(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶半導体基板上に、シリコンと酸素とを有する第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜上に、シリコンと窒素とを有する第２の絶縁膜を形成し、
前記単結晶半導体基板の所定の深さの領域に分離層を形成し、
前記第２の絶縁膜にハロゲンのイオンを照射して、前記第１の絶縁膜に前記ハロゲンを含ませ、
前記第２の絶縁膜上に、第３の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜、及び前記第３の絶縁膜を挟んで、前記単結晶半導体基板と支持基板とを重ね合わせ、
加熱処理を行い、前記分離層を境として前記単結晶半導体基板の一部を分離させることで、前記支持基板上に前記単結晶半導体基板の一部を単結晶半導体膜として設けることを特徴とする半導体装置製造用基板の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記ハロゲンとして、フッ素又は塩素を用いることを特徴とする半導体装置製造用基板の作製方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか一において、
前記第１の絶縁膜として、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜を形成することを特徴とする半導体装置製造用基板の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、
前記第２の絶縁膜として、窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜を形成することを特徴とする半導体装置製造用基板の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、
前記第３の絶縁膜として、酸化シリコン膜又はシロキサン結合を有する膜を形成することを特徴とする半導体装置製造用基板の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、
前記支持基板として、ガラス基板、石英基板、セラミック基板、サファイヤ基板、又は表面が絶縁膜で被覆された金属基板を用いることを特徴とする半導体装置製造用基板の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有する半導体装置製造用基板及びその作製方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書中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℃以上で加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、酸素イオンの注入の際に単結晶シリコン基板にダメージが入りやすく、得られる単結晶シリコン膜にも影響があるという問題もある。
【０００５】
貼り合わせ基板は、絶縁膜を介して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、単結晶シリコン膜を形成してＳＯＩ構造を得ている。薄膜化手段の１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膜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膜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膜を形成した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してＳＯＩ構造を形成する場合、半導体膜の基となる半導体基板に直接イオンを注入するため、得られる半導体膜にダングリングボンド（未結合手）等の構造欠陥が生じやすくなる。ダングリングボンドは半導体膜に局在準位を生じさせる要因となり、半導体装置の電気的特性を劣化させる恐れがある。
【０００８】
本発明は、上述した問題を鑑み、電気的特性の向上した半導体装置を製造することが可能な半導体装置製造用基板及びその作製方法を提供することを課題とする。また、信頼性の高い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】
絶縁表面を有する支持基板に半導体基板から分離させた半導体膜を転置して、半導体装置製造用基板を作製する。半導体膜の基となる半導体基板にシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜及びシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜を順に形成した後、半導体基板にイオンを注入して所定の深さの領域に分離層を形成する。次に、半導体基板に形成したシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜にハロゲンイオンを注入してハロゲンを含有させたシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜を得た後、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜上に接合層を形成する。半導体基板と支持基板を、該半導体基板側から前記シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜、前記シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜、及び前記接合層を間に挟んで重ね合わせて貼り合わせる。加熱処理により、分離層を境として半導体基板の一部を分離させ、支持基板上に半導体膜を残存させることで半導体装置製造用基板を作製する。
【００１０】
なお、本明細書における「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導入することを指す。また、本明細書における「分離層」は、半導体基板へイオンを照射し、イオンの照射により微小な空洞を有するように脆弱化された領域であり、後の加熱処理によって分離層で分離することで支持基板上に半導体層を形成することができる。さらに、本明細書における「接合層」とは、支持基板（或いは支持基板に形成された絶縁膜）と接合を形成する接合面に形成する膜（代表的には絶縁膜）のことを指す。
【００１１】
本発明の一は、単結晶半導体基板の一表面上にシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜と、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜と、を順に積層形成し、単結晶半導体基板にイオンを照射して、単結晶半導体基板の所定の深さの領域に分離層を形成し、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜にハロゲンイオンを照射して、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜にハロゲンを含ませ、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜上に接合層を形成する。単結晶半導体基板と、支持基板と、を、単結晶半導体基板側から順に積層されたシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜、及び接合層を間に挟んで重ね合わせて接合し、５５０℃以上の温度で加熱処理を行うことにより、分離層を境として単結晶半導体基板の一部を分離させ、支持基板上に単結晶半導体膜を形成する半導体装置製造用基板の作製方法である。
【００１２】
本発明の一は、単結晶半導体基板の一表面上にシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜と、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜と、を順に積層形成し、単結晶半導体基板にイオンを照射して、単結晶半導体基板の所定の深さの領域に分離層を形成し、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜にハロゲンイオンを照射して、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜にハロゲンを含ませ、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜上に接合層を形成する。単結晶半導体基板と、支持基板と、を、単結晶半導体基板側から順に積層されたシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜、及び接合層を間に挟んで重ね合わせて接合し、５５０℃以上の温度で加熱処理を行うことにより、分離層を境として単結晶半導体基板の一部を分離させ、支持基板上に単結晶半導体膜を形成するとともに、単結晶半導体膜にハロゲンを分布させる半導体装置製造用基板の作製方法である。
【００１３】
上記構成において、ハロゲンとしてはフッ素又は塩素を用いることが好ましい。
【００１４】
また、上記構成において、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜としては酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜を形成することが好ましい。シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜としては、窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜を形成することが好ましい。
【００１５】
また、接合層としては、酸化シリコン膜又はシロキサン結合を有する膜を形成することが好ましい。接合層を形成する酸化シリコン膜は、有機シラン又は無機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が好ましい。
【００１６】
また、上記構成において、支持基板としては、ガラス基板、石英基板、セラミック基板、サファイヤ基板、又は表面が絶縁膜で被覆された金属基板を用いることができる。
【００１７】
本発明の一は、支持基板上に固着され、ハロゲンを含む単結晶半導体膜と、支持基板と単結晶半導体膜との間に、該単結晶半導体膜と接し、該単結晶半導体膜に含まれるハロゲンと同一のハロゲンを含むシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜と、該シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜と接するシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜と、該シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜と接する接合層と、を有する半導体装置製造用基板である。
【００１８】
上記構成において、単結晶半導体膜及びシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜に含まれるハロゲンは、フッ素又は塩素であることが好ましい。
【００１９】
また、上記構成において、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜は、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜であることが好ましい。シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜は、窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜であることが好ましい。また、接合層は、酸化シリコン膜又はシロキサン結合を有する膜であることが好ましい。
【００２０】
また、上記構成において、支持基板は、ガラス基板、石英基板、セラミック基板、サファイヤ基板、又は表面が絶縁膜で被覆された金属基板を適用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る半導体装置製造用基板を適用することで、良好な電気的特性を有する半導体装置の製造を可能とすることができる。また、信頼性の向上した半導体装置の製造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
本形態に係る半導体装置製造用基板はＳＯＩ構造を有し、半導体基板から分離させた半導体膜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。図１に本形態に係る半導体装置製造用基板の一形態を示す。
【００２４】
図１に示す半導体装置製造用基板１００は、支持基板１２０上に半導体膜１４０が設けられている。支持基板１２０と半導体膜１４０との間には、該半導体膜１４０と接するシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７と、該シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７と接するシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６と、該シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６と接する接合層１１４と、が設けられている。つまり、半導体装置製造用基板１００は、支持基板１２０上に接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及びシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７が順に積層された積層膜を間に介して、半導体膜１４０が固着された構成を有する。
【００２５】
半導体膜１４０としては、単結晶半導体又は多結晶半導体を適用することができるが、好ましくは単結晶シリコンを適用する。その他、イオン注入剥離法を利用して半導体基板から剥離可能である半導体を適用することができる。例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウムや、ガリウムヒ素、インジウムリンなどの化合物半導体を適用することができる。半導体膜１４０の膜厚は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とする。
【００２６】
なお、本形態における半導体膜１４０はハロゲンを含有している。該半導体膜１４０のハロゲン含有量は、ピーク濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲であることが好ましい。
【００２７】
支持基板１２０としては、絶縁表面を有する基板または絶縁性を有する基板が適用される。具体的には半導体基板の異種基板を適用し、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、セラミック基板、サファイヤ基板、又は表面が絶縁膜で被覆された金属基板などが挙げられる。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。
【００２８】
シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７としては、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜を形成する。シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７の膜厚は、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。なお、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７は、ハロゲンを含有している。
【００２９】
シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６としては、窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜を形成する。シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６の膜厚は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることができる。
【００３０】
なお、本明細書における酸化窒化シリコン膜とは、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、酸素が５０ａｔｏｍｓ％以上７０ａｔｏｍｓ％以下、窒素が０．５ａｔｏｍｓ％以上１５ａｔｏｍｓ％以下、Ｓｉが２５ａｔｏｍｓ％以上３５ａｔｏｍｓ％以下、水素が０．１ａｔｏｍｓ％以上１０ａｔｏｍｓ％以下の濃度範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコン膜とは、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、酸素が５ａｔｏｍｓ％以上３０ａｔｏｍｓ％以下、窒素が２０ａｔｏｍｓ％以上５５ａｔｏｍｓ％以下、Ｓｉが２５ａｔｏｍｓ％以上３５ａｔｏｍｓ％以下、水素が１０ａｔｏｍｓ％以上３０ａｔｏｍｓ％以下の濃度範囲で含まれるものをいう。但し、窒化酸化シリコンまたは酸化窒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。
【００３１】
接合層１１４としては、平滑性を有し親水性表面を形成できる膜を形成することが好ましい。例えば、接合層１１４としては、酸化シリコン膜又はシロキサン結合を有する膜などの絶縁膜を形成する。接合層１１４の膜厚は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることができる。
【００３２】
以下、図面を参照して具体的な作製方法の例について説明する。図２、図３は、本形態に係る半導体装置製造用基板の作製方法の一例を示す断面図である。
【００３３】
半導体基板１０２を準備する（図２（Ａ）参照）。半導体基板１０２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。なお、半導体基板１０２は単結晶半導体基板を適用するのが好ましいが、多結晶半導体基板を適用することも可能である。また、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。
【００３４】
清浄化された半導体基板１０２の一表面上にシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４（以下、第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４とも記す）、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６を順に形成する（図２（Ｂ）参照）。これらの積層膜は、半導体基板１０２が支持基板と接合を形成する面側に形成する。
【００３５】
第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６は、化学気相成長（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタリング法、又は原子層エピタキシ（ＡＬＥ；Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法により形成することができる。なお、本明細書におけるＣＶＤ法は、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、及び光ＣＶＤ法を範疇に含むものとする。また、第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４は、酸素を含む雰囲気下での加熱処理若しくはプラズマ処理、又はＵＶオゾン処理等の酸化処理により形成することもできる。
【００３６】
第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４としては、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜を形成する。第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４の膜厚は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とする。
【００３７】
シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６としては、窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜を形成する。シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６の膜厚は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とする。シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６は、半導体膜側へのアルカリ金属又はアルカリ土類金属等の金属不純物の拡散を防ぐブロッキング膜として機能する。よって、後に接合する支持基板としてアルミノシリケートガラス等のガラス基板を適用する場合も、ガラス基板中に含まれるナトリウム等の金属不純物の拡散をブロッキングすることができる。
【００３８】
なお、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６を半導体基板１０２に直接接するように形成すると、ブロッキング効果は発揮できるが、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。このような不良を防止するため、半導体基板１０２とシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６との間に第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４を形成することが好ましい。半導体膜１４０側から第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４及びシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６の積層構造とすることで、半導体膜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。
【００３９】
なお、第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４及びシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６は、連続成膜することが好ましい。これは、連続成膜することで界面の汚染を防止できるからである。
【００４０】
次に、半導体基板１０２に電界で加速されたイオン１０８を照射して、半導体基板１０２の所定の深さに分離層１１２を形成する（図２（Ｃ）参照）。本形態では、半導体基板１０２の第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４、及びシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６が形成された面側からイオン１０８を照射する。
【００４１】
半導体基板１０２に形成される分離層１１２の深さは、照射されるイオン１０８の種類と、イオン１０８の加速電圧と、イオン１０８の照射角度によって制御することができる。分離層１１２は、半導体基板１０２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、分離層１１２の深さは、後に支持基板に転置する半導体膜の膜厚を決定する。そのため、イオン１０８を照射する際の加速電圧及びイオン１０８のドーズ量は、転置する半導体膜の膜厚を考慮して調整する。好ましくは半導体膜の膜厚が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さとなるように、イオン１０８の照射を調整する。
【００４２】
イオン１０８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好ましい。このようなイオンドーピングは、加速電圧１０ｋＶ以上１００ｋＶ以下、好ましくは３０ｋＶ以上８０ｋＶ以下、ドーズ量は１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上４×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下、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。
【００４３】
イオン１０８としては、水素、又は重水素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１０２に形成される分離層１１２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１０２に局所的に高濃度の水素ドーピング領域を形成すると、結晶構造が乱されて微小な空洞が形成され、分離層１１２を多孔質構造とすることができる。この場合、比較的低温の加熱処理によって分離層１１２に形成された微小な空洞の体積変化が起こる。そして、分離層１１２に沿って劈開することにより、薄い半導体膜を形成することができる。
【００４４】
なお、イオンを質量分離して特定の種類のイオンを半導体基板１０２に照射しても同様に分離層１１２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。
【００４５】
なお、所定の深さに分離層１１２を形成するために、イオン１０８を高ドーズ条件で注入する場合がある。本形態では、半導体基板１０２に形成された第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４及びシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６の積層膜を介してイオン１０８を照射するため、イオンの導入による半導体基板１０２の表面荒れを防ぐことができる。
【００４６】
次に、第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４に電界で加速されたハロゲンイオン１１３を照射して、第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４にハロゲンを含有させたシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５（以下、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５とする）を得る（図２（Ｄ）参照）。
【００４７】
ハロゲンイオン１１３は、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６を通過させて第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４に照射し、該ハロゲンイオン１１３を構成するハロゲン元素を第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４中に導入する。ハロゲンイオン１１３を導入する深さは、ハロゲンイオン１１３の種類と、ハロゲンイオン１１３の加速電圧と、ハロゲンイオン１１３の照射角度によって制御することができる。
【００４８】
また、ハロゲンイオン１１３の照射は、イオンドーピング装置又はイオン照射装置を用いて行うことができる。つまり、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もできるし、質量分離して特定の種類のイオンのみ照射する方式を用いることもできる。例えば、ハロゲンイオン１１３は、加速電圧３０ｋＶ以上１００ｋＶ以下、ドーズ量１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下として、第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４に照射することができる。
【００４９】
ハロゲンイオン１１３としては、フッ素又は塩素等のハロゲン元素をイオン化すればよく、好ましくはフッ素を用いる。第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５にハロゲンは一様に分布させることも可能であるが、イオンを照射する場合はガウス分布に沿って分布されることが多い。つまり、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５の所定の深さにハロゲンの高濃度領域が形成され、該高濃度領域をピーク濃度として広範囲に分布される。ここでは、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５のハロゲン含有量は、ピーク濃度が１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲にあることが好ましい。
【００５０】
次に、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６上に接合層１１４を形成する（図２（Ｅ）、図３（Ａ）参照）。
【００５１】
接合層１１４は、平滑性を有し親水性表面を形成できる膜を形成することが好ましい。このような接合層１１４としては、化学的な反応により形成される絶縁膜を適用することが好ましい。例えば、熱的又は化学的な反応により形成される絶縁膜が適している。これは、化学的な反応により形成される絶縁膜は、表面の平滑性を確保しやすいためである。平滑性を有し親水性表面を形成する接合層１１４は５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さで設けることが好ましい。接合層１１４の膜厚を上記範囲内とすることで、被成膜表面の表面荒れを平滑化すると共に、当該膜の成長表面の平滑性を確保することができる。
【００５２】
このような条件を満たす接合層１１４として、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膜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。なお、原料ガスに有機シランを用いてＣＶＤ法により酸化シリコン膜を形成する場合、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。また、接合層１１４として、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膜を適用することもできる。この場合も、酸素を付与するガスや不活性ガス等を混合させることが好ましい。なお、接合層１１４を形成する成膜温度は、後に行う単結晶半導体基板または多結晶半導体基板などの半導体基板から半導体膜を分離させるための加熱処理よりも低い温度が適用されることが好ましい。例えば、接合層１１４の形成には、３５０℃以下の成膜温度を適用する。
【００５３】
なお、接合層１１４として、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合を有する膜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膜とは、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、置換基として、フルオロ基を用いてもよい。また、置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基と、を用いてもよい。なお、シロキサン結合を有する膜は、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。
【００５４】
支持基板１２０を準備する（図３（Ｂ）参照）。支持基板１２０としては、前述したように絶縁表面を有する基板または絶縁性を有する基板を用いる。具体的には、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような電子工業用に使われる各種ガラス基板、石英基板、セラミック基板、サファイヤ基板、又は表面が絶縁膜で被覆された金属基板などが挙げられる。
【００５５】
半導体基板１０２と支持基板１２０と、を、半導体基板１０２に順に積層された第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び接合層１１４を間に挟んで重ね合わせて貼り合わせる（図３（Ｃ）参照）。
【００５６】
半導体基板１０２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、半導体基板１０２に形成された積層膜の最上層である接合層１１４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１０２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。
【００５７】
なお、支持基板１２０と半導体基板１０２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、且つ後の半導体基板分離のための加熱処理温度を超えないものとする。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１０２の耐圧性を考慮して行う。
【００５８】
また、半導体基板１０２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１０２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。
【００５９】
次に、加熱処理を行い、分離層１１２を境として、半導体基板１０２の一部を分離させる。半導体基板１０２は絶縁膜を間に介して支持基板１２０に接合されており、分離層１１２を境として半導体基板１０２の一部を分離させた結果、支持基板１２０上に半導体膜１４０が残存する（図３（Ｄ）参照）。
【００６０】
加熱処理は、接合層１１４の成膜温度以上支持基板１２０の歪み点温度以下で行うことが好ましい。加熱処理により、分離層１１２に形成された微小な空洞に体積変化が起こり、分離層１１２に沿って半導体基板１０２を劈開することができる。半導体基板１０２に形成された接合層１１４は支持基板１２０と接合しており、支持基板１２０上には半導体基板１０２と同じ結晶性の半導体膜１４０が残存する形態となる。例えば、半導体基板１０２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膜を間に介して単結晶シリコン膜を形成することが可能となる。なお、支持基板１２０としてガラス基板を適用する場合は、加熱処理の温度は６５０℃以下とすることが好ましい。
【００６１】
なお、図３（Ｄ）に示す加熱処理の際、好ましくは５５０℃以上、３０分以上の加熱処理により、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５に含まれるハロゲンは再分布し、半導体膜１４０（半導体基板１０２）側に拡散する。本形態において、半導体膜１４０は、水素を原料ガスとして生成したイオンの照射による半導体基板の脆弱化と加熱処理により半導体基板を分離して形成しており、該半導体膜１４０の分離面（劈開面となった領域）及び半導体膜１４０中には多数のダングリングボンドが形成されてしまう。また、下層にある第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５との界面においても、当該界面における原子間結合の遮断により、ダングリングボンドが形成される。第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５から拡散するハロゲンは、半導体膜１４０の分離面、半導体膜１４０中、および半導体膜１４０と第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５との界面のダングリングボンドを終端化する作用がある。例えば、半導体膜１４０がシリコン膜であり、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５がフッ素を含有する場合は、ダングリングボンドが終端化された領域でＳｉ−Ｆ結合が生成する。
【００６２】
ハロゲンにより終端化された半導体膜１４０にはハロゲンが含まれる。半導体膜１４０のハロゲン含有量は、該半導体膜１４０のダングリングボンドの生成量と、半導体基板を分離する加熱処理温度及び第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５に含まれるハロゲンの拡散係数の関係に依存する。好ましくは、半導体膜１４０に、ピーク濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲でハロゲンが含まれているとよい。なお、半導体膜１４０に含まれるハロゲンは一様に分布する場合もあるし、局所的にピーク濃度を有し、該ピーク濃度を有する領域から拡散して分布する場合もある。また、半導体膜１４０（分離層１１２を境とした分離前の半導体基板１０２）に含有されるハロゲンは、該半導体膜１４０に接する第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５から拡散しているため、該第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５との界面近傍にピーク濃度を有し、該界面近傍から半導体膜１４０の分離面に向かって濃度が低下していくように、ハロゲンが分布する場合もある。
【００６３】
ここで、ハロゲン元素、特にフッ素は電気陰性度が大きい。したがって、ハロゲン元素が一の元素と結合を形成する場合と、ハロゲン元素以外の元素が上記一の元素と結合を形成する場合とを比較すると、ハロゲン元素が一の元素と結合を形成する場合の方が結合エネルギーは高く、安定構造を形成しやすい。例えば、シリコン膜等の半導体膜は、水素により終端化することが知られているが、水素は４００℃程度の加熱処理によっても容易にシリコンから脱離してしまう。一方、フッ素に代表されるハロゲンは、シリコンとの結合エネルギーが水素に比べ高いため、水素よりも安定に存在することができる。したがって、半導体膜及びその界面にハロゲンを拡散させることで、効果的なダングリングボンドの終端化を実現できる。つまり、図３（Ｄ）に示す加熱処理は、５５０℃以上支持基板１２０の歪み点温度以下、支持基板１２０としてガラス基板を適用する場合は５５０℃以上６５０度以下で行うことで、分離層１１２を境とした半導体基板１０２の分離を行うとともに、得られる半導体膜１４０のダングリングボンドの終端化を実現できる。
【００６４】
また、ハロゲンを半導体基板又は半導体膜に直接導入してダングリングボンドの終端化を図ることも可能であるが、直接ハロゲンを導入してしまうと、半導体基板または半導体膜に与えるダメージが大きくなる。したがって、予め絶縁膜（ここでは第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５）に含有させたハロゲンを再分布させる構成とすることで、半導体膜へのダメージを抑えつつ、ダングリングボンドの終端化を実現することができる。
【００６５】
ダングリングボンドは構造欠陥であり、半導体膜又はその界面に存在すると、半導体特性の劣化等の悪影響を招く恐れがある。したがって、ハロゲンで終端化することで半導体特性の向上を図ることができ、良好な電気的特性を有する半導体装置の製造を実現することができる。
【００６６】
また、加熱処理により、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５に含有されたハロゲンは再分布して半導体膜１４０（半導体基板１０２）側へと拡散するため、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５のハロゲン含有量は減少する。つまり、加熱処理後は、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５からハロゲン含有量が減少したシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７（以下、第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７とする）が得られる。
【００６７】
なお、第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７にハロゲンが含有していることにより、金属不純物のゲッタリング効果及びブロッキング効果を得ることもできる。したがって、半導体膜１４０の金属不純物による汚染を防止することができる。
【００６８】
また、半導体基板１０２を分離するための加熱処理により、支持基板１２０と半導体基板１０２との接合面で、接合強度を高めることもできる。また、分離のための加熱処理の前に接合強度を高めるための加熱処理を行って、２段階以上の加熱処理とすることもできる。例えば、２００℃以上４００℃以下の温度範囲で加熱処理を行った後、５５０℃以上の温度範囲で加熱処理を行ってもよい。
【００６９】
半導体基板１０２の分離により、支持基板１２０上に接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７を介して半導体膜１４０が固着されたＳＯＩ構造を有する半導体装置製造用基板が作製される。半導体膜１４０及びその界面は、半導体基板１０２の分離の際の加熱処理により、ハロゲンによる終端化がなされている。また、半導体膜１４０と支持基板１２０との間には、ブロッキング効果が高いシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜が形成されている。よって、本形態で得られる半導体装置製造用基板を用いて、良好な電気的特性を有し、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００７０】
なお、支持基板１２０に転置された半導体膜１４０は、イオン照射工程及び分離工程によって、表面は平坦性が損なわれ、凹凸が形成されている。また、半導体膜１４０の表面には分離層１１２が残存する場合もある。半導体膜１４０表面に凹凸があると、得られた半導体装置製造用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膜の形成が困難となる。そのため、半導体膜１４０は平坦化処理を行うことが好ましい（図３（Ｅ）参照）。
【００７１】
例えば、平坦化処理として、半導体膜１４０に対して化学的機械的研磨（ＣＭＰ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を行うことが好ましい。また、半導体膜１４０にレーザビームを照射する、又は電気炉やランプアニール炉、若しくは瞬間熱アニール（ＲＴＡ）装置などで加熱処理を行うことにより半導体膜１４０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加熱処理を組み合わせて行ってもよい。なお、半導体膜にレーザビームを照射する、若しくは加熱処理を行うことで、半導体膜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加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、得られた半導体膜の薄膜化を目的として、ＣＭＰ処理等を行ってもよい。
【００７２】
なお、半導体膜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膜表面が荒れる恐れがあるからである。また、半導体膜にレーザビームを照射した後は、再度５５０℃以上の加熱処理を行い、下層のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜に含まれるハロゲンを再拡散させることが好ましい。これは、半導体膜にレーザビームを照射すると、該半導体膜のダングリングボンドを終端化していたハロゲンが脱離する場合があるからである。なお、半導体膜の加熱処理は、ハロゲンが脱離して再度生じたダングリングボンドを終端化するために行うので、分離層を境とした半導体基板の分離のための加熱処理温度を上限として行うことが好ましい。
【００７３】
以上のように作製された半導体装置製造用基板を用いて、各種半導体装置を製造することができる。
【００７４】
なお、本形態では半導体基板１０２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１０２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１０２と異なる形状のものを適用してもよい。
【００７５】
また、半導体膜１４０を分離した半導体基板１０２は、再利用することが可能である。すなわち、図３（Ｄ）に示すように分離された半導体基板１０２を、図２（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１０２を再利用する際には、半導体膜１４０の分離面（劈開面となった分離層１１２）を平坦化することが好ましい。ここでの平坦化処理は、前述した半導体膜１４０の平坦化と同様に行えばよく、ＣＭＰ処理、レーザビーム照射、又は加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。半導体装置製造用基板の作製において、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、半導体膜１４０を分離した後の半導体基板１０２は半導体装置製造用基板を作製する以外の用途に用いてもよい。
【００７６】
なお、支持基板１２０側にも接合層を設ける構成とすることもできる。図４を用いて、支持基板１２０側に接合層を設けた半導体装置製造用基板の作製方法の一例を示す。
【００７７】
半導体基板１０２を準備し、清浄化された半導体基板１０２の一表面上に第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜及びシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６を順に積層形成する。半導体基板１０２の第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜及びシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６が形成された面側から水素又は重水素をイオン化したイオンを照射して、半導体基板１０２の所定の深さに分離層１１２を形成する。次に、ハロゲンイオンを、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６を通過させて第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜に照射し、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５を得る。そして、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６上に接合層１１４を形成する（図４（Ａ）参照）。なお、図４（Ａ）の説明は、図２（Ａ）乃至図２（Ｅ）までの説明に準ずる。
【００７８】
支持基板１２０を準備する。そして、支持基板１２０上に接合層１２４を形成する（図４（Ｂ）参照）。ここでは、支持基板１２０上にバリア膜１２２を介して接合層１２４を形成する例を示す。
【００７９】
支持基板１２０としては、前述したように絶縁表面を有する基板または絶縁性を有する基板を適用される。具体的には、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような電子工業用に使われる各種ガラス基板、石英基板、セラミック基板、サファイヤ基板、又は表面が絶縁膜で被覆された金属基板などが挙げられる。
【００８０】
接合層１２４は、接合層１１４と同様の平滑性を有し親水性表面を形成できる膜を形成する。例えば、ＴＥＯＳ等の有機シラン或いはモノシラン等の無機シランを原料ガスに用いてＣＶＤ法により作製される酸化シリコン膜、又はシロキサン結合を有する膜等を適用することができる。
【００８１】
接合層１２４の成膜温度は、支持基板の歪み点温度以下とする必要がある。例えば、支持基板１２０としてガラス基板を適用する場合、接合層１２４の成膜温度はガラスの歪み点温度以下、好ましくは６５０℃以下とすることが望ましい。
【００８２】
なお、支持基板１２０として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ガラス基板を適用すると安価でコスト削減を図ることができる。しかし、ガラス基板中にはナトリウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の金属不純物が微量に含まれており、該金属不純物が、支持基板から半導体膜へ拡散し、製造する半導体装置の特性劣化に悪影響を及ぼす恐れがある。上述したように、半導体基板１０２側に設けられたシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６により金属不純物のブロッキング効果は得られているが、さらに支持基板１２０側にも金属不純物をブロッキングすることが可能なバリア膜１２２を設けることで、ブロッキング効果を高めることができる。バリア膜１２２は、単層膜又は積層膜で構成することができ、その膜厚は１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることができる。バリア膜１２２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高い膜を少なくとも１層含む。このような膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜又は窒化アルミニウム膜などが挙げられる。
【００８３】
例えば、バリア膜１２２を単層膜とする場合、厚さ１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜又は窒化アルミニウム膜を形成することができる。バリア膜１２２を２層の積層構造とする場合は、例えば窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層膜、窒化シリコン膜と酸化窒化シリコン膜の積層膜、窒化酸化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層膜、窒化酸化シリコン膜と酸化窒化シリコン膜の積層膜を形成することができる。なお、例示した２層の積層膜において、先に記載した膜が支持基板１２０上に形成される膜とすることが好ましい。これは、２層構造のバリア膜１２２において、下層（支持基板１２０側）にブロッキング効果が高い膜を形成し、上層（接合層１２４側）に下層の膜の内部応力を緩和する膜を形成することで、半導体膜にバリア膜１２２の内部応力を作用させないようにするためである。
【００８４】
半導体基板１０２と支持基板１２０と、を、半導体基板１０２に順に積層された第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び接合層１１４、並びに支持基板１２０に順に積層されたバリア膜１２２及び接合層１２４を間に挟んで重ね合わせて貼り合わせる（図４（Ｃ）参照）。
【００８５】
ここでは、支持基板１２０に形成された接合層１２４と、半導体基板１０２に形成された接合層１１４を対向させ、密接（接触）させることで接合を形成する。なお、接合を形成する接合面は十分に清浄化しておく。支持基板１２０と半導体基板１０２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である。また、接合層１１４及び接合層１２４を接合させる構成とすることで、接合強度を高めることができる。なお、支持基板１２０と半導体基板１０２との良好な接合を形成するため、接合層１１４及び接合層１２４のいずれか一方又は双方の接合面を活性化（親水化を含む）しておいてもよい。また、支持基板１２０と半導体基板１０２を貼り合わせた後、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も可能である。なお、加熱処理を行う際は、その温度範囲は後の半導体基板分離のための加熱処理温度を超えないものとする。
【００８６】
加熱処理を行い、分離層１１２を境として半導体基板１０２の一部を分離して、支持基板１２０上に半導体膜１４０が固着されたＳＯＩ構造を得る（図４（Ｄ）参照）。好ましくは半導体膜１４０の平坦化処理を行う（図４（Ｅ）参照）。図４（Ｄ）、（Ｅ）は、図３（Ｄ）、（Ｅ）の説明に準ずる。
【００８７】
図４（Ｄ）に示す加熱処理により、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５に含まれるハロゲンが再分布して半導体膜１４０（半導体基板１０２）側へ拡散する。その結果、半導体膜１４０の分離面、半導体膜１４０中、および半導体膜１４０とシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜の界面において、ダングリングボンドが終端化される。例えば、半導体膜１４０がシリコン膜であり、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５がフッ素を含有する場合は、ダングリングボンドが終端化された領域でＳｉ−Ｆ結合が生成する。
【００８８】
なお、前記加熱処理により、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５から半導体膜１４０へとハロゲンが拡散するため、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５のハロゲン含有量は減少する。したがって、加熱処理後は、第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５からハロゲン含有量が減少した第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７が得られる。なお、第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７にハロゲンを含有させておくことで、金属不純物のゲッタリング効果も期待できる。
【００８９】
また、半導体膜１４０はハロゲンで終端化されており、該半導体膜１４０にはハロゲンが含まれる。半導体膜１４０のハロゲン含有量は、該半導体膜１４０のダングリングボンドの量と、加熱処理温度及びハロゲンの拡散係数の関係に依存する。ここでの半導体膜１４０のハロゲン含有量はピーク濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度であると好ましい。
【００９０】
以上で、支持基板１２０上にバリア膜１２２、接合層１２４、接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７が順に積層された積層膜を介して半導体膜１４０が固着された半導体装置製造用基板１００を作製することができる。
【００９１】
また、半導体基板１０２上に設けるシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜を熱酸化膜で形成することもできる。以下、図５、図６を用いて説明する。
【００９２】
半導体基板１０２を準備し、清浄化された半導体基板１０２を熱酸化して熱酸化膜１０３（以下、第１の熱酸化膜１０３とする）を形成する（図５（Ａ）参照）。
【００９３】
半導体基板１０２としては、例えばシリコンやゲルマニウム等の半導体基板、又はガリウム砒素やインジウムリンなどの化合物半導体基板が挙げられる。ここでは、単結晶シリコン基板を適用する。
【００９４】
熱酸化としては、ウェット酸化を行ってもよいが、ドライ酸化を行うのが好ましい。例えば、酸素雰囲気下で、８００℃以上１２００℃以下、好ましくは１０００℃以上１１００℃以下の温度範囲で熱酸化を行うとよい。第１の熱酸化膜１０３の膜厚は実施者が適宜決定すればよいが、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とする。第１の熱酸化膜１０３の膜厚は、処理雰囲気や処理時間等により制御することが可能である。なお、半導体基板１０２を熱酸化するため、当該半導体基板１０２の膜厚が減少する場合もある。ここでは半導体基板１０２として単結晶シリコン基板を適用しており、第１の熱酸化膜１０３としては酸化シリコン膜が形成される。
【００９５】
表面に第１の熱酸化膜１０３が形成された半導体基板１０２の一表面上に、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６を形成する（図５（Ｂ）参照）。半導体基板１０２上に第１の熱酸化膜１０３を介してシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６が形成された面側から水素又は重水素をイオン化したイオン１０８を照射して、半導体基板１０２の所定の深さに分離層１１２を形成する（図５（Ｃ）参照）。図５（Ｂ）、（Ｃ）の説明は、図２（Ｂ）、（Ｃ）の説明に準ずる。
【００９６】
次に、ハロゲンイオン１１３を、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６を通過させて第１の熱酸化膜１０３に照射し、ハロゲンが含有された熱酸化膜１５３（以下、第２の熱酸化膜１５３とする）を得る。
【００９７】
第１の熱酸化膜１０３に対するハロゲンイオン１１３の照射条件は、加速電圧３０ｋＶ以上１００ｋＶ以下、ドーズ量１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下程度とすることが好ましい。このような条件で照射することにより、第２の熱酸化膜１５３に、ピーク濃度が１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲となるようにハロゲンを含有させることができる。また、第２の熱酸化膜１５３に含まれるハロゲンはガウス分布とすることができる。
【００９８】
次に、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６上に接合層１１４を形成する（図５（Ｅ）、図６（Ａ）参照）。接合層１１４は、平滑性を有し親水性表面を形成することができる膜を形成する。例えば、酸化シリコン膜又はシロキサン結合を有する膜を形成すればよく、詳しくは図２（Ｅ）の説明に準ずる。
【００９９】
支持基板１２０を準備する（図６（Ｂ）参照）。支持基板１２０としては、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、サファイヤ基板、又は表面が絶縁膜で被覆された金属基板などが挙げられる。ここでは、ガラス基板を適用する。
【０１００】
支持基板１２０と半導体基板１０２と、を、半導体基板１０２に形成された第２の熱酸化膜１５３、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び接合層１１４を間に挟んで重ね合わせて貼り合わせる（図６（Ｃ）参照）。
【０１０１】
ここでは、支持基板１２０と、半導体基板１０２に形成された接合層１１４と、を対向させ、密接させることで接合を形成する。なお、接合を形成する接合面は十分に清浄化しておく。支持基板１２０と半導体基板１０２とを圧接することで、水素結合による強固な接合を形成できる。
【０１０２】
なお、支持基板１２０と半導体基板１０２との接合強度を高めるため、接合面のいずれか一方又は双方を活性化（親水化を含む）しておいてもよい。接合面の活性化手段としては、不活性ガスを用いた原子ビーム若しくはイオンビームの照射、ラジカル処理、又はオゾン水等による洗浄処理等が挙げられる。また、支持基板１２０と半導体基板１０２とを貼り合わせた後、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も可能である。なお、加熱処理を行う際は、その温度範囲は後の半導体基板分離のための加熱処理温度を超えないものとする。
【０１０３】
次に、加熱処理を行い、分離層１１２を境として、半導体基板１０２の一部を分離させる。半導体基板１０２は絶縁膜を間に介して支持基板１２０に接合されている。したがって、半導体基板１０２の一部を分離させることで、支持基板１２０上に半導体膜１４０を残存させることができ、支持基板１２０上に半導体膜１４０が固着されたＳＯＩ構造が得られる（図６（Ｄ）参照）。なお、半導体膜１４０の分離面は平坦性が損なわれており、また水素イオン又は重水素イオンを照射して形成された分離層が残存する。そのため、半導体膜１４０に対してＣＭＰ処理や加熱処理（レーザビームの照射も含む）等を行うことが好ましい（図６（Ｅ）参照）。図６（Ｄ）、（Ｅ）は、図３（Ｄ）、（Ｅ）の説明に準ずる。なお、ここでは半導体基板１０２として単結晶シリコン基板を適用するため、半導体膜１４０として単結晶シリコン薄膜を得ることができる。
【０１０４】
図６（Ｄ）に示す加熱処理により、第２の熱酸化膜１５３に含まれるハロゲンが再分布して、半導体膜１４０（半導体基板１０２）側へ拡散する。その結果、半導体膜１４０の分離面、半導体膜１４０中、および半導体膜１４０と熱酸化膜の界面において、ダングリングボンドが終端化される。ここでは半導体膜１４０として単結晶シリコン膜が形成されており、第２の熱酸化膜１５３にハロゲンとしてフッ素が含有されている場合は、ダングリングボンドが終端化された領域でＳｉ−Ｆ結合が生成する。
【０１０５】
なお、半導体基板１０２分離の際の加熱処理により、第２の熱酸化膜１５３から半導体膜１４０へとハロゲンが拡散するため、第２の熱酸化膜１５３のハロゲン含有量は減少する。したがって、加熱処理後は、第２の熱酸化膜１５３からハロゲン含有量が減少した熱酸化膜１５５（以下、第３の熱酸化膜１５５とする）が得られる。なお、第３の熱酸化膜１５５にハロゲンを含有させておくことで、金属不純物等のゲッタリング効果も期待できる。
【０１０６】
また、半導体膜１４０はハロゲンで終端化されており、該半導体膜１４０にはハロゲンが含まれている。半導体膜１４０には、ピーク濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲でハロゲンが含まれているとよい。
【０１０７】
以上で、支持基板１２０上に接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び第３の熱酸化膜１５５が順に積層された積層膜を介して半導体膜１４０が固着された半導体装置製造用基板を得ることができる。
【０１０８】
なお、本形態における半導体装置製造用基板の作製方法は、支持基板と半導体膜との間に形成する絶縁膜に予め含有させたハロゲンを用いて、水素を原料ガスとして生成したイオンの照射による半導体基板の脆弱化と加熱処理により半導体基板を分離して得られる半導体膜のダングリングボンドの終端化を図ることができればよく、工程順序は特に限定されない。本形態では、半導体基板１０２にシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４（或いは熱酸化膜１０３）及びシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６を積層形成し、前記半導体基板１０２に水素又は重水素をイオン化し照射して分離層１１２を形成した後、前記シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４（或いは熱酸化膜１０３）にハロゲンイオンを照射し、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６上に接合層１１４を形成する例を示したが、半導体基板１０２上に接合層１１４を形成するまでの工程順序は、適宜入れ替えることが可能である。
【０１０９】
例えば、分離層１１２を形成する工程は半導体基板１０２にシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４及びシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６を形成する前としてもよいし、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４形成後でシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６形成前としてもよい。なお、半導体基板１０２に熱酸化膜１０３を形成する場合は、該熱酸化膜１０３を形成した後に分離層１１２を形成することが好ましい。これは、熱酸化の際に、分離層１１２を境とした半導体基板１０２の分離が行われてしまう可能性があるためである。また、分離層１１２を形成する工程は、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４にハロゲンイオン１１３を照射した後としてもよいし、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６上に接合層１１４を形成した後としてもよい。また、ハロゲンイオン１１３を照射する工程は、少なくとも半導体基板１０２にシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４を形成した後とすればよく、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６形成前としてもよいし、接合層１１４を形成した後としてもよい。
【０１１０】
一例としては、半導体基板１０２にシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び接合層１１４を形成し、半導体基板１０２に水素又は重水素をイオン化したイオン１０８を照射して分離層１１２を形成した後、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４にハロゲンイオン１１３を照射して該ハロゲンを含有するシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５を得ることができる。また、この場合、接合層１１４を形成し、シリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０４にハロゲンイオン１１３を照射して該ハロゲンを含有するシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０５を得た後、半導体基板１０２に水素又は重水素をイオン化したイオン１０８を照射して分離層１１２を形成することもできる。
【０１１１】
本実施の形態において、半導体装置製造用基板が有する半導体膜はハロゲンによりダングリングボンドが終端化されている。したがって、半導体特性の向上が図られており、本形態に係る半導体装置製造用基板を用いることで、良好な電気的特性を有する半導体装置の製造を実現することができる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明に係る半導体装置製造用基板を用いて半導体装置を製造する一例を、図１１、図１２を用いて説明する。
【０１１４】
半導体装置製造用基板を準備する（図１１（Ａ）参照）。本形態では、図１に示す支持基板１２０上に順に積層された接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７を介して半導体膜１４０が固着されたＳＯＩ構造を有する半導体装置製造用基板を適用する例を示す。なお、本発明は特に限定されず、本明細書で示すその他の構成の半導体装置製造用基板を適用できる。
【０１１５】
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する基板が適用され、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、セラミック基板、サファイヤ基板、又は表面が絶縁膜で被覆された金属基板などが適用される。
【０１１６】
接合層１１４は平滑性を有し親水性表面を形成できる膜を形成し、例えば酸化シリコン膜又はシロキサン結合を有する膜とする。シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６はブロッキング膜として機能する膜であり、例えば窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜で形成すればよい。シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６を形成することで、支持基板１２０から半導体膜１４０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。また、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６と支持基板１２０との間に接合層１１４が位置することで、該接合層１１４がシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６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作用がある。
【０１１７】
第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７にはハロゲンが含まれている。第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７としては、酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜を形成すればよい。もちろん、第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７として熱酸化膜を用いてもよい。第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７にハロゲンが含まれることで、金属不純物等のゲッタリング効果を有する。また、半導体膜１４０とシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６との間に第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７が位置することで、半導体膜１４０の界面にトラップ準位が形成されるのを防止でき、電気的特性の向上を図ることができる。
【０１１８】
なお、接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７の膜厚は実施者が適宜決定すればよい。例えば、接合層１１４の膜厚は５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６の膜厚は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７の膜厚は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。
【０１１９】
半導体膜１４０の膜厚は５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上６０ｎｍと以下する。半導体膜１４０の膜厚は、上記実施の形態で説明した分離層１１２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、半導体装置製造用基板の半導体膜１４０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。半導体膜１４０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膜１４０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。
【０１２０】
半導体膜１４０にはハロゲンが含有されている。該半導体膜１４０のハロゲン含有量は、ピーク濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲にあるのが好ましい。また、半導体膜１４０に含まれるハロゲンは一様に分布することもできるが、局所的にピーク濃度を有するように分布してもよい。半導体膜１４０にハロゲンが局所的なピーク濃度を持って分布する場合には、ダングリングボンドが形成されやすい界面近傍や分離面に近い側にピーク濃度があることが好ましい。
【０１２１】
また、半導体膜１４０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以上１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下程度で行えばよい。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型若しくはｎ型不純物元素を添加すればよい。
【０１２２】
次に、半導体膜１４０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膜１４０ａ、半導体膜１４０ｂを形成する（図１１（Ｂ）参照）。
【０１２３】
なお、本形態では、半導体膜１４０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、半導体膜間に絶縁膜を埋め込むことで素子分離してもよい。
【０１２４】
次に、半導体膜１４０ａ、半導体膜１４０ｂ上に、ゲート絶縁膜７１１、ゲート電極７１２、及びサイドウォール絶縁膜７１３をそれぞれ形成する。サイドウォール絶縁膜７１３は、ゲート電極７１２の側面に設ける。そして、半導体膜１４０ａに第１不純物領域７１４ａ及び第２不純物領域７１５ａ、半導体膜１４０ｂ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上には絶縁膜７１６が形成されている。絶縁膜７１６は窒化シリコン膜で形成し、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１１（Ｃ）参照）。
【０１２５】
なお、ゲート絶縁膜７１１、サイドウォール絶縁膜７１３、絶縁膜７１６、及びゲート電極７１２を形成する導電膜の成膜温度は、半導体装置製造用基板における半導体基板分離のための加熱処理温度未満とすることが好ましい。これは、半導体膜１４０を終端化しているハロゲンの脱離を防ぐためである。
【０１２６】
次に、半導体装置製造用基板に設けられたゲート電極７１２等を覆うように、保護膜７１７を形成する（図１１（Ｄ）参照）。シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６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、保護膜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膜１４０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膜で被覆する。よって、半導体膜１４０により製造される半導体素子の電気的特性の向上に絶大な効果を発揮することができる。
【０１２７】
保護膜７１７上に層間絶縁膜７１８を形成する。層間絶縁膜７１８は、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜を成膜する、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、層間絶縁膜７１８にコンタクトホール７１９を形成する。なお、保護膜７１７及び層間絶縁膜７１８の成膜温度は、半導体膜１４０のハロゲンの脱離を防ぐため、半導体装置製造用基板における半導体基板分離のための加熱処理温度未満とする。
【０１２８】
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膜７１８を形成する（図１２（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。
【０１２９】
なお、配線形成等の処理温度は、半導体膜１４０のハロゲンの脱離を防ぐため、半導体装置製造用基板における半導体基板分離のための加熱処理温度未満とする。このように、半導体基板分離のための加熱処理温度をプロセスの最高温度とし、その他の工程の処理温度を前記加熱処理温度未満とすることで、半導体膜１４０のダングリングボンドを終端化するハロゲンの脱離を防ぐことができる。
【０１３０】
以上で、支持基板上に絶縁膜の積層構造を介して固着された半導体膜を有する半導体装置製造用基板を用いて、電界効果トランジスタを製造することができる。本発明に係る半導体装置製造用基板は電気的特性の向上が図られているため、動作特性の良好な電界効果トランジスタを提供することができる。また、半導体膜と支持基板との間に、金属不純物のゲッタリング効果やブロッキング効果の高いハロゲンを含有するシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜やシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜を形成しているため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。さらに本発明を適用することで、単結晶半導体で半導体膜１４０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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明に係る半導体装置製造用基板を用いて半導体装置を製造する一例を、図７乃至図１０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。
【０１３３】
半導体装置製造用基板を準備する（図７（Ａ）参照）。本形態では、支持基板１２０上に順に積層されたバリア膜１２２、接合層１２４、接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び第３の熱酸化膜１５５を介して半導体膜１４０が固着されたＳＯＩ構造を有する半導体装置製造用基板を用いる例を示す。本形態で示す半導体装置製造用基板は、図６に示す構成において、支持基板上にも接合層を設けた例である。つまり、図４（Ｂ）に示す支持基板の構成を適用している。なお、本発明は特に限定されず、本明細書で示すその他の構成の半導体装置製造用基板を適用できる。
【０１３４】
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する基板が適用され、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、セラミック基板、サファイヤ基板、又は表面が絶縁膜で被覆された金属基板などが適用される。
【０１３５】
接合層１１４及び接合層１２４は、平滑性を有し親水性表面を形成できる膜を形成し、例えば酸化シリコン膜又はシロキサン結合を有する膜を形成する。なお、接合層１２４は、支持基板１２０の耐熱性を考慮する必要がある。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との間に設けるバリア膜１２２は、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜又は窒化アルミニウム膜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及びバリア膜１２２を形成する場合、下層（支持基板１２０側）にバリア膜１２２を形成し、上層（半導体膜１４０側）に接合層１２４を形成することで、バリア膜１２２の内部応力を緩和することができる。シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６は、窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜で形成すればよい。
【０１３６】
第３の熱酸化膜１５５は、半導体基板を熱酸化して形成する。また、第３の熱酸化膜１５５にはハロゲンが含まれている。
【０１３７】
なお、バリア膜１２２、接合層１２４、接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び第３の熱酸化膜１５５の膜厚は実施者が適宜決定すればよい。第３の熱酸化膜１５５の膜厚は、熱酸化の処理時間等により制御できる。
【０１３８】
半導体膜１４０の膜厚は５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下とする。半導体膜１４０の膜厚は、上記実施の形態で説明した分離層１１２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、半導体装置製造用基板の半導体膜１４０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。半導体膜１４０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膜１４０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。
【０１３９】
半導体膜１４０にはハロゲンが含有されている。該半導体膜１４０のハロゲン含有量は、ピーク濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲にあるのが好ましい。また、半導体膜１４０に含まれるハロゲンは一様に分布することもできるが、局所的にピーク濃度を有するように分布してもよい。半導体膜１４０にハロゲンが局所的なピーク濃度を持って分布する場合には、ダングリングボンドが形成されやすい界面近傍や分離面に近い側にピーク濃度があることが好ましい。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、若しくはリン、砒素などのｎ型不純物元素を添加することが好ましい。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以上１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２以下程度で行えばよい。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型若しくはｎ型不純物元素を添加すればよい。
【０１４０】
次に、半導体膜１４０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膜１４０ｃ、半導体膜１４０ｄを形成する。（図７（Ｂ）参照）。
【０１４１】
次に、半導体膜１４０ｃ、半導体膜１４０ｄ上に、ゲート絶縁膜８１０、ゲート電極を形成する第１の導電膜８１２、及び第２の導電膜８１４を順に形成する（図７（Ｃ）参照）。
【０１４２】
ゲート絶縁膜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、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、又は窒化酸化シリコン膜等の絶縁膜を用いて、単層膜又は積層膜で形成する。
【０１４３】
また、ゲート絶縁膜８１０は、半導体膜１４０ｃ、半導体膜１４０ｄ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１×１０１１ｃｍ３以上１×１０１３ｃｍ３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膜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、半導体膜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、ゲート絶縁膜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。
【０１４４】
なお、ゲート絶縁膜８１０は半導体膜との界面を形成するため、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜が界面となるように形成することが好ましい。これは、窒化シリコン膜又は窒化酸化シリコン膜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固定電荷が生じる等の界面特性が問題となる恐れがあるからである。
【０１４５】
ゲート電極を形成する導電膜は、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膜を、第１の導電膜８１２及び第２の導電膜８１４で形成する例を示す。
【０１４６】
ゲート電極を形成する導電膜を、第１の導電膜８１２及び第２の導電膜８１４の２層の積層構造とする場合は、例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜、窒化タングステン膜とタングステン膜、窒化モリブデン膜とモリブデン膜の積層膜を形成することができる。なお、窒化タンタル膜とタングステン膜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、先に記載した膜がゲート絶縁膜８１０上に形成される膜とすることが好ましい。ここでは、第１の導電膜８１２は、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さで形成する。第２の導電膜８１４は、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の厚さで形成する。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、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造を採用するとよい。
【０１４７】
なお、ゲート絶縁膜８１０、ゲート電極を形成する第１の導電膜８１２及び第２の導電膜８１４は、半導体基板分離のための加熱処理温度未満で形成することが好ましい。これは、半導体膜１４０を終端化しているハロゲンの脱離を防ぐためである。
【０１４８】
次に、第２の導電膜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。
【０１４９】
まず、第１のエッチング処理により第１の導電膜８１２及び第２の導電膜８１４を選択的にエッチングして、半導体膜１４０ｃ上に第１の導電膜８１６ｃ及び第２の導電膜８１８ｃ、並びに半導体膜１４０ｄ上に第１の導電膜８１６ｄ及び第２の導電膜８１８ｄを形成する（図７（ｄ）参照）。
【０１５０】
次に、第２のエッチング処理により第２の導電膜８１８ｃ及び第２の導電膜８１８ｄの端部を選択的にエッチングして、第２の導電膜８２２ｃ及び第２の導電膜８２２ｄを形成する（図７（Ｅ）参照）。なお、第２の導電膜８２２ｃ及び第２の導電膜８２２ｄは第１の導電膜８１６ｃ及び第１の導電膜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の導電膜８１６ｃ及び第２の導電膜８２２ｃからなるゲート電極８２４ｃ、並びに第１の導電膜８１６ｄ及び第２の導電膜８２２ｄからなるゲート電極８２４ｄを得ることができる。
【０１５１】
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の導電膜８１６ｃ、８１６ｄ、及び第２の導電膜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。
【０１５２】
次に、ゲート電極８２４ｃ、ゲート電極８２４ｄをマスクとして、半導体膜１４０ｃ及び半導体膜１４０ｄに不純物元素８８０を添加する。半導体膜１４０ｃには、第１の導電膜８１６ｃ及び第２の導電膜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、半導体膜１４０ｄには、第１の導電膜８１６ｄ及び第２の導電膜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８（Ａ）参照）。
【０１５３】
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以上５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるように添加するものとする。
【０１５４】
次に、半導体膜１４０ｄ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、半導体膜１４０ｃ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、半導体膜１４０ｃ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１４２ｃを形成する（図８（Ｂ）参照）。
【０１５５】
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以上５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるように添加するものとする。
【０１５６】
半導体膜１４０ｃにおいて、第２不純物領域８２８ｃは第１の導電膜８１６ｃ及び第２の導電膜８２２ｃと重ならない領域に形成される。チャネル形成領域１４２ｃは第１の導電膜８１６ｃ及び第２の導電膜８２２ｃ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１４２ｃと第２不純物領域８２８ｃの間であって、第１の導電膜８１６ｃ及び第２の導電膜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の導電膜８１６ｃ及び第２の導電膜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。
【０１５７】
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、ゲート絶縁膜を介して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。
【０１５８】
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、半導体膜１４０ｃ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の導電膜８１６ｄ及び第２の導電膜８２２ｄをマスクとして不純物元素８８８を添加して、半導体膜１４０ｄ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１４２ｄを形成する（図８（Ｃ）参照）。
【０１５９】
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以上５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度含まれるように添加するものとする。
【０１６０】
半導体膜１４０ｄにおいて、第２不純物領域８２８ｄは第１の導電膜８１６ｄ及び第２の導電膜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の導電膜８１６ｄと重なり、第２の導電膜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の導電膜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。
【０１６１】
次に、層間絶縁膜を形成する。層間絶縁膜は、単層膜又は積層膜で形成することができるが、ここでは絶縁膜８３２及び絶縁膜８３４の２層の積層構造で形成する（図９（Ａ）
参照）。
【０１６２】
層間絶縁膜としては、ＣＶＤ法やスパッタリング法により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、又は窒化酸化シリコン膜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。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。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。
【０１６３】
例えば、絶縁膜８３２として窒化酸化シリコン膜を膜厚１００ｎｍで形成し、絶縁膜８３４として酸化窒化シリコン膜を膜厚９００ｎｍで形成する。また、絶縁膜８３２及び絶縁膜８３４を、プラズマＣＶＤ法を適用して連続成膜する。なお、層間絶縁膜は３層以上の積層構造とすることもできる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜又は窒化シリコン膜と、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膜との積層構造とすることもできる。
【０１６４】
なお、半導体膜１４０のダングリングボンドを終端化しているハロゲンの脱離を防ぐため、層間絶縁膜（本形態では絶縁膜８３２及び絶縁膜８３４）は半導体基板分離のための加熱処理温度未満で形成することが好ましい。
【０１６５】
次に、層間絶縁膜（本形態では絶縁膜８３２及び絶縁膜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膜８３６を形成する（図９（Ｂ）参照）。
【０１６６】
コンタクトホールは、半導体膜１４０ｃに形成された第２不純物領域８２８ｃ、半導体膜１４０ｄに形成された第２不純物領域８２８ｄに達するように、絶縁膜８３２及び絶縁膜８３４に選択的に形成する。
【０１６７】
導電膜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膜として、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、アルミニウム膜若しくは上述したようなアルミニウム合金膜を、チタン膜で挟持する構成とすることができる。
【０１６８】
次に、発光素子８５０を形成する段階を示す（図１０（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。
【０１６９】
まず、導電膜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、導電膜８３６を間に介して、半導体膜１４０ｄ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の端部を覆う隔壁膜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。
【０１７０】
なお、ここでは、導電膜８３６上に設けられた絶縁膜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、絶縁膜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膜８３６の一部で形成することもできる。
【０１７１】
絶縁膜８３８としては、ＣＶＤ法やスパッタ法により酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜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、絶縁膜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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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６６、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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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、前記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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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膜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、加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加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。
【０１８６】
隔壁膜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膜を形成した後、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膜を形成した後、当該絶縁膜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。
【０１８７】
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８４４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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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１０（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を覆うように保護膜を形成してもよい。
【０１９０】
なお、半導体膜１４０のダングリングボンドを終端化しているハロゲンの脱離を防ぐため、発光素子８５０を形成して対向基板８６０により封止するまでは、半導体基板分離のための加熱処理温度未満とすることが好ましい。このように、半導体基板分離のための加熱処理温度をプロセスの最高温度とし、その他の工程の処理温度を前記加熱処理温度未満とすることで、半導体膜１４０のダングリングボンドを終端化するハロゲンの脱離を防ぐことができる。
【０１９１】
以上の工程により、本形態に係るＥＬ表示装置が完成する。
【０１９２】
本形態に係る表示装置を構成するトランジスタは、チャネル形成領域を形成する半導体膜をハロゲンで終端化しており、電気的特性の向上が図られている。また、基板上に、金属不純物のゲッタリング効果やブロッキング効果の高いハロゲンを含有するシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜やシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜を形成しているため、信頼性の高い表示装置を製造することができる。また、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。
【０１９３】
なお、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２で示す構成のトランジスタを適用することもできる。
【０１９４】
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。
【０１９５】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明に係る半導体装置製造用基板を適用した半導体装置の例を示す。
【０１９６】
図１３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半導体装置製造用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。
【０１９７】
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１３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。
【０１９８】
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半導体装置製造用基板及び半導体装置を適用することで電気的特性の向上が図られており、特性の良好な集積回路を形成することができる。また、単結晶半導体膜によって集積回路を形成することも可能であり、高性能化及び処理速度の高速化などを実現することも可能である。
【０１９９】
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１４を参照して説明する。図１４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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
このようなＲＦＣＰＵ２１１は、上記実施の形態に係る半導体装置製造用基板及び半導体装置を適用することで、電気的特性の向上が図られており、特性の良好な集積回路を形成することができる。また、単結晶半導体膜によって集積回路を形成することも可能であり、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１４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。
【０２０５】
また、本発明に係る半導体装置製造用基板は、支持基板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半導体膜を接合して形成することもできる。図１５は支持基板１２０としてマザーガラスを適用し、半導体膜１４０を接合する場合を示す。マザーガラスからは複数の表示パネルを切り出すが、半導体膜１４０は、表示パネル５２２の形成領域に合わせて接合することが好ましい。なお、半導体膜１４０はハロゲンにより終端化されており、好ましくはピーク濃度で１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲でハロゲンが含まれているものとする。半導体基板に比べて、マザーガラスは面積が大きいので、図１５で示すように、表示パネル５２２の形成領域の内側に半導体膜１４０を複数個配置することが好ましい。このようにすることで、面取り数も増大するため、生産性が飛躍的に向上する。表示パネル５２２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があり、これらの領域が含まれるように半導体膜１４０を支持基板１２０に接合する。
【０２０６】
なお、マザーガラスと呼ばれる大型のガラス基板はナトリウム等の金属不純物の含有が問題となる。しかし、本発明に係る半導体装置製造用基板では、ガラス基板と半導体膜との間にブロッキング効果及びゲッタリング効果の高いシリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜やハロゲンを含有するシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜を形成しているため、表示パネル等の特性劣化を防止できる構成となっており、信頼性の向上も図ることができる。
【０２０７】
図１６は本発明に係る半導体装置製造用基板を適用し、該半導体装置製造用基板の半導体膜を用いて画素部のトランジスタが形成される液晶表示装置の画素の一例を示す。図１６（Ａ）は画素の平面図を示し、半導体膜に走査線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１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に示す鎖線Ｊ−Ｋで切断した断面図に相当する。
【０２０８】
図１６（Ｂ）において、支持基板１２０上に順に積層された接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７を間に介して半導体膜１４０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。本形態において、半導体膜１４０は単結晶半導体膜とする。また、半導体膜１４０はハロゲンにより終端化されており、好ましくはピーク濃度で１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲でハロゲンが含まれているものとする。
【０２０９】
層間絶縁膜５１８上に画素電極５２８が設けられている。また、層間絶縁膜５１８には、半導体膜１４０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。層間絶縁膜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。
【０２１０】
層間絶縁膜５１８は、単層膜又は積層膜で形成することができる。なお、層間絶縁膜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。層間絶縁膜５１８として、ＢＰＳＧ膜を形成してもよい。また、ＣＶＤ法やスパッタリング法により、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、又は窒化酸化シリコン膜等の絶縁膜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膜と、無機材料を用いて形成した絶縁膜とを積層させてもよい。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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３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。
【０２１３】
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膜を形成した後、当該絶縁膜を所望の形状にエッチング加工して得ることができる。
【０２１４】
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。
【０２１５】
液晶５３２は、所望の液晶材料を用いて形成する。例えば、液晶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。
【０２１６】
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、セラミック基板、サファイヤ基板等を用いることができる。なお、反射型液晶表示装置の場合は、対向基板５２９としては、透光性の基板（具体的にはガラス基板又は石英基板など）を用いる。また、透過型液晶表示装置の場合は、対向基板５２９としては、透光性の基板に加え、非透光性の基板（例えば、セラミック基板又はサファイヤ基板など）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。
【０２１７】
図１７（Ａ）は本発明に係る半導体装置製造用基板を適用し、該半導体装置製造用基板の半導体膜を用いて画素部のトランジスタが形成されるＥＬ表示装置の一例を示す。なお、上記実施の形態３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１７（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１７（Ｂ）はこのような画素の要部を示す断面図である。
【０２１８】
図１７（Ｂ）において、支持基板１２０上に順に積層された接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、及び第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７を間に介して半導体膜１４０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、半導体膜１４０は単結晶半導体膜とする。また、半導体膜１４０はハロゲンにより終端化されており、好ましくはピーク濃度で１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲でハロゲンが含まれているものとする。接合層１１４、シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜１０６、第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜１０７、半導体膜１４０、層間絶縁膜５１８などの構成は図１６（Ｂ）と同様である。画素電極５２８は周辺部が絶縁性の隔壁膜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。
【０２１９】
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膜１４０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ことができるので、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。
【０２２０】
このように、液晶表示装置やＥＬ表示装置を製造するマザーガラスにも単結晶半導体膜を形成し、該単結晶半導体膜を用いてトランジスタを形成することが可能である。単結晶半導体膜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膜との間にはブロッキング効果の高い膜を設ける構成とするため、信頼性が高い表示装置を提供することができる。なお、図１３及び図１４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。
【０２２１】
また、本発明に係る半導体装置製造用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。
【０２２２】
図１８（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１６で説明した液晶表示装置又は図１０或いは図１７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、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。
【０２２３】
また、図１８（Ｂ）は、デジタルプレーヤー３０４を示しており、オーディオ装置の代表例の１つである。図１８（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１６で説明した液晶表示装置又は図１０或いは図１７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。
【０２２４】
また、図１８（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）以上２００ギガバイト以下の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１６で説明した液晶表示装置又は図１０或いは図１７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。
【０２２５】
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。
【図面の簡単な説明】
【０２２６】
【図１】半導体装置製造用基板の構成例を示す図。
【図２】半導体装置製造用基板の作製方法の例を示す図。
【図３】半導体装置製造用基板の作製方法の例を示す図。
【図４】半導体装置製造用基板の作製方法の例を示す図。
【図５】半導体装置製造用基板の作製方法の例を示す図。
【図６】半導体装置製造用基板の作製方法の例を示す図。
【図７】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８】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】半導体装置の作製方法の例を示す図。
【図１２】半導体装置の作製方法の例を示す図。
【図１３】半導体装置製造用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１４】半導体装置製造用基板により得られるＲＦＣＰＵの構成を示すブロック図。
【図１５】表示パネル製造用のマザーガラスに半導体膜を接合する例を示す図。
【図１６】液晶表示装置の例を示す図。
【図１７】エレクトロルミネセンス表示装置の例を示す図。
【図１８】電気器具の例を示す図。
【符号の説明】
【０２２７】
１００    半導体装置製造用基板
１０２    半導体基板
１０３    第１の熱酸化膜
１０４    第１のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜
１０５    第２のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜
１０６    シリコンと窒素とを組成に含む絶縁膜
１０７    第３のシリコンと酸素とを組成に含む絶縁膜
１０８    イオン
１１２    分離層
１１３    ハロゲンイオン
１１４    接合層
１２０    支持基板
１２２    バリア膜
１２４    接合層
１４０    半導体膜
１５３    第２の熱酸化膜
１５５    第３の熱酸化膜
【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】
0005395370.tif 000012
【図１２】
0005395370.tif 000013
【図１３】
0005395370.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0005395370.tif 000016
【図１６】
0005395370.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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