半导体装置的制造方法和半导体装置的制作方法

专利名称：半导体装置的制造方法和半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体装置的制造方法，特别是涉及在绝缘性基板上分离配置单晶薄膜或者包含单晶的半导体器件进行转印的方法。
背景技术：
当前，为了制造超高性能、低成本的显示器，需要兼顾单晶硅排列的TFT(ThinFilm Transistor ;薄膜晶体管)性能和制造成本降低。在现有的非晶娃(下面称为“a-Si”)、多晶硅(下面称为“poly-Si”)等的TFT工艺中，不但得不到具有期望性能的TFT，而且需要巨大的真空装置、激光结晶化装置、曝光机等，也难以降低制造成本。例如，图13的(a)示出用已有的大型液晶用TFT工艺(a_Si工艺、poly-Si工艺) 在大面积的玻璃基板上形成像素等电路元件的情况。在该方法中，需要在玻璃基板整个面形成a-Si膜等、或者用激光使基板整个面结晶化。因此，伴随母玻璃的巨大化(第10代尺寸3. lmX2. 9m)，需要巨大的装置和莫大的投资，难以降低制造成本。另外，结果TFT的性能只能是偏差大、功耗大。因此，考虑到如下方法在大面积的玻璃基板上，将在小面积的其它基板上制作的元件分散地配置成阵列状，由此制作超高性能、低成本的显示器。例如，图13的(b)示出将用已有的IC(Integrated Circuit :集成电路)工艺在娃基板(下面称为“Si基板”)上制成的硅器件、电路元件切断成芯片、并转印(或者贴附)到大面积的玻璃基板等的方法的一例。此处的转印可以使用智能剪切法(氢离子分离法)，而且可以使用采用小片接合的贴附。关于使用元件的智能剪切法的转印，在由本发明的发明人所发明的专利文献I和专利文献2等中示出。该方法是如面板的驱动器等那样按数十 数百个程度的芯片(数_尺寸)切断而贴合的情况下有效的方法。但是，如像素TFT那样按数百万个的数量的元件(数十Pm尺寸)切断而贴合的情况无论在吞吐量的方面还是操作的方面都是不现实的。在图13的(C)中示出了如下情况使用智能剪切法，将Si基板或者成为在Si基板(Si晶片)上制成的元件的硅器件不切断为芯片而贴附到大面积的玻璃基板等。与上述图13的(b)的情况不同，不必将Si基板切断为多个芯片。但是，将硅器件贴合到玻璃基板后用热处理进行分离，因此Si基板上的元件整体被转印到玻璃基板上。因此，不能以像素间距那样宽的间隔进行转印。当以宽间隔进行转印时，如图13的(d)所示，需要使在硅基板上形成的元件彼此留有间隔地形成，但在该情况下，硅基板的利用效率变得非常差。另外，根据现有技术，将硅基板上所形成的高性能的硅器件、电路元件通过I次而分散转印是非常困难的。例如，根据单晶硅器件的转印中使用的智能剪切法，基板整体被加热，因此选择性地仅转印要转印的单晶硅器件困难。另一方面，作为为了降低制造成本而选择性地分散配置元件的手法，已知如下方法如专利文献3和专利文献4那样，使在小的基板上制成的微小元件分散并转印到大面积的基板。例如，当参照图14进行说明时，元件的转印方法如下所述。
首先，如图14的(a)所示，在第I基板(底基板)11形成剥离层12，在该剥离层12上排列形成多个元件13。并且，如图14的(b)和(c)所示，例如，在附着UV剥离性粘接剂14的中间基板15贴合元件13后，使第I基板11和中间基板15在剥离层分离而转印元件整体(第I次)。此时的分离利用湿式蚀刻和使用蚀刻阻挡层的提离法、或者从第I基板11的背面对剥离层进行激光照射的激光烧蚀等。在从第I基板11的背面进行激光照射的情况下，第I基板11需要是透明基板。并且，如图14的(d)所示，使保持有图14的(c)所示的元件13的透明的中间基板15贴合于附着粘接剂16的最终基板(转印目标基板)17。然后，如图14的(e)和(f)所示，从中间基板15的背面选择性地(空出一定的像素间距的间隔)照射UV光，在减弱UV剥离性粘接剂14的粘接性后，使中间基板15和最终基板17分离，仅将要转印的元件13向最终基板17转印(第2次)。在从中间基板15的背面照射UV光进行第2次的转印的情况下，也需要将中间基板15设为透明的基板。现有技术文献专利文献 专利文献I :日本公开专利公报“特开2006-032435号公报(2006年2月2日公开)，，专利文献2 :日本公开专利公报“特开2006-053171号公报(2006年2月23日公开)，，专利文献3 :日本专利公报“专利第3447619号(2001年I月12日公开)”专利文献4 :日本专利公报“专利第3994681号(2002年10月25日公开)”专利文献5 :日本专利公报“专利第3048201号(1993年8月20日公开)”专利文献6 :日本专利公报“专利第3408805号(2002年7月10日公开)”专利文献7 :日本专利公报“专利第3406207号(1999年5月28日公开)”专利文献8 :日本专利公报“专利第3474187号(2003年9月19日公开)”非专利文献非专利文献I :技術資料「^ f ^夕'' 4 7技術i子的応用」(技术资料“隐形切割技术及其应用”)、TLAS9004J0U2005年3月发行非专利文献2 : 7 f 7夕技術資料(隐形切割技术资料)「StealthDicing Technical Information for Mems」、TLAS9005J02、2009 年 5 月发行

发明内容
发明要解决的问题但是，在上述方法中，实际能转印的元件不是单晶硅器件，而是仅限于能在透明的底基板上用CVD (Chemical Vaper Deposition :化学气相沉积)等成膜的包含a_Si或者poly-Si的低性能的TFT、或者与蓝宝石基板的界面容易用激光剥离的由GaN所形成的LED等能在透明的底基板上形成的元件。即，上述方法不能转印在使光不通过的不透明的硅基板上形成的单晶硅元件等。另外，不能将在底基板11上形成的元件分散地直接转印到转印目标基板17。SP，为了分散地转印元件，必须将元件暂且贴合到涂敷UV剥离粘接剂等的透明的中间基板15，进行剥离或者从第I基板11的背面进行激光照射等，使元件从第I基板11分离而转印到中间基板15上。而且，需要从中间基板15的背面选择性照射UV光等，将在中间基板15上形成的元件分散地转印到转印目标基板17。这样，根据现有技术，为了分散的配置，至少需要进行2次转印。因此，在反复转印之中容易产生位置偏移，由于位置偏移，转印精度下降，具有在之后的接触孔形成、配线形成中成品率下降而增加成本、或者制造工艺变长而增加成本的问题。本发明是鉴于这样的现有问题而完成的，其目的在于提供如下半导体装置的制造方法和利用该制造方法所制造的半导体装置能利用I次转印工序将半导体薄膜或者半导体元件等转印对象从底基板分散地转印到转印目标基板，能实现高精度的转印和基于制造工艺缩短而带来的成本削减。用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，包含在底基板上形成多个元件排列成的岛图案而形成第I基板的工序；将上述第I基板和与上述第I基板不同的第2基板隔着上述多个元件的一部分贴合的工序；以及针对在上述第I基板上所形成的多个元件中的上述一部分元件被形成的位置，照射具有引起多光子吸收的波长的激光，由此将上述一部分元件从上述第I基板分离而选择性地转印到上述第2基板上的工序。在上述的方法中，为了从底基板分离转印对象的元件，使用具有引起多光子吸收的波长的激光对底基板的规定位置进行激光照射。根据该方法，即使底基板是例如UV光不透射的Si基板等，也会透射过底基板的表面，且在其内部聚光，能引起多光子吸收现象。并且，利用该多光子吸收现象能在底基板的内部形成其结晶结构等被改变的改性区域(改性层)。在该改性区域，由于其结晶结构等发生变化而产生裂纹、破裂，因此容易从底基板剥离上述一部分元件，能容易分离隔着上述一部分元件贴合的第I基板和第2基板。由此，能在不使用中间基板的情况下将作为转印对象的上述一部分元件直接转印到转印目标的第2基板。另外，激光照射能针对底基板的规定位置选择性地进行，所以能仅将要转印的元件直接转印到转印目标基板。因此，能以I次进行半导体器件等的转印。S卩，能以I次转印工序将转印对象的元件从底基板(第I基板)直接转印到转印目标基板(第2基板)，所以能实现位置偏移少的闻精度的转印，能实现基于成品率提闻和制造工艺缩短的成本削减。另外，由此，也能使制造工序的处理能力(生产节拍时间)提高。另外，为了解决上述问题，本发明的半导体装置的特征在于，是在绝缘基板上转印元件而形成的半导体装置，上述绝缘基板具有以规定的间隔排列的隆起部，上述元件以其上面与上述隆起部相接、且其下面从上述隆起部离开的方式直接形成于上述隆起部。在此，所谓上述元件的上面是指该元件在被转印到绝缘基板之前的底基板上与该底基板不接触而朝向上方的面，所谓上述元件的下面是指该元件在被转印到绝缘基板之前的底基板上与该底基板接触的面。具有上述构成的半导体装置是利用上述的本发明的制造方法所制造的装置，因此，即使是微小的元件构成，也能维持高性能。另外，如上所述，在制造工序中不需要中间基板，因此具有吞吐量高、制造成本降低的优点。此外，上述隆起部也被称为岛或者岛图案。发明效果本发明利用透射过硅表面且在硅基板内部聚光的具有多光子吸收波长的激光，能在底基板中形成基于多光子吸收的改性区域，从以现有技术难以转印的不透明的底基板直接将单晶薄膜或者包含单晶的器件等元件选择性地分离转印到大面积的转印目标基板上。另外，能以I次转印工序实现从转印对象的底基板向转印目标基板的直接转印，所以能实现位置偏移少的高精度的转印，能实现基于制造工艺缩短的成本削减。


图I是示出本发明的半导体装置的制造方法的主要步骤的流程图。图2是示出本发明的第I实施方式的底基板的制造流程的截面图。图3是示出本发明的实施方式的转印目标基板的制造流程的截面图。图4是示出本发明的实施方式的将半导体元件从底基板转印到转印目标基板的流程的截面图。 图5是示出本发明的第2、3实施方式的底基板的制造流程的截面图。图6是示出本发明的第2、3实施方式的用于从底基板将薄膜转印到转印目标基板的流程的截面图。图7是示出本发明的第4实施方式的用于分离底基板和转印目标基板的方法的截面图。图8是示出本发明的第5实施方式的包含半导体元件的底基板的制造流程的截面图。图9是接续图8所示的制造流程示出本发明的第5实施方式的包含半导体元件的底基板的制造流程的截面图。图10是示出本发明的第5实施方式的用于将底基板上的半导体元件薄膜转印到转印目标基板的流程的截面图。图11是示出本发明的第6、7实施方式的底基板的一部分的制造流程和将底基板上的半导体元件薄膜转印到转印目标基板的流程的截面图。图12是示出本发明的第8实施方式的用于分离底基板和转印目标基板的方法的截面图。图13 (a) (d)是示出现有技术的将半导体元件转印到大面积的玻璃基板的情况的图。另外，(e)是示出本发明中将半导体元件转印到大面积的玻璃基板的情况的图。图14是示出现有技术的从底基板经由中间基板将薄膜转印到转印目标基板的流程的截面图。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。当然，本发明不限于此，该实施方式所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别的记载，则不是将该发明的范围仅限定于此的意思，而只不过是说明例。另外，在本发明的各实施方式中，对具有相同构成的部件标注相同名称且标注相同附图标记来进行说明。在本发明的半导体装置的制造方法中，使基于智能剪切法的元件的贴合技术与隐形切割技术组合，该隐形切割技术使用透射过底基板的表面且在底基板的内部聚光的具有引起多光子吸收的波长的激光。隐形切割技术中使用的激光(隐形切割激光)透射过Si基板等不透明的基板的表面且在内部聚光而在基板内部形成改性层，所以原本为了如下而使用通过使该隐形切割激光相对于Si基板呈网格线状进行扫描而在截面方向分离，将Si基板切断为小的元件。在本发明中，从基板的背面对要转印的规定的元件选择性地平面性地照射该激光，由此能从Si基板平面性地剥离元件而进行元件的选择性剥离。由此，能不使用中间基板而仅将底基板上的元件中的要转印的元件选择性地转印到大面积的转印目标基板上(参照图13的(e))。此外，对于隐形切割技术，记载于专利文献6、非专利文献1、2等。在此，所谓底基板是指如下基板半导体元件最初形成于该基板，所谓转印目标基板是指如下基板形成于底基板上的半导体元件转印到该基板。在底基板上形成有半导体元件的基板也被称为第I基板，转印目标基板也被称为第2基板。另外，转印目标基板是构成最终的广品的基板，因此也被称为最终基板。在本发明中，作为底基板可列举例如Si基板、SOI (Silicon On Insulator :绝缘体上娃)基板、监宝石基板、GaN基板、GaAs基板等。另外，作为转印目标基板可列举玻璃基板、塑料基板、以及与支撑基板贴合的膜等绝缘性基板。 另外，底基板上的元件包含半导体薄膜(单膜)或者半导体器件等。在此，作为半导体器件可列举例如发光元件、液晶控制元件、光电转换元件、压电元件、薄膜晶体管元件、薄膜二极管元件、电阻元件、开关元件、微小磁性元件、微小光学元件等。下面，在实施方式的说明中以如下情况为例进行说明使用不透明的Si基板作为底基板，使用玻璃基板作为转印目标基板，元件是单晶Si薄膜或者包含单晶Si的半导体器件。〔单晶Si薄膜的转印方法〕在下面的第I 第4实施方式中，对如下方法进行说明在半导体装置的制造工序中，将Si基板(底基板)上的单晶Si薄膜分散配置地转印于大面积的玻璃基板(转印目标基板)。〈第I实施方式〉下面参照图I 4说明本发明的第I实施方式。图I是示出本发明的半导体装置的制造方法的主要步骤的流程图，图2是示出形成底基板的方法的主要步骤的截面图，图3是示出形成转印目标基板的方法的主要步骤的截面图，图4是示出将要转印的薄膜从底基板转印到转印目标基板的方法的主要步骤的截面图。首先，基于图2说明Si基板100的形成中的各步骤。如图2的(a)所示，对平板状的Si基板100’进行热氧化，在表面形成50 IOOnm程度的热氧化膜101 (图I的S11，热氧化工序)。此处的热氧化是指使用一般的纵型炉或者横型炉以温度900 1000°C进行I 3小时程度的热氧化。此外，在使用Si基板以外的基板作为底基板的情况下，可以用CVD法等形成氧化膜。接着，如图2的(b)所示，利用光刻以规定大小的单膜的岛能在基板上贴紧的方式形成抗蚀剂图案102。然后，如图2的(c)所示，蚀刻热氧化膜101和规定厚度的Si基板100，由此在Si基板100上形成岛(隆起部)100”。即，使Si基板100’岛化为矩阵状。此夕卜，蚀刻方法采用干式蚀刻，该干式蚀刻使用一般的氟系、氯系的气体。例如，Si的干式蚀刻组合使用CF4、SF6、NF3等氟系的气体、或者Cl2、HC1、BC13等氯系的气体、以及Ar、O2等气体。SiO2的干式蚀刻只要组合使用CF4、CHF3> C2F6, H2, 02、Ar等气体即可。另外，可以取代干式蚀刻而采用湿式蚀刻，该湿式蚀刻使用HF、BHF、氢氟-硝酸、KOH、SLA蚀刻剂等。在此所形成的包含Si基板材料的岛100”成为在后面的工序中所得到的转印目标基板200上的单晶Si薄膜(半导体元件)IOOa (图I的S12，元件形成工序)。在要转印的元件是单晶Si薄膜的情况下，将Si基板100’岛化，由此能同时实现元件形成工序和薄膜的元件分离(图I的S13，元件分离工序)。并且，如图2的(d)所示，当进行灰化和剥离洗净而使抗蚀剂图案102剥离时，能得到成为底基板的Si基板100。在此，为了区别最初的平板状的Si基板100’和针对该Si基板100’进行图I的Sll S13等步骤而得到的Si基板，用Si基板100标记元件分离后(形成岛后)的Si基板。另外，虽然未图示，但在进行后述的激光照射工序之际，为了激光不会由于Si基板100的背面的凹凸而散射，可以在热氧化膜形成工序之前预先用CMP研磨Si基板100的 背面而使其成为镜面，或者用CMP研磨抗蚀剂图案剥离工序后的Si基板100的背面而使其成为镜面。在此，所谓Si基板100的背面指形成有热氧化膜101的面的反面。接着，基于图3说明玻璃基板(绝缘基板)200的形成步骤。首先，如图3的(a)所示，在平板状的玻璃基板200’上利用光刻以能以规定间隔形成岛(隆起部)的方式形成抗蚀剂图案201 (抗蚀剂图案形成工序)。在此，期望玻璃基板200’上的岛200”为比如图2所示的Si基板100侧的岛100”还大出一圈的图案。另外，对于岛200”的间隔，期望以与像素间距对应的方式预先空出间隔，且成为Si基板100侧的岛100”的整数倍的间距。即，期望以满足该条件的方式形成抗蚀剂图案201。接着，如图3的(b)所示，以抗蚀剂图案201作为掩模蚀刻玻璃基板200’，由此形成矩阵状的岛200”(图I的S21，岛化工序)。在此，作为蚀刻方法可以采用干式蚀刻，该干式蚀刻组合使用CF4、CHF3> C2F6、H2、02、Ar等气体，也可以采用湿式蚀刻，该湿式蚀刻使用HF、BHF等。在BHF的情况下，能利用10 20分钟程度的蚀刻来形成I 2 y m程度的台阶。由此，元件被分离，如图3的(C)所示，得到成为转印目标基板的玻璃基板200，该玻璃基板200能转印如图2所示的Si基板100上的半导体元件。在此也为了区别最初的平板状的玻璃基板200’和针对该玻璃基板200’进行图I的S2等步骤而得到的玻璃基板，用玻璃基板200标记元件分离后的玻璃基板。接着，基于图4说明使用Si基板100和玻璃基板200转印薄膜(单晶Si薄膜)的步骤。首先，针对通过如上述说明的步骤而形成的Si基板100和玻璃目标基板200，进行表面处理工序和贴合工序(图I的S31)。作为表面处理能使用一般的智能剪切的处理方法。即，在两基板的表面进行等离子体处理或者药液处理，使表面为亲水性。等离子体处理能使用Ar等离子体、大气压等离子体等。另外，也可以进行数分钟程度臭氧水洗净、SC-I洗净(双氧水和氨水的混合溶液)等药液处理来进行亲水化处理。当在进行了表面处理的状态下使两基板相对地贴合时，利用分子间力(范德华力)使其接合。然后，以温度200°C进行2小时程度的预退火，由此进行脱水反应而形成共价键，接合更牢固。此外，从图4的(a)和(b)显然可知在Si基板100上元件被分离的多个热氧化膜101中，仅在玻璃基板200上成为支撑物的岛200”存在的部分被接合。接着，如图4的(b)所示，针对与玻璃基板200贴合后的Si基板100，从Si基板100的背面侧仅对岛100”的要转印的部分选择性地照射如引起多光子吸收的波长的激光(图I的S32、激光照射工序)。并且，激光在Si基板100的内部聚光，形成改性层(改性区域)103。作为改性区域，可列举1)利用多光子吸收的光学性损伤所感应的热应变，在基板内部形成裂纹而成的裂纹区域；2)通过多光子吸收而局部地被加热，形成相变化、结晶结构变化的区域而成的熔融处理区域(例如，在单晶硅的情况下，由于局部地加热而使结晶结构周期性紊乱的非晶硅发生变化的区域相当于熔融处理区域)；或者3)在基板内部，离子价数变化、结晶化或者极化取向等持久性的结构变化所感应而成的折射率变化区域。此夕卜，形成怎样的改性区域能根据基板的种类而决定。例如，在如本实施方式那样使用Si基板等半导体基板的情况下，优选形成熔融处理区域作为改性区域。另外，在使用玻璃基板、蓝宝石基板等透明基板的情况下，能形成折 射率变化区域作为改性区域。这样的在Si基板100的内部所形成的改性层103在Si基板100的内部形成有裂纹、或者结晶结构弱变化的区域、或者离子价数、极化取向等结构变化所感应的区域等，因此当使Si基板100和玻璃基板200在相互相反的方向分离时，在形成有改性层103的Si基板100的内部位置，Si基板100容易被分离(图I的S33，分离工 序)。
S卩，在由改性层103所划分的岛100”中，通过热氧化膜101与玻璃基板200接合的一侧的部分如图4的(c)所示被转印到玻璃基板200上。由此，得到转印有薄膜(单晶Si薄膜，底基板的一部分)100a的玻璃基板200，并能作为最终基板用于半导体装置。在此，单晶Si薄膜IOOa的膜厚能通过调整激光的聚光位置而适当地控制。另外，在超出激光的调整范围的情况下等，可以根据需要在转印到玻璃基板200上后，使用干式蚀刻装置进行单晶Si薄膜IOOa薄膜的回蚀刻，进一步减薄单晶Si薄膜IOOa的膜厚。另外，从Si基板100的背面侧照射的激光采用波长为1064nm、隐形切割用激光的半导体激光激励Nd = YAG激光。当然，作为激光源能采用的激光，除了 Nd = YAG激光之外，也有Nd: YV04激光、Nd: YLF激光、或者钛蓝宝石激光。激光照射是在峰值功率密度为I X IO8W/cm2以上、脉冲宽度为I U s以下的条件下进行。作为更优选的数值，优选在峰值功率密度为IX 10nff/cm2 IX 1012W/cm2、且脉冲宽度为Ins 200ns的条件下照射。在此，使用怎样的激光能根据将要形成的改性区域的种类来决定。例如，在形成包含裂纹区域或者熔融处理区域的改性层103的情况下，适合使用峰值功率密度为IXlO8W/cm2以上、脉冲宽度为Ius以下的激光，详细地，适合使用Nd: YAG激光、Nd: YV04激光、或者Nd = YLF激光。另外，在形成包含折射率变化区域的改性层103的情况下，适合使用峰值功率密度为lX108W/cm2以上、脉冲宽度为Ins以下(进一步期望为Ips以下)的激光，详细地，适合使用钛蓝宝石激光。这样的激光的波长较长，因此对于UV光不透射的基板也会透射过基板的表面，由于多光子吸收现象而在基板内部聚光，能在内部形成裂纹、或者结晶结构变化弱的区域、或者离子价数、极化取向等结构变化所感应的区域等改性层。另外，优选激光的照射是一边沿着基板面扫描激光源一边针对形成有要转印的元件的规定位置进行，或者，可以使激光源的位置固定，一边扫描承载基板的工作台一边进行。由此，能针对具有比激光的光斑直径大的剥离面积的规定位置在整个面照射激光，在整个面形成用于剥离的改性层，能更可靠地进行改性层的分离。作为照射这些激光的方法，能使用以往进行的方法。
另外，可以在将Si基板100的温度从室温提高了的状态下进行激光照射。这是因为在底基板是Si基板的情况下，当将基板温度提高到100°c以上时，Si的带隙(室温时
I.12eV)下降到I. IeV以下，能在基板内部更加吸收YAG激光(波长1064nm，hv = I. 16eV)的光，容易引起多光子吸收。因此，形成Si-Si键更弱的改性区域，改性区域的形成位置的分离更容易。此外，同样地，在底基板为GaAs基板(带隙，室温时1.42eV)的情况下，通过将基板温度提高到700°C以上，能将带隙设为I. IeV以下。
利用以上方法，在本实施方式中，仅对在成为底基板(第I基板)的Si基板100上排列成矩阵状的元件中要转印的元件进行隐形切割激光照射，由此能将元件从底基板平面性地剥离，选择性地将元件转印到成为转印目标基板(第2基板)的大面积的玻璃200上。由此，相对于转印目标基板(第2基板)能形成以配置于底基板上的各元件的间距的整数倍的间距将各元件排列成矩阵状的岛图案(参照图13的(e))。 〈第2实施方式>在本实施方式中说明如下情况的例子如上述第I实施方式中的说明那样,将Si基板的单晶Si薄膜(元件)直接分散配置地转印于玻璃基板。与第I实施方式相比，在本实施方式中说明如下情况的例子为了使形成于玻璃基板的改性层的分离更容易，追加在底基板的内部预先形成强度比基板内的其它部分弱的脆弱层的工序。图5是示出本实施方式中的Si基板100的形成步骤的截面图。与基于第I实施方式的Si基板100的形成步骤相比，基于本实施方式的Si基板100的形成还包括在Si基板100的内部预先形成脆弱层104的步骤。除此以外的步骤按照第I实施方式的说明，对其简单地进行说明。在基于本实施方式的Si基板100的形成工序中，首先，如图5的(a)所示，在平板状的Si基板100’上形成热氧化膜101后，如图5的(b)所示，在Si基板100’的内部形成脆弱层104。S卩，针对Si基板100’，利用氢离子注入或者氢离子掺杂，将氢离子注入到Si基板100’的内部的规定深度。作为氢离子注入或者掺杂条件，例如在注入H+离子的情况下，在注入能量为20 60keV程度、注入量为5X IO1Vcm2 5X 1015/cm2的条件下进行。在进行包含如H3+的离子的离子掺杂的情况下，在注入能量为20 60keV程度、注入量为I X IO16/cm2 5X1016/cm2的条件下进行。因为氢离子轻，所以能利用离子注入或者离子掺杂深深地侵入到Si基板内部。此时，打乱Si的晶格，同时停留于内部。接着，当以200°C 400°C程度的低温度退火时，在氢离子停留的区域内压上升，产生微小气泡(小片)而引起微小裂纹。因此，氢离子所注入或者掺杂的层通过施加之后的热退火而在Si基板100’的内部形成脆弱层104。对于上述规定深度，通过考虑在后续工序所形成的薄膜IOOa的膜厚来改变注入能量，能适当地调整。并且，如图5的(C)和⑷所示，针对Si基板100’进行抗蚀剂图案102的形成工序和蚀刻工序。然后，经由抗蚀剂图案102的剥离工序，如图5的(e)所示，得到在内部具备脆弱层104的Si基板100。如图3所示，玻璃基板200只要按照在上述第I实施方式中说明的步骤形成即可。接着，针对Si基板100和玻璃基板200的表面处理工序、贴合工序以及激光照射工序也按照在上述第I实施方式说明的那样。并且，如图6的(a)所示，在激光照射工序后的Si基板100的内部形成有包含熔融处理区域(结晶结构周期性紊乱的非晶硅)的改性层103，以该改性层103为起点产生裂纹、破裂。在该情况下，预先利用氢离子的注入和退火形成了脆弱层104，所以能使基于激光照射的裂纹、破裂沿着脆弱层104发展。因此，能从底基板的Si基板100使单晶Si薄膜IOOa更容易地分离。并且，当使Si基板100和玻璃基板200在相互相反的方向分离时，如图6的(b)所示，在沿着脆弱层104容易剥离地形成的改性层103之处，底基板(Si基板100)和转印目标基板(玻璃基板200)容易分离。由此，能得到转印有薄膜(单晶Si薄膜)IOOa的玻璃基板200。〈第3实施方式>在本实施方式中说明如下情况的例子为了使形成于Si基板的改性层的分离更容易，取代脆弱层而在底基板的基板主体的内部预先形成比基板内的其它部分更多地吸收光的光吸收层。光吸收层形成步骤以外的工序按照上述第1、2实施方式的说明的那样，所 以对其简单地进行说明。此外，参照与上述第2实施方式相同的附图进行说明。在基于本实施方式的Si基板100的形成工序中，首先，如图5的(a)所示，在平板状的Si基板100’形成热氧化膜101后，如图5的(b)所示，在Si基板100’的内部形成光吸收层105。S卩，针对Si基板100’，利用离子注入或者离子掺杂，将离子注入到Si基板100’的内部的规定深度。所注入的离子在带隙中形成施主或者受主能级，在Si基板100’形成光吸收层105。上述规定的深度能考虑到在后续工序中所形成的薄膜IOOa的膜厚来适当地调
難
iF. O在此，作为离子的种类能使用硼、磷、砷、钾、铟、钛、钯、碳、硅、锑、锌、碲、镉等。另夕卜，作为离子注入或者离子掺杂条件，例如在硼离子注入的情况下，在注入能量为40 150keV程度、注入量为IXlO1Vcm2以上的条件下进行。在磷离子注入的情况下，在注入能量为100 250keV程度、注入量为IXlO1Vcm2以上的条件下进行。并且，如图5的(C)和⑷所示，针对Si基板100’进行抗蚀剂图案102的形成工序和蚀刻工序。并且，如图5的(e)所示，经由抗蚀剂图案102的剥离工序，得到在内部具备光吸收层105的Si基板100。如图3所示，玻璃基板200只要按照在上述第I实施方式中说明的步骤形成即可。接着，针对Si基板100和玻璃基板200的表面处理工序、贴合工序以及激光(例如YAG激光，波长1064nm)照射工序也按照在上述第I实施方式中说明的那样。并且，如图6的(a)所示，在激光照射工序后的Si基板100的内部形成有包含熔融处理区域(结晶结构周期性紊乱的非晶硅)的改性层103，以该改性层103为起点产生裂纹、破裂。在此，在Si基板100的内部形成有光吸收层105，因此当照射激光时，在光吸收层105容易引起此处的通过受主能级的多光子吸收，能形成结晶结构周期性更紊乱的非晶硅，形成容易剥离的改性层103。对此，根据现有技术(例如专利文献6)，激光源使用波长1064nm的YAG激光进行照射，在底基板使用带隙为I. 12eV的Si基板(膜厚为500 y m以下)的情况下，大部分的光透射(内部透射率约为80%以上)。与此相对，当如本发明那样形成注入硼的光吸收层105时，受主能级从价电子带的底向上0. 045eV而形成，通过该受主能级的激光的吸收仅在该层容易引起(在内部透射率有效地下降的方向起作用)，其结果是，容易引起多光子吸收。但是，施主、受主的密度与Si的密度相比小，因此需要以高浓度注入。这样，当利用硼等的离子注入预先形成光吸收层105时，在从底基板100的基板主体的背面照射具有多光子吸收波长的激光时，在基板内能吸收更多的激光。因此，利用激光的照射能形成具有结晶结构周期 性更紊乱的非晶硅(熔融处理区域)的改性层。利用以上步骤，如图6的(b)所示，当使Si基板100和玻璃基板200在相互相反的方向分离时，在容易剥离的改性层103之处Si基板100和玻璃基板200容易被分离，能得到转印有薄膜(单晶Si薄膜)IOOa的玻璃基板200。〈第4实施方式〉在本实施方式中，对分离Si基板和玻璃基板的方法进行说明。首先，利用基于上述第I 3的实施方式的任一方法形成Si基板100和玻璃基板200，经由针对Si基板100和玻璃基板200的表面处理、贴合工序以及激光照射工序形成容易剥离的改性层103。并且，在基于Si基板100和玻璃基板200的分离的薄膜的转印工序中，如图7所示，使用基于机械力的剥离或者叠层膜剥离方法将两基板分离。S卩，如图7的(a)所示，使顶端锋利的刀片301从该基板的侧面接触利用激光照射工序形成有改性层103的Si基板100。由此，用机械力使形成于改性层103的裂纹、破裂扩大，将薄膜IOOa从改性层103剥离。或者，如图7的(b)所示，在贴合后的Si基板100的背面贴附用于切割等的粘接片302作为叠层膜，同时剥落该粘接片302和Si基板100，由此将薄膜IOOa从改性层103剥离。用以上第I 第4实施方式的方法，能将Si基板(底基板)上的元件(单晶Si薄膜)分散配置地转印于大面积的玻璃基板(转印目标基板)。作为这以后的工序，第I 第4实施方式的方法都是进行如poly-Si工艺的通常的使用大型玻璃基板的TFT形成工序(光刻、蚀刻、成膜等)即可。由此，在玻璃基板上能形成包含单晶Si的高性能且低偏差的具有TFT的TFT底板。因为得到高性能且低偏差的TFT底板，所以不仅适合用作液晶面板，也能适合用作有机EL(OLED)面板等的底板。接着，通过下面的几个实施方式说明如下情况在底基板上预先形成半导体器件或者其一部分，将其分散配置地转印于转印目标基板。在此，所谓半导体器件的一部分是未完成加工的半导体器件半成品。即，不是完成到最终工序(多层配线完成工序)的半导体器件，而是指例如形成中途的栅极电极、或者源极/漏极电极的半完成(未完成)的器件。详细地说，指如下情况当在底基板上形成半导体器件时，在大面积基板上困难的微细加工(特别是直到栅极电极的微细加工)在小面积基板(底基板)上加工，加工精度可以粗糙的配线形成等可以在转印后在大面积基板(转印目标基板)上形成。〔包含单晶Si的半导体器件〕在下面的实施方式中，说明成为元件的一例的微小晶体管的转印步骤。另外，如上述第I 第4实施方式那样，说明如下情况的例子使用Si基板作为底基板，使用玻璃基板作为转印目标基板。〈第5实施方式〉
在本实施方式中，使用IC制造所使用的一般的工艺在底基板上形成半导体元件(微小晶体管)。当然，本实施方式只不过示出一般的IC工艺的一例，本发明并不限定于此。图8是用于说明在Si基板上形成晶体管(元件)的主要步骤的截面图，图9是用于说明将形成于Si基板的半导体器件转印到玻璃基板的主要步骤的截面图。在本实施方式中，如图8的(a)所示，对Si基板100’进行热氧化，在表面形成50 IOOnm程度的热氧化膜101 (热氧化工序)。热氧化膜是使用一般的纵型炉或者横型炉以900 1000°C的温度进行I 3小时程度的热氧化而形成的。此外，在使用Si基板以外的基板作为底基板的情况下，可以用CVD法等形成氧化膜。接着，如图8的(b)所示，在热氧化膜101上利用光刻在规定区域上形成抗蚀剂图案102a，在Si基板100’上形成注入磷的n型的阱区域(下面称为“n_well”)106和注入硼的P型的阱区域(下面称为“p-welI ”) 107 (阱形成工序)。
并且,虽然未图示,但是使用一般的IC工艺所使用的LOCOS氧化来进行n-welI和p-well的元件分离。然后，为了调整NMOS、PMOS各自的阈值电压，根据需要将抗蚀剂作为掩模在n-well、p-well内的各沟道区域进行离子注入。例如,在注入能量为10 40keV、注入量为IXlO12 IX 1013/cm2程度的注入条件下注入硼离子。接着，如图8的(C)所示，在使栅极电极材料成膜或者溅射后，利用光刻图案化，形成厚度为200 400nm程度的栅极电极108 (栅极电极形成工序)。作为栅极电极108的材料，可以用CVD形成高浓度掺杂磷、硼的n+Poly栅极、p+Poly栅极的膜，而且可以通过溅射形成W、Mo、MoW等金属的膜。作为用于形成图案化的蚀刻方法可列举干式蚀刻，该干式蚀刻将使用CC14、BC13、SiCl4, Cl2等氯系的气体、SF6, CF4, NF3等氟系气体、以及Ar、O2等气体组合使用。接着，如图8的(d)所示，以覆盖n-wel 1106上的栅极电极108的方式形成抗蚀剂图案102b，将栅极电极108和抗蚀剂图案102b作为掩模注入低浓度的磷，在NMOS形成LDD区域109 (LDD区域形成工序)。即，以注入能量为10 40keV、注入量为I X IO13 I X IO14/cm2程度的条件注入磷。当然，在不需要LDD结构的情况下，LDD区域形成工序能省略。接着，在抗蚀剂图案102b剥离后，在Si基板100’的基板整个面形成厚度200 600nm程度的高温氧化膜等绝缘膜之后进行回蚀刻。由此，如图8的(e)所示，在栅极电极108的侧部自我调整地高精度地形成侧壁110(侧壁形成工序)。由侧壁110的宽度规定LDD区域109的长度。接着，以覆盖n-welll06上的栅极电极108和侧壁109的方式形成抗蚀剂图案102c。并且，如图8的(f)所示，将p-well 107上的栅极电极108和侧壁109、以及n-wel 1106上的抗蚀剂图案102c作为掩模注入高浓度的磷，在p_welll07上形成作为n+区域的源极/漏极区域111(源极/漏极区域形成工序)。另外，虽然未图示，但是将n-welll06上的栅极电极108和侧壁109、以及p-welll07上的抗蚀剂图案作为掩模注入高浓度的硼，在n-wel 1106上形成作为p+区域的源极/漏极区域111。g卩，以注入能量为20 lOOkeV、注入量为IXlO15 5 X IO15/cm2程度的条件将磷或者砷注入到n+区域，在p-welll07上形成n+区域的源极/漏极区域111。另外，以注入能量为20 lOOkeV、注入量为I X IO15 5X IO1Vcm2程度的条件将硼或者BF2注入到p+区域,在n-wel 1106上形成p+区域的源极/漏极区域111。
并且，如图9的(a)所示，针对Si基板100’使用CVD法在热氧化膜101的整个面形成层间绝缘膜112 (层间绝缘膜形成工序)。作为层间绝缘膜112，使用膜厚为50 200nm程度的SiNO膜、膜厚为200 600nm程度的TEOS膜、或者它们的层叠膜。然后，以温度800 900°C对Si基板100’进行I 2小时程度的活性化退火，使注入到源极/漏极区域的杂质离子活性化。接着，进行光刻和蚀刻，在层间绝缘膜112中形成接触孔。在此，用于形成接触孔的蚀刻方法采用使用了 Cl2等气体的干式蚀刻、使用了 HF等的湿式蚀刻。并且，利用溅射在层间绝缘膜112的整个面形成Al、AlSi, Ti、或 者它们的层叠膜等，通过接触孔取得在层间绝缘膜112上所形成的膜和源极/漏极区域111的接触。然后，进行光刻来图案化，由此如图9的(b)所示，形成厚度为400nm程度的源极/漏极电极113 (源极/漏极电极形成工序)。接着，如图9的(C)所示，针对Si基板100’，使用CVD法在层间绝缘膜112的整个面进一步形成层间绝缘膜114(层间绝缘膜再形成工序)。作为层间绝缘膜114，能使用膜厚为100 300nm程度的SiN膜、膜厚为200 600nm程度的TEOS膜、或者它们的层叠膜等。可以在形成SiN膜后以温度450度进行30 60分钟程度的氢烧结。在形成层间绝缘膜114后，利用CMP研磨层间绝缘膜114的表面进行平坦化(研磨工序)。对Si基板100’的背面也可以同时用CMP进行研磨以使得在后续工序的激光照射中激光不散射。接着，在层间绝缘膜114的整个面形成抗蚀剂图案102d，将该抗蚀剂图案102d作为掩模进行光刻和蚀刻。由此，处理至Si基板100’被蚀刻到规定深度，如图9的(d)所示，按每个晶体管进行分离(元件分离工序)。作为用于元件分离的蚀刻方法，Si的干式蚀刻可以组合使用CF4、SF6, NF3等氟系的气体、或者Cl2、HC1、BC13等氯系的气体、以及Ar、O2等气体。Si02、SiN的干式蚀刻只要组合使用CF4、CHF3> C2F6, H2, 02、Ar等气体即可。另外，可以组合湿式蚀刻等来进行，该湿式蚀刻使用HF、BHF、氢氟-硝酸、热磷酸等。接着，将Si基板100’整体灰化，使其浸溃于有机剥离液而除去表面的抗蚀剂图案102d，使层间绝缘膜114的表面露出。由此，得到在如图9的(e)所示的Si基板100’上形成微小的晶体管的Si底基板100。在此，为了区别Si基板100’和在该Si基板100’上形成微小的晶体管的Si基板，用Si基板100标记元件分离后的Si基板。接着，用与在上述第I 第4实施方式中说明的方法同样的方法形成玻璃基板200 (参照图3)。另外，Si基板100和玻璃基板200的表面处理、贴合工序、及其后面的激光照射工序、转印工序等与在上述第I实施方式中说明的相同(参照图10)。在此，如上所述，在形成微小的晶体管作为元件的情况下，在Si基板100中，在形成于其内部的改性层103的部分被分离，所以从Si基板主体分离的薄膜(单晶Si薄膜、底基板的一部分)与晶体管一起被转印到玻璃基板200。该转印后的底基板的一部分可以通过用干式蚀刻装置进行回蚀刻而除去。这样，能将在玻璃基板等大面积绝缘性基板上微细加工困难的亚微米级的微细的晶体管形成于大面积绝缘性基板上。〈第6实施方式〉在本实施方式中，对如下情况的例子进行说明当将Si基板上的微小的晶体管转印到玻璃基板时，为了使利用激光照射在Si基板的内部所形成的改性层的分离更容易，追加了在Si基板的内部预先形成强度比基板内的其它部分更弱的脆弱层的工序。在本实施方式中，接续如图9的(a)所示的层间绝缘膜112的形成工序，利用CMP研磨层间绝缘膜112的表面进行平坦化。接着，如图11的(a)所示，在Si基板100’的内部的规定深度注入或者掺杂氢离子而形成脆弱层104。作为氢离子注入或者掺杂的条件，例如在H+离子的情况下，只要以注入能量为150 250keV程度、注入量为IX IO16 IX IO1Vcm2的条件注入即可。另外，在包含H+、H2+、H3+等各种氢离子的情况下，只要以注入能量为150 250keV程度、注入量为2X IO1Vcm2 IXlO1Vcm2的条件进行离子掺杂即可。注入或者掺杂的氢离子层利用之后的热退火在Si基板100的内部形成脆弱层104(脆弱层形成工序)。关于上述规定的深度，通过考虑在后续工序中被转印到玻璃基板的薄膜的厚度来改变注入能量，能适当调整。该脆弱层形成工序可以在Si基板100’上形成热氧化膜101(图8的(a))后进行。 另外，脆弱层形成工序以后的步骤与上述第I 第5实施方式的说明相同。在此，当简单说明微小的晶体管的转印工序时，如图11的(b)所示，当针对贴合后的Si基板100和玻璃基板200从Si基板100的背面照射具有引起多光子吸收的波长的激光时，在Si基板100的内部的激光照射位置形成包含熔融处理区域(结晶结构周期性紊乱的非晶硅)的改性层103，以该改性层103作为起点产生裂纹、破裂。此时，预先利用氢离子注入而形成了脆弱层104，所以裂纹、破裂沿着脆弱层104发展，如图11的(c)所示，使Si基板100在脆弱层104的形成位置分离，使Si基板100和玻璃基板200分离。〈第7实施方式〉相对于上述第6实施方式,在本实施方式中说明取代脆弱层104而在Si基板100的内部预先形成光吸收层105的情况的例子。由于光吸收层105，当照射激光时，在光吸收层105容易引起通过这些能级的多光子吸收，形成结晶结构周期性更紊乱的非晶硅(熔融处理区域)，能形成容易剥离的改性层103。对于光吸收层105，能利用与上述第3实施方式中的光吸收层的形成工序相同的工序形成，所以省略详细的说明。另外，如上述第6实施方式中说明的那样，光吸收层105的形成工序可以在Si基板100’上形成热氧化膜101(图8的(a))后进行，而且可以在层间绝缘膜112的形成工序(图9的(a))后利用CMP研磨层间绝缘膜112的表面使其平坦化之后进行。此外，在研磨层间绝缘膜112的表面使其平坦化之后进行离子注入或者离子掺杂的情况下，为了更深地注入离子，优选比上述第3实施方式的条件进一步提高注入能量。例如在注入硼的情况下，以注入能量为150 300keV程度、注入量为IXlO1Vcm2以上的条件进行。另外，光吸收层的形成工序以后的步骤与上述第6实施方式的说明相同。S卩，当针对贴合后的Si基板100和玻璃基板200从Si基板100的背面照射具有多光子吸收波长的激光时，在Si基板100的内部的激光照射位置形成包含熔融处理区域(结晶结构周期性紊乱的非晶硅)的改性层103，产生裂纹、破裂。此时，预先利用硼等的离子注入形成了光吸收层105，所以吸收更多的激光，能形成具有结晶结构周期性更紊乱的非晶硅(熔融处理区域)的改性层103。因此，能将Si基板100和玻璃基板200更容易地分离。
〈第8实施方式〉在本实施方式中，对将Si基板100和玻璃基板200分离的方法进行说明。在此，除了将Si基板100和玻璃板200分离的步骤以外与上述第5 7实施方式相同。即，利用基于上述第5 7实施方式的任一方法形成Si基板100和玻璃基板200，经由针对Si基板100和玻璃基板200的表面处理、贴合工序以及激光照射工序形成容易剥离的改性层103。并且，在基于Si基板100和玻璃基板200的分离的晶体管的转印工序中，如图11所示，使用基于机械力的剥离或者叠层膜剥离方法将两基板分离。S卩，如图12的(a)所示，顶端锋利的刀片301从该基板的侧面接触利用激光照射工序形成改性层103的Si基板100。由此，用机械力使形成于改性层103的裂纹、破裂扩大，在改性层103的位置，与Si基板100上的包含Si基板材料的薄膜一起从Si基板100剥离在Si基板100上所形成的晶体管。 或者，如图12的(b)所示，在贴合后的Si基板100的背面贴附用于切割等的粘接片302作为叠层膜，同时剥落该粘接片302和Si基板100，由此在改性层103的位置，与Si基板100上的包含Si基板材料的薄膜一起从Si基板100剥离在Si基板100上所形成的
晶体管。这样，如上面的实施方式那样，能将Si基板(底基板)上的半导体器件分散配置地转印于大面积的玻璃基板(转印目标基板)。此外，在本发明中，当将元件从底基板转印到转印目标基板时，根据转印目标基板也有时需要粘接剂。例如，不使用粘接剂而能用分子间力向翘曲、弯曲、表面粗糙度(面粗糙度Ra)小的玻璃基板接合，但当成为翘曲、弯曲、表面粗糙度(面粗糙度Ra)大的塑料基板等时，以分子间力不接合，因此需要利用粘接剂等进行粘接。在该情况下，可以在平面扁平的转印目标基板中仅在元件所贴合的位置预先涂敷粘接剂，或者可以在形成岛图案的隆起部的转印目标基板中仅在隆起部上涂敷粘接剂。另外，本发明也能利用如下述的构成来实现。在本发明的半导体装置的制造方法中，优选所转印的上述一部分元件在上述第2基板上形成矩阵状的岛图案。根据上述方法，因为能将转印到转印目标基板上的转印对象的元件分散配置成矩阵状，所以能制造高性能、低成本的半导体装置。在上述半导体装置的制造方法中，优选上述第2基板的上述岛图案的间距是上述第I基板的上述岛图案的间距的整数倍。根据上述方法，因为转印目标的第2基板的岛图案的间距是第I基板的岛图案的整数倍，所以即使是以整数倍变更第2基板的岛图案的间距的情况(例如即使是间距从2倍变更为4倍的情况)，也只要仅变更第2基板的布局而使第I基板的岛图案的布局原样不变即可，能使转印对象与第2基板的转印位置对应地有效地分散配置。在上述半导体装置的制造方法中，优选上述激光的照射是一边沿着基板面扫描激光源或者沿着基板面扫描搭载有基板的工作台，一边针对上述底基板的规定位置进行的。根据上述方法，因为能针对具有比激光的光斑直径大的剥离面积的规定位置在整个面照射激光，所以能在整个面形成用于剥离的改性区域，能更可靠地进行改性区域的分离。
在上述半导体装置的制造方法中，优选在上述底基板的内部形成脆弱层，对该脆弱层照射上述激光。另外，脆弱层能通过将氢原子、氢分子、氢离子、以及惰性气体离子中的至少I种向上述底基板的内部进行离子注入或者离子掺杂而形成。在此，所谓上述脆弱层是指与底基板内的其它部分比较其强度更弱的层。根据上述方法，在底基板的内部，基于激光照射的改性区域沿着脆弱层形成，所以改性区域的分离更容易。在上述半导体装置的制造方法中，优选在上述底基板的内部形成光吸收层，对该光吸收层照射上述激光。另外，光吸收层能通过将硼、磷、砷、钾、铟、钛、钯、碳、硅、锑、锌、碲、以及镉中的任I种向底基板的内部进行离子注入或者离子掺杂而形成。在此，所谓上述光吸收层是指与底基板内的其它部分比较用于载流子跃迁的能级存在得多且更多地吸收光的层。根据上述方法，在底基板的内部，当照射激光时，能由光吸收层吸收更多的光，容易引起多光子吸收现象。因此，基于激光照射的改性更激烈，分离更 容易。在上述半导体装置的制造方法中，优选在将底基板的温度提高到室温以上的状态下进行激光照射。根据上述方法，通过将底基板的温度提高到室温以上，带隙变窄，能吸收更多的光。因此，容易引起多光子吸收现象，能形成更弱的结构的改性区域。在上述半导体装置的制造方法中，优选使用Nd:YAG激光、Nd:YV04激光、Nd:YLF激光、以及钛蓝宝石激光中的任一种。根据上述方法，上述列举的激光的波长长，因此针对UV光不透射的基板也能透射过基板的表面，利用多光子吸收现象在基板内部聚光，能形成结构弱的改性区域。在上述半导体装置的制造方法中，优选从底基板的侧面施加机械力，将要转印的上述一部分元件从上述第I基板分离。根据上述方法，利用外部的机械力，底基板内部的改性区域的分离更容易。在上述半导体装置的制造方法中，其特征在于，元件是半导体薄膜、半导体器件或者半导体器件的一部分。根据上述方法，转印半导体器件的一部分作为元件，所以能将形成中途的半导体器件半成品选择性地转印到转印目标基板，仅将在大面积基板上困难的微细加工在小面积基板上进行加工，对于加工精度的要求不高的加工，在转印上述元件(半导体器件的一部分)后还能形成于大面积基板上。在不需要微细加工的情况下，在将半导体薄膜作为元件转印到大面积基板后，能在大面积基板上一起进行加工。另外，在全部工序中需要微细加工的情况下，能将在小面积基板上完成的微细半导体器件作为元件转印到大面积基板上。由此，能根据加工精度加工半导体器件，所以能降低生产成本，并且能提高吞吐量。作为上述半导体器件，可列举发光元件、液晶控制元件、光电转换元件、压电元件、薄膜晶体管元件、薄膜二极管元件、电阻元件、开关元件、微小磁性元件、以及微小光学元件。另外，上述元件可以是单晶Si薄膜或者包含单晶Si的半导体器件。根据上述方法，能将单晶Si薄膜或者包含单晶Si的半导体器件选择性地向第2基板转印。在此，作为包含上述单晶Si的半导体器件可列举晶体管。
在上述半导体装置的制造方法中，优选以峰值功率密度为lX108W/cm2以上、且脉冲宽度为Ius以下的条件照射上述激光。更优选以峰值功率密度为lX10nW/cm2 lX1012W/cm2、且脉冲宽度为Ins 200ns的条件照射上述激光。根据上述方法，能在底基板内部稳定地形成包含裂纹的改性层、包含熔融处理区域的改性层等结构弱的改性层。另外，优选以峰值功率密度为lX108W/cm2以上、且脉冲宽度为Ins以下的条件照射上述激光。由此，能稳定地形成包含折射率变化区域的改性层。在上述半导体装置的制造方法中，优选使用硅基板、SOI基板、蓝宝石基板、GaN基板、以及GaAs基板中的任一种作为上述底基板。根据上述方法，能将晶体管、发电元件、发光元件等各种半导体器件分散地配置于第2基板上。在上述半导体装置的制造方法中，优选使用玻璃基板、塑料基板、以及与支撑基板 贴合的膜中的任一种作为构成上述第2基板的基板。根据上述方法，在柔软的基板上也能分散地配置元件。另外，在本发明的半导体装置中，优选上述元件是单晶Si薄膜、包含单晶Si的半导体器件或者半导体元件的一部分。本发明不限于上述的实施方式，能在权利要求所示的范围进行各种变更。S卩，将在权利要求所示的范围适当变更的技术手段组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。工业h的可利用件本发明应用于如下半导体装置的制造方法使在小的基板上制成的微小半导体元件分散并转印到大面积的基板。附图标记说明100 Si基板(底基板、第I基板)100”岛(隆起部)103 改性层104 脆弱层105 光吸收层108 栅极电极113 源极/漏极电极200 玻璃基板(转印目标基板、第2基板)200”岛(隆起部)301 刀片302 粘接片
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包含 在底基板上形成多个元件排列成的岛图案而形成第I基板的工序； 将上述第I基板和与上述第I基板不同的第2基板隔着上述多个元件的一部分贴合的工序；以及 针对在上述第I基板上所形成的多个元件中的上述一部分元件被形成的位置，照射具有引起多光子吸收的波长的激光，由此将上述一部分元件从上述第I基板分离而选择性地转印到上述第2基板上的工序。
2.根据权利要求I所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所转印的上述一部分元件在上述第2基板上形成矩阵状的岛图案。
3.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，上述第2基板的上述岛图案的间距是上述第I基板的上述岛图案的间距的整数倍。
4.根据权利要求I 3中的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，上述激光的照射是一边沿着基板面扫描激光源或者沿着基板面扫描搭载有基板的工作台，一边针对上述底基板的规定位置进行的。
5.根据权利要求I 4中的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在上述底基板的内部形成脆弱层，对该脆弱层照射上述激光。
6.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，将氢原子、氢分子、氢离子、以及惰性气体离子中的至少I种向上述第I基板的内部进行离子注入或者离子掺杂而形成上述脆弱层。
7.根据权利要求I 4中的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在上述底基板的内部形成光吸收层，对该光吸收层照射上述激光。
8.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，将硼、磷、砷、钾、铟、钛、钯、碳、硅、锑、锌、碲、以及镉中的任I种向上述底基板的内部进行离子注入或者离子掺杂而形成上述光吸收层。
9.根据权利要求I 8中的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在将上述底基板的温度提高到室温以上的状态下照射上述激光。
10.根据权利要求I 9中的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，上述激光是Nd: YAG激光、Nd: YV04激光、Nd: YLF激光、以及钛蓝宝石激光中的任一种。
11.根据权利要求I 10中的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，从上述底基板的侧面施加机械力，将要转印的上述一部分元件从上述第I基板分离。
12.根据权利要求I 11中的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，上述元件是半导体薄膜、半导体器件或者半导体器件的一部分。
13.根据权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，上述半导体器件是发光元件、液晶控制元件、光电转换元件、压电元件、薄膜晶体管元件、薄膜二极管元件、电阻元件、开关元件、微小磁性元件、微小光学元件。
14.根据权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，上述元件是单晶Si薄膜或者包含单晶Si的半导体器件。
15.根据权利要求I 14中的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在峰值功率密度为lX108W/cm2以上、且脉冲宽度为Iu s以下的条件下照射上述激光。
16.根据权利要求15所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在峰值功率密度为I X 10nff/cm2 IX 1012W/cm2、且脉冲宽度为Ins 200ns的条件下照射上述激光。
17.根据权利要求I 14中的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在峰值功率密度为lX108W/cm2以上、且脉冲宽度为Ins以下的条件下照射上述激光。
18.根据权利要求I 17中的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，使用硅基板、SOI基板、蓝宝石基板、GaN基板、以及GaAs基板中的任一种作为上述底基板。
19.根据权利要求I 18中的任一项所述的半导体装置的制造方法，使用玻璃基板、塑料基板、以及与支撑基板贴合的膜中的任一种作为构成上述第2基板的基板。
20.一种半导体装置，其特征在于，是在绝缘基板上转印元件而形成的半导体装置， 上述绝缘基板具有以规定的间隔排列的隆起部， 上述元件以其上面与上述隆起部相接、且其下面从上述隆起部离开的方式直接形成于上述隆起部。
21.根据权利要求20所述的半导体装置，其特征在于，上述元件是单晶Si薄膜、包含单晶Si的半导体器件或者半导体器件的一部分。
全文摘要
本发明提供不利用中间基板而从底基板(100)将单晶Si薄膜或者包含单晶Si的器件等元件选择性地转印到绝缘性基板的方法。对形成有元件的底基板(第1基板)(100)选择性地照射具有多光子吸收波长的激光，与要转印的一部分元件一起将与其对应的底基板(100)上的薄膜转印到转印目标基板(第2基板)(100)。
文档编号H01L27/12GK102754185SQ201080055250
公开日2012年10月24日 申请日期2010年10月18日 优先权日2009年12月11日
发明者三谷昌弘 申请人:夏普株式会社