CN101409215A - 用于制造soi基板及半导体器件的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种用于制造设置有甚至当使用了诸如玻璃基板等等之类的具有低耐热温度的基板时仍可实际使用的半导体层的SOI基板的方法。该半导体层通过以下步骤转变为支撑基板：用离子从一表面的离子照射半导体晶片以形成损伤层；在该半导体晶片的一表面上形成绝缘层；使支撑基板的一表面附着到形成在半导体晶片上的绝缘层上，并进行热处理以将该支撑基板结合到半导体晶片上；以及在损伤层处分离为半导体晶片和支撑基板。通过湿法刻蚀和用激光束照射半导体层的表面去除在半导体层上部分剩余的损伤层。

Description

用于制造SOI基板及半导体器件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有所谓的SOI结构的绝缘体上硅(SOI)基板的方法以及用于制造具有SOI结构的半导体器件的方法，在SOI结构中半导体层设置于绝缘表面上的。

背景技术

已经开发出了使用在绝缘表面上具有薄的单晶半导体层的称为绝缘体上硅(以下也称为SOI)的半导体基板来代替通过将单晶半导体晶锭切成薄片制造的硅晶片的集成电路。使用SOI基板的集成电路因为晶体管的漏极与基板之间的寄生电容被减小、且该半导体集成电路的性能得到改进而正在引起人们的注意。

作为一种用于制造SOI基板的方法，已知的有氢离子注入分离法(例如，参见专利文献1：日本公开专利申请No.2000-124092)。氢离子注入分离法是一种将氢离子注入到硅晶片中以在距离硅晶片表面预定深度处形成损伤层，然后将该硅晶片在损伤层处分离，籍此将薄硅层结合到另一硅晶片上的方法。除用于硅层分离的热处理之外，必须要在氧化气氛中执行热处理以在硅层上形成氧化膜、除去该氧化膜、并在1000℃～1300℃执行热处理以增大结合强度。

另一方面，还披露过一种其中诸如高耐热性的玻璃基板之类的绝缘基板配有硅层的半导体器件(例如，参见参考文献2：日本公开专利申请No.H11-163363)。此半导体器件具有其中畸变点大于或等于750℃的晶化玻璃的整个表面受绝缘硅膜保护，而通过氢离子注入分离法获得的硅层被附连到该绝缘硅膜上的结构。

发明内容

在被执行以形成损伤层的离子辐照步骤中，硅层经离子辐照而损伤。在增大硅层与支撑基板之间的结合强度的热处理中，由离子辐照步骤造成的硅层损伤得到修复。

然而，在诸如玻璃基板之类的具有低耐热温度的基板用作支撑基板时，不能执行大于或等于1000℃的热处理，由以上离子辐照步骤造成的硅层损伤就不能得到充分修复。

在常规氢离子注入分离法中，在将硅层从硅晶片分离之后，需要化学机械抛光(CMP)工艺以平坦化该分离表面，并将该硅层减薄到预定厚度。因此，常规SOI基板不适于面积的增大，而且存在妨碍提高生产率和降低制造成本的因素。

考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于制造在其中使用诸如玻璃基板之类的具有低耐热温度的基板的SOI基板的方法。此外，本发明的另一目的是制造使用这种SOI基板的高可靠性半导体器件。

用离子从一个表面对半导体晶片进行辐照以形成损伤层。然后，在该半导体晶片的一个表面上形成一个绝缘层，且将支撑基板的一个表面结合到形成于该半导体晶片上的绝缘层，然后执行热处理，以使支撑基板和半导体晶片相互结合。其次，该半导体晶片在该半导体层保留在该支撑基板的一个表面上的状态下在该损伤层处分离。在那之后，用湿法刻蚀法对该半导体层进行蚀刻，且用激光束对其进行辐照。

更进一步地，在用激光束对该半导体层进行辐照之后，可执行干法刻蚀和湿法刻蚀中的一种或这两种刻蚀的组合。

通过在半导体晶片中形成损伤层并将该半导体晶片在该损伤层位置分离，一个半导体层被转移到了支撑基板上，对该半导体层进行湿法刻蚀法蚀刻和离子束辐照，籍此可制造出具有晶体缺陷减少且平坦度高的半导体层的SOI基板。更进一步地，可制造出在其中使用诸如玻璃基板之类的具有低耐热温度的基板的SOI基板。此外，可制造出使用这种SOI基板的高可靠性半导体器件。

通过使用包含于这种SOI基板中的半导体层，可以高成品率制造包括各种半导体元件、存储元件、集成电路或之类的具有高性能和高可靠性的半导体器件。

附图说明

在附图中：

图1A～图1D是示出一种用于制造根据本发明的SOI基板的方法的视图；

图2A～图2C是示出一种用于制造根据本发明的SOI基板的方法的视图；

图3A～图3C是示出一种用于制造根据本发明的SOI基板的方法的视图；

图4A～图4D是示出一种用于制造根据本发明的SOI基板的方法的视图；

图5是示出一种用于制造根据本发明的SOI基板的方法的视图；

图6A～图6E是示出一种用于制造根据本发明的半导体器件的方法的视图；

图7A～图7D是示出一种用于制造根据本发明的半导体器件的方法的视图；

图8是示出使用SOI基板制造的微处理器的结构的框图；

图9是使用SOI基板制造的RFCPU的结构的框图；

图10是将母玻璃用作支撑基板的SOI基板的正视图；

图11A是液晶显示设备的像素的俯视图，而图11B是沿图11A中的线J-K的横截面视图；

图12A是电致发光显示设备的像素的俯视图，而图12B是沿图12A中的线J-K的横截面视图；

图13A～图13C是分别示出应用本发明的电子设备的视图；

图14是示出应用本发明的电子设备的主结构的框图；

图15A和图15B是分别示出应用本发明的电子设备的视图；

图16A～图16D是示出一种用于制造根据实施例1的SOI基板的方法的视图；

图17A～图17C是示出一种用于制造根据实施例1的SOI基板的方法的视图；

图18A～图18C是示出一种用于制造根据实施例1的SOI基板的方法的视图；

图19A～图19F是用AFM观察的各硅层的DFM图像；

图20A～图20F是用AFM观察的各硅层的DFM图像；

图21是氢离子种的能级图；

图22是示出离子质谱法的结果的示图；

图23是示出离子质谱法的结果的示图；

图24是示出在加速电压为80kV时的在深度方向上的氢的分布(测量值和计算值)的视图；

图25是示出在加速电压为80kV时的在深度方向上的氢的分布(测量值、计算值、及拟合函数)的示图；

图26是示出在加速电压为60kV时的在深度方向上的氢的分布(测量值、计算值、及拟合函数)的示图；

图27是示出在加速电压为40kV时的在深度方向上的氢的分布(测量值、计算值、及拟合函数)的示图；

图28是列出拟合参数(氢原子比率和氢离子种比率)的列表。

具体实施方式

以下将参考附图对根据本发明的各实施方式进行描述。本领域技术人员容易理解，在此公开的各实施方式和细节都可以以各种方法进行修改而不背离本发明的目的和精神。因此，本发明不应被认为是局限于以下各实施方式的描述。注意，在以下要描述的本发明的结构中的各个示图中，相同的部分或具有类似功能的部分用相同的附图标记指示，且省略其重复的说明。

(实施方式1)

在此实施方式中，将参考附图对一种包括在半导体晶片中形成损伤层的步骤、在该损伤层处分离该半导体晶片的步骤、通过湿法刻蚀法对结合到具有绝缘表面的支撑基板的半导体层进行蚀刻并用激光束对该半导体层进行辐照的步骤的制造SOI基板的方法进行描述。此外，在此实施方式中，也将对一种用于制造SOI基板的方法进行描述，该方法的一个目的是对诸如玻璃基板之类的具有低耐热温度的基板提供半导体层。具体地，将对一种用于制造其中半导体晶片用离子束进行辐照、然后结合到要被分离的支撑基板上的SOI基板的方法进行描述。

首先，准备半导体晶片101。将半导体晶片101加工成所需大小和形状。作为半导体晶片101，可给出例如单晶硅基板、锗基板、由诸如砷化镓和磷化铟之类的化合物制成的半导体基板或类似物。作为单晶硅基板的半导体晶片，通常可给出直径为5英寸(125mm)、直径为6英寸(150mm)、直径为8英寸(200mm)、以及直径为12英寸(300mm)的、并且呈圆形的基板。注意，该单晶硅基板的形状不限于圆形，还可以使用加工成矩形的硅基板。

包含氮的第一绝缘层102在半导体晶片101的一个表面上形成(见图1A)。优选形成该包含氮的第一绝缘层102以防止在后期将部分半导体晶片101结合到支撑基板上以形成具有单晶结构的半导体层时来自该支撑基板的杂质污染。即，包含氮的第一绝缘层102起到防止包含在支撑基板中的诸如移动离子或湿气之类的杂质扩散到具有单晶结构的半导体层中作用的阻挡层的作用。因此，在杂质污染不引起任何问题时，可省略包含氮的第一绝缘层102。

该包含氮的第一绝缘层102可通过化学汽相沉积(CVD)法、溅射法或类似方法形成氮化硅层、氮氧化硅层(silicon nitride oxide)或氧氮化硅(silicon oxynitride)层的单层结构或叠层结构。该包含氮的第一绝缘层102优选形成为具有50nm～200nm范围的厚度。例如，在该第一绝缘层102作为两层结构形成时，该包含氮的第一绝缘层102可通过从半导体晶片101一侧开始按氧氮化硅层和氮氧化硅层的次序堆叠形成。注意，在此说明书中的化学汽相沉积(CVD)方法包括等离子体CVD方法、热CVD方法、及光CVD方法。

注意，氧氮化硅层是指包含的氧比氮多的层，在使用卢瑟福背散射能谱法(RBS)和氢正散射(HFS)来执行测量的情况下，包括浓度范围分别为50原子百分数(at.％)～70at.％的氧、0.5at.％～15at.％的氮、25at.％～35at.％的硅、以及0.1at.％～10at.％的氢。此外，氮氧化硅膜是指包含的氮比氧多的膜，在使用RBS和HFS执行测量的情况下，包括浓度范围分别为5at.％～30at.％的氧、20at.％～55at.％的氮、25at.％～35at.％的硅、以及10at.％～30at.％的氢。注意，氮、氧、硅、及氢的百分数落在以上给出范围之内，其中包含在该氧氮化硅膜或氮氧化硅膜内的原子的总数目被定义为100at.％。

接下来，用包括由电场加速的离子的离子束105穿过该第一绝缘层102对该半导体晶片101进行辐照，以使损伤层103在距离该半导体晶片101的一个表面预定深度处形成(见图1B)。离子束105的产生方法是，使得源气体被激发以生成源气体的等离子体，而包含于该等离子体内的离子通过电场效应从等离子体中提取出来。

形成该损伤层103的深度可通过离子束105的加速能量及其入射角来调整。加速能量可通过加速电压、剂量等调整。损伤层103在与离子进入的平均深度基本相同的深度处形成。与半导体晶片101分离的半导体层的厚度由半导体晶片101用离子对其进行辐照的深度来确定。损伤层103形成的深度大于或等于50nm且小于或等于500nm，优选在大于或等于50nm且小于或等于200nm的范围内。

为了用离子束对半导体晶片101进行辐照，可使用离子注入装置或离子掺杂装置。在离子注入装置中，源气体被激发以生成等离子体，从该等离子体中抽取出离子，离子是质量分离的，要处理的物体用具有预定质量的离子来辐照。在离子掺杂装置中，源气体被激发以生成等离子体，从该等离子体中抽取出离子，要处理的物体用未质量分离的离子进行辐照。注意，在设置有质量分离器的离子掺杂装置中，可类似于离子注入装置来进行质量分离的离子辐照。

为了在半导体晶片101中形成损伤层103，其中不执行质量分离的离子掺杂方法相比于其中执行质量分离的离子注入方法是优选使用的。因此，可缩短在该半导体晶片101中形成损伤层103所花费的时间。

在使用离子掺杂装置时，离子束105通过激发源气体、生成等离子体、从该等离子体中抽取出离子种类并对这些离子种类进行加速来生成。通过用离子束105对半导体晶片进行辐照，离子以高浓度被引入到预定深度，以使损伤层103形成。

在将氢(H₂)用作源气体时，可通过激发氢气来生成包括H⁺、H₂ ⁺、及H₃ ⁺的等离子体。从该源气体中生成的离子种类的比例可通过控制等离子体的抽取方法、用于生成等离子体的气氛压力、源气体的供应等来改变。离子束105中含有的H₃ ⁺关于H⁺、H₂ ⁺、及H₃ ⁺的总量较佳地大于或等于50％，H₃ ⁺的比例大于或等于80％更佳。

包含于H₃ ⁺中的氢原子数目大于包含于其他氢离子种类(H⁺，H₂ ⁺)中的氢原子数目，且H₃ ⁺具有大的质量；所以，在用相同能量进行加速的情况下，用H₃ ⁺辐照可使半导体晶片101较之用H⁺或H₂ ⁺辐照在较浅的区域内包含有氢。因此，通过增大包含于离子束105中的H₃ ⁺离子的比例，可减小氢离子进入的平均深度上的变化；因此，在半导体晶片101中，在氢深度方向上的浓度分布曲线变得更陡峭，且分布曲线的峰值位置可移到浅区域。离子束105中含有的H₃ ⁺关于H⁺、H₂ ⁺、及H₃ ⁺的总量较佳地大于或等于50％，H₃ ⁺的比例大于或等于80％更佳。

在通过使用氢气的离子掺杂方法执行离子辐照的情况下，加速电压可设成大于或等于10kV且小于或等于200kV，且剂量可设成大于或等于1×10¹⁶离子/平方厘米且小于或等于6×10¹⁶离子/平方厘米。通过在此条件下用氢离子进行辐照，虽然取决于离子种类及其在离子束105中的比例，但损伤层103可在距离该半导体晶片101的表面大于或等于50nm且小于或等于500nm的深度处形成。

例如，在半导体晶片101是单晶硅基板，第一绝缘膜102使用50nm厚的氧氮化硅膜和50nm厚的氮氧化硅膜形成，源气体是氢气，加速电压是40kV，且剂量是2.2×10¹⁶离子/平方厘米时，可从该半导体晶片101中分离出厚度约为120nm的单晶半导体层。替换地，在除第一绝缘膜102是100nm厚的氧氮化硅膜之外，以前述条件执行用氢离子的掺杂时，可从该半导体晶片101中分离出约为70nm厚的半导体层。

氦(He)可替换地用作离子束105的源气体。因为通过激发氦生成的离子种类中的大多数是He⁺，所以半导体晶片101即使在未执行质量分离的离子掺杂方法中也可以主要地用He⁺来对其进行辐照。因此，微孔可通过离子掺杂方法在损伤层103内有效地形成。在通过离子掺杂方法使用氦执行离子辐照时，加速电压被设成大于或等于10kV且小于或等于200kV，且剂量被设成大于或等于1×10¹⁶离子/平方厘米且小于或等于6×10¹⁶离子/平方厘米。

从诸如氯气(Cl₂气)或氟气(F₂气)之类的卤素气体、诸如氟化合物气体(例如BF₃)之类的卤素化合物气体中选出的一种或多种气体可用作源气体。

此外，损伤层103也可通过用离子多次对半导体晶片101进行辐照来形成。在此情况下，可以在所有的离子辐照步骤中使用相同的源气体，或将不同的源气体用于各个离子辐照步骤。例如，在使用稀有气体作为源气体来执行离子辐照之后，可使用氢气作为源气体来执行离子辐照。替换地，可使用卤素气体或卤素化合物气体来执行离子辐照，然后可使用氢气来执行离子辐照。

在使用离子注入装置时，优选通过质量分离用H₃ ⁺离子来辐照。自不必说，也可以用H₂ ⁺离子执行辐照。

以下来考虑作为本发明的一个方面的离子辐照方法。

在本发明中，用从氢(H)中获得的离子(以下称作“氢离子种类”)对半导体晶片进行辐照。更具体地，用氢气或在其组成中含有氢的气体作为源材料；生成氢等离子体；且用氢等离子体中的氢离子对半导体晶片进行辐照。

(氢等离子体中的离子)

在如上所述的氢等离子体中，存在诸如H⁺、H₂ ⁺、及H₃ ⁺之类的氢离子种类。这里列出氢离子种类的反应过程(生成过程、湮灭过程)的反应方程。

e+H→e+H⁺+e             (1)

e+H₂→e+H₂ ⁺+e           (2)

e+H₂→e+(H₂)^*→e+H+H    (3)

e+H₂ ⁺→e+(H₂ ⁺)^*→e+H⁺+H (4)

H₂ ⁺+H₂→H₃ ⁺+H           (5)

H₂ ⁺+H₂→H⁺+H+H₂         (6)

e+H₃ ⁺→e+H⁺+H+H    (7)

e+H₃ ⁺→H₂+H        (8)

e+H₃ ⁺→H+H+H       (9)

图21是示例性地示出上述一部分反应的能级图。注意，在图21中示出的能级图仅仅是示意图，并非对反应的能级关系作精确描述。

(H₃ ⁺形成过程)

如上所示，H₃ ⁺主要是经由反应方程(5)所表示的反应过程产生。另一方面，作为与反应方程(5)竞争的反应，有以反应方程(6)表示的反应过程。为增加H₃ ⁺数量，至少有必要使反应方程(5)的反应比反应方程(6)的反应更多地发生(注意：因为还有其他反应(7)、(8)、及(9)，通过这些反应H₃ ⁺的数量减少，所以即使反应方程(5)的反应发生的比反应方程(6)的反应多，H₃ ⁺的数量也未必增加)。相反，在反应方程(5)的反应发生的比反应方程(6)的反应少时，等离子体中的H₃ ⁺的比例下降。

以上给出的各反应方程的右边(最右边)的产物的增加量取决于该反应方程的左边(最左边)的原料的密度、及该反应的速度系数等。在此，通过实验已确认：在H₂ ⁺的动能小于约11eV时，反应方程(5)的反应成为主要反应(即，反应方程(5)的速度系数比反应方程(6)的速度系数大很多)；且在H₂ ⁺的动能大于约11eV时，反应式(6)的反应成为主要反应。

力通过电场施加到带电粒子上，带电离子获得动能。该动能与由电场引起的势能的减少量相对应。例如，一个给定带电粒子在与另一粒子碰撞前所获得的动能等于在该带电粒子移动之前所在电势的势能与在碰撞之前所在电势的势能之差。即，在带电粒子可在电场中移动很长距离而不与另一粒子碰撞的情况下，该带电粒子的动能(或其平均值)往往比在相反情况下该带电粒子的动能要高。这种带电粒子的动能增大的趋势可以在粒子的平均自由程长的情形中，即在压力低的情形中找到例证。

即使在平均自由程短的情形中，如果带电粒子在经由该路径行进时可获得大量的动能，则该带电粒子的动能就高。即，可以认为即使在平均自由程短的情形中，如果电势差大，则带电粒子的动能也是大的。

这适用于H₂ ⁺。假设与在等离子体生成腔中一样存在电场，则H₂ ⁺的动能在腔体内压力低的情况下就高，而在腔体内的压力高的情况下就低。即，在腔体内的压力低的情况下H₃ ⁺的数量趋于减少，因为反应方程(6)的反应是主要反应，而在腔体内压力高的情况下，H₃ ⁺的数量趋于增加，因为反应方程(5)的反应是主要反应。此外，在等离子体生成区域内的电场高的情况下，即在给定两点之间的电势差大的情况下，H₂ ⁺的动能就高，在相反情况下，H₂ ⁺的动能就低。即，因为在电场高的情况下反应方程(6)的反应是主要反应，所以H₃ ⁺的数量趋于减少，且因为在电场低的情况下反应方程(5)的反应是主要反应，所以H₃ ⁺的数量趋于增加。

(与离子源有关的差异)

现在描述一个其中离子种类的比例(尤其是H₃ ⁺的比例)不同的示例。图22是示出由100％氢气(离子源的压力为4.7×10^-2Pa)生成的离子的质谱分析结果的图。注意，此质谱分析是通过对从离子源中抽取出的离子进行测量来完成的。横轴表示离子质量。在此图谱中，质量1峰对应于H⁺，质量2峰对应于H₂ ⁺，质量3峰对应于H₃ ⁺。纵轴为对应于离子数量的图谱强度。在图22中，将不同质量的离子的数量表示成相对比例，其中质量为3的离子的数目定义为100。由图22可见，由该离子源生成的离子种类之间的比率，即H⁺、H₂ ⁺、H₃ ⁺之间的比率约为1∶1∶8。注意，这种比率的离子也可通过具有生成等离子体的等离子体源部(离子源)以及将离子束从等离子体中抽取出的抽取电极等的离子掺杂装置生成。

图23是示出在使用与图22不同的离子源，且离子源的压力约为3×10^-3Pa的情况下，由PH₃生成的离子的质谱分析结果的图。此质谱分析结果集中在氢离子种类上。此外，质谱分析通过对从离子源抽取出的离子进行测量来完成。与图22一样，横轴表示离子质量，且质量1峰对应于H⁺，质量2峰对应于H₂ ⁺，且质量3峰对应于H₃ ⁺。其纵轴表示对应于离子数量的图谱强度。由图23可见，等离子体中的离子种类之间的比率，即H⁺、H₂ ⁺、H₃ ⁺之间的比率约为37∶56∶7。注意，虽然图23示出在源气体为PH₃时所获得的数据，但是在将100％的氢气用作源气体时氢离子种类之间的比例也大约如此。

在采用获得图23中示出数据的离子源的情况下，在H⁺、H₂ ⁺以及H₃ ⁺中，所生成的H₃ ⁺只占到7％的比例。另一方面，在采用获得图22中示出数据的离子源的情况下，H₃ ⁺的比例可大于或等于50％(在上述条件下，约为80％)。这被认为是由在上述考虑中所清楚示出的腔内的压力和电场所产生的。

(H₃ ⁺辐照机制)

在生成包含如图22所示的多种离子种类的等离子体、并用所生成的未执行任何质量分离的离子对半导体晶片进行辐照时，半导体晶片的表面分别受到H⁺、H₂ ⁺、及H₃ ⁺离子的辐照。为了再现该机制，从用离子进行辐照到离子注入区域的形成，考虑下列五种模型：

模型1，其中用于辐照的离子种类为H⁺，辐照之后仍为H⁺(H)。

模型2，其中用于辐照的离子种类为H₂ ⁺，辐照之后仍为H₂ ⁺(H₂)。

模型3，其中用于辐照的离子种类为H₂ ⁺，辐照之后分裂成两个H原子(H⁺离子)。

模型4，其中用于辐照的离子种类为H₃ ⁺，辐照之后仍为H₃ ⁺(H₃)。

模型5，其中用于辐照的离子种类为H₃ ⁺，辐照之后分裂成三个H原子(H⁺离子)。

(模拟结果和测量值的比较)

基于以上模型，对用氢离子对Si基板的辐照进行了模拟。作为模拟软件，使用了SRIM，介质中的离子的停止及范围(TRIM的改进版本，介质中的离子迁移，是通过蒙特卡罗法的离子引入过程的模拟软件)。注意，为了进行计算，执行了基于模型2的计算，用具有H₂ ⁺两倍质量的H⁺取代H₂ ⁺。另外，执行了基于模型4的计算，用具有H₃ ⁺三倍质量的H⁺取代H₃ ⁺。此外，执行了基于模型3的计算，用具有H₂ ⁺一半动能的H⁺取代H₂ ⁺，以及基于模型5的计算，用具有H₃ ⁺三分之一动能的H⁺取代H₃ ⁺。

注意，SRIM是以非晶结构为对象的软件，但是SRIM可应用于以高能量、高剂量来执行的采用氢离子辐照的情况。这是因为硅(Si)基板的晶体结构由于氢离子与Si原子的碰撞而变为非单晶结构。

图24示出在使用模型1～模型5来执行用氢离子辐照(用H的100,000个原子来辐照)时所获得的计算结果。图24还示出用图22的氢离子辐照的Si基板中的氢浓度(次级离子质谱分析(SIMS)数据)。使用模型1～模型5执行的计算的结果在纵轴(右边轴)上表示为氢原子的数目，而SIMS数据在纵轴(左边轴)上表示为氢原子的密度。横轴表示距离Si基板的表面的深度。如果作为测量值的SIMS数据与计算结果进行比较，则模型2和模型4明显与SIMS数据的峰不匹配，且在SIMS数据中观察不到对应于模型3的峰。这表示模型2～模型4中的每一个的贡献相对较小。考虑到离子的动能是在千电子伏特数量级，然而H-H键合能仅约为几个电子伏特，所以可认为由于H₂ ⁺和H₃ ⁺通过与Si原子的碰撞多数分裂成了H⁺或H，所以模型2和模型4中的每一个的贡献是小的。

因此，以下将不考虑模型2～模型4。图25～图27各自示出在使用模型1和模型5执行用氢离子种类辐照(用H的100,000个原子的辐照)时所获得的计算结果。图28到图30也各自示出在用图22的氢离子种类辐照的Si基板中的氢浓度(SIMS数据)、以及与该SIMS数据拟和的模拟结果(以下称为拟和函数)。在此，图25示出加速电压为80kV的情况；图26示出加速电压为60kV的情况；且图27示出加速电压为40kV的情况。注意，使用模型1和模型5来执行的计算的结果在纵轴(右边轴)上表示为氢原子的数量，而SIMS数据和拟和函数在纵轴(左边轴)上表示为氢原子的密度。横轴表示距离Si基板的表面的深度。

考虑到模型1和5，使用以下给出的计算公式获得拟和函数。注意，在该计算公式中，X和Y表示拟和参数，且V表示体积。

(拟和函数)＝X/V×(模型1的数据)+Y/V×(模型5的数据)

考虑到用于实际辐照的离子种类之间的比率(H⁺∶H₂ ⁺∶H₃ ⁺约为1∶1∶8)，也应当考虑H₂ ⁺(即模型3)的贡献；然而，由于以下原因在此将模型3排除在考虑范围之外：

·因为通过模型3所示的辐照过程而引入的氢的数量比通过模型5的辐照过程而引入的氢的数量要少，所以即使不考虑模型3也没有大的影响(在SIMS数据中也没有出现对应于模型3的峰)。

·其峰的位置接近模型5的峰位置的模型3可能因发生在模型5中的沟道效应(由晶格结构引起的原子的移动)而变得不明显。即，难以为模型3估计拟和参数。这是因为现在的模拟是假设是非晶Si、且不考虑由结晶度引起的影响。

在图28列出上述拟合参数。在任一加速电压下，根据模型1引入的H的数量与根据模型5引入的H的数量的比率约为1∶42～1∶45(在模型1中的H的数量被定义为1时，在模型5中的H的数量约为42～45)，且用于辐照的离子的数目的比率，H⁺(模型1)比H₃ ⁺(模型5)约为1∶14～1∶15(在模型1中的H⁺的数量被定义为1时，模型5中的H₃ ⁺的数量大约为14～15)。考虑到不考虑模型3且计算假设为非晶Si，可以认为获得了接近于用于实际辐照的离子种类之间的比率的值(H⁺∶H₂ ⁺∶H₃ ⁺约为1∶1∶8)的值。

(使用H₃ ⁺的效果)

通过用如图22所示具有较高比例的H₃ ⁺的氢离子种类对基板进行辐照，可以享有由H₃ ⁺产生的多个优点。例如，因为H₃ ⁺分裂成要引入基板内的H⁺、H等，所以与主要用H⁺或H₂ ⁺进行辐照的情况相比，可改进离子的引入效率。因此，这导致SOI基板的生产效率的提升。此外，因为在H₃ ⁺分裂之后的H⁺或H的动能类似地趋于变小，所以H₃ ⁺适于薄的半导体层的制造。

注意，在本说明书中，所描述的一种方法是为了有效地执行用H₃ ⁺的辐照而使用了能够用如图22所示的氢离子种类进行辐照的离子掺杂装置。离子掺杂装置的价格低廉，用于大面积处理极好。因此通过使用这种离子掺杂装置来用H₃ ⁺进行辐照，可以获得半导体特性的改进、面积的增大、成本的降低、以及生产效率的提高。另一方面，如果优先考虑的是用H₃ ⁺进行辐照，则本发明不必解释为限于离子掺杂装置的使用。

接下来，在半导体晶片101上形成第二绝缘层104(也称为结合层)，使第一绝缘层102介于它们之间(见图1C)。该第二绝缘层104起到在半导体晶片101与支撑基板之间形成结合层的作用、并设置于半导体晶片101的与支撑基板形成结合的表面上。第二绝缘层104可具有单层结构或叠层结构，且优选使用其中要与支撑基板形成结合的表面(以下也称为“结合表面”)具有平滑表面、且变成亲水性表面的绝缘层。

作为具有平滑表面且可形成亲水性表面的绝缘层，可使用包含氢的氧化硅、包含氢的氮化硅、包含氧和氢的氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等。

作为包含氢的氧化硅，优选例如通过使用有机硅烷的化学汽相沉积法形成的氧化硅。通过使用利用有机硅烷形成的第二绝缘层104，例如氧化硅膜，可使支撑基板与单晶半导体层之间的结合变得牢固。可使用的有机硅烷的示例包括诸如四乙氧基硅烷(TEOS)(化学式：Si(OC₂H₅)₄)、四甲基硅烷(TMS)(化学式：Si(CH₃)₄)、四甲基环四硅氧烷(TMCTS)、八甲基环四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅烷(化学式：SiH(OC₂H₅)₃)、以及三(二甲氨基)硅烷(化学式：SiH(N(CH₃)₂)₃)等含硅化合物。

氧化硅层还可通过使用甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷为源气体的化学汽相沉积方法来形成。该氧化硅层可以是热氧化膜，且它优选地包含氯。

包含氢的氮化硅可使用硅烷气体和氨气通过等离子体CVD方法形成。可将氢添加到该气体中。含有氧和氢的氮化硅可通过使用硅烷气体、氨气及一氧化二氮气体的等离子体CVD方法形成。在任一情况下，可使用含有氢、且是通过诸如等离子体CVD方法、低压CVD方法、或使用硅烷气体或之类的作为源气体的常压CVD方法的化学汽相沉积方法形成的氧化硅、氧氮化硅、或氮氧化硅中的任一个。通过化学汽相沉积方法来沉积是在脱气不从在该半导体晶片101中形成的损伤层103中发生的温度下执行的。例如，沉积温度优选小于或等于350℃。注意，对于在单晶半导体层与半导体晶片101分离时的热处理，应用比在化学汽相沉积方法中的膜形成温度高的热处理温度。在任一情况下，绝缘层可用作第二绝缘层104，只要它具有平滑表面和羟基附连的表面。

该第二绝缘层104的厚度可大于或等于10nm且小于或等于200nm。优选厚度是大于或等于10nm且小于或等于100nm，且更优选厚度是大于或等于20nm且小于或等于50nm。

其次，半导体晶片101和支撑基板107相互结合(见图1D)。通过将形成于该半导体晶片101上的第二绝缘层104的表面和该支撑基板107的表面放置成相互紧密接触来形成结合。此结合通过氢键或范德瓦尔斯力形成。该半导体晶片101的表面以及已变成亲水性的支撑基板107的表面上的羟基或水分子用作粘合剂，从而形成结合。水分子通过热处理扩散，且剩余成分的硅烷醇基(Si-OH)通过氢键相互结合。更进一步地，在此结合部分，通过释放氢，形成Si-O-Si键合(硅氧烷键合)，以使半导体晶片101和支撑基板107可相互通过共价键牢固结合。

作为支撑基板107，使用具有绝缘表面的基板。例如，可给出诸如铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、或钡硼硅酸盐玻璃之类的多种用于电子工业的玻璃基板，石英基板，陶瓷基板，或蓝宝石基板。优选使用用于支撑基板107的玻璃基板：例如，使用称为第六代的大尺寸母玻璃基板(1500mm×1850mm)、第七代的大尺寸母玻璃基板(1870mm×2200mm)、或第八代的大尺寸母玻璃基板(2200mm×2400mm)。通过制造具有用作支撑基板107的大面积母玻璃基板的SOI基板，可获得大面积SOI基板。结果，可增大从单个基板制得的显示板的数量(每一基板所生产出的面板)，且因此可改进生产率。

诸如具有抛光表面的铝硅酸盐玻璃基板、铝硼硅酸盐玻璃基板、或钡硼硅酸盐玻璃基板之类的用于电子工业的各种玻璃基板因其高平坦性而被优选使用。该玻璃基板的抛光表面与该半导体晶片或形成于该半导体晶片上的第二绝缘层相互结合，从而可减少缺陷结合。例如，可用氧化铈等对该玻璃基板进行抛光。通过抛光处理，半导体晶片可与包括玻璃基板的主表面上的端部区域的几乎整个表面结合。

为了在支撑基板107和第二绝缘层104之间顺利地执行结合，可活化结合表面。例如，用原子束或离子束对要形成结合的一个或两个表面进行辐照。在使用原子束或离子束时，可使用氩或之类的惰性气体的中性原子束或惰性气体的离子束。通过等离子体辐照或自由基处理来活化该结合表面也是可能的。这种表面处理便于结合在不同种材料之间形成，即使在低于或等于400℃的温度下。

在支撑基板107和半导体晶片101相互结合且第二绝缘层104介于它们之间(见图2A)之后，热处理和压力处理中的一个或两个都执行是优选的。热处理或压力处理使得在该支撑基板107与该半导体晶片101之间增大结合强度是可能的。该热处理是在等于或低于该支撑基板107的温度上限的温度执行的。考虑到该支撑基板107和该半导体晶片101的抗压性，执行该压力处理使压力垂直地施加于该结合表面。

通过执行热处理，该半导体晶片101的一部分在损伤层103上与支撑基板107分离(见图2B)。优选在等于或高于形成第二绝缘层104的温度且等于或低于该支撑基板107的温度上限的温度执行热处理。通过在例如400℃～700℃执行热处理，在损伤层103内形成的微孔的体积发生改变，以使该半导体晶片101的一部分在损伤层103处分离。因为该第二绝缘层104被结合到支撑基板107，所以与半导体晶片101具有相同结晶性的半导体108保留在该支撑基板107上。注意，在此说明书中，“转移”表示半导体晶片与支撑基板结合，且半导体晶片的一部分被分离以在支撑基板上形成半导体层。

为改进结合强度，可用与以上热处理一样的装置或用另一装置连续地执行在400℃～700℃温度范围内的热处理。例如，在200℃的炉中热处理两个小时，温度被升高到近600℃且保持两个小时之后，温度被降低到从400℃～室温的温度范围，然后将该半导体晶片和支撑基板从炉中取出。可选地，可从室温开始增加温度来执行热处理。进一步可选地，可在200℃的炉中执行2个小时的热处理，然后可在600℃～700℃温度范围内用快速热退火(RTA)设备执行1分钟到30分钟的热处理(例如，在600℃执行7分钟，或在650℃执行7分钟)。

通过在400℃～700℃温度范围内的热处理，绝缘层和支撑基板之间的结合从氢键结合转为共价键结合，且将被用来对损伤层进行辐照的气体抽出使得压力上升，从而半导体层可在损伤层上与半导体晶片分离。在热处理之后，支撑基板与半导体晶片处于这样的状态：支撑基板和半导体晶片中的一个被设置于另一个之上，且支撑基板与半导体晶片的一部分可相互分离而不需施加较大的力。例如，设置于另一个之上的基板通过真空夹具被举起，以使基板可容易地分离。此时，如果在较低侧上的基板用真空夹具或机械夹具进行固定，则支撑基板和半导体晶片可相互分离而没有水平偏差。

注意，在图1A～图1D、图2A～图2C、图3A～图3C、以及图4A～图4C中，半导体晶片101具有与支撑基板107相同的尺寸；然而，本发明不限于此。该半导体晶片101和支撑基板107可具有较小尺寸或者该半导体晶片101可具有比支撑基板107大的尺寸。

通过在损伤层分离半导体晶片108从而被转移到支撑基板的部分保留在该半导体晶片的表面上的损伤层通过湿法刻蚀去除。在图2B所示的半导体层108的表面上存有在用于形成该损伤层103的离子辐照步骤以及在分离步骤中生成的缺陷，且该半导体层的表面的平坦性被削弱。在这种不平坦的半导体层108的表面上形成具有高耐压的薄的栅极绝缘层是困难的。因此，在该半导体层108上执行平坦化处理。当在该半导体层108内存在缺陷时，栅极绝缘层和半导体层108之间界面处的局部电平密度增大，这在晶体管的性能和可靠性上引起反作用；因此执行降低半导体层108的缺陷的处理。注意，在图2B中，半导体层108的表面的不平坦形状特征性地示出粗糙的表面和差的平坦性，而实际形状不限于此。

为了除去存在于该半导体层108的表面上的缺陷，用湿法刻蚀对该半导体层108的表面进行蚀刻(见图2C)。

自然氧化膜在半导体层108的表面上形成。在通过湿法刻蚀对其上形成有自然氧化膜的半导体层108进行蚀刻时，引起该半导体层108厚度的变化。因此，用稀释氢氟酸对半导体层108的表面进行处理，该自然氧化膜被去除且附于该表面的诸如灰尘或之类的污染物也被去除，且该半导体层108的表面被清洗。

用湿法刻蚀对被去除自然氧化膜的半导体层108进行蚀刻。通过用湿法刻蚀对该半导体层的表面进行蚀刻，可去除形成于该半导体层的表面上的缺陷，且可平坦化该半导体层的表面。作为蚀刻剂，例如，可使用2.38％的四甲基氢氧化铵(TMAH)的水溶液等。通过使用0.0238重量百分比(wt％)～0.0476wt％的TMAH溶液，该半导体层108可被减薄到约为50nm～60nm的厚度。注意，半导体层108的通过湿法刻蚀要去除的厚度可在湿法刻蚀之前根据该半导体层108的厚度和表面粗糙度适当设置。在对TMAH、KOH没有限制的情况下，可使用铵和过氧化氢溶液的混合溶液、肼等在给定浓度用水稀释的溶液。

用湿法刻蚀对通过分离半导体晶片而被转移到支撑基板的半导体层的表面进行蚀刻，从而可去除在离子辐照步骤和分离步骤中生成的缺陷，并可减小该半导体层的表面粗糙度。

更进一步地，该半导体层108可通过湿法刻蚀减薄到对之后要形成的半导体元件最适合的厚度。

注意，由于损伤层103的形成以及在转移到该支撑基板107的半导体层109中的损伤层103处的分离，晶体缺陷形成。为便于在半导体层109内减少晶格缺陷并修复结晶性，如图3A所示，用激光束106对该半导体层109进行辐照。

通过用激光束106从半导体层109一侧进行辐照，半导体层109从上表面开始熔化。在熔化之后，该半导体层109冷却并固化，从而形成其表面平坦性被改进的半导体层110，如图3B所示。

因为激光束106被用于此激光束辐照步骤中，所以支撑基板107的温度上升得以抑制；因此，诸如玻璃基板的具有低耐热性的基板可用作该支撑基板107。优选该半导体层109通过激光束106的辐照部分地熔化。这是因为在该半导体层109完全熔化时，半导体层109的再结晶伴随有液相半导体层109的无序晶核形成，且半导体层109的结晶度降低。通过部分熔化，其中晶体生长从未熔化的固体部分进行的所谓纵向生长在半导体层109中发生。由于通过纵向生长的再结晶，半导体层109的晶体缺陷被降低且其结晶度被恢复。注意，该半导体层109完全熔化的状态指示：在图3A的叠层结构的情况下，该半导体层109熔化到与第二绝缘层104的界面，且处于液相。另一方面，该半导体层109部分熔化的状态指示：其上层熔化并处于液相，而其下层处于固相。

使用具有从紫外光到可视光区域范围内的振荡波长的激光束106的激光器。该激光束106的波长是被半导体层109吸收的波长。该波长可根据该激光束的趋肤深度等来确定。例如，该波长可在大于或等于250nm且小于或等于700nm的范围之内。

该激光器可以是连续波激光器、伪连续波激光器、或脉冲激光器。脉冲激光器对部分熔化是优选的。例如，可使用以下激光器：可发射具有小于或等于1MHz的重复率、及大于或等于10纳秒且小于或等于500纳秒的脉冲宽度的激光束的脉冲激光器，以及可发射具有10Hz到300Hz的重复率、25纳秒的脉冲宽度、及308nm的波长的氯化氙(XeCl)受激准分子激光器。

该激光束106的能量可根据波长、激光束106的趋肤深度等确定。该激光束106的能量可以例如在大于或等于300毫焦/平方厘米(mJ/cm²)且小于或等于800mJ/cm²的范围之内。例如，在该半导体层109的厚度约为120nm时，将脉冲激光器用作激光器，且该激光束106的波长是308nm，该激光束106的能量密度可以是600mJ/cm²～700mJ/cm²。

用激光束106进行的辐照优选在诸如氮气氛的惰性气氛或稀有气体气氛或在真空状态中执行。为了在惰性气氛中用激光束106执行辐照，可在密封腔中执行用激光束进行的辐照，同时对该腔内的气氛进行控制。在不使用腔时，通过将诸如氮气之类的惰性气体吹到用激光束106进行辐照的表面，可实现在惰性气氛中用该激光束106进行的辐照。

因为诸如氮的惰性气氛或真空状态具有比空气气氛高的改进半导体层109的平整性的效果，所以惰性气氛或真空状态在抑制裂缝和波纹的生成方面比空气气氛更有效，且激光束106的可应用的能量范围被放宽。

使该激光束106的能量分布均匀且通过光学系统使该横截面的形状变成线性的是优选的。因而，用激光束106的辐照可均匀地执行，且具有高的生产量。使激光束106的光束长度大于支撑基板107的一个边，从而结合到支撑基板107的半导体层109的主要表面的大部分可用激光束通过扫描一次来辐照。该激光束106的光束长可以是在比支撑基板107的一个边短时使得结合到支撑基板107的半导体层109的主要表面的大部分可用激光束通过多次扫描来辐照的波长。

注意，在用激光束106对半导体层109进行辐照之前，可执行用于将形成于该半导体层109的表面上的诸如自然氧化膜之类的氧化膜去除的处理。去除该氧化膜的理由是在氧化膜保留于该半导体层109的表面上的状态下执行用激光束106进行的辐照时，无法充分获得平坦化的效果。该氧化膜可通过用氢氟酸处理半导体层109来去除。优选执行用氢氟酸进行处理直到该半导体层109的表面展示出防水性为止。可从展示出防水性的半导体层109确认氧化膜从该半导体层109去除。

可如下执行在图3A中示出的用激光束106对半导体层109进行辐照的步骤：首先，用稀释成1/100的氢氟酸处理半导体层109达110秒，以去除半导体层109的表面上的氧化膜；作为激光束106的激光器，使用XeCl受激准分子激光器(具有308nm的波长、25纳秒的脉冲宽度、及60Hz的重复率)；该激光束106的横截面通过光学系统被定形成300mm×0.34mm的线性形式；该激光束106的扫描速率是2.0毫米/秒(mm/s)；扫描间距是33μm；且束出射的数目约为10。执行用激光束106进行的扫描，且将氮气吹到要辐照的表面。在支撑基板107是730mm×920mm时，因为该激光束106的光束长度是300mm，所以将用激光束106辐照的区域分成3组，从而可用激光束106对转移到支撑基板107的半导体层109的主要表面的大部分进行辐照。

因而，通过用激光束对半导体层109进行辐照，可减少由该离子辐照引起的缺陷，以使该半导体层的结晶度被恢复。更进一步地，可改进该半导体层109的表面的平坦性。

此外，通过用激光束的辐照，可在短时间内对该支撑基板的表面进行加热和冷却；因此，该支撑基板的温度上升可被抑制，且诸如玻璃基板之类的具有低耐热性的基板可用于支撑基板。因此，可完全恢复由该离子辐照步骤对半导体层造成的损伤。

用湿法刻蚀对通过分离该半导体晶片而转移到支撑基板的半导体层进行蚀刻，从而可减少该半导体层的表面的晶体缺陷及降低其表面粗糙度。更进一步地，因为通过湿法刻蚀去除了该半导体层的表面的缺陷，所以在半导体层通过用激光束的辐照而熔化时可防止缺陷被引入该半导体层。

其次，通过用激光束106的辐照，制造在图3B中示出的具有半导体层110的SOI基板，且执行用于将该半导体层110减薄到最适于之后要形成的半导体元件的厚度(见图3C)。

为了减薄该半导体层110，可执行干法刻蚀和湿法刻蚀中的一种或这两种刻蚀的组合。例如，在半导体晶片101是硅基板时，该半导体层110可通过使用六氟化硫(SF₆)和氧气(O₂)作为处理气体的干法刻蚀来减薄。

通过激光束辐照之后的刻蚀，可制造具有其厚度最适于半导体元件的半导体层的SOI基板。通过此刻蚀，优选将该半导体层减薄成大于或等于5nm且小于或等于100nm的厚度，更优选地减薄成大于或等于5nm且小于或等于50nm的厚度。例如，在通过分离该半导体晶片而转移到支撑基板的半导体层的厚度为110nm时，执行湿法刻蚀以将该半导体层减薄15nm，且在激光束辐照之后执行刻蚀，从而半导体层111的厚度可以是60nm。注意，在用激光束106进行辐照之后并不是必须在该半导体层110的表面上执行刻蚀的。例如，在转移到该支撑基板的半导体层的厚度为110nm时，也可执行湿法刻蚀以将该半导体层减薄到60nm的厚度。

在用激光束106进行辐照之后，优选在大于或等于500℃且小于或等于700℃下对该半导体层111执行热处理。通过此热处理，可消除通过用激光束106的辐照未修复的半导体层111的缺陷，且可减轻该半导体层111的畸变。快速热退火(RTA)装置、电阻加热炉、或微波加热装置可用于此热处理。作为RTA装置，可使用气体快速热退火(GRTA)装置或灯管快速热退火(LRTA)装置。例如，在使用电阻加热炉时，可在550℃执行热处理四个小时。

通过上述步骤，可制造出图3C所示的SOI基板。

如上所述，在此实施方式中，对通过分离半导体晶片而转移到支撑基板的半导体层执行湿法刻蚀和激光束辐照，从而可制造出具有减少的晶体缺陷和高平坦性的半导体层的SOI结构。更进一步地，即使在使用诸如玻璃基板等的具有低耐热温度的基板时，也可制造可实际使用的设置有半导体层的SOI基板。

通过使用根据此实施方式的半导体层来形成诸如晶体管之类的半导体元件，可使栅极绝缘层变薄，且可减少与该栅极绝缘层的局部界面态密度。此外，通过使该半导体层的厚度变小，可使用在该支撑基板上的单晶半导体层制造出具有小亚阈值的完全耗尽型的晶体管。

注意，在图1A～图1D、图2A～图2C、及图3A～图3C中，示出通过在该半导体晶片101上形成绝缘层来形成单晶半导体层的工艺；然而，在图4A～图4D中，也将示出通过在支撑基板上形成绝缘层来形成单晶半导体层的工艺。图4A示出与图1A所示类似的半导体晶片101。接着，第二绝缘层104在半导体晶片101上形成。注意，与图1C的情况类似地执行形成第二绝缘层104的步骤。

图4B示出用通过电场加速的离子对该半导体晶片101辐照到预定深度以形成损伤层103的步骤。与图1B的情况类似地执行用离子的辐照。

图4C示出通过将其上形成有第二绝缘层104的半导体晶片101的表面放置成与其上形成有起阻挡层作用的第三绝缘层112的支撑基板107紧密接触来形成结合的步骤。将形成于该支撑基板107上的第三绝缘层112和形成于半导体晶片101上的第二绝缘层104放置成相互紧密接触，从而形成结合。在该支撑基板107是包括诸如碱金属或碱土金属之类的会降低该半导体器件的可靠性的杂质的基板时，该第三绝缘层112可防止这种杂质从支撑基板107扩散进入半导体层108。

该第三绝缘层112可通过等离子体CVD方法形成为单层结构或氮化硅层、氮氧化硅层、氧氮化硅层等的叠层结构。该第三绝缘层112优选形成范围为50nm～200nm的厚度。例如，氧氮化硅层和氮氧化硅层从该支撑基板107一侧开始堆叠，从而可形成该第三绝缘层112。

此后，如图4D所示地半导体晶片101分离。与图2B所示的情况类似地执行用于分离该半导体层的热处理。将在结合和分离步骤中的热处理温度设成等于或低于先前已在该支撑基板107上执行的热处理的温度。如此，可获得图4D所示的SOI基板。

可与图2C和图3A～图3C的情况类似地执行以下步骤。

注意，为了实现SOI基板尺寸的增大，可采用其中多个半导体层111结合到一个支撑基板107的结构。例如，通过参考图1A～图1C所述的步骤，制备有多个半导体晶片101，半导体晶片101中的每一个中都有损伤层103形成。其次，通过图1D和图2A中的结合步骤，多个半导体晶片101临时地结合到一个支撑基板107上。然后，执行图2B中的热处理，以分离各个半导体晶片101，从而多个半导体层111被固定到支撑基板107上。然后，通过图2C和图3A～图3C所示的步骤，可制造出多个半导体层111结合于其上的SOI基板(见图5)。

在此实施方式中，在将单晶硅基板用作半导体晶片101时，可获得作为半导体层111的单晶硅。

在用于制造根据本实施方式的SOI基板的方法中，处理温度可小于或等于700℃；因此，可将玻璃基板用作支撑基板107。即，类似于常规薄膜晶体管和单晶硅层可用于半导体层，半导体层可在玻璃基板上形成。这使得制造具有高性能和高可靠性的晶体管成为可能，在该晶体管中高速运行是可能的，且其可用低的亚阈值进行驱动，高的场效应迁移率和低的能耗电压可在诸如玻璃基板之类的支撑基板上形成。因此，可以高的成品率制造出具有高性能和高可靠性的半导体器件。

因为不适于面积增大的CMP处理不是必须的，所以可实现具有高性能的半导体器件的面积的增大。当然，在对于使用大面积基板的情况没有限制的情况下，即使在使用小基板时，也可提供优良的半导体器件。

(实施方式2)

在此实施方式中，将参考图6A～图6E、及图7A～图7D将一种制造CMOS(互补金属氧化物半导体)的方法描述成一种以高成品率来制造包括具有高性能和高可靠性的半导体元件的半导体器件的方法的示例。注意，省略对与实施方式1中的部件相同的部件或与实施方式1中的部件具有类似功能的部件的重复描述。

在图6A中，在支撑基板107上形成有起阻挡层作用的第三绝缘层112、第二绝缘层104、起阻挡层作用的第一绝缘层102、及半导体层111。在此注意，虽然对其中使用了具有图6A所示结构的SOI基板的示例进行了描述，但也可使用具有在此说明书中所述的另一结构的SOI基板。

因为半导体层111与半导体晶片101分离、并通过使用至少一种具有高能量的粒子提供高能量进行热处理及第一刻蚀，所以可获得具有减少晶体缺陷和高平坦性的半导体层111。

在半导体层111中，优选地添加诸如硼、铝、镓等的p型杂质或诸如磷、砷等的n型杂质以对应于n沟道场效应晶体管的形成区或p沟道场效应晶体管的形成区。换言之，p型杂质被添加到n沟道场效应晶体管的形成区，或者n型杂质被添加到p沟道场效应晶体管的形成区，从而形成所谓的阱区。杂质离子的剂量范围可从约1×10¹²离子/cm²～1×10¹⁴离子/cm²。此外，在对该场效应晶体管的阈值电压进行控制的情况下，可将p型或n型杂质添加到阱区。

根据半导体元件的位置将该半导体层111蚀刻成岛状，以形成分离的半导体层205和206(见图6B)。

将该半导体层上的氧化膜去除，并形成覆盖该半导体层205和206的栅极绝缘层207。因为在此实施方式中的半导体层205和206具有高的平坦性，所以即使形成于该半导体层205和206上的栅极绝缘层是薄的栅极绝缘层，该栅极绝缘层也可以优良的覆盖率覆盖该半导体层205和206。因此，可防止由该栅极绝缘层的覆盖率缺陷引起的性质缺陷，且可以高的成品率制造出具有高可靠性的半导体器件。该减薄的栅极绝缘层207在以高速低压运行薄膜晶体管时是有效的。

该栅极绝缘层207可由氧化硅或氧化硅和氮化硅的叠层结构形成。该栅极绝缘层207可通过等离子体CVD方法或低气压CVD方法沉积绝缘膜来形成，或优选通过等离子体处理的固相氧化或固相氮化来形成。这是因为使用通过等离子体处理来氧化或氮化的半导体层形成的栅极绝缘层是致密的，且具有高的耐压并在可靠性方面是出色的。

作为栅极绝缘层207，可使用诸如二氧化锆、氧化铪、二氧化钛、五氧化钽等的高介电常数材料。通过将高介电常数材料用于栅极绝缘层207，可减小栅极漏电流。

栅极电极层208和栅极电极层209在栅极绝缘层207上形成(见图6C)。栅极电极层208和209可通过溅射法、蒸镀法、CVD法等形成。栅极电极层208和209可由从钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、或钕(Nd)中选出的元素形成；或包含这些元素中的任一个作为其主要元素的合金材料或化合物材料形成。此外，作为栅极电极层208和209，可使用由诸如磷等的杂质元素掺杂的多晶硅膜为代表的半导体膜或银钯铜(AgPdCu)合金。

形成覆盖半导体层206的掩模211。在将掩模211和栅电极层208用作为掩模的情况下，添加赋予n型导电性的杂质元素210以形成第一n型杂质区212a和212b(参见图6D)。在这种实施方式中，将磷烷(PH₃)用作包含杂质元素的掺杂气体。在这里，进行掺杂使得第一n型杂质区212a和212b包含浓度为约1×10¹⁷/cm³到5×10¹⁸/cm³的赋予n型导电性的杂质元素。在这种实施方式中，将磷(P)用作为赋予n型导电性的杂质元素。

接着，形成覆盖半导体层205的掩模214。在将掩模214和栅电极层209用作掩模的情况下，添加赋予p型导电性的杂质元素213以形成第一p型杂质区215a和215b(参见图6E)。在这种实施方式中，因为硼(B)被用作杂质元素，所以将乙硼烷(B₂H₆)等用作为包含杂质元素的掺杂气体。

去除掩模214，在栅电极层208和209的侧面上形成具有侧壁结构的侧壁绝缘层216a至216d，并形成栅绝缘层233a和233b(参见图7A)。可按以下方式将具有侧壁结构的侧壁绝缘层216a至216d以自对准方式形成在栅电极层208和209的侧表面上：形成覆盖栅电极层208和209的绝缘层并使用RIE(反应离子刻蚀)法由各向异性刻蚀进行处理。这里，对绝缘层没有特别限制且优选绝缘层是采用合适的步骤范围由反应TEOS(原硅酸四乙酯)、硅烷等和氧气、一氧化二氮等形成的二氧化硅层。可通过热CVD方法、等离子体CVD方法、常压CVD方法、偏压ECRCVD方法、溅射方法等形成绝缘层。可通过将栅电极层208和209以及侧壁绝缘层216a至216d用作为掩模刻蚀栅绝缘层207来形成栅绝缘层233a和233b。

在这个实施方式中，在刻蚀绝缘层的过程中，栅电极层上的绝缘层被去除以将栅电极层暴露。然而，会使侧壁绝缘层216a至216d形成为具有其中在栅电极层上保留绝缘层的形状。此外，在后续步骤中会在栅电极层上形成保护膜。通过以这种方式保护栅电极层，能防止在刻蚀加工中栅电极层的膜还原。在源区和漏区中形成硅化物的情况中，因为为形成硅化物而形成的金属膜没有与栅电极层接触，所以即使当金属膜的材料能容易地与栅电极层的材料起反应时，也能防止诸如化学反应、扩散等等之类的缺陷。诸如干法刻蚀或湿法刻蚀之类的各种刻蚀方法可用于刻蚀。在这个实施方式中，使用了干法刻蚀方法。可适当地将以Cl₂、BCl₃、SiCl₄、CCl₄等为代表的氯基气体、以CF₄、SF₆、NF₃等为代表的氟基气体或氧气用作刻蚀气体。

接着，形成覆盖半导体层206的掩模218。将掩模218、栅电极层208、以及侧壁绝缘层216a至216b用作为掩模，并添加赋予n型导电性的杂质元素217来形成第二n型杂质区219a和219b以及第三n型杂质区220a和220b。在这个实施方式中，磷烷(PH₃)被用作包含杂质元素的掺杂气体。在这里，进行掺杂以使得第二n型杂质区219a和219b包含浓度为约5×10¹⁹/cm³到5×10²⁰/cm³的赋予n型导电性的杂质元素。此外，在半导体层205中形成沟道形成区221(参见图7B)。

第二n型杂质区219a和219b是高浓度n型杂质区且起源和漏的作用。另一方面，第三n型杂质区220a和220b是低浓度杂质区且用作为LDD(轻度掺杂漏)区。因为第三n型杂质区220a和220b形成在未被栅电极层208覆盖的L_截止(L_off)区中，所以能减小截止电流。因此，能制造具有高可靠性和低功耗的半导体器件。

去除掩模218，并形成覆盖半导体层205的掩模223。在将掩模223、栅电极层209以及侧壁绝缘层216c和216d用作为掩模的情况下，添加赋予p型导电性的杂质元素222来形成第二p型杂质区224a和224b以及第三p型杂质区225a和225b。

进行掺杂以使第二p型杂质区224a和224b包含浓度为约1×10²⁰/cm³到5×10²¹/cm³的赋予p型导电性的杂质元素。在这个实施方式中，以自对准方式由侧壁绝缘层216c和216d形成第三p型杂质区225a和225b以具有比第二p型杂质区224a和224b更低的浓度。此外，在半导体层206中形成沟道形成区226(参见图7C)。

第二p型杂质区224a和224b是高浓度p型杂质区并起源和漏的作用。另一方面，第三p型杂质区225a和225b是低浓度杂质区并用作为LDD区。因为第三p型杂质区225a和225b在未被栅电极层208覆盖的L_截止区中形成，所以能减小截至电流。因此，能制造具有高可靠性和低功耗的半导体器件。

去除掩模223，且可执行热处理、强光辐射、或激光束辐射以激活杂质元素。在激活过程的同时，能够修复等离子体对栅绝缘层的损伤以及等离子体对栅绝缘层和半导体层之间界面的损伤。

接着，形成覆盖栅电极层和栅绝缘层的中间绝缘层。在这个实施方式中，采用了担当保护膜和绝缘层228的包含氢的绝缘膜227的叠层结构。可利用通过溅射法或等离子体CVD法形成的氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜、或二氧化硅膜形成绝缘膜227和绝缘层228。或者，还可采用包含硅的另一种绝缘膜的单层结构或三层或更多层的叠层结构。

进一步地，进行其中在氮气气氛下在300℃到500℃下进行1到12小时热处理和对半导体层进行氢化的步骤。优选地该温度为400℃到500℃。该步骤是用于由作为中间绝缘层的绝缘膜227中包含的氢终止该半导体层的悬空键的步骤。在这个实施方式中，在410℃下进行热处理1小时。

绝缘膜227和绝缘层228还可由选自氮化铝(AlN)、氧氮化铝(AlON)、氮含量比氧含量高的氮氧化铝(ALNO)、氧化铝、类钻石碳(DLC)、包含氮的碳(CN)或包含无机绝缘材料的其它物质的材料。还可使用硅氧烷树脂。该硅氧烷树脂是包括硅-氧-硅键的树脂。硅氧烷是其中使用至少包含氢的有机基(诸如烷基或芳香基)作为取代基的由硅(Si)和氧(O)键形成的骨架组成的。或者，氟代基也可包括在该有机基中。此外，还可使用诸如聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、氨化聚酰亚胺、光刻胶、苯并环丁烯、或聚硅氨烷之类的有机绝缘材料。还可使用通过涂敷法形成的具有优良平面性的涂膜。

可通过使用浸渍、喷涂、涂胶刀、辊涂机、幕涂机、刮刀涂胶机、CVD法、蒸镀法等形成绝缘膜227和绝缘层228。还可通过液滴喷射(dropletdischarge)法形成绝缘膜227和绝缘层228。液滴喷射法需要较少材料溶液。此外，还可使用例如印刷法(诸如丝网印刷、胶印等形成图案的方法)的能类似于液滴喷射法转移或绘制图案的方法。

接着，使用由光刻胶制成的掩模在绝缘膜227和绝缘层228中形成到达半导体层的接触孔(开口)。可取决于对要使用材料的选择进行一次或多次刻蚀。通过刻蚀部分去除绝缘膜227和绝缘层228来形成到达作为源区和漏区的第二n型杂质区219a和219b以及第二p型杂质区224a和224b的开口。可通过湿法刻蚀、干法刻蚀、或湿法刻蚀和干法刻蚀两者进行刻蚀。诸如氟化氢铵和氟化铵的混合溶液之类的氢氟酸基溶液可用作湿法刻蚀的蚀刻剂。可使用以Cl₂、BCl₃、SiCl₄、CCl₄等为代表的氯基气体、以CF₄、SF₆、NF₃等为代表的氟基气体或氧气作为适当的刻蚀气体。此外，可向要使用的刻蚀气体添加惰性气体。可将选自氦、氖、氩、氪、或氙的一个或多个元素用作为要添加的惰性元素。

形成导电膜以覆盖开口，且刻蚀导电膜以形成作为电连接到源区和漏区部分的源和漏电极层的布线层229a、229b、230a、以及230b。可通过由PVD法、CVD法、蒸镀法等形成导电膜接着将该导电膜刻蚀成所需形状来形成布线层。接着，可通过液体喷射法、印刷法、电镀法等在预定位置选择性地形成导电膜。而且，还可使用重熔法或金属镶嵌法。可将诸如银、金、铜、镍、铂、钯、铱、铑、钨、铝、钽、钼、镉、锌、铁、钛、锆、钡等的金属、硅或锗、或其合金或氮化物用作为布线层的材料。还可采用这些材料的层叠结构。

通过以上工艺，可形成具有包括n沟道薄膜晶体管的薄膜晶体管231和p沟道薄膜晶体管的薄膜晶体管232的CMOS结构的半导体器件(参见图7D)。虽然在附图中没有示出，在这个实施方式中描述了一种CMOS结构；因此，薄膜晶体管231和薄膜晶体管232相互电连接。

该薄膜晶体管的结构不限于这个实施方式，且可采用其中形成一个沟道形成区的单栅极结构、其中形成两个沟道形成区的双栅极结构、或其中形成三个沟道形成区的三栅极结构。

在如上所述的这个实施方式中，通过使用具有有减少晶体缺陷和高平坦性的半导体层的SOI基板可以高产量地形成一种具有高性能和高可靠性的半导体器件。

以这种方式，可使用SOI基板制造薄膜晶体管。该SOI基板的半导体层几乎没有晶体缺陷且是具有半导体层和栅绝缘层207之间的减少的界面态密度的单层晶体半导体层。该半导体层具有经平坦化的表面且被减薄到小于或等于50nm的厚度。因此，可在支撑基板107上制造具有诸如低驱动电压、高电子场效应迁移率、以及低亚阈值之类的优异性能的薄膜晶体管。此外，可在同一基板上形成具有高性能和相互之间无性能差异的多个晶体管。换言之，通过使用根据本发明的SOI基板，可减少作为诸如阈值电压或迁移率之类的晶体管特性的重要特性值的不均匀性，且可获得诸如高场效应迁移率之类的高性能。

可通过使用根据本发明的SOI基板形成诸如TFT之类的不同半导体元件来制造具有高附加值的半导体器件。

(实施方式3)

在这个实施方式中，将描述一种具有高性能和高可靠性的半导体器件的示例。具体地，作为半导体器件的示例，将描述一种具有运算功能和能在不接触的情况下发送和接收数据的微处理器和半导体器件的示例。

首先，作为半导体器件的示例，将描述一种微处理器。图8是示出微处理器500的结构示例的框图。

微处理器500包括算术逻辑单元(也称为ALU)、ALU控制器502、指令解码器503、中断控制器504、时序控制器505、寄存器506、寄存器控制器507、总线接口(总线I/F)508、只读存储器509、以及ROM接口(ROM I/F)510。

通过总线接口508将对微处理器500的指令输入输入到指令解码器503中，在其中解码，然后输入到ALU控制器502、中断控制器504、寄存器控制器507、以及时序控制器505中。ALU控制器502、中断控制器504、寄存器控制器507、以及时序控制器505基于所解码的指令执行各种控制。

具体地，ALU控制器502产生用于控制ALU 501的运算的信号。当微处理器500执行程序时，中断控制器504基于来自外部输入/输出或外围电路的中断请求的优先级或屏蔽状态处理该请求。寄存器控制器507产生寄存器506的地址，并根据微处理器500的状态从寄存器506读取数据或将数据写入寄存器506。时序控制器505产生用于控制ALU 501、ALU控制器502、指令解码器503、中断控制器504、寄存器控制器507的操作时序的信号。

例如，时序控制器505设置有用于基于参考时钟信号CLK1产生内部时钟信号CLK2并将该时钟信号CLK2提供给各种上述电路的内部时钟发生器。注意，图8中所示的微处理器500仅仅是其中配置被简化的示例，而实际的微处理器取决于用途可能具有多种配置。

因为使用结合在具有绝缘表面或绝缘基板的基板上的具有统一晶体取向的单晶体半导体层(SOI层)来形成集成电路，所以该微处理器500不仅能实现处理速度的加快还能实现减少功耗。

接着，描述了一种具有在不接触情况下发送和接收数据功能并且还具有运算功能的半导体器件的示例。图9是示出一种半导体器件的结构示例的框图。图9中所示的半导体器件可被视为是通过无线通信工作以发送信号到外部设备和从外部设备接收数据的计算机(下文也称为“RFCPU”)。

如图9所示，RFCPU 511包括模拟电路部分512和数字电路部分513。RFCPU 511包括具有谐振电容的谐振电路514、整流器电路515、恒定电压电路516、复位电路517、振荡器电路518、解调器电路519、调制器电路520作为模拟电路部分512。数字电路部分513包括RF接口521、控制寄存器522、时钟控制器523、CPU接口524、中央处理单元525、随机存取存储器526、以及只读存储器527。

RFCPU 511的操作如下。谐振电路514基于由天线528接收的信号产生感应电动势。通过整流器电路515将该感应电动势存储在电容部分529中。优选使用诸如陶瓷电容或双电荷层电容之类的电容形成电容部分529。电容部分529不必与RFCPU 511形成在同一基板上，而可作为另一部件附加到具有部分地构成RFCPU 511的绝缘表面的基板上。

复位电路517产生用于复位和初始化数字电路部分513的信号。例如，复位电路517产生在增大电源电压之后延迟增大的信号作为复位信号。振荡器电路518响应于由稳恒电压电路516产生的控制信号改变时钟信号的频率和占空比。解调器电路519是解调所接收信号的电路，而调制器电路520是调制所要传送信号的电路。

例如，解调器电路519使用低通滤波器形成，并基于所接收信号的波动将所接收的振幅键控(ASK)系统的信号二值化。调制器电路520通过改变振幅键控(ASK)系统的传输信号的振幅发送传输信号。调制器电路520改变谐振电路514的谐振点，从而改变通信信号的振幅。

时钟控制器523根据电源电压或中央处理单元525的消耗电流产生用于改变时钟信号的频率和占空比的控制信号。该电源电压由电源管理电路530管理。

从天线528到RFCPU 511的信号输入由解调器电路519解调并由RF接口521分解为控制命令、数据等。该控制命令被存储在控制寄存器522中。该控制命令包括读取存储在只读存储器527中的数据、向随机存取存储器526写入数据、对中央处理单元525的运算指令等。

中央处理单元525通过CPU接口524访问只读存储器527、随机存取存储器526、以及控制寄存器522。CPU接口524具有基于由中央处理单元525请求的地址产生对只读存储器527、随机存取存储器526、以及控制寄存器522的任一个的访问信号的功能。

作为中央处理单元525的运算方法，可采用其中只读存储器527存储操作系统(OS)而在启动操作时读取和执行程序的方法。或者，可采用其中形成专门用于运算的电路作为运算电路且使用硬件进行算术处理的方法。在其中既使用硬件又使用软件的方法中，可有专门用于算术的电路进行部分处理，而运算处理的其它部分可通过中央处理单元525使用程序进行。

因为使用结合在具有绝缘表面或绝缘基板的基板上的具有统一晶体取向的半导体层来形成集成电路，所以上述的RFCPU 511不仅能实现处理速度的增加而且能实现功耗减少。因此，即使将提供电力的电容部分529最小化，也可确保长期工作。

(实施方式4)

在这个实施方式中，将参考图10、图11A和11B、图12A和12B、以及图13A到13C描述一种显示装置作为具有高性能和高可靠性的半导体器件的示例。

可使用其上制造了显示面板的被称为母玻璃的大尺寸玻璃基板作为SOI基板的支撑基板。图10是其中母玻璃用于支撑基板107的SOI基板的前视图。

将与多个半导体晶片分离的半导体层552结合到一块母玻璃551上。为了分割母玻璃551来产生多个显示面板，优选将半导体层552结合到该显示面板的形成区581的内部。每个显示面板包括扫描线驱动电路、信号线驱动电路、以及像素部分。因此，在该显示面板的形成区581将半导体层552结合到形成上述驱动电路和像素部分的区域(扫描线驱动电路形成区582、信号线驱动电路形成区583、以及像素形成区584)。

图11A和11B是用于示出使用图10所示的SOI基板制造的液晶显示装置的视图。图11A是该液晶显示装置的像素的俯视图而图11B是沿图11A中的截面线J-K所取的截面图。

在图11A中，半导体层321是由附加到母玻璃和包括在像素的TFT中的半导体层552组成的层。在这里，通过实施方式1的方法制造的SOI基板被用作SOI基板。如图11B所示，在支撑基板307上使用其中层叠了绝缘层302、第二绝缘层304、以及半导体层的基板。支撑基板307是分隔开的母玻璃551。如图11A所示，像素包括半导体层321、与半导体层321相交的扫描线322、与扫描线322相交的信号线323、像素电极324、以及将像素电极324和半导体层321相互电连接的电极328。

如图11B所示，在第二绝缘层上形成像素的TFT 325。TFT 325的栅电极包括在扫描线322中，而TFT 325的源电极或漏电极包括在信号线323中。在层间绝缘膜327上设置扫描线323、像素电极324以及电极328。在层间绝缘膜327上形成柱状隔离物329，并形成覆盖信号线323、像素电极324、电极328、以及柱状隔离物329的定向膜330。对基板332设置有对电极333和覆盖对电极333的定向膜334。形成柱状隔离物329是为了保持支撑基板307与对基板332之间的间隙。在由柱状隔离物329形成的间隙中形成液晶层335。在半导体层321连接到信号线323和电极328的部分处，由于接触孔的形成而在层间绝缘膜327中产生台阶。该台阶扰乱液晶层325的液晶取向。因此，在该台阶处形成柱状隔离物329来防止液晶取向的混乱。

接着，将描述一种电致发光显示装置(下文该装置称为“EL显示设备”)。图12A和12B是示出使用图10所示的SOI基板来制造的EL显示设备的图。图12A是该EL显示设备的像素的俯视图，而图12B是该像素的截面图。

图12A示出其中处于像素部分的晶体管由单晶体半导体层形成的电致发光显示设备的示例。图12A是像素的俯视图，其中形成了作为TFT的选择晶体管401和显示控制晶体管402。图12B是示出包括显示控制晶体管402的主要部分的截面图。

选择晶体管401的半导体层403和显示控制晶体管402的半导体层404是通过处理图10的SOI基板的半导体层552形成的层。该像素包括扫描线405、信号线406、电流供应线407、像素电极408。在EL显示设备中，每个像素设置有具有其中包括电致发光材料的层(下文这层称为“EL层”)夹在一对电极之间的结构的发光元件。该发光元件的一个电极是像素电极408。

在选择晶体管401中，栅电极被包括在扫描线405中，源电极和漏电极之一被包括在信号线406中，而其另一个形成为电极411。在显示控制晶体管402中，栅电极412被电连接到电极411，源电极和漏电极之一比形成为电连接到像素电极408的电极413，而其另一个被包括在电流供应线407中。

由实施方式3的方法制造的基板被用作为SOI基板。类似于图11B，在支撑基板107上层叠第一绝缘层422、第二绝缘层423、半导体层404。支撑基板107是分隔开的母玻璃551。

如图12B所示，形成层间绝缘膜427来覆盖显示控制晶体管402的栅电极412。在层间绝缘膜427上形成信号线406、电流供应线407、电极411、电极413等。还在层间绝缘膜427上形成了电连接到电极413的像素电极408。像素电极408的周围由具有绝缘性质的分隔壁层428包围。EL层429形成在像素电极408上，而对电极430形成在EL层429上。对基板431被设置为增强板，且用树脂层432将对基板431固定到支撑基板107。图12A和12B所示的像素在EL显示设备的像素部分排列成矩阵。

通过其中由电流控制发光元件的亮度的电流驱动方法或其中由电压控制其亮度的电压驱动方法控制EL显示设备的灰度。当每个像素的晶体管具有极为不同的特性时难以采用电流驱动方法；因此需要用于补偿特性变化的补偿电路。当使用本发明的SOI基板时，在像素之间选择晶体管401和显示控制晶体管402没有性能差别；因此可采用电流驱动方法。

如图11A和11B、图12A和12B所示，使用母玻璃可制造SOI基板以制造显示设备，且使用该SOI基板可制造显示设备。而且，因为还可在该SOI基板上形成图8和图9所示的微处理器，所以可给显示设备配备计算机功能。此外，可制造能在不接触的情况下输入和输出数据的显示设备。

即，使用本发明的SOI基板，可制造各种电气设备。作为该电气设备，有诸如摄像机和数码相机之类的摄影机、导航系统、音频再现装置(诸如车载音频和音频组件)、计算机、游戏机、便携式信息终端(诸如移动计算机、蜂窝式电话、便携式游戏机、以及电子书籍)、以及其中各自都设置有记录介质(具体地，可再现记录在诸如数字多功能盘(DVD)之类的记录介质中的图像数据、并配备有能显示该图像的显示设备的装置)的图像再现装置。

参考图13A至13C，将描述电气设备的特别模式。图13A是示出蜂窝式电话901的示例的外视图。该蜂窝式电话901包括显示部分902、操作开关903等。将图11A和11B所示的液晶显示设备或图12A和12B所示的EL显示设备应用到该显示部分902上，使得显示部分902可几乎没有显示不均匀性和具有优异显示质量。使用本发明的SOI基板所形成的半导体器件还可应用于蜂窝式电话901中所包括的微处理器、存储器等。

图13B是示出数字播放器911的结构的示例的外视图。该数字播放器911包括显示部分912、操作部分913、耳机914等。耳机914可由头戴式耳机或无线耳机替换。将图11A和11B中所示的液晶显示设备或图12A和12B中所示的EL显示设备应用于显示部分912，使得即使当屏幕尺寸为约0.3英寸到2英寸时，也能显示高清晰度图像或大量文本信息。使用本发明的SOI基板所制造的半导体器件还可应用于数字播放器911中所包括的存储音乐信息的存储部分和微处理器。

图13C是示出电子书籍阅读器921的外视图。该电子书籍阅读器921包括显示部分922和操作开关923。该电子书籍阅读器921可结合调制解调器或可结合图9所示的RFCPU，以便无线地发送和接收信息。将图11A和11B中所示的液晶显示设备或图12A和12B中所示的EL显示设备应用于显示部分922，可显示高图像质量的图像。在该电子书籍阅读器921中，使用本发明的SOI基板形成的半导体器件可应用于存储信息的存储器部分或使该电子书籍921工作的微处理器。

(实施方式5)

使用具有通过本发明形成的显示元件的半导体器件，可完成电视设备。将描述一种具有高性能和高可靠性的电视设备的示例。

图14是示出一种电视设备(例如，液晶电视设备或EL电视设备)的主要配置的框图。

就其它外部电路的结构而论，在视频信号的输入侧设置了用于放大由调谐器1904所接收信号中的视频信号的视频信号放大器电路1905；用于将从视频信号放大器电路1905输出的信号转换为对应于红色、绿色和蓝色的色彩信号的视频信号处理电路1906；用于转换该视频信号以将其输入驱动IC的控制电路1907等。控制电路1907将信号输出到扫描线侧和信号线侧的每一个。在数字驱动的情况下，可将信号分割器电路1908设置在信号线侧以使输入数字信号能被分割成要提供的m段。

在调谐器1904所接收的信号中，音频信号被传送到音频信号放大电路1909，并将其输出通过音频信号处理电路1910提供给扬声器1913。控制电路1911接收接收站(接收频率)上的控制信息或来自输入部分1912的声音音量并将该信号发送给调谐器1904或音频信号处理电路1910。

将显示模块结合到如图15A和15B所示的底盘中，以便完成电视设备。其中设置了上至FPC的组件的显示面板一般也被称为EL显示模块。因此，当使用EL显示模块时，可完成EL电视设备，且当使用液晶显示模块时，可完成液晶电视设备。使用该显示模块形成主屏幕2003，而扬声器部分2009、操作开关等被设置为它的辅助装备。如上所述，可通过本发明完成该电视设备。

此外，可使用阻滞片或起偏振片阻挡从外面进入光的反射光。在顶发射半导体器件中，可将担当分隔壁的绝缘层着色以用作黑底。该分隔壁可使用基于颜料的黑树脂或诸如与碳黑等混合的聚酰亚胺之类的树脂材料或其层叠通过液滴喷射方法等形成。该分隔壁还能以其中通过液滴喷射方法将不同材料喷射至相同区域多次的方式形成。四分之一波片或半波片可用作阻滞片且可设计为能够控制光。采用其中在TFT元件基板上按顺序设置光发射元件、密封基板(密封材料)、阻滞片(四分之一波片或半波片)、以及起偏振片的结构。从光发射元件所发射的光穿过这些从起偏振片发射出去。可在光发射的一侧设置该阻滞片或该起偏振片，或在其中光从两侧发射的双发射半导体器件的情况下可在两侧设置该阻滞片或该起偏振片。此外，可在起偏振片外设置抗反射膜。因此，可显示具有更高分辨率和精度的图像。

如图15A所示，使用显示元件的显示面板2002被结合到底座2001中，且除了由接收器2005接收一般电视广播之外，还可通过调制解调器2004连接到有线或无线通信网络进行单向(从发射器到接收器)或双向(在发射器和接收器之间或在接收器之间)的信息通信。可使用结合到底座中的开关或由独立设置的远程控制装置2006操纵该电视设备。可对该远程控制装置2006提供显示要输出信息的显示部分2007。

此外，该电视设备还可包括除主屏2003之外的使用第二显示面板形成以显示频道、音量等的子屏2008。在这种结构中，主屏2003可由视角优异的EL显示面板构成，而子屏可由能够以低功耗显示图像的液晶显示面板构成。为了将低功耗列为优先，可采用其中使用液晶显示面板形成主屏2003、使用EL显示面板形成子屏2008、以及子屏能够开启或关闭的结构。当使用本发明时，甚至可以在使用许多TFT和电子组件的情况下使用这样的大基板来高生产率地制造高性能和高可靠性的半导体器件。

图15B示出具有例如20英寸到80英寸显示部分的大显示部分，并包括底座2010、作为操作部分的键盘部分2012、显示部分2011、扬声器部分2013等的电视设备。本发明应用到该显示部分2011的制造中。因为图15B中的显示部分使用了可弯曲的物质，所以获得具有弯曲的显示部分的电视设备。因为如上所述显示部分的形状可自由设计，所以可制造具有所需形状的电视设备。

通过本发明，可以高生产率制造具有显示功能的高性能和高可靠性的半导体装置。

无需赘言，本发明不限于对电视设备的应用，而是可应用于多种用途，诸如个人计算机的显示器、诸如在火车站、机场等的信息显示板之类的大显示介质、或街道上的广告显示板。

如上所述，本发明的应用范围是如此之宽以致本发明可应用于不同场合的电子装置和信息显示装置。

(实施例1)

下文中，将基于实施例更具体地描述本发明。无需赘言，本发明完全不限于这个实施例，而是由权利要求书的范围指定。在这个实施例中，将描述SOI基板的半导体层的表面粗糙度。

将参考图16A到16D描述这个实施例的SOI基板的制造方法。图16A到16D所述的制造方法对应于实施方式1中所描述的制造方法。

准备单晶硅基板作为半导体晶片。该单晶硅基板是直径为5英寸的p型硅基板，其平面取向为(100)且其侧面取向为<110>。下文中，该单晶硅基板称为“c-Si基板601”。

用纯净水清洗该c-Si基板601然后使其干燥。然后，使用等离子体CVD装置，在c-Si基板601上形成氧氮化硅层602a，且在氧氮化硅层602a上形成氮氧化硅层602b(参见图16A)。

当使用平行板等离子体CVD设备时，在不将c-Si基板601暴露到大气中的情况下连续形成氧氮化硅层602a和氮氧化硅层602b。以下描述那时的膜形成条件。在这个实施例中，在形成氧氮化硅层602a之前，执行通过用氢氟酸清洗该c-Si基板60160秒去除该c-Si基板601的氧化膜的步骤。

<氧氮化硅层602a>

厚度：50nm

气体类型(流速)：SiH₄(4sccm)，N₂O(800sccm)

基板温度：400℃

压力：40Pa

RF频率：27MHz

RF功率：50W

电极间距：15mm

电极面积：615.75cm²

<氮氧化硅层602b>

厚度：50nm

气体类型(流速)：SiH₄(10sccm)，NH₃(100sccm)，N₂O(20sccm)，H₂(400sccm)

基板温度：300℃

压力：40Pa

RF频率：27MHz

RF功率：50W

电极间距：30mm

电极面积：615.75cm²

接着，如图16B所示，使用离子掺杂设备，用氢离子辐照c-Si基板601来形成受损层603。使用100％的氢气作为源气体，且在不对离子化氢进行质量分离的情况下，通过电场加速该离子化氢，并且用该离子化氢辐照c-Si基板601。以下描述具体条件。

源气体：H₂

RF功率：100W

加速电压：40kV

剂量：2.0×10¹⁶离子/cm²

在离子掺杂设备中，三种类型的离子种类H⁺、H₂ ⁺以及H₃ ⁺从氢气中产生，且用全部这些离子种类对c-Si基板601掺杂。从氢气中所产生的离子种类H₃ ⁺中的比例为约80％。

在形成损伤层603之后，用纯净水清洗c-Si基板601，接着用等离子体CVD设备在氮氧化硅层602b上形成厚度为50nm的二氧化硅膜604(参见图16C)。对于该二氧化硅膜604的源气体，使用四乙氧基甲硅烷(TEOS:Si(OC₂H₅)₄)气体和氧气。以下描述该二氧化硅膜604的膜形成条件。

<二氧化硅膜604>

厚度：50nm

气体类型(流速)：TEOS(15sccm)，氧气(750sccm)

基板温度：300℃

压力：100Pa

RF频率：27MHz

RF功率：300W

电极间距：14mm

电极面积：615.75cm²

制备玻璃基板607(参见图16D)。使用由Asahi Glass Co.，Ltd.制造的铝硅酸盐玻璃(产品名称：AN100)作为玻璃基板607。清洗其上形成了二氧化硅膜604的玻璃基板607和c-Si基板601。将它们置于纯净水中用超声波然后用包含臭氧的纯净水清洗。

接着，如图17A所示，使玻璃基板607和c-Si基板600相互紧密接触，以使玻璃基板607和二氧化硅膜604结合。通过这个步骤，玻璃基板607和c-Si基板601相互结合。这个步骤在室温下没有热处理的情况下进行。

接着，在扩散炉中进行热处理，从而如图17B所示在损伤层603进行分离。首先，在200℃下加热两小时，接着将加热温度升高至600℃来进行另外两小时加热。通过这一系列热处理，在c-Si基板601中损伤层603处产生裂缝，使得c-Si基板601在损伤层603处分开。在这个步骤中当在600℃或更高温度下加热c-Si基板601时，可使分离之后硅层的结晶度更接近单晶半导体基板的结晶度。

在热处理之后，将玻璃基板607和c-Si基板601取出扩散炉。因为玻璃基板607和c-Si基板601处于能通过热处理相互分离的状态，所以当c-Si基板601被去除时，形成了其中从c-Si基板601分离的硅层608附着到玻璃基板607的SOI结构。

该SOI基板具有其中二氧化硅膜604、氮氧化硅层602b、氧氮化硅层602a、以及硅层608以这种顺序层叠在玻璃基板607上的结构。在这个实施例中，硅层608的厚度约为120nm。

接着，如图17C所示，通过湿法刻蚀对该SOI基板的硅层608的表面进行刻蚀。通过湿法刻蚀对硅层608进行刻蚀，使得其厚度变为95nm。该硅层608的刻蚀条件如下：

刻蚀剂(wt％)：TMAH(0.034wt％)

处理温度：30℃

接着，如图18A所示，用激光束606辐照该SOI基板的硅层609来形成具有硅层610的SOI基板。图18B的硅层610对应于用激光束606辐照之后的硅层609。

然后，通过干法刻蚀对硅层610进行刻蚀来将其厚度减少为60nm。通过上述步骤，形成图18C所示的SOI基板。

以下描述了用于图18A的激光束辐照的激光器的规格。

<激光器的规格>

XeCl(氙氯)准分子激光器

波长：308nm

脉宽：25纳秒

重复频率：30Hz

激光束606是激光光斑为线状且由包括圆柱透镜等的光学系统形成的线状光束。用激光束606辐照玻璃基板607，同时相对于激光束606移动该玻璃基板。此时，激光束606的扫描速度设置为1.0mm/秒，且用该激光束606的12次发射对同一区域进行辐照。

此外，将激光束606的气氛设置为大气气氛或氮气气氛。在这个实施例中，该氮气气氛以其中在用激光束606在大气气氛进行辐照的同时将氮气吹向要辐照的表面这样的方式形成。

用激光束606的辐照以约540mJ/cm²到700mJ/cm²的能量密度执行。

发明人测量了湿法刻蚀之后用激光束606辐照引起的硅层的表面粗糙度。而且，他们测量了用激光束606辐照之后由干法刻蚀或湿法刻蚀引起的硅层的表面粗糙度。

可通过使用光学显微镜、原子力显微镜(AFM)、以及扫描电子显微镜(SEM)的观察、通过电子反向散射衍射图案(EBSP)的观察、通过Raman光谱学等来分析硅层的表面粗糙度和其结晶度。

在这个实施例中，为了分析该硅层611的表面粗糙度，用原子力显微镜(AFM)测量了该硅层的平均表面粗糙度(Ra)、其均方根表面粗糙度(RMS)、以及其峰-谷(P-V)之间的最大高度差异。

在这个实施例中，该平均表面粗糙度(Ra)指的是通过由JISB0601：2001(ISO4287：1997)定义的中心线平均粗糙度(Ra)的三维展开获得以应用于测量表面的平均表面粗糙度。该Ra可由从参考表面到特定表面的偏差的绝对值的平均值表示，并通过以下公式计算。

[公式1]

$R_a=\frac{1}{S_0}{\&Integral;}_{Y_1}^{Y_2}{\&Integral;}_{X_1}^{X_2}|F(X,Y)-Z_0|\mathrm{dXdY}$

注意该测量表面指的是由所有测量数据表示的表面并可通过以下公式计算。

[公式2]

Z＝F(X，Y)

该指定表面指的是作为粗糙度测量目标的表面，以及由用坐标(X₁，Y₁)、(X₁，Y₂)、(X₂，Y₁)、(X₂，Y₂)表示的四个点包围的矩形区域。当该指定表面为理想的平坦时，该指定表面的面积可由S₀表示。注意S₀由以下公式获得。

[公式3]

S₀＝(X₂-X₁)·(Y₂-Y₁)

当该指定表面的高度平均值由Z₀表示时，该参考表面指的是由Z＝Z₀表示的平面表面。该参考平面与XY平面平行。注意Z₀可通过以下公式获得。

[公式4]

$Z_0=\frac{1}{S_0}{\&Integral;}_{Y_1}^{Y_2}{\&Integral;}_{X_1}^{X_2}F(X,Y)\mathrm{dXdY}$

均方根表面粗糙度(RMS)指的是类似于平均表面粗糙度(Ra)、通过截面曲线的RMS的三维展开获得的以应用于该测量表面的均方根表面粗糙度。该RMS可由从参考表面到指定表面的偏差的平方的平均值的平方根表示，并通过以下公式获得。

[公式5]

$R_{\mathrm{ms}}=\sqrt{\frac{1}{S_0}{\&Integral;}_{Y_1}^{Y_2}{\&Integral;}_{X_1}^{X_2}\{F(X,Y)-Z_0{\}}^2\mathrm{dXdY}}$

峰与谷(P-V)之间的最大高度差值可由指定表面中的最高峰Z_max的高度与最低谷Z_min的高度之间的差值表示，且可通过以下公式获得。

[公式6]

P-V＝Z_max-Z_min

这个实施例中的峰和谷指的是由JISB0601：2001(ISO4287：1997)定义的“峰”和“谷”的三维展开。该峰由指定表面中的峰的最高部分表示。该谷由指定表面中的谷的最低部分表示。

以下将描述本实施例中平均表面粗糙度(Ra)、均方根表面粗糙度(RMS)、以及峰和谷之间(P-V)高度最大差值的测量条件。

原子力显微镜(AFM)：扫描探针显微SPI3800N/SPA500(由SeikoInstruments Inc.制造)

测量模式：动态力模式(DFM模式)

悬臂：SI-DF40(由硅制成，弹性系数为42N/m，谐振频率在250kHz到390kHz内，探针边缘R≤10nm)

扫描速度：1.0Hz

测量面积：10×10μm

测量点：256×256个点

注意，DMF模式是其中当探针和样本之间的距离由在指定频率(该悬臂特有的频率)谐振的悬臂控制时测量表面形状使得该悬臂的振幅恒定的一种测量模式。因为在这种DFM模式中在没有接触的情况下测量样本的表面，所以可实现测量同时在不损伤样本表面的情况下保持原有形状。

在这个实施例中，对(A)c-Si基板分离之后的硅层(未经加工的硅层)、(B)湿法刻蚀之后的硅层、(C)激光辐照之后的硅层、(D)湿法刻蚀之后经激光束辐照过的硅层、(E)湿法刻蚀然后通过干法刻蚀进行刻蚀之后再经激光束辐照过的硅层、以及(F)湿法刻蚀然后再通过湿法刻蚀进行刻蚀之后再经激光束辐照过的硅层的每一个的表面粗糙度在上述条件下进行了测量，所以获得了三维表面形状的图像。考虑到所获得的各个所测量的图像的基板的截面区的曲率，通过最小二乘法使用所附软件进行用于修正平面中梯度的第一梯度修正，接着是以类似于第一梯度修正的方法进行的用于修正二次曲线的第二梯度修正，将所有的图像数据针对一维平面进行了拟合。其后，使用所附软件分析了该表面粗糙度，从而计算出平均表面粗糙度(Ra)、均方根表面粗糙度(RMS)、以及峰与谷(P-V)之间的最大高度差。

图19A到19F示出使用AFM的观测结果。图19D示出在湿法刻蚀之后经激光束辐照的硅层的表面的观测图像。为确认湿法刻蚀之后激光束辐照的效果，在图19A中示出分离c-Si基板之后的硅层(未经处理的硅层)的表面的观测图像，在图19B中示出湿法刻蚀之后的硅层的表面的观测图像，以及在图19C中示出经激光束辐照之后的硅层的表面的观测图像。图19E示出湿法刻蚀之后经激光束辐照然后再通过干法刻蚀进行刻蚀的硅层的表面的观测图像。图19F示出湿法刻蚀之后经激光束辐照然后再通过湿法刻蚀进行刻蚀的硅层的表面的观测图像。而且，图19A到19F分别对应图20A到20F的鸟眼(bird’s eye)视图。注意，在图19A中示出的硅层的表面和图20A中示出的其鸟眼视图的观测图像中，该图像横向流动；不过，由于平均表面粗糙度(Ra)、均方根表面粗糙度(RMS)、以及峰与谷之间(P-V)的最大高度差的定义公式，这不会影响该表面粗糙度的分析。

根据图19A到19F的DFM图像所算出的表面粗糙度在表格1中示出。

[表格1]

	平均表面粗糙度(Ra)[nm]	均方根表面粗糙度(RMS)[nm]	峰与谷(P-V)之间的最大差值[nm]
				(A)未经处理	5.89	7.74	85.8
(B)湿法刻蚀	5.03	6.34	51.0
				(C)激光束辐照	1.17	1.49	11.4
(D)湿法刻蚀+激光束辐照	0.575	0.808	10.0
				(E)湿法刻蚀+激光束辐照+干法刻蚀	0.439	0.738	17.3
(F)湿法刻蚀+激光束辐照+湿法刻蚀	1.81	2.39	27.1

因为图20A所示的未经处理硅层的鸟眼视图保持分离时的形状，该硅层的表面具有陡峭的突出。当通过湿法刻蚀对硅层进行刻蚀时，可去除硅层表面在分离时的晶体缺陷或损伤；因此，可使大表面积的陡峭突出如图20B所示一样光滑。不过，没有去除硅层的晶体缺陷，且因此没有恢复该硅层的结晶度。此外，通过用激光束对硅层的辐照可恢复该硅层的结晶度；不过，图20C的半导体层的表面在分离时的晶体缺陷或损伤带入了该半导体层。因此，晶体缺陷保留在该硅层中。通过湿法刻蚀去除了该半导体层的表面在分离时的晶体缺陷或损伤，且用激光束辐照从其中去除了在分离时的晶体缺陷或损伤的硅层，由此可获得经平坦化和结晶度恢复的硅层。

表格1中所示的未经处理硅层的Ra大于或等于5nm且其RMS大于或等于7nm；然而，湿法刻蚀之后经激光束辐照的硅层的Ra减少为约0.5nm且其RMS减少为约0.8nm。在湿法刻蚀之后在其上进行了激光退火的硅层的Ra和RMS比其上仅进行了激光退火的硅层的那些值小。因此，通过减少具有平坦性的硅层的厚度，可制造充分利用了厚度减少的单晶硅层的优点的高性能晶体管。

根据表格1、图19A到19F、以及图20A到20F，发现通过湿法刻蚀之后的激光束辐照可实现与单晶硅基板分离的硅层的平坦性改善。

本申请基于2007年10月10日向日本特许厅申请的日本专利申请S/N2007-265012，其全部内容通过参考结合于此。

Claims (17)

1.一种用于制造SOI基板的方法，包括以下步骤：

用离子辐照半导体晶片以在所述半导体晶片中形成损伤层；

将所述半导体晶片与支撑基板结合；

加热所述半导体晶片以使所述半导体晶片在所述损伤层处分离，从而在所述支撑基板上形成单晶半导体层；

对所述单晶半导体层进行湿法刻蚀；以及

用激光束辐照所述单晶半导体层。

2.一种用于制造SOI基板的方法，包括以下步骤：

用离子从一表面辐照半导体晶片以在所述半导体晶片中形成损伤层；

在所述半导体晶片的一表面上形成结合层；

将所述半导体晶片与支撑基板结合且所述结合层置于所述半导体晶片与所述支撑基板之间；

加热所述半导体晶片以使所述半导体晶片在所述损伤层处分离，从而在所述支撑基板上形成单晶半导体层；

对所述单晶半导体层进行湿法刻蚀；以及

用激光束辐照所述单晶半导体层。

3.如权利要求2所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在用离子从一表面辐照所述半导体晶片的步骤之前在所述半导体晶片的一表面上形成绝缘层。

4.一种用于制造SOI基板的方法，包括以下步骤：

在半导体晶片上形成结合层；

用离子穿过所述结合层辐照所述半导体晶片以在所述半导体晶片中形成损伤层；

将所述半导体晶片与支撑基板结合且所述结合层置于所述半导体晶片与所述支撑基板之间；

加热所述半导体晶片以使所述半导体晶片在所述损伤层处分离，从而在所述支撑基板上形成单晶半导体层；

对所述单晶半导体层进行湿法刻蚀；以及

用激光束辐照所述单晶半导体层。

5.如权利要求4所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在将所述半导体晶片与所述支撑基板结合的步骤之前在所述支撑基板上形成绝缘层。

6.如权利要求1所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在用所述激光束辐照所述单晶半导体层的步骤之后对所述单晶半导体层进行干法刻蚀。

7.如权利要求2所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在用所述激光束辐照所述单晶半导体层的步骤之后对所述单晶半导体层进行干法刻蚀。

8.如权利要求4所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在用所述激光束辐照所述单晶半导体层的步骤之后对所述单晶半导体层进行干法刻蚀。

9.如权利要求1所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在用所述激光束辐照所述单晶半导体层的步骤之后对所述单晶半导体层进行湿法刻蚀。

10.如权利要求2所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在用所述激光束辐照所述单晶半导体层的步骤之后对所述单晶半导体层进行湿法刻蚀。

11.如权利要求4所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在用所述激光束辐照所述单晶半导体层的步骤之后对所述单晶半导体层进行湿法刻蚀。

12.如权利要求1所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，所述支撑基板是玻璃基板。

13.如权利要求2所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，所述支撑基板是玻璃基板。

14.如权利要求4所述的用于制造SOI基板的方法，其特征在于，所述支撑基板是玻璃基板。

15.一种使用由如权利要求1所述的制造方法制造的SOI基板制造半导体器件的方法，其特征在于，制造了在所述支撑基板上包括所述单晶半导体层的半导体元件。

16.一种用于使用由如权利要求2所述的制造方法制造的SOI基板制造半导体器件的方法，其特征在于，制造了在所述支撑基板上包括所述单晶半导体层的半导体元件。

17.一种用于使用由如权利要求4所述的制造方法制造的SOI基板制造半导体器件的方法，其特征在于，制造了在所述支撑基板上包括所述单晶半导体层的半导体元件。

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