CN102324398B - 半导体衬底的制造方法、半导体装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体衬底的制造方法、半导体装置及其制造方法，该半导体衬底的制造方法包括如下步骤：在单晶半导体衬底上形成第一绝缘膜；通过向所述单晶半导体衬底导入第一离子而在所述单晶半导体衬底中形成分离层；在所述第一绝缘膜中导入第二离子，其中所述第二离子是卤素离子；中间夹着第二绝缘膜地接合所述单晶半导体衬底和支撑衬底；进行加热处理，以单晶半导体膜残留在所述支撑衬底上的方式分离所述单晶半导体衬底，并由此使所述单晶半导体膜中包含所述卤素；以及在所述单晶半导体膜上进行化学机械抛光。

Description

半导体衬底的制造方法、半导体装置及其制造方法

本申请是申请号为200810128917.4、申请日为2008年6月18日、发明名称为“半导体衬底及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有SOI(SiliconOnInsulator；绝缘体上硅)结构的半导体装置制造用衬底及其制造方法。

在本说明书中，半导体装置指的是能够通过利用半导体特性而工作的所有装置，电光学装置、半导体电路及电子产品全部包括在内。

背景技术

随着VLSI技术的发展，要求超过体单晶硅能够实现的等比例缩放定律的低耗电量化及高速化。为了满足这些要求，SOI结构受到关注。这个技术是在现有由体单晶硅构成的场效应晶体管(FET；FieldEffectTransistor)的有源区域(沟道形成区域)中使用单晶硅薄膜的技术。已知可以通过使用SOI结构制造场效应晶体管而使其寄生电容比使用体单晶硅衬底的情况小，这有利于高速化。

作为SOI衬底，已知SIMOX衬底或贴合衬底。关于SIMOX衬底，通过将氧离子注入到单晶硅衬底并以1300℃以上进行加热处理来形成掩埋氧化膜，从而在表面上形成单晶硅膜，以获得SOI结构。SIMOX衬底由于能够精确地控制氧离子的注入而可以以均匀的膜厚度形成单晶硅膜。但是，氧离子的注入需要花费长时间，因此有时间及成本的问题。另外，还有如下问题：当注入氧离子时单晶硅衬底容易受到损伤，这影响到所获得的单晶硅膜。

关于贴合衬底，中间夹着绝缘膜贴合两个单晶硅衬底，并将一个单晶硅衬底薄膜化来形成单晶硅膜，以获得SOI结构。作为薄膜化方法之一，已知氢离子注入剥离法。在氢离子注入剥离法中，通过将氢离子注入到一个单晶硅衬底，在离硅衬底的表面预定的深度处形成微小气泡层，并以该微小气泡层为劈开面，从而可以将薄单晶硅膜固定于另一个单晶硅衬底上(参照专利文件1)。

近年来，进行研究来在诸如玻璃的具有绝缘表面的衬底上形成单晶硅膜。作为在玻璃衬底上形成有单晶硅膜的SOI衬底的一个例子，已知本申请人所提出的技术方案(参照专利文件2)。

专利文件1日本专利申请公开2000-124092号公报

专利文件2日本专利申请公开平11-163363号公报

在利用氢离子注入剥离法形成SOI结构的情况下，由于将离子直接注入到作为半导体膜的基础的半导体衬底，所以在所获得的半导体膜上容易产生悬空键(danglingbond)等的结构缺陷。悬空键有可能成为在半导体膜中产生局域态(localizedlevel)的原因，而使半导体装置的电特性退化。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够制造电特性提高了的半导体装置的半导体装置制造用衬底及其制造方法。本发明的目的还在于提供一种可靠性高的半导体装置。

通过将从半导体衬底分离的半导体膜转移到具有绝缘表面的支撑衬底上，制造半导体装置制造用衬底。在作为半导体膜的基础的半导体衬底上依次形成在成份中包含硅和氧的绝缘膜及在成份中包含硅和氮的绝缘膜，然后将离子注入到半导体衬底以在预定深度处形成分离层。接着，将卤素离子注入到形成在半导体衬底上的在成份中包含硅和氧的绝缘膜以获得包含卤素离子的在成份中包含硅和氧的绝缘膜，然后在在成份中包含硅和氮的绝缘膜上形成接合层。将半导体衬底和支撑衬底重叠并贴合，其中间夹着从所述半导体衬底一侧依次层叠的所述在成份中包含硅和氧的绝缘膜、所述在成份中包含硅和氮的绝缘膜及所述接合层。通过进行加热处理，以分离层为境界来分离半导体衬底的一部分，并使半导体膜残留在支撑衬底上，以制造半导体装置制造用衬底。

在本说明书中，“注入离子”指的是通过照射由电场加速了的离子将构成该照射了的离子的元素引入到半导体衬底中。另外，“分离层”指的是通过将离子照射到半导体衬底而具有微小空洞的脆弱化区域，可以通过进行之后的加热处理在分离层处分离来在支撑衬底上形成半导体层。再者，“接合层”指的是形成在与支撑衬底(或形成在支撑衬底上的绝缘膜)实现接合的接合面上的膜(典型地是绝缘膜)。

本发明之一是一种半导体装置制造用衬底的制造方法，包括如下步骤：在单晶半导体衬底的一个表面上依次层叠在成份中包含硅和氧的绝缘膜和在成份中包含硅和氮的绝缘膜；通过将离子照射到单晶半导体衬底，在单晶半导体衬底的预定深度处形成分离层；通过将卤素离子照射到在成份中包含硅和氧的绝缘膜，使在成份中包含硅和氧的绝缘膜中包含卤素；在在成份中包含硅和氮的绝缘膜上形成接合层；将单晶半导体衬底和支撑衬底重叠并接合，其中间夹着从单晶半导体衬底一侧依次层叠的在成份中包含硅和氧的绝缘膜、在成份中包含硅和氮的绝缘膜及接合层；通过以550℃以上的温度进行加热处理，以分离层为境界来分离单晶半导体衬底的一部分，以在支撑衬底上形成单晶半导体膜。

本发明之一是一种半导体装置制造用衬底的制造方法，包括如下步骤：在单晶半导体衬底的一个表面上依次层叠在成份中包含硅和氧的绝缘膜和在成份中包含硅和氮的绝缘膜；通过将离子照射到单晶半导体衬底，在单晶半导体衬底的预定深度处形成分离层；通过将卤素离子照射到在成份中包含硅和氧的绝缘膜，使在成份中包含硅和氧的绝缘膜中包含卤素；在在成份中包含硅和氮的绝缘膜上形成接合层；将单晶半导体衬底和支撑衬底重叠并接合，其中间夹着从单晶半导体衬底一侧依次层叠的在成份中包含硅和氧的绝缘膜、在成份中包含硅和氮的绝缘膜及接合层；通过以550℃以上的温度进行加热处理，以分离层为境界来分离单晶半导体衬底的一部分，以在支撑衬底上形成单晶半导体膜，并使卤素分布在单晶半导体膜中。

在上述结构中，优选使用氟或氯作为卤素。

在上述结构中，优选形成氧化硅膜或氧氮化硅膜作为在成份中包含硅和氧的绝缘膜。优选形成氮化硅膜或氮氧化硅膜作为在成份中包含硅和氮的绝缘膜。

另外，优选形成氧化硅膜或具有硅氧烷键的膜作为接合层。形成接合层的氧化硅膜优选通过将有机硅烷或无机硅烷用作原料气体并使用化学气相沉积法而形成。

在上述结构中，可以使用玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底、或其表面被绝缘膜覆盖的金属衬底作为支撑衬底。

本发明之一是一种半导体装置制造用衬底，包括：固定于支撑衬底上并包含卤素的单晶半导体膜；与该单晶半导体膜接触并包含与该单晶半导体膜所包含的卤素相同的卤素的在成份中包含硅和氧的绝缘膜，该在成份中包含硅和氧的绝缘膜形成在支撑衬底和单晶半导体膜之间；与所述在成份中包含硅和氧的绝缘膜接触的在成份中包含硅和氮的绝缘膜；以及与所述在成份中包含硅和氮的绝缘膜接触的接合层。

在上述结构中，包含在单晶半导体膜及在成份中包含硅和氧的绝缘膜中的卤素优选是氟或氯。

在上述结构中，优选地是，在成份中包含硅和氧的绝缘膜是氧化硅膜或氧氮化硅膜，而在成份中包含硅和氮的绝缘膜是氮化硅膜或氮氧化硅膜。另外，接合层优选是氧化硅膜或具有硅氧烷键的膜。

在上述结构中，可以使用玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底、或其表面被绝缘膜覆盖的金属衬底作为支撑衬底。

通过应用根据本发明的半导体装置制造用衬底，可以制造具有良好电特性的半导体装置。还可以实现可靠性提高了的半导体装置的制造。

附图说明

图1是表示半导体装置制造用衬底的结构例子的图；

图2A至2E是表示半导体装置制造用衬底的制造方法的例子的图；

图3A至3E是表示半导体装置制造用衬底的制造方法的例子的图；

图4A至4E是表示半导体装置制造用衬底的制造方法的例子的图；

图5A至5E是表示半导体装置制造用衬底的制造方法的例子的图；

图6A至6E是表示半导体装置制造用衬底的制造方法的例子的图；

图7A至7E是表示电致发光显示装置的制造方法的例子的图；

图8A至8C是表示电致发光显示装置的制造方法的例子的图；

图9A和9B是表示电致发光显示装置的制造方法的例子的图；

图10A和10B是表示电致发光显示装置的制造方法的例子的图；

图11A至11D是表示半导体装置的制造方法的例子的图；

图12A和12B是表示半导体装置的制造方法的例子的图；

图13是表示通过使用半导体装置制造用衬底而获得的微处理器的结构的框图；

图14是表示通过使用半导体装置制造用衬底而获得的RFCPU的结构的框图；

图15是表示将半导体膜接合到显示面板制造用母玻璃的例子的图；

图16A和16B是表示液晶显示装置的例子的图；

图17A和17B是表示电致发光显示装置的例子的图；

图18A至18C是表示电器的例子的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。注意，本发明不局限于以下说明，本领域的技术人员可以很容易地理解一个事实就是，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在下述实施方式所记载的内容中。在以下所说明的本发明的结构中，有时在不同附图之间共同使用同一附图标记表示同一部分。

实施方式1

根据本实施方式的半导体装置制造用衬底具有SOI结构，通过将从半导体衬底分离的半导体膜转移到支撑衬底上而形成。作为支撑衬底，使用与半导体衬底不同种类的衬底。图1表示根据本实施方式的半导体装置制造用衬底的一个方式。

在图1所示的半导体装置制造用衬底100中，在支撑衬底120上设置有半导体膜140。在支撑衬底120和半导体膜140之间设置有与该半导体膜140接触的在成份中包含硅和氧的绝缘膜107、与该在成份中包含硅和氧的绝缘膜107接触的在成份中包含硅和氮的绝缘膜106、以及与该在成份中包含硅和氮的绝缘膜106接触的接合层114。就是说，半导体装置制造用衬底100在支撑衬底120上固定有半导体膜140，其中间夹着依次层叠的接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及在成份中包含硅和氧的绝缘膜107而形成的叠层膜。

作为半导体膜140，可以使用单晶半导体或多晶半导体。尤其是，优选使用单晶硅。除此以外，还可以使用能够通过利用离子注入剥离法从半导体衬底剥离的半导体。例如，可以使用硅、锗、锗化硅、或砷化镓、磷化铟等的化合物半导体。半导体膜140的厚度为5nm以上且500nm以下，优选为10nm以上且200nm以下。

在本实施方式中，半导体膜140包含卤素。至于该半导体膜140的卤素含量，峰值浓度优选在1×10¹⁷atoms/cm³以上且1×10²¹atoms/cm³以下的范围内。

作为支撑衬底120，使用具有绝缘表面的衬底或具有绝缘性的衬底。具体地说，使用与半导体衬底不同种类的衬底，例如，铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等的各种电子工业用玻璃衬底(也称为无碱玻璃衬底)、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底、或其表面被绝缘膜覆盖的金属衬底、等等。优选使用电子工业用玻璃衬底，以实现低成本化。

作为在成份中包含硅和氧的绝缘膜107，形成氧化硅膜或氧氮化硅膜。在成份中包含硅和氧的绝缘膜107的厚度为10nm以上且500nm以下，优选为50nm以上且200nm以下。注意，在成份中包含硅和氧的绝缘膜107含有卤素。

作为在成份中包含硅和氮的绝缘膜106，形成氮化硅膜或氮氧化硅膜。在成份中包含硅和氮的绝缘膜106的厚度为10nm以上且200nm以下，优选为50nm以上且100nm以下。

在本说明书中，氧氮化硅膜中的氧含量多于氮含量，在通过卢瑟福回向散射分析(RBS，即RutherfordBackscatteringSpectrometry)及氢前向散射分析(HFS，即HydrogenForwardScattering)测量的情况下，其包含氧、氮、Si及氢，它们的浓度范围如下：50atoms％以上70atoms％以下的氧；0.5atoms％以上15atoms％以下的氮；25atoms％以上35atoms％以下的Si；以及0.1atoms％以上10atoms％以下的氢。另一方面，氮氧化硅膜的氮含量多于氧含量，在通过RBS及HFS测量的情况下，其包含氧、氮、Si及氢，它们的浓度范围如下：5atoms％以上30atoms％以下的氧；20atoms％以上55atoms％以下的氮；25atoms％以上35atoms％以下的Si；以及10atoms％以上30atoms％以下的氢。注意，当将构成氧氮化硅或氮氧化硅的原子总量设定为100原子％时，氮、氧、Si及氢的含量比例在上述范围内。

作为接合层114，优选形成具有平滑性并能够形成亲水性表面的膜。例如，形成氧化硅膜或具有硅氧烷键的膜等的绝缘膜作为接合层114。接合层114的厚度可以为5nm以上500nm以下，优选为10nm以上100nm以下。

下面，参照附图说明具体制造方法的例子。图2A至2E及图3A至3E是表示根据本实施方式的半导体装置制造用衬底的制造方法的一个例子的截面图。

首先，准备半导体衬底102(参照图2A)。作为半导体衬底102，使用硅衬底和锗衬底等的半导体衬底、或砷化镓和磷化铟等的化合物半导体衬底。优选使用单晶半导体衬底作为半导体衬底102，但是也可以使用多晶半导体衬底。另外，所使用的半导体衬底既可是矩形又可是圆形。

在清洁了的半导体衬底102的一个表面上依次形成在成份中包含硅和氧的绝缘膜104(以下称为第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104)和在成份中包含硅和氮的绝缘膜106(参照图2B)。这些叠层膜形成在半导体衬底102与支撑衬底实现接合的面一侧。

第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104和在成份中包含硅和氮的绝缘膜106可以通过使用化学气相沉积(CVD，即ChemicalVaporDeposition)法、溅射法、或原子层外延(ALE，即AtomicLayerEpitaxy)法而形成。在本说明书中，CVD法包括等离子体CVD法、热CVD法及光CVD法在内。另外，第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104也可以通过在包含氧的气氛中的加热处理或等离子体处理、或UV臭氧处理等的氧化处理而形成。

作为第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104，形成氧化硅膜或氧氮化硅膜。第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104的厚度为10nm以上500nm以下，优选为50nm以上200nm以下。

作为在成份中包含硅和氮的绝缘膜106，形成氮化硅膜或氮氧化硅膜。在成份中包含硅和氮的绝缘膜106的厚度为10nm以上200nm以下，优选为50nm以上100nm以下。在成份中包含硅和氮的绝缘膜106用作防止金属杂质如碱金属或碱土金属等扩散到半导体膜一侧的阻挡膜。因此，即使使用玻璃衬底如铝硅酸盐玻璃作为之后被接合的支撑衬底，也可以阻挡包含在玻璃衬底中的钠等金属杂质的扩散。

若将在成份中包含硅和氮的绝缘膜106以直接接触的方式形成在半导体衬底102上，则能够发挥阻挡效果，但是有可能会形成陷阱能级而引起界面特性的问题。为了避免这个问题，优选在半导体衬底102和在成份中包含硅和氮的绝缘膜106之间形成第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104。通过从半导体膜140一侧依次层叠第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104和在成份中包含硅和氮的绝缘膜106，可以防止半导体膜被金属杂质污染，并可以提高界面的电特性。

另外，优选连续形成第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104和在成份中包含硅和氮的绝缘膜106。这是因为通过连续形成而可以防止界面污染的缘故。

接下来，将由电场加速了的离子108照射到半导体衬底102，以在半导体衬底102的预定深度处形成分离层112(参照图2C)。在本实施方式中，从半导体衬底102的形成有第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104和在成份中包含硅和氮的绝缘膜106的面一侧照射离子108。

形成在半导体衬底102中的分离层112的深度可以根据被照射的离子108的种类、离子108的加速电压、及离子108的照射角度来控制。分离层112形成在离半导体衬底102的表面接近于离子平均进入深度的深度处。另外，之后被转移到支撑衬底上的半导体膜的厚度取决于分离层112的深度。因此，根据被转移的半导体膜的厚度，调整在照射离子108时的加速电压及离子108的剂量。调整离子108的照射，使得半导体膜的厚度优选为5nm以上500nm以下，更优选为10nm以上200nm以下。

优选使用离子掺杂设备照射离子108。就是说，优选采用通过对原料气体进行等离子体激发而产生的多种离子不进行质量分离地照射的掺杂方式。在本实施方式中，优选照射由一种或多种相同原子构成的质量相同的离子、或由一种或多种相同原子构成的质量不相同的离子。在所述离子掺杂方式中，加速电压为10kV以上100kV以下，优选为30kV以上80kV以下，剂量为1×10¹⁶ions/cm²以上4×10¹⁶ions/cm²以下，束电流密度为2μA/cm²以上，优选为5μA/cm²以上，更优选为10μA/cm²以上。

作为离子108，优选照射通过对选自氢或氘中的原料气体进行等离子体激发而产生的由一种或多种相同原子构成的质量相同的离子、或由一种或多种相同原子构成的质量不相同的离子。在照射氢离子的情况下，通过包含H⁺离子、H₂ ⁺离子、H₃ ⁺离子并提高H₃ ⁺离子的比例，可以提高离子的照射效率，并可以缩短照射时间，因此是很优选的。据此，可以在形成在半导体衬底102中的分离层112的区域中包含1×10²⁰atoms/cm³(优选为1×10²¹atoms/cm³)以上的氢。在半导体衬底102中局部地形成高浓度氢掺杂区域，由此打乱了结晶结构而形成微小的空洞，可以使分离层112具有多孔结构。在此情况下，通过进行温度比较低的加热处理，引起形成在分离层112中的微小空洞的体积变化。然后，通过沿分离层112劈开，可以形成薄半导体膜。

另外，即使对离子进行质量分离来将特定种类的离子照射到半导体衬底102，也可以同样地形成分离层112。在此情况下，通过选择性地照射质量大的离子，可以发挥与上述相同的效果，因此也是优选的。

另外，还有如下情况：以高剂量条件注入离子108，以在预定深度处形成分离层112。在本实施方式中，隔着形成在半导体衬底102上的第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104和在成份中包含硅和氮的绝缘膜106的叠层膜照射离子108，因此可以防止由离子引入导致的半导体衬底102的表面粗糙。

接着，通过将由电场加速了的卤素离子113照射到第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104，获得在第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104中包含卤素的在成份中包含硅和氧的绝缘膜105(以下称为第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105)(参照图2D)。

卤素离子113经过在成份中包含硅和氮的绝缘膜106而照射到第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104，由此将构成该卤素离子113的卤素引入到第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104中。引入卤素离子113的深度可以根据卤素离子113的种类、卤素离子113的加速电压、以及卤素离子113的照射角度来控制。

另外，可以使用离子掺杂设备或离子照射设备照射卤素离子113。就是说，既可采用多种离子不被进行质量分离就被照射的掺杂方式，又可采用进行质量分离来照射特定种类的离子的方式。例如，将卤素离子113照射到第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜104的条件如下：加速电压为30kV以上100kV以下，剂量为1×10¹⁴ions/cm²以上1×10¹⁶ions/cm²以下。

关于卤素离子113，只要将卤素如氟或氯等离子化即可，优选使用氟。虽然可以将卤素均匀地分布在第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105中，但是在照射离子的情况下卤素通常根据高斯分布(Gaussiandistribution)而分布。就是说，在第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105的预定深度处形成有高浓度卤素区域，并以该高浓度区域为峰值浓度来在广范围内分布。这里，关于第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105的卤素含量，优选峰值浓度在1×10¹⁹atoms/cm³以上1×10²¹atoms/cm³以下的范围内。

接下来，在在成份中包含硅和氮的绝缘膜106上形成接合层114(参照图2E及图3A)。

作为接合层114，优选形成具有平滑性并能够形成亲水性表面的膜。作为该接合层114，优选使用利用化学反应而形成的绝缘膜。例如，利用热或化学反应而形成的绝缘膜是适合的。这是因为利用化学反应而形成的绝缘膜容易确保表面的平滑性的缘故。具有平滑性并形成亲水性表面的接合层114的厚度为5nm以上500nm以下，优选为10nm以上100nm以下。通过在上述范围内设定接合层114的厚度，可以降低被成膜表面的粗糙度，并可以确保该膜的生长表面的平滑性。

作为满足上述条件的接合层114，优选使用将有机硅烷用作原料气体通过CVD法而形成的氧化硅膜。作为有机硅烷，可以使用四乙氧基硅烷(TEOS:Si(OC₂H₅)₄)、四甲基硅烷(TMS:Si(CH₃)₄)、三甲基硅烷((CH₃)₃SiH)、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(SiH(OC₂H₅)₃)、三(二甲基氨基)硅烷(SiH(N(CH₃)₂)₃)等的含硅化合物。在将有机硅烷用作原料气体通过CVD法形成氧化硅膜的情况下，优选混合提供氧的气体。作为提供氧的气体，可以使用氧、一氧化二氮、或二氧化氮等。还可以混合氩、氦、或氮等的惰性气体、或氢气。另外，可以使用将甲硅烷、二硅烷、或三硅烷等的无机硅烷用作原料气体通过CVD法而形成的氧化硅膜作为接合层114。在此情况下，优选混合提供氧的气体或惰性气体等。注意，形成接合层114的成膜温度优选低于之后进行的从半导体衬底如单晶半导体衬底或多晶半导体衬底等分离半导体膜的加热处理的温度。例如，当形成接合层114时，采用350℃以下的成膜温度。

作为接合层114，还可以使用具有硅氧烷(Si-O-Si)键的膜。在本说明书中，具有硅氧烷键的膜指的是包括硅(Si)和氧(O)的键且由硅和氧的键构成其骨架结构的膜。硅氧烷具有取代基。作为取代基，可以举出至少含有氢的有机基(例如烷基、芳烃等)。还可以使用氟基作为取代基。还可以使用至少含有氢的有机基、以及氟基作为取代基。具有硅氧烷键的膜可以通过旋涂法等的涂敷法而形成。

准备支撑衬底120(参照图3B)。作为支撑衬底120，如上所述那样使用具有绝缘表面的衬底或具有绝缘性的衬底。具体地说，可以举出铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等的各种电子工业用玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底、或其表面被绝缘膜覆盖的金属衬底、等等。

将半导体衬底102和支撑衬底120重叠并贴合，其中间夹着依次层叠在半导体衬底102上的第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及接合层114(参照图3C)。

预先使半导体衬底102及支撑衬底120的实现接合的面充分洁净。然后，通过将作为形成在半导体衬底102上的叠层膜中的最上层的接合层114与支撑衬底120紧密接触，实现接合。关于接合，在初步阶段中认为是范德瓦耳斯力在起作用，通过压接支撑衬底120和半导体衬底102，可以实现利用氢键的牢固接合。

在贴合支撑衬底120和半导体衬底102之后，优选进行加热处理或加压处理。通过进行加热处理或加压处理，可以提高接合强度。在进行加热处理时，其温度范围在支撑衬底120的耐热温度以下而且不超过之后进行的分离半导体衬底的加热处理的温度。另外，在加压处理中，沿垂直于接合面的方向施加压力，考虑支撑衬底120及半导体衬底102的耐压性地进行该处理。

为了实现半导体衬底102和支撑衬底120的良好接合，也可以在使支撑衬底120和半导体衬底102紧密接触之前使某一方或双方的接合面活化。例如，通过照射原子束或离子束，具体地说，照射氩等惰性气体原子束或惰性气体离子束，可以使接合面活化。除此以外，也可以通过进行自由基处理使接合面活化。通过进行这种表面活化处理，可以提高异种材料之间的接合强度。另外，也可以使用含臭氧水、含氧水、含氢水、或纯水等对某一方或双方的接合面进行清洗处理。这样，通过进行使接合面具有亲水性的处理，接合面的OH基可以增大。其结果是，可以使利用氢键的接合更牢固。

接下来，进行加热处理，以分离层112为境界来分离半导体衬底102的一部分。由于半导体衬底102与支撑衬底120接合，其中间夹着绝缘膜，所以通过以分离层112为境界来分离半导体衬底102的一部分，半导体膜140残留在支撑衬底120上(参照图3D)。

加热处理优选在接合层114的成膜温度以上且支撑衬底120的应变点温度以下的温度下进行。通过进行加热处理，在分离层112中形成的微小空洞的体积发生变化，从而可以沿分离层112劈开半导体衬底102。形成在半导体衬底102上的接合层114与支撑衬底120接合，因此成为结晶性与半导体衬底102相同的半导体膜140残留在支撑衬底120上的形态。例如，通过使用单晶硅衬底作为半导体衬底102并使用玻璃衬底作为支撑衬底120，可以在玻璃衬底上形成单晶硅膜，其中间夹着绝缘膜。注意，在使用玻璃衬底作为支撑衬底120的情况下，加热处理的温度优选为650℃以下。

在进行图3D所示的加热处理时，优选以550℃以上且30分钟以上进行加热处理，从而包含在第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105中的卤素再分布而扩散到半导体膜140(半导体衬底102)一侧。在本实施方式中，半导体膜140是通过由以氢为原料气体而产生的离子的照射导致的半导体衬底的脆弱化及加热处理来分离半导体衬底而形成的，在该半导体膜140的分离面(成为劈开面的区域)及半导体膜140中形成有许多悬空键。另外，在与作为下层的第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105的界面上，也因该界面上的原子间键遮断而形成悬空键。从第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105扩散的卤素起到对形成在半导体膜140的分离面、半导体膜140中、以及半导体膜140和第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105的界面的悬空键终端的作用。例如，当半导体膜140为硅膜且第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105包含氟时，在悬空键被终端了的区域中产生Si-F键。

在被卤素终端了的半导体膜140中包含卤素。半导体膜140的卤素含量取决于该半导体膜140的悬空键的生成量与分离半导体衬底的加热处理温度以及包含在第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105中的卤素的扩散系数的关系。在半导体膜140中包含的卤素的峰值浓度优选在1×10¹⁷atoms/cm³以上1×10²¹atoms/cm³以下的范围内。注意，包含在半导体膜140中的卤素有均匀地分布的情况，也有局部地具有峰值浓度并从具有该峰值浓度的区域扩散而分布的情况。另外，包含在半导体膜140(在以分离层112境界来进行分离之前的半导体衬底102)中的卤素从与该半导体膜140接触的第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105扩散，因此有时在与第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105的界面附近具有峰值浓度，卤素分布为其浓度从该界面附近向半导体膜140的分离面降低。

这里，卤素，尤其是氟的电负性大。因此，当对卤素与一个元素形成键的情况、以及卤素以外的元素与上述一个元素形成键的情况进行比较时，在卤素与一个元素形成键的情况下的结合能高，而容易形成稳定结构。例如，已知硅膜等的半导体膜被氢终端，但是氢即使通过400℃左右的加热处理也容易从硅脱离。另一方面，以氟为代表的卤素和硅的结合能比氢和硅的结合能高，因而比氢稳定。因此，通过将卤素扩散到半导体膜及其界面，可以实现有效的悬空键的终端。就是说，通过以550℃以上且支撑衬底120的应变点温度以下(在使用玻璃衬底作为支撑衬底120的情况下，以550℃以上650℃以下)进行图3D所示的加热处理，可以以分离层112为境界来分离半导体衬底102，并可以实现所获得的半导体膜140的悬空键的终端。

虽然可以将卤素直接引入到半导体衬底或半导体膜以对悬空键终端，但是如果直接引入卤素，则对半导体衬底或半导体膜的损伤大。因此，通过使预先包含在绝缘膜(这里，第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105)中的卤素再分布，可以抑制对半导体膜的损伤，并实现悬空键的终端。

悬空键是结构缺陷。若在半导体膜或其界面上产生悬空键，这会导致半导体特性的退化等的负面影响。因此，通过利用卤素对悬空键终端，可以提高半导体特性，并可以制造具有良好电特性的半导体装置。

另外，通过进行加热处理，包含在第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105中的卤素再分布而向半导体膜140(半导体衬底102)一侧扩散，因此第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105的卤素含量减少。就是说，在进行加热处理之后，可以获得第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105中的卤素含量减少了的在成份中包含硅和氧的绝缘膜107(以下称为第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107)。

注意，卤素包含在第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107中，从而可以得到金属杂质的吸杂效果及阻挡效果。因此，可以防止半导体膜140被金属杂质污染。

另外，通过进行分离半导体衬底102的加热处理，还可以提高支撑衬底120与半导体衬底102的接合面的接合强度。另外，也可以在进行以分离为目的的加热处理之前进行以提高接合强度为目的的加热处理，以进行两个阶段以上的加热处理。例如，可以在200℃以上400℃以下的温度范围内进行加热处理，然后在550℃以上的温度范围内进行加热处理。

通过分离半导体衬底102，制造将半导体膜140夹着接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106、及第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107地固定在支撑衬底120上的SOI结构的半导体装置制造用衬底。通过在分离半导体衬底102时的加热处理，在半导体膜140及其界面处实现利用卤素的终端。另外，在半导体膜140和支撑衬底120之间形成有具有高阻挡效果的在成份中包含硅和氮的绝缘膜。因此，通过使用根据本实施方式的半导体装置制造用衬底，可以制造电特性良好且可靠性高的半导体装置。

因为离子照射步骤及分离步骤，转移到支撑衬底120上的半导体膜140的表面平坦性受到损害，在其表面上形成有凹凸。另外，也有分离层112残留在半导体膜140的表面上的情况。若在半导体膜140的表面形成有凹凸，则当使用所获得的半导体装置制造用衬底制造半导体装置时难以形成薄且绝缘耐压性良好的栅极绝缘膜。因此，优选对半导体膜140进行平坦化处理(参照图3E)。

例如，作为平坦化处理，优选对半导体膜140进行化学机械抛光(CMP，即ChemicalMechanicalPolishing)。另外，也可以对半导体膜140照射激光束，或者利用电炉、灯退火炉、或快速热退火(RTA)装置等进行加热处理，以实现半导体膜140的平坦化。再者，也可以组合CMP处理及激光束照射、或加热处理。通过对半导体膜照射激光束或者进行加热处理，还可以在实现半导体膜的平坦化的同时恢复结晶缺陷或损伤等。另外，可以在进行CMP处理之后照射激光束或进行加热处理，以修复因CMP处理而形成的表面损伤层。还可以进行CMP处理等，以实现所获得的半导体膜的薄膜化。

当对半导体膜照射激光束时，优选在氧浓度为10ppm以下的氮气氛中照射激光束。这是因为若在氧气氛中照射激光束则半导体膜表面会粗糙的缘故。另外，在对半导体膜照射激光束之后，优选再次进行550℃以上的加热处理，以使包含在作为下层的在成份中包含硅和氧的绝缘膜中的卤素再扩散。这是因为当对半导体膜照射激光束时有对该半导体膜的悬空键终端的卤素脱离的情况的缘故。注意，半导体膜的加热处理是为了对由于卤素脱离而再次产生的悬空键终端，因此优选将其上限设定为以分离层境界来分离半导体衬底的加热处理温度。

通过使用如上所述那样制造的半导体装置制造用衬底，可以制造各种半导体装置。

在本实施方式中，图示了支撑衬底120的面积比半导体衬底102大的例子。但是，对本发明没有特别的限制。还可以使用其面积与半导体衬底102大致相同的支撑衬底120。另外，也可以使用其形状与半导体衬底102不相同的衬底。

另外，可以再利用被分离半导体膜140的半导体衬底102。就是说，可以再利用如图3D所示那样分离的半导体衬底102作为图2A所示的半导体衬底。当再利用半导体衬底102时，优选对半导体膜140的分离面(成为劈开面的分离层112)进行平坦化处理。这里的平坦化处理可以与上述半导体膜140的平坦化同样地进行，可以适当地进行CMP处理、激光束照射、或加热处理等。也可以组合多种处理来实现平坦化并修复结晶缺陷。通过再利用当制造半导体装置制造用衬底时用作基础的半导体衬底，可以大幅度减少成本。当然，在分离半导体膜140之后的半导体衬底102也可以用于制造半导体装置制造用衬底以外的用途。

另外，也可以是在支撑衬底120一侧也设置接合层的结构。下面，参照图4A至4E说明将接合层设置在支撑衬底120一侧的半导体装置制造用衬底的制造方法的一个例子。

准备半导体衬底102，在洁净的半导体衬底102的一个表面上依次层叠第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜及在成份中包含硅和氮的绝缘膜106。从半导体衬底102上的形成有第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜及在成份中包含硅和氮的绝缘膜106的面一侧照射使氢或氘离子化了的离子，以在半导体衬底102的预定深度处形成分离层112。接着，使卤素离子经过在成份中包含硅和氮的绝缘膜106来将它照射到第一在成份中包含硅和氧的绝缘膜，以获得第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105。然后，在在成份中包含硅和氮的绝缘膜106上形成接合层114(参照图4A)。注意，图4A的说明援引图2A至2E的说明。

准备支撑衬底120。然后，在支撑衬底120上形成接合层124(参照图4B)。这里，示出在支撑衬底120上夹着阻挡膜122形成接合层124的例子。

作为支撑衬底120，如上所述那样使用具有绝缘表面的衬底或具有绝缘性的衬底。具体地说，可以举出铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等的各种电子工业用玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底、或其表面被绝缘膜覆盖的金属衬底、等等。

作为接合层124，与接合层114同样地形成具有平滑性并能够形成亲水性表面的膜。例如，可以使用将TEOS等的有机硅烷或甲硅烷等的无机硅烷用作原料气体通过CVD法而形成的氧化硅膜、或具有硅氧烷键的膜、等等。

接合层124的成膜温度需要为支撑衬底的应变点温度以下。例如，在使用玻璃衬底作为支撑衬底120的情况下，接合层124的成膜温度为玻璃的应变点温度以下，优选为650℃以下。

通过使用铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等的电子工业用玻璃衬底作为支撑衬底120，可以降低成本。但是，在玻璃衬底中包含微量的钠等的碱金属或碱土金属的金属杂质，该金属杂质会从支撑衬底扩散到半导体膜而影响到所制造的半导体装置的特性退化。如上所述，通过利用设置在半导体衬底102一侧的在成份中包含硅和氮的绝缘膜106得到金属杂质的阻挡效果，但是通过还在支撑衬底120一侧设置能够阻挡金属杂质的阻挡膜122，可以提高阻挡效果。阻挡膜122可以由单层膜或叠层膜构成，其厚度可以为10nm以上400nm以下。阻挡膜122包含至少一层阻挡碱金属或碱土金属等的金属杂质的效果高的膜。作为这种膜，可以举出氮化硅膜、氮氧化硅膜或氮化铝膜等。

例如，在阻挡膜122由单层膜构成的情况下，可以形成10nm以上200nm以下厚的氮化硅膜、氮氧化硅膜或氮化铝膜。在阻挡膜122具有两层的叠层结构的情况下，例如可以形成氮化硅膜和氧化硅膜的叠层膜、氮化硅膜和氧氮化硅膜的叠层膜、氮氧化硅膜和氧化硅膜的叠层膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜的叠层膜。注意，在所述两层的叠层膜中，前者的膜优选是形成在支撑衬底120上的膜。这是因为如下缘故：在具有两层结构的阻挡膜122中，对于下层(支撑衬底120一侧)形成阻挡效果高的膜，并对于上层(接合层124一侧)形成缓和下层膜的内部应力的膜，以不使阻挡膜122的内部应力影响到半导体膜。

将半导体衬底102和支撑衬底120重叠并贴合，其中间夹着依次层叠在半导体衬底102上的第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及接合层114、依次层叠在支撑衬底120上的阻挡膜122及接合层124(参照图4C)。

这里，将形成在支撑衬底120上的接合层124和形成在半导体衬底102上的接合层114相对并紧密接触(接触)来实现接合。预先使实现接合的面充分洁净。通过压接支撑衬底120和半导体衬底102，可以实现利用氢键的牢固接合。另外，通过将接合层114和接合层124接合，可以提高接合强度。为了实现支撑衬底120和半导体衬底102的良好接合，也可以使接合层114及接合层124中的某一方或双方的接合面活化(包含亲水化)。另外，也可以在贴合支撑衬底120和半导体衬底102之后进行加热处理或加压处理，以提高接合强度。当进行加热处理时，其温度范围不超过之后进行的分离半导体衬底的加热处理的温度。

通过进行加热处理，以分离层112为境界来分离半导体衬底102的一部分，来获得半导体膜140固定于支撑衬底120上的SOI结构(参照图4D)。优选地是，进行半导体膜140的平坦化处理(参照图4E)。图4D和4E援引图3D和3E的说明。

在进行图4D所示的加热处理时，包含在第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105中的卤素再分布而向半导体膜140(半导体衬底102)一侧扩散。其结果是，在半导体膜140的分离面、半导体膜140中、以及半导体膜140和在成份中包含硅和氧的绝缘膜的界面上将悬空键终端。例如，当半导体膜140为硅膜且第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105包含氟时，在悬空键被终端的区域中产生Si-F键。

通过上述加热处理，卤素从第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105扩散到半导体膜140，因此第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105的卤素含量减少。因此，在进行加热处理之后，可以获得第二在成份中包含硅和氧的绝缘膜105中的卤素含量减少了的第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107。另外，第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107包含卤素，可以期待金属杂质的吸杂效果。

半导体膜140被卤素终端，而在该半导体膜140中包含卤素。半导体膜140的卤素含量取决于该半导体膜140的悬空键的生成量与加热处理温度以及卤素的扩散系数的关系。这里，半导体膜140的卤素含量的峰值浓度优选为1×10¹⁷atoms/cm³以上1×10²¹atoms/cm³以下左右。

如上所述，可以制造半导体装置制造用衬底100，其中半导体膜140隔着在支撑衬底120上依次层叠了阻挡膜122、接合层124、接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107的叠层膜固定于支撑衬底120上。

另外，形成在半导体衬底102上的在成份中包含硅和氧的绝缘膜也可以由热氧化膜构成。下面，参照图5A至5E及图6A至6E进行说明。

准备半导体衬底102，使洁净的半导体衬底102热氧化，以形成热氧化膜103(以下称为第一热氧化膜103)(参照图5A)。

作为半导体衬底102，例如可以举出硅、锗等的半导体衬底、或砷化镓、磷化铟等的化合物半导体衬底。这里，使用单晶硅衬底。

作为热氧化，虽然可以进行湿法氧化，但是优选进行干法氧化。例如，优选在氧气氛中以800℃以上1200℃以下，优选以1000℃以上1100℃以下的温度范围进行热氧化。实施者适当地决定第一热氧化膜103的厚度即可，但其厚度为10nm以上500nm以下，优选为50nm以上200nm以下。第一热氧化膜103的厚度可以根据处理气氛或处理时间等而控制。由于使半导体衬底102热氧化，所以该半导体衬底102的厚度有减少的情况。这里，使用单晶硅衬底作为半导体衬底102，并形成氧化硅膜作为第一热氧化膜103。

在表面上形成有第一热氧化膜103的半导体衬底102的一个表面上形成在成份中包含硅和氮的绝缘膜106(参照图5B)。从半导体衬底102的隔着第一热氧化膜103形成有在成份中包含硅和氮的绝缘膜106的面一侧照射将氢或氘离子化了的离子108，以在半导体衬底102的预定深度处形成分离层112(参照图5C)。注意，图5B和5C的说明援引图2B和2C的说明。

接着，使卤素离子113经过在成份中包含硅和氮的绝缘膜106来将它照射到第一热氧化膜103，以获得包含卤素的热氧化膜153(以下称为第二热氧化膜153)。

对第一热氧化膜103照射卤素离子113的优选条件如下：加速电压为30kV以上100kV以下，剂量为1×10¹⁴ions/cm²以上1×10¹⁶ions/cm²以下的程度。通过在这种条件下进行照射，可以使第二热氧化膜153包含卤素，其峰值浓度在1×10¹⁹atoms/cm³以上1×10²¹atoms/cm³以下的范围内。另外，包含在第二热氧化膜153中的卤素可以为高斯分布。

接着，在在成份中包含硅和氮的绝缘膜106上形成接合层114(参照图5E和图6A)。作为接合层114，形成具有平滑性并能够形成亲水性表面的膜。例如，可以形成氧化硅膜或具有硅氧烷键的膜。其详细内容援引图2E的说明。

准备支撑衬底120(参照图6B)。作为支撑衬底120，例如可以举出铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等的各种电子工业用玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底、或其表面被绝缘膜覆盖的金属衬底、等等。这里，使用玻璃衬底。

将支撑衬底120和半导体衬底102重叠并贴合，其中间夹着形成在半导体衬底102上的第二热氧化膜153、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及接合层114(参照图6C)。

这里，将支撑衬底120和形成在半导体衬底102上的接合层114相对并密接来实现接合。预先使实现接合的接合面充分洁净。通过压接支撑衬底120和半导体衬底102，可以实现利用氢键的牢固接合。

为了提高支撑衬底120和半导体衬底102的接合强度，也可以使接合面中的单方或双方活化(包含亲水化)。作为接合面的活化方法，可以举出利用惰性气体的原子束或离子束的照射、自由基处理、或利用臭氧水等的清洗处理等。另外，也可以在贴合支撑衬底120和半导体衬底102之后进行加热处理或加压处理，以提高接合强度。当进行加热处理时，其温度范围不超过之后进行的分离半导体衬底的加热处理的温度。

通过进行加热处理，以分离层112为境界来分离半导体衬底102的一部分。由于半导体衬底102与支撑衬底120接合，其中间夹着绝缘膜，所以通过分离半导体衬底102的一部分，可以使半导体膜140残留在支撑衬底120上，并可以获得半导体膜140固定于支撑衬底120上的SOI结构(参照图6D)。另外，半导体膜140的分离面的平坦性受到损害，而且残留着通过照射氢离子或氘离子而形成的分离层。因此，优选对半导体膜140进行CMP处理或加热处理(包括激光束照射)等(参照图6E)。图6E和6D援引图3D和3E的说明。这里，使用单晶硅衬底作为半导体衬底102，因此可以获得单晶硅薄膜作为半导体膜140。

在进行图6D所示的加热处理时，包含在第二热氧化膜153中的卤素再分布而向半导体膜140(半导体衬底102)一侧扩散。其结果是，在半导体膜140的分离面、半导体膜140中、以及半导体膜140和热氧化膜的界面中将悬空键终端。这里，形成有单晶硅膜作为半导体膜140。当第二热氧化膜153包含氟作为卤素时，在悬空键被终端的区域中产生Si-F键。

通过在分离半导体衬底102时的加热处理，卤素从第二热氧化膜153扩散到半导体膜140，因此第二热氧化膜153的卤素含量减少。因此，在进行加热处理之后，可以获得第二热氧化膜153中的卤素含量减少了的热氧化膜155(以下称为第三热氧化膜155)。另外，第三热氧化膜155包含卤素，而可以期待金属杂质等的吸杂效果。

半导体膜140被卤素终端，而在该半导体膜140中包含卤素。半导体膜140包含卤素，其峰值浓度优选在1×10¹⁷atoms/cm³以上1×10²¹atoms/cm³以下的范围内。

如上所述，可以获得半导体装置制造用衬底，其中半导体膜140隔着依次在支撑衬底120上层叠了接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及第三热氧化膜155的叠层膜固定于支撑衬底120上。

在本实施方式的半导体装置制造用衬底的制造方法中，只要通过利用形成在支撑衬底和半导体膜之间的绝缘膜预先包含的卤素实现半导体膜的悬空键的终端，该半导体膜通过利用由以氢作为原料气体而产生的离子的照射导致的半导体衬底的脆弱化及加热处理来分离半导体衬底而形成，即可。对制造步骤的顺序没有特别的限制。在本实施方式中，示出如下例子：在半导体衬底102上层叠在成份中包含硅和氧的绝缘膜104(或热氧化膜103)及在成份中包含硅和氮的绝缘膜106，使氢或氘离子化来将它照射到所述半导体衬底102以形成分离层112，然后将卤素离子照射到所述在成份中包含硅和氧的绝缘膜104(或热氧化膜103)，并在在成份中包含硅和氮的绝缘膜106上形成接合层114。但是，直到将接合层114形成在半导体衬底102上为止的制造步骤的顺序可以适当地改变。

例如，既可在将在成份中包含硅和氧的绝缘膜104及在成份中包含硅和氮的绝缘膜106形成在半导体衬底102上之前进行形成分离层112的步骤，又可在形成在成份中包含硅和氧的绝缘膜104之后且在形成在成份中包含硅和氮的绝缘膜106之前进行形成分离层112的步骤。注意，在将热氧化膜103形成在半导体衬底102上的情况下，优选在形成该热氧化膜103之后形成分离层112。这是因为当进行热氧化时可能会引起以分离层112为境界的半导体衬底102分离的缘故。另外，既可在将卤素离子113照射到在成份中包含硅和氧的绝缘膜104之后进行形成分离层112的步骤，又可在将接合层114形成在在成份中包含硅和氮的绝缘膜106上之后进行形成分离层112的步骤。另外，可以在至少将在成份中包含硅和氧的绝缘膜104形成在半导体衬底102上之后进行照射卤素离子113的步骤，从而既可在形成在成份中包含硅和氮的绝缘膜106之前进行照射卤素离子113的步骤，又可在形成接合层114之后进行照射卤素离子113的步骤。

作为一个例子，在半导体衬底102上形成在成份中包含硅和氧的绝缘膜104、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及接合层114，并将使氢或氘离子化了的离子108照射到半导体衬底102来形成分离层112，然后将卤素离子113照射到在成份中包含硅和氧的绝缘膜104，以获得包含该卤素的在成份中包含硅和氧的绝缘膜105。在此情况下，也可以在形成接合层114并将卤素离子113照射到在成份中包含硅和氧的绝缘膜104以获得包含该卤素的在成份中包含硅和氧的绝缘膜105之后将使氢或氘离子化了的离子108照射到半导体衬底102来形成分离层112。

在本实施方式中，半导体装置制造用衬底具有的半导体膜的悬空键被卤素终端。因此，提高了半导体特性，由此通过使用根据本实施方式的半导体装置制造用衬底，可以制造具有良好电特性的半导体装置。

本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。

实施方式2

在本实施方式中，参照图11A至11D及图12A和12B说明使用根据本发明的半导体装置制造用衬底制造半导体装置的一个例子。

准备半导体装置制造用衬底(参照图11A)。本实施方式示出使用图1所示的具有SOI结构的半导体装置制造用衬底的例子，在该半导体装置制造用衬底中，半导体膜140固定于支撑衬底120上，其中间夹着依次层叠的接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106、及第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107。注意，对本发明没有特别的限制，可以使用本说明书所示的其他结构的半导体装置制造用衬底。

作为支撑衬底120，使用具有绝缘表面的衬底或具有绝缘性的衬底。例如，可以使用铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等的各种电子工业用玻璃衬底(也称为无碱玻璃衬底)、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底、或其表面被绝缘膜覆盖的金属衬底、等等。

作为接合层114，形成具有平滑性并能够形成亲水性表面的膜。例如，使用氧化硅膜或具有硅氧烷键的膜。在成份中包含硅和氮的绝缘膜106用作阻挡膜，例如可以由氮化硅膜或氮氧化硅膜构成。通过形成在成份中包含硅和氮的绝缘膜106，可以避免金属杂质从支撑衬底120扩散到半导体膜140一侧。另外，接合层114位于在成份中包含硅和氮的绝缘膜106和支撑衬底120之间，该接合层114缓和在成份中包含硅和氮的绝缘膜106的内部应力，并缓和异种材料的应力应变。

第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107包含卤素。作为第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107，可以形成氧化硅膜或氧氮化硅膜。当然，也可以使用热氧化膜作为第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107。第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107包含卤素，从而具有金属杂质等的吸杂效果。另外，第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107位于半导体膜140和在成份中包含硅和氮的绝缘膜106之间，由此可以防止在半导体膜140的界面中形成陷阱能级，并可以提高电特性。

实施者可以适当地决定接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107的厚度。例如，接合层114的厚度可以为5nm以上500nm以下，优选为10nm以上100nm以下；在成份中包含硅和氮的绝缘膜106的厚度可以为10nm以上200nm以下，优选为50nm以上100nm以下；并且第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107的厚度可以为10nm以上500nm以下，优选为50nm以上200nm以下。

半导体膜140的厚度为5nm以上500nm以下，优选为10nm以上200nm以下，更优选为10nm以上60nm以下。半导体膜140的厚度可以通过控制上述实施方式所说明的形成分离层112的深度而适当地决定。另外，也可以通过蚀刻等使半导体装置制造用衬底的半导体膜140薄膜化来得到所希望的膜厚度。为了实现半导体膜140的薄膜化，可以通过使用氯类气体如Cl₂、BCl₃、或SiCl₄、氟类气体如CF₄、NF₃、或SF₆等、或HBr气体等进行干法蚀刻。另外，也可以通过进行氧化处理或氮化处理等改变半导体膜140的一部分的性质，来选择性地蚀刻该变质部分。

半导体膜140含有卤素。关于该半导体膜140的卤素含量，峰值浓度优选在1×10¹⁷atoms/cm³以上1×10²¹atoms/cm³以下的范围内。另外，包含在半导体膜140中的卤素可以均匀地分布，也可以局部地具有峰值浓度地分布。在卤素局部地具有峰值浓度地分布在半导体膜140中的情况下，其峰值浓度优选位于容易形成悬空键的界面附近或与分离面接近的一侧。

另外，优选地是，根据n沟道型场效应晶体管及p沟道型场效应晶体管的形成区域，对半导体膜140添加硼、铝、镓等的p型杂质元素、或磷、砷等的n型杂质元素。就是说，通过根据n沟道型场效应晶体管的形成区域添加p型杂质元素并根据p沟道型场效应晶体管的形成区域添加n型杂质元素，形成所谓的阱区。杂质离子的剂量可以设定为1×10¹²ions/cm²以上1×10¹⁴ions/cm²以下左右。再者，对于控制场效应晶体管的阈值电压的情况，对这些阱区添加p型或n型杂质元素，即可。

接下来，通过选择性地蚀刻半导体膜140，形成按照半导体元件的配置分离为岛状的半导体膜140a和半导体膜140b(参照图11B)。

在本实施方式中示出通过将半导体膜140蚀刻为岛状而实现元件分离的例子，但是对本发明没有特别的限制。例如，也可以通过按照半导体元件的配置将绝缘膜掩埋在半导体膜之间来实现元件分离。

接着，在半导体膜140a和半导体膜140b上分别形成栅极绝缘膜711、栅电极712、以及侧壁绝缘膜713。侧壁绝缘膜713被设置在栅电极712的侧面。在半导体膜140a中形成第一杂质区域714a及第二杂质区域715a，并在半导体膜140b中形成第一杂质区域714b及第二杂质区域715b。在栅电极712上形成绝缘膜716。绝缘膜716由氮化硅膜构成，并用作当形成栅电极712时的蚀刻用硬质掩模(参照图11C)。

形成栅极绝缘膜711、侧壁绝缘膜713、绝缘膜716、以及形成栅电极712的导电膜的成膜温度优选低于分离半导体装置制造用衬底的半导体衬底的加热处理的温度。这是为了防止对半导体膜140终端的卤素的脱离。

接下来，覆盖设置在半导体装置制造用衬底上的栅电极712等地形成保护膜717(参照图11D)。在成份中包含硅和氮的绝缘膜106具有防止金属杂质从支撑衬底120一侧扩散的效果，而保护膜717具有防止来自上层一侧的金属杂质的污染的效果。在本实施方式中，通过使用阻挡可移动性高的金属杂质如钠等的效果高的绝缘膜覆盖具有良好结晶性的半导体膜140的下层一侧及上层一侧。因此，可以对由半导体膜140构成的半导体元件的电特性的提高发挥巨大的效果。

在保护膜717上形成层间绝缘膜718。层间绝缘层718可以通过形成BPSG(BoronPhosphorusSiliconGlass：硼磷硅玻璃)膜或者涂敷以聚酰亚胺为代表的有机树脂来形成。然后，在层间绝缘层718中形成接触孔719。注意，将保护膜717及层间绝缘膜718的成膜温度设定为低于分离半导体装置制造用衬底的半导体衬底的加热处理的温度，以防止半导体膜140的卤素的脱离。

下面，说明形成布线的步骤。在接触孔719中形成接触插塞723。接触插塞723通过使用WF₆气体和SiH₄气体通过CVD法形成硅化钨并将它掩埋在接触孔719中而形成。另外，也可以对WF₆进行氢还原来形成钨并将它嵌入在接触孔719中。然后，根据接触插塞723形成布线721。布线721由铝或铝合金形成，在其上层和下层形成钼、铬、钛等金属膜作为阻挡金属。进而在其上层形成层间绝缘膜718(参照图12B)。布线可以适当地设置，也可以在其上层形成布线层以实现多层布线。在此情况下，可以采用镶嵌法。

注意，将形成布线等的处理温度设定为低于分离半导体装置制造用衬底的半导体衬底的加热处理的温度，以防止半导体膜140的卤素的脱离。如上所述，通过将分离半导体衬底的加热处理设定为制造步骤中的最高温度并将其他步骤的处理温度设定为低于该加热处理的温度，可以防止对半导体膜140的悬空键终端的卤素的脱离。

通过上述步骤，可以使用具有中间夹着绝缘膜的叠层结构固定于支撑衬底上的半导体膜的半导体装置制造用衬底制造场效应晶体管。根据本发明的半导体装置制造用衬底实现电特性的提高，因此可以提供工作特性良好的场效应晶体管。另外，在半导体膜和支撑衬底之间形成有金属杂质的吸杂效果或阻挡效果高的包含卤素的在成份中包含硅和氧的绝缘膜和在成份中包含硅和氮的绝缘膜，因此可以制造可靠性高的半导体装置。再者，通过使用本发明，可以以单晶半导体形成半导体膜140，并可以实现半导体装置的高性能化。

本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。

实施方式3

在本实施方式中，参照图7A至10B说明使用根据本发明的半导体装置制造用衬底制造半导体装置的一个例子。这里，示出制造电致发光(EL)显示装置的一个例子。

准备半导体装置制造用衬底(参照图7A)。本实施方式示出使用具有SOI结构的半导体装置制造用衬底的例子，在该半导体装置制造用衬底中，半导体膜140固定于支撑衬底120上，其中间夹着依次层叠的阻挡膜122、接合层124、接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106、及第三热氧化膜155。本实施方式所示的半导体装置制造用衬底具有在图6A至6E所示的结构中将另外的接合层设置在支撑衬底上的结构。就是说，采用图4B所示的支撑衬底的结构。注意，对本发明没有特别的限制，可以使用本说明书所示的其他结构的半导体装置制造用衬底。

作为支撑衬底120，使用具有绝缘表面的衬底或具有绝缘性的衬底。例如，可以使用铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等的各种电子工业用玻璃衬底(也称为无碱玻璃衬底)、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底、或其表面被绝缘膜覆盖的金属衬底、等等。

作为接合层114及接合层124，形成具有平滑性并能够形成亲水性表面的膜。例如，使用氧化硅膜或具有硅氧烷键的膜。关于接合层124，需要考虑支撑衬底120的耐热性。当使用玻璃衬底作为支撑衬底120时，采用650℃以下的成膜温度。例如，可以将TEOS等的有机硅烷用作原料气体通过CVD法形成。作为设置在支撑衬底120和接合层124之间的阻挡膜122，形成具有金属杂质的阻挡效果的膜如氮化硅膜、氮氧化硅膜、或氮化铝膜等。当在支撑衬底120上形成接合层124和阻挡膜122时，通过在下层(支撑衬底120一侧)上形成阻挡膜122并在上层(半导体膜140一侧)上形成接合层124，可以缓和阻挡膜122的内部应力。在成份中包含硅和氮的绝缘膜106由氮化硅膜或氮氧化硅膜构成即可。

第三热氧化膜155通过将半导体衬底热氧化而形成。另外，第三热氧化膜155含有卤素。

实施者可以适当地决定阻挡膜122、接合层124、接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及第三热氧化膜155的厚度。第三热氧化膜155的厚度可以根据热氧化的处理时间等而控制。

半导体膜140的厚度为5nm以上500nm以下，优选为10nm以上200nm以下，更优选为10nm以上60nm以下。半导体膜140的厚度可以通过控制上述实施方式所说明的形成分离层112的深度而适当地决定。另外，也可以通过蚀刻等使半导体装置制造用衬底的半导体膜140薄膜化来得到所希望的膜厚度。为了实现半导体膜140的薄膜化，可以通过使用氯类气体如Cl₂、BCl₃、或SiCl₄、氟类气体如CF₄、NF₃、或SF₆等、或HBr气体等进行干法蚀刻。另外，也可以通过进行氧化处理或氮化处理等改变半导体膜140的一部分的性质，来选择性地蚀刻该变质部分。

半导体膜140含有卤素。关于该半导体膜140的卤素含量，峰值浓度优选在1×10¹⁷atoms/cm³以上1×10²¹atoms/cm³以下的范围内。另外，包含在半导体膜140中的卤素可以均匀地分布，也可以局部地具有峰值浓度地分布。在卤素局部地具有峰值浓度地分布在半导体膜140中的情况下，其峰值浓度优选位于容易形成悬空键的界面附近或与分离面接近的一侧。优选地是，根据场效应晶体管的形成区域，添加硼、铝、镓等的p型杂质元素、或磷、砷等的n型杂质元素。就是说，通过根据n沟道型场效应晶体管的形成区域添加p型杂质元素并根据p沟道型场效应晶体管的形成区域添加n型杂质元素，形成所谓的阱区。杂质离子的剂量可以设定为1×10¹²ions/cm²以上1×10¹⁴ions/cm²以下左右。再者，在控制场效应晶体管的阈值电压的情况下，对这些阱区添加p型或n型杂质元素即可。

接下来，通过选择性地蚀刻半导体膜140，形成按照半导体元件的配置分离为岛状的半导体膜140c和半导体膜140d(参照图7B)。

接着，在半导体膜140c和半导体膜140d上依次形成栅极绝缘膜810、形成栅电极的第一导电膜812及第二导电膜814(参照图7C)。

栅极绝缘膜810通过使用CVD法、溅射法、或原子层外延法等并使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜等的绝缘膜以单层膜或叠层膜而形成。

另外，栅极绝缘膜810可以通过对半导体膜140c和半导体膜140d进行等离子体处理来使其表面氧化或氮化而形成。在此情况下，等离子体处理包括利用通过使用微波(典型地为2.45GHz)而激发的等离子体的等离子体处理。例如，包括利用如下等离子体的等离子体处理，该等离子体通过使用微波而激发，其电子密度为1×10¹¹cm³以上1×10¹¹cm³以下，而且其电子温度为0.5eV以上1.5eV以下。通过进行上述等离子体处理对半导体膜表面进行氧化处理或氮化处理，可以形成薄且致密的膜。另外，由于对半导体表面直接进行氧化，所以可以获得界面特性良好的膜。栅极绝缘膜810也可以通过对使用CVD法、溅射法、或原子层外延法而形成的膜进行利用微波的等离子体处理来形成。

栅极绝缘膜810与半导体膜形成界面，因此优选以氧化硅膜或氧氮化硅膜为界面来形成栅极绝缘膜810。这是因为如下缘故：若形成氮含量多于氧含量的膜如氮化硅膜或氮氧化硅膜，则会有形成陷阱能级而产生固定电荷等的界面特性的问题。

形成栅电极的导电膜通过使用选自钽、氮化钽、钨、钛、钼、铝、铜、铬、或铌等中的元素、以这些元素为主要成分的合金材料或化合物材料、掺杂有磷等的杂质元素的多晶硅为代表的半导体材料，并使用CVD法或溅射法以单层膜或叠层膜形成。在采用叠层膜的情况下，既可使用不相同的导电材料来形成，又可使用相同的导电材料来形成。在本实施方式中，示出形成栅电极的导电膜由第一导电膜812及第二导电膜814构成的例子。

在形成栅电极的导电膜具有第一导电膜812及第二导电膜814的两层的叠层结构的情况下，例如可以形成氮化钽膜和钨膜、氮化钨膜和钨膜、氮化钼膜和钼膜的叠层膜。当采用氮化钽膜和钨膜的叠层膜时，容易有差异地设定两者的蚀刻速度，并得到高选择比，因此是优选的。在上述两层的叠层膜中，前者的膜优选是形成在栅极绝缘膜810上的膜。这里，第一导电膜812的厚度为20nm以上100nm以下，而第二导电膜814的厚度为100nm以上400nm以下。另外，栅电极可以具有三层以上的叠层结构，在此情况下，优选采用钼膜、铝膜、钼膜的叠层结构。

优选在低于分离半导体衬底的加热处理温度的温度下形成栅极绝缘膜810、形成栅电极的第一导电膜812及第二导电膜814。这是为了防止对半导体膜140终端的卤素的脱离。

接下来，在第二导电膜814上选择性地形成抗蚀剂掩模820c和抗蚀剂掩模820d。然后，使用抗蚀剂掩模820c和抗蚀剂掩模820d进行第一蚀刻处理及第二蚀刻处理。

首先，进行第一蚀刻处理来选择性地蚀刻第一导电膜812及第二导电膜814，以在半导体膜140c上形成第一导电膜816c及第二导电膜818c，并在半导体膜140d上形成第一导电膜816d及第二导电膜818d(参照图7D)。

然后，进行第二蚀刻处理来选择性地蚀刻第二导电膜818c及第二导电膜818d的端部，以形成第二导电膜822c及第二导电膜822d(参照图7E)。第二导电膜822c及第二导电膜822d形成为宽度(平行于载流子流过沟道形成区域的方向(连接源区和漏区的方向)的方向的长度)小于第一导电膜816c及第一导电膜816d的宽度。由此，可以获得由第一导电膜816c和第二导电膜822c构成的栅电极824c、以及由第一导电膜816d和第二导电膜822d构成的栅电极824d。

适用于第一蚀刻处理及第二蚀刻处理的蚀刻法可以适当地选择。为了提高蚀刻速度，可以使用利用ECR(ElectronCyclotronResonance，即电子回旋共振)方式或ICP(InductivelyCoupledPlasma，即感应耦合等离子体)方式等的高密度等离子体源的干法蚀刻设备。通过适当地调整第一蚀刻处理及第二蚀刻处理的蚀刻条件，可以将第一导电膜816c及816d、第二导电膜822c及822d的侧面形成为所希望的锥形。在形成所希望的栅电极824c和栅电极824d之后去除抗蚀剂掩模820c和抗蚀剂掩模820d即可。

接下来，以栅电极824c和栅电极824d为掩模，对半导体膜140c及140d添加杂质元素880。在半导体膜140c中，以第一导电膜816c及第二导电膜822c为掩模来以自对准方式形成一对第一杂质区域826c。另外，在半导体膜140d中，以第一导电膜816d及第二导电膜822d为掩模来以自对准方式形成一对第一杂质区域826d(参照图8A)。

作为杂质元素880，添加硼、铝、镓等的p型杂质元素、或磷、砷等的n型杂质元素。这里，进行添加，来使半导体膜以1×10¹⁷atoms/cm³以上5×10¹⁸atoms/cm³以下左右的浓度包含作为n型杂质元素的磷。

接下来，以覆盖半导体膜140d的方式选择性地形成抗蚀剂掩模882。另外，覆盖半导体膜140c的一部分地形成抗蚀剂掩模881。然后，以抗蚀剂掩模882及抗蚀剂掩模881为掩模来添加杂质元素884，以在半导体膜140c中形成一对第二杂质区域828c、一对第三杂质区域830c、沟道形成区域142c(参照图8B)。

作为杂质元素884，添加硼、铝、镓等的p型杂质元素、或磷、砷等的n型杂质元素。这里，进行添加，来使半导体膜以5×10¹⁹atoms/cm³以上5×10²⁰atoms/cm³以下左右的浓度包含作为n型杂质元素的磷。

在半导体膜140c中，第二杂质区域828c形成在不与第一导电膜816c及第二导电膜822c重叠的区域中。沟道形成区域142c形成在与第一导电膜816c及第二导电膜822c重叠的区域中。第三杂质区域830c形成在位于沟道形成区域142c和第二杂质区域828c之间且不与第一导电膜816c及第二导电膜822c重叠的区域中。另外，第三杂质区域830c形成在不与第一导电膜816c及第二导电膜822c重叠且与抗蚀剂掩模881重叠的区域中。第二杂质区域828c用作源区或漏区，而第三杂质区域830c用作LDD区域。在本实施方式中，第二杂质区域828c的杂质浓度高于第三杂质区域830c的杂质浓度。

LDD区域指的是以低浓度添加有杂质元素的区域，该LDD区域形成在沟道形成区域和通过以高浓度添加杂质元素而形成的源区或漏区之间。通过设置LDD区域，可以缓和漏区附近的电场并防止由热载流子注入导致的退化。另外，为了防止由热载流子导致的导通电流值的退化，可以采用LDD区域隔着栅极绝缘膜与栅电极重叠的结构(也称为GOLD(Gate-drainOverlappedLDD，即栅极漏极重叠LDD)结构)。

接着，去除抗蚀剂掩模881及抗蚀剂掩模882，然后覆盖半导体膜140c地形成抗蚀剂掩模886。然后，以抗蚀剂掩模886、第一导电膜816d及第二导电膜822d为掩模来添加杂质元素888，以在半导体膜140d中形成一对第二杂质区域828d、一对第三杂质区域830d、沟道形成区域142d(参照图8C)。

作为杂质元素888，添加硼、铝、镓等的p型杂质元素、或磷、砷等的n型杂质元素。这里，进行添加，来使半导体膜以1×10²⁰atoms/cm³以上5×10²¹atoms/cm³以下左右的浓度包含作为p型杂质元素的硼。

在半导体膜140d中，第二杂质区域828d形成在不与第一导电膜816d及第二导电膜822d重叠的区域中。第三杂质区域830d形成在与第一导电膜816d重叠且不与第二导电膜822d重叠的区域中，是杂质元素888贯穿第一导电膜816d而形成的。第二杂质区域828d用作源区或漏区，而第三杂质区域830d用作LDD区域。在本实施方式中，第二杂质区域828d的杂质浓度高于第三杂质区域830d的杂质浓度。

接着，形成层间绝缘膜。层间绝缘膜可以由单层膜或叠层膜构成。这里，层间绝缘膜具有绝缘膜832及绝缘膜834的两层的叠层结构(参照图9A)。

作为层间绝缘膜，可以通过CVD法或溅射法形成氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜等。也可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并环丁烯、丙烯酸、或环氧等的有机材料、硅氧烷树脂等的硅氧烷材料、或恶唑树脂等通过旋涂法等的涂敷法来形成。注意，硅氧烷材料相当于具有Si-O-Si键的材料。硅氧烷是一种具有硅(Si)和氧(O)的键的骨架结构的材料。作为取代基，可以举出至少含有氢的有机基(例如烷基、芳烃)。还可以使用氟基作为取代基。还可以使用至少含有氢的有机基、以及氟基作为取代基。恶唑树脂例如是光敏聚苯恶唑等。光敏聚苯恶唑为介电常数低(1MHz时常温下的介电常数为2.9)、耐热性高(通过热重/差热分析仪(TG/DTA，即Thermogravimetry-DifferentialThermalAnalysis)确定在5℃/min的温升时的热分解温度为550℃)、以及吸水率低(常温下24小时约0.3wt％)的材料。与聚酰亚胺等的相对介电常数(约为3.2至3.4)相比，恶唑树脂具有低的介电常数(约2.9)。因此可以抑制寄生电容的产生并实现高速工作。

例如，形成100nm厚的氮氧化硅膜作为绝缘膜832，并形成900nm厚的氧氮化硅膜作为绝缘膜834。另外，通过使用等离子体CVD法连续形成绝缘膜832及绝缘膜834。层间绝缘膜也可以具有三层以上的叠层结构。另外，可以采用氧化硅膜、氧氮化硅膜、或氮化硅膜、与通过使用聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并环丁烯、丙烯酸、或环氧等的有机材料、硅氧烷树脂等的硅氧烷材料、或恶唑树脂而形成的绝缘膜的叠层结构。

优选在低于分离半导体衬底的加热处理温度的温度下形成层间绝缘膜(在本实施方式中，绝缘膜832及834)，以防止对半导体膜140的悬空键终端的卤素的脱离。

接着，在层间绝缘膜(在本实施方式中，绝缘膜832及834)中形成接触孔，在该接触孔中形成用作源电极或漏电极的导电膜836(参照图9B)。

接触孔以到达形成在半导体膜140c中的第二杂质区域828c、及形成在半导体膜140d中的第二杂质区域828d的方式选择性地形成在绝缘膜832及绝缘膜834中。

导电膜836可以使用由选自铝、钨、钛、钽、钼、镍及钕中的一种元素或包含这些元素的合金构成的单层膜或叠层膜。例如，可以形成包含钛的铝合金、包含钕的铝合金等作为由包含这些元素的合金构成的导电膜。在采用叠层膜的情况下，例如可以采用由钛膜夹着铝膜或上述铝合金膜的结构。

其次，说明形成发光元件850的步骤(参照图10A)。这里，说明形成具有包含有机化合物的层作为发光层的有机发光元件的例子。

首先，形成像素电极840以使它电连接到导电膜836。像素电极840电连接到形成在半导体膜140d中的第二杂质区域828d，其中间夹着导电膜836。在形成覆盖像素电极840的端部的隔离壁膜842之后，在像素电极840上层叠包含有机化合物的层844和对置电极846。

这里，虽然示出像素电极840形成在设置在导电膜836上的绝缘膜838上的例子，但是对本发明没有特别的限制。例如，可以在绝缘膜834上形成像素电极840。在此情况下，像素电极840也可以形成为用作源电极或漏电极的导电膜836的一部分。

作为绝缘膜838，可以通过CVD法或溅射法形成氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜等。也可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并环丁烯、丙烯酸、或环氧等的有机材料、硅氧烷树脂等的硅氧烷材料、恶唑树脂等通过旋涂法等的涂敷法来形成。绝缘膜838可以通过使用上述材料以单层膜或叠层膜来形成。

像素电极840及对置电极846中的一个电极用作阳极，而另一个用作阴极。发光元件的发光有从支撑衬底120一侧取出(也称为底部发射)的情况，从与支撑衬底120相反一侧的面取出(也称为顶部发射)的情况，或者从支撑衬底120一侧及从与支撑衬底120相反一侧的面取出(也称为两面发射)的情况。在采用底部发射的情况下，优选地是，像素电极840为透光电极，而对置电极846为反射电极。在采用顶部发射的情况下，优选地是，像素电极840为反射电极，而对置电极846为透光电极。在采用两面发射的情况下，优选地是，像素电极840及对置电极846双方均为透光电极。

在形成反射电极作为像素电极840或对置电极846的情况下，可以使用钽、钨、钛、钼、铝、铬、银等的金属元素、包含该金属元素的合金材料或化合物材料等的具有反射性的导电材料。

在形成透光电极作为像素电极840或对置电极846的情况下，可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、或添加有镓的氧化锌(GZO)等的具有透光性的导电材料。另外，通过形成几nm至几十nm厚的具有反射性的导电材料，可以获得透射可见光的电极。

另外，可以使用包含导电高分子(导电聚合物)的导电组成物形成透光电极。优选地是，通过使用导电组成物而形成的电极的薄膜中的薄层电阻(sheetresistance)为10000Ω/□以下，波长550nm处的透光率为70％以上。另外，包含在导电组成物中的导电高分子的电阻率优选为0.1Ω·cm以下。

作为导电高分子，可以使用所谓的π电子共轭类导电高分子。例如，可以举出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或这些两种以上的共聚物等。

作为共轭导电高分子的具体例子，可以举出聚吡咯、聚(3-甲基吡咯)、聚(3-丁基吡咯)、聚(3-辛基吡咯)、聚(3-癸基吡咯)、聚(3，4-二甲基吡咯)、聚(3，4-二丁基吡咯)、聚(3-羟基吡咯)、聚(3-甲基-4-羟基吡咯)、聚(3-甲氧基吡咯)、聚(3-乙氧基吡咯)、聚(3-辛氧基吡咯)、聚(3-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基吡咯)、聚N-甲基吡咯、聚噻吩、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)、聚(3-十二烷基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3-乙氧基噻吩)、聚(3-辛氧基噻吩)、聚(3-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基噻吩)、聚(3，4-乙烯基二氧基噻吩)、聚苯胺、聚(2-甲基苯胺)、聚(2-辛基苯胺)、聚(2-异丁基苯胺)、聚(3-异丁基苯胺)、聚(2-苯胺磺酸)、聚(3-苯胺磺酸)、等等。

可以单独地使用上述导电高分子作为导电组成物来形成透光电极。也可以将有机树脂添加到导电高分子，以调整由导电组成物构成的透光电极的膜性质、膜强度等的膜特性。

作为有机树脂，可以使用能够与导电高分子相溶或混合分散的热固化树脂、热塑性树脂、或光固化树脂等。例如，可以举出聚酯类树脂如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、或聚萘二甲酸乙二醇酯等、聚酰亚胺类树脂如聚酰亚胺或聚酰胺-酰亚胺、聚酰胺树脂如聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺12、或聚酰胺11等、氟树脂如聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、或聚氯三氟乙烯等、乙烯树脂如聚乙烯醇、聚乙烯基乙醚、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯、或聚氯乙稀等、环氧树脂、二甲苯树脂、芳香族聚酰胺树脂、聚氨酯类树脂、聚脲类树脂、蜜胺树脂、酚醛类树脂、聚醚、丙烯酸类树脂、或这些树脂的共聚物等。

再者，也可以通过将具有受主性或施主性的掺杂物掺杂到导电组成物中来改变共轭导电高分子的共轭电子的氧化还原电位，以调整导电组成物的导电度。

作为受主性掺杂物，可以使用卤素化合物、路易斯酸、质子酸、有机氰化合物、有机金属化合物等。作为卤素化合物，可以举出氯、溴、碘、氯化碘、溴化碘、氟化碘等。作为路易斯酸，可以举出五氟化磷、五氟化砷、五氟化锑、三氟化硼、三氯化硼、三溴化硼等。作为质子酸，可以举出盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氟硼化氢酸、氟化氢酸、高氯酸等的无机酸、有机羧酸、有机磺酸等的有机酸。作为有机羧酸及有机磺酸，可以使用上述羧酸化合物及磺酸化合物。作为有机氰化合物，可以使用共轭键包含两个以上的氰基的化合物。例如，可以举出四氰基乙烯、四氰基乙烯氧化物、四氰基苯、四氰基醌二甲烷、四氰基氮杂萘(tetracyanoazanaphthalene)等。

作为施主性掺杂物，可以举出碱金属、碱土金属、或季铵化合物等。

另外，可以将导电组成物溶解在水或有机溶剂(醇类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、烃类溶剂、或芳香类溶剂等)中通过湿法形成作为透光电极的薄膜。

对溶解导电组成物的溶剂没有特别的限制，可以使用溶解上述导电高分子及有机树脂等的高分子树脂化合物的溶剂。例如，可以溶解在水、甲醇、乙醇、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、环己酮、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基甲酮、或甲苯等的单独或混合溶剂中。

在如上所述那样将导电组成物溶解在溶剂中之后，通过使用涂敷法、液滴喷射法(也称为喷墨法)、印刷法等的湿法，可以在绝缘膜838上形成像素电极840。溶剂的干燥既可通过加热处理而进行，又可通过减压而进行。在采用热固化有机树脂的情况下，可以进行加热处理，而在采用光固化有机树脂的情况下，可以进行光照射处理。

隔离壁膜842可以通过在使用CVD法、溅射法、涂敷法等在衬底的整个面上形成绝缘膜之后选择性地蚀刻而形成。也可以通过液滴喷射法或印刷法等选择性地形成。另外，也可以在使用正型光敏树脂在整个面上形成绝缘膜之后对该绝缘膜进行曝光及显影，以得到所希望的形状。

作为包含有机化合物的层844，至少形成发光层。除该发光层外，还可以适当地形成空穴注入层、空穴传输层、电子传输层或电子注入层。包含有机化合物的层844可以通过喷墨法等的涂敷法或蒸镀法而形成。

通过进行上述步骤，可以获得发光元件850，其中至少具有发光层的包含有机化合物的层844夹在像素电极840和对置电极846之间。

接着，以与支撑衬底120相对置的方式设置对置衬底860(参照图10B)。在对置衬底860和对置电极846之间，既可设置填充剂858又可使用惰性气体来填充。另外，可以覆盖对置电极846地形成保护膜。

注意，优选将直到形成发光元件850并被对置衬底860密封为止的处理温度设定为低于分离半导体衬底的加热处理的温度，以防止对半导体膜140的悬空键终端的卤素的脱离。像这样，通过将分离半导体衬底的加热处理设定为制造步骤中的最高温度并将其他步骤的处理温度设定为低于该加热处理的温度，可以防止对半导体膜140的悬空键终端的卤素的脱离。

通过进行上述步骤，完成根据本实施方式的EL显示装置。

在构成根据本实施方式的显示装置的晶体管中，形成沟道形成区域的半导体膜被卤素终端，而实现电特性的提高。另外，在衬底上形成有金属杂质的吸杂效果或阻挡效果高的包含卤素的在成份中包含硅和氧的绝缘膜和在成份中包含硅和氮的绝缘膜，因此可以制造可靠性高的显示装置。另外，可以使用单晶半导体形成沟道形成区域，因此与将多晶半导体用作沟道形成区域的显示装置相比，可以降低每个像素中的晶体管特性的不均匀性。因此，可以抑制发光装置的显示不均匀。

对构成根据本实施方式的显示装置的晶体管的结构没有特别的限制。例如，可以使用具有实施方式2所示的结构的晶体管。

本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。

实施方式4

在本实施方式中，说明应用了根据本发明的半导体装置制造用衬底的半导体装置的例子。

图13示出微处理器200作为半导体装置的一个例子。该微处理器200通过使用根据上述实施方式的半导体装置制造用衬底而完成。微处理器200包括算术逻辑单元201(Arithmeticlogicunit，也称为ALU)、ALU控制器202(ALUController)、指令译码器203(InstructionDecoder)、中断控制器204(InterruptController)、时序控制器205(TimingController)、寄存器206(Register)、寄存器控制器207(RegisterController)、总线接口208(BusI/F)、只读存储器209、以及存储器接口210(ROMI/F)。

通过总线接口208输入到微处理器200的指令在输入到指令译码器203并被译码之后输入到ALU控制器202、中断控制器204、寄存器控制器207、以及时序控制器205。ALU控制器202、中断控制器204、寄存器控制器207、以及时序控制器205根据被译码了的指令而进行各种控制。具体地说，ALU控制器202产生用来控制算术逻辑单元201的动作的信号。中断控制器204当在执行微处理器200的程序时对来自外部输入输出装置或外围电路的中断要求根据其优先级或屏蔽状态而进行判断来处理。寄存器控制器207产生寄存器206的地址，并根据微处理器200的状态进行寄存器206的读出或写入。时序控制器205产生控制算术逻辑单元201、ALU控制器202、指令解码器203、中断控制器204及寄存器控制器207的工作时序的信号。例如，时序控制器205包括根据基准时钟信号CLK1产生内部时钟信号CLK2的内部时钟产生部，并将时钟信号CLK2提供给上述各种电路。注意，图13所示的微处理器200只是将其结构简化了的一个例子，在实际上，可以根据其用途具有各种各样的结构。

在上述微处理器200中，通过使用根据上述实施方式的半导体装置制造用衬底及半导体装置，可以提高电特性，并可以形成具有良好特性的集成电路。另外，可以使用单晶半导体膜形成集成电路，并可以实现高性能化及处理速度的高速化等。

参照图14说明能够非接触地进行数据收发且具有计算功能的半导体装置的一个例子。图14表示以无线通信与外部装置进行信号收发来工作的计算机(以下称为RFCPU)的一个例子。RFCPU211包括模拟电路部212和数字电路部213。模拟电路部212包括具有谐振电容的谐振电路214、整流电路215、恒压电路216、复位电路217、振荡电路218、解调电路219、以及调制电路220。数字电路部213包括RF接口221、控制寄存器222、时钟控制器223、接口224、中央处理单元225、随机存取存储器226、以及只读存储器227。

具有这种结构的RFCPU211的工作概要如下：天线228所接收的信号利用谐振电路214而产生感应电动势。感应电动势经过整流电路215而充电到电容部229。该电容部229优选由电容器如陶瓷电容器或电双层电容器等构成。电容部229不需要与RFCPU211一体形成，而可以作为另一部件安装在构成RFCPU211的具有绝缘表面的衬底上。

复位电路217产生将数字电路部213复位并初始化的信号。例如，产生在电源电压升高之后延迟升高的信号作为复位信号。振荡电路218根据由恒压电路216产生的控制信号改变时钟信号的频率和占空比。由低通滤波器构成的解调电路219例如将调幅(ASK)方式的接收信号的振幅的变动二值化。调制电路220使调幅(ASK)方式的发送信号的振幅变动来发送数据。调制电路220通过使谐振电路214的谐振点变化来改变通信信号的振幅。时钟控制器223根据电源电压或中央处理单元225的消耗电流，产生用来改变时钟信号的频率和占空比的控制信号。电源电压的监视由电源管理电路230进行。

从天线228输入到RFCPU211的信号被解调电路219解调后，在RF接口221中被分解为控制指令、数据等。控制指令存储在控制寄存器222中。控制指令包括存储在只读存储器227中的数据的读出、向随机存取存储器226的数据写入、向中央处理单元225的计算指令等。中央处理单元225通过接口224对只读存储器227、随机存取存储器226及控制寄存器222进行存取。接口224具有如下功能：根据中央处理单元225所要求的地址，产生对只读存储器227、随机存取存储器226及控制寄存器222中的某一个的存取信号。

作为中央处理单元225的计算方式，可以采用将OS(操作系统)存储在只读存储器227中并在启动的同时读出并执行程序的方式。另外，也可以采用由专用电路构成计算电路并以硬件方式对计算处理进行处理的方式。作为并用硬件和软件这双方的方式，可以采用如下方式：由专用计算电路进行一部分的处理，使用程序由中央处理单元225进行另一部分的计算。

在上述RFCPU211中，通过使用根据上述实施方式的半导体装置制造用衬底及半导体装置，可以提高电特性，并可以形成具有良好特性的集成电路。另外，可以使用单晶半导体膜形成集成电路，并可以实现高性能化及处理速度的高速化等。图14虽然表示RFCPU的方式，但是只要具有通信功能、计算处理功能、存储功能即可，可以是IC标签那样的装置。

另外，根据本发明的半导体装置制造用衬底也可以通过使用制造显示面板的称为母玻璃的大型玻璃衬底作为支撑衬底并将半导体膜接合在该大型玻璃衬底上而形成。图15表示使用母玻璃作为支撑衬底120来接合半导体膜140的情况。母玻璃被分割成多个显示面板，优选根据显示面板522的形成区域接合半导体膜140。半导体膜140被卤素终端，优选地是，半导体膜140以1×10¹⁷atoms/cm³以上1×10²¹atoms/cm³以下的范围内的峰值浓度包含卤素。母玻璃的面积比半导体衬底大，因此，如图15所示，优选在显示面板522的形成区域的内侧配置多个半导体膜140。通过采用这种结构，可以从母玻璃获得更多个面板，可以飞跃性地提高产率。显示面板522具有扫描线驱动电路区域523、信号线驱动电路区域524及像素形成区域525，以包括这些区域的方式将半导体膜140接合到支撑衬底120。

称为母玻璃的大型玻璃衬底具有包含钠等的金属杂质的问题。但是，根据本发明的半导体装置制造用衬底在玻璃衬底和半导体膜之间形成有吸杂效果或阻挡效果高的在成份中包含硅和氮的绝缘膜和包含卤素的在成份中包含硅和氧的绝缘膜，因此可以防止显示面板等的特性退化，而可以提高可靠性。

图16A和16B表示液晶显示装置的像素的一个例子，其中使用根据本发明的半导体装置制造用衬底，而且像素部的晶体管由该半导体装置制造用衬底的半导体膜构成。图16A是像素的平面图，其中半导体膜与扫描线526交叉，并连接有信号线527、像素电极528。图16B是沿图16A所示的虚线J-K截断的截面图。

在图16B中，存在着如下区域：半导体膜140层叠在支撑衬底120上，其中间夹着依次层叠的接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107。根据本实施方式的像素晶体管包括上述区域。在本实施方式中，半导体膜140是单晶半导体膜。半导体膜140被卤素终端，优选地是，半导体膜140以1×10¹⁷atoms/cm³以上1×10²¹atoms/cm³以下的范围内的峰值浓度包含卤素。

在层间绝缘膜518上设置有像素电极528。在层间绝缘膜518中形成有连接半导体膜140和信号线527的接触孔。在信号线527上，以填埋由形成在层间绝缘膜518中的接触孔产生的台阶的方式设置柱状间隔物531。在对置衬底529上形成有对置电极530，并在柱状间隔物531的间隙形成有被取向膜545及取向膜546夹住的液晶532。虽然未图示，但是根据需要在支撑衬底120或对置衬底529的外侧设置偏振片。

层间绝缘膜518由单层膜或叠层膜构成。层间绝缘膜518优选形成能够将由形成在下层中的晶体管等的结构体产生的凹凸平滑化来形成平坦的表面的平坦化膜。例如，可以通过旋涂法等的涂敷法使用聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并环丁烯、丙烯酸、或环氧等的有机材料、硅氧烷树脂等的硅氧烷材料、恶唑树脂等来形成。作为层间绝缘膜518，也可以形成BPSG膜。另外，也可以通过CVD法或溅射法等形成氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、或氮氧化硅膜等的绝缘膜。另外，可以层叠使用有机材料而形成的绝缘膜和使用无机材料而形成的绝缘膜。

在采用反射型液晶显示装置的情况下，可以形成反射电极作为像素电极528。具体地说，可以使用钽、钨、钛、钼、铝、铬、银等的金属元素、包含该金属元素的合金材料或化合物材料等的具有反射性的导电材料。另外，在形成与像素电极528不同的反射膜的情况下，或在形成透过型液晶显示装置的情况下，可以形成透光电极作为像素电极，它可以由具有透光性的导电材料构成。作为具有透光性的导电材料，可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、或添加有镓的氧化锌(GZO)等。

另外，可以使用包含导电高分子(导电聚合物)的导电组成物形成像素电极528。优选地是，通过使用导电组成物而形成的像素电极的薄膜中的薄层电阻为10000Ω/□以下，波长550nm处的透光率为70％以上。另外，包含在导电组成物中的导电高分子的电阻率为0.1Ω·cm以下。注意，导电高分子的具体说明援引可以适用于实施方式3的像素电极840或对置电极846的导电高分子。

柱状间隔物531可以通过在使用环氧、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、丙烯酸等的有机材料、或氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等的无机材料将绝缘膜形成在衬底的整个面上之后将该绝缘膜蚀刻加工为所希望的形状来获得。

取向膜545及546的材料可以根据所利用的液晶工作模式而选择，形成能够使液晶沿一定方向排列的膜。例如，使用聚酰亚胺、聚酰胺等的材料并进行取向处理，来形成取向膜。作为取向处理，可以进行摩擦处理、紫外线等的光照射等。对取向膜545及546的形成方法没有特别的限制。通过使用各种印刷法或液滴喷射法，可以选择性地形成取向膜545及546。

液晶532通过使用所希望的液晶材料而形成。例如，液晶532可以通过在由密封材料构成的框状密封图案内滴下液晶材料而形成。液晶材料的滴下通过使用剂量分配器法或液滴喷射法进行，即可。液晶材料优选在减压下预先脱气，或者在滴下之后在减压下脱气。另外，优选采用惰性气氛，以避免在滴下液晶材料时的杂质等的混入。优选地是，在减压下进行处理，直到在通过滴下液晶材料形成液晶532之后贴合支撑衬底120和对置衬底529为止，以防止气泡等混入液晶532。另外，液晶532也可以通过在贴合支撑衬底120和对置衬底529之后利用毛细现象向由密封材料构成的框状图案内注入液晶材料而形成。在此情况下，预先在密封材料等中形成用作液晶注入口的部分。液晶材料优选在减压下注入。

作为对置衬底529，例如可以使用铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等的各种玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底等。在采用反射型液晶显示装置的情况下，使用透光衬底(具体地说，玻璃衬底或石英衬底等)作为对置衬底529。在采用透过型液晶显示装置的情况下，除了透光衬底以外，还可以使用非透光衬底(例如，陶瓷衬底或蓝宝石衬底等)。在贴合支撑衬底120和对置衬底529之前，在对置衬底529上形成对置电极530和取向膜546，即可。还可以在对置衬底529上设置滤色片或黑底等。

图17A表示EL显示装置的一个例子，其中应用根据本发明的半导体装置制造用衬底，而且像素部的晶体管由该半导体装置制造用衬底的半导体膜构成。注意，晶体管的结构与上述实施方式3所示的显示装置不相同。图17A是像素的平面图，包括与信号线527连接的选择晶体管533、以及与电流供给线535连接的显示控制晶体管534。在上述显示装置中，具有包含有机化合物的层作为发光层的发光元件被设置在各像素中。像素电极528连接到显示控制晶体管534。图17B是表示上述像素的主要部分的截面图。

在图17B中，存在着如下区域：半导体膜140层叠在支撑衬底120上，其中间夹着依次层叠的接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106及第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107。显示控制晶体管534包括上述区域。在本实施方式中，半导体膜140是单晶半导体膜。半导体膜140被卤素终端，优选地是，半导体膜140以1×10¹⁷atoms/cm³以上1×10²¹atoms/cm³以下的范围内的峰值浓度包含卤素。接合层114、在成份中包含硅和氮的绝缘膜106、第三在成份中包含硅和氧的绝缘膜107、半导体膜140及层间绝缘膜518等的结构与图16B相同。像素电极528的周围部被具有绝缘性的隔离壁膜536包围。在像素电极528上形成有至少具有发光层的包含有机化合物的层537。在包含有机化合物的层537上形成有对置电极530。使用密封树脂538填充像素部，并设置对置衬底529作为增强板。

本实施方式的EL显示装置将上述像素排列为矩阵状来构成显示屏。在此情况下，像素的晶体管的沟道部由作为单晶半导体的半导体膜140构成，从而具有各晶体管之间的特性不均匀性低、每个像素的发光亮度均匀的优点。因此，容易以利用电流来控制发光元件的亮度的方式驱动，并且不需要用来校正晶体管特性的不均匀的校正电路，从而可以减轻驱动电路的负担。再者，可以选择透光衬底作为支撑衬底120，因此可以构成从支撑衬底120一侧发射光的底部发射型EL显示装置。

如上所述，还可以在制造液晶显示装置或EL显示装置的母玻璃上形成单晶半导体膜，并使用该单晶半导体膜形成晶体管。关于由单晶半导体膜构成的晶体管，电流驱动能力等的所有工作特性都比非晶硅晶体管优良，可以减少晶体管的尺寸。由此，可以提高显示面板中的像素部的开口率。另外，由于在母玻璃和单晶半导体膜之间设置具有高阻挡效果的膜，所以可以提供可靠性高的显示装置。此外，由于可以形成图13及14所示的微处理器，所以可以在显示装置内提供计算机的功能。还可以制造能够非接触地进行数据收发的显示器。

通过使用根据本发明的半导体装置制造用衬底，可以构成各种各样的电器。作为电器，可以举出影像拍摄装置如摄像机或数字照相机、导航系统、音频再现装置(汽车音响、音响组件等)、计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、移动电话、便携式游戏机或电子书等)、具有记录媒质的图像再现装置(具体地说，能够再现记录媒质例如数字通用盘(DVD)等并且具有能够显示其图像的显示器的装置)等。

图18A示出移动电话的一个例子。本实施方式所示的移动电话301包括显示部302、操作开关303等。在显示部302中，可以使用图16A和16B所示的液晶显示装置、或图10A和10B及图17A和17B所示的EL显示装置。通过使用根据本实施方式的显示装置，可以构成具有高图像质量的显示部。还可将根据本发明的半导体装置适用于包括在移动电话301中的微处理器或存储器。

图18B示出数字播放器304作为音响装置的一个典型实例。图18B所示的数字播放器304包括显示部302、操作开关303、以及耳机305等。还可以使用头戴式耳机或无线耳机代替耳机305。在数字播放器304中，可以将本发明的半导体装置适用于存储音乐信息的存储部或使数字播放器304工作的微处理器。具有上述结构的数字播放器304可以实现小型轻量化。通过将图16A和16B所示的液晶显示装置、或图10A和10B及图17A和17B所示的EL显示装置适用于显示部302，即使屏幕尺寸为0.3英寸至2英寸左右也能够显示高清晰图像或文字信息。

图18C示出电子书306。该电子书306包括显示部302及操作开关303。另外，既可在其内部装有调制解调器，又可具有以无线方式输出/输入信息的结构。在电子书306中，可以将根据本发明的半导体装置适用于存储信息的存储部或使电子书306工作的微处理器。在存储部中，使用存储容量为20千兆字节(GB)以上200千兆字节以下的NOR型非易失性存储器，来可以存储并再现图像或音频(音乐)。通过将图16A和16B所示的液晶显示装置、或图10A和10B及图17A和17B所示的EL显示装置适用于显示部302，可以进行高图像质量的显示。

本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。

本说明书根据2007年6月20日对日本专利局提交的日本专利申请编号2007-162106而制作，所述申请内容包括在本说明书中。

Claims (22)

1.一种半导体衬底的制造方法，包括如下步骤：

在单晶半导体衬底上形成含有硅和氧的第一绝缘膜；

通过向所述单晶半导体衬底导入第一离子而在所述单晶半导体衬底中形成分离层；

在所述含有硅和氧的第一绝缘膜中导入第二离子，其中所述第二离子是卤素离子；

中间夹着接合层和含有硅和氮的第二绝缘膜地接合所述单晶半导体衬底和支撑衬底；

进行加热处理，以单晶半导体膜残留在所述支撑衬底上的方式分离所述单晶半导体衬底，并由此使所述单晶半导体膜中包含所述卤素；以及

在所述单晶半导体膜上进行化学机械抛光，

其中，在所述单晶半导体衬底中形成所述分离层之前形成所述第二绝缘膜。

2.根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中所述第一绝缘膜是热氧化膜。

3.根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中所述第一绝缘膜是氧化硅膜或氧氮化硅膜。

4.根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中所述第二绝缘膜是氮化硅膜或氮氧化硅膜。

5.根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中所述卤素为氟或氯。

6.根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中所述第二绝缘膜为氧化硅膜或具有硅氧烷键的膜。

7.根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中所述第二绝缘膜是氧化硅膜，并且所述氧化硅膜通过将有机硅烷或无机硅烷作为原料气体并使用化学气相沉积法而形成。

8.根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中所述支撑衬底为选自包括玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底、以及表面被绝缘膜覆盖的金属衬底的组中的一种。

9.根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中在所述支撑衬底上设置有阻挡膜。

10.根据权利要求1所述的半导体衬底的制造方法，其中所述单晶半导体衬底在成份中包含锗化硅。

11.一种半导体装置的制造方法，包括使用通过权利要求1所述的方法制造的半导体衬底形成晶体管的步骤。

12.一种半导体衬底的制造方法，包括如下步骤：

在单晶半导体衬底上形成含有硅和氧的第一绝缘膜；

通过向所述单晶半导体衬底导入第一离子而在所述单晶半导体衬底中形成分离层；

在所述含有硅和氧的第一绝缘膜中导入第二离子，其中所述第二离子是卤素离子；

中间夹着接合层和含有硅和氮的第二绝缘膜地接合所述单晶半导体衬底和支撑衬底；

进行加热处理，以单晶半导体膜残留在所述支撑衬底上的方式分离所述单晶半导体衬底，并由此使所述单晶半导体膜中包含所述卤素；以及

用激光束照射所述单晶半导体膜，

其中，在所述单晶半导体衬底中形成所述分离层之前形成所述第二绝缘膜。

13.根据权利要求12所述的半导体衬底的制造方法，其中所述第一绝缘膜是热氧化膜。

14.根据权利要求12所述的半导体衬底的制造方法，其中所述第一绝缘膜是氧化硅膜或氧氮化硅膜。

15.根据权利要求12所述的半导体衬底的制造方法，其中所述第二绝缘膜是氮化硅膜或氮氧化硅膜。

16.根据权利要求12所述的半导体衬底的制造方法，其中所述卤素为氟或氯。

17.根据权利要求12所述的半导体衬底的制造方法，其中所述第二绝缘膜为氧化硅膜或具有硅氧烷键的膜。

18.根据权利要求12所述的半导体衬底的制造方法，其中所述第二绝缘膜是氧化硅膜，并且所述氧化硅膜通过将有机硅烷或无机硅烷作为原料气体并使用化学气相沉积法而形成。

19.根据权利要求12所述的半导体衬底的制造方法，其中所述支撑衬底为选自包括玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底、蓝宝石衬底、以及表面被绝缘膜覆盖的金属衬底的组中的一种。

20.根据权利要求12所述的半导体衬底的制造方法，其中在所述支撑衬底上设置有阻挡膜。

21.根据权利要求12所述的半导体衬底的制造方法，其中所述单晶半导体衬底在成份中包含锗化硅。

22.一种半导体装置的制造方法，包括使用通过权利要求13所述的方法制造的半导体衬底形成晶体管的步骤。