专利名称：半导体装置的制造方法、显示装置的制造方法、半导体装置、半导体元件的制造方法以及 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置的制造方法、显示装置的制造方 法、半导体装置、半导体元件的制造方法以及半导体元件。更详细 地说，涉及一种包括将半导体元件转移到基板上的工序的半导体装 置的制造方法、显示装置的制造方法、半导体装置、半导体元件的 制造方法以及半导体元件。
背景技术：
半导体装置是具备利用半导体的电气特性的半导体元件等的 电子装置，广泛应用于例如音频设备、通信设备、计算机、家电设
备等中。其中，具备了具有MOS (Metal Oxide Semiconductor:金
属氧化物半导体)结构的电路元件、薄膜晶体管(TFT)等的半导 体装置，能够在液晶显示器等中实现显示装置的高精细化以及高速 运动图像显示。
近年来，将驱动电路和控制电路等的外围驱动电路等与像素部 一体形成在基板上而成的液晶显示器、所谓单片(monolithic)液 晶显示器(以下还称作"系统液晶")受到关注。通过这种系统液 晶，能够大幅度减少部件数量，并且能够减少组装工序、检查工序， 因此能够实现制造成本的减少以及可靠性的提高。
在这种系统液晶中，伴随着低功耗化、图像显示高精细化以及 高速化的要求，还要求外围驱动器电路的省空间化。具体地说，对 外围驱动器电路要求亚微米级(submicron order)的设计规则、即 集成电路(IC)水平的细微的图案精度。另外，从提高半导体层载 流子迁移率的观点出发，也要求半导体元件的细微化。
然而，不存在与玻璃基板对应来实现半导体元件细微化的步进 机(stepper)等技术，因此难以在玻璃基板上直接形成亚微米级的 高性能半导体元件。因而，使用通过细微加工制作半导体元件后将芯片化的半导体元件转移到玻璃基板上的方法作为在玻璃基板上 形成高性能半导体元件的方法。通过该方法，能够使半导体元件细 微化，并且该半导体元件和可制作在玻璃基板上的多晶硅薄膜晶体 管(TFT)等能够共存在玻璃基板上，因此能够形成期望的高速电 路。
然而，在这种情况下，为了在转移后劈开半导体元件中的单晶 硅层，需要在转移前向单晶硅层注入大量的氢离子或者氦。因而， 单晶硅层劈开后，需要进行用于除去半导体元件内残存的氢或者氦 并且使伴随着氢离子或氦的注入以及单晶硅层的劈开的晶格缺陷 恢复的热处理，因此工序变得复杂，这一点还有改善余地。
此外，公开了如下制造半导体元件的方法在单晶硅基板上形 成多晶硅层和钛层，由多晶硅层和钛形成硅化钛层后，在硅化钛层 上形成铝引线(例如参照专利文献1。)。由此，在单晶硅基板和铝 引线之间形成硅化钛层，因此能够实现半导体元件的低电阻化。
专利文献l:日本特开平3-55829号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于上述现状而完成的，其目的在于提供一种能够实 现半导体元件的细微化和低电阻化并且能够简化工序的半导体装 置的制造方法、显示装置的制造方法、半导体装置、半导体元件的 制造方法以及半导体元件。
用于解决问题的方案
本发明的发明人对能够实现半导体元件的细微化和低电阻化
并且能够简化工序的半导体装置的制造方法进行研究发现通过在
将半导体元件转移到基板上之前形成半导体元件中的硅层和金属 层，能够进行在转移后的基板上无法进行的硅层和金属层的细微加
工，因此能够实现半导体元件的细微化。另外还发现通过加热， 由构成硅层中的金属层侧部分的硅和构成金属层中的硅层侧部分 的金属会形成金属硅化物，由此硅层不会全部都变成金属硅化物，因此能够防止半导体元件的高电阻化，并且能实现半导体元件的低 电阻化。进而，还发现通过在将半导体元件转移到基板上后进行 用于形成金属硅化物的加热，还能够同时进行半导体元件内残存的 氢等的除去、伴随劈开硅层的晶格缺陷的恢复等，因此能够简化工 序。由此想到能够很好地解决上述问题而完成了本发明。
艮P，本发明是制造在基板上具有半导体元件的半导体装置的方 法，上述制造方法包括金属硅化物形成工序，该工序是将具有硅层 和金属层层叠结构的半导体元件转移到基板上，通过加热，由构成 硅层中的金属层侧部分的硅和构成金属层中的硅层侧部分的金属 形成金属硅化物。
本发明的半导体装置的制造方法是制造在基板上具有半导体 元件的半导体装置的方法。作为上述半导体元件，优选适合集成电 路化的电路元件，例如可举出硅元件、MOS二极管、MOS晶体管等
具有MOS构造的电路元件。作为半导体装置没有特殊限定，可举出
有源矩阵驱动方式的液晶显示装置、有机电致发光显示装置中安装 的有源矩阵基板等。半导体装置也可以在基板上具有半导体元件以
外的元件，例如也可以具有非晶硅薄膜晶体管(TFT)、多晶硅TFT 等。优选玻璃基板、塑料基板等绝缘基板作为基板。
上述制造方法包括金属硅化物形成工序，该工序是将具有硅层 和金属层层叠结构的半导体元件转移到基板上，通过加热，由构成 硅层中的金属层侧部分的硅和构成金属层中的硅层侧部分的金属 形成金属硅化物。由此，在将半导体元件转移到基板上之前，形成 半导体元件中的硅层和金属层，因此能够进行在转移后的基板上无 法实现的硅层和金属层等的细微加工，其结果是能够实现半导体元 件的细微化。即，能够将亚微米级的高性能半导体元件形成在玻璃 基板上等。另外，通过将半导体元件转移到基板上，能够使细微加 工的半导体元件与在基板上制作的非晶硅TFT、多晶硅TFT等共存 在基板上，因此能够在基板上形成高速电路。并且，构成金属层中 的硅层侧部分的金属不会浸润在硅层全体中，因此能够防止硅层全 体形成金属硅化物而引起的半导体元件高电阻化。并且，通过为了形成金属硅化物而进行的加热，还能够同时进行半导体元件内残存 的氢的除去、伴随着硅层劈开等的晶格缺陷的恢复等，因此能够减 少加热次数，其结果是能够简化工序。并且，通过在硅层和金属层 之间形成金属硅化物层，与直接连接硅层和金属层的方式相比，能 够降低硅层和金属层之间的界面的接触电阻。此外，可以是在半导 体元件被芯片化后转移到基板上，也可以是不被芯片化就转移到基 板上。
作为将上述半导体元件转移到基板上的方法，没有特殊限定， 例如可举出通过环氧系或者丙烯系粘接剂将半导体元件接合到基 板表面上的方法、通过SC-1处理使半导体元件和基板的两个表面活 化后接合其表面的方法等。另外，作为为了形成金属硅化物而进行
的加热方法，没有特殊限定，例如可举出使用炉等的炉退火法、RTA (Rapid Thermal Annealing: 快速热退火)法等。
作为构成上述硅层的材料，可举出非晶硅、多晶硅、连续粒界 结晶(CG)硅、单晶硅等，从细微化以及设备特性的观点出发优 选单晶硅。硅层可以具有单层结构，也可以具有层叠结构。在具有 层叠结构的情况下，各层可以由相同材料构成，也可以由相互不同 的材料构成。硅层的形状也可以是基板状，即，硅层也可以是硅基 板(单晶硅基板等)。
作为构成上述金属层的材料没有特殊限定，从低电阻化的观点 出发优选铝(Al)系金属，但是从防止由于加热由突起(hilock) 引起的短路、发生反应而造成高电阻化的观点出发，更优选熔点为 1200°C以上的高熔点金属，进一步优选熔点为140(TC以上的高熔点 金属。
本发明的半导体装置的制造方法作为必要工序而包括上述金 属硅化物形成工序，包括或不包括其它工序皆可，没有特殊限定。 此外，为了在将半导体元件转移到基板上后劈开半导体元件中的硅 层，本发明的半导体装置的制造方法优选包括在转移前向硅层中注 入大量氢离子或者氦的工序。
说明本发明的半导体装置的制造方法中的优选方式。作为上述金属层的优选方式，可举出具有从硅层侧按顺序层叠 第一金属层和第二金属层的结构的方式。即，上述金属硅化物形成 工序优选将具有硅层、第一金属层以及由与构成该第一金属层的第 一金属不同的第二金属构成的第二金属层按顺序层叠的结构的半 导体元件转移到基板上，通过加热，由构成硅层中的第一金属层侧 部分的硅和构成第一金属层的第一金属形成金属硅化物。在本说明 书中，"第一金属层"是指由通过为了形成金属硅化物而进行的加 热而与硅形成金属硅化物的金属(第一金属)构成的层。"第二金 属层"是指由通过为了形成金属硅化物而进行的加热而不与硅形成 金属硅化物的金属(第二金属)构成的层。由此，构成第一金属层 的第一金属全部形成金属硅化物，而构成第二金属层的第二金属没 有形成金属硅化物，因此通过调整第一金属层的膜厚，能够容易地 防止硅层全体形成金属硅化物而引起的半导体元件的高电阻化。
上述第一金属层可以具有单层结构，也可以具有层叠结构。在 具有层叠结构的情况下，各层可以由相同材料构成，也可以由相互 不同的材料构成，但是从获得匀质金属硅化物的观点出发，优选由 相同材料构成。
上述第二金属层由与第一金属层不同的金属构成。第二金属层 可以具有单层结构，也可以具有层叠结构。在具有层叠结构的情况 下，各层可以由相同材料构成，也可以由相互不同的材料构成。
作为具有上述硅层、第一金属层以及第二金属层按顺序层叠的 结构的半导体元件的形态没有特殊限定，例如可举出(1)具有硅 层、绝缘膜以及第二金属层按顺序层叠的结构，并在上述绝缘膜内 设置连接硅层和第二金属层的开口部，在上述开口部内形成第一金
属层的形态；(2)具有在硅层上层叠绝缘膜的结构，在上述绝缘膜 内设置开口部，在上述开口部内第一金属层以及第二金属层按顺序 层叠的形态。
上述第一金属层的膜厚优选为快要形成金属硅化物之前的硅 层膜厚的30%以下。当超过30%时，没有形成属硅化物的硅层膜厚 较少，存在连接被破坏从而无法接触的可能性。从同样的观点出发，上述第一金属层的膜厚更优选快要形成金属硅化物之前的硅层膜 厚的20%以下。
上述第一金属层优选由过渡金属构成，进一步优选由从由钛
(熔点1660°C)、钼(熔点2620°C)、鸽(熔点3400°C)、钽 (熔点2990°C)、钴(熔点1490°C)、镍(熔点1450°C)、钴 (熔点1770°C)以及铑(熔点1970°C)构成的组中选择的至少 一种金属构成。通过加热，能够容易地形成这些过渡金属与硅的金 属硅化物，因此能够容易地降低硅层与金属层的界面的接触电阻。 另外，这些过渡金属的熔点是140(TC以上，因此优点是即使通过为 了形成金属硅化物而进行的加热也不会造成突起、发生反应而高电 阻化。
此外，在金属硅化物中，硅化钛(TiSi2)是低电阻且热稳定 性良好，因此优选第一金属层由钛构成。另外，从处理容易性的观 点出发，优选第一金属层由镍构成，进一步优选由钴构成，特别优 选由钛构成。并且，上述第二金属层优选由氮化钛(熔点2950 。C)构成，从本发明的作用效果的观点出发，特别优选上述第一金 属层由钛构成，上述第二金属层由氮化钛构成。
上述基板优选应变点为65(TC以上的玻璃基板(以下也称作"高 应变点玻璃基板")。当低于65(TC时，在为了形成金属硅化物而进 行的加热中，不存在基板发生应变而在后续工序中无法定位的可能 性。此外，作为应变点的测量方法，可举出X线衍射、拉曼(Raman) 散射等。
在上述基板是高应变点玻璃基板等的情况下，优选通过70(TC 以下的加热来形成金属硅化物。当超过70(TC时，即使加热处理时 间较短，玻璃基板等也有可能变形。此外，在基板是耐热温度比高 应变点玻璃基板还高的基板(例如石英基板)的情况下，也可以通 过超过70(TC的加热来形成金属硅化物，但是从不使半导体元件的 特性恶化的观点出发，优选通过90(TC以下的加热来进行。此外， 优选通过60(TC以上的加热来形成金属硅化物。当低于60(TC时，存 在无法使其充分形成金属硅化物、或无法完成特性恢复的可能性。上述半导体装置的制造方法优选包括剥离层形成工序，该工序 在将半导体元件转移到基板上之前，从金属层侧向硅层中注入氢离 子或者氦来形成剥离层。在将半导体元件转移到基板上的情况下， 从强度等观点出发，通常使用厚度较大的硅层作为该半导体元件中 的硅层(硅基板等)。因而，通过在硅层中形成剥离层，使用该剥 离层劈开硅层，从而能够容易地将硅层薄膜化为恰当的膜厚。当在 半导体元件转移后进行上述剥离层形成工序时，需要构筑包括搬运
(handling)技术的其它工序，因此优选在半导体元件转移前进行 上述剥离层形成工序。另外，上述剥离层形成工序当要从与金属层 相反的一侧向硅层中注入氢离子或者氦时，因硅层的厚度、加速电 压等的关系而无法将剥离层形成在期望位置上，存在无法正确地调 整硅层膜厚的可能性，因此优选从金属层侧向硅层中注入氢离子或 者氦。
上述半导体装置的制造方法优选包括劈开工序，该工序是在形 成金属硅化物之前，使用剥离层来劈开硅层。由此，与后述的蚀刻 工序相结合，能够恰当地调整用于形成金属硅化物的硅层以及该硅 层中的沟道区域的膜厚。上述劈开工序只要在金属硅化物形成前进 行即可，可以在半导体元件转移前进行，也可以在半导体元件转移 后进行，但是为了防止转移半导体元件时的硅层破裂等，优选在半 导体元件转移后进行。即，上述半导体装置的制造方法优选在将半 导体元件转移到基板上后、形成金属硅化物之前，使用剥离层劈开 硅层。对于硅层的劈开方法没有特殊限制，优选加热。由此，通过 使剥离层内的氢或者氦气化膨胀，能够容易地进行硅层的劈开。另 外，在通过SC-1处理使半导体元件以及基板的两个表面活化后将其 表面接合的情况下，能够提高它们的接合强度。作为为了劈开硅层 而进行的加热方法，可举出RTA法、使用炉的炉退火法等。此外， 为了劈开硅层而进行的加热在500 65(TC下进行，因此通常不会引 起上述的金属硅化物化。
上述半导体装置的制造方法优选包括蚀刻工序，该工序是在形 成金属硅化物之前，对劈开后的硅层进行蚀刻。当想要仅用劈巧工序来进行硅层膜厚调整时，高浓度地注入了氢离子或者氦的剥离层 被形成在沟道区域附近，沟道区域中的氢离子或者氦浓度变高，因 此存在对半导体特性带来坏影响的可能性。即，由劈开以及蚀刻这 两个工序来调整硅层膜厚，则不会对半导体特性带来坏影响，能够 得到表面平坦的硅层。另外，能够更高精度地调整硅层的膜厚。作 为蚀刻法，可举出湿式蚀刻法、干式蚀刻法等，在使用湿式蚀刻法 的情况下，蚀刻速率慢，另外存在损坏作为转移目的地的基板的可 能性，并且还另外需要用于对形成在基板上的其它元件进行掩模遮 挡的工序，因此优选使用干式蚀刻。
此外，当在转移半导体元件前进行劈开工序以及蚀刻工序时， 转移时的硅层膜厚小，发生破裂的可能性变高。因而，上述半导体 装置的制造方法更优选是在转移半导体元件后、形成金属硅化物之 前进行劈开工序和蚀刻工序。
本发明也是使用上述半导体装置的制造方法的显示装置的制 造方法。根据本发明的半导体装置的制造方法，能够实现半导体元 件的细微化以及低电阻化，并且能够简化工序，因此能够提供一种 实现低功耗化、图像显示的高精细化以及高速化的显示装置。显示 装置没有特殊限定，例如可举出便携电话、便携信息终端等移动设 备、系统液晶、电子纸等。
本发明还是使用上述半导体装置的制造方法来制造的半导体 装置。通过本发明的半导体装置的制造方法，能够实现半导体元件 的细微化和低电阻化，并且能够简化工序，因此能够提供一种实现 低功耗化、高速化以及低成本化的半导体装置。
本发明的半导体装置只要是在基板上具有半导体元件的装置 即可，没有特别限定。本发明的半导体装置的结构没有特别限定， 但该半导体装置是使用本发明的半导体装置的制造方法来制造的， 因此该半导体装置中的半导体元件通常具有硅层、金属硅化物层以 及金属层按顺序层叠的结构，上述硅层的上表面一部分的截面形状 是凹状，上述金属硅化物层配置在硅层上表面的凹状的凹部上。通 过这种半导体装置，能够降低硅层和金属层之间的接触电阻。本发明还是具有硅层和金属层层叠构造的半导体元件的制造 方法，上述制造方法包括金属硅化物形成工序，通过加热，由构成 硅层中的金属层侧部分的硅和构成金属层中的硅层侧部分的金属 形成金属硅化物。由此，通过在硅层和金属层之间形成金属硅化物 层，能够降低硅层和金属层之间的界面的接触电阻。另外，构成金 属层中的硅层侧部分的金属不会浸润在硅层全体中，因此能够防止 硅层全体形成金属硅化物而引起的半导体元件高电阻化。此外，作 为上述半导体元件，优选适合集成电路化的电路元件，例如可举出
硅元件、MOS二极管、MOS晶体管等具有MOS构造的电路元件。
本发明的半导体元件的制造方法只要作为必要工序而包括上 述金属硅化物形成工序即可，包括或不包括其它工序皆可，没有特 殊限定。
说明本发明的半导体元件的制造方法中的优选方式。此外，本 发明的半导体元件的制造方法中的优选方式，根据与相对应的本发 明的半导体装置的制造方法中的优选方式相同的原理，达到作用效 果。
上述金属硅化物形成工序优选将具有硅层、第一金属层以及由 与构成该第一金属层的第一金属不同的第二金属构成的第二金属 层按顺序层叠的结构的半导体元件转移到基板上，通过加热，由构 成硅层中的第一金属层侧部分的硅和构成第一金属层的第一金属 形成金属硅化物。
上述第一金属层的膜厚优选快要形成金属硅化物之前的硅层
膜厚的30%以下。
上述第一金属层的膜厚优选快要形成金属硅化物之前的硅层 膜厚的20%以下。
上述第一金属层优选由从由钛、钼、钨、钽、钴、镍、铂以及 铑构成的组中选择的至少一种金属构成。
上述第一金属层优选由钛构成，上述第二金属层优选由氮化钛 构成。
上述半导体元件的制造方法优选包括剥离层形成工序，在形成金属硅化物之前，从金属层侧向硅层中注入氢离子或者氦来形成 剥离层；以及劈开工序，使用该剥离层来劈开硅层。
上述半导体元件的制造方法优选包括蚀刻工序，该工序在形成 金属硅化物之前，对劈开后的硅层进行蚀刻。
本发明还是使用上述半导体元件的制造方法所制造的半导体 元件。通过本发明的半导体元件的制造方法，能够提供一种能实现 半导体元件的低电阻化、并且实现低功耗化以及高速化的半导体元 件。
没有特别限定本发明的半导体元件的结构，由于是使用本发明 的半导体元件的制造方法所制造的半导体元件，因此通常具有硅 层、金属硅化物层以及金属层按顺序层叠的结构，上述硅层的上表 面一部分的截面形状是凹状，上述金属硅化物层配置在硅层上表面 的凹状的凹部上。通过这种半导体元件，能够降低硅层和金属层之 间的接触电阻。 发明效果
通过本发明的半导体装置的制造方法，能够实现半导体元件的 细微化和低电阻化，并且能够实现制造工序的简化。
图l-l是示出与实施方式l有关的热氧化膜形成工序的截面示 意图。
图1-2是示出与实施方式1有关的P阱区域形成工序的截面示意图。
图l-3是示出与实施方式l有关的LOCOS氧化膜形成工序的截
面示意图。
图l-4是示出与实施方式l有关的栅极氧化膜的形成工序的截 面示意图。
图1-5是示出与实施方式1有关的栅极电极形成工序的截面示 意图。
图1-6是示出与实施方式1有关的N型高浓度杂质区域形成工序的截面示意图。
图l-7是示出与实施方式l有关的层间绝缘膜形成工序的截面
示意图。
图1-8是示出与实施方式1有关的氢注入工序的截面示意图。 图l-9是示出与实施方式l有关的接触孔形成工序的截面示意图。
图1-10是示出与实施方式1有关的钛层和氮化钛层形成工序的 截面示意图。
图1-11是示出与实施方式l有关的四乙氧基硅烷 (Tetraethoxysilane)膜形成工序的截面示意图。
图2是示出转移与实施方式1有关的单晶硅芯片的基板的截面 示意图。
图3-l是示出与实施方式l有关的单晶硅芯片转移工序的截面 示意图。
图3-2是示出与实施方式l有关的体硅(bulk silicon)剥离工序 (单晶硅基板的劈开工序)的截面示意图。
图3-3是示出与实施方式l有关的单晶硅基板蚀刻工序的截面 示意图。
图3-4是示出与实施方式l有关的硅化钛形成工序的截面示意图。
图3-5是示出与实施方式l有关的层间绝缘膜形成工序、接触孔 形成工序、以及引线形成工序的截面示意图。
附图标记说明
1:单晶硅基板；2:热氧化膜；4: P阱区域(加点的部分)；5: 氮化硅膜；6: LOCOS氧化膜；7:栅极氧化膜；8:栅极电极(多 晶硅层)；9:硼；10:单晶硅层；10s、 10d: N型高浓度杂质区域； 10c: P型沟道区域(加点的部分)；14:层间绝缘膜；16:磷；17: 氢注入区域(剥离层)；19g:栅极接触孔；19s:源极接触孔；19d: 漏极接触孔；20g:栅极引线；20s:源极电极引线；20d:漏极电 极引线；21:四乙氧基硅烷膜；24:氢离子；27:硅化钛层(加斜线的部分)；30:钛层(第l金属层)；31:氮化钛层(第二金属层); 40:玻璃基板；41:氮化硅膜；42:氧化硅膜；43:多晶硅层；43c: 沟道区域；43d:漏极区域；43s:源极区域；44:栅极绝缘膜；45: 栅极电极；53a 53c:引线；100:单晶硅芯片(半导体元件)；300: 多晶硅TFT。
具体实施例方式
下面通过揭示实施方式来进一步详细说明本发明，但是本发明 并非仅限定于这些实施方式。 实施方式l
图1-1 图1-11、图2以及图3-1~图3-5是示出与实施方式1有关的
半导体装置的制造工序的截面示意图。
下面按(1)单晶硅元件(半导体元件)的制作(图1-1 图1-11)、
(2)转移芯片化后的单晶硅元件的基板的制作(图2)以及(3) 半导体装置的制作(图3-l 图3-5)的顺序进行说明。 (1)单晶硅元件的制作(图1-1 图1-11)
首先，如图l-l所示，使用快速氧化法等在单晶硅基板(单晶 硅晶片)l上形成热氧化膜2。
然后，如图l-2所示，使用离子注入法、离子掺杂法等，向单 晶硅基板1的内部离子注入硼9。然后，通过进行热处理使离子注入 的硼9扩散并活化，从而形成P阱区域4。
然后，如图l-3所示，使用等离子化学气相成长(CVD)法等， 在热氧化膜2上形成氮化硅(SiNx)膜5的图案后，将SiNj莫5作为 掩模进行选择氧化(Local Oxidation Of Silicon: LOCOS，硅的局 部氧化)，由此形成LOCOS氧化膜6。
然后，如图l-4所示，通过蚀刻来除去SiNj莫5和热氧化膜2后， 使用热氧化法等形成栅极氧化膜7。
然后，如图l-5所示，使用多晶硅(p-Si)形成栅极电极8的图 案。此外，栅极电极8的膜厚是300nm。
然后，如图l-6所示，使用离子注入法、离子掺杂法等，将栅极电极8作为掩模在P阱区域4中掺杂磷16，形成N型高浓度杂质区
域10s和10d。
然后，如图l-7所示，使用等离子CVD法等，使由SiC^等构成 的层间绝缘膜14成膜后，通过化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization: CMP)使层间绝缘膜14的表面平坦。
然后，如图l-8所示，使用离子注入法等通过层间绝缘膜14对 单晶硅基板1注入氢离子24。由此，如图l-9所示，在P阱区域4内形 成氢注入区域17。
然后，如图l-9所示，使用干式蚀刻法等，在层间绝缘膜14上 形成栅极接触孔19g、源极接触孔19s以及漏极接触孔19d。其后， 使用溅射法等按顺序使钛(Ti)膜和氮化钛(TiN)膜成膜。此外， Ti膜的膜厚设为30nm， TiN膜的膜厚设为500nm 。另外，Ti膜以及 TiN膜的成膜方法不限定于溅射法，例如也可举出CVD法等。
然后，在TiN膜上涂布光致抗蚀剂并曝光形成图案后，通过干 式蚀刻形成TiN膜和Ti膜的图案，由此，如图1-10所示，形成Ti层(第 一金属层)30以及TiN层(第二金属层)31。由此，能得到栅极引 线20g、源极电极引线20s以及漏极电极引线20d。
然后，如图l-ll所示，使用等离子CVD法，使四乙氧基硅烷 (TEOS)膜21成膜后，通过CMP使表面平坦。
然后，将单晶硅元件芯片化为期望的尺寸。
(2) 转移芯片化的单晶硅元件的基板的制作(图2) 如图2所示，在要转移芯片化的单晶硅元件(单晶硅芯片)的
玻璃基板40上，形成多晶硅(p-Si) TFT 300。另外，对要转移单 晶硅芯片的区域进行蚀刻露出玻璃基板40的表面。此时，也可以将 Si02膜42形成到转移单晶硅芯片的区域为止，由此替代玻璃基板40 的表面而露出Si02膜42的表面。此外，在本实施方式中，使用应变 点为65(TC的高应变点玻璃基板作为玻璃基板40。由此，能够防止 玻璃基板40在转移后的热处理中发生变形而无法在后面工序中定 位的情况。
(3) 半导体装置的制作(图3-l 图3-5)然后，如图3-l所示，除去单晶硅芯片100中的TEOS膜21以及 玻璃基板40两者表面的有机物，通过SC-1将表面活化后，使单晶硅 芯片100接着在玻璃基板40的表面。
然后，如图3-2所示，使用RTA法进行630。C的热处理，由此从 单晶硅基板1剥离位于氢注入区域17上的体单晶硅(单晶硅基板l 的劈开)。通过进行热处理使氢注入区域17内的氢气化膨胀，因此 能够容易地劈开硅层。另外，能够提高单晶硅芯片100的TEOS膜21 和玻璃基板40的表面之间的接合强度。其后，如图3-3所示，使用 四氟化碳(CF4)和氧气(02)的混合气作为蚀刻气体，对单晶硅 基板l进行干式蚀刻直到LOCOS氧化膜6的高度以下。由此，将由N 型高浓度杂质区域10s、 lOd以及P型沟道区域lOc构成的单晶硅层lO 的膜厚设为150nm。
然后，使用炉退火法或者RTA法，在68(TC下对转移单晶硅芯 片100的玻璃基板进行热处理。由此，如图3-4所示，能够由构成Ti 层30的钛、构成单晶硅层10中的Ti层30侧的部分的硅以及构成栅极 电极(多晶硅层)8中的Ti层30侧的部分的硅分别形成硅化钛层(金 属硅化物层)27。另外，由此能够除去单晶硅芯片100中剩余的氢， 并且能够恢复伴随氢离子注入以及单晶硅基板l的劈开所引起的晶 格缺陷，因此能够改善单晶硅芯片100的特性。
最后，如图3-5所示，使层间绝缘膜50成膜后形成接触孔，使 引线金属成膜、形成图案、进行蚀刻，由此形成引线53a 53c。
通过与本实施方式有关的制造工序，在将单晶硅芯片100转移 到玻璃基板40上之前进行单晶硅元件的制作(单晶硅基板l的加工、 Ti层30和TiN层31的形成以及接触孔19g、 19s和19d的形成等)，因 此能够进行在转移后的玻璃基板40上无法进行的单晶硅层10、 Ti 层30、 TiN层31以及接触孔19g、 19s和19d等的细微加工，其结果是 能够进行单晶硅芯片100的细微化。另外，通过进行将单晶硅芯片 100转移到玻璃基板40上的工序，能够使进行了细微加工的单晶硅 芯片100与多晶硅TFT 300 —起共存在玻璃基板40上，因此能够在玻 璃基板40上形成高速电路。另外，通过进行硅化钛形成工序在N型高浓度杂质区域10s、 10d和TiN层31之间以及栅极电极8和TiN层31之间形成硅化钛层27， 因此与直接连接N型高浓度杂质区域10s、10d和TiN层31的方式以及 直接连接栅极电极8和TiN层31的方式相比，能够降低接触电阻。并 且，在硅化钛形成工序中，构成TiN层31的TiN不与硅形成金属硅化 物，对膜厚为30nm (单晶硅层膜厚的20%)的Ti层30仅消耗膜厚约 为70nm的单晶硅层，剩下约为80nm的单晶硅层(参照下述表1。)， 因此能够防止栅极引线20g、源极电极引线20s以及漏极电极引线 20d之间连接部分的全体形成金属硅化物而引起的高电阻化。
而且，在将单晶硅芯片100转移到玻璃基板40上后进行硅化钛 形成工序，因此通过用于形成硅化钛的热处理，还能够同时进行单 晶硅芯片100内残存的氢的除去、伴随单晶硅基板l的劈开等引起的 晶格缺陷的恢复等，能够减少热处理次数，因此能够实现制造工序 的简化。
并且，栅极引线20g、源极电极引线20s以及漏极电极引线20d 是由熔点比铝(熔点660.4°C)高的Ti ( 1660°C)以及TiN (熔点 2950°C)所构成，因此能够防止转移后的热处理中的突起(hilock) 所引起的短路、发生反应而电阻变高的情况。
实施方式2
本实施方式除了使蚀刻到LOCOS氧化膜6的高度以下后的单晶 硅层10的膜厚(快要形成金属硅化物之前的单晶硅层的膜厚)为 80nm、用膜厚为20nm (单晶硅层膜厚的25%)的Ti层替代膜厚为 30nm的Ti层30之外，与实施方式l相同。对膜厚为20nm的Ti层仅消 耗膜厚约为46nm的单晶硅层，因此剩下膜厚约为34nm的单晶硅层。
因而，通过本实施方式能够得到与实施方式l相同的作用效果。
实施方式3
本实施方式除了用膜厚为20nm(单晶硅层膜厚的13n/。)的钴(熔 点1490°C )层替代膜厚为30nm的Ti层30之外，与实施方式l相同。 对膜厚为20nm的钴层仅消耗膜厚约为70nm的单晶硅层，因此剩下 膜厚约为80nm的单晶硅层。因而，通过本实施方式能够得到与实施方式l相同的作用效果。 实施方式4
本实施方式除了使蚀刻到LOCOS氧化膜6的高度以下后的单晶 硅层10的膜厚(快要形成金属硅化物之前的单晶硅层的膜厚)为 100nm以及用膜厚为20nm(单晶硅层膜厚的20。/。)的镍(熔点1450 °C)层替代膜厚为30nm的Ti层30之外，与实施方式l相同。对膜厚 为20nm的镍层仅消耗膜厚约为40nm的单晶硅层，因此剩下膜厚约 为60nm的单晶硅层。
因而，根据实施方式能够得到与实施方式l相同的作用效果。
实施方式5
本实施方式除了使蚀刻到LOCOS氧化膜6的高度以下后的单晶 硅层10的膜厚(快要形成金属硅化物之前的单晶硅层的膜厚)为 650nm、用膜厚为20nm (单晶硅层膜厚的8% )的钴层替代膜厚为 30nm的Ti层30以及使TiN层31的膜厚为800nm之外，与实施方式l相 同。对膜厚为20nm的钴层仅消耗膜厚为182nm的单晶硅层，因此剩 下膜厚为468nm的单晶硅层。
因而，通过本实施方式能够得到与实施方式l相同的作用效果。
实施方式6
本实施方式除了使蚀刻到LOCOS氧化膜6的高度以下后的单晶 硅层10的膜厚(快要形成金属硅化物之前的单晶硅层的膜厚)为 300nm、用膜厚为15nm (单晶硅层膜厚的5% )的钴层替代膜厚为 30nm的Ti层30以及使TiN层31的膜厚为600nm之外，与实施方式l相 同。对膜厚为15mn的钴层仅消耗膜厚为54nm的单晶硅层，因此剩 下膜厚为246nm的单晶硅层。
因而，通过本实施方式能够得到与实施方式l相同的作用效果。
实施方式7
本实施方式除了使蚀刻到LOCOS氧化膜6的高度以下后的单晶 硅层10的膜厚(快要形成金属硅化物之前的单晶硅层的膜厚)为 700nm、用膜厚为60nm (单晶硅层膜厚的9%)的钨(熔点3400 °C)层替代膜厚为30nm的Ti层30、以及使TiN层3 1的膜厚为900nm之外，与实施方式l相同。对膜厚为60nm的钨层仅消耗膜厚为152nm 的单晶硅层，因此剩下膜厚为548nm的单晶硅层。因而，通过本实施方式能够得到与实施方式l相同的作用效果。实施方式8本实施方式除了使蚀刻到L0C0S氧化膜6的高度以下后的单晶 硅层10的膜厚(快要形成金属硅化物之前的单晶硅层的膜厚)为 85nm、用膜厚为25nm的镍层(单晶硅层膜厚的29%)替代膜厚为 30nm的Ti层30以及使TiN层31的膜厚为500nm之外，与实施方式l相 同。对膜厚为25nm的镍层仅消耗膜厚为46nm的单晶硅层，因此剩 下膜厚为39nm的单晶硅层。因而，通过本实施方式能够得到与实施方式l相同的作用效果。 此外，本申请以2007年1月10日申请的日本专利申请2007-2821 号为基础，主张基于巴黎公约和进入国家的法律的优先权。该申请 的全部内容被引用到本申请中作为参照。
权利要求
1. 一种半导体装置的制造方法，是制造在基板上具有半导体元件的半导体装置的方法，其特征在于该制造方法包括如下的金属硅化物形成工序将具有硅层和金属层层叠结构的半导体元件转移到基板上，通过加热，由构成硅层中的金属层侧部分的硅和构成金属层中的硅层侧部分的金属形成金属硅化物。
2. 根据权利要求l所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 前述金属硅化物形成工序是将具有硅层、第一金属层以及由与构成该第一金属层的第一金属不同的第二金属构成的第二金属层 按顺序层叠的结构的半导体元件转移到基板上，通过加热，由构成 硅层中的第一金属层侧部分的硅和构成第一金属层的第一金属形 成金属硅化物。
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 前述第一金属层的膜厚是快要形成金属硅化物之前的硅层膜厚的30%以下。
4. 根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 前述第一金属层的膜厚是快要形成金属硅化物之前的硅层膜厚的20%以下。
5. 根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于前述第一金属层由从由钛、钼、钨、钽、钴、镍、铂以及铑构 成的组中选择的至少一种金属构成。
6. 根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于前述第一金属层由钛构成， 前述第二金属层由氮化钛构成。
7. 根据权利要求l所述的半导体装置的制造方法，其特征在于前述基板是应变点为65(TC以上的玻璃基板。
8. 根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于前述金属硅化物的形成是通过700'C以下的加热来进行的。
9. 根据权利要求l所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 前述半导体装置的制造方法包括如下的剥离层形成工序在将半导体元件转移到基板上之前，从金属层侧向硅层中注入氢离子或 者氦来形成剥离层。
10. 根据权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其特征在于前述半导体装置的制造方法包括如下的劈开工序在形成金属 硅化物之前，使用剥离层劈开硅层。
11. 根据权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征在于前述半导体装置的制造方法包括如下的蚀刻工序在形成金属硅化物之前，对劈开后的硅层进行蚀刻。
12.一种显示装置的制造方法，其特征在于使用权利要求1～11中任一项所述的半导体装置的制造方法。
13.一种半导体装置，其特征在于该半导体装置是使用权利要求1 11中任一项所述的半导体装 置的制造方法来制造的。
14. 一种半导体元件的制造方法，该半导体元件具有硅层和金 属层层叠的结构，该半导体元件的制造方法的特征在于该制造方法包括如下的金属硅化物形成工序通过加热，由构 成硅层中的金属层侧部分的硅和构成金属层中的硅层侧部分的金 属形成金属硅化物。
15. —种半导体元件，其特征在于该半导体元件是使用权利要求14所述的半导体元件的制造方 法来制造的。
全文摘要
本发明提供一种能够实现半导体元件的细微化和低电阻化并且能够简化工序的半导体装置的制造方法、显示装置的制造方法、半导体装置、半导体元件的制造方法以及半导体元件。本发明的半导体装置的制造方法是制造在基板上具有半导体元件的半导体装置的方法，上述制造方法包括金属硅化物形成工序，该工序将具有硅层和金属层层叠结构的半导体元件转移到基板上，通过加热，由构成硅层中的金属层侧部分的硅和构成金属层中的硅层侧部分的金属形成金属硅化物。
文档编号H01L21/336GK101523581SQ20078003664
公开日2009年9月2日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年1月10日
发明者守口正生, 富安一秀, 德鲁斯·史蒂芬·罗伊, 福岛康守, 竹井美智子, 高藤裕 申请人:夏普株式会社