專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用SOI (絕緣體載硅)襯底制造半導(dǎo)體裝置的方
法，該SOI襯底具有由硅等構(gòu)成的半導(dǎo)體層。
在本說(shuō)明書中，半導(dǎo)體裝置指的是能夠通過(guò)利用半導(dǎo)體特性而工作的所有裝置，因此電光裝置、半導(dǎo)體電路、以及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)了利用SOI襯底而代替塊體硅晶圓的集成電路。在該S01
襯底中，在絕緣層上形成有薄單晶硅層。通過(guò)有效地利用薄單晶硅層的特長(zhǎng)，可以將集成電路中的晶體管形成為對(duì)于各元件這些晶體管彼此完全電隔離。此外，由于可以使晶體管成為完全耗盡型晶體管，因此可以制造高集成、高速驅(qū)動(dòng)、低耗電量等附加價(jià)值高的半導(dǎo)體集成電路。
作為SOI襯底的制造方法之一，眾所周知通過(guò)組合氫離子注入工序和分離工序而成的接合技術(shù)來(lái)制造SOI襯底的方法。在該方法中，主要進(jìn)行如下工序來(lái)制造SOI襯底。通過(guò)對(duì)硅晶圓注入氫離子，在離
其表面的預(yù)定深度形成損傷區(qū)域。通過(guò)使用作基底村底的另外硅晶圓氧化來(lái)形成氧化硅膜。通過(guò)將注入有氫離子的硅晶圓和形成有氧化硅膜的硅晶圓接合在一起，來(lái)將兩個(gè)硅晶圓貼合在一起。通過(guò)在其上進(jìn)行加熱處理，在損傷區(qū)域劈開硅晶圓。為了提高貼附到基底村底的硅層的結(jié)合力，進(jìn)行加熱處理。
此外，眾所周知從硅晶圓分離的硅層貼附到玻璃襯底來(lái)制造SOI襯底的另一個(gè)方法(參照專利文獻(xiàn)1及2)。日本專利申請(qǐng)公開2004-087606號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)公開H11-163363號(hào)公報(bào)
在現(xiàn)有的SOI襯底的制造方法中，使用離子注入法來(lái)對(duì)硅晶圓注入氫離子。離子注入法是如下方法，即，使源氣體等離子體化，引出包含于該等離子體中的離子種，進(jìn)行質(zhì)量分離，加速具有預(yù)定質(zhì)量的離子種，采用被加速了的離子種作為離子束照射對(duì)象。此外，作為注入離子的另外方法，還有離子摻雜法。離子摻雜法是如下方法，即，使源氣體等離子體化，通過(guò)預(yù)定電場(chǎng)的作用從等離子體引出離子種，加速引出了的離子種而不進(jìn)行質(zhì)量分離，采用被加速了的離子種作為離子束照射對(duì)象。
本申請(qǐng)人的研究已經(jīng)指出，通過(guò)離子摻雜法將從氫氣體產(chǎn)生的離子種注入到硅晶圓而形成損傷區(qū)域時(shí)，可以采用在比玻璃襯底的應(yīng)變點(diǎn)低的溫度進(jìn)行的加熱處理來(lái)劈開硅晶圓。根據(jù)該事實(shí)，作為基底襯底使用應(yīng)變點(diǎn)為700。C或以下的玻璃襯底，通過(guò)離子摻雜法形成損傷區(qū)域，來(lái)制造SOI襯底。
通過(guò)離子摻雜法照射離子束的離子摻雜裝置是一種為了在一邊超過(guò)lm的玻璃襯底上制造薄膜晶體管而開發(fā)出來(lái)的裝置。因此，離子摻雜法具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，與進(jìn)行質(zhì)量分離的離子注入法相比，可以縮短形成損傷區(qū)域的節(jié)拍時(shí)間。然而，在離子摻雜法中，由于不進(jìn)行質(zhì)量分離，有可能包含于離子摻雜裝置的電極等的材料中的金屬元素與氫離子一起被注入到硅晶圓。被金屬污染的SOI襯底導(dǎo)致因此制造的晶體管的閾值電壓的變動(dòng)、泄漏電流的增大等的晶體管的電特性的降低、以及可靠性的降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種可以抑制因?yàn)榻饘僭貙?dǎo)致的污染影響的半導(dǎo)體裝置的制造方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種抑制金屬污染的影響且使用貼合到應(yīng)變點(diǎn)為700 。C或以下的基底襯底上的半導(dǎo)體層的制造半導(dǎo)體裝置的方法。本發(fā)明一個(gè)方面涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中包括以下工序 形成包括從半導(dǎo)體襯底分離了的半導(dǎo)體層和該半導(dǎo)體層固定于其上的
基底襯底的SOI襯底，以及使用該SOI襯底的半導(dǎo)體層形成半導(dǎo)體元件。
為了制造SOI襯底，激發(fā)包含選自氫氣體、氦氣體、或卣素氣體
中的 一種或多種氣體的源氣體來(lái)產(chǎn)生離子種，以及采用離子種照射半 導(dǎo)體襯底以在半導(dǎo)體襯底中形成損傷區(qū)域。作為源氣體，可以使用氫 氣體、氦氣體、或者卣素氣體。
用來(lái)貼合基底襯底和半導(dǎo)體襯底的接合層形成在基底襯底和半導(dǎo) 體襯底中的至少一方上。當(dāng)在半導(dǎo)體村底上形成接合層時(shí)，可在形成 損傷區(qū)域后形成接合層，備選地，可在形成接合層后形成損傷區(qū)域。
通過(guò)隔著接合層使基底襯底和半導(dǎo)體襯底密接設(shè)置，并且將接合 層的表面和與該接合層接觸的表面接合在一起，來(lái)貼合基底襯底和半 導(dǎo)體襯底。與接合層接觸的表面例如是基底襯底的表面、半導(dǎo)體村底 的表面、絕緣膜的表面等。
在貼合基底襯底和半導(dǎo)體村底之后，通過(guò)加熱半導(dǎo)體襯底來(lái)使損 傷區(qū)域中開裂，在將從半導(dǎo)體襯底分離的第一半導(dǎo)體層固定到基底襯 底上的狀態(tài)下，從基底襯底分離半導(dǎo)體襯底。通過(guò)以上工序，制造其
中基底襯底貼附有第一半導(dǎo)體層的SOI襯底。
本發(fā)明是使用通過(guò)上述方法制造的SOI襯底的半導(dǎo)體裝置的制造 方法。根據(jù)本發(fā)明一方面，蝕刻固定在基底襯底上的第一半導(dǎo)體層來(lái) 進(jìn)行元件分離，以形成構(gòu)成半導(dǎo)體元件一部分的第二半導(dǎo)體層。在本 發(fā)明中，為了除去包含于該第二半導(dǎo)體層中的金屬元素，在第二半導(dǎo) 體層中形成吸雜位置區(qū)域。為了除去包含于溝道形成區(qū)域中的金屬元 素，吸雜位置區(qū)域形成在第二半導(dǎo)體層的不與柵電極重疊的部分，以 便不包括用作溝道形成區(qū)域的區(qū)域。在形成吸雜位置區(qū)域之后，進(jìn)行 用來(lái)使第二半導(dǎo)體層中包含的金屬元素吸雜到吸雜位置區(qū)域中的加熱處理。
10為了吸雜位置區(qū)域的形成，可以舉出如下三個(gè)方法。第一方法是
對(duì)半導(dǎo)體層添加屬于元素周期表的第18族的元素。第18族元素是He、 Ne、 Ar、 Kr、或Xe中任意元素?？梢詫?duì)半導(dǎo)體層添加一種或兩種或 更多種的第18族元素。通過(guò)在電場(chǎng)加速第18族元素的離子來(lái)照射半 導(dǎo)體層，而通過(guò)懸空鍵或晶格畸變而形成吸雜位置。吸雜位置區(qū)域的 第18族元素的濃度優(yōu)選為1 x 1018atoms/cm3以上且1 x 1022atoms/cm3以 下(包括端值)的范圍內(nèi)。通過(guò)進(jìn)行處理溫度為450。C以上且850。C以 下、處理時(shí)間為1小時(shí)以上且24小時(shí)以下左右的加熱處理，Y吏包含于 半導(dǎo)體層中的金屬元素吸雜到吸雜位置區(qū)域。
第二方法是對(duì)半導(dǎo)體層添加磚或砷來(lái)形成呈現(xiàn)n型導(dǎo)電性的區(qū)域。 優(yōu)選以總合在1 x 102Gatoms/cm3以上且1 x 1022atoms/cm3以下(包括端值) 的濃度將磷和砷添力口到吸雜位置區(qū)域。通過(guò)進(jìn)行處理溫度為450。C以上 且850。C以下、處理時(shí)間為1小時(shí)以上且24小時(shí)以下左右的加熱處理， 使包含于半導(dǎo)體層中的金屬元素吸雜到吸雜位置區(qū)域。
第三方法是對(duì)半導(dǎo)體層添加磷和硼且添加比磷多的硼來(lái)形成呈現(xiàn) p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)區(qū)域的方法。也可以添加砷而代替磷。添加于吸雜位 置區(qū)域中的磷和砷的總和濃度優(yōu)選為lxl019atoms/cm3以上且 lxlO"atoms/cn^以下(包括端值)。硼的濃度為包含于吸雜位置區(qū)域中 的磷和砷的總和濃度的1.5倍以上且3倍以下。通過(guò)進(jìn)行處理溫度為
450。C以上且850。C以下、處理時(shí)間為1小時(shí)以上且24小時(shí)以下左右的 加熱處理，使包含于半導(dǎo)體層中的金屬元素吸雜到吸雜位置區(qū)域。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法另 一方面在固定到基底襯底上 的第一半導(dǎo)體層中形成吸雜位置區(qū)域。為了除去包含于溝道形成區(qū)域 中的金屬元素，吸雜位置區(qū)域形成在第一半導(dǎo)體層不與柵電極重疊的 部分，以1更該吸雜位置區(qū)域不包括用作溝道形成區(qū)域的區(qū)域。在形成 吸雜位置區(qū)域之后，進(jìn)行用來(lái)使第一半導(dǎo)體層中的金屬元素吸雜到吸 雜位置區(qū)域中的加熱處理。在進(jìn)行用來(lái)吸雜的加熱處理之后，SOI襯底 的第一半導(dǎo)體層的各個(gè)元件分離，并且除去吸雜位置區(qū)域，來(lái)形成第二半導(dǎo)體層。
在本發(fā)明中，由于包括^f吏金屬元素吸雜到吸雜位置區(qū)域的工序， 所以可以抑制在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中產(chǎn)生的金屬污染的影響。因 此，可以實(shí)現(xiàn)晶體管的例如閾值電壓的變動(dòng)的抑制、泄漏電流的減少 等的晶體管的電特性的改善、以及可靠性的提高。
此外，在本發(fā)明中，由于可以抑制在SOI襯底的制造過(guò)程中產(chǎn)生 的金屬污染的影響，所以可以肯定地使用有可能產(chǎn)生金屬污染的離子 摻雜裝置。因此，通過(guò)使用離子摻雜裝置形成損傷區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)離 子照射工序的節(jié)拍時(shí)間的縮短。
由于可以在玻璃襯底的應(yīng)變點(diǎn)以下的溫度下進(jìn)行用來(lái)使金屬元素 吸雜到吸雜位置區(qū)域的熱處理，可以使用玻璃襯底作為貼附半導(dǎo)體層 的基底襯底。因此，可以在玻璃襯底上制造具有高性能和高可靠性的 半導(dǎo)體裝置。
圖1A至1G是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖； 圖2A至2D是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖1G之后的工序的 截面圖3A至3C是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖2D之后的工序的 截面圖4是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖3C之后的工序的截面圖； 圖5A至5C是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖2B之后的工序的 截面圖6A至6C是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖2D之后的工序的
圖7A至7D是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖1G之后的工序的 截面圖8A至8C是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖7D之后的工序的截面圖9A至9G是說(shuō)明制造SOI襯底的方法的截面圖IO是表示微處理器的結(jié)構(gòu)的框圖11是表示RFCPU的結(jié)構(gòu)的框圖12是采用母體玻璃作為基底襯底的SOI襯底的平面圖13A和13B分別是液晶顯示裝置的像素的平面圖和沿圖13A的 J-K線切斷的截面圖14A和14B分別是電致發(fā)光顯示裝置的像素的平面圖和沿圖 14A的L-M線切斷的截面圖15A至15C分別是蜂窩式電話的外觀圖、數(shù)碼播放器的外觀圖、 以及電子書閱讀器的外觀圖16是表示通過(guò)ICP-MS檢測(cè)出的包含于氧氮化硅膜中的金屬元 素和其濃度的表；
圖17是表示圖16的分析結(jié)果的圖表；
圖18是通過(guò)SIMS分析的硅晶圓中的Ti的深度方向輪廓；
圖19是通過(guò)SIMS分析的硅晶圓中的Mo的深度方向輪廓。
具體實(shí)施例方式
下面說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明可以以多個(gè)不同方式來(lái)實(shí)施，所屬技術(shù) 領(lǐng)域-的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是其方式和詳細(xì)內(nèi) 容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍下可以被變換為各種各樣的形式。 因此，本發(fā)明不應(yīng)該一皮解釋為^L限定在實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。此 外，在不同附圖中使用相同附圖標(biāo)記的要素意味著相同要素，而省略 對(duì)于材料、形狀、制造方法等的反復(fù)說(shuō)明。
實(shí)施方式1
在本實(shí)施方式中，說(shuō)明制造SOI襯底的方法、以及使用SOI襯底 制造半導(dǎo)體裝置的方法。首先，參照?qǐng)D1A至1G說(shuō)明制造S0I襯底的
13方法。
如圖1A所示，準(zhǔn)備基底襯底101?；滓r底101是支撐從半導(dǎo)體 襯底分割的半導(dǎo)體層的支撐村底。作為基底襯底101，可以使用用于液 晶顯示裝置等電子產(chǎn)品的透光玻璃襯底。從耐熱性、價(jià)格等的觀點(diǎn)來(lái) 看，優(yōu)選使用熱膨脹系數(shù)為范圍在25x 10力。C以上且50x 10—7/°C以下(優(yōu) 選的是，30xlO力。C以上且40xlO力。C以下)(包括端值)，并且應(yīng)變點(diǎn) 為范圍在580°C以上且680°C以下(優(yōu)選的是，600°C以上且680°C以下) (包括端值)的襯底。此外，為了抑制半導(dǎo)體裝置的污染，玻璃襯底 優(yōu)選為無(wú)石威玻璃襯底。無(wú)堿襯底的材料包括諸如鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼 硅酸鹽玻璃、鋇硼硅酸鹽玻璃等玻璃材料。
此外，作為支撐襯底IOI,除了可以使用玻璃襯底以外，還可以使 用陶瓷襯底、石英襯底、或藍(lán)寶石襯底等絕緣襯底；例如金屬襯底 或不銹鋼襯底等導(dǎo)電襯底；或由硅、砷化鎵等構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底；等 等。
如圖1B所示，準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底lll。通過(guò)將從半導(dǎo)體襯底111分 離的半導(dǎo)體層貼合到基底襯底101，來(lái)制造SOI襯底。作為半導(dǎo)體襯底 111,優(yōu)選使用單晶半導(dǎo)體襯底，也可以使用多晶半導(dǎo)體襯底。作為半 導(dǎo)體襯底lll，可以使用由第四族元素諸如硅、鍺、硅鍺或碳化硅等構(gòu) 成的半導(dǎo)體襯底。此外，在本實(shí)施方式中，使用具有比半導(dǎo)體襯底111 大的尺寸的襯底作為基底襯底101。
如圖1C所示，在半導(dǎo)體襯底111上形成絕緣層112。絕緣層112 可以為單層結(jié)構(gòu)或包括兩層或者兩層以上的多層結(jié)構(gòu)。絕緣層112總 厚度可以為5nm以上且400nm以下(包括端值)的范圍內(nèi)。絕緣層112 可以包括諸如氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化 鍺膜、氮化鍺膜、氧氮化鍺膜、氮氧化鍺膜等包含硅或鍺作為其組成 的絕緣膜。此外，還可以使用包括氧化鋁、氧化鉭、或氧化鉿等金 屬的氧化物的絕緣膜；包括氮化鋁等金屬氮化物的絕緣膜；包括氧氮 化鋁等金屬的氧氮化物的絕緣膜；包括氮氧化鋁等金屬的氮氧化物的絕緣膜。
在本說(shuō)明書中，氧氮化物是指在其組成中氧原子的含量多于氮原 子的含量的物質(zhì)，此外，氮氧化物是指在其組成中氮原子的含量多于 氧原子的含量的物質(zhì)。注意，氧氮化物及氮氧化物的組成可以通過(guò)使
用盧瑟福背散射光i普學(xué)法(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry) 以及氫前方散射法(HFS:HydrogenForward Scattering)測(cè)量。例如，作 為氧氮化硅，可以舉出含氧量為50原子％以上且65原子％以下(包 括端值)范圍內(nèi)，含氮量為0.5原子％以上且20原子％以下(包括端 值)范圍內(nèi)，含Si量為25原子％以上且35原子％以下(包括端值) 范圍內(nèi)，以及含氬量為0.1原子％以上且10原子％以下(包括端值) 范圍內(nèi)的物質(zhì)。作為氮氧化硅，例如可以舉出含氧量為5原子％以上 且30原子％以下(包括端值)范圍內(nèi)，含氮量為20原子％以上且55 原子％以下(包括端值)范圍內(nèi)，含Si量為25原子％以上且35原子 %以下(包括端值)范圍內(nèi)，以及含氫量為10原子％以上且30原子 %以下(包括端值)范圍內(nèi)的物質(zhì)。注意，這里所述的氧氮化硅及氮 氧化硅的氧、氮、氫、以及Si的含有比率是在將構(gòu)成物質(zhì)的元素的總 和含有比率設(shè)定為100原子％時(shí)的值。
構(gòu)成絕緣層112的絕緣膜可以通過(guò)CVD法、濺射法、使半導(dǎo)體襯 底111氧化或氮化等方法形成。
在使用包含堿金屬或堿土金屬等降低半導(dǎo)體裝置的可靠性的雜質(zhì) 的襯底作為基底襯底101的情況下，絕緣層112優(yōu)選包括至少一個(gè)以 上的如下膜可以防止上述雜質(zhì)從基底襯底101擴(kuò)散到SOI襯底的半 導(dǎo)體層的膜。作為這種防止雜質(zhì)擴(kuò)散的膜，有氮化硅膜、氮氧化硅膜、 氮化鋁膜、氮氧化鋁膜等。通過(guò)包含這種膜，可以使絕緣層112用作 阻擋層。
例如，在將絕緣層112形成為具有單層結(jié)構(gòu)的阻擋層的情況下， 可以通過(guò)利用厚度為5nm以上且200nm以下(包括端值)的氮化硅膜、 氮氧化硅膜、氮化鋁膜、或氮氧化鋁膜，來(lái)形成絕緣層112。在絕緣層112為用作兩層結(jié)構(gòu)的阻擋層的情況下，使用阻擋功能
高的絕緣膜構(gòu)成其上層。上層可以由厚度為5nm至200nrn的氮化硅膜、 氮氧化硅膜、氮化鋁膜、或者氮氧化鋁膜形成。在這些膜中，雖然防 止雜質(zhì)擴(kuò)散的阻擋效應(yīng)高，但是內(nèi)部應(yīng)力高。因此，作為與半導(dǎo)體村 底111接觸的下層的絕緣膜，優(yōu)選選擇具有緩和上層的絕緣膜的應(yīng)力 的效應(yīng)的膜。作為具有這種效應(yīng)的絕緣膜，有氧化硅膜、氧氮化硅膜、 或?qū)Π雽?dǎo)體襯底in進(jìn)行熱氧化來(lái)形成的熱氧化膜等。下層的絕緣膜
的厚度可以為5nm以上且300nm以下(包括端值)。
在本實(shí)施方式中，絕緣層112為包括絕緣膜112a和絕緣膜112b 的兩層結(jié)構(gòu)。作為使絕緣層112用作阻擋膜時(shí)的絕緣膜112a和絕緣膜 112b的組合，例如有以下組合氧化硅膜和氮化硅膜；氧氮化硅膜和 氮化硅膜；氧化硅膜和氮氧化硅膜；以及氧氮化硅膜和氮氧化硅膜等。
例如，作為下層的絕緣膜112a，可以通過(guò)使用SiHU及N20作為 源氣體且利用等離子體CVD法來(lái)形成氧氮化石圭膜。并且，作為上層的 絕緣膜112b,可以通過(guò)4吏用SiH4、 N20、以及NH3作為源氣體且利用 等離子體CVD法來(lái)形成氮氧化硅膜。備選地，作為絕緣膜112a，也可 以通過(guò)使用有機(jī)硅烷氣體和氧作為源氣體且利用等離子體CVD法來(lái)形 成氧化硅膜。
作為有機(jī)硅烷有以下化合物四乙氧基硅烷(TEOS，化學(xué)式為 Si(OC2H5)4)、四曱基硅烷(TMS,化學(xué)式為Si(CH3)4)、四曱基環(huán)四硅 氧烷(TMCTS)、八曱基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六曱基二硅氮烷
(HMDS)、三乙氧基硅烷(SiH(OC2H5)3 )、三二曱基氨基硅烷
(SiH(N(CH3)2)3)等化合物。
接著，如圖1D所示，通過(guò)絕緣層112對(duì)半導(dǎo)體襯底111注入(照 射)包括在電場(chǎng)加速了的離子的離子束121，來(lái)在半導(dǎo)體襯底lll的離 其表面預(yù)定深度形成損傷區(qū)域113。該離子照射工序中通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體 襯底111照射包括加速了的離子種的離子束121,來(lái)對(duì)半導(dǎo)體襯底111 添加構(gòu)成離子種的元素。因此，當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體襯底111照射離子束121時(shí)，由于加速了的離子種的沖擊，在半導(dǎo)體襯底111的預(yù)定的深度中
形成其晶體結(jié)構(gòu)變脆了的脆化層(weakened layer)。該層是損傷區(qū)域 113?？梢愿鶕?jù)離子束121的加速能量和離子束121的侵入角，來(lái)控制 形成損傷區(qū)域113的深度?？梢愿鶕?jù)加速電壓、劑量等控制加速能量。 在與離子平均侵入深度相同的深度形成損傷區(qū)域113。因此，從半導(dǎo)體 襯底111分離的半導(dǎo)體層的厚度取決于離子侵入的深度。形成損傷區(qū) 域113的深度為范圍在50nm以上且500nm以下(包括端值)，優(yōu)選為 50nm以上且200nm以下(包括端值)。
為了對(duì)半導(dǎo)體襯底Hl照射離子束121,除了通過(guò)進(jìn)行質(zhì)量分離的 離子注入法以外，還可以通過(guò)不進(jìn)行質(zhì)量分離的離子摻雜法。
在使用氫(H2)作為源氣體的情況下，可以通過(guò)激發(fā)氫氣體來(lái)產(chǎn) 生H+、 H2+、 H3 + 。從源氣體產(chǎn)生的離子種的比率通過(guò)控制等離子體的 激發(fā)方法、產(chǎn)生等離子體的氣氛的壓力、源氣體的供應(yīng)量等來(lái)改變。 在通過(guò)離子摻雜法形成損傷區(qū)域的情況下，優(yōu)選使離子束121包含H+ 、 H2+、 113 +的總量的70%或以上的113 + ，更優(yōu)選包含80%或以上的H3 + 。 通過(guò)使H3 +的比率為70%或以上，包含于離子束121的H2+離子的比率 相對(duì)變小，并且造成包含于離子束121的氫離子的平均侵入深度的不 均勻性變小，從而可以提高離子的注入效果且縮短節(jié)拍時(shí)間。
為了在淺區(qū)域中形成損傷區(qū)域113而需要降低離子的加速電壓。 然而通過(guò)提高激發(fā)氫氣體而產(chǎn)生的等離子體中的H3+離子的比率來(lái)有 效地對(duì)半導(dǎo)體襯底111添加原子狀氫(H)。這是因?yàn)槿缦戮壒视捎?H/離子具有H+離子的三倍的質(zhì)量，所以在添加氬原子到相同深度的 情況下，113+離子的加速電壓可以為H+離子的加速電壓的三倍。通過(guò) 提高離子的加速電壓，可以縮短離子的照射工序的節(jié)拍時(shí)間，從而可 以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率和成品率的提高。因此，由于通過(guò)提高包含于離子束121 的H3 +的比率，氫的平均侵入深度的不均勻性變小，所以在半導(dǎo)體襯底 111中氬的深度方向的濃度輪廓變成更陡峭，從而可以使其輪廓的峰值 位置移至淺區(qū)。
17在通過(guò)離子摻雜法使用氫氣體進(jìn)行離子照射的情況下，可以采用
如下條件加速電壓為10kV以上且200kV以下(包括端值)范圍內(nèi)， 劑量為lxl0"ions/cn^以上且6xl0"ions/cn^以下(包括端值)范圍內(nèi)。 通過(guò)在上述條件下照射氫離子，根據(jù)包含于離子束121的離子種及其 比率，可以在半導(dǎo)體襯底111的50nm以上且500nm以下(包括端值) 的深度形成損傷區(qū)域113。
例如，在半導(dǎo)體襯底111為單晶硅襯底，絕緣膜112a為50nm厚 的氧氮化硅膜，并且絕緣膜H2b為50nm厚的氮氧化硅膜的情況下， 并且在源氣體為氫，加速電壓為40kV,劑量為2xl0"ions/cn^的條件 下，可以從半導(dǎo)體襯底111分離厚度為120nm左右的半導(dǎo)體層。備選 地，在絕緣膜112a使用厚度為100nm的氧氮化硅膜，并且除此以外與 上述相同的條件下，照射氫離子，來(lái)可以從半導(dǎo)體襯底111分離厚度 為70nm左右的半導(dǎo)體層。
作為離子照射工序的源氣體，也可以^^用氦(He)。由于激發(fā)氦而 產(chǎn)生的離子種大都是He+,所以即使采用不進(jìn)行質(zhì)量分離的離子摻雜法 就可以以He+為主要離子照射半導(dǎo)體襯底111。因此，可以通過(guò)離子摻 雜法有效地在損傷區(qū)域113中形成微小的空洞。在使用氦且利用離子 :滲雜法照射離子的情況下，加速電壓可以為10kV以上且200kV以下 (包括端值)范圍內(nèi)，劑量可以為lxl016ions/cm2以上且6xl016ions/cm2 以下(包括端值)范圍內(nèi)。
作為源氣體，也可以使用氯氣體(Cl2氣體)、或氟氣體(F2氣體)
等的卣素氣體。
在形成損傷區(qū)域113之后，如圖1E所示，在絕緣層112上表面上 形成接合層114。在形成接合層114的工序中，將半導(dǎo)體襯底111的加 熱溫度設(shè)定為添力口到損傷區(qū)域113的元素或分子不析出的溫度，特別 地，該溫度優(yōu)選為35(TC或以下。換言之，該加熱溫度范圍內(nèi)不從損傷 區(qū)域113脫氣。注意，接合層114可以在進(jìn)行離子照射工序之前形成。
18接合層114是用來(lái)在半導(dǎo)體襯底111的表面上形成平滑且具有親
水性的接合面的層。因此，作為接合層114的平均表面粗糙度Ra優(yōu)選 小于0.8nm且均方才艮粗糙度Rms優(yōu)選小于0.9nm?？梢詫妄合層114 的厚度設(shè)定為10nm以上且200nm以下(包括端值)范圍內(nèi)。厚度優(yōu) 選為5nm以上且500nm以下(包括端值)范圍內(nèi)，更優(yōu)選為10nm以 上且200nm以下(包括端值)范圍內(nèi)。
接合層114優(yōu)選為通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成的絕緣膜,氧化硅膜是優(yōu)選 的。在作為接合層114通過(guò)等離子體CVD法形成氧化硅膜的情況下， 優(yōu)選使用有機(jī)硅烷氣體及氧(02)氣體作為源氣體。通過(guò)使用有機(jī)硅 烷作為源氣體，可以在350。C或以下的過(guò)程溫度下形成具有平滑表面的 氧化硅膜。備選地，還可以使用通過(guò)熱CVD法以20(TC以上且500°C 以下(包括端值)的加熱溫度形成的LTO (^f氐溫氧化物low temperature oxide )。當(dāng)形成LTO時(shí)，可以使用硅烷(SiH4)或乙硅烷(Si2Hs)等作為硅 源氣體，而使用一氧化二氮(N20)等作為氧源氣體。
注意，在使用半導(dǎo)體村底作為基底襯底101的情況下，也可以不 形成絕緣層112,而可以對(duì)半導(dǎo)體襯底111進(jìn)行氧化獲得氧化膜而用此 氧化膜形成接合層114。
圖1F是說(shuō)明接合工序的截面圖，表示貼合基底襯底IOI和半導(dǎo)體 襯底111的狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行接合工序時(shí)，首先超聲波清洗基底襯底101 以及形成有接合層114和絕緣層112的半導(dǎo)體襯底111。作為超聲波清 洗優(yōu)選使用兆赫超聲波清洗(兆聲波清洗)。在進(jìn)行兆赫超聲波清洗之 后，也可以使用臭氧水清洗基底襯底101和半導(dǎo)體村底111的雙方或 一方。通過(guò)使用臭氧水清洗，可以除去有機(jī)物且提高表面的親水性。
在清洗工序之后，隔著接合層114貼合基底襯底101和半導(dǎo)體襯 底111。首先，范德瓦耳斯力作用于接合層114和基底襯底101的界面。
當(dāng)通過(guò)施加力來(lái)使基底襯底ior的表面和接合層114的表面密接時(shí)，
化學(xué)鍵形成在基底襯底101和接合層114的界 ，從而基底襯底101 和接合層114接合。由于可以不進(jìn)行加熱處理且在常溫下進(jìn)行接合工序，因此可以使用玻璃襯底等耐熱性低的襯底作為基底襯底101。
在使基底襯底101和半導(dǎo)體襯底111密接之后，優(yōu)選進(jìn)行用來(lái)增 大基底襯底101和接合層114的接合界面的結(jié)合力的加熱處理。該處
理溫度為不使損傷區(qū)域113開裂的溫度，可以為70。C以上且30(TC以 下(包括端值)。
接著，進(jìn)行400。C或以上的加熱處理，以在損傷區(qū)域113分割半導(dǎo) 體襯底lll，以從半導(dǎo)體襯底111分離半導(dǎo)體層115。圖1G是說(shuō)明從 半導(dǎo)體襯底111分離半導(dǎo)體層115的分離工序的圖。如圖1G所示，通 過(guò)分離工序，半導(dǎo)體層115形成在基底襯底101上。附圖標(biāo)記111A表 示半導(dǎo)體層115被分離之后的半導(dǎo)體襯底111。
由于通過(guò)進(jìn)行40(TC或以上的加熱處理，形成在基底襯底101和接 合層114的接合界面的氫鍵變?yōu)楣矁r(jià)鍵，所以結(jié)合力增大。此外，因 為溫度上升，在形成于損傷區(qū)域113中的微小空洞中析出通過(guò)離子照 射工序添加的元素，結(jié)果其內(nèi)部的壓力上升。因?yàn)閴毫Φ纳仙?，在損 傷區(qū)域113中的微小空洞中發(fā)生體積變化，而在損傷區(qū)域113中發(fā)生 開裂，結(jié)果，半導(dǎo)體襯底111沿著損傷區(qū)域113劈開。由于接合層114 與基底襯底101接合，所以在基底襯底101上固定從半導(dǎo)體襯底111 分離了的半導(dǎo)體層115。為了從半導(dǎo)體村底111分離半導(dǎo)體層115而進(jìn) 行的加熱處理的溫度是不超過(guò)基底襯底101的應(yīng)變點(diǎn)的溫度，可以在 400。C以上且70(TC以下(包括端值)范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。
在圖1G所示的分離工序中，獲得在基底襯底101上貼合有半導(dǎo)體 層115的SOI襯底131。 SOI襯底131是具有在基底襯底101上依次堆 疊接合層114、絕緣層112、以及半導(dǎo)體層115而成的多層結(jié)構(gòu)襯底， 其中基底襯底101和接合層114接合在一起。在不形成絕緣層112的 情況下，SOI襯底131是其中接合層114和半導(dǎo)體層115接觸的襯底。
注意，用來(lái),人半導(dǎo)體襯底111分離半導(dǎo)體層115的加熱處理可以 使用與為了增大結(jié)合力的加熱處理相同的裝置連續(xù)地進(jìn)行。備選地， 也可以使用不同的裝置進(jìn)行兩次加熱處理。例如，在使用相同的爐進(jìn)行的情況下，首先進(jìn)行處理溫,變?yōu)?00。C且處理時(shí)間為兩個(gè)小時(shí)的加熱
處理，接著，將加熱溫度上升到600°C,進(jìn)行600。C、兩個(gè)小時(shí)的加熱處理。然后，冷卻到400。C以下且室溫左右以上的溫度，從爐中取出半導(dǎo)體襯底111A及SOI襯底131。
在使用不同的裝置進(jìn)行加熱處理的情況下，例如，在爐中進(jìn)行處理溫度為200。C且處理時(shí)間為兩個(gè)小時(shí)的加熱處理，然后/人爐中搬出互相貼合了的基底襯底101和半導(dǎo)體襯底111。接著，使用RTA (快速熱退火)裝置進(jìn)行處理溫度為600。C以上且70(TC以下(包括端值)且處理時(shí)間為一分鐘以上且三十分鐘以下的加熱處理，以使半導(dǎo)體襯底111在損傷區(qū)域113分割。
在SOI襯底131的半導(dǎo)體層115中，因?yàn)榉蛛x工序及損傷區(qū)域113的形成而發(fā)生晶體缺陷，并且其表面平坦性惡化。為了減少晶體缺陷，優(yōu)選對(duì)半導(dǎo)體層115照射激光束以使半導(dǎo)體層115重新結(jié)晶。此外，為了去掉半導(dǎo)體層115表面的損傷來(lái)使該表面平坦，優(yōu)選進(jìn)行使用CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)裝置拋光半導(dǎo)體層115表面的工序。
接下來(lái)，說(shuō)明使用SOI襯底131制造半導(dǎo)體裝置的方法。下面，參照?qǐng)D2A至2D和圖3A至3C作為半導(dǎo)體裝置的制造方法說(shuō)明制造n溝道型薄膜晶體管及p溝道型薄膜晶體管的方法。通過(guò)組合多個(gè)薄膜晶體管(TFT)可以形成各種半導(dǎo)體裝置。
圖2A是通過(guò)圖1A至1G所說(shuō)明的方法制造的SOI襯底131的截面圖。
通過(guò)蝕刻進(jìn)行SOI襯底的半導(dǎo)體層115的元件分離，如圖2B所示地形成半導(dǎo)體層151、 152。半導(dǎo)體層151構(gòu)成n溝道型TFT的一部分，而半導(dǎo)體層152構(gòu)成p溝道型TFT的一部分。在半導(dǎo)體層151及半導(dǎo)體層152上形成絕緣層154。接著，分別隔著絕緣層154在半導(dǎo)體層151及半導(dǎo)體層152上形成柵電極155及柵電極156。
注意，在蝕刻半導(dǎo)體層115之前，優(yōu)選對(duì)半導(dǎo)體層115添加用作受主的雜質(zhì)元素如硼、鋁、或鎵等、或者用作施主的雜質(zhì)元素如磷、或砷等，以便控制TFT的閾值電壓。例如，對(duì)形成n溝道型TFT的區(qū)域添加受主，而對(duì)形成p溝道型TFT的區(qū)域添加施主。
接下來(lái)，如圖2C所示，在半導(dǎo)體層151中形成n型低濃度雜質(zhì)區(qū)域157，而在半導(dǎo)體層152中形成p型高濃度雜質(zhì)區(qū)域159。首先，在半導(dǎo)體層151中形成n型低濃度雜質(zhì)區(qū)域157。為此，使用抗蝕劑掩模覆蓋形成p溝道型TFT的半導(dǎo)體層152，對(duì)半導(dǎo)體層151添加施主。作為施主添加石粦或砷。通過(guò)^f吏用離子摻雜法或離子注入法添加施主，柵電極155用作掩^^莫，因此n型低濃度雜質(zhì)區(qū)域157以自對(duì)準(zhǔn)的方式形成在半導(dǎo)體層151中。半導(dǎo)體層151的與柵電極155重疊的區(qū)域用作溝道形成區(qū)域158。
接下來(lái)，在除去覆蓋半導(dǎo)體層152的掩模之后，使用抗蝕劑掩模覆蓋其中形成n溝道型TFT的半導(dǎo)體層151。接著，通過(guò)使用離子摻雜法或離子注入法對(duì)半導(dǎo)體層152添加受主。作為受主可以添加硼。在受主的添加工序中，柵電極156用作掩4莫，因此p型高濃度雜質(zhì)區(qū)域159以自對(duì)準(zhǔn)的方式形成在半導(dǎo)體層152中。高濃度雜質(zhì)區(qū)域159起到源極區(qū)域或漏極區(qū)域的作用。半導(dǎo)體層152的與柵電極156重疊的區(qū)域用作溝道形成區(qū)域160。雖然這里說(shuō)明在形成n型低濃度雜質(zhì)區(qū)域157之后形成p型高濃度雜質(zhì)區(qū)域159的方法，但是也可以首先形成p型高濃度雜質(zhì)區(qū)域159。
接下來(lái)，除去覆蓋半導(dǎo)體層151的抗蝕劑，然后通過(guò)等離子體CVD法等形成包括氮化硅等氮化合物或氧化硅等氧化物的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)的絕緣膜。對(duì)該絕緣膜進(jìn)行垂直方向的各向異性蝕刻，由此如圖2D所示地分別形成與柵電極155、 156的側(cè)面接觸的側(cè)壁絕緣層161、162。通過(guò)該各向異性蝕刻，絕緣層154也被蝕刻。
接下來(lái)，為了形成吸雜位置區(qū)域，對(duì)半導(dǎo)體層151、 152每個(gè)添加第18族元素。作為第18族元素可以使用選自氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、或氙(Xe)中的一種元素或多種元素。第18族元素的添加既可使用進(jìn)行質(zhì)量分離的離子注入法進(jìn)行，或可^f吏用不進(jìn)行質(zhì)
22量分離的離子摻雜法進(jìn)行。通過(guò)使用離子摻雜法，可以縮短節(jié)拍時(shí)間，所以是優(yōu)選的。
對(duì)半導(dǎo)體層151、 152添加第18族元素的目的在于通過(guò)^f吏半導(dǎo)體層151、 152畸變來(lái)在半導(dǎo)體層151、 152中形成吸雜位置。通過(guò)第18族元素的添加發(fā)生畸變的原因有兩種。 一則通過(guò)第18族元素的添加懸空鍵形成在晶體中，二則第18族元素添加到晶格之間。
在本實(shí)施方式中，通過(guò)將4冊(cè)電極155、 156、以及側(cè)壁絕^彖層161、162用作掩^f莫添加第18族元素，如圖3A所示以自對(duì)準(zhǔn)的方式在半導(dǎo)體層151、 152中形成吸雜位置區(qū)域163、 164。與高濃度雜質(zhì)區(qū)域159類似，p溝道型TFT的吸雜位置區(qū)域164起到源極區(qū)域和漏極區(qū)域的作用。吸雜位置區(qū)域163、 164的第18族元素的濃度可以為1 x 1018atoms/cm3以上且1 x 1022atoms/cm3以下(包括端值)范圍內(nèi)，并且優(yōu)選在lxl02Qatoms/cm3以上且5xl021 atoms/cm3以下(包括端值)的范圍內(nèi)。
接下來(lái)，如圖3B所示，使用抗蝕劑165覆蓋半導(dǎo)體層152。為了在半導(dǎo)體層151中形成用作源極區(qū)域和漏極區(qū)域的高濃度雜質(zhì)區(qū)域，通過(guò)離子注入法或離子摻雜法對(duì)半導(dǎo)體層151以高劑量添加施主。柵電極155及側(cè)壁絕緣層161用作掩模，施主添加到吸雜位置區(qū)域163而形成n型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的吸雜位置區(qū)域167。吸雜位置區(qū)域167起到源極區(qū)域和漏極區(qū)域的作用。
接下來(lái)，進(jìn)行加熱處理，以便激活施主及受主并吸雜。圖3C是用來(lái)說(shuō)明加熱處理工序的附圖。通過(guò)進(jìn)行處理溫度為450。C以上且85(TC以下(包括端值)、處理時(shí)間為1小時(shí)以上且24小時(shí)以下的加熱處理，激活添加到半導(dǎo)體層151的施主及添加到半導(dǎo)體層152的受主。而且，通過(guò)該加熱處理，包含于溝道形成區(qū)域158、 160中的金屬元素析出或擴(kuò)散到吸雜位置區(qū)域167、 164，從而由吸雜位置區(qū)域167、 164俘獲。結(jié)果，可以降低溝道形成區(qū)域158、 160中的金屬元素的濃度。上述加熱處理的處理溫度優(yōu)選為500。C以上且70(TC以下(包括端值)范圍內(nèi)
23的溫度。
在本實(shí)施方式中，作為溝道形成區(qū)域158、 160^皮金屬污染的原因之一，可以舉出圖1D的當(dāng)形成損傷區(qū)域113時(shí)通過(guò)離子摻雜法照射離子的工序。圖16至圖19示出分析當(dāng)通過(guò)離子摻雜法照射氫離子時(shí)的單晶硅晶圓的金屬污染的結(jié)果。
圖16表示通過(guò)ICP質(zhì)譜分析法(ICP-MS: Inductively CoupledPlasma Mass Spectrometry:電感耦合等離子體質(zhì)i普法)測(cè)定的結(jié)果。通過(guò)ICP-MS分析的樣品是通過(guò)離子摻雜法摻雜氫離子的樣品A和沒(méi)有摻雜氫離子的比較樣品X。如下那樣地制造樣品A。在單晶硅晶圓的上表面，作為原料使用SiH4及N20通過(guò)等離子體CVD法形成厚度為600nm的氧氮化硅膜。通過(guò)離子摻雜法，穿過(guò)該氧氮化硅膜，對(duì)硅晶圓照射氫離子。作為氫離子的源氣體使用氫。相反，比較樣品X是以與樣品A相同的條件形成厚度為600nm的氧氮化硅膜的硅晶圓，其中沒(méi)有摻雜氫離子。
通過(guò)ICP-MS分析包含于樣品A、比較樣品X的氧氮化硅膜中的元素的結(jié)果是圖16。在圖16中示出了在樣品A和比較樣品X之間有10倍或以上的濃度差別的金屬元素。圖17是圖16的表所示的數(shù)據(jù)的圖表。由ICP-MS的分析結(jié)果可見(jiàn)，Ti、 Zn、 Mo、以及Pb的離子與氫離子一起注入到氧氮化硅膜、以及硅晶圓中。例如，Mo是離子摻雜裝置的電極材料。
接下來(lái)，通過(guò)二次離子質(zhì)譜法(SIMS : Secondary Ion MassSpectrometry)分析通過(guò)離子摻雜法摻雜氫離子的硅晶圓中的金屬元素的在深度方向上的分布。圖18及圖19各表示硅晶圓中的金屬元素的在深度方向上的輪廓。圖18表示Ti的輪廓，而圖19表示Mo的輪廓。樣品是通過(guò)離子摻雜法照射氫離子而成的單晶硅晶圓，其上沒(méi)有形成氧氮化硅膜。由圖18、圖19的深度方向輪廓可見(jiàn)，通過(guò)氫離子的摻雜而不進(jìn)行質(zhì)量分離，金屬元素注入到硅晶圓內(nèi)。
圖16至圖19的分析結(jié)果表示當(dāng)形成損傷區(qū)域時(shí)通過(guò)離子摻雜法照射離子，SOI村底的半導(dǎo)體層的金屬污染顯現(xiàn)。本實(shí)施方式是為了解 決上述金屬污染的，在制造SOI襯底之后，在半導(dǎo)體元件的制造過(guò)程
中進(jìn)行吸雜處理。因此，根據(jù)本實(shí)施方式可以抑制TFT的金屬污染的 影響，從而當(dāng)形成損傷區(qū)域113時(shí)，可以肯定地進(jìn)行通過(guò)離子摻雜法 的離子照射。換言之，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)使用離子簇射摻雜裝置 形成損傷區(qū)域113,可以縮短節(jié)拍時(shí)間且抑制金屬污染的影響。
在進(jìn)行用來(lái)激活且吸雜的加熱處理之后，如圖4所示，形成包含 氫的絕緣層168。在形成絕緣層168之后，進(jìn)行范圍在350。C以上且 450。C以下(包括端值)的溫度的加熱處理，以使包含于絕緣層168中 的氫擴(kuò)散到半導(dǎo)體層151、 152中。絕緣層168可以通過(guò)溫度為350°C 或以下的等離子體CVD法沉積氮化硅或氮氧化硅而形成。通過(guò)對(duì)半導(dǎo) 體層151、 152供應(yīng)氫，可以有效地補(bǔ)償在半導(dǎo)體層151、 152中及半 導(dǎo)體層151、 152與絕緣層154之間界面上成為俘獲中心的缺陷。
然后，形成層間絕緣層169。層間絕緣層169可以使用由無(wú)機(jī)材料 構(gòu)成的絕緣膜，例如氧化硅膜、或BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)膜等、或 聚酰亞胺、丙烯酸等形成的有機(jī)樹脂膜形成為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。 然后，穿過(guò)層間絕緣層169形成接觸孔，如圖4所示，形成布線170。 布線170例如可以使用由阻擋金屬膜夾著鋁膜或鋁合金膜等低電阻金 屬膜而成的三層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電膜來(lái)形成。阻擋金屬膜可以使用鉬、鉻、 鈦等的金屬膜形成。
通過(guò)以上工序，，可以制造具有n溝道型TFT和p溝道型TFT的半 導(dǎo)體裝置。由于進(jìn)行使包含于溝道形成區(qū)域中的金屬元素吸雜到吸雜 位置區(qū)域的處理，所以可以抑制在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中產(chǎn)生的金 屬污染的影響。因此，可以在SOI襯底的制造工序之一的損傷區(qū)域的 形成工序中，肯定地使用不進(jìn)行質(zhì)量分離的離子摻雜法照射離子束。
注意，雖然在圖1A-1G、圖2A-2D、圖3A-3C、圖4所示的半導(dǎo) 體裝置的制造方法中，通過(guò)不同于添加第18族元素工序的工序來(lái)進(jìn)行 對(duì)吸雜位置區(qū)域的施主或受主的添加，^f旦是這些工序也可以同時(shí)進(jìn)行。例如，在對(duì)半導(dǎo)體層同時(shí)添加施主的磷和氬的情況下，作為源氣體使
用Ar、 H2、以及PH3 (磷化氫)的混合氣體、或者Ar和PHs的混合氣 體。在對(duì)半導(dǎo)體層同時(shí)添加受主的硼和氬的情況下，作為源氣體使用 Ar、 H2、以及B必6(乙硼烷)的混合氣體、或者Ar和B2He的混合氣
體
實(shí)施方式2
在本實(shí)施方式中，說(shuō)明在與實(shí)施方式1不同的區(qū)域中形成吸雜位 置區(qū)域的方法。
在實(shí)施方式1中，為了在吸雜位置區(qū)域中形成畸變而添加第18族 元素。通過(guò)增加第18族元素的添加量增大吸雜位置區(qū)域的畸變，結(jié)果， 吸雜金屬元素的效果進(jìn)一步提高。此外，由于吸雜位置區(qū)域形成在構(gòu) 成半導(dǎo)體元件一部分的半導(dǎo)體層中，所以優(yōu)選通過(guò)吸雜處理的加熱處 理來(lái)重新結(jié)晶。然而，在吸雜位置區(qū)域的第18族元素的濃度太高的情 況下，根據(jù)之后的加熱處理的處理溫度，有可能晶才各保持畸變而難以 重新結(jié)晶。因此，有可能不能充分地降低吸雜位置區(qū)域的薄層電阻而 導(dǎo)致與布線之間的接觸電阻升高等的問(wèn)題顯現(xiàn)。
因此在本實(shí)施方式中，說(shuō)明一種吸雜位置區(qū)域的形成方法，在該 方法中通過(guò)用來(lái)吸雜的加熱處理使吸雜位置區(qū)域充分發(fā)揮吸雜作用且 進(jìn)一步確實(shí)地實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)區(qū)域的低電阻化。
進(jìn)行實(shí)施方式1所說(shuō)明的圖1A-1G、圖2A-2B的工斧。接下來(lái)， 為了形成吸雜位置區(qū)域，如圖5A所示，在半導(dǎo)體層151上形成抗蝕劑 181而在半導(dǎo)體層152上形成抗蝕劑182。將抗蝕劑181、 182用作掩 模，對(duì)半導(dǎo)體層151、 152添加第18族元素，來(lái)在半導(dǎo)體層151及半 導(dǎo)體層152中分別形成吸雜位置區(qū)域183及吸雜位置區(qū)域184(參照?qǐng)D 5A)。吸雜位置區(qū)域183及184每個(gè)中的第18族元素的濃度可以為 1 x 1018atoms/cm3以上且1 xl 022atoms/cm3以下(包括端值)范圍內(nèi)，并 且優(yōu)選在lxl02°atoms/cm3以上且5xl021 atoms/cm3以下(包括端值)的范圍內(nèi)。
上述工序與圖3A的工序同樣可以通過(guò)離子注入法或離子摻雜法
來(lái)進(jìn)行。吸雜位置區(qū)域183及184形成為不包括與布線接觸的區(qū)域。 為此，控制抗蝕劑181、 182的形狀。通過(guò)在這種區(qū)域中形成吸雜位置 區(qū)域183及184,即使吸雜位置區(qū)域183及184的重新結(jié)晶度不充分， 也不會(huì)影響到TFT的電特性。
然后進(jìn)行圖2C的施主及受主的添加工序、圖2D的側(cè)壁絕緣層的 形成工序、以及圖3B的施主的添加工序來(lái)得到圖5B的結(jié)構(gòu)。在n溝 道型TFT的半導(dǎo)體層151中形成有n型低濃度雜質(zhì)區(qū)域157、溝道形 成區(qū)域158、 n型高濃度雜質(zhì)區(qū)域185、以及吸雜位置區(qū)域183。吸雜 位置區(qū)域183由于在高濃度雜質(zhì)區(qū)域185形成工序中^皮添加施主，所 以呈現(xiàn)n型導(dǎo)電性。另一方面，p溝道型TFT的半導(dǎo)體層152中形成 有溝道形成區(qū)域160、 p型高濃度雜質(zhì)區(qū)域159、以及吸雜位置區(qū)域184。 吸雜位置區(qū)域184由于在高濃度雜質(zhì)區(qū)域159形成工序中被添加受主， 所以呈現(xiàn)p型導(dǎo)電性。
然后通過(guò)進(jìn)行處理溫度為550。C以上且70(TC以下(包括端值)范 圍內(nèi)、處理時(shí)間為1小時(shí)以上且24小時(shí)以下的加熱處理，激活添加到 半導(dǎo)體層151的施主及添加到半導(dǎo)體層152的受主。與此同時(shí)，使包 含于溝道形成區(qū)域158、 160中的金屬元素分別析出或擴(kuò)散到吸雜位置 區(qū)域183、 184，由吸雜位置區(qū)域183、 184俘獲，從而降低溝道形成區(qū) 域158、 160中的金屬元素的濃度。
接下來(lái)，進(jìn)行與使用圖4說(shuō)明的工序類似的工序，由此，如圖5C 所示，形成包含氫的絕緣層168、層間絕緣層169、以及布線170。根 據(jù)上述工序，可以制造包括各具有金屬元素的濃度被降低的溝道形成 區(qū)域的n溝道型晶體管及p溝道型晶體管的半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施方式3
在本實(shí)施方式中，說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一例。在本實(shí)施
27方式中，將添加有磷的半導(dǎo)體及添加有磷和硼的半導(dǎo)體用于形成吸雜 位置區(qū)域。
首先，如實(shí)施方式1所說(shuō)明那樣，進(jìn)行圖2A至圖2D所示的工序。 在半導(dǎo)體層151中形成n型低濃度雜質(zhì)區(qū)域157，而在半導(dǎo)體層152 中形成p型高濃度雜質(zhì)區(qū)域159。
如圖6A所示，通過(guò)離子摻雜法或離子注入法對(duì)半導(dǎo)體層151及半 導(dǎo)體層152同時(shí)添加施主。上述施主的添加工序是用來(lái)在半導(dǎo)體層 151、 152中形成吸雜位置區(qū)域的工序。作為施主添加磷或砷。在該工 序中，柵電極155及側(cè)壁絕緣層161用作掩模，n型高濃度雜質(zhì)區(qū)域 191形成在半導(dǎo)體層151中。為了使高濃度雜質(zhì)區(qū)域191用作吸雜位置 區(qū)域，將包含于高濃度雜質(zhì)區(qū)域191中的磷及砷的濃度總和設(shè)定為 lxl020atoms/cm3以上且lxl022atoms/cm3以下(包括端值)范圍內(nèi)。通 過(guò)以上述濃度范圍對(duì)半導(dǎo)體層151添加磷^7或砷，還可以使高濃度雜 質(zhì)區(qū)域191用作源極區(qū)域和漏極區(qū)域。
另一方面，半導(dǎo)體層152被添加施主。在該工序中，柵電極156 及側(cè)壁絕緣層162用作掩模，p型高濃度雜質(zhì)區(qū)域192形成在半導(dǎo)體層 152中。在圖2C的工序中，以在圖6A的工序中添加的施主的1.5倍 以上且3倍以下的濃度對(duì)p型高濃度雜質(zhì)區(qū)域159添加受主，以免高 濃度雜質(zhì)區(qū)域192的導(dǎo)電型因?yàn)槭┲鞯奶砑佣崔D(zhuǎn)為n型。通過(guò)在p 溝道型TFT的半導(dǎo)體層152中形成以預(yù)定濃度包含磷A/或砷的p型高 濃度雜質(zhì)區(qū)域192,來(lái)可以在700。C或以下的加熱溫度下使金屬元素吸 雜到高濃度雜質(zhì)區(qū)域192。
接下來(lái)，進(jìn)行加熱處理，以便激活施主及受主并吸雜。圖6B是用 來(lái)說(shuō)明加熱處理工序的附圖。通過(guò)進(jìn)行處理溫度為450。C以上且850。C 以下(包括端值)范圍內(nèi)、處理時(shí)間為1小時(shí)以上且24小時(shí)以下的加 熱處理，激活添加到半導(dǎo)體層151的施主及添加到半導(dǎo)體層152的受 主及施主。同時(shí)，使包含于溝道形成區(qū)域158、 160中的金屬元素分別 析出或擴(kuò)散到作為吸雜位置區(qū)域的高濃度雜質(zhì)區(qū)域191、 192,從而由該高濃度雜質(zhì)區(qū)域191、 192俘獲。就是說(shuō)，通過(guò)該加熱處理，可以降 低溝道形成區(qū)域158、 160中的金屬元素的濃度。上述加熱處理的處理 溫度優(yōu)選為500。C以上且70(TC以下(包4舌端值)范圍內(nèi)。
接下來(lái)，進(jìn)行與使用圖4說(shuō)明的工序類似的工序，由此，如圖6C 所示，形成包含氫的絕緣層168、層間絕緣層169、以及布線170。才艮 據(jù)上述工序，可以制造包括n溝道型TFT及p溝道型TFT的半導(dǎo)體裝 置。由于進(jìn)行使包含于溝道形成區(qū)域中的金屬元素吸雜到吸雜位置區(qū) 域的處理，所以可以抑制在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中產(chǎn)生的金屬污染 的影響。因此，可以在SOI襯底的制造工序之一的損傷區(qū)域的形成工 序中，肯定地使用不進(jìn)行質(zhì)量分離的離子摻雜法照射離子束。
實(shí)施方式4
在本實(shí)施方式中，說(shuō)明使用SOI襯底131制造半導(dǎo)體裝置的方法。 下面，參照7A-7D、圖8A-8C在本實(shí)施方式中也與實(shí)施方式1同 樣作為半導(dǎo)體裝置的制造方法說(shuō)明n溝道型薄膜晶體管及p溝道型薄 膜晶體管的制造方法。在實(shí)施方式1至3所示的半導(dǎo)體裝置的制造方 法中，蝕刻SOI襯底的半導(dǎo)體層來(lái)進(jìn)行元件分離，然后進(jìn)行形成吸雜 位置區(qū)域的工序。與此相比，在本實(shí)施方式的制造方法中，對(duì)元件分 離之前的半導(dǎo)體層進(jìn)行形成吸雜位置區(qū)域的工序。
圖7A是通過(guò)使用圖1A至1G說(shuō)明的方法制造的SOI襯底131的 截面圖。在基底襯底101上隔著絕緣層112及接合層114固定有半導(dǎo) 體層115。絕緣層112具有絕緣膜112a和絕緣膜112b的兩層結(jié)構(gòu)。
接下來(lái)，在半導(dǎo)體層115中形成吸雜位置區(qū)域。圖7B是說(shuō)明用來(lái) 形成吸雜位置區(qū)域的工序的截面圖。吸雜位置區(qū)域形成為不包括形成 半導(dǎo)體元件的部分。如圖7B所示，使用抗蝕劑141覆蓋半導(dǎo)體層115 的元件形成區(qū)域140,通過(guò)離子#^雜法或離子注入法添加雜質(zhì)元素來(lái)形 成吸雜位置區(qū)域142。作為吸雜位置區(qū)域142的形成方法有如下四個(gè)方 法。第一方法是通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體層115添加第18族元素形成吸雜位置區(qū)域142的方法。作為第18族元素可以使用選自氦(He)、氖(Ne)、氬 (Ar)、氪(Kr)、或氙(Xe)中的一種元素或多種元素。第18族元素 的添加既可使用進(jìn)行質(zhì)量分離的離子注入法進(jìn)行，或可使用不進(jìn)行質(zhì) 量分離的離子摻雜法進(jìn)行。通過(guò)使用離子摻雜法，可以縮短節(jié)拍時(shí)間， 所以是優(yōu)選的。吸雜位置區(qū)域142的第18族元素的濃度優(yōu)選為 lxl018atoms/cm3以上且lxl022atoms/cm3以下(包括端值)范圍內(nèi)。對(duì)半導(dǎo)體層115添加第18族元素的目的在于使半導(dǎo)體層115畸變 來(lái)在其中形成吸雜位置。因?yàn)榈?8族元素的添加發(fā)生畸變的原因有兩 種。 一則通過(guò)第18族元素的添加而在晶體中形成懸空鍵，二則第18 族元素添加到晶格之間。第二方法是對(duì)半導(dǎo)體層115添加磷來(lái)形成n型雜質(zhì)區(qū)域的方法。 可用砷來(lái)代替磷。備選地可添加磷和砷的雙方。磷和砷一起以 lxlOMatoms/cm3以上且lxl022atoms/cm3以下(包括端值)范圍內(nèi)的總 和濃度添加到吸雜位置區(qū)域。第三方法是通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體層115添加第18族元素及磷來(lái)形成包含 第18族元素的n型雜質(zhì)區(qū)域的方法?？捎蒙閬?lái)代替磷。備選地可添加 磷和砷的雙方。石粦和砷一起以lxl()20atoms/cm3以上且lxl022atoms/cm3 以下(包括端值)范圍內(nèi)的總和濃度添加到吸雜位置區(qū)域。此外，每 個(gè)吸雜位置區(qū)域142的第18族元素的濃度優(yōu)選為lxl(y8atoms/cm3以上 且lxl022atoms/cm3以下(包括端值)范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在 1 x 1020atoms/cm3以上且5x 1021atoms/cm3以下(包括端值)的范圍內(nèi)。 例如，在對(duì)半導(dǎo)體層115同時(shí)添加磷和氬的情況下，作為源氣體使用 Ar、 H2、以及PH3的混合氣體、或者Ar和PH3的混合氣體。第四方法是對(duì)半導(dǎo)體層添加磷和硼且添加比磷多的硼來(lái)形成呈現(xiàn) p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)區(qū)域的方法。也可以添加砷而代替磷。包含于吸雜位 置區(qū)域中的磷和砷的總和濃度可以為lxl 019atoms/cm3以上且 lxlO"atoms/cmS以下(包括端值)。硼的濃度為包含于吸雜位置區(qū)域中30的^5舞和砷的總和濃度的1.5倍以上且3倍以下。在去除抗蝕劑141之后，進(jìn)行用來(lái)吸雜的加熱處理。圖7C是用來(lái) 說(shuō)明加熱處理工序的附圖。通過(guò)進(jìn)行處理溫度為450 。C以上且850 。C以 下(包括端值)范圍內(nèi)、處理時(shí)間為1小時(shí)以上且24小時(shí)以下的加熱 處理，包含于半導(dǎo)體層115中的金屬元素由吸雜位置區(qū)域142俘獲。 通過(guò)該加熱處理，沒(méi)有包含雜質(zhì)元素的元件形成區(qū)域140中包含的金 屬元素析出或擴(kuò)散，并且由吸雜位置區(qū)域142俘獲。結(jié)果，可以降低 元件形成區(qū)域140中的金屬元素的濃度。上述加熱處理的處理溫度優(yōu) 選為500。C以上且700。C以下(包括端值)范圍內(nèi)。接下來(lái)，通過(guò)蝕刻對(duì)半導(dǎo)體層115進(jìn)行元件分離來(lái)形成半導(dǎo)體層 151、 152。半導(dǎo)體層151構(gòu)成n溝道型TFT的一部分，而半導(dǎo)體層152 構(gòu)成p溝道型TFT的一部分。吸雜位置區(qū)域142由該蝕刻處理去除， 而半導(dǎo)體層151、 152形成為不包括吸雜位置區(qū)域142、以及吸雜位置 區(qū)域142和元件形成區(qū)域140之間的界面。如實(shí)施方式1所說(shuō)明，圖16至圖19的分析結(jié)果表示當(dāng)形成損傷 區(qū)域時(shí)通過(guò)離子摻雜法照射離子，使得SOI襯底的半導(dǎo)體層的金屬污 染顯現(xiàn)。與實(shí)施方式1至3同樣，本實(shí)施方式也是為了解決上述金屬 污染的，在制造SOI襯底之后，在半導(dǎo)體元件的制造過(guò)程中進(jìn)行吸雜 處理。因此，根據(jù)本實(shí)施方式可以抑制TFT的金屬污染的影響，從而 當(dāng)形成損傷區(qū)域113時(shí)，可以肯定地進(jìn)行通過(guò)離子摻雜法的離子照射。通過(guò)蝕刻進(jìn)行SOI村底的半導(dǎo)體層115的元件分離，然后如圖7D 所示地形成半導(dǎo)體層151、 152。半導(dǎo)體層151構(gòu)成n溝道型TFT的一 部分，而半導(dǎo)體層152構(gòu)成p溝道型TFT的一部分。接著，與實(shí)施方 式1同樣地進(jìn)行圖2B至圖2D所示的工序。圖8A是進(jìn)行圖2D所示的工序之后的截面圖。隔著絕緣層154在 半導(dǎo)體層151及半導(dǎo)體層152上分別形成有柵電極155及柵電極156。 以與柵電極155及柵電極156的側(cè)面接觸的方式分別形成有側(cè)壁絕緣 層161、 162。在半導(dǎo)體層151中形成有n型低濃度雜質(zhì)區(qū)域157及溝31道形成區(qū)域158。在半導(dǎo)體層152中形成有p型高濃度雜質(zhì)區(qū)域159 ;5冶；曾報(bào)a' r:鉍Ko接下來(lái)，如圖8B所示，使用抗蝕劑165覆蓋半導(dǎo)體層152。為了 在半導(dǎo)體層151中形成用作源極區(qū)域和漏極區(qū)域的高濃度雜質(zhì)區(qū)域， 通過(guò)離子注入法或離子摻雜法以高劑量對(duì)半導(dǎo)體層151添加施主。將柵電極155及側(cè)壁絕緣層161用作掩模，形成n型高濃度雜質(zhì)區(qū)域177。 高濃度雜質(zhì)區(qū)域177起到源極區(qū)域和漏極區(qū)域的作用。去除抗蝕劑165，然后通過(guò)〗吏用爐內(nèi)加熱處理或激光束的照射激活 施主及受主。然后，與實(shí)施方式1同樣地進(jìn)行圖4所示的工序，來(lái)制 造n溝道型TFT和p溝道型TFT。圖8C是包括n溝道型TFT和p溝道型TFT的半導(dǎo)體裝置的截面 圖。在本實(shí)施方式中，由于進(jìn)行使包含于TFT的半導(dǎo)體層中的金屬元 素吸雜到吸雜位置區(qū)域的處理，所以可以抑制在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò) 程中產(chǎn)生的金屬污染的影響。因此，可以在SOI襯底的制造工序之一 的損傷區(qū)域的形成工序中，肯定地使用不進(jìn)行質(zhì)量分離的離子摻雜法 照射離子。實(shí)施方式5在本實(shí)施方式中，說(shuō)明通過(guò)與實(shí)施方式1不同的方法制造SOI襯 底的方法。圖9A至9G是表示SOI襯底的制造方法的一例的截面圖。如圖9A所示，準(zhǔn)備用作SOI襯底的基底襯底的基底襯底101。洗 滌基底襯底101,然后在其上表面上形成厚度為10nm以上且400nm以 下(包括端值)的絕緣層102。絕緣層102可以為單層結(jié)構(gòu)或兩層或以 上的多層結(jié)構(gòu)。作為絕緣層102,與圖1C的絕緣層112同樣地使用氧 化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鍺膜、氮化鍺膜、 氧氮化鍺膜、或氮氧化鍺膜等包含硅或鍺作為其組成的絕緣膜。此外， 還可以使用包括氧化鋁、氧化鉭、或氧化鉿等金屬的氧化物的絕緣 膜；包括氮化鋁等金屬的氮化物的絕緣膜；包括氧氮化鋁等金屬的氧氮化物的絕緣膜；或包括氮氧化鋁等金屬的氮氧化物的絕緣膜。在-使用包含.堿金屬或堿土金屬等降低半導(dǎo)體裝置的可靠性的雜質(zhì)的襯底作為基底襯底101的情況下，絕緣層102優(yōu)選包括可以防止這 種雜質(zhì)從基底襯底101擴(kuò)散到SOI襯底的半導(dǎo)體層的至少一層。因此， 與絕緣層112同樣，優(yōu)選以包括氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化鋁膜、 或氮氧化鋁膜等中的至少 一層的方式形成絕緣層102。可以與絕緣層112同樣地形成絕緣層102,在使絕緣層102具有兩 層結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選以與絕緣層112相反的順序?qū)盈B。換言之，作 為下層的絕緣膜102a,形成防止雜質(zhì)的擴(kuò)散的阻擋效果高的膜，如厚 度為5nm以上且200nm以下(包括端值)的氮化硅膜、氮氧化硅膜、 氮化鋁膜、或者氮氧化鋁膜等。作為上層的絕緣膜102b，形成具有緩 和絕緣膜102a的內(nèi)部應(yīng)力的效果的膜。例如，作為絕緣膜102a和絕緣膜102b的組合，可以舉出氮化 硅膜和氧化硅膜；氮化硅膜和氧氮化硅膜；氮氧化硅膜和氧化硅膜； 以及氮氧化硅膜和氧氮化硅膜等。注意，在例示的膜的組合中，先記 載的膜是絕緣膜102a而后記載的膜是絕緣膜102b。在本實(shí)施方式中，將絕緣層102形成為用作阻擋膜。作為下層的 絕緣膜102a通過(guò)使用SiH4、 N20、以及NH3作為過(guò)程氣體且利用等離 子體CVD法來(lái)形成氮氧化硅膜，并且作為上層的絕緣膜102b通過(guò)使 用SiH4以及N20作為過(guò)程氣體且利用等離子體CVD法來(lái)形成氧氮化 硅膜。在形成絕緣層102之后，如圖9A所示，在絕緣層102上形成接合 層104。接合層104可以與形成在半導(dǎo)體襯底111上的接合層114同樣 地形成。圖9B是半導(dǎo)體襯底111的截面圖。在洗滌半導(dǎo)體襯底111之后， 如圖9C所示，在半導(dǎo)體襯底111表面上形成保護(hù)膜117。形成保護(hù)膜 117的目的在于防止在用來(lái)形成損傷區(qū)域的離子照射工序中半導(dǎo)體襯 底111由金屬等的雜質(zhì)污染；以及防止半導(dǎo)體村底111由照射時(shí)的離子的沖擊而損傷等。該保護(hù)膜117可以通過(guò)CVD法等沉積氧化硅、氮化 工t<s s ftA: 土蕩各/iy& t j A": 女j止i山，、斗t 5l乂士 在
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111氧化或氮化來(lái)形成保護(hù)膜117。
圖9D是表示形成損傷區(qū)域的工序的截面圖。與圖1D的工序同樣， 在半導(dǎo)體襯底lll中形成損傷區(qū)域113。在形成損傷區(qū)域113之后，如 圖9E所示地去除保護(hù)膜117。注意，在去除保護(hù)膜117之后，也可以 與圖1E同樣地形成接合層114。此外，也可以形成絕緣層112及接合 層114。備選地，也可以保留保護(hù)膜117,并且在保護(hù)膜117上形成接 合層114。
圖9F是說(shuō)明接合工序的截面圖，表示貼合基底襯底101和半導(dǎo)體 襯底111的狀態(tài)。該接合工序可以與參照?qǐng)D1F說(shuō)明的接合工序同樣地 進(jìn)行，在常溫下密接半導(dǎo)體襯底111和接合層104,以使半導(dǎo)體襯底 111和接合層104接合。
圖9G是說(shuō)明從半導(dǎo)體襯底111分離半導(dǎo)體層115的分離工序的圖。 本實(shí)施方式的分離工序可以與參照?qǐng)D1G說(shuō)明的分離工序同樣地進(jìn)行。 在接合半導(dǎo)體村底111和接合層104之后，以400。C以上且700。C以下 (包括端值)范圍內(nèi)的溫度加熱半導(dǎo)體襯底111。在本實(shí)施方式中，也 優(yōu)選在400。C或以上的熱處理之前進(jìn)行范圍在70。C以上且300。C以下 (包括端值)溫度的加熱處理，以便提高半導(dǎo)體襯底111和接合層104 的接合界面的結(jié)合力。
在圖9G所示的分離工序中，制造在基底襯底101上貼附有半導(dǎo)體 層115的SOI村底132。該SOI襯底132是依次堆疊絕緣層102、接合 層104、以及半導(dǎo)體層115而成的具有多層結(jié)構(gòu)的襯底，其中半導(dǎo)體層 115和接合層104接合。在分離工序之后，優(yōu)選對(duì)半導(dǎo)體層115照射激 光束來(lái)進(jìn)行重新結(jié)晶，以便減少晶體缺陷。此外，優(yōu)選通過(guò)使用CMP 裝置對(duì)半導(dǎo)體層115表面進(jìn)行拋光，以便去除半導(dǎo)體層115表面的損 傷且使表面平坦。
通過(guò)使用根據(jù)本實(shí)施方式的方法制造的SOI襯底132且利用實(shí)施方式1至4所說(shuō)明的方法，可以制造半導(dǎo)體裝置。 實(shí)施方式6
在參照?qǐng)D1A-1G、圖2A-2D、圖3A-3C、圖4、圖5A畫5C、圖6A-6C、 圖7A-7D、圖8A-8C以及圖9A至9G說(shuō)明的SOI襯底的制造工序中， 可以將無(wú)石成玻璃襯底等各種玻璃襯底應(yīng)用于基底襯底101。從而，通過(guò) 使用玻璃襯底作為基底襯底101，可以制造一邊超過(guò)lm的大面積SOI 襯底。通過(guò)使用這種大面積SOI襯底形成多個(gè)半導(dǎo)體元件，可以制造 液晶顯示裝置、或電致發(fā)光顯示裝置。除了這些顯示裝置以外，還可 以通過(guò)利用SOI襯底來(lái)制造太陽(yáng)電池、光電IC、半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置等各 種半導(dǎo)體裝置。
在實(shí)施方式1至4中作為半導(dǎo)體裝置的制造方法的一例說(shuō)明TFT 的制造方法。除了 TFT以外，通過(guò)還形成各種半導(dǎo)體元件如電容器、 電阻等，可以制造高附加價(jià)值的半導(dǎo)體裝置。在本實(shí)施方式中，參照
半導(dǎo)體裝置的具體方式。
首先，說(shuō)明微處理器作為半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子。圖IO是表示微 處理器200的結(jié)構(gòu)例子的框圖。
微處理器200包括算術(shù)邏輯單元201 (也稱為ALU )、算術(shù)邏輯單 元控制部202 (ALU Controller),指令解碼器203、中斷控制部204 (Interrupt Controller),時(shí)序控制部205 ( Timing Controller),寄存器 206、寄存器控制部(RegisterController)207、總線接口 (Busl/F) 208、 只讀存儲(chǔ)器(ROM) 209、以及ROM接口 210。
通過(guò)總線接口 208輸入到微處理器200的指令在輸入指令解碼器 203并被解碼之后，解碼的指令輸入到ALU控制器202、中斷控制器 204、寄存器控制器207、以及時(shí)序控制器205。 ALU控制器202、中 斷控制器204、寄存器控制器207、以及時(shí)序控制器205才艮據(jù)解碼的指 令而進(jìn)行各種控制。
ALU控制器202產(chǎn)生用來(lái)控制算術(shù)電路201的工作的信號(hào)。當(dāng)微處理器200執(zhí)行程序時(shí)中斷控制器204對(duì)來(lái)自外部輸出入裝置或外圍
電路的中斷要求根據(jù)其優(yōu)先度或屏蔽狀態(tài)進(jìn)行判斷而處理中斷請(qǐng)求。
寄存器控制器207產(chǎn)生寄存器206的地址，并且根據(jù)微處理器200的 狀態(tài)進(jìn)行寄存器206的數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭?。時(shí)序控制器205產(chǎn)生控制 何時(shí)驅(qū)動(dòng)ALU201、ALU控制器202、指令解碼器203、中斷控制器204、 以及寄存器控制器207的信號(hào)。例如，時(shí)序控制器205包括根據(jù)基準(zhǔn) 時(shí)鐘信號(hào)CLK1產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CLK2的內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生器。如圖10 所示，內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CLK2被輸入到其他電路。
下面，參考圖IO說(shuō)明具有以非接觸的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的功能及 算術(shù)功能的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子。圖ll是表示這種半導(dǎo)體裝置的結(jié) 構(gòu)例子的框圖。圖11所示的半導(dǎo)體裝置可以稱為以無(wú)線通信與外部裝 置進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)而工作的計(jì)算機(jī)(以下稱為RFCPU)。
如圖11所示，RFCPU211包括模擬電路部212和數(shù)字電路部213。 模擬電路部212包括具有諧振電容器的諧振電路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i 各230。數(shù)字電路部213包括RF接口221、 控制寄存器222、時(shí)鐘控制器223、CPU接口 224、中央處理單元(CPU) 225、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 226、以及只讀存儲(chǔ)器(ROM) 227。
RFCPU 211的工作概要為如下。天線228所接收的信號(hào)由于諧振 電路214產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過(guò)整流電路215而儲(chǔ)存在電 容部229內(nèi)。該電容部229優(yōu)選使用電容器如陶瓷電容器或雙電層電 容器等構(gòu)成。電容部229不需要形成于RFCPU211的同一襯底上，也 可以作為部件引入RFCPU211中。
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(hào)。例如， 復(fù)位信號(hào)217產(chǎn)生在電源電壓上升之后經(jīng)過(guò)延遲而上升的信號(hào)作為復(fù) 位信號(hào)。振蕩電路218根據(jù)由恒壓電路216產(chǎn)生的控制信號(hào)改變時(shí)鐘 信號(hào)的頻率和占空比。解調(diào)電路219是解調(diào)接收信號(hào)的電路，而調(diào)制 電路220是調(diào)制發(fā)送數(shù)據(jù)的電路。例如，解調(diào)電路219具有低通濾波器，將振幅移位鍵控(ASK) 系統(tǒng)的接收信號(hào)根據(jù)信號(hào)振幅的變動(dòng)二值化。由于調(diào)制電路220使振 幅移位鍵控(ASK)系統(tǒng)的發(fā)送信號(hào)的振幅變動(dòng)以待發(fā)送，所以調(diào)制 電路220通過(guò)使諧振電路214的諧振點(diǎn)變化來(lái)改變通信信號(hào)的振幅。
時(shí)鐘控制器223才艮據(jù)電源電壓或中央處理單元225中的肆毛電流， 產(chǎn)生用來(lái)改變時(shí)鐘信號(hào)的頻率和占空比的控制信號(hào)。電源管理電路230 監(jiān)^L電源電壓。
從天線228輸入到RFCPU 211的信號(hào)被解調(diào)電路219解調(diào)后，在 RF接口 221中被分割為控制命令、數(shù)據(jù)等?？刂浦噶顑?chǔ)存在控制寄存 器222中?？刂浦噶畎▋?chǔ)存在只讀存儲(chǔ)器227中的數(shù)據(jù)的讀出、向 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器226的數(shù)據(jù)寫入、向中央處理單元225的算術(shù)指令等。
中央處理單元225通過(guò)CPU接口 224對(duì)只讀存儲(chǔ)器227、隨機(jī)存 取存儲(chǔ)器226、以及控制寄存器222進(jìn)行存取。CPU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(duì)只讀存儲(chǔ)器227、 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器226、或控制寄存器222中的任一種的存耳又信號(hào)。
作為中央處理單元225的算術(shù)方式，可以采用將OS U乘作系統(tǒng)) 儲(chǔ)存在只讀存儲(chǔ)器227中并在啟動(dòng)操作時(shí)讀出并執(zhí)行程序的方式。備 選地，也可以采用設(shè)置專用算術(shù)電路并采用硬件算術(shù)過(guò)程進(jìn)行處理的 方式。進(jìn)一步備選地，作為該算術(shù)方式，也可以采用硬件和軟件并用 的方式。作為該方式，可以采用如下方式利用專用算術(shù)電路進(jìn)行一 部分的算術(shù)處理，并且使中央處理單元225使用程序來(lái)進(jìn)行另一部分 的算術(shù)處理。
下面，參照?qǐng)D12、圖13A和13B以及圖14A和14B說(shuō)明作為半 導(dǎo)體裝置的顯示裝置。
作為SOI襯底的基底襯底，可以使用用來(lái)制造顯示面板的稱為母 體玻璃的大面積玻璃襯底。圖12是使用母體玻璃作為基底襯底101的 SOI襯底的正視圖。
如圖12所示，在母體玻璃301上貼合有從半導(dǎo)體襯底分離了的多
37個(gè)半導(dǎo)體層302。為了從母體玻璃301切出來(lái)多個(gè)顯示面板，優(yōu)選將半 導(dǎo)體層302接合在要形成顯示面板的區(qū)域310(以下每個(gè)區(qū)域稱為顯示 面板形成區(qū)域310)中。顯示面板具有掃描線驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電 路、以及像素部。因此，將半導(dǎo)體層302接合在顯示面板形成區(qū)域310 中的形成這些(掃描線驅(qū)動(dòng)電路形成區(qū)域311、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路形成區(qū) 域312、像素形成區(qū)域313)的區(qū)域。
圖13A和13B是說(shuō)明利用實(shí)施方式1所示的方法制造的液晶顯示 裝置的圖。圖13A是液晶顯示裝置的像素的頂視圖，而圖13B是沿著 J-K線切斷的圖13A的截面圖。
在圖13A中，半導(dǎo)體層320是由貼附在SOI襯底的半導(dǎo)體層302 形成的層，構(gòu)成^f象素的TFT 325的一部分。TFT 325通過(guò)實(shí)施方式1 的方法而制造。不言而喻，TFT325也可以通過(guò)實(shí)施方式2至4的任何 方法來(lái)制造。
如圖13A所示，像素具有半導(dǎo)體層320、與半導(dǎo)體層320交叉的 掃描線322、與掃描線322交叉的信號(hào)線323、像素電極324、以及使 像素電極324和半導(dǎo)體層320電連接的電才及328。
如圖13B所示，在基底襯底101上層疊有接合層114和絕緣層112。 在絕緣層112上設(shè)置有TFT 325的半導(dǎo)體層320?；滓r底101是分割 了的母體玻璃301。半導(dǎo)體層320是通過(guò)對(duì)SOI襯底的半導(dǎo)體層進(jìn)行蝕 刻來(lái)對(duì)該層實(shí)現(xiàn)元件分離來(lái)形成的層。這里，在半導(dǎo)體層320中形成 有溝道形成區(qū)域341及吸雜位置區(qū)域342。吸雜位置區(qū)域342作為添加 有施主及第18族元素的n型高濃度雜質(zhì)區(qū)域被形成。TFT 325的柵電 極包括在掃描線322中，TFT325的源電極和漏電極中的一方包括在信 號(hào)線323中。
在層間絕緣膜327上設(shè)置有信號(hào)線323、像素電極324、以及電極 328。再者，在層間絕緣膜327上形成有柱狀間隔物329。以覆蓋信號(hào) 線323、像素電極324、電極328、以及柱狀間隔物329的方式形成有 取向膜330。在相對(duì)襯底332上形成有相對(duì)電極333和覆蓋相對(duì)電招_333的取向膜334。形成柱狀間隔物329，以便維持基底襯底101和相 對(duì)襯底332之間的空間。在由柱狀間隔物329形成的空間中形成有液 晶層335。在信號(hào)線323及電極328與吸雜位置區(qū)域342之間連接的部 分，因?yàn)榻佑|孔的形成而在層間絕緣膜327中具有凹度。因此，在該 連接部分容易發(fā)生液晶層335的液晶的取向錯(cuò)亂。因此，在該凹形部 分形成柱狀間隔物329，以防止液晶的取向的^"亂。
下面，說(shuō)明電致發(fā)光顯示裝置(以下，稱為EL顯示裝置)。圖14A
圖14A是EL顯示裝置的像素的平面圖，而圖14B是沿著線L-M切斷
H'、J t2J上4/\ H、J夙叫IS)。
如圖14A所示，像素包括各包括TFT的選擇用晶體管401、顯示 控制用晶體管402、掃描線405、信號(hào)線406、電流供應(yīng)線407、以及 像素電極408。具有如下結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件設(shè)置在各像素中在一對(duì)電極 之間夾有包含電致發(fā)光材料的層(以下稱為EL層)。發(fā)光元件的一個(gè) 電極是像素電極408。由于在本實(shí)施方式中，使用SOI襯底131 (參照 圖1G)，所以如圖14B所示在基底襯底101上層疊有接合層114及絕 緣層112。在該絕緣層112上存在有顯示控制用晶體管402的半導(dǎo)體層 404和選擇用晶體管401的半導(dǎo)體層403。
在選擇用晶體管401中，柵電極包括在掃描線405中，源電極和 漏電極中的一方包括在信號(hào)線406中，而另一方被形成為電極411。在 顯示控制用晶體管402中，柵電才及412和電才及411電連接，顯示控制 用晶體管402的源電極和漏電極中的一方被形成為電連接到像素電極 408的電極413,而另一方包括在電流供應(yīng)線407中。
顯示控制用晶體管402是p溝道型TFT。如圖14B所示，在半導(dǎo) 體層404中形成有溝道形成區(qū)域451、 p型高濃度雜質(zhì)區(qū)域452、以及 吸雜位置區(qū)域453。吸雜位置區(qū)域453通過(guò)與形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域452 相同的工序添加有受主，并且吸雜位置區(qū)域453呈現(xiàn)p型導(dǎo)電性。
以覆蓋顯示控制用晶體管402的柵電極412的方式形成有層間絕緣膜427。在層間絕緣膜427上形成有信號(hào)線406、電流供應(yīng)線407、 電極411和413等。此外，在層間絕緣膜427上形成有電連接到電極 413的像素電極408。像素電極408的周邊部分由具有絕緣特性的隔斷 層428圍繞。在像素電極408上形成有EL層429,在EL層429上形 成有相對(duì)電極430。設(shè)置有相對(duì)襯底431作為加勁板，該相對(duì)襯底431 利用樹脂層432固定在基底襯底101上。
作為EL顯示裝置的灰度的控制方式，有利用電流量控制發(fā)光元件 的亮度的電流驅(qū)動(dòng)方式、以及利用電壓量控制其亮度的電壓驅(qū)動(dòng)方式。 當(dāng)在每個(gè)像素中晶體管的特性上的差距大時(shí)，難以采用電流驅(qū)動(dòng)方式， 因此需要校正特性上的不均勻性的校正電路。通過(guò)利用實(shí)施方式1至4 所說(shuō)明的包括吸雜工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法制造EL顯示裝置，對(duì) 于每個(gè)像素的選擇用晶體管401和顯示控制用晶體管402的電特性上 的不均勻性減少，所以可以采用電流驅(qū)動(dòng)方式來(lái)控制EL顯示裝置的灰 度。
如圖13A和13B及圖14A和14B所示，可以通過(guò)利用顯示裝置制 造用的母體玻璃來(lái)制造SOI襯底，并且利用該SOI襯底來(lái)制造顯示裝 置。再者，由于使用該SOI襯底也可以形成如圖IO及圖ll所說(shuō)明那 樣的微處理器，所以也可以在顯示裝置中具有計(jì)算機(jī)的功能。此外， 也可以制造能夠以非接觸的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入及輸出的顯示裝置。
換言之，通過(guò)使用SOI襯底可以制造各種各樣的電子設(shè)備。作為 電子設(shè)備，可以舉出攝像機(jī)或數(shù)字照相機(jī)等影像拍攝裝置、導(dǎo)航系統(tǒng)、 音頻再現(xiàn)裝置(汽車音響、音響組件等)、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、便攜式信 息終端(移動(dòng)計(jì)算機(jī)、蜂窩式電話、移動(dòng)游戲機(jī)或電子書閱讀器等)、 以及具有記錄媒質(zhì)的圖像再現(xiàn)裝置等。注意，圖像再現(xiàn)裝置是指具備 用來(lái)顯示圖像的顯示裝置且具有儲(chǔ)存在記錄媒質(zhì)如數(shù)字通用光盤 (DVD)等中的音頻數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)的功能的裝置。
參照?qǐng)D15A至15C說(shuō)明電子設(shè)備的具體方式。圖15A是表示蜂窩 式電話901的一個(gè)例子的外觀圖。該蜂窩式電話901包括顯示部902、操作開關(guān)903等。通過(guò)圖13A和13B所示的液晶顯示裝置或采用圖14A 和14B所說(shuō)明的EL顯示裝置形成顯示部902，可以獲得顯示不均勻性 少且圖4象質(zhì)量好的顯示部902。
圖15B是表示數(shù)字播放器911的結(jié)構(gòu)例子的外觀圖。數(shù)字播放器 911包括顯示部912、操作部913、耳機(jī)914等。還可以使用頭戴式耳 機(jī)或無(wú)線式耳機(jī)而代替耳機(jī)914。通過(guò)將圖13A和13B所示的液晶顯 示裝置或圖14A和14B所說(shuō)明的EL顯示裝置用于顯示部912,即使當(dāng) 屏幕尺寸為0.3英寸至2英寸左右時(shí)，也可以顯示高清晰圖像以及大量 文字信息。
此外，圖15C是電子書閱讀器921的外觀圖。該電子書閱讀器921 包括顯示部922、揭:作開關(guān)923。在電子書閱讀器921中既可內(nèi)置調(diào)制 解調(diào)器，又可通過(guò)內(nèi)置圖11所示的RPCPU來(lái)能夠以無(wú)線方式收發(fā)信 息?？梢酝ㄟ^(guò)圖13A和13B所示的液晶顯示裝置或采用圖14A和14B 所說(shuō)明的EL顯示裝置形成顯示部922，來(lái)使該顯示部922進(jìn)行高清晰 度顯示。
本申請(qǐng)基于2007年6月20日向日本專利局遞交的序列號(hào)為 NO.2007-162444及NO.2007-162464的日本專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi) 容通過(guò)引用被結(jié)合在本申請(qǐng)中。
附圖標(biāo)記"i兌明
101142吸雜位置區(qū)域
102絕緣層151半導(dǎo)體層
102a絕緣膜152半導(dǎo)體層
102b絕緣膜154絕緣層
104接合層155柵電極
111半導(dǎo)體襯底156柵電極
111A半導(dǎo)體襯底157低濃度雜質(zhì)區(qū)域112絕緣層158溝道形成區(qū)域
112a絕緣膜159高濃度雜質(zhì)區(qū)i或
1 丄丄"々念々條EI貧160溝道形廟、區(qū)i或
113損傷區(qū)域161側(cè)壁絕緣層
114接合層162側(cè)壁絕緣層
115半導(dǎo)體層163吸雜位置區(qū)域
115A半導(dǎo)體層164吸雜位置區(qū)域
117保護(hù)膜165抗蝕劑
121離子束167吸雜位置區(qū)域
131SOI村底168絕緣層
132SOI襯底169層間絕緣層
140元件形成區(qū)域170布線
141抗蝕劑177高濃度雜質(zhì)區(qū)域
181抗蝕劑203指令解碼器
182抗蝕劑204中斷控制部
183吸雜位置區(qū)域205時(shí)序控制部
184吸雜位置區(qū)域206寄存器
185高濃度雜質(zhì)區(qū)域207寄存器控制部
191高濃度雜質(zhì)區(qū)域208總線接口
192高濃度雜質(zhì)區(qū)域209只讀存儲(chǔ)器(ROM)
200微處理器210ROM接口
201算術(shù)電路211RFCPU
202算術(shù)電路控制部212才莫擬電路部
213數(shù)字電路部223時(shí)鐘控制器
214諧振電路224CPU接口
215整流電路225中央處理單元(CPU)
216恒壓電路226隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)217復(fù)位電路227只讀存儲(chǔ)器(ROM)
218振蕩電路228天線
，1 o "丄乂^^;周電縛-229由.女4k "'口— 「i
220調(diào)制電路230電源管理電路
221RF接口301母體玻璃
222控制寄存器302半導(dǎo)體層
310顯示面板形成區(qū)域328電極
311掃描線驅(qū)動(dòng)電5^形成區(qū)域329;f主狀間隔物
312信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電^^形成區(qū)域330取向膜
313像素形成區(qū)域332相對(duì)村底
320半導(dǎo)體層333相對(duì)電極
322掃描線334取向膜
323信號(hào)線335液晶層
324像素電極341溝道形成區(qū)域
325TFT342吸雜位置區(qū)域
327層間絕緣膜401選擇用晶體管
402顯示控制用晶體管427層間絕緣膜
403半導(dǎo)體層428隔墻層
404半導(dǎo)體層429EL層
405掃描線430相對(duì)電^L
406信號(hào)線431相對(duì)村底
407電流供應(yīng)線432樹脂層
408像素電極451溝道形成區(qū)域
411電極452高濃度雜質(zhì)區(qū)域
412柵電極453吸雜位置區(qū)域
413電極901蜂窩式電話
902顯示部914耳機(jī)903 操作開關(guān) 921 電子書閱讀器
911 數(shù)字播放器 922 顯示部
912 顯示部 923 操作開關(guān)
913 操作部
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底照射包含于激發(fā)源氣體產(chǎn)生的等離子體中的離子種，來(lái)在所述半導(dǎo)體襯底中形成損傷區(qū)域；在基底襯底和所述半導(dǎo)體襯底中的至少一個(gè)上形成接合層；隔著所述接合層彼此貼合所述基底襯底和所述半導(dǎo)體襯底；通過(guò)加熱所述半導(dǎo)體襯底在所述損傷區(qū)域分割所述半導(dǎo)體襯底，以在所述基底襯底上形成從所述半導(dǎo)體襯底分離的第一半導(dǎo)體層；通過(guò)蝕刻所述第一半導(dǎo)體層的一部分形成第二半導(dǎo)體層；在所述第二半導(dǎo)體層上形成絕緣膜；在所述第二半導(dǎo)體層上隔著所述絕緣膜形成柵電極；在所述第二半導(dǎo)體層的不與所述柵電極重疊的區(qū)域中形成吸雜位置區(qū)域；以及進(jìn)行加熱處理，以使所述第二半導(dǎo)體層中的金屬元素吸雜到所述吸雜位置區(qū)域。
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，使用離子摻雜裝置形成所述損傷區(qū)域。
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，源氣體中使用氫氣體以形成所述損傷區(qū)域，并且，通過(guò)激發(fā)所述氫氣體產(chǎn)生包含H+、 H2 + 、以及H3 +作為離子種的等離子體，而且照射包含所述H+、 H2+、以及H3 +的離子束形成所述損傷區(qū)域。
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，源氣體中使用氦氣體形成所述損傷區(qū)域。
5. 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，源氣體中使用卣素氣體形成所述損傷區(qū)域。
6. 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，所述基底襯底是玻璃襯底。
7. 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，所述基底村底選自鋁硅酸鹽玻璃襯底、鋁硼珪酸鹽玻璃襯底、以及鋇硼石圭酸鹽玻璃襯底構(gòu)成的組。
8. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過(guò)對(duì)所述第二半導(dǎo)體層的所述區(qū)域添加第18族元素形成所述吸雜位置區(qū)域。
9. 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，通過(guò)添加第18族元素和用作施主或受主的雜質(zhì)元素形成所述吸雜位置區(qū)域。
10. 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，所述金屬元素是Ti、 Zn、 Mo、以及Pb中的至少一種。
11. 一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底照射包含于激發(fā)源氣體產(chǎn)生的等離子體中的離子種，來(lái)在所述半導(dǎo)體襯底中形成損傷區(qū)域；在基底襯底和所述半導(dǎo)體襯底中的至少 一個(gè)上形成接合層；隔著所述接合層彼此貼合所述基底襯底和所述半導(dǎo)體襯底；通過(guò)加熱所述半導(dǎo)體襯底在所述損傷區(qū)域分割所述半導(dǎo)體襯底，以在所述基底襯底上形成從所述半導(dǎo)體襯底分離的第 一半導(dǎo)體層；通過(guò)蝕刻所述第一半導(dǎo)體層的一部分形成第二半導(dǎo)體層；在所述第二半導(dǎo)體層上形成絕緣膜；在所述第二半導(dǎo)體層上隔著所述絕緣膜形成柵電極；在所述第二半導(dǎo)體層的不與所述柵電極重疊的區(qū)域中形成呈現(xiàn)n型或p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)區(qū)域，該雜質(zhì)區(qū)域包含用作施主或受主的雜質(zhì)元素，并且與所述雜質(zhì)區(qū)域相鄰形成吸雜位置區(qū)域；以及進(jìn)行加熱處理，以使所述第二半導(dǎo)體層中的金屬元素吸雜到所述吸雜位置區(qū)域。
12. 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，使用離子摻雜裝置形成所述損傷區(qū)域。
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，源氣體中使用氫氣體形成所述損傷區(qū)域，并且，通過(guò)激發(fā)所述氫氣體產(chǎn)生包含H+、 H2+、以及H3+作為離子種的等離子體，而且照射包含所述H+、 H2+、以及H3 +的離子束形成所述損傷區(qū)域。
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，源氣體中使用氦氣體形成所述損傷區(qū)域。
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，源氣體中使用離素氣體形成所述損傷區(qū)域。
16. 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，所述基底襯底是玻璃村底。
17. 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，所述基底襯底選自鋁硅酸鹽玻璃襯底、鋁硼硅酸鹽玻璃襯底、以及鋇硼石圭酸鹽玻璃襯底構(gòu)成的組。
18. 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，通過(guò)對(duì)所述第二半導(dǎo)體層添加第18族元素形成所述吸雜位置區(qū)域。
19. 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，通過(guò)將對(duì)所述雜質(zhì)區(qū)域添加的雜質(zhì)元素及第18族元素添加到所述第二半導(dǎo)體層來(lái)形成所述吸雜位置區(qū)域，并且，所述吸雜位置區(qū)域具有與所述雜質(zhì)區(qū)域相同的導(dǎo)電型。
20. 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，所述金屬元素是Ti、 Zn、 Mo、以及Pb中的至少一種。
21. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底照射包含于激發(fā)源氣體產(chǎn)生的等離子體中的離子種，來(lái)在所述半導(dǎo)體村底中形成損傷區(qū)域；在基底襯底和所述半導(dǎo)體襯底中的至少 一個(gè)上形成接合層；隔著所述接合層彼此貼合所述基底襯底和所述半導(dǎo)體襯底；通過(guò)加熱所述半導(dǎo)體襯底在所述損傷區(qū)域分割所述半導(dǎo)體襯底，以在所述基底襯底上形成從所述半導(dǎo)體村底分離的第一半導(dǎo)體層；通過(guò)蝕刻所述第 一半導(dǎo)體層的 一部分形成第二半導(dǎo)體層及第三半 導(dǎo)體層；在所述第二半導(dǎo)體層及所述第三半導(dǎo)體層上形成絕緣膜；在所述第二半導(dǎo)體層及所述第三半導(dǎo)體層的每一個(gè)上隔著所述絕 緣膜形成柵電極；通過(guò)對(duì)所述第二半導(dǎo)體層的不與所述柵電極重疊的區(qū)域添加磷形 成具有n型導(dǎo)電性的第一吸雜位置區(qū)域；通過(guò)對(duì)所述第三半導(dǎo)體層的不與所述柵電極重疊的區(qū)域添加磷及 硼形成具有p型導(dǎo)電性的第二吸雜位置區(qū)域；以及進(jìn)行加熱處理，以使所述第二半導(dǎo)體層中的金屬元素吸雜到所述 第 一吸雜位置區(qū)域并且使所述第三半導(dǎo)體層中的金屬元素吸雜到所述 第二吸雜位置區(qū)域。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，使用離子摻雜裝置形成所述損傷區(qū)域。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，源氣體中使用氫氣體形成所述損傷區(qū)域，并且，通過(guò)激發(fā)所述氫氣體產(chǎn)生包含H+、 H2+、以及IV作為離子 種的等離子體，"而且照射包含所述H+、 H2+、以及H/的離子束形成所 述損傷區(qū)域。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，源氣體中使用氦氣體形成所述損傷區(qū)域。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，源氣體中使用鹵素氣體形成所述損傷區(qū)域。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述基底襯底是玻璃襯底。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述基底襯底選自鋁硅酸鹽玻璃襯底、鋁硼硅酸鹽玻璃襯 底、以及鋇硼硅酸鹽玻璃襯底構(gòu)成的組。
28. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述金屬元素是Ti、 Zn、 Mo、以及Pb中的至少一種。
29. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底照射包含于激發(fā)源氣體產(chǎn)生的等離子體中的離子種，來(lái)在所述半導(dǎo)體村底中形成損傷區(qū)域；在基底襯底和所述半導(dǎo)體襯底中的至少一個(gè)上形成接合層； 隔著所述接合層彼此貼合所述基底襯底和所述半導(dǎo)體襯底； 通過(guò)加熱所述半導(dǎo)體襯底在所述損傷區(qū)域分割所述半導(dǎo)體襯底，以在所述基底襯底上形成從所述半導(dǎo)體襯底分離的第 一半導(dǎo)體層； 在所述第一半導(dǎo)體層的區(qū)域中形成吸雜位置區(qū)域； 進(jìn)行加熱處理，以使所述第一半導(dǎo)體層中的金屬元素吸雜到所述吸雜位置區(qū)域；以及通過(guò)蝕刻所述第一半導(dǎo)體層的一部分形成第二半導(dǎo)體層，其中所述第一半導(dǎo)體層的一部分包括所述吸雜位置區(qū)域。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，使用離子摻雜裝置形成所述損傷區(qū)域。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，源氣體中使用氫氣體形成所述損傷區(qū)域，并且，通過(guò)激發(fā)所述氫氣體產(chǎn)生包含H+、 H2+、以及H3+作為離子 種的等離子體，而且照射包含所述H+、 H2+、以及H/的離子束形成所 述損傷區(qū)域。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，源氣體中使用氦氣體形成所述損傷區(qū)域。
33. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，源氣體中使用卣素氣體形成所述損傷區(qū)域。
34. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述基底襯底是玻璃襯底。
35. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述基底襯底選自鋁硅酸鹽玻璃襯底、鋁硼硅酸鹽玻璃襯 底、以及鋇硼硅酸鹽玻璃襯底構(gòu)成的組。
36. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過(guò)對(duì)所述第一半導(dǎo)體層的所述區(qū)域添加第18族元素形成 所述吸雜位置區(qū)域。
37. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過(guò)對(duì)所述第 一半導(dǎo)體層的所述區(qū)域添加磷和砷中的至少 一種形成所述吸雜位置區(qū)域。
38. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過(guò)對(duì)所述第一半導(dǎo)體層的所述區(qū)域添加第18族元素及磷 形成所述吸雜位置區(qū)域。
39. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，通過(guò)對(duì)所述第一半導(dǎo)體層的所述區(qū)域添加磷及硼形成所述 吸雜位置區(qū)域。
40. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述金屬元素是Ti、 Zn、 Mo、以及Pb中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于抑制在制造SOI襯底時(shí)發(fā)生的金屬污染的影響。對(duì)半導(dǎo)體襯底照射氫離子來(lái)形成損傷區(qū)域，然后接合基底襯底和半導(dǎo)體襯底。通過(guò)加熱處理使半導(dǎo)體襯底劈開，以制造SOI襯底。即使在氫離子的照射工序中金屬離子與氫離子一起注入到半導(dǎo)體襯底中，也可以通過(guò)吸雜處理抑制金屬污染的影響。因此，可以肯定地使用離子摻雜法照射氫離子。
文檔編號(hào)H01L27/12GK101681843SQ20088002057
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者下村明久, 宮入秀和 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所