(57)【要約】【課題】一のボンド基板からの半導体基板の取り数を増大させることを目的の一とする。また、半導体層の品質を保った半導体基板を提供することを目的の一とする。【解決手段】ボンド基板から分離される半導体層を厚くした半導体基板を作製し、その後、該半導体基板を用いて複数の半導体基板を作製する。ボンド基板から一度に分離される半導体層を厚くすることにより、ボンド基板の研磨処理や加熱処理の回数を低減することができるため、ボンド基板の再利用に好適である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンド基板の一表面にイオンを照射して第１の損傷領域を形成し、
前記ボンド基板の一表面上に第１の絶縁層を形成し、
第１のベース基板と前記第１の絶縁層の表面とを接触させて、前記第１のベース基板と前記ボンド基板を貼り合わせ、
第１の加熱処理を施すことにより、前記第１の損傷領域において前記ボンド基板を分離して前記第１のベース基板上に第１の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層の表面を平坦化し、
前記第１の半導体層の一表面にイオンを照射して第２の損傷領域を形成し、
前記第１の半導体層の一表面上に第２の絶縁層を形成し、
第２のベース基板と前記第２の絶縁層の表面とを接触させて、前記第２のベース基板と前記第１の半導体層を貼り合わせ、
第２の加熱処理を施すことにより、前記第２の損傷領域において前記第１の半導体層を分離して前記第１のベース基板上に第２の半導体層を形成し、前記第２のベース基板上に第３の半導体層を形成することを特徴とする半導体基板の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記分離したボンド基板の表面を平坦化することで、該ボンド基板を再利用することを特徴とする半導体基板の作製方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記イオンを照射する前に、前記ボンド基板の一表面上に保護絶縁層を形成することを特徴とする半導体基板の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、
前記イオンを照射する前に、前記第１の半導体層の一表面上に保護絶縁層を形成することを特徴とする半導体基板の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、
前記ボンド基板に照射されるイオンは、Ｈ＋を主成分として含むことを特徴とする半導体基板の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、
前記第１の半導体層に照射されるイオンは、Ｈ３＋を主成分として含むことを特徴とする半導体基板の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、
前記平坦化は、エッチング処理、レーザ光の照射処理、加熱処理、研磨処理のいずれかを用いて行われることを特徴とする半導体基板の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、
前記第２の半導体層又は前記第３の半導体層を用いて複数の半導体基板を作製することを特徴とする半導体基板の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バルク状のシリコン基板に代わり、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を使った集積回路が開発されている。絶縁層上に形成された薄い単結晶シリコン層の特長を生かすことで、集積回路中のトランジスタ同士を完全に分離して形成することができ、またトランジスタを完全空乏型とすることができるため、高集積、高速駆動、低消費電力など付加価値の高い半導体集積回路が実現できる。
【０００３】
ＳＯＩ基板を作製する方法の１つに、水素イオン注入を用いた、いわゆる水素イオン注入剥離法が知られている。水素イオン注入剥離法の代表的な工程を以下に示す。
【０００４】
はじめに、ボンド基板となるシリコン基板に水素イオンを注入することで、ボンド基板表面から所定の深さにイオン注入領域を形成する。次に、ベース基板となる別のシリコン基板を酸化して酸化珪素膜を形成する。その後、水素イオンを注入したボンド基板と、ベース基板の酸化珪素膜を密着させて、２枚のシリコン基板を貼り合わせる。そして、加熱処理を行って、イオン注入領域を境にボンド基板を分離する。これにより、ベース基板上には酸化珪素膜及びボンド基板から分離した薄膜半導体層が形成される。
【０００５】
ここで、分離後のボンド基板は、薄膜半導体層の厚み（５００ｎｍ以下程度）の分だけ薄くなるものの、その表面付近の欠陥や凹凸などを除去することで、再利用が可能である。未使用のボンド基板の厚みが０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下程度であることを考えれば、理想的な条件では、一のボンド基板を用いて上記工程を１００回以上繰り返すことが可能であるといえる。
【０００６】
ボンド基板の再利用方法に関しては、これまでにも様々な技術が提案されている。一例として、薄膜半導体層分離後にボンド基板の周辺部に残存する残渣を除去し、その後、周辺部の凹凸を除去するための研磨を行う方法（例えば、特許文献１）や、周辺部の凹凸を除去する研磨と、水素を含む還元性雰囲気下の熱処理をあわせて行う方法（例えば、特許文献２）などがある。上記いずれの方法においても、ボンド基板表面に形成された凹凸や欠陥などを十分に低減するために、研磨処理や加熱処理が施されることになる。
【特許文献１】特開平１１−２９７５８３号公報
【特許文献２】特開平１１−３０７４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
加熱処理や平坦化処理はボンド基板表面付近に形成された欠陥を低減し、表面凹凸を低減するために必要な処理ではあるが、一方でこれらの処理により、ボンド基板には複数の問題が生じうる。例えば、平坦化の際の研磨処理によって、ボンド基板表面に大きな傷が形成されることがある。また、加熱処理を繰り返すことでボンド基板に割れが生じることがある。さらに、研磨処理などによる傷などが形成されたボンド基板に対して加熱処理を施す場合には、割れの発生確率が著しく高まる。
【０００８】
また、半導体基板の製造工程においても、いくつかの加熱処理工程が存在する。ボンド基板の再利用回数が増加すると、必然的にボンド基板に施される熱処理回数は多くなり、ボンド基板の損傷等の問題が生じる可能性が高まる。
【０００９】
上記のような損傷等の問題があるボンド基板を再利用することは困難である。万一上記のような問題が生じた場合には、ボンド基板が十分な厚みを残した状態であっても、結局は廃棄等せざるを得ない。このため、現実的には上記のような理想的な再利用回数を達成することは極めて困難であり、一枚のボンド基板からの取り数を十分に大きくすることができなかった。
【００１０】
また、ボンド基板の再利用回数が増加すると、これを用いて作製される半導体層の品質が低下するという問題もあった。
【００１１】
上述の問題点に鑑み、本発明では、一のボンド基板からの半導体基板の取り数を増大させることを目的の一とする。また、半導体層の品質を保った半導体基板を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、ボンド基板から分離される半導体層を厚くした半導体基板を作製し、その後、該半導体基板を用いて複数の半導体基板を作製する。ボンド基板から一度に分離される半導体層を厚くすることにより、ボンド基板の研磨処理や加熱処理の回数を低減することができるため、ボンド基板の再利用に好適である。
【００１３】
本発明の半導体基板の作製方法は、ボンド基板の一表面にイオンを照射して第１の損傷領域を形成し、ボンド基板の一表面上に第１の絶縁層を形成し、第１のベース基板と第１の絶縁層の表面とを接触させて、第１のベース基板とボンド基板を貼り合わせ、第１の加熱処理を施すことにより、第１の損傷領域においてボンド基板を分離して第１のベース基板上に第１の半導体層を形成し、第１の半導体層の表面を平坦化し、第１の半導体層の一表面にイオンを照射して第２の損傷領域を形成し、第１の半導体層の一表面上に第２の絶縁層を形成し、第２のベース基板と第２の絶縁層の表面とを接触させて、第２のベース基板と第１の半導体層を貼り合わせ、第２の加熱処理を施すことにより、第２の損傷領域において第１の半導体層を分離して第１のベース基板上に第２の半導体層を形成し、第２のベース基板上に第３の半導体層を形成することを特徴とする。
【００１４】
上記において、分離したボンド基板の表面を平坦化することで、ボンド基板を再利用することができる。なお、第１の半導体層表面の平坦化や、分離したボンド基板表面の平坦化は、エッチング処理、レーザ光の照射処理、研磨処理のいずれか一又は複数を用いて行うことができる。
【００１５】
また、イオンを照射する前に、ボンド基板の一表面上に保護絶縁層を形成しても良いし、イオンを照射する前に、第１の半導体層の一表面上に保護絶縁層を形成しても良い。ボンド基板に照射されるイオンは、Ｈ＋を主成分として含むものとすることができる。また、第１の半導体層に照射されるイオンは、Ｈ３＋を主成分として含むものとすることができる。ここで、「主成分として含む」とは、対象のイオン数が全体のイオン数の５０％以上を占めることをいう。
【００１６】
なお、第２の半導体層又は第３の半導体層のいずれか一方又は双方を用いて、さらに複数の半導体基板を作製することができる。この場合、第２の半導体層又は第３の半導体層を第１の半導体層とみなして上記の方法（第１の半導体層の表面の平坦化以降）を適用すればよい。
【００１７】
上記方法により作製される半導体基板を用いて様々な半導体装置を作製することができる。また、該半導体装置を用いて様々な電子機器を作製することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、ボンド基板から一度に分離される半導体層を厚くすることにより、ボンド基板への研磨処理や加熱処理の回数を低減して、ボンド基板の傷や割れを低減することができる。すなわち、ボンド基板の厚みが十分に残った状態でのボンド基板の破損を抑制することができる。これにより、一のボンド基板から作製することができる半導体基板の数量を増大させることができる。つまり、ボンド基板を有効に活用することができるため、製造コストの低減につながる。
【００１９】
また、ボンド基板に施す再生処理の回数を低減することができるため、ボンド基板中の欠陥増加等を最小限に抑制することができ、半導体層の品質を保った半導体基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いることとする。また、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指すものとする。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の半導体基板の製造方法について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２２】
はじめに、第１のベース基板１００を用意する（図１（Ａ）参照）。第１のベース基板１００としては、例えば、液晶表示装置などに使用される可視光透過性を有するガラス基板を用いることができる。ガラス基板としては、歪み点が５８０℃以上６８０℃以下（好ましくは、６００℃以上６８０℃以下）であるものを用いると良い。また、ガラス基板は無アルカリガラス基板であることが好ましい。無アルカリガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。
【００２３】
なお、第１のベース基板１００としては、ガラス基板の他、セラミック基板、石英基板やサファイア基板などの絶縁体でなる絶縁性基板、珪素などの半導体材料でなる半導体基板、金属やステンレスなどの導電体でなる導電性基板などを用いることもできる。
【００２４】
本実施の形態においては示さないが、第１のベース基板１００の表面に絶縁層を形成しても良い。該絶縁層を設けることにより、第１のベース基板１００に半導体を汚染する元素（例えば、アルカリ金属やアルカリ土類金属などをいう。以下、単に「不純物」と呼ぶ。）が含まれている場合であっても、当該不純物が半導体層へ拡散することを防止できる。絶縁層は単層構造でも良いし積層構造でも良い。絶縁層を構成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムなどを挙げることができる。
【００２５】
なお、本明細書において、酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い物質であり、また、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い物質をいう。例えば、酸化窒化珪素とは、酸素が５０原子％以上７０原子％以下、窒素が０．５原子％以上１５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が０．１原子％以上１０原子％以下の範囲で含まれる物質とすることができる。また、窒化酸化珪素とは、酸素が５原子％以上３０原子％以下、窒素が２０原子％以上５５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が１０原子％以上２５原子％以下の範囲で含まれる物質とすることができる。但し、上記組成の範囲は、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）や、水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合のものである。また、構成元素の含有比率は、その合計が１００原子％を超えない値をとる。
【００２６】
次に、ボンド基板１１０を用意する（図１（Ｂ）参照）。ボンド基板１１０としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコンなどの第４属元素でなる半導体基板を用いることができる。もちろん、ガリウムヒ素、インジウムリンなどの化合物半導体でなる基板を用いてもよい。本実施の形態では、ボンド基板１１０として、単結晶シリコン基板を用いることとする。ボンド基板１１０のサイズや形状に制限は無いが、例えば、８インチ（２００ｍｍ）、１２インチ（３００ｍｍ）、１８インチ（４５０ｍｍ）といった円形の半導体基板を、矩形に加工して用いると良い。なお、本明細書において、単結晶とは、結晶構造が一定の規則性を持って形成されており、どの部分においても結晶軸が同じ方向を向いているものをいう。つまり、欠陥の多少については問わないものとする。
【００２７】
ボンド基板１１０を洗浄した後、ボンド基板１１０表面に絶縁層１１２を形成する。絶縁層１１２を設けない構成とすることもできるが、後のイオン照射の際のボンド基板１１０の汚染、ボンド基板１１０表面の損傷、ボンド基板１１０表面のエッチング等を防ぐためには、絶縁層１１２を設けることが好ましい。絶縁層１１２の厚さは１ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度にすると良い。
【００２８】
絶縁層１１２を構成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化ゲルマニウム、酸化窒化ゲルマニウム、窒化酸化ゲルマニウムなどの、珪素またはゲルマニウムを組成に含む絶縁材料を挙げることができる。また、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウムなどの金属の酸化物、窒化アルミニウムなどの金属の窒化物、酸化窒化アルミニウムなどの金属の酸化窒化物、窒化酸化アルミニウムなどの金属の窒化酸化物を用いてもよい。絶縁層１１２の形成方法としては、ＣＶＤ法、スパッタ法、ボンド基板１１０の酸化（又は窒化）による方法などがある。
【００２９】
次に、絶縁層１１２に、電界で加速されたイオンでなるイオンビーム１５０を照射し、ボンド基板１１０の表面から所定の深さの領域に、損傷領域１１４を形成する（図１（Ｃ）参照）。損傷領域１１４が形成される領域の深さは、イオンに与えるエネルギーとイオンビーム１５０の入射角によって制御することができる。ここで、損傷領域１１４は、イオンの平均侵入深さと同程度の深さの領域に形成されることになる。
【００３０】
上述の損傷領域１１４が形成される深さにより、ボンド基板１１０から分離される半導体層の厚さが決定される。本発明では、ボンド基板１１０から半導体層を分離する回数を低減するために、半導体層を厚く形成する必要がある。具体的には、分離された半導体層から、さらに複数の半導体層を分離することができるように損傷領域１１４を形成する。すなわち、損傷領域１１４において分離される半導体層の厚みは、最終的に要求される半導体層の厚みより十分に大きいものとなる。より具体的には、損傷領域１１４の深さはボンド基板１１０の表面から４００ｎｍ以上であり、好ましくは０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。なお、上記損傷領域１１４の深さは、ボンド基板１１０の再生可能回数や、ボンド基板１１０及び分離後の半導体層の平坦化処理における厚みの減少などを考慮して適宜設定することが可能である。本実施の形態においては、損傷領域１１４の深さが１．２μｍ程度となるようにイオンを照射する。
【００３１】
なお、分離される半導体層の厚さを大きくすることには、貼り合わせ不良による空孔（ボイドとも言う。）等の発生を抑制する効果があることを付記しておく。
【００３２】
イオンをボンド基板１１０に照射する際には、例えば、イオン注入装置やイオンドーピング装置などを用いることができる。イオン注入装置では、ソースガスを励起してイオンを生成し、生成されたイオンを質量分離して、所定の質量を有するイオンを被処理物に照射する。イオンドーピング装置は、プロセスガスを励起してイオンを生成し、生成されたイオンを質量分離せずに被処理物に照射する。なお、質量分離装置を備えているイオンドーピング装置では、イオン注入装置と同様に、質量分離を伴うイオンの照射を行うこともできる。
【００３３】
なお、生産性の観点からは、イオンドーピング装置を用いることが好ましいと言える。これは、イオンドーピング装置では質量分離を伴わないため、生じたイオンの全てを照射することが可能であり、また、質量分離を伴わないことにより、面状にイオンを照射することが可能となるためである。
【００３４】
イオン照射工程のソースガスには水素を含むガスを用いることができる。該ガスを用いることにより、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋などのイオンを生成することができる。ここで、損傷領域１１４は、ボンド基板の表面からある程度深い位置に形成しなくてはならないから、イオンをボンド基板の深くにまで到達させることが求められる。Ｈ２＋やＨ３＋は、ボンド基板表面との衝突によりＨやＨ＋に分離するという特徴を有しているため、上記ガスをソースガスとして用いる場合には、Ｈ＋の割合を高めることが好ましいと言える。Ｈ２＋やＨ３＋では、ＨやＨ＋に分離する際にその運動エネルギーが各粒子（ＨやＨ＋）に分配されることになり、損傷領域１１４が浅く形成される傾向となるためである。もちろん、イオンを深くにまで打ち込むことができれば、Ｈ＋の割合を高めることに特に限定して解釈する必要はない。
【００３５】
イオン照射工程のソースガスには水素を含むガスの他に、ヘリウムやアルゴンなどの希ガス、フッ素ガスや塩素ガスに代表されるハロゲンガス、フッ素化合物ガス（例えば、ＢＦ３）などのハロゲン化合物ガスから選ばれた一種または複数種類のガスを用いることができる。ソースガスにヘリウムを用いる場合には、Ｈｅ＋の割合が高いイオンビーム１５０を作り出すことができる。このようなイオンビーム１５０を用いることで、損傷領域１１４を効率よく形成することができる。
【００３６】
また、複数回のイオン照射工程を行うことで、損傷領域１１４を形成することもできる。この場合、イオン照射工程毎にソースガスを異ならせても良いし、同じソースガスを用いてもよい。例えば、ソースガスとして希ガスを用いてイオンを照射した後、水素を含むガスをソースガスとして用いてイオンを照射することができる。また、初めにハロゲンガス又はハロゲン化合物ガスを用いてイオン照射を行い、次に、水素ガスを含むガスを用いてイオン照射を行うこともできる。
【００３７】
上記の損傷領域１１４を形成した後、絶縁層１１２を除去し、新たに絶縁層１１６を形成する（図１（Ｄ）参照）。ここで、絶縁層１１２を除去するのは、上記のイオン照射の際に、絶縁層１１２が損傷する可能性が高いためである。なお、絶縁層１１２の損傷が問題とならない場合には絶縁層１１２を除去する必要はない。この場合、絶縁層１１２上に新たに絶縁層１１６を形成しても良いし、絶縁層１１６を形成しない構成としても良い。
【００３８】
絶縁層１１６を構成する材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化ゲルマニウム、酸化窒化ゲルマニウム、窒化酸化ゲルマニウムなどの、珪素またはゲルマニウムを組成に含む絶縁材料を挙げることができる。また、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウムなどの金属の酸化物、窒化アルミニウムなどの金属の窒化物、酸化窒化アルミニウムなどの金属の酸化窒化物、窒化酸化アルミニウムなどの金属の窒化酸化物を用いてもよい。絶縁層１１６の形成方法としては、ＣＶＤ法、スパッタ法、ボンド基板１１０の酸化（又は窒化）による方法などがある。なお、本実施の形態において、絶縁層１１６は単層構造で示しているが、本発明はこれに限定して解釈されない。２層以上の積層構造とすることもできる。
【００３９】
絶縁層１１６は、貼り合わせに係る層であるから、その表面は、高い平坦性を有することが好ましい。例えば、表面の算術平均粗さが０．６ｎｍ以下（好ましくは０．３ｎｍ以下）、二乗平均平方根粗さが０．７ｎｍ以下（好ましくは０．４ｎｍ以下）の層を形成する。このような絶縁層１１６としては、例えば、有機シランガスを用いて化学気相成長法により形成される酸化珪素膜を用いることができる。
【００４０】
以下では説明の便宜上、図１（Ｄ）に示す構造を基板１４０と呼ぶこととする。
【００４１】
その後、上記の第１のベース基板１００と基板１４０とを貼り合わせる（図１（Ｅ）参照）。具体的には、例えば、第１のベース基板１００及び基板１４０の表面を超音波洗浄（周波数が５０ｋＨｚ乃至５ＭＨｚの、いわゆるメガソニック洗浄を含む。）などの方法で洗浄し、親水基を付加する薬液（オゾン水や、アンモニア水と過酸化水素水（と水）との混合溶液など。その他の酸化剤でも良い。）を用いて処理した後、第１のベース基板１００の表面と基板１４０の表面（より具体的には、絶縁層１１６の表面）を密着させて圧力をかける。なお、第１のベース基板１００及び基板１４０の表面に施す処理としては、薬液処理以外にも、例えば酸素プラズマ処理などを挙げることができる。
【００４２】
なお、貼り合わせにはファン・デル・ワールス力や水素結合などが関与していると考えられているため、これらの貼り合わせに係るメカニズムを最大限に利用する方法を用いることが好ましい。例えば、上記のように、貼り合わせを行う前に、第１のベース基板１００及び基板１４０の表面に親水基を付加する薬液を用いた処理や、酸素プラズマ処理などを施すことにより、その表面を親水性にする方法がある。該処理によって、第１のベース基板１００及び基板１４０の表面に親水基が付加されるため、貼り合わせ界面に多数の水素結合を形成することができるようになる。つまり、貼り合わせの強度を向上させることができる。
【００４３】
なお、貼り合わせの際の雰囲気は、大気雰囲気、窒素雰囲気のような不活性雰囲気、酸素やオゾンを含む雰囲気、または減圧雰囲気とすることができる。不活性雰囲気中や、酸素やオゾンを含む雰囲気中で貼り合わせを行うことにより、第１のベース基板１００及び基板１４０の表面に付加された親水基を有効に利用した貼り合わせが可能である。一方で、減圧雰囲気において貼り合わせを行うことも可能である。この場合には、雰囲気中の汚染物による影響を低減することができるため、貼り合わせに係る界面を清浄に保つことができる。また、貼り合わせの際の空気の閉じ込めを低減することもできる。
【００４４】
次に、貼り合わせられた第１のベース基板１００及び基板１４０に対して加熱処理を施して、貼り合わせを強固なものとする。当該加熱処理は、可能な限り貼り合わせ直後（基板搬送前）に行うようにする。貼り合わせ後、加熱処理前に基板の搬送を行う場合には、第１のベース基板１００の撓みなどにより基板１４０が剥離する可能性が高くなるためである。
【００４５】
上記加熱温度は、第１のベース基板の耐熱温度以下、かつ、損傷領域における分離が生じない温度とする必要がある。例えば、１５０℃以上４５０℃以下、好ましくは２００℃以上４００℃以下とすることができる。処理時間は、好ましくは１分以上１０時間以下（より好ましくは３分以上３時間以下）であるが、処理速度と貼り合わせ強度との関係から最適な条件を適宜設定することができる。本実施の形態においては、２００℃、２時間の加熱処理を施すこととする。なお、基板の貼り合わせに係る領域にのみマイクロ波を照射することで、局所的に加熱することも可能である。
【００４６】
次に、基板１４０を絶縁層１１６及び半導体層１１８と、基板１２０とに分離する（図１（Ｆ）参照）。基板１４０の分離は、加熱処理により行う。該加熱処理の温度は、第１のベース基板１００の耐熱温度を目安にすることができる。例えば、第１のベース基板１００としてガラス基板を用いる場合には、加熱温度は４００℃以上６５０℃以下とすることが好ましい。ただし、短時間であれば、４００℃以上７００℃以下の加熱処理を行っても良い。なお、本実施の形態においては、６００℃、２時間の加熱処理を施すこととする。
【００４７】
上述のような加熱処理を施すことで、損傷領域１１４に形成された微小な空孔の体積変化が生じ、損傷領域１１４に亀裂が生ずる。その結果、損傷領域１１４に沿って基板１４０が分離する。絶縁層１１６は第１のベース基板１００と貼り合わせられているので、第１のベース基板１００上には分離された半導体層１１８が残存することになる。本実施の形態においては損傷領域１１４を１．２μｍ程度の深さに形成しているため、この段階において、半導体層１１８の膜厚は１．２μｍ以下程度となる。また、この加熱処理で、第１のベース基板１００と絶縁層１１６の接合界面が加熱されるため、接合界面に共有結合が形成され、第１のベース基板１００と絶縁層１１６の結合力が一層向上する。
【００４８】
上述のようにして形成された半導体層１１８の表面には、イオン照射工程や分離工程による欠陥が存在し、また、その平坦性が損なわれている。このように半導体層１１８中に欠陥が多い状態では、特性が低下し、また、本発明に特徴的な再度の貼り合わせが困難である。そのため、半導体層１１８の欠陥低減処理及び平坦化処理を行う。
【００４９】
本実施の形態において、半導体層１１８の欠陥低減及び平坦性向上は、エッチング処理、レーザ光の照射処理、加熱処理、研磨処理のいずれか一又は複数を用いて実現される。例えば、加熱処理及びレーザ光の照射処理を行った後、研磨処理を行うというような構成でも良い。
【００５０】
上記エッチング処理は、ドライエッチング処理としても良いし、ウェットエッチング処理であっても良い。エッチング処理により、半導体層１１８の平坦性を向上させることができる。
【００５１】
上記レーザ光の照射処理には、例えば、連続発振のレーザ（ＣＷレーザ）や、擬似的なＣＷレーザ（発振周波数が１０ＭＨｚ以上、好ましくは８０ＭＨｚ以上のパルス発振レーザ）などを用いることができる。具体的には、連続発振のレーザとして、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、ヘリウムカドミウムレーザ等を用いることができる。また擬似的なＣＷレーザとして、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのようなパルス発振レーザを用いることができる。このようなパルス発振レーザは、発振周波数を増加させると、連続発振レーザと同等に扱うことができる。該レーザ光の照射処理によって、半導体層１１８の欠陥を低減し、また、平坦性を向上させることができる。
【００５２】
上記加熱処理は、第１のベース基板１００の耐熱温度内の加熱処理であれば特に限定されない。例えば、本実施の形態のようにガラス基板を用いる場合には、６５０℃以下の温度条件にて行うことが好ましい。加熱処理によって、半導体層１１８の欠陥を低減することができる。なお、第１のベース基板１００として耐熱性の高い基板（例えば、単結晶シリコン基板など）を用いる場合には、高温の加熱処理（例えば８００℃以上１２００℃以下程度）によって半導体層１１８の平坦性を向上させることができる。
【００５３】
上記研磨処理では、例えば、半導体層１１８の表面の算術平均粗さが１ｎｍ以下（好ましくは０．５ｎｍ以下）、二乗平均平方根粗さが１．５ｎｍ以下（好ましくは１ｎｍ以下）となるように研磨を行うと良い。なお、研磨処理のみを用いる場合には、研磨量（厚さ）が数μｍと大きくなりがちであるから、上記いずれかの処理と組み合わせて用いることが好ましい。これにより、研磨量を０．５μｍ程度にまで低減することが可能である。
【００５４】
本実施の形態においては、エッチング処理の後、レーザ光の照射処理を行い、その後、研磨処理を行う構成とする。これにより、第１のベース基板１００上には、欠陥が低減し、表面の平坦性が向上した半導体層１２２が形成される（図１（Ｇ）参照）。なお、本実施の形態においては、半導体層１２２の膜厚は０．５μｍ程度である。
【００５５】
分離された基板１２０についても、上記半導体層１１８に対する処理と同様の処理を行う。これにより、欠陥が低減し、平坦性が向上した再生ボンド基板１６０が形成される（図１（Ｈ）参照）。再生ボンド基板１６０は、上記工程におけるボンド基板１１０として繰り返し用いることができる。
【００５６】
次に、半導体層１２２を用いて複数の半導体基板を形成する工程について説明する。はじめに、半導体層１２２の表面などを洗浄した後、半導体層１２２表面に絶縁層１２４を形成する（図２（Ａ）参照）。絶縁層１２４を設けない構成とすることもできるが、後のイオン照射の際の半導体層１２２の汚染、半導体層１２２表面の損傷、半導体層１２２表面のエッチング等を防ぐためには、絶縁層１２４を設けることが好ましい。なお、絶縁層１２４は、絶縁層１１２と同様にして形成することができるため、詳細については省略する。
【００５７】
次に、絶縁層１２４に、電界で加速されたイオンでなるイオンビーム１５２を照射し、半導体層１２２の表面から所定の深さの領域に、損傷領域１２６を形成する（図２（Ｂ）参照）。イオンビーム１５２の照射の詳細はイオンビーム１５０を照射する場合と同様であるため、ここでは省略する。なお、ここでは、損傷領域１２６の深さが２５０ｎｍ程度となるようにイオンを照射する。
【００５８】
イオン照射工程のソースガスとして水素を含むガスを用いる場合、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋などのイオンが生成されることになる。ここで、後に形成される半導体素子の特性を考えると、半導体層１２２から分離して形成される半導体層は薄いことが好ましいと言える。つまり、損傷領域１２６は、半導体層１２２の表面から浅い位置に形成すると良い。この場合には、Ｈ２＋やＨ３＋（特にＨ３＋）の割合を高めることが好ましい。もちろん、イオンを浅く打ち込むことができれば、Ｈ２＋やＨ３＋の割合を高めることに特に限定して解釈する必要はない。
【００５９】
上記の損傷領域１２６を形成した後、絶縁層１２４を除去し、新たに絶縁層１２８を形成する（図２（Ｃ）参照）。ここで、絶縁層１２４を除去するのは、上記のイオン照射の際に、絶縁層１２４が損傷する可能性が高いためである。なお、絶縁層１２４の損傷が問題とならない場合には絶縁層１２４を除去する必要はない。この場合、絶縁層１２４上に新たに絶縁層１２８を形成しても良いし、絶縁層１２８を形成しない構成としても良い。
【００６０】
絶縁層１２８の構成や材料、形成方法などは、絶縁層１１６と同様であるため、ここでは省略する。絶縁層１２８も貼り合わせに係る層であるから、その表面は、高い平坦性を有することが好ましい。このような高い平坦性を有する絶縁層１２８としては、例えば、有機シランガスを用いて化学気相成長法により形成される酸化珪素膜を用いることができる。
【００６１】
なお、以下では説明の便宜上、図２（Ｃ）に示す構造を基板１４２と呼ぶこととする。
【００６２】
次に、第２のベース基板１０２を用意する（図２（Ｄ）参照）。第２のベース基板１０２としては第１のベース基板１００と同様のものを用いることができるため、詳細は省略する。もちろん、第２の基板１０２として第１のベース基板１００と同様のものを用いることに限定する必要はない。
【００６３】
その後、第２のベース基板１０２と基板１４２とを貼り合わせる（図２（Ｅ）参照）。貼り合わせの詳細は、第１のベース基板１００と基板１４０の貼り合わせと同様であるため、ここでは省略する。
【００６４】
次に、貼り合わせられた第２のベース基板１０２及び基板１４２に対して加熱処理を施して、貼り合わせを強固なものとする。当該加熱処理は、可能な限り貼り合わせ直後（基板搬送前）に行うようにする。貼り合わせ後、加熱処理前に基板の搬送を行う場合には、第２のベース基板１０２の撓みなどにより基板１４２が剥離する可能性が高くなるためである。上記加熱処理の条件についても、第１のベース基板１００及び基板１４０の場合と同様であるため省略する。
【００６５】
次に、半導体層１２２を分離する（図示せず）。半導体層１２２の分離は、加熱処理により行う。該加熱処理の条件については、基板１４０の分離の条件と同様であるため省略する。
【００６６】
上述のような加熱処理を施すことで、損傷領域１２６に形成された微小な空孔の体積変化が生じ、損傷領域１２６に亀裂が生ずる。その結果、損傷領域１２６に沿って半導体層１２２が分離する。これにより、第１のベース基板１００上には分離された半導体層１２２の一部が配置され、第２のベース基板１０２上には分離された半導体層１２２の別の一部が配置されることになる。なお、ここでは損傷領域１２６を２５０ｎｍ程度の深さに形成しているため、この段階において、分離された半導体層の膜厚はそれぞれ２５０ｎｍ以下程度となる。また、分離の際の加熱処理で、第２のベース基板１０２と絶縁層１２８の結合力が一層向上する。
【００６７】
上述のようにして分離された半導体層の表面には、イオン照射工程や分離工程による欠陥が存在し、また、その平坦性が損なわれている。このため、該半導体層の欠陥低減処理及び平坦化処理を行う。欠陥低減処理及び平坦化処理は、半導体層１１８の欠陥低減処理や平坦性向上処理と同様に行うことができる。欠陥の低減と表面の平坦性向上を効果的に行うためには、特にレーザ光照射処理が好適である。
【００６８】
以上により、第１のベース基板１００上に半導体層１３０が形成された半導体基板１７０及び第２のベース基板１０２上に半導体層１３２が形成された半導体基板１７２が完成する（図２（Ｆ）及び図２（Ｇ）参照）。なお、本実施の形態において最終的に形成される半導体層１３０及び半導体層１３２の膜厚は、１００ｎｍ以下程度である。
【００６９】
上述のように、本実施の形態では、ボンド基板から分離される半導体層を厚くして、分離された一の半導体層から二つの半導体基板を作製している。これにより、ボンド基板の再生処理に係る負担を半減することができる。すなわち、ボンド基板を再生処理する際に必要な加熱処理や研磨処理等の回数を実質的に減らすことができるため、傷や割れなどの問題が生じる可能性を低下させることができる。つまり、一のボンド基板から多数の半導体基板を作製することができるため、半導体基板の作製コストを大幅に低減することができる。
【００７０】
また、ボンド基板の再生処理の回数が増加すると、ボンド基板から分離される半導体層の品質が低下するという問題が生じる。この問題は、加熱処理や研磨処理による欠陥の増加などに起因するものである。本発明ではボンド基板に施す再生処理の回数を低減することができるため、ボンド基板中の欠陥増加を最小限に抑制することができ、半導体層の品質を保った半導体基板を提供することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、一の半導体層を用いて二つの半導体基板を作製する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。一の半導体層を用いて３以上の半導体基板を作製しても良い。この場合には、ボンド基板から分離される半導体層をより厚く形成する必要が生じるが、ボンド基板の再生処理に係る負担をより一層低減することが可能である。すなわち、半導体基板の作製コストをより一層低減することが可能である。また、半導体層を厚く形成することにより、半導体層の貼り合わせ不良を低減し、半導体層中の欠陥や空孔の発生を抑制できるため、半導体層の品質を保つことができる。
【００７２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図３乃至図５を参照して、上述の半導体基板を用いた半導体装置の作製方法について説明する。ここでは、半導体装置の一例として複数のトランジスタ（薄膜トランジスタ）からなる半導体装置の作製方法について説明することとする。なお、以下において示すトランジスタを組み合わせて用いることで、様々な半導体装置を形成することができる。
【００７３】
図３（Ａ）は、実施の形態１により作製した半導体基板の断面図である。ただし、本実施の形態においては、実施の形態１における絶縁層１１６又は絶縁層１２８を２層構造とした場合について示している。
【００７４】
半導体層３００（実施の形態１における半導体層１３０及び半導体層１３２に対応）には、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという。）のしきい値電圧を制御するために、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物、若しくはリン、砒素などのｎ型不純物を添加しても良い。不純物を添加する領域、および添加する不純物の種類は、適宜変更することができる。例えば、ｎチャネル型ＴＦＴの形成領域にはｐ型不純物を添加し、ｐチャネル型ＴＦＴの形成領域にｎ型不純物を添加することができる。上述の不純物を添加する際には、ドーズ量が１×１０１５／ｃｍ２以上１×１０１７／ｃｍ２以下程度となるように行えばよい。その後、半導体層３００を島状に分離して、半導体層３０２、及び半導体層３０４を形成する（図３（Ｂ）参照）。
【００７５】
次に、半導体層３０２と半導体層３０４を覆うように、ゲート絶縁層３０６を形成する（図３（Ｃ）参照）。ここでは、プラズマＣＶＤ法を用いて、酸化珪素膜を単層で形成することとする。その他にも、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化珪素、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル等を含む膜を、単層構造又は積層構造で形成することによりゲート絶縁層３０６としても良い。
【００７６】
プラズマＣＶＤ法以外の作製方法としては、スパッタリング法や、高密度プラズマ処理による酸化または窒化による方法が挙げられる。高密度プラズマ処理は、例えば、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスと、酸素、酸化窒素、アンモニア、窒素、水素などガスの混合ガスを用いて行う。この場合、プラズマの励起をマイクロ波の導入により行うことで、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができる。このような高密度のプラズマで生成された酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）や窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場合もある）によって、半導体層の表面を酸化または窒化することにより、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、望ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の絶縁層を半導体層に接するように形成する。
【００７７】
上述した高密度プラズマ処理による半導体層の酸化または窒化は固相反応であるため、ゲート絶縁層３０６と半導体層３０２、ゲート絶縁層３０６と半導体層３０４の界面準位密度をきわめて低くすることができる。また、高密度プラズマ処理により半導体層を直接酸化または窒化することで、形成される絶縁層の厚さのばらつきを抑えることが出来る。また、半導体層が結晶性を有するため、高密度プラズマ処理を用いて半導体層の表面を固相反応で酸化させる場合であっても、結晶粒界における不均一な酸化を抑え、均一性が良く、界面準位密度の低いゲート絶縁層を形成することができる。このように、高密度プラズマ処理により形成された絶縁層をトランジスタのゲート絶縁層の一部または全部に用いることで、特性のばらつきを抑制することができる。
【００７８】
プラズマ処理による絶縁層の作製方法のより具体的な一例について説明する。亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を、アルゴン（Ａｒ）を用いて１倍以上３倍以下（流量比）に希釈し、１０Ｐａ以上３０Ｐａ以下の圧力下で３ｋＷ以上５ｋＷ以下のマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）電力を印加して、半導体層３０２と半導体層３０４の表面を酸化または窒化させる。この処理により１ｎｍ以上１０ｎｍ以下（好ましくは２ｎｍ以上６ｎｍ以下）のゲート絶縁層３０６の下層を形成する。さらに、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）とシラン（ＳｉＨ４）を導入し、１０Ｐａ以上３０Ｐａ以下の圧力下で３ｋＷ以上５ｋＷ以下のマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）電力を印加して気相成長法により酸化窒化シリコン膜を形成し、ゲート絶縁層３０６の上層とする。このように、固相反応と気相成長法を組み合わせてゲート絶縁層３０６を形成することにより界面準位密度が低く絶縁耐圧の優れたゲート絶縁層３０６を形成することができる。なお、この場合においてゲート絶縁層３０６は２層構造となる。
【００７９】
或いは、半導体層３０２と半導体層３０４を熱酸化させることで、ゲート絶縁層３０６を形成するようにしても良い。このような熱酸化を用いる場合には、耐熱性の比較的高いベース基板を用いることが好ましい。
【００８０】
なお、水素を含むゲート絶縁層３０６を形成し、その後、３５０℃以上４５０℃以下の温度による加熱処理を行うことで、ゲート絶縁層３０６中に含まれる水素を半導体層３０２及び半導体層３０４中に拡散させるようにしても良い。この場合、ゲート絶縁層３０６として、プラズマＣＶＤ法を用いた窒化シリコン又は窒化酸化シリコンを用いることができる。なお、プロセス温度は３５０℃以下とすると良い。このように、半導体層３０２及び半導体層３０４に水素を供給することで、半導体層３０２中、半導体層３０４中、ゲート絶縁層３０６と半導体層３０２の界面、及びゲート絶縁層３０６と半導体層３０４の界面における欠陥を効果的に低減することができる。
【００８１】
次に、ゲート絶縁層３０６上に導電層を形成した後、該導電層を所定の形状に加工（パターニング）することで、半導体層３０２と半導体層３０４の上方に電極３０８を形成する（図３（Ｄ）参照）。導電層の形成にはＣＶＤ法、スパッタリング法等を用いることができる。導電層は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等の材料を用いて形成することができる。また、上記金属を主成分とする合金材料を用いても良いし、上記金属を含む化合物を用いても良い。または、半導体に導電性を付与する不純物元素をドーピングした多結晶珪素など、半導体材料を用いて形成しても良い。
【００８２】
本実施の形態では電極３０８を単層の導電層で形成しているが、本発明の半導体装置は該構成に限定されない。電極３０８は積層された複数の導電層で形成されていても良い。２層構造とする場合には、例えば、モリブデン膜、チタン膜、窒化チタン膜等を下層に用い、上層にはアルミニウム膜などを用いればよい。３層構造の場合には、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や、チタン膜とアルミニウム膜とチタン膜の積層構造などを採用するとよい。
【００８３】
なお、電極３０８を形成する際に用いるマスクは、酸化珪素や窒化酸化珪素等の材料を用いて形成してもよい。この場合、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜等をパターニングしてマスクを形成する工程が加わるが、レジスト材料と比較して、エッチング時におけるマスクの膜減りが少ないため、より正確な形状の電極３０８を形成することができる。また、マスクを用いずに、液滴吐出法を用いて選択的に電極３０８を形成しても良い。ここで、液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を吐出または噴出することで所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。
【００８４】
また、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節し、所望のテーパー形状を有するように導電層をエッチングすることで、電極３０８を形成することもできる。また、テーパー形状は、マスクの形状によって制御することもできる。なお、エッチング用ガスとしては、塩素、塩化硼素、塩化珪素もしくは四塩化炭素などの塩素系ガス、四弗化炭素、弗化硫黄もしくは弗化窒素などのフッ素系ガス又は酸素などを適宜用いることができる。
【００８５】
次に、電極３０８をマスクとして、一導電型を付与する不純物元素を半導体層３０２、半導体層３０４に添加する（図４（Ａ）参照）。本実施の形態では、半導体層３０２にｎ型を付与する不純物元素（例えばリンまたはヒ素）を、半導体層３０４にｐ型を付与する不純物元素（例えばボロン）を添加する。なお、ｎ型を付与する不純物元素を半導体層３０２に添加する際には、ｐ型の不純物が添加される半導体層３０４はマスク等で覆い、ｎ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。また、ｐ型を付与する不純物元素を半導体層３０４に添加する際には、ｎ型の不純物が添加される半導体層３０２はマスク等で覆い、ｐ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。又は、半導体層３０２及び半導体層３０４に、ｐ型を付与する不純物元素又はｎ型を付与する不純物元素の一方を添加した後、一方の半導体層のみに、より高い濃度でｐ型を付与する不純物元素又はｎ型を付与する不純物元素の他方を添加するようにしても良い。上記不純物の添加により、半導体層３０２に不純物領域３１０、半導体層３０４に不純物領域３１２が形成される。
【００８６】
次に、電極３０８の側面にサイドウォール３１４を形成する（図４（Ｂ）参照）。サイドウォール３１４は、例えば、ゲート絶縁層３０６及び電極３０８を覆うように新たに絶縁層を形成し、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより、該絶縁層を部分的にエッチングすることで形成することができる。なお、上記の異方性エッチングにより、ゲート絶縁層３０６を部分的にエッチングしても良い。サイドウォール３１４を形成するための絶縁層としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、有機材料などを含む膜を、単層構造又は積層構造で形成すれば良い。本実施の形態では、膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する。また、エッチングガスとしては、ＣＨＦ３とヘリウムの混合ガスを用いることができる。なお、サイドウォール３１４を形成する工程は、これらに限定されるものではない。
【００８７】
次に、ゲート絶縁層３０６、電極３０８及びサイドウォール３１４をマスクとして、半導体層３０２、半導体層３０４に一導電型を付与する不純物元素を添加する（図４（Ｃ）参照）。なお、半導体層３０２、半導体層３０４には、それぞれ先の工程で添加した不純物元素と同じ導電型の不純物元素をより高い濃度で添加する。なお、ｎ型を付与する不純物元素を半導体層３０２に添加する際には、ｐ型の不純物が添加される半導体層３０４はマスク等で覆い、ｎ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。また、ｐ型を付与する不純物元素を半導体層３０４に添加する際には、ｎ型の不純物が添加される半導体層３０２はマスク等で覆い、ｐ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。
【００８８】
上記不純物元素の添加により、半導体層３０２に、一対の高濃度不純物領域３１６と、一対の低濃度不純物領域３１８と、チャネル形成領域３２０とが形成される。また、上記不純物元素の添加により、半導体層３０４に、一対の高濃度不純物領域３２２と、一対の低濃度不純物領域３２４と、チャネル形成領域３２６とが形成される。高濃度不純物領域３１６、高濃度不純物領域３２２はソース又はドレインとして機能し、低濃度不純物領域３１８、低濃度不純物領域３２４はＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域として機能する。
【００８９】
なお、半導体層３０２上に形成されたサイドウォール３１４と、半導体層３０４上に形成されたサイドウォール３１４は、キャリアが移動する方向（いわゆるチャネル長に平行な方向）の長さが同じになるように形成しても良いが、異なるように形成しても良い。ｐチャネル型トランジスタとなる半導体層３０４上のサイドウォール３１４の長さは、ｎチャネル型トランジスタとなる半導体層３０２上のサイドウォール３１４の長さよりも大きくすると良い。なぜならば、ｐチャネル型トランジスタにおいてソース及びドレインを形成するために注入されるボロンは拡散しやすく、短チャネル効果を誘起しやすいためである。ｐチャネル型トランジスタにおいて、サイドウォール３１４の長さをより大きくすることで、ソース及びドレインに高濃度のボロンを添加することが可能となり、ソース及びドレインを低抵抗化することができる。
【００９０】
ソース及びドレインをさらに低抵抗化するために、半導体層３０２及び半導体層３０４の一部をシリサイド化したシリサイド層を形成しても良い。シリサイド化は、半導体層に金属を接触させ、加熱処理（例えば、ＧＲＴＡ法、ＬＲＴＡ法等）により、半導体層中の珪素と金属とを反応させて行う。シリサイド層としては、コバルトシリサイド又はニッケルシリサイドを用いれば良い。半導体層３０２や半導体層３０４が薄い場合には、半導体層３０２、半導体層３０４の底部までシリサイド反応を進めても良い。シリサイド化に用いることができる金属材料としては、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、Ｈａ（ハフニウム）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、ネオジム（Ｎｂ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等が挙げられる。また、レーザ光の照射などによってもシリサイド層を形成することができる。
【００９１】
上述の工程により、ｎチャネル型トランジスタ３２８及びｐチャネル型トランジスタ３３０が形成される。なお、図４（Ｃ）に示す段階では、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層は形成されていないが、これらのソース電極又はドレイン電極として機能する導電層を含めてトランジスタと呼ぶこともある。
【００９２】
次に、ｎチャネル型トランジスタ３２８、ｐチャネル型トランジスタ３３０を覆うように絶縁層３３２を形成する（図４（Ｄ）参照）。絶縁層３３２は必ずしも設ける必要はないが、絶縁層３３２を形成することで、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの不純物がｎチャネル型トランジスタ３２８、ｐチャネル型トランジスタ３３０に侵入することを防止できる。具体的には、絶縁層３３２を、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどの材料を用いて形成するのが望ましい。本実施の形態では、膜厚６００ｎｍ程度の窒化酸化珪素膜を、絶縁層３３２として用いる。この場合、上述の水素化の工程は、該窒化酸化珪素膜形成後に行っても良い。なお、本実施の形態においては、絶縁層３３２を単層構造としているが、積層構造としても良いことはいうまでもない。例えば、２層構造とする場合には、酸化窒化珪素膜と窒化酸化珪素膜との積層構造とすることができる。
【００９３】
次に、ｎチャネル型トランジスタ３２８、ｐチャネル型トランジスタ３３０を覆うように、絶縁層３３２上に絶縁層３３４を形成する。絶縁層３３４は、ポリイミド、アクリル、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いて形成するとよい。また、上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ等を用いることもできる。ここで、シロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキル基、芳香族炭化水素から選ばれる一を有していても良い。なお、これらの材料で形成される絶縁層を複数積層させることで、絶縁層３３４を形成しても良い。
【００９４】
絶縁層３３４の形成には、その材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＳＯＧ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。
【００９５】
次に、半導体層３０２と半導体層３０４の一部が露出するように絶縁層３３２及び絶縁層３３４にコンタクトホールを形成する。そして、該コンタクトホールを介して半導体層３０２と半導体層３０４に接する導電層３３６、導電層３３８を形成する（図５（Ａ）参照）。導電層３３６及び導電層３３８は、トランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する。なお、本実施の形態においては、コンタクトホール開口時のエッチングに用いるガスとしてＣＨＦ３とＨｅの混合ガスを用いたが、これに限定されるものではない。
【００９６】
導電層３３６、導電層３３８は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により形成することができる。具体的には、導電層３３６、導電層３３８として、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）等を用いることができる。また、上記材料を主成分とする合金を用いても良いし、上記材料を含む化合物を用いても良い。また、導電層３３６、導電層３３８は、単層構造としても良いし、積層構造としても良い。
【００９７】
アルミニウムを主成分とする合金の例としては、アルミニウムを主成分として、ニッケルを含むものを挙げることができる。また、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素または珪素の一方または両方を含むものを挙げることができる。アルミニウムやアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）は抵抗値が低く、安価であるため、導電層３３６、導電層３３８を形成する材料として適している。特に、アルミニウムシリコンは、パターニングの際のレジストベークによるヒロックの発生を抑制することができるため好ましい。また、珪素の代わりに、アルミニウムに０．５％程度のＣｕを混入させた材料を用いても良い。
【００９８】
導電層３３６、導電層３３８を積層構造とする場合には、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造などを採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデンまたはモリブデンの窒化物などを用いて形成された膜である。バリア膜の間にアルミニウムシリコン膜を挟むように導電層を形成すると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生をより一層防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンを用いてバリア膜を形成すると、半導体層３０２と半導体層３０４上に薄い酸化膜が形成されていたとしても、バリア膜に含まれるチタンが該酸化膜を還元し、導電層３３６と半導体層３０２、及び導電層３３８と半導体層３０４のコンタクトを良好なものとすることができる。また、バリア膜を複数積層するようにして用いても良い。その場合、例えば、導電層３３６、導電層３３８を、下層からチタン、窒化チタン、アルミニウムシリコン、チタン、窒化チタンのように、５層構造又はそれ以上の積層構造とすることもできる。
【００９９】
また、導電層３３６、導電層３３８として、ＷＦ６ガスとＳｉＨ４ガスから化学気相成長法で形成したタングステンシリサイドを用いても良い。また、ＷＦ６を水素還元して形成したタングステンを、導電層３３６、導電層３３８として用いても良い。
【０１００】
なお、導電層３３６はｎチャネル型トランジスタ３２８の高濃度不純物領域３１６に接続されている。導電層３３８はｐチャネル型トランジスタ３３０の高濃度不純物領域３２２に接続されている。
【０１０１】
図５（Ｂ）に、図５（Ａ）に示したｎチャネル型トランジスタ３２８及びｐチャネル型トランジスタ３３０の平面図を示す。ここで、図５（Ｂ）のＭ−Ｎにおける断面が図５（Ａ）に対応している。ただし、図５（Ｂ）においては、簡単のため、導電層３３６、導電層３３８、絶縁層３３２、絶縁層３３４等を省略している。
【０１０２】
なお、本実施の形態においては、ｎチャネル型トランジスタ３２８とｐチャネル型トランジスタ３３０が、それぞれゲート電極として機能する電極３０８を１つずつ有する場合を例示しているが、本発明は該構成に限定されない。本発明で作製されるトランジスタは、ゲート電極として機能する電極を複数有し、なおかつ該複数の電極が電気的に接続されているマルチゲート構造を有していても良い。
【０１０３】
本実施の形態では、ボンド基板の再利用回数を向上した半導体基板を用いて半導体装置（トランジスタ）を作製している。このため、作製コストを十分に低減した安価な半導体装置を提供することができる。また、ボンド基板から分離される半導体層を厚くすることにより、半導体基板の作製工程における貼り合わせ不良を低減することができるため、これを用いて信頼性が高く高性能な半導体装置を提供することが可能となる。
【０１０４】
本実施の形態は、実施の形態１と組み合わせて用いることができる。
【０１０５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２において作製した半導体装置を用いた電子機器について、図６及び図７を参照して説明する。
【０１０６】
半導体装置を用いて作製される電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。
【０１０７】
なお、本発明の半導体基板を用いた半導体装置は、電子機器中の表示部（画素部や駆動回路部を含む）やＣＰＵ、メモリなどに適用される。
【０１０８】
図６（Ａ）はテレビ受像器又はパーソナルコンピュータのモニタである。筺体６０１、支持台６０２、表示部６０３、スピーカー部６０４、ビデオ入力端子６０５等を含む。表示部６０３には、本発明の半導体装置が用いられている。本発明により、信頼性が高く高性能なテレビ受像器又はパーソナルコンピュータのモニタを低価格に提供することができる。
【０１０９】
図６（Ｂ）はデジタルカメラである。本体６１１の正面部分には受像部６１３が設けられており、本体６１１の上面部分にはシャッターボタン６１６が設けられている。また、本体６１１の背面部分には、表示部６１２、操作キー６１４、及び外部接続ポート６１５が設けられている。表示部６１２、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）等に本発明の半導体装置が用いられている。本発明により、信頼性が高く高性能なデジタルカメラを低価格に提供することができる。
【０１１０】
図６（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータである。本体６２１には、キーボード６２４、外部接続ポート６２５、ポインティングデバイス６２６が設けられている。また、本体６２１には、表示部６２３を有する筐体６２２が取り付けられている。表示部６２３、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）等に本発明の半導体装置が用いられている。本発明により、信頼性が高く高性能なノート型パーソナルコンピュータを低価格に提供することができる。
【０１１１】
図６（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体６３１、表示部６３２、スイッチ６３３、操作キー６３４、赤外線ポート６３５等を含む。表示部６３２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部６３２、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）等に本発明の半導体装置が用いられている。本発明により、信頼性が高く高性能なモバイルコンピュータを低価格に提供することができる。
【０１１２】
図６（Ｅ）は画像再生装置である。本体６４１には、表示部Ｂ６４４、記録媒体読み込み部６４５及び操作キー６４６が設けられている。また、本体６４１には、スピーカー部６４７及び表示部Ａ６４３を有する筐体６４２が取り付けられている。表示部Ａ６４３及び表示部Ｂ６４４、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）等に本発明の半導体装置が用いられている。本発明により、信頼性が高く高性能な画像再生装置を低価格に提供することができる。
【０１１３】
図６（Ｆ）は電子書籍である。本体６５１には操作キー６５３が設けられている。また、本体６５１には複数の表示部６５２が取り付けられている。表示部６５２、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）等に本発明の半導体装置が用いられている。本発明により、信頼性が高く高性能な電子書籍を低価格に提供することができる。
【０１１４】
図６（Ｇ）はビデオカメラであり、本体６６１には外部接続ポート６６４、リモコン受信部６６５、受像部６６６、バッテリー６６７、音声入力部６６８、操作キー６６９が設けられている、また、本体６６１には、表示部６６２を有する筐体６６３が取り付けられている。表示部６６２、受光素子（図示せず）、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）等に本発明の半導体装置が用いられている。本発明により、信頼性が高く高性能なビデオカメラを低価格に提供することができる。
【０１１５】
図６（Ｈ）は携帯電話であり、本体６７１、筐体６７２、表示部６７３、音声入力部６７４、音声出力部６７５、操作キー６７６、外部接続ポート６７７、アンテナ６７８等を含む。表示部６７３、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）等に本発明の半導体装置が用いられている。本発明により、信頼性が高く高性能な携帯電話を低価格で提供することができる。
【０１１６】
図７は、電話としての機能と、情報端末としての機能を併せ持った携帯電子機器７００の構成の一例である。ここで、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は背面図、図７（Ｃ）は展開図である。携帯電子機器７００は、電話と情報端末の双方の機能を備えており、音声通話以外にも様々なデータ処理が可能な、いわゆるスマートフォンと呼ばれる電子機器である。
【０１１７】
携帯電子機器７００は、筐体７０１及び筐体７０２で構成されている。筐体７０１は、表示部７１１、スピーカー７１２、マイクロフォン７１３、操作キー７１４、ポインティングデバイス７１５、カメラ用レンズ７１６、外部接続端子７１７等を備え、筐体７０２は、キーボード７２１、外部メモリスロット７２２、カメラ用レンズ７２３、ライト７２４、イヤフォン端子７２５等を備えている。また、アンテナは筐体７０１内部に内蔵されている。上記構成に加えて、非接触ＩＣチップ、小型記録装置等を内蔵していてもよい。
【０１１８】
表示部７１１、受光素子（図示せず）、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）等に本発明の半導体装置が組み込まれている。なお、表示部７１１に表示される映像（及びその表示方向）は、携帯電子機器７００の使用形態に応じて様々に変化する。また、表示部７１１と同一面にカメラ用レンズ７１６を備えているため、映像を伴う音声通話（いわゆるテレビ電話）が可能である。なお、スピーカー７１２及びマイクロフォン７１３は音声通話に限らず、録音、再生等に用いることが可能である。カメラ用レンズ７２３（及び、ライト７２４）を用いて静止画及び動画の撮影を行う場合には、表示部７１１はファインダーとして用いられることになる。操作キー７１４は、電話の発信・着信、電子メール等の簡単な情報入力、画面のスクロール、カーソル移動等に用いられる。
【０１１９】
重なり合った筐体７０１と筐体７０２（図７（Ａ））は、スライドし、図７（Ｃ）のように展開し、情報端末として使用できる。この場合には、キーボード７２１、ポインティングデバイス７１５を用いた円滑な操作が可能である。外部接続端子７１７はＡＣアダプタやＵＳＢケーブル等の各種ケーブルと接続可能であり、充電やコンピュータ等とのデータ通信を可能にしている。また、外部メモリスロット７２２に記録媒体を挿入し、より大容量のデータの保存及び移動に対応できる。上記機能に加えて、赤外線などの電磁波を用いた無線通信機能や、テレビ受信機能等を有していても良い。本発明により、信頼性が高く高性能な携帯電子機器を低価格に提供することができる。
【０１２０】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。なお、本実施の形態は、実施の形態１及び実施の形態２と組み合わせて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】半導体基板の製造方法について説明する図である。
【図２】半導体基板の製造方法について説明する図である。
【図３】半導体装置の作製工程を示す図である。
【図４】半導体装置の作製工程を示す図である。
【図５】半導体装置の平面図及び断面図である。
【図６】半導体装置を用いた電子機器を示す図である。
【図７】半導体装置を用いた電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１００    ベース基板
１０２    ベース基板
１１０    ボンド基板
１１２    絶縁層
１１４    損傷領域
１１６    絶縁層
１１８    半導体層
１２０    基板
１２２    半導体層
１２４    絶縁層
１２６    損傷領域
１２８    絶縁層
１３０    半導体層
１３２    半導体層
１４０    基板
１４２    基板
１５０    イオンビーム
１５２    イオンビーム
１６０    再生ボンド基板
１７０    半導体基板
１７２    半導体基板
３００    半導体層
３０２    半導体層
３０４    半導体層
３０６    ゲート絶縁層
３０８    電極
３１０    不純物領域
３１２    不純物領域
３１４    サイドウォール
３１６    高濃度不純物領域
３１８    低濃度不純物領域
３２０    チャネル形成領域
３２２    高濃度不純物領域
３２４    低濃度不純物領域
３２６    チャネル形成領域
３２８    ｎチャネル型トランジスタ
３３０    ｐチャネル型トランジスタ
３３２    絶縁層
３３４    絶縁層
３３６    導電層
３３８    導電層
６０１    筺体
６０２    支持台
６０３    表示部
６０４    スピーカー部
６０５    ビデオ入力端子
６１１    本体
６１２    表示部
６１３    受像部
６１４    操作キー
６１５    外部接続ポート
６１６    シャッターボタン
６２１    本体
６２２    筐体
６２３    表示部
６２４    キーボード
６２５    外部接続ポート
６２６    ポインティングデバイス
６３１    本体
６３２    表示部
６３３    スイッチ
６３４    操作キー
６３５    赤外線ポート
６４１    本体
６４２    筐体
６４３    表示部Ａ
６４４    表示部Ｂ
６４５    記録媒体読み込み部
６４６    操作キー
６４７    スピーカー部
６５１    本体
６５２    表示部
６５３    操作キー
６６１    本体
６６２    表示部
６６３    筐体
６６４    外部接続ポート
６６５    リモコン受信部
６６６    受像部
６６７    バッテリー
６６８    音声入力部
６６９    操作キー
６７１    本体
６７２    筐体
６７３    表示部
６７４    音声入力部
６７５    音声出力部
６７６    操作キー
６７７    外部接続ポート
６７８    アンテナ
７００    携帯電子機器
７０１    筐体
７０２    筐体
７１１    表示部
７１２    スピーカー
７１３    マイクロフォン
７１４    操作キー
７１５    ポインティングデバイス
７１６    カメラ用レンズ
７１７    外部接続端子
７２１    キーボード
７２２    外部メモリスロット
７２３    カメラ用レンズ
７２４    ライト
７２５    イヤフォン端子
【図１】
2009212387.tif 000003
【図２】
2009212387.tif 000004
【図３】
2009212387.tif 000005
【図４】
2009212387.tif 000006
【図５】
2009212387.tif 000007
【図６】
2009212387.tif 000008
【図７】
2009212387.tif 000009