的表面的方法等。另外，在对衬底(或半导体装置)附加识别号码的情况等下，可以使用激光打标器进行印字。当利用该技术形成凹部或凸部时，可以不增大制造成本的同时形成上述不贴合的区域，所以是优选的。
[0054]此外，只要能够形成不贴合的区域，不限定于形成凹部或凸部。例如，通过调整贴合时的压力(被施加到支撑衬底和单晶半导体衬底的压力)来可以形成支撑衬底100和单晶半导体衬底110不贴合的区域。此时，优选将贴合时的压力设定为20N/cm2以上。通过将贴合时的压力设定为20N/cm2以上，可以适当地形成不贴合的区域。
[0055]另外，上述不贴合的区域的面积优选为1.0mm2以上。由此，可以有效地抑制要形成的半导体层表面的粗糙。此外，通过将不贴合的区域的面积形成为25_2以上，可以进一步发挥其效果。
[0056]另外，在本实施方式中，在对应于单晶半导体衬底的边缘部的区域中形成不贴合的区域，但是所公开的本发明不局限于此。在将不贴合的区域设置在对应于单晶半导体衬底的边缘部的区域中的时候，例如优选设置在单晶半导体衬底的角部。像这样，通过将不贴合的区域设置在角部并从该角部进展贴合，可以进一步提高抑制半导体层表面的粗糙的效果O
[0057]形成在离单晶半导体衬底110的表面有预定的深度处的脆化区112通过对单晶半导体衬底110照射具有由加速的动能的氢等离子来可以形成。
[0058]作为形成脆弱区112的区域的深度，可以根据离子的动能、质量和电荷、离子的入射角等来调节。此外，在与离子的平均侵入深度大略相同深度的区域中形成脆弱区112。由此，根据添加离子的深度，调节从单晶半导体衬底110分离的单晶半导体层的厚度。例如，将平均侵入深度调节为使单晶半导体层的厚度为1nm以上且500nm以下，优选为50nm以上且200nm以下左右，即可。
[0059]可以使用离子掺杂装置或离子注入装置进行上述离子照射处理。作为离子掺杂装置的典型例子，有将使工艺气体等离子体激发而产生的所有离子种照射到被处理体的非质量分离型的装置。在该装置中，其不对等离子体中的离子种进行质量分离而将它照射到被处理体。针对于此，离子注入装置是质量分离型的装置。在离子注入装置中，对等离子体中的离子种进行质量分离，并将某个特定的质量的离子种照射到被处理体。
[0060]在本实施方式中，说明使用离子掺杂装置将氢添加到单晶半导体衬底110的例子。作为源气体，使用包含氢的气体。至于照射的离子，优选提高H3+的比例。具体而言，相对于H+、H:、H3+的总量，H3+的比例为50%以上(更优选为80%以上)。通过提高H 3+的比例，可以提高离子照射的效率。
[0061]另外，要添加的离子不局限于氢。也可以添加氦等离子。此外，要添加的离子不局限于一种，也可以添加多种离子。例如，当使用离子掺杂装置同时照射氢和氦时，与在不同的工序中照射氢和氦时相比，可以减少步骤数量，并且可以进一步抑制后面形成的单晶半导体层表面的粗糙。
[0062]此外，可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等的绝缘层的单层或叠层形成绝缘层114。可以通过热氧化法、CVD法、溅射法等形成这些膜。
[0063]注意，在本说明书中，氧氮化物指的是在其组成上氧含量(原子数)多于氮含量的物质，例如氧氮化硅包含:50原子％以上且70原子％以下的氧；0.5原子％以上且15原子％以下的氮；25原子％以上且35原子％以下的娃；以及0.1原子％以上且10原子％以下的氢。此外，氮氧化物指的是在其组成上氮含量(原子数)多于氧含量的物质，例如氮氧化硅包含:5原子％以上且30原子％以下的氧；20原子％以上且55原子％以下的氮；25原子％以上且35原子％以下的硅；以及10原子％以上且30原子％以下的氢。但是，上述范围是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，结构元素的含有比率的总和不超过100原子％。
[0064]使支撑衬底100和单晶半导体衬底110隔着绝缘层114粘合，然后对支撑衬底100或单晶半导体衬底110的一处施加lN/cm2以上且500N/cm2以下的压力来进行贴合(参照图1D)。当施加压力时，从该部分起开始支撑衬底100和绝缘层114的接合，并自发地形成接合，而使接合扩展于整个面。该接合工序利用范德华力和氢键作用，可以在常温下进行。
[0065]另外，优选使贴合从上述不贴合的区域开始进展。当然，当使贴合从上述不贴合的区域以外的区域开始进展时也可以获得一定程度的效果，但是当使贴合从上述不贴合的区域开始进展时可以进一步有效地抑制表面的粗糙。
[0066]另外，在贴合支撑衬底100和单晶半导体衬底110之前，优选对贴合的表面进行表面处理。通过进行表面处理，可以提高单晶半导体衬底110和支撑衬底100的接合界面的接合强度。
[0067]作为表面处理，可以举出湿处理、干处理或湿处理和干处理的组合。也可以组合不同的湿处理或不同的干处理而进行表面处理。
[0068]作为湿处理，可以举出使用臭氧水的臭氧处理(臭氧水清洗)、兆频超声波清洗或二流体清洗(将纯水和添加有氢的水等的功能性水与氮等的载流子气体一起喷射的方法)等。作为干处理，可以举出紫外线处理、臭氧处理、等离子体处理、偏压施加等离子体处理或自由基处理等。通过对被处理体(单晶半导体衬底、形成在单晶半导体衬底上的绝缘层、支撑衬底或形成在支撑衬底上的绝缘层)进行上述那样的表面处理来发挥提高被处理体表面的亲水性及清洁性的效果。其结果是，可以提高衬底之间的接合强度。
[0069]湿处理对去除附着到被处理体表面的大的尘肩等有效。而干处理对去除或分解附着到被处理体表面的有机物等的小的尘肩有效。在此，当在对被处理体进行紫外线处理等的干处理之后进行清洗等的湿处理时，可以使被处理体表面清洁化及亲水化，并能抑制被处理体表面的水印(water mark)的产生，所以是优选的。
[0070]此外，作为干处理，优选进行使用臭氧或单态氧等的处于活性状态的氧的表面处理。借助于臭氧或单态氧等的处于活性状态的氧，可以有效地去除或分解附着到被处理体表面的有机物。另外，通过对于臭氧或单态氧等的处于活性状态的氧组合利用包括紫外线中的低于200nm的波长的光的处理，可以更有效地去除附着到被处理体表面的有机物。下面进行具体的说明。
[0071]例如，通过在包含氧的气氛下照射紫外线，进行被处理体的表面处理。通过在包含氧的气氛下照射包括紫外线中的低于200nm的波长的光和包括紫外线中的200nm以上的波长的光，可以生成臭氧和单态氧。此外，通过照射包括紫外线中的低于180nm的波长的光，可以生成臭氧和单态氧。
[0072]示出通过在包含氧的气氛下照射包括低于200nm的波长的紫外光及包括200nm以上的波长的紫外光，来发生的反应的例子。
[0073]02+hv ( λ jnm) — O (3P)+O(3P)...(I)
[0074]O (3P) +02— O3...(2)
[0075]03+hv ( λ 2nm) — 0 (1D) +O2 …(3)
[0076]在上述反应式(I)中，通过在包含氧(O2)的气氛下照射包括低于200nm的波长Uinm)的光(hv)，生成基态的氧原子(0(3P))。接着，在反应式(2)中，基态的氧原子(O(3P))和氧(O2)起反应而生成臭氧(O3)。而且，通过在反应式(3)中，在包含所生成的臭氧(O3)的气氛下照射包括200nm以上的波长(λ 2nm)的光，生成激发态的单态氧O (1D)。通过在包含氧的气氛下照射包括紫外线中的低于200nm的波长的光，生成臭氧，并通过照射包括200nm以上的波长的光，分解臭氧来生成单态氧。例如可以通过在包含氧的气氛下照射低压萊灯(X1= 185nm，λ 2= 254nm)进行上述表面处理。
[0077]此外，示出在包含氧的气氛下照射包括低于ISOnm的波长的光而发生的反应的例子。
[0078]02+hv ( λ 3nm) — 0 (1D) +0 (3P)…(4)
[0079]0 (3P) +02— O3...(5)
[0080]03+hv ( λ 3nm) — 0 (1D) +O2...(6)
[0081]在上述反应式(4)中，通过在包含氧(O2)的气氛下照射包括低于180nm的波长(λ3ηπι)的光，生成激发态的单态氧O (1D)和基态的氧原子(O(3P))。接着，在反应式(5)中，基态的氧原子(O(3P))和氧(O2)起反应来生成臭氧(O3)。在反应式￠)中，通过在包含所生成的臭氧(O3)的气氛下照射包括低于180nm的波长(λ 3nm)的光，生成激发态的单态氧和氧。通过在包含氧的气氛下照射包括紫外线中的低于ISOnm的波长的光，生成臭氧并分解臭氧或氧来生成单态氧。例如，可以通过在包含氧的气氛下照射Xe受激准分子UV灯进行上述那样的表面处理。
[0082]可以利用包括低于200nm的波长的光来切断附着到被处理体表面的有机物等的化学键，并可以利用臭氧或单态氧来对附着到被处理体表面的有机物及切断化学键的有机物等进行氧化分解而去除。通过进行上述那样的表面处理，可以进一步提高被处理体表面的亲水性及清洁性，并实现优良的接合。
[0083]另外，在贴合之后，也可以进行热处理以增高接合强度。该热处理的温度为不在脆化区112中产生分离的温度(例如，室温以上且低于400°C )。另外，也可以在该温度范围内一边进行加热一边使支撑衬底100和绝缘层114接合。作为上述热处理，可以使用加热炉如扩散炉或电阻加热炉等、RTA(快速热退火:Rapid Thermal Anneal)装置、微波加热装置等。另外，上述温度条件只是一例而已，所公开的本发明的一个方式不被解释为限定于此。
[0084]接着，通过例如在400°C以上的温度下进行热处理在脆化区112中进行单晶半导体衬底110的分离，在支撑衬底100上隔着绝缘层114设置单晶半导体层116(参照图1E、图 1F)。
[0085]通过进行热处理，在由所添加的元素而形成在脆化区112中的微小的孔中使所述元素的体积膨胀，且使微小的孔的内部的压力升高。由于压力的升高而在脆化区112中产生裂缝，因此单晶半导体衬底110沿着脆化区112分离。因为绝缘层114是与支撑衬底100接合着的，所以在支撑衬底100上残留有从单晶半导体衬底110分离的单晶半导体层116 (单晶半导体衬底110的表面和脆化区之间的层)和绝缘层114。注意，因为在凹部140中不进行贴合，所以在支撑衬底100的对应于凹部140的区域中不形成单晶半导体层116。这样的区域成为分离的开端，而可以抑制单晶半导体层116表面的粗糙。
[0086]另外，上述分离时的热处理温度优选尽可能地低。这是因为分离时的温度越低越可以抑制单晶半导体层116表面的粗糙的缘故。具体而言，例如，当将上述分离时的热处理温度设定为300°C以上且600°C以下，优选为400°C以上且500°C以下时，很有效。另外，本发明人发现:通过形成上述不贴合的区域而使发生分离时的衬底温度变低。就是说，可以降低分离所需的衬底温度。例如，虽然在不形成不贴合的区域的时候，分离时需要500°C以上的温度，但是通过形成不贴合的区域可以以500°C以下的温度进行分离。另外，上述温度条件只是一例而已，所公开的本发明的一个方式不被解释为限定于此。
[0087]此外，本发明人还发现:通过形成不贴合的区域而使支撑衬底和半导体衬底分离时的温度(分离温度)的不均匀性变低。例如，当制造形成有不贴合的区域的4个样品而进行分离时，确认到分离时的温度在大约± 1°C的范围内。因此，通过形成不贴合的区域，可以抑制分离工序的不均匀性。
[0088]接着，通过对单晶半导体层116的表面照射激光132，形成表面的平坦性提高且缺陷减少的单晶半导体层118 (参照图2A、图2B、图3A)。注意，图2B对应于沿着图3A的A-B的截面。
[0089]另外，优选的是，通过照射激光132，使单晶半导体层116部分熔化。这是因为如下缘故:在进行完全熔化时，因在成为液相之后产生的无秩序的核使微晶化进展而使晶性降低。另一方面，由于在进行部分熔化时，可以根