(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの一方の面上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層を介して前記半導体ウエハの一方の面からイオンを照射し、前記半導体ウエハに損傷層を形成し、
支持基板の一方の面と、前記半導体ウエハの一方の面上に形成された前記絶縁層とを貼り合わせて熱処理を行い、前記支持基板と前記半導体ウエハを接着し、
前記半導体ウエハを加熱することにより、前記損傷層において、単結晶半導体層が貼り合わされた前記支持基板と、半導体ウエハの一部とに分離し、
前記支持基板に貼り合わされた前記単結晶半導体層の表面に対してウェットエッチングを行った後、前記単結晶半導体層の表面に対してレーザビームを照射し、
前記レーザビームを照射した後に、前記単結晶半導体層の表面に対してドライエッチングを行うことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項２】
半導体ウエハの一方の面上に第１の絶縁層を形成し、
前記絶縁層を介して前記半導体ウエハの一方の面からイオンを照射して、前記半導体ウエハに損傷層を形成し、
支持基板の一方の面上に第２の絶縁層を形成し、
前記半導体ウエハの一方の面に形成された前記第１の絶縁層と、前記支持基板の一方の面上に形成された前記第２の絶縁層とを貼り合わせて熱処理を行い、前記支持基板と前記半導体ウエハを接着し、
前記半導体ウエハを加熱することにより、前記損傷層において、単結晶半導体層が貼り合わされた前記支持基板と、半導体ウエハの一部とに分離し、
前記支持基板に貼り合わされた前記単結晶半導体層の表面に対してウェットエッチングを行った後、前記単結晶半導体層の表面に対してレーザビームを照射し、
前記レーザビームを照射した後に、前記単結晶半導体層の表面に対してドライエッチングを行うことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記単結晶半導体層の表面に対してドライエッチングを行うことにより、前記単結晶半導体層の膜厚を薄膜トランジスタの半導体層の膜厚にすることを特徴する半導体基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記支持基板は、ガラス基板であることを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記イオンは、Ｈ３＋を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記イオンは、総量に対して、Ｈ３＋を８０％以上含む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】
本発明は絶縁表面に半導体層が設けられた所謂ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有するＳＯＩ基板の製造方法及びＳＯＩ構造を有する半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶半導体のインゴットを薄くスライスして作製されるシリコンウエハに代わり、絶縁表面に薄い単結晶半導体層を設けたシリコン・オン・インシュレータ（以下、「ＳＯＩ」ともいう）と呼ばれる半導体基板を使った集積回路が開発されている。ＳＯＩ基板を使った集積回路は、トランジスタのドレインと基板間における寄生容量を低減し、半導体集積回路の性能を向上させるものとして注目を集めている。
【０００３】
ＳＯＩ基板を製造する方法としては、水素イオン注入剥離法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。水素イオン注入剥離法は、シリコンウエハ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損傷層を形成し、該損傷層において分離することで、別のシリコンウエハに薄いシリコン層を接合する。さらにシリコン層を剥離する熱処理を行うことに加え、酸化性雰囲気下での熱処理でシリコン層に酸化膜を形成した後に該酸化膜を除去し、次に１０００℃から１３００℃で熱処理を行って接合強度を高める必要があるとされている。
【０００４】
一方、高耐熱性ガラスなどの絶縁基板にシリコン層を設けた半導体装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この半導体装置は、歪み点が７５０℃以上の結晶化ガラスの全面を絶縁性シリコン膜で保護し、水素イオン注入剥離法により得られるシリコン層を当該絶縁性シリコン膜上に固着する構成を有している。
【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】
【０００５】
また、損傷層を形成するために行うイオン照射工程において、シリコン層は照射されるイオンによりダメージを受けてしまう。上記シリコン層と支持基板との接合強度を高める熱処理において、イオンの照射によるシリコン層へのダメージの回復も行っている。
【０００６】
しかし、支持基板にガラス基板など耐熱温度が低い基板を用いる場合、１０００℃以上の熱処理を行うことができず、上記イオンの照射によるシリコン層のダメージに対して十分に回復を行うことができなかった。
【０００７】
また、従来の水素イオン注入剥離法では、シリコンウエハからシリコン層を分離した後に、該分離面を平坦化し、所定の厚さまで薄くするためにＣＭＰプロセスが必要となっている。そのために、従来のＳＯＩ基板は大面積化には不向きであり、生産性と製造コストの低下を阻害する要因が内在していた。
【０００８】
このような問題点に鑑み、ガラス基板など耐熱温度が低い基板を用いたＳＯＩ基板の製造方法を提供することを目的の一とする。また、そのようなＳＯＩ基板を用いた信頼性の高い半導体装置を作製することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
半導体ウエハの一方の面からイオンを照射して、損傷層を形成する。そして、半導体ウエハの一方の面上に絶縁層を形成し、支持基板の一方の面と、前記半導体ウエハに形成された前記絶縁層とを貼り合わせて熱処理を行い、支持基板と半導体ウエハを接着する。次に、損傷層において、支持基板の一方の面に半導体層を残存させた状態で、半導体ウエハを剥離（分離とも記す）する。次に半導体層にウェットエッチングを行い、半導体層にレーザビームを照射する。
【００１０】
また、半導体層にレーザビームを照射した後に、ドライエッチング又はウェットエッチングの一方又は双方を組み合わせたエッチング処理を行ってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
半導体ウエハに損傷層を形成し、損傷層において分離して支持基板に転載された半導体層に、ウェットエッチングを行い、レーザビームを照射することにより、結晶欠陥が低減され、かつ平坦性も高い半導体層を有するＳＯＩ基板を製造することができる。また、ガラス基板等耐熱温度が低い基板を用いたＳＯＩ基板を製造することができる。また、そのようなＳＯＩ基板を用いた信頼性の高い半導体装置を作製することができる。
【００１２】
そのようなＳＯＩ基板に設けられた半導体層を用いて、高性能及び高信頼性な様々な半導体素子、記憶素子、集積回路などを含む半導体装置を歩留まり良く作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００１４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、半導体ウエハに損傷層を形成し、損傷層において分離を行い、絶縁表面を有する支持基板に接合された半導体層にウェットエッチング処理を行い、該半導体層にレーザビームを照射するＳＯＩ基板の製造方法について、図面を参照して説明する。また、本実施の形態では、ガラス基板等の耐熱温度が低い基板に半導体層を設けることを目的の一とするＳＯＩ基板の製造方法についても合わせて説明する。具体的には、半導体ウエハにイオンビームを照射した後に、支持基板と貼り合わせて分離するＳＯＩ基板の製造方法について説明する。
【００１５】
まず、半導体ウエハ１０１を準備する。半導体ウエハ１０１は、所望の大きさ、形状に加工されている。半導体ウエハ１０１は、例えば、単結晶シリコン基板、ゲルマニウム基板、ガリウムヒ素やインジウムリン等の化合物半導体基板等である。単結晶シリコン基板の半導体ウエハとしては、直径５インチ（１２５ｍｍ）、直径６インチ（１５０ｍｍ）、直径８インチ（２００ｍｍ）、直径１２インチ（３００ｍｍ）サイズの円形のものが代表的である。なお、形状は円形に限られず矩形状に加工したシリコン基板を用いることも可能である。
【００１６】
半導体ウエハ１０１の一方の面に窒素を含有する第１の絶縁層１０２を形成する（図１（Ａ））。窒素を含有する第１の絶縁層１０２は、後に半導体ウエハ１０１の一部を支持基板に貼り合わせて単結晶構造を有する半導体層を設けた際に、支持基板側からの不純物汚染を防ぐ目的で設けておくことが好ましい。すなわち、窒素を含有する第１の絶縁層１０２は支持基板に含まれる可動イオンや水分等の不純物が単結晶構造を有する半導体層に拡散することを防ぐためのバリア層として機能する。従って、不純物汚染が問題とならない場合には、窒素を含有する第１の絶縁層１０２は省略することも可能である。
【００１７】
窒素を含有する第１の絶縁層１０２は、化学気相成長（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタリング法等を用いて窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層又は酸化窒化シリコン層を単層構造又は積層構造で形成する。窒素を含有する第１の絶縁層１０２は、５０ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲で設けることが好ましい。例えば、第１の絶縁層１０２を、２層構造で形成する場合、半導体ウエハ１０１側から酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層を積層させて窒素を含有する第１の絶縁層１０２とすることができる。なお、本明細書における化学気相成長（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を範疇に含むものとする。
【００１８】
ここで、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いものであって、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合に、濃度範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコン膜とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、濃度範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。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。
【００１９】
次いで、第１の絶縁層１０２を介して、電界で加速されたイオンでなるイオンビーム１０５を半導体ウエハ１０１に照射し、半導体ウエハ１０１の一方の面から所定の深さの領域に損傷層１０３を形成する（図１（Ｂ）参照）。イオンビーム１０５は、ソースガスを励起して、ソースガスのプラズマを生成し、プラズマから電界の作用により、プラズマに含まれるイオンを引き出すことで生成される。
【００２０】
損傷層１０３が形成される領域の深さは、イオンビーム１０５の加速エネルギーとイオンビーム１０５の入射角によって調節することができる。加速エネルギーは加速電圧、ドーズ量などにより調節できる。イオンの平均侵入深さとほぼ同じ深さの領域に損傷層１０３が形成される。イオンが照射される深さで、半導体ウエハ１０１から分離する半導体層の厚さが決定される。損傷層１０３が形成される深さは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、好ましい深さの範囲は５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００２１】
イオンビームを半導体ウエハ１０１に照射するには、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プラズマを生成し、プラズマ中からイオン種を引き出し、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照射する。イオンドーピング装置は、ソースガスを励起しプラズマを生成し、プラズマ中からイオン種を引き出し、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照射を行うことができる。
【００２２】
半導体ウエハ１０１に損傷層１０３を形成するには、質量分離を伴うイオン注入法よりも、素子量分離を伴わないイオンドーピング法が好ましい。これにより、半導体ウエハ１０１に損傷層１０３を形成するタクトタイムを短縮できる。
【００２３】
イオンドーピング装置を用いる場合、ソースガスを励起しプラズマを生成し、プラズマ中からイオン種を引き出し、加速して、イオンビーム１０５を生成する。そのイオンビーム１０５を、半導体ウエハ１０１に照射することで、所定の深さにイオンが高濃度に導入され、損傷層１０３が形成される。
【００２４】
ソースガスに水素（Ｈ２）を用いる場合、水素ガスを励起してＨ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋を含むプラズマを生成することができる。ソースガスから生成されるイオン種の割合は、プラズマの励起方法、プラズマを発生させる雰囲気の圧力、ソースガスの供給量などを調節することで、変化させることができる。イオンビーム１０５に、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋の総量に対してＨ３＋が５０％以上含まれるようにすることが好ましく、Ｈ３＋の割合は８０％以上がより好ましい。
【００２５】
Ｈ３＋は他の水素イオン種（Ｈ＋、Ｈ２＋）よりも、水素原子の数が多く、質量が大きいため、同じエネルギーで加速される場合、Ｈ＋、Ｈ２＋よりも半導体ウエハ１０１のより浅い領域に水素元素を含ませることができる。よって、イオンビーム１０５に含まれるＨ３＋の割合を高くすることにより、水素イオンの平均侵入深さのばらつきが小さくなるので、半導体ウエハ１０１に水素の深さ方向の濃度プロファイルはより急峻になり、そのプロファイルのピーク位置を浅くすることができる。よって、イオンビーム１０５に含まれるＨ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋の総量に対してＨ３＋が５０％以上含まれるようにすることが好ましく、Ｈ３＋の割合は８０％以上がより好ましい。
【００２６】
水素ガスを用いて、イオンドーピング法でイオンの照射を行う場合、加速電圧１０ｋＶ以上２００ｋＶ以下、ドーズ量１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上６×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下とすることができる。この条件で水素イオンを照射することで、イオンビーム１０５に含まれるイオン種および、その割合にもよるが、損傷層１０３を半導体ウエハ１０１の表面からの深さ５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に形成することができる。
【００２７】
例えば、半導体ウエハ１０１が単結晶シリコン基板であり、第１の絶縁層１０２が厚さ５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜及び厚さ５０ｎｍの窒化酸化シリコン膜で形成されている場合、ソースガスが水素であり、加速電圧４０ｋＶ、ドーズ量２．２×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２の条件では、半導体ウエハ１０１から厚さ１２０ｎｍ程度の単結晶半導体層を分離することができる。また、第１の絶縁層１０２を厚さ１００ｎｍの酸化窒化シリコン膜とし、他は同じ条件で水素イオンをドープすると、半導体ウエハ１０１から厚さ７０ｎｍ程度の半導体層を分離することができる。
【００２８】
イオンビーム１０５のソースガスにヘリウム（Ｈｅ）を用いることもできる。ヘリウムを励起して生成されるイオン種がＨｅ＋が殆どであるため、質量分離を伴わないイオンドーピング法でも、Ｈｅ＋を主なイオンとして半導体ウエハ１０１に照射することができる。よって、イオンドーピング法で、効率良く、微小な空孔を損傷層１０３に形成することができる。ヘリウムを用いて、イオンドーピング法でイオン照射を行う場合、加速電圧１０ｋＶ以上２００ｋＶ以下、ドーズ量１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上６×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下とすることができる。
【００２９】
ソースガスに塩素ガス（Ｃｌ２ガス）、フッ素ガス（Ｆ２ガス）などのハロゲンガス、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。
【００３０】
また、半導体ウエハ１０１に、複数回のイオンの照射を行うことで、損傷層１０３を形成することもできる。この場合、イオン照射の度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の照射を行った後、水素ガスをソースガスとして用いてイオンの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の照射を行い、次に、水素ガスを用いてイオンの照射を行うこともできる。
【００３１】
なお、イオン注入装置を用いる場合は、質量分離により、Ｈ３＋が照射されるようにすることが好ましい。もちろん、Ｈ２＋を照射してもよい。
【００３２】
以下において、本発明の特徴の一であるイオンの照射方法について考察する。
【００３３】
本発明では、水素（Ｈ）に由来するイオン（以下「水素イオン種」と呼ぶ）を半導体ウエハに対して照射している。より具体的には、水素ガス又は水素を組成に含むガスを原材料として用い、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半導体ウエハに対して照射している。
【００３４】
（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＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋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）
【００３５】
図２１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２１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。
【００３６】
（Ｈ３＋の生成過程）
上記のように、Ｈ３＋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＋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＋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＋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＋の割合は減少する。
【００３７】
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＋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＋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。
【００３８】
荷電粒子は電場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、電場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、電場中において、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。
【００３９】
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。
【００４０】
これをＨ２＋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場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＋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＋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＋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＋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場（又は電界）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＋の運動エネルギーは大きくなり、反対の状況では、Ｈ２＋の運動エネルギーは小さくなる。つまり、電場が強い状況では（６）の反応が主要となるためＨ３＋は減少する傾向となり、電場が弱い状況では（５）の反応が主要となるため、Ｈ３＋は増加する傾向となる。
【００４１】
（イオン源による差異）
ここで、イオン種の割合（特にＨ３＋の割合）が異なる例を示す。図２２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、２、３のピークは、それぞれ、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋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２２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２２から、上記イオン源により生成されるイオンの割合は、Ｈ＋：Ｈ２＋：Ｈ３＋＝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。
【００４２】
図２３は、図２２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２２と同様、横軸はイオンの質量を示し、質量１、２、３のピークは、それぞれＨ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋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２３から、プラズマ中のイオンの割合はＨ＋：Ｈ２＋：Ｈ３＋＝３７：５６：７程度であることが分かる。なお、図２３はソースガスがＰＨ３の場合のデータであるが、ソースガスとして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。
【００４３】
図２３のデータを得たイオン源の場合には、Ｈ＋、Ｈ２＋及びＨ３＋のうち、Ｈ３＋が７％程度しか生成されていない。他方、図２２のデータを得たイオン源の場合には、Ｈ３＋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場に起因するものと考えられる。
【００４４】
（Ｈ３＋の照射メカニズム）
図２２のような複数のイオン種を含むプラズマを生成し、生成されたイオン種を質量分離しないで半導体ウエハに照射する場合、半導体ウエハの表面には、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋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．照射されるイオン種がＨ＋で、照射後もＨ＋（Ｈ）である場合
２．照射されるイオン種がＨ２＋で、照射後もＨ２＋（Ｈ２）のままである場合
３．照射されるイオン種がＨ２＋で、照射後に２個のＨ（Ｈ＋）に分裂する場合
４．照射されるイオン種がＨ３＋で、照射後もＨ３＋（Ｈ３）のままである場合
５．照射されるイオン種がＨ３＋で、照射後に３個のＨ（Ｈ＋）に分裂する場合。
【００４５】
（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Ｓｉ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：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、ＴＲＩＭ（ｔｈｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｏｆ  Ｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍａｔｔｅｒ）の改良版）を用いている。なお、計算の関係上、モデル２ではＨ２＋を質量２倍のＨ＋に置き換えて計算した。また、モデル４ではＨ３＋を質量３倍のＨ＋に置き換えて計算した。さらに、モデル３ではＨ２＋を運動エネルギー１／２のＨ＋に置き換え、モデル５ではＨ３＋を運動エネルギー１／３のＨ＋に置き換えて計算を行った。
【００４６】
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を適用可能である。水素イオン種とＳｉ原子の衝突により、Ｓｉ基板の結晶構造が非単結晶構造に変化するためである。
【００４７】
図２４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２２の水素イオン種を照射したＳｉ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Ｓｉ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程度であるのに対して、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＋やＨ３＋が、Ｈ＋やＨに分離しているためと思われる。
【００４８】
以上より、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２５乃至図２７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２２の水素イオン種を照射したＳｉ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２５は加速電圧を８０ｋＶとした場合を示し、図２６は加速電圧を６０ｋＶとした場合を示し、図２７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Ｓｉ基板表面からの深さである。
【００４９】
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］
【００５０】
現実に照射されるイオン種の割合（Ｈ＋：Ｈ２＋：Ｈ３＋＝１：１：８程度）を考えればＨ２＋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Ｓｉ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。
【００５１】
図２８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、照射されるイオン種の数の比は、［Ｈ＋（モデル１）］：［Ｈ３＋（モデル５）］＝１：１４〜１：１５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Ｈ３＋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Ｓｉと仮定して計算していることなどを考えれば、実際の照射に係るイオン種の比（Ｈ＋：Ｈ２＋：Ｈ３＋＝１：１：８程度）に近い値が得られていると言える。
【００５２】
（Ｈ３＋を用いる効果）
図２２に示すようなＨ３＋の割合を高めた水素イオン種を基板に照射することで、Ｈ３＋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＋は基板面でＨ＋やＨなどに分離して基板内に導入されるため、主にＨ＋やＨ２＋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＋が分離した後のＨ＋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。
【００５３】
なお、本明細書では、Ｈ３＋を効率的に照射するために、図２２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方法について説明している。イオンドーピング装置は廉価で、大面積処理に優れているため、このようなイオンドーピング装置を用いてＨ３＋を照射することで、半導体特性の向上、大面積化、低コスト化、生産性向上などの顕著な効果を得ることができる。一方で、Ｈ３＋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。
【００５４】
次いで、半導体ウエハ１０１上の第１の絶縁層１０２を介して第２の絶縁層１０４（接合層とも記す）を形成する（図１（Ｃ）参照）。第２の絶縁層１０４は、支持基板との接合を形成する層として機能し、半導体ウエハ１０１が支持基板と接合を形成する面に設ける。単層構造としても積層構造としてもよいが、支持基板と接合する面（以下、「接合面」とも記す）が平滑面を有し親水性表面となる絶縁層を用いることが好ましい。
【００５５】
平滑面を有し親水性表面を形成できる絶縁層としては、水素を含有する酸化シリコン、水素を含有する窒化シリコン、酸素と水素を含有する窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等を適用することができる。
【００５６】
水素を含有する酸化シリコンとしては、例えば有機シランを用いて化学気相成長法により作製される酸化シリコンが好ましい。有機シランを用いて形成された第２の絶縁層１０４、例えば酸化シリコン膜を用いることによって、支持基板と単結晶半導体層との接合を強固にすることができる。有機シランとしては、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：化学式Ｓｉ（ＣＨ３）４）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）等のシリコン含有化合物を用いることができる。
【００５７】
なお、酸化シリコン層は、モノシラン、ジシラン、又はトリシランを原料ガスに用いて化学気相成長法により形成することもできる。また、酸化シリコン層は熱酸化膜でもよく、塩素を含んでいると好適である。
【００５８】
水素を含有する窒化シリコンは、シランガスとアンモニアガスを用いてプラズマＣＶＤ法により作製することができる。前記ガスに水素が加えられていても良い。酸素と水素を含有する窒化シリコンは、シランガスとアンモニアガスと亜酸化窒素ガスを用いてプラズマＣＶＤ法で作製することができる。いずれにしても、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法により、シランガス等を原料ガスとして用いて作製される酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンであって水素が含まれるものであれば適用することができる。化学気相成長法による成膜では、半導体ウエハ１０１に形成した損傷層１０３から脱ガスが起こらない程度の温度を適用する。例えば、成膜温度を３５０℃以下とすることが好ましい。なお、半導体ウエハ１０１から単結晶半導体層を分離する加熱処理は、化学気相成長法による成膜温度よりも高い加熱処理温度が適用される。いずれにしても第２の絶縁層１０４として、平滑面を有し、水酸基が付いた表面を有するものであれば良い。
【００５９】
第２の絶縁層１０４の厚さは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。好ましい厚さは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、より好ましくは２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００６０】
次いで、半導体ウエハ１０１と支持基板１０７とを貼り合わせる（図１（Ｄ）参照）。半導体ウエハ１０１上に形成された第２の絶縁層１０４の表面と支持基板１０７の表面とを密着させることにより接合が形成される。この接合は、水素結合やファン・デル・ワールス力が作用している。接合は、親水性となった半導体ウエハ１０１及び支持基板１０７の表面の水酸基や水分子が接着剤として働くことによって起こる。熱処理によって水分子が拡散し、残留成分のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）同士が水素結合で結合している。さらにこの接合部は、水素が抜けることでシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）が形成され、共有結合により半導体ウエハ１０１と支持基板１０７の接合が強固なものとなる。
【００６１】
支持基板１０７は、絶縁表面を有する基板を用いる。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、石英基板、セラミック基板、サファイア基板が挙げられる。好ましくは支持基板１０７としてガラス基板を用いるのがよく、例えば第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）といわれる大面積のマザーガラス基板を用いる。大面積のマザーガラス基板を支持基板１０７として用いてＳＯＩ基板を製造することで、ＳＯＩ基板の大面積化が実現できる。その結果、１枚の基板から製造できる表示パネルの数（面取り数）を増大させることが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００６２】
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の表面は、研磨面を有しているものを用いると平坦性が良好であり好ましい。ガラス基板の研磨面と半導体ウエハ、若しくは半導体ウエハに形成された第２の絶縁層とを接合させることにより、接合不良を低減することができる。ガラス基板の研磨は、例えば酸化セリウム等で行えば良い。研磨処理をすることで、ガラス基板の主表面における端部領域を含む略全面に半導体ウエハを貼り合わせることができる。
【００６３】
また、支持基板１０７と第２の絶縁層１０４との接合を良好に行うために、接合面を活性化しておいてもよい。例えば、接合を形成する面の一方又は双方に原子ビーム若しくはイオンビームを照射する。原子ビーム若しくはイオンビームを利用する場合には、アルゴン等の不活性ガス中性原子ビーム若しくは不活性ガスイオンビームを用いることができる。その他に、プラズマ照射若しくはラジカル処理を行うことで接合面を活性化することもできる。このような表面処理により、４００℃以下の温度であっても異種材料間の接合を形成することが容易となる。
【００６４】
第２の絶縁層１０４を介して支持基板１０７と半導体ウエハ１０１を貼り合わせた後（図２（Ａ）参照）は、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行うことが好ましい。加熱処理や加圧処理を行うことにより支持基板１０７と半導体ウエハ１０１の接合強度を向上させることが可能となる。加熱処理の温度は、支持基板１０７の耐熱温度以下で行う。加圧処理は、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１０７及び半導体ウエハ１０１の耐圧性を考慮して行う。
【００６５】
加熱処理を行い、損傷層１０３において半導体ウエハ１０１の一部を支持基板１０７から分離する（図２（Ｂ）参照）。加熱処理の温度は第２の絶縁層１０４の成膜温度以上、支持基板１０７の耐熱温度以下で行うことが好ましい。例えば４００℃乃至７００℃の加熱処理を行うことにより、損傷層１０３に形成された微小な空洞の体積変化が起こり、当該損傷層１０３において分離する。第２の絶縁層１０４は支持基板１０７と接合しているので、支持基板１０７上には半導体ウエハ１０１と同じ結晶性の半導体層１０８が残存することとなる。なお、本明細書において、半導体ウエハに支持基板を接合し、半導体ウエハの一部を分離することによって半導体層を支持基板に形成することを転載（又は転置）という。
【００６６】
４００℃乃至７００℃の温度域での熱処理は、前述の接合強度を向上させるための熱処理と同じ装置で連続して行っても良いし、別の装置で行っても良い。例えば炉で２００℃、２時間熱処理した後に、６００℃近傍まで昇温し、２時間保持し、４００℃から室温までの温度域に降温した後、炉より取り出す。また、熱処理は室温から昇温してもよい。また、炉で２００℃、２時間熱処理した後に、瞬間熱アニール（ＲＴＡ）装置によって６００℃乃至７００℃の温度域で、１分間乃至３０分間（例えば６００℃、７分間、６５０℃、７分間）熱処理を行ってもよい。
【００６７】
４００℃乃至７００℃の温度域での熱処理により、絶縁層と支持基板との接合は水素結合から共有結合に移行し、損傷層に照射されたガスが放出して圧力が上昇し、半導体ウエハより半導体層を損傷層において分離することができる。熱処理を行った後は支持基板と半導体ウエハは、一方が他方に載っている状態であり、大きな力を加えずに支持基板と半導体ウエハの一部とを離すことができる。例えば、上方に載っている基板を真空チャックで持ち挙げることにより簡単に離すことができる。この際、下側の基板を真空チャックやメカニカルチャックで固定しておくと水平方向のずれがなく支持基板及び半導体ウエハの両基板を離すことができる。
【００６８】
なお、図１乃至図４においては、半導体ウエハ１０１が支持基板１０７と同じサイズの例を示すが、本発明はこれに限定されない。半導体ウエハ１０１と支持基板１０７がより小さいサイズであってもよいし、半導体ウエハ１０１が支持基板１０７より大きいサイズであってもよい。
【００６９】
次に、半導体ウエハを損傷層において分離することにより支持基板に転置された半導体層１０８の表面に部分的に残存する損傷層をウェットエッチングにより除去する。図２（Ｂ）に示す半導体層１０８の表面には、損傷層１０３の形成のためのイオン照射工程や、分離工程による欠陥が存在し、半導体層表面の平坦性は損なわれている。このような、凹凸のある半導体層１０８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、半導体層１０８の平坦化処理を行う。また、半導体層１０８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、半導体層１０８の欠陥を減少させる処理を行う。なお、図２（Ｂ）において、半導体層１０８の表面の凹凸形状は、表面が粗く、平坦性が悪いことを特徴的に示しているだけであり、実際の形状はこれに限定されない。
【００７０】
そこで、半導体層１０８の表面に存在する欠陥を除去するために、半導体層１０８の表面にウェットエッチング処理を行う（図２（Ｃ）参照）。
【００７１】
また、半導体層１０８の表面には、自然酸化膜が形成されている。自然酸化膜が形成された半導体層１０８にウェットエッチング処理を行うと、エッチング処理がされた半導体層１０８の膜厚にばらつきが生じる。そこで、希フッ酸で半導体層１０８の表面を処理し、自然酸化膜の除去と表面に付着するゴミ等の汚染物も除去して半導体層１０８の表面を清浄化する。
【００７２】
自然酸化膜が除去された半導体層１０８に対して、ウェットエッチングを行う。半導体層表面にウェットエッチングを行うことにより、半導体層表面に形成された欠陥の除去を行うことができ、半導体層の表面を平坦化することができる。例えば、エッチング液としては、水酸化テトラメチルアンモニウム（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、略称；ＴＭＡＨ、２．３８％の水溶液）溶液を用いることができる。ＴＭＡＨ溶液は０．０２３８ｗｔ％乃至０．０４７６ｗｔ％で用い、半導体層１０８を５０ｎｍ乃至６０ｎｍ程度にまで薄膜化することができる。なお、ウェットエッチングによって除去する膜厚は、ウェットエッチング処理前の半導体層１０８の膜厚とその表面粗さの程度によって適宜設定すればよい。また、ＴＭＡＨに限らず、ＫＯＨ、アンモニアと過酸化水素水の混合液、ヒドラジン等を水で任意の濃度に希釈して用いてもよい。
【００７３】
半導体ウエハを分離することにより支持基板に転置された半導体層表面にウェットエッチング処理を行うことにより、イオン照射工程や分離工程による欠陥を除去することができ、半導体層の表面荒れを低減することができる。
【００７４】
さらに、上記ウェットエッチングにより、後に形成される半導体素子にとって最適となる膜厚まで半導体層１０８を薄膜化することもできる。
【００７５】
なお、支持基板１０７に転置された半導体層１０９中には、損傷層１０３の形成、及び損傷層１０３による分離によって、結晶欠陥が形成されている。半導体層１０９中の結晶欠陥を低減、及び半導体層１０９中の結晶性の回復のために、図３（Ａ）に示すように、半導体層１０９にレーザビーム１０６を照射する。
【００７６】
レーザビーム１０６を半導体層１０９側から照射することで、半導体層１０８上面から溶融させる。溶融した後、半導体層１０９が冷却、固化することで、図３（Ｂ）に示すように、半導体層表面の平坦性が向上された半導体層１１０が形成される。
【００７７】
このレーザビームの照射工程では、レーザビーム１０６を用いているため、支持基板１０７の温度上昇が抑えられるため、ガラス基板のような耐熱性の低い基板を支持基板１０７に用いることが可能となる。レーザビーム１０６の照射によって半導体層１０９は部分溶融させることが好ましい。完全溶融させると、液相となった半導体層１０９での無秩序な核発生により、半導体層１０９が再結晶化することとなり、半導体層１０９の結晶性が低下するからである。部分溶融させることで、半導体層１０９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、いわゆる縦成長が起こる。縦成長による再結晶化によって、半導体層１０９の結晶欠陥が減少され、結晶性が回復される。なお、半導体層１０９が完全溶融状態であるとは、図３（Ａ）の積層構造では、半導体層１０９が第２の絶縁層１０４との界面まで溶融され、液体状態になっていることをいう。他方、半導体層１０９が部分溶融状態であるとは、上層が溶融して液相であり、下層が固相である状態をいう。
【００７８】
レーザビーム１０６を発振するレーザ発振器は、その発振波長が、紫外光域乃至可視光域にあるものが選択される。レーザビーム１０６の波長は、半導体層１０９に吸収される波長とする。その波長は、レーザビームの表皮深さ（ｓｋｉｎ  ｄｅｐｔｈ）などを考慮して決定することができる。例えば、波長は２５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲とすることができる。
【００７９】
このレーザ発振器には、連続発振レーザ、疑似連続発振レーザ及びパルス発振レーザを用いることができる。部分溶融させるためパルス発振レーザが好ましい。例えば、パルス発振レーザの場合は、繰り返し周波数１ＭＨｚ以下、パルス幅１０ｎ秒以上５００ｎ秒以下である。例えば、繰り返し周波数１０Ｈｚ〜３００Ｈｚ、パルス幅２５ｎ秒、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いることができる。
【００８０】
また、レーザビーム１０６のエネルギーは、レーザビーム１０６の波長、レーザビームの表皮深さなどを考慮して決定することができる。レーザビーム１０６のエネルギーは、例えば、３００ｍＪ／ｃｍ２以上８００ｍＪ／ｃｍ２以下の範囲とすることができ、例えば、半導体層１０９の厚さが１２０ｎｍ程度であり、レーザ発振器にパルス発振レーザを用い、レーザビーム１０６の波長が３０８ｎｍの場合は、レーザビーム１０６のエネルギー密度は６００ｍＪ／ｃｍ２〜７００ｍＪ／ｃｍ２とすることができる。
【００８１】
レーザビーム１０６の照射の雰囲気は、希ガス又は窒素雰囲気のような不活性雰囲気、または真空状態で行うことが好ましい。不活性雰囲気中でレーザビーム１０６を照射するには、気密性のあるチャンバー内でレーザビームを照射し、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、レーザビーム１０６の被照射面に窒素ガスなど不活性ガスを吹き付けることで不活性雰囲気でのレーザビーム１０６の照射を実現することができる。
【００８２】
窒素などの不活性雰囲気や真空状態の方が、大気雰囲気よりも半導体層１０９の平坦性を向上させる効果が高く、また、これらの雰囲気の方が大気雰囲気よりもクラックやリッジの発生を抑える効果が高くなるため、レーザビーム１０６の使用可能なエネルギー範囲が広くなる。
【００８３】
光学系により、レーザビーム１０６は、エネルギー分布を均一にし、かつ断面の形状を線状にすることが好ましい。このことにより、スループット良く、かつレーザビーム１０６の照射を均一に行うことができる。レーザビーム１０６のビーム長は、支持基板１０７の１辺より長くすることで、１回の走査で、支持基板１０７に貼りつけられた半導体層１０９の主表面のほとんど全てにレーザビームを照射することができる。レーザビーム１０６のビーム長が支持基板１０７の１辺より短い場合は、複数回の走査で、支持基板１０７に貼りつけられた半導体層１０９の主表面のほとんど全てにレーザビーム１０６を照射することができるような、長さにすればよい。
【００８４】
なお、レーザビーム１０６を半導体層１０９に照射する前に、半導体層１０９の表面に形成されている自然酸化膜などの酸化膜を除去する処理を行う。酸化膜を除去するのは、半導体層１０９表面に酸化膜が残存した状態で、レーザビーム１０６を照射しても、平坦化の効果が十分に得られないからである。酸化膜の除去処理は、フッ酸で半導体層１０９を処理することで行うことができる。フッ酸による処理は、半導体層１０９の表面が撥水性を示すまで行うことが望ましい。撥水性を示すことで、半導体層１０９から酸化膜が除去されたことが確認できる。
【００８５】
図３（Ａ）のレーザビーム１０６の照射工程は、次のように行うことができる。まず、半導体層１０９を１／１００に希釈されたフッ酸で１１０秒間処理して、表面の酸化膜を除去する。レーザビーム１０６のレーザ発振器として、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長：３０８ｎｍ、パルス幅：２５ｎ秒、繰り返し周波数６０Ｈｚ）を用いる。光学系により、レーザビーム１０６の断面を３００ｍｍ×０．３４ｍｍの線状に整形する。レーザビーム１０６の走査速度を２．０ｍｍ／秒とし、スキャンピッチを３３μｍ、ビームショット数を約１０ショットで、レーザビーム１０６を半導体層１０９に照射する。照射面に窒素ガスを吹き付けながら、レーザビーム１０６を走査する。支持基板１０７が７３０ｍｍ×９２０ｍｍの場合は、レーザビーム１０６のビーム長が３００ｍｍであるので、レーザビーム１０６の照射領域を３分割することで、支持基板１０７に転置された半導体層１０９の主表面のほとんど全てにレーザビーム１０６を照射することができる。
【００８６】
このようにして、半導体層１０９にレーザビームを照射することにより、イオンの照射に起因する欠陥を低減し、半導体層の結晶性を回復することができる。また、半導体層１０９の表面の平坦性を向上させることができる。
【００８７】
また、レーザビームを照射することにより、支持基板表面を短時間で加熱し、短時間で冷却できるので、支持基板の温度上昇が抑えられ、ガラス基板のような耐熱性の低い基板を支持基板に用いることが可能となる。よって、半導体層へのイオン照射工程によるダメージを十分回復させることができる。
【００８８】
半導体ウエハを分離することにより支持基板に転置された半導体層にウェットエッチングを行うことにより、半導体層表面の結晶欠陥を低減し、半導体層の表面荒れを低減することができる。また、半導体層表面の欠陥はウェットエッチングにより除去されているため、レーザビームを照射することによる半導体層の溶融時に半導体層中に欠陥を取り込むことを防ぐことができる。
【００８９】
次いで、レーザビーム１０６を照射して、図３（Ｂ）に示す半導体層１１０を有するＳＯＩ基板を形成し、後に形成される半導体素子にとって最適となる膜厚まで半導体層１１０を薄膜化するための処理を行う（図３（Ｃ）参照）。
【００９０】
半導体層１１０を薄膜化するためには、ドライエッチング又はウェットエッチングの一方、又は双方を組み合わせたエッチング処理を行えばよい。例えば、半導体ウエハ１０１がシリコン基板の場合、ＳＦ６とＯ２をプロセスガスに用いたドライエッチング処理で、半導体層１１０を薄膜化することもできる（図３（Ｃ）参照）。
【００９１】
レーザビーム照射後にエッチング処理を行うことにより、半導体素子にとって最適な膜厚となる半導体層を有するＳＯＩ基板を作製することができる。このエッチング処理により、半導体層の膜厚は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましく、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。例えば、半導体ウエハを分離することにより支持基板に転置された半導体層の膜厚が１１０ｎｍであれば、１５ｎｍ、ウェットエッチング処理を行い、レーザビーム照射後のエッチング処理において、半導体層１１１の膜厚を６０ｎｍとすることができる。なお、必ずしも、レーザビーム１０６照射後に、半導体層１１０の表面にエッチング処理を行う必要はない。例えば、支持基板に転置された半導体層の膜厚が１１０ｎｍであれば、ウェットエッチング処理において半導体層の膜厚を６０ｎｍとすることもできる。
【００９２】
レーザビーム１０６を照射した後、半導体層１１１に５００℃以上７００℃以下の加熱処理を行うことが好ましい。この加熱処理によって、レーザビーム１０６の照射で回復されなかった、半導体層１１１の欠陥の消滅、半導体層１１１の歪みの緩和をすることができる。この加熱処理には、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、抵抗加熱炉、マイクロ波加熱装置を用いることができる。ＲＴＡ装置には、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。例えば、抵抗加熱炉を用いた場合は、５５０℃で４時間加熱するとよい。
【００９３】
以上の工程により、図３（Ｃ）に示すＳＯＩ基板を作製することができる。
【００９４】
以上のように本実施の形態において、半導体ウエハを分離することにより支持基板に転置された半導体層に、ウェットエッチングを行い、レーザビームを照射することにより、結晶欠陥が低減され、かつ平坦性も高い半導体層を有するＳＯＩ基板を製造することができる。また、ガラス基板等耐熱温度が低い基板を用いた場合にも、実用に耐える半導体層を備えたＳＯＩ基板を製造することができる。
【００９５】
よって、本実施の形態に係る半導体層からトランジスタなどの半導体素子を作製することで、ゲート絶縁層の薄膜化及びゲート絶縁層と局在界面準位密度の低減が可能となる。また、半導体層の膜厚を薄くすることで、支持基板上に、単結晶半導体層で完全空乏型となり、サブスレッショルド値が小さいトランジスタを作製することができる。
【００９６】
なお、図１乃至図３において、半導体ウエハ１０１に絶縁層を設けて単結晶半導体層を形成する工程を示したが、図４において、支持基板側にも絶縁層を設けて単結晶半導体層を形成する工程を示す。図４（Ａ）に、図１（Ａ）と同様の半導体ウエハ１０１を示す。次に、第２の絶縁層１０４を半導体ウエハ１０１上に形成する。なお、第２の絶縁層１０４を形成する工程は、図１（Ｃ）と同様に行う。
【００９７】
図４（Ｂ）に、半導体ウエハ１０１に電界で加速されたイオンを所定の深さに照射し、損傷層１０３を形成する工程を示している。イオンの照射は図１（Ｂ）の場合と同様である。
【００９８】
図４（Ｃ）は、バリア層として機能する第３の絶縁層１１２が形成された支持基板１０７と、半導体ウエハ１０１の第２の絶縁層１０４が形成された面を密着させて接合を形成する工程を示している。支持基板１０７上の第３の絶縁層と半導体ウエハ１０１の第２の絶縁層１０４を密着させることにより接合が形成される。第３の絶縁層１１２は、支持基板１０７にアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属等の半導体装置の信頼性を低下させる不純物を含むような基板を用いた場合、このような不純物が支持基板１０７から、半導体層１０８に拡散することを防止することができる。
【００９９】
第３の絶縁層１１２は、プラズマＣＶＤ法を用いて、窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層等を単層構造又は積層構造で設けることができる。第３の絶縁層１１２は、５０ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲で設けることが好ましい。例えば、支持基板１０７側から酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層を積層させて第３の絶縁層１１２とすることができる。
【０１００】
その後、図４（Ｄ）で示すように半導体ウエハ１０１を分離する。半導体層を分離するための熱処理は図２（Ｂ）の場合と同様にして行う。接合分離工程における加熱処理の温度は、支持基板１０７にあらかじめ行われた加熱処理以下とする。このようにして図４（Ｄ）で示すＳＯＩ基板を得ることができる。
【０１０１】
この後の工程については、図２（Ｃ）乃至図３（Ｃ）と同様にして行うことができる。
【０１０２】
なお、ＳＯＩ基板の大面積化を図る場合には、１枚の支持基板１０７上に複数の半導体層１１１を貼りつけた構成とすればよい。例えば、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）を用いて説明した工程経て、損傷層１０３が形成された半導体ウエハ１０１を複数用意する。次いで、図１（Ｄ）、図２（Ａ）の接合工程を経て、１枚の支持基板１０７に複数の半導体ウエハ１０１を用いて行い、仮接合する。そして、図２（Ｂ）の加熱工程を行い、各半導体ウエハ１０１を分離することで、支持基板１０７上に、複数の半導体層１１１が固定される。その後、図２（Ｃ）〜図３（Ｃ）に示す工程を行うことにより、複数の半導体層１１１が貼りつけられたＳＯＩ基板を形成することができる（図５参照）。
【０１０３】
本実施の形態において、半導体ウエハ１０１として単結晶シリコン基板を適用した場合は、半導体層１１１として単結晶シリコンを得ることが可能である。
【０１０４】
本実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法は、プロセス温度を７００℃以下とすることができるため、支持基板１０７としてガラス基板を適用することができる。すなわち、従来の薄膜トランジスタと同様にガラス基板上に半導体層を形成することができ、かつ単結晶シリコン層を半導体層に適用することが可能となる。これらのことにより、高速動作が可能で、サブスレッショルド値が低く、電界効果移動度が高く、低消費電圧で駆動可能な高性能、高信頼性のトランジスタをガラス基板等の支持基板上に作製することができる。従って、高性能及び高信頼性な半導体装置を歩留まり良く作製することができる。
【０１０５】
また、大面積化に不向きなＣＭＰ処理を用いずに済むため、高性能な半導体装置の大面積化を実現することができる。もちろん、大面積基板を用いることに限定されず、小型の基板を用いる場合であっても、良好な半導体装置を提供することができる。
【０１０６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、高性能及び高信頼性な半導体素子を有する半導体装置を、歩留まりよく作製することを目的とした半導体装置の作製方法の一例としてＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）に関して図６及び図７を用いて説明する。なお、実施の形態１と同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
【０１０７】
図６（Ａ）は、支持基板１０７上にバリア層として機能する第３の絶縁層１１２、第２の絶縁層１０４、バリア層として機能する第１の絶縁層１０２、半導体層１１１が形成されている。なお、ここでは図６（Ａ）に示す構成のＳＯＩ基板を適用する例を示すが、本明細書で示すその他の構成のＳＯＩ基板も適用できる。
【０１０８】
半導体層１１１は、半導体ウエハ１０１より分離され、高エネルギーを有する少なくとも一種類の粒子により該高エネルギーを供給することによる加熱処理及び第１のエッチングを行っているため、結晶欠陥も低減され、かつ平坦性も高い半導体層１１１である。
【０１０９】
半導体層１１１には、ｎチャネル型電界効果トランジスタ及び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、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物、若しくはリン、砒素などのｎ型不純物を添加することが好ましい。すなわち、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から１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度で行えば良い。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型若しくはｎ型不純物を添加すれば良い。
【０１１０】
半導体層１１１をエッチングして、半導体素子の配置に合わせて島状に分離した半導体層２０５、２０６を形成する（図６（Ｂ）参照。）。
【０１１１】
半導体層上の酸化膜を除去し、半導体層２０５、２０６を覆うゲート絶縁層２０７を形成する。本実施の形態における半導体層２０５、２０６は平坦性が高いため、半導体層２０５、２０６上に形成されるゲート絶縁層が薄膜のゲート絶縁層であっても被覆性よく覆うことができる。従ってゲート絶縁層の被覆不良による特性不良を防ぐことができ、高信頼性の半導体装置を歩留まりよく作製することができる。ゲート絶縁層２０７の薄膜化は、薄膜トランジスタを低電圧で高速に動作させる効果がある。
【０１１２】
ゲート絶縁層２０７は酸化珪素、若しくは酸化珪素と窒化珪素の積層構造で形成すればよい。ゲート絶縁層２０７は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法により絶縁膜を堆積することで形成しても良いし、プラズマ処理による固相酸化若しくは固相窒化で形成すると良い。半導体層を、プラズマ処理により酸化又は窒化することにより形成するゲート絶縁層は、緻密で絶縁耐圧が高く信頼性に優れているためである。
【０１１３】
また、ゲート絶縁層２０７として、二酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、二酸化チタン、五酸化タンタルなどの高誘電率材料を用いても良い。ゲート絶縁層２０７に高誘電率材料を用いることにより、ゲートリーク電流を低減することができる。
【０１１４】
ゲート絶縁層２０７上にゲート電極層２０８及びゲート電極層２０９を形成する（図６（Ｃ）参照。）。ゲート電極層２０８、２０９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。ゲート電極層２０８、２０９はタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、ゲート電極層２０８、２０９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合金を用いてもよい。
【０１１５】
半導体層２０６を覆うマスク２１１を形成する。マスク２１１及びゲート電極層２０８をマスクとして、ｎ型を付与する不純物元素２１０を添加し、第１のｎ型不純物領域２１２ａ、２１２ｂを形成する（図６（Ｄ）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）を用いる。ここでは、第１のｎ型不純物領域２１２ａ、２１２ｂに、ｎ型を付与する不純物元素が１×１０１７〜５×１０１８／ｃｍ３程度の濃度で含まれるように添加する。本実施の形態では、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用いる。
【０１１６】
次に、半導体層２０５を覆うマスク２１４を形成する。マスク２１４、ゲート電極層２０９をマスクとしてｐ型を付与する不純物元素２１３を添加し、第１のｐ型不純物領域２１５ａ、第１のｐ型不純物領域２１５ｂを形成する（図６（Ｅ）参照。）。本実施の形態では、不純物元素としてボロン（Ｂ）を用いるため、不純物元素を含むドーピングガスとしてはジボラン（Ｂ２Ｈ６）などを用いる。
【０１１７】
マスク２１４を除去し、ゲート電極層２０８、２０９の側面にサイドウォール構造の側壁絶縁層２１６ａ乃至２１６ｄ、ゲート絶縁層２３３ａ、２３３ｂを形成する（図７（Ａ）参照。）。側壁絶縁層２１６ａ乃至２１６ｄは、ゲート電極層２０８、２０９を覆う絶縁層を形成した後、これをＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）法による異方性のエッチングによって加工し、ゲート電極層２０８、２０９の側壁に自己整合的にサイドウォール構造の側壁絶縁層２１６ａ乃至２１６ｄを形成すればよい。ここで、絶縁層について特に限定はなく、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ−ｏｒｔｈｏ  ｓｉｌｉｃａｔｅ）若しくはシラン等と、酸素若しくは亜酸化窒素等とを反応させて形成した段差被覆性のよい酸化珪素であることが好ましい。絶縁層は熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、常圧ＣＶＤ、バイアスＥＣＲＣＶＤ、スパッタリング等の方法によって形成することができる。ゲート絶縁層２３３ａ、２３３ｂはゲート電極層２０８、２０９、及び側壁絶縁層２１６ａ乃至２１６ｄをマスクとしてゲート絶縁層２０７をエッチングして形成することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態では、絶縁層をエッチングする際、ゲート電極層上の絶縁層を除去し、ゲート電極層を露出させるが、絶縁層をゲート電極層上に残すような形状に側壁絶縁層２１６ａ乃至２１６ｄを形成してもよい。また、後工程でゲート電極層上に保護膜を形成してもよい。このようにゲート電極層を保護することによって、エッチング加工する際、ゲート電極層の膜減りを防ぐことができる。また、ソース領域及びドレイン領域にシリサイドを形成する場合、シリサイド形成時に成膜する金属膜とゲート電極層とが接しないので、金属膜の材料とゲート電極層の材料とが反応しやすい材料であっても、化学反応や拡散などの不良を防止することができる。エッチング方法は、ドライエッチング法でもウェットエッチング法でもよく、種々のエッチング方法を用いることができる。本実施の形態では、ドライエッチング法を用いる。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。
【０１１９】
次に半導体層２０６を覆うマスク２１８を形成する。マスク２１８、ゲート電極層２０８、側壁絶縁層２１６ａ、２１６ｂをマスクとしてｎ型を付与する不純物元素２１７を添加し、第２のｎ型不純物領域２１９ａ、２１９ｂ、第３のｎ型不純物領域２２０ａ、２２０ｂ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ＰＨ３を用いる。ここでは、第２のｎ型不純物領域２１９ａ、２１９ｂにｎ型を付与する不純物元素が５×１０１９〜５×１０２０／ｃｍ３程度の濃度で含まれるように添加する。また、半導体層２０５にチャネル形成領域２２１が形成される（図７（Ｂ）参照。）。
【０１２０】
第２のｎ型不純物領域２１９ａ、第２のｎ型不純物領域２１９ｂは高濃度ｎ型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第３のｎ型不純物領域２２０ａ、２２０ｂは低濃度不純物領域であり、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域となる。第３のｎ型不純物領域２２０ａ、２２０ｂはゲート電極層２０８に覆われていないＬｏｆｆ領域に形成されるため、オフ電流を低減する効果がある。この結果、さらに信頼性の高く、低消費電力の半導体装置を作製することが可能である。
【０１２１】
マスク２１８を除去し、半導体層２０５を覆うマスク２２３を形成する。マスク２２３、ゲート電極層２０９、側壁絶縁層２１６ｃ、２１６ｄをマスクとして、ｐ型を付与する不純物元素２２２を添加し、第２のｐ型不純物領域２２４ａ、２２４ｂ、第３のｐ型不純物領域２２５ａ、２２５ｂを形成する。
【０１２２】
第２のｐ型不純物領域２２４ａ、２２４ｂにｐ型を付与する不純物元素が１×１０２０〜５×１０２１／ｃｍ３程度の濃度で含まれるように添加する。本実施の形態では、第３のｐ型不純物領域２２５ａ、２２５ｂは、側壁絶縁層２１６ｃ、２１６ｄにより、自己整合的に第２のｐ型不純物領域２２４ａ、２２４ｂより低濃度となるように形成する。また、半導体層２０６にチャネル形成領域２２６が形成される（図７（Ｃ）参照。）。
【０１２３】
第２のｐ型不純物領域２２４ａ、２２４ｂは高濃度ｐ型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第３のｐ型不純物領域２２５ａ、２２５ｂは低濃度不純物領域であり、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域となる。第３のｐ型不純物領域２２５ａ、２２５ｂはゲート電極層２０９に覆われていないＬｏｆｆ領域に形成されるため、オフ電流を低減する効果がある。この結果、さらに信頼性の高く、低消費電力の半導体装置を作製することが可能である。
【０１２４】
マスク２２３を除去し、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、又はレーザビームの照射を行ってもよい。活性化と同時にゲート絶縁層へのプラズマダメージやゲート絶縁層と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。
【０１２５】
次いで、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆う層間絶縁層を形成する。本実施の形態では、保護膜となる水素を含む絶縁膜２２７と、絶縁層２２８との積層構造とする。絶縁膜２２７と絶縁層２２８は、スパッタ法、またはプラズマＣＶＤを用いた窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜でもよく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または３層以上の積層構造として用いても良い。
【０１２６】
さらに、窒素雰囲気中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。好ましくは、４００〜５００℃で行う。この工程は層間絶縁層である絶縁膜２２７に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。本実施の形態では、４１０度（℃）で１時間加熱処理を行う。
【０１２７】
絶縁膜２２７、絶縁層２２８としては他に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素（ＣＮ）その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。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、アリール基）が用いられる。有機基は、フルオロ基を含んでもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザンを用いることができる。平坦性のよい塗布法によってされる塗布膜を用いてもよい。
【０１２８】
絶縁膜２２７、絶縁層２２８は、ディップ、スプレー塗布、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、ＣＶＤ法、蒸着法等を採用することができる。液滴吐出法により絶縁膜２２７、絶縁層２２８を形成してもよい。液滴吐出法を用いた場合には材料液を節約することができる。また、液滴吐出法のようにパターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法）なども用いることができる。
【０１２９】
次いで、レジストからなるマスクを用いて絶縁膜２２７、絶縁層２２８に半導体層に達するコンタクトホール（開口）を形成する。エッチングは、用いる材料の選択比によって、一回で行っても複数回行っても良い。エッチングによって、絶縁膜２２７、絶縁層２２８を除去し、ソース領域又はドレイン領域である第２のｎ型不純物領域２１９ａ、２１９ｂ、第２のｐ型不純物領域２２４ａ、２２４ｂに達する開口を形成する。エッチングは、ウェットエッチングでもドライエッチングでもよく、両方用いてもよい。ウェットエッチングのエッチャントは、フッ素水素アンモニウム及びフッ化アンモニウムを含む混合溶液のようなフッ酸系の溶液を用いるとよい。エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、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。また用いるエッチング用ガスに不活性気体を添加してもよい。添加する不活性元素としては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種の元素を用いることができる。
【０１３０】
開口を覆うように導電膜を形成し、導電膜をエッチングして各ソース領域又はドレイン領域の一部とそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層として機能する配線層２２９ａ、２２９ｂ、２３０ａ、２３０ｂを形成する。配線層は、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチングして形成することができる。また、液滴吐出法、印刷法、電解メッキ法等により、所定の場所に選択的に導電層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。配線層の材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属、及びＳｉ、Ｇｅ、又はその合金、若しくはその窒化物を用いて形成する。また、これらの積層構造としても良い。
【０１３１】
以上の工程でＣＭＯＳ構造のｎチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ２３１及びｐチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ２３２を含む半導体装置を作製することができる（図７（Ｄ）参照。）。図示しないが、本実施の形態はＣＭＯＳ構造であるため、薄膜トランジスタ２３１と薄膜トランジスタ２３２とは電気的に接続している。
【０１３２】
本実施の形態に限定されず、薄膜トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１３３】
以上のように、結晶欠陥が低減され、かつ平坦性も高い半導体層を有するＳＯＩ基板を用いることにより、高性能及び高信頼性な半導体装置を歩留まり良く作製することができる。
【０１３４】
このように、ＳＯＩ基板を用いて薄膜トランジスタを作製することができる。ＳＯＩ基板の半導体層は、結晶欠陥が殆ど無く、ゲート絶縁層２０７との界面準位密度が低減された単結晶半導体層であり、その表面が平坦化され、さらにその厚さを５０ｎｍ以下と薄膜化されている。このことにより、支持基板１０７に、低い駆動電圧、高い電界効果移動、小さいサブスレッショルド値など、優れた特性を備えた薄膜トランジスタを形成することができる。さらに、同一基板上に特性のばらつきのない、高性能なトランジスタを複数基板上に形成することが可能である。すなわち、本発明に係るＳＯＩ基板を用いることで、しきい値電圧や移動度などトランジスタ特性として重要な特性値の不均一性が抑制され、また高電界移動度などの高性能化が可能になる。
【０１３５】
従って、本発明に係るＳＯＩ基板を用いてＴＦＴなど各種の半導体素子を形成することで、高付加価値の半導体装置を作製することができる。
【０１３６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、高性能、かつ高い信頼性を付与することを目的とした半導体装置の例について説明する。詳しくは、半導体装置の一例として、マイクロプロセッサ及び非接触でデータの送受信を行うことのできる演算機能を備えた半導体装置の一例について説明する。
【０１３７】
まず、半導体装置の一例として、マイクロプロセッサについて説明する。図８はマイクロプロセッサ５００の構成例を示すブロック図である。
【０１３８】
マイクロプロセッサ５００は、演算回路５０１（Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ。ＡＬＵともいう。）、演算回路制御部５０２（ＡＬＵ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、命令解析部５０３（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｄｅｃｏｄｅｒ）、割り込み制御部５０４（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、タイミング制御部５０５（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、レジスタ５０６（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、レジスタ制御部５０７（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、バスインターフェース５０８（Ｂｕｓ  Ｉ／Ｆ）、読み出し専用メモリ５０９、及びメモリインターフェース５１０（ＲＯＭ  Ｉ／Ｆ）を有している。
【０１３９】
バスインターフェース５０８を介してマイクロプロセッサ５００に入力された命令は、命令解析部５０３に入力され、デコードされた後、演算回路制御部５０２、割り込み制御部５０４、レジスタ制御部５０７、タイミング制御部５０５に入力される。演算回路制御部５０２、割り込み制御部５０４、レジスタ制御部５０７、タイミング制御部５０５は、デコードされた命令に基づき各種制御を行う。
【０１４０】
具体的に演算回路制御部５０２は、演算回路５０１の動作を制御するための信号を生成する。また、割り込み制御部５０４は、マイクロプロセッサ５００のプログラム実行中に、外部の入出力装置や周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状態から判断して処理する。レジスタ制御部５０７は、レジスタ５０６のアドレスを生成し、マイクロプロセッサ５００の状態に応じてレジスタ５０６の読み出しや書き込みを行う。タイミング制御部５０５は、演算回路５０１、演算回路制御部５０２、命令解析部５０３、割り込み制御部５０４、レジスタ制御部５０７の動作のタイミングを制御する信号を生成する。
【０１４１】
例えばタイミング制御部５０５は、基準クロック信号ＣＬＫ１を元に、内部クロック信号ＣＬＫ２を生成する内部クロック生成部を備えており、クロック信号ＣＬＫ２を上記各種回路に供給する。なお、図８に示すマイクロプロセッサ５００は、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際にはその用途によって多種多様な構成を備えることができる。
【０１４２】
このようなマイクロプロセッサ５００は、絶縁表面を有する基板若しくは絶縁基板上に接合された結晶方位が一定の単結晶半導体層（ＳＯＩ層）によって集積回路が形成されているので、処理速度の高速化のみならず低消費電力化を図ることができる。
【０１４３】
次に、非接触でデータの送受信を行う機能、及び演算機能を備えた半導体装置の一例を説明する。図９は、このような半導体装置の構成例を示すブロック図である。図９に示す半導体装置は、無線通信により外部装置と信号の送受信を行って動作するコンピュータ（以下、「ＲＦＣＰＵ」という）と呼ぶことができる。
【０１４４】
図９に示すように、ＲＦＣＰＵ５１１は、アナログ回路部５１２とデジタル回路部５１３を有している。アナログ回路部５１２として、共振容量を有する共振回路５１４、整流回路５１５、定電圧回路５１６、リセット回路５１７、発振回路５１８、復調回路５１９と、変調回路５２０を有している。デジタル回路部５１３は、ＲＦインターフェース５２１、制御レジスタ５２２、クロックコントローラ５２３、ＣＰＵインターフェース５２４、中央処理ユニット５２５、ランダムアクセスメモリ５２６、読み出し専用メモリ５２７を有している。
【０１４５】
ＲＦＣＰＵ５１１の動作の概要は以下の通りである。アンテナ５２８が受信した信号は共振回路５１４により誘導起電力を生じる。誘導起電力は、整流回路５１５を経て容量部５２９に充電される。この容量部５２９はセラミックコンデンサーや電気二重層コンデンサーなどのキャパシタで形成されていることが好ましい。容量部５２９はＲＦＣＰＵ５１１と一体形成されている必要はなく、別部品としてＲＦＣＰＵ５１１を構成する絶縁表面を有する基板に取り付けることもできる。
【０１４６】
リセット回路５１７は、デジタル回路部５１３をリセットし初期化する信号を生成する。例えば、電源電圧の上昇に遅延して立ち上がる信号をリセット信号として生成する。発振回路５１８は、定電圧回路５１６により生成される制御信号に応じて、クロック信号の周波数とデューティー比を変更する。復調回路５１９は、受信信号を復調する回路であり、変調回路５２０は、送信するデータを変調する回路である。
【０１４７】
例えば、復調回路５１９はローパスフィルタで形成され、振幅変調（ＡＳＫ）方式の受信信号を、その振幅の変動をもとに、二値化する。また、送信データを振幅変調（ＡＳＫ）方式の送信信号の振幅を変動させて送信するため、変調回路５２０は、共振回路５１４の共振点を変化させることで通信信号の振幅を変化させている。
【０１４８】
クロックコントローラ５２３は、電源電圧又は中央処理ユニット５２５における消費電流に応じてクロック信号の周波数とデューティー比を変更するための制御信号を生成している。電源電圧の監視は電源管理回路５３０が行っている。
【０１４９】
アンテナ５２８からＲＦＣＰＵ５１１に入力された信号は復調回路５１９で復調された後、ＲＦインターフェース５２１で制御コマンドやデータなどに分解される。制御コマンドは制御レジスタ５２２に格納される。制御コマンドには、読み出し専用メモリ５２７に記憶されているデータの読み出し、ランダムアクセスメモリ５２６へのデータの書き込み、中央処理ユニット５２５への演算命令などが含まれている。
【０１５０】
中央処理ユニット５２５は、ＣＰＵインターフェース５２４を介して読み出し専用メモリ５２７、ランダムアクセスメモリ５２６、制御レジスタ５２２にアクセスする。ＣＰＵインターフェース５２４は、中央処理ユニット５２５が要求するアドレスより、読み出し専用メモリ５２７、ランダムアクセスメモリ５２６、制御レジスタ５２２のいずれかに対するアクセス信号を生成する機能を有している。
【０１５１】
中央処理ユニット５２５の演算方式は、読み出し専用メモリ５２７にＯＳ（オペレーティングシステム）を記憶させておき、起動とともにプログラムを読み出し実行する方式を採用することができる。また、専用回路で演算回路を構成して、演算処理をハードウェア的に処理する方式を採用することもできる。ハードウェアとソフトウェアを併用する方式では、専用の演算回路で一部の処理を行い、プログラムを使って、残りの演算を中央処理ユニット５２５が実行する方式を適用できる。
【０１５２】
このようなＲＦＣＰＵ５１１は、絶縁表面を有する基板若しくは絶縁基板上に接合された結晶方位が一定の半導体層によって集積回路が形成されているので、処理速度の高速化のみならず低消費電力化を図ることができる。それにより、電力を供給する容量部５２９を小型化しても長時間の動作が保証される。
【０１５３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、高性能、かつ高い信頼性を付与することを目的とした半導体装置の一例として表示装置について図１０〜図１３を用いて説明する。
【０１５４】
ＳＯＩ基板の支持基板に表示パネルを製造するマザーガラスと呼ばれる大面積ガラス基板を用いることができる。図１０は支持基板１０７にマザーガラスを用いたＳＯＩ基板の正面図である。
【０１５５】
１枚のマザーガラス５５１には、複数の半導体ウエハから分離された半導体層５５２が貼り合わせられている。マザーガラス５５１から複数の表示パネルを切り出すために、半導体層５５２を表示パネルの形成領域５８１内に接合することが好ましい。表示パネルは、走査線駆動回路、信号線駆動回路、画素部を有する。そのため表示パネルの形成領域５８１において、これらが形成される領域（走査線駆動回路形成領域５８２、信号線駆動回路形成領域５８３、画素形成領域５８４）に、半導体層５５２を接合する。
【０１５６】
図１１は、図１０に示すＳＯＩ基板を用いて作製された液晶表示装置を説明するための図面である。図１１（Ａ）は液晶表示装置の画素の平面図であり、図１１（Ｂ）は、Ｊ−Ｋ切断線による図１１（Ａ）の断面図である。
【０１５７】
図１１（Ａ）において、半導体層３２１は、マザーガラスに貼り合わせられた半導体層５５２から形成された層であり、画素のＴＦＴを構成する。ここでは、ＳＯＩ基板には実施の形態１の方法で作製されたＳＯＩ基板が用いられている。図１１（Ｂ）に示すように、支持基板３０７上に、絶縁層３０２、第２の絶縁層３０４、半導体層が積層された基板が用いられている。絶縁層３０２は、窒化酸化シリコン層３０２ｂ、酸化窒化シリコン層３０２ａの積層構造である。支持基板３０７は分割されたマザーガラス５５１である。図１１（Ａ）に示すように、画素は、半導体層３２１、半導体層３２１と交差している走査線３２２、走査線３２２と交差している信号線３２３、画素電極３２４、半導体層３２１を電気的に接続する電極３２８を有する。
【０１５８】
図１１（Ｂ）に示すように、画素のＴＦＴ３２５は絶縁層３０４上に形成されている。ＴＦＴ３２５のゲート電極は走査線３２２に含まれ、ソース電極又はドレイン電極は信号線３２３に含まれている。層間絶縁膜３２７上には、信号線３２３、画素電極３２４および電極３２８が設けられている。層間絶縁膜３２７上には、柱状スペーサ３２９が形成され、信号線３２３、画素電極３２４、電極３２８および柱状スペーサ３２９を覆って配向膜３３０が形成されている。対向基板３３２には、対向電極３３３、対向電極を覆う配向膜３３４が形成されている。柱状スペーサ３２９は、支持基板３０７と対向基板３３２の隙間を維持するために形成される。柱状スペーサ３２９によって形成される空隙に液晶層３３５が形成されている。半導体層３２１と信号線３２３および電極３２８との接続部は、コンタクトホールの形成によって層間絶縁膜３２７に段差が生じるので、この段差で液晶層３３５の液晶の配向が乱れる。そのため、この段差部に柱状スペーサ３２９を形成して、液晶の配向の乱れを防ぐ。
【０１５９】
次に、エレクトロルミネセンス表示装置（以下、ＥＬ表示装置という。）について、説明する。図１２は、図１０に示すＳＯＩ基板を用いて作製されたＥＬ表示装置を説明するための図面である。図１２（Ａ）はＥＬ表示装置の画素の平面図であり、図１２（Ｂ）は、画素の断面図である。
【０１６０】
図１２（Ａ）は単結晶半導体層により画素部のトランジスタが形成されるエレクトロルミネセンス表示装置の一例を示す。図１２（Ａ）は画素の平面示し、画素には、ＴＦＴでなる選択用トランジスタ４０１、および表示制御用トランジスタ４０２が形成されている。図１２（Ｂ）は、表示制御用トランジスタ４０２を含んだ要部を示す断面図である。
【０１６１】
選択用トランジスタ４０１の半導体層４０３、表示制御用トランジスタ４０２の半導体層４０４は、図１０のＳＯＩ基板の半導体層５５２を加工して形成された層である。画素は、走査線４０５、信号線４０６、および電流供給線４０７、画素電極４０８を含む。ＥＬ表示装置は、エレクトロルミネセンス材料を含んで形成される層（ＥＬ層）が一対の電極間に挟んだ構造の発光素子が各画素に設けられている。発光素子の一方の電極が画素電極４０８である。
【０１６２】
選択用トランジスタ４０１において、ゲート電極は走査線４０５に含まれ、ソース電極またはドレイン電極の一方は信号線４０６に含まれ、他方は電極４１１として形成されている。表示制御用トランジスタ４０２は、ゲート電極４１２が電極４１１と電気的に接続され、ソース電極またはドレイン電極の一方は、画素電極４０８に電気的に接続される電極４１３として形成され、他方は、電流供給線４０７に含まれている。
【０１６３】
なお、ＳＯＩ基板には、実施の形態３の方法で作製した基板が用いられている。図１１（Ｂ）と同様に、支持基板１０７上に、第１の絶縁層４２２、第２の絶縁層４２３、半導体層４０４が積層されている。絶縁層４２２は、窒化酸化シリコン層４２２ｂ、酸化窒化シリコン層４２２ａの積層構造である。支持基板１０７は分割されたマザーガラス５５１である。
【０１６４】
図１２（Ｂ）に示すように、表示制御用トランジスタ４０２のゲート電極４１２を覆って、層間絶縁膜４２７が形成されている。層間絶縁膜４２７上に、信号線４０６、電流供給線４０７、電極４１１、４１３などが形成されている。また、層間絶縁膜上には、電極４１３に電気的に接続されている画素電極４０８が形成されている。画素電極４０８は周辺部が絶縁性の隔壁層４２８で囲まれている。画素電極４０８上にはＥＬ層４２９が形成され、ＥＬ層４２９上には対向電極４３０が形成されている。補強板として対向基板４３１が設けられており、対向基板４３１は樹脂層４３２により支持基板１０７に固定されている。ＥＬ表示装置の画素部には、図１２に示す画素がマトリクス状に配列されている。
【０１６５】
ＥＬ表示装置の階調の制御は、発光素子の輝度を電流で制御する電流駆動方式と、電圧でその輝度を制御する電圧駆動方式とがあるが、電流駆動方式は、画素ごとでトランジスタの特性値の差が大きい場合、採用することは困難であり、そのためには特性のばらつきを補正する補正回路が必要になる。本発明のＳＯＩ基板を用いることで、選択用トランジスタ４０１および表示制御用トランジスタ４０２は画素ごとに特性のばらつきがないため、電流駆動方式を採用することができる。
【０１６６】
図１１、図１２に示すように、表示装置を製造するマザーガラスでＳＯＩ基板を作製し、このＳＯＩ基板から表示装置を作製することができる。さらに、このＳＯＩ基板には、図８及び図９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表示装置を作製することもできる。
【０１６７】
つまり、本発明に係るＳＯＩ基板を用いることで、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、デジタルカメラ等のカメラ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポなど）、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など）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）などの記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが含まれる。
【０１６８】
図１３を用いて、電気器具の具体的な態様を説明する。図１３（Ａ）は携帯電話機９０１の一例を示す外観図である。この携帯電話機９０１は、表示部９０２、操作スイッチ９０３などを含んで構成されている。表示部９０２に、図１１で説明した液晶表示装置又は図１２で説明したＥＬ表示装置を適用することで、表示むらが少なく画質の優れた表示部９０２とすることができる。携帯電話機９０１に含まれるマイクロプロセッサやメモリなどにも、本発明のＳＯＩ基板で形成された半導体装置を適用することができる。
【０１６９】
また、図１３（Ｂ）は、デジタルプレーヤー９１１の構成例を示す外観図である。デジタルプレーヤー９１１は、表示部９１２、操作部９１３、イヤホン９１４などを含んでいる。イヤホン９１４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。表示部９１２に、図１１で説明した液晶表示装置又は図１２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および多量の文字情報を表示することができる。また、デジタルプレーヤー９１１に含まれる、音楽情報を記憶するメモリ部や、マイクロプロセッサも、本発明に係るＳＯＩ基板で形成された半導体装置を適用することができる。
【０１７０】
また、図１３（Ｃ）は、電子ブック９２１の外観図である。この電子ブック９２１は、表示部９２２、操作スイッチ９２３を含んでいる。電子ブック９２１にはモデムが内蔵されていてもよいし、図９のＲＦＣＰＵを内蔵させることで、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。表示部９２２には、図１１で説明した液晶表示装置、又は図１２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。電子ブック９２１は情報を記憶するメモリ部や、電子ブック９２１を機能させるマイクロプロセッサに、本発明のＳＯＩ基板で形成された半導体装置を適用することができる。
【０１７１】
（実施の形態５）
本発明によって形成される表示素子を有する半導体装置によって、テレビジョン装置を完成させることができる。高性能で、かつ高信頼性を付与することを目的としたテレビジョン装置の例を説明する。
【０１７２】
図１４はテレビジョン装置（液晶テレビジョン装置、又はＥＬテレビジョン装置等）の主要な構成を示すブロック図を示している。
【０１７３】
その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ１９０４で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路１９０５と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路１９０６と、その映像信号をドライバＩＣの入力仕様に変換するためのコントロール回路１９０７などからなっている。コントロール回路１９０７は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路１９０８を設け、入力デジタル信号をｍ個に分割して供給する構成としても良い。
【０１７４】
チューナ１９０４で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路１９０９に送られ、その出力は音声信号処理回路１９１０を経てスピーカー１９１３に供給される。制御回路１９１１は受信局（受信周波数）や音量の制御情報を入力部１９１２から受け、チューナ１９０４や音声信号処理回路１９１０に信号を送出する。
【０１７５】
表示モジュールを、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、筐体に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。ＦＰＣまで取り付けられた表示パネルのことを一般的にはＥＬ表示モジュールともいう。よってＥＬ表示モジュールを用いると、ＥＬテレビジョン装置を完成することができ、液晶表示モジュールを用いると、液晶テレビジョン装置を完成することができる。表示モジュールにより主画面２００３が形成され、その他付属設備としてスピーカー部２００９、操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明によりテレビジョン装置を完成させることができる。
【０１７６】
また、位相差板や偏光板を用いて、外部から入射する光の反射光を遮断するようにしてもよい。また上面放射型の半導体装置ならば、隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法などによっても形成することができ、顔料系の黒色樹脂や、ポリイミドなどの樹脂材料に、カーボンブラック等を混合させてもよく、その積層でもよい。液滴吐出法によって、異なった材料を同領域に複数回吐出し、隔壁を形成してもよい。位相差板としてはλ／４板とλ／２板とを用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、ＴＦＴ素子基板側から順に、発光素子、封止基板（封止材）、位相差板（λ／４、λ／２）、偏光板という構成になり、発光素子から放射された光は、これらを通過し偏光板側より外部に放射される。この位相差板や偏光板は光が放射される側に設置すればよく、両面放射される両面放射型の半導体装置であれば両方に設置することもできる。また、偏光板の外側に反射防止膜を有していても良い。これにより、より高精細で精密な画像を表示することができる。
【０１７７】
図１５（Ａ）に示すように、筐体２００１に表示素子を利用した表示用パネル２００２が組みこまれ、受信機２００５により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム２００４を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、又は受信者間同士）の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン操作機２００６により行うことが可能であり、このリモコン操作機にも出力する情報を表示する表示部２００７が設けられていても良い。
【０１７８】
また、テレビジョン装置にも、主画面２００３の他にサブ画面２００８を第２の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構成において、主画面２００３を視野角の優れたＥＬ表示用パネルで形成し、サブ画面を低消費電力で表示可能な液晶表示用パネルで形成しても良い。また、低消費電力化を優先させるためには、主画面２００３を液晶表示用パネルで形成し、サブ画面をＥＬ表示用パネルで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。本発明を用いると、このような大型基板を用いて、多くのＴＦＴや電子部品を用いても、高性能で、かつ信頼性の高い半導体装置を生産性よく作製することができる。
【０１７９】
図１５（Ｂ）は例えば２０〜８０インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり、筐体２０１０、操作部であるキーボード部２０１２、表示部２０１１、スピーカー部２０１３等を含む。本発明は、表示部２０１１の作製に適用される。図１５（Ｂ）の表示部は、湾曲可能な物質を用いているので、表示部が湾曲したテレビジョン装置となっている。このように表示部の形状を自由に設計することができるので、所望な形状のテレビジョン装置を作製することができる。
【０１８０】
本発明により、表示機能を有する高性能かつ高信頼性の半導体装置を、生産性よく作製することができる。よって高性能、高信頼性のテレビジョン装置を生産性よく作製することができる。
【０１８１】
勿論、本発明はテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など大面積の表示媒体としても様々な用途に適用することができる。
【０１８２】
以上のように、本発明の適用範囲はきわめて広く、あらゆる分野の電子機器や情報表示手段に用いることができる。
【実施例１】
【０１８３】
以下において、本発明に関し実施例に基づいて更に詳しく説明する。本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲によって特定されるものであることはいうまでもないことである。本実施例では、ＳＯＩ基板の半導体層の表面粗さについて説明する。
【０１８４】
図１６を用いて、本実施例のＳＯＩ基板の作製方法を説明する。図１６に示す作製方法は、実施の形態１で説明した作製方法に対応する。
【０１８５】
半導体ウエハとして、単結晶シリコン基板を用意する。単結晶シリコン基板は、５インチのｐ型シリコン基板であり、その面方位は（１００）であり、その側面方位は＜１１０＞である。以下、単結晶シリコン基板を「ｃ−Ｓｉ基板６０１」と表記する。
【０１８６】
ｃ−Ｓｉ基板６０１純水で洗浄し、乾燥する。次に、プラズマＣＶＤ装置を用いて、ｃ−Ｓｉ基板６０１上に酸化窒化シリコン層６０２ａを形成し、酸化窒化シリコン層６０２ａ上に窒化酸化シリコン層６０２ｂを形成する（図１６（Ａ）参照）。
【０１８７】
平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いる中で、ｃ−Ｓｉ基板６０１を大気に曝すことなく酸化窒化シリコン層６０２ａ、窒化酸化シリコン層６０２ｂを連続的に形成する。その際の成膜条件は以下の通りである。ここでは、酸化窒化シリコン層６０２ａの成膜前に、６０秒間、フッ酸で洗浄し、ｃ−Ｓｉ基板６０１の酸化膜を除去する工程を行う。
【０１８８】
＜酸化窒化シリコン層６０２ａ＞
・厚さ  ５０ｎｍ
・ガスの種類（流量）
ＳｉＨ４（４ｓｃｃｍ）
Ｎ２Ｏ  （８００ｓｃｃｍ）
・基板温度  ４００℃
・圧力  ４０Ｐａ
・ＲＦ周波数  ２７ＭＨｚ
・ＲＦパワー  ５０Ｗ
・電極間距離  １５ｍｍ
・電極面積  ６１５．７５ｃｍ２
【０１８９】
＜窒化酸化シリコン層６０２ｂ＞
・厚さ  ５０ｎｍ
・ガスの種類（流量）
ＳｉＨ４（１０ｓｃｃｍ）
ＮＨ３（１００ｓｃｃｍ）
Ｎ２Ｏ  （２０ｓｃｃｍ）
Ｈ２（４００ｓｃｃｍ）
・基板温度  ３００℃
・圧力  ４０Ｐａ
・ＲＦ周波数  ２７ＭＨｚ
・ＲＦパワー  ５０Ｗ
・電極間距離  ３０ｍｍ
・電極面積  ６１５．７５ｃｍ２
【０１９０】
次に、図１６（Ｂ）に示すように、イオンドーピング装置を用い、水素イオンをｃ−Ｓｉ基板６０１に照射して、損傷層６０３を形成する。ソースガスには１００％水素ガスを用い、イオン化された水素を質量分離せずに、電界で加速してｃ−Ｓｉ基板６０１に照射する。詳細な条件は次の通りである。
【０１９１】
・ソースガス  Ｈ２
・ＲＦパワー  １００Ｗ
・加速電圧  ４０ｋＶ
・ドーズ量  ２．０×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２
【０１９２】
イオンドーピング装置において、水素ガスからＨ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋という３種類のイオン種が生成され、これらイオン種の全てをｃ−Ｓｉ基板６０１にドーピングする。水素ガスから発生されたイオン種のうち、８０％程度がＨ３＋である。
【０１９３】
損傷層６０３を形成した後、ｃ−Ｓｉ基板６０１を純水で洗浄し、窒化酸化シリコン層６０２ｂ上にプラズマＣＶＤ装置を用いて、厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜６０４を形成する（図１６（Ｃ）参照）。酸化シリコン膜６０４のソースガスには、珪酸エチル（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）と酸素ガスを用いる。酸化シリコン膜６０４の成膜条件は次の通りである。
【０１９４】
＜酸化シリコン膜６０４＞
・厚さ  ５０ｎｍ
・ガスの種類（流量）
ＴＥＯＳ（１５ｓｃｃｍ）
Ｏ２  （７５０ｓｃｃｍ）
・基板温度  ３００℃
・圧力  １００Ｐａ
・ＲＦ周波数  ２７ＭＨｚ
・ＲＦパワー  ３００Ｗ
・電極間距離  １４ｍｍ
・電極面積  ６１５．７５ｃｍ２
【０１９５】
ガラス基板６０７を用意する（図１６（Ｄ））。ガラス基板６０７には、旭硝子社製のアルミノ珪酸塩ガラス基板（製品名「ＡＮ１００」）を用いる。ガラス基板６０７および酸化シリコン膜６０４を形成されたｃ−Ｓｉ基板６０１を洗浄する。洗浄には、純水中で超音波洗浄した後、オゾンを含む純水での処理を行う。
【０１９６】
次に、図１７（Ａ）に示すように、ガラス基板６０７とｃ−Ｓｉ基板６０１を密接させることで、ガラス基板６０７と酸化シリコン膜６０４を接合させる。この工程により、ガラス基板６０７とｃ−Ｓｉ基板６０１が貼り合わされる。この工程は加熱処理を伴わない、常温での処理になる。
【０１９７】
次に、拡散炉において加熱処理を行い、図１７（Ｂ）に示すように損傷層６０３において分離する。まず、２００℃で２時間の加熱し、加熱温度を６００℃に上昇し、さらに２時間、加熱する。この一連の加熱処理によって、ｃ−Ｓｉ基板６０１には、損傷層６０３において亀裂が生じ、ｃ−Ｓｉ基板６０１が分離する。この工程で、６００℃以上でｃ−Ｓｉ基板６０１を加熱することで、分離後のシリコン層の結晶性を単結晶半導体基板の結晶性により近づけることができる。
【０１９８】
加熱処理が終了したら、拡散炉からガラス基板６０７とｃ−Ｓｉ基板６０１を取り出す。加熱処理によって、ガラス基板６０７とｃ−Ｓｉ基板６０１は分離できる状態となっているので、ｃ−Ｓｉ基板６０１を取り除くと、ｃ−Ｓｉ基板６０１から分離されたシリコン層６０８がガラス基板６０７に貼り合わされているＳＯＩ基板が形成されている。
【０１９９】
ＳＯＩ基板は、ガラス基板６０７上に、酸化シリコン膜６０４、窒化酸化シリコン層６０２ｂ、酸化窒化シリコン層６０２ａ、シリコン層６０８が順に積層された構造を有する。本実施例では、シリコン層６０８の厚さは１２０ｎｍ程度である。
【０２００】
次に、図１７（Ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板のシリコン層６０８の表面に対してウェットエッチングを行う。シリコン層６０８に対してウェットエッチングを行うことにより、シリコン層６０９の膜厚を９５ｎｍにする。シリコン層６０８のエッチング条件は次の通りである。
・エッチング液（ｗｔ％）  ＴＭＡＨ（０．０３４ｗｔ％）
・処理温度  ３０℃
【０２０１】
次に、図１８（Ａ）に示すように、ＳＯＩ基板のシリコン層６０９にレーザビーム６０６を照射し、シリコン層６１０を有するＳＯＩ基板を形成する。図１８（Ｂ）のシリコン層６１０はレーザビーム６０６の照射後のシリコン層６０９に対応する。
【０２０２】
そして、シリコン層６１０をドライエッチングして、その厚さを６０ｎｍに薄くする。以上の工程で、図１８（Ｃ）に示すＳＯＩ基板が形成される。
【０２０３】
図１８（Ａ）のレーザビームの照射するために用いたレーザの仕様は次の通りである。
＜レーザの仕様＞
ＸｅＣｌエキシマレーザ
波長３０８ｎｍ
パルス幅２５ｎｓｅｃ
繰り返し周波数３０Ｈｚ
【０２０４】
レーザビーム６０６は、シリンドリカルレンズなどを含んだ光学系により、ビームスポットが線状の線状ビームとする。レーザビーム６０６に対してガラス基板６０７を相対的に移動しながら、レーザビーム６０６を照射する。このときレーザビーム６０６の走査速度は、１．０ｍｍ／ｓｅｃとし、同じ領域に１２ショット、レーザビーム６０６が照射されるようにする。
【０２０５】
また、レーザビーム６０６の雰囲気は大気雰囲気または窒素雰囲気とした。本実施例では、窒素雰囲気は、大気中のレーザビーム６０６を照射しながら、窒素ガスを被照射面に吹き付けることで形成している。
【０２０６】
レーザビーム６０６のエネルギー密度を約５４０ｍＪ／ｃｍ２〜７００ｍＪ／ｃｍ２の範囲で行った。
【０２０７】
本発明者らは、ウェットエッチングを行った後のレーザビーム６０６の照射によるシリコン層の表面粗さについて測定を行った。また、レーザビーム６０６を照射した後に、ドライエッチング又はウェットエッチングを行うことによるシリコン層の表面粗さについての測定を行った。
【０２０８】
シリコン層の表面粗さ、およびその結晶性の分析には、例えば、光学顕微鏡、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ；Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ；Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による観察、電子後方散乱回折像（ＥＢＳＰ；Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ）の観察、及びラマン分光測定などを用いることができる。
【０２０９】
本実施例においてはシリコン層６１１の表面粗さの分析には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ；Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて、シリコン層の平均面粗さ（Ｒａ）、自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）、山谷の最大高低差（Ｐ−Ｖ）を測定した。
【０２１０】
ここで、平均面粗さ（Ｒａ）とは、ＪＩＳＢ０６０１：２００１（ＩＳＯ４２８７：１９９７）で定義されている中心線平均粗さＲａを、測定面に対して適用できるよう三次元に拡張したものである。基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値と表現でき、次式で与えられる。
【０２１１】
【数１】
0005527956.tif 000002
【０２１２】
なお、測定面とは、全測定データの示す面であり、下記の式で表す。
【０２１３】
【数２】
0005527956.tif 000003
【０２１４】
また、指定面とは、粗さ計測の対象となる面であり、座標（Ｘ１，Ｙ１）（Ｘ１，Ｙ２）（Ｘ２，Ｙ１）（Ｘ２，Ｙ２）で表される４点により囲まれる長方形の領域とし、指定面が理想的にフラットであるとしたときの面積をＳ０とする。なお、Ｓ０は下記の式で求められる。
【０２１５】
【数３】
0005527956.tif 000004
【０２１６】
また、基準面とは、指定面の高さの平均値をＺ０とするとき、Ｚ＝Ｚ０で表される平面である。基準面はＸＹ平面と平行となる。なお、Ｚ０は下記の式で求められる。
【０２１７】
【数４】
0005527956.tif 000005
【０２１８】
自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）とは、断面曲線に対するＲＭＳを、測定面に対して適用できるよう、Ｒａと同様に三次元に拡張したものである。基準面から指定面までの偏差の自乗を平均した値の平方根と表現でき、次式で与えられる。
【０２１９】
【数５】
0005527956.tif 000006
【０２２０】
山谷の最大高低差（Ｐ−Ｖ）とは、指定面において、最も高い山頂の標高Ｚｍａｘと最も低い谷底の標高Ｚｍｉｎの差と表現でき、次式で与えられる。
【０２２１】
【数６】
0005527956.tif 000007
【０２２２】
ここでいう山頂と谷底とはＪＩＳＢ６０１：２００１（ＩＳＯ４２８７：１９９７）で定義されている「山頂」「谷底」を三次元に拡張したものであり、山頂とは指定面の山において最も標高の高いところ、谷底とは指定面において最も標高の低いところと表現される。
【０２２３】
本実施例における平均面粗さ（Ｒａ）、自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）、山谷の最大高低差（Ｐ−Ｖ）の測定条件を以下に記す。
・原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）：走査型プローブ顕微鏡ＳＰＩ３８００Ｎ／ＳＰＡ５００（セイコーインスツルメンツ（株）製）
・測定モード：ダイナミックフォースモード（ＤＦＭモード）
・カンチレバー：ＳＩ−ＤＦ４０（シリコン製、バネ定数４２Ｎ／ｍ、共振周波数２５０〜３９０ｋＨｚ、探針の先端Ｒ≦１０ｎｍ）
・走査速度：１．０Ｈｚ
・測定面積：１０×１０μｍ
・測定点数：２５６×２５６点
なお、ＤＭＦモードとは、ある周波数（カンチレバーに固有の周波数）でカンチレバーを共振させた状態で、レバーの振動振幅が一定になるように探針と試料との距離を制御しながら、表面形状を測定する測定モードのことである。このＤＦＭモードは試料の表面に非接触で測定するため、試料の表面を傷つけることなく、元の形状を保ったまま測定できる。
【０２２４】
本実施例においてはシリコン層の表面粗さの測定は、（Ａ）ｃ−Ｓｉ基板を分離した後（未処理）のシリコン層、（Ｂ）ウェットエッチング処理後のシリコン層、（Ｃ）レーザ照射後のシリコン層、（Ｄ）ウェットエッチング処理後にレーザビームを照射したシリコン層（Ｅ）ウェットエッチング処理後にレーザビームを照射しドライエッチング処理を行ったシリコン層、（Ｆ）ウェットエッチング処理後にレーザビームを照射しウェットエッチング処理を行ったシリコン層、に対して上記条件にて行い、三次元表面形状の像を得た。この得られた測定画像の基板断面の曲率を考慮し、付属のソフトウェアにより、画像の全データから最小二乗法により１次平面を求めてフィッティングし、面内の傾きを補正する１次傾き補正を行い、続いて同様に２次曲線を補正する２次傾き補正を行ったのち、付属のソフトウェアにより、表面粗さ解析を行い、平均面粗さ（Ｒａ）、自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）、山谷の最大高低差（Ｐ−Ｖ）をそれぞれ算出した。
【０２２５】
図１９は、ＡＦＭによる観察結果を示す。図１９（Ｄ）にウェットエッチング処理後にレーザビーム照射したシリコン層の表面の観察像を示す。また、ウェットエッチングの処理後にレーザビームを照射することによる効果を確認する為に、図１９（Ａ）にｃ−Ｓｉ基板を分離した後（未処理）のシリコン層の表面の観察像、図１９（Ｂ）に、ウェットエッチング処理後のシリコン層の表面の観察像、図１９（Ｃ）にレーザ照射後の表面の観察像を示す。また、図１９（Ｅ）は、ウェットエッチング処理後にレーザビームを照射し、さらにドライエッチング処理を行ったシリコン層の表面の観察像であり、図１９（Ｆ）はウェットエッチング処理後にレーザビームを照射し、さらにウェットエッチング処理を行ったシリコン層の表面の観察像である。また、図１９（Ａ）〜（Ｆ）は、図２０（Ａ）〜（Ｆ）の鳥瞰図に対応する。なお、図１９（Ａ）のシリコン層の表面の観察像及び図２０（Ａ）の鳥瞰図は、像が横に流れてしまっているが、平均面粗さ（Ｒａ）、自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）及び山谷の最大高低差（Ｐ−Ｖ）の定義式より、表面粗さ解析には影響はない。
【０２２６】
図１９（Ａ）〜図１９（Ｆ）のＤＦＭ像をもとに計算された表面粗さを表１に示す。
【０２２７】
【表１】
0005527956.tif 000008
【０２２８】
図２０（Ａ）に示す未処理のシリコン層の鳥瞰図は、分離の時の形状を保っているため、シリコン層の表面は急峻な突起状になっている。そこで、シリコン層にウェットエッチングを行うとシリコン層表面の結晶欠陥や分離の際のダメージを除去できるため、図２０（Ｂ）に示すように、表面積が大きい急峻な突起をなめらかにすることができる。しかし、シリコン層中の結晶欠陥は除去されないため、シリコン層の結晶性は回復されていない。また、シリコン層に対してレーザビームを照射するとシリコン層中の結晶性を回復することができるが、図２０（Ｃ）半導体層表面の結晶欠陥や分離の際のダメージを半導体層中に取り込んでしまうため、シリコン層中に結晶欠陥が残ってしまう。そこで、ウェットエッチング処理を行うことにより、半導体層表面の結晶欠陥や分離の際のダメージを除去し、その結晶欠陥や分離の際のダメージが除去されたシリコン層にレーザビームを照射することにより、平坦化され結晶性の回復されたシリコン層を得ることができる。
【０２２９】
また、表１に示す、未処理のシリコン層のＲａは５ｎｍ以上であり、ＲＭＳは７ｎｍ以上であるが、ウェットエッチング処理を行った後、レーザビームが照射されたシリコン層では、Ｒａが０．５ｎｍ程度に減少し、ＲＭＳは０．８ｎｍ程度に減少している。また、ウェットエッチングを行った後にレーザアニールを行った場合は、レーザアニールのみを行った場合よりも、ＲａとＲＭＳが減少している。従って、このような平坦性を有するシリコン層を薄膜化することで、薄膜化された単結晶シリコン層の特長を活かした高性能のトランジスタを作製することが可能になる。
【０２３０】
以上、表１、図１９及び図２０から、ウェットエッチング処理の後にレーザビームを照射により、単結晶シリコン基板から剥離されたシリコン層の平坦化の向上が実現できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０２３１】
【図１】本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法を説明する図。
【図２】本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法を説明する図。
【図３】本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法を説明する図。
【図４】本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法を説明する図。
【図５】本発明に係るＳＯＩ基板の製造方法を説明する図。
【図６】本発明に係る半導体装置の作製方法を説明する図。
【図７】本発明に係る半導体装置の作製方法を説明する図。
【図８】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９】ＳＯＩ基板により得られるＲＦＣＰＵの構成を示すブロック図。
【図１０】支持基板にマザーガラスを用いたＳＯＩ基板の正面図。
【図１１】（Ａ）液晶表示装置の画素の平面図。（Ｂ）Ｊ−Ｋ切断線による図１１（Ａ）の断面図。
【図１２】（Ａ）エレクトロルミネセンス表示装置の画素の平面図。（Ｂ）Ｊ−Ｋ切断線による図１２（Ａ）の断面図。
【図１３】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図１４】本発明が適用される電子機器の主要な構成を示すブロック図。
【図１５】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図１６】実施例１に係るＳＯＩ基板の製造方法を説明する図。
【図１７】実施例１に係るＳＯＩ基板の製造方法を説明する図。
【図１８】実施例１に係るＳＯＩ基板の製造方法を説明する図。
【図１９】ＡＦＭによるシリコン層のＤＦＭ像。
【図２０】ＡＦＭによるシリコン層のＤＦＭ像。
【図２１】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２２】イオンの質量分析結果を示す図である。
【図２３】イオンの質量分析結果を示す図である。
【図２４】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、計算値、及びフィッティング関数）を示す図である。
【図２６】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２７】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２８】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】
【０２３２】
１０１    半導体ウエハ
１０２    絶縁層
１０３    損傷層
１０４    絶縁層
１０５    イオンビーム
１０６    レーザビーム
１０７    支持基板
１０８    半導体層
１０９    半導体層
１１０    半導体層
１１１    半導体層
１１２    絶縁層
２０５    半導体層
２０６    半導体層
２０７    ゲート絶縁層
２０８    ゲート電極層
２０９    ゲート電極層
２１０    不純物元素
２１１    マスク
２１３    不純物元素
２１４    マスク
２１７    不純物元素
２１８    マスク
２２１    チャネル形成領域
２２２    不純物元素
２２３    マスク
２２６    チャネル形成領域
２２７    絶縁膜
２２８    絶縁層
２３１    薄膜トランジスタ
２３２    薄膜トランジスタ
２１２ａ    ｎ型不純物領域
２１５ａ    ｐ型不純物領域
２１５ｂ    ｐ型不純物領域
２１６ａ    側壁絶縁層
２１６ｃ    側壁絶縁層
２１９ａ    ｎ型不純物領域
２１９ｂ    ｎ型不純物領域
２２０ａ    ｎ型不純物領域
２２４ａ    ｐ型不純物領域
２２５ａ    ｐ型不純物領域
２２９ａ    配線層
２３３ａ    ゲート絶縁層
３０２    絶縁層
３０２ａ  酸化窒化シリコン層
３０２ｂ  窒化酸化シリコン層
３０４    絶縁層
３０７    支持基板
３２１    半導体層
３２２    走査線
３２３    信号線
３２４    画素電極
３２５    ＴＦＴ
３２７    層間絶縁膜
３２８    電極
３２９    柱状スペーサ
３３０    配向膜
３３２    対向基板
３３３    対向電極
３３４    配向膜
３３５    液晶層
４０１    選択用トランジスタ
４０２    表示制御用トランジスタ
４０３    半導体層
４０４    半導体層
４０５    走査線
４０６    信号線
４０７    電流供給線
４０８    画素電極
４１０    電極
４１１    電極
４１２    ゲート電極
４１３    電極
４２２    絶縁層
４２２ａ  酸化窒化シリコン層
４２２ｂ  窒化酸化シリコン層
４２３    絶縁層
４２７    層間絶縁膜
４２８    隔壁層
４２９    ＥＬ層
４３０    対向電極
４３１    対向基板
５５１    マザーガラス
５５２    半導体層
５８１    表示パネルの形成領域
５８２    走査線駆動回路形成領域
５８３    信号線駆動回路形成領域
５８４    画素形成領域
６０１    ｃ−Ｓｉ基板
６０２ａ    酸化窒化シリコン層
６０２ｂ    窒化酸化シリコン層
６０３    損傷層
６０４    酸化シリコン膜
６０５    イオンビーム
６０６    レーザビーム
６０７    ガラス基板
６０８    シリコン層
６０９    シリコン層
６１０    シリコン層
６１１    シリコン層
【図１】
0005527956.tif 000009
【図２】
0005527956.tif 000010
【図３】
0005527956.tif 000011
【図４】
0005527956.tif 000012
【図５】
0005527956.tif 000013
【図６】
0005527956.tif 000014
【図７】
0005527956.tif 000015
【図８】
0005527956.tif 000016
【図９】
0005527956.tif 000017
【図１０】
0005527956.tif 000018
【図１１】
0005527956.tif 000019
【図１２】
0005527956.tif 000020
【図１３】
0005527956.tif 000021
【図１４】
0005527956.tif 000022
【図１５】
0005527956.tif 000023
【図１６】
0005527956.tif 000024
【図１７】
0005527956.tif 000025
【図１８】
0005527956.tif 000026
【図２１】
0005527956.tif 000027
【図２２】
0005527956.tif 000028
【図２３】
0005527956.tif 000029
【図２４】
0005527956.tif 000030
【図２５】
0005527956.tif 000031
【図２６】
0005527956.tif 000032
【図２７】
0005527956.tif 000033
【図２８】
0005527956.tif 000034
【図１９】
0005527956.tif 000035
【図２０】
0005527956.tif 000036