專利名稱：Soi襯底的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及SOI ( Silicon On Insulator;絕緣體上硅)襯底及其 制造方法。此外，涉及使用SOI襯底制造的半導(dǎo)體裝置。在本說明書沖，半導(dǎo)體裝置指的是能夠通過利用半導(dǎo)體特性而工 作的所有裝置，電光學(xué)裝置(包括EL顯示裝置、液晶顯示裝置)、 半導(dǎo)體電路及電子設(shè)備全部包括在內(nèi)。
背景技術(shù)：
隨著VLSI技術(shù)的發(fā)展，要求超過使用塊狀單晶硅的控制半導(dǎo)體 裝置的特性的比例定律的低耗電量化及高速化。為了滿足這些要求， 近年來SOI結(jié)構(gòu)受到關(guān)注。這個技術(shù)是在現(xiàn)有由塊狀單晶硅形成的場 效應(yīng)晶體管(FET; Field Effect Transistor )的有源區(qū)域(溝道形成 區(qū)域)中使用單晶硅薄膜的技術(shù)。已知可以通過使用SOI結(jié)構(gòu)制造場 效應(yīng)晶體管而使其寄生電容比使用塊狀單晶硅襯底的情況小，這有利 于高速化、低耗電量化。作為SOI襯底的制造方法之一，已知氫離子注入剝離法。例如專 利文件1所記載的氫離子注入剝離法是如下方法通過使用離子注入 法將氫離子照射到半導(dǎo)體片中，在預(yù)定的深度的區(qū)域中形成微小氣泡 層，并且以該微小氣泡層為劈開面，而將半導(dǎo)體薄膜(SOI層)接合到 另外半導(dǎo)體片。再者，除了進(jìn)行剝離SOI層的熱處理以外，還需要通 過在氧化性氣氛下的熱處理來在SOI層上方形成氧化膜，然后去除該 氧化膜，其次在IOO(TC至1300。C的還原性氣氛下進(jìn)行熱處理來提高接 合強(qiáng)度，且改善表面粗度。如上所述，在使用氫離子注入剝離法制造SOI襯底的情況下， 使用微小氣泡層劈開半導(dǎo)體片，而將SOI層接合到另外半導(dǎo)體片。因此，除了 SOI襯底以外，還可以獲得分離了 SOI層的剝離片。SOI
襯底的原料的半導(dǎo)體片昂貴，若可以再利用剝離片，則可以降低成本。
例如，專利文件2中公開了在去除剝離片的倒角部分的離子注入層之 后，拋光薄片而再生作為半導(dǎo)體片的技術(shù)。
專利文件1日本專利申請公開2000-124092號
專利文件2日本專利第3943782號^J^報
通過使用氫離子注入剝離法制造SOI襯底，可以再利用剝離片。 然而，在現(xiàn)有的氫離子注入剝離法中使用的離子注入法具有如下問題: 照射到半導(dǎo)體片的氫離子的質(zhì)量小，因此氳容易注入到離半導(dǎo)體片的 表面較深的區(qū)域中。所以，在離半導(dǎo)體片的表面較深的區(qū)域中形成分 離層并成為劈開面，結(jié)果被分離的剝離片的膜厚度薄，由此能夠再利用 的薄片的膜厚度也薄。
此外，因為照射到半導(dǎo)體片的氫離子的質(zhì)量小，用于形成分離層 的氫注入成為瓶頸之一。若為了使被分離的剝離片的膜厚度厚，要在 半導(dǎo)體片的深度淺的區(qū)域中注入氫，則需要降低加速電壓，因此有可 能節(jié)拍時間惡化，而生產(chǎn)率降低。
此外，通過反復(fù)再利用剝離片，必然降低半導(dǎo)體片的質(zhì)量，有可 能降低使用該半導(dǎo)體片制造的SOI襯底的質(zhì)量。另外，通過反復(fù)再利 用剝離片，在制造SOI襯底的過程中有半導(dǎo)體片破碎等的問題。其結(jié) 果，有可能SOI襯底的成品率降低。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠有效地利用資源的 SOI村底的制造方法。本發(fā)明的目的在于提供能夠生產(chǎn)率良好地制造 SOI村底的方法。本發(fā)明的目的在于提供能夠減少成本的SOI襯底的 制造方法。本發(fā)明的目的在于提供能夠成品率良好地制造SOI襯底的 方法。
在本發(fā)明中，將從鍵合襯底的半導(dǎo)體片分離的半導(dǎo)體層接合夂撐 襯底，而制造SOI襯底。使用離子摻雜裝置將簇離子從半導(dǎo)體片的一表面照射，在離半導(dǎo)體片的表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成分離層之 后，將分離層或該分離層的附近作為劈開面分離而形成半導(dǎo)體層。此 外，從半導(dǎo)體片分離半導(dǎo)體層而獲得剝離片，在對該剝離片進(jìn)行再生 處理之后，再利用作為鍵合襯底。
在本說明書中的"簇離子"，由包含氫或氘(也稱為'"H，，或"D") 的原料氣體產(chǎn)生的簇離子包括在其范疇中。其例子可以舉出H/離子、112+離子、H/離子等，或2112+離子、2113+離子等。此外， 也可以說包含一個質(zhì)子的多個原子核的簇離子。 注意，作為簇離子，優(yōu)選使用H/離子。此外，本說明書中的劈開指的是在照射簇離子引起失去結(jié)晶結(jié) 構(gòu)，而形成有微小的空洞的分離層或該分離層附近中分離半導(dǎo)體片。 另外，劈開面指的是在分離層或該分離層附近中將半導(dǎo)體片分離而形 成的分離面。
本發(fā)明之一包括如下工序A和工序B:使用離子摻雜裝置將簇 離子從半導(dǎo)體片的一表面照射，以在半導(dǎo)體片中形成分離層之后，使 具有絕緣表面的襯底和半導(dǎo)體片的該照射面重疊而接合，進(jìn)行熱處 理。因此，將分離層或該分離層附近作為分離面而分離半導(dǎo)體片，獲 得在具有絕緣表面的村底上接合半導(dǎo)體層的SOI襯底和從半導(dǎo)體片 分離了半導(dǎo)體層的剝離片的工序A;對該工序A中獲得的剝離片進(jìn)行 再生處理的工序B，其中將通過該工序B進(jìn)行了再生處理的剝離片使 用于工序A的半導(dǎo)體片。
此外，本發(fā)明之一包括如下工序A和工序B:作為鍵合襯底準(zhǔn) 備半導(dǎo)體片，而作為支撐襯底準(zhǔn)備具有絕緣表面的襯底，使用離子摻雜裝置將簇離子從半導(dǎo)體片的一表面照射，在半導(dǎo)體片中形成分離層 之后，在具有絕緣表面的襯底和半導(dǎo)體片的該照射面之間夾住通過使 用CVD法形成的絕緣層地重疊并接合，進(jìn)行熱處理。因此，將分離 層或該分離層附近作為分離面而分離半導(dǎo)體片，獲得在具有絕緣表面 的襯底上中間夾著絕緣層接合有半導(dǎo)體層的SOI襯底和半導(dǎo)體層從 半導(dǎo)體片分離的剝離片的工序A;對該工序A中獲得的剝離片進(jìn)行再生處理的工序B，其中將通過該工序B進(jìn)行了再生處理的剝離片使用 于工序A的半導(dǎo)體片。此外，本說明書中的CVD (Chemical Vapor Deposition;也稱為化學(xué)氣相沉積)法，等離子體CVD法、熱CVD 法、及光CVD法包括在其范疇中。另外，減壓CVD法、常壓CVD 法包括在熱CVD法的范疇中。
在上述結(jié)構(gòu)中，具有絕緣表面的襯底和半導(dǎo)體片的照射面之間夾 住的絕緣層優(yōu)選使用包含氮的層和用作接合層的層的疊層結(jié)構(gòu)。另 外，絕緣層既可以形成在半導(dǎo)體片的照射面上，又可以形成在具有絕 緣表面的襯底上。此外，優(yōu)選使用鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、 或鋇硼硅酸鹽玻璃等作為具有絕緣表面的襯底。
在工序A中獲得的構(gòu)成SOI襯底的半導(dǎo)體層的膜厚度優(yōu)選為 10nm以上且200nm以下。
此外，工序B中的再生處理優(yōu)選使用選自拋光處理、蝕刻處理、 熱處理、或者照射激光束中的一或多個方法來進(jìn)行。
此外，在上述結(jié)構(gòu)中，按順序進(jìn)行工序A和工序B的工序作為 一組，進(jìn)行n次(n是2以上的整數(shù))，因此制造n個SOI襯底，該n 個SOI襯底的制造中產(chǎn)生的剝離片可以使用(n-1)次作為工序A中 的半導(dǎo)體片。
注意，本說明書中的"接合層，，指的是與具有絕緣表面的襯底(或 者在具有絕緣表面的襯底上形成的絕緣層)形成接合的接合面上形成 的層。
將簇離子照射到半導(dǎo)體片，因此可以在離半導(dǎo)體片的表面較淺的 區(qū)域中高效地形成用于分離半導(dǎo)體層的分離層。由此，由于分離的半 導(dǎo)體層可以減薄，所以可以使再利用的剝離片變厚，并且可以縮短節(jié) 拍時間。因此，可以有效地使用資源，并可以生產(chǎn)率良好地制造SOI 襯底。另外，可以降低成本。
此外，通過采用顧及反復(fù)再利用剝離片的SOI襯底的制造方法， 即使再利用剝離片也可以成品率良好地制造SOI襯底。


圖l是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的流程圖2是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的流程圖3A至3C是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的圖4A至4C是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的圖5A至5C是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的圖6A至6C是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的圖7是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的流程圖8A至8D是示出半導(dǎo)體裝置的制造方法的例子的圖9A和9B是示出半導(dǎo)體裝置的制造方法的例子的圖IOA至IOE是示出顯示裝置的制造方法的例子的圖IIA至IIC是示出顯示裝置的制造方法的例子的圖12A和12B是示出顯示裝置的制造方法的例子的圖13A和13B是示出顯示裝置的制造方法的例子的圖14是示出微處理器的結(jié)構(gòu)的框圖15是示出RFCPU的結(jié)構(gòu)的框圖16A至16C是示出電子設(shè)備的例子的圖17A和17B是說明H3+離子或H+離子照射到半導(dǎo)體片的示范
圖18是示出根據(jù)示范圖計算出的注入到半導(dǎo)體片的氫濃度的圖
表；
圖19是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的流程圖20是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的流程圖； 圖21是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的流程圖； 圖22是示出SOI襯底的制造方法的一個例子的流程圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實施方式。注意，本發(fā)明不局限于 以下說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實就是，其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下被變換 為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在下述實施 方式所記載的內(nèi)容中。在以下所說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，有時在不同 附圖之間共同使用同 一附圖標(biāo)記表示同 一部分。 實施方式1根據(jù)本實施方式的SOI襯底的制造方法是如下方法從鍵合襯 底的半導(dǎo)體片分離的半導(dǎo)體層接合到支撐村底來制造SOI襯底。然后，對分離了半導(dǎo)體層的剝離片進(jìn)行再生處理，以再利用作為鍵合襯 底。以下，將參照

根據(jù)本實施方式的SOI襯底及其制造方法 的一個例子。準(zhǔn)備鍵合村底和支撐襯底。作為鍵合襯底準(zhǔn)備半導(dǎo)體片102，作 為支撐襯底準(zhǔn)備具有絕緣表面的襯底120 (參照圖1、圖2 (stepll) "tepl2))。作為半導(dǎo)體片102，使用硅和鍺等的半導(dǎo)體片、鎵砷和銦磷等化 合物半導(dǎo)體片等。優(yōu)選使用單晶半導(dǎo)體片。作為單晶半導(dǎo)體片的典型 例子的單晶硅片，可以舉出直徑為5英寸(125mm)、直徑為6英寸 (150mm)、直徑為8英寸(200mm)、直徑為12英寸(300mm)大小的圓 形片。注意，薄片形狀不局限于圓形，也可以加工為矩形狀。此外，最初原料片的半導(dǎo)體片的膜厚度沒有特別的限制，但是顧 及再利用原料片，由于從一個原料片可以制造更多的SOI襯底，因此 優(yōu)選半導(dǎo)體片的膜厚度厚。 一般流通的硅片的尺寸以SEMI規(guī)格為標(biāo) 準(zhǔn)，例如直徑為6英寸時膜厚度為625pm，直徑為8英寸時膜厚度為 725nm，直徑為12英寸時膜厚度為775nm (但是，各個厚度公差為 土25nm)。注意，原料的半導(dǎo)體片的膜厚度不局限于SEMI規(guī)格規(guī)定 的，從錠切出時可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。此外，當(dāng)半導(dǎo)體片的膜厚度厚時從 一個錠可切出的半導(dǎo)體片的數(shù)目少，但是可以減少作為余長浪費的材 料。當(dāng)然，需要根據(jù)在制造SOI襯底的工序中使用的裝置的規(guī)格等決 定硅片的尺寸。作為具有絕緣表面的襯底120，使用鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋇硼硅酸鹽玻璃等的各種電子工業(yè)用玻璃襯底、石英襯底、陶 瓷襯底、或藍(lán)寶石襯底等。優(yōu)選使用玻璃襯底。
此外，用作具有絕緣表面的襯底120的玻璃襯底優(yōu)選在其表面上 具有平坦性良好的拋光面。這是因為具有絕緣表面的襯底120和半導(dǎo) 體片102接合時，玻璃襯底的拋光面作為接合面，可以降低接合不良。 另外，玻璃襯底的拋光可以使用氧化鈰等進(jìn)行。
使用離子摻雜裝置將簇離子110照射到半導(dǎo)體片102的一表面。 其結(jié)果，在離半導(dǎo)體片102的該照射面有預(yù)定的深度的領(lǐng)域中形成分 離層112。另外，在半導(dǎo)體片的照射面上形成第一絕緣層106和第二 絕緣層108(參照圖1、圖2(st印13))
注意，分離層112、第一絕緣層106、第二絕緣層108的形成順 序沒有特別的限制。例如，可以舉出如下三個形成順序(l)在形 成第一絕緣層106之后，從半導(dǎo)體片102的形成了第一絕緣層106的 表面一側(cè)照射蔟離子110而形成分離層112，在第一絕緣層106上形 成第二絕緣層108; (2)形成第一絕緣層106，在該第一絕緣層106 上形成第二絕緣層108之后，從半導(dǎo)體片102的層疊形成了第一絕緣 層106及第二絕緣層108的表面一側(cè)照射簇離子110來形成分離層 112; (3)在半導(dǎo)體片102的一表面上形成保護(hù)層，對該保護(hù)層照射 蔟離子110而形成分離層112之后去除保護(hù)層，在半導(dǎo)體片102的保 護(hù)層形成且去除的表面?zhèn)葘盈B形成第一絕緣層106及第二絕緣層108。 在此，將參照圖3A至3C說明(1)的形成順序。
在半導(dǎo)體片102上形成第一絕緣層106 (參照圖3A)。通過使 用CVD法、濺射法、或原子層外延(ALE)法形成第一絕緣層106 即可。第一絕緣層106可以采用單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)，至少一層形成 包含氮的絕緣層。另外，第一絕緣層106的膜厚度優(yōu)選形成為50nm 及200nm的范圍內(nèi)。作為含有氮的絕緣層，可以舉出氮化硅層、氮氧 化硅層、氧氮化硅層等。含有氮的絕緣層具有阻擋堿金屬或堿土金屬 等的金屬雜質(zhì)的效果。因此，在作為支撐襯底使用含有微量的金屬雜 質(zhì)的襯底諸如玻璃襯底的情況下，可以防止金屬雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體層一側(cè)。另外，在直接接觸于半導(dǎo)體片102地形成氮化硅層或氮氧化硅 層的情況下，產(chǎn)生陷阱能級而發(fā)生界面特性的問題，因此優(yōu)選在與半 導(dǎo)體片102之間形成氧化硅層或氧氮化硅層。通過這樣的疊層結(jié)構(gòu)， 防止半導(dǎo)體層的由于金屬雜質(zhì)污染，可以提高界面的電特性。例如， 第 一絕緣層106可以采用從半導(dǎo)體片102 —側(cè)按順序形成氧氮化硅層 和氮氧化硅層的疊層結(jié)構(gòu)。此外，本說明書中的氧氮化硅層指的是如下作為其組成氧含量 多于氮含量，在通過盧瑟福回向散射分析(RBS: Rutherford Backscattering Spectrometry)及氫前向散射分析(HFS: Hydrogen Forward Scattering)測量的情況下，其包含氧、氮、Si及氫，它們 示出如下組成范圍50atoms%i 70atomsO/o的氧；0.5atomsyo至 15atoms。/。的氮；25atoms。/。至35atoms。/。的Si;以及0.1atoms。/o至 10atoms。/。的氫。另外，氮氧化硅層指的是如下作為其組成氮含量多 于氧含量，在通過RBS及HFS測量的情況下，其包含氧、氮、Si及 氫，它們示出如下組成范圍5atoms。/o至30atomsO/o的氧；20atoms% 至55atoms。/。的氮；25atoms。/。至35 atoms。/。的Si;以及10atoms。/o至 30atomsy。的氫。此外，還可以在氧化氣氛下對半導(dǎo)體片102進(jìn)行熱處理(以下， 也稱為"熱氧化，，)而形成第一絕緣層106。然而，本發(fā)明的目的之一 是半導(dǎo)體片的再利用，將之后分離半導(dǎo)體層而可以獲得的剝離片的質(zhì)量維持也重要。在反復(fù)進(jìn)行薄片的再利用的情況下，薄片受到機(jī)械損 傷，具體而言，發(fā)生瑕疵、缺口等的概率必然上升。薄片上發(fā)生的機(jī) 械損傷部分成為熱應(yīng)力中心，容易成為位錯滑移(也稱為位錯滑動) 的發(fā)生點。另外，熱氧化法是高溫處理，因此容易發(fā)生熱應(yīng)力，從而 通過應(yīng)用熱氧化法，在薄片上容易發(fā)生位錯滑移。若在薄片上發(fā)生位 錯滑移，則結(jié)晶性降低而薄片的質(zhì)量退化。再者，因為機(jī)械損傷部分 的緣故，當(dāng)進(jìn)行熱氧化時還有薄片容易破碎的問題。由此，在本發(fā)明 中優(yōu)選不應(yīng)用熱氧化法以形成絕緣層。例如，優(yōu)選通過使用CVD法、 濺射法、或臭氧水的氧化處理等代替熱氧化法而形成絕緣層。通過應(yīng)用熱氧化法以外的方法形成絕緣層，可以防止之后被分離而獲得的剝離片的質(zhì)量的退化，作為制造SOI襯底的鍵合襯底沒有問題地使用。注意，在此所述的熱應(yīng)力指的是半導(dǎo)體片和接觸于該半導(dǎo)體片地形成的絕緣層之間的熱應(yīng)力、半導(dǎo)體片和固定工具(襯托器；susceptor 等)之間的熱應(yīng)力。在離半導(dǎo)體片102的一表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成分離層 112 (參照圖3B)。使用離子摻雜裝置將簇離子110照射到半導(dǎo)體片 102的一表面來形成分離層112。在此，在對半導(dǎo)體片102的第一絕 緣層106形成的表面一側(cè)照射由包含氫的原料氣體產(chǎn)生的H3+離子， 因此氫穿過第一絕緣層106而注入到半導(dǎo)體片102的前提下進(jìn)行說 明。作為由包含氫的原料氣體產(chǎn)生的簇離子110，可以舉出H/離子、 H2+離子，優(yōu)選使用H/離子。對半導(dǎo)體片(在此指的是第一絕緣層 106 )照射H3+離子，因此與照射H+離子或H2+離子相比提高氫的注入 效率，可以縮短形成分離層112的節(jié)拍時間。從而，可以提高生產(chǎn)率，還可以提高處理量。根據(jù)本發(fā)明的簇離子的具體的摻雜方法是如下方法由包含氫的 原料氣體產(chǎn)生氫等離子體，利用電壓使該氫等離子體中產(chǎn)生的簇離子 加速，而照射到半導(dǎo)體片(或者半導(dǎo)體片上形成的絕緣層)。在氫等離子體中產(chǎn)生的典型的簇離子是H2+離子、H3+離子。此外，也產(chǎn)生氫離子的H+離子。簇離子的摻雜可以使用離子摻雜裝置來進(jìn)行。離子摻雜裝置是如 下非質(zhì)量分離型裝置對原料氣體進(jìn)行等離子體激發(fā)來產(chǎn)生的所有種 類的離子照射到配置在室內(nèi)的被處理體。離子摻雜裝置的主要結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生所希望的離子的離子源和對被 處理體照射離子的加速機(jī)構(gòu)。離子源由將產(chǎn)生所希望的種類的離子種 的原料氣體供應(yīng)的氣體供應(yīng)系統(tǒng)、形成等離子體的電極等構(gòu)成。作為 形成等離子體的電極，使用絲極型的電極或電容耦合高頻波放電用電 極。加速機(jī)構(gòu)由電源、引出電極、加速電極、減速電極、接地電極等的電極等構(gòu)成。構(gòu)成加速機(jī)構(gòu)的電極具有多個開口或槽縫，在離子源 中產(chǎn)生的離子通過設(shè)置在電極中的開口或槽縫而加速。注意，離子摻 雜裝置的結(jié)構(gòu)不局限于上述結(jié)構(gòu)，設(shè)置有根據(jù)需要的結(jié)構(gòu)。
在本實施方式中，由于氫注入到半導(dǎo)體片，所以作為原料氣體供 應(yīng)包含氫的氣體。例如，供應(yīng)H2氣體。在供應(yīng)H2氣體作為原料氣體
的離子摻雜裝置中產(chǎn)生氫等離子體，在該氫等離子體中產(chǎn)生氫離子的
H+離子、H2+離子、或H3+離子等的簇離子。此時，優(yōu)選相對于由包含 氫的原料氣體產(chǎn)生的所有種類的離子(例如H+離子、H2+離子、H3+ 離子)的總量包含50%以上的H/離子。更優(yōu)選相對于H+離子、H2+ 離子、及113+離子的總量包含80%以上的H3+離子。例如，使用由絲 極型的電極放出的熱電子產(chǎn)生氫等離子體，因此可以使H3+離子的比 率高于其他離子種(H+離子、H/離子)。注意，在圖1中只表示H/ 離子，但是本發(fā)明不局限于此，有時也照射H+離子、H2+離子。換言 之，在本發(fā)明中，除了簇離子以外，有時也照射氫離子。
此外，簇離子的摻雜也可以使用離子注入裝置來進(jìn)行。離子注入 裝置是如下質(zhì)量分離型裝置對多種離子種進(jìn)行質(zhì)量分離而將特定種 類的離子照射到配置在處理室內(nèi)的被處理體，該多種離子種通過對原 料氣體進(jìn)行等離子激發(fā)而發(fā)生。因此，本發(fā)明采用離子注入裝置的情 況下，對H+離子、H2+離子、及H3+離子進(jìn)行質(zhì)量分離，來可以選擇 性地照射H3+離子。
離子注入裝置和離子摻雜裝置的主要區(qū)別是否具有進(jìn)行質(zhì)量分 離的機(jī)構(gòu)。除了離子源和加速機(jī)構(gòu)以外，離子注入裝置還具有進(jìn)行質(zhì) 量分離的機(jī)構(gòu)。注意，離子注入裝置的結(jié)構(gòu)不局限于上述的機(jī)構(gòu)，設(shè) 置根據(jù)需要的機(jī)構(gòu)，因此，當(dāng)然質(zhì)量分離以外其結(jié)構(gòu)可能與離子摻雜裝 置不同。
分離層112優(yōu)選包含5xl02Gatoms/cm3以上的氫。當(dāng)對半導(dǎo)體片 局部地形成高濃度氫注入?yún)^(qū)域時，結(jié)晶結(jié)構(gòu)消失，而形成微小的空洞， 因此分離層112成為多孔結(jié)構(gòu)。由此，通過在較低的溫度(600'C以下) 下進(jìn)行熱處理,引起形成在分離層112中的微小空洞的體積變化，并可以沿著分離層112分離半導(dǎo)體片102。此外，分離層112中包含的氫 濃度由簇離子的劑量或加速電壓等來控制。
此外，形成在半導(dǎo)體片102中的分離層112的深度以照射的簇離 子110的加速電壓和該簇離子110的照射角度來控制。形成在半導(dǎo)體 片102中的分離層112的深度決定之后接合于支撐襯底的半導(dǎo)體層的 膜厚度。根據(jù)作為SOI襯底提供后的用途而不同，但是半導(dǎo)體層的所 需的膜厚度優(yōu)選為5nm至500nm，更優(yōu)選為10nm至200nm。從而， 照射簇離子110時的加速電壓、注入角度通過顧及接合的半導(dǎo)體層的 膜厚度來調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底的制造方法的特征之一是分離半導(dǎo)體片 102的一部分而獲得的剝離片再利用。剝離片的厚度越厚越多次可以 再利用。換言之，分離半導(dǎo)體片102的一部分而獲得的半導(dǎo)體層的膜 厚度越薄，該半導(dǎo)體層被分離的半導(dǎo)體片的剝離片的膜厚度越厚，因 此可以增加剝離片的再利用的數(shù)次。其結(jié)果，從一個原料片可以制造 更多SOI襯底。因此，當(dāng)形成分離層112時，優(yōu)選盡可能形成在離半 導(dǎo)體片102的表面有深度淺的區(qū)域中。
在此，通過使用如本發(fā)明中的簇離子，典型為H3+離子，分離層 112形成在深度淺的區(qū)域中的情況下，也可以高效地注入氫并提高生 產(chǎn)率。當(dāng)H3+離子照射到半導(dǎo)體片時，與構(gòu)成絕緣層(在本實施方式 中第一絕緣層106)或半導(dǎo)體片102的原子沖突而成為H原子或H+ 離子，分離成三個，每個具有的動能也成為將利用電壓加速而獲得的 H3+離子的動能大致等分成3個的值。換言之，通過照射H/離子，可 以認(rèn)為其加速電壓比照射H+離子的加速電壓大三倍左右。若增加加速 電壓，則可以縮短會成為律速的形成分離層的節(jié)拍時間，從而可以提 高生產(chǎn)率和處理量。另外，H/離子分離成三個的方式的例子可以舉 出三個"H原子"、三個"H+離子"、兩個"H原子"和一個"H+離子"、或 者一個"H原子"和兩個"H+離子"。
此外，當(dāng)照射蔟離子110時，優(yōu)選使半導(dǎo)體片102水平方向上傾 斜6。士4。左右。對水平方向上具有角度的半導(dǎo)體片102照射簇離子110，因此可以防止形成分離層112的氫濃度分布的擴(kuò)大。另外，離半導(dǎo)體 片102的表面有深度淺的領(lǐng)域中可以容易形成分離層112。
此外，在此說明氫穿過第一絕緣層106而注入到半導(dǎo)體片102 的例子。當(dāng)氫注入到半導(dǎo)體片時，使氫穿過絕緣層，來可以防止半導(dǎo) 體片的表面粗糙。
在第一絕緣層106上形成第二絕緣層108 (參照圖3C)。在此， 第二絕緣層108用作與具有絕緣表面的襯底120的接合層，而該第二 絕緣層108設(shè)置在半導(dǎo)體片102與具有絕緣表面的襯底120形成接合 的面上。第二絕緣層108可以具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地是， 在與具有絕緣表面的襯底120接合的面(以下也稱為"接合面，，)上形 成具有平滑性并可形成親水性表面的層，該層通過使用CVD法形成 為5nm至200nm的膜厚度。
作為具有平滑性并可形成親水性表面的絕緣層，可以使用氧化 硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等。
例如，作為具有平滑性并可形成親水性表面的絕緣層，優(yōu)選使用 將有機(jī)硅烷用作原料氣體通過使用CVD法而形成的氧化硅。這是因 為通過使用將有機(jī)硅烷用作原料氣體并使用CVD法形成的第二絕緣 層108,例如該第二絕緣層108采用氧化硅層，可以使具有絕緣表面 的襯底120和半導(dǎo)體層強(qiáng)固地接合的緣故。作為有機(jī)硅烷，可以使用 四乙氧基硅烷(TEOS:Si(OC2H5)4)、四甲基硅烷(TMS: Si(CH3)4)、 三曱基硅烷((CH3)3SiH)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TMCTS)、八甲基 環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅 烷(SiH(OC2H5)3)、三(二甲基氨基)硅烷(SiH(N(CH3)2)3)等的含硅 化合物。
此外，還可以使用通過使用CVD法將曱硅烷、乙硅烷、或丙硅 烷等的無機(jī)硅烷用作原料氣體來形成的氧化硅。另外，通過使用CVD 法將有機(jī)硅烷或無機(jī)硅烷用作原料氣體來形成氧化硅層的情況下，優(yōu) 選混合賦予氧的氣體。此外，通過使用CVD法將有機(jī)硅烷或無機(jī)硅 烷用作原料氣體來形成氮化硅層的情況下，混合賦予氮的氣體。作為賦予氧的氣體，可以使用氧、 一氧化二氮、或二氧化氮等。另外，作 為賦予氮的氣體，可以使用一氧化二氮、氨等。再者，還可以混合氬、 氦、或氮等惰性氣體、或者氫氣體。
此外，還可以使用因氧基的反應(yīng)而成長的氧化硅層、由氧化性的
藥劑形成的化學(xué)氧化物、具有硅氧烷(Si-O-Si)鍵的絕緣層。在本說 明書中，具有硅氧烷鍵的絕緣層指的是硅(Si)和氧(o)的鍵包括
在骨架結(jié)構(gòu)。硅氧烷具有取代基。作為該取代基，可以舉出至少含有 氫的有機(jī)基(例如烷基、芳烴等)。氟基還可以包含在有機(jī)基。具有硅 氧烷鍵的絕緣層可以通過旋涂法等的涂敷法而形成。
在形成分離層112之后形成第二絕緣層108的情況下，不從分離 層112發(fā)生脫氣的成膜溫度下形成第二絕緣層108。例如，成膜溫度 優(yōu)選為350。C以下。另外，第二絕緣層108優(yōu)選與第一絕緣層106同 樣地不使用熱氧化法而形成。
半導(dǎo)體片102的一表面?zhèn)群途哂薪^緣表面的襯底120的一表面重 疊而貼合(參照圖l、圖2(step21))。在此，中間夾著第一絕緣層 106和第二絕緣層108而貼合。從而，接合面是第二絕緣層108的一 表面和具有絕緣表面的襯底120的一表面。
預(yù)先使半導(dǎo)體片102(在此，第二絕緣層108)及具有絕緣表面的 襯底120形成接合的面充分潔凈。然后，通過將形成在半導(dǎo)體片102 的一表面?zhèn)鹊牡诙^緣層108與具有絕緣表面的襯底120緊密接觸， 實現(xiàn)接合。關(guān)于接合，在初步步驟中認(rèn)為是范德華力在起作用，通過 壓接在一表面?zhèn)刃纬捎械诙^緣層108的半導(dǎo)體片102和具有絕緣表 面的村底120，可以實現(xiàn)利用氫鍵的牢固接合。
此外，為了實現(xiàn)在半導(dǎo)體片102的一表面?zhèn)刃纬傻牡诙^緣層 108和具有絕緣表面的襯底120的良好接合，也可以使接合面活化。 例如，接合面的一方或雙方上照射原子束或離子束。采用原子束或離 子束的情況下，可以使用氬等惰性氣體中性原子束或惰性氣體離子 束。除此以外，也可以通過進(jìn)行等離子體照射或自由基處理使接合面 活化。通過進(jìn)行這種表面處理，400。C以下的溫度下也可以容易實現(xiàn)異種材料之間的接合。另外，也可以使用含臭氧水、含氧水、含氫水、 或純水等對接合面進(jìn)行清洗處理。這樣進(jìn)行清洗處理，由此可以使接
合面具有親水性，接合面的OH基可以增大。其結(jié)果是，可以使利用 氫鍵的接合更牢固。
此外，在半導(dǎo)體片102和具有絕緣表面的襯底120貼合之后，優(yōu) 選進(jìn)行熱處理或加壓處理。通過進(jìn)行熱處理或加壓處理可以提高接合 強(qiáng)度。當(dāng)進(jìn)行熱處理時，其溫度范圍是具有絕緣表面的襯底120的耐 熱溫度以下，且形成在半導(dǎo)體片102中的分離層112的體積不變的溫 度，優(yōu)選為室溫以上且小于400。C。另外，在加壓處理中，向與接合 面垂直的方向施加壓力，并且顧及具有絕緣表面的襯底120及半導(dǎo)體 片102的耐壓性而進(jìn)行該處理。
通過進(jìn)行熱處理，而分離層112或該分離層112附近作為分離面 從具有絕緣表面的襯底120分離半導(dǎo)體片102的一部分(參照圖1、 圖2 (step31))。從半導(dǎo)體片102分離的半導(dǎo)體層UO殘留在具有 絕緣表面的襯底120上，可以獲得SOI村底(參照圖1、圖2(step32))。 另外，可以獲得半導(dǎo)體層130分離的剝離片140 (參照圖1、圖2 (step33 ))。
為了分離半導(dǎo)體片102的一部分的熱處理優(yōu)選在第二絕緣層108 的成膜溫度以上且具有絕緣表面的襯底120的耐熱溫度以下的溫度下 進(jìn)行。例如，400'C至600'C的范圍下進(jìn)行熱處理，因此在分離層112 中形成的微小的空洞的體積變化，沿著分離層112分離。第二絕緣層 108與具有絕緣表面的襯底120接合，因此具有與半導(dǎo)體片102相同 的結(jié)晶性的半導(dǎo)體層130殘留在具有絕緣表面的襯底120上。另外， 從半導(dǎo)體片102分離半導(dǎo)體層130的剝離片140殘留。
通過進(jìn)行上述步驟，可以制造在具有絕緣表面的襯底120上隔著 絕緣層(第一絕緣層106及第二絕緣層108 )接合有半導(dǎo)體層130的 SOI襯底。另外，通過制造SOI襯底，可以獲得剝離片140。
通過進(jìn)行再生處理，再利用剝離片140作為鍵合襯底的半導(dǎo)體片 (參照圖1、圖2 (step41))。半導(dǎo)體層130分離的面是分離層112的分離面，再利用剝離片 140作為鍵合襯底時存在其表面的平坦性的問題。另外，因在分離層 112中的分離及形成分離層112的離子的照射有時會形成結(jié)晶缺陷。 從而，為了作為鍵合襯底再利用剝離片140，需要進(jìn)行平坦化處理等 作為再生處理。
作為再生剝離片140的平坦化處理，可以應(yīng)用拋光處理、蝕刻處 理、熱處理、照射激光束等。顧及作為鍵合襯底再利用，優(yōu)選應(yīng)用可 進(jìn)行鏡面加工的拋光處理。通過進(jìn)行拋光處理，可以實現(xiàn)平坦化且可 以去除形成結(jié)晶缺陷的區(qū)域。作為拋光處理，可以釆用化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP; Chemical Mechanical Polishing)法或液體噴射拋光法。
進(jìn)行再生處理了的剝離片140再利用作為鍵合襯底的半導(dǎo)體片 102 (參照圖1、圖2 (stepll))。然后，作為鍵合襯底半導(dǎo)體片102 再次經(jīng)過在圖1及圖2中示出的(stepll)至(stepM)，制造SOI 襯底(step32)，還可以獲得剝離片(step33)。
此外，獲得的SOI襯底的半導(dǎo)體層130也具有成為分離面的面 的平坦性的問題、分離層112的形成等的結(jié)晶缺陷等的問題。例如， 當(dāng)使用SOI襯底制造LSI時，半導(dǎo)體層130用作包括晶體管的溝道形 成區(qū)域、源區(qū)域、及漏區(qū)域的激活層。在半導(dǎo)體層130的表面具有凹 凸的情況下，其上表面形成薄且良好的絕緣耐壓的柵極絕緣層是很困 難的。另外，若在半導(dǎo)體層130中形成有結(jié)晶缺陷，則發(fā)生特性不均 勻性等引起質(zhì)量、可靠性的問題。由此，半導(dǎo)體層130的表面優(yōu)選進(jìn) 行平坦化且降低結(jié)晶缺陷，優(yōu)選恢復(fù)半導(dǎo)體層的特性。例如，通過照 射激光束可以進(jìn)行平坦化且降低結(jié)晶缺陷。
在圖4A至4C中，示出對SOI襯底具有的半導(dǎo)體層進(jìn)行平坦化 及恢復(fù)結(jié)晶缺陷的處理的一個例子。圖4A示出分離半導(dǎo)體片102的 一部分而獲得的SOI村底。換言之，相當(dāng)于經(jīng)過圖1、圖2中的(step31 ) 而獲得的SOI襯底。成為分離面一側(cè)的半導(dǎo)體層130的表面形成有凹 凸?fàn)睢Ａ硗?，雖然在此未圖示，但是在半導(dǎo)體層130中形成有結(jié)晶缺 陷。對半導(dǎo)體層130照射激光束133 (參照圖4B)。通過照射激光 束133，可以實現(xiàn)使半導(dǎo)體層130平坦化且恢復(fù)結(jié)晶缺陷、損傷等。 注意，激光束133優(yōu)選從半導(dǎo)體層130—側(cè)照射。另外，照射激光束 133的氣氛優(yōu)選采用氧濃度為10ppm以下的氮氣氛。這是因為如果在 氧氣氛下照射激光束，就有可能半導(dǎo)體層表面變粗的緣故。
通過照射激光束133，可以獲得具有提高上表面的平坦性的半導(dǎo) 體層130的SOI襯底(參照圖4C )。以上所獲得的SOI襯底恢復(fù)半 導(dǎo)體層的結(jié)晶缺陷，也使該半導(dǎo)體層的表面平坦化。其結(jié)果，可以提 供或利用質(zhì)量良好的SOI襯底。
注意，謀求實現(xiàn)半導(dǎo)體層的特性的恢復(fù)的處理不局限于照射激光 束。既可以釆用如下方法電爐、燈退火爐、或快速熱退火(RTA)裝 置等的熱處理；蝕刻；或者CMP等，又可以組合釆用上述方法。
例如，在分離半導(dǎo)體片102的一部分而獲得SOI襯底之后(參 照圖4A)，首先進(jìn)行蝕刻處理而去除半導(dǎo)體層表面的損傷層和殘留 的分離層之后，可以照射激光束(參照圖4B)。此外，使半導(dǎo)體層 薄膜化的情況下，照射上述激光束之后，可以再次進(jìn)行蝕刻處理。另 外，蝕刻處理既可以應(yīng)用干蝕刻或濕蝕刻，又可以組合兩者。此外， 應(yīng)用CMP處理代替蝕刻處理，可以使半導(dǎo)體層的薄膜化。
在此，準(zhǔn)備鍵合村底(stepll)及支撐襯底(stepl2)至分離鍵 合襯底而獲得SOI襯底(st印32 )和剝離片(step33 )為工序A。另 外，對在工序A中獲得的剝離片進(jìn)行再生處理而作為鍵合襯底再利用 (step41)為工序B。根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底的制造方法通過反復(fù)進(jìn) 行工序A可以獲得多個SOI襯底和多個剝離片。具體而言，通過進(jìn) 行n次(n是2以上的整數(shù))工序A，可以獲得n個SOI襯底和n個 剝離片。在此，在進(jìn)行工序A的同時進(jìn)行工序B，可以有效地利用剝 離片。具體而言，當(dāng)制造n個SOI襯底時，可以將n個剝離片再利用 一次至最大次數(shù)為(n-l)次。這樣，通過再利用剝離片，不需要準(zhǔn)備 新的原料片，可以降低成本及資源的消費。優(yōu)選按順序進(jìn)行工序A和 工序B的工序為1組而進(jìn)行n次，因此從一個原料片可以獲得n個SOI襯底。在此，從一個原料片產(chǎn)生的剝離片作為鍵合襯底再利用(n-l) 次。換言之，當(dāng)制造n個SOI襯底時，用于制造(n-l)個SOI襯底 的鍵合襯底可以使用剝離片。只使用一個原料片，因此可以有效地利 用原料的半導(dǎo)體片，而可以降低成本。
此外，在會成為律速的形成分離層中，使用簇離子，具體地使用 H3+離子，因此可以提高氫注入效率。其結(jié)果，可以縮短節(jié)拍時間， 可以提高生產(chǎn)率和處理量。
再者，在本實施方式所示，形成各種絕緣層不應(yīng)用熱氧化法的情 況下，可以維持剝離片的質(zhì)量，而可以提供一定的質(zhì)量的半導(dǎo)體片。 其結(jié)果，可以高成品率地制造剝離片用作鍵合襯底的SOI襯底。
注意，剝離片不必再利用作為鍵合襯底，可以使用其他用途，例 如可以用于制造太陽能電池。此外，可以用于試驗襯底、假襯底。另 外，反復(fù)的SOI襯底的制造方法不必完全相同。
此外，可以在具有絕緣表面的襯底120上排列多個半導(dǎo)體片102， 來在具有絕緣表面的襯底120上設(shè)置多個半導(dǎo)體層130。在此情況下， 作為具有絕緣表面的襯底，優(yōu)選使用大面積的母體玻璃，它成為第6 世代(1500mmxl850mm)、第7世代(1870mmx2200mm)、第8 世代(2200mmx2400mm )。如此，不依賴于半導(dǎo)體片102的尺寸， 可以實現(xiàn)SOI襯底的大面積化，或從一個支撐襯底可以增加制造的 SOI襯底數(shù)量，由此可以提高生產(chǎn)性。
注意，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)刈杂山M合。
實施方式2
在上迷實施方式1中，在(stepl3)中，說明如下例子(1) 在形成第一絕緣層106之后，從半導(dǎo)體片102的形成有第一絕緣層106 的表面一側(cè)照射簇離子110而形成分離層112，在第一絕緣層106上 形成第二絕緣層108。在本實施方式2中，說明如下例子(2 )形成 第一絕緣層106,在該第一絕緣層106上形成第二絕緣層108之后， 從半導(dǎo)體片102的層疊形成笫一絕緣層106及第二絕緣層108的表面 一側(cè)照射簇離子110而形成分離層112的例子；及(3)在半導(dǎo)體片102的一表面上形成保護(hù)層103，對該保護(hù)層103照射簇離子110而形成 分離層112之后，去除保護(hù)層103，在半導(dǎo)體片102的保護(hù)層103形 成而去除的表面一側(cè)層疊形成第一絕緣層106及第二絕緣層108。注 意，分離層112、第一絕緣層106及第二絕緣層108的形成順序以外 的材料、制造方法等依照上述實施方式1，因此省略說明。
首先，將參照圖5A至5C說明上述(2)的例子。在半導(dǎo)體片 102上形成第一絕緣層106 (參照圖5A)。其次，在第一絕緣層106 上形成第二絕緣層108 (參照圖5B)。注意，第一絕緣層106及第二 絕緣層108的材料及形成方法等依照上述實施方式1。
對半導(dǎo)體片102的形成有第一絕緣層106及第二絕緣層108的表 面一側(cè)照射簇離子110，在半導(dǎo)體片102中形成分離層112 (參照圖 5C)。
分離層112的形成方法也依照上述實施方式1。此外，在圖5A 至圖5C中，將簇離子110照射到第二絕緣層108,穿過該第二絕緣 層108及第一絕緣層106，以使氫注入到半導(dǎo)體片102。從而，當(dāng)照 射簇離子110時，與在上述實施方式1中說明的圖3A至3C的形成 方法相比，加速電壓、劑量、或簇離子110的照射角度需要是顧及穿 過第二絕緣層108的。
在形成分離層112之后，根據(jù)圖1、圖2 (step21)以后的步驟 制造SOI襯底，可以再利用制造SOI襯底而獲得的剝離片。當(dāng)然， 依照實施方式1來進(jìn)行剝離片的再生處理、SOI襯底的半導(dǎo)體層的恢 復(fù)處理等即可。
其次，將參照圖6A至6C說明上述(3)的例子。在半導(dǎo)體片 102的一表面?zhèn)刃纬杀Ｗo(hù)層103，對該保護(hù)層103照射簇離子110，在 半導(dǎo)體片102中形成分離層112 (參照圖6A)。
保護(hù)層103通過對半導(dǎo)體片進(jìn)行氧化處理來形成薄膜。具體而 言，將由氧化性的藥劑形成的化學(xué)氧化物、通過氧基處理形成的氧化 膜作為保護(hù)層103形成。
分離層112的形成方法與(2)同樣依照上迷實施方式l。此外，在圖6A至6C中，對保護(hù)層103照射簇離子110，穿過該保護(hù)層103， 以使氫注入到半導(dǎo)體片102。另外，保護(hù)層103的膜厚度比第一絕緣 層106非常薄。因此，當(dāng)照射簇離子110時，與在上述實施方式l中 說明的圖3A至3C的形成方法相比，加速電壓、劑量、或簇離子IIO 的照射角度需要是顧及穿過的保護(hù)層很薄的。
其次，在去除保護(hù)層103之后，在照射簇離子IIO—側(cè)的半導(dǎo)體 片102上形成第一絕緣層106 (參照圖6B)。然后，在第一絕緣層 106上形成第二絕緣層108 (參照圖6C )。
依照上述實施方式1的材料及形成方法形成第一絕緣層106及第 二絕緣層108，但是由于在半導(dǎo)體片102中已經(jīng)形成有分離層112， 所以采用不從該分離層112發(fā)生脫氣及分離的成膜溫度而形成。因此， 不優(yōu)選應(yīng)用高溫處理的熱氧化法等，而優(yōu)選應(yīng)用CVD法、濺射法等。
在形成第二絕緣層108之后，根據(jù)圖1、圖2 (step21)以后的 步驟制造SOI襯底，可以再利用制造SOI襯底而獲得的剝離片。當(dāng) 然，依照實施方式l來進(jìn)行剝離片的再生處理、SOI襯底的半導(dǎo)體層 的恢復(fù)處理等。
注意，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)刈杂山M合。
實施方式3
在本實施方式中，將說明上述實施方式l、 2中氫注入到半導(dǎo)體 片時的濃度分布。
進(jìn)行使用離子摻雜裝置對半導(dǎo)體片(結(jié)晶取向是(100)的硅片)照 射H/離子或H+離子的試驗。根據(jù)其二次離子質(zhì)量(SIMS)分析的 結(jié)果數(shù)據(jù)，設(shè)定氫注入的模型，計算出在深度方向上的氫的數(shù)量。以 模型的尺寸為(X軸，Y軸，Z軸)-(800nm，800nm，1200nm)來計算。注意， X軸及Y軸對應(yīng)于半導(dǎo)體片平面，Z軸對應(yīng)于深度方向。另外，在實 驗中使用的離子摻雜裝置為了將氫注入分布均勻化而旋轉(zhuǎn)薄片。
在從設(shè)置有膜厚lOOnm的絕緣層14的面一側(cè)，通過離子摻雜法 對半導(dǎo)體片12照射H/離子或H+離子的情況下的對深度方向的氫原 子的數(shù)量用蒙特卡羅法計算。在此，H3+離子以加速電壓為50keV、H+離子以加速電壓為16.7keV來進(jìn)行計算。此外，絕緣層14為非晶 結(jié)構(gòu)的氧化硅層。
在圖17A和17B中示出氫注入的模型圖。在圖18中示出根據(jù)每 個模型圖計算出來的對深度方向的氫濃度分布的圖表。此外，在圖18
中示出的圖表是橫軸表示從包含100nm的絕緣層14 (氧化硅層)的 半導(dǎo)體片表面的深度方向(Depth (nm))，縱軸表示氫濃度 (atoms/cm3)。
在圖17A中示出通過50keV的加速電壓加速的113+離子在半導(dǎo) 體片12表面，即，在絕緣層14表面分離而成為三個H+離子的第一模 型圖。
當(dāng)H/離子照射到半導(dǎo)體片時，可以認(rèn)為與表面附近的原子(在 此情況下，構(gòu)成絕緣層14及半導(dǎo)體片12的硅原子、氫原子)沖突。 H3+離子的氫原子彼此的鍵合能量與通過50keV的加速電壓加速的離 子的動能相比極小。因此，可以認(rèn)為幾乎所有H3+離子沖突到半導(dǎo)體 片或其上層形成的絕緣層表面的步驟中，作為H原子、H+離子分離 成三個。此外，H3+離子分離成三個，因此在第一模型圖中一個H原 子或H+離子具有的動能可以估計相當(dāng)于利用電壓加速而獲得的H3+ 離子的動能的大致三分之一。換言之，利用任意的XkeV的加速電壓 加速H3+離子而照射的情況下，與此相同的效果可以估計利用X/3keV 的加速電壓加速三個H+離子并照射來獲得。
在圖17B中示出H+離子就照原樣注入到半導(dǎo)體片102中的第二 模型圖。
圖18示出的圖表中的曲線(A)示出根據(jù)第一模型圖通過50keV 的加速電壓、3xl016ions/cm2的劑量計算出來的對深度方向的氫濃度 分布。從曲線(A)可以知道氫濃度的高峰位置在300nm附近，其濃 度為大致6xl022atoms/cm3。
此外，圖18示出的圖表中的曲線(B)示出根據(jù)第二模型圖通 過16.7keV的加速電壓、3xl016ions/cm2的劑量計算出來的對深度方 向的氫濃度。從曲線(B)可以知道氫濃度的高峰位置在300nm附近，其濃度為大致2xl022atoms/cm3。
從圖18可以知道，顧及氫注入到所需的深度的領(lǐng)域中的加速電 壓的情況下，使用H3+離子與使用H+離子相比可以增大加速電壓。加 速電壓越小劑量率越低，節(jié)拍時間惡化。因此，使用H/離子可以提 高加速電壓，并可以縮短形成分離層的節(jié)拍時間。
注意，勿須置言，在圖18中示出50keV的加速電壓的計算結(jié)果， 通過調(diào)節(jié)加速電壓可以調(diào)節(jié)氫濃度的高峰位置。此外，示出絕緣層14 為膜厚度為100nm的氧化硅層而計算的結(jié)果，勿須置言，通過調(diào)節(jié)膜 厚度可以調(diào)節(jié)半導(dǎo)體片內(nèi)的分離層的位置。
實施方式4
在本實施方式中，將參照圖7說明與上述實施方式不相同的SOI 襯底的制造方法的一個例子。
準(zhǔn)備鍵合襯底的半導(dǎo)體片402和支撐襯底的具有絕緣表面的襯 底420 (參照圖7 (step711) ( step712 ))。
半導(dǎo)體片402依照上述實施方式1的半導(dǎo)體片102的說明。同樣 地，具有絕緣表面的襯底420依照具有絕緣表面的襯底120。在此， 作為半導(dǎo)體片402使用硅片，作為具有絕緣表面的襯底420使用玻璃 襯底。
在本實施方式中，在支撐襯底的具有絕緣表面的襯底420上形成 第一絕緣層422及第二絕緣層424 (參照圖7 ( step713 ))。
第一絕緣層422通過使用CVD法、濺射法、或ALE法形成。 此外，可以為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)，至少一層形成包含氮的絕緣層。 作為包含氮的絕緣層，形成氮化硅層、氮氧化硅層、氧氮化硅層等， 優(yōu)選用作阻擋金屬雜質(zhì)的阻擋層，該金屬雜質(zhì)包含在具有絕緣表面的 襯底420中。例如，作為第一絕緣層422，從具有絕緣表面的襯底420 一側(cè)可以將氧氮化硅層和氮化硅層形成為疊層結(jié)構(gòu)。
第二絕緣層424可以為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)，但是半導(dǎo)體片402 的接合面上形成具有平滑性并可形成親水性表面的層。具體而言，可 以應(yīng)用如下層通過使用CVD法作為原料氣體使用有機(jī)硅烷形成的氧化硅層、通過使用CVD法作為原料氣體使用無機(jī)硅烷形成的氧化 硅層、氧氮化硅層等。
此外，在離鍵合襯底的半導(dǎo)體片402的一表面有預(yù)定的深度的領(lǐng) 域中形成分離層412 (圖7 (step714))。在此，在半導(dǎo)體片402的 一表面上形成用作保護(hù)層的第三絕緣層404之后，簇離子410照射到 半導(dǎo)體片402的形成有第三絕緣層404的一表面?zhèn)?。換言之，穿過第 三絕緣層404，氬注入到半導(dǎo)體片402。
第三絕緣層404使用選自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧氮化硅 等中的一種或多種材料而形成。另外，第三絕緣層404可以為單層結(jié) 構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選應(yīng)用熱氧化法以外的方法(例如，CVD法、濺射 法、ALE法、或臭氧處理或者等離子體處理的氧化處理)而形成。第 三絕緣層404的膜厚度優(yōu)選為10nm至200nm左右。通過設(shè)置第三絕 緣層404，可以防止由于照射簇離子410導(dǎo)致的半導(dǎo)體片402的表面 (之后半導(dǎo)體層的表面)粗糙。
使用離子摻雜裝置將簇離子410，具體而言，將H3+離子照射到 半導(dǎo)體片402的一表面?zhèn)榷纬煞蛛x層412。將H3+離子積極地使用 而照射，因此與照射H+離子相比可以提高氫的注入效率。從而，縮短 形成分離層412的節(jié)拍時間，可以提高生產(chǎn)率。注意，形成分離層412 的詳細(xì)地說明依照在上述實施方式1的形成分離層112的說明，在此 省略。此外，形成分離層412之后，既可以去除用作保護(hù)層的第三絕 緣層404，又可以留下。
半導(dǎo)體片402的一表面和具有絕緣表面的襯底420的一表面層疊 而貼合(參照圖7 (step721))。在此，在半導(dǎo)體片402上形成的第 三絕緣層404和在具有絕緣表面的襯底420上形成的第二絕緣層424 為接合面而貼合。此外，在進(jìn)行貼合之前，接合面充分潔凈。然后， 通過將在半導(dǎo)體片402的一表面上形成的第三絕緣層404與在具有絕 緣表面的襯底420上形成的第二絕緣層424緊密接觸，實現(xiàn)接合。與 上述實施方式l同樣，關(guān)于接合，在初步步驟中認(rèn)為是范德華力在起 作用，通過壓接在形成有第三絕緣層404的半導(dǎo)體片402和形成有第二絕緣層424的具有絕緣表面的襯底420，可以實現(xiàn)利用氫鍵的牢固 接合。
此外，接合面的第三絕緣層404及第二絕緣層424的一方或雙方 上照射原子束或離子束，或者進(jìn)行等離子體處理或自由基處理，因此 可以使接合面活化。通過進(jìn)行這種表面處理，400'C以下的溫度下也 可以容易實現(xiàn)異種材料之間的接合。另外，也可以使用含臭氧水、含 氧水、含氫水、或純水等對接合面進(jìn)行清洗處理。這樣進(jìn)行清洗處理， 由此可以使接合面具有親水性，接合面的OH基可以增大。其結(jié)果是， 可以使利用氫鍵的接合更牢固。
此外，在半導(dǎo)體片402和具有絕緣表面的襯底420貼合之后，優(yōu) 選進(jìn)行熱處理或加壓處理而提高接合強(qiáng)度。此外，當(dāng)進(jìn)行熱處理時， 顧及具有絕緣表面的襯底420的耐熱性，且進(jìn)行分離層412的體積不 變的溫度下的處理。
通過進(jìn)行熱處理，分離層412作為分離面，而從具有絕緣表面的 襯底420分離半導(dǎo)體片402的一部分(參照圖7 (step731))。從半 導(dǎo)體片402分離的半導(dǎo)體層430殘留在具有絕緣表面的襯底420上， 可以獲得SOI襯底(參照圖7 (st印732))。另外，可以獲得半導(dǎo)體 層430分離的剝離片440 (參照圖7 ( step733 ))。
分離半導(dǎo)體片402的一部分的詳細(xì)地說明依照在上述實施方式1 的分離層112作為分離面的分離半導(dǎo)體片102的說明，在此省略。此 外，熱處理的溫度優(yōu)選為具有絕緣表面的襯底420的耐熱溫度以下且 在該具有絕緣表面的襯底420上形成的第二絕緣層424的成膜溫度以 上。例如，400。C至600。C的范圍下進(jìn)行熱處理，因此在分離層412中 形成的微小的空洞的體積變化，沿著分離層412分離。半導(dǎo)體片402 和具有絕緣表面的襯底420通過第一絕緣層422、第二絕緣層424、 及第三絕緣層404貼合，因此具有與半導(dǎo)體片402相同的結(jié)晶性的半 導(dǎo)體層430殘留在具有絕緣表面的襯底420上。通過進(jìn)行上述步驟， 制造在具有絕緣表面的420上中間夾著絕緣層的半導(dǎo)體層430接合的 SOI襯底。另外，獲得的SOI襯底優(yōu)選適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行半導(dǎo)體層430的恢復(fù)結(jié)晶缺陷、平坦性的處理。作為具體的半導(dǎo)體層430的恢復(fù)處理， 依照上述實施方式1的圖4A至4C的說明。
此外，從半導(dǎo)體片402分離半導(dǎo)體層430，可以獲得該半導(dǎo)體層 430分離的半導(dǎo)體片402的剝離片440。在對剝離片440進(jìn)行再生處 理之后，再利用作為鍵合襯底的半導(dǎo)體片(參照圖7 (step741))。 另外，作為剝離片440的再生處理，優(yōu)選進(jìn)行CMP法或液體噴射拋 光法等的拋光處理。
然后，進(jìn)行再生處理的剝離片440再利用作為鍵合襯底的半導(dǎo)體 片402,再次經(jīng)過在圖7中示出的(step711)至(step731)，制造 SOI襯底(step732 )，因此通過制造該SOI襯底可以獲得剝離片 (step733 )。
通過進(jìn)行上述步驟，從半導(dǎo)體片的一個原料片可以獲得最多n 個SOI襯底和n個剝離片。在此，在n個剝離片中最多(n-l)個剝 離片可以再利用作為鍵合襯底。因此，可以有效地利用原料的半導(dǎo)體 片的資源，還可以降低制造SOI襯底的成本。另外，在會成為律速的 形成分離層中，使用簇離子，具體地使用H/離子，因此可以提高氫 注入效率，并且可以縮短節(jié)拍時間。其結(jié)果，可以提高生產(chǎn)率和處理 量。
此外，在本實施方式所示，形成各種絕緣層不應(yīng)用熱氧化法的情 況下，可以維持剝離片的質(zhì)量，而可以提供一定的質(zhì)量的半導(dǎo)體片。 其結(jié)果，再利用剝離片也可以高成品率地制造SOI襯底。
注意，所有剝離片不必都再利用作為鍵合襯底，可以用于其他用 途。另外，反復(fù)的SOI襯底的制造方法不必完全相同。
注意，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)刈杂山M合。
實施方式5
在本實施方式中，將參照圖19說明與上述實施方式不同的SOI 襯底的制造方法的一個例子。
準(zhǔn)備鍵合襯底的半導(dǎo)體片4002和支撐襯底的具有絕緣表面的襯 底4020 (參照圖19 ( step411) 、 ( step412 ))。半導(dǎo)體片4002依照上述實施方式1的半導(dǎo)體片102的說明，在 此使用硅片作為半導(dǎo)體片4002。具有絕緣表面的襯底4020依照具有 絕緣表面的襯底120的說明，在此使用玻璃襯底作為具有絕緣表面的 襯底4020。
通過熱氧化法在半導(dǎo)體片4002的表面上形成氧化層4006。此外， 在離半導(dǎo)體片4002的一表面有預(yù)定的深度的領(lǐng)域中形成分離層4012 (參照圖19 (step412))。
通過在本實施方式中釆用的熱氧化法，添加有氯(C1)為代表的卣 素的氧化性氣氛下，通過對半導(dǎo)體片4002進(jìn)行熱氧化處理形成氧化 層4006。氧化層4006成為包含卣原子的薄膜。優(yōu)選地，包含氯化氫 的氧化性氣氛下，對半導(dǎo)體片4002進(jìn)行熱氧化處理，形成包含氯原 子的氧化層4006。
例如，添加有氯的氧化性氣氛下，通過對半導(dǎo)體片4002進(jìn)行熱 氧化處理，形成被氯氧化的氧化層4006。氧化層4006包含氯。在氧 化層4006中含有的氯原子使氧化層4006形成應(yīng)變。其結(jié)果，氧化層 4006表面有水分的情況下，可以將該表面有的水分迅速吸收在氧化層 4006中而擴(kuò)散。
如上所述，半導(dǎo)體片的氧化性氣氛下的熱氧化處理是高溫處理， 這導(dǎo)致發(fā)生位錯滑移。然而，應(yīng)用熱氧化處理的情況下，通過添加有 鹵素(代表的是氯)氧化性氣氛下對半導(dǎo)體片4002進(jìn)行熱氧化處理， 可以實現(xiàn)過程溫度的低溫化，并可以抑制位錯滑移的發(fā)生。這是如下 緣故在通常的熱氧化處理中，能夠抑制位錯滑移的發(fā)生的低溫過程 溫度下進(jìn)行處理，這導(dǎo)致氧化生長速度降低，氧化時間延長而節(jié)拍時 間不是實現(xiàn)性的。針對于此，通過添加有面素的氧化性氣氛下的熱氧 化處理，降低過程溫度也可以充分維持氧化生長速度。換言之，通過 添加有卣素的氧化性氣氛下的熱氧化處理，可以不會降低生產(chǎn)率地維
持反復(fù)再利用的薄片的質(zhì)量。
作為上述熱氧化處理的例子，在相對于氧包含0，25體積％至5 體積％(優(yōu)選為3體積°/。)反-1， 2-二氯乙烯(DCE)的氧化性氣氛下，以700。C至1150°C,優(yōu)選以800。C至1050。C的溫度進(jìn)行。處理時間為 0.1小時至6小時，優(yōu)選為0.5小時至3小時。形成的氧化層4006的 膜厚度為10nm至1000nm (優(yōu)選為50nm至300nm )，例如該氧化 層4006的厚度為100nm。由于反-1， 2-二氯乙烯的熱分解溫度低，所 以可以熱氧化處理的溫度為低溫而進(jìn)行。從而，可以實現(xiàn)熱氧化處理 的低溫化，因此可以抑制發(fā)生位錯滑移，當(dāng)反復(fù)再利用從半導(dǎo)體片分 離的剝離片時，可以維持從剝離片再生的半導(dǎo)體片的質(zhì)量。此外，代 替反-1, 2-二氯乙烯，可以將順-1， 2-二氯乙烯、1， l-二氯乙烯、或 這些兩種以上的氣體的混合氣體添加在進(jìn)行熱氧化處理的氧化性氣 氛下。
此外，作為上述熱氧化處理的其它例子，可以舉出如下在相對 于氧包含0.5體積％至10體積％(優(yōu)選為2體積％)氯化氫(HC1)的氧 化性氣氛下，以700。C至1150。C，優(yōu)選以800。C至1050。C的溫度下進(jìn) 行的HC1氧化(鹽酸氧化)。處理時間為0.1小時至6小時，優(yōu)選為 0.5小時至3小時。形成的氧化層4006的膜厚度為10nm至1000nm (優(yōu)選為50nm至300nm )，例如該氧化層4006的厚度為100nm。
在本實施方式中，控制氣氛而進(jìn)行熱氧化處理，以便使氧化層 4006中含有的氯原子的濃度為lxl0"atoms/cm3至lxl021atoms/cm3。
此外，如本實施方式那樣，通過氧化層4006含有卣原子(代表 的是氯原子)，可以俘獲外來的雜質(zhì)的重金屬(例如鐵、鉻、鎳、或 鉬等)來防止半導(dǎo)體片4002被污染。
通過添加有g(shù)素的氧化性氣氛下的熱氧化處理如HC1氧化等， 形成膜中包含氯原子等的卣原子的氧化層4006 ，因此可以對給半導(dǎo)體 片4002帶來負(fù)面影響的雜質(zhì)(例如，鈉等的可動性高的金屬雜質(zhì)) 進(jìn)行吸雜。這是因為由于形成氧化層4006之后進(jìn)行的熱處理，包含 在半導(dǎo)體片4002的雜質(zhì)析出到氧化層4006中，并且與卣素(例如氯) 產(chǎn)生反應(yīng)而被俘獲。這樣，使氧化層4006俘獲雜質(zhì)，因此可以減少 半導(dǎo)體片4002的污染。此外，氧化層4006在與作為具有絕緣表面的 襯底4020的玻璃村底貼合的情況下，用作使包含在玻璃襯底的Na等的雜質(zhì)中和的膜。這樣，形成包含有卣原子的氧化層4006，對半導(dǎo)體片的清洗不 充分、再利用剝離片作為半導(dǎo)體片時去除污染很有效。此外，通過熱氧化處理時的氣體含有氫，修補(bǔ)半導(dǎo)體片4002和 氧化層4006的界面的缺陷，可以有降低界面的定域能級密度的效果。 因此，氧化層4006中優(yōu)選包含lxl0"atoms/cm3以上的氫原子。此外，作為包含在氧化層4006中的鹵原子不局限于氯原子。另 外，可以形成包含有氟原子作為鹵原子的氧化層4006。例如，為了對 半導(dǎo)體片4002的表面進(jìn)行氟氧化，在HF溶液中浸沒半導(dǎo)體片4002 之后，氧化性氣氛下進(jìn)行熱氧化處理即可，或者添加有NF3的氧化性 氣氛下進(jìn)行熱氧化處理即可。在半導(dǎo)體片4002中形成分離層4012。分離層4012的形成方法 依照上述實施方式1的分離層112的說明。此外，作為簇離子積極地 使用H3+離子，因此可以提高構(gòu)成簇離子的元素(代表的是氫)的注 入效率，可以縮短形成分離層4012的節(jié)拍時間。另外，在此，通過 熱氧化處理形成氧化層4006,因此在形成氧化層4006之后形成分離 層4012。從而，構(gòu)成簇離子的元素穿過氧化層4006而注入到半導(dǎo)體 片4002。半導(dǎo)體片4002的一表面和具有絕緣表面的襯底4020的一表面重 疊而貼合(參照圖19 (step421))。在此，將形成在半導(dǎo)體片4002 上的氧化層4006和具有絕緣表面的襯底4020作為接合面貼合。具體 而言，與上述實施方式1同樣進(jìn)行即可。通過進(jìn)行熱處理，從具有絕緣表面的襯底4020，將分離層4012 作為分離面分離半導(dǎo)體片4002的一部分(參照圖l9 (step431))。 從半導(dǎo)體片4002分離的半導(dǎo)體層4030殘留在具有絕緣表面的襯底 4020上，可以獲得SOI襯底(參照圖19 (step432))。另外，可以 獲得半導(dǎo)體層4030分離的剝離片4(M0 (參照圖1S> (step"3))。分離半導(dǎo)體片4002的一部分的詳細(xì)說明依照上述實施方式1的 分離層112作為分離面的半導(dǎo)體片102的分離的說明。獲得的SOI襯底可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行在其它實施方式所示那樣的半導(dǎo)體層4030的結(jié)晶 缺陷、平坦性的恢復(fù)處理。此外，對從半導(dǎo)體片4002分離半導(dǎo)體層4030而獲得的剝離片 4040進(jìn)行再生處理之后，可以再利用作為鍵合襯底的半導(dǎo)體片(圖 19 ( step441))。如本實施方式那樣，通過熱氧化處理，在半導(dǎo)體片4002的表面 形成氧化層4006的情況下，氧化層4006等容易殘留在剝離片4040 的端部，該剝離片4040的端部容易成為凸?fàn)睢Ｒ虼?，作為剝離片4040 的再生處理，優(yōu)選與可去除氧化層4006的蝕刻處理等組合而進(jìn)行。再生處理了的剝離片4040再利用作為鍵合襯底的半導(dǎo)體片 4002，再次經(jīng)過在圖19中示出的(step411)至(step431)，制造SOI 襯底(step432 )，通過制造該SOI襯底可以獲得剝離片(step433 )。通過進(jìn)行上述步驟，從半導(dǎo)體片的一個原料片可以獲得最多n 個SOI襯底和n個剝離片。在此，在n個剝離片中最多(n-l)個剝離片 可以再利用作為鍵合襯底。因此，可以有效地利用原料的半導(dǎo)體片的 資源。此外，添加有卣素的氧化性氣氛下進(jìn)行熱氧化處理，因此可以實現(xiàn)過程溫度的低溫化，抑制因反復(fù)利用薄片發(fā)生的位錯滑移，可以減 少半導(dǎo)體片的污染。此外，通過熱氧化處理，可以形成致密且膜質(zhì)量好的接合層，還可以提高界面的特性。注意，剝離片不必都再利用作為鍵合襯底，可以用于其他用途。 另外，反復(fù)的SOI襯底的制造方法不必完全相同。此外，在本實施方式中說明如下例子通過添加有卣素的氧化性 氣氛下進(jìn)行熱氧化法而形成在半導(dǎo)體片4002表面上的氧化層4006和 具有絕緣表面的襯底4020貼合。但是本發(fā)明沒有特別的限制。例如，通過在具有絕緣表面的襯底4020上形成絕緣層，可以使 形成在該具有絕緣表面的襯底4020上的絕緣層和在半導(dǎo)體片4002上 形成的氧化層4006作為接合層而貼合。注意，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)刈杂山M合。實施方式6在本實施方式中，將參照圖20說明與上述實施方式不同的SOI 襯底的制造方法的一個例子。準(zhǔn)備鍵合襯底的半導(dǎo)體片2002和支撐襯底的具有絕緣表面的襯 底2020 (參照圖20 ( step211) 、 ( st印212 ))。半導(dǎo)體片2002依照上述實施方式1的半導(dǎo)體片102的說明。同 樣地，具有絕緣表面的襯底2020依照具有絕緣表面的襯底120。在此， 使用硅片作為半導(dǎo)體片2002，使用玻璃襯底作為具有絕緣表面的襯底 2020。在半導(dǎo)體片2002上第一絕緣層2006及包含氮的第二絕緣層 2008層疊而形成。此外，在離半導(dǎo)體片2002的一表面有預(yù)定的深度 的領(lǐng)域中形成分離層2012 (參照圖20 (step213))。通過使用CVD法、濺射法、或ALE法，作為第一絕緣層2006 形成氧化硅層或氧氮化硅層?；蛘撸谏鲜鰧嵤┓绞?所示，通過添 加有g(shù)素的氧化性氣氛下進(jìn)行熱氧化處理，可以形成第一絕緣層 2006。作為包含氮的第二絕緣層2008，形成氮化硅層或氮氧化硅層。 在本實施方式中，包含氮的第二絕緣層2008既成為與具有絕緣表面 的襯底2020貼合時的接合面，又成為接合層。此外，當(dāng)包含氮的第 二絕緣層2008與具有絕緣表面的襯底的玻璃襯底貼合時，具有防止鈉等的可動性高的金屬雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體層一側(cè)的效果。此外，為了形成包含氮的第二絕緣層2008作為接合層，形成其 表面的平坦性良好的絕緣膜。另外，對與具有絕緣表面的襯底2020 接合氫鍵有很大的影響，因此優(yōu)選形成包含氮的第二絕緣層2008，以 便包含氫。例如，包含氮的第二絕緣層2008可以應(yīng)用通過使用等離子體 CVD法形成的氮化硅層或氮氧化硅層。在此，作為原料氣體，優(yōu)選使 用硅烷氣體、氨氣體及氫氣體而進(jìn)行成膜。通過使用氨氣體及氫氣體， 可以形成膜中包含氫且包含氮的第二絕緣層2008。通過膜中包含氫，當(dāng)與具有絕緣表面的襯底一側(cè)貼合時，可以更強(qiáng)固地接合。此外，在半導(dǎo)體片2002中形成分離層2012。分離層2012的形 成方法依照上述實施方式1的分離層112的說明。另外，作為簇離子 將H3+離子積極地使用，因此可以提高構(gòu)成簇離子的元素(代表的是 氫)的注入效率，并可以縮短形成分離層2012的節(jié)拍時間。形成分 離層2012的順序沒有特別的限制，既可以形成第一絕緣層2006，然 后在半導(dǎo)體片2002中形成分離層2012之后形成包含氮的第二絕緣層 2008，又可以形成第一絕緣層2006，形成包含氮的第二絕緣層2008 之后在半導(dǎo)體片2002中形成分離層2012。此外，可以在半導(dǎo)體片2002 中形成分離層2012之后，層疊形成第一絕緣層2006、包含氮的第二 絕緣層2008。半導(dǎo)體片2002的一表面和具有絕緣表面的村底2020的一表面重 疊而接合(參照圖20 (step221))。在此，形成在半導(dǎo)體片2002上 的包含氮的第二絕緣層2008和具有絕緣表面的襯底2020作為接合面 并貼合。具體而言，與上述實施方式1同樣地進(jìn)行。通過進(jìn)行熱處理，從具有絕緣表面的村底2020以分離層2012 作為分離面分離半導(dǎo)體片2002 (參照圖20 (step231))。從半導(dǎo)體 片2002分離的半導(dǎo)體層2030殘留在具有絕緣表面的襯底2020上， 可以獲得SOI襯底(參照圖20 (step232 ))。此外，可以獲得半導(dǎo) 體層2030分離的剝離片2040 (參照圖20 ( step2"))。分離半導(dǎo)體片2002的一部分的詳細(xì)地說明依照上述實施方式1 的分離層112作為分離面的分離半導(dǎo)體片102的說明。獲得的SOI襯 底可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行如其他實施方式所示的半導(dǎo)體層2030的結(jié)晶缺陷 或平坦性的恢復(fù)處理。此外，對從半導(dǎo)體片2002分離半導(dǎo)體層2030而獲得的剝離片 2040進(jìn)行再生處理之后，作為鍵合襯底的半導(dǎo)體片可以再利用(圖 20 (step241))。進(jìn)行再生處理了的剝離片2040作為鍵合襯底的半 導(dǎo)體片2002再利用，再次經(jīng)過在圖20中示出的(step211)至 (st印231)，制造SOI村底(step232 ),通過制造該SOI襯底可以獲得剝離片(step233)。通過進(jìn)行上述步驟，從半導(dǎo)體片的一個原料片可以獲得最多n 個SOI襯底和n個剝離片。在此，在n個剝離片中最多(n-l)個剝離片 可以再利用作為鍵合襯底。因此，可以有效地利用原料的半導(dǎo)體片的 資源。此外，形成包含氮的絕緣層作為接合層，因此可以防止包含在具 有絕緣表面的襯底的金屬雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體層一側(cè)。另外，與接合層 為氧化硅層或氮化硅層，再者形成包含氮的絕緣層相比，可以減少層 疊的層，并可以實現(xiàn)工序簡化。注意，剝離片不必都再利用作為鍵合襯底，可以用于其他用途。 另外，反復(fù)的SOI襯底的制造方法不必完全相同。此外，在本實施方式中示出形成在半導(dǎo)體片一側(cè)的包含氮的絕緣層和具有絕緣表面的襯底作為接合面而貼合的例子，但是本發(fā)明沒有 特別的限制。例如，可以在具有絕緣表面的襯底2020上形成絕緣層，以使形 成在該具有絕緣表面的襯底2020 —側(cè)的絕緣層和形成在半導(dǎo)體片一 側(cè)的包含氮的第二絕緣層2008作為接合層而貼合。此外，可以在半導(dǎo)體片2002 —側(cè)只形成分離層2012，在具有絕 緣表面的襯底2020 —側(cè)層疊形成與第一絕緣層2006同質(zhì)的絕緣層和 與包含氮的第二絕緣層2008同質(zhì)的包含氮的絕緣層，以貼合半導(dǎo)體 片2002和形成在具有絕緣表面的襯底2020 —側(cè)的包含氮的絕緣層。此外，可以在半導(dǎo)體片2002 —側(cè)形成第一絕緣層2006及分離層 2012,在具有絕緣表面的襯底2020 —側(cè)形成與包含氮的第二絕緣層 2008同質(zhì)的包含氮的絕緣層，以貼合形成在半導(dǎo)體片2002 —側(cè)的第 一絕緣層2006和形成在具有絕緣表面的襯底2020 —側(cè)的包含氮的絕 緣層。如上述的制造方法的情況下，形成包含氮的絕緣層作為接合層， 具有阻擋金屬雜質(zhì)的效果，可以實現(xiàn)工序簡化。注意，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)刈杂山M合。實施方式7在本實施方式中，將參照圖21說明與上述實施方式不同的SOI 襯底的制造方法的一個例子。準(zhǔn)備鍵合襯底的半導(dǎo)體片5002和支撐襯底的具有絕緣表面的襯 底5020 (參照圖21 (step511) 、 (step512))。通過熱氧化法在半導(dǎo)體片5002的表面上形成氧化層5006。此外， 在離半導(dǎo)體片5002的一表面有預(yù)定的深度的領(lǐng)域中形成分離層5012 (參照圖21 (step513))。圖21 (step511)至(step513)的具體的結(jié)構(gòu)及制造方法依照上述 實施方式5的圖19 (step411)至(step413)。在具有絕緣表面的襯底5020上形成包含氮的絕緣層5022 (參照 圖21 ( step514 ))。包含氮的絕緣層5022依照上述實施方式6的包含氮的第二絕緣 層2008的說明，優(yōu)選通過使用等離子體CVD法形成氮化硅層或氮氧 化硅層。半導(dǎo)體片5002的一表面?zhèn)群途哂薪^緣表面的襯底5020的一表面 側(cè)重疊而貼合(參照圖21(step521))。在此，形成在半導(dǎo)體片5002 表面上的氧化層5006和形成在具有絕緣表面的襯底5020上的包含氮 的絕緣層5022作為接合層而貼合。具體而言，與上述實施方式1同 樣地進(jìn)行。通過進(jìn)行熱處理，從具有絕緣表面的襯底5020以分離層5012 作為分離面分離半導(dǎo)體片5002 (參照圖21 (step"l))。從半導(dǎo)體 片5002分離的半導(dǎo)體層5030殘留在具有絕緣表面的襯底5020上， 可以獲得SOI襯底(參照圖21 (step532))。此外，可以獲得半導(dǎo) 體層5030分離的剝離片5040 (參照圖21 ( st印533 ))。分離半導(dǎo)體片5002的一部分的詳細(xì)地說明依照上述實施方式1 的分離層112作為分離面的分離半導(dǎo)體片102的說明。獲得的SOI襯 底可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行如其他實施方式所示的半導(dǎo)體層5030的結(jié)晶缺陷 或平坦性的恢復(fù)處理。此外，對從半導(dǎo)體片5002分離半導(dǎo)體層5030而獲得的剝離片 5040進(jìn)行再生處理之后，作為鍵合襯底的半導(dǎo)體片可以再利用(圖 21 (step541))。再生處理了的剝離片5040作為鍵合村底的半導(dǎo)體 片5002再利用，再次經(jīng)過在圖21中示出的(step511)至(step531)， 制造SOI襯底(step532 )，通過制造該SOI襯底可以獲得剝離片 (step533 )。通過進(jìn)行上述步驟，從半導(dǎo)體片的一個原料片可以獲得最多n 個SOI襯底和n個剝離片。在此，在n個剝離片中最多(n-l)個剝離片 作為鍵合襯底再利用。因此，可以有效地利用原料的半導(dǎo)體片的資源。此外，添加有卣素的氧化性氣氛下進(jìn)行熱氧化處理，因此可以實現(xiàn)過程溫度的低溫化，抑制因反復(fù)利用薄片發(fā)生的位錯滑移，可以減 少半導(dǎo)體片的污染。此外，形成包含氮的絕緣層作為接合層，因此可以防止包含在具有絕緣表面的襯底中的金屬雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體層一 側(cè)。注意，剝離片不必都再利用作為鍵合襯底，可以用于其他用途。 另外，反復(fù)的SOI襯底的制造方法不必完全相同。注意，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)刈杂山M合。 實施方式8在本實施方式中，將參照圖22說明與上述實施方式不同的SOI襯底的制造方法的一個例子。準(zhǔn)備鍵合襯底的半導(dǎo)體片3002和支撐襯底的具有絕緣表面 的襯底3020 (參照圖22 (step311) 、 ( step312 ))。半導(dǎo)體片3002依照上述實施方式1的半導(dǎo)體片102的說明。在 此，使用硅片作為半導(dǎo)體片3002。在半導(dǎo)體片3002上形成第一絕緣層3006。此外，在離半導(dǎo)體片 3002的一表面有預(yù)定的深度的領(lǐng)域中形成分離層3012 (參照圖22 (step313))。通過使用CVD法、濺射法、或ALE法等，第一絕緣層3006以 單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)形成氧化硅層、氧氮化硅層、氮化硅層、或氮氧化硅層。此外，在上述實施方式5所示，通過添加有囟素的氧化性氣 氛下進(jìn)行熱氧化處理，可以形成第一絕緣層3006。在半導(dǎo)體片3002中形成分離層3012。分離層3012的形成方法 依照上述實施方式1的分離層112的說明。此外，作為蔟離子積極地 使用H/離子，因此可以提高構(gòu)成簇離子的元素(代表的是氫)的注 入效率，可以縮短形成分離層3012的節(jié)拍時間。形成分離層3012的 順序沒有特別的限制，既可以形成第一絕緣層3006之后形成分離層 3012,又可以首先形成分離層3012之后形成第一絕緣層3006。通過等離子體處理對具有絕緣表面的襯底3020的表面進(jìn)行平坦 化處理之后，在具有絕緣表面的襯底3020上形成Si類絕緣層以外的 第二絕緣層3022 (參照圖22 (st印314))。作為等離子體處理的一個例子，在真空狀態(tài)的處理室內(nèi)引入惰性 氣體(例如Ar氣體)及/或反應(yīng)氣體(例如02氣體、N2氣體)，對 被處理面(在此，具有絕緣表面的襯底3020)施加偏壓而等離子體狀 態(tài)下進(jìn)行。在等離子體中有電子和Ar的陽離子，Ar的陽離子向陰極 方向(具有絕緣表面的襯底3020 —側(cè))加速。加速了的Ar的陽離子 碰撞到具有絕緣表面的襯底3020的表面，因此具有絕緣表面的襯底 3020的表面被濺射蝕刻。在此，具有絕緣表面的襯底3020表面的凸 部優(yōu)先被濺射蝕刻，而可以提高該具有絕緣表面的村底3020表面的 平坦性。當(dāng)引入反應(yīng)氣體時，可以修補(bǔ)因具有絕緣表面的村底3020 表面被濺射蝕刻發(fā)生的缺陷。通過等離子體處理進(jìn)行平坦化處理，因此可以降低具有絕緣表面 的襯底3020的平均粗糙度(高低差)。通過進(jìn)行這種平坦化處理， 可以進(jìn)行具有絕緣表面的襯底3020的平坦化處理，并可以提高與半 導(dǎo)體片3002的密接性。第二絕緣層3022可以采用包含選自鋁、鎂、鍶、鈦、鉭、鋯、 釔中的一種或多種元素的氧化層或氮化層。例如，在具有絕緣表面的 襯底3020上形成以氧化鋁為主要成分的氧化層作為第二絕緣層3022 。 以氧化鋁為主要成分的氧化層指的是當(dāng)包含在該氧化層中的成分的總計為100重量％時，包含10重量％以上的氧化鋁的。另外，作為第 二絕緣層3022，可以采用以氧化鋁為主要成分，并包含氧化鎂和氧化 鍶中的一方或雙方的膜。此外，可以采用包含氮的氧化鋁作為第二絕 緣層3022。通過濺射法可以形成第二絕緣層3022。作為用于濺射法的耙子 的材料，例如可以使用包含鋁的金屬或氧化鋁等的金屬氧化物。此外， 作為靶子的材料，除了鋁以外，可以使用鎂、包含鋁和鎂的合金、包 含鋁和鍶的合金、包含鋁和鎂和鍶的合金。另外，作為靶子使用金屬 氧化物的情況下，除了氧化鋁以外，可以使用氧化鎂、氧化鍶、包含 鋁和鎂的氧化物、包含鋁和鍶的氧化物、包含鋁和鎂和鍶的氧化物。 注意，根據(jù)所需的第二絕緣層3022適當(dāng)?shù)剡x擇靶子的材料。此外，上述所示的平坦化處理和通過濺射法形成第二絕緣層 3022優(yōu)選連續(xù)進(jìn)行而不暴露于大氣。通過連續(xù)進(jìn)行，可以提高產(chǎn)生率。 另外，通過等離子體處理對具有絕緣表面的襯底3020的表面進(jìn)行平 坦化之后，具有絕緣表面的襯底3020的表面活化，而容易附著有機(jī) 物等的雜質(zhì)，但是連續(xù)形成第二絕緣層3022，因此可以減少附著于具 有絕緣表面的襯底3020上的雜質(zhì)。在具有絕緣表面的襯底3020上設(shè)置有以氧化鋁為主要成分的氧 化層，因此可以防止包含在具有絕緣表面的襯底3020中的可動離子 或水分等的雜質(zhì)擴(kuò)散到之后在該具有絕緣表面的襯底3020上形成的 半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體片3002的一表面和具有絕緣表面的襯底3020的一表面重 疊而貼合(參照圖22 (step321))。在此，中間夾著形成在半導(dǎo)體 片3002上的第一絕緣層3006和形成在具有絕緣表面的襯底3020上 的第二絕緣層3022而重疊。從而，形成在半導(dǎo)體片3002上的第一絕 緣層3006和形成在具有絕緣表面的襯底3020上的第二絕緣層3022 形成接合面而成為接合層。通過進(jìn)行熱處理，從與具有絕緣表面的襯底3020貼合的半導(dǎo)體 片3002，以分離層3012作為分離面而分離半導(dǎo)體片3002的一部分(參照圖22 (step331))。從半導(dǎo)體片3002分離的半導(dǎo)體層3030殘留 在具有絕緣表面的襯底3020上，可以獲得SOI襯底(參照圖22 (step332 ))。另夕卜，可以獲得半導(dǎo)體層3030分離的剝離片3040 (參 照圖22 ( step333 ))。分離半導(dǎo)體片3002的詳細(xì)地說明依照上述實施方式1的分離層 112作為分離面的半導(dǎo)體片102的分離的說明。在對剝離片3040進(jìn)行再生處理之后，再利用作為鍵合襯底的半 導(dǎo)體片3002 (參照圖22 (step341))。將進(jìn)行再生處理了的剝離片 3040作為半導(dǎo)體片3002再利用，再次經(jīng)過在圖22中示出的(step311 ) 至(step331)，制造SOI襯底(step332 )，通過制造該SOI襯底可以 獲得剝離片(step333)。反復(fù)進(jìn)行上述(step311)至(step341 ), 從一個原料片可以獲得最多n個SOI村底和n個剝離片。在此，在n 個剝離片中最多(n-l)個剝離片再利用作為鍵合襯底。因此，可以有效 地利用原料的半導(dǎo)體片的資源。此外，如上述那樣，作為形成接合面的接合層，在對具有絕緣表 面的襯底進(jìn)行等離子體處理之后形成Si類以外的絕緣層，代表地形成 氧化鋁層等，因此可以提高半導(dǎo)體層的緊密性。從而，可以高成品率 地制造SOI襯底。注意，剝離片不必都再利用作為鍵合襯底，可以用于其他用途。 另外，反復(fù)的SOI襯底的制造方法不必完全相同。注意，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)刈杂山M合。實施方式9在本實施方式中，將參照圖8A至8D及圖9A和9B說明使用上 述實施方式所示的SOI襯底制造半導(dǎo)體裝置的一個例子。準(zhǔn)備SOI襯底(參照圖8A)。在本實施方式中使用在圖1(step32) 中獲得的SOI襯底進(jìn)行說明。換言之，示出應(yīng)用如下結(jié)構(gòu)的SOI襯 底的例子在具有絕緣表面的襯底120上隔著按順序?qū)盈B了的第二絕 緣層108和第一絕緣層106接合有半導(dǎo)體層130。注意，應(yīng)用的SOI 襯底的結(jié)構(gòu)沒有特別的限制，可以應(yīng)用在本說明書中說明的其他結(jié)構(gòu)的SOI襯底。此外，由于在圖8A中使用的SOI襯底的說明依照上述 實施方式，所以在此簡化地說明。作為具有絕緣表面的襯底120，使用各種玻璃襯底、石英襯底、 晶體玻璃襯底、或藍(lán)寶石襯底等。第二絕緣層108可以釆用單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)，在與具有絕緣表 面的襯底120接觸的一側(cè)上形成具有平滑性并能夠形成親水性表面的 層。例如，該層為氧化硅層或具有硅氧烷鍵的層。第一絕緣層106也 可以采用單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)，至少一層由氮化硅層或氮氧化硅層形 成，而用作阻擋層。此外，實施者可以適當(dāng)?shù)貨Q定第二絕緣層108及 第一絕緣層106的膜厚度。例如，作為第二絕緣層108形成膜厚度為 50nm的氧化硅層，作為第一絕緣層106形成膜厚度為50nm的氮氧 化硅層、膜厚度為100nm的氧氮化硅層。注意，在此情況下，形成第 一絕緣層106的氧氮化硅層設(shè)置在半導(dǎo)體層130 —側(cè)。半導(dǎo)體層130的膜厚度為5nm至300nm，優(yōu)選為10nm至200nm。 更優(yōu)選為10nm至60nm。通過上述實施方式所說明的形成分離層112 的深度可以控制半導(dǎo)體層130的膜厚度。此外，SOI襯底的半導(dǎo)體層 130既可以通過蝕刻處理或拋光處理等進(jìn)行薄膜化而成為所希望的膜 厚度，又可以將分離層112形成在深度淺的領(lǐng)域中來在制造SOI襯底 的步驟中進(jìn)行薄膜化。將分離層形成在深度淺的領(lǐng)域中的情況下，本 發(fā)明那樣的簇離子，代表地利用H3+離子，因此可以高效地注入氫。 具體而言，顧及為了在所需的深度的領(lǐng)域中注入氫的加速電壓的情況 下，與照射H+離子相比，照射H3+離子可以施加大約三倍的加速電壓。 從而，可以減少劑量，并可以縮短節(jié)拍時間。對于半導(dǎo)體層130，優(yōu)選根據(jù)n溝道型電場效應(yīng)晶體管的形成區(qū) 域來添加p型雜質(zhì)元素如硼、鋁、鎵等或n型雜質(zhì)元素如磷、砷等。 與此同樣，優(yōu)選根據(jù)p溝道型電場效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域來添加n型 雜質(zhì)元素如磷、砷等或p型雜質(zhì)元素如硼、鋁、鎵等。對應(yīng)于n溝道 型電場效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域來添加p型雜質(zhì)元素，而對應(yīng)于p溝道型 電場效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域來添加n型雜質(zhì)元素，從而形成所謂的阱區(qū)域。雜質(zhì)離子的劑量為lxl0"ions/cm2至lxl0"ions/cm2左右即可。 再者，在控制電場效應(yīng)晶體管的閾值電壓的情況下，對這種阱區(qū)域添加 p型雜質(zhì)元素或n型雜質(zhì)元素，即可。其次，通過選擇性地蝕刻半導(dǎo)體層130，形成按照半導(dǎo)體元件的 配置分離為島狀的半導(dǎo)體層130a、半導(dǎo)體層130b (參照圖8B)。注意，在本實施方式中示出通過將半導(dǎo)體層130蝕刻為島狀進(jìn)行 元件分離的例子，本發(fā)明沒有特別的限制。例如，可以按照半導(dǎo)體元 件的配置將絕緣層埋在半導(dǎo)體層之間來進(jìn)行元件分離。其次，在半導(dǎo)體層130a、半導(dǎo)體層130b上分別形成柵極絕緣層 711、柵電極712、及側(cè)壁絕緣層713。側(cè)壁絕緣層713設(shè)置在柵電極 712的側(cè)面。然后，在半導(dǎo)體層130a中形成第一雜質(zhì)區(qū)域714a及第 二雜質(zhì)區(qū)域715a,在半導(dǎo)體層130b中形成第一雜質(zhì)區(qū)域714b及第二 雜質(zhì)區(qū)域715b。此外，在柵電極712上形成有絕緣層716。絕緣層716 由氮化硅層形成，而它用作當(dāng)形成柵電極712時的用于蝕刻的硬掩模 (參照圖8C)。其次，形成保護(hù)層717，以便覆蓋設(shè)置在SOI襯底上的柵電極 712等(參照圖8D)。第一絕緣層106防止來自具有絕緣表面的襯底 120 —側(cè)的金屬雜質(zhì)的擴(kuò)散，而保護(hù)層717具有防止來自上層一側(cè)的 金屬雜質(zhì)的污染的效果。在本實施方式中，通過使用能夠防止可動性高的金屬雜質(zhì)如鈉等的高效絕緣層覆蓋結(jié)晶性良好的半導(dǎo)體層i:30的下層一側(cè)及上層一側(cè)。從而，可以提高由半導(dǎo)體層130制造的半導(dǎo)體 元件的電特性。在保護(hù)層717上形成層間絕緣層718。層間絕緣層718可以通過 形成BPSG (Boron Phosphorus Silicon Glass:硼磷娃玻璃)層或者 涂敷以聚酰亞胺為代表的有機(jī)樹脂來形成。然后，在層間絕緣層718 中形成接觸孔719 (參照圖9A)。下面，說明形成布線的步驟。在接觸孔719中形成接觸插塞723。 接觸插塞723通過使用WF6氣體和SiH4氣體通過使用CVD法形成硅 化鎢并將它嵌入在接觸孔719中而形成。另外，也可以對WF6進(jìn)行氫還原來形成鎢并將它嵌入在接觸孔719中。然后，根據(jù)接觸插塞723 形成布線721。布線721由鋁或鋁合金形成，在其上層和下層形成鉬、 鉻、鈦等金屬膜作為阻擋金屬。進(jìn)而在其上層形成層間絕緣層722(參 照圖9B)。布線可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，也可以在其上層形成布線層以實 現(xiàn)多層布線。在此情況下，可以采用鑲嵌工序。通過進(jìn)行上述步驟，可以使用根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底制造電場 效應(yīng)晶體管。本發(fā)明當(dāng)制造SOI襯底時，通過再利用剝離片實現(xiàn)低成 本化。此外，使用簇離子來形成分離層，來縮短節(jié)拍時間。從而，通 過使用根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底，可以實現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的低成本化。此外，不應(yīng)用熱氧化法而制造SOI襯底，因此即使反復(fù)再利用 剝離片，也可以高成品率地制造SOI襯底。從而，使用從一個原料片 獲得的n個SOI襯底而制造半導(dǎo)體裝置的情況下，可以抑制每個襯底 的特性的不均勻等。另外，可以由單晶半導(dǎo)體制造半導(dǎo)體層130，由 此可以實現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的高性能化。注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合。實施方式10在本實施方式中，將參照圖10A至13B說明使用根據(jù)本發(fā)明的 SOI襯底制造顯示裝置的一個例子。在此，示出制造電致發(fā)光(EL) 顯示裝置的一個例子。準(zhǔn)備SOI村底(參照圖10A)。在本實施方式中使用在圖1 (step32)中獲得的SOI襯底進(jìn)行說明。換言之，示出應(yīng)用如下結(jié)構(gòu) 的SOI襯底的例子在具有絕緣表面的襯底120上隔著按順序?qū)盈B了 的第二絕緣層108和第一絕緣層106接合有半導(dǎo)體層130。注意，應(yīng) 用的SOI襯底的結(jié)構(gòu)沒有特別的限制，可以應(yīng)用在本說明書中所說明 的其他結(jié)構(gòu)的SOI襯底。此外，由于在圖10A中使用的SOI襯底的 說明依照上述實施方式1以及實施方式4至實施方式8，所以在此省 略《此外，根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底的特征之一是當(dāng)形成分離層時利用簇離子，其代表為H3+離子。通過利用這種簇離子可以高效地注入氫，可以縮短形成分離層的節(jié)拍時間。另外，從一個原料片可以制造多個SOI襯底，因此實現(xiàn)低成本化。此外，對于半導(dǎo)體層130,優(yōu)選根據(jù)n溝道型電場效應(yīng)晶體管的 形成區(qū)域添加p型雜質(zhì)元素如硼、鋁、鎵等或n型雜質(zhì)元素如磷、砷 等。與此同樣，優(yōu)選根據(jù)p溝道型電場效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域來添加 n型雜質(zhì)元素如磷、砷等或p型雜質(zhì)元素如硼、鋁、鎵等。對應(yīng)于n 溝道型電場效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域來添加p型雜質(zhì)元素，而對應(yīng)于p 溝道型電場效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域來添加n型雜質(zhì)元素，從而形成所 謂的阱區(qū)域。雜質(zhì)離子的劑量為lxl0"ions/cm2至lxl0"ions/cm2左 右即可。再者，在控制電場效應(yīng)晶體管的閾值電壓的情況下，對這種阱 區(qū)域添加p型雜質(zhì)元素或n型雜質(zhì)元素，即可。其次，通過選擇性地蝕刻半導(dǎo)體層130，形成按照半導(dǎo)體元件的 配置分離為島狀的半導(dǎo)體層130c和半導(dǎo)體層130d (參照圖10B)。其次，在半導(dǎo)體層130c和半導(dǎo)體層130d上按順序形成柵極絕緣 層810、形成柵電極的第一導(dǎo)電層812及第二導(dǎo)電層814(參照圖10C )。柵極絕緣層810通過使用CVD法、濺射法、或ALE法等并使 用氧化硅層、氧氮化硅層、氮化硅層、或氮氧化硅層等的絕緣層以單 層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)而形成。此外，柵極絕緣層810可以通過對半導(dǎo)體層130c和半導(dǎo)體層 130d進(jìn)行等離子體處理來使其表面氧化或氮化而形成。在此情況下， 等離子體處理包括利用通過使用微波(代表的頻率為2J5GHz)而激 發(fā)的等離子體的等離子體處理。例如，包括利用如下等離子體的等離 子體處理，該等離子體通過使用微波而激發(fā)，其電子密度為lxl0"/cm3 以上且lxlO"/ci^以下，而且其電子溫度為0.5eV以上且1.5eV以下。 通過應(yīng)用這種等離子體處理對半導(dǎo)體層表面進(jìn)行氧化處理或氮化處 理，可以形成薄且致密的膜。另外，由于對半導(dǎo)體表面直接進(jìn)行氧化， 所以可以獲得界面特性良好的膜。此外，柵極絕緣層810可以通過對 使用CVD法、濺射法、或ALE法而形成的膜進(jìn)行利用微波的等離子體處理來形成。柵極絕緣層810與半導(dǎo)體層形成界面，因此優(yōu)選以氧化硅層或氧 氮化硅層為界面來形成柵極絕緣層810。這是因為如下緣故若形成 氮含量多于氧含量的膜如氮化硅層或氮氧化硅層，則會有形成陷阱能 級而產(chǎn)生界面特性的問題。形成柵電極的導(dǎo)電層通過使用選自鉭、氮化鉭、鴒、鈦、鉬、鋁、 銅、鉻、或鈮等中的元素、以這些元素為主要成分的合金材料或化合 物、摻雜有磷等的雜質(zhì)元素的多晶硅為代表的半導(dǎo)體材料，并使用 CVD法或濺射法以單層膜或疊層膜形成。在采用疊層膜的情況下，既 可以使用不相同的導(dǎo)電材料來形成，又可以使用相同的導(dǎo)電材料來形 成。在本實施方式中，示出形成柵電極的導(dǎo)電層由第一導(dǎo)電層812及 第二導(dǎo)電層814形成的例子。在形成柵電極的導(dǎo)電層具有第一導(dǎo)電層812及第二導(dǎo)電層814 的兩層的疊層結(jié)構(gòu)的情況下，例如可以形成氮化鉭層和鎢層、氮化鎢 層和鎢層、氮化鉬層和鉬層的疊層膜。此外，當(dāng)釆用氮化鉭層和鎢層 的疊層膜時，容易得到兩者的蝕刻的選擇比，因此是優(yōu)選的。在上述 兩層的疊層膜中，前者的膜優(yōu)選是形成在柵極絕緣層810上的膜。在 此，第一導(dǎo)電層812的厚度為20nm至100nm，而第二導(dǎo)電層814的 厚度為100nm至400nm。另外，柵電極可以具有三層以上的疊層結(jié) 構(gòu)，在此情況下，優(yōu)選采用鉬層、鋁層、鉬層的疊層結(jié)構(gòu)。其次，在第二導(dǎo)電層814上選擇性地形成抗蝕劑掩模820c和抗 蝕劑掩模820d。然后，使用抗蝕劑掩模820c和抗蝕劑掩模820d進(jìn)行 第一蝕刻處理及第二蝕刻處理。首先，進(jìn)行第一蝕刻處理來選擇性地蝕刻第一導(dǎo)電層812及第二 導(dǎo)電層814，以在半導(dǎo)體層130c上形成第一導(dǎo)電層816c及第二導(dǎo)電 層818c，并在半導(dǎo)體層130d上形成第一導(dǎo)電層816d及第二導(dǎo)電層 818d (參照圖10D)。然后，進(jìn)行第二蝕刻處理來選擇性地蝕刻第二導(dǎo)電層818c及第 二導(dǎo)電層818d的端部，以形成第二導(dǎo)電層822c及第二導(dǎo)電層822d(參照圖IOE)。第二導(dǎo)電層822c及第二導(dǎo)電層822d形成為寬度(平 行于載流子流過溝道形成區(qū)域的方向(連接源區(qū)和漏區(qū)的方向)的方 向的長度)小于第一導(dǎo)電層816c及第一導(dǎo)電層816d的寬度。由此， 可以獲得由第一導(dǎo)電層816c和第二導(dǎo)電層822c構(gòu)成的柵電極824c、 以及由第一導(dǎo)電層816d和第二導(dǎo)電層822d構(gòu)成的柵電極824d。應(yīng)用于第一蝕刻處理及第二蝕刻處理的蝕刻法可以適當(dāng)?shù)剡x擇。 為了提高蝕刻速度，可以使用利用ECR ( Electron Cyclotron Resonance ， 即電子回旋共振)方式或ICP(Inductively Coupled Plasma,即感應(yīng)耦合等離子體)方式等的高密度等離子體源的干法蝕 刻設(shè)備。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整第一蝕刻處理及第二蝕刻處理的蝕刻條件， 可以將第一導(dǎo)電層816c及816d、第二導(dǎo)電層822c及822d的側(cè)面形 成為所希望的錐形。在形成所希望的柵電極824c和柵電極824d之后 去除抗蝕劑掩模820c和抗蝕劑掩模820d即可。其次，以柵電極824c和柵電極824d為掩模，對半導(dǎo)體層130c 及半導(dǎo)體層l30d添加雜質(zhì)元素880。在半導(dǎo)體層130c中，以第一導(dǎo) 電層816c及第二導(dǎo)電層822c為掩模來以自對準(zhǔn)方式形成一對第一雜 質(zhì)區(qū)域826c。另外，在半導(dǎo)體層130d中，以第一導(dǎo)電層816d及第二 導(dǎo)電層822d為掩模來以自對準(zhǔn)方式形成一對第一雜質(zhì)區(qū)域8Md (參 照圖11A)。作為雜質(zhì)元素880，添加硼、鋁、鎵等的p型雜質(zhì)元素、或磷、 砷等的n型雜質(zhì)元素。在此，進(jìn)行添加，來4吏以lxl017atoms/cm3至 5xl0"atoms/cii^左右的濃度包含作為n型雜質(zhì)元素的磷。其次，以覆蓋半導(dǎo)體層130d的方式選擇性地形成抗蝕劑掩模 882。另外，覆蓋半導(dǎo)體層130c的一部分地形成抗蝕劑掩模881。然 后，以抗蝕劑掩模882及抗蝕劑掩模881為掩模來添加雜質(zhì)元素884, 以在半導(dǎo)體層130c中形成一對第二雜質(zhì)區(qū)域828c、 一對第三雜質(zhì)區(qū) 域830c、溝道形成區(qū)域132c (參照圖11B)。作為雜質(zhì)元素884，添加硼、鋁、鎵等的p型雜質(zhì)元素、或磷、 砷等的n型雜質(zhì)元素。在此，進(jìn)行添加，來使以5xl019atoms/cm3至SxlO"atoms/cii^以下左右的濃度包含作為n型雜質(zhì)元素的磷。在半導(dǎo)體層130c中，第二雜質(zhì)區(qū)域828c形成在不與第一導(dǎo)電層 816c重疊的區(qū)域中。溝道形成區(qū)域132e形成在與第一導(dǎo)電層816c重 疊的區(qū)域中。第三雜質(zhì)區(qū)域830c形成在位于溝道形成區(qū)域132c和第 二雜質(zhì)區(qū)域828c之間且不與第一導(dǎo)電層816c重疊的區(qū)域中。另外， 第三雜質(zhì)區(qū)域830c形成在不與第一導(dǎo)電層816c重疊且與抗蝕劑掩模 881重疊的區(qū)域中。第二雜質(zhì)區(qū)域828c用作源區(qū)或漏區(qū)，而第三雜質(zhì) 區(qū)域830c用作LDD區(qū)域。在本實施方式中，第二雜質(zhì)區(qū)域828c的 雜質(zhì)濃度高于第三雜質(zhì)區(qū)域830c的雜質(zhì)濃度。LDD區(qū)域指的是以低濃度添加有雜質(zhì)元素的區(qū)域，該LDD區(qū)域 形成在溝道形成區(qū)域和通過以高濃度添加雜質(zhì)元素而形成的源區(qū)或 漏區(qū)之間。通過設(shè)置LDD區(qū)域，可以援和漏區(qū)附近的電場并防止由 熱載流子注入導(dǎo)致的退化。另外，為了防止由熱載流子導(dǎo)致的導(dǎo)通電 流值的退化，可以采用LDD區(qū)域隔著柵極絕緣層與柵電極重疊的結(jié) 構(gòu)(也稱為GOLD (Gate-drain Overlapped LDD,即柵極漏極重疊 LDD )結(jié)構(gòu))。其次，去除抗蝕劑掩模881及抗蝕劑掩模882,然后覆蓋半導(dǎo)體 層130c地形成抗蝕劑掩模886。然后，以抗蝕劑掩模886、第一導(dǎo)電 層816d及第二導(dǎo)電層822d為掩模來添加雜質(zhì)元素888，以在半導(dǎo)體 層130d中形成一對第二雜質(zhì)區(qū)域828d、 一對第三雜質(zhì)區(qū)域830d、溝 道形成區(qū)域132d (參照圖11C)。作為雜質(zhì)元素888，添加硼、鋁、鎵等的p型雜質(zhì)元素、或磷、 砷等的n型雜質(zhì)元素。在此，進(jìn)行添加，來4吏以lxl02Gatoms/cm3至 5xl0"atoms/cn^左右的濃度包含作為p型雜質(zhì)元素的硼。在半導(dǎo)體層130d中，第二雜質(zhì)區(qū)域828d形成在不與第一導(dǎo)電 層816d重疊的區(qū)域中。第三雜質(zhì)區(qū)域830d形成在與第一導(dǎo)電層816d 重疊且不與第二導(dǎo)電層822d重疊的區(qū)域中，是雜質(zhì)元素888貫穿第 一導(dǎo)電層816d而形成的。第二雜質(zhì)區(qū)域828d用作源區(qū)或漏區(qū)。在本 實施方式中，第二雜質(zhì)區(qū)域828d的雜質(zhì)濃度高于第三雜質(zhì)區(qū)域830d的雜質(zhì)濃度。其次，形成層間絕緣層。層間絕緣層可以由單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)形成。在此，層間絕緣層具有絕緣層832及絕緣層834的兩層的疊層 結(jié)構(gòu)(參照圖12A)。作為層間絕緣層，可以通過使用CVD法或濺射法形成氧化硅層、 氧氮化硅層、氮化硅層、或氮氧化硅層等。也可以使用聚酰亞胺、聚 酰胺、聚乙烯苯酚、苯并環(huán)丁烯類聚合物、丙烯酸、或環(huán)氧樹脂等的 有機(jī)材料、硅氧烷樹脂等的硅氧烷材料、或惡唑樹脂等通過旋涂法等 的涂敷法來形成。注意，硅氧烷材料相當(dāng)于具有Si-O-Si鍵的材料。 硅氧烷是一種具有硅(Si)和氧(O)的鍵的骨架結(jié)構(gòu)的材料。作為取代 基，可以舉出至少含有氫的有機(jī)基(例如烷基、芳烴)。氟基還可以包 含在有機(jī)基。惡唑樹脂例如是光敏聚苯惡唑等。光敏聚苯惡唑為介電 常數(shù)低(lMHz時常溫下的介電常數(shù)為2.9)、耐熱性高(通過熱重/差熱 分才斤4義(TG/DTA ， 即 Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis)確定在5。C/min的溫升時的熱分解溫度為550。C)、以及吸水 率低(常溫下24小時約為0.3wt。/。)的材料。與聚酰亞胺等的相對介電 常數(shù)(約為3.2至3.4)相比，惡唑樹脂具有低的介電常數(shù)(約為2.9)。因 此可以抑制寄生電容的產(chǎn)生并實現(xiàn)高速工作。例如，形成100nm厚的氮氧化硅層作為絕緣層832，并形成 900nm厚的氧氮化硅層作為絕緣層834。另外，通過使用等離子體CVD 法連續(xù)形成絕緣層832及絕緣層834。此外，層間絕緣層也可以具有 三層以上的疊層結(jié)構(gòu)。另外，可以采用氧化硅層、氧氮化硅層、或氮 化硅層、與通過使用聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并環(huán)丁烯類 聚合物、丙烯酸、或環(huán)氧樹脂等的有機(jī)材料、硅氧烷樹脂等的硅氧烷 材料、或惡唑樹脂而形成的絕緣層的疊層結(jié)構(gòu)。其次，在層間絕緣層(在本實施方式中，絕緣層832及絕緣層 834 )中形成接觸孔，在該接觸孔中形成用作源電極或漏電極的導(dǎo)電 層836 (參照圖12B)。接觸孔以到達(dá)形成在半導(dǎo)體層130c中的第二雜質(zhì)區(qū)域828c、及形成在半導(dǎo)體層130d中的第二雜質(zhì)區(qū)域828d的方式選擇性地形成在 絕緣層832及絕緣層834中。導(dǎo)電層836可以使用由選自鋁、鴒、鈦、鉭、鉬、鎳及釹中的一 種元素或包含多種該元素的合金構(gòu)成的單層膜或疊層膜。例如，可以 形成包含鈦的鋁合金、包含釹的鋁合金等作為由包含多種該元素的合 金構(gòu)成的導(dǎo)電層。此外，在采用疊層膜的情況下，例如可以采用由鈦 層夾著鋁層或上述鋁合金層的結(jié)構(gòu)。其次，示出形成發(fā)光元件850的步驟(參照圖13A)。在此，說 明形成具有包含有機(jī)化合物的層作為發(fā)光層的有機(jī)發(fā)光元件的一個 例子。首先，形成像素電極840以使它電連接到導(dǎo)電層836。像素電極 840電連接到形成在半導(dǎo)體層130d中的第二雜質(zhì)區(qū)域828d，其中間 夾著導(dǎo)電層836。在形成覆蓋像素電極840的端部的隔壁層842之后， 在像素電極840上層疊包含有機(jī)化合物的層844和相對電極846。注意，在此，雖然示出像素電極840形成在設(shè)置在導(dǎo)電層836 上的絕緣層838上的例子，但是本發(fā)明沒有特別的限制。例如，可以 在絕緣層834上設(shè)置像素電極840。在此情況下，像素電極840也可 以形成為用作源電極或漏電極的導(dǎo)電層836的一部分。作為絕緣層838，可以通過使用CVD法或濺射法形成氧化硅層、 氧氮化硅層、氮化硅層等。也可以使用聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯苯 酚、苯并環(huán)丁烯類聚合物、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等的有機(jī)材料、硅 氧烷樹脂等的硅氧烷材料、或惡唑樹脂等通過旋涂法等的涂敷法來形 成。絕緣層838可以通過使用上述材料以單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)來形成。像素電極840及相對電極846中的一個電極用作陽極，而另一個 用作陰極。此外，發(fā)光元件的發(fā)光有從具有絕緣表面的村底120—側(cè) 取出(也稱為底部發(fā)射)的情況，從與具有絕緣表面的村底120相反 一側(cè)的面取出(也稱為頂部發(fā)射)的情況，或者從具有絕緣表面的襯 底120 —側(cè)及從與具有絕緣表面的村底120相反一側(cè)的面取出(也稱 為兩面發(fā)射)的情況。在采用底部發(fā)射的情況下，優(yōu)選地是，像素電極840為透光電極，而相對電極846為反射電極。在采用頂部發(fā)射的 情況下，優(yōu)選地是，像素電極840為反射電極，而相對電極846為透 光電極。在采用兩面發(fā)射的情況下，優(yōu)選地是，像素電極840及相對 電極846雙方為透光電極。元在形成反射電極作為像素電極840或相對電極846的情況下， 可以使用鉭、鎢、鈦、鉬、鋁、鉻、銀等的金屬元素、或者包含該金 屬元素的合金材料或化合物材料等的具有反射性的導(dǎo)電材料。此外，在形成透光電極作為像素電極840或相對電極846的情況 下，可以使用氧化錮錫(ITO )、氧化鋅(ZnO )、氧化銦鋅(IZO )、 或添加有鎵的氧化鋅(GZO)等的具有透光性的導(dǎo)電材料。另外，通 過形成幾nm至幾十nm厚的具有反射性的導(dǎo)電材料，可以獲得透射 可見光的電極。此外，可以使用包含導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組 成物形成透光電極。優(yōu)選地是，通過使用導(dǎo)電組成物而形成的電極的 薄膜中的薄層電阻(sheetresistance)為10000Q/口以下，波長5S0nm處 的透光率為70%以上。另外，包含在導(dǎo)電組成物中的導(dǎo)電高分子的電 阻率優(yōu)選為O.lQ'cm以下。作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的7T電子共軛類導(dǎo)電高分子。例 如，可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍 生物、或這些兩種以上的共聚物等。作為共軛導(dǎo)電高分子的具體例子，可以舉出聚吡咯、聚(3-甲基 吡咯)、聚(3-丁基吡咯)、聚(3-辛基吡咯)、聚(3-癸基吡咯)、 聚(3， 4-二曱基吡咯)、聚(3, 4-二丁基吡咯)、聚(3-羥基吡咯)、 聚(3-甲基-4-羥基吡咯)、聚(3-甲氧基吡咯)、聚(3-乙氧基吡咯)、 聚(3-辛氧基吡咯)、聚(3-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基吡咯)、 聚N-甲基吡咯、聚噻吩、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚 (3-辛基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)、聚(3-十二烷基噻吩)、聚(3國 甲氧基噻吩)、聚(3-乙氧基噻吩)、聚(3-辛氧基噻吩)、聚(3-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基噻吩)、聚(3， 4-乙彿基二氧基噻吩)、聚苯胺、聚(2-甲基苯胺)、聚(2-辛基苯胺)、聚(2-異丁基苯胺)、 聚(3-異丁基苯胺)、聚(2-苯胺磺酸)、聚(3-苯胺磺酸)等?？梢詥为毜厥褂蒙鲜鰧?dǎo)電高分子作為導(dǎo)電組成物來形成透光電 極。另外，也可以將有機(jī)樹脂添加到導(dǎo)電高分子，以調(diào)整由導(dǎo)電組成 物形成的透光電極的膜性質(zhì)、膜強(qiáng)度等的膜特性。作為有機(jī)樹脂，可以使用能夠與導(dǎo)電高分子相溶或混合分散的熱 固化樹脂、熱塑性樹脂、或光固化樹脂等。例如，可以舉出聚酯類樹 脂如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、或聚萘二曱酸 乙二醇酯等、聚酰亞胺類樹脂如聚酰亞胺或聚酰胺-酰亞胺、聚酰胺樹 脂如聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺12、或聚酰胺ll等、氟樹脂如聚 偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、或聚氟 三氟乙烯等、乙烯樹脂如聚乙烯醇、聚乙烯基乙醚、聚乙烯醇縮丁醛、 聚醋酸乙烯酯、或聚氯乙稀等、環(huán)氧樹脂、二曱苯樹脂、芳香族聚酰 胺樹脂、聚氨酯類樹脂、聚脲類樹脂、蜜胺樹脂、酚醛類樹脂、聚醚、 丙烯酸類樹脂、或這些樹脂的共聚物等。再者，也可以通過將具有受主性或施主性的摻雜物摻雜到導(dǎo)電組 成物中來改變共軛導(dǎo)電高分子的氧化還原電位，以調(diào)整導(dǎo)電組成物的 導(dǎo)電度。作為受主性摻雜物，可以使用鹵素化合物、路易斯酸、質(zhì)子酸、 有機(jī)氰化合物、有機(jī)金屬化合物等。作為囟素化合物，可以舉出氯、 溴、碘、氯化碘、溴化碘、氟化碘等。作為路易斯酸，可以舉出五氟 化磷、五氟化砷、五氟化銻、三氟化硼、三氯化硼、三溴化硼等。作 為質(zhì)子酸，可以舉出鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、氟硼化氫酸、氟化氫 酸、高氯酸等的無機(jī)酸、有機(jī)羧酸、有機(jī)磺酸等的有機(jī)酸。作為有機(jī) 氰化合物，可以使用通過共軛多鍵兩個以上的氰基共軛的化合物。例 如，可以舉出四氰基乙烯、四氰基苯、四氰基醌二曱烷、四氰基氮雜 茶(tetracyanoazanaphthalene )等。作為施主性摻雜物，可以舉出堿金屬、堿土金屬、或三級胺化合物等。另外，可以將導(dǎo)電組成物溶解在水或有機(jī)溶劑(醇類溶劑、酮類 溶劑、酯類溶劑、烴類溶劑、或芳香類溶劑等)中通過濕法形成作為 透光電極的薄膜。對溶解導(dǎo)電組成物的溶劑沒有特別的限制，可以使用溶解上述導(dǎo) 電高分子及有機(jī)樹脂等的高分子樹脂化合物的溶劑。例如，可以溶解在水、甲醇、乙醇、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰 胺、N，N-二曱基乙酰胺、環(huán)己酮、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基甲 酮、或甲苯等的單獨或混合溶劑中。在如上所述那樣將導(dǎo)電組成物溶解在溶劑中之后，通過使用涂布 法(包括涂敷法)、液滴噴射法(也稱為噴墨法)、印刷法等的濕法， 可以在絕緣層838上形成像素電極840。溶劑的蒸發(fā)既可通過熱處理 而進(jìn)行，又可通過減壓而進(jìn)行。在采用熱固化有機(jī)樹脂的情況下，可 以進(jìn)行熱處理，而在采用光固化有機(jī)樹脂的情況下，可以進(jìn)行光照射 處理。隔壁層842可以通過使用CVD法、濺射法、涂敷法等在襯底的 整個面上形成絕緣層之后選擇性地蝕刻而形成。也可以通過液滴噴射 法或印刷法等選擇性地形成。另外，也可以在使用正型光敏樹脂在整 個面上形成絕緣層之后對該絕緣層進(jìn)行曝光及顯影，以得到所希望的 形狀。作為包含有機(jī)化合物的層844，至少形成發(fā)光層。除了該發(fā)光層 以外，還可以適當(dāng)?shù)匦纬煽昭ㄗ⑷雽?、空穴傳輸層、電子傳輸層或?子注入層。包含有機(jī)化合物的層844可以通過噴墨法等的涂布法或蒸 鍍法而形成。通過進(jìn)行上述步驟，可以獲得發(fā)光元件850，其中至少具有發(fā)光 層的包含有機(jī)化合物的層844夾在像素電極840和相對電極8"之間。其次，以與具有絕緣表面的襯底120相對置的方式設(shè)置相對襯底 860 (參照圖13B )。在相對村底860和相對電極846之間，既可以設(shè) 置填充劑858又可以使用惰性氣體來填充。另外，可以覆蓋相對電極 846地形成保護(hù)層。通過進(jìn)行上述步驟，完成根據(jù)本實施方式的EL顯示裝置。當(dāng)制造SOI襯底時，通過作為半導(dǎo)體層130的根基的半導(dǎo)體片 使用單晶半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體層130可以成為單晶半導(dǎo)體。其結(jié)果， 可以由單晶半導(dǎo)體形成溝道形成區(qū)域，因此與利用多晶半導(dǎo)體作為溝 道形成區(qū)域的顯示裝置相比，可以降低每個像素的晶體管的特性的不 均勻。因此，可以抑制發(fā)光裝置的顯示不均勻性。此外，本發(fā)明可以縮短SOI襯底的制造時間，并提高產(chǎn)率。從 而，本發(fā)明當(dāng)制造SOI襯底時，通過再利用剝離片謀求實現(xiàn)低成本化。 此外，使用簇離子來形成分離層，謀求縮短節(jié)拍時間。從而，通過使 用根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底，可以實現(xiàn)EL顯示裝置的低成本化。注意，構(gòu)成根據(jù)本實施方式的顯示裝置的晶體管的結(jié)構(gòu)沒有特別 的限制。例如，也可以應(yīng)用上述實施方式所示的結(jié)構(gòu)的電場效應(yīng)晶體 管。注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合。實施方式11在本實施方式中，將說明應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的soi襯底而制造的半導(dǎo)體裝置的例子。圖14示出微處理器200作為半導(dǎo)體裝置的一個例子。該微處理 器200通過應(yīng)用根據(jù)上述實施方式的SOI襯底而制造。該微處理器 200包括計算電路201 (Arithmetic logic unit,也稱為ALU)、計算 電路控制器202 (ALU Controller)、指令譯碼器203 (Instruction Decoder )、中斷控制器204 (Interrupt Controller )、時序控制器205 (Timing Controller)、寄存器206 (Register)、寄存器控制器207 (Register Controller )、總線接口 208 ( Bus I/F )、只讀存儲器209 (ROM)、以及存儲器接口 210 (ROM I/F)。通過總線接口 208輸入到微處理器200的指令在輸入到指令譯碼 器203并被譯碼之后輸入到計算電路控制器202、中斷控制器204、 寄存器控制器207、以及時序控制器205。計算電路控制器202、中斷控制器204、寄存器控制器207、以及時序控制器205根據(jù)被譯碼了 的指令而進(jìn)行各種控制。具體地說，計算電路控制器202產(chǎn)生用來控 制計算電路201的動作的信號。此外，中斷控制器204當(dāng)在執(zhí)行微處 理器200的程序時對來自外部輸入輸出裝置或外圍電路的中斷要求根 據(jù)其優(yōu)先級或屏蔽狀態(tài)而進(jìn)行判斷來處理。寄存器控制器207產(chǎn)生寄 存器206的地址，并根據(jù)微處理器200的狀態(tài)進(jìn)行寄存器206的讀出 或?qū)懭?。時序控制器205產(chǎn)生控制計算電路201、計算電路控制器202、 指令解碼器203、中斷控制器204及寄存器控制器207的工作時序的 信號。例如，時序控制器205包括根據(jù)基準(zhǔn)時鐘信號CLK1產(chǎn)生內(nèi)部 時鐘信號CLK2的內(nèi)部時鐘產(chǎn)生部，并將時鐘信號CLK2提供給上述 各種電路。注意，圖14所示的微處理器200只是將其結(jié)構(gòu)簡化了的 一個例子，在實際上，可以根據(jù)其用途具有各種各樣的結(jié)構(gòu)。上述微處理器200可以應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底而制造。根 據(jù)本發(fā)明的SOI襯底在其制造中謀求提高產(chǎn)生率、進(jìn)行低成本化，通 過使用該SOI襯底可以實現(xiàn)微處理器等的半導(dǎo)體裝置的低成本化。另 外，當(dāng)制造SOI襯底時通過使用單晶半導(dǎo)體襯底可以獲得單晶半導(dǎo)體 層，可以由該單晶半導(dǎo)體層形成集成電路。因此，可以實現(xiàn)高性能化 及處理速度的高速化等。其次，參照圖15說明能夠非接觸地進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)且具有計算功 能的半導(dǎo)體裝置的一個例子。圖15表示以無線通信與外部裝置進(jìn)行 信號收發(fā)來工作的計算機(jī)(以下稱為RFCPU)的一個例子。RFCPU 211包括模擬電路部212和數(shù)字電路部213。模擬電路部212包括具 有諧振電容的諧振電路214、整流電路215、恒壓電路216、復(fù)位電路 217、振蕩電路218、解調(diào)電路219、調(diào)制電路220、以及電源管理電 路230。數(shù)字電路部213包括RF接口221、控制寄存器222、時鐘控 制器223、 CPU接口 224、中央處理單元225 (CPU)、隨機(jī)存取存 儲器226 (RAM)、以及只讀存儲器227 (ROM)。具有這種結(jié)構(gòu)的RFCPU 211的工作概要如下天線228所接收 的信號利用諧振電路214而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢經(jīng)過整流電路215而充電到電容部229。該電容部229優(yōu)選由電容器如陶乾電容 器或電雙層電容器等形成。電容部229不必需與RFCPU 211集成形 成，而可以作為另一部件安裝在構(gòu)成RFCPU 211的具有絕緣表面的 襯底上。復(fù)位電路217產(chǎn)生將數(shù)字電路部213復(fù)位并初始化的信號。例如， 產(chǎn)生在電源電壓升高之后延遲升高的信號作為復(fù)位信號。振蕩電路 218根據(jù)由恒壓電路216產(chǎn)生的控制信號改變時鐘信號的頻率和占空 比。由低通濾波器構(gòu)成的解調(diào)電路219例如將調(diào)幅(ASK)方式的接 收信號的振幅的變動二值化。調(diào)制電路220使調(diào)幅(ASK)方式的發(fā) 送信號的振幅變動來發(fā)送數(shù)據(jù)。調(diào)制電路220通過使諧振電路214的 諧振點變化來改變通信信號的振幅。時鐘控制器223根據(jù)電源電壓或 中央處理單元225的消耗電流，產(chǎn)生用來改變時鐘信號的頻率和占空 比的控制信號。電源電壓的監(jiān)視由電源管理電路230進(jìn)行。從天線228輸入到RFCPU211的信號被解調(diào)電路219解調(diào)后， 在RF接口 221中被分解為控制指令、數(shù)據(jù)等?？刂浦噶畲鎯υ诳刂?寄存器222中?？刂浦噶畎ù鎯υ谥蛔x存儲器227中的數(shù)據(jù)的讀出、 向隨機(jī)存取存儲器226的數(shù)據(jù)寫入、向中央處理單元225的計算指令 等。中央處理單元225通過接口 224對只讀存儲器227、隨機(jī)存取存 儲器226及控制寄存器222進(jìn)行存取。接口 224具有如下功能根據(jù) 中央處理單元225所要求的地址，產(chǎn)生對只讀存儲器227、隨機(jī)存取 存儲器226及控制寄存器222中的某一個的存取信號。作為中央處理單元225的計算方式，可以采用將OS(操作系統(tǒng)) 存儲在只讀存儲器227中并在啟動的同時讀出并執(zhí)行程序的方式。另 外，也可以采用由專用電路構(gòu)成計算電路并以硬件方式對計算處理進(jìn) 行處理的方式。作為并用硬件和軟件這雙方的方式，可以采用如下方 式由專用計算電路進(jìn)行一部分的處理，使用程序由中央處理單元225 進(jìn)行其他部分的計算。上述RFCPU 211可以通過應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底而制造。 根據(jù)本發(fā)明的SOI村底在其制造中謀求提高產(chǎn)生率、進(jìn)行低成本化，通過使用該SOI襯底可以實現(xiàn)RFCPU等的半導(dǎo)體裝置的低成本化。 另外，當(dāng)制造SOI襯底時通過使用單晶半導(dǎo)體襯底可以獲得單晶半導(dǎo) 體層，可以由該單晶半導(dǎo)體層形成集成電路。因此，可以實現(xiàn)高性能 化及處理速度的高速化等。注意，雖然圖15表示RFCPU的方式，但 是只要具有通信功能、計算處理功能、存儲功能即可，可以是IC標(biāo) 簽?zāi)菢拥难b置。此外，對于液晶顯示裝置、EL顯示裝置等的顯示裝置，可以應(yīng) 用根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底。根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底在其制造中謀求 提高產(chǎn)生率、進(jìn)行低成本化。因此，通過使用根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底， 可以實現(xiàn)液晶顯示裝置、EL顯示裝置的低成本化。此外，通過當(dāng)制造SOI襯底時使用單晶半導(dǎo)體襯底，可以獲得 由單晶半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體層。因此，可以使用單晶半導(dǎo)體層形成晶體管。關(guān)于由單晶半導(dǎo)體層形成的晶體管，電流驅(qū)動能力等的所有工 作特性都比非晶硅晶體管優(yōu)良，可以減小晶體管的尺寸。由此，可以 提高顯示面板中的像素部的開口率。另外，由于在母玻璃和單晶半導(dǎo) 體層之間設(shè)置具有高阻擋效果的絕緣層，所以可以提供可靠性高的顯 示裝置。此外，由于可以形成圖14及15所示的微處理器，所以可以 在顯示裝置內(nèi)提供計算機(jī)的功能。另外，還可以制造能夠非接觸地進(jìn) 行數(shù)據(jù)收發(fā)的顯示器。此外，通過應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底，可以構(gòu)成各種各樣的 電子設(shè)備。作為電子設(shè)備，可以舉出影像拍攝裝置如攝像機(jī)或數(shù)字照 相機(jī)等、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置(汽車音響、音響組件等)、計算機(jī)、 游戲機(jī)、便攜式信息終端(移動計算機(jī)、移動電話、便攜式游戲機(jī)或電 子書等)、具有記錄媒質(zhì)的圖像再現(xiàn)裝置(具體地說，能夠再現(xiàn)記錄媒 質(zhì)例如數(shù)字通用盤(DVD)等并且具有能夠顯示其圖像的顯示器的裝置)等。圖16A示出移動電話機(jī)的一個例子。本實施方式所示的移動電 話機(jī)301包括顯示部302、操作開關(guān)303等。在顯示部302中，通過 應(yīng)用利用根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底的顯示裝置，可以實現(xiàn)移動電話機(jī)的低成本化。此外，通過對構(gòu)成顯示裝置的晶體管利用單晶半導(dǎo)體，可 以構(gòu)成具有高圖像質(zhì)量的顯示部。再者，還可以將根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)
體裝置應(yīng)用于包括在移動電話機(jī)301中的微處理器或存儲器。
圖16B示出數(shù)字播放器304作為音響裝置的一個典型實例。圖 16B所示的數(shù)字播放器304包括顯示部302、操作開關(guān)303、以及耳機(jī) 305等。還可以使用頭戴式耳機(jī)或無線耳機(jī)代替耳機(jī)305。在數(shù)字播 放器304中，可以將根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于存儲音樂信息的 存儲部或使數(shù)字播放器304工作的微處理器。在顯示部302中，可以 應(yīng)用利用根據(jù)本發(fā)明的SOI村底的顯示裝置。從而，通過對構(gòu)成顯示 裝置的晶體管利用單晶半導(dǎo)體，可以構(gòu)成具有高圖像質(zhì)量的顯示部。 即使屏幕尺寸為0.3英寸至2英寸左右也能夠顯示高清晰圖像或文字 信息。
圖16C示出電子書306。該電子書306包括顯示部302及操作開 關(guān)303。另外，既可以在其內(nèi)部裝有調(diào)制解調(diào)器，又可以具有以無線 方式輸出/輸入信息的結(jié)構(gòu)。在電子書306中，可以將根據(jù)本發(fā)明的半 導(dǎo)體裝置應(yīng)用于存儲信息的存儲部或使電子書306工作的微處理器。 在存儲部中，使用存儲容量為20千兆字節(jié)至200千兆字節(jié)(GB)的 NOR型非易失性存儲器，來可以存儲并再現(xiàn)圖像或音頻(音樂)。在顯 示部302中，通過應(yīng)用利用根據(jù)本發(fā)明的SOI襯底的顯示裝置，可以 進(jìn)行高圖像質(zhì)量的顯示。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合。
本說明書根據(jù)2007年10月10日在日本專利局受理的日本專利 申請編號2007-264998而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟第一工序，其中將簇離子照射到半導(dǎo)體片的表面，以在所述半導(dǎo)體片中形成分離層；第二工序，其中將所述半導(dǎo)體片的表面和具有絕緣表面的襯底彼此接合；第三工序，其中在所述分離層或所述分離層附近分離所述半導(dǎo)體片，來形成剝離片和包括在所述具有絕緣表面的襯底上形成的半導(dǎo)體層的SOI襯底；第四工序，其中處理所述剝離片；以及第五工序，其中通過使用所述剝離片作為所述第一至第三工序的所述半導(dǎo)體片，進(jìn)行所述第一至第三工序。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述 第一工序中使用離子摻雜裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述簇離子包括H3+離子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述簇 離子包括選自&2+離子和2113+離子中的離子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第四工序包括對所述剝離片進(jìn)行平坦化處理， 并且，所述平坦化處理采用選自拋光處理、蝕刻處理、熱處理、照射激光束中的處理。
6. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟第一工序，其中將簇離子照射到半導(dǎo)體片的表面，以在所述半導(dǎo)體片中形成分離層；第二工序，其中在所述半導(dǎo)體片的表面上形成絕緣層；第三工序，其中中間夾著所述絕緣層將所述半導(dǎo)體片和具有絕緣表面的襯底彼此接合；第四工序，其中在所述分離層或所述分離層附近分離所述半導(dǎo)體 片，來形成剝離片和包括在所述具有絕緣表面的襯底上形成的半導(dǎo)體層的SOI襯底；第五工序，其中處理所述剝離片；以及第六工序，其中通過使用所述剝離片作為所述第一至第四工序的 所述半導(dǎo)體片，進(jìn)行所述第一至第四工序。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述 第一工序中使用離子摻雜裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述簇離子包括H3+離子。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述簇 離子包括選自2112+離子和2113+離子中的離子。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第五工序包括對所述剝離片進(jìn)行平坦化處理， 并且，所述平坦化處理釆用選自拋光處理、蝕刻處理、熱處理、照射激光束中的處理。
11. 一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 第一工序，其中在半導(dǎo)體片的表面上形成絕緣層； 第二工序，其中將簇離子經(jīng)過所述絕緣層而照射到所述半導(dǎo)體片，以在所述半導(dǎo)體片中形成分離層；第三工序，其中中間夾著所述絕緣層將所述半導(dǎo)體片和具有絕緣表面的襯底彼此接合；第四工序，其中在所述分離層或所述分離層附近分離所述半導(dǎo)體片，來形成剝離片和包括在所述具有絕緣表面的襯底上形成的半導(dǎo)體 層的SOI襯底；第五工序，其中處理所述剝離片；以及第六工序，其中通過使用所述剝離片作為所述第一至第四工序的所述半導(dǎo)體片，進(jìn)行所述第一至第四工序。
12，根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所述第二工序中使用離子摻雜裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述 簇離子包括H/離子。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述 簇離子包括選自2112+離子和2113+離子中的離子。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第五工序包括對所述剝離片進(jìn)行平坦化處理， 并且，所述平坦化處理采用選自拋光處理、蝕刻處理、熱處理、照射激光束中的處理。
16. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟第一工序，其中將簇離子照射到半導(dǎo)體片，以在所迷半導(dǎo)體片中形成分離層；第二工序，其中中間夾著所述絕緣層將所述半導(dǎo)體片和其上形成有絕緣層的襯底彼此接合；第三工序，其中在所述分離層或所述分離層附近分離所述半導(dǎo)體 片，來形成剝離片和包括在所述襯底上形成的半導(dǎo)體層的SOI襯底；第四工序，其中處理所述剝離片；以及第五工序，其中通過使用所述剝離片作為所述第一至第三工序的 所述半導(dǎo)體片，進(jìn)行所述第一至第三工序。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在所 述第一工序中使用離子摻雜裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述簇離子包括H3+離子。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述 簇離子包括選自2112+離子和2113+離子中的離子。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第四工序包括對所述剝離片進(jìn)行平坦化處理， 并且，所述平坦化處理采用選自拋光處理、蝕刻處理、熱處理、照射激光束中的處理。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述 襯底具有其上形成有所述絕緣層的絕緣表面。
22. —種SOI襯底的制造方法，包括如下步驟 第一工序，其中將選自2112+離子和2113+離子中的離子照射到單晶半導(dǎo)體片的表面，以在所述單晶半導(dǎo)體片中形成分離層；第二工序，其中將所述單晶半導(dǎo)體片的表面和具有絕緣表面的襯底彼此接合；以及第三工序，其中在所述分離層或所述分離層附近分離所述單晶半 導(dǎo)體片，來形成包括在所述具有絕緣表面的襯底上形成的半導(dǎo)體層的 SOI襯底。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的SOI襯底的制造方法，其中在所述 第一工序中使用離子摻雜裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種有效地利用資源，并且生產(chǎn)率良好地制造SOI襯底的技術(shù)。本發(fā)明的技術(shù)要點是反復(fù)進(jìn)行如下工序A和工序B的。工序A包括如下將簇離子照射到半導(dǎo)體片的表面，在半導(dǎo)體片中形成分離層。半導(dǎo)體片和具有絕緣表面的襯底彼此重疊而接合，然后，通過進(jìn)行熱處理，在分離層或該分離層附近分離半導(dǎo)體片。在工序A中同時獲得剝離片和在具有絕緣表面的襯底上方具有晶體半導(dǎo)體層的SOI襯底。工序B包括如下進(jìn)行為了再利用剝離片的處理，其結(jié)果可以在工序A中繼續(xù)利用該剝離片。
文檔編號H01L21/00GK101409222SQ200810169889
公開日2009年4月15日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日
發(fā)明者大沼英人, 山崎舜平 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所