專利名稱：半導(dǎo)體襯底、半導(dǎo)體裝置、以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底具有將薄片化了的結(jié)晶半導(dǎo)體層提供在絕緣表面上的絕緣體上硅片(SOI)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明特別涉及貼合SOI技術(shù)、以及在使用玻璃等的具有絕緣表面的襯底上提供有單晶半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體襯底。此外，本發(fā)明還涉及使用這種半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體裝置或半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
目前正在研究開發(fā)在具有絕緣表面的襯底上提供薄的單晶半導(dǎo)體層的被稱為絕緣體上硅片的半導(dǎo)體襯底(SOI襯底)，來代替通過將以提拉法(Chocralski :CZ法)等形成的單晶半導(dǎo)體塊切薄來制造的硅片。作為SOI襯底的制造方法的典型例子，普遍知道氫離子注入剝離法(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。氫離子注入剝離法是如下方法通過將氫離子注入到硅片中來在離表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成微小氣泡層，將氫離子注入面與其他硅片重疊，并進(jìn)行熱處理來以該微小氣泡層為裂開面剝離，從而形成鍵合到另外的硅片的較薄的單晶硅層(SOI層)。根據(jù)該方法，除了剝離表面層的SOI層的熱處理之外，還需要進(jìn)行在1000°C至1300°C的還原性氣氛中的熱處理，以便提高鍵合強(qiáng)度。此外，由于通過使用SOI襯底可以減少晶體管的寄生電容，因此被期待通過使用該晶體管構(gòu)成集成電路，在工作速度的提高和耗電量的縮減上發(fā)揮效應(yīng)。例如，公開了具有極薄的SOI層的完全耗盡型電場(chǎng)效應(yīng)晶體管(參照專利文獻(xiàn)2)。[專利文獻(xiàn)I]美國(guó)專利第6372609號(hào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)公開Hei11-284201號(hào)公報(bào)當(dāng)通過采用氫離子注入剝離法剝離硅片表面層的單晶硅層，來獲得單晶硅層時(shí)， 需要在600°C以上的高溫下進(jìn)行熱處理。然而，在使用為降低襯底成本而將液晶面板等所使用的玻璃襯底用作支撐襯底，并將單晶硅層鍵合到玻璃襯底來形成SOI襯底的情況下，發(fā)生如下問題，即如以這樣的高溫進(jìn)行熱處理則會(huì)導(dǎo)致玻璃襯底翹曲。若玻璃襯底產(chǎn)生翹曲， 就會(huì)使玻璃襯底和單晶硅層的鍵合強(qiáng)度降低。此外，當(dāng)將單晶硅層鍵合到玻璃襯底之際，因來自玻璃襯底的金屬等雜質(zhì)擴(kuò)散，而使單晶硅層被污染。就是說，現(xiàn)有技術(shù)有如下問題即使在玻璃襯底上提供單晶硅層并使用該單晶硅層制造晶體管，也不能獲取所希望的特性。另一方面，半導(dǎo)體集成電路以設(shè)計(jì)規(guī)則的微細(xì)化為研究開發(fā)的指標(biāo)發(fā)展過來。近年來，已實(shí)現(xiàn)以IOOnm以下的設(shè)計(jì)規(guī)則來制造半導(dǎo)體集成電路的技術(shù)。然而，隨著設(shè)計(jì)規(guī)則的微細(xì)化的進(jìn)步，其他問題露出水面而成為新的課題。由于為實(shí)現(xiàn)微細(xì)化而需要維持晶體管的閾值電壓并縮短?hào)艠O長(zhǎng)度，所以需要提高形成在源區(qū)域及漏區(qū)域之間溝道形成區(qū)域的雜質(zhì)濃度。但是，與此相應(yīng)地發(fā)生如下問題，即溝道形成區(qū)域和源區(qū)域及漏區(qū)域之間的結(jié)電場(chǎng)擴(kuò)大而結(jié)漏電流增大。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體襯底的制造方法，其中即使使用玻璃襯底等的耐熱溫度低的支撐襯底，也可以防止雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體層造成污染并提高支撐襯底和半導(dǎo)體層的鍵合強(qiáng)度。此外，本發(fā)明的目的是提供半導(dǎo)體裝置的制造方法，該半導(dǎo)體裝置通過使用這種半導(dǎo)體襯底，可以減少鍵合漏電流。本發(fā)明包括如下步驟在單晶半導(dǎo)體襯底的表面上形成包含第一鹵素的氧化膜； 在通過照射第二鹵素的離子而在單晶半導(dǎo)體襯底中形成分離層的同時(shí)，將第二鹵素包含在單晶半導(dǎo)體襯底；在夾著包含氫的絕緣膜重疊單晶半導(dǎo)體襯底和具有絕緣表面的支撐襯底的狀態(tài)下進(jìn)行加熱處理；通過在分離層分離單晶半導(dǎo)體襯底的一部分，來提供鍵合到具有絕緣表面的支撐襯底的包含第二鹵素的單晶半導(dǎo)體層。此外，將由鍵合到具有絕緣表面的支撐襯底的包含第二鹵素的單晶半導(dǎo)體層形成的電場(chǎng)效應(yīng)晶體管用于半導(dǎo)體裝置。包含在單晶半導(dǎo)體層中的鹵素以其濃度離該單晶半導(dǎo)體層的表面(與支撐襯底的相反一側(cè)的面)越近越高的方式分布。就是說，在電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)中，提高形成在單晶半導(dǎo)體層中的源區(qū)域及漏區(qū)域、或者與它們鄰接的雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域和溝道形成區(qū)域的境界區(qū)域，即離柵電極較近一側(cè)的鹵素的濃度。在單晶半導(dǎo)體層和支撐襯底之間具有包含鹵素的第一絕緣層、包含氮的第二絕緣層、包含氫的第三絕緣層。通過在包含鹵素的氣氛中對(duì)半導(dǎo)體襯底直接進(jìn)行氧化，將包含鹵素的氧化膜提供在單晶半導(dǎo)體層和支撐襯底之間，來可以減少在單晶半導(dǎo)體層和氧化膜的界面中的缺陷能級(jí)密度，而且還可以提高單晶半導(dǎo)體層和阻擋層的緊密性。此外，通過提供由包含氮的絕緣膜形成的阻擋層，也可以防止單晶半導(dǎo)體層被雜質(zhì)污染。通過使用包含氫(及/或OH基) 的氧化硅膜形成提供在阻擋層和支撐襯底之間的鍵合層，可以緩和應(yīng)力。因此，可以緩和非意圖性地施加于單晶半導(dǎo)體層的熱應(yīng)力。此外，在外力施加于單晶半導(dǎo)體層的情況下，也通過分散該外力可以提高對(duì)于起因于外力的剝離的耐性。此外，在電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)中，通過提高形成在單晶半導(dǎo)體層的源區(qū)域及漏區(qū)域、或者與它們鄰接的雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域和溝道形成區(qū)域的境界區(qū)域，即離柵電極較近一側(cè)的鹵素濃度，可以減少鍵合漏電流。此外，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，溝道形成區(qū)域的界面態(tài)密度得到減少，因而可以獲得電特性急劇上升且熱載流子耐性優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置。


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IA和IB是示出具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的結(jié)構(gòu)的截面2是示意性地說明單晶半導(dǎo)體層中的鹵素分布的3A至3C是說明具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的制造方法的截面圖 4A和4B是說明具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的制造方法的截面圖 5A和5B是說明具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的制造方法的截面圖 6是示意性地說明半導(dǎo)體襯底中的鹵素分布的7A和7B是說明具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的制造方法的截面圖 8A和8B是說明具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的制造方法的截面圖
圖9A和9B是說明具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的制造方法的截面圖；圖IOA至IOD是說明用來制造具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的半導(dǎo)體襯底的再利用方法的圖；圖IlA至IlE是說明用來制造具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的半導(dǎo)體襯底的再利用方法的圖；圖12是示意性地說明半導(dǎo)體襯底中的鹵素分布的圖；圖13是示意性地說明單晶半導(dǎo)體層中的鹵素分布的圖；圖14A至14D是說明使用具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖；圖15A和15B是說明使用具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖；圖16是示出使用具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底獲得的微處理器的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖17是示出使用具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底獲得的RFCPU的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖18是例示在將單晶半導(dǎo)體層鍵合到用于制造顯示面板的母玻璃時(shí)的平面圖；圖19A和19B是示出由使用單晶半導(dǎo)體層的像素晶體管構(gòu)成的液晶顯示裝置的一個(gè)例子的圖；圖20A和20B是示出由使用單晶半導(dǎo)體層的像素晶體管構(gòu)成的電致發(fā)光顯示裝置的一個(gè)例子的圖；圖21A至21C是說明根據(jù)本發(fā)明的電器設(shè)備的一個(gè)例子的圖。
具體實(shí)施例方式下面，將參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明可以通過多種不同的方式來實(shí)施，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是其方式及詳細(xì)內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。注意，在用來說明實(shí)施方式的所有附圖中，使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重復(fù)說明。注意，雖然下面將說明在具有絕緣表面的襯底或絕緣襯底上提供單晶半導(dǎo)體層的情況，但是通過改變作為半導(dǎo)體層的根基的半導(dǎo)體襯底的種類，也可以將多晶半導(dǎo)體層固定到具有絕緣表面的襯底或絕緣襯底上。實(shí)施方式I圖IA和IB示出具有根據(jù)本發(fā)明的SOI結(jié)構(gòu)的襯底的結(jié)構(gòu)。圖IA示出如下結(jié)構(gòu)形成有氧化膜103及阻擋層109的單晶半導(dǎo)體層102和支撐襯底101中間夾著鍵合層104鍵合在一起。在圖IA中，支撐襯底101是具有絕緣性或絕緣表面的襯底，并且應(yīng)用在電子工業(yè)中使用的鋁硅酸鹽玻璃、硼硅酸鋁玻璃、鋇硼硅酸鹽玻璃等的玻璃襯底(也被稱為“無堿玻璃襯底”)。就是說，可以應(yīng)用熱膨脹系數(shù)是25X10_V°C至50X1(T°C (優(yōu)選是30X 10_7/°C 至40X 10_7/°C )，并且應(yīng)變點(diǎn)是580°C至680°C (優(yōu)選是600°C至680°C )的玻璃襯底。此外，還可以應(yīng)用石英襯底、陶瓷襯底、其表面被絕緣膜覆蓋的金屬襯底等。單晶半導(dǎo)體層102由結(jié)晶半導(dǎo)體襯底形成。例如，可以采用離子注入剝離法形成單晶半導(dǎo)體層102，該離子注入剝離法是指對(duì)結(jié)晶半導(dǎo)體襯底照射在電場(chǎng)加速的氫或氟的離子并注入到離半導(dǎo)體襯底的表面有預(yù)定的深度的區(qū)域，然后進(jìn)行熱處理來剝離單晶半導(dǎo)體層的方法。作為結(jié)晶半導(dǎo)體襯底，可以應(yīng)用硅、鍺。此外，還可以應(yīng)用硅鍺、碳化硅、鎵砷、 鎵氮、鎵磷、銦磷等的化合物半導(dǎo)體的襯底。單晶半導(dǎo)體層102的厚度是5nm至500nm，優(yōu)選是 IOnm 至 200nm。注意，在本說明書中，進(jìn)行離子“注入”是指通過對(duì)半導(dǎo)體襯底照射加速過的離子， 以將構(gòu)成離子的元素包含在半導(dǎo)體襯底中的工序。例如，作為這種工序，可以舉出離子參雜。此外，“分離層”是指當(dāng)將在電場(chǎng)加速并照射到半導(dǎo)體襯底的離子注入到半導(dǎo)體襯底時(shí)的沖擊引起結(jié)晶結(jié)構(gòu)的錯(cuò)亂，而形成微小的空洞變得脆弱的區(qū)域。而且，通過采用之后的熱處理，沿著分離層分離，可以在支撐襯底上殘留半導(dǎo)體襯底的一部分作為半導(dǎo)體層。在單晶半導(dǎo)體層102的支撐襯底101 —側(cè)的面上提供有用作第一絕緣層的氧化膜 103。氧化膜103是通過使作為單晶半導(dǎo)體層102的母體(根基)的半導(dǎo)體襯底氧化而形成的。第一絕緣層優(yōu)選包含鹵素。由此，可以修補(bǔ)單晶半導(dǎo)體層102和氧化膜103的界面的缺陷，來可以減少定域能級(jí)密度。就是說，通過使氧化膜103包含鹵素，可以使氧化膜103 與單晶半導(dǎo)體層102的界面惰性化，從而可以使電特性穩(wěn)定。此外，鹵素可以與包括在作為單晶半導(dǎo)體層102的根基的單晶半導(dǎo)體襯底的金屬等的雜質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，而可以使這些雜質(zhì)脫離到氣相中而被去除。為了使氧化膜103包含鹵素，在包含鹵素的氧化氣氛中對(duì)單晶半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，即可。例如，通過將鹵素氣體添加到氧氣體并在900°C至1150°C的溫度(典型地是1000°C)下進(jìn)行熱處理來形成氧化膜103。鹵素氣體的典型例子是HC1。除此之外，還可以應(yīng)用選自HF、NF3> HBr, Cl2, C1F3、BC13、F2, Br2、二氯乙烯等中的一種或多種。再者，作為與氧化膜103接觸的第二絕緣層，提供阻擋層109。阻擋層109是包含氮的絕緣層。作為阻擋層109，應(yīng)用選自氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化鋁膜、氮氧化鋁膜中的一種膜的單層結(jié)構(gòu)或多個(gè)膜的疊層結(jié)構(gòu)。圖IA示出作為阻擋膜109的一個(gè)例子的如下結(jié)構(gòu)從氧化膜103 —側(cè)提供氮氧化硅膜105和氧氮化硅膜106。支撐襯底101包含金屬等的雜質(zhì)。因雜質(zhì)的擴(kuò)散，而使半導(dǎo)體元件如由單晶半導(dǎo)體層形成的晶體管等的特性受到不良影響。針對(duì)于此，氮氧化硅膜105 具有防止雜質(zhì)擴(kuò)散到單晶半導(dǎo)體層102 —側(cè)的效果。此外，氧氮化硅膜106具有緩和氮氧化硅膜105的內(nèi)部應(yīng)力的作用。通過提供這種疊層方式的阻擋層109，不但可以防止單晶半導(dǎo)體層102的雜質(zhì)污染，而且可以緩和應(yīng)力畸變。另外，當(dāng)將阻擋層109提供在比鍵合層 104更靠近單晶半導(dǎo)體層102—側(cè)時(shí)，通過在形成阻擋層109之后由鍵合層104鍵合作為單晶半導(dǎo)體層102的根基的半導(dǎo)體襯底和支撐襯底101，可以形成阻擋層109，而不用考慮支撐襯底101的耐熱溫度。在阻擋層109和支撐襯底101之間提供形成平滑面的鍵合層104作為第三絕緣層。第三絕緣層包含氫(及/或OH基)。作為這種鍵合層104，優(yōu)選使用通過熱或化學(xué)反應(yīng)形成的絕緣層。例如，通過熱或化學(xué)反應(yīng)形成的氧化膜。主要通過化學(xué)反應(yīng)形成的膜可以確保表面的平滑性，所以是優(yōu)選的。優(yōu)選以Inm至500nm的厚度來提供形成平滑面的鍵合層104。若是采用這種厚度的鍵合層，可以在使被形成膜的表面的粗糙平滑化的同時(shí)，確保該膜的成長(zhǎng)表面的平滑性。作為鍵合層104的一個(gè)優(yōu)選的例子，可以使用通過化學(xué)氣相成長(zhǎng)法堆疊的氧化硅膜。在此情況下，優(yōu)選采用使用有機(jī)硅烷氣體并通過化學(xué)氣相成長(zhǎng)法制造的氧化硅膜。作為有機(jī)硅烷氣體，可以使用硅酸乙酯(TE0S:化學(xué)式Si (OC2H5)4)、四甲基硅烷(化學(xué)式Si (CH3)4)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TMCTS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷 (HMDS)、三乙氧基硅烷(化學(xué)式SiH(OC2H5)3)、三二甲氨基硅烷(化學(xué)式SiH(N(CH3)2)J等的含硅化合物。在支撐襯底101 —側(cè)或單晶半導(dǎo)體層102 —側(cè)的一方或雙方形成鍵合層104， 即可。通過提供這種鍵合層104，可以緩和單晶半導(dǎo)體層102和支撐襯底101之間的應(yīng)力畸變，而可以提高鍵合強(qiáng)度。此外，可以緩和單晶半導(dǎo)體層102的應(yīng)力畸變，而可以保持良好的結(jié)晶性。在阻擋層109和支撐襯底101之間夾有鍵合層104，通過使它們緊密接合，即使在室溫下也可以進(jìn)行鍵合。此外，如按壓支撐襯底101和單晶半導(dǎo)體層102，則可以獲得更堅(jiān)固的鍵合。由于該通過緊密接合的鍵合是根據(jù)表面之間的引力的鍵合，所以優(yōu)選進(jìn)行將多個(gè)親水基附著到形成鍵合的表面的處理。例如，優(yōu)選對(duì)支撐襯底101的表面(與鍵合層104 接觸的一側(cè)的表面)進(jìn)行氧等離子體處理或臭氧處理來使支撐襯底101的表面成為親水性。如上所述，在執(zhí)行過使表面成為親水性的處理時(shí)，表面的羥基發(fā)揮作用，而由氫鍵形成鍵合。再者，如對(duì)于形成鍵合的表面進(jìn)行清潔使表面之間彼此緊密接合來形成鍵合，并在室溫以上的溫度下進(jìn)行加熱，則可以進(jìn)一步提高鍵合強(qiáng)度。作為與鍵合層104的表面及/或鍵合層104接觸的表面的預(yù)處理，對(duì)該表面照射使用氬等的惰性氣體的離子束來清潔很有效。通過照射離子束，懸空鍵露出在與鍵合層104 的表面及/或鍵合層104接觸的一側(cè)的表面而形成極活性的表面。通過使這種活性化的表面互相緊密接合，即使在低溫下也可以形成鍵合。由于當(dāng)進(jìn)行通過使表面活性化而形成鍵合的方法時(shí)，該表面被要求高度的清潔化，因此鍵合優(yōu)選在真空中進(jìn)行。單晶半導(dǎo)體層102包含選自周期表中第17族的氟、氯、溴等中的鹵素。鹵素具有終結(jié)單晶半導(dǎo)體層102的空孔缺陷中的懸空鍵的作用。此外，還具有終結(jié)單晶半導(dǎo)體層102中及其表面的懸空鍵所引起的缺陷而實(shí)現(xiàn)惰性化的作用。在電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造工序中， 進(jìn)行在單晶半導(dǎo)體層102中使氫擴(kuò)散來終結(jié)懸空鍵的處理，但是氫即使經(jīng)過400°C左右的熱處理也容易從單晶半導(dǎo)體層102中的硅脫離出來。針對(duì)于此，因?yàn)榉?、氯等的鹵素和硅的鍵合能量比氫和硅的鍵合能量高，所以鹵素能夠穩(wěn)定地存在于單晶半導(dǎo)體層102中。例如， H-Si的鍵合能量大約為3. IeV,而F-Si的鍵合能量為5. 59eV, Cl-Si的鍵合能量為4. 72eV。在圖2中，示意性地說明單晶半導(dǎo)體層中的鹵素的分布。在單晶半導(dǎo)體層102中， 鹵素也可以均勻地分布。但是如圖2的曲線B所示，優(yōu)選以離單晶半導(dǎo)體層102的表面(與支撐襯底101相反一側(cè)的面)越近其濃度越高的方式分布。這種分布只要與具有動(dòng)能的離子在注入到半導(dǎo)體層中時(shí)產(chǎn)生的高斯分布類似，即可。通過采用這種分布，在電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)中，可以使用鹵素修補(bǔ)源區(qū)域及漏區(qū)域、或者與它們鄰接的雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域和溝道形成區(qū)域的境界區(qū)域中的缺陷。氧化膜103通過包含鹵素，俘獲外來的雜質(zhì)的重金屬來發(fā)揮防止單晶半導(dǎo)體層 102被污染的效果。作為典型的重金屬有Fe、Cr、Ni，有時(shí)還包括Mo。在將鹵素包含在單晶半導(dǎo)體層102中的工序中，常常引入這些重金屬。圖2示出將重金屬包含在氧化膜103中的狀態(tài)(曲線M)。就是說，通過在HCl氣氛中的氧化形成氧化膜103，其膜中包含鹵素，并且該鹵素具有對(duì)給單晶半導(dǎo)體層102帶來不良影響的重金屬等的雜質(zhì)進(jìn)行吸雜的作用。通過在形成氧化膜103之后進(jìn)行的熱處理，包含在單晶半導(dǎo)體層102的雜質(zhì)的金屬析出到氧
9化膜103中，并且與鹵素(例如，氯)產(chǎn)生反應(yīng)而被俘獲。由此，可以固定俘獲在氧化膜103 中的該雜質(zhì)從而防止單晶半導(dǎo)體層102被污染。就是說，氧化膜103通過俘獲在單晶半導(dǎo)體層102中成為壽命扼殺劑的金屬而不使該金屬擴(kuò)散，以有助于單晶半導(dǎo)體層102的高純度化。圖IB示出如下結(jié)構(gòu)在支撐襯底101 —側(cè)提供阻擋層109和鍵合層104，并且鍵合形成有氧化膜103的單晶半導(dǎo)體層102和支撐襯底101。圖IB還示出作為阻擋層109的一個(gè)例子的如下結(jié)構(gòu)從支撐襯底101 —側(cè)提供氮氧化硅膜105和氧氮化硅膜106。使用在電子工業(yè)中使用的鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋇硼硅酸鹽玻璃等的玻璃襯底(也被稱為“無堿玻璃襯底”)，該玻璃襯底包含微量的雜質(zhì)如鈉等的堿金屬等。因此，在使用玻璃襯底作為支撐襯底101的情況下，因該微量的雜質(zhì)擴(kuò)散，而使由單晶半導(dǎo)體層制造的晶體管等的半導(dǎo)體元件的特性受到不良影響。針對(duì)于此，氮氧化硅膜105具有防止包含在支撐襯底101中的金屬等的雜質(zhì)等擴(kuò)散到單晶半導(dǎo)體層102 —側(cè)的效果。再者，在圖IB中，由于鍵合層104和支撐襯底101之間提供有氮氧化硅膜105，因此不但防止從支撐襯底101擴(kuò)散的雜質(zhì)所引起的單晶半導(dǎo)體層102的污染，而且可以防止鍵合層104的污染。從而，可以防止雜質(zhì)所引起的鍵合強(qiáng)度的降低。此外，氧氮化硅膜106 具有緩和氮氧化硅膜105的內(nèi)部應(yīng)力的作用。通過使作為單晶半導(dǎo)體層102的根基的半導(dǎo)體襯底氧化而形成提供在單晶半導(dǎo)體層102的氧化膜103。該氧化膜103優(yōu)選包含鹵素。由此，可以修補(bǔ)單晶半導(dǎo)體層102和氧化膜103的界面的缺陷，來可以減少界面的定域能級(jí)密度。從而使單晶半導(dǎo)體層102和氧化膜103的界面惰性化，而使其電特性穩(wěn)定。此外，鹵素可以與包含在作為單晶半導(dǎo)體層 102的根基的單晶半導(dǎo)體襯底的金屬等的雜質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)并脫離到氣相中而被去除。再者，包含在氧化膜103中的鹵素通過俘獲外來的雜質(zhì)的重金屬來發(fā)揮防止單晶半導(dǎo)體層102被污染的效果。與圖IA的情況相同，在圖IB中，單晶半導(dǎo)體層102包含選自周期表第17族的氟、 氯、溴等中的鹵素。鹵素具有終結(jié)單晶半導(dǎo)體層102的空孔缺陷中的懸空鍵的作用。此外， 鹵素還具有終結(jié)單晶半導(dǎo)體層102中及其表面上的懸空鍵所引起的缺陷而使其惰性化的作用。在氧化膜103和氧氮化硅膜106之間提供形成平滑面的鍵合層104。作為鍵合層 104的一個(gè)優(yōu)選例子，可以使用通過化學(xué)氣相成長(zhǎng)法堆疊的氧化硅膜。通過將鍵合層104夾在氧化膜103和氧氮化硅膜106之間并使它們緊密接合，即使在室溫下也可以進(jìn)行鍵合。此外，通過按壓支撐襯底101和單晶半導(dǎo)體層102，可以獲得更堅(jiān)固的通過緊密接合的鍵合。 使用鍵合層104的鍵合的形成與圖IA的情況相同。通過采用圖IA和IB的結(jié)構(gòu)，可以防止雜質(zhì)導(dǎo)致的對(duì)單晶半導(dǎo)體層102的污染。此外，可以降低單晶半導(dǎo)體層102的鍵合層104 —側(cè)的界面的定域能級(jí)密度。使用這種單晶半導(dǎo)體層102來可以形成半導(dǎo)體元件如晶體管等。接著，參照?qǐng)D3A至圖5B說明這種具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的制造方法。在圖3A中，典型地使用P型或η型的單晶硅襯底(硅片)作為半導(dǎo)體襯底108。適當(dāng)?shù)厥褂昧蛩岷瓦^氧化氫以及純水的混合液簡(jiǎn)稱SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture)、氨水和過氧化氫以及純水的混合液簡(jiǎn)稱APM(ammonia peroxide mixture)、鹽酸和過氧化氫以及純水的混合液簡(jiǎn)稱HPM(hydrochloric acid/hydrogen peroxide mixture)、氟酸和純水的混合液，也叫做稀釋的氫氟酸簡(jiǎn)稱DHF (diluted hydrogen fluoride)對(duì)半導(dǎo)體襯底108進(jìn)行清洗。然后，進(jìn)行半導(dǎo)體襯底108的熱氧化。作為熱氧化，可以進(jìn)行干式氧化，然而優(yōu)選在添加有鹵素的氧化氣氛中進(jìn)行熱氧化。包含鹵素的氣體的典型例子是HCl。除此之外，還可以應(yīng)用選自HF、NF3> HBr、Cl2、C1F3、BC13、F2、Br2、二氯乙烯等中的一種或多種。例如，優(yōu)選在相對(duì)于氧以O(shè). 5至10體積％ (優(yōu)選為3體積％ )的比率包含HCl的氣氛中，進(jìn)行900°C至1150°C的溫度下(典型地為1000°C )的熱氧化。處理時(shí)間設(shè)定為O. I個(gè)小時(shí)至6個(gè)小時(shí),優(yōu)選設(shè)定為O. 5個(gè)小時(shí)至I個(gè)小時(shí)，即可。形成的氧化膜的厚度為IOnm至IOOOnm,優(yōu)選為50nm至200nm。在本方式中，設(shè)定為100nm。通過以上述溫度范圍進(jìn)行熱處理，對(duì)于半導(dǎo)體襯底108可以獲得鹵素所發(fā)揮的吸雜效果。作為吸雜效果，特別能夠獲得去除金屬等的雜質(zhì)的效果。例如，當(dāng)使用HCl作為鹵素氣體時(shí)，通過氯的作用，可以使包含在半導(dǎo)體襯底108的金屬等雜質(zhì)成為揮發(fā)性的氯化物并脫離到氣相中而被去除。對(duì)于被進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理的半導(dǎo)體襯底108的表面，使用鹵素的吸雜很有效。此外，氫通過修補(bǔ)半導(dǎo)體襯底108和氧化膜103的界面的缺陷來發(fā)揮減少界面的定域能級(jí)密度的作用。通過形成根據(jù)這種熱氧化而形成的氧化膜103，可以將鹵素包含在氧化膜103中。 由于通過將具有IX 1017atoms/cm3至5X 102Clatoms/cm3的濃度的齒素包含在氧化膜103中來使鹵素俘獲金屬等的雜質(zhì)，所以還可以使其具有防止包含在半導(dǎo)體襯底108的金屬等雜質(zhì)所引起的污染的保護(hù)膜的功能。在圖3B中，通過注入氫或鹵素離子，在半導(dǎo)體襯底108中形成分離層110。通過對(duì)半導(dǎo)體襯底108照射在電場(chǎng)加速的離子，在離半導(dǎo)體襯底108的表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成分離層110。根據(jù)離子的加速能量和離子的入射角，可以控制從半導(dǎo)體襯底108的表面到形成在半導(dǎo)體襯底108中的分離層110的深度。在圖6中，以曲線H來示意性地示出半導(dǎo)體襯底108中的鹵素離子的分布。注入到半導(dǎo)體襯底108的鹵素離子的分布是高斯分布。分離層110形成在離半導(dǎo)體襯底108 的表面的接近離子的平均進(jìn)入深度的深度區(qū)域中。例如，半導(dǎo)體襯底108的厚度為5nm至 500nm,優(yōu)選為IOnm至200nm,注入離子時(shí)的加速電壓需要根據(jù)這種厚度來設(shè)定。勿須置言, 在在電場(chǎng)加速離子并將離子照射到半導(dǎo)體襯底108來注入的情況下，離子的分布大致呈現(xiàn)以某個(gè)深度為峰值的高斯分布。在此，形成有分離層110的深度區(qū)域的區(qū)域以該峰值位置為基準(zhǔn)。優(yōu)選使用離子摻雜裝置進(jìn)行離子的注入。就是說，使用在不進(jìn)行質(zhì)量分離的狀態(tài)下照射使源氣體等離子化而產(chǎn)生的多個(gè)離子種的摻雜裝置。在本方式中，優(yōu)選照射由一種離子或相同的原子構(gòu)成的質(zhì)量不同的多種離子。在如下條件下進(jìn)行離子摻雜即可加速電壓為 IOkV 至 IOOkV，優(yōu)選為 30kV 至 80kV ;劑量為 I X 1016ions/cm2 至 4 X 1016ions/cm2 ;光束電流密度為2 μ A/cm2以上，優(yōu)選為5 μ A/cm2以上，更優(yōu)選為10 μ A/cm2以上。注意，在本說明書中，“離子摻雜”是指如下方式在不進(jìn)行質(zhì)量分離的狀態(tài)下在電場(chǎng)加速由源氣體產(chǎn)生的離子化了的氣體并將它照射到對(duì)象物。作為要注入的鹵素離子，應(yīng)用選自氟離子、氯離子、溴離子中的離子。作為為獲得鹵素離子而供應(yīng)到摻雜裝置的氣體，應(yīng)用HF、NF3> HBr、Cl2, C1F3、BC13、F2, Br2等。作為鹵素離子，尤其是氟離子的質(zhì)量數(shù)小，所以當(dāng)將它注入到半導(dǎo)體襯底108中時(shí)，帶給結(jié)晶的損壞也少。使通過注入齒素離子形成在半導(dǎo)體襯底108中的分離層110包含lX102°atoms/ cm3(優(yōu)選為5X 102°atoms/cm3)以上的齒素。在半導(dǎo)體襯底108中，局部地注入有高濃度齒素的區(qū)域的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被擾亂而形成有微小空孔，從而該區(qū)域可以成為具有多孔結(jié)構(gòu)的分離層110。在此情況下，以較低的溫度進(jìn)行熱處理，而使形成在分離層110的微小空孔的體積產(chǎn)生變化，并且通過沿著分離層110裂開，可以形成薄的單晶半導(dǎo)體層。注意，在本說明書中，“裂開”是指沿著分離層分離半導(dǎo)體襯底的一部分，以便在支撐襯底上形成半導(dǎo)體層。下面，在本說明書中將“裂開”稱為“分離”。此外，在本工序中，也可以在對(duì)半導(dǎo)體襯底108照射鹵素離子的同時(shí)，或者其前后注入氫離子。在照射氫離子的情況下，優(yōu)選包含H+、H2+、H3+離子且將H3+離子的比例設(shè)定為高于H+、!!/離子的比例。通過提高H3+離子的比例可以提高注入效率，從而可以縮短照射時(shí)間。當(dāng)使用離子摻雜裝置并在不進(jìn)行質(zhì)量分離的情況下照射離子時(shí)，除了鹵素離子或氫離子以外，金屬離子也同時(shí)注入到半導(dǎo)體襯底108中。因?yàn)榻饘匐x子的質(zhì)量數(shù)大，所以半導(dǎo)體襯底108的注入有離子的一側(cè)的表面上分布有很多金屬離子。在本方式中，在半導(dǎo)體襯底108的表面上形成有氧化膜103。通過將該氧化膜103形成為比金屬離子的注入深度厚，可以使該金屬分布的擴(kuò)大不超出氧化膜103以外(圖6所示的曲線M)。通過進(jìn)行在包含HCl的氣氛中的氧化等來形成氧化膜103，可以使用包含在氧化膜103中的鹵素對(duì)給半導(dǎo)體襯底帶來不良影響的如重金屬等的雜質(zhì)進(jìn)行吸雜。由此，可以將在氧化膜103中俘獲的該雜質(zhì)固定在氧化膜103中，從而可以防止對(duì)半導(dǎo)體襯底108的污染。通過對(duì)離子進(jìn)行質(zhì)量分離并將它注入到半導(dǎo)體襯底108，也可以同樣地形成分離層110。在此情況下，也同樣地，與H\ H2+離子相比，更優(yōu)選選擇性地注入H3+離子，來發(fā)揮與上述相同的效果。作為產(chǎn)生離子的氣體，除了氫及鹵素之外，還可以選擇重氫、氦那樣的惰性氣體。 通過將氦用作原料氣體并使用沒有質(zhì)量分離功能的離子摻雜裝置，可以獲得He+離子的比例高的離子束。通過將這種離子照射到半導(dǎo)體襯底108，可以形成微小空孔，從而可以將與上述相同的分離層110提供在半導(dǎo)體襯底108中。圖3C示出在形成有氧化膜103的半導(dǎo)體襯底108形成阻擋層109和鍵合層104 的階段。作為阻擋層109，通過氣相成長(zhǎng)法形成50nm至200nm厚的氮化硅膜或氮氧化硅膜。 例如，氮化硅膜通過將SiH4和NH3用作源氣體并采用等離子體CVD法形成。氮氧化硅膜通過將SiH4、N20及NH3用作源氣體并采用等離子體CVD法形成。阻擋層109對(duì)于使用半導(dǎo)體襯底108而形成的單晶半導(dǎo)體層發(fā)揮防止雜質(zhì)擴(kuò)散的效果。此外，當(dāng)形成分離層110之際，具有防止因離子的照射而使半導(dǎo)體襯底108的表面受到損壞并影響到平坦性的效果。此外， 在圖3A至5B所示的制造方法中，在將阻擋層109提供在半導(dǎo)體襯底108之后，粘合半導(dǎo)體襯底108和支撐襯底101。因此，在形成阻擋層109時(shí)，可以不用考慮支撐襯底101的耐熱溫度。作為鍵合層104，優(yōu)選形成氧化硅膜。氧化硅膜的厚度為IOnm至200nm，優(yōu)選為 IOnm至IOOnm,更優(yōu)選為20nm至50nm。作為氧化娃膜,優(yōu)選應(yīng)用通過使用有機(jī)娃燒氣體并采用化學(xué)氣相成長(zhǎng)法制造的氧化硅膜。作為有機(jī)硅烷氣體，可以使用硅酸乙酯(TE0S:化學(xué)式Si (OC2H5)4)、四甲基硅烷(化學(xué)式Si (CH3)4)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TMCTS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅烷(化學(xué)式SiH(OC2H5)3)、三二甲氨基硅烷(化學(xué)式SiH(N(CH3)2)3)等的含硅化合物。除此之外，也可以應(yīng)用通過使用硅烷氣體并采用化學(xué)氣相法制造的氧化硅膜。在任何情況下，優(yōu)選形成包含氫(及/或OH基)的氧化硅膜。作為用作鍵合層104的氧化硅膜的氫(及/或OH基)的濃度，設(shè)定為5X1019atoms/ cm3至5X 1021atoms/cm3,即可。當(dāng)采用化學(xué)氣相法形成膜時(shí),作為在形成在半導(dǎo)體襯底的分離層110中不產(chǎn)生脫氣的溫度(使用作鍵合層104的氧化硅膜的表面不產(chǎn)生裂紋或者使分離層110不產(chǎn)生裂縫的溫度)，例如應(yīng)用350°C以下的成膜溫度。此外，在將單晶或多晶半導(dǎo)體襯底用作半導(dǎo)體襯底108的情況下，對(duì)后面的工序中的將單晶半導(dǎo)體層或多晶半導(dǎo)體層從該襯底分離的熱處理，應(yīng)用比鍵合層104的成膜溫度高的熱處理溫度。此外，在圖3B和3C的工序中，也可以在形成分離層110之后形成阻擋層109和鍵合層104。根據(jù)該工序，通過使用多室結(jié)構(gòu)的CVD裝置，可以在不接觸到大氣的狀態(tài)下連續(xù)地形成阻擋層109和鍵合層104，而可以防止異物混入以及鉀、鈉等引起的污染。圖4A示出粘合支撐襯底101和半導(dǎo)體襯底108的階段。通過使支撐襯底101和半導(dǎo)體襯底108的鍵合層104的表面相對(duì)并緊密接合，來形成鍵合。對(duì)形成鍵合的面充分地進(jìn)行清潔。而且，通過使支撐襯底101和鍵合層104緊密接合，通過范德瓦耳斯力作用而形成鍵合。此外，通過按壓支撐襯底101和半導(dǎo)體襯底108，由氫鍵而可以形成比利用范德瓦耳斯力的鍵合更堅(jiān)固的鍵合。也可以使形成鍵合層104和支撐襯底101的鍵合的面活性化，以形成良好的鍵合。 例如，對(duì)形成鍵合的面照射原子束、離子束。在利用原子束或離子束的情況下，可以使用氬等的惰性氣體中性原子束或惰性氣體離子束。除此之外，還進(jìn)行等離子體照射或自由基處理。通過這種表面處理，即使后面的熱處理的溫度為200°C至400°C也可以提高不同的材料之間的鍵合強(qiáng)度。圖4B示出如下階段通過進(jìn)行熱處理來在分離層110分離，而從半導(dǎo)體襯底108 獲得單晶半導(dǎo)體層102。在重疊半導(dǎo)體襯底108和支撐襯底101的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理。通過進(jìn)行熱處理，將單晶半導(dǎo)體層102殘留在支撐襯底101上，并且從支撐襯底101分離半導(dǎo)體襯底108。優(yōu)選以鍵合層104的成膜溫度以上且支撐襯底101的耐熱溫度以下進(jìn)行熱處理。例如，通過在400°C以上且低于600°C的溫度下進(jìn)行熱處理，以使形成在分離層110的微小空孔產(chǎn)生體積變化，從而可以沿著分離層110進(jìn)行分離。由于鍵合層104與支撐襯底 101鍵合在一起，所以具有與半導(dǎo)體襯底108相同的結(jié)晶性的單晶半導(dǎo)體層102粘合并殘留在支撐襯底101上。在這種狀態(tài)下，單晶半導(dǎo)體層102包含有用來形成分離層110而注入的鹵素。在單晶半導(dǎo)體層102中，該鹵素以濃度梯度分布。圖2的曲線A示出其方式。就是說，鹵素以其濃度離單晶半導(dǎo)體層102的表面(與支撐襯底101相反的一側(cè))越近越高的方式分布。 這是因?yàn)閷雽?dǎo)體襯底108貼合到支撐襯底101，并將單晶半導(dǎo)體層102殘留在支撐襯底 101地進(jìn)行分離的緣故。圖5A示出如下階段在將單晶半導(dǎo)體層102固定在支撐襯底101的狀態(tài)下，進(jìn)行熱處理。通過進(jìn)行該熱處理，可以提高支撐襯底101和單晶半導(dǎo)體層102的鍵合強(qiáng)度。就是說，可以將支撐襯底101和單晶半導(dǎo)體層102的鍵合面中的氫鍵改變?yōu)楸葰滏I更堅(jiān)固的
13共價(jià)鍵。此外，通過進(jìn)行該熱處理，使為形成分離層110而注入的氫或鹵素從單晶半導(dǎo)體層102脫離。此外，從去除支撐襯底101和單晶半導(dǎo)體層102的鍵合部中的微小空孔的意義上講也優(yōu)選進(jìn)行該熱處理。熱處理的溫度設(shè)定為氫或鹵素能夠從單晶半導(dǎo)體層102釋放的溫度以上至支撐襯底101的應(yīng)變點(diǎn)左右的溫度的范圍內(nèi)。包含在單晶半導(dǎo)體層102的過多的氫呈現(xiàn)復(fù)雜的性質(zhì)，并且有時(shí)因熱歷史而使半導(dǎo)體特性退化。例如，包含在硅的晶格之間的氫具有使以控制價(jià)電子為目的而摻雜的雜質(zhì)惰性化的作用。由此，使晶體管的閾值電壓波動(dòng)，或者使源或漏區(qū)域高電阻化。此外，當(dāng)氫包含在硅的晶格中時(shí)，硅的配位數(shù)有可能改變而產(chǎn)生晶格缺陷。勿須置言，氫或鹵素具有修補(bǔ)硅中的懸空鍵的作用，即修補(bǔ)缺陷的作用。然而，優(yōu)選從單晶半導(dǎo)體層102暫且去除為形成分離層110而注入的氫或鹵素。例如，在400°C至730°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理。作為熱處理裝置，可以應(yīng)用電爐、燈退火爐等。此外，也可以將熱處理的溫度多階段地改變而進(jìn)行熱處理。另外，還可以使用瞬間熱退火(RTA)裝置。在使用RTA裝置進(jìn)行熱處理的情況下，也可以以襯底的應(yīng)變點(diǎn)左右或略微高的溫度進(jìn)行加熱。圖5B示出將能量束照射到單晶半導(dǎo)體層102以修補(bǔ)結(jié)晶缺陷的階段。由于當(dāng)單晶半導(dǎo)體層102接合到支撐襯底101時(shí)，單晶半導(dǎo)體層102的結(jié)晶性因受到熱及/或機(jī)械損傷而降低，所以優(yōu)選進(jìn)行能量束照射以修補(bǔ)缺陷。優(yōu)選使用選擇性地被單晶半導(dǎo)體層102 吸收的能量束，即激光束。這是因?yàn)榭梢栽诓贿^多加熱支撐襯底101的狀態(tài)下修復(fù)單晶半導(dǎo)體層102的缺陷的緣故。關(guān)于激光束，可以使用以準(zhǔn)分子激光器為代表的氣體激光器、以 YAG激光器為代表的固體激光器作為光源。激光束的波長(zhǎng)優(yōu)選在紫外光區(qū)至可見光區(qū)，應(yīng)用190nm至700nm的波長(zhǎng)。優(yōu)選通過使用光學(xué)系統(tǒng)將從光源發(fā)射的激光束聚光為矩形或線形，在單晶半導(dǎo)體層102上使用該激光束進(jìn)行掃描而照射，即可。作為能夠達(dá)成相同目的的能源束，還可以應(yīng)用使用鹵素?zé)艋螂舻冗M(jìn)行的閃光燈退火來代替激光束。在本工序中，由于在圖5A中已進(jìn)行了單晶半導(dǎo)體層102的脫氫化(氫的脫離)或脫鹵素化(鹵素的脫離)處理，因此可以在包含氧的氣氛中在不使孔隙產(chǎn)生在單晶半導(dǎo)體層102中的狀態(tài)下修補(bǔ)結(jié)晶缺陷。另外，在圖5B中，通過在氮?dú)夥障逻M(jìn)行對(duì)單晶半導(dǎo)體層 102的能量束照射處理，可以平整單晶半導(dǎo)體層102的表面。包含在單晶半導(dǎo)體層102中的鹵素通過上述處理而重新分布。該鹵素的單晶半導(dǎo)體層102中的濃度梯度得到緩和，圖2的曲線B示出其方式。雖然單晶半導(dǎo)體層102中的鹵素優(yōu)選均勻地分布，但是也可以如曲線B所示那樣使單晶半導(dǎo)體層102的表面一側(cè)的濃度高地分布。通過采用這種分布方式，在電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)中，可以使用鹵素修補(bǔ)源區(qū)域及漏區(qū)域、或者與它們鄰接的雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域和溝道形成區(qū)域的境界區(qū)域的缺陷。此外，即使經(jīng)過這種熱處理，通過在單晶半導(dǎo)體層102和支撐襯底101之間提供如上所述那樣的鍵合層104，也可以緩和應(yīng)力畸變并保持高的鍵合強(qiáng)度。此外，可以緩和單晶半導(dǎo)體層102的應(yīng)力畸變而保持良好的結(jié)晶性。接著，對(duì)于具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的其他制造方法，參照?qǐng)D7A至圖9B來說明。在圖7A中，通過進(jìn)行熱氧化將氧化膜103形成在半導(dǎo)體襯底108。氧化膜103優(yōu)選通過在相對(duì)于氧作為鹵素氣體以O(shè). 5至10體積％ (優(yōu)選為3體積％ )的比例包含HCl的氣氛中在700°C以上，優(yōu)選在900°C至1150°C的溫度下進(jìn)行的熱氧化處理而形成。而且， 如圖7B所示那樣形成分離層110。與圖3A的情況相同，將在電場(chǎng)加速的離子照射到半導(dǎo)體襯底108形成分離層110。在圖8A中，支撐襯底101提供有阻擋層109。例如，阻擋層109可以由氮氧化硅膜 105和氧氮化娃膜106構(gòu)成。氮氧化娃膜105具有防止包含在支撐襯底101的金屬等的雜質(zhì)擴(kuò)散到單晶半導(dǎo)體層102 —側(cè)的效果。此外，在圖7A至圖9B的制造方法中，由于在鍵合氧化膜103和形成在支撐襯底101的鍵合層104之前，在形成支撐襯底101的鍵合的面一側(cè)提供氮氧化硅膜105，因此不但可以防止從支撐襯底101擴(kuò)散的雜質(zhì)所引起的單晶半導(dǎo)體層102的污染，而且還可以防止對(duì)鍵合層104的污染。由此，可以防止雜質(zhì)所引起的鍵合強(qiáng)度的降低。此外，氧氮化硅膜106具有緩和氮氧化硅膜105的內(nèi)部應(yīng)力的作用。通過提供這種疊層形式的阻擋層109，可以防止單晶半導(dǎo)體層102的雜質(zhì)污染并緩和應(yīng)力畸變。在阻擋層109上提供有鍵合層104。該鍵合層104是具有親水性的表面的平滑層。 作為具有這種表面的層，優(yōu)選使用通過熱或化學(xué)反應(yīng)形成的絕緣層。具有親水性的表面并平滑的鍵合層104以0.2nm至500nm的厚度提供。當(dāng)以該厚度提供鍵合層時(shí)，可以使被形成膜表面的粗糙平滑化并確保該膜的成長(zhǎng)表面的平滑性。作為鍵合層104，優(yōu)選形成氧化硅膜。氧化娃膜的厚度為IOnm至200nm,優(yōu)選為IOnm至IOOnm,更優(yōu)選為20nm至50nm。此外，氧化硅膜優(yōu)選使用有機(jī)硅烷氣體并采用化學(xué)氣相成長(zhǎng)法制造。使形成有這種阻擋層109及鍵合層104的支撐襯底101和形成有氧化膜103的半導(dǎo)體襯底108緊密接合而粘合它們。在此情況下，由氧化膜103和鍵合層104形成鍵合。通過按壓支撐襯底101和半導(dǎo)體襯底108，可以由氫鍵提高鍵合強(qiáng)度。圖8B示出如下階段通過進(jìn)行熱處理，分離半導(dǎo)體襯底108的一部分來形成單晶半導(dǎo)體層102。在重疊半導(dǎo)體襯底108和支撐襯底101的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理。通過進(jìn)行熱處理，在支撐襯底101上殘留單晶半導(dǎo)體層102，并且從支撐襯底101分離半導(dǎo)體襯底108。 優(yōu)選以鍵合層104的成膜溫度以上且支撐襯底101的耐熱溫度以下的溫度進(jìn)行熱處理。例如，通過以400°C以上且低于600°C的溫度進(jìn)行熱處理，使形成在分離層110的微小空孔產(chǎn)生體積變化，從而可以沿著分離層110進(jìn)行分離。因?yàn)殒I合層104與支撐襯底101鍵合，所以具有與半導(dǎo)體襯底108相同的結(jié)晶性的單晶半導(dǎo)體層102粘合到支撐襯底101上而殘
&3 甶O圖9A示出在單晶半導(dǎo)體層102固定到支撐襯底101的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理的階段， 其與圖5A的情況相同。通過進(jìn)行這種熱處理，可以將支撐襯底101和單晶半導(dǎo)體層102的鍵合面中的氫鍵改變?yōu)楸葰滏I堅(jiān)固的共價(jià)鍵。此外，圖9B示出對(duì)單晶半導(dǎo)體層102照射能量束來修補(bǔ)結(jié)晶缺陷的階段，其與圖5B相同。在本方式中，在單晶半導(dǎo)體層和支撐襯底之間，在包含鹵素的氣氛中使半導(dǎo)體襯底直接氧化而形成的包含鹵素的氧化膜和由包含氮的絕緣膜形成的阻擋層彼此接觸。通過在包含鹵素的氣氛中使半導(dǎo)體襯底氧化來提供包含鹵素的氧化膜，可以減少單晶半導(dǎo)體層和氧化膜的界面中的缺陷能級(jí)密度并提高單晶半導(dǎo)體層和阻擋層的緊密接合性。此外，通過提供由包含氮的絕緣膜形成的阻擋層，可以防止雜質(zhì)對(duì)單晶半導(dǎo)體層造成污染。再者，通過使用包含氫(及/或OH基)的氧化硅膜形成提供在阻擋層和支撐襯底之間的鍵合層，可以使其發(fā)揮作為緩和應(yīng)力的緩沖體的功能。因此，可以緩和非意圖性地施加到單晶半導(dǎo)體層的熱應(yīng)力。此外，在單晶半導(dǎo)體層被施加有外來的壓力的情況下，也通過分散該外來的壓力，可以提高對(duì)起因于外來的壓力的剝離的耐性。根據(jù)本方式，即使使用耐熱溫度為700°C以下的襯底如玻璃襯底等作為支撐襯底 101，也可以獲得鍵合部的粘合力堅(jiān)固的單晶半導(dǎo)體層102。作為支撐襯底101，可以應(yīng)用在電子工業(yè)中使用的無堿玻璃如鋁硅酸鹽玻璃、硼硅酸鋁玻璃、鋇硼硅酸鹽玻璃等的各種玻璃襯底。就是說，可以在一邊為超過Im的襯底上形成單晶半導(dǎo)體層。通過使用這種大面積襯底，除了顯示裝置如液晶顯示器等之外，還可以制造半導(dǎo)體集成電路。此外，通過在制造工序的最初階段中，在包含鹵素的氣氛中對(duì)于半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱氧化，可以獲得吸雜作用，這在再利用半導(dǎo)體襯底時(shí)很有效。實(shí)施方式2本方式例示分離單晶半導(dǎo)體層之后的半導(dǎo)體襯底的再利用。由于如實(shí)施方式I所說明那樣，單晶半導(dǎo)體層的厚度為I μ m以下，因此例如當(dāng)使用厚度為40 μ m的半導(dǎo)體襯底時(shí)，可以反復(fù)使用相同的半導(dǎo)體襯底來制造具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底。在圖IOA至IOD中，說明用于具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的制造的半導(dǎo)體襯底的再利用方法。圖IOA示出單晶半導(dǎo)體層的分離工序之后的半導(dǎo)體襯底108。在半導(dǎo)體襯底殘留有氧化膜103、鍵合層104、阻擋層109、分離層110的一部分等。在分離層110的表面上有由沿著分離層110的分離所引起的表面粗糙，即IOOnm左右的凹凸。在圖IOB中，通過CMP將具有這種凹凸面的分離層110與殘留在半導(dǎo)體襯底108的表面一側(cè)的層一并去除，從而使半導(dǎo)體襯底108的表面平坦化。在該平坦化處理之后也可以照射激光束，以便修補(bǔ)因CMP的損壞。圖IOC示出對(duì)半導(dǎo)體襯底108進(jìn)行清潔的階段。去除殘留在半導(dǎo)體襯底108的氧化膜 103、鍵合層104、阻擋層109等，并且適當(dāng)?shù)厥褂昧蛩岷瓦^氧化氫以及純水的混合液(SPM)、 氨水和過氧化氫以及純水的混合液(APM)、鹽酸和過氧化氫以及純水的混合液(HPM)、氟酸和純水的混合液，也叫做稀釋的氫氟酸(DHF)等來進(jìn)行清洗。與實(shí)施方式I相同地進(jìn)行之后的工序即可，圖IOD示出對(duì)半導(dǎo)體襯底108進(jìn)行熱氧化來重新形成氧化膜103的階段。也可以照射激光束進(jìn)行用于表面的結(jié)晶性恢復(fù)和平坦化的處理來代替采用CMP 對(duì)半導(dǎo)體襯底108的表面拋光。在圖IlA至IlE中，說明用來制造具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的半導(dǎo)體襯底的其他再利用方法。如圖IlA所示，對(duì)殘留有分離層110的半導(dǎo)體襯底108進(jìn)行熱氧化。采用干式氧化、水蒸氣氧化、鹽酸氧化等進(jìn)行熱氧化，即可。圖IlB示出將氧化膜139形成在半導(dǎo)體襯底108的狀態(tài)。熱氧化以950°C至1150°C進(jìn)行。通過該處理，使殘留在半導(dǎo)體襯底108中的鹵素脫離。然后，如圖IlC所示，對(duì)半導(dǎo)體襯底108照射激光束來進(jìn)行結(jié)晶性的恢復(fù)和表面的平坦化處理。作為激光束，可以使用以受激準(zhǔn)分子激光器為典型的氣體激光器、以YAG激光器為典型的固體激光器作為光源。激光束的波長(zhǎng)優(yōu)選在紫外光區(qū)至可見光區(qū)，應(yīng)用190nm 至700nm的波長(zhǎng)。優(yōu)選通過使用光學(xué)系統(tǒng)將從光源發(fā)射的激光束聚光為矩形或線形，掃描該激光束以對(duì)半導(dǎo)體襯底108進(jìn)行照射，即可。當(dāng)在包含氧的氣氛中照射激光束時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體襯底108的結(jié)晶性恢復(fù)很有效。此外，當(dāng)在氮?dú)夥种姓丈浼す馐鴷r(shí)，對(duì)半導(dǎo)體襯底108 的表面的平坦化很有效。在此情況下，優(yōu)選預(yù)先去除形成在半導(dǎo)體襯底108的表面的薄氧化膜(自然氧化膜等)。通過這種處理，如圖IlD所示，獲得表面平滑的半導(dǎo)體襯底108。 適當(dāng)?shù)厥褂昧蛩岷瓦^氧化氫以及純水的混合液(SPM)、氨水和過氧化氫以及純水的混合液(APM)、鹽酸和過氧化氫以及純水的混合液(HPM)、氟酸和純水的混合液，也叫做稀釋的氫氟酸(DHF)等來對(duì)半導(dǎo)體襯底108進(jìn)行清潔。與實(shí)施方式I相同地進(jìn)行之后的工序即可，圖 IlD示出對(duì)半導(dǎo)體襯底108進(jìn)行熱氧化來形成氧化膜103的階段。由于具有分離層110的區(qū)域露出到表面，所以半導(dǎo)體襯底108中的鹵素的分布成為表面一側(cè)的濃度較高。根據(jù)本方式，通過在后面的工序中進(jìn)行的熱處理及熱氧化，使鹵素重新分布。圖12示意性地示出半導(dǎo)體襯底108的鹵素分布，并且示出本方式的最初階段 (結(jié)束分離工序的階段)中的鹵素分布(曲線C)和通過熱氧化形成氧化膜之后的分布(曲線D)。當(dāng)進(jìn)行熱氧化時(shí)，包含在半導(dǎo)體襯底108中的鹵素的一部分氣化而脫離，并且殘留在半導(dǎo)體襯底108中的鹵素也通過擴(kuò)散而重新分布。圖13示出當(dāng)再利用在本方式中加工的半導(dǎo)體襯底108時(shí)的單晶半導(dǎo)體層102的鹵素分布。與圖2相比，在圖13所示的本方式的最初階段的鹵素分布中，單晶半導(dǎo)體層102 和氧化膜103的界面一側(cè)的鹵素濃度高(曲線C)。而且，通過進(jìn)行熱氧化等的與實(shí)施方式 I相同的工序，鹵素重新分布而呈現(xiàn)出如曲線D所示的分布。根據(jù)這種鹵素分布，單晶半導(dǎo)體層102的支撐襯底一側(cè)的界面包含多的鹵素，從而發(fā)揮降低界面缺陷能級(jí)密度的效果。 此外，與圖2相同，在氧化膜103中俘獲金屬雜質(zhì)(曲線M)。另外，當(dāng)在后面的工序中進(jìn)行熱處理來從半導(dǎo)體襯底108分離單晶半導(dǎo)體層102時(shí)，鹵素以其濃度離單晶半導(dǎo)體層102 的表面(與支撐襯底101相反的一側(cè))越近越高的方式分布(曲線A)，而且通過進(jìn)行熱處理及激光束照射，包含在單晶半導(dǎo)體層102中的鹵素重新分布，其濃度梯度得到緩和(曲線 B)。根據(jù)本方式，在具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的制造中，可以再利用用作單晶半導(dǎo)體層的母體(根基)的半導(dǎo)體襯底。由此，可以節(jié)省半導(dǎo)體襯底的消耗，而可以降低制造成本。實(shí)施方式3在本方式中，對(duì)于使用在實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?中制造的具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底的半導(dǎo)體裝置的制造方法，參照?qǐng)D14A至圖15B進(jìn)行說明。在圖14A中，在單晶半導(dǎo)體層102 上提供有用作第一絕緣層的氧化膜103、用作第二絕緣層的阻擋層109、以及用作第三絕緣層的鍵合層104，并與支撐襯底101粘合。阻擋層109也可以提供在支撐襯底101—側(cè)。通過提供阻擋層109，可以防止雜質(zhì)所引起的單晶半導(dǎo)體層102的污染。阻擋層109由氮化硅層及氮氧化硅層構(gòu)成。此外，作為阻擋層109，也可以應(yīng)用氮化鋁層、氮氧化鋁層。單晶半導(dǎo)體層102的膜厚度為5nm至500nm,優(yōu)選為IOnm至200nm,更優(yōu)選為IOnm 至60nm。通過控制圖3B所說明的分離層110的深度，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定單晶半導(dǎo)體層102的厚度。對(duì)于單晶半導(dǎo)體層102，優(yōu)選根據(jù)η溝道型電場(chǎng)效應(yīng)晶體管及P型溝道型電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域來添加賦予P型導(dǎo)電性的雜質(zhì)如硼、鋁、鎵等或賦予η型的導(dǎo)電性的雜質(zhì)如磷、砷等。就是說，對(duì)應(yīng)于η溝道型電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域來添加賦予P型的導(dǎo)電性的雜質(zhì)，而對(duì)應(yīng)于P溝道型電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域來添加賦予η型的導(dǎo)電性的雜質(zhì)，從而形成所謂的阱區(qū)域。以lX1012ionS/cm2至lX1014ionS/cm2左右的劑量來添加賦予η型的導(dǎo)電性的雜質(zhì)離子或賦予P型的導(dǎo)電性的雜質(zhì)離子，即可。再者，在控制電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓的情況下，對(duì)這種阱區(qū)域添加賦予P型的導(dǎo)電性的雜質(zhì)或賦予η型的導(dǎo)電性的雜質(zhì)，即可。如圖14Β所示，通過蝕刻單晶半導(dǎo)體層102形成根據(jù)半導(dǎo)體元件的配置分離為島狀的單晶半導(dǎo)體層102。而且，如圖14C所示，形成柵極絕緣層111、柵電極112、側(cè)壁絕緣層113，然后還形成第一雜質(zhì)區(qū)域114、第二雜質(zhì)區(qū)域115。使用氮化硅形成絕緣層116，并將它用作蝕刻?hào)烹姌O112時(shí)的硬掩模。圖14D示出在形成柵電極112等之后形成保護(hù)膜117的階段。優(yōu)選采用等離子體CVD法并將形成膜時(shí)的襯底溫度設(shè)定為350°C以下來形成用作保護(hù)膜117的氮化硅膜或者氮氧化硅膜。由此，將氫包含在保護(hù)膜117中。在形成保護(hù)膜117之后，通過350°C至 4500C (優(yōu)選為400°C至420°C )的熱處理，將包含在保護(hù)膜117中的氫擴(kuò)散到單晶半導(dǎo)體層102—側(cè)。通過對(duì)于在前面的工序中已脫氫化了的單晶半導(dǎo)體層102供應(yīng)在元件形成工序中修補(bǔ)缺陷的氫，可以有效地修補(bǔ)成為俘獲中心的缺陷。此外，阻擋層109防止從支撐襯底101 —側(cè)的雜質(zhì)擴(kuò)散所引起的污染，而保護(hù)膜117具有防止該從上層一側(cè)的雜質(zhì)擴(kuò)散所引起的污染的效果。在本方式中，由絕緣膜覆蓋其結(jié)晶性優(yōu)良的單晶半導(dǎo)體層102的下層一側(cè)及上層一側(cè)，該絕緣膜的防止鈉等的可動(dòng)性高的雜質(zhì)離子的效果好。從而，對(duì)于由該單晶半導(dǎo)體層102制造的半導(dǎo)體元件的特性穩(wěn)定化發(fā)揮極大效果。然后，如圖15A所示那樣形成層間絕緣膜118。通過形成BPSG(硼磷硅玻璃)膜或涂覆以聚酰亞胺為典型的有機(jī)樹脂，形成層間絕緣膜118。在層間絕緣膜118中形成接觸孔 119。圖15B示出形成布線的階段。在接觸孔119中形成接觸插頭120。通過使用WF6 氣體和SiH4氣體并采用化學(xué)氣相成長(zhǎng)法形成鎢硅化物，并將它嵌入到接觸孔119中，來形成接觸插頭120。此外，接觸插頭120也可以使用WF6氣體并通過氫還原形成鎢，并將它嵌入到接觸孔119中而形成。然后，根據(jù)接觸插頭120形成布線121。布線121由鋁或鋁合金形成，并且在上層和下層形成金屬膜如鑰、鉻、鈦等的膜作為阻擋金屬。再者，在其上層形成層間絕緣膜148。也可以適當(dāng)?shù)靥峁┎季€，并在其上層可以形成布線而實(shí)現(xiàn)多層布線化。 在此情況下，也可以采用鑲嵌步驟。像這樣，可以使用鍵合到支撐襯底101的單晶半導(dǎo)體層102制造電場(chǎng)效應(yīng)晶體管。 因?yàn)楦鶕?jù)本方式的單晶半導(dǎo)體層102是結(jié)晶定向固定的單晶半導(dǎo)體，所以可以獲得均勻且高性能的電場(chǎng)效應(yīng)晶體管。就是說，通過抑制如閾值電壓及遷移率等晶體管特性中重要的特性值的不均勻性等，來可以實(shí)現(xiàn)高遷移化等的高性能化。注意，由于在單晶半導(dǎo)體層102的背溝道一側(cè)(與柵電極112相反的一側(cè))提供有包含鹵素的氧化膜103，因此定域能級(jí)密度得到減少而可以抑制閾值電壓的波動(dòng)。再者， 因?yàn)樵谥我r底101和單晶半導(dǎo)體層102之間，除了包含鹵素的氧化膜103之外還提供有阻擋層109，所以可以防止因金屬等如鈉等的雜質(zhì)從支撐襯底101 —側(cè)擴(kuò)散，而使單晶半導(dǎo)體層102被污染。根據(jù)本方式，包含在單晶半導(dǎo)體層的鹵素以其濃度離該單晶半導(dǎo)體層的表面(與支撐襯底相反的一側(cè))越近越高的方式分布。就是說，在電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)中，通過提高形成在單晶半導(dǎo)體層的源區(qū)域及漏區(qū)域、或與它們鄰接的雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)域和溝道形成區(qū)域的境界區(qū)域，即離柵電極較近一側(cè)的鹵素濃度，可以減少鍵合漏電流。此外，通過采用該結(jié)構(gòu)，溝道形成區(qū)域的界面能級(jí)密度得到減少，從而可以獲得電特性急劇上升且熱載流子特性優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置。實(shí)施方式4
本方式示出實(shí)施方式3所例示的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式。圖16示出由具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底獲得的作為半導(dǎo)體裝置的一例的微處理器的結(jié)構(gòu)。微處理器200根據(jù)本方式的半導(dǎo)體襯底制造。該微處理器200包括計(jì)算電路(也稱為ALU:算術(shù)邏輯單元)201、計(jì)算電路控制部(ALU控制器)202、指令譯碼部(Instruction Decoder) 203、中斷控制部(Interrupt Controller) 204、時(shí)序控制部(Timing Controller) 205、寄存器(Register) 206、寄存器控制部(Register Controller) 207、總線接口(總線 I/F) 208、只讀存儲(chǔ)器(ROM) 209、以及 ROM 接口(ROM I/F)210。通過總線接口 208輸入到微處理器200的指令在被輸入到指令譯碼部203并且被譯碼后，輸入到計(jì)算電路控制部202、中斷控制部204、寄存器控制部207、時(shí)序控制部205。 計(jì)算電路控制部202、中斷控制部204、寄存器控制部207，時(shí)序控制部205根據(jù)被譯碼的指令進(jìn)行各種控制。具體地說，計(jì)算電路控制部202產(chǎn)生用于控制計(jì)算電路201的工作的信號(hào)。此外，中斷控制部204當(dāng)微處理器200執(zhí)行程序時(shí)，根據(jù)其優(yōu)先度或掩模狀態(tài)來判斷而處理來自外部輸入/輸出裝置或外圍電路的中斷要求。寄存器控制部207產(chǎn)生寄存器206 的地址，并且根據(jù)微處理器200的狀態(tài)進(jìn)行寄存器206的數(shù)據(jù)的讀取或?qū)懭?。時(shí)序控制部 205產(chǎn)生用于控制計(jì)算電路201、計(jì)算電路控制部202、指令譯碼部203、中斷控制部204、寄存器控制部207的工作時(shí)序的信號(hào)。例如，時(shí)序控制部205具備根據(jù)參考時(shí)鐘信號(hào)CLKl產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CLK2的內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生部，并將該內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)CLK2供應(yīng)于上述各種電路。 注意，在圖16中示出的微處理器200只不過是將該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化而示出的一例，實(shí)際的微處理器根據(jù)其用途具有各種各樣的結(jié)構(gòu)。這種微處理器200發(fā)揮與實(shí)施方式3所示的半導(dǎo)體裝置相同的作用效果，不僅可以實(shí)現(xiàn)處理速度的高速化，還可以實(shí)現(xiàn)低耗電化。由于形成構(gòu)成微處理器200的電場(chǎng)效應(yīng)晶體管的單晶半導(dǎo)體層的背溝道一側(cè)(與柵電極相反的一側(cè))提供有包含鹵素的氧化膜， 因此減少定域能級(jí)密度得到而可以抑制閾值電壓的波動(dòng)。此外，因?yàn)閱尉О雽?dǎo)體層包含有鹵素，所以即使在柵極長(zhǎng)度縮短的情況下也可以減少鍵合漏電流。再者，由于在支撐襯底和單晶半導(dǎo)體層之間，除了包含鹵素的氧化膜之外還提供有阻擋層，因此可以防止鈉等的金屬等的雜質(zhì)從支撐襯底一側(cè)擴(kuò)散而使單晶半導(dǎo)體層被污染。其次，作為具備能夠以非接觸的方式進(jìn)行發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的計(jì)算功能的半導(dǎo)體裝置的一例，對(duì)于由具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底可以獲得的RFCPU的結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D17進(jìn)行說明。圖17 示出以無線通訊與外部裝置之間進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送/接收來工作的計(jì)算機(jī)(下面稱為RFCPU) 的一例。RFCPU211具有模擬電路部212和數(shù)字電路部213。作為模擬電路部212，包括具有共振電容的諧振電路214、整流電路215、恒壓電路216、復(fù)位電路217、振蕩電路218、解調(diào)電路219、調(diào)制電路220、電源管理電路230。數(shù)字電路部213包括RF接口 221、控制寄存器 222、時(shí)鐘控制器223、CPU接口 224、中央處理單元(CPU) 225、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 226、只讀存儲(chǔ)器(ROM) 227。具有這種結(jié)構(gòu)的RFCPU211的工作大致是如下。根據(jù)天線228接收的信號(hào)通過諧振電路214產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過整流電路215被充電到電容部229中。電容部229優(yōu)選由陶瓷電容器或雙電層電容器等電容器構(gòu)成。電容部229不需要與RFCPU211 形成為一體，而也可以作為另外的部件，安裝在構(gòu)成RFCPU211的具有絕緣表面的襯底上。復(fù)位電路217產(chǎn)生使數(shù)字電路部213復(fù)位并初始化的信號(hào)。例如，產(chǎn)生用作復(fù)位信號(hào)的晚于電源電壓上升而啟動(dòng)的信號(hào)。振蕩電路218根據(jù)由恒壓電路216生成的控制信號(hào)，改變時(shí)鐘信號(hào)的頻率和占空比。由低通濾波器形成的解調(diào)電路219使例如振幅偏移鍵控(ASK)方式的接收信號(hào)的振幅變動(dòng)兩值化。調(diào)制電路220將發(fā)送數(shù)據(jù)在通過振幅偏移鍵控(ASK)方式改變發(fā)送信號(hào)的振幅之后而發(fā)送。調(diào)制電路220通過改變諧振電路214的共振點(diǎn)來改變通信信號(hào)的振幅。時(shí)鐘控制器223根據(jù)在電源電壓或中央處理單元225中的耗電流而產(chǎn)生用于改變時(shí)鐘信號(hào)的頻率和占空比的控制信號(hào)。電源管理電路230對(duì)電源電壓進(jìn)行監(jiān)視。從天線228輸入到RFCPU211的信號(hào)在解調(diào)電路219中被解調(diào)之后，在RF接口 221 中被分解為控制指令和數(shù)據(jù)等?？刂浦噶畋淮鎯?chǔ)到控制寄存器222?？刂浦噶畎ㄗx出在只讀存儲(chǔ)器227中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)寫入到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器226 ;向中央處理單元225發(fā)出計(jì)算指令等。中央處理單元225通過CPU接口 224訪問只讀存儲(chǔ)器227、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 226、控制寄存器222。CPU接口 224具有根據(jù)中央處理單元225要求的地址產(chǎn)生訪問只讀存儲(chǔ)器227、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器226、控制寄存器222中任何一個(gè)的訪問信號(hào)的功能。中央處理單元225的計(jì)算方式可以采用在只讀存儲(chǔ)器227存儲(chǔ)OS (operating system:操作系統(tǒng))，并且在啟動(dòng)的同時(shí)執(zhí)行讀出程序的方式。此外，也可以采用由專用電路構(gòu)成計(jì)算電路，且通過硬件進(jìn)行計(jì)算的處理方式。在同時(shí)使用硬件和軟件的方式中，可以應(yīng)用在專用的計(jì)算電路中進(jìn)行一部分的處理，并且使用程序由中央處理單元225執(zhí)行其他的計(jì)算的方式。這種RFCPU211發(fā)揮與實(shí)施方式3所示的半導(dǎo)體裝置相同的作用效果，不僅可以實(shí)現(xiàn)處理速度的高速化，還可以實(shí)現(xiàn)低耗電化。因此，即使使供應(yīng)電力的電容部229小型化， 也可以保證長(zhǎng)時(shí)間的工作。因?yàn)閱尉О雽?dǎo)體層包含鹵素，所以即使當(dāng)柵極長(zhǎng)度縮短時(shí)也可以減少鍵合漏電流。圖17示出RFCPU的方式，但是也可以將具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底用于具有通信功能、計(jì)算處理功能、存儲(chǔ)功能的半導(dǎo)體裝置例如IC標(biāo)簽。實(shí)施方式5本方式示出使用實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?所示的具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底制造的顯示裝置的一個(gè)例子。圖18示出將單晶半導(dǎo)體層102鍵合到作為單晶半導(dǎo)體層的支撐襯底101 的用于制造顯示面板的母玻璃的情況。母玻璃被分割成多個(gè)顯示面板，優(yōu)選根據(jù)顯示面板 122的形成區(qū)域鍵合單晶半導(dǎo)體層102。母玻璃的面積比半導(dǎo)體襯底大，因此，如圖18所示， 優(yōu)選在顯示面板122的形成區(qū)域的內(nèi)側(cè)配置多個(gè)單晶半導(dǎo)體層102。為此，當(dāng)將多個(gè)單晶半導(dǎo)體層102排列并配置在支撐襯底101上時(shí)，可以使鄰接間隔充分地寬。顯示面板122具有掃描線驅(qū)動(dòng)區(qū)域123、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)路區(qū)域124及像素形成區(qū)域125，以被包括在這些區(qū)域的方式將單晶半導(dǎo)體層102鍵合到支撐襯底101。圖19A和19B示出液晶顯示裝置的一個(gè)例子，該液晶顯示裝置由使用單晶半導(dǎo)體層的像素晶體管構(gòu)成。圖19A是像素的平面圖，在該像素中，單晶半導(dǎo)體層102與掃描線 126交叉，并與信號(hào)線127和像素電極128連接。圖19B是沿圖19A所示的J-K截?cái)嗑€的截面圖。在圖19B中，像素晶體管具有在支撐襯底101上層疊有阻擋層109、鍵合層104、氧化膜103、及單晶半導(dǎo)體層102的結(jié)構(gòu)。在層間絕緣層118上設(shè)置有像素電極128。在提供在層間絕緣膜118的接觸孔中，單晶半導(dǎo)體層102和信號(hào)線127連接。在接觸孔中，提供柱狀間隔物131，以填平由于蝕刻層間絕緣層128而產(chǎn)生的凹狀臺(tái)階。在相對(duì)襯底129上形成有相對(duì)電極130，且通過在由柱狀間隔物131形成的間隙中填充液晶，形成液晶層132。圖20A和20B示出電致發(fā)光顯示裝置的一個(gè)例子，該電致發(fā)光顯示裝置由使用單晶半導(dǎo)體層的像素晶體管構(gòu)成。圖20A是像素的平面圖，像素晶體管包括連接到信號(hào)線127 的選擇晶體管133、以及連接到電源供給線135的顯示控制晶體管134。上述顯示裝置的結(jié)構(gòu)如下在各像素中設(shè)置有其電極之間夾有包含電致發(fā)光材料形成的層(EL層)的發(fā)光元件。像素電極128連接到顯示控制晶體管134。圖20B是示出作為上述像素的主要部分的顯示控制晶體管的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖20B中，顯示控制晶體管具有如下結(jié)構(gòu)在支撐襯底101上層疊有阻擋層 109、鍵合層104、氧化膜103、單晶半導(dǎo)體層102。阻擋層109、鍵合層104、氧化膜103、單晶半導(dǎo)體層102、層間絕緣膜118等的結(jié)構(gòu)與圖19B相同。像素電極128的周邊部被具有絕緣性的隔離壁層136包圍。在像素電極128上形成有EL層137。在EL層137上形成有相對(duì)電極130。使用密封樹脂138填充像素部，并設(shè)置有相對(duì)襯底129作為補(bǔ)強(qiáng)板。本方式的電致發(fā)光顯示裝置將上述像素排列為矩陣狀來構(gòu)成顯示屏。在此情況下，由于像素晶體管的溝道部由單晶半導(dǎo)體層102構(gòu)成，因此具有各晶體管之間沒有特性不均勻、每個(gè)像素的發(fā)光亮度均勻的優(yōu)點(diǎn)。從而，容易使用電流控制發(fā)光元件的亮度而驅(qū)動(dòng)，并且不需要用來校正晶體管之間的特性不均勻的校正電路，而可以減輕驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)擔(dān)。再者，可以選擇透光襯底如玻璃襯底等作為支撐襯底101，因此可以構(gòu)成從支撐襯底 101 一側(cè)發(fā)射光的底部發(fā)光型電致發(fā)光顯不裝置。如上所述，也可以在制造顯示面板的母玻璃上形成使用單晶半導(dǎo)體層而形成的晶體管。使用單晶半導(dǎo)體層而形成的晶體管由于在電流驅(qū)動(dòng)能力等的大部分的工作特性上都比使用非晶硅而形成的晶體管優(yōu)良，因此可以使晶體管的尺寸小型化。由此，可以提高顯示面板中的像素部的開口率。此外，由于在具有這種顯示面板的顯示裝置中，還可以形成圖16 所示的微處理器及圖17所說明的RFCPU，因此可以在顯示裝置內(nèi)提供計(jì)算機(jī)的功能。另外， 還可以制造能夠以非接觸的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的顯示器。實(shí)施方式6本方式例示使用實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?所示的具有SOI結(jié)構(gòu)的襯底而完成的電器設(shè)備。作為電器設(shè)備，包括攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)等、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置(汽車音響、 音響組件等)、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、便攜式信息終端(移動(dòng)計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、便攜式游戲機(jī)或電子書等)、具有記錄媒質(zhì)的圖像再現(xiàn)裝置(具體地說，能夠再現(xiàn)記錄媒質(zhì)比如數(shù)字通用盤 (DVD)等并且具有能夠顯示其圖像的顯示器的裝置)。圖21示出根據(jù)本發(fā)明的電器設(shè)備的一個(gè)例子。圖2IA示出移動(dòng)電話301的一個(gè)例子。該移動(dòng)電話301包括顯示部302、操作部 303等。在顯示部302中，可以應(yīng)用圖19A和19B所示的液晶顯示裝置或圖20A和20B所示的電致發(fā)光顯示裝置。通過應(yīng)用根據(jù)本方式的顯示裝置，可以構(gòu)成顯示不均勻性低且圖像質(zhì)量高的顯示部。再者，還可將本方式的半導(dǎo)體裝置適用于包括在移動(dòng)電話301中的微處理器或存儲(chǔ)器。圖21B示出數(shù)字播放器304作為音響裝置的一個(gè)典型例子。圖21B所示的數(shù)字播放器304包括顯示部302、操作部303、以及耳機(jī)305等。還可以使用頭戴式耳機(jī)或無線耳
21機(jī)代替耳機(jī)305?？梢詫⒈痉绞降陌雽?dǎo)體裝置適用于數(shù)字播放器304所具有的存儲(chǔ)音樂信息的存儲(chǔ)部或使數(shù)字播放器304工作的微處理器。采用本結(jié)構(gòu)的數(shù)字播放器304可以實(shí)現(xiàn)小型輕量化。通過將圖19A和19B所說明的液晶顯示裝置或圖20A和20B所說明的電致發(fā)光顯示裝置適用于顯示部302，即使屏幕尺寸為O. 3英寸至2英寸左右也能夠顯示高清晰圖像或文字信息。圖21C示出電子書306。該電子書306包括顯示部302及操作開關(guān)303。另外，可以在其內(nèi)部裝有調(diào)制解調(diào)器，又可以具有以無線方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。可以將本方式的半導(dǎo)體裝置適用于電子書306所具有的存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)部或使電子書306工作的微處理器。 在存儲(chǔ)部中，使用存儲(chǔ)容量為20至200千兆字節(jié)(GB)的NOR型非易失性存儲(chǔ)器，來可以存儲(chǔ)并再現(xiàn)圖像或音頻(音樂)。通過將圖19A和19B所示的液晶顯示裝置或圖20A和20B 所說明的電致發(fā)光顯示裝置適用于顯示部302，可以進(jìn)行高圖像質(zhì)量的顯示。本說明書根據(jù)2007年5月18日在日本專利局受理的日本專利申請(qǐng)編號(hào) 2007-133065而制作，所述申請(qǐng)內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體襯底,包括包含第一鹵素的單晶半導(dǎo)體層；在所述單晶半導(dǎo)體層上的第一絕緣層，所述第一絕緣層包含第二鹵素；在所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層包含氮；在所述第二絕緣層上的第三絕緣層，所述第三絕緣層包含氫；以及所述第三絕緣層上的支撐襯底，所述支撐襯底以夾著所述第三絕緣層的方式鍵合到所述第二絕緣層，其中，包含在所述單晶半導(dǎo)體層中的所述第一鹵素以其濃度朝向與所述單晶半導(dǎo)體層的所述支撐襯底一側(cè)相對(duì)的面升高的方式分布。
2.—種半導(dǎo)體裝置，包括包含第一鹵素的單晶半導(dǎo)體層；在所述單晶半導(dǎo)體層上的第一絕緣層，所述第一絕緣層包含第二鹵素；在所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層包含氮；在所述第二絕緣層上的第三絕緣層，所述第三絕緣層包含氫；以及所述第三絕緣層上的支撐襯底，所述支撐襯底以夾著所述第三絕緣層的方式鍵合到所述第二絕緣層，其中，包含在所述單晶半導(dǎo)體層中的所述第一鹵素以其濃度朝向與所述單晶半導(dǎo)體層的所述支撐襯底一側(cè)相對(duì)的面升高的方式分布；并且其中，所述單晶半導(dǎo)體層中形成有電場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述電場(chǎng)效應(yīng)晶體管中至少提供有源區(qū)域、漏區(qū)域和溝道形成區(qū)域。
3.—種半導(dǎo)體襯底,包括包含第一鹵素的單晶半導(dǎo)體層；在所述單晶半導(dǎo)體層上的第一絕緣層，所述第一絕緣層包含第二鹵素；在所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層包含氮；在所述第二絕緣層上的第三絕緣層，所述第三絕緣層包含氫；以及所述第三絕緣層上的支撐襯底，所述支撐襯底以夾著所述第三絕緣層的方式鍵合到所述第二絕緣層。
4.一種半導(dǎo)體裝置，包括包含第一鹵素的單晶半導(dǎo)體層；在所述單晶半導(dǎo)體層上的第一絕緣層，所述第一絕緣層包含第二鹵素；在所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層包含氮；在所述第二絕緣層上的第三絕緣層，所述第三絕緣層包含氫；以及所述第三絕緣層上的支撐襯底，所述支撐襯底以夾著所述第三絕緣層的方式鍵合到所述第二絕緣層，其中，所述單晶半導(dǎo)體層中形成有電場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述電場(chǎng)效應(yīng)晶體管中至少提供有源區(qū)域、漏區(qū)域和溝道形成區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求I和3中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體襯底，其中，所述第二絕緣層包括選自氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化鋁膜和/或氮氧化鋁膜中的單層的單層結(jié)構(gòu)或多個(gè)膜的疊層結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I和3中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體襯底，其中，所述支撐襯底是鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋇硼硅酸鹽玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求I和3中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體襯底，其中所述第一鹵素是氟、氯或溴。
8.根據(jù)權(quán)利要求I和3中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體襯底，其中所述第三絕緣層包含5X 1019atoms/cm3至5X 1021atoms/cm3的氫。
9.根據(jù)權(quán)利要求2和4中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二絕緣層包括選自氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化鋁膜和/或氮氧化鋁膜中的單層的單層結(jié)構(gòu)或多個(gè)膜的疊層結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2和4中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述支撐襯底是鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋇硼硅酸鹽玻璃。
11.根據(jù)權(quán)利要求2和4中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一鹵素是氟、氯或溴。
12.根據(jù)權(quán)利要求2和4中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第三絕緣層包含5X 1019atoms/cm3至5X 1021atoms/cm3的氫。
13.—種半導(dǎo)體襯底,包括包含第一鹵素的單晶半導(dǎo)體層；在所述單晶半導(dǎo)體層上的第一絕緣層，所述第一絕緣層包含第二鹵素；在所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層包含氫；在所述第二絕緣層上的第三絕緣層，所述第三絕緣層包含氮；以及所述第三絕緣層上的支撐襯底，所述支撐襯底以夾著所述第二絕緣層和所述第三絕緣層的方式鍵合到所述第一絕緣層，其中，包含在所述單晶半導(dǎo)體層中的所述第一鹵素以其濃度朝向與所述單晶半導(dǎo)體層的所述支撐襯底一側(cè)相對(duì)的面升高的方式分布。
14.一種半導(dǎo)體裝置，包括包含第一鹵素的單晶半導(dǎo)體層；在所述單晶半導(dǎo)體層上的第一絕緣層，所述第一絕緣層包含第二鹵素；在所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層包含氫；在所述第二絕緣層上的第三絕緣層，所述第三絕緣層包含氮；以及所述第三絕緣層上的支撐襯底，所述支撐襯底以夾著所述第二絕緣層和所述第三絕緣層的方式鍵合到所述第一絕緣層，其中，包含在所述單晶半導(dǎo)體層中的所述第一鹵素以其濃度朝向與所述單晶半導(dǎo)體層的所述支撐襯底一側(cè)相對(duì)的面升高的方式分布；并且其中，所述單晶半導(dǎo)體層中形成有電場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述電場(chǎng)效應(yīng)晶體管中至少提供有源區(qū)域、漏區(qū)域和溝道形成區(qū)域。
15.一種半導(dǎo)體襯底，包括包含第一鹵素的單晶半導(dǎo)體層；在所述單晶半導(dǎo)體層上的第一絕緣層，所述第一絕緣層包含第二鹵素；在所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層包含氫；在所述第二絕緣層上的第三絕緣層，所述第三絕緣層包含氮；以及所述第三絕緣層上的支撐襯底，所述支撐襯底以夾著所述第二絕緣層和所述第三絕緣層的方式鍵合到所述第一絕緣層。
16.一種半導(dǎo)體裝置，包括包含第一鹵素的單晶半導(dǎo)體層；在所述單晶半導(dǎo)體層上的第一絕緣層，所述第一絕緣層包含第二鹵素；在所述第一絕緣層上的第二絕緣層，所述第二絕緣層包含氫；在所述第二絕緣層上的第三絕緣層，所述第三絕緣層包含氮；以及所述第三絕緣層上的支撐襯底，所述支撐襯底以夾著所述第二絕緣層和所述第三絕緣層的方式鍵合到所述第一絕緣層，其中，所述單晶半導(dǎo)體層中形成有電場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述電場(chǎng)效應(yīng)晶體管中至少提供有源區(qū)域、漏區(qū)域和溝道形成區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求13和15中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體襯底，其中，所述第三絕緣層包括選自氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化鋁膜和/或氮氧化鋁膜中的單層的單層結(jié)構(gòu)或多個(gè)膜的疊層結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13和15中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體襯底，其中，所述支撐襯底是鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋇硼硅酸鹽玻璃。
19.根據(jù)權(quán)利要求13和15中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體襯底，其中所述第一鹵素是氟、氯或溴。
20.根據(jù)權(quán)利要求13和15中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體襯底，其中所述第二絕緣層包含5X 1019atoms/cm3至5X 1021atoms/cm3的氫。
21.根據(jù)權(quán)利要求14和16中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第三絕緣層包括選自氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化鋁膜和/或氮氧化鋁膜中的單層的單層結(jié)構(gòu)或多個(gè)膜的疊層結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14和16中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述支撐襯底是鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃或鋇硼硅酸鹽玻璃。
23.根據(jù)權(quán)利要求14和16中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一鹵素是氟、氯或溴。
24.根據(jù)權(quán)利要求14和16中的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第二絕緣層包含5X 1019atoms/cm3至5X 1021atoms/cm3的氫。
全文摘要
本公開涉及半導(dǎo)體襯底、半導(dǎo)體裝置、以及其制造方法。本發(fā)明的半導(dǎo)體襯底在即使使用耐熱溫度低的支撐襯底如玻璃襯底等的情況下也可以防止雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體層造成污染，并提高支撐襯底和半導(dǎo)體層的鍵合強(qiáng)度。本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置通過使用半導(dǎo)體層形成電場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以減少鍵合漏電流。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括在半導(dǎo)體襯底的表面形成包含第一鹵素的氧化膜；通過照射第二鹵素的離子，在半導(dǎo)體襯底中形成分離層并將第二鹵素包含在半導(dǎo)體襯底中；在夾著包含氫的絕緣膜地重疊半導(dǎo)體襯底和支撐襯底的狀態(tài)下進(jìn)行加熱處理；以及通過在分離層中使半導(dǎo)體襯底的一部分分離，在支撐襯底上提供包含第二鹵素的半導(dǎo)體層。
文檔編號(hào)H01L29/10GK102593153SQ20121003269
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所