据不熔化的固相部分使结晶成长，因此与对单晶半导体层116进行完全熔化的情况相比，可以提高结晶品质。此外，可以抑制从绝缘层114引入氧和氮等。注意，上述步骤中的部分熔化是指将因激光照射的单晶半导体层116熔化的深度设定为比与绝缘层114侧的界面的深度浅(也就是，设定为比单晶半导体层116的厚度浅)的情况。换言之，是指单晶半导体层116的上层熔化而成为液相，但是下层不熔化而保持固相状态的情况。此外，完全熔化是指单晶半导体层116熔化到与绝缘层114的界面而变成液体状态的情况。
[0090]至于上述激光的照射，优选使用脉冲振荡激光。这是因为其可以获得高能，从而容易制造出部分熔化状态。振荡频率优选为IHz以上且1MHz以下，但是不局限于此。作为上述脉冲振荡激光，有Ar激光、Kr激光、受激准分子(ArF、KrF, XeCl)激光、CO2激光、YAG激光、YVO4激光、YLF激光、YAlO 3激光、GdVO 4激光、Y 203激光、红宝石激光、变石激光、T1:蓝宝石激光、铜蒸汽激光、金蒸汽激光等。另外，若是能够进行部分熔化，则也可以使用连续振荡激光。作为连续振荡激光，有Ar激光、Kr激光、CO2激光、YAG激光、YVO 4激光、YLF激光、YAlO3激光、GdVO 4激光、Y 203激光、红宝石激光、变石激光、T1:蓝宝石激光、氦镉激光等。
[0091]至于激光132的波长，需要选择被单晶半导体层116吸收的波长。考虑到激光的趋肤深度(skin depth)等来决定该波长，即可。例如，可以将波长设定为250nm以上且700nm以下的范围内。另外，考虑到激光132的波长、激光的趋肤深度、单晶半导体层116的厚度等来可以决定激光132的能量密度。将激光132的能量密度例如设定为300mJ/cm2以上且800mJ/cm2以下的范围内，S卩可。此外，上述能量密度的范围是将XeCl受激准分子激光(波长:308nm)用作脉冲振荡激光的时候的一例。
[0092]可以在如大气气氛那样的包含氧的气氛或如氮气氛或氩气分那样的惰性气氛下进行激光132的照射。为了在惰性气氛中照射激光132，在具有气密性的反应室中照射激光132并控制该反应室中的气氛，即可。在不使用反应室的时候，通过对激光132的被照射面喷射氮气体等的惰性气体，可以形成惰性气氛。
[0093]另外，至于上述激光132的照射，与在大气气氛下相比，在氮等的惰性气氛下进行的激光照射的提高单晶半导体层118的平坦性的效果更高。此外，与在大气气氛下相比，在惰性气氛下抑制裂缝、皱纹的发生的效果更高，并且激光132可以使用的能量密度的范围变大。另外，也可以在减压气氛下进行激光132的照射。在减压气氛下照射激光132可以获得与在惰性气氛下的照射相等的效果。
[0094]虽然在本实施方式中，在进行用于单晶半导体层116的分离的热处理之后紧接着进行激光132的照射处理，但是所公开的本发明的一个方式不被解释为仅局限于此。既可以在进行用于单晶半导体层116的分离的热处理之后进行蚀刻处理来去除单晶半导体层116表面的缺陷多的区域，然后进行激光132的照射处理，又可以在通过蚀刻处理等而提高单晶半导体层116表面的平坦性之后进行激光132的照射处理。另外，作为上述蚀刻处理，可以使用湿蚀刻或干蚀刻。
[0095]此外，虽然在本实施方式中没有图示，但是也可以如上所述那样，在照射激光132之后进行用来减少单晶半导体层118的厚度的薄膜化工序。至于单晶半导体层118的薄膜化，可以采用干蚀刻或湿蚀刻，还可以采用组合双方的方法。
[0096]通过上述工序，可以获得具有表面粗糙减少的半导体层的SOI衬底(参照图2B、图3A) ο
[0097]在本实施方式中，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。与此相反，在不采用本发明时，因为照射激光132之前的单晶半导体层116的表面粗糙，所以有由于照射激光132而导致单晶半导体层118的膜质量会进一步恶化的趋势。例如，当在单晶半导体层116中存在有微细缺陷(部分膜的缺口等)时，有由于照射激光132而导致该缺陷会变大的趋势。这是被认为起因于由于照射激光132而导致上述微细缺陷的周围区域(单晶半导体层116变薄的区域)的半导体熔化，并因表面张力等而移动。
[0098]像这样，由于当单晶半导体层116的表面粗糙时，会产生起因于该粗糙的不良，所以抑制单晶半导体层116的表面粗糙是重要的。特别是，当使用激光132的照射时，本实施方式所示的形成不贴合的区域的方法是非常有效的解决方法。
[0099]另外，在上述工序之后，也可以对SOI衬底的单晶半导体层118进彳丁构图以形成岛状半导体层120。当进行构图时，去除上述对应于边缘部的区域(形成凹部140的区域的近旁)的单晶半导体层118(参照图2C、图3B)。另外，图2C对应于沿着图3B的A-B的截面。在此，去除对应于单晶半导体层118的边缘部的区域，这是因为在该区域中由于贴合强度不够而产生剥离的可能性增高的缘故。由于表面抛光处理而使单晶半导体衬底表面的端部为具有曲率的表面形状(称为塌边(Edge Roll Off))，因此在该区域中贴合强度不够。另外，不用说，去除对应于边缘部的区域的单晶半导体层118不是必须要的。
[0100]注意，虽然在本实施方式中示出在单晶半导体层的角部的一处配置凹部的结构(参照图3A)，但是所公开的本发明的一个方式不局限于此。适当地设定不贴合的区域的数量、配置等，即可。此外，当考虑到提高后面的半导体装置的成品率时，可以说优选在后面要被去除的区域中预先形成上述不贴合的区域(参照图3B)。
[0101]本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
[0102]实施方式2
[0103]在本实施方式中，参照【附图说明】SOI衬底的制造方法的另一例。
[0104]首先，准备支撑衬底100和单晶半导体衬底110 (参照图4A和4C)。关于支撑衬底100和单晶半导体衬底110的详细说明可以参照实施方式1，所以在此省略详细说明。
[0105]在支撑衬底100表面的对应于单晶半导体衬底110的边缘部的区域中形成凹部142(参照图4B)。在此采用在支撑衬底100表面中形成凹部142的结构，但是只要可以形成支撑衬底100和单晶半导体衬底110不贴合的区域，就不限定于设置凹部的结构。也可以形成凸部或凹凸部来代替凹部。对于不贴合的区域的形成方法可以参照前面的实施方式。
[0106]在离单晶半导体衬底110的表面有预定的深度处形成脆化区112，然后，隔着绝缘层114贴合支撑衬底100和单晶半导体衬底110 (参照图4D、图4E)。
[0107]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。对于其详细内容，参照前面的实施方式，即可。
[0108]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。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。
[0109]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。对于表面处理的详细内容可以参照前面的实施方式。
[0110]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。
[0111]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4F、4G) ο
[0112]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。
[0113]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5A、图5B、图6A)。注意，图5B对应于沿着图6A的A-B的截面。对于激光132的照射的详细内容可以参照前面的实施方式。
[0114]另外，虽然在本实施方式中，在进行用于单晶半导体层116的分离的热处理之后紧接着进行激光132的照射处理，但是所公开的本发明的一个方式不被解释为仅局限于此。既可以在进行用于单晶半导体层116的分离的热处理之后进行蚀刻处理来去除单晶半导体层116表面的缺陷多的区域，然后进行激光132的照射处理，又可以在通过进行蚀刻处理等提高单晶半导体层116表面的平坦性之后进行激光132的照射处理。另外，作为上述蚀刻处理，可以使用湿蚀刻或干蚀刻。
[0115]此外，虽然在本实施方式中没有图示，但是也可以如上所述那样，在照射激光132之后进行用来减少单晶半导体层118的厚度的薄膜化工序。至于单晶半导体层118的薄膜化，可以采用干蚀刻或湿蚀刻，还可以采用组合双方的方法。
[0116]通过上述工序，可以获得具有表面粗糙减少的半导体层的SOI衬底(参照图5B、图6A) ο
[0117]另外，在上述工序之后，也可以对SOI衬底的单晶半导体层118进行构图以形成岛状半导体层120。当进行构图时，去除上述对应于边缘部的区域(形成凹部140的区域的近旁)的单晶半导体层118 (参照图5C、图6B)。另外，图5C对应于沿着图6B的A-B的截面。在此，去除对应于单晶半导体层118的边缘部的区域，这是因为在该区域中由于贴合强度不够而产生剥离的可能性增高的缘故。另外，不用说，去除对应于边缘部的区域的单晶半导体层118不是必须要的。
[0118]注意，虽然在本实施方式中示出在单晶半导体层的角部的一处配置凹部的结构(参照图6A)，但是所公开的本发明的一个方式不局限于此。适当地设定不贴合的区域的数量、配置等，即可。此外，当考虑到提高后面的半导体装置的成品率时，可以说优选在后面要被去除的区域中预先形成上述不贴合的区域(参照图6B)。
[0119]本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
[0120]实施方式3
[0121]在本实施方式中，参照【附图说明】SOI衬底的制造方法的另一例。
[0122]首先，准备支撑衬底100和单晶半导体衬底110(参照图7A和7C)。关于支撑衬底100和单晶半导体衬底110的详细说明可以参照前面的实施方式，所以在此省略详细说明。
[0123]在支撑衬底100的表面上形成含氮层102 (例如，包括氮化硅膜(SiNx)和氮氧化硅膜(SiNxOy) (X > y)等的含有氮的绝缘膜的层)(参照图7B)。
[0124]在本实施方式中形成的含氮层102成为后面用来贴合单晶半导体层的层(接合层)。此外，含氮层102用作阻挡层，以防止包含在支撑衬底中的钠(Na)等的杂质扩散到单晶半导体层。
[0125]如上所述，由于在本实施方式中将含氮层102用作接合层，因此优选将含氮层102的表面形成得具有预定的平坦性。具体而言，将含氮层102形成为:表面的平均面粗糙度(Ra)为0.5nm以下，均方根粗糙度(Rms)为0.60nm以下，更优选的是，表面的平均面粗糙度为0.35nm以下，均方根粗糙度为0.45nm以下。厚度设定为1nm以