上且200nm以下的范围内，优选设定为50nm以上且10nm以下的范围内。像这样，通过预先提高表面的平坦性，可以防止单晶半导体层的接合不良。
[0126]在单晶半导体衬底110的表面上形成氧化膜115 (参照图7D)。另外，从去除污染物的观点来看，优选的是，在形成氧化膜115之前，使用硫酸和过氧化氢以及纯水的混合液(SPM)、氨水和过氧化氢以及纯水的混合液(APM)、盐酸和过氧化氢以及纯水的混合液(HPM)、稀释的氢氟酸(DHF)等对单晶半导体衬底110的表面进行清洗。也可以交替喷出稀释的氢氟酸和臭氧水而进行清洗。
[0127]作为氧化膜115，例如可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜等的单层或者层叠这些的膜而形成的叠层。作为上述氧化膜115的制造方法，有热氧化法、CVD法或溅射法等。此外，在通过使用CVD法形成氧化膜115的时候，使用四乙氧基硅烷(简称TEOS:化学式Si (OC2H5) 4)等的有机硅烷形成氧化硅膜是优选的。
[0128]在本实施方式中，通过对单晶半导体衬底110进行热氧化处理来形成氧化膜115 (在此，S1J莫)。优选在氧化气氛中添加卤素进行热氧化处理。
[0129]例如，通过在添加有盐酸的氧化气氛中对单晶半导体衬底110进行热氧化处理，可以形成氯氧化了的氧化膜115。在此时候，氧化膜115为包含氯原子的膜。
[0130]包含在氧化膜115中的氯原子在其氧化膜115中形成歪曲。其结果是，氧化膜115中的水的扩散速度增大。换言之，由于可以在氧化膜115的表面接触于水的时候，将水快速地吸收到氧化膜115中而扩散，因此可以减少水的存在所引起的贴合不良。
[0131]此外，通过使氧化膜115包含氯原子来俘获外来的杂质的重金属(例如，Fe、Cr、N1、Mo等)，从而可以防止单晶半导体衬底110被污染。另外，在与支撑衬底贴合之后，通过固定来自支撑衬底的Na等的杂质来可以防止单晶半导体衬底110被污染。
[0132]此外，氧化膜115所包含的卤素原子不局限于氯原子。也可以使氧化膜115包含氟原子。作为对单晶半导体衬底110表面进行氟氧化的方法，有在将单晶半导体衬底110表面浸渍在HF溶液中之后在氧化气氛中进行热氧化处理的方法以及将NF3添加到氧化气氛中来进行热氧化处理的方法等。
[0133]接着，通过对单晶半导体衬底110照射由电场加速了的离子，在单晶半导体衬底110的预定的深度处形成结晶结构受到损伤的脆化区112 (参照图7D)。对于其详细内容，参照前面的实施方式，即可。另外，在使用离子掺杂装置形成脆化区112的时候，有重金属同时被添加的忧虑。但是，通过隔着含有卤素原子的氧化膜115照射离子，可以防止这些重金属对单晶半导体衬底110造成污染。
[0134]接着，在氧化膜115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140来意图性地形成支撑衬底100和单晶半导体衬底110不贴合的区域(参照图7E)。通过形成凹部140，也可以暴露单晶半导体衬底110。这样的区域成为分离的开端，因此可以抑制单晶半导体层表面的粗糙。
[0135]虽然在本实施方式中通过在氧化膜115中形成凹部140来形成不贴合的区域，但是所公开的本发明的一个方式不被解释为仅局限于此。也可以形成凸部或凹凸部而代替凹部。对于不贴合的区域的制造方法，可以参照前面的实施方式。
[0136]接着，使支撑衬底100的表面和单晶半导体衬底110的表面相对，并使含氮层102的表面和氧化膜115的表面接合(参照图7F)。
[0137]在此，在隔着含氮层102和氧化膜115使支撑衬底100和单晶半导体衬底110粘合之后，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。据此，从施加压力的部分含氮层102和氧化膜115开始接合并自发地形成接合，然后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。
[0138]另外，在贴合支撑衬底100和单晶半导体衬底110之前，优选对形成在单晶半导体衬底110上的氧化膜115和形成在支撑衬底100上的含氮层102进行表面处理。对于表面处理的详细内容，可以参照前面的实施方式。
[0139]此外，在使含氮层102和氧化膜115接合之后，优选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)。另夕卜，也可以在该温度范围内一边进行加热一边使含氮层102和氧化膜115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 ThermalAnneal)装置、微波加热装置等。
[0140]接着，通过热处理在脆化区112中分离单晶半导体衬底110，并在支撑衬底100上隔着含氮层102和氧化膜115形成单晶半导体层116 (参照图7G、图8A)。对于热处理的详细内容，可以参照前面的实施方式。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，因此可以抑制单晶半导体层116表面的粗糙。
[0141]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8B、图8C、图9A)。注意，图8C对应于沿着图9A的A-B的截面。对于其详细内容，可以参照前面的实施方式。
[0142]虽然在本实施方式中，在用于单晶半导体层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。
[0143]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。
[0144]通过上述工序，可以获得具有表面的粗糙减少的半导体层的SOI衬底(参照图SC、图 9A) ο
[0145]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8D、图9B)。另外，图8D对应于沿着图9B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，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)，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。
[0146]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9A)，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9B)。
[0147]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。
[0148]实施方式4
[0149]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。
[0150]首先，准备支撑衬底100和单晶半导体衬底110 (参照图1OA和10D)。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。
[0151]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10B)。在此采用在支撑衬底100表面形成凹部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。
[0152]接着，在支撑衬底100的表面形成含氮层102 (例如，包含氮化硅膜(SiNx)和氮氧化硅膜(SiNxOy) (X > y)等的含有氮的绝缘膜的层)(参照图10C)。由于在支撑衬底100中形成有凹部142，所以在含氮层102中形成有凹部144。凹部144成为分离的开端，可以抑制单晶半导体层116的表面的粗糙。
[0153]另外，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。对于含氮层102的详细说明，可以参照前面的实施方式。
[0154]在单晶半导体衬底110的表面上形成氧化膜115(参照图10E)。对于氧化膜115的详细说明，可以参照前面的实施方式。
[0155]接着，通过对单晶半导体衬底110照射由电场加速了的离子，在单晶半导体衬底110的预定的深度处形成结晶结构受到损伤的脆化区112 (参照图10F)。对于其详细内容，参照前面的实施方式，即可。另外，在使用离子掺杂装置形成脆化区112的时候，有重金属同时被添加的忧虑。但是，通过隔着含有卤素原子的氧化膜115照射离子，可以防止这些重金属对单晶半导体衬底110造成污染。
[0156]接着，使支撑衬底100的表面和单晶半导体衬底110的表面相对，并使含氮层102的表面和氧化膜115的表面接合(参照图10G)。
[0157]在此，在隔着含氮层102和氧化膜115使支撑衬底100和单晶半导体衬底110粘合之后，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。据此，从施加压力的部分含氮层102和氧化膜115开始接合并自发地形成接合，然后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。
[0158]另外，在贴合支撑衬底100和单晶半导体衬底110之前，优选对形成在单晶半导体衬底110上的氧化膜115和形成在支撑衬底100上的含氮层102进行表面处理。对于表面处理的详细内容，可以参照前面的实施方式。
[0159]此外，在使含氮层102和氧化膜115接合之后，优选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)。另夕卜，也可以在该温度范围内一边进行加热一边使含氮层102和氧化膜115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 ThermalAnneal)装置、微波加热装置等。
[0160]接着，通过热处理在脆化区112中分离单晶半导体衬底110，并在支撑衬底100上隔着含氮层102和氧化膜115形成单晶半导体层116 (参照图10H、图11A)。对于热处理的详细内容，可以参照前面的实施方式。因为在凹部144中不进行贴合，所以在支撑衬底100的对应于凹部144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，因此可以抑制单晶半导体层116表面的粗糙。
[0161]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11B、图11C、图12A)。注意，图1lC对应于沿着图12A的A-B的截面。对于其详细内容，可以参照前面的实施方式。
[0162]虽然在本实施方式中，在用于单晶半导体层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。
[0163]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