半导体衬底的制造方法及半导体衬底的制造装置的制作方法

专利名称：半导体衬底的制造方法及半导体衬底的制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体衬底的制造方法及半导体衬底的制造装置。
背景技术：
近年来，开发出利用SOI (绝缘体上硅)衬底而代替大块状硅衬底的集成
电路。通过有效地利用形成在绝缘层上的薄单晶硅层的特长，可以将集成电路 中的晶体管形成为彼此完全分离，并且可以使晶体管成为完全耗尽型。因此， 可以实现高集成、高速驱动、低耗电量等附加价值高的半导体集成电路。
作为SOI衬底的制造方法之一，已知组合氢离子注入和剥离而成的氢离子
注入剥离法。以下说明氢离子注入剥离法的典型工序。
首先，通过对硅衬底注入氢离子，在离其表面有预定深度的区域中形成离 子注入层。接着，通过使成为基础衬底的另外的硅衬底氧化，形成氧化硅膜。 然后，通过将注入有氢离子的硅衬底和另外的硅衬底的氧化硅膜贴紧，将两个 硅衬底贴合在一起。并且，通过进行加热处理，以离子注入层为劈开面将一方 的硅衬底劈开。
已知利用氢离子注入剥离法在玻璃衬底上形成单晶硅层的方法(例如，参 照专利文件1)。在专利文件1中，为了去掉由于离子注入而形成的缺陷层、
剥离面上的几nm至几十nm的水平差，对剥离面进行机械抛光。日本专利申请公开Heill-097379号公报
如上所述，当将衬底彼此贴合来制造新的半导体衬底时，作为其问题点之 一，可以举出贴合不良的问题。贴合是通过将衬底彼此贴紧且施加压力来而进 行，但是根据涉及贴合的表面的状态、当贴合时的压力的施加方法等，其状态 大大变动。例如，在对衬底的整个面施加均匀的压力来进行贴合的情况下，因 为从多个区域同时进行接合，所以由于空气被关在里面或者界面失配(mismatch of the interface)等而引起的接合不良发生的可能性很高。
此外，在贴合之后的衬底剥离的问题也是严重的。例如，在将硅衬底贴合
4到玻璃衬底等的容易弯曲的衬底的情况下，由于当贴合之后搬运时玻璃衬底弯 曲而发生衬底剥离的可能性很高。这是因为玻璃衬底和硅衬底的弯曲方法不同 而发生的。
在将多个硅衬底贴合到一个基础衬底来制造面积大的半导体衬底的情况 下，这些问题更成为严重。这是因为如下缘故面积越大，越需要贴合多个硅 衬底；或者，面积越大，基础衬底的弯曲程度增大。

发明内容
鉴于上述问题点，本发明的目的之一在于提供一种减少涉及贴合的不良并 其品质均匀的半导体衬底。此外，本发明的目的之一在于成品率高地制造上述 半导体衬底。此外，本发明的目的之一在于提供一种适合该制造方法的半导体 衬底的制造装置。
在本发明中，为了解决上述问题，利用以下所示的工序来制造半导体衬底。 本发明的半导体衬底的制造方法之一，包括在衬底贴合室的衬底配置区 域中配置第一衬底，该衬底贴合室包括在衬底配置区域中设置有多个开口的衬 底支撑台、配置在该多个开口的每一个中的衬底支撑机构、使该衬底支撑机构 升降的升降机构、调节相对于衬底支撑台的衬底支撑机构和升降机构的位置的
位置调节机构；在第一衬底的上方以不接触于第一衬底的方式设置第二衬底； 通过使衬底支撑机构上升来使第一衬底上升，以将第一衬底和第二衬底之间的 间隔设定为一定程度以下(例如，lmm以下)；然后，通过利用衬底支撑机构 对第一衬底的棱角部之一施加压力，从施加压力的棱角部之一进行第一衬底和 第二衬底的贴合；在贴合之后且搬运第一衬底和第二衬底之前，施行150。C以 上且45(TC以下的加热处理。
在上述中，在衬底支撑台中设置有多个衬底配置区域，也可以将多个第一 衬底贴合到第二衬底。此外，在上述中，也可以采用逐渐增大施加到棱角部之 一的压力的结构。
此外，也可以采用如下结构在对第一衬底及第二衬底(的表面)施行超 声波清洗(包括频率为50kHz至5MHz的所谓的兆频超声波清洗megasonic cleaning)及附加羟基等亲水基的药液处理(例如，也可以采用利用臭氧水、氨 水和过氧化氢水(和水)的混合溶液等的处理、利用氧化剂的处理。)之后，底的贴合。
此外，在本发明中，为了解决上述问题，提供以下所示的制造装置。
本发明的半导体衬底的制造装置之一的特征在于包括在第一衬底的配置 区域中设置有多个开口的衬底支撑台；配置在多个开口的每一个中的第一衬底 的支撑机构；通过使支撑机构升降，改变第一衬底和配置在第一衬底的上方的 第二衬底之间的距离的升降机构；通过调节相对于衬底支撑台的支撑机构和升 降机构的位置，调节第一衬底和第二衬底的相对位置关系的位置调节机构；加 热第一衬底及第二衬底的机构。
在上述中，也可以采用在衬底支撑台中设置有多个第一衬底的配置区域的 结构。此外，升降机构优选为能够使配置在多个开口的每一个中的支撑机构独 立升降的机构。此外，升降机构优选为利用气体的压力来使支撑机构升降的机 构。注意，支撑机构的接触于第一衬底的部分也可以由弹性体构成。
此外，在上述中，也可以采用如下结构具备用来对第一衬底施行超声波 清洗(包括频率为50kHz至5MHz的所谓的兆频超声波清洗)及附加亲水基的 药液处理(例如，也可以采用利用臭氧水、氨水和过氧化氢水(和水)的混合 溶液等的处理、利用氧化剂的处理。)的处理室、用来对第二衬底施行超声波 清洗(包括频率为50kHz至5MHz的所谓的兆频超声波清洗)及附加亲水基的 药液处理(例如，也可以采用利用臭氧水、氨水和过氧化氢水(和水)的混合 溶液等的处理、利用氧化剂的处理。)的处理室、搬运第一衬底的搬运机构、 搬运第二衬底的搬运机构。
如上所述，在本发明中，通过对衬底的棱角部之一施加压力来进行贴合。 据此，可以降低由于空气被关在里面或者界面失配等而引起的接合不良发生的 可能性。此外，在贴合之后且搬运之前，施行用来加强衬底彼此的接合的加热 处理。据此，可以控制起因于当搬运时的基础衬底的弯曲的衬底剥离。就是说， 根据本发明的制造方法及制造装置，可以减少涉及贴合的不良，并且可以成品 率高地制造半导体衬底。


图1A至1F为表示半导体衬底的制造方法的图； 图2A和2B为表示半导体衬底的制造装置的6图3A至3D为说明衬底的贴合情况的图4A至4C为表示半导体衬底的制造方法的图5A和5B为表示半导体衬底的制造装置的图6A至6D为说明衬底的贴合情况的图7A至7C为表示半导体衬底的制造装置的图8为表示半导体衬底的制造装置的图9为表示半导体衬底的制造装置的图IO为表示半导体衬底的制造装置的图IIA至IID为表示半导体装置的制造工序的图12A至12C为表示半导体装置的制造工序的图13A至13C为表示半导体装置的制造工序的图14A和14B为半导体装置的平面图及截面图15A和15B为半导体装置的平面图及截面图16为表示半导体装置的结构的图17为表示半导体装置的结构的图18A至18H为表示利用半导体装置的电子设备的图19A至19C为表示利用半导体装置的电子设备的图20A至20F为表示半导体装置的用途的图21A和21B为表示半导体衬底的制造装置的图22A至22D为说明衬底的贴合情况的图23A至23D为说明薄膜晶体管的制造方法的一例的截面图24A至24C为说明薄膜晶体管的制造方法的一例的截面图25A至25D为说明薄膜晶体管的制造方法的一例的平面图。
具体实施例方式
下面，参照

本发明的实施方式。注意，本发明不局限于以下说明， 所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是，其方式及详细 内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下被变换为各种各样的形式。 因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。 注意，在以下说明的本发明的结构中，在不同的附图中共同使用表示相同部分的附图标记。此外，在本说明书中，半导体装置是指通过利用半导体特性而能 够工作的所有装置。 实施方式1
在本实施方式中，参照图1A至4C说明本发明的半导体衬底的制造方法的一例。
首先，准备基础衬底100 (参照图1A)。作为基础衬底100，可以使用用 于液晶显示装置等的具有透光性的玻璃衬底。作为玻璃衬底，可以使用其应变 点为58(TC以上(优选为60(TC以上)的衬底。此外，玻璃衬底优选为无碱玻 璃衬底。作为无碱玻璃衬底，例如使用铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼 硅酸盐玻璃等的玻璃材料。
注意，作为基础衬底100，除了使用玻璃衬底之外，还可以使用陶瓷衬底、 石英衬底或蓝宝石衬底等由绝缘体构成的绝缘衬底、由硅等半导体材料构成的 半导体衬底、由金属或不锈钢等导体构成的导电衬底等。
虽然在本实施方式中没有进行说明，但是也可以在基础衬底100的表面上 形成绝缘层。通过设置该绝缘层，即使在基础衬底100包含杂质(碱金属或碱 土金属等)的情况下，也可以防止该杂质扩散到半导体层。绝缘层可以为单层 结构或叠层结构。作为构成绝缘层的材料，可以举出氧化硅、氮化硅、氧氮化 硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧氮化铝、氮氧化铝等。
此外，在本说明书中，氧氮化物是指在其组成中氧的含量多于氮的含量的 物质。此外，氮氧化物是指在其组成中氮的含量多于氧的含量的物质。例如， 氧氮化硅是指在50原子％以上且70原子％以下的范围包含氧，在0.5原子％ 以上且15原子％以下的范围包含氮，在25原子％以上且35原子％以下的范 围包含硅，在O.l原子％以上且10原子％以下的范围包含氢的物质。此外，氮 氧化硅是指在5原子％以上且30原子。％以下的范围包含氧，在20原子Q/^以上 且55原子％以下的范围包含氮，在25原子％以上且35原子％以下的范围包 含硅，在10原子％以上且25原子％以下的范围包含氢的物质。但是，上述范 围为当利用卢瑟福背散射光谱学法(RBS : Rutherford Backscattering Spectrometry)或氢前方散射法(HFS: Hydrogen Forward Scattering)来测定时 的范围。此外，构成元素的含有比率的总计不超过100原子％。
8接着，准备单晶半导体衬底110 (参照图IB)。作为单晶半导体衬底110，
例如可以使用由硅、锗等第四主族元素或者硅锗、碳化硅等化合物构成的半导 体衬底。当然，也可以使用由砷化镓、磷化铟等化合物半导体构成的衬底。在
本实施方式中，作为单晶半导体衬底110，使用单晶硅衬底。对单晶半导体衬 底110的尺寸或形状没有限制，但是例如将8英寸(200mm)、12英寸(300mm)、 18英寸(450mm)等的圆形半导体衬底加工为矩形来使用，即可。注意，在本 说明书中，单晶是指包括具有一定的规则性的结晶结构且无论在任何部分结晶 轴都朝向相同方向的结晶。就是说，不问缺陷的多少。
在清洗单晶半导体衬底UO之后在单晶半导体衬底IIO的表面上形成绝缘 层112。虽然可以采用不设置绝缘层112的结构，但是为了防止当之后的离子 照射时单晶半导体衬底IIO被污染、单晶半导体衬底IIO的表面受到损伤、单 晶半导体衬底110的表面被蚀刻等，优选设置绝缘层112。优选将绝缘层112 的厚度设定为0.5nm以上且400nm以下。
作为构成绝缘层112的材料，可以举出氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧 化硅、氧化锗、氮化锗、氧氮化锗、氮氧化锗等在其组成中包含硅或锗的绝缘 材料。此外，也可以使用氧化铝、氧化钽、氧化铪等金属的氧化物；氮化铝 等金属的氮化物；氧氮化铝等金属的氧氮化物；氮氧化铝等金属的氮氧化物。 作为绝缘层112的形成方法，有CVD法、溅射法、利用单晶半导体衬底110 的氧化(或氮化)的方法等。
接着，通过绝缘层112将由电场所加速的离子构成的离子束130照射到单 晶半导体衬底110，以在离单晶半导体衬底110的表面有预定深度的区域中形 成损伤区域114 (参照图1C)。形成损伤区域U4的区域的深度可以由离子束 130的加速能量和离子束130的入射角控制。在此，损伤区域114形成在与离 子平均侵入深度相同程度的深度的区域中。
从单晶半导体衬底110分离的单晶半导体层的厚度取决于上述损伤区域 114被形成的深度。损伤区域114被形成的深度为离单晶半导体衬底110的表 面有20nm以上且500nm以下的深度、优选为离单晶半导体衬底110的表面有 30nm以上且200nm以下的深度。
当对单晶半导体衬底IIO照射离子时，可以使用离子注入装置或者离子掺杂装置。在离子注入装置中，激发源气体来产生离子种，对所产生的离子种进 行质量分离，将具有预定质量的离子种注入到被处理物。在离子掺杂装置中， 激发工艺气体来产生离子种，不对所产生的离子种进行质量分离而照射到被处 理物。此外，在具备质量分离装置的离子掺杂装置中，与离子注入装置同样， 也可以进行伴随质量分离的离子照射。在本说明书中，只在特别需要使用离子 注入装置及离子掺杂装置中的任一方的情况下对其进行清楚记载，并且在不特 别对其进行清楚记载的情况下，可以使用任一方装置来进行离子照射。
例如，可以在下面的条件下进行当使用离子掺杂装置时的离子照射工序。
加速电压 5kV以上且100kV以下(优选为30kV以上且80kV以下) ■剂量 6X 1015ions/cm2以上且4X 1016ions/cm2以下
■射束电流密度 2" A/cm2以上(优选为A/cm2以上、更优选为10 y A/cm2以上)
在使用离子掺杂装置的情况下，可以使用包含氢的气体作为离子照射工序 的源气体。通过使用该气体，可以产生H+、 H2+、 H3 +作为离子种。在使用 该气体作为源气体的情况下，优选多照射H3+。具体地说，优选使离子束130 包含相对于H+、 H2+、 H3+的总量70X以上的H3+离子。此外，更优选将 H3 +离子的比例设定为80%以上。如此，通过提高H3 +的比例，可以使损伤 区域114以1 X 1020atoms/cm3以上的浓度包含氢。据此，容易进行在损伤区域 114中的分离。此外，通过多照射H3 +离子，与照射H+、 H2 +时相比，离子 的照射效率提高。就是说，可以縮短离子照射所花费的时间。
在使用离子注入装置的情况下，优选通过质量分离来注入H3 +离子。当 然，也可以注入H2+。但是，在使用离子注入装置的情况下，选择离子种来注 入，所以与使用离子掺杂装置时相比，离子照射的效率有可能降低。
作为离子照射工序的源气体，除了使用包含氢的气体以外，还可以使用选 自氦或氩等稀有气体、以氟气体或氯气体为典型的卤素气体、氟化合物气体(例 如，BF3)等卣素化合物气体中的一种或多种气体。在使用氦作为源气体的情 况下，即使不进行质量分离，也可以生成He+离子的比例高的离子束130。通 过使用这种离子束130，可以效率好地形成损伤区域114。
此外，也可以通过进行多次离子照射工序，形成损伤区域114。在此情况下，既可以在每一个离子照射工序中使用不同的源气体，又可以使用相同的源 气体。例如，可以在使用稀有气体作为源气体来进行离子照射之后，使用包含 氢的气体作为源气体来进行离子照射。此外，首先使用卤素气体或者卤素化合 物气体来进行离子照射，接着，使用包含氢的气体来进行离子照射。
在形成上述损伤区域114之后，去掉绝缘层112，新形成绝缘层116 (参 照图1D)。在此，去掉绝缘层112是因为如下缘故当进行上述离子照射时绝 缘层112受到损伤的可能性高。注意，在绝缘层112的损伤不成为问题的情况 下，不需要去掉绝缘层112。在此情况下，既可以在绝缘层112上新形成绝缘 层116，又可以不形成绝缘层116。
作为构成绝缘层116的材料，可以举出氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧 化硅、氧化锗、氮化锗、氧氮化锗、氮氧化锗等在其组成中包含硅或锗的绝缘 材料。此外，也可以使用氧化铝、氧化钽、氧化铪等金属的氧化物；氮化铝 等金属的氮化物；氧氮化铝等金属的氧氮化物；氮氧化铝等金属的氮氧化物。 作为绝缘层116的形成方法，有CVD法、溅射法、利用单晶半导体衬底110 的氧化(或氮化)的方法等。注意，虽然在本实施方式中绝缘层116由单层结 构表示，但是本发明不局限于此，也可以采用两层以上的叠层结构。
由于绝缘层116为涉及贴合的层，所以其表面优选具有高平坦性。例如， 形成表面的算术平均粗糙度为0.6nm以下(优选为0.3nm以下)且均方根粗糙 度为0.7nm以下(优选为0.4nm以下)的层。作为这种绝缘层116，例如可以 利用通过使用有机硅烷气体且利用化学气相成长法而形成的氧化硅膜。注意， 以下，为方便起见，将图1D所示的结构称为衬底160。
然后，将上述基础衬底100和衬底160贴合在一起(参照图1E)。具体地 说，利用超声波清洗(包括频率为50kHz至5MHz的所谓的兆频超声波清洗) 等方法清洗基础衬底100及衬底160的表面，且进行利用附加亲水基的药液(例 如，可以利用臭氧水、氨水和过氧化氢水(和水)的混合溶液等、其他氧化剂。) 进行处理之后，以绝缘层116为上方的方式将衬底160配置在衬底支撑台170 的衬底配置区域172中，并且在衬底160上配置基础衬底100。注意，作为对 基础衬底IOO及衬底160的表面施行的处理，除了药液处理以外，还可以举出 如氧等离子体处理等。以下，详细说明贴合。
11图2A和2B表示当进行贴合时可以使用的装置的一例。图2A为装置的平 面图，而图2B为图2A中的A-B的截面图。
图2A和2B所示的装置包括配置衬底160的衬底支撑台170及衬底配置区 域172、设置在衬底配置区域172中的开口 174、配置在开口 174中的衬底支 撑机构176、使衬底支撑机构176升降的升降机构178、对衬底支撑机构176 及升降机构178的位置进行微调整的位置调节机构180等。
在此，开口 174及衬底支撑机构176 (其他附带的升降机构178、位置调 节机构180等)优选设置在对应于衬底160的棱角部之至少一的区域。这是因 为通过对衬底160的棱角部之一施加压力来进行贴合的缘故。注意，在衬底160 为没有棱角部的形状诸如圆形等的情况下，采用在对应于衬底160的周边部的 区域中设置开口 174、衬底支撑机构176等的结构，即可。就是说，可以将"棱 角部之一"简单地称为"周边部"。
注意，虽然未图示，但是优选在装置中具有加热处理单元。通过在装置中 具有加热处理单元，可以在刚进行贴合之后施行加热处理，来加强贴合。当然， 也可以采用在装置外设置加热处理单元的结构。此外，衬底支撑机构176优选 具有吸附衬底160的机构。注意，作为衬底支撑机构176，可以使用设置有吸 附口的提升销子(liftpin)等。
注意，本发明的装置不局限于图2A和2B的结构。例如，虽然在衬底支撑 台170中形成有配置衬底的槽(衬底配置区域172)，但是只要可以将基础衬 底IOO和衬底160固定，就不局限于形成该槽的结构。此外，虽然在本实施方 式中，衬底支撑机构176为圆柱状，但是不局限于此。也可以适当地改变开口 174的形状或配置等。
接着，参照图3A至3D说明使用图2A和2B所示的装置的贴合的次序。 首先，在衬底支撑台170的衬底配置区域172中配置衬底160 (参照图3A)。 此时，衬底支撑机构176上升到当在衬底支撑机构176上配置衬底160时衬底 160和衬底支撑台170不接触的高度(例如，衬底160和衬底支撑台170之间 的间隔成为lmm至3mm左右的高度)。注意，在衬底支撑机构176具有吸附 衬底160的机构的情况下，通过使衬底支撑机构176吸附衬底160，将衬底支 撑机构176和衬底160的位置关系固定。此外，图3A对应于图2A中的A-B
12的截面图。
此后，通过位置调节机构180，对贴合衬底160的位置(基础衬底100和 衬底160的相对位置关系)进行微调整。注意，该微调整也可以在配置基础衬 底IOO之后以附加到基础衬底IOO的标记等为标准来进行。在此情况下，例如 可以采用利用对准用影像拍摄装置来检测出标记的位置的方法等。作为位置调 节机构180，例如通过组合四个直移致动器(direct acting actuator)来使用，可 以在x方向、y方向以及e方向上进行微调整。
注意，优选在配置衬底160之前清洗衬底支撑台170等的表面。特别地， 对与基础衬底100、衬底160接触的部分进行清洗，以防止在贴合工序中基础 衬底100及衬底160受到污染。
此后，在衬底160上配置基础衬底100 (参照图3B)。虽然在本实施方式 中示出以接触于衬底支撑台170的方式配置基础衬底IOO的结构，但是本发明 不局限于此。例如，也可以采用另行使用支撑基础衬底100的机构来配置基础 衬底100的结构。此外，也可以设置有用来防止基础衬底IOO的位置偏差的机 构等。
在配置基础衬底IOO之后，使衬底支撑机构176上升，以尽可能地縮短基 础衬底IOO和衬底160之间的间隔(距离)。具体地说，例如，将该间隔设定 为lmm以下即可，优选将其设定为0.8mm以下，更优选将其设定为0.5mm以 下。注意，该间隔大大依赖于升降机构178的位置对准精密度，所以如果其为 尽可能小的值就没有特别的限制。在此，尽可能地縮短基础衬底100和衬底160 之间的间隔是为了防止由于当进行贴合时衬底160弯曲而发生贴合不良的缘 故。总之，可以说，基础衬底100及衬底160之间的间隔大体上为零(就是说， 即将接触之前的状态)是理想的。
接着，利用衬底支撑机构176对衬底160的棱角部之一施加压力，并且从 施加压力的棱角部之一进行基础衬底IOO和衬底160的贴合(参照图3C)。具 体地说，通过使对应于衬底160的棱角部之一的衬底支撑机构176 (以下，称 为"加压用衬底支撑机构")进一步上升，使基础衬底IOO和衬底160接触， 此后逐渐增大施加到接触界面的压力，以进行贴合。在此，逐渐增大施加到接 触界面的压力是因为在急剧地施加压力的情况下贴合不良的发生概率提高的缘故。如此，通过从棱角部之一开始贴合，从最初开始贴合的区域向周边进行 贴合，最后将衬底160的整体和基础衬底100贴合在一起。注意，在设置基础 衬底100和衬底160之间的间隔的情况下，也可以采用如下结构随着上述加 压用的衬底支撑机构的上升，使加压用的衬底支撑机构以外的衬底支撑机构
176上升。但是，即使是在此情况下，加压用的衬底支撑机构以外的衬底支撑 机构176也不对基础衬底100和衬底160的接触界面施加压力，这是很重要的。 此外，虽然未图示，但是优选设置用来防止当进行贴合时基础衬底IOO浮出的 机构。作为用来防止基础衬底IOO的浮出的机构，例如可以举出用来将基础衬 底IOO按到衬底支撑台170的夹子等。
在此，为了逐渐增大施加到接触界面的压力，例如可以采用利用诸如储气 缸(air cylinder)等的机构作为升降机构178来进行衬底支撑机构176的升降 的结构。因为通过利用空气压使衬底支撑机构176升降，可以防止对基础衬底 IOO和衬底160的接触界面急剧地施加压力，所以可以良好地进行贴合。此外， 也可以采用通过利用弹性体形成衬底支撑机构176的接触于衬底160的部分的 结构。在此情况下，也可以同样地防止急剧地施加压力。注意，本实施方式中 的衬底贴合的技术特征之一在于没有急剧的压力变化。因此，只要为没有急剧 的压力变化的结构，就可以适当地使用其他结构，而不局限于上述结构。
注意，范德华力、氢键等涉及贴合，并且优选使用最大限度地利用这些涉 及贴合的机理的方法。例如有如下方法在进行贴合之前，对基础衬底100及 衬底160的表面施行利用附加亲水基的药液(也可以利用臭氧水、氨水和过氧 化氢水(和水)的混合溶液等、其他氧化剂)的处理、氧等离子体处理等，来 使其表面变成亲水性。因为通过该处理，对基础衬底IOO及衬底160的表面附
加亲水基，所以可以在贴合界面形成多个氢键。就是说，可以提高贴合强度。
注意，当进行贴合时的气氛可以为大气气氛、氮气气氛等惰性气氛；包含 氧或臭氧的气氛；或者减压气氛。通过在惰性气氛或者包含氧或臭氧的气氛中 进行贴合，可以进行有效地利用附加到基础衬底100及衬底160的表面的亲水 基的贴合。另一方面，也可以在减压气氛中进行贴合。在此情况下，可以减少 气氛中的污染物所导致的影响，所以可以将涉及贴合的界面保持为清洁。此外， 可以减少当进行贴合时空气被关在里面。
14接着，通过对贴合在一起的基础衬底100及衬底160施行加热处理，来加 强贴合。至于该加热处理，当在装置中设置有加热处理单元时使用该加热处理 单元来进行，并且即使当在装置中不设置加热处理单元时也尽可能地避免衬底
的搬运而在刚贴合之后进行。这是因为如下缘故当在贴合之后且加热处理之
前进行衬底的搬运时，由于基础衬底IOO的弯曲等而衬底160剥离的可能性极 高。在本实施方式中，表示利用装置内的加热处理单元来进行的情况。
上述加热处理可以利用设置在衬底160的下方及基础衬底100的上方的加
热器来进行。这是因为如下缘故在只对贴合在一起的衬底中的一方进行加热的情况下，在基础衬底IOO和衬底160之间发生温度差，而衬底弯曲的可能性 提高。另一方面，在这种弯曲不成为问题的情况下，也可以进行使用上方和下 方中的任一方加热器的加热。需要将加热温度设定为基础衬底的耐热温度以下 且不在损伤区域中发生分离的温度。例如，可以将加热温度设定为15(TC以上 且45(TC以下、优选为20(TC以上且40(TC以下。可以将处理时间设定为1分钟 以上(优选为3分钟以上)，但是根据处理速度和贴合强度的关系适当地设定 最适的条件，即可。在本实施方式中，施行20(TC且2小时的加热处理。注意， 也可以通过只对涉及衬底的贴合的区域照射微波，局部性地进行加热。注意， 在衬底之间的贴合强度没有问题的情况下，也可以省略上述加热处理。在此情 况下，没必要在装置中设置加热单元。
此后，衬底支撑机构176下降，并且衬底160和衬底支撑机构176分离， 以结束基础衬底100和衬底160的贴合(参照图3D)。
接着，从上述装置取出基础衬底IOO和衬底160贴合在一起的衬底，并且 将衬底160分离为绝缘层116、单晶半导体层118以及单晶半导体衬底120 (参 照图1F)。衬底160的分离通过加热处理来进行。至于该加热处理的温度，可 以将基础衬底IOO的耐热温度作为基准。例如，在使用玻璃衬底作为基础衬底 100的情况下，加热温度优选为40(TC以上且玻璃的应变点以下。注意，在本 实施方式中，施行60(TC且2小时的加热处理。
通过进行上述那样的加热处理，形成于损伤区域114中的微小的空孔发生 体积变化，而在损伤区域114中发生裂缝。其结果，沿着损伤区域114，单晶 半导体衬底110分离。因为绝缘层116与基础衬底IOO贴合在一起，所以在基础衬底100上残留从单晶半导体衬底110分离的单晶半导体层118。此外，通 过该加热处理，基础衬底100和绝缘层116的接合界面被加热，所以在接合界 面形成共价键，而进一步提高基础衬底100和绝缘层116的结合力。
通过上述，形成在基础衬底100上具有单晶半导体层118的半导体衬底。 该半导体衬底具有在基础衬底100上依次层叠有绝缘层116、单晶半导体层118 的结构。
通过上述方式形成的单晶半导体层118的表面上存在有由于分离工序或离 子照射工序而产生的缺陷，并且其平坦性受到损坏。在这种平坦性低(就是说， 凹凸大)的单晶半导体层118的表面上形成薄且高绝缘耐压的栅极绝缘层是困 难的。因此，对单晶半导体层118进行平坦化处理。此外，由于在单晶半导体 层118具有缺陷的情况下，会对晶体管的性能及可靠性给以负面影响诸如与栅 极绝缘层的界面的局域态密度提高等，所以进行降低单晶半导体层118的缺陷 的处理。
在本实施方式中，通过对单晶半导体层118照射激光束132来实现单晶半 导体层118的平坦性的提高及缺陷的减少(参照图4A)。通过从单晶半导体层 118的上表面一侧照射激光束132，来使单晶半导体层118的上表面熔化。通 过在熔化之后使单晶半导体层118冷却且固化，可以得到其上表面的平坦性提 高的单晶半导体层122 (参照图4B)。注意，通过在对基础衬底100进行加热 的同时照射激光束132，即使在使用能量密度较低的激光束的情况下，也可以 有效地进行缺陷的减少。
注意，通过激光束132的照射而进行的单晶半导体层118的熔化优选为部 分熔化。这是因为如下缘故在进行完全熔化的情况下，由于在成为液相之后 的无秩序的核发生而进行微晶化，而结晶性降低。另一方面，在部分熔化中， 从不熔化的固相部分进行结晶成长。据此，可以减少半导体层中的缺陷。在此， 完全熔化是指单晶半导体层118熔化到与绝缘层U6的界面而成为液体状态的 事实。另一方面，在此情况下，部分熔化是指单晶半导体层118的上部熔化而 成为液相，但是下部不熔化而维持固相的事实。
当进行上述激光束的照射时，优选使用脉冲振荡激光器。这是因为如下缘 故其可以瞬间振荡高能量的振荡激光束，而容易造成部分熔化状态。优选将
16振荡频率设定为1Hz以上且10MHz以下左右。更优选的是，振荡频率为10Hz 以上且lMHz以下。作为上述脉冲振荡激光器，可以使用Ar激光器、Kr激光 器、受激准分子(ArF、 KrF、 XeCl)激光器、C02激光器、YAG激光器、YV04 激光器、YLF激光器、YA103激光器、GdV04激光器、Y203激光器、红宝石 激光器、变石激光器、Ti:蓝宝石激光器、铜蒸汽激光器、金蒸汽激光器等。 注意，为了实现部分熔化，优选使用脉冲振荡激光器，但是不局限于此。就是 说，这不意味着不使用连续振荡激光器。注意，作为连续振荡激光器，有Ar 激光器、Kr激光器、C02激光器、YAG激光器、YV04激光器、YLF激光器、 YA103激光器、GdV04激光器、Y203激光器、红宝石激光器、变石激光器、 Ti:蓝宝石激光器、氦镉激光器等。
需要将激光束132的波长设定为单晶半导体层118所吸收的波长。该波长 可以取决于激光束的趋肤深度(skin depth)等。例如，可以将激光束132的波 长设定为250nm以上且700nm以下的范围。此外，激光束132的能量密度取 决于激光束132的波长、激光束的趋肤深度、单晶半导体层118的厚度等。将 激光束132的能量密度例如设定为300mJ/cm2以上且800mJ/cm2以下的范围， 即可。注意，上述能量密度的范围为在使用XeCl受激准分子激光器(波长为 308nm)作为脉冲振荡激光器的情况下的一例。
激光束132的照射可以在像大气气氛那样的包含氧的气氛或者像氮气氛、 氩气氛那样的惰性气氛中进行。为了在惰性气氛中照射激光束132，在具有气 密性的反应室中照射激光束132，来控制该反应室内的气氛，即可。在不使用 反应室的情况下，也可以通过对激光束B2的被照射面喷射氮气体等惰性气体， 形成氮气氛。
注意，与大气气氛相比，当在氮等惰性气氛中照射激光束132时，提高单 晶半导体层118的平坦性的效果高。此外，与大气气氛相比，在惰性气氛中， 抑制裂缝、皱纹的发生的效果高，而激光束132可以使用的能量密度的范围变 大。注意，也可以在减压气氛中进行激光束132的照射。当在减压气氛中照射 激光束132时，可以得到与当在惰性气体中进行照射时同等的效果。
在上述那样地照射激光束132之后，也可以进行使单晶半导体层122的厚 度变薄的薄膜化工序。当进行单晶半导体层122的薄膜化时，应用干蚀刻和湿
17蚀刻中的一方或者组合双方而成的蚀刻处理(回蚀刻处理)，即可。例如，在
单晶半导体层122为由硅材料构成的层的情况下，可以通过使用SF6和02作 为工艺气体的干蚀刻处理，来使单晶半导体层122变薄。根据以上，可以制造 具有薄单晶半导体层124的半导体衬底140 (参照图4C)。
注意，虽然在本实施方式中，作为实例举出在利用激光束的照射来使表面 平坦化等之后进行蚀刻处理的结构，但是本发明不局限于此。例如，也可以在 照射激光束之前进行蚀刻处理。在此情况下，通过蚀刻处理，可以将半导体层 表面的凹凸、缺陷减少到一定程度。此外，也可以在激光束的照射之前及照射 之后的双方都应用上述处理。此外，也可以交替反复地进行激光束的照射和上 述处理。如此，通过组合使用激光束的照射和蚀刻处理，可以显著地减少半导 体层表面的凹凸、缺陷等。
此外，也可以在照射激光束132之前或者照射激光束132之后施行在基础 衬底100的耐热温度以下的加热处理。此外，在上述蚀刻处理、加热处理等的 基础上或者代替上述蚀刻处理、加热处理等，还可以施行CMP(化学机械抛光) 等平坦化处理。
在本发明中，通过对衬底的棱角部之一施加压力来进行贴合。据此，可以 降低由于空气被关在里面或者界面不匹配等而引起的接合不良发生的可能性。 此外，在贴合之后且搬运之前施行用来加强衬底彼此的接合的加热处理。据此， 可以控制起因于当搬运时的基础衬底的弯曲的剥离。就是说，通过上述制造方 法及制造装置，可以减少涉及贴合的不良，而可以高成品率地制造半导体衬底。
实施方式2
在本实施方式中，参照图5A至6D说明具有多个单晶半导体层的半导体 衬底的制造方法。注意，根据本实施方式的半导体衬底的制造方法具有很多与 根据实施方式1的半导体衬底的制造方法相同的部分。由此，在本实施方式中 主要说明不同部分，并且对于相同部分省略其说明的一部分。
首先，利用实施方式1所示的方法，对基础衬底100及单晶半导体衬底110 进行处理(参照图1A至1D)。注意，在本实施方式中，说明在基础衬底100 上设置多个单晶半导体层的情况。就是说，因为在本实施方式所示的制造方法 中，使用多个单晶半导体衬底110，所以需要注意准备多个施行了处理的单晶半导体衬底110 (就是衬底160)。
此后，迸行基础衬底100和多个衬底160的贴合(参照图1E)。注意，虽 然图1E表示一个基础衬底100和一个衬底160的贴合，但是本实施方式的贴 合是指将多个衬底160贴合到一个基础衬底100的事实。
图5A和5B表示当进行本实施方式的贴合时可以使用的装置的一例。图 5A为装置的平面图，而图5B为图5A中的A-B的截面图。
图5A和5B所示的装置包括配置衬底160的衬底支撑台170及多个衬底配 置区域172、设置在多个衬底配置区域172的每一个中的开口 174、配置在开 口 174中的衬底支撑机构176、使衬底支撑机构176升降的升降机构178、对 衬底支撑机构176及升降机构178的位置进行微调整的位置调节机构180等。
在此，开口 174及衬底支撑机构176 (除此之外，还包括附带的升降机构 178、位置调节机构180等)优选设置在对应于衬底160的棱角部之至少一的 区域。这是因为通过对衬底160的棱角部之一施加压力来进行贴合的缘故。注 意，在衬底160为没有棱角部的形状诸如圆形等的情况下，采用在对应于衬底 160的周边部的区域中设置开口 174、衬底支撑机构176等的结构，即可。就 是说，可以将"棱角部之一"简单地称为"周边部"。
注意，虽然未图示，但是优选在装置中具有加热处理单元。通过在装置中 具有加热处理单元，可以在刚进行贴合之后施行加热处理，来加强贴合。当然， 也可以采用在装置外设置加热处理单元的结构。此外，衬底支撑机构176优选 具有吸附衬底160的机构。
注意，本发明的装置不局限于图5A和5B所示的结构。例如，虽然在衬底 支撑台170中形成有配置衬底的多个槽(衬底配置区域172)，但是如果可以 将基础衬底IOO及衬底160固定，就不局限于形成该槽的结构。此外，虽然在 本实施方式中，衬底支撑机构176为圆柱状，但是不局限于此。也可以适当地 改变开口 174的形状、配置等。
接着，参照图6A至6D说明使用图5A和5B所示的装置的贴合的次序。 首先，在衬底支撑台170的多个衬底配置区域172的每一个中配置衬底160(参 照图6A)。此时，衬底支撑机构176上升到当在衬底支撑机构176上配置衬底 160时衬底160和衬底支撑台170不接触的高度(例如，衬底160和衬底支撑台170之间的间隔成为lmm至3mm左右的高度)。注意，在衬底支撑机构176 具有吸附衬底的机构的情况下，通过使衬底支撑机构176吸附衬底160，衬底 支撑机构176和衬底160的位置关系被固定。此外，图6A对应于图5A中的 A-B的截面图。
此后，通过位置调节机构180，对贴合衬底160的位置(基础衬底100和 衬底160的相对位置关系)进行微调整。注意，该微调整也可以在配置基础衬 底IOO之后以附加到基础衬底IOO的标记等为标准来进行。也可以基于设置在 衬底支撑台170上的标记等，对基础衬底IOO的端部进行微调整。作为位置调 节机构180，例如通过组合使用四个直移致动器，可以在x方向、y方向以及 e方向上进行微调整。
注意，优选在配置衬底160之前清洗衬底支撑台170等的表面。特别地， 对与基础衬底100、衬底160接触的部分进行清洗，以防止在贴合工序中基础 衬底100及衬底160受到污染。
此后，在多个衬底160上配置基础衬底100 (参照图6B)。虽然在本实施 方式中表示以接触于衬底支撑台170的方式配置基础衬底100的结构，但是本 发明不局限于此。例如，也可以采用另行使用支撑基础衬底ioo的机构来配置 基础衬底100的结构。此外，也可以设置有用来防止基础衬底IOO的位置偏差 的机构等。
在配置基础衬底IOO之后，使衬底支撑机构176上升，以尽可能地缩短基 础衬底IOO和衬底160之间的间隔(距离)。具体地说，例如，将该间隔设定 为lmm以下即可，优选将其设定为0.8mm以下，更优选将其设定为0.5mm以 下。注意，该间隔大大依赖于升降机构178的位置对准精密度，所以如果其为 尽可能小的值就没有特别的限制。在此，尽可能地縮短基础衬底IOO和衬底160 之间的间隔是为了防止由于当进行贴合时衬底160弯曲而发生贴合不良的缘 故。总之，可以说，基础衬底100及衬底160之间的间隔大体上为零(就是说， 即将接触之前的状态)是理想的。
接着，利用衬底支撑机构176对多个衬底160的各棱角部之一施加压力， 并且从施加压力的棱角部之一进行基础衬底100和衬底160的贴合(参照图 6C)。具体地说，通过使对应于衬底160的棱角部之一的衬底支撑机构176 (以
20下，称为"加压用衬底支撑机构")进一步上升，使基础衬底100和衬底160
接触，此后逐渐增大施加到接触界面的压力，以进行贴合。在此，逐渐增大施 加到接触界面的压力是因为在急剧地施加压力的情况下贴合不良的发生概率 提高的缘故。如此，通过从棱角部之一开始贴合，从最初开始贴合的区域向周
边进行贴合，最后将衬底160的整体和基础衬底100贴合在一起。注意，当进
行上述加压时，也可以采用如下结构随着加压用的衬底支撑机构的上升，加
压用的衬底支撑机构以外的衬底支撑机构176上升。但是，即使是在此情况下， 加压用的衬底支撑机构以外的衬底支撑机构176也不对基础衬底100和衬底 160的接触界面施加压力，这是很重要的。此外，虽然未图示，但是优选设置 用来防止当进行贴合时基础衬底100浮出的机构。作为用来防止基础衬底100 的浮出的机构，例如可以举出用来将基础衬底100按到衬底支撑台170的机构 等。
在此，为了逐渐增大施加到接触界面的压力，例如可以采用利用诸如储气 缸等的机构作为升降机构178来进行衬底支撑机构176的升降的结构。因为通 过利用空气压使衬底支撑机构176升降，可以防止对基础衬底100和衬底160 的接触界面急剧地施加压力，所以可以良好地进行贴合。此外，也可以采用通 过利用弹性体形成衬底支撑机构176的接触于衬底160的部分的结构。在此情 况下，也可以同样地防止急剧地施加压力。注意，本实施方式中的衬底贴合的 技术特征之一在于没有急剧的压力变化。因此，只要为没有急剧的压力变化的 结构，就可以适当地使用其他结构，而不局限于上述结构。
注意，范德华力、氢键等涉及贴合，并且优选使用最大限度地利用这些涉 及贴合的机理的方法。例如有如下方法在进行贴合之前，对基础衬底100及 衬底160的表面施行利用附加亲水基的药液(也可以利用臭氧水、氨水和过氧 化氢水(和水)的混合溶液等、其他氧化剂)的处理、氧等离子体处理等，来 使其表面变成亲水性。因为通过该处理，对基础衬底100及衬底160的表面附
加亲水基，所以可以在贴合界面形成多个氢键。就是说，可以提高贴合强度。
注意，当进行贴合时的气氛可以为大气气氛、氮气气氛等惰性气氛；或者 减压气氛。通过在惰性气氛中进行贴合，可以进行有效地利用附加到基础衬底 100及衬底160的表面的亲水基的贴合。另一方面，也可以在减压气氛中进行贴合。在此情况下，可以减少气氛中的污染物所导致的影响，所以可以将涉及 贴合的界面保持为清洁。此外，可以减少当进行贴合时空气被关在里面。
接着，通过对贴合在一起的基础衬底100及衬底160施行加热处理，来加 强接合。至于该加热处理，当在装置中设置有加热处理单元时使用该加热处理 单元来进行，并且即使当在装置中不设置加热处理单元时也尽可能地避免衬底 的搬运而在刚贴合之后进行。这是因为如下缘故当在贴合之后且加热处理之 前进行衬底的搬运时，由于基础衬底IOO的弯曲等而衬底160剥离的可能性极 高。在本实施方式中，表示利用装置内的加热处理单元来进行的情况。
上述加热处理可以利用设置在衬底160的下方及基础衬底100的上方的加
热器来进行。这是因为如下缘故在只对贴合在一起的衬底中的一方进行加热
的情况下，在基础衬底IOO和衬底160之间发生温度差，而衬底弯曲的可能性
提高。另一方面，在这种弯曲不成为问题的情况下，也可以进行使用上方和下 方中的任一方加热器的加热。需要将上述加热温度设定为基础衬底的耐热温度
以下且不在损伤区域中发生分离的温度。例如，可以将加热温度设定为150°C 以上且450。C以下、优选为20(TC以上且40(TC以下。优选将处理时间设定为1 分钟以上，但是根据处理速度和贴合强度的关系适当地设定最适的条件，即可。 在本实施方式中，施行20(TC且2小时的加热处理。注意，也可以通过只对涉 及衬底的贴合的区域照射微波，局部性地进行加热。注意，在衬底之间的贴合 强度没有问题的情况下，也可以省略上述加热处理。在此情况下，没必要在装 置中设置加热单元。
此后，衬底支撑机构176下降，并且衬底160和衬底支撑机构176分离， 以结束基础衬底IOO和多个衬底160的贴合(参照图6D)。并且，此后，通过 施行衬底160的分离(参照图1F)、激光束的照射处理(参照图4A)、平坦 化处理、薄膜化处理等(参照图4B和4C)，完成在基础衬底IOO上设置有多 个单晶半导体层的半导体衬底。
在本实施方式中，在衬底的贴合之后且搬运之前进行用来加强基础衬底和 单晶半导体衬底的接合的加热处理。据此，可以解决起因于基础衬底弯曲的剥
离问题。特别地，在如本实施方式所示那样地使用面积大的基础衬底的情况下， 当搬运时的弯曲变大而剥离问题更严重，所以可以说本发明的结构是极为有效
22的。
注意，虽然在本实施方式中，表示将四个衬底160贴合到一个基础衬底100 的结构作为一例，但是本发明不局限于此。根据基础衬底IOO的面积和衬底160 的面积的关系，可以适当地设定贴合到基础衬底IOO的衬底160的数量。本实 施方式可以与实施方式1适当地组合来使用。
实施方式3
在本实施方式中，对于具有单晶半导体层的半导体衬底的制造方法的其他 一例参照图7A至7C进行说明。注意，在本实施方式中，简单地说明贴合情况 及涉及贴合的装置。
图7A表示本实施方式中的贴合情况及涉及贴合的装置的一例。在此，在 衬底支撑台770的衬底配置区域772中配置衬底160，并且利用具有衬底支撑 机构776及升降机构778的机构700固定基础衬底100。在此，衬底支撑机构 776具有吸附基础衬底IOO的机构。就是说，在图7A中，基础衬底100和衬底 支撑台770不接触。当进行贴合时，利用衬底支撑机构776及升降机构778使 基础衬底100下降，使基础衬底IOO和衬底160接触且施加压力。作为施加压 力的方法，有对基础衬底100的对应于衬底160的棱角部之一的区域施加压力 的方法等。注意，在本实施方式中，衬底支撑机构776具有吸附基础衬底100 的机构，但是本发明不局限于此。例如，也可以采用另行设置用来支撑基础衬 底100的机构(不局限于利用吸附的支撑机构)和用来施加压力的机构的结构。 作为不利用吸附的支撑方法的一例，可以举出利用手臂等保持基础衬底100的 周边部分的结构。
图7B表示贴合情况及涉及贴合的装置的其他一例。图7B表示将图7A的 基础衬底100和衬底160的位置关系调换的结构。具体地说，在衬底支撑台770 上配置基础衬底100，并且利用具有衬底支撑机构776及升降机构778的机构 700将衬底160固定。贴合方法也是与图7A的情况同样的，利用衬底支撑机构 776及升降机构778使衬底160下降，使基础衬底100和衬底160接触且施加 压力。并且，通过对衬底160的棱角部之一施加压力，形成接合。注意，虽然 在本实施方式中，衬底支撑机构776具有吸附衬底160的机构，但是本发明不 局限于此。例如，也可以采用另行设置用来支撑衬底160的机构和用来施加压
23力的机构的结构。
图7C表示使用支撑基础衬底100的衬底支撑机构176和支撑衬底160的 衬底支撑机构776的情况。具体地说，在衬底支撑机构176上配置基础衬底100， 并且利用具有衬底支撑机构776及升降机构778的机构700固定衬底160。也 可以说，该结构为组合实施方式1所示的装置和本实施方式的图7A或7B所示 的机构700而成的结构。至于贴合，与图7A及7B同样地将压力施加到对应于 衬底160的棱角部之一的区域，但是，此时，既可以固定基础衬底IOO—侧的 衬底支撑机构176且利用衬底160—侧的衬底支撑机构776来施加压力，又可 以固定衬底160—侧的衬底支撑机构776且利用基础衬底IOO—侧的衬底支撑 机构176来施加压力。当然，也可以通过利用衬底支撑机构176及衬底支撑机 构776的双方来施加压力。注意，虽然图7C表示将基础衬底100配置在下面 而将衬底160配置在上面的情况，但是也可以调换基础衬底100和衬底160的 位置关系。
注意，虽然在本实施方式中，为方便起见，说明将一个基础衬底IOO和一 个衬底160贴合在一起的结构，但是如实施方式2所示，也可以采用将多个衬 底160贴合到一个基础衬底IOO的结构。本实施方式可以与实施方式1或2适 当地组合来使用。
实施方式4
在本实施方式中，参照图21A至22D说明具有多个单晶半导体层的半导 体衬底的制造方法。注意，根据本实施方式的半导体衬底的制造方法具有很多 与根据实施方式1的半导体衬底的制造方法相同的部分。由此，在本实施方式 中主要说明不同部分，并且对于相同部分省略其说明的一部分。
首先，利用实施方式1所示的方法，对基础衬底IOO及单晶半导体衬底110 进行处理(参照图1A至1D)。注意，在本实施方式中，说明在基础衬底100 上设置多个单晶半导体层的情况。就是说，因为在本实施方式所示的制造方法 中，使用多个单晶半导体衬底110，所以需要注意准备多个施行了处理的单晶 半导体衬底110 (就是衬底160)。
此后，进行基础衬底IOO和多个衬底160的贴合。注意，虽然在实施方式 1中表示将一个基础衬底IOO和一个衬底160贴合在一起的情况，但是本实施方式中的贴合是指将多个衬底160贴合到一个基础衬底100的事实。此外，虽 然在实施方式l及2中以使衬底160上升的方式进行基础衬底100和衬底160 的贴合，但是在本实施方式中以使基础衬底IOO下降的方式进行贴合。
图21A和21B表示当进行本实施方式的贴合时可以使用的装置的一例。图 21A为装置的平面图，而图21B为图21A中的A-B的截面图。
图21A和21B所示的装置包括配置衬底160的衬底支撑台170及多个衬底 配置区域172、设置在多个衬底配置区域172的周边部分的开口 174、配置在 开口 174中的衬底支撑机构176、使衬底支撑机构176升降的升降机构178、 对衬底支撑机构176及升降机构178进行微调整的位置的位置调节机构180等。
注意，虽然在图21A和21B中，开口 174及衬底支撑机构176(除此之外， 还包括附带的升降机构178、位置调节机构180等)只设置在多个衬底配置区 域172的周边部分，但是在本实施方式中可以使用的装置的结构不局限于此， 而可以适当地改变开口 174及衬底支撑机构176的配置。例如，也可以采用在 衬底支撑台170的中央部分设置开口 174及衬底支撑机构176的结构。可以说， 为了减少基础衬底的弯曲，优选设置尽可能多的衬底支撑机构176。此外，虽 然在衬底支撑台170中形成有配置衬底的多个槽(衬底配置区域172)，但是 如果可以固定基础衬底100及衬底160，就不局限于形成该槽的结构。此外， 虽然在本实施方式中，衬底支撑机构176为圆柱状，但是不局限于此。也可以 适当地改变开口 174的形状等。
注意，虽然未图示，但是优选在装置中具有加热处理单元。通过在装置中 具有加热处理单元，可以在刚进行贴合之后施行加热处理，来加强贴合。当然， 也可以采用在装置外设置加热处理单元的结构。此外，衬底支撑机构176优选 具有吸附基础衬底100的机构。
接着，参照图22A至22D说明使用图21A和21B所示的装置的贴合的次 序。首先，在衬底支撑台170的多个衬底配置区域172的每一个中配置衬底160 (参照图22A)。注意，图22A对应于图21A中的A-B的截面图。
注意，优选在配置衬底160之前清洗衬底支撑台170等的表面。特别地， 对与基础衬底100、衬底160接触的部分进行清洗，以防止在贴合工序中基础 衬底100及衬底160受到污染。此后，在多个衬底160上配置基础衬底100 (参照图22B)。具体地说， 以接触于衬底支撑机构176的方式配置基础衬底100。并且，利用位置调节机 构180，对基础衬底100的位置进行微调整。注意，该微调整也可以以衬底160、 衬底配置区域172等的位置为标准来进行。作为位置调节机构180，例如通过 组合使用四个直移致动器，可以在x方向、y方向以及e方向上进行微调整。
接着，利用衬底支撑机构176使基础衬底IOO下降。在此，为了使基础衬 底100与衬底160以点(或线)接触，以具有稍微倾斜的方式使基础衬底100 下降(参照图22C和22D)。由此，可以实现利用基础衬底IOO的自重的贴合。 在此，优选将使衬底支撑机构176下降的速度与贴合的进展一致。就是说，在 基础衬底IOO和衬底160以点(或线)接触之后，以根据涉及贴合的面移动的 速度而基础衬底100和衬底160的接触区域扩大的方式使衬底支撑机构176下 降。通过如上所述地进行贴合，可以实现良好的贴合。注意，虽然未图示，但 是也可以采用从玻璃衬底上施加压力来进行贴合的结构。
在此，作为升降机构178，优选利用诸如储气缸等的机构。这是因为如下 缘故通过利用空气压使衬底支撑机构176升降，可以防止在基础衬底IOO和 衬底160的接触界面发生的急剧的压力变化，而可以良好地进行贴合。此外， 也可以采用利用弹性体形成衬底支撑机构176的接触于衬底160的部分的结 构。在此情况下，也可以同样地防止急剧的压力变化。注意，本实施方式中的 衬底贴合的技术特征之一在于没有急剧的压力变化。因此，只要为没有急剧的 压力变化的结构，就可以适当地使用其他结构，而不局限于上述结构。
注意，范德华力、氢键等涉及贴合，并且优选使用最大限度地利用这些涉 及贴合的机理的方法。例如有如下方法在进行贴合之前，对基础衬底100及 衬底160的表面施行利用附加亲水基的药液(也可以利用臭氧水、氨水和过氧 化氢水(和水)的混合溶液等、其他氧化剂)的处理、氧等离子体处理等，来 使其表面变成亲水性。因为通过该处理，对基础衬底IOO及衬底160的表面附
加亲水基，所以可以在贴合界面形成多个氢键。就是说，可以提高贴合强度。
注意，当进行贴合时的气氛可以为大气气氛、氮气气氛等惰性气氛；或者 减压气氛。通过在惰性气氛中进行贴合，可以进行有效地利用附加到基础衬底 100及衬底160的表面的亲水基的贴合。另一方面，也可以在减压气氛中进行
26贴合。在此情况下，可以减少气氛中的污染物所导致的影响，所以可以将涉及 贴合的界面保持为清洁。此外，可以减少当进行贴合时空气被关在里面。
接着，通过对贴合在一起的基础衬底100及衬底160施行加热处理，来加 强接合。至于该加热处理，当在装置中设置有加热处理单元时使用该加热处理 单元来进行，并且即使当在装置中不设置加热处理单元时也尽可能地避免衬底 的搬运而在刚贴合之后进行。这是因为如下缘故当在贴合之后且加热处理之 前进行衬底的搬运时，由于基础衬底IOO的弯曲等而衬底160剥离的可能性极 高。在本实施方式中，表示利用装置内的加热处理单元来进行的情况。
上述加热处理可以利用设置在衬底160的下方及基础衬底100的上方的加
热器来进行。这是因为如下缘故在只对贴合在一起的衬底中的一方进行加热
的情况下，在基础衬底IOO和衬底160之间发生温度差，而衬底弯曲的可能性 提高。另一方面，在这种弯曲不成问题的情况下，也可以进行使用基础衬底100 的上方和衬底160的下方中的任一方加热器的加热。需要将上述加热温度设定 为基础衬底的耐热温度以下且不在损伤区域中发生分离的温度。例如，可以将 加热温度设定为15(TC以上且450。C以下、优选为20(TC以上且40(TC以下。优 选将处理时间设定为l分钟以上，但是根据处理速度和贴合强度的关系适当地 设定最适的条件，即可。在本实施方式中，施行20(TC且2小时的加热处理。 此外，也可以通过只对涉及衬底的贴合的区域照射微波，局部性地进行加热。 注意，在对衬底之间的贴合强度没有问题的情况下，也可以省略上述加热处理。 在此情况下，没必要在装置中设置加热单元。
此后，基础衬底IOO和衬底支撑机构176分离，以结束基础衬底100和多 个衬底160的贴合。并且，通过施行衬底160的分离(参照图1F)、激光束的 照射处理(参照图4A)、平坦化处理、薄膜化处理等(参照图4B和4C)， 完成在基础衬底100上设置有多个单晶半导体层的半导体衬底。
在本实施方式中，在衬底的贴合之后且搬运之前进行用来加强基础衬底和 单晶半导体衬底的接合的加热处理。据此，可以解除起因于基础衬底弯曲的剥
离问题。特别地，在如本实施方式所示那样地使用面积大的基础衬底的情况下， 当搬运时的弯曲变大而剥离问题更严重，所以可以说本发明的结构是极为有效 的。
27注意，虽然在本实施方式中，表示将四个衬底160贴合到一个基础衬底100 的结构作为一例，但是本发明不局限于此。根据基础衬底IOO的面积和衬底160 的面积的关系，可以适当地设定贴合到基础衬底IOO的衬底160的数量。本实 施方式可以与实施方式1至3适当地组合来使用。
实施方式5
在本实施方式中，参照图8至图IO说明本发明的半导体衬底的制造装置。 注意，在本实施方式中，说明可以进行涉及衬底的清洗、贴合、分离的一系列 的工序的制造装置。
图8表示本实施方式的半导体衬底的制造装置的一例。图8所示的半导体 衬底的制造装置包括单晶半导体衬底用的承载机(loader) 800、玻璃衬底用的 承载机802、单晶半导体衬底用的搬运机构804、玻璃衬底用的搬运机构806、 单晶半导体衬底的清洗室808、玻璃衬底的清洗室810、贴合室812等。在承 载机800中设置有用来设置单晶半导体衬底814的盒子816，并且在承载机802 中设置有用来设置玻璃衬底818的盒子820。注意，对单晶半导体衬底814及 玻璃衬底818施行实施方式1等所示的处理。此外，在贴合室812中设置有衬 底支撑台822。注意，虽然在图8中，衬底支撑台822具有配置多个单晶半导 体衬底的区域，但是本发明不局限于此。
以下说明使用上述半导体衬底的制造装置的半导体衬底的制造方法的概要。
首先，利用搬运机构804将设置在盒子816的单晶半导体衬底814移动到 清洗室808。并且，在清洗室808中，对单晶半导体衬底814的表面利用超声 波清洗(包括频率为50kHz至5MHz的所谓的兆频超声波清洗)等方法进行清 洗。在该清洗结束之后，利用附加亲水基的药液(例如，也可以利用臭氧水、 氨水和过氧化氢水(和水)的混合溶液等、其他氧化剂。)对单晶半导体衬底 814的表面进行处理。注意，作为对单晶半导体衬底814的表面施行的处理， 除了药液处理以外，还有诸如氧等离子体处理等。
并且，利用搬运机构804将单晶半导体衬底814移动到衬底支撑台822(例 如，参照图3A、图6A、图22A等)。至于衬底支撑台822的详细，可以适当 地参照实施方式1至4。注意，在搬运机构804将单晶半导体衬底814交接到衬底支撑机构的情况下，可以采用在使衬底支撑机构上升之后交接单晶半导体 衬底814的结构，以避免搬运机构804与衬底支撑台彼此干扰。
在上述清洗工序及交接工序的同时，进行对于玻璃衬底的清洗。具体地说，
利用搬运机构806将设置在盒子820中的玻璃衬底818移动到清洗室810。并 且，在清洗室810中，利用超声波清洗等方法对玻璃衬底818的表面进行清洗。 在该清洗结束之后，利用附加亲水基的药液(例如，也可以利用臭氧水、氨水 和过氧化氢水(和水)的混合溶液等、其他氧化剂。)对玻璃衬底818的表面 进行处理。
并且，在将预定数量的单晶半导体衬底814移动到衬底支撑台822之后， 利用搬运机构806，将玻璃衬底818移动到单晶半导体衬底814上。注意，既 可以以接触于衬底支撑台822的方式固定玻璃衬底818 (例如，参照图3B、图 6B等)，又可以利用别的支撑机构将玻璃衬底818固定到单晶半导体衬底814 上(例如，参照图7A、图22B等)。当然，也可以釆用利用搬运机构806本 身固定玻璃衬底818的结构。
此后，通过使衬底支撑机构上升或下降，进行单晶半导体衬底814和玻璃 衬底818的贴合(例如，参照图3C和3D、图6C和6D、图22C和22D等)。 注意，至于上述贴合工序的详细，可以适当地参照实施方式1至4。
当在衬底支撑台822设置有加热处理单元时，在刚进行上述贴合之后，施 行加热处理。通过该加热处理，可以加强单晶半导体衬底814和玻璃衬底818 的贴合。因为该加热处理是为了防止衬底的剥离而进行的，所以优选在刚贴合 衬底之后且搬运之前进行。在这种意思上，可以说，优选在衬底支撑台822或 者其周边设置加热处理单元。至于上述加热处理的详细，可以参照实施方式1 等。
接着，利用搬运机构806，将施行加热处理的衬底移动到盒子820。此时， 虽然衬底发生弯曲，但是通过施行上述加热处理，可以防止衬底的剥离。此后， 对衬底施行进一步的加热处理，在损伤区域中分离单晶半导体衬底，并对分离 后的留下的单晶半导体层进行激光束的照射处理等，以完成半导体衬底。注意， 在图8的结构中，采用利用别的装置进行用来分离单晶半导体衬底的加热处理 的结构，但是本发明不局限于此。也可以在上述装置内设置有用来分离单晶半导体衬底的加热处理单元。
图9表示本实施方式的半导体衬底的制造装置的其他一例。图9所示的半 导体衬底的制造装置在很多部分上与图8所示的制造装置相同。具体地说，至
于承载机800、承载机802、搬运机构804、搬运机构806、清洗室808、清洗 室810、贴合室812等与图8所示的制造装置相同。另一方面，图9所示的制 造装置包括图8所示的制造装置不包括的加热处理室900。该加热处理室被用 于用来在贴合之后使单晶半导体衬底分离的加热处理。
利用图9所示的制造装置的制造方法与图8所示的情况同样。作为它们的 不同之处，可以举出用来分离单晶半导体衬底的加热处理，并且该处理通过在 加强衬底的贴合之后利用搬运机构806将衬底移动到加热处理室900来进行。 至于温度条件等详细，可以参照实施方式l等。如此，通过在加强衬底接合之 后进行搬运，可以大大降低衬底剥离的问题。
图IO表示本实施方式的半导体衬底的制造装置的其他一例。图IO所示的 半导体衬底的制造装置也具有很多与图8所示的制造装置相同的部分。注意， 图IO所示的制造装置包括图8所示的制造装置不包括的加热处理室1000。该 加热处理室是进行用来加强贴合的加热处理及用来分离单晶半导体衬底的加 热处理的。此外，图IO所示的制造装置包括连接加热处理室1000和衬底支撑 台822的传送带方式、滚子搬运方式(排列多个转动的圆柱状物来搬运的方式) 等搬运机构1002。
在图IO所示的制造装置中，在结束贴合之后且施行用来加强贴合的加热 处理之前将衬底移动到加热处理室1000。如这种情况，当在加强贴合之前进行 搬运时，由于衬底弯曲而发生剥离的问题变严重。在图IO所示的制造装置中， 为了解决该问题，设置有传送带方式、滚子搬运方式等搬运机构1002。通过使 用这种搬运机构，与使用带有上下动的搬运机构诸如搬运机构804、搬运机构 806等的情况相比，可以抑制衬底的弯曲。注意，该搬运也可以采用将衬底连 同衬底支撑台822 —并搬运的结构。当然，也可以采用只搬运贴合之后的衬底 的结构。此外，搬运机构1002只要是可以抑制衬底的弯曲的搬运机构，就不 局限于传送带方式、滚子搬运方式。
然后，在加热处理室1000中进行用来加强接合的加热处理及用来分离单
30晶半导体衬底的加热处理。本实施方式可以与实施方式1至4适当地组合来使用。
实施方式6
在本实施方式中，参照图IIA至14B说明使用本发明的半导体衬底的半导 体装置的制造方法的一例。注意，虽然在本实施方式中，作为半导体装置的一 例使用液晶显示装置来进行说明，但是使用本发明的半导体衬底而制造的半导 体装置不局限于液晶显示装置。
首先，准备使用实施方式1所示的方法等而制造的半导体衬底(参照图 11A)。虽然在此，使用在基础衬底1100上依次设置有绝缘层1102、绝缘层 1104、单晶半导体层1106的结构来进行说明，但是本发明不局限于此。
接着，对单晶半导体层1106进行构图来得到所希望的形状，以形成岛状 单晶半导体层。作为当进行构图时的蚀刻加工，可以采用干蚀刻(等离子体蚀 刻等)或者湿蚀刻，并且，当对大面积衬底进行处理时，适合使用等离子体蚀 刻。作为蚀刻气体，使用CF4、 NF3、 C12、 BC13等氟类或氯类气体，并且也 可以适当地添加He、 Ar等惰性气体。此外，如果应用利用大气压放电的蚀刻 加工，则可以进行局部性的放电加工，并且可以不在衬底的整个面上形成掩模 层而进行蚀刻。
注意，绝缘层1102及绝缘层1104优选具有不受蚀刻而留下的结构。这是 因为如下缘故通过使绝缘层1102及绝缘层1104留下，可以控制基础衬底1100 所包含的杂质元素(例如，钠或钾等碱金属、镁或钙等碱土金属、铁、铜或镍 等过渡金属)侵入单晶半导体层。
可以在对单晶半导体层1106进行构图之后，添加硼、铝、镓等p型杂质， 以控制阈值电压。例如，作为p型杂质，可以以5X1016 atoms/cm3以上且1 X1018 atoms/cm3以下的浓度添加硼。
接着，形成覆盖岛状单晶半导体层的栅极绝缘层1108 (参照图11B)。注 意，在此，为方便起见，将通过构图而形成的岛状单晶半导体层分别称为单晶 半导体层1110、单晶半导体层1112、单晶半导体层1114。栅极绝缘层1108通 过利用等离子体CVD法或溅射法等且使用厚度为10nm以上且150nm以下的 包含硅的绝缘膜形成。具体地说，可以利用以氮化硅、氧化硅、氧氮化硅、氮
31氧化硅为典型的硅的氧化物材料或者氮化物材料等材料形成。注意，栅极绝缘 层1108可以为单层结构或者叠层结构。再者，也可以在单晶半导体层和栅极
绝缘层之间形成厚度为lnm以上且100nm以下、优选为lnm以上且10nm以 下、更优选为2nm以上且5nm以下的薄氧化硅膜。注意，为了以低温度形成 泄漏电流少的栅极绝缘膜，也可以使反应气体包含氩等稀有气体元素。
接着，在栅极绝缘层1108上层叠形成用作栅电极层的第一导电膜和第二 导电膜。将第一导电膜的厚度设定为20nm以上且100nm以下左右，并且将第 二导电膜的厚度设定为100nm以上且400nm以下左右，即可。此外，第一导 电膜和第二导电膜可以通过溅射法、蒸镀法、CVD法等方法形成。第一导电膜 和第二导电膜可以通过使用选自钽、鸽、钛、钼、铝、铜、铬、钕等中的元素、 或者以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料等来形成。此外，也可以 使用以掺杂有磷等杂质元素的多晶硅膜为典型的半导体膜、AgPdCu合金膜等 作为第一导电膜、第二导电膜。注意，虽然在本实施方式中使用两层结构的导 电层进行说明，但是本发明不局限于此。也可以采用三层以上的叠层结构或者 单层结构。
接着，通过利用光刻法形成由抗蚀剂材料构成的掩模1116a、掩模1116b、 掩模1116c、掩模1116d以及掩模1116e。并且，使用上述掩模将第一导电膜和 第二导电膜加工为所希望的形状，来形成第一栅电极层1118a、第一栅电极层 1118b、第一栅电极层1118c、第一栅电极层1118d、第一导电层1118e、导电 层1120a、导电层1120b、导电层1120c、导电层1120d以及导电层1120e (参 照图11C)。
在此，通过利用ICP (感应耦合等离子体)蚀刻法且适当地调整蚀刻条件 (施加到线圈型电极层的电能(electric power)、施加到衬底一侧的电极层的 电能、衬底一侧的电极温度等)，可以进行蚀刻，以得到所希望的锥形形状。 此外，也可以根据掩模的形状，来控制锥形的角度等。注意，作为蚀刻气体， 可以适当地使用以C12、BC13 、SiC14或者CC14等为典型的氯类气体；以CF4、 SF6或者NF3等为典型的氟类气体；或者02。在本实施方式中，使用由CF4、 C12、 02构成的蚀刻气体对第二导电膜进行蚀刻，接着使用由CF4、 C12构成的 蚀刻气体对第一导电膜进行蚀刻。接着，使用掩模1116a、掩模1116b、掩模1116c、掩模1116d以及掩模1116e 将导电层1120a、导电层1120b、导电层1120c、导电层1120d以及导电层1120e 加工为所希望的形状。此时，以形成导电层的第二导电膜和形成第一栅电极层 及第一导电层的第一导电膜的选择比高的蚀刻条件进行蚀刻。通过该蚀刻，形 成第二栅电极层1122a、第二栅电极层1122b、第二栅电极层1122c、第二栅电 极层1122d以及第二导电层1122e。虽然在本实施方式中，第二栅电极层及第 二导电层也具有锥形形状，但是其锥形角度大于第一栅电极层及第一导电层具 有的锥形角度。注意，锥形角度是指对象物的底面和侧面形成的角度。因此， 在锥形角度为90度的情况下，导电层具有相对于底面垂直的侧面。通过将锥 形角度设定为不足90度，层叠的膜的覆盖性提高，所以可以降低缺陷。注意， 在本实施方式中，作为用来形成第二栅电极层及第二导电层的蚀刻气体，使用 C12、 SF6、 02。
通过上述工序，可以在周边驱动电路区域1180中形成栅电极层1124a、栅 电极层1124b，并且在像素区域1182中形成栅电极层1124c、栅电极层1124d 以及导电层1124e (参照图11D)。注意，在上述工序之后，去掉掩模1116a、 掩模1116b、掩模1116c、掩模1116d以及掩模1116e。
接着，以栅电极层1124a、栅电极层1124b、栅电极层1124c、栅电极层1124d 为掩模，添加赋予n型的杂质元素，形成第一n型杂质区域U26a、第一 n型 杂质区域1126b、第一n型杂质区域1128a、第一 n型杂质区域1128b、第一 n 型杂质区域1130a、第一n型杂质区域1130b、第一 n型杂质区域1130c (参照 图12A)。在本实施方式中，作为包含杂质元素的掺杂气体使用磷化氢(PH3) 来进行掺杂。在此，对第一 n型杂质区域进行掺杂，以使其以1 X 1016 atoms/cm3 以上且5X1019atoms/cm3以下左右的浓度包含赋予n型的杂质元素的磷(P)。
接着，形成覆盖单晶半导体层1110、单晶半导体层1114的一部分的掩模 1132a、掩模1132b、掩模1132c。并且，以掩模1132a、掩模U32b、掩模1132c 以及第二栅电极层1122b为掩模，添加赋予n型的杂质元素。据此，形成第二 n型杂质区域1134a、第二 n型杂质区域1134b、第三n型杂质区域1136a、第 三n型杂质区域1136b、第二n型杂质区域1140a、第二 n型杂质区域1140b、 第二n型杂质区域1140c、第三n型杂质区域1142a、第三n型杂质区域1142b、第三n型杂质区域1142c、第三n型杂质区域1142d。在本实施方式中，使用磷 化氢(PH3)作为包含杂质元素的掺杂气体来进行掺杂。在此，对第二n型杂 质区域进行掺杂，以使其以1X1017atoms/cm3以上且1X1021 atoms/cm3以下 左右的浓度包含赋予n型的杂质元素的磷(P)。对第三n型杂质区域1136a、 第三n型杂质区域1136b以与第三n型杂质区域1142a、第三n型杂质区域 1142b、第三n型杂质区域1142c、第三n型杂质区域1142d相同程度或者稍微 高的浓度添加赋予n型的杂质元素。此外，形成沟道形成区域1138、沟道形成 区域1144a以及沟道形成区域1144b (参照图12B)。
第二n型杂质区域为高浓度杂质区域，用作源电极或漏电极。另一方面， 第三n型杂质区域为低浓度杂质区域，成为所谓的LDD (轻掺杂漏)区域。第 三n型杂质区域1136a、第三n型杂质区域1136b形成在重叠于第一栅电极层 1118b的区域中。据此，可以缓和源电极或漏电极附近的电场，而防止热载流 子所导致的导通电流的降低。另一方面，第三n型杂质区域1142a、第三n型 杂质区域1142b、第三n型杂质区域1142c、第三n型杂质区域1142d不重叠于 栅电极层1124c、栅电极层1124d，而具有降低截止电流的效果。
接着，去掉掩模1132a、掩模1132b、掩模1132c，形成覆盖单晶半导体层 1112、单晶半导体层1114的掩模1146a、掩模1146b。并且，以掩模1146a、 掩模1146b、栅电极层1124a为掩模，添加赋予p型的杂质元素。据此，形成 第一p型杂质区域1148a、第一p型杂质区域1148b、第二p型杂质区域1150a、 第二 p型杂质区域1150b。在本实施方式中，作为包含杂质元素的掺杂气体使 用乙硼烷(B2H6)来进行掺杂。在此，对第一p型杂质区域及第二p型杂质区 域进行掺杂，以使它们以1X1018 atoms/cm3以上且5X1021 atoms/cm3以下左 右的浓度包含赋予p型的杂质元素的硼(B)。此外，形成沟道形成区域1152 (参照图12C)。
第一p型杂质区域为高浓度杂质区域，用作源电极或漏电极。另一方面， 第二p型杂质区域为低浓度杂质区域，成为所谓的LDD (轻掺杂漏)区域。
然后，去掉掩模1146a、掩模1146b。也可以在去掉掩模之后，覆盖栅电 极层的侧面地形成绝缘膜。该绝缘膜可以通过等离子体CVD法、减压CVD (LPCVD)法来形成。此外，为了使杂质元素活化，也可以进行加热处理、强光的照射、激光束的照射等。
接着，形成覆盖栅电极层以及栅极绝缘层的层间绝缘层。在本实施方式中，
采用由绝缘膜1154和绝缘膜1156构成的叠层结构(参照图13A)。作为绝缘 膜1154，形成厚度为100nm的氮氧化硅膜，并且，作为绝缘膜1156，形成厚 度为900nm的氧氮化硅膜。虽然在本实施方式中，采用两层的叠层结构，但是 也可以采用单层结构、三层以上的叠层结构。在本实施方式中，通过等离子体 CVD法以不暴露于大气的方式连续形成绝缘膜1154及绝缘膜1156。注意，绝 缘膜1154及绝缘膜1156不局限于上述材料。
除此以外，绝缘膜1154及绝缘膜1156可以通过使用选自氧化硅、氮化硅、 氧化铝、氮化铝、氧氮化铝、氮的含量多于氧的含量的氮氧化铝、类金刚石碳 (DLC)、含氮碳膜以及其他包含无机绝缘材料的物质中的材料来形成。此外， 也可以使用硅氧垸树脂。注意，硅氧烷树脂是指包括Si-O-Si键的树脂。硅氧 垸的骨架结构由硅(Si)和氧(0)的键构成。作为取代基，也可以使用有机 基(例如，烷基、芳基)或氟基。有机基也可以包括氟基。此外，也可以使用 聚酰亚胺、丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、苯并环丁烯、聚硅氮烷等有机绝缘 材料。
接着，使用由抗蚀剂材料构成的掩模在绝缘膜1154、绝缘膜1156、栅极 绝缘层1108中形成到达单晶半导体层及栅电极层的接触孔(开口部)。根据 使用的材料的选择比，可以进行一次蚀刻或多次蚀刻。在本实施方式中，在为 氧氮化硅膜的绝缘膜1156以及为氮氧化硅膜的绝缘膜1154、栅极绝缘层1108 之间可以获得选择比的条件下，进行第一蚀刻，来去掉绝缘膜1156。接着，通 过第二蚀刻，去掉绝缘膜1154及栅极绝缘层1108，来形成到达源电极或漏电 极的开口部。
然后，覆盖开口部地形成导电膜，并且对该导电膜进行蚀刻。据此，形成 分别电连接到各源区域或漏区域的一部分的源电极层或漏电极层1158a、源电 极层或漏电极层1158b、源电极层或漏电极层1160a、源电极层或漏电极层 1160b、源电极层或漏电极层1162a、源电极层或漏电极层1162b。作为源电极 层或漏电极层，使用选自铝、钽、钛、钼、钨、钕、铬、镍、铂、金、银、铜、 镁、钪、钴、锌、铌、硅、磷、硼、砷、镓、铟、锡等中的一种或多种元素、将上述元素包含于其成分中的化合物或合金材料(例如，氧化铟锡(ITO)、
氧化铟锌(IZO)、添加有氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、氧化锌、铝钕(Al-Nd)、 镁银(Mg-Ag)等)、或者组合这些化合物而成的物质等。除此以外，还可以 使用掺杂有硅化物(例如，铝硅、钼硅、硅化镍)、包含氮的化合物(例如， 氮化钛、氮化钽、氮化钼)、磷(P)等杂质元素的硅(Si)等。
通过上述工序，在周边驱动电路区域1180中形成p沟道型薄膜晶体管1164 以及n沟道型薄膜晶体管1166，并且在像素区域1182中形成n沟道型薄膜晶 体管1168、电容布线1170 (参照图13B)。
接着，作为第二层间绝缘层，形成绝缘膜1172。绝缘膜1172可以使用选 自氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧氮化铝、氮的 含量多于氧的含量的氮氧化铝、氧化铝、类金刚石碳(DLC)、含氮碳、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)、聚硅氮烷、其他包含无机绝缘材料的 物质中的材料来形成。此外，也可以使用硅氧焼树脂。也可以使用聚酰亚胺、 丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、苯并环丁烯等有机绝缘材料。
接着，在像素区域1182的绝缘膜1172中形成接触孔，以形成像素电极层 1174 (参照图13C)。像素电极层1174可以使用氧化铟锡(ITO)、将氧化锌 混合到氧化铟中的IZO (氧化铟锌)、将氧化硅混合到氧化铟中的导电材料、 有机铟、有机锡、包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的氧化铟锌、包含氧化钛 的氧化铟、包含氧化钛的氧化铟锡、或者钨、钼、锆、铪、钒、铌、钽、铬、 钴、镍、钛、铂、铝、铜、银等金属、其合金或者其金属氮化物来形成。
此外，作为像素电极层1174，也可以使用包含导电高分子(也称为导电聚 合物)的导电组成物。导电组成物的薄膜中的薄层电阻优选为10000Q/sq.以下。 此外，在形成薄膜作为具有透光性的像素电极层的情况下，当波长为550nm时 的透过率优选为70%以上。此外，包含的导电高分子的电阻率优选为O.IQ' cm以下。
作为上述导电高分子，可以使用所谓的n电子共轭类导电高分子。例如， 可以举出聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、或者这 些的共聚物等。
作为共轭类导电高分子的具体例子，可以举出聚吡咯、聚(3-甲基吡咯)、
36聚(3-丁基吡咯)、聚(3-辛基吡咯)、聚(3-癸基吡咯)、聚(3,4-二甲基吡 咯)、聚(3,4-二丁基吡咯)、聚(3-羟基吡咯)、聚(3-甲基-4-羟基吡咯)、 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-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-乙烯二氧噻吩)、聚苯胺、 聚(2_甲基苯胺)、聚(2-辛基苯胺)、聚(2-异丁基苯胺)、聚(3-异丁基苯 胺)、聚(2-苯胺磺酸盐)、聚(3-苯胺磺酸盐)等。
既可以单独使用上述导电高分子，又可以为了调整膜的特性而添加有机树
脂来使用。
再者，也可以通过对导电组成物掺杂受体性掺杂剂或供体性掺杂剂，改变 共轭导电高分子的共轭电子的氧化还原电位，来调整导电率。
可以通过将如上所述的导电组成物溶解于水或有机溶剂(乙醇类溶剂、酮 类溶剂、酯类溶剂、烃类溶剂、芳香族类溶剂等)中且利用涂布法、涂敷法、 液滴喷射法(也称为喷墨法)、印刷法等，形成用作像素电极层1174的薄膜。
接着，覆盖像素电极层1174及绝缘膜1172地形成被称为定向膜的绝缘层 1402 (参照图14B)。绝缘层1402可以通过利用丝网印刷法、胶印刷法来形成。 注意，图14A和14B表示半导体装置的平面图及截面图。图14A为半导体装 置的平面图，并且图14B为图14A中的E-F的截面图。在半导体装置中设置外 部端子连接区域1176、密封区域1178、周边驱动电路区域1180、像素区域1182。
在形成绝缘层1402之后进行研磨。用作定向膜的绝缘层1406也可以与绝 缘层1402同样地形成。
然后，中间夹着密封材料1414及间隔物1416将相对衬底1400和基础衬 底1100贴合在一起，并且在其空隙设置液晶层1404。注意，在相对衬底1400 上设置有用作定向膜的绝缘层1406、用作相对电极的导电层1408、用作颜色 滤光片的着色层1410、偏振器1412 (也称为偏振片)等。注意，虽然在本实 施方式中，示出在基础衬底IIOO上也设置偏振器1418 (偏振片)的情况，但 是本发明不局限于此。例如，在反射型液晶显示装置中，在其一侧设置偏振器，即可。
接着，隔着各向异性导电体层1422将FPC1424连接到电连接到像素区域 的端子电极层1420。FPC1424具有传达来自外部的信号的作用。通过上述工序，
可以制造液晶显示装置。
在本实施方式中，使用实施方式1等所示的半导体衬底来制造液晶显示装 置。由此，通过使用良好地进行贴合的单晶半导体层来制造用作液晶的开关的 半导体元件、驱动电路区域的半导体元件等。由此，半导体元件特性提高，所 以液晶显示装置的显示特性大大提高。此外，因为半导体元件的可靠性提高， 所以液晶显示装置的可靠性也提高。
注意，虽然在本实施方式中说明液晶显示装置的制造方法，但是使用本发 明的半导体衬底的半导体装置不局限于此。本实施方式可以与实施方式1至5 适当地组合来使用。
实施方式7
在本实施方式中，说明具有涉及本发明的发光元件的半导体装置(电致发 光显示装置)。注意，至于用于周边电路区域、像素区域等的晶体管的制造方 法，可以参照实施方式6，所以省略其详细。
注意，具有发光元件的半导体装置采用底部发射、顶部发射及双面发射中 的任一种方式。虽然在本实施方式中参照图15A和15B说明采用底部发射方式 的半导体装置，但是本发明不局限于此。
图15A和15B所示的半导体装置向下方(图中的箭头方向)发射光。在此， 图15A为半导体装置的平面图，并且图15B为图15A中的G-H的截面图。在 图15A和15B中，半导体装置包括外部端子连接区域1530、密封区域1532、 驱动电路区域1534、像素区域1536。
图15A和15B所示的半导体装置由元件衬底1500、薄膜晶体管1550、薄 膜晶体管1552、薄膜晶体管1554、薄膜晶体管1556、发光元件1560、绝缘层 1568、填充材料1570、密封材料1572、布线层1574、端子电极层1576、各向 异性导电层1578、 FPC1580、密封衬底1590等构成。注意，发光元件1560包 括第一电极层1562、发光层1564以及第二电极层1566。
作为第一电极层1562，使用具有透光性的导电材料，以使从发光层1564发射的光能够透过。另一方面，作为第二电极层1566，使用能够反射从发光层
1564发射的光的导电材料。
作为第一电极层1562，可以使用包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的氧化 铟锌、包含氧化钛的氧化铟、包含氧化钛的氧化铟锡等。当然，也可以使用氧 化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、添加有氧化硅的氧化铟锡(ITSO)等。
此外，作为第一电极层1562，也可以使用包含导电高分子(也称为导电聚 合物)的导电组成物。注意，至于详细，可以参照实施方式6，所以在此省略。
作为第二电极层1566，可以使用由钛、钨、镍、金、铂、银、铜、钽、钼、 铝、镁、药、锂及这些的合金构成的导电膜等。优选使用在可见光区域中反射 性高的物质，而在本实施方式中使用铝膜。
注意，在采用顶面发射、双面发射各方式的情况下，适当地改变电极层的 设计，即可。具体地说，在顶面发射的情况下，利用具有反射性的材料来形成 第一电极层1562，并且利用具有透光性的材料来形成第二电极层1566。在双 面发射的情况下，利用具有透光性的材料来形成第一电极层1562及第二电极 层1566，即可。注意，在底面发射、顶面发射的情况下，也可以采用利用具有 透光性的材料来形成一个电极层并且利用由具有透光性的材料和具有光反射 性的材料构成的叠层结构来形成另一个电极层的结构。因为可以用于电极层的 材料与底面发射的情况相同，所以在此省略。
注意， 一般地，即使采用不具有透光性的像金属那样的材料，也可以通过 减薄厚度(5nm以上且30nm以下左右)来使光透过。由此，也可以使用上述 光反射性材料来制造透过光的电极层。
此外，也可以采用在密封衬底1590上形成颜色滤光片(着色层)的结构。 颜色滤光片(着色层)可以通过蒸镀法、液滴喷射法来形成。此外，也可以采 用使用颜色转换层的结构。
在本实施方式中，使用实施方式1等所示的半导体衬底来制造电致发光显 示装置。因此，可以通过使用良好地进行贴合的单晶半导体层，来制造用作电 致发光显示装置的发光的半导体元件、驱动电路区域的半导体元件等。由此， 半导体元件特性提高，所以电致发光显示装置的显示特性也提高。此外，因为 半导体元件的可靠性提高，所以电致发光显示装置的可靠性也提高。注意，虽然在本实施方式中使用电致发光显示装置进行说明，但是使用本 发明的半导体衬底的半导体装置不局限于此。本实施方式可以与实施方式1至 6适当地组合来使用。
实施方式8
在本实施方式中，参照图16及图17说明涉及本发明的半导体装置的其他 例子。注意，虽然在本实施方式中，以微处理器及电子标签为实例来进行说明， 但是本发明的半导体装置不局限于此。
图16表示本发明的微处理器的结构的一例。图16所示的微处理器1600 通过使用本发明的半导体衬底来制造。该微处理器1600包括计算电路 (Arithmetic logic unit (ALU) ) 1601 、计算电路控制部(ALU Controller) 1602、 指令分析部(Instruction Decoder) 1603、中断控制部(Interrupt Controller) 1604、 时序控制部(Timing Controller) 1605、寄存器(Register) 1606、寄存器控制 部(Register Controller) 1607、总线接口 (Bus I/F) 1608、 ROM (Read Only Memory,只读存储器)1609以及ROM接口 (ROMI/F) 1610。
经过总线接口 1608输入到微处理器1600的指令被输入到指令分析部1603 且被译码，然后被输入到计算电路控制部1602、中断控制部1604、寄存器控 制部1607、时序控制部1605。计算电路控制部1602、中断控制部1604、寄存 器控制部1607、时序控制部1605根据被译码的指令进行各种控制。具体地说， 计算电路控制部1602产生用来控制计算电路1601的工作的信号。此外，中断 控制部1604在微处理器1600施行程序时根据优选度等进行判断而处理来自外 部输入/输出装置、周边电路的中断要求。寄存器控制部1607产生寄存器1606 的地址，并且根据微处理器1600的状态进行从寄存器1606的读取及对寄存器 的1606写入。时序控制部1605产生控制计算电路1601、计算电路控制部1602、 指令分析部1603、中断控制部1604、寄存器控制部1607的工作的时序的信号。 例如，时序控制部1605具有根据基准时钟信号CLK1产生内部时钟信号CLK2 的内部时钟产生部，并且将时钟信号CLK2供应到上述各种电路。注意，图16 所示的微处理器1600的结构只不过是一例，而可以根据其用途适当地改变结 构。
在本实施方式中，使用实施方式1等所示的半导体衬底来制造微处理器。
40据此，半导体元件特性提高，而有助于微处理器的性能的提高。此外，因为半导体元件的可靠性提高，所以微处理器的可靠性也提高。
接着，参照图17说明具有能够以无接触的方式进行数据的发送/接收的计算功能的半导体装置的一例。图17表示利用无线通讯与外部装置进行信号的发送/接收而工作的无线标签的一例。注意，本发明的无线标签在其内部具有中
央处理单元(CPU)，即所谓的小型计算机。无线标签1700包括模拟电路部1701和数字电路部1702。作为模拟电路部I701，包括具有共振电容的共振电路1703、整流电路1704、恒压电路1705、复位电路1706、振荡电路1707、解调电路1708、调制电路1709。作为数字电路部1702，包括RF接口 1710、控制寄存器1711、时钟控制器1712、 CPU接口 1713、 CPU1714、 RAM1715、ROM1716。
具有这种结构的无线标签1700的工作是如下那样的。当天线1717从外部接收信号时，共振电路1703根据该信号，产生感应电动势。根据通过整流电路1704的感应电动势，对电容部1718充电。该电容部1718优选由陶瓷电容器或双电层电容器等形成。电容部1718既可以与无线标签1700 —体形成，又可以安装到构成无线标签1700的衬底作为另外的零部件。
复位电路1706产生使数字电路部1702复位而实现初始化的信号。例如，产生电源电压上升之后延迟升高的信号作为复位信号。振荡电路1707根据由恒压电路1705产生的控制信号，改变时钟信号的频率和占空比。由低通滤波器形成的解调电路1708，例如将振幅调制(ASK)方式的接收信号的振幅的变动二值化。调制电路1709将振幅调制(ASK)方式的发送信号的振幅变动，进行发送。调制电路1709通过改变共振电路1703的共振点来改变通讯信号的振幅。时钟控制器1712根据电源电压或者CPU1714中消耗的电流而产生改变时钟信号的频率和占空比的控制信号。电源管理电路1719监视电源电压。
从天线1717输入到无线标签1700的信号被解调电路1708解调之后，在RF接口 1710中被分为控制指令、数据等。控制指令被容纳在控制寄存器1711中。控制指令包括对于储存在ROM1716的数据的读取指令、对于RAM1715的数据的写入指令、对于CPU1714的计算指令等。CPU1714经过CPU接口 1713存取ROM1716、 RAM1715、控制寄存器1711。 CPU接口 1713具有如下功能根据CPU1714所要求的地址而产生对于ROM1716、RAM1715、控制寄存器1711
中的任一种的存取信号。
CPU1714的计算方式可以采用将OS (操作系统)储存在ROM1716中并 且在启动的同时读取程序来实行的方式。此外，也可以采用如下方式构成计 算电路并且以硬件方式进行计算处理的方式。在并用硬件和软件的方式中，可 以应用如下方式利用专用计算电路进行一部分的处理，并且CPU1714利用程 序来实行其他计算。
在本实施方式中，使用实施方式1等所示的半导体衬底来制造无线标签。 据此，半导体元件特性提高，而有助于无线标签的性能的提高。此外，因为半 导体元件的可靠性提高，所以无线标签的可靠性也提高。
注意，本实施方式可以与实施方式l至7适当地组合来使用。
实施方式9
在本实施方式中，参照图18A至图19C说明使用本发明的半导体装置、特 别是显示装置的电子设备。
作为使用半导体装置(特别是显示装置)而制造的电子设备，可以举出摄 像机、数码相机等的影像拍摄装置、护目镜式显示器(头戴式显示器)、导航 系统、声音再现装置(汽车音响组件等)、计算机、游戏机、便携式信息终端 (移动计算机、手机、便携式游戏机、电子图书等)、具备记录媒体的图像再 现装置(具体来说，再现诸如数字视频光盘(DVD)之类的记录媒体并且具备 能够显示其图像的显示器的装置)等。〈0HOSpecific examples of such electronic apparatuses are shown in FIGURES 45A to 45H. <}0 {〉[03067
图18A是电视接收机或个人计算机的监视器。其包括框体1801、支撑台 1802、显示部1803、扬声器部1804、视频输入端子1805等。在显示部1803 中使用有本发明的半导体装置。根据本发明，可以提供
可靠性及性能高的电视接收机或个人计算机的监视器。
图18B是数码相机。在主体1811的正面部分设置有图像接收部1813，并 且在主体1811的上表面部分设置有快门按钮1816。此外，在主体1811的背面 部分设置有显示部1812、操作键1814以及外部连接端口 1815。在显示部1812 中使用有本发明的半导体装置。根据本发明，可以提供可靠性及性能高的数码
42相机。
图18C是笔记本型个人计算机。在主体1821中设置有键盘1824、外部连 接端口 1825、定位设备1826。此外，在主体1821中安装有具有显示部1823 的框体1822。在显示部1823中使用有本发明的半导体装置。根据本发明，可 以提供可靠性及性能高的笔记本型个人计算机。
图18D是移动计算机，其包括主体1831、显示部1832、开关1833、操作 键1834、红外线端口 1835等。在显示部1832中设置有有源矩阵显示装置。在 显示部1832中使用有本发明的半导体装置。根据本发明，可以提供可靠性及 性能高的移动计算机。
图18E是图像再现装置。在主体1841中设置有显示部1844、记录媒体读 取部1845以及操作键1846。此外，在主体1841中安装有具有扬声器部1847 及显示部1843的框体1842。在显示部1843及显示部1844中分别使用有本发 明的半导体装置。根据本发明，可以提供可靠性及性能高的图像再现装置。
图18F是电子图书。在主体1851中设置有操作键1853。此外，在主体1851 中安装有多个显示部1852。在显示部1852中使用有本发明的半导体装置。根 据本发明，可以提供可靠性及性能高的电子图书。
图18G是摄像机，在主体1861中设置有外部连接端口 1864、遥控接收部 1865、图像接收部1866、电池1867、音频输入部1868以及操作键1869。此外， 在主体1861中安装有具有显示部1862的框体1863。在显示部1862中使用有 本发明的半导体装置。根据本发明，可以提供可靠性及性能高的摄像机。
图18H是手机，其包括主体1871、框体1872、显示部1873、音频输入部 1874、音频输出部1875、操作键1876、外部连接端口 1877以及天线1878等。 <0} {0>The invention can be used for a display device which constitutes the display portion 4244. <}0{>在显示部1873中使用有本发明的半导体装置。根据本发明， 可以提供可靠性及性能高的手机。
图19A至19C是兼具有用作电话的功能及用作信息终端的功能的便携式电 子设备1900的结构的一例。在此，图19A是正面图，图19B是背面图，并且 图19C是展开图。便携式电子设备1900具有电话和信息终端双方的功能，它 是除了声音通话以外还可以进行各种数据处理的被称为所谓的智能手机的电200910003311.2
说明书第41/46页
子设备。
便携式电子设备1900由框体1901及框体1902构成。框体1901包括显示 部1911、扬声器1912、麦克风1913、操作键1914、定位设备1915、影像拍摄 装置用透镜1916、外部连接端子1917等，并且框体1902包括键盘1921、外 部存储插槽1922、影像拍摄装置用透镜1923、灯1924、耳机端子1925等。此 外，天线被安装在框体1901的内部。除了上述结构以外，还可以在里面安装 有非接触IC芯片、小型记录装置等。
在显示部1911中安装有本发明的半导体装置。注意，显示于显示部1911 上的图像(及其显示方向)根据便携式电子设备1900的使用方式而变化为各 种各样。此外，因为在与显示部1911同一个面上具有影像拍摄装置用透镜1916， 所以可以进行带有图像的声音通话(所谓的电视电话)。注意，扬声器1912 及麦克风1913不局限于声音通话而可以用于录音、再现等。在使用影像拍摄 装置用透镜1923 (以及灯1924)拍摄静止图像及运动图像的情况下，将显示 部1911用作取景器。操作键1914被用于打电话/接收电话、电子邮件等简单的 信息输入、画面的巻动、光标的移动等。彼此重叠的框体1901和框体1902 (图19A)滑动，如图19C那样地展开， 并且可以用作信息终端。在此情况下，可以利用键盘1921、定位设备1915进 行顺利的操作。外部连接端子1917可以与交流整流器、USB电缆等各种电缆 连接，而可以进行充电、与计算机等的数据通讯。此外，对外部存储插槽1922 插入记录媒体，以能够对应于更大电容的数据的保存及移动。除了上述功能以 外，还可以具有使用红外线等电磁波的无线通讯功能、电视接收功能等。根据
本发明，可以提供可靠性及性能高的便携式电子设备。
如上所述，本发明的应用范围极广，而可以用于所有领域的电子设备。注 意，本实施方式可以与实施方式1至8适当地组合来使用。
实施方式10
在本实施方式中，参照图20A至20F说明本发明的半导体装置、特别是无 线标签的用途。
根据本发明，可以形成用作无线标签的半导体装置。无线标签的用途很广 泛，并且例如可以通过设置到纸币、硬币、有价证券类、无记名债券类、证书类(驾驶执照、居民卡等，参照图20A)、包装容器类(包装纸、瓶等，参照 图20C)、记录媒体(DVD软件、录像磁带等，参照图20B)、交通工具类(自 行车等，参照图20D)、随身物品(包、眼镜等)、食品类、植物类、衣服、 生活用品类、电子设备等、行李的标签(参照图20E和20F)等物品来使用。 注意，在图20A至20F中，无线标签以附图标记2000表示。
注意，除了例如液晶显示装置、EL显示装置、电视装置(简单地被称为 电视、TV接收机、电视接收机)、手机以外，电子设备还指实施方式9所示 的物品等。此外，可以将上述半导体装置用于动物类、人体等。
无线标签以贴合到物品的表面、嵌入在物品中的方式被固定到物品。例如， 在物品为书的情况下可以将无线标签嵌入在纸中，而在物品为由有机树脂构成 的包装容器等的情况下，可以将无线标签嵌入在该有机树脂中。通过将RFID 标签设置到纸币、硬币、有价证券类、无记名债券类、证书类等，可以防止伪 造。此外，通过将RFID标签设置到包装容器类、记录媒体、随身物品、食品 类、衣服、生活用品类、电子设备等，可以谋求实现检査系统等的效率化。根 据本发明而可以制造的无线标签虽然廉价但是具有高可靠性，而可以应用于各 种物品。
通过将根据本发明而可以形成的无线标签应用于物品的管理、流通系统， 可以谋求实现系统的高功能化。例如，通过利用设置在传送带的旁边的读取写 入器读取储存于设置在行李标签的RFID标签中的信息，读取流通过程及收件 人等信息，而可以容易地进行对于商品的检查、行李的分配。
如上所述，本发明的应用范围极广，而可以用于所有的物品。注意，本实 施方式可以与实施方式1至9适当地组合来使用。
实施方式11
在本实施方式中，说明可以用于本发明的半导体装置的薄膜晶体管的制造 方法的一例。注意，本实施方式所示的薄膜晶体管的制造方法的特征在于涉 及半导体层和布线之间的连接的开口以自对准的方式形成。
首先，准备使用实施方式1等所示的方法而制造的半导体衬底(未图示)。 并且，在将该半导体衬底中的半导体层构图为岛状来形成岛状半导体层2306 之后，依次形成用作栅极绝缘层的绝缘层2308以及用作栅电极(或者布线)的导电层。虽然在本实施方式中，以两层结构形成用作栅电极的导电层，但是
本发明不局限于此。在此，绝缘层2308可以通过使用氧化硅、氧氮化硅、氮 氧化硅、氮化硅等材料且利用CVD法、溅射法等形成。将绝缘层2308的厚度 设定为5nm以上且100nm以下左右，即可。此外，导电层可以通过使用钽(Ta)、 鸨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb) 等材料且利用CVD法、溅射法等形成。将导电层的厚度设定为两层的共计成 为100nm以上且500nm以下左右，即可。注意，在本实施方式中，说明如下 情况由氧化硅(厚度为20nm)形成绝缘层2308，由氮化钽(厚度为50nm) 形成导电层(下层)，并且由钨(厚度为200nm)形成导电层(上层)。
注意，也可以对上述半导体层添加赋予p型的杂质诸如硼、铝、镓等、赋 予n型的杂质诸如磷、砷等，以控制薄膜晶体管的阈值电压。例如，在添加硼 作为赋予p型的杂质的情况下，以5X1016 atoms/cm3以上且1 X 1017 atoms/cm3 以下的浓度添加，即可。此外，也可以对半导体层进行氢化处理。氢化处理例 如在氢气氛中以350。C进行2小时左右。
接着，对上述用作栅电极的导电层进行构图。注意，虽然在本实施方式的 薄膜晶体管的制造方法中，对上述导电层至少进行两次构图，但是在此进行其 中的第一次构图。据此，形成比最后形成的栅电极大一圈的导电层2310以及 导电层2312。在此，"大一圈"是指根据导电层2310以及导电层2312的位置 而可以形成第二次构图工序所使用的栅电极形成用的抗蚀剂掩模的尺寸。注 意，至于上述两次构图，对重叠于导电层的岛状半导体层2306的区域进行即 可，而没必要对导电层的整个面进行两次构图。
然后，覆盖上述绝缘层2308、导电层2310以及导电层2312地形成绝缘层 2314(参照图23A、图25A)。在此，绝缘层2314可以使用氧化硅、氧氮化硅、 氮氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化铝等材料且利用CVD法、溅射法等来形成。 优选将绝缘层2314的厚度设定为0.5um以上且m以下左右。在本实施方 式中，作为一例，对绝缘层2314由氧化硅(厚度为lum)形成的情况进行说 明。注意，虽然在本实施方式中，使用具有在基础衬底2300上依次设置有绝 缘层2302、绝缘层2304以及半导体层的结构的半导体衬底而进行说明，但是 本发明不局限于此。
46注意，图23A是对应于为平面图的图25A的P-Q的截面的图。同样地， 图23B对应于图25B，图23D对应于图25C，并且图24C对应于图25D。在图 25A至25D所示的平面图中，为方便起见，省略对应的截面图中的一部分的结 构要素。
接着，在上述绝缘层2314上形成在构图工序中使用的栅电极形成用抗蚀 剂掩模2316。该构图工序相当于对上述导电层进行的两次构图中的第二次构图 工序。抗蚀剂掩模2316可以通过在涂敷感光物质的抗蚀剂材料之后对图案进 行曝光来形成。在形成抗蚀剂掩模2316之后，使用该抗蚀剂掩模2316对导电 层2310、导电层2312以及绝缘层2314进行构图。具体地说，在选择性地蚀刻 绝缘层2314来形成绝缘层2322之后，选择性地蚀刻导电层2310以及导电层 2312，以形成用作栅电极的导电层2318、导电层2320 (参照图23B、图25B)。 在此，当选择性地蚀刻绝缘层2314时，用作栅极绝缘层的绝缘层2308的一部 分也同时被蚀刻。
接着，在去掉抗蚀剂掩模2316之后，覆盖岛状半导体层2306、绝缘层2308、 导电层2318、导电层2320、绝缘层2322等地形成绝缘层2324。绝缘层2324 用作当之后形成侧壁时的阻挡层。虽然绝缘层2324可以通过使用氧化硅、氧 氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化铝、氧化钽等材料来形成，但是为 了使它用作阻挡层，优选通过使用在与用于侧壁的材料之间可以获得之后蚀刻 时的选择比的材料来形成。将绝缘层2324的厚度设定为10nm以上且200nm 以下左右，即可。在本实施方式中，使用氮化硅(厚度为50nm)来形成绝缘 层2324。
在形成绝缘层2324之后，以导电层2318、导电层2320、绝缘层2322等 为掩模，对岛状半导体层2306添加赋予一种导电型的杂质元素。在本实施方 式中，对岛状半导体层2306添加赋予n型的杂质元素(例如，磷、砷)。通 过该杂质的添加，在岛状半导体层2306中形成杂质区域2326 (参照图23C)。 注意，虽然在本实施方式中采用在形成绝缘层2324之后添加赋予n型的杂质 元素的结构，但是本发明不局限于此。例如，也可以采用在去掉抗蚀剂掩模之 后或之前添加上述杂质元素，然后形成绝缘层2324的结构。此外，也可以使 用赋予p型的杂质元素作为要添加的杂质元素。接着，形成侧壁2328 (参照图23D、图25C)。侧壁2328可以通过以覆 盖绝缘层2324的方式形成绝缘层并且对该绝缘层应用以垂直方向为主体的各 向异性蚀刻来形成。这是因为通过上述各向异性蚀刻，绝缘层被选择性地蚀刻 的缘故。绝缘层可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧 化铝、氧化钽等材料且利用CVD法、溅射法等来形成。此外，也可以利用旋 涂法等形成包含有机材料的膜。在本实施方式中，使用氧化硅作为绝缘层的材 料。就是说，侧壁2328由氧化硅形成。此外，作为上述蚀刻气体，例如可以 使用CHF3和氦的混合气体。注意，形成侧壁2328的工序不局限于这些。
接着，以绝缘层2322、侧壁2328等为掩模，对岛状半导体层2306添加赋 予一种导电型的杂质元素。注意，对岛状半导体层2306以更高的浓度添加与 在之前工序中添加的杂质元素相同的导电型的杂质元素。就是说，在本实施方 式中，添加赋予n型的杂质元素。
通过上述杂质元素的添加，在岛状半导体层2306中形成沟道形成区域 2330、低浓度杂质区域2332、高浓度杂质区域2334。低浓度杂质区域2332用 作LDD (轻掺杂漏)区域，并且高浓度杂质区域2334用作源电极或漏电极。
接着，蚀刻绝缘层2324，形成到达高浓度杂质区域的开口 (接触孔)(参 照图24A)。因为在本实施方式中，使用氧化硅来形成绝缘层2322以及侧壁 2328，并且使用氮化硅来形成绝缘层2324，所以可以选择性地蚀刻绝缘层2324 来形成开口。
通过在形成上述到达高浓度杂质区域的开口之后选择性地蚀刻绝缘层 2314，形成开口 2336 (参照图24B)。开口 2336被形成为大于到达高浓度杂 质区域的开口。这是因为如下缘故开口 2336的最小线宽度取决于工艺规则、 设计规则，另一方面，到达高浓度杂质区域的开口以自对准的方式被形成，所 以实现更微小化。
然后，形成经过上述到达高浓度杂质区域的开口及开口 2336接触于岛状 半导体层2306的高浓度杂质区域2334及导电层2320的导电层。该导电层可 以通过CVD法、溅射法等来形成。作为该导电层的材料，可以使用铝(Al)、 鸨(W)、钛(Ti)、钜(Ta)、钼(Mo)、镍(Ni)、钼(Pt)、铜(Cu)、 金(Au)、银(Ag)、锰(Mn)、钕(Nd)、碳(C)、硅(Si)等。此夕卜，可以使用以上述金属为主要成分的合金或者包含上述金属的化合物。此外，上 述导电层可以为单层结构或者叠层结构。在本实施方式中，示出采用由钛、铝 及钛构成的三层结构而作为上述导电层的情况。
通过选择性地蚀刻上述导电层，形成用作源电极或漏电极(源电极布线或
漏电极布线)的导电层2338、导电层2340以及导电层2342、连接到导电层2320 且用作布线的导电层2344、导电层2346以及导电层2348(参照图24C、图25D)。 通过上述工序，完成薄膜晶体管，其中自对准地形成岛状半导体层2306和用 作源电极或漏电极的导电层之间的连接。
通过本实施方式所示的方法，可以自对准地形成源电极或漏电极的连接关 系，所以可以使晶体管的结构微小化。就是说，可以提高半导体元件的集成度。 此外，因为自对准地规定沟道长度、低浓度杂质区域的长度，所以可以抑制在 微小化中成为问题的沟道电阻的不均匀性。就是说，可以提供特性优越的晶体 管。
本实施方式可以与实施方式1至IO适当地组合来使用。 本说明书根据2008年1月16日在日本专利局受理的日本专利申请编号 2008-007032而制作，所述申请内容包括在本说明书中。
权利要求
1. 一种半导体衬底的制造方法，包括如下步骤在衬底贴合室配置第一衬底，该衬底贴合室包括设置有多个开口的衬底支撑台、设置在所述多个开口中的衬底支撑机构以及使所述衬底支撑机构升降的升降机构；在所述第一衬底的上方以不接触于所述第一衬底的方式配置第二衬底；以及通过使用所述升降机构使所述衬底支撑机构上升，将所述第一衬底贴合到所述第二衬底。
2. 根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，还包括如下步骤在贴合 所述第一衬底和所述第二衬底之后且搬运所述第一衬底和所述第二衬底之前，施行 150°C以上且450°C以下的加热处理。
3. 根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中，在所述衬底支撑台 中设置多个所述衬底配置区域，并且，将多个所述第一衬底贴合到所述第二衬底。
4. 根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中，当将所述第一衬底 贴合到所述第二衬底时，对所述第一衬底的棱角部之一施加压力。
5. 根据权利要求4所述的半导体衬底的制造方法，其中，使施加到所述棱角 部之一的所述压力逐渐增大。
6. 根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中，在对所述第一衬底 及所述第二衬底施行兆频超声波清洗及附加亲水基的药液处理之后，所述第一衬底 和所述第二衬底彼此贴合。
7. —种半导体衬底的制造装置，包括 设置有多个开口的衬底支撑台；设置在所述多个开口中的第一衬底的支撑机构；以及通过使所述支撑机构升降，改变所述第一衬底和设置在所述第一衬底的上方 的第二衬底之间的距离的升降机构，并且将所述第一衬底按到所述第二衬底，以将 所述第一衬底贴合到所述第二衬底。
8. 根据权利要求7所述的半导体衬底的制造装置，还包括；对所述第一衬底 和所述第二衬底进行热处理的机构。
9. 根据权利要求7所述的半导体衬底的制造装置，还包括通过调节相对于 所述衬底支撑台的所述支撑机构和所述升降机构的位置，调节所述第一衬底和所述 第二衬底之间的相对位置关系的位置调节机构。
10. 根据权利要求7所述的半导体衬底的制造装置，其中，多个所述第一衬底 的配置区域被设置在所述衬底支撑台中。
11. 根据权利要求7所述的半导体衬底的制造装置，其中，所述升降机构可以使设置在所述多个开口中的所述支撑机构独立升降。
12. 根据权利要求7所述的半导体衬底的制造装置，其中，所述升降机构利用 气体的压力来使所述支撑机构升降。
13. 根据权利要求7所述的半导体衬底的制造装置，其中，所述支撑机构的接 触于所述第一衬底的部分由弹性体构成。
14. 根据权利要求7所述的半导体衬底的制造装置，包括 对所述第一衬底施行兆频超声波清洗及附加亲水基的药液处理的处理室； 对所述第二衬底施行兆频超声波清洗及附加亲水基的药液处理的处理室； 搬运所述第一衬底的搬运机构；以及 搬运所述第二衬底的搬运机构。
全文摘要
本发明的目的之一在于提供一种减少涉及贴合的不良并其品质均匀的半导体衬底。本发明的半导体衬底的制造方法之一，包括在衬底贴合室的衬底配置区域中配置第一衬底，该衬底贴合室包括在衬底配置区域中设置有多个开口的衬底支撑台、配置在该多个开口的每一个中的衬底支撑机构、使该衬底支撑机构升降的升降机构；在第一衬底的上方以不接触于第一衬底的方式配置第二衬底；通过利用衬底支撑机构对第一衬底的棱角部之一施加压力，从施加压力的棱角部之一进行第一衬底和第二衬底的贴合。
文档编号H01L21/762GK101488471SQ20091000331
公开日2009年7月22日 申请日期2009年1月15日 优先权日2008年1月16日
发明者大沼英人, 小俣贵嗣, 森若智昭 申请人:株式会社半导体能源研究所