(57)【要約】【課題】半導体集積回路に用いる絶縁膜として、膜厚が薄くとも信頼性を確保することができる絶縁膜の作製方法を提供することを課題とする。特に、ガラス等の大面積化が可能な絶縁表面を有する基板上に低い基板温度で高品質の絶縁膜を提供することを課題とする。【解決手段】チャンバーにモノシランガス（ＳｉＨ４）と亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と希ガスを導入し、１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力下で高密度プラズマを発生させてガラス等の絶縁表面を有する基板上に絶縁膜を形成する。その後、モノシランガスの供給を停止し、大気に曝すことなく亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と希ガスとを導入して絶縁膜表面にプラズマ処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面を有する基板上に、モノシランガス及び亜酸化窒素を材料ガスとして絶縁膜を形成し、該絶縁膜に亜酸化窒素のプラズマ処理を行う半導体装置の作製方法。
【請求項２】
絶縁表面を有する基板上に、半導体層を形成し、
モノシランガス及び亜酸化窒素を材料ガスとして前記半導体層を覆う絶縁膜を形成し、該絶縁膜に亜酸化窒素のプラズマ処理を行い、
前記絶縁膜を介して前記半導体層に一導電型を付与する不純物元素を添加し、
前記絶縁膜上に金属電極を形成し、
前記一導電型を付与する不純物元素が添加された半導体層及び金属電極を一対の電極とし、前記絶縁膜を誘電体とする容量素子を有する半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項２において、前記半導体層の形成は、前記絶縁表面を有する基板上に成膜された非晶質半導体膜に対してレーザ光を照射する半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項２において、前記半導体層の形成は、半導体基板から分離させた半導体層を前記絶縁表面を有する基板上に固定した後、選択的にエッチングして前記半導体層を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一において、前記一導電型を付与する不純物元素はボロンである半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項２乃至４のいずれか一において、前記一導電型を付与する不純物元素はリンである半導体装置の作製方法。
【請求項７】
絶縁表面を有する基板上に、第１の半導体層及び第２の半導体層を形成し、
モノシランガス及び亜酸化窒素を材料ガスとして前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層を覆う絶縁膜を形成し、該絶縁膜に亜酸化窒素のプラズマ処理を行い、
前記絶縁膜を介して前記第１の半導体層に一導電型を付与する不純物元素を添加し、
前記第１の半導体層と重なる絶縁膜上に金属電極と、前記第２の半導体層と重なる絶縁膜上にゲート電極とを形成し、
前記金属電極およびゲート電極を覆う層間絶縁膜を形成し、
前記層間絶縁膜上に前記第２の半導体層と電気的に接続するソース電極及びドレイン電極を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項７において、前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層の形成は、前記絶縁表面を有する基板上に成膜された非晶質半導体膜に対してレーザ光を照射する半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項７において、前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層の形成は、半導体基板から分離させた半導体層を前記絶縁表面を有する基板上に固定した後、選択的にエッチングして前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層を形成する半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一において、前記第１の半導体層と、前記絶縁膜と、前記金属電極は、少なくとも一部が重なっており、重なっている部分は容量素子を形成する半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置や、有機発光素子を有する発光表示装置や、アンテナを搭載する無線チップや、受光素子などを部品として搭載した電子機器に関する。
【０００２】
なお、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し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。今後、薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用されることが予想され、半導体装置の小型化または高性能化の要求に伴い、より微細な構造を有する薄膜トランジスタの開発が求められている。
【０００４】
微細な構造を有する薄膜トランジスタを作製するためには、ゲート電極やソース配線またはドレイン配線等の導電膜だけでなく、ゲート絶縁膜で代表される絶縁膜の薄膜化が望まれる。
【０００５】
薄膜トランジスタを組み込んだ集積回路を電子機器に搭載する場合、例えば液晶パネルの画素部においては液晶のモードにもよるが５Ｖ〜１０Ｖの駆動電圧が用いられるため、画素部に配置される薄膜トランジスタには５Ｖ〜１０Ｖの駆動電圧で動作するに適した構造とすることが望ましいとされている。
【０００６】
さらに、液晶表示装置の低電力化を図る一つの方法として、駆動電圧を小さくすることが挙げられる。低電圧動作でも薄膜トランジスタの駆動能力が低下しないように薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を薄くすることが挙げられる。
【０００７】
膜厚の薄いゲート絶縁膜の作製方法として、熱酸化法による酸化膜形成方法を挙げることができるが、熱酸化は高温の加熱処理であるため、基板としてガラス基板を用いる場合には、熱酸化の際の加熱温度は、ガラス基板の融点を超えてしまう。また、熱酸化は、半導体層の一部を酸化させるため、半導体層の薄膜化に繋がってしまい、半導体層が非常に薄い場合には、半導体層が消失する恐れがある。
【０００８】
薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を薄くすると、スイッチングに必要な電圧を小さくすることができる一方、薄膜トランジスタの耐圧が低下する恐れがあった。
【０００９】
従って、薄膜トランジスタの信頼性を確保するためには、ゲート絶縁膜の厚さをある程度大きく確保することが必要であった。従来の集積回路を搭載する電気機器は、信頼性が最優先されるため、ある程度厚いゲート絶縁膜を用いている。
【００１０】
液晶表示装置に限らず、有機発光素子を有する発光表示装置や、アンテナを搭載する無線チップや、受光素子においても信頼性を確保するためにゲート絶縁膜等の絶縁膜の厚さをある程度大きく確保することが必要であるという同様の問題があった。
【００１１】
ガラス等の絶縁表面を有する基板上に形成された半導体膜または絶縁膜に対して高周波を用いたプラズマ処理を行うことによって緻密な絶縁膜を形成する方法が特許文献１に開示されている。
【００１２】
また、アクティブマトリクス表示装置において、回路の集積度を高めるため、絶縁膜を誘電体として半導体薄膜と容量線とで構成し、キャパシタの半導体薄膜が、画素電極に接続されている薄膜トランジスタのチャネル形成領域と同じ半導体薄膜であるキャパシタが特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−３３２６３４
【特許文献２】特開平１１−１２１７６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
トランジスタやキャパシタなどの半導体素子に用いる絶縁膜に対する高耐圧化の要求は高まるばかりで、さらなる膜特性の向上が求められている。例えば、トランジスタのゲート絶縁膜を薄くすると、耐圧が低下し、ゲート絶縁膜の絶縁破壊をまねく恐れがある。
【００１５】
また、キャパシタにおいても、誘電体となる絶縁膜を薄くすると狭い電極面積で高い容量値を確保できる一方、電圧を印加することによってリーク電流が大きく流れ、キャパシタそのものが破壊されて機能しなくなる恐れがある。
【００１６】
このように、トランジスタやキャパシタなどの半導体素子に用いられている絶縁膜は薄膜化し、且つ、高い信頼性を実現することが望まれている。
【００１７】
従来の平行平板型のプラズマ処理装置やスパッタ装置を用いて薄い膜厚で形成した絶縁膜は、膜の内部に欠陥を有し、膜質が十分でないため、リーク電流の増大や、短絡等の恐れがある。
【００１８】
半導体集積回路に用いる絶縁膜として、膜厚が薄くとも信頼性を確保することができる絶縁膜の作製方法を提供することを課題の一とする。特に、ガラス等の大面積化が可能な絶縁表面を有する基板上に低い基板温度で高品質の絶縁膜を提供することを課題の一とする。
【００１９】
また、誘電体となる絶縁膜が薄いキャパシタと薄膜トランジスタとを同一ガラス基板上に有する半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
チャンバーに材料ガスとしてモノシランガス（ＳｉＨ４）と亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と希ガスを導入し、１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力下で高密度プラズマを発生させてガラス等の絶縁表面を有する基板上に絶縁膜を形成する。その後、モノシランガスの供給を停止し、大気に曝すことなく亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と希ガスとを導入して絶縁膜表面にプラズマ処理を行う。少なくとも亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と希ガスとを導入して絶縁膜表面に行われるプラズマ処理は、絶縁膜の成膜より後に行う。上記プロセス順序を経た絶縁膜は、膜厚が薄く、例えば１００ｎｍ未満であっても信頼性を確保することができる絶縁膜である。
【００２１】
絶縁膜の形成は、高密度プラズマ装置により行う。ここでは、高密度プラズマ装置は、１×１０１１／ｃｍ３以上のプラズマ密度を達成できる装置を指している。例えば、３ｋＷ〜６ｋＷのマイクロ波電力を印加してプラズマを発生させて、絶縁膜の成膜を行う。
【００２２】
絶縁膜の形成の際、チャンバーに導入するモノシランガス（ＳｉＨ４）と亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）との流量比は、１：１０から１：２００の範囲とする。また、チャンバーに導入する希ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどを用いることができるが、中でも安価であるアルゴンを用いることが好ましい。
【００２３】
また、高密度プラズマ装置により得られた絶縁膜は、一定した厚さの膜形成ができるため段差被覆性に優れている。また、高密度プラズマ装置により得られる絶縁膜は、薄い膜の厚みを精密に制御することができる。
【００２４】
上記プロセス順序を経た絶縁膜は、従来の平行平板型のプラズマＣＶＤ装置で得られる絶縁膜とは大きく異なっており、同じエッチャントを用いてエッチング速度を比較した場合において、従来の平行平板型のプラズマＣＶＤ装置で得られる絶縁膜の１０％以上または２０％以上遅く、上記作製方法で得られる絶縁膜は緻密な膜と言える。
【００２５】
また、ガラス等の絶縁表面を有する基板上に半導体膜を形成し、該半導体膜上に高密度プラズマ装置により絶縁膜を形成した後、大気に曝すことなく亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と希ガスとを導入して絶縁膜表面にプラズマ処理を行う。その後、絶縁膜を介して半導体膜に一導電型を付与する不純物元素を添加する。その後、絶縁膜上に金属電極を形成して容量素子を形成する。
【００２６】
一導電型を付与する不純物元素はｐ型の不純物元素であるボロンを用いる。ボロンは、原子半径が小さいため、絶縁膜にほとんどダメージを与えることなく絶縁膜を通過させて半導体膜に添加させることができる。従って、得られる容量素子は、絶縁膜が薄い膜厚であっても高い耐圧を実現することができる。
【００２７】
また、上記方法によって得られる半導体装置も特徴を有しており、その構成は、同一基板上に薄膜トランジスタと容量とを有し、容量は、絶縁膜を誘電体とし、金属電極と、半導体に一導電型を付与する不純物元素を含む半導体層とを一対の電極として有し、容量の絶縁膜は、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜とほぼ同じ膜厚であることを特徴とする半導体装置である。
【００２８】
例えば、得られた絶縁膜を液晶表示装置のスイッチング素子である薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として用いることによって、ゲート絶縁膜の膜厚が３０ｎｍであっても、信頼性を確保することができる。さらに得られた絶縁膜を誘電体とし、一対の電極の一方を導電型が付与された半導体膜とし、液晶表示装置の保持容量として用いた場合であっても、信頼性を確保することができる。液晶表示装置の１画素あたりの保持容量は、例えば、約２ｐＦ〜約５ｐＦであり、ゲート絶縁膜の膜厚を薄く、且つ品質を向上させることで、容量値を増大することができるために保持容量が占める電極面積を縮小することができ、開口率の向上を図ることができる。発光表示装置においても、１画素あたりの保持容量が必要であり、例えば、約０．２ｐＦ〜約０．５ｐＦであるが、同様にゲート絶縁膜の膜厚を薄く、且つ品質を向上させることで、容量値を増大することができるために保持容量が占める電極面積を縮小することができ、開口率の向上を図ることができる。
【００２９】
また、フォトダイオードを有するフォトＩＣの増幅回路に用いられる薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として用いることによって、ゲート絶縁膜の膜厚が２０ｎｍであっても、信頼性を確保することができる。ゲート絶縁膜の膜厚を薄くすることで薄膜トランジスタのしきい値のバラツキが抑えられ、フォトＩＣの消費電力の低減に寄与することができる。
【００３０】
また、得られた絶縁膜を誘電体とし、一対の電極の一方を導電型が付与された半導体層とし、薄膜トランジスタを有する無線チップの保持容量部として用いることによって、絶縁膜の膜厚が１０ｎｍであっても、信頼性を確保することができる。薄膜トランジスタを有する無線チップは、主に、電源回路、制御回路、記憶回路、共振容量部とを有している。電源回路は、アンテナが受信した交流信号を整流後に平滑化を行い直流電圧を発生させる。また、電源回路は、交流信号を整流後に平滑化を行い電荷を保持するための保持容量部と呼ばれる容量素子を有している。この容量素子は、一対の電極で挟まれた絶縁膜を誘電体としている。また、無線チップには共振容量部等にも別の容量素子が設けられる。これらの容量素子の静電容量が十分でない場合、通信距離の低下や無線チップの非動作を招く恐れがある。容量素子の面積を大きくすれば、十分な静電容量を得ることができるが、無線チップにおいては、結果として集積回路の占める面積サイズが大きくなってしまい、サイズの拡大により消費電力の増大を招く恐れもある。アンテナから得られる電力は限られているため、無線チップにとって消費電力の増大は、通信距離の短縮に繋がる恐れがあるため、大きな問題となる。また、静電容量は、面積だけでなく、絶縁膜の誘電率や膜厚が影響する。従って、絶縁膜の膜厚を１０ｎｍとして静電容量の増大を図ることができる。例えば、ＵＨＦ帯の無線信号を送受信する場合、交流信号を整流後に平滑化を行い電荷を保持するための保持容量部と呼ばれる容量素子の合計容量値は、１ｎＦ（１０００ｐＦ）を超える。
【００３１】
さらに無線チップに搭載する薄膜トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を薄くすることで薄膜トランジスタのしきい値のバラツキが抑えられ、無線チップの動作電圧及び消費電力の低減を図ることができ、その結果、無線チップの通信距離の延長を実現することができる。
【００３２】
大量生産をする上で大面積ガラス基板等の絶縁表面を有する基板上に無線チップを作製することは製造コスト上、有利である。一方、薄膜トランジスタを有する無線チップは、送受信するための回路をガラス等の絶縁表面を有する基板上に形成する場合、薄膜トランジスタなどを用いて回路を構成すると、デザインルールが微細で３次元に回路を積層できる単結晶シリコンチップに比べ、回路の占める面積が大きくなる短所がある。従って、絶縁膜の膜厚を薄くすることで集積回路の占める面積サイズを縮小でき、且つ、消費電力の低減を図ることができるため、薄膜トランジスタを有する無線チップにおいて特に有効である。
【００３３】
上述したこれらの手段は単なる設計事項ではなく、高密度プラズマ装置を用いて絶縁膜を形成し、その絶縁膜を用いた薄膜トランジスタやキャパシタを含む半導体装置を作製し、その半導体装置の信頼性試験を繰り返し行い、発明者らの深い検討の後、発明された事項である。
【００３４】
本明細書において、上、下、側、水平、垂直等の方向を表す文言は、基板表面の上にデバイスを配置した場合の基板面を基準とする方向を指す。
【００３５】
また、本明細書において使用した程度を表す用語、例えば「ほぼ」、「約」などは、最終結果が顕著には変化しないように幾分変更された用語の合理的な逸脱の程度を意味する。これらの用語は、幾分変更された用語の少なくとも±５％の逸脱を含むものとして解釈されるべきであるが、この逸脱が幾分変更される用語の意味を否定しないことを条件とする。
【発明の効果】
【００３６】
高密度プラズマ装置を用いてガラス等の絶縁表面を有する基板上に低い基板温度で得られる絶縁膜は、窒素を含む酸化珪素膜であり、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置で得られる膜よりも緻密な薄膜が得られる。また、ガラス等の絶縁表面を有する同一基板上に低い基板温度で得られる高品質の絶縁膜を誘電体とするキャパシタと、高品質の絶縁膜をゲート絶縁膜とする薄膜トランジスタとを有する半導体装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】作製フローを示す図。
【図２】高密度プラズマ装置の上面図を示す図。
【図３】高密度プラズマ装置の断面図を示す図。
【図４】信頼性試験の結果を示すグラフ。
【図５】Ｉ−Ｖ特性を示すグラフ。
【図６】圧力依存性を示すグラフ。
【図７】ＳＩＭＳ分析結果を示す図。
【図８】無線チップの作製工程図。
【図９】無線チップの作製工程図。
【図１０】無線チップの作製工程図。
【図１１】液晶表示装置の上面図及び断面図。
【図１２】発光表示装置の作製工程図。
【図１３】発光表示装置の作製工程図。
【図１４】光電変換装置の断面図。
【図１５】無線チップの作製工程図。
【図１６】電子機器の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
実施の形態について、以下に説明する。
【００３９】
ガラス等の絶縁表面を有する基板上に半導体層を覆う薄い絶縁膜を形成する作製手順フローを図１に示す。
【００４０】
半導体層が設けられたガラス基板を高密度プラズマ装置（周波数が１ＧＨｚ以上、ここでは２．４５ＧＨｚのマイクロ波プラズマＣＶＤ装置）の処理容器内に搬送する。
【００４１】
ここで、高密度プラズマ装置の一例の上面図を図２に示す。共通室１１２０は、ロード・アンロード（Ｌ／ＵＬ）室１１１０、１１１５、及び反応室（１）〜反応室（４）１１１１〜１１１４とゲート弁１１２２〜１１２７を介して連結されている。基板１１３０は、ロード・アンロード（Ｌ／ＵＬ）室１１１０、１１１５のカセット１１２８、１１２９に装填され、共通室１１２０の搬送手段１１２１により各反応室に搬送される。
【００４２】
なお、図２に示す高密度プラズマＣＶＤ装置には、ロード・アンロード（Ｌ／ＵＬ）室が複数設けられているが、一つでもよい。また、高密度プラズマＣＶＤ装置に予備室を設けてもよい。予備室で基板を予備加熱することで、各反応室において成膜までの加熱時間を短縮することが可能であるため、スループットを向上させることができる。
【００４３】
図３は、このような高密度プラズマＣＶＤ装置の一つの反応室の構成の一例を詳細に説明するものである。図３は断面図であり、一つの反応室には、処理容器１８０、処理容器１８０内に設けられ基板１１３０を配置するための支持台１８１、処理容器１８０内にガスを導入するためのガス供給部１８２、処理容器１８０内のガスを排気するために真空ポンプに接続する排気口１８３、プラズマ発生用のマイクロ波を供給するマイクロ波発生装置１８４、マイクロ波供給部からマイクロ波を処理容器１８０に導入する導波管１８５、導波管１８５に接し且つ開口部１８７ａを有する天板１８７、取り付け具１８８で天板１８７に設けられた複数の誘電体板１８６が設けられる。
【００４４】
また、基板１１３０及び誘電体板１８６の間に着火用ガスを流すガス管１９７、及び原料ガスを流すガス管１９８が設けられる。ガス管１９７、１９８は、ガス供給部１８２と接続される。具体的には、着火用ガスを流すガス管１９７は、バルブ１９６及び質量流量コントローラ１９４を介して着火用ガス供給源１９２に接続される。また、原料ガスを流すガス管１９８は、バルブ１９５及び質量流量コントローラ１９３を介して原料ガス供給源１９１に接続される。また、支持台１８１に温度制御部１９９を設けることによって、基板１１３０の温度を制御することも可能である。また、支持台１８１に高周波電源を接続し、高周波電源から出力された交流の電力により、支持台１８１に所定のバイアス電圧を印加する構成としてもよい。なお、ガス供給部１８２及びマイクロ波発生装置１８４は処理容器の外に設けられる。
【００４５】
マイクロ波発生装置１８４は、周波数が１ＧＨｚ以上、好ましくは２．４５ＧＨｚまたは８．３ＧＨｚのマイクロ波を供給する。なお、マイクロ波発生装置１８４を複数有することで、安定な大面積のプラズマを生成することが可能である。このため、一辺が６００ｍｍを超える基板、特に一辺が１０００ｍｍを超える大面積基板においても、均一性の高い膜を成膜する事が可能であり、且つ成膜速度を高めることができる。
【００４６】
誘電体板１８６は、天板１８７の開口部に密着するように設けられる。マイクロ波発生装置１８４で発生したマイクロ波が導波管１８５及び天板１８７の開口部を経て、誘電体板１８６に伝播し、誘電体板１８６を透過して処理容器内に放出される。処理容器内に放出されたマイクロ波の電界エネルギーにより、着火用ガスがプラズマ化する。当該プラズマ２００は、誘電体板１８６表面でより密度が高いため、基板１１３０へのダメージを低減することができる。また、誘電体板１８６を複数設けることで、均一な大面積のプラズマの発生及び維持が可能である。なお、誘電体板１８６は、プラズマ２００発生側に窪みが形成されてもよい。当該窪みにより、安定したプラズマを生成することができる。
【００４７】
ガス管１９７、１９８は、着火用ガスを流すガス管１９７と原料ガスを流すガス管１９８が交差して設けられており、着火用ガスを流すガス管１９７の吹出し口が誘電体板１８６側に設けられ、原料ガスを流すガス管１９８の吹出し口が基板１１３０側に設けられる。着火用ガスが誘電体板１８６側に噴出されることにより、誘電体板１８６表面での成膜を回避しつつプラズマ２００を発生させることができる。また、基板１１３０により近い位置で原料ガスを噴出すことが可能であり、成膜速度を高めることが可能である。ガス管１９７、１９８は、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックスで形成される。セラミックスはマイクロ波の透過率が高いため、ガス管１９７、１９８をセラミックスで形成することで、誘電体板１８６の直下にガス管を設けても、電界の乱れが生じずプラズマの分布を均一にすることができる。
【００４８】
図２及び図３に示す高密度プラズマ装置を用いた成膜処理の手順を以下に示す。まず、図１のステップＳ１７０から成膜処理を開始し、ステップＳ１７１にて、基板を加熱する。基板は室温、若しくは温度制御部により１００℃〜５５０℃に加熱する。
【００４９】
ステップＳ１７２にて処理容器内を真空にし、プラズマ着火用ガスとして、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトン等の希ガスのいずれか一種以上及び酸素ガスを導入する。２．４５ＧＨｚの周波数を用いる場合、希ガスと共に、酸素ガスを処理容器内に導入することで、プラズマの着火を容易とすることができる。なお、周波数などのプラズマ発生条件を適宜設定することで、酸素ガスを用いることなく、希ガスと亜酸化窒素を処理容器内に導入することでプラズマの着火を行うこともできる。この場合、使用するガス種を削減することができる。
【００５０】
次に、ステップＳ１７３にて、処理容器内の圧力を所定の圧力にする。処理容器内の圧力は１〜２００Ｐａ、好ましくは１０〜２０Ｐａとする。次に、ステップＳ１７４にて、マイクロ波発生装置の電源をオンにし、マイクロ波発生装置から導波管にマイクロ波を供給し、処理容器内でプラズマを生成する。マイクロ波発生装置の出力は５００〜６０００Ｗ、好ましくは４０００〜６０００Ｗとする。マイクロ波の導入によりプラズマの励起を行うと、低電子温度（０．７ｅＶ以上３ｅＶ以下、好ましくは０．７ｅＶ以上１．５ｅＶ以下）で高電子密度（１×１０１１〜１×１０１３ｃｍ−３以上）のプラズマを生成することができる。
【００５１】
次に、ステップＳ１７５にて、ガス管から原料ガスを処理容器内に導入する。具体的には、酸素ガスの供給を停止し、原料ガスとして、亜酸化窒素、及び希ガスを導入した後、亜酸化窒素、希ガス、及び珪素化合物ガスを導入することで、基板上に半導体層を覆う酸化珪素膜を形成することができる。具体的には、原料ガスは、シランに対する亜酸化窒素の流量比を１０倍以上３００倍以下、好ましくは５０倍とする。
【００５２】
次に、ステップＳ１７６にて、原料ガスの供給を停止し、処理容器内の圧力を低下し、マイクロ波発生装置の電源をオフにする。
【００５３】
次に、ステップＳ１７７にて、プラズマ着火用ガスとして、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプトン等の希ガスのいずれか一種以上及び酸素ガスを導入する。
【００５４】
次に、ステップＳ１７８にて、処理容器内の圧力を所定の圧力にする。
【００５５】
次に、ステップＳ１７９にて、マイクロ波発生装置の電源をオンにし、マイクロ波発生装置から導波管にマイクロ波を供給し、処理容器内でプラズマを生成する。
【００５６】
次に、ステップＳ１８０にて、ガス管から原料ガスを処理容器１８０内に導入する。具体的には、酸素ガスの供給を停止し、原料ガスとして、亜酸化窒素及び希ガスを導入することで、酸化珪素膜の表面に対してプラズマ処理を行う。
【００５７】
次に、ステップＳ１８１にて、原料ガスの供給を停止し、処理容器内の圧力を低下し、マイクロ波発生装置の電源をオフにして、ステップＳ１８２で成膜プロセスを終了する。そして、基板を処理容器外に搬送する。
【００５８】
こうして得られる窒素を含む酸化珪素膜を薄膜トランジスタのゲート絶縁膜やキャパシタの誘電体などに用いた場合、半導体素子の耐圧を高めることができる。
【００５９】
得られた絶縁膜の耐圧を測定するため、以下に示す実験を行った。
【００６０】
サンプルの作製手順を示す。まず、ガラス基板上に平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いてアモルファスシリコン膜を成膜し、波長が５３２ｎｍのレーザ光（５００μｍの長軸ビーム幅）を走査（スキャン速度３５０ｍｍ／ｓ）し、結晶化させポリシリコン膜を形成する。なお、レーザ照射前には酸化膜をフッ酸を含むエッチャントを用いてウエットエッチングで除去する。
【００６１】
次いで、ポリシリコン膜を選択的にエッチングして島状半導体層を形成した後、島状半導体層を覆うように、高密度プラズマ装置を用いて絶縁膜を形成する。
【００６２】
なお、絶縁膜の形成前に高密度プラズマ装置を用いてプラズマ処理を行う。４台のマイクロ波発生装置（４．５ｋＷ）を有する高密度プラズマ装置を用いる。プラズマ処理は、圧力２０Ｐａ、基板温度３２５℃、ギャップ間隔（誘電体−基板間隔）１６０ｍｍ、亜酸化窒素の流量１０００ｓｃｃｍ、アルゴン流量２５００ｓｃｃｍとして５分間行った。次いで、圧力２０Ｐａ、基板温度３２５℃、ギャップ間隔（誘電体−基板間隔）１６０ｍｍ、モノシランの流量３０ｓｃｃｍ、亜酸化窒素の流量１５００ｓｃｃｍ、アルゴンの流量２５００ｓｃｃｍとして膜厚１０ｎｍの絶縁膜を成膜した。成膜後、再度、成膜前に行ったプラズマ処理と同じ条件のプラズマ処理を行った。
【００６３】
次いで、絶縁膜を通過させて絶縁膜と重なる半導体層にボロンをドーピングする。加速電圧は２０ｋＶとし、１×１０１９／ｃｍ３以上１×１０２０／ｃｍ３未満の濃度となるドーピング処理を行う。
【００６４】
次いで、半導体層と重なる絶縁膜上に電極を形成し、電極をマスクとしてボロンを半導体層に添加する。なお、添加されるボロンは、１×１０２０／ｃｍ３以上１×１０２２／ｃｍ３未満の濃度となるドーピング処理を行う。
【００６５】
また、絶縁膜を通過させて半導体層にボロンを添加した上記サンプルとは異なる工程順序、具体的には絶縁膜を形成する前にドーピングを行ったサンプルを作製し、絶縁破壊が生じるまで電圧を与え、その分布を示すグラフを図４（Ａ）に示す。
【００６６】
また、図４（Ａ）は、ドーピングの加速電圧の条件も振った結果も含んでいる。また、ボロンに代えてリンをドーピングしたサンプルの結果も含んでいる。図４（Ａ）の結果から、絶縁膜の形成前にドーピングを行うサンプルよりも絶縁膜を通過させて半導体層にドーピングするサンプルのほうが、破壊される電圧値が高く、高い耐圧を有している傾向が読み取れる。また、ドーピング処理の加速電圧が低いほうが、破壊される電圧値が高く、高い耐圧を有している傾向が読み取れる。
【００６７】
また、図４（Ａ）からは、電極と重なる半導体層にリンをドーピングしたサンプルよりも電極と重なる半導体層にボロンをドーピングしたサンプルのほうが、破壊される電圧値が高い傾向が読み取れる。このことは、イオン種がリンの場合では絶縁膜にドーピングによるダメージが入ってしまうが、ボロンでは原子サイズがリンより小さいためダメージを低減できていることに起因している。
【００６８】
また、図４（Ａ）とは異なる半導体層の上面形状、具体的には電極と重なる半導体層を短冊状に形成したサンプルの結果を図４（Ｂ）に示す。図４（Ｂ）で特筆すべきは、絶縁膜を介してボロンをドーピングしたサンプルに関しては、図４（Ａ）とほぼ同じ結果を示していることである。このことは、半導体層が短冊状であれば、その上に形成される絶縁膜にも凹凸が形成されることになるが、本実施の形態に示す作製方法により、膜厚１０ｎｍと薄い絶縁膜であっても均一な膜厚が短冊状の半導体層上に被覆性良く形成されていると言える。
【００６９】
なお、図４（Ａ）、図４（Ｂ）では、絶縁膜の成膜の前後にプラズマ処理を行った例を示しているが特に限定されず、例えば、さらなる高信頼性を得るためには、絶縁膜の成膜後のみにプラズマ処理を行うことが好ましい。
【００７０】
また、ドーピング処理の加速電圧が低いほうが、Ｉ−Ｖ特性のバラツキも低減する。図５にＩ−Ｖ特性を示すグラフを示す。図５（Ａ）は、電極と重なる短冊状の半導体層にリンを１０ｋＶでドーピングしたサンプルのＩ−Ｖ特性のバラツキを示す実験結果であり、図５（Ｂ）は、電極と重なる短冊状の半導体層にリンを２０ｋＶでドーピングしたサンプルのＩ−Ｖ特性のバラツキを示す実験結果である。
【００７１】
また、絶縁膜の成膜後のパーティクル数の圧力依存性を測定した結果を図６に示す。成膜条件は、成膜温度３２５℃、ギャップ間隔１６０ｍｍ、シラン３０ｓｃｃｍ、亜酸化窒素の流量３０００ｓｃｃｍ、アルゴンの流量２５００ｓｃｃｍとして膜厚１０ｎｍの絶縁膜を成膜した。成膜圧力を２０Ｐａと３０Ｐａとでパーティクル数の比較を行っている。図６に示すように３０Ｐａよりも２０Ｐａのほうがパーティクル数が少なく、好ましい圧力条件であることが分かる。図６の成膜条件においてシランに対する亜酸化窒素の流量比は、１００倍であり、５０倍に比べてパーティクル数が多く発生する条件である。パーティクルが多く発生すると、絶縁膜表面に微小な凸部が形成される恐れがあり、膜厚均一性が低下する。
【００７２】
ここでは、膜厚１０ｎｍの絶縁膜を用いて比較した例を説明したが、特にこの膜厚に限定されず、１００ｎｍ未満の薄い膜厚であれば同様の効果が得られる。勿論、膜厚が薄ければ薄いほど成膜に要する時間を短縮することができる。また、高密度プラズマ装置を用いた絶縁膜を誘電体とする容量を形成する場合、絶縁膜の膜厚が薄ければ薄いほど大きな容量を形成することができる。
【００７３】
また、高密度プラズマ装置を用いて、シリコンウエハ上に第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、第３の絶縁膜、第４の絶縁膜、第５の絶縁膜をそれぞれ２００ｎｍの膜厚で積層し、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析計）を用いた分析により、膜中の水素、炭素、窒素、及びフッ素の濃度を測定した結果を図７に示す。第１の絶縁膜の成膜条件は、圧力を２０Ｐａとし、シラン流量を３０ｓｃｃｍとし、亜酸化窒素の流量を１５００ｓｃｃｍとしてシランに対する亜酸化窒素の流量比を５０倍とした。また、第２の絶縁膜の成膜条件は、圧力を２０Ｐａとし、シラン流量を６０ｓｃｃｍとし、亜酸化窒素の流量を３０００ｓｃｃｍとしてシランに対する亜酸化窒素の流量比を５０倍とした。また、第３の絶縁膜の成膜条件は、圧力を３０Ｐａとし、シラン流量を１００ｓｃｃｍ、亜酸化窒素を流量３０００ｓｃｃｍとしてシランに対する亜酸化窒素の流量比を３０倍とした。また、第４の絶縁膜の成膜条件は、圧力を３０Ｐａとし、シラン流量を２５０ｓｃｃｍ、亜酸化窒素の流量を２５００ｓｃｃｍとしてシランに対する亜酸化窒素の流量比を１０倍としている。なお、第１、第２、第３、第４の絶縁膜は、流量２５００ｓｃｃｍのアルゴンガスを誘電体板側に噴出させ、原料ガス（シラン及び亜酸化窒素）を基板側に噴出させた。また、第５の絶縁膜は酸化珪素膜のリファレンスである。第５の絶縁膜の成膜条件は、圧力を１５Ｐａとし、シラン流量を２５０ｓｃｃｍ、酸素の流量を１５００ｓｃｃｍ、アルゴンガスの流量を３５００ｓｃｃｍとして全てのガスを基板側に噴出させた。また、第１、第２、第３、第４、第５の絶縁膜は、基板温度を３２５℃とし、ギャップ間隔を１６０ｍｍとした。図７からは、シランと、亜酸化窒素とを成膜ガスとし、高密度プラズマ装置を用いて得られる絶縁膜の窒素濃度が、１×１０１９／ｃｍ３以上１×１０２１／ｃｍ３未満であることが読み取れる。本実施の形態では、上述した第１、第２、第３、第４のいずれか一の絶縁膜に対して成膜室と同じチャンバーで大気に曝すことなく連続的に、亜酸化窒素を用いたプラズマ処理を行うことで、さらなる絶縁膜の表面改質を行っている。また、本明細書における濃度は、ＳＩＭＳを用いた分析による濃度のピーク値を指している。ＳＩＭＳは濃度の低い側から高い側に向かって深さ方向に分析された値である。
【００７４】
以上の構成でなる実施の形態について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【実施例１】
【００７５】
本実施例では、アンテナ回路を含む半導体装置を基板上に設ける構成について説明する。
【００７６】
まず、図８（Ａ）に示すように、基板１９０１の一表面に絶縁膜１９０２を介して剥離層１９０３を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜１９０４と半導体膜１９０５（例えば、非晶質珪素を含む膜）を積層して形成する。なお、絶縁膜１９０２、剥離層１９０３、絶縁膜１９０４および半導体膜１９０５は、連続して形成することができる。
【００７７】
なお、基板１９０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板（例えばステンレス基板など）、セラミック基板から選択されるものである。なお、本工程では、剥離層１９０３は、絶縁膜１９０２を介して基板１９０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板１９０１の全面に剥離層を設けた後に、フォトリソグラフィ法により選択的に設けてもよい。
【００７８】
また、絶縁膜１９０２、絶縁膜１９０４は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜１９０２、１９０４を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。絶縁膜１９０２は、基板１９０１から剥離層１９０３またはその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能し、絶縁膜１９０４は基板１９０１、剥離層１９０３からその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能する。このように、ブロッキング層として機能する絶縁膜１９０２、１９０４を形成することによって、基板１９０１からＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、剥離層１９０３から剥離層に含まれる不純物元素がこの上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。なお、基板１９０１として石英を用いるような場合には絶縁膜１９０２、１９０４を省略してもよい。
【００７９】
また、剥離層１９０３は、金属膜や金属膜と金属酸化膜の積層構造等を用いることができる。金属膜としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）から選択された元素または当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層または積層して形成する。また、これらの材料は、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等を用いて形成することができる。金属膜と金属酸化膜の積層構造としては、上述した金属膜を形成した後に、酸素雰囲気下または酸化窒素雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気下または酸化窒素雰囲気下における加熱処理を行うことによって、金属膜表面に当該金属膜の酸化物または酸化窒化物を設けることができる。例えば、金属膜としてスパッタ法やＣＶＤ法等によりタングステン膜を設けた場合、タングステン膜にプラズマ処理を行うことによって、タングステン膜表面にタングステン酸化物からなる金属酸化膜を形成することができる。他にも、例えば、金属膜（例えば、タングステン）を形成した後に、当該金属膜上にスパッタ法で酸化珪素等の絶縁膜を設けると共に、金属膜上に金属酸化物（例えば、タングステン上にタングステン酸化物）を形成してもよい。また、プラズマ処理として、例えば高密度プラズマ装置を用いた高密度プラズマ処理を行ってもよい。また、金属酸化膜の他にも、金属窒化物や金属酸化窒化物を用いてもよい。この場合、金属膜に窒素雰囲気下または窒素と酸素雰囲気下でプラズマ処理や加熱処理を行えばよい。
【００８０】
また、半導体膜１９０５は、スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により、２５ｎｍ以上２００ｎｍ以下（好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下）の厚さで形成する。
【００８１】
次に、図８（Ｂ）に示すように、半導体膜１９０５にレーザビームを照射して結晶化を行う。なお、レーザビームの照射と、ＲＴＡまたはファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とを組み合わせた方法等により半導体膜１９０５の結晶化を行ってもよい。
【００８２】
結晶化工程の一例を以下に簡単に説明すると、まず、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いて非晶質半導体膜を成膜し、膜厚６６ｎｍとする。その後、メガヘルツレーザビームを照射し、結晶質半導体膜１９０５を形成する。なお、本明細書においてメガヘルツレーザビームとは、周波数１０ＭＨｚ以上、パルス幅１００ｆｓ以上１ｎｓ以下の極短パルスを有するレーザビームを言う。周波数を１０ＭＨｚ以上とすることで、連続的に半導体膜に熱を与えることができるため、連続的な結晶成長が可能となる。本実施例では、メガヘルツレーザビーム照射前に酸化膜除去を行った後、周波数８０ＭＨｚ、パルス幅１５ｐｓのＹＶＯ４レーザを用いて、波長５３２ｎｍ、照射パワー８〜９Ｗ、長軸ビーム幅５００μｍ、スキャン速度３５０ｍｍ／ｓとする。照射後の半導体膜の膜厚は６０ｎｍとなる。
【００８３】
半導体膜１９０５の結晶化の後、フォトリソグラフィ法を用いることによって得られた結晶質半導体膜を所望の形状にエッチングして、結晶質半導体膜１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄ、１９０５ｅ、１９０５ｆを形成し、当該半導体膜を覆うようにゲート絶縁膜１９０６を形成する。
【００８４】
ゲート絶縁膜１９０６は、高密度プラズマ装置を用いて形成する。例えば、圧力２０Ｐａ、基板温度３２５℃、ギャップ間隔（誘電体−基板間隔）１６０ｍｍ、モノシランの流量３０ｓｃｃｍ、亜酸化窒素の流量１５００ｓｃｃｍ、アルゴンの流量２５００ｓｃｃｍとして膜厚１０ｎｍの絶縁膜を成膜する。
【００８５】
次いで、高密度プラズマ装置を用いてプラズマ処理を行う。プラズマ処理は、圧力２０Ｐａ、基板温度３２５℃、ギャップ間隔（誘電体−基板間隔）１６０ｍｍ、亜酸化窒素の流量１０００ｓｃｃｍ、アルゴン流量２５００ｓｃｃｍとする。このような高密度プラズマを用いた処理により、結晶粒界において異常に酸化反応をさせることなく、均一性が良く、界面準位密度が低い絶縁膜が形成され、その結果、高耐圧である１０ｎｍのゲート絶縁膜１９０６を得ることができる。
【００８６】
本実施例では、ゲート絶縁膜１９０６の膜厚を１０ｎｍとする例を説明したが、特にこの膜厚に限定されず、１０ｎｍよりも厚く１００ｎｍ未満の膜厚であっても、均一性が良く、界面準位密度が低い絶縁膜が得られる。
【００８７】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスクを形成し、イオンドープ法またはイオン注入法により、保持容量部１９００ｂとなる半導体膜１９０５ｂにゲート絶縁膜１９０６を介してｐ型を付与する不純物元素を添加する。ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、ｐ型を付与する不純物元素としてボロン（Ｂ）を用い、１×１０１９／ｃｍ３以上１×１０２０／ｃｍ３以下の濃度で含まれるように選択的に添加する。添加した後は、レジストからなるマスクを除去する。
【００８８】
次に、ゲート絶縁膜１９０６上に、第１の導電膜と第２の導電膜とを積層して形成する。ここでは、第１の導電膜は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さで形成する。第２の導電膜は、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の厚さで形成する。第１の導電膜と第２の導電膜は、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で形成する。または、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成する。第１の導電膜と第２の導電膜の組み合わせの例を挙げると、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等が挙げられる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、第１の導電膜と第２の導電膜を形成した後に、熱活性化を目的とした加熱処理を行うことができる。また、２層構造ではなく、３層構造の場合は、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。
【００８９】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスクを形成し、ゲート電極とゲート線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体膜１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄ、１９０５ｅ、１９０５ｆの上方にゲート電極１９０７を形成する。ここでは、ゲート電極１９０７として、第１の導電膜１９０７ａと第２の導電膜１９０７ｂの積層構造で設けた例を示している。
【００９０】
次に、図８（Ｃ）に示すように、ゲート電極１９０７をマスクとして半導体膜１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄ、１９０５ｅ、１９０５ｆに、イオンドープ法またはイオン注入法により、ｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加し、その後、フォトリソグラフィ法によりレジストからなるマスクを選択的に形成して、ｐ型を付与する不純物元素を高濃度に半導体膜１９０５ｂ、１９０５ｅに添加する。ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０１８／ｃｍ３以上１×１０１９／ｃｍ３以下の濃度で含まれるように半導体膜１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄ、１９０５ｅ、１９０５ｆに導入し、ｎ型を示す不純物領域１９０８を形成する。また、ｐ型を付与する不純物元素としてボロン（Ｂ）を用い、１×１０１８／ｃｍ３以上１×１０１９／ｃｍ３以下の濃度で含まれるように選択的に半導体膜１９０５ｂ、１９０５ｅに導入し、ｐ型を示す不純物領域１９０９を形成する。
【００９１】
続いて、ゲート絶縁膜１９０６とゲート電極１９０７を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物または珪素の窒化物の無機材料を含む膜、及び有機樹脂などの有機材料を含む膜の一種または複数種を、単層または積層して形成する。次に、絶縁膜を垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、ゲート電極１９０７の側面に接する絶縁膜１９１０（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜１９１０は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  ｄｒａｉｎ）領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。
【００９２】
続いて、フォトリソグラフィ法により形成したレジストからなるマスクと、ゲート電極１９０７および絶縁膜１９１０をマスクとして用いて、半導体膜１９０５ａ、半導体膜１９０５ｄ、半導体膜１９０５ｆにｎ型を付与する不純物元素を高濃度に添加して、ｎ型を示す高濃度不純物領域１９１１を形成する。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０２０／ｃｍ３以上１×１０２１／ｃｍ３以下の濃度で含まれるように半導体膜１９０５ａ、半導体膜１９０５ｄ、半導体膜１９０５ｆに選択的に導入し、不純物領域１９０８より高濃度のｎ型を示す高濃度不純物領域１９１１を形成する。
【００９３】
以上の工程により、図８（Ｄ）に示すように、ｎチャネル型である薄膜トランジスタ１９００ａ、１９００ｄ、及び１９００ｆと、ｐチャネル型である薄膜トランジスタ１９００ｅと、保持容量部１９００ｂが形成される。
【００９４】
なお、薄膜トランジスタ１９００ａは、ゲート電極１９０７と重なる半導体膜１９０５ａの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極１９０７及び絶縁膜１９１０と重ならない領域にソース領域またはドレイン領域を形成する高濃度不純物領域１９１１が形成され、絶縁膜１９１０と重なる領域であってチャネル形成領域と高濃度不純物領域１９１１の間に低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）が形成されている。また、薄膜トランジスタ１９００ｄ、薄膜トランジスタ１９００ｆも同様にチャネル形成領域、低濃度不純物領域及び高濃度不純物領域１９１１が形成されている。
【００９５】
また、薄膜トランジスタ１９００ｅは、ゲート電極１９０７と重なる半導体膜１９０５ｅの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極１９０７と重ならない領域に高濃度不純物領域１９０９が形成されている。なお、ここでは、薄膜トランジスタ１９００ｅには、ＬＤＤ領域を設けていないが、ＬＤＤ領域を設けてもよいし、薄膜トランジスタ１９００ａにＬＤＤ領域を設けない構成としてもよい。
【００９６】
また、保持容量部１９００ｂは、ゲート電極１９０７と同じ工程で形成された電極と、半導体膜１９０５ｂとを一対の電極とし、膜厚１０ｎｍの絶縁膜を誘電体としている。ＵＨＦ帯の無線信号を送受信する場合、交流信号を整流後に平滑化を行い電荷を保持するための保持容量部の合計容量値は、１ｎＦ（１０００ｐＦ）を超える。ここでは、合計容量値が約３０ｎＦとする。
【００９７】
次に、図９（Ａ）に示すように、半導体膜１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄ、１９０５ｅ、１９０５ｆ、ゲート電極１９０７等を覆うように、絶縁膜を単層または積層を形成し、当該絶縁膜上に高濃度不純物領域１９０９、１９１１と電気的に接続する導電膜１９１３ａと、保持容量部と電気的に接続する導電膜１９１３ｂを形成する。絶縁膜は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、珪素の酸化物及び珪素の窒化物等の無機材料、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、及びエポキシ等の有機材料、シロキサン材料のいずれか一種または複数種を単層または積層で形成する。ここでは、当該絶縁膜を２層で設け、１層目の絶縁膜１９１２ａとして窒化酸化珪素膜で形成し、２層目の絶縁膜１９１２ｂとして酸化窒化珪素膜で形成する。また、導電膜１９１３ａは、半導体膜１９０５ａ、１９０５ｄ、１９０５ｅ、１９０５ｆと電気的に接続するソース電極またはドレイン電極を形成する。
【００９８】
なお、絶縁膜１９１２ａ、１９１２ｂを形成する前、または絶縁膜１９１２ａ、１９１２ｂのうちの１つまたは複数の薄膜を形成した後に、半導体膜の結晶性の回復や半導体膜に添加された不純物元素の活性化、半導体膜の水素化を目的とした加熱処理を行うとよい。加熱処理には、熱アニール、レーザニール法またはＲＴＡ法などを適用するとよい。
【００９９】
また、導電膜１９１３ａ、１９１３ｂは、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、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、白金、銅、金、銀、マンガン、ネオジム、炭素、及びシリコン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または化合物材料で、単層または積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分とし、ニッケルを含む材料、またはアルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方または両方とを含む合金材料などを用いることができる。導電膜１９１３ａ、１９１３ｂは、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）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（Ａｌ−Ｓｉ）膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。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からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜１９１３ａ、１９１３ｂを形成する材料として最適である。
【０１００】
次に、導電膜１９１３ａ、１９１３ｂを覆うように、層間絶縁膜１９１４を形成する。
【０１０１】
なお、層間絶縁膜１９１４は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、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、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。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、有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素基）やフルオロ基を用いてもよい。有機基は、フルオロ基を有してもよい。
【０１０２】
次に、層間絶縁膜１９１４上に、薄膜トランジスタ１９００ａ、１９００ｆのソース電極またはドレイン電極を形成する導電膜１９１３ａとそれぞれ電気的に接続する導電膜１９１５ａ、１９１５ｂを形成する。また、保持容量部１９００ｂの電極と電気的に接続する導電膜１９１６ａを形成する。薄膜トランジスタ１９００ｅのソース電極またはドレイン電極を形成する導電膜１９１３ａと電気的に接続する導電膜１９１６ｂを形成する。なお、導電膜１９１５ａ、１９１５ｂと導電膜１９１６ａ、１９１６ｂは同一の材料で同時に形成してもよい。導電膜１９１５ａ、１９１５ｂと導電膜１９１６ａ、１９１６ｂは、上述した導電膜１９１３ａ、１９１３ｂに用いることのできる材料のいずれかを用いて形成することができる。
【０１０３】
続いて、図９（Ｂ）に示すように、導電膜１９１６ａ、１９１６ｂ上にアンテナとして機能する導電膜１９１７ａ、１９１７ｂが電気的に接続されるように形成する。
【０１０４】
また、導電膜１９１７ａ、１９１７ｂは、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム、チタン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウム、タンタル、モリブデン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で、単層構造または積層構造で形成する。
【０１０５】
例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜１９１７ａ、１９１７ｂを形成する場合には、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀、金、銅、ニッケル、白金、パラジウム、タンタル、モリブデンおよびチタン等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜１９１７ａ、１９１７ｂの形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子（例えば粒径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）を用いる場合、１５０℃以上３００℃以下の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径２０μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーはんだは、低コストであるといった利点を有している。
【０１０６】
次に、図９（Ｃ）に示すように、導電膜１９１７ａ、１９１７ｂを覆うように絶縁膜１９１８を形成した後、薄膜トランジスタ１９００ａ、１９００ｄ、１９００ｅ、１９００ｆ、保持容量部１９００ｂ、導電膜１９１７ａ、１９１７ｂ等を含む層（以下、素子形成層１９１９と記す）を基板１９０１から剥離する。ここでは、レーザビーム（例えばＵＶ光）を照射することによって、薄膜トランジスタ１９００ａ、１９００ｄ、１９００ｅ、１９００ｆ、及び保持容量部１９００ｂを避けた領域に開口部を形成後、物理的な力を用いて基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離することができる。
【０１０７】
絶縁膜１９１８は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、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、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。
【０１０８】
本実施例では、図１０（Ａ）に示すように、レーザビームの照射により素子形成層１９１９に開口部を形成した後に、当該素子形成層１９１９の一方の面（絶縁膜１９１８の露出した面）に第１のシート材１９２０を貼り合わせた後、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する。
【０１０９】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、素子形成層１９１９の他方の面（剥離により露出した面）に、加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って第２のシート材１９２１を貼り合わせる。好ましくは、素子形成層１９１９の周囲全体を第２のシート材１９２１で覆う。第１のシート材１９２０、第２のシート材１９２１として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。
【０１１０】
また、第２のシート材１９２１として、繊維体を含む樹脂を用いてもよい。繊維体は、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いた織布または不織布であり、その高強度繊維の代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維である。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊維を用いることができる。なお、繊維体は、一種類の上記高強度繊維で形成されてもよい。また、複数の上記高強度繊維で形成されてもよい。繊維体を含む樹脂を用いることで高温高湿の環境に対して信頼性を向上させることができる。
【０１１１】
また、第２のシート材１９２１として、紙を用いることができる。また、１枚の紙に素子形成層１９１９を抄き込むこともできる。素子形成層１９１９を紙に抄き込む方法は、多層に抄紙する方法が好適である。
【０１１２】
また、第１のシート材１９２０、第２のシート材１９２１として、静電気等を防止する帯電防止対策を施したフィルム（以下、帯電防止フィルムと記す）を用いることもできる。帯電防止フィルムとしては、帯電防止可能な材料を樹脂中に分散させたフィルム、及び帯電防止可能な材料が貼り付けられたフィルム等が挙げられる。帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、片面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよいし、両面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよい。さらに、片面に帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、帯電防止可能な材料が設けられた面をフィルムの内側になるように素子形成層１９１９に貼り付けてもよいし、フィルムの外側になるように貼り付けてもよい。なお、帯電防止可能な材料はフィルムの全面、あるいは一部に設けてあればよい。ここでの帯電防止可能な材料としては、金属、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）、両性界面活性剤や陽イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤等の界面活性剤を用いることができる。また、他にも帯電防止材料として、側鎖にカルボキシル基および４級アンモニウム塩基をもつ架橋性共重合体高分子を含む樹脂材料等を用いることができる。これらの材料をフィルムに貼り付けたり、練り込んだり、塗布することによって帯電防止フィルムとすることができる。帯電防止フィルムで封止を行うことによって、商品として取り扱う際に、外部からの静電気等によって半導体素子に悪影響が及ぶことを抑制することができる。
【０１１３】
次いで、必要であれば分断を行い、個々の半導体装置に切り分ける。
【０１１４】
また本実施例では素子形成層１９１９を基板１９０１から剥離して利用する例を示しているが、剥離層１９０３を設けずに、基板１９０１上に上述の素子形成層１９１９を作製し、半導体装置として利用しても良い。なお基板１９０１として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いる場合は、半導体膜として単結晶半導体膜を用いればよく、半導体膜の結晶化の工程の分の短縮を図ることが出来る。
【０１１５】
以上のように、本実施例の作製方法を用いることにより、小型で、物理的形状に対する柔軟性を有し、且つ、より信頼性の高い半導体装置を提供できる。
【０１１６】
特に高密度プラズマ装置を用いて、絶縁膜の膜厚を均一に１０ｎｍとすることができるため、比較的狭い平面積で容量を確保することができ、保持容量部の合計容量値のバラツキも低減することができる。また、回路に用いられる薄膜トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を均一に１０ｎｍとすることができるため、Ｉ−Ｖ特性カーブの立ち上がり部分における傾きが急峻となり、薄膜トランジスタのしきい値を低減することができる。薄膜トランジスタのしきい値を低減することは、低電圧での動作が可能な回路を実現でき、または高速動作させることができる。無線チップにおいては、低電圧での動作が可能な回路とすることで、通信距離の延長を図ることができる。本実施例の無線チップにおいて無線信号から定電圧回路に出力される電圧は２Ｖ未満である。
【実施例２】
【０１１７】
本実施例では、液晶素子を用いた半導体装置の例を図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）を用いて説明する。
【０１１８】
透光性を有する基板９００上に画素部９３６と駆動回路９３４にそれぞれ薄膜トランジスタを形成する。また、画素部９３６には、保持容量９７６を形成する。
【０１１９】
画素部９３６においては５Ｖ〜１０Ｖの駆動電圧が用いられるため、画素部９３６に配置される薄膜トランジスタ９７５には５Ｖ〜１０Ｖの駆動電圧で動作するに適した構造とすることが望ましい。画素部９３６に用いる薄膜トランジスタ９７５は、少なくとも実施例１の無線チップに搭載する薄膜トランジスタよりもゲート絶縁膜を厚くする。また、液晶素子には焼き付き防止のため、画素電極には負の電圧と正の電圧とが交互に印加される。また、１画素あたりの保持容量９７６は、約０．２ｐＦ〜数ｐＦとする。
【０１２０】
透光性を有する基板９００上にバリア膜となる下地絶縁膜９０１を形成した後、非晶質半導体膜を形成し、公知の結晶化技術により結晶質半導体膜を形成する。次いで、結晶質半導体膜を選択的にエッチングして島状の半導体層を複数形成し、その上に絶縁膜９０３を形成する。本実施例では、高密度プラズマ装置を用いて、絶縁膜９０３の膜厚を均一に３０ｎｍとすることができる。絶縁膜９０３を３０ｎｍと薄いものとしても５Ｖ〜１０Ｖの駆動電圧で動作するのに適した構造とすることができる。また、長期信頼性も高い薄膜トランジスタを提供することができる。また、絶縁膜９０３の膜厚を薄くすることによって、１画素あたりの保持容量を少ない電極面積で確保することができるため、画素部の開口率の向上に寄与することができる。
【０１２１】
本実施例では、絶縁膜９０３の膜厚を３０ｎｍとする例を説明したが、特にこの膜厚に限定されず、３０ｎｍよりも厚く１００ｎｍ未満の膜厚であっても、長期信頼性も高い薄膜トランジスタを提供することができる。
【０１２２】
そして、導電膜を形成した後、選択的にエッチングしてゲート電極９３０、及び容量配線９３１を形成する。次いで、島状半導体層にｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を適宜添加して不純物領域を形成する。本実施例では、２層の導電膜を選択的にエッチングした後、リンを添加して低濃度不純物領域を形成し、さらに導電膜の一部をエッチングして図１１（Ｂ）に示す電極形状を得た後、画素部の薄膜トランジスタ９７５の一部と、薄膜トランジスタ９７３を覆うレジストマスクをマスクとしてリンを添加して高濃度不純物領域を形成する。そして、薄膜トランジスタ９７４、９７５及び保持容量９７６が形成される領域を覆うレジストマスクを形成し、ボロンを添加して、ｐチャネル型の薄膜トランジスタ９７３のソース領域またはドレイン領域を形成する。本実施例では、保持容量９７６は、絶縁膜９０３を誘電体とし、リンが添加された高濃度不純物領域を有する島状半導体層と、容量配線９３１を一対の電極とする容量である。
【０１２３】
次いで、ゲート電極９３０、及び容量配線９３１を層間絶縁膜で覆う。次いで、島状半導体層に達するコンタクトホールを形成した後、島状半導体層と電気的に接続するソース配線９６０や電極などを層間絶縁膜上に形成する。
【０１２４】
次いで、層間絶縁膜上に平坦化膜を形成し、薄膜トランジスタ９７５のソース電極またはドレイン電極に達するコンタクトホールを形成し、薄膜トランジスタ９７５のソース電極またはドレイン電極と電気的に接続する画素電極９６１を形成する。
【０１２５】
次いで、スクリーン印刷法やインクジェット法により画素部に画素電極９６１を覆う配向膜９８１を形成する。
【０１２６】
以上の工程で、画素部に薄膜トランジスタを有する基板を作製する。次いで、対向電極９８４を有する対向基板９９５と基板９００とをシール材９９２を用いて貼り合わせる。なお、貼り合わせる前に、対向基板９９５にもカラーフィルタ９８５及び対向電極９８４を覆う配向膜９８３を形成する。液晶滴下法を用いる場合には、閉ループのシール材９９２に囲まれた領域に液晶を滴下し、減圧下で一対の基板の貼り合わせを行う。こうして一対の基板とシール材で囲まれた領域に液晶層９８２を充填する。
【０１２７】
次いで、基板９００に偏光板９９３などの光学フィルムを設け、対向基板９９５にも偏光板９９１などの光学フィルムを設ける。
【０１２８】
以上の工程により、液晶パネルを作製する。
【実施例３】
【０１２９】
本実施例では、有機発光素子を用いた半導体装置の作製例を図１２及び図１３を用いて説明する。
【０１３０】
ここではガラス基板を用いたＳＯＩ基板を作製し、有機発光素子を形成する。まず、半導体ウエハ１０１上にバッファ層１０２を形成する。本実施例では半導体ウエハ１０１として、結晶方位が（１００）である１２インチの単結晶シリコンウエハ（直径約３００ｍｍ）を例に用いる。
【０１３１】
円形状の単結晶半導体ウエハには、シリコンやゲルマニウムなどの半導体ウエハ、ガリウムヒ素やインジウムリンなどの化合物半導体ウエハなどがある。もちろん、単結晶半導体基板は、円形のウエハに限定されるものではなく、様々な形状の単結晶半導体基板を用いることができる。例えば、長方形、五角形、六角形などの多角形の基板を用いることができる。
【０１３２】
また、長方形の単結晶半導体基板は、市販の円形状の単結晶半導体ウエハを切断することで形成することができる。基板の切断には、ダイサー或いはワイヤソー等の切断装置、レーザ切断、プラズマ切断、電子ビーム切断、その他任意の切断手段を用いることができる。また、基板として薄片化する前の半導体基板製造用のインゴットを、その断面が長方形になるように直方体状に加工し、この直方体状のインゴットを薄片化することでも、長方形状の単結晶半導体基板を製造することができる。また、単結晶半導体基板の厚さは特に限定されないが、単結晶半導体基板を再利用することを考慮すれば、厚い方が１枚の原料ウエハからより多くの単結晶半導体層を形成することができるため、好ましい。市場に流通している単結晶シリコンウエハの厚さとそのサイズはＳＥＭＩ規格に準じており、例えば直径６インチのウエハは膜厚６２５μｍ、直径８インチのウエハは膜厚７２５μｍ、直径１２インチのウエハは膜厚７７５μｍとされている。なお、ＳＥＭＩ規格のウエハの厚さは公差±２５μｍを含んでいる。もちろん、原料となる単結晶半導体基板の厚さはＳＥＭＩ規格に限定されず、インゴットをスライスするときに、その厚さを適宜調節することができる。もちろん、再利用された単結晶半導体基板を用いるときには、その厚さは、ＳＥＭＩ規格よりも薄くなる。
【０１３３】
バッファ層１０２は、１層または２層以上の膜で形成することができる。バッファ層１０２としては、十分な平坦性が得られるのであれば、ＰＥＣＶＤ法またはスパッタ法により得られる酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化ゲルマニウム膜、窒化ゲルマニウム膜、酸化窒化ゲルマニウム膜、窒化酸化ゲルマニウム膜などのシリコンまたはゲルマニウムを組成に含む絶縁膜を用いることができる。また、バッファ層１０２としてプロセスガスに有機シランガスと酸素を用いて、ＰＥＣＶＤ法で形成される酸化珪素膜を用いてもよい。また、熱酸化により得られる熱酸化膜を用いることもできる。ただし、熱酸化により得られる熱酸化膜はウエハの表面及び裏面および端面を含む表面に形成される。
【０１３４】
また、バッファ層１０２として酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウムなどの金属の酸化物でなる絶縁膜、窒化アルミニウムなどの金属の窒化物でなる絶縁膜、酸化窒化アルミニウム膜などの金属の酸化窒化物でなる絶縁膜、窒化酸化アルミニウム膜などの金属の窒化酸化物でなる絶縁膜を用いることもできる。
【０１３５】
なお、本明細書において、酸化窒化物とは、その組成として、窒素原子よりも酸素原子の数が多い物質とし、また、窒化酸化物とは、その組成として、酸素原子より窒素原子の数が多い物質とする。なお、酸化窒化シリコン膜とは、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％、Ｓｉ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％、Ｓｉ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。
【０１３６】
本実施例では、バッファ層１０２としてＰＥＣＶＤ法により得られる酸化珪素膜（膜厚１００ｎｍ）と、その上に窒化珪素膜（膜厚５０ｎｍ）を積層した２層構造を用いる。なお、半導体ウエハ１０１上に接して窒化珪素膜を形成することは、後に形成されるトランジスタの特性上望ましくないため、間に酸化珪素膜を設ける。また、窒化珪素膜に代えて窒化酸化珪素膜を用いてもよい。
【０１３７】
また、バッファ層１０２の少なくとも１層として窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜などの窒化酸化物を用いる場合、バッファ層１０２の膜応力により生ずるＳｉの格子歪を利用してバッファ層１０２上に高い電子移動度を有するトランジスタを作製することができる。
【０１３８】
ここまでの段階を示す工程断面図が図１２（Ａ）に相当する。
【０１３９】
次いで、イオンドーピング装置を用いてバッファ層１０２を介して半導体ウエハ１０１中にＨ３＋イオンの照射を行う。このドーピングの条件は、電源出力１００Ｗ、加速電圧３５ｋＶ、ドーズ量は２．２×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２とする。イオンドーピング装置は、イオンの添加分布を均一化するために半導体ウエハ１０１を回転させている。このＨ３＋イオンの照射により水素を多く含む分離層１０３が形成される。また、分離層１０３とバッファ層１０２との間には、単結晶半導体層１０４が形成される。ここまでの段階を示す工程断面図が図１２（Ｂ）に相当する。この単結晶半導体層１０４の膜厚は、分離層１０３の深さ方向の位置により決定される。従って、単結晶半導体層１０４の膜厚は、Ｈ３＋イオンのドーピング条件（加速電圧など）に依存する。照射される水素イオン種の全体におけるＨ３＋イオンの割合を高めておくと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。
【０１４０】
次いで、バッファ層１０２が形成された半導体ウエハ１０１を純水中で超音波洗浄する。
【０１４１】
次いで、バッファ層１０２の表面を清浄化した後、ガラス基板１０５の一方の面とバッファ層１０２の表面とを密接させ、少なくとも一箇所を外部から軽く押しつけると、局所的に接合面同士の距離が縮まる事によって、ファン・デル・ワールス力が強まり、さらに水素結合も寄与し、お互いに引きつけ合い、半導体ウエハ１０１とガラス基板１０５とが接着する。更に、隣接した領域でも対向する基板間の距離が縮まるので、ファン・デル・ワールス力が強く作用する領域や水素結合が関与する領域が広がる事によって、ボンディングが進行し接合面全域に接合が広がる。なお、接合を形成するガラス基板１０５の一方の面は、十分に清浄化しておく。
【０１４２】
また、半導体ウエハ１０１のバッファ層が形成されている面とガラス基板１０５の一方の面とを密接させる前にオゾンを含む純水で洗浄してもよい。
【０１４３】
また、半導体ウエハ１０１のバッファ層が形成されている面とガラス基板１０５の一方の面とを密接させる前に半導体ウエハ１０１上にバッファ層の一層となる絶縁膜をさらに形成してもよい。また、半導体ウエハ１０１のバッファ層が形成されている面とガラス基板１０５の一方の面とを密接させる前にガラス基板１０５上にバッファ層の一層となる絶縁膜をさらに形成してもよい。
【０１４４】
半導体ウエハ１０１とガラス基板１０５とをバッファ層１０２を介して貼り合わせた後は、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向上させることが可能となる。ここでの加熱温度は、分離層１０３に添加した元素または分子が析出しない温度とし、その加熱温度は３５０℃以下が好ましい。言い換えると、この加熱温度は分離層１０３からガスが抜けない温度である。加圧処理を行う場合は、接合面に垂直な方向に圧力が加わるように行い、半導体ウエハ１０１及びガラス基板１０５の耐圧性を考慮して行う。
【０１４５】
ここまでの段階を示す工程断面図が図１２（Ｃ）に相当する。
【０１４６】
次いで、４００℃乃至６００℃の加熱処理を行うことにより、分離層１０３に形成された微小な空洞の体積変化が起こり、分離層１０３に沿って劈開する。ここでの加熱処理には、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。この加熱処理で、単結晶半導体層１０４が貼り付けられたガラス基板１０５の温度を５５０℃以上６５０℃以下の範囲に上昇させることが好ましい。
【０１４７】
本実施例では、抵抗加熱を有する縦型炉を用いた加熱処理を行う。半導体ウエハ１０１が貼り付けられたガラス基板１０５を縦型炉のボートに載置する。ボートを縦型炉のチャンバーに搬入する。半導体ウエハ１０１の酸化を抑制するため、まずチャンバー内を排気して真空状態とする。真空度は、５×１０−３Ｐａ程度とする。真空状態にした後、窒素をチャンバー内に供給して、チャンバー内を大気圧の窒素雰囲気にする。この間、温度を２００℃に上昇させる。
【０１４８】
チャンバー内を大気圧の窒素雰囲気にした後、温度２００℃で２時間加熱する。その後、１時間かけて４００℃に温度上昇させる。加熱温度４００℃の状態が安定したら、１時間かけて６００℃に温度上昇させる。加熱温度６００℃の状態が安定したら、６００℃で２時間加熱処理する。その後、１時間かけて、加熱温度４００℃まで下げ、１０分〜３０分間後に、チャンバー内からボートを搬出する。大気雰囲気下で、ボート上の半導体ウエハ１０１、および半導体ウエハ１０１が貼り付けられたガラス基板１０５を冷却する。
【０１４９】
上記の抵抗加熱炉を用いた加熱処理は、半導体ウエハ１０１とガラス基板１０５との結合力を強化するための加熱処理と、分離層１０３の層内または界面に分離を生じさせる加熱処理が連続して行われる。この２つの加熱処理を異なる装置で行う場合は、例えば、抵抗加熱炉において、処理温度２００℃、処理時間２時間の加熱処理を行った後、貼り合わされたガラス基板１０５と半導体ウエハ１０１を炉から搬出する。次いで、ＲＴＡ装置で、処理温度６００℃以上ガラス基板１０５の歪み点以下、処理時間１分以上３０分以下の加熱処理を行い、半導体ウエハ１０１を分離層１０３で分離させる。
【０１５０】
７００℃以下の低温処理で、半導体ウエハ１０１とガラス基板１０５を強固に接合させるためには、バッファ層１０２の表面、およびガラス基板１０５の表面にＯＨ基、水分子（Ｈ２Ｏ）が存在することが好ましい。これは、バッファ層１０２とガラス基板１０５との接合が、ＯＨ基や水分子が共有結合（酸素分子と水素分子の共有結合）や水素結合を形成することで開始するからである。
【０１５１】
以上の工程を経ることによって、図１２（Ｄ）に示すＳＯＩ基板を得ることができる。図１２（Ｄ）に示すＳＯＩ基板は、ガラス基板１０５上にバッファ層１０２を有し、そのバッファ層１０２上に単結晶半導体層１０４を有する構造である。単結晶半導体層１０４は、厚さを１００ｎｍまたはそれ以下とすることができる。単結晶半導体層１０４の厚さを１００ｎｍまたはそれ以下とすると、トランジスタのチャネル形成領域の空乏層の最大深さより薄くなり、顕著なトランジスタの電気特性をもたらす。トランジスタの十分な空乏層化によりほとんど理想的なＳ値、しきい値電圧などを得ることができる。さらに、ＣＭＯＳ構造を作製した場合、速いスイッチング速度を得ることができる。
【０１５２】
次いで、単結晶半導体層１０４の平坦性を向上させる処理または結晶性を回復させる処理を行う。平坦性を向上させる処理として、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、略称：ＣＭＰ）またはレーザ光の照射を行う。なお、レーザビームを照射する場合には、照射前にエッチング処理を単結晶半導体層１０４の表面に行うことが好ましい。
【０１５３】
次いで、単結晶半導体層１０４を選択的にエッチングして島状の半導体層１０６を形成し、島状の半導体層１０６を覆うゲート絶縁膜１０７を形成する。ここまでの断面図を図１２（Ｅ）に示す。ゲート絶縁膜は、実施例１または実施例２と同様に高密度プラズマ装置を用いて形成する。高密度プラズマ装置を用いて膜厚１０ｎｍの絶縁膜を成膜した後、高密度プラズマ装置を用いてプラズマ処理を行う。高密度プラズマを用いた処理により、結晶粒界において異常に酸化反応をさせることなく、均一性が良く、界面準位密度が低い絶縁膜が形成される。
【０１５４】
本実施例では、ゲート絶縁膜１０７の膜厚を１０ｎｍとする例を説明したが、特にこの膜厚に限定されず、１０ｎｍよりも厚く１００ｎｍ未満の膜厚であっても、均一性が良く、界面準位密度が低い絶縁膜が得られる。
【０１５５】
次いで、ゲート絶縁膜１０７上に島状の半導体層１０６と重なるゲート電極を形成する。そしてこのゲート電極を用いる薄膜トランジスタを形成する。次いで薄膜トランジスタと電気的に接続する発光素子１６０５を形成し、封止を行うことで、図１３に示す発光表示装置が作製できる。
【０１５６】
図１３の発光表示装置は、図１３中に示す矢印の方向に発光を上面射出する構造である。図１３に示す発光表示装置は、ガラス基板１０５、バッファ層１０２、薄膜トランジスタ１６５５、薄膜トランジスタ１６６５、薄膜トランジスタ１６７５、薄膜トランジスタ１６８５、配線層１６２４、第１の電極層１６１７、発光層１６１９、第２の電極層１６２０、透明導電膜１６２１、充填材１６２２、シール材１６３２、ゲート絶縁膜１０７、絶縁膜１６１１、絶縁膜１６１２、絶縁層１６１４、封止基板１６２５、配線層１６３３、端子電極層１６８１、異方性導電層１６８２、ＦＰＣ１６８３によって構成されている。
【０１５７】
図１３において半導体装置は、外部端子接続領域２８２、封止領域２８３、駆動回路領域２８４、画素領域２８６を有している。第１の電極層１６１７の下に、反射性を有する金属層である配線層１６２４を形成する。配線層１６２４の上に透明導電膜である第１の電極層１６１７を形成する。配線層１６２４としては、反射性を有すればよいので、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、銅、タンタル、モリブデン、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いればよい。好ましくは、可視光の領域で反射性が高い物質を用いることがよい。また、第１の電極層１６１７にも導電膜を用いてもよく、その場合、反射性を有する配線層１６２４は設けなくてもよい。
【０１５８】
第１の電極層１６１７及び第２の電極層１６２０に、具体的には透光性を有する導電性材料からなる透明導電膜を用いればよく、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる。
【０１５９】
また、透光性を有さない金属膜のような材料であっても膜厚を薄く（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の厚さ）して光を透過可能な状態としておくことで、第１の電極層１６１７、第２の電極層１６２０から光を放射することが可能となる。また、第１の電極層１６１７、第２の電極層１６２０に用いることのできる金属薄膜としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。
【０１６０】
封止基板にカラーフィルタ（着色層）を形成してもよい。カラーフィルタ（着色層）は、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができ、カラーフィルタ（着色層）を用いると、高精細な表示を行うこともできる。カラーフィルタ（着色層）により、各ＲＧＢの発光スペクトルにおいてブロードなピークが鋭いピークになるように補正できるからである。
【０１６１】
単色の発光を示す材料を形成し、カラーフィルタや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタ（着色層）や色変換層は、例えば封止基板に形成し、ガラス基板１０５へ貼り合わせればよい。
【０１６２】
もちろん単色発光の表示を行ってもよい。例えば、単色発光を用いてエリアカラータイプの半導体装置を形成してもよい。エリアカラータイプは、パッシブマトリクス型の表示部が適しており、主に文字や記号を表示することができる。
【０１６３】
単結晶半導体層を用いることにより、画素領域と駆動回路領域を同一基板上に一体形成することができる。その場合、画素領域のトランジスタと、駆動回路領域のトランジスタとは同時に形成される。
【０１６４】
また、高密度プラズマ装置を用いたゲート絶縁膜を用いることで、ゲート絶縁膜の薄膜化を実現でき、且つ、薄膜トランジスタに単結晶半導体層を用いるため、低消費電力での駆動が可能である発光表示装置を提供することができる。
【０１６５】
本実施例は、実施の形態、実施例１、実施例２と自由に組み合わせることができる。
【実施例４】
【０１６６】
本実施例では、薄膜トランジスタとフォトダイオードを用いた光電変換装置の例を図１４を用いて説明する。
【０１６７】
本実施例で示す光電変換装置は、薄膜トランジスタで構成される増幅回路とフォトダイオードを同一基板上に一体形成している。
【０１６８】
ガラス基板４０１上に薄膜トランジスタ４０２を形成する。なお、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜４０３は、実施例１または実施例２と同様に高密度プラズマ装置を用いて形成する。高密度プラズマ装置を用いて膜厚２０ｎｍの絶縁膜を成膜した後、高密度プラズマ装置を用いてプラズマ処理を行う。高密度プラズマを用いた処理により、結晶粒界において異常に酸化反応をさせることなく、均一性が良く、界面準位密度が低いゲート絶縁膜４０３が形成される。
【０１６９】
本実施例では、ゲート絶縁膜４０３の膜厚を２０ｎｍとする例を説明したが、特にこの膜厚に限定されず、２０ｎｍよりも厚く１００ｎｍ未満の膜厚であっても、均一性が良く、界面準位密度が低いゲート絶縁膜４０３が形成される。
【０１７０】
次いで、薄膜トランジスタ４０２に接続する電極を形成する。電極は導電性材料であればよいが、後に形成する光電変換層（代表的にはアモルファスシリコン）と反応して合金になりにくい導電性の金属膜を用いることが望ましい。次に、電極の端部がテーパー形状になるようにエッチングして、電極４０４を形成する。このとき、テーパー角は８０度以下、望ましくは４５度以下になるように形成する。これにより、後に形成する光電変換層のカバレッジがよくなり、信頼性向上ができる。また、電極４０４の端部と重なる絶縁物４１２を形成する。
【０１７１】
次に、ｐ型半導体膜を形成する。本実施例ではｐ型半導体膜として、例えばｐ型アモルファス半導体膜を形成する。ｐ型アモルファス半導体膜として、周期表第１３族の不純物元素、例えばボロン（Ｂ）を含んだアモルファスシリコン膜をプラズマＣＶＤ法にて成膜する。
【０１７２】
ｐ型半導体膜を形成したら、さらに導電型を付与する不純物を含まない半導体膜であるｉ型半導体膜（真性半導体膜ともいう。）及びｎ型半導体膜を順に形成する。本実施例では、ｐ型半導体膜を１０〜５０ｎｍ、ｉ型半導体膜を２００〜１０００ｎｍ、ｎ型半導体膜を２０〜２００ｎｍの膜厚で形成する。
【０１７３】
ｉ型半導体膜としては、例えばプラズマＣＶＤ法でアモルファスシリコン膜を形成すればよい。またｎ型半導体膜としては、１５属の不純物元素、例えばリン（Ｐ）を含むアモルファスシリコン膜を形成してもよいし、アモルファスシリコン膜を形成後、１５属の不純物元素を導入してもよい。
【０１７４】
なおｐ型半導体膜、ｉ型半導体膜及びｎ型半導体膜は、逆の順番で積層されていてもよく、すなわちｎ型半導体膜、ｉ型半導体膜及びｐ型半導体膜の順で積層してもよい。
【０１７５】
次に、絶縁膜４０８、電極４０９をスクリーン印刷法で形成する。もしくは、インクジェット法で形成してもよいし、全面に形成し、フォトリソグラフィーにて、所望の形状を作製しても良い。本実施例では、絶縁膜４０８はエポキシ樹脂、電極４０９はニッケル（Ｎｉ）を用いる。なお、ニッケル（Ｎｉ）をスクリーン印刷法で形成するときには、それを含む導電ペーストを用いる。
【０１７６】
次に、絶縁膜４０８と電極４０９をマスクとして、ｐ型半導体膜、ｉ型半導体膜及びｎ型半導体膜をエッチングし、ｐ型半導体層４０５、ｉ型半導体層４０６及びｎ型半導体層４０７を形成する。このエッチングのときのオーバーエッチングにより、電極４０４の膜もエッチングされる場合があり、導電性の低下などの問題がおきるため、電極４０４と、ｐ型半導体膜とｉ型半導体膜及びｎ型半導体膜とのエッチング選択比は大きくしておくことが望ましい。
【０１７７】
次に、絶縁膜４１０、電極４１１をスクリーン印刷法で形成する。本実施例では、絶縁膜４１０はエポキシ樹脂を用い、電極４１１は半田とのぬれ性向上と実装時の強度向上のため、ニッケル（Ｎｉ）と銅（Ｃｕ）の積層構造とする。
【０１７８】
光がガラス基板４０１側から入射する場合、薄膜トランジスタ４０２を構成する複数の屈折率の異なる絶縁膜の膜厚を調整することで、光を干渉させて、光電変換層へ入射する光の波長分布を制御することができる。人間の視感度へできるだけ近づけるように調整すると、精度の良い可視光センサとして用いることができる。
【０１７９】
この光電変換装置は、フォトダイオードの出力を増幅する増幅回路を備えている。増幅回路としてはさまざまな回路構成を適用することができるが、本実施例では複数の薄膜トランジスタでカレントミラー回路を構成している。フォトダイオードは、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合若しくはそれと同等な機能を備えたものであれば良い。フォトダイオードの陽極（ｐ層側）は薄膜トランジスタのドレイン端子と接続し、陰極（ｎ層側）は出力端子と接続している。
【０１８０】
フォトダイオードに光が照射されると、陰極（ｎ層側）から陽極（ｐ層側）に光電流が流れる。これによって、増幅回路の薄膜トランジスタに電流が流れ、その電流を流すのに必要な電圧がゲートに発生する。
【０１８１】
また、高密度プラズマ装置を用いたゲート絶縁膜を用いることで、ゲート絶縁膜の薄膜化を実現できる。
【０１８２】
本実施例は、実施の形態、実施例１、実施例２と自由に組み合わせることができる。
【実施例５】
【０１８３】
本実施例では、容量素子及びトランジスタに加え、メモリ素子を同一基板上に形成し、アンテナ回路を含む半導体装置を作製する例を図１５を用いて説明する。
【０１８４】
まず、基板５０１の一表面に絶縁膜５０２を介して、島状の半導体膜５０３ａ、５０３ｂ、６０３ａ、６０３ｂを形成する。なお、半導体膜５０３ａは後に形成されるメモリ素子を構成し、半導体膜５０３ｂは後に形成される容量素子を構成し、半導体膜６０３ａ、６０３ｂは後に形成される薄膜トランジスタを構成する。
【０１８５】
次に、半導体膜５０３ａ、５０３ｂ、６０３ａ、６０３ｂを覆うように絶縁膜５０４を形成する。絶縁膜５０４は、高密度プラズマ装置を用いて膜厚１０ｎｍの絶縁膜を成膜した後、高密度プラズマ装置を用いてプラズマ処理を行う。その後、当該絶縁膜５０４を覆うように導電膜を形成する。
【０１８６】
なお、半導体膜５０３ａ、６０３ａ、６０３ｂにしきい値等を制御するため、あらかじめ低濃度の不純物元素を導入しておいてもよい。この場合は、半導体膜５０３ａ、６０３ａ、６０３ｂにおいて、後にチャネル形成領域となる領域にも不純物元素が導入されることとなる。不純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素又はｐ型を付与する不純物元素を用いることができる。ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、ボロン（Ｂ）を５×１０１５〜５×１０１７／ｃｍ３の濃度で含まれるように半導体膜５０３ａ、６０３ａ、６０３ｂの全面にあらかじめ導入する。
【０１８７】
次に、半導体膜６０３ａ、６０３ｂの上方に設けられた導電膜を選択的に除去した後、露呈した絶縁膜も選択的に除去する（図１５（Ａ）参照）。なお、半導体膜５０３ａ、５０３ｂの上方には導電膜５０５及び絶縁膜５０４を残存させる。
【０１８８】
次に、残存した導電膜５０５上に選択的にレジストを形成し、半導体膜６０３ａ、６０３ｂを覆うようにレジストを形成した後、当該レジストをマスクとして残存した導電膜５０５をさらに選択的にエッチングして、半導体膜５０３ａ上に導電膜５０５ａ、半導体膜５０３ｂ上に導電膜５０５ｂを残存させる。続いて、当該レジストをマスクとして、半導体膜５０３ａ、５０３ｂに不純物元素を導入し、半導体膜５０３ａ、５０３ｂに不純物領域５０７を形成する。
【０１８９】
導入する不純物元素は、ｎ型の不純物元素又はｐ型の不純物元素を用いる。ｎ型の不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型の不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、半導体膜５０３ａ、５０３ｂにリン（Ｐ）を導入し、不純物領域５０７としてｎ型の不純物領域を形成する場合について示す。
【０１９０】
次に、レジストを除去した後、半導体膜６０３ａ、６０３ｂ、導電膜５０５ａ、５０５ｂを覆うように絶縁膜５０８を形成する。絶縁膜５０８は、高密度プラズマ装置を用いて膜厚４０ｎｍの絶縁膜を成膜した後、高密度プラズマ装置を用いてプラズマ処理を行う。その後、当該絶縁膜５０８上に導電膜を形成する。
【０１９１】
次に、導電膜上に選択的にレジスト５１０を形成し、当該レジスト５１０をマスクとして導電膜を選択的にエッチングして、半導体膜５０３ａ、６０３ａ、６０３ｂ上にそれぞれ導電膜５０９ａ、６０９ａ、６０９ｂを残存させる。半導体膜５０３ｂ上に形成された導電膜は除去する（図１５（Ｂ）参照）。
【０１９２】
次に、レジスト５１０を除去した後、半導体膜５０３ａ、６０３ｂを覆うようにレジストを形成し、当該レジスト、導電膜６０９ａをマスクとして、半導体膜６０３ａ、５０３ｂに不純物元素を導入する。半導体膜６０３ａには、導電膜６０９ａと重ならない領域に不純物元素が導入され、不純物領域６１１が形成される。半導体膜５０３ｂには、導電膜５０５ｂを突き抜けて全面に不純物元素が導入され、不純物領域５１２ｂと、導電膜５０５ｂと重なる不純物領域５１２ａとが形成される。
【０１９３】
なお、導入する不純物元素は、ｎ型の不純物元素又はｐ型の不純物元素を用いる。ここでは、半導体膜６０３ａ、５０３ｂに高濃度のｐ型不純物元素のボロン（Ｂ）等の元素（質量の軽い元素）を導入し、ｐ型の不純物元素が添加されている不純物領域６１１、５１２ａ、５１２ｂを形成する場合について示している。絶縁膜５０８、導電膜５０５、絶縁膜５０４を介して半導体膜５０３ｂに不純物元素の導入を行う場合、ボロン（Ｂ）等の元素（質量の軽い元素）を用いることにより絶縁膜５０４に加わるダメージを低減することができる。
【０１９４】
次に、レジストを除去した後、半導体膜５０３ｂ、６０３ａを覆うようにレジストを形成し、当該レジスト、導電膜５０９ａ、６０９ｂをマスクとして、半導体膜５０３ａ、６０３ｂに不純物元素を導入する。半導体膜５０３ａには、導電膜５０９ａと重ならない領域に不純物元素が導入され、不純物領域５１１が形成される。半導体膜６０３ｂには、導電膜６０９ｂと重ならない領域に不純物元素が導入され、不純物領域６１２が形成される。
【０１９５】
導入する不純物元素は、ｎ型の不純物元素又はｐ型の不純物元素を用いる。ここでは、半導体膜５０３ａ、６０３ｂに高濃度のリン（Ｐ）を導入し、ｎ型の不純物領域５１１、６１２を形成する場合について示す。
【０１９６】
次に、導電膜５０９ａ、６０９ａ、６０９ｂ、絶縁膜５０８を覆うように絶縁膜５１３を形成した後、半導体膜５０３ａの不純物領域５１１、半導体膜５０３ｂの不純物領域５１２ｂ、半導体膜６０３ａの不純物領域６１１、半導体膜６０３ｂの不純物領域６１２に電気的に接続された導電膜５１４をそれぞれ形成する。
【０１９７】
以上の工程により、メモリ素子５２０、容量素子５２１、薄膜トランジスタ６２０、６２１を有する半導体装置を得ることができる。
【０１９８】
次いで、絶縁膜５１３、導電膜５１４を覆うように絶縁膜７０２を形成し、当該絶縁膜７０２上にアンテナとして機能する導電膜７０３を形成する（図１５（Ｃ）参照）。
【０１９９】
絶縁膜７０２は、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＳＯＧ法、液滴吐出法等により、珪素の酸化物や珪素の窒化物等の無機材料、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ、シロキサン等の有機材料等で形成する。
【０２００】
導電膜７０３は、ＣＶＤ法、スパッタ法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、又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で、単層構造又は積層構造で形成する。
【０２０１】
以上に示す工程で無線チップを作製することができる。
【０２０２】
また、高密度プラズマ装置を用いた絶縁膜５０４を用いることで、容量素子５２１の容量の増大を図ることができ、メモリ素子５２０へのデータ書き込み、またはデータ消去を低電力で行うことができる。また、高密度プラズマ装置を用いた絶縁膜５０８を用いることで、薄膜トランジスタ６２０、６２１を有する駆動回路の高速駆動を可能とすることができる。
【０２０３】
本実施例では、絶縁膜５０４の膜厚を１０ｎｍとし、絶縁膜５０８の膜厚を４０ｎｍとする例を説明したが、特にこれらの膜厚に限定されず、１０ｎｍよりも厚く１００ｎｍ未満の膜厚であればよい。
【０２０４】
本実施例は、実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【実施例６】
【０２０５】
実施の形態により集積回路を有するチップ（以下、プロセッサチップ、無線チップ、無線プロセッサ、無線メモリ、無線タグともよぶ）として機能する半導体装置を形成することができる。実施の形態の作製方法で得られる半導体装置の用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。
【０２０６】
例えば、実施例１や実施例５に従ってＴＦＴを有する集積回路を形成し、無線チップを作製することができる。
【０２０７】
紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの（金券）、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指し、無線チップを設けることができる。証書類とは、運転免許証、住民票等を指し、無線チップ２１０１を設けることができる（図１６（Ａ）参照）。
【０２０８】
身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指し、無線チップを設けることができる。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指し、無線チップを設けることができる。書籍類とは、書物、本等を指し、無線チップを設けることができる。記録媒体とは、ＤＶＤソフト、ビデオテープ等を指し、無線チップ２１０２を設けることができる（図１６（Ｂ）参照）。
【０２０９】
食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（テレビ受像機、薄型テレビ受像機）、携帯電話等を指す。
【０２１０】
実施の形態の作製方法により得られる半導体装置は、プリント基板に実装する、表面に貼る、または埋め込む等により、物品に固定される。例えば、本の場合には紙に半導体装置を埋め込む、または有機樹脂からなるパッケージの場合には当該有機樹脂に半導体装置を埋め込むなどして、各物品に固定される。実施の形態の作製方法により得られる半導体装置は、小型、薄型、軽量を実現するため、物品に固定した後も、その物品自体のデザイン性を損なうことがない。また、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に実施の形態の作製方法により得られる半導体装置を設けることにより、認証機能を設けることができ、この認証機能を活用すれば、偽造を防止することができる。
【０２１１】
また、実施の形態の作製方法により得られる半導体装置を携帯電話機に用いる例を図１６（Ｃ）に示す。図１６（Ｃ）において、本体２１１１は、筐体２１１２、表示パネル２１１３、操作キー２１１４、音声出力部２１１５、音声入力部２１１６、光電変換装置２１１７、２１１８を含んでいる。例えば、光電変換装置２１１７、２１１８は、実施例４に従って得ることができる。
【０２１２】
図１６（Ｃ）に示す携帯電話では、本体２１１１に設けられた光電変換装置２１１７により外部の光を検知することにより表示パネル２１１３及び操作キー２１１４の輝度を制御することが可能である。また、本体２１１１の内部に光電変換装置２１１８を設けている。光電変換装置２１１８により、表示パネル２１１３に設けられているバックライトの輝度を検出することも可能となる。光電流を増幅して電圧出力として取り出す回路を備えた光電変換装置が携帯電話機に用いられているので、回路基板に実装する部品点数を削減することができ、携帯電話機本体の小型化を図ることができる。また、回路と光電変換装置を同一基板上に形成できるため、ノイズを低減することができる。
【０２１３】
また、表示パネル２１１３として、例えば液晶パネルを用いた場合、実施例２に従って得ることもできる。
【０２１４】
また、表示パネル２１１３として、例えば発光表示パネルを用いた場合、実施例３に従って得ることもできる。
【０２１５】
また、図１６（Ｄ）に示す携帯型のコンピュータは、本体２２０１、表示部２２０２等を含んでいる。表示部２２０２に、実施例２または実施例３に示す表示装置を適用することにより、消費電力の低減を図ることができる。
【０２１６】
また、図１６（Ｅ）はテレビジョン装置である。実施例２または実施例３に示す表示装置を、図１６（Ｅ）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表示モジュールとも呼ぶ。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、テレビジョン装置を完成させることができる。
【０２１７】
図１６（Ｅ）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、このリモコン装置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。
【０２１８】
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を実施例２に示す液晶表示パネルで形成し、サブ画面２００８を実施例３に示した低消費電力で表示可能な発光表示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を発光表示パネルで形成し、サブ画２００８面を発光表示パネルで形成し、サブ画面２００８は点滅可能とする構成としても良い。
【０２１９】
勿論、実施の形態の作製方法により得られる半導体装置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。
【産業上の利用可能性】
【０２２０】
大面積基板であるガラス基板上に膜厚が均一な絶縁膜を作製することができ、半導体装置１つ当たりの製造コストを削減することができる。
【符号の説明】
【０２２１】
１０１：半導体ウエハ
１０２：バッファ層
１０３：分離層
１０４：単結晶半導体層
１０５：ガラス基板
１０６：島状の半導体層
１０７：ゲート絶縁膜
１８０：処理容器
１８１：支持台
１８２：ガス供給部
１８３：排気口
１８４：マイクロ波発生装置
１８５：導波管
１８６：誘電体板
１８７：天板
１８８：取り付け具
１９１：原料ガス供給源
１９２：着火用ガス供給源
１９３：質量流量コントローラ
１９４：質量流量コントローラ
１９５：バルブ
１９６：バルブ
１９７：ガス管
１９８：ガス管
１９９：温度制御部
２００：プラズマ
２８２：外部端子接続領域
２８３：封止領域
２８４：駆動回路領域
２８６：画素領域
４０１：ガラス基板
４０２：薄膜トランジスタ
４０３：ゲート絶縁膜
４０４：電極
４０７：ｎ型半導体層
４０８：絶縁膜
４０９：電極
４１０：絶縁膜
４１１：電極
４１２：絶縁物
５０１：基板
５０２：絶縁膜
５０３ａ、５０３ｂ：島状の半導体膜
５０４：絶縁膜
５０５ａ、５０５ｂ：導電膜
５０７：不純物領域
５０８：絶縁膜
５０９ａ：導電膜
５１０：レジスト
５１１：ｎ型の不純物領域
５１２ａ：不純物領域
５１２ｂ：不純物領域
５１４：導電膜
５２０：メモリ素子
５２１：容量素子
６０３ａ、６０３ｂ：島状の半導体膜
６０９ａ、６０９ｂ：導電膜
６１１：不純物領域
６１２：ｎ型の不純物領域
６２０、６２１：薄膜トランジスタ
７０２：絶縁膜
７０３：導電膜
１１１０    ロード・アンロード（Ｌ／ＵＬ）室
１１２０    共通室
１１２１    搬送手段
１１２２    ゲート弁
１１２８    カセット
１１３０    基板
【図１】
2009212509.tif 000003
【図２】
2009212509.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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