JP2000012864A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

半導体装置の作製方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＯＩ技術で形成された単結晶シリコン薄膜
から応力に起因する準位や欠陥を除去するための方法を
提供する。 【解決手段】 まずＳｍａｒｔ−ＣｕｔやＥＬＴＲＡＮ
といった代表的な貼り合わせＳＯＩ技術を用いて単結晶
シリコン薄膜１０６を形成する。次に単結晶シリコン薄
膜１０６をパターニングして島状シリコン層１０８とし
た後、ハロゲン元素を含む酸化性雰囲気中で熱酸化処理
を行うことで、トラップ準位や欠陥の除去された島状シ
リコン層１０９を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本願発明は絶縁表面を有する
基板上に形成された単結晶シリコン薄膜を用いた薄膜ト
ランジスタ（以下、ＴＦＴと呼ぶ）の作製方法を提供す
るものであり、ＴＦＴで構成された半導体回路を含む半
導体装置の作製方法に関する。
【０００２】なお、本明細書中において半導体装置とは
半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指
し、液晶表示装置に代表される電気光学装置、ＴＦＴを
集積化した半導体回路、またその様な電気光学装置や半
導体回路を部品として含む電子機器をもその範疇に含む
ものとする。
【０００３】
【従来の技術】近年、ＶＬＳＩ技術が飛躍的な進歩を遂
げる中で低消費電力を実現するＳＯＩ（Silicon on Ins
ulator）構造が注目されている。この技術は従来バルク
単結晶シリコンで形成されていたＦＥＴの活性領域（チ
ャネル形成領域）を、単結晶シリコン薄膜とする技術で
ある。
【０００４】ＳＯＩ基板では単結晶シリコン上に酸化シ
リコンでなる埋め込み酸化膜が存在し、その上に単結晶
シリコン薄膜が形成される。この様なＳＯＩ基板の作製
方法は様々な方法が知られているが、最近では貼り合わ
せＳＯＩ基板が注目されている。貼り合わせＳＯＩ基板
とは、その名の通り２枚のシリコン基板を貼り合わせる
ことでＳＯＩ構造を実現するものである。この技術は将
来的にはガラス基板などの上にも単結晶シリコン薄膜を
形成できる可能性がある。
【０００５】その貼り合わせＳＯＩ基板の中でも最近特
に注目されているのがSmart-Cut（SOITEC社の登録商
標）と呼ばれる技術である。Smart-Cut法は１９９６年
にフランスのSOITEC社で開発された技術であり、水素脆
化を利用した貼り合わせＳＯＩ基板の作製方法である。
Smart-Cut法の詳細な技術に関しては、「工業調査会,電
子材料８月号,pp.83〜87,1997」に詳しい。
【０００６】また、他の方法としてＥＬＴＲＡＮ（キャ
ノンの登録商標）と呼ばれる技術が知られている。この
技術は多孔質シリコン層の選択性エッチングを利用した
ＳＯＩ基板の作製方法である。ＥＬＴＲＡＮ法の詳細な
技術に関しては、「T.Yonehara,K.Sakaguchi and T.Ham
aguchi:Appl.Phys.Lett.43[3],253（1983）」に詳し
い。
【０００７】どちらの方法を用いても基板上に所望の厚
さの単結晶シリコン薄膜を形成することが可能である。
しかしながら、両方法ともに２枚の基板を貼り合わせる
工程において高温の熱処理を行うため、形成された単結
晶シリコン薄膜には強い応力が発生し、残存してしまう
といった問題がある。
【０００８】この時の応力が単結晶シリコン薄膜で形成
されたＴＦＴの活性層に残ってしまうと、キャリアのト
ラップ準位として働いたり、ＴＦＴ特性の経時変化を招
く要因ともなりうる。この問題点は、Smart-Cut法やＥ
ＬＴＲＡＮ法を用いる上で非常に重要な問題点であり、
根本的な解決が要求されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本願発明は上記問題点
を解決するための手段を提供するものであり、Smart-Cu
t法やＥＬＴＲＡＮ法で形成された単結晶シリコン薄膜
から応力に起因する準位や欠陥を除去するための方法を
提供することを課題とする。
【００１０】そして、その様な単結晶シリコン薄膜を用
いたＴＦＴの動作性能の向上、延いてはＴＦＴを用いた
半導体回路や電気光学装置の動作性能の向上や信頼性の
向上を課題とする。さらに、その様な半導体回路や電気
光学装置を搭載した電子機器の動作性能の向上や信頼性
の向上を課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の構成は、主表面上に酸化シリコン膜を有する第１単結
晶シリコン基板に対して主表面側から水素を添加し、水
素添加層を形成する第１工程と、前記第１単結晶シリコ
ン基板と支持体となる第２基板とを前記酸化シリコン膜
を介して貼り合わせる第２工程と、第１熱処理により前
記第１単結晶シリコン基板を分断する第３工程と、前記
第３工程によって前記第２基板の上に残存した単結晶シ
リコン薄膜に対して第２熱処理を行う第４工程と、前記
単結晶シリコン薄膜の主表面を平坦化する第５工程と、
前記単結晶シリコン薄膜をパターニングして島状シリコ
ン層を形成する第６工程と、前記島状シリコン層に対し
て熱酸化処理を行う第７工程と、を有することを特徴と
する。
【００１２】また、他の発明の構成は、主表面上に酸化
シリコン膜を有する第１単結晶シリコン基板に対して主
表面側から水素を添加し、水素添加層を形成する第１工
程と、前記第１単結晶シリコン基板と支持体となる第２
基板とを前記酸化シリコン膜を介して貼り合わせる第２
工程と、第１熱処理により前記第１単結晶シリコン基板
を分断する第３工程と、前記第３工程によって前記第２
基板の上に残存した単結晶シリコン薄膜の主表面を平坦
化する第４工程と、前記単結晶シリコン薄膜をパターニ
ングして島状シリコン層を形成する第５工程と、前記島
状シリコン層に対して熱酸化処理を行う第６工程と、を
有することを特徴とする。
【００１３】また、他の発明の構成は、第１単結晶シリ
コン基板を陽極酸化することにより多孔質シリコン層を
形成する第１工程と、前記多孔質シリコン層上に単結晶
シリコン薄膜をエピタキシャル成長させる第２工程と、
前記単結晶シリコン薄膜上に酸化シリコン膜を形成する
第３工程と、前記第１単結晶シリコン基板と支持体とな
る第２基板とを前記酸化シリコン膜を介して貼り合わせ
る第４工程と、前記第１単結晶シリコン基板及び前記第
２基板に対して第１熱処理を行う第５工程と、前記第１
単結晶シリコン基板を前記多孔質シリコン層が露呈する
まで研磨する第６工程と、前記多孔質シリコン層を除去
し、前記単結晶シリコン薄膜を露呈させる第７工程と、
前記単結晶シリコン薄膜をパターニングして島状シリコ
ン層を形成する第８工程と、前記島状シリコン層に対し
て熱酸化処理を行う第９工程と、を有することを特徴と
する。
【００１４】また、他の発明の構成は、第１単結晶シリ
コン基板を陽極酸化することにより多孔質シリコン層を
形成する第１工程と、前記多孔質シリコン層上に単結晶
シリコン薄膜をエピタキシャル成長させる第２工程と、
前記単結晶シリコン薄膜上に酸化シリコン膜を形成する
第３工程と、前記第１単結晶シリコン基板と支持体とな
る第２基板とを前記酸化シリコン膜を介して貼り合わせ
る第４工程と、前記第１単結晶シリコン基板を前記多孔
質シリコン層が露呈するまで研磨する第５工程と、前記
多孔質シリコン層を除去し、前記単結晶シリコン薄膜を
露呈させる第６工程と、前記単結晶シリコン薄膜をパタ
ーニングして島状シリコン層を形成する第７工程と、前
記島状シリコン層に対して熱酸化処理を行う第８工程
と、を有することを特徴とする。
【００１５】なお、前記熱酸化処理は１０５０〜１１５
０℃（代表的には１１００℃）の温度で行われる。１１
００℃付近を超えるとSi-O-Si結合の応力緩和が起こり
貼り合わせ界面が安定化する。
【００１６】また、上記構成において、前記熱酸化処理
はハロゲン元素を含む酸化性雰囲気中で行われることが
好ましい。ハロゲン元素を含む酸化性雰囲気としては酸
素と塩化水素（ＨＣｌ）の混合ガスや酸素と三フッ化窒
素（ＮＦ3）の混合ガスなどを用いると良い。
【００１７】勿論、他の方法としてドライＯ2酸化、ウ
ェットＯ2酸化、スチーム（水蒸気）酸化、パイロジェ
ニック酸化（水素燃焼酸化）、酸素分圧酸化などを用い
ることも可能である。
【００１８】以上の様な構成からなる本願発明である
が、最も重要な要旨は、Smart-Cut法やＥＬＴＲＡＮ法
を用いて形成した単結晶シリコン薄膜でなる島状シリコ
ン層に対して高い温度での熱処理工程を施すことにあ
る。こうすることによって単結晶シリコン層中の応力が
緩和され、ＴＦＴの活性層中から応力歪みに起因するト
ラップ準位や欠陥を除去することができる。
【００１９】従って、最終的な活性層の結晶性を元の単
結晶の状態にほぼ回復させ、ＴＦＴの動作性能及び信頼
性を向上させることが可能となり、ＴＦＴで半導体回路
を構成する全ての半導体装置の動作性能及び信頼性を向
上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本願発明の実施の形態について、
以下に記載する実施例でもって詳細な説明を行うことと
する。
【００２１】
【実施例】（実施例１）本願発明の構成について、図
１、図２を用いて説明する。まず、単結晶シリコン基板
１０１を用意する。次いで熱酸化処理を行い、その主表
面（素子形成面）に酸化シリコン膜１０２を形成する。
膜厚は実施者が適宜決定すれば良いが、0.05〜0.5μmと
すれば良い。この酸化シリコン膜１０２は後にＳＯＩ基
板の埋め込み酸化膜として機能する。（図１（Ａ））
【００２２】次に、単結晶シリコン基板１０１の主表面
側から酸化シリコン膜１０２を通して水素を添加する。
この場合、水素イオンの形でイオンインプランテーショ
ン法を用いて水素添加を行えば良い。勿論、水素の添加
工程を他の手段で行うことも可能である。こうして水素
添加層１０３が形成される。本実施例では水素イオンを
１×１０16〜１×１０17atoms/cm2のドーズ量で添加す
る。（図１（Ｂ））
【００２３】なお、水素添加層１０３が形成される深さ
は後に単結晶シリコン薄膜の膜厚を決定するため、精密
な制御が必要である。本実施例では単結晶シリコン基板
１０１の主表面と水素添加層１０３との間に５０nm厚の
単結晶シリコン層が残る様に水素添加プロファイルの深
さ方向の制御を行っている。
【００２４】次に、単結晶シリコン基板１０１と絶縁表
面を有する基板（第２基板）とを貼り合わせる。第２基
板としては、表面に薄い酸化シリコン膜を設けた基板が
代表的に用いられる。基板はシリコン基板、石英基板、
セラミックス基板、結晶化ガラス基板など、耐熱性の高
い基板が用いられる。本実施例では薄い酸化シリコン膜
１０４を設けたシリコン基板１０５を用いる。（図１
（Ｃ））
【００２５】この時、貼り合わせ界面は親水性の高い酸
化シリコン膜同士となるので、両表面に含まれた水分の
反応により水素結合で接着される。
【００２６】次に、４００〜６００℃（典型的には５０
０℃）の熱処理（第１熱処理）を行う。この熱処理によ
り水素添加層１０３では微小空乏の体積変化が起こり、
水素添加層１０３に沿って破断面が発生する。これによ
り第１単結晶シリコン基板１０１は分断され、第２基板
の上には酸化シリコン膜１０２と単結晶シリコン薄膜１
０６が残される。（図２（Ａ））
【００２７】次に、第２熱処理工程として１０５０〜１
１５０℃の温度範囲でファーネスアニール工程を行う。
この工程では貼り合わせ界面において、Si-O-Si結合の
応力緩和が起こり、貼り合わせ界面が安定化する。即
ち、単結晶シリコン薄膜１０６を第２基板１０４上に完
全に接着させるための工程となる。本実施例ではこの工
程を１１００℃２時間で行う。
【００２８】こうして貼り合わせ界面が安定化すること
で埋め込み酸化膜１０７が画定する。なお、図２（Ｂ）
において埋め込み酸化膜１０７中の点線は、貼り合わせ
界面を示しており、界面が強固に接着されたことを意味
している。
【００２９】次に、単結晶シリコン薄膜１０６の表面を
研磨工程によって平坦化する。研磨工程は公知のあらゆ
る手段を用いることができるが、ＣＭＰ（ケミカルメカ
ニカルポリッシング）と呼ばれる研磨技術を用いれば良
い。
【００３０】次に、単結晶シリコン薄膜１０６をパター
ニングして、後にＴＦＴの活性層となる島状シリコン層
１０８を形成する。（図２（Ｃ））
【００３１】ここまでの工程は通常のSmart-Cut法と同
じである。本願発明の重要な構成は、この後に続く熱酸
化工程である。
【００３２】次に、複数の島状シリコン層１０８に対し
て熱酸化処理を行う。この熱酸化処理により島状シリコ
ン層１０８の内部に存在していたトラップ準位や欠陥が
消滅し、結晶性の回復した島状シリコン層１０９が形成
される。なお、１１０で示されるのは熱酸化処理によっ
て形成された酸化シリコン膜である。この酸化シリコン
膜１１０はＴＦＴのゲート絶縁膜として活用しても良
い。
【００３３】この熱酸化処理は酸化性雰囲気であれば良
いが、好ましくはハロゲン元素を含む酸化性雰囲気で行
うと良い。本実施例では三フッ化窒素（ＮＦ3）を含む
酸素雰囲気で、８００℃２時間の熱酸化処理を行う。
【００３４】この工程の目的は、島状シリコン層１０８
の内部に残存する応力を緩和することにある。その点に
ついて説明する。
【００３５】図２（Ｂ）の工程で高い温度での熱処理を
加える際、単結晶シリコン薄膜１０６には強い応力がか
かり、その結果、薄膜内部には応力に起因するトラップ
準位や欠陥が発生する。このトラップ準位や欠陥はパタ
ーニングして活性層となった後でも残存してしまう。こ
の様なトラップ準位は言うまでもなくキャリア（電子又
は正孔）の移動を妨げる原因となり、ＴＦＴ特性を著し
く低下させてしまう。
【００３６】しかしながら、本願発明の構成では図２
（Ｄ）の熱酸化工程を行うことにより島状シリコン層内
部のトラップ準位や欠陥が消滅するのでＴＦＴ特性の大
幅な向上及び信頼性の向上を実現することができる。
【００３７】（実施例２）本実施例は実施例１の作製工
程の順序を変えた場合の例である。途中までは実施例１
と同様であるので説明は省略する。
【００３８】まず、実施例１と同様の手順で図２（Ａ）
の基板分断工程までを終了させる。次に、第２基板上に
残存した単結晶シリコン薄膜をＣＭＰ等の手段により研
磨して平坦化したら、パターニング工程を行って島状シ
リコン層を形成する。
【００３９】そして、島状シリコン層を形成したら、そ
の状態で熱酸化処理を行う。即ち、貼り合わせ界面の安
定化と島状シリコン層内のトラップ準位や欠陥の低減と
を同一の熱処理（温度範囲は１０５０〜１１５０℃）で
一度に行ってしまうことが本実施例の特徴となる。
【００４０】この様に、実施例１では、貼り合わせ界面
の安定化のための第２熱処理工程と、トラップ準位や欠
陥の低減のための熱酸化工程とを分けて行っていたが、
本実施例によれば両工程を兼ねることで工程数を削減す
ることができる。
【００４１】（実施例３）実施例１及び実施例２ではSm
art-Cut法により形成した単結晶シリコン薄膜中からト
ラップ準位や欠陥を低減する例を示したが、本願発明は
他の貼り合わせＳＯＩ技術で形成された単結晶シリコン
薄膜に対しても有効である。
【００４２】本実施例では、貼り合わせＳＯＩ技術の一
つであるＥＬＴＲＡＮ法で形成された単結晶シリコン薄
膜に対して本願発明を適用した場合の例について図３、
図４を用いて説明する。
【００４３】まず、単結晶シリコン基板３０１を用意
し、その主表面を陽極酸化することにより多孔質シリコ
ン層３０２を形成する。陽極酸化工程はフッ酸とエタノ
ールの混合溶液中で行えば良い。ＥＬＴＲＡＮ法自体が
公知であるので詳細な説明はここでは省略する。
【００４４】そして、その多孔質シリコン層３０２上に
エピタキシャル成長により１００nm厚の単結晶シリコン
薄膜３０３を形成する。（図３（Ａ））
【００４５】単結晶シリコン薄膜３０３を形成したら、
熱酸化工程を行って単結晶シリコン薄膜上に１００nm厚
の酸化シリコン膜３０４を形成する。この酸化シリコン
膜３０４は後にＳＯＩ基板の埋め込み酸化膜として機能
する。また、この熱酸化工程により単結晶シリコン薄膜
３０５の膜厚は５０nmとなる。（図３（Ｂ））
【００４６】次に、表面に薄い酸化シリコン膜３０６を
形成したセラミックス基板（第２基板）３０７と、前述
の単結晶シリコン基板３０１とを貼り合わせる。（図３
（Ｃ））
【００４７】貼り合わせが終了したら、次に１０５０〜
１１５０℃の温度で熱処理工程を行い、酸化シリコン同
士でなる貼り合わせ界面の安定化を行う。本実施例では
この熱処理工程を１１００℃２時間で行う。なお、実施
例１でも説明した様に、点線で示しているのは完全に接
着された貼り合わせ界面である。（図３（Ｄ））
【００４８】次に、ＣＭＰ等の機械的な研磨により単結
晶シリコン基板３０１を裏面側から研磨し、多孔質シリ
コン層３０２が露呈したところで研磨を終了する。こう
して図４（Ａ）の状態を得る。
【００４９】次に、多孔質シリコン層３０２をウェット
エッチングして選択的に除去する。用いるエッチャント
はフッ酸水溶液と過酸化水素水溶液との混合溶液が良
い。４９％ＨＦと３０％Ｈ2Ｏ2を１：５で混合した溶液
は、単結晶シリコン層と多孔質シリコン層との間で１０
万倍以上の選択比を持つことが報告されている。
【００５０】こうして図４（Ｂ）の状態が得られる。こ
の状態ではセラミックス基板３０７上に埋め込み酸化膜
３０８（厳密には酸化シリコン膜３０４及び３０６との
積層膜）が設けられ、その上に単結晶シリコン薄膜３０
５が形成された状態を得る。
【００５１】次に、単結晶シリコン薄膜３０５に対して
パターニングを施し、島状シリコン層３０９を形成す
る。勿論、この島状シリコン層は基本的にＴＦＴの活性
層として利用することになる。（図４（Ｃ））
【００５２】ここまで説明した数値条件等は本実施例に
限定されるものではなく、公知のＥＬＴＲＡＮ法の技術
をそのまま利用することができる。
【００５３】島状シリコン層３０９を形成したら、本願
発明の特徴である熱酸化工程を行う。本実施例では酸素
雰囲気中に塩化水素ガスを混合した状態で、９５０℃３
０分の熱酸化処理を行う。勿論、塩化水素以外に三フッ
化窒素等、他のハロゲン系ガスを混合しても良い。ま
た、ドライ酸素、ウェット酸素等、公知の熱酸化雰囲気
であっても構わない。（図４（Ｄ））
【００５４】こうして島状シリコン層３０９内のトラッ
プ準位や欠陥が消滅し、内部にキャリアの移動を妨げる
要因のない単結晶シリコン層からなる島状シリコン層３
１０を形成することができる。また、この時形成される
酸化シリコン膜３１１はそのままＴＦＴのゲート絶縁膜
として用いることもできる。
【００５５】以上の様にして、欠陥等のない島状シリコ
ン層を形成し、それを活性層とするＴＦＴを作製するこ
とでＴＦＴの動作性能及び信頼性を大幅に向上すること
ができる。そして、それに伴いＴＦＴを用いた半導体回
路、電気光学装置、さらには電子機器の動作性能及び信
頼性をも向上することができる。
【００５６】（実施例４）本実施例は実施例３の作製工
程の順序を変えた場合の例である。途中までは実施例３
と同様であるので説明は省略する。
【００５７】まず、実施例３と同様の手順で図３（Ｃ）
の貼り合わせ工程までを終了させる。次に、図３（Ｄ）
の熱処理工程を行わずにそのまま図４（Ａ）に示した研
磨工程に進む。そして、図４（Ｃ）のパターニング工程
まで終了させる。
【００５８】そして、島状シリコン層を形成したら、そ
の状態で熱酸化処理を行う。即ち、貼り合わせ界面の安
定化と島状シリコン層内のトラップ準位や欠陥の低減と
を同一の熱処理（温度範囲は１０５０〜１１５０℃）で
一度に行ってしまうことが本実施例の特徴となる。
【００５９】この様に、実施例３では、貼り合わせ界面
の安定化のための熱処理工程と、トラップ準位や欠陥の
低減のための熱酸化工程とを分けて行っていたが、本実
施例によれば両工程を兼ねることで工程数を削減するこ
とができる。
【００６０】（実施例５）本実施例では、実施例１乃至
実施例４の構成を用いて形成された島状シリコン層を用
いてＴＦＴを作製する場合について図５を用いて説明す
る。
【００６１】まず、実施例１乃至実施例４のいずれかの
作製工程に従って島状シリコン層５０１を形成する。な
お、本実施例では島状シリコン層５０１中のトラップ準
位や欠陥を除去するための熱酸化工程と同時にゲート絶
縁膜（酸化シリコン膜）５０２を形成する。そしてゲー
ト絶縁膜５０２上にｎ型ポリシリコン膜でなるゲート電
極５０３を形成する。（図５（Ａ））
【００６２】次に、ゲート電極５０３をマスクとして自
己整合的にｎ型またはｐ型を付与する不純物を添加す
る。本実施例ではｎ型ＴＦＴを作製する例とし、不純物
としてリンを添加する。勿論、ｐ型ＴＦＴを形成するな
らばボロンを添加すれば良い。この工程により不純物領
域５０４を形成する。（図５（Ｂ））
【００６３】また、ゲート電極直下のシリコン層中に逆
導電型不純物（例えばｎ型ＴＦＴに対してはボロン）を
添加してＴＦＴのしきい値電圧を制御することも有効で
ある。この不純物はゲート電極上からスルードープによ
って添加しても良いし、ゲート電極形成前に予め添加し
ておいても良い。
【００６４】こうして図５（Ｂ）の状態が得られたら、
次に酸化シリコン膜でなるサイドウォール（サイドスペ
ーサー）５０５を形成する。サイドウォール５０５は公
知の異方性エッチング技術を用いることで形成できる。
【００６５】サイドウォール５０５を形成した後、再び
リンの添加工程を行い、前述の不純物領域５０４よりも
濃度の高い不純物領域を形成する。この二度に渡る不純
物添加工程を経て、ソース領域５０６、ドレイン領域５
０７、ＬＤＤ領域５０８、チャネル形成領域５０９が画
定する。（図５（Ｃ））
【００６６】次に、熱アニール工程を行い、前工程で添
加した不純物の活性化と、添加時のダメージによるシリ
コン層の損傷の回復とを行う。この熱アニール工程はフ
ァーネスアニール、レーザーアニール、ランプアニール
のいずれかの手段を単独又は併用して行えば良い。
【００６７】次に、図５（Ｃ）の状態で全面をコバルト
膜（図示せず）で覆い、熱アニール処理を行ってコバル
トシリサイド層５１０を形成する。コバルト以外にもチ
タン、タングステン等の金属膜を用いることもできる。
この工程は公知のサリサイド技術であるので詳細な説明
は省略する。
【００６８】次に、樹脂材料でなる層間絶縁膜５１１を
１μmの厚さに形成する。層間絶縁膜５１１としては、
他にも酸化シリコン膜、窒化シリコン膜又は酸化窒化シ
リコン膜を用いても良いし、これらの絶縁膜を積層して
も良い。
【００６９】次に、層間絶縁膜５１１にコンタクトホー
ルを形成してアルミニウムを主成分とする材料でなるソ
ース配線５１２及びドレイン配線５１３を形成する。最
後に素子全体に対して水素雰囲気中で３５０℃２時間の
ファーネスアニールを行い、水素化を完了する。
【００７０】こうして、図５（Ｄ）に示す様なＴＦＴが
得られる。なお、本実施例で説明した構造は一例であっ
て本願発明を適用しうるＴＦＴ構造はこれに限定されな
い。従って、公知のあらゆるトップゲート構造のＴＦＴ
に対して適用可能である。
【００７１】さらに、図５（Ｄ）の構造においてドレイ
ン配線５１３と電気的に接続する画素電極（図示せず）
を公知の手段で形成すればアクティブマトリクス型表示
装置の画素スイッチング素子を形成することも容易であ
る。
【００７２】即ち、本願発明は液晶表示装置やＥＬ（エ
レクトロルミネッセンス）表示装置などの電気光学装置
の作製方法としても非常に有効な技術である。
【００７３】この様に、本願発明はあらゆる構造のＴＦ
Ｔに対して適用可能であり、本願発明を利用して様々な
半導体回路を構築することができる。即ち、本願発明は
ＴＦＴでもって形成された半導体回路を含むあらゆる半
導体装置に対して適用できると言える。
【００７４】（実施例６）本実施例では、実施例５の作
製工程に従って形成されたＴＦＴでもって半導体回路を
構成した液晶表示装置の例を図６に示す。画素ＴＦＴ
（画素スイッチング素子）の作製方法やセル組工程は公
知の手段を用いれば良いので詳細な説明は省略する。
【００７５】図６において１１は絶縁表面を有する基
板、１２は画素マトリクス回路、１３はソースドライバ
ー回路、１４はゲイトドライバー回路、１５は対向基
板、１６はＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキッ
ト）、１７は信号処理回路である。
【００７６】信号処理回路１７としては、Ｄ／Ａコンバ
ータ、γ補正回路、信号分割回路などの従来ＩＣで代用
していた様な処理を行う回路を形成することができる。
勿論、ガラス基板上にＩＣチップを設けて、ＩＣチップ
上で信号処理を行うことも可能である。
【００７７】さらに、本実施例では液晶表示装置を例に
挙げて説明しているが、アクティブマトリクス型の表示
装置であればＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装
置やＥＣ（エレクトロクロミックス）表示装置に本願発
明を適用することも可能であることは言うまでもない。
【００７８】なお、本実施例に示した液晶表示装置を作
製するにあたって、実施例１乃至実施例４のいずれの構
成を採用しても構わない。
【００７９】（実施例７）本願発明は従来のＩＣ技術全
般に適用することが可能である。即ち、現在市場に流通
している全ての半導体回路に適用できる。例えば、ワン
チップ上に集積化されたＲＩＳＣプロセッサ、ＡＳＩＣ
プロセッサ等のマイクロプロセッサに適用しても良い
し、Ｄ／Ａコンバータ等の信号処理回路から携帯機器
（携帯電話、ＰＨＳ、モバイルコンピュータ）用の高周
波回路に適用しても良い。
【００８０】図７に示すのは、マイクロプロセッサの一
例である。マイクロプロセッサは典型的にはＣＰＵコア
２１、ＲＡＭ２２、クロックコントローラ２３、キャッ
シュメモリー２４、キャッシュコントローラ２５、シリ
アルインターフェース２６、Ｉ／Ｏポート２７等から構
成される。
【００８１】勿論、図７に示すマイクロプロセッサは簡
略化した一例であり、実際のマイクロプロセッサはその
用途によって多種多様な回路設計が行われる。
【００８２】しかし、どの様な機能を有するマイクロプ
ロセッサであっても中枢として機能するのはＩＣ（Inte
grated Circuit）２８である。ＩＣ２８は半導体チップ
２９上に形成された集積化回路をセラミック等で保護し
た機能回路である。
【００８３】そして、その半導体チップ２９上に形成さ
れた集積化回路を構成するのが本願発明の構造を有する
Ｎチャネル型ＴＦＴ３０、Ｐチャネル型ＴＦＴ３１であ
る。なお、基本的な回路はＣＭＯＳ回路を最小単位とし
て構成することで消費電力を抑えることができる。
【００８４】また、本実施例に示したマイクロプロセッ
サは様々な電子機器に搭載されて中枢回路として機能す
る。代表的な電子機器としてはパーソナルコンピュー
タ、携帯型情報端末機器、その他あらゆる家電製品が挙
げられる。また、車両（自動車や電車等）の制御用コン
ピュータなども挙げられる。
【００８５】（実施例８）本願発明の電気光学装置は、
様々な電子機器のディスプレイとして利用される。その
様な電子機器としては、ビデオカメラ、スチルカメラ、
プロジェクター、プロジェクションＴＶ、ヘッドマウン
トディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコン
ピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯
電話等）など
【００８６】図８（Ａ）は携帯電話であり、本体２００
１、音声出力部２００２、音声入力部２００３、表示装
置２００４、操作スイッチ２００５、アンテナ２００６
で構成される。本願発明を音声出力部２００２、音声入
力部２００３、表示装置２００４やその他の信号制御回
路に適用することができる。
【００８７】図８（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２
１０１、表示装置２１０２、音声入力部２１０３、操作
スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０
６で構成される。本願発明を表示装置２１０２、音声入
力部２１０３やその他の信号制
【００８８】図８（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モー
ビルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２
２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示
装置２２０５で構成される。本願発明は表示装置２２０
５やその他の信号制御回路に適用できる。
【００８９】図８（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイ
であり、本体２３０１、表示装置２３０２、バンド部２
３０３で構成される。本発明は表示装置２３０２やその
他の信号制御回路に適用することができる。
【００９０】図８（Ｅ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２４０１、光源２４０２、表示装置２４０３、
偏光ビームスプリッタ２４０４、リフレクター２４０
５、２４０６、スクリーン２４０７で構成される。本発
明は表示装置２４０３やその他の信号制御回路に適用す
ることができる。
【００９１】図８（Ｆ）はフロント型プロジェクターで
あり、本体２５０１、光源２５０２、表示装置２５０
３、光学系２５０４、スクリーン２５０５で構成され
る。本発明は表示装置２５０３やその他の信号制御回路
に適用することができる。
【００９２】以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて
広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能で
ある。
【００９３】
【発明の効果】Smart-Cut法やＥＬＴＲＡＮ法に代表さ
れる貼り合わせＳＯＩ技術で単結晶シリコン薄膜を形成
するにあたって、形成されたシリコン層内部の結晶性を
ほぼ完全な単結晶に回復することができる。即ち、ＴＦ
Ｔの活性層としてトラップ準位や欠陥の殆どない単結晶
シリコン薄膜を用いることが可能となる。
【００９４】従って、基板上に形成された複数のＴＦＴ
の動作性能及び信頼性を大幅に向上させることが可能と
なる。また、それに伴い複数のＴＦＴで回路を構成した
半導体回路、電気光学装置、さらには半導体回路や電気
光学装置を搭載した電子機器の動作性能及び信頼性の向
上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 島状シリコン層の形成工程を示す
図。
【図２】 島状シリコン層の形成工程を示す
図。
【図３】 島状シリコン層の形成工程を示す
図。
【図４】 島状シリコン層の形成工程を示す
図。
【図５】 ＴＦＴの作製工程を示す図。
【図６】 半導体回路の構成を示す図。
【図７】 半導体回路の構成を示す図。
【図８】 電子機器の構成を示す図。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】主表面上に酸化シリコン膜を有する第１単
    結晶シリコン基板に対して主表面側から水素を添加し、
    水素添加層を形成する第１工程と、前記第１単結晶シリ
    コン基板と支持体となる第２基板とを前記酸化シリコン
    膜を介して貼り合わせる第２工程と、第１熱処理により
    前記第１単結晶シリコン基板を分断する第３工程と、前
    記第３工程によって前記第２基板の上に残存した単結晶
    シリコン薄膜に対して第２熱処理を行う第４工程と、前
    記単結晶シリコン薄膜の主表面を平坦化する第５工程
    と、前記単結晶シリコン薄膜をパターニングして島状シ
    リコン層を形成する第６工程と、前記島状シリコン層に
    対して熱酸化処理を行う第７工程と、を有することを特
    徴とする半導体装置の作製方法。
  2. 【請求項２】主表面上に酸化シリコン膜を有する第１単
    結晶シリコン基板に対して主表面側から水素を添加し、
    水素添加層を形成する第１工程と、前記第１単結晶シリ
    コン基板と支持体となる第２基板とを前記酸化シリコン
    膜を介して貼り合わせる第２工程と、第１熱処理により
    前記第１単結晶シリコン基板を分断する第３工程と、前
    記第３工程によって前記第２基板の上に残存した単結晶
    シリコン薄膜の主表面を平坦化する第４工程と、前記単
    結晶シリコン薄膜をパターニングして島状シリコン層を
    形成する第５工程と、前記島状シリコン層に対して熱酸
    化処理を行う第６工程と、を有することを特徴とする半
    導体装置の作製方法。
  3. 【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記熱酸
    化処理は１０５０〜１１５０℃の温度で行われることを
    特徴とする半導体装置の作製方法。
  4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３において、前記熱酸
    化処理はハロゲン元素を含む酸化性雰囲気中で行われる
    ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
  5. 【請求項５】第１単結晶シリコン基板を陽極酸化するこ
    とにより多孔質シリコン層を形成する第１工程と、前記
    多孔質シリコン層上に単結晶シリコン薄膜をエピタキシ
    ャル成長させる第２工程と、前記単結晶シリコン薄膜上
    に酸化シリコン膜を形成する第３工程と、前記第１単結
    晶シリコン基板と支持体となる第２基板とを前記酸化シ
    リコン膜を介して貼り合わせる第４工程と、前記第１単
    結晶シリコン基板及び前記第２基板に対して第１熱処理
    を行う第５工程と、前記第１単結晶シリコン基板を前記
    多孔質シリコン層が露呈するまで研磨する第６工程と、
    前記多孔質シリコン層を除去し、前記単結晶シリコン薄
    膜を露呈させる第７工程と、前記単結晶シリコン薄膜を
    パターニングして島状シリコン層を形成する第８工程
    と、前記島状シリコン層に対して熱酸化処理を行う第９
    工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方
    法。
  6. 【請求項６】第１単結晶シリコン基板を陽極酸化するこ
    とにより多孔質シリコン層を形成する第１工程と、前記
    多孔質シリコン層上に単結晶シリコン薄膜をエピタキシ
    ャル成長させる第２工程と、前記単結晶シリコン薄膜上
    に酸化シリコン膜を形成する第３工程と、前記第１単結
    晶シリコン基板と支持体となる第２基板とを前記酸化シ
    リコン膜を介して貼り合わせる第４工程と、前記第１単
    結晶シリコン基板を前記多孔質シリコン層が露呈するま
    で研磨する第５工程と、前記多孔質シリコン層を除去
    し、前記単結晶シリコン薄膜を露呈させる第６工程と、
    前記単結晶シリコン薄膜をパターニングして島状シリコ
    ン層を形成する第７工程と、前記島状シリコン層に対し
    て熱酸化処理を行う第８工程と、を有することを特徴と
    する半導体装置の作製方法。
  7. 【請求項７】請求項５又は請求項６において、前記熱酸
    化処理は１０５０〜１１５０℃の温度で行われることを
    特徴とする半導体装置の作製方法。
  8. 【請求項８】請求項５乃至請求項７において、前記熱酸
    化処理はハロゲン元素を含む酸化性雰囲気中で行われる
    ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
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