加熱処理を行い、脆化層１０２を境として半導体基板１００を分離させる。半導体基板１００は絶縁層１０４を間に介して支持基板１２０に接合されており、脆化層１０２を境として半導体基板１００の一部を分離させた結果、支持基板１２０上に半導体層１３０が残存する（図７（Ｂ）参照）。
【０１０１】
脆化層１０２は、レーザビーム１４０の照射により部分的に脆化が進行している。加熱処理により、脆化層１０２に形成された微小な空洞に体積変化が起こるが、本形態のようにレーザビームの照射により部分的に脆化層の脆化を進行させておくことで、該脆化を進行させた領域がきっかけとなって脆化層１０２の体積変化が起こりやすくなり、容易に分離することが可能となる。したがって、加熱処理の温度及び処理時間は、レーザビームを照射しない場合よりも低温短時間とすることが可能である。
【０１０２】
以上で、支持基板１２０上に半導体層１３０が固着されたＳＯＩ基板を得ることができる。
【０１０３】
なお、支持基板１２０に転置された半導体層１３０は、イオン照射工程及び分離工程によって、表面（分離面）は平坦性が損なわれ、凹凸が形成されている。また、半導体層１３０の表面（分離面）には脆化層１０２が残存する場合もある。半導体層１３０表面に凹凸があると、得られたＳＯＩ基板を用いて半導体装置を製造する際、薄く絶縁耐圧の優れたゲート絶縁層の形成が困難となる。そのため、半導体層１３０は平坦化処理を行うことが好ましい（図７（Ｃ）参照）。
【０１０４】
本形態に係るＳＯＩ基板の製造方法は、脆化層が形成された半導体基板と、支持基板と、を、絶縁層を間に挟んで貼り合わせ、半導体基板にレーザビームを選択的に照射して部分的に脆化層の脆化を進行させた後、加熱処理を行うことにより半導体基板を分離させる。半導体基板の分離の際、加熱処理を行うことにより、レーザビームの照射領域の脆化層がきっかけとなって容易に体積変化が起きる。したがって、レーザビームを照射せずに加熱処理のみで分離工程を行うよりも低温短時間の分離工程とすることが可能であり、製造時間を短縮することができる。よって、ＳＯＩ基板の製造におけるスループットを向上することができる。なお、本形態に係るＳＯＩ基板の構成は特に限定されず、本明細書で示すその他の構成のＳＯＩ基板を形成してもよい。
【０１０５】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１０６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態で示したＳＯＩ基板を用いて半導体装置を製造する一例を、図１３、図１４を用いて説明する。
【０１０７】
ＳＯＩ基板を準備する（図１３（Ａ）参照）。本形態では、図３（Ａ）に示す支持基板１２０上に順に積層された接合層１１０、窒素含有絶縁層１１２、及びシリコン酸化層１１４を介して半導体層１３０が固着されたＳＯＩ基板を適用する例を示す。なお、適用するＳＯＩ基板の構成は特に限定されず、本明細書で示すその他の構成のＳＯＩ基板を適用できる。
【０１０８】
支持基板１２０としては、絶縁表面を有する基板又は絶縁性を有し、且つ紫外光又は可視光を透過する透光性を有する基板を適用する。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のような電子工業用に使われる各種ガラス基板（「無アルカリガラス基板」とも呼ばれる）、石英基板、結晶化ガラス基板、又はサファイヤ基板などが適用される。
【０１０９】
接合層１１０は平滑性を有し親水性表面を形成できる層を形成し、例えば酸化シリコン層又はシロキサン結合を有する層とする。窒素含有絶縁層１１２はブロッキング層として機能し、例えば窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層で形成すればよい。窒素含有絶縁層１１２を形成することで、支持基板１２０から半導体層１３０側への金属不純物の拡散をブロッキングすることができる。シリコン酸化層１１４は、酸化シリコン層又は酸化窒化シリコン層を形成する。半導体層１３０と窒素含有絶縁層１１２の間にシリコン酸化層１１４が位置することで、トラップ準位が形成され界面特性が劣化するのを防止することができる。また、窒素含有絶縁層１１２と支持基板１２０との間に接合層１１０が位置することで、該接合層１１０が窒素含有絶縁層１１２の内部応力を緩和して、異種材料による応力歪みを緩和することができる。
【０１１０】
なお、接合層１１０、窒素含有絶縁層１１２、及びシリコン酸化層１１４の膜厚は実施者が適宜決定すればよい。例えば、接合層１１０の膜厚は０．２ｎｍ乃至５００ｎｍ（接合層１１０をＣＶＤ法により形成する場合は１０ｎｍ乃至５００ｎｍ）、窒素含有絶縁層１１２の膜厚は１０ｎｍ乃至５００ｎｍ、シリコン酸化層１１４の膜厚は１０ｎｍ乃至５００ｎｍとすることができる。一例として、接合層１１０として膜厚５０ｎｍの酸化シリコン層を形成し、窒素含有絶縁層１１２として膜厚５０ｎｍの窒化酸化シリコン層を形成し、シリコン酸化層１１４として膜厚１００ｎｍの酸化窒化シリコン層を形成することができる。
【０１１１】
半導体層１３０の膜厚は５ｎｍ乃至３００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ乃至２００ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍ乃至６０ｎｍとする。半導体層１３０の膜厚は、上記実施の形態で説明した脆化層１０２を形成する深さを制御することにより適宜設定できる。また、ＳＯＩ基板の半導体層１３０を、エッチング等により薄膜化して所望の膜厚としてもよい。半導体層１３０の薄膜化は、Ｃｌ２、ＢＣｌ３若しくはＳｉＣｌ４等の塩素系ガス、ＣＦ４、ＮＦ３若しくはＳＦ６等のフッ素系ガス、又はＨＢｒガス等を用いてドライエッチングにより行うことができる。また、酸化処理や窒化処理等により半導体層１３０を部分的に変質させて、該変質部分を選択的にエッチングすることもできる。また、ＣＭＰ処理や液体ジェットによる研磨などを利用して、半導体層１３０を薄膜化することもできる。
【０１１２】
半導体層１３０には、ｎチャネル型電界効果トランジスタの形成領域に合わせて、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物元素、又は、リン、砒素などのｎ型不純物元素を添加することが好ましい。同様に、ｐチャネル型電界効果トランジスタの形成領域に合わせて、リン、砒素などのｎ型不純物元素、又は、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物元素を添加することが好ましい。例えば、ｎチャネル型電界効果トランジスタの形成領域に対応してｐ型不純物元素を添加し、ｐチャネル型電界効果トランジスタの形成領域に対応してｎ型不純物元素を添加して、所謂ウェル領域を形成する。不純物イオンのドーズ量は１×１０１２ｉｏｎｓ／ｃｍ２乃至１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度で行えばよい。さらに、電界効果トランジスタのしきい値電圧を制御する場合には、これらのウェル領域にｐ型不純物元素、又は、ｎ型不純物元素を添加すればよい。
【０１１３】
次に、半導体層１３０を選択的にエッチングして、半導体素子の配置に合わせて島状に分離した半導体層１３０ａ、半導体層１３０ｂを形成する（図１３（Ｂ）参照）。
【０１１４】
なお、本形態では、半導体層１３０を島状にエッチングすることで素子分離をする例を示すが、本発明は特に限定されない。例えば、半導体素子の配置に合わせて、半導体層間に絶縁層を埋め込むことで素子分離してもよい。
【０１１５】
次に、半導体層１３０ａ、半導体層１３０ｂ上に、ゲート絶縁層７１１、ゲート電極７１２、及びサイドウォール絶縁層７１３をそれぞれ形成する。サイドウォール絶縁層７１３は、ゲート電極７１２の側面に設ける。そして、半導体層１３０ａに第１不純物領域７１４ａ及び第２不純物領域７１５ａ、半導体層１３０ｂに第１不純物領域７１４ｂ及び第２不純物領域７１５ｂを形成する。なお、ゲート電極７１２上には絶縁層７１６が形成されている。絶縁層７１６は窒化シリコン層で形成し、ゲート電極７１２を形成する際のエッチング用のハードマスクとして用いる（図１３（Ｃ）参照）。
【０１１６】
次に、ＳＯＩ基板に設けられたゲート電極７１２等を覆うように、保護層７１７を形成する（図１３（Ｄ）参照）。窒素含有絶縁層１１２は支持基板１２０側からの金属不純物の拡散を防止するのに対して、保護層７１７は上層側からの金属不純物の汚染を防ぐ効果がある。本形態では、結晶性に優れた半導体層１３０の下層側及び上層側を、ナトリウムなどの可動性の高い金属不純物をブロッキングする効果の高い絶縁層で被覆する。よって、半導体層１３０により製造される半導体素子の電気的特性を向上させることができる。
【０１１７】
保護層７１７上に層間絶縁層７１８を形成する。層間絶縁層７１８は、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）層を成膜する、或いはポリイミドに代表される有機樹脂を塗布して形成すればよい。そして、層間絶縁層７１８にコンタクトホール７１９を形成する。
【０１１８】
次に、配線を形成する段階を示す。コンタクトホール７１９にコンタクトプラグ７２３を形成する。コンタクトプラグ７２３は、ＷＦ６ガスとＳｉＨ４ガスからＣＶＤ法によりタングステンシリサイドを形成し、コンタクトホール７１９に埋め込むことで形成する。また、ＷＦ６を水素還元してタングステンを形成しコンタクトホール７１９に埋め込んでも良い。その後、コンタクトプラグ７２３に合わせて配線７２１を形成する。配線７２１はアルミニウム若しくはアルミニウム合金で形成し、上層と下層にはバリアメタルとしてモリブデン、クロム、チタンなどの金属膜を形成する。さらにその上層に層間絶縁層７２２を形成する（図１４（Ｂ）参照）。配線は適宜設ければ良く、この上層にさらに配線層を形成して多層配線化しても良い。その場合にはダマシンプロセスを適用しても良い。
【０１１９】
以上で、支持基板上に半導体層が固着されたＳＯＩ基板を用いて、電界効果トランジスタを製造することができる。本発明は、ＳＯＩ基板の製造時間の短縮を可能とし、スループットを向上している。したがって、本発明に係るＳＯＩ基板を適用することで、生産性良く電界効果トランジスタを製造することができる。また、本発明を適用することで、単結晶半導体で半導体層１３０を形成することが可能であり、半導体装置の高性能化を図ることもできる。
【０１２０】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１２１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明に係るＳＯＩ基板を用いて半導体装置を製造する一例を、図９乃至図１２を用いて説明する。ここでは、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置を製造する一例を示す。
【０１２２】
ＳＯＩ基板を準備する（図９（Ａ）参照）。本形態では、図４（Ｃ）に示す支持基板１２０上に順に積層された窒素含有絶縁層１２２、接合層１２４、接合層１１０、窒素含有絶縁層１１２、及び熱酸化膜１１１を介して半導体層１３０が固着されたＳＯＩ基板を適用する例を示す。なお、適用するＳＯＩ基板の構成は特に限定されず、本明細書で示すその他の構成のＳＯＩ基板を適用できる。
【０１２３】
支持基板１２０としては、絶縁表面を有する基板又は絶縁性を有し、且つ紫外光又は可視光を透過する透光性を有する基板を適用する。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のような電子工業用に使われる各種ガラス基板（「無アルカリガラス基板」とも呼ばれる）、石英基板、結晶化ガラス基板、又はサファイヤ基板などが適用される。
【０１２４】
接合層１１０及び接合層１２４は、平滑性を有し親水性表面を形成できる層を形成し、例えば酸化シリコン層又はシロキサン結合を有する層を形成する。なお、接合層１２４は、支持基板１２０の耐熱性を考慮して形成する必要がある。支持基板１２０としてガラス基板を適用する場合は６５０℃以下の成膜温度とする。例えば、ＴＥＯＳ等の有機シランを原料ガスに用いてＣＶＤ法により形成することができる。支持基板１２０と接合層１２４との間に形成する窒素含有絶縁層１２２は、窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層又は窒化アルミニウム層等の金属不純物をブロッキングする効果を有する膜を形成する。なお、支持基板１２０に接合層１２４及び窒素含有絶縁層１２２を形成する場合、下層（支持基板１２０側）に窒素含有絶縁層１２２を形成し、上層（半導体層１３０側）に接合層１２４を形成することで、窒素含有絶縁層１２２の内部応力を緩和することができる。窒素含有絶縁層１１２は、窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層で形成すればよい。熱酸化膜１１１は、半導体基板を熱酸化して形成するため、半導体層１３０の側面にも形成されている。
【０１２５】
なお、窒素含有絶縁層１２２、接合層１２４、接合層１１０、窒素含有絶縁層１１２、及び熱酸化膜１１１の膜厚は実施者が適宜決定すればよい。熱酸化膜１１１の膜厚は、熱酸化の処理時間や加熱温度等により制御できる。
【０１２６】
半導体層１３０の膜厚は５ｎｍ乃至３００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ乃至２００ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍ乃至６０ｎｍとする。半導体層１３０の膜厚は、上記実施の形態で説明した脆化層１０２を形成する深さを制御することにより適宜設定できる。また、ＳＯＩ基板の半導体層１３０を、エッチング等により薄膜化して所望の膜厚としてもよい。半導体層１３０の薄膜化は、Ｃｌ２、ＢＣｌ３若しくはＳｉＣｌ４等の塩素系ガス、ＣＦ４、ＮＦ３若しくはＳＦ６等のフッ素系ガス、又はＨＢｒガス等を用いてドライエッチングにより行うことができる。また、酸化処理や窒化処理等により半導体層１３０を部分的に変質させて、該変質部分を選択的にエッチングすることもできる。また、ＣＭＰ処理や液体ジェットによる研磨などを利用して、半導体層１３０を薄膜化することもできる。
【０１２７】
また、半導体層１３０には、ｎチャネル型電界効果トランジスタの形成領域に合わせて、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物元素、又は、リン、砒素などのｎ型不純物元素を添加することが好ましい。同様に、ｐチャネル型電界効果トランジスタの形成領域に合わせて、リン、砒素などのｎ型不純物元素、又は、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物元素を添加することが好ましい。例えば、ｎチャネル型電界効果トランジスタの形成領域に対応してｐ型不純物元素を添加し、ｐチャネル型電界効果トランジスタの形成領域に対応してｎ型不純物元素を添加して、所謂ウェル領域を形成する。不純物イオンのドーズ量は１×１０１２ｉｏｎｓ／ｃｍ２乃至１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度で行えばよい。さらに、電界効果トランジスタのしきい値電圧を制御する場合には、これらのウェル領域にｐ型不純物元素若しくはｎ型不純物元素を添加すればよい。
【０１２８】
次に、半導体層１３０を選択的にエッチングして、半導体素子の配置に合わせて島状に分離した半導体層１３０ｃ、半導体層１３０ｄを形成する（図９（Ｂ）参照）。
【０１２９】
次に、半導体層１３０ｃ、半導体層１３０ｄ上に、ゲート絶縁層８１０、ゲート電極を形成する第１の導電層８１２、及び第２の導電層８１４を順に形成する（図９（Ｃ）参照）。
【０１３０】
ゲート絶縁層８１０は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、又は原子層エピタキシ法等により、酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化シリコン層、又は窒化酸化シリコン層等の絶縁層を用いて、単層膜又は積層膜で形成する。
【０１３１】
また、ゲート絶縁層８１０は、半導体層１３０ｃ、半導体層１３０ｄに対してプラズマ処理を行うことにより、表面を酸化又は窒化することで形成してもよい。この場合のプラズマ処理はマイクロ波（代表的な周波数は２．４５ＧＨｚ）を用いて励起したプラズマによるプラズマ処理も含むものとする。例えばマイクロ波で励起され、電子密度が１×１０１１／ｃｍ３以上１×１０１３／ｃｍ３以下、且つ電子温度が０．５ｅＶ以上１．５ｅＶ以下のプラズマを用いた処理も含むものとする。このようなプラズマ処理を適用して半導体層表面の酸化処理又は窒化処理を行うことにより、薄くて緻密な膜を形成することが可能である。また、半導体層表面を直接酸化するため、界面特性の良好な膜を得ることができる。なお、ゲート絶縁層８１０は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、又は原子層エピタキシ法により形成した膜に対してマイクロ波を用いたプラズマ処理を行うことで形成してもよい。
【０１３２】
なお、ゲート絶縁層８１０は半導体層との界面を形成するため、酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層が界面となるように形成することが好ましい。これは、窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層のように酸素よりも窒素の含有量が多い膜を形成すると、トラップ準位が形成され界面特性が問題となる恐れがあるからである。
【０１３３】
ゲート電極を形成する導電層は、タンタル、窒化タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、又はニオブ等から選択された元素、またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体材料を用いて、ＣＶＤ法やスパッタリング法により、単層膜又は積層膜で形成する。積層膜とする場合は、異なる導電材料を用いて形成することもできるし、同一の導電材料を用いて形成することもできる。本形態では、ゲート電極を形成する導電層を、第１の導電層８１２及び第２の導電層８１４で形成する例を示す。
【０１３４】
ゲート電極を形成する導電層を、第１の導電層８１２及び第２の導電層８１４の２層の積層構造とする場合は、例えば、窒化タンタル層とタングステン層、窒化タングステン層とタングステン層、窒化モリブデン層とモリブデン層の積層膜を形成することができる。なお、窒化タンタル層とタングステン層との積層膜とすると、両者のエッチング速度の差をつけやすく、高い選択比が取れるため好ましい。なお、例示した２層の積層膜において、先に記載した層がゲート絶縁層８１０上に形成される層とすることが好ましい。ここでは、第１の導電層８１２は、２０ｎｍ乃至１００ｎｍの厚さで形成する。第２の導電層８１４は、１００ｎｍ乃至４００ｎｍの厚さで形成する。なお、ゲート電極は３層以上の積層構造とすることもでき、その場合は、モリブデン層とアルミニウム層とモリブデン層の積層構造を採用するとよい。
【０１３５】
次に、第２の導電層８１４上にレジストマスク８２０ｃ、レジストマスク８２０ｄを選択的に形成する。そして、レジストマスク８２０ｃ、レジストマスク８２０ｄを用いて第１のエッチング処理及び第２のエッチング処理を行う。
【０１３６】
まず、第１のエッチング処理により第１の導電層８１２及び第２の導電層８１４を選択的にエッチングして、半導体層１３０ｃ上に第１の導電層８１６ｃ及び第２の導電層８１８ｃ、並びに半導体層１３０ｄ上に第１の導電層８１６ｄ及び第２の導電層８１８ｄを形成する（図９（ｄ）参照）。
【０１３７】
次に、第２のエッチング処理により第２の導電層８１８ｃ及び第２の導電層８１８ｄの端部を選択的にエッチングして、第２の導電層８２２ｃ及び第２の導電層８２２ｄを形成する（図９（Ｅ）参照）。なお、第２の導電層８２２ｃ及び第２の導電層８２２ｄは第１の導電層８１６ｃ及び第１の導電層８１６ｄよりも幅（キャリアがチャネル形成領域を流れる方向（ソース領域とドレイン領域を結ぶ方向）に平行な方向の長さ）が小さくなるように形成する。このようにして、第１の導電層８１６ｃ及び第２の導電層８２２ｃからなるゲート電極８２４ｃ、並びに第１の導電層８１６ｄ及び第２の導電層８２２ｄからなるゲート電極８２４ｄを得ることができる。
【０１３８】
第１のエッチング処理及び第２のエッチング処理に適用するエッチング法は適宜選択すればよいが、エッチング速度を向上するにはＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式やＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合プラズマ）方式などの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング装置を用いればよい。第１のエッチング処理および第２のエッチング処理のエッチング条件を適宜調節することで、第１の導電層８１６ｃ、８１６ｄ、及び第２の導電層８２２ｃ、８２２ｄの側面を所望のテーパー形状とすることができる。所望のゲート電極８２４ｃ、８２４ｄを形成した後、レジストマスク８２０ｃ、８２０ｄは除去すればよい。
【０１３９】
次に、ゲート電極８２４ｃ、ゲート電極８２４ｄをマスクとして、半導体層１３０ｃ及び半導体層１３０ｄに不純物元素８８０を添加する。半導体層１３０ｃには、第１の導電層８１６ｃ及び第２の導電層８２２ｃをマスクとして自己整合的に一対の第１不純物領域８２６ｃが形成される。また、半導体層１３０ｄには、第１の導電層８１６ｄ及び第２の導電層８２２ｄをマスクとして自己整合的に一対の第１不純物領域８２６ｄが形成される（図１０（Ａ）参照）。
【０１４０】
不純物元素８８０としては、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物元素、若しくはリン、砒素などのｎ型不純物元素を添加する。ここでは、ｎ型不純物元素であるリンを１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３乃至５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の濃度で含まれるように添加するものとする。
【０１４１】
次に、半導体層１３０ｄを覆うようにレジストマスク８８２を選択的に形成する。また、半導体層１３０ｃを部分的に覆うようにレジストマスク８８１を形成する。そして、レジストマスク８８２、及びレジストマスク８８１をマスクとして不純物元素８８４を添加して、半導体層１３０ｃに一対の第２不純物領域８２８ｃと、一対の第３不純物領域８３０ｃと、チャネル形成領域１３２ｃを形成する（図１０（Ｂ）参照）。
【０１４２】
不純物元素８８４としては、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物元素、若しくはリン、砒素などのｎ型不純物元素を添加する。ここでは、ｎ型不純物元素であるリンを５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３乃至５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度の濃度で含まれるように添加するものとする。
【０１４３】
半導体層１３０ｃにおいて、第２不純物領域８２８ｃは第１の導電層８１６ｃ及び第２の導電層８２２ｃと重ならない領域に形成される。チャネル形成領域１３２ｃは第１の導電層８１６ｃと重なる領域に形成される。第３不純物領域８３０ｃは、チャネル形成領域１３２ｃと第２不純物領域８２８ｃの間であって、第１の導電層８１６ｃ及び第２の導電層８２２ｃと重ならない領域に形成される。また、第３不純物領域８３０ｃは、第１の導電層８１６ｃ及び第２の導電層８２２ｃと重ならない領域であって、レジストマスク８８１と重なる領域に形成される。第２不純物領域８２８ｃはソース領域又はドレイン領域として機能する。また、第３不純物領域８３０ｃはＬＤＤ領域として機能する。本形態において、第２不純物領域８２８ｃは、第３不純物領域８３０ｃよりも不純物濃度が高いものとする。
【０１４４】
なお、ＬＤＤ領域とは、チャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に形成する低濃度に不純物元素を添加した領域のことである。ＬＤＤ領域を設けると、ドレイン領域近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐという効果がある。また、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐため、ゲート絶縁層を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて配置させた構造（「ＧＯＬＤ（Ｇａｔｅ−ｄｒａｉｎ  Ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ  ＬＤＤ）構造」とも呼ぶ）としてもよい。
【０１４５】
次に、レジストマスク８８１及びレジストマスク８８２を除去した後、半導体層１３０ｃを覆うようにレジストマスク８８６を形成する。そして、レジストマスク８８６、第１の導電層８１６ｄ及び第２の導電層８２２ｄをマスクとして不純物元素８８８を添加して、半導体層１３０ｄに一対の第２不純物領域８２８ｄと、一対の第３不純物領域８３０ｄと、チャネル形成領域１３２ｄを形成する（図１０（Ｃ）参照）。
【０１４６】
不純物元素８８８としては、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物元素、若しくはリン、砒素などのｎ型不純物元素を添加する。ここではｐ型不純物元素である硼素を１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３乃至５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含まれるように添加するものとする。
【０１４７】
半導体層１３０ｄにおいて、第２不純物領域８２８ｄは第１の導電層８１６ｄ及び第２の導電層８２２ｄと重ならない領域に形成される。第３不純物領域８３０ｄは、第１の導電層８１６ｄと重なり、第２の導電層８２２ｄと重ならない領域に形成されており、不純物元素８８８が第１の導電層８１６ｄを貫通して形成される。第２不純物領域８２８ｄはソース領域又はドレイン領域として機能する。また、第３不純物領域８３０ｄはＬＤＤ領域として機能する。本形態において、第２不純物領域８２８ｄは、第３不純物領域８３０ｄよりも不純物濃度が高いものとする。
【０１４８】
次に、層間絶縁層を形成する。層間絶縁層は、単層膜又は積層膜で形成することができるが、ここでは絶縁層８３２及び絶縁層８３４の２層の積層構造で形成する（図１１（Ａ）参照）。
【０１４９】
層間絶縁層としては、ＣＶＤ法やスパッタリング法により、酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化シリコン層、又は窒化酸化シリコン層等を形成することができる。また、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル若しくはエポキシ等の有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料、又はオキサゾール樹脂などを用いて、スピンコート法などの塗布法により形成することができる。なお、シロキサン材料とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。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、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。有機基は、フルオロ基を含んでもよい。オキサゾール樹脂は、例えば、感光性ポリベンゾオキサゾール等である。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く（常温１ＭＨｚで誘電率２．９）、耐熱性が高く（示差熱天秤（ＴＧ／ＤＴＡ：Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）で昇温５℃／ｍｉｎで熱分解温度５５０℃）、吸水率が低い（常温２４時間で０．３ｗｔ％）材料である。オキサゾール樹脂は、ポリイミド等の比誘電率（３．２〜３．４程度）と比較すると、比誘電率が低いため（２．９程度）、寄生容量の発生を抑制し、高速動作を行うことができる。
【０１５０】
例えば、絶縁層８３２として窒化酸化シリコン層を膜厚１００ｎｍで形成し、絶縁層８３４として酸化窒化シリコン層を膜厚９００ｎｍで形成する。また、絶縁層８３２及び絶縁層８３４を、プラズマＣＶＤ法を適用して連続成膜する。なお、層間絶縁層は３層以上の積層構造とすることもできる。また、酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層又は窒化シリコン層と、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料、又はオキサゾール樹脂を用いて形成した絶縁層との積層構造とすることもできる。
【０１５１】
次に、層間絶縁層（本形態では絶縁層８３２及び絶縁層８３４）にコンタクトホールを形成し、該コンタクトホールにソース電極又はドレイン電極として機能する導電層８３６を形成する（図１１（Ｂ）参照）。
【０１５２】
コンタクトホールは、半導体層１３０ｃに形成された第２不純物領域８２８ｃ、半導体層１３０ｄに形成された第２不純物領域８２８ｄに達するように、絶縁層８３２及び絶縁層８３４に選択的に形成する。
【０１５３】
導電層８３６は、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、ニッケル、ネオジムから選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層膜または積層膜を用いることができる。例えば、当該元素を複数含む合金からなる導電層として、チタンを含有したアルミニウム合金、ネオジムを含有したアルミニウム合金などを形成することができる。また、積層膜とする場合、例えば、アルミニウム層若しくは上述したようなアルミニウム合金層を、チタン層で挟持する構成とすることができる。
【０１５４】
次に、発光素子８５０を形成する段階を示す（図１２（Ａ）参照）。ここでは、有機化合物を含む層を発光層として具備する有機発光素子を形成する一例について説明する。
【０１５５】
まず、導電層８３６と電気的に接続するように画素電極８４０を形成する。画素電極８４０は、導電層８３６を間に介して、半導体層１３０ｄに形成された第２不純物領域８２８ｄと電気的に接続される。画素電極８４０の端部を覆う隔壁層８４２を形成した後、画素電極８４０上に有機化合物を含む層８４４と、対向電極８４６とを積層形成する。
【０１５６】
なお、ここでは、導電層８３６上に設けられた絶縁層８３８上に画素電極８４０が形成されている例を示すが、本発明は特に限定されない。例えば、絶縁層８３４上に画素電極８４０を設ける構成としてもよい。この場合、画素電極８４０は、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層８３６の一部で形成することもできる。
【０１５７】
絶縁層８３８としては、ＣＶＤ法やスパッタ法により酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化シリコン層等を形成することができる。また、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料、またはオキサゾール樹脂などを用いて、スピンコート法などの塗布法により形成することができる。なお、絶縁層８３８は、上述の材料を用いて単層膜または積層膜で形成することができる。
【０１５８】
画素電極８４０及び対向電極８４６は、いずれか一方は陽極として機能し、他方は陰極として機能する。また、発光素子の発光は、支持基板１２０側から取り出す場合（下面射出とも呼ばれる）と、支持基板１２０側と逆側の面から取り出す場合（上面射出とも呼ばれる）と、支持基板１２０側及び当該支持基板１２０と逆側の面から取り出す場合（両面射出とも呼ばれる）と、がある。下面射出の場合は、画素電極８４０は透光性電極とし、対向電極８４６は反射電極とすることが好ましい。これに対し、上面射出の場合は、画素電極８４０は反射電極とし、対向電極８４６は透光性電極とすることが好ましい。両面射出の場合は、画素電極８４０及び対向電極８４６ともに透光性電極とすることが好ましい。
【０１５９】
画素電極８４０又は対向電極８４６として反射電極を形成する場合、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、クロム、銀等の金属元素、又は当該金属元素を含む合金材料若しくは化合物材料等の反射性を有する導電材料を用いて形成することができる。
【０１６０】
また、画素電極８４０又は対向電極８４６として透光性電極を形成する場合、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、又はガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）等の透光性を有する導電材料を用いて形成することができる。また、反射性を有する導電材料を数ｎｍ乃至数十ｎｍの膜厚で形成することで、可視光を透過させる電極を得ることもできる。
【０１６１】
また、透光性電極は、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て形成することができる。導電性組成物を用いて形成した電極は、薄膜におけるシート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に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。
【０１６２】
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が用いることができる。例えば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、又はこれらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【０１６３】
共役導電性高分子の具体例としては、ポリピロ−ル、ポリ（３−メチルピロ−ル）、ポリ（３−ブチルピロ−ル）、ポリ（３−オクチルピロ−ル）、ポリ（３−デシルピロ−ル）、ポリ（３，４−ジメチルピロ−ル）、ポリ（３，４−ジブチルピロ−ル）、ポリ（３−ヒドロキシピロ−ル）、ポリ（３−メチル−４−ヒドロキシピロ−ル）、ポリ（３−メトキシピロ−ル）、ポリ（３−エトキシピロ−ル）、ポリ（３−オクトキシピロ−ル）、ポリ（３−カルボキシルピロ−ル）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルピロ−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。
【０１６４】
上記導電性高分子を、単独で導電性組成物として透光性電極を形成してもよい。また、導電性組成物で形成される透光性電極の膜質、膜強度等の膜特性を調整するために、導電性高分子に有機樹脂を添加することもできる。
【０１６５】
有機樹脂としては、導電性高分子と相溶または混合分散可能である熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は光硬化性樹脂等を用いることができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、若しくはポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド若しくはポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド１２、若しくはポリアミド１１等のポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、若しくはポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、若しくはポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリウレア系樹脂、メラミン樹脂、フェノール系樹脂、ポリエーテル、アクリル系樹脂、又はこれら樹脂の共重合体などが挙げられる。
【０１６６】
さらに、導電性組成物の電気伝導度を調整するために、導電性組成物にアクセプタ性またはドナー性ドーパントをドーピングすることにより、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てもよい。
【０１６７】
アクセプタ性ドーパントとしては、ハロゲン化合物、ルイス酸、プロトン酸、有機シアノ化合物、有機金属化合物等を使用することができる。ハロゲン化合物としては、塩素、臭素、ヨウ素、塩化ヨウ素、臭化ヨウ素、フッ化ヨウ素等が挙げられる。ルイス酸としては五フッ化燐、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、三フッ化硼素、三塩化硼素、三臭化硼素等が挙げられる。プロトン酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、過塩素酸等の無機酸と、有機カルボン酸、有機スルホン酸等の有機酸を挙げることができる。有機カルボン酸及び有機スルホン酸としては、カルボン酸化合物及びスルホン酸化合物を使用することができる。有機シアノ化合物としては、共役結合に二つ以上のシアノ基を含む化合物が使用できる。例えば、テトラシアノエチレン、テトラシアノエチレンオキサイド、テトラシアノベンゼン、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノアザナフタレン等を挙げられる。
【０１６８】
ドナー性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又は４級アミン化合物等を挙げることができる。
【０１６９】
また、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、又は芳香族系溶剤など）に溶解させて、湿式法により透光性電極となる薄膜を形成することができる。
【０１７０】
導電性組成物を溶解する溶媒としては、特に限定することはなく、上述した導電性高分子及び有機樹脂などの高分子樹脂化合物を溶解するものを用いればよい。例えば、水、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、Ｎ‐メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、又はトルエンなどの単独もしくは混合溶剤に溶解すればよい。
【０１７１】
導電性組成物を、上述のように溶媒に溶解した後、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）、印刷法等の湿式法を用いて絶縁層８３８上に形成することで、画素電極８４０を得ることができる。溶媒の乾燥は、熱処理を行ってもよいし、減圧することで行ってもよい。また、有機樹脂が熱硬化性の場合は熱処理を行えばよいし、光硬化性の場合は光照射処理を行えばよい。
【０１７２】
隔壁層８４２は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、塗布法等により基板全面に絶縁層を形成した後、選択的にエッチングして形成することができる。また、液滴吐出法、印刷法等を用いて、選択的に形成することもできる。その他、ポジ型感光性樹脂を用いて全面に絶縁層を形成した後、当該絶縁層を露光及び現像することにより、所望の形状とすることもできる。
【０１７３】
有機化合物を含む層８４４としては、少なくとも発光層を形成し、該発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜形成してもよい。有機化合物を含む層は、インクジェット法などの塗布法や蒸着法により形成することができる。
【０１７４】
以上で、画素電極８４０及び対向電極８４６との間に、少なくとも発光層を有する有機化合物を含む層８４４が挟持された発光素子８５０を得ることができる。
【０１７５】
次に、支持基板１２０と対向させるように対向基板８６０を設ける（図１２（Ｂ）参照）。対向基板８６０と対向電極８４６との間には、充填剤８５８を設けてもよいし、不活性ガスを充填させた構成としてもよい。なお、対向電極８４６を覆うように保護層を形成してもよい。
【０１７６】
以上の工程により、本形態に係るＥＬ表示装置が完成する。
【０１７７】
ＳＯＩ基板を製造する際に、半導体層１３０の基となる半導体基板として単結晶半導体基板を用いることで、半導体層１３０を単結晶半導体とすることができる。よって、単結晶半導体でチャネル形成領域を形成することができるため、多結晶半導体をチャネル形成領域として利用する表示装置と比較して、画素ごとにおけるトランジスタ特性のバラツキを低減することができる。そのため、発光装置における表示むらを抑制することができる。
【０１７８】
また、本発明は、ＳＯＩ基板の製造時間の短縮を可能とし、スループットを向上している。したがって、本発明に係るＳＯＩ基板を適用することで、表示装置の生産性も向上することができる。
【０１７９】
また、本形態に係る表示装置を構成するトランジスタの構成は特に限定されない。例えば、上記実施の形態４で示す構成のトランジスタを適用することもできる。
【０１８０】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１８１】
（実施の形態６）
本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法を利用して、大型のガラス基板上に複数の半導体層を接合させたＳＯＩ基板を製造することもできる。
【０１８２】
図１７、図１８は支持基板１２０として表示パネルを製造するマザーガラスと呼ばれる大型のガラス基板を適用し、該大型のガラス基板に複数の半導体層１３０を固着する例を示している。マザーガラス（支持基板１２０）からは複数の表示パネルを切り出すものとし、表示パネル５２２の形成領域を点線で示している。なお、図１７（Ａ１）、（Ｂ１）及び図１８（Ａ１）、（Ｂ１）は上面の模式図を示している。また、図１７（Ａ２）、（Ｂ２）及び図１８（Ａ２）、（Ｂ２）は、図１７（Ａ１）、（Ｂ１）及び図１８（Ａ１）、（Ｂ１）の鎖線ＸＹの断面の模式図に相当する。
【０１８３】
図１７は、１枚のマザーガラス（支持基板１２０）に対し、複数の半導体基板１００を貼り合わせた後、該半導体基板１００の分離を行って、複数の半導体層１３０を形成する一例を示している。
【０１８４】
複数の半導体基板１００を準備する。半導体基板１００は市販の半導体基板を用いてもよいし、所望の大きさ及び形状（ここでは表示パネルのパネルサイズ）に加工したものを用いてもよい。半導体基板１００は所定の深さの領域に脆化層１０２が形成され、一表面上に絶縁層１０４が形成されている。また、支持基板１２０として、マザーガラスを準備する。
【０１８５】
次に、支持基板１２０に複数の半導体基板１００を貼り合わせる。複数の半導体基板１００はそれぞれに絶縁層１０４が形成されており、該絶縁層１０４を間に挟んで、支持基板１２０と、複数の半導体基板１００と、を貼り合わせる。そして、支持基板１２０側からレーザビームを選択的に照射し、照射領域１４２における脆化層１０２の脆化を進行させる（図１７（Ａ１）、（Ａ２）参照）。レーザビームは、支持基板１２０及び絶縁層１０４は透過し、半導体基板１００に吸収される波長を有するものとする。
【０１８６】
次に、物理的手段により、脆化層１０２を境として半導体基板１００を分離させる。半導体基板１００は、絶縁層１０４を間に介して支持基板１２０に接合されており、脆化層１０２を境として半導体基板１００の一部を分離させた結果、支持基板１２０上に半導体基板１００と略同じ結晶性の半導体層１３０が残存する。複数の半導体基板１００はそれぞれに脆化層１０２が形成されており、それぞれの半導体基板１００について脆化層１０２を境として半導体基板１００の分離を行うことにより、支持基板１２０上に複数の半導体層１３０が固着されたＳＯＩ基板を得る（図１７（Ｂ１）、（Ｂ２）参照）。
【０１８７】
図１８は、支持基板１２０上に、１枚の半導体基板１００から複数の半導体層１３０を形成する一例を示している。
【０１８８】
まず、半導体基板１００を準備し、該半導体基板１００の一表面上に絶縁層１０４を形成する。そして、半導体基板１００を選択的にエッチングして溝を形成する。本明細書では、半導体基板１００を選択的にエッチングして溝を形成する加工を「溝加工」ともいう。
【０１８９】
溝加工により、半導体基板１００には凹凸が形成される。凹部は溝が形成された領域に該当し、凸部はエッチングされずに残存した領域に該当する。半導体基板１００に形成される凸部は、後に支持基板１２０の転置される半導体層１３０を形成する。したがって、表示パネル５２２の形成領域に合わせて凸部を形成するのが好ましい。すなわち表示パネル５２２の形成領域を考慮して半導体基板１００に溝加工を行うことが好ましい。
【０１９０】
また、半導体基板１００の溝加工の深さ（エッチングする深さ）は、支持基板１２０に転置する半導体層の膜厚を考慮して決定する。支持基板１２０に転置する半導体層の膜厚は、脆化層１０２を形成する深さで制御することが可能である。本形態では、脆化層１０２を形成する深さよりも半導体基板１００の溝加工を深くすることが好ましい。このようにすることで、支持基板１２０に半導体層を転置する際、半導体基板１００の凸部のみ、容易に転置することが可能となる。
【０１９１】
半導体基板１００の溝加工された面側からイオンを照射して、半導体基板１００の所定の深さの領域に脆化層１０２を形成する。半導体基板１００は予め溝加工されており、凹部と凸部で段違いになるように脆化層１０２が形成される。なお、半導体基板１００の凹部及び凸部で、半導体基板１００の表面からの脆化層１０２の深さは同程度である。
【０１９２】
次に、支持基板１２０に半導体基板１００を貼り合わせる。支持基板１２０と、半導体基板１００と、は、絶縁層１０４を間に挟んで貼り合わせる。半導体基板１００は溝加工されており、凸部が絶縁層１０４を間に挟んで支持基板１２０と接合することとなる。そして、支持基板１２０側からレーザビームを選択的に照射し、照射領域１４２における脆化層１０２の脆化を進行させる（図１８（Ａ１）、（Ａ２）参照）。レーザビームは、支持基板１２０及び絶縁層１０４は透過し、半導体基板１００に吸収される波長を有するものとする。
【０１９３】
次に、物理的手段により、脆化層１０２を境として半導体基板１００を分離させる。半導体基板１００の凸部は、絶縁層１０４を間に介して支持基板１２０に接合されている。したがって、支持基板１２０上に半導体基板１００の凸部のみ半導体層１３０として残存させることができ、支持基板１２０上に複数の半導体層１３０が固着されたＳＯＩ基板を得ることができる（図１８（Ｂ１）、（Ｂ２）参照）。
【０１９４】
図１８に示すように半導体基板１００に溝加工を行うことで、一度の分離工程で複数の半導体層を得ることができる。よって、製造時間が短縮でき、生産性が良好である。
【０１９５】
なお、半導体基板１００に脆化層を形成した後、溝加工を行ってもよい。また、溝加工を行った後に接合層として機能する絶縁層を形成してもよい。その場合、支持基板１２０に転置される半導体層の側面に絶縁層が形成された構成となる。
【０１９６】
図１７、図１８において、得られた半導体層１３０は表示パネルを形成することができる。表示パネル５２２の形成領域には、走査線駆動回路領域５２３、信号線駆動回路領域５２４、画素形成領域５２５が形成され、これらの領域が含まれるように半導体層１３０を支持基板１２０に接合する。
【０１９７】
半導体基板１００の分離において、物理的手段による分離の前に、レーザビームの照射により部分的に脆化層１０２は脆化が進行している。したがって、半導体基板１００に物理的な力を加えることで、脆化層１０２の脆化が進行した部分が始点（きっかけ）となり容易に分離を行うことができる。また、短時間での分離が可能である。よって、製造時間の短縮が可能であり、スループットを向上することができる。また、表示パネル５２２の形成領域に合わせて半導体層１３０を接合することで、面取り数が増大し、生産性を飛躍的に向上させることができる。
【０１９８】
なお、本形態に係るＳＯＩ基板の製造方法は、支持基板上に固着される半導体層の基となる半導体基板の分離を行う前に、レーザビームを選択的に照射して部分的に脆化層の脆化を進行させることを特徴としている。したがって、製造するＳＯＩ基板の構成は特に限定されない。
【０１９９】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０２００】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明に係るＳＯＩ基板を適用した半導体装置の例を示す。
【０２０１】
図１５は半導体装置の一例として、マイクロプロセッサ２００の一例を示す。このマイクロプロセッサ２００は、上記実施の形態に係るＳＯＩ基板を適用して製造されるものである。このマイクロプロセッサ２００は、演算回路２０１（Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ；ＡＬＵともいう。）、演算回路制御部２０２（ＡＬＵ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、命令解析部２０３（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｄｅｃｏｄｅｒ）、割り込み制御部２０４（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、タイミング制御部２０５（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、レジスタ２０６（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、レジスタ制御部２０７（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、バスインターフェース２０８（Ｂｕｓ  Ｉ／Ｆ）、読み出し専用メモリ２０９、及びメモリインターフェース２１０（ＲＯＭ  Ｉ／Ｆ）を有している。
【０２０２】
バスインターフェース２０８を介してマイクロプロセッサ２００に入力された命令は命令解析部２０３に入力され、デコードされた後に演算回路制御部２０２、割り込み制御部２０４、レジスタ制御部２０７、タイミング制御部２０５に入力される。演算回路制御部２０２、割り込み制御部２０４、レジスタ制御部２０７、タイミング制御部２０５は、デコードされた命令に基づき各種制御を行う。具体的に演算回路制御部２０２は、演算回路２０１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２０４は、マイクロプロセッサ２００のプログラム実行中に、外部の入出力装置や周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状態から判断して処理する。レジスタ制御部２０７は、レジスタ２０６のアドレスを生成し、マイクロプロセッサ２００の状態に応じてレジスタ２０６の読み出しや書き込みを行う。タイミング制御部２０５は、演算回路２０１、演算回路制御部２０２、命令解析部２０３、割り込み制御部２０４、レジスタ制御部２０７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２０５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１５に示すマイクロプロセッサ２００は、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際にはその用途によって多種多様な構成を備えることができる。
【０２０３】
このようなマイクロプロセッサ２００は、上記実施の形態に係るＳＯＩ基板を適用することができる。本発明に係るＳＯＩ基板は、その製造においてスループットの向上が図られており、該ＳＯＩ基板を用いることでマイクロプロセッサ等の半導体装置を生産性良く製造することが可能となる。また、ＳＯＩ基板を製造する際に単結晶半導体基板を用いることで単結晶半導体層を得ることができ、該単結晶半導体層によって集積回路を形成することが可能である。よって、高性能化及び処理速度の高速化などを実現することもできる。
【０２０４】
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１６を参照して説明する。図１６は無線通信により外部装置と信号の送受信を行って動作するコンピュータ（以下、「ＲＦＣＰＵ」という）の一例を示す。ＲＦＣＰＵ２１１は、アナログ回路部２１２とデジタル回路部２１３を有している。アナログ回路部２１２として、共振容量を有する共振回路２１４、整流回路２１５、定電圧回路２１６、リセット回路２１７、発振回路２１８、復調回路２１９と、変調回路２２０を有している。デジタル回路部２１３は、ＲＦインターフェース２２１、制御レジスタ２２２、クロックコントローラ２２３、インターフェース２２４、中央処理ユニット２２５、ランダムアクセスメモリ２２６、読み出し専用メモリ２２７を有している。
【０２０５】
このような構成のＲＦＣＰＵ２１１の動作は概略以下の通りである。アンテナ２２８が受信した信号は共振回路２１４により誘導起電力を生じる。誘導起電力は整流回路２１５を経て容量部２２９に充電される。この容量部２２９はセラミックコンデンサーや電気二重層コンデンサーなどのキャパシタで形成されていることが好ましい。容量部２２９はＲＦＣＰＵ２１１と一体形成されている必要はなく、別部品としてＲＦＣＰＵ２１１を構成する絶縁表面を有する基板に取り付けられていれば良い。
【０２０６】
リセット回路２１７は、デジタル回路部２１３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２１８は定電圧回路２１６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２１９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２２０は、送信データを振幅変調（ＡＳＫ）方式の送信信号の振幅を変動させて送信する。変調回路２２０は、共振回路２１４の共振点を変化させることで通信信号の振幅を変化させている。クロックコントローラ２２３は、電源電圧又は中央処理ユニット２２５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２３０が行っている。
【０２０７】
アンテナ２２８からＲＦＣＰＵ２１１に入力された信号は復調回路２１９で復調された後、ＲＦインターフェース２２１で制御コマンドやデータなどに分解される。制御コマンドは制御レジスタ２２２に格納される。制御コマンドには、読み出し専用メモリ２２７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２２６へのデータの書き込み、中央処理ユニット２２５への演算命令などが含まれている。中央処理ユニット２２５は、インターフェース２２４を介して読み出し専用メモリ２２７、ランダムアクセスメモリ２２６、制御レジスタ２２２にアクセスする。インターフェース２２４は、中央処理ユニット２２５が要求するアドレスより、読み出し専用メモリ２２７、ランダムアクセスメモリ２２６、制御レジスタ２２２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。
【０２０８】
中央処理ユニット２２５の演算方式は、読み出し専用メモリ２２７にＯＳ（オペレーティングシステム）を記憶させておき、起動とともにプログラムを読み出し実行する方式を採用することができる。また、専用回路で演算回路を構成して、演算処理をハードウェア的に処理する方式を採用することもできる。ハードウェアとソフトウェアを併用する方式では、専用の演算回路で一部の処理を行い、残りの演算はプログラムを使って中央処理ユニット２２５が実行する方式を適用することができる。
【０２０９】
このようなＲＦＣＰＵ２１１は、上記実施の形態に係るＳＯＩ基板を適用することができる。本発明に係るＳＯＩ基板はその製造においてスループットの向上が図られており、該ＳＯＩ基板を用いることでＲＦＣＰＵ等の半導体装置も生産性良く製造することが可能となる。また、ＳＯＩ基板を製造する際に単結晶半導体基板を用いることで単結晶半導体層を得ることができ、該単結晶半導体層によって集積回路を作製することが可能である。よって、高性能化、処理速度の高速化などの実現も可能である。なお、図１６ではＲＦＣＰＵの形態について示しているが、通信機能、演算処理機能、メモリ機能を備えたものであれば、ＩＣタグのようなものであっても良い。
【０２１０】
図２１は本発明に係るＳＯＩ基板を適用し、該ＳＯＩ基板の半導体層を用いて画素部のトランジスタを形成する液晶表示装置の画素の一例を示す。図２１（Ａ）は画素の平面図を示し、半導体層に走査線５２６が交差し、信号線５２７、画素電極５２８が接続する画素を示す。図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）に示す鎖線Ｊ−Ｋで切断した断面図に相当する。
【０２１１】
図２１（Ｂ）において、支持基板１２０上に順に積層された接合層１１０、窒素含有絶縁層１１２、及びシリコン酸化層１１４を間に介して半導体層１３０が積層された構造を有する領域があり、本形態に係る画素トランジスタは前記領域を含んで構成されている。本形態では、半導体層１３０は単結晶半導体層とする。つまり、本形態に係るＳＯＩ基板を製造する際、半導体層１３０の基となる半導体基板として単結晶半導体基板を用いるものとする。なお、ここでは図３（Ａ）に示す構成のＳＯＩ基板を適用する例を示すが、本形態は特に限定されず、本明細書で示すその他の構成のＳＯＩ基板も適用できる。
【０２１２】
層間絶縁層５１８上に画素電極５２８が設けられている。また、層間絶縁層５１８には、半導体層１３０と信号線５２７を接続するコンタクトホールが形成されている。層間絶縁層５１８に形成されたコンタクトホールによる段差を埋めるように、信号線５２７上に柱状スペーサ５３１が設けられている。対向基板５２９には対向電極５３０が形成され、柱状スペーサ５３１によって形成される空隙に配向膜５４５及び配向膜５４６によって挟持された液晶層５３２が設けられている。なお、ここでは図示しないが、必要に応じて支持基板１２０又は対向基板５２９の外側に偏光板を設ける。
【０２１３】
層間絶縁層５１８は、単層膜又は積層膜で形成することができる。なお、層間絶縁層５１８は、下層に形成されたトランジスタ等の構造体による凹凸を平滑化して、平坦な表面を形成できる平坦化膜を形成することが好ましい。例えば、スピンコート法などの塗布法により、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル若しくはエポキシ等の有機材料、シロキサン樹脂等のシロキサン材料、又はオキサゾール樹脂などを用いて形成することができる。層間絶縁層５１８として、ＢＰＳＧ層を形成してもよい。また、ＣＶＤ法やスパッタリング法により、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、又は窒化酸化シリコン層等の絶縁層を形成することもできる。また、有機材料を用いて形成した絶縁層と、無機材料を用いて形成した絶縁層とを積層させてもよい。
【０２１４】
画素電極５２８は、反射型液晶表示装置とする場合は、反射電極を形成すればよい。具体的には、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、クロム、銀等の金属元素、又は当該金属元素を含む合金材料若しくは化合物材料等の反射性を有する導電材料を用いて形成することができる。なお、画素電極５２８とは別に反射膜を形成する場合、若しくは透過型液晶表示装置とする場合には、画素電極は透光性電極とすればよく、透光性を有する導電材料を用いて形成すればよい。透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、又はガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）等を用いることができる。
【０２１５】
また、画素電極５２８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て形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、薄膜におけるシート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に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。なお、導電性高分子の具体的な説明は、上記実施の形態５の画素電極８４０又は対向電極８４６に適用できる導電性高分子に準ずる。
【０２１６】
柱状スペーサ５３１は、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル等の有機材料、又は酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の無機材料を用いて基板全面に絶縁層を形成した後、当該絶縁層を所望の形状にエッチング加工して得ることができる。
【０２１７】
配向膜５４５及び配向膜５４６は、利用する液晶の動作モードに対応して材料を選択すればよく、液晶を一定方向に配列させることが可能な膜を形成する。例えばポリイミド、ポリアミド等の材料を用いて形成し、配向処理を行うことで配向膜として機能させることができる。配向処理としては、ラビングや、紫外線等の光照射などを行えばよい。配向膜５４５及び配向膜５４６の形成方法は特に限定されないが、各種印刷法や液滴吐出法を用いると、選択的に形成することができる。
【０２１８】
液晶層５３２は、所望の液晶材料を用いて形成する。例えば、液晶層５３２は、シール材で形成された枠状のシールパターン内に液晶材料を滴下して形成することができる。液晶材料の滴下は、ディスペンサ法や液滴吐出法を用いて行えばよい。なお、液晶材料は予め減圧下で脱気しておくか、滴下後に減圧下で脱気することが好ましい。また、液晶材料の滴下の際に不純物等混入しないように、不活性雰囲気下で行うことが好ましい。また、液晶材料を滴下して液晶層５３２を形成した後、支持基板１２０及び対向基板５２９を貼り合わせるまでは、液晶層５３２に気泡等入らないように減圧下で行うことが好ましい。また、液晶層５３２は、支持基板１２０と対向基板５２９を貼り合わせた後、シール材で形成された枠状パターン内に、毛細管現象を利用して液晶材料を注入して形成することもできる。この場合、あらかじめシール材等に液晶の注入口となる部分を形成しておく。なお、液晶材料は減圧下で注入を行うことが好ましい。
【０２１９】
対向基板５２９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等の各種ガラス基板、石英基板、結晶化ガラス基板、サファイヤ基板等を用いることができる。なお、対向基板５２９には、支持基板１２０と貼り合わせる前に対向電極５３０、配向膜５４６を形成しておけばよい。また、対向基板５２９にカラーフィルターやブラックマトリクス等を設ける構成としてもよい。
【０２２０】
図１９（Ａ）は本発明に係るＳＯＩ基板を適用し、該ＳＯＩ基板の半導体層を用いて画素部のトランジスタを形成するＥＬ表示装置の一例を示す。なお、上記実施の形態５で示した表示装置とは、トランジスタの構成が異なっている。図１９（Ａ）は画素の平面図を示し、信号線５２７に接続する選択トランジスタ５３３と、電流供給線５３５に接続する表示制御トランジスタ５３４を有している。この表示装置は有機化合物を含む層を発光層として具備する発光素子が各画素に設けられる構成となっている。画素電極５２８は表示制御トランジスタ５３４に接続されている。図１９（Ｂ）はこのような画素の要部を示す断面図である。
【０２２１】
図１９（Ｂ）において、支持基板１２０上に順に積層された接合層１１０、窒素含有絶縁層１１２、及びシリコン酸化層１１４を間に介して半導体層１３０、ゲート絶縁層５１１が積層された構造を有する領域があり、表示制御トランジスタ５３４はそのような領域を含んで構成されている。本形態では、半導体層１３０は単結晶半導体層とする。つまり、本形態に係るＳＯＩ基板を製造する際、半導体層１３０の基となる半導体基板として単結晶半導体基板を用いるものとする。接合層１１０、窒素含有絶縁層１１２、シリコン酸化層１１４、半導体層１３０、層間絶縁層５１８などの構成は図２１（Ｂ）と同様である。画素電極５２８は周辺部が絶縁性の隔壁層５３６で囲まれている。画素電極５２８上には少なくとも発光層を有する有機化合物を含む層５３７が形成されている。有機化合物を含む層５３７上には対向電極５３０が形成されている。画素部は封止樹脂５３８が充填され、補強板として対向基板５２９が設けられている。
【０２２２】
本形態のＥＬ表示装置はこのような画素をマトリクス状に配列させて表示画面を構成する。この場合、画素のトランジスタのチャネル部を単結晶半導体である半導体層１３０で形成すると、各トランジスタ間で特性バラツキが少なく、画素毎の発光輝度に斑が出ないという利点がある。従って、発光素子の明るさを電流で制御して駆動することが容易となり、トランジスタ特性のバラツキを補正する補正回路も不要となるので、駆動回路の負担を低減することができる。さらに支持基板１２０として透光性の基板を選択するため、支持基板１２０側から光を射出する、ボトムエミッション型のＥＬ表示装置を構成することができる。
【０２２３】
このように、液晶表示装置やＥＬ表示装置にも、本発明に係るＳＯＩ基板を利用することができる。本発明に係るＳＯＩ基板は、その製造においてスループットの向上が図られている。そのため、本発明に係るＳＯＩ基板を用いることで、液晶表示装置やＥＬ表示装置も生産性良く製造することが可能となる。
【０２２４】
また、ＳＯＩ基板を製造する際に単結晶半導体基板を用いることで、単結晶半導体で半導体層を得ることができる。したがって、単結晶半導体層を用いてトランジスタを形成することが可能である。単結晶半導体層で形成されるトランジスタは、アモルファスシリコントランジスタよりも電流駆動能力など全ての動作特性が優れているので、トランジスタのサイズを小型化することができる。それにより、表示パネルにおける画素部の開口率を向上させることができる。また、マザーガラスと単結晶半導体層との間にはブロッキング効果の高い絶縁層を設けることで、信頼性が高い表示装置を提供することができる。なお、図１５及び図１６で説明したようなマイクロプロセッサも形成することができるので、表示装置内にコンピュータの機能を搭載することもできる。また非接触でデータの入出力を可能としたディスプレイを作製することもできる。
【０２２５】
また、本発明に係るＳＯＩ基板を適用して様々な電気器具を構成することができる。電気器具としては、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、携帯型ゲーム機又は電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）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）などが含まれる。
【０２２６】
図２０（Ａ）は携帯電話機の一例を示している。本形態に示す携帯電話機３０１は、表示部３０２、操作スイッチ３０３などを含んで構成されている。表示部３０２においては、図２１で説明した液晶表示装置又は図１２或いは図１９で説明したＥＬ表示装置を適用することができる。本形態に係る表示装置を適用することで、携帯電話機も生産性良く製造することができる。また、ＳＯＩ基板を適用することで、表示装置を構成するトランジスタは単結晶半導体でチャネル形成領域を形成することが可能である。よって、画質の優れた表示部を構成することができる。さらに携帯電話機３０１に含まれるマイクロプロセッサやメモリにも本発明に係る半導体装置を適用することができる。
【０２２７】
また、図２０（Ｂ）は、デジタルプレーヤー３０４を示しており、オーディオ装置の１つの代表例である。図２０（Ｂ）に示すデジタルプレーヤー３０４は、表示部３０２、操作スイッチ３０３、イヤホン３０５などを含んでいる。イヤホン３０５の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。デジタルプレーヤー３０４は音楽情報を記憶するメモリ部や、デジタルプレーヤー３０４を機能させるマイクロプロセッサに本発明に係る半導体装置を適用することができる。本構成のデジタルプレーヤー３０４は小型軽量化が可能であるが、表示部３０２においては、図２１で説明した液晶表示装置又は図１２或いは図１９で説明したＥＬ表示装置を適用することで、画面サイズが０．３インチから２インチ程度の場合であっても高精細な画像若しくは文字情報を表示することができる。
【０２２８】
また、図２０（Ｃ）は、電子ブック３０６を示している。この電子ブック３０６は、表示部３０２、操作スイッチ３０３を含んでいる。またモデムが内蔵されていてもよいし、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。電子ブック３０６は情報を記憶するメモリ部や、電子ブック３０６を機能させるマイクロプロセッサに本発明に係る半導体装置を適用することができる。メモリ部は、記録容量が２０ギガバイト（ＧＢ）乃至２００ギガバイトのＮＯＲ型不揮発性メモリを用い、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。表示部３０２においては、図２１で説明した液晶表示装置又は図１２或いは図１９で説明したＥＬ表示装置を適用することで、高画質の表示を行うことができる。
【０２２９】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【実施例１】
【０２３０】
本実施例では、脆化層形成におけるイオンの照射方法について考察する。
【０２３１】
上述の実施の形態では、脆化層形成において、水素（Ｈ）に由来するイオン（以下「水素イオン種」と呼ぶ）を半導体基板、代表的には単結晶半導体基板に対して照射している。例えば、原料ガスとして、水素ガス又は水素を組成に含むガスを用い、水素プラズマを発生させ、該水素プラズマ中の水素イオン種を単結晶半導体基板に対して照射している。
【０２３２】
（水素プラズマ中のイオン）
上記のような水素プラズマ中には、Ｈ＋イオン、Ｈ２＋イオン、Ｈ３＋イオンといった水素イオン種が存在する。ここで、各水素イオン種の反応過程（生成過程、消滅過程）について、以下に反応式を列挙する。
ｅ＋Ｈ→ｅ＋Ｈ＋＋ｅ                         ・・・・・    （１）
ｅ＋Ｈ２→ｅ＋Ｈ２＋＋ｅ                         ・・・・・    （２）
ｅ＋Ｈ２→ｅ＋（Ｈ２）＊→ｅ＋Ｈ＋Ｈ             ・・・・・    （３）
ｅ＋Ｈ２＋→ｅ＋（Ｈ２＋）＊→ｅ＋Ｈ＋＋Ｈ            ・・・・・    （４）
Ｈ２＋＋Ｈ２→Ｈ３＋＋Ｈ                             ・・・・・    （５）
Ｈ２＋＋Ｈ２→Ｈ＋＋Ｈ＋Ｈ２                         ・・・・・    （６）
ｅ＋Ｈ３＋→ｅ＋Ｈ＋＋Ｈ＋Ｈ                     ・・・・・    （７）
ｅ＋Ｈ３＋→Ｈ２＋Ｈ                             ・・・・・    （８）
ｅ＋Ｈ３＋→Ｈ＋Ｈ＋Ｈ                         ・・・・・    （９）
【０２３３】
図２２に、上記の反応の一部を模式的に表したエネルギーダイアグラムを示す。なお、図２２に示すエネルギーダイアグラムは模式図に過ぎず、反応に係るエネルギーの関係を厳密に規定するものではない点に留意されたい。
【０２３４】
（Ｈ３＋イオンの生成過程）
上記のように、Ｈ３＋イオンは、主として反応式（５）により表される反応過程により生成される。一方で、反応式（５）と競合する反応として、反応式（６）により表される反応過程が存在する。Ｈ３＋イオンが増加するためには、少なくとも、反応式（５）の反応が、反応式（６）の反応より多く起こる必要がある（なお、Ｈ３＋イオンが減少する反応としては他にも（７）、（８）、（９）が存在するため、（５）の反応が（６）の反応より多いからといって、必ずしもＨ３＋イオンが増加するとは限らない。）。反対に、反応式（５）の反応が、反応式（６）の反応より少ない場合には、プラズマ中におけるＨ３＋イオンの割合は減少する。
【０２３５】
上記反応式における右辺（最右辺）の生成物の増加量は、反応式の左辺（最左辺）で示す原料の密度や、その反応に係る速度係数などに依存している。ここで、Ｈ２＋イオンの運動エネルギーが約１１ｅＶより小さい場合には（５）の反応が主要となり（すなわち、反応式（５）に係る速度係数が、反応式（６）に係る速度係数と比較して十分に大きくなり）、Ｈ２＋イオンの運動エネルギーが約１１ｅＶより大きい場合には（６）の反応が主要となることが実験的に確認されている。
【０２３６】
荷電粒子は電界から力を受けて運動エネルギーを得る。該運動エネルギーは、電界によるポテンシャルエネルギーの減少量に対応している。例えば、ある荷電粒子が他の粒子と衝突するまでの間に得る運動エネルギーは、その間に通過した電位差分のポテンシャルエネルギーに等しい。つまり、電界中において、他の粒子と衝突することなく長い距離を移動できる状況では、そうではない状況と比較して、荷電粒子の運動エネルギー（の平均）は大きくなる傾向にある。このような、荷電粒子に係る運動エネルギーの増大傾向は、粒子の平均自由行程が大きい状況、すなわち、圧力が低い状況で生じ得る。
【０２３７】
また、平均自由行程が小さくとも、その間に大きな運動エネルギーを得ることができる状況であれば、荷電粒子の運動エネルギーは大きくなる。すなわち、平均自由行程が小さくとも、電位差が大きい状況であれば、荷電粒子の持つ運動エネルギーは大きくなると言える。
【０２３８】
これをＨ２＋イオンに適用してみる。プラズマの生成に係るチャンバー内のように電界の存在を前提とすれば、該チャンバー内の圧力が低い状況ではＨ２＋イオンの運動エネルギーは大きくなり、該チャンバー内の圧力が高い状況ではＨ２＋イオンの運動エネルギーは小さくなる。つまり、チャンバー内の圧力が低い状況では（６）の反応が主要となるため、Ｈ３＋イオンは減少する傾向となり、チャンバー内の圧力が高い状況では（５）の反応が主要となるため、Ｈ３＋イオンは増加する傾向となる。また、プラズマ生成領域における電界が強い状況、すなわち、ある二点間の電位差が大きい状況ではＨ２＋イオンの運動エネルギーは大きくなり、反対の状況では、Ｈ２＋イオンの運動エネルギーは小さくなる。つまり、電界が強い状況では（６）の反応が主要となるためＨ３＋イオンは減少する傾向となり、電界が弱い状況では（５）の反応が主要となるため、Ｈ３＋イオンは増加する傾向となる。
【０２３９】
（イオン源による差異）
ここで、水素イオン種の割合（特にＨ３＋イオンの割合）が異なる例を示す。図２３は、１００％水素ガス（イオン源の圧力：４．７×１０−２Ｐａ）から生成されるイオンの質量分析結果を示すグラフである。なお、上記質量分析は、イオン源から引き出されたイオンを測定することにより行った。横軸はイオンの質量である。スペクトル中、質量１、質量２、質量３のピークは、それぞれ、Ｈ＋イオン、Ｈ２＋イオン、Ｈ３＋イオンに対応する。縦軸は、スペクトルの強度であり、イオンの数に対応する。図２３では、質量が異なるイオンの数量を、質量３のイオンを１００とした場合の相対比で表している。図２３から、上記イオン源により生成されるイオンの割合は、Ｈ＋イオン：Ｈ２＋イオン：Ｈ３＋イオン＝１：１：８程度となることが分かる。なお、このような割合のイオンは、プラズマを生成するプラズマソース部（イオン源）と、当該プラズマからイオンビームを引き出すための引出電極などから構成されるイオンドーピング装置によっても得ることが出来る。
【０２４０】
図２４は、図２３とは異なるイオン源を用いた場合であって、イオン源の圧力がおおよそ３×１０−３Ｐａの時に、ＰＨ３から生成したイオンの質量分析結果を示すグラフである。上記質量分析結果は、水素イオン種に着目したものである。また、質量分析は、イオン源から引き出されたイオンを測定することにより行った。図２３と同様、横軸はイオンの質量を示し、質量１、質量２、質量３のピークは、それぞれＨ＋イオン、Ｈ２＋イオン、Ｈ３＋イオンに対応する。縦軸はイオンの数量に対応するスペクトルの強度である。図２４から、プラズマ中のイオンの割合はＨ＋イオン：Ｈ２＋イオン：Ｈ３＋イオン＝３７：５６：７程度であることが分かる。なお、図２４は原料ガスがＰＨ３の場合のデータであるが、原料ガスとして１００％水素ガスを用いたときも、水素イオン種の割合は同程度になる。
【０２４１】
図２４のデータを得たイオン源の場合には、Ｈ＋イオン、Ｈ２＋イオン及びＨ３＋イオンのうち、Ｈ３＋イオンが７％程度しか生成されていない。他方、図２３のデータを得たイオン源の場合には、Ｈ３＋イオンの割合を５０％以上（上記の条件では８０％程度）とすることが可能である。これは、上記考察において明らかになったチャンバー内の圧力及び電界に起因するものと考えられる。
【０２４２】
（Ｈ３＋イオンの照射メカニズム）
図２３のような複数の種類の水素イオンを含むプラズマを生成し、生成された複数の種類のイオンを質量分離しないで単結晶半導体基板に照射する場合、単結晶半導体基板の表面には、Ｈ＋イオン、Ｈ２＋イオン、Ｈ３＋イオンの各イオンが照射される。イオンの照射からイオン導入領域形成にかけてのメカニズムを再現するために、以下の５種類のモデルを考える。
１．照射される水素イオン種がＨ＋イオンで、照射後もＨ＋イオン（或いはＨ）である場合。
２．照射される水素イオン種がＨ２＋イオンで、照射後もＨ２＋イオン（或いはＨ２）のままである場合。
３．照射される水素イオン種がＨ２＋イオンで、照射後に２個のＨ（或いはＨ＋イオン）に分裂する場合。
４．照射される水素イオン種がＨ３＋イオンで、照射後もＨ３＋イオン（或いはＨ３）のままである場合。
５．照射される水素イオン種がＨ３＋イオンで、照射後に３個のＨ（或いはＨ＋イオン）に分裂する場合。
【０２４３】
（シミュレーション結果と実測値との比較）
上記のモデルを基にして、水素イオン種をシリコン基板に照射する場合のシミュレーションを行った。シミュレーション用のソフトウェアとしては、ＳＲＩＭ（ｔｈｅ  Ｓｔｏｐｐｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｅ  ｏｆ  Ｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍａｔｔｅｒ）を用いた。ＳＲＩＭは、モンテカルロ法によるイオン導入過程のシミュレーションソフトウェアであり、ＴＲＩＭ（ｔｈｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｏｆ  Ｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍａｔｔｅｒ）の改良版である。なお、計算の関係上、モデル２ではＨ２＋イオンを質量２倍のＨ＋イオンに置き換えて計算した。また、モデル４ではＨ３＋イオンを質量３倍のＨ＋イオンに置き換えて計算した。さらに、モデル３ではＨ２＋イオンを運動エネルギー１／２のＨ＋イオンに置き換え、モデル５ではＨ３＋イオンを運動エネルギー１／３のＨ＋イオンに置き換えて計算を行った。
【０２４４】
なお、ＳＲＩＭは非晶質構造を対象とするソフトウェアではあるが、高エネルギー、高ドーズの条件で水素イオン種を照射する場合には、ＳＲＩＭを適用可能とすることができる。これは、水素イオン種とＳｉ原子の衝突により、シリコン基板の結晶構造が非単結晶構造に変化するためである。
【０２４５】
図２５に、モデル１乃至モデル５を用いて水素イオン種を照射した場合（Ｈ換算で１０万個照射時）の計算結果を示す。また、図２５中に、図２３の水素イオン種を照射したシリコン基板中の水素濃度（ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）のデータ）をあわせて示す。モデル１乃至モデル５を用いて行った計算の結果については、縦軸を水素原子の数で表しており（右軸）、ＳＩＭＳデータについては、縦軸を水素原子の密度で表している（左軸）。横軸はシリコン基板表面からの深さである。実測値であるＳＩＭＳデータと、計算結果とを比較した場合、モデル２及びモデル４は明らかにＳＩＭＳデータのピークから外れており、また、ＳＩＭＳデータ中にはモデル３に対応するピークも見られない。このことから、モデル２乃至モデル４の寄与は、相対的に小さいことが分かる。イオンの運動エネルギーがｋｅＶであるのに対して、Ｈ−Ｈの結合エネルギーは数ｅＶ程度に過ぎないことを考えれば、モデル２及びモデル４の寄与が小さいのは、Ｓｉ元素との衝突により、大部分のＨ２＋イオンやＨ３＋イオンが、Ｈ＋イオンやＨに分離しているためと思われる。
【０２４６】
以上の考察により、モデル２乃至モデル４については、以下では考慮しない。図２６乃至図２８に、モデル１及びモデル５を用いて水素イオン種を照射した場合（Ｈ換算で１０万個照射時）の計算結果を示す。また、図２３の水素イオン種を照射したシリコン基板中の水素濃度（ＳＩＭＳデータ）及び、上記シミュレーション結果をＳＩＭＳデータにフィッティングさせたもの（以下フィッティング関数と呼ぶ）を合わせて示す。ここで、図２６は加速電圧を８０ｋＶとした場合を示し、図２７は加速電圧を６０ｋＶとした場合を示し、図２８は加速電圧を４０ｋＶとした場合を示している。なお、モデル１及びモデル５を用いて行った計算の結果については、縦軸を水素原子の数で表しており（右軸）、ＳＩＭＳデータ及びフィッティング関数については、縦軸を水素原子の密度で表している（左軸）。横軸はシリコン基板表面からの深さである。
【０２４７】
フィッティング関数はモデル１及びモデル５を考慮して以下の計算式により求めることとした。なお、計算式中、Ｘ、Ｙはフィッティングに係るパラメータであり、Ｖは体積である。
［フィッティング関数］
＝Ｘ／Ｖ×［モデル１のデータ］＋Ｙ／Ｖ×［モデル５のデータ］
【０２４８】
現実に照射される水素イオン種の割合（Ｈ＋イオン：Ｈ２＋イオン：Ｈ３＋イオン＝１：１：８程度）を考えればＨ２＋イオンの寄与（すなわち、モデル３）についても考慮すべきであるが、以下に示す理由により、ここでは除外して考えた。
・モデル３に示される照射過程により導入される水素は、モデル５の照射過程と比較して僅かであるため、除外して考えても大きな影響はない（ＳＩＭＳデータにおいても、ピークが現れていない）。
・モデル５とピーク位置の近いモデル３は、モデル５において生じるチャネリング（結晶の格子構造に起因する元素の移動）により隠れてしまう可能性が高い。すなわち、モデル３のフィッティングパラメータを見積もるのは困難である。これは、本シミュレーションが非晶質シリコンを前提としており、結晶性に起因する影響を考慮していないことによるものである。
【０２４９】
図２９に、上記のフィッティングパラメータをまとめる。いずれの加速電圧においても、導入されるＨの数の比は、［モデル１］：［モデル５］＝１：４２〜１：４５程度（モデル１におけるＨの数を１とした場合、モデル５におけるＨの数は４２以上４５以下程度）であり、照射される水素イオン種の数の比は、［Ｈ＋イオン（モデル１）］：［Ｈ３＋イオン（モデル５）］＝１：１４〜１：１５程度（モデル１におけるＨ＋イオンの数を１とした場合、モデル５におけるＨ３＋イオンの数は１４以上１５以下程度）である。モデル３を考慮していないことや非晶質シリコンと仮定して計算していることなどを考えれば、実際の照射に係る水素イオン種の比（Ｈ＋イオン：Ｈ２＋イオン：Ｈ３＋イオン＝１：１：８程度）に近い値が得られていると言える。
【０２５０】
（Ｈ３＋イオンを用いる効果）
図２３に示すようなＨ３＋イオンの割合を高めた水素イオン種を単結晶半導体基板に照射することで、Ｈ３＋イオンに起因する複数のメリットを享受することができる。例えば、Ｈ３＋イオンはＨ＋イオンやＨなどに分離して基板内に導入されるため、主にＨ＋イオンやＨ２＋イオンを照射する場合と比較して、イオンの導入効率を向上させることができる。これにより、ＳＯＩ基板の生産性向上を図ることができる。また、同様に、Ｈ３＋イオンが分離した後のＨ＋イオンやＨの運動エネルギーは小さくなる傾向にあるから、薄い半導体層の製造に向いている。
【０２５１】
なお、Ｈ３＋イオンを効率的に照射するために、図２３に示すような水素イオン種を照射可能なイオンドーピング装置を用いることが好ましい。これは、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＋イオンを照射することで、大面積化、低コスト化、生産性向上などの顕著な効果を得ることができるからである。一方で、Ｈ３＋イオンの照射を第一に考えるのであれば、イオンドーピング装置を用いることに限定して解釈する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【０２５２】
【図１】ＳＯＩ基板の作製方法の例を示す図。
【図２】レーザビームの照射の例を示す図。
【図３】ＳＯＩ基板の構成例を示す図。
【図４】ＳＯＩ基板の構成例を示す図。
【図５】ＳＯＩ基板の作製方法の例を示す図。
【図６】レーザビームの照射の例を示す図。
【図７】ＳＯＩ基板の作製方法の例を示す図。
【図８】レーザビームの照射の例を示す図。
【図９】エレクトロルミネセンス表示装置の作製方法の例を示す図。
【図１０】エレクトロルミネセンス表示装置の作製方法の例を示す図。
【図１１】エレクトロルミネセンス表示装置の作製方法の例を示す図。
【図１２】エレクトロルミネセンス表示装置の作製方法の例を示す図。
【図１３】半導体装置の作製方法の例を示す図。
【図１４】半導体装置の作製方法の例を示す図。
【図１５】ＳＯＩ基板により得られるマイクロプロセッサの構成を示すブロック図。
【図１６】ＳＯＩ基板により得られるＲＦＣＰＵの構成を示すブロック図。
【図１７】表示パネル製造用のマザーガラスに半導体層を接合する例を示す図。
【図１８】表示パネル製造用のマザーガラスに半導体層を接合する例を示す図。
【図１９】エレクトロルミネセンス表示装置の例を示す図。
【図２０】電子機器の例を示す図。
【図２１】液晶表示装置の例を示す図。
【図２２】水素イオン種のエネルギーダイアグラムについて示す図である。
【図２３】イオンの質量分析結果を示す図である。
【図２４】イオンの質量分析結果を示す図である。
【図２５】加速電圧を８０ｋＶとした場合の水素元素の深さ方向のプロファイル（実測値及び計算値）を示す図である。
【図２６】加速電圧を８０ｋＶとした場合の水素元素の深さ方向のプロファイル（実測値、計算値、及びフィッティング関数）を示す図である。
【図２７】加速電圧を６０ｋＶとした場合の水素元素の深さ方向のプロファイル（実測値、計算値、及びフィッティング関数）を示す図である。
【図２８】加速電圧を４０ｋＶとした場合の水素元素の深さ方向のプロファイル（実測値、計算値、及びフィッティング関数）を示す図である。
【図２９】フィッティングパラメータの比（水素元素比及び水素イオン種比）をまとめた図である。
【符号の説明】
【０２５３】
１００    半導体基板
１０２    脆化層
１０４    絶縁層
１１０    接合層
１１１    熱酸化膜
１１２    窒素含有絶縁層
１１４    シリコン酸化層
１２０    支持基板
１２２    窒素含有絶縁層
１２４    接合層
１３０    半導体層
１４０    レーザビーム
１４２    照射領域
１７０    レーザビーム
１７２    照射領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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