JP2007013128A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2007013128A
JP2007013128A JP2006151079A JP2006151079A JP2007013128A JP 2007013128 A JP2007013128 A JP 2007013128A JP 2006151079 A JP2006151079 A JP 2006151079A JP 2006151079 A JP2006151079 A JP 2006151079A JP 2007013128 A JP2007013128 A JP 2007013128A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
metal
forming
layer
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006151079A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5057703B2 (en
JP2007013128A5 (en
Inventor
Tomoko Tamura
友子 田村
Ko Ogita
香 荻田
Koji Oriki
浩二 大力
Junya Maruyama
純矢 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2006151079A priority Critical patent/JP5057703B2/en
Publication of JP2007013128A publication Critical patent/JP2007013128A/en
Publication of JP2007013128A5 publication Critical patent/JP2007013128A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5057703B2 publication Critical patent/JP5057703B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device by separating a device formation layer which has a thin-film transistor, etc. formed on a substrate from the substrate, which is a low-cost and highly reliable semiconductor manufacturing method. <P>SOLUTION: A metal film is formed on a substrate, plasma treatment is performed on the metal film in a atmosphere of a dinitrogen monoxide to form a metal-oxide film on the surface of the metal film, a primary insulating film is continuously formed on the metal-oxide without being exposed to air, a device formation layer is formed on the primary insulating film, and the device formation layer is separated from the substrate to manufacture a semiconductor device. By forming a film continuously without exposing the metal-oxide film and the primary insulating film to air, it is possible to prevent contaminants such as dust and dirt from mixing into the interface between the metal-oxide film and the primary insulating film. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の作製方法に関し、特に支持基板と素子形成層との間に設けられた剥離層を利用して、支持基板から素子形成層の剥離を行うことにより半導体装置を作製する方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, a method for manufacturing a semiconductor device by peeling an element formation layer from a support substrate using a release layer provided between a support substrate and an element formation layer. About.

近年、有価証券や商品の管理など、自動認識が必要なあらゆる分野を対象に、非接触でデータの授受が行えるRFID(Radio Frequency Identification)搭載カードや、RFID搭載タグの必要性が高まっている。RFIDを搭載したカードは、カード内部のループアンテナを介して外部の機器と非接触でデータの読み書きをするようになされる。また、RFIDを搭載したカードは、磁気記録方式によりデータを記録する磁気カードに比べて記憶容量が大きく、セキュリティ性に優れているため、最近では様々な分野への利用できる形態が提案されている。   In recent years, there is an increasing need for RFID (Radio Frequency Identification) mounted cards and RFID mounted tags that can exchange data in a non-contact manner for all fields that require automatic recognition, such as management of securities and products. A card equipped with an RFID reads and writes data without contact with an external device via a loop antenna inside the card. In addition, since a card equipped with RFID has a larger storage capacity and superior security compared to a magnetic card that records data by a magnetic recording method, a form that can be used in various fields has recently been proposed. .

一般的に、RFIDはアンテナとICチップとから構成され、ICチップはシリコンウェハ上に設けられたトランジスタ群等を有する素子形成層により形成されている。しかし、近年、より低コスト化、より薄型化が求められており、ガラス基板上等に設けられた素子形成層を用いるRFIDの技術開発が進められ、さらに、ガラス基板上に設けられた素子形成層の基板部分を薄型化あるいはガラス基板から他の支持基板へ分離、転置する技術開発も進められている。これまで、これらの方法として、様々な技術が考えられている。   In general, an RFID is composed of an antenna and an IC chip, and the IC chip is formed by an element formation layer having a transistor group or the like provided on a silicon wafer. However, in recent years, there has been a demand for lower cost and thinner thickness, and technological development of RFID using an element formation layer provided on a glass substrate or the like has been advanced, and further, element formation provided on a glass substrate has been promoted. Technological development is underway to reduce the thickness of the substrate portion of the layer or to separate and transfer the glass substrate from another supporting substrate. Until now, various techniques have been considered as these methods.

例えば、支持基板を研削、研磨することによって薄膜化を行い素子形成層を取り出す方法や、支持基板を化学反応等によって除去する方法または支持基板と素子形成層を剥がす方法等がある。例えば、支持基板上に設けられた素子形成層を剥がす方法としては、非晶質シリコン(またはポリシリコン)からなる分離層を設け、基板を通過させてレーザ光を照射して非晶質シリコンに含まれる水素を放出させることにより、空隙を生じさせて支持基板を分離させる技術がある(特許文献1参照)。また、他にも素子形成層と支持基板の間にシリコンを含む剥離層を設けて、当該剥離層を、フッ化ハロゲンを含む気体を用いて除去することにより、素子形成層を支持基板から分離する技術がある(特許文献2参照)。このように、支持基板上に設けられた素子形成層を分離する方法は多数ある。   For example, there are a method of thinning a support substrate by grinding and polishing to take out an element formation layer, a method of removing the support substrate by a chemical reaction, or a method of peeling the support substrate and the element formation layer. For example, as a method of peeling an element formation layer provided on a supporting substrate, an isolation layer made of amorphous silicon (or polysilicon) is provided, and laser light is irradiated through the substrate to form amorphous silicon. There is a technique in which a support substrate is separated by generating voids by releasing contained hydrogen (see Patent Document 1). In addition, a separation layer containing silicon is provided between the element formation layer and the supporting substrate, and the separation layer is removed using a gas containing halogen fluoride to separate the element formation layer from the supporting substrate. There is a technique (see Patent Document 2). As described above, there are many methods for separating the element formation layer provided on the support substrate.

特開平10−125929号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-125929 特開平8−254686号公報JP-A-8-254686

しかしながら、支持基板を研削、研磨または溶解によって除去する方法では、応力あるいは振動等の物理的な力による損傷や汚染の問題等が生じる。また、これらの方法では、一度使用した基板を再度利用することが非常に困難であり、コストが増加するという問題がある。   However, in the method of removing the support substrate by grinding, polishing, or melting, there is a problem of damage or contamination due to physical force such as stress or vibration. Moreover, in these methods, it is very difficult to reuse the substrate once used, and there is a problem that the cost increases.

また、支持基板と素子形成層の間に設けられた剥離層を除去することによって、支持基板上に設けられた素子形成層を分離する場合、剥離層の性質が重要となる。つまり、剥離層に用いられる材料と当該剥離層を除去するためのエッチング剤の選択により、剥離層の除去に要する時間が左右される。また、剥離層上に薄膜トランジスタ等から構成される素子形成層を設ける場合に、剥離層の材料や膜質によっては、トランジスタの特性に影響を与え半導体装置の信頼性が低下する恐れがある。   In addition, when the element forming layer provided on the supporting substrate is separated by removing the peeling layer provided between the supporting substrate and the element forming layer, the property of the peeling layer is important. That is, the time required to remove the release layer depends on the selection of the material used for the release layer and the etching agent for removing the release layer. Further, in the case where an element formation layer including a thin film transistor or the like is provided over the separation layer, depending on the material and film quality of the separation layer, the characteristics of the transistor may be affected and the reliability of the semiconductor device may be reduced.

上記問題を鑑み、本発明では、低コストで信頼性の高い半導体装置の作製方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device with low cost and high reliability.

上記問題を解決するために、本発明では以下の手段を用いる。   In order to solve the above problem, the following means are used in the present invention.

本発明における半導体装置の作製方法は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に特定の気体雰囲気下にてプラズマ処理あるいは熱処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成し、この金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜上に窒化珪素、酸化珪素あるいは窒化酸化珪素等の絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離することを特徴としている。また、本発明における素子形成層とは、少なくとも薄膜トランジスタ群(TFT)を有している。当該薄膜トランジスタ群により、CPU(central processing unit)、メモリまたはマイクロプロセッサ等のありとあらゆる集積回路を設けることができる。また、素子形成層は、薄膜トランジスタに加えてアンテナを有した形態もとりうる。例えば、薄膜トランジスタ群で構成される素子形成層は、アンテナで発生した交流の電圧を用いて動作を行い、アンテナに印加する交流の電圧を変調することにより、リーダ/ライタへの送信を行うことができる。なお、アンテナは、薄膜トランジスタ群とともに形成してもよいし、薄膜トランジスタ群とは別個に形成し、後に電気的に接続するように設けてもよい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a metal film is formed on a substrate, and plasma treatment or heat treatment is performed on the metal film in a specific gas atmosphere to thereby form a metal oxide film, a metal nitride film, or A metal nitride oxide film is formed, an insulating film such as silicon nitride, silicon oxide, or silicon nitride oxide is formed on the metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film, and an element formation layer is formed on the insulating film. Then, an insulating film is formed to cover the element forming layer, an opening is formed in the insulating film and the element forming layer, and an etching agent is introduced into the opening to introduce a metal film and a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride oxide. The film formation is removed, and the element formation layer is peeled off from the substrate. The element formation layer in the present invention includes at least a thin film transistor group (TFT). With the thin film transistor group, various kinds of integrated circuits such as a CPU (central processing unit), a memory, or a microprocessor can be provided. In addition to the thin film transistor, the element formation layer may have an antenna. For example, an element formation layer including a thin film transistor group operates using an alternating voltage generated by an antenna, and modulates an alternating voltage applied to the antenna to transmit to a reader / writer. it can. Note that the antenna may be formed together with the thin film transistor group, or may be formed separately from the thin film transistor group and electrically connected later.

本発明における半導体装置の他の作製方法として、基板上に金属膜を形成し、金属膜に特定の気体雰囲気下にてプラズマ処理あるいは熱処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成し、この金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜上に窒化珪素、酸化珪素あるいは窒化酸化珪素等の絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、基板から素子形成層を物理的手段により剥離することを特徴としている。なお、物理的手段とは化学ではなく、物理学により認識される手段であり、具体的には力学の法則に当てはめることが可能な過程を有する力学的手段または機械的手段を指し、何らかの力学的エネルギー(機械的エネルギー)を変化させる手段を指している。つまり、物理的手段を用いて剥離するとは、例えば人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波または楔状の部材を用いた負荷等を用いて外部から衝撃(ストレス)を与えることによって剥離することを言う。   As another method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a metal film is formed on a substrate, and plasma treatment or heat treatment is performed on the metal film in a specific gas atmosphere to thereby form a metal oxide film or metal nitride on the surface of the metal film. A film or a metal oxynitride film is formed, an insulating film such as silicon nitride, silicon oxide or silicon oxynitride is formed on the metal oxide film, metal nitride film or metal oxynitride film, and an element formation layer is formed on the insulating film Forming an insulating film covering the element formation layer, forming an opening in the insulating film and the element formation layer, and introducing an etchant into the opening to form a metal film, a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal The device is characterized in that at least a part of the nitrided oxide film is removed and the element formation layer is peeled off from the substrate by physical means. The physical means is a means recognized not by chemistry but by physics. Specifically, it means a mechanical means or a mechanical means having a process that can be applied to the laws of mechanics. It refers to a means of changing energy (mechanical energy). In other words, peeling using physical means means, for example, by applying an impact (stress) from the outside using a human hand, a wind pressure of a gas blown from a nozzle, a load using an ultrasonic wave or a wedge-shaped member, or the like. Say to peel.

金属膜表面に対して金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層を形成する手法のうち、ここではプラズマ処理を用いた場合に関する発現現象の原理的な説明をするが、この原理的な説明は熱処理に関しても同様の考え方が出来る。   Of the methods for forming a metal oxide layer, metal nitride layer, or metal nitride oxide layer on the surface of a metal film, here is a principle explanation of the manifestation phenomenon in the case of using plasma treatment. The same concept can be applied to heat treatment.

金属膜表面に対して、単一元素で構成される単一気体雰囲気中あるいは複数元素で構成される混合気体雰囲気中にてプラズマ処理を行うことで、金属膜表面近傍の金属元素がプラズマを構成する元素と化学反応を生じることは容易に予想される。例えば単一酸素気体雰囲気中で金属膜表面をプラズマ処理すれば金属酸化物が形成され、また単一窒素気体雰囲気中で金属膜表面をプラズマ処理すれば金属窒化物が形成される。本発明では、単一一酸化二窒素気体雰囲気中あるいは一酸化二窒素とアルゴン等の混合気体雰囲気中で、金属膜表面をプラズマ処理するため、表面近傍の金属元素とプラズマ中の窒素元素、酸素元素と化学的な反応を生じることが容易に予想される。このことから、プラズマ処理を開始した直後に金属膜表面あるいは表面近傍では金属酸化物、金属窒化物あるいは金属窒化酸化物が形成されはじめ、さらにプラズマ処理時間の経過とともに金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層を形成していくことも予想できる。この状態での金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の状態を第1の状態とする。   By performing plasma treatment on a metal film surface in a single gas atmosphere consisting of a single element or in a mixed gas atmosphere consisting of multiple elements, the metal element near the metal film surface constitutes a plasma. It is easily expected to cause a chemical reaction with the element that performs. For example, if the metal film surface is plasma-treated in a single oxygen gas atmosphere, a metal oxide is formed, and if the metal film surface is plasma-treated in a single nitrogen gas atmosphere, a metal nitride is formed. In the present invention, the surface of the metal film is plasma-treated in a single dinitrogen monoxide gas atmosphere or a mixed gas atmosphere such as dinitrogen monoxide and argon. It is easily expected to cause a chemical reaction with the element. From this, immediately after the plasma treatment is started, metal oxide, metal nitride, or metal nitride oxide begins to form on or near the surface of the metal film, and the metal oxide layer, metal nitride layer or It can also be expected that a metal oxynitride layer will be formed. The state of the metal oxide layer, metal nitride layer, or metal nitride oxide layer in this state is defined as the first state.

第1の状態に関して、金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の組成、硬度、膜厚、結合状態、結晶性、配向状態、配列状態、密度等の巨視的および微視的な観点での値とさらにそれら微視的な観点での性質の連続性・不連続性の情報は、単一あるいは複数元素で構成される単一気体雰囲気中あるいは混合気体雰囲気中で処理されるプラズマを励起するエネルギー量、真空度、気体供給量、処理時間、プラズマを形成する容器の構造等の条件に対して変化することが予想される。また、これらの第1の状態での金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の巨視的な観点で見た凝集力を第1の凝集力とする。さらにこの第1の状態での金属層と金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層との間の密着力を第1の下界面密着力とする。 With respect to the first state, from the macroscopic and microscopic viewpoints such as the composition, hardness, film thickness, bonding state, crystallinity, orientation state, arrangement state, density, etc. of the metal oxide layer, metal nitride layer or metal nitride oxide layer Information on the continuity and discontinuity of the properties and their microscopic viewpoints excite plasma processed in a single gas atmosphere or a mixed gas atmosphere composed of single or multiple elements It is expected to change with respect to conditions such as the amount of energy to be applied, the degree of vacuum, the amount of gas supply, the processing time, the structure of the vessel forming the plasma, and the like. Further, the cohesive force seen from a macroscopic viewpoint of the metal oxide layer, the metal nitride layer, or the metal oxynitride layer in the first state is defined as the first cohesive force. Further, the adhesion between the metal layer and the metal oxide layer, the metal nitride layer, or the metal oxynitride layer in the first state is defined as a first lower interface adhesion.

本発明ではこの第1の状態の金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層上に、続けて窒化珪素膜、酸化珪素膜あるいは窒化酸化珪素膜等の絶縁膜を形成するが、この際に、形成初段で形成に使用する気体種を構成する元素が金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層と化学的な反応を生じることが予想される。この反応により新たに変化した状態は、第1の状態とは異なった状態となっていることが予想され、この状態での金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の状態を第2の状態とする。また、この第2の状態での金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の巨視的な観点で見た凝集力を第2の凝集力とする。さらにこの第2の状態での金属層と金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層との間の密着力を第2の下界面密着力とし、金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層と窒化珪素膜、酸化珪素膜あるいは窒化酸化珪素膜等の絶縁膜との間の密着力を第2の上界面密着力とする。 In the present invention, an insulating film such as a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film is continuously formed on the metal oxide layer, metal nitride layer, or metal nitride oxide layer in the first state. It is expected that the elements constituting the gas species used for the formation in the first stage of the formation cause a chemical reaction with the metal oxide layer, the metal nitride layer or the metal nitride oxide layer. The state newly changed by this reaction is expected to be different from the first state, and the state of the metal oxide layer, the metal nitride layer, or the metal nitride oxide layer in this state is changed to the second state. State. Further, the cohesion force seen from a macroscopic viewpoint of the metal oxide layer, the metal nitride layer, or the metal oxynitride layer in the second state is defined as the second cohesion force. Further, the adhesion between the metal layer and the metal oxide layer, the metal nitride layer, or the metal nitride oxide layer in the second state is defined as the second lower interface adhesion force, and the metal oxide layer, the metal nitride layer, or the metal nitride oxide The adhesion force between the layer and an insulating film such as a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film is defined as a second upper interface adhesion force.

金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層上に形成する窒化珪素膜、酸化珪素膜あるいは窒化酸化珪素膜の形成方法は、例えばモノシランガス、一酸化二窒素ガスを使用した化学気層成長(CVD:Chemical Vaper Deposision)法を用いてもよく、またターゲットを珪素とした一酸化二窒素気体単体あるいは一酸化二窒素気体とアルゴン気体との混合気体等を使用するスパッタリング(Sputtering)法等のあらゆる薄膜形成方法を用いれば良い。 A method for forming a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film formed on a metal oxide layer, a metal nitride layer, or a metal nitride oxide layer is, for example, chemical vapor deposition (CVD) using monosilane gas or dinitrogen monoxide gas. : Chemical Vapor Deposition) method, and any thin film such as sputtering method using a dinitrogen monoxide gas alone or a mixed gas of dinitrogen monoxide gas and argon gas with silicon as a target. A formation method may be used.

この第2の状態は、その後、絶縁膜上に素子形成層を形成あるいは加工等の過程を経ることで構造が変化し、物理的あるいは機械的状態が変化していくことが予想される。そして最終的に基板から素子形成層を物理的手段により剥離する際の金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の状態を第Nの状態とする。また、この第Nの状態での金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の巨視的な観点で見た凝集力を第Nの凝集力とする。さらにこの第Nの状態での金属層と金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層との間の密着力を第Nの下界面密着力とし、金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層と窒化珪素膜、酸化珪素膜あるいは窒化酸化珪素膜等の絶縁膜との間の密着力を第Nの上界面密着力とする。 In this second state, it is expected that the structure changes and the physical or mechanical state changes through a process such as formation or processing of an element formation layer on the insulating film. Finally, the state of the metal oxide layer, metal nitride layer, or metal oxynitride layer when the element formation layer is peeled off from the substrate by physical means is set to the Nth state. Further, the cohesive force seen from a macroscopic viewpoint of the metal oxide layer, the metal nitride layer, or the metal oxynitride layer in the Nth state is defined as the Nth cohesive force. Further, the adhesion force between the metal layer and the metal oxide layer, the metal nitride layer, or the metal nitride oxide layer in the Nth state is defined as the Nth lower interface adhesion force, and the metal oxide layer, the metal nitride layer, or the metal nitride oxide layer An adhesion force between the layer and an insulating film such as a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film is defined as an N-th upper interface adhesion force.

第Nの状態に至るまでに生じたさまざまな過程、構造変化等からの影響によって膜全体がそれら変化に相当する量のエネルギーを受けた場合、金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層中の例えば微視的な観点で見た組成の不連続な点あるいはその点の近辺や、別の例で言えば結合状態の規則性の不連続な点あるいはその点の近辺、さらに別の例で言えば密度の変化している点あるいはその点の近辺等が局所的にエネルギーの緩和を生じることが予想される。これら外部からのエネルギーを局所的に緩和する現象の代表例は、地殻の移動あるいは地盤の移動に対して発生する地震などがよい例である。緩和する点は一番構造的に変化しやすい点(地震でいう構造線)であるが、金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層がこの場合に相当すると予想される。金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層はその組成、結合状態等が複数存在するため比較的変動しやすいことが知られている。 When the entire film receives an amount of energy corresponding to these changes due to various processes, structural changes, etc. that have occurred up to the Nth state, in the metal oxide layer, metal nitride layer, or metal nitride oxide layer For example, a discontinuous point in the composition from the microscopic viewpoint or in the vicinity of the point, or in another example, a discontinuous point in the regularity of the coupled state or in the vicinity of the point, or in another example. In other words, it is expected that the point where the density is changing or the vicinity of the point causes energy relaxation locally. A typical example of the phenomenon of locally mitigating energy from the outside is a good example of an earthquake that occurs due to the movement of the crust or the movement of the ground. The point of relaxation is the point that is most likely to change structurally (structural line in the case of an earthquake), but a metal oxide layer, a metal nitride layer, or a metal oxynitride layer is expected to correspond to this case. It is known that a metal oxide layer, a metal nitride layer, or a metal nitride oxide layer is relatively easily changed because of its multiple compositions, bonding states, and the like.

第Nの状態での剥離現象の発現は、剥離を生じさせようとする物理的あるいは機械的強度と剥離を生じる層の第Nの凝集力(物理的あるいは機械的強度)あるいは剥離を生じる層近辺(第Nの下界面あるいは第Nの上界面)の密着力(物理的あるいは機械的強度)との関係で前者が上回った際に生じる。従って、物理的手段を用いるまでの段階に剥離を生じる層あるいは層近辺の機械強度が、剥離を生じさせるための物理的あるいは機械的強度よりも低下していれば良い。   The manifestation of the peeling phenomenon in the Nth state is the physical or mechanical strength that causes peeling and the Nth cohesive force (physical or mechanical strength) of the layer that causes peeling or the vicinity of the layer that causes peeling. This occurs when the former exceeds the relationship with the adhesive strength (physical or mechanical strength) of the (Nth lower interface or Nth upper interface). Therefore, the mechanical strength in the layer where the peeling occurs or in the vicinity of the layer until the physical means is used may be lower than the physical or mechanical strength for causing the peeling.

金属膜表面に金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層を形成するための手法としてプラズマ処理に関して説明したが、熱処理に関しても同様のことが予想できる。   Although plasma processing has been described as a method for forming a metal oxide layer, metal nitride layer, or metal nitride oxide layer on the surface of the metal film, the same can be expected for heat treatment.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、基板から素子形成層を剥離する。   In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed over a substrate, and a metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere. An element formation layer is formed over the oxide film, an insulating film is formed to cover the element formation layer, an opening is formed in the insulating film and the element formation layer, and the element formation layer is peeled from the substrate.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、基板から素子形成層を剥離する。   According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on a substrate, and plasma treatment is performed on the metal film in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon. Forming a film, forming an element formation layer on the metal oxide film, covering the element formation layer, forming an insulating film, forming openings in the insulating film and the element formation layer, and peeling the element formation layer from the substrate; .

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、基板から素子形成層を剥離する。   In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed over a substrate, and a metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere. A first insulating film is continuously formed on the metal oxide film without being exposed to the element, an element forming layer is formed on the first insulating film, and a second insulating film is formed covering the element forming layer Then, an opening is formed in the second insulating film and the element formation layer, and the element formation layer is peeled from the substrate.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、基板から素子形成層を剥離する。   According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on a substrate, and plasma treatment is performed on the metal film in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon. Forming a film, continuously forming a first insulating film on the metal oxide film without being exposed to the atmosphere, forming an element forming layer on the first insulating film, and covering the element forming layer with the first insulating film; 2 is formed, an opening is formed in the second insulating film and the element formation layer, and the element formation layer is peeled from the substrate.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に半導体膜を有する素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、基板から素子形成層を剥離し、積層する金属酸化膜、第1の絶縁膜、及び半導体膜は大気に曝されることなく連続的に形成する。   According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on a surface of a metal film by forming a metal film over a substrate and performing plasma treatment in an atmosphere containing dinitrogen monoxide. Forming a first insulating film on the metal oxide film, forming an element formation layer having a semiconductor film on the first insulation film, covering the element formation layer, forming a second insulation film, An opening is formed in the insulating film and the element forming layer, the element forming layer is peeled off from the substrate, and the metal oxide film, the first insulating film, and the semiconductor film are continuously formed without being exposed to the atmosphere. To do.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離する。   In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed over a substrate, and a metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere. An element forming layer is formed on the oxide film, an insulating film is formed to cover the element forming layer, an opening is formed in the insulating film and the element forming layer, and an etching agent is introduced into the opening to introduce the metal film and the metal oxide The film is removed, and the element formation layer is peeled from the substrate.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、基板から素子形成層を物理的手段により剥離する。   In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed over a substrate, and a metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere. An element forming layer is formed on the oxide film, an insulating film is formed to cover the element forming layer, an opening is formed in the insulating film and the element forming layer, and an etching agent is introduced into the opening to introduce the metal film and the metal oxide The film is removed leaving at least part of the film, and the element formation layer is peeled off from the substrate by physical means.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離する。   According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on a substrate, and plasma treatment is performed on the metal film in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon. A film is formed, an element formation layer is formed on the metal oxide film, an insulating film is formed to cover the element formation layer, an opening is formed in the insulating film and the element formation layer, and an etching agent is introduced into the opening. Then, the metal film and the metal oxide film are removed, and the element formation layer is peeled off from the substrate.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、基板から素子形成層を物理的手段により剥離する。   According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on a substrate, and plasma treatment is performed on the metal film in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon. A film is formed, an element formation layer is formed on the metal oxide film, an insulating film is formed to cover the element formation layer, an opening is formed in the insulating film and the element formation layer, and an etching agent is introduced into the opening. And removing at least part of the metal film and the metal oxide film, and peeling the element formation layer from the substrate by physical means.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離する。金属酸化膜と第1の絶縁膜とを大気に曝されることなく連続的に成膜できることによって、金属酸化膜と第1の絶縁膜との界面へのごみなどの汚染物の混入を防ぐことができる。よって、ごみに起因する凹凸による成膜不良や、汚染などを防ぐことができ、半導体装置の生産効率や信頼性を向上することができる。   According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on a surface of a metal film by forming a metal film over a substrate and performing plasma treatment in an atmosphere containing dinitrogen monoxide. The first insulating film is continuously formed on the metal oxide film without being exposed to the atmosphere, the element forming layer is formed on the first insulating film, and the second insulating film is formed covering the element forming layer. And forming an opening in the second insulating film and the element formation layer, introducing an etching agent into the opening to remove the metal film and the metal oxide film, and peeling the element formation layer from the substrate. The metal oxide film and the first insulating film can be continuously formed without being exposed to the atmosphere, thereby preventing contamination such as dust from entering the interface between the metal oxide film and the first insulating film. Can do. Therefore, film formation failure due to unevenness caused by dust, contamination, and the like can be prevented, and the production efficiency and reliability of the semiconductor device can be improved.

また、素子形成層は半導体膜を有する構成とすることができる。この場合、第1の絶縁膜と、第1の絶縁膜上に形成される半導体膜とを大気に曝されることなく連続的に形成することができる。第1の絶縁膜と、半導体膜とはプラズマCVD装置で形成することができるので同一チャンバー内で形成することもできる。本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に半導体膜を有する素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離し、積層する第1の絶縁膜、及び半導体膜は大気に曝されることなく連続的に形成する。第1の絶縁膜と半導体膜とを大気に曝されることなく連続的に成膜できることによって、第1の絶縁膜と半導体膜との界面へのごみなどの汚染物の混入を防ぐことができる。よって、ごみに起因する凹凸による成膜不良や、汚染などを防ぐことができ、半導体装置の生産効率や信頼性を向上することができる。   The element formation layer can have a semiconductor film. In this case, the first insulating film and the semiconductor film formed over the first insulating film can be continuously formed without being exposed to the atmosphere. Since the first insulating film and the semiconductor film can be formed using a plasma CVD apparatus, they can also be formed in the same chamber. According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on a surface of a metal film by forming a metal film over a substrate and performing plasma treatment in an atmosphere containing dinitrogen monoxide. Forming a first insulating film on the metal oxide film, forming an element formation layer having a semiconductor film on the first insulation film, covering the element formation layer, forming a second insulation film, Forming an opening in the insulating film and the element forming layer, introducing an etching agent into the opening to remove the metal film and the metal oxide film, peeling the element forming layer from the substrate, and laminating the first insulating film; The semiconductor film is continuously formed without being exposed to the atmosphere. Since the first insulating film and the semiconductor film can be continuously formed without being exposed to the air, contamination such as dust at the interface between the first insulating film and the semiconductor film can be prevented. . Therefore, film formation failure due to unevenness caused by dust, contamination, and the like can be prevented, and the production efficiency and reliability of the semiconductor device can be improved.

さらに、金属酸化膜と、第1の絶縁膜と、第1の絶縁膜上に形成される半導体膜とを大気に曝されることなく連続的に形成することもできる。金属酸化膜と、第1の絶縁膜と、半導体膜とはプラズマCVD装置で形成することができるので同一チャンバー内で形成することもできる。本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に半導体膜を有する素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離し、積層する金属酸化膜、第1の絶縁膜、及び半導体膜は大気に曝されることなく連続的に形成する。金属酸化膜、第1の絶縁膜及び半導体膜を大気に曝されることなく連続的に成膜できることによって、金属酸化膜、第1の絶縁膜、及び半導体膜の界面へのごみなどの汚染物の混入を防ぐことができる。よって、ごみに起因する凹凸による成膜不良や、汚染などを防ぐことができ、半導体装置の生産効率や信頼性を向上することができる。   Further, the metal oxide film, the first insulating film, and the semiconductor film formed over the first insulating film can be continuously formed without being exposed to the atmosphere. Since the metal oxide film, the first insulating film, and the semiconductor film can be formed by a plasma CVD apparatus, they can also be formed in the same chamber. According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on a surface of a metal film by forming a metal film over a substrate and performing plasma treatment in an atmosphere containing dinitrogen monoxide. Forming a first insulating film on the metal oxide film, forming an element formation layer having a semiconductor film on the first insulation film, covering the element formation layer, forming a second insulation film, An opening is formed in the insulating film and the element formation layer, an etching agent is introduced into the opening to remove the metal film and the metal oxide film, the element formation layer is peeled from the substrate, and the metal oxide film to be stacked The insulating film and the semiconductor film are continuously formed without being exposed to the atmosphere. By being able to continuously form the metal oxide film, the first insulating film, and the semiconductor film without being exposed to the atmosphere, contaminants such as dust on the interface between the metal oxide film, the first insulating film, and the semiconductor film Can be prevented. Therefore, film formation failure due to unevenness caused by dust, contamination, and the like can be prevented, and the production efficiency and reliability of the semiconductor device can be improved.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、基板から素子形成層を物理的手段により剥離する。   In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed over a substrate, and a metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere. A first insulating film is continuously formed on the metal oxide film without being exposed to the element, an element forming layer is formed on the first insulating film, and a second insulating film is formed covering the element forming layer Then, an opening is formed in the second insulating film and the element formation layer, an etching agent is introduced into the opening to remove at least part of the metal film and the metal oxide film, and the element formation layer is physically removed from the substrate. It peels by a general means.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離する。   According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on a substrate, and plasma treatment is performed on the metal film in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon. Forming a film, continuously forming a first insulating film on the metal oxide film without being exposed to the atmosphere, forming an element forming layer on the first insulating film, and covering the element forming layer with the first insulating film; 2 is formed, an opening is formed in the second insulating film and the element formation layer, an etching agent is introduced into the opening to remove the metal film and the metal oxide film, and the element formation layer is peeled from the substrate To do.

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、基板から素子形成層を物理的手段により剥離する。   According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a metal film is formed on a substrate, and plasma treatment is performed on the metal film in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon. Forming a film, continuously forming a first insulating film on the metal oxide film without being exposed to the atmosphere, forming an element forming layer on the first insulating film, and covering the element forming layer with the first insulating film; 2 is formed, an opening is formed in the second insulating film and the element formation layer, an etching agent is introduced into the opening to remove at least part of the metal film and the metal oxide film, and the substrate The element forming layer is peeled off by physical means.

本発明を用いることにより、素子形成層として半導体装置を用いれば、最終的に薄型で可撓性を有する基板上に設けられた半導体装置を低コストで提供することができる。また、本発明の半導体装置の作製方法を用いることにより、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。   By using the present invention, when a semiconductor device is used as the element formation layer, a semiconductor device finally provided over a thin and flexible substrate can be provided at low cost. Further, by using the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a highly reliable semiconductor device can be obtained.

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals are used in common in different drawings.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の半導体装置の作製方法の一構成例に関して図面を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a structural example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to drawings.

まず、基板10の表面に、金属膜11を形成する(図1(A))。金属膜11は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層させて形成してもよい。例えば、タングステン(W)膜をスパッタ法を用いて形成する。なお、金属膜11を形成する前に基板10上に絶縁膜を設けてもよい。特に、基板からの汚染が懸念される場合には、基板10と金属膜11との間に絶縁膜を形成するのが好ましい。   First, the metal film 11 is formed on the surface of the substrate 10 (FIG. 1A). The metal film 11 may be formed as a single layer or may be formed by laminating a plurality of layers. For example, a tungsten (W) film is formed using a sputtering method. Note that an insulating film may be provided over the substrate 10 before the metal film 11 is formed. In particular, when there is a concern about contamination from the substrate, an insulating film is preferably formed between the substrate 10 and the metal film 11.

次に、金属膜11に一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行い、金属膜11の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12を形成する(図1(B))。金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12は、当該金属膜11を構成する金属元素との化学反応物で形成される。例えば、金属膜11としてタングステン膜を用いた場合、プラズマ処理を行うことによってタングステン膜の表面に、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12としてタングステン酸化膜、タングステン窒化物あるいはタングステン窒化酸化物が形成される。なお、本実施の形態では、金属膜11と金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12とからなる層を剥離層19とよぶ。   Next, plasma treatment is performed on the metal film 11 in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide alone or dinitrogen monoxide and other gases, and a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride is formed on the surface of the metal film 11. A film 12 is formed (FIG. 1B). The metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film 12 is formed by a chemical reaction product with a metal element constituting the metal film 11. For example, when a tungsten film is used as the metal film 11, a tungsten oxide film, a tungsten nitride, or a tungsten oxynitride as the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal oxynitride film 12 is formed on the surface of the tungsten film by performing plasma treatment. Things are formed. Note that in this embodiment mode, a layer formed of the metal film 11 and the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film 12 is referred to as a peeling layer 19.

次に、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12上に絶縁膜13を形成する(図1(C))。絶縁膜13は単層で設けてもよいし、複数の膜を積層させて設けてもよい。   Next, an insulating film 13 is formed over the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film 12 (FIG. 1C). The insulating film 13 may be provided as a single layer, or a plurality of films may be stacked.

次に、絶縁膜13上に薄膜トランジスタ等から構成される層14(以下、TFT層14とも記す)を形成する。なお、本実施の形態では、絶縁膜13とTFT層14からなる層を素子形成層30とよぶ。続いて、素子形成層30を覆うように保護膜として絶縁膜15を形成する(図1(D))。絶縁膜15は、素子形成層30の側面も覆うように形成することが好ましい。また、ここでは、絶縁膜15は、素子形成層30を覆うように全面に設けられているが、必ずしも全面に設ける必要はなく選択的に設けてもよい。   Next, a layer 14 (hereinafter also referred to as a TFT layer 14) composed of a thin film transistor or the like is formed on the insulating film 13. In the present embodiment, a layer formed of the insulating film 13 and the TFT layer 14 is referred to as an element formation layer 30. Subsequently, an insulating film 15 is formed as a protective film so as to cover the element formation layer 30 (FIG. 1D). The insulating film 15 is preferably formed so as to cover the side surface of the element formation layer 30. Here, the insulating film 15 is provided over the entire surface so as to cover the element formation layer 30, but it is not necessarily provided over the entire surface and may be selectively provided.

次に、絶縁膜15および素子形成層30に開口部16を形成し、剥離層19を露出させる(図1(E))。開口部16は、素子形成層30を構成する薄膜トランジスタ等を避けた領域や、基板10の端部に設けることが好ましい。また、開口部16は、レーザ光の照射や、試料の端面を研削、切断することにより形成することができる。   Next, the opening 16 is formed in the insulating film 15 and the element formation layer 30, and the peeling layer 19 is exposed (FIG. 1E). The opening 16 is preferably provided in a region avoiding the thin film transistor or the like constituting the element forming layer 30 or in an end portion of the substrate 10. The opening 16 can be formed by laser light irradiation or grinding and cutting the end face of the sample.

次に、開口部16からエッチング剤を導入して、剥離層19を選択的に除去する(図2(A))。剥離層19は、全て除去してもよいし、剥離層の一部分を残すように除去してもよい。剥離層19の一部を残すことによって、剥離層を除去した後も、基板10に素子形成層30を保持させておくことができる。また、剥離層19を全て除去せず処理を行うことにより、エッチング剤の消費量を減らし、処理時間の短縮化ができるため、低コスト化および高効率化を図ることができる。   Next, an etchant is introduced from the opening 16 to selectively remove the peeling layer 19 (FIG. 2A). The release layer 19 may be completely removed or may be removed so as to leave a part of the release layer. By leaving a part of the release layer 19, the element formation layer 30 can be held on the substrate 10 even after the release layer is removed. Further, by performing the treatment without removing all of the release layer 19, the consumption of the etching agent can be reduced and the treatment time can be shortened, so that the cost and the efficiency can be improved.

次に、絶縁膜15上に第1のシート材17を設ける(図2(B))。第1のシート材17は、少なくとも一方の面が接着性を有しており、素子形成層30と第1のシート材17を貼り合わせることによって設ける。   Next, a first sheet material 17 is provided over the insulating film 15 (FIG. 2B). The first sheet material 17 has adhesiveness on at least one surface, and is provided by bonding the element forming layer 30 and the first sheet material 17 together.

次に、基板10から素子形成層30を剥離する(図2(C))。基板10と素子形成層30との間に剥離層19が一部残っている場合は、物理的手段を用いて基板10から素子形成層30を剥離する。この場合、上述した方法で設けられた剥離層19を用いているため、剥離しようとした段階ですでにある程度の工程が経過し、構造も変化していることによって、素子形成層30と剥離層19の密着性が低下しているため、物理的手段を用いても容易に基板10から素子形成層30を剥離することができる。   Next, the element formation layer 30 is peeled from the substrate 10 (FIG. 2C). When a part of the peeling layer 19 remains between the substrate 10 and the element formation layer 30, the element formation layer 30 is peeled from the substrate 10 using physical means. In this case, since the peeling layer 19 provided by the above-described method is used, the element formation layer 30 and the peeling layer are formed by the fact that a certain amount of processes have already passed and the structure has changed at the stage of peeling. Since the adhesiveness 19 is lowered, the element forming layer 30 can be easily peeled from the substrate 10 even if physical means are used.

次に、基板10から剥離した素子形成層30の面に第2のシート材18を設ける。(図2(D))。第2のシート材18は、素子形成層30に接着させた後、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行うことにより設ける。第2のシート材を設けることによって、素子形成層30の強度を補強し、水分や汚染物等の侵入を防ぐことができる。なお、素子形成層の第2のシート材が設けられた反対側にも、第2のシート材と同様のシート材を設けて封止を行ってもよい。この場合、半導体装置をより薄く形成したい場合には、第1のシート材を除去した後に新たにシート材を設けて封止することが好ましい。   Next, the second sheet material 18 is provided on the surface of the element forming layer 30 peeled from the substrate 10. (FIG. 2 (D)). The second sheet material 18 is provided by adhering to the element forming layer 30 and then performing one or both of heat treatment and pressure treatment. By providing the second sheet material, it is possible to reinforce the strength of the element formation layer 30 and prevent intrusion of moisture, contaminants, and the like. In addition, you may seal by providing the sheet material similar to a 2nd sheet material also on the other side in which the 2nd sheet material of the element formation layer was provided. In this case, when it is desired to form the semiconductor device thinner, it is preferable to provide a new sheet material and seal after removing the first sheet material.

以上の工程を経て、可撓性を有する半導体装置を作製することができる。以下に、各工程における材料等に関して具体的に説明する。   Through the above steps, a flexible semiconductor device can be manufactured. Hereinafter, materials and the like in each process will be specifically described.

基板10は、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板の一表面に絶縁膜を形成したもの、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック基板等を用いるとよい。このような基板であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、基板10として、例えば、1辺が1メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向上させることができる。このような利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。また、本実施の形態では、剥離された基板10は再利用することができため、より低コストで半導体装置を作製することができる。例えば、原価の高い石英基板を用いた場合であっても、繰り返し石英基板を利用することにより、低コストで半導体装置を作製することができるといった利点を有している。   The substrate 10 may be a glass substrate, a quartz substrate, a metal substrate or a stainless steel substrate with an insulating film formed on one surface, a heat-resistant plastic substrate that can withstand the processing temperature in this step, or the like. If such a substrate is used, there is no significant limitation on the area or shape thereof. For example, if the substrate 10 is a rectangle having one side of 1 meter or more and a rectangular shape, the productivity is remarkably improved. be able to. Such an advantage is a great advantage compared to the case of using a circular silicon substrate. In this embodiment mode, the peeled substrate 10 can be reused, so that a semiconductor device can be manufactured at lower cost. For example, even when a high-cost quartz substrate is used, there is an advantage that a semiconductor device can be manufactured at low cost by repeatedly using the quartz substrate.

金属膜11は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、鉛(Pb)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)から選択された元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を、単層又は積層して形成する。また、これらの材料は、公知の手段(スパッタ法やプラズマCVD法等の各種CVD法)を用いて形成することができる。   The metal film 11 includes tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), zinc (Zn), A film made of an element selected from ruthenium (Ru), rhodium (Rh), lead (Pb), osmium (Os), iridium (Ir), or an alloy material or compound material containing the element as a main component, It is formed by stacking. Further, these materials can be formed by using known means (various CVD methods such as sputtering and plasma CVD).

基板10と金属膜11との間に設ける絶縁膜は、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造を用いることができる。これらの絶縁膜は、公知の手段(スパッタ法やプラズマCVD法等の各種CVD法)を用いて形成することができる。   The insulating film provided between the substrate 10 and the metal film 11 includes silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), and silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y). A single-layer structure of an insulating film containing oxygen or nitrogen, such as these, or a stacked structure thereof can be used. These insulating films can be formed using known means (various CVD methods such as sputtering and plasma CVD).

金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12は、金属膜11の表面に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって、金属膜11の表面に形成する。例えば、金属膜11としてスパッタ法により形成したタングステン膜を設けた場合、タングステン膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって、タングステン膜表面にタングステン酸化物、タングステン窒化物あるいはタングステン窒化酸化物を形成することができる。   The metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film 12 is formed on the surface of the metal film 11 by performing plasma treatment on the surface of the metal film 11 in a dinitrogen monoxide atmosphere. For example, when a tungsten film formed by a sputtering method is provided as the metal film 11, a tungsten oxide, tungsten nitride, or tungsten oxynitride is formed on the tungsten film surface by performing plasma treatment on the tungsten film in a dinitrogen monoxide atmosphere. Things can be formed.

絶縁膜13は、公知の手段(スパッタ法やプラズマCVD法等)により、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造を用いて形成することができる。例えば、絶縁膜13を2層構造で設ける場合、1層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、2層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。また、絶縁膜13を3層構造で設ける場合、1層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成し、2層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、3層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。または、1層目の絶縁膜として酸化珪素膜を形成し、2層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、3層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。   The insulating film 13 is formed by a known means (sputtering method, plasma CVD method or the like) using silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) ( It can be formed using a single layer structure of an insulating film containing oxygen or nitrogen such as x> y) or a stacked structure thereof. For example, in the case where the insulating film 13 is provided with a two-layer structure, a silicon nitride oxide film may be formed as a first insulating film and a silicon oxynitride film may be formed as a second insulating film. When the insulating film 13 is provided in a three-layer structure, a silicon oxynitride film is formed as the first insulating film, a silicon nitride oxide film is formed as the second insulating film, and the third insulating film is formed. A silicon oxynitride film is preferably formed. Alternatively, a silicon oxide film may be formed as the first insulating film, a silicon nitride oxide film may be formed as the second insulating film, and a silicon oxynitride film may be formed as the third insulating film.

TFT層14は、少なくとも薄膜トランジスタ(TFT)等を有している。TFT層14は、当該薄膜トランジスタによって、CPU、メモリまたはマイクロプロセッサ等の様々な集積回路を設けることができる。また、TFT層14は、薄膜トランジスタに加えてアンテナを有した形態もとりうる。例えば、薄膜トランジスタで構成される集積回路は、アンテナで発生した交流の電圧を用いて動作を行い、アンテナに印加する交流の電圧を変調することにより、リーダ/ライタへの送信を行うことができる。なお、アンテナは、薄膜トランジスタとともに形成してもよいし、薄膜トランジスタとは別個に形成し、後に電気的に接続するようにして設けてもよい。   The TFT layer 14 includes at least a thin film transistor (TFT). The TFT layer 14 can be provided with various integrated circuits such as a CPU, a memory, or a microprocessor by the thin film transistor. Further, the TFT layer 14 may take a form having an antenna in addition to the thin film transistor. For example, an integrated circuit including thin film transistors operates using an alternating voltage generated by an antenna, and can transmit to a reader / writer by modulating the alternating voltage applied to the antenna. Note that the antenna may be formed together with the thin film transistor, or may be formed separately from the thin film transistor and electrically connected later.

また、薄膜トランジスタとして、非晶質半導体または結晶質半導体を用いることができるが、より特性の高い薄膜トランジスタを用いる場合には、結晶質半導体を用いて薄膜トランジスタを設けることが好ましい。この場合、絶縁膜13上に公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)により非晶質半導体膜を形成し、続いて、非晶質半導体膜を公知の結晶化法(レーザ結晶化、RTAまたはファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とレーザ結晶化法を組み合わせた方法等)により結晶化して、結晶質半導体膜を形成する。   As the thin film transistor, an amorphous semiconductor or a crystalline semiconductor can be used. However, in the case where a thin film transistor with higher characteristics is used, it is preferable to use a crystalline semiconductor to provide the thin film transistor. In this case, an amorphous semiconductor film is formed on the insulating film 13 by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, etc.), and then the amorphous semiconductor film is formed by a known crystallization method (laser crystal). , A thermal crystallization method using an RTA or furnace annealing furnace, a thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization, a method combining a thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization and a laser crystallization method Etc.) to form a crystalline semiconductor film.

また、薄膜トランジスタを構成する半導体膜の構造もどのような構成としてもよく、例えば不純物領域(ソース領域、ドレイン領域、LDD領域を含む)を形成してもよいし、pチャネル型、nチャネル型またはCMOS回路で設けてもよい。また、半導体膜の上方に設けられるゲート電極の側面と接するように絶縁膜(サイドウォール)を形成してもよいし、ソース領域及びドレイン領域とゲート電極との一方または両方に、ニッケル、モリブデンまたはコバルト等のシリサイド層を形成してもよい。   The semiconductor film constituting the thin film transistor may have any structure. For example, an impurity region (including a source region, a drain region, and an LDD region) may be formed, and a p-channel type, an n-channel type, A CMOS circuit may be provided. In addition, an insulating film (side wall) may be formed so as to be in contact with a side surface of the gate electrode provided above the semiconductor film, and nickel, molybdenum, or one or both of the source region, the drain region, and the gate electrode may be formed. A silicide layer such as cobalt may be formed.

絶縁膜15は、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜、エポキシ等の樹脂材料やその他の有機材料からなる膜等で形成する。なお、絶縁膜15は、これらの膜を公知の手段(スパッタ法、プラズマCVD法等の各種CVD法、スピンコーティング法、液滴吐出法または印刷法)を用いて形成することができる。   The insulating film 15 is formed of a film containing carbon such as DLC (diamond-like carbon), a film containing silicon nitride, a film containing silicon nitride oxide, a film made of a resin material such as epoxy, or other organic materials. Note that the insulating film 15 can be formed using a known means (various CVD methods such as a sputtering method and a plasma CVD method, a spin coating method, a droplet discharge method, or a printing method).

エッチング剤は、三フッ化塩素ガス等のフッ化ハロゲンまたはハロゲン間化合物を含む気体や液体を使用することができる。他にも、CF、SF、NF、F等を用いることもできる。 As the etching agent, a gas or liquid containing halogen fluoride or an interhalogen compound such as chlorine trifluoride gas can be used. In addition, CF 4 , SF 6 , NF 3 , F 2 and the like can be used.

第1のシート材17は、可撓性のフィルムを利用することができ、少なくとも一方の面に粘着剤を有する面が設けてある。例えば、ポリエステル等の基材として用いるベースフィルム上に粘着剤が設けてあるシート材を利用することができる。粘着剤としては、アクリル樹脂等を含んだ樹脂材料または合成ゴム材料からなる材料を用いることができる。   As the first sheet material 17, a flexible film can be used, and a surface having an adhesive is provided on at least one surface. For example, a sheet material in which an adhesive is provided on a base film used as a base material such as polyester can be used. As the adhesive, a material made of a resin material containing an acrylic resin or the like or a synthetic rubber material can be used.

第2のシート材18は、可撓性のフィルムを利用することができ、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなるフィルム、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム(ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等)と接着性合成樹脂フィルム(アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等)との積層フィルム等を利用することができる。また、フィルムは、被処理体と加熱処理と加圧処理が行われるものであり、加熱処理と加圧処理を行う際には、フィルムの最表面に設けられた接着層か、または最外層に設けられた層(接着層ではない)を加熱処理によって溶かし、加圧により接着する。また、第1のシート材17と第2のシート材18とで素子形成層を封止する場合には、第1のシート材も同様の材料を用いて封止を行えばよい。   The second sheet material 18 can use a flexible film, for example, a film made of polypropylene, polyester, vinyl, polyvinyl fluoride, vinyl chloride, paper made of a fibrous material, or a base film. A laminated film of an adhesive synthetic resin film (acrylic synthetic resin, epoxy synthetic resin, etc.) and the like (polyester, polyamide, inorganic vapor deposition film, paper, etc.) can be used. In addition, the film is subjected to heat treatment and pressure treatment, and when the heat treatment and pressure treatment are performed, an adhesive layer provided on the outermost surface of the film or an outermost layer is used. The provided layer (not the adhesive layer) is melted by heat treatment and bonded by pressure. When the element forming layer is sealed with the first sheet material 17 and the second sheet material 18, the first sheet material may be sealed with the same material.

以上のように、本実施の形態によって、一度ガラス等の剛性を有する基板上に素子形成層を設けた後に、当該基板から素子形成層を剥離することによって、可撓性を有する半導体装置を作製することができる。さらに、本実施の形態で示した方法を用いて、剥離層を形成し且つ剥離を行うことによって、低コストで信頼性の高い半導体装置を作製することができる。   As described above, according to this embodiment mode, after providing an element formation layer over a rigid substrate such as glass, the element formation layer is peeled from the substrate, whereby a flexible semiconductor device is manufactured. can do. Further, by using the method described in this embodiment, a peeling layer is formed and peeling is performed, whereby a highly reliable semiconductor device can be manufactured at low cost.

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる半導体装置の作製方法に関して、図面を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device, which is different from that in the above embodiment, will be described with reference to drawings.

まず、基板10の表面に、金属膜11を形成する(図4(A))。金属膜11は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層させて形成してもよい。例えば、タングステン(W)膜をスパッタ法を用いて形成する。なお、金属膜11を形成する前に基板10上に絶縁膜を設けてもよい。特に、基板からの汚染が懸念される場合には、基板10と金属膜11との間に絶縁膜を形成するのが好ましい。   First, the metal film 11 is formed on the surface of the substrate 10 (FIG. 4A). The metal film 11 may be formed as a single layer or may be formed by laminating a plurality of layers. For example, a tungsten (W) film is formed using a sputtering method. Note that an insulating film may be provided over the substrate 10 before the metal film 11 is formed. In particular, when there is a concern about contamination from the substrate, an insulating film is preferably formed between the substrate 10 and the metal film 11.

次に、本実施の形態では、一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下にて、RTAやファーネスアニール炉等を用いた熱処理を行うことによって、金属膜11を酸化、窒化あるいは窒化酸化させて、金属膜11の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜22を形成する。ここでは、RTAにより熱処理を行う例に関して示す。(図4(B))。図4(B)は、試料を加熱する装置であり、チャンバー70、支持台71、熱源体72および断熱材73等を有している。熱源体72としては、ニッケルクロム線(ニクロム線)や鉄クロム線等の電熱線や、赤外線ランプやハロゲンランプ等のランプを用いる。   Next, in the present embodiment, the metal film 11 is obtained by performing heat treatment using an RTA, a furnace annealing furnace, or the like in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide alone or dinitrogen monoxide and other gases. Then, a metal oxide film, a metal nitride film or a metal oxynitride film 22 is formed on the surface of the metal film 11. Here, an example in which heat treatment is performed by RTA will be described. (FIG. 4B). FIG. 4B shows an apparatus for heating a sample, which includes a chamber 70, a support base 71, a heat source body 72, a heat insulating material 73, and the like. As the heat source 72, a heating wire such as a nickel chrome wire (nichrome wire) or an iron chrome wire, or a lamp such as an infrared lamp or a halogen lamp is used.

まず、チャンバー70内の支持台71に金属膜11が設けられた基板10を配置する。そして、熱源体72を用いて加温することにより、一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下で金属膜11に熱処理を行い金属膜11の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜22を形成する。熱処理の温度や時間を制御することにより、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜22の膜厚を調整することができる。   First, the substrate 10 provided with the metal film 11 is placed on the support base 71 in the chamber 70. Then, by heating using the heat source body 72, the metal film 11 is heat-treated in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide alone or dinitrogen monoxide and another gas, and the surface of the metal film 11 is oxidized with metal. A film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film 22 is formed. By controlling the temperature and time of the heat treatment, the thickness of the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film 22 can be adjusted.

なお、図4に示したのはあくまで一例であり、基板上に形成された金属膜に加熱処理を行い、表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成できるのであれば、どのような装置を用いてもよい。つまり、本実施の形態では、基板上に形成された金属膜に加熱処理を行うことによって、金属膜の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成することが重要である。また、基板は1枚ごと処理してもよいし、多くの枚数を同時に処理してもよい。特に、一度に多くの基板を処理したい場合には、バッチ式のファーネスアニール炉を用いることができる。   Note that the example shown in FIG. 4 is merely an example, and any metal film formed on the substrate can be heated to form a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film on the surface. Such an apparatus may be used. That is, in this embodiment, it is important to form a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film on the surface of the metal film by performing heat treatment on the metal film formed over the substrate. Further, the substrates may be processed one by one, or a large number of substrates may be processed simultaneously. In particular, when it is desired to process many substrates at once, a batch type furnace annealing furnace can be used.

その後、上記実施の形態に示した図1(C)〜図2(D)と同様の工程を経ることによって、半導体装置を作製することができる。   After that, a semiconductor device can be manufactured through steps similar to those illustrated in FIGS. 1C to 2D described in the above embodiment.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。つまり、上記実施の形態で示した材料や形成方法は、本実施の形態でも自由に組み合わせて利用することができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes. That is, the materials and formation methods described in the above embodiment modes can be freely combined and used in this embodiment mode.

(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる半導体装置の作製方法に関して図面を用いて説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device, which is different from that described in the above embodiments, will be described with reference to drawings.

まず、基板10の表面に、一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でスパッタ法を行うことによって、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31を形成する(図5(A))。例えば、一酸化二窒素単体あるいはアルゴンと一酸化二窒素との混合気体の雰囲気下等でタングステンをターゲットとしてスパッタを行うことにより、タングステン酸化膜(WOx)、タングステン窒化膜(WNx)あるいはタングステン窒化酸化膜(WNxOy)を基板10上に形成することができる。また、タングステンの他にも、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、鉛(Pb)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、から選択された元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を、単層又は積層して形成する。また上記材料に珪素(Si)を含んでいてもよい。   First, a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film 31 is formed on the surface of the substrate 10 by performing sputtering in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide alone or dinitrogen monoxide and other gases. It is formed (FIG. 5A). For example, by performing sputtering using tungsten as a target in an atmosphere of a dinitrogen monoxide alone or a mixed gas of argon and dinitrogen monoxide, a tungsten oxide film (WOx), a tungsten nitride film (WNx), or a tungsten oxynitride film A film (WNxOy) can be formed on the substrate 10. In addition to tungsten, molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), zinc (Zn), ruthenium ( A film made of an element selected from Ru), rhodium (Rh), lead (Pb), osmium (Os), iridium (Ir), or an alloy material or a compound material containing the element as a main component, or a single layer or a multilayer To form. The material may contain silicon (Si).

次に、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31上に絶縁膜13を形成する(図5(B))。絶縁膜13は単層で設けてよいし、複数の膜を積層させて設けてもよい。   Next, the insulating film 13 is formed over the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film 31 (FIG. 5B). The insulating film 13 may be provided as a single layer, or a plurality of films may be stacked.

次に、絶縁膜13上に薄膜トランジスタ等から構成される層14(TFT層14)を形成する。なお、本実施の形態では、絶縁膜13とTFT層14からなる層を便宜上、素子形成層30とよぶ。続いて、素子形成層30を覆うように保護膜として絶縁膜15を形成する(図5(C))。絶縁膜15は、素子形成層30の側面も覆うように形成することが好ましい。また、ここでは、絶縁膜15は、素子形成層30を覆うように全面に設けられているが、必ずしも全面に設ける必要はなく選択的に設けてもよい。   Next, a layer 14 (TFT layer 14) composed of a thin film transistor or the like is formed on the insulating film 13. In the present embodiment, the layer formed of the insulating film 13 and the TFT layer 14 is referred to as an element formation layer 30 for convenience. Subsequently, an insulating film 15 is formed as a protective film so as to cover the element formation layer 30 (FIG. 5C). The insulating film 15 is preferably formed so as to cover the side surface of the element formation layer 30. Here, the insulating film 15 is provided over the entire surface so as to cover the element formation layer 30, but it is not necessarily provided over the entire surface and may be selectively provided.

次に、絶縁膜15および素子形成層30に開口部16を形成し剥離層19を露出させる(図5(D))。開口部16は、素子形成層30を構成する薄膜トランジスタ等を避けた領域や、基板10の端部に設けることが好ましい。また、開口部16は、レーザ光の照射や、試料の端面を研削、切断することにより形成することができる。   Next, the opening 16 is formed in the insulating film 15 and the element formation layer 30 to expose the peeling layer 19 (FIG. 5D). The opening 16 is preferably provided in a region avoiding the thin film transistor or the like constituting the element forming layer 30 or in an end portion of the substrate 10. The opening 16 can be formed by laser light irradiation or grinding and cutting the end face of the sample.

次に、開口部16から、三フッ化塩素ガス等のフッ化ハロゲン等のエッチング剤を導入して、選択的に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31の除去を行う(図5(E))。金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31は、全て除去してもよいし、一部分を残すように除去してもよい。金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31の一部を残すことによって、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31を除去した後であっても、基板10に素子形成層30を保持させておくことができる。また、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31を全て除去せず処理を行うことにより、エッチング剤の消費量を減らし、処理時間の短縮化ができるため、低コスト化および高効率化を図ることができる。   Next, an etching agent such as halogen fluoride such as chlorine trifluoride gas is introduced from the opening 16 to selectively remove the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal oxynitride film 31 (FIG. 5). (E)). The metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film 31 may be completely removed or may be removed so as to leave a part. Even after the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal oxynitride film 31 is removed by leaving a part of the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal oxynitride film 31, the element forming layer 30 is formed on the substrate 10. Can be held. Further, by performing the processing without removing all of the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film 31, the consumption of the etching agent can be reduced and the processing time can be shortened. Can be achieved.

その後、上記実施の形態で示したように、素子形成層30に第1のシート材を設けて基板10から素子形成層30を分離することができる。本実施の形態では、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31が剥離層として機能している。   Thereafter, as shown in the above embodiment, the element forming layer 30 can be separated from the substrate 10 by providing the element forming layer 30 with a first sheet material. In the present embodiment, the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film 31 functions as a release layer.

なお、本実施の形態では、基板10の表面上に直接一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でスパッタを行うことによって、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31を形成する例を示したが、あらかじめ基板10上に金属膜を設け、当該金属膜上に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31を設けてもよい。この場合、金属膜と金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜とに含まれる金属元素が異なっていてもよい。   Note that in this embodiment, sputtering is performed directly on the surface of the substrate 10 in a dinitrogen monoxide simple substance or a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and other gases, whereby a metal oxide film, a metal nitride film, or Although an example in which the metal oxynitride film 31 is formed is shown, a metal film may be provided on the substrate 10 in advance, and a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film 31 may be provided on the metal film. In this case, the metal elements contained in the metal film and the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal oxynitride film may be different.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。つまり、上記実施の形態で示した材料や形成方法は、本実施の形態でも自由に組み合わせて利用することができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes. That is, the materials and formation methods described in the above embodiment modes can be freely combined and used in this embodiment mode.

(実施の形態4)
上記実施の形態では、金属膜、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜、絶縁膜、素子形成層を構成する薄膜トランジスタの非晶質半導体膜を順次形成することにより作製する例を示した。本実施の形態では、このように、導電膜、絶縁膜または半導体膜を成膜する際に、連続して成膜する場合に関して図面を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In the above embodiment, an example in which a metal film, a metal oxide film, a metal nitride film or a metal nitride oxide film, an insulating film, and an amorphous semiconductor film of a thin film transistor that forms an element formation layer are sequentially formed is shown. . In this embodiment mode, a case where a conductive film, an insulating film, or a semiconductor film are continuously formed as described above will be described with reference to drawings.

複数のチャンバーを備えた装置の一例を図3(A)に示す。なお、図3(A)は、本実施の形態で示す装置(連続成膜システム)の一構成例を上面からみた図である。   An example of an apparatus provided with a plurality of chambers is shown in FIG. Note that FIG. 3A is a top view of a structural example of the apparatus (continuous film formation system) described in this embodiment.

図3(A)に示す装置は、第1のチャンバー111、第2のチャンバー112、第3のチャンバー113、第4のチャンバー114、ロードロック室110、115、共通室120を有しており、それぞれのチャンバーは気密性を有している。各チャンバーには、真空排気ポンプ、不活性ガスの導入系が備えられている。   The apparatus shown in FIG. 3A includes a first chamber 111, a second chamber 112, a third chamber 113, a fourth chamber 114, load lock chambers 110 and 115, and a common chamber 120. Each chamber is airtight. Each chamber is provided with a vacuum exhaust pump and an inert gas introduction system.

ロードロック室110、115は、試料(処理基板)をシステムに搬入するための部屋である。また、第1〜第4のチャンバーは、基板10に導電膜、絶縁膜または半導体膜の成膜や、エッチングやプラズマ処理等を行うための部屋である。共通室120は、それぞれのロードロック室110、115および第1〜第4のチャンバーに対して共通に配置された試料の共通室120である。また、共通室120とロードロック室110、115、第1〜第4のチャンバー111〜114との間にはゲート弁122〜127が設けられている。なお、共通室120には、ロボットアーム121が設けてあり、ロボットアーム121によって、処理基板が各部屋へ運ばれる。   The load lock chambers 110 and 115 are rooms for carrying samples (processing substrates) into the system. The first to fourth chambers are chambers for forming a conductive film, an insulating film, or a semiconductor film on the substrate 10, etching, plasma processing, and the like. The common chamber 120 is a sample common chamber 120 arranged in common for the load lock chambers 110 and 115 and the first to fourth chambers. Gate valves 122 to 127 are provided between the common chamber 120, the load lock chambers 110 and 115, and the first to fourth chambers 111 to 114. Note that a robot arm 121 is provided in the common chamber 120, and the processing substrate is carried to each room by the robot arm 121.

以下に、具体例として、基板10に対して、第1のチャンバー111において金属膜11を成膜し、第2のチャンバー112において金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12を形成し、第3のチャンバー113において絶縁膜13を成膜し、第4のチャンバーにおいて非晶質半導体膜を成膜する例を示す。   As a specific example, a metal film 11 is formed in the first chamber 111 and a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film 12 is formed in the second chamber 112 on the substrate 10 as a specific example. An example in which the insulating film 13 is formed in the third chamber 113 and the amorphous semiconductor film is formed in the fourth chamber will be described.

まず、基板10は多数枚が収納されたカセット128ごとロードロック室110に搬入される。カセット128の搬入後、ロードロック室110の搬入扉を閉鎖する。この状態において、ゲート弁122を開けてカセット128から処理基板を1枚取り出し、ロボットアーム121によって共通室120に配置させる。この際、共通室120において基板10の位置合わせが行われる。   First, the substrate 10 is carried into the load lock chamber 110 together with a cassette 128 in which a large number of sheets are stored. After loading the cassette 128, the loading door of the load lock chamber 110 is closed. In this state, the gate valve 122 is opened and one processing substrate is taken out from the cassette 128 and placed in the common chamber 120 by the robot arm 121. At this time, the alignment of the substrate 10 is performed in the common chamber 120.

次に、ゲート弁122を閉鎖し、ついでゲート弁124を開ける。そして、第1のチャンバー111へ基板10を移送する。第1のチャンバー111内で、成膜処理を行うことによって、基板10上に金属膜11を形成する。例えば、第1のチャンバー111において、プラズマCVD法やWをターゲットとして用いたスパッタ法によりタングステン(W)膜を形成することができる。   Next, the gate valve 122 is closed, and then the gate valve 124 is opened. Then, the substrate 10 is transferred to the first chamber 111. A metal film 11 is formed on the substrate 10 by performing a film forming process in the first chamber 111. For example, in the first chamber 111, a tungsten (W) film can be formed by a plasma CVD method or a sputtering method using W as a target.

次に、金属膜11を成膜した後、基板10はロボットアーム121によって共通室120に引き出され、第2のチャンバー112に移送される。第2のチャンバー112内では、金属膜11に対して一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって、金属膜11の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12を形成する。例えば、第2のチャンバー112において、タングステン膜にプラズマ処理を行うことによってタングステン酸化物(WOx)、タングステン窒化膜(WNx)あるいはタングステン窒化酸化膜(WNOx)を形成することができる。   Next, after forming the metal film 11, the substrate 10 is pulled out to the common chamber 120 by the robot arm 121 and transferred to the second chamber 112. In the second chamber 112, the surface of the metal film 11 is oxidized by performing plasma treatment on the metal film 11 in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide alone or dinitrogen monoxide and other gases. A film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film 12 is formed. For example, in the second chamber 112, a tungsten oxide (WOx), a tungsten nitride film (WNx), or a tungsten oxynitride film (WNOx) can be formed by performing plasma treatment on the tungsten film.

次に、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12を形成後、基板10はロボットアーム121によって共通室120に引き出され、第3のチャンバー113に移送される。第3のチャンバー113内では、150℃〜300℃の温度で成膜処理を行い、絶縁膜13を形成する。絶縁膜13としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層膜またはこれらの積層膜を形成することができる。例えば、第3のチャンバー113において、プラズマCVD法により、1層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、2層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、3層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成することができる。なお、プラズマCVD法に限られず、ターゲットを用いたスパッタ法により形成してもよい。   Next, after forming the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal oxynitride film 12, the substrate 10 is pulled out to the common chamber 120 by the robot arm 121 and transferred to the third chamber 113. In the third chamber 113, film formation is performed at a temperature of 150 ° C. to 300 ° C. to form the insulating film 13. As the insulating film 13, a single layer film of an insulating film containing oxygen or nitrogen, such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon nitride oxide, or a stacked film thereof can be formed. For example, in the third chamber 113, a silicon nitride oxide film is formed as a first insulating film, a silicon nitride oxide film is formed as a second insulating film, and a third insulating film is formed by plasma CVD. As a result, a silicon oxynitride film can be formed. Note that the present invention is not limited to the plasma CVD method, and may be formed by a sputtering method using a target.

次に、絶縁膜13を成膜した後、基板10はロボットアーム121によって共通室120に引き出され、第4のチャンバー114に移送される。第4のチャンバー114内では、150℃〜300℃の温度で成膜処理を行い、プラズマCVD法により非晶質半導体膜を形成する。なお、非晶質半導体膜としては、微結晶半導体膜、非晶質ゲルマニウム膜、非晶質シリコンゲルマニウム膜またはこれらの積層膜等を使用することができる。また、非晶質半導体膜の形成温度を350℃〜500℃として水素濃度を低減するための熱処理を省略してもよい。なお、ここではプラズマCVD法を用いて形成する例を示したが、ターゲットを用いたスパッタ法を用いて形成してもよい。   Next, after forming the insulating film 13, the substrate 10 is pulled out to the common chamber 120 by the robot arm 121 and transferred to the fourth chamber 114. In the fourth chamber 114, film formation is performed at a temperature of 150 ° C. to 300 ° C., and an amorphous semiconductor film is formed by a plasma CVD method. Note that as the amorphous semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, an amorphous germanium film, an amorphous silicon germanium film, a stacked film of these, or the like can be used. Further, the heat treatment for reducing the hydrogen concentration may be omitted by setting the formation temperature of the amorphous semiconductor film to 350 ° C. to 500 ° C. Note that although an example in which the plasma CVD method is used is shown here, the sputtering method using a target may be used.

以上のように、非晶質半導体膜を成膜した後、基板10はロボットアーム121によってロードロック室115に移送されカセット129に収納される。   As described above, after the amorphous semiconductor film is formed, the substrate 10 is transferred to the load lock chamber 115 by the robot arm 121 and stored in the cassette 129.

なお、図3(A)に示したのはあくまで一例であり、例えば、チャンバーの数を増やしてさらに非晶質半導体膜を形成した後に続けて導電膜や絶縁膜を形成してもよいし、上記実施の形態2に示したように、第2のチャンバー112において、熱処理を行うことによって金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜22を形成してもよい。また、上記実施の形態3に示したように、第1のチャンバー111において、一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でスパッタを行うことによって基板10上に金属酸化物、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31を形成することもできる。つまり、上記実施の形態で示した工程や材料を用いて自由に図3(A)に示した装置と組み合わせて行うことができる。また、図3(A)において第1〜第4のチャンバー111〜114はシングル型のチャンバーを用いた例を示したが、バッチ型のチャンバーを用いて多数枚を一度に処理する構成としてもよい。   Note that FIG. 3A is just an example, and for example, a conductive film or an insulating film may be formed after the number of chambers is increased and an amorphous semiconductor film is further formed, As described in Embodiment Mode 2, the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal oxynitride film 22 may be formed by performing heat treatment in the second chamber 112. Further, as shown in Embodiment Mode 3 above, sputtering is performed on the substrate 10 in the first chamber 111 by performing sputtering in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide alone or dinitrogen monoxide and other gases. A metal oxide, metal nitride film, or metal oxynitride film 31 can also be formed. That is, it can be freely combined with the apparatus shown in FIG. 3A using the steps and materials described in the above embodiment modes. 3A illustrates an example in which the first to fourth chambers 111 to 114 are single-type chambers, a configuration in which a large number of sheets are processed at once using a batch-type chamber may be used. .

次に、上記図3(A)とは異なる構成を有する場合に関して図3(B)を用いて説明する。具体的には、図3(A)では、複数のチャンバーを用いて連続的に積層して形成する例を示したが、図3(B)では1つのチャンバー内で真空を保ったまま連続的に成膜する例を示す。   Next, the case where the structure is different from that in FIG. 3A is described with reference to FIG. Specifically, FIG. 3A illustrates an example in which a plurality of chambers are used to continuously stack layers, but FIG. 3B illustrates a case where continuous vacuum is maintained in one chamber. Shows an example of film formation.

図3(B)に示す装置は、ロードロック室144、146、チャンバー145、共通室150を有している。また、各部屋には、真空排気ポンプ、不活性ガスの導入系が備えられている。また、共通室150は、ロードロック室144、145、チャンバー145対して共通に配置された試料の共通室である。また、共通室150とロードロック室144、146、チャンバー145との間にはゲート弁147〜149が設けられている。なお、共通室150には、ロボットアーム151が設けてあり、ロボットアーム151によって、処理基板が各部屋へ運ばれる。   The apparatus illustrated in FIG. 3B includes load lock chambers 144 and 146, a chamber 145, and a common chamber 150. Each room is provided with a vacuum exhaust pump and an inert gas introduction system. The common chamber 150 is a sample common chamber that is commonly arranged for the load lock chambers 144 and 145 and the chamber 145. Gate valves 147 to 149 are provided between the common chamber 150 and the load lock chambers 144 and 146 and the chamber 145. Note that a robot arm 151 is provided in the common chamber 150, and the processing substrate is carried to each room by the robot arm 151.

以下に、具体例として、基板10に対して、金属膜11、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12、絶縁膜13および非晶質半導体膜を成膜する例を示す。   As a specific example, an example in which a metal film 11, a metal oxide film, a metal nitride film or a metal nitride oxide film 12, an insulating film 13, and an amorphous semiconductor film are formed on the substrate 10 will be described.

まず、基板10は多数枚が収納されたカセット142ごとロードロック室144に搬入される。カセット142の搬入後、ロードロック室144の搬入扉を閉鎖する。この状態において、ゲート弁147を開けてカセット142から処理基板を1枚取り出し、ロボットアーム151によって共通室150に配置させる。この際、共通室150において基板10の位置合わせが行われる。   First, the substrate 10 is carried into the load lock chamber 144 together with the cassette 142 storing a large number of sheets. After loading the cassette 142, the loading door of the load lock chamber 144 is closed. In this state, the gate valve 147 is opened, one processing substrate is taken out from the cassette 142, and placed in the common chamber 150 by the robot arm 151. At this time, the alignment of the substrate 10 is performed in the common chamber 150.

次に、ゲート弁147を閉鎖し、ついでゲート弁149を開ける。そして、ロボットアーム151によってチャンバー145へ基板10を移送する。チャンバー145は、複数のターゲットを備えており順次反応ガスを入れ替えることによって、基板10上に金属膜11、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜12、絶縁膜13、非晶質半導体膜を連続して積層させて形成することができる。   Next, the gate valve 147 is closed, and then the gate valve 149 is opened. Then, the substrate 10 is transferred to the chamber 145 by the robot arm 151. The chamber 145 includes a plurality of targets. By sequentially changing the reaction gas, the metal film 11, the metal oxide film, the metal nitride film or the metal nitride oxide film 12, the insulating film 13, and the amorphous semiconductor film are formed on the substrate 10. Can be laminated continuously.

その後、基板10はロボットアーム151によってロードロック室146に移送されカセット143に収納される。   Thereafter, the substrate 10 is transferred to the load lock chamber 146 by the robot arm 151 and stored in the cassette 143.

なお、図3(B)に示したのはあくまで一例であり、例えば、非晶質半導体膜を形成した後に続けて導電膜や絶縁膜を形成してもよいし、上記実施の形態2に示したように、熱処理を行うことによって金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜22を形成してもよい。また、上記実施の形態3に示したように、一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でスパッタを行うことによって基板10上に金属酸化物、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜31を形成することもできる。つまり、上記実施の形態で示した工程や材料を用いて自由に図3(B)に示した装置と組み合わせて行うことができる。また、図3(B)においてチャンバー145はシングル型のチャンバーを用いた例を示したが、バッチ型のチャンバーを用いて多数枚を一度に処理する構成としてもよい。   Note that FIG. 3B is just an example, and for example, a conductive film or an insulating film may be formed after the formation of the amorphous semiconductor film, or as shown in Embodiment Mode 2 above. As described above, the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal oxynitride film 22 may be formed by performing heat treatment. Further, as shown in the third embodiment, a metal oxide or metal nitride film is formed on the substrate 10 by performing sputtering in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide alone or dinitrogen monoxide and other gases. Alternatively, the metal oxynitride film 31 can be formed. That is, it can be freely combined with the apparatus shown in FIG. 3B by using the steps and materials described in the above embodiment modes. 3B illustrates an example in which the chamber 145 uses a single-type chamber, a configuration in which a large number of sheets are processed at once using a batch-type chamber may be used.

図3(B)に示す装置を用いることによって、同一チャンバー内で連続して膜を形成するため、基板の搬送時に生じる汚染等を防止することができる。   By using the apparatus shown in FIG. 3B, a film is continuously formed in the same chamber, so that contamination or the like that occurs when the substrate is transferred can be prevented.

本実施の形態で示した装置を用いることによって、大気に一度も曝されることなく導電膜、絶縁膜または半導体膜を連続して形成することができる。そのため、汚染物の混入の防止や生産効率の向上を実現することができる。   By using the apparatus described in this embodiment mode, a conductive film, an insulating film, or a semiconductor film can be continuously formed without being exposed to the atmosphere even once. Therefore, it is possible to prevent contamination from being mixed and improve production efficiency.

(実施の形態5)
本実施の形態では、薄膜トランジスタ、記憶素子及びアンテナを含む本発明の半導体装置の作製方法について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention including a thin film transistor, a memory element, and an antenna will be described with reference to drawings.

まず、基板701の一表面に、剥離層702を形成する(図6(A))。基板701は、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板の一表面に絶縁膜を形成したもの、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック基板等を用いるとよい。このような基板701であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、基板701として、例えば、1辺が1メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向上させることができる。このような利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。なお、本工程では、剥離層702は、基板701の全面に設けているが、必要に応じて、基板701の全面に剥離層を設けた後に、フォトリソグラフィ法により加工して、選択的に設けてもよい。また、基板701に接するように剥離層702を形成しているが、必要に応じて、基板701に接するように下地となる絶縁膜を形成し、当該絶縁膜に接するように剥離層702を形成してもよい。   First, the separation layer 702 is formed over one surface of the substrate 701 (FIG. 6A). As the substrate 701, a glass substrate, a quartz substrate, a metal substrate, a stainless steel substrate with an insulating film formed on one surface, a heat-resistant plastic substrate that can withstand the processing temperature in this step, or the like may be used. With such a substrate 701, there is no significant limitation on the area and shape thereof. For example, if the substrate 701 is a rectangular substrate having a side of 1 meter or more and a rectangular shape, productivity is remarkably improved. Can be made. Such an advantage is a great advantage compared to the case of using a circular silicon substrate. Note that in this step, the separation layer 702 is provided over the entire surface of the substrate 701; however, if necessary, the separation layer 702 is provided over the entire surface of the substrate 701 and then processed by photolithography to be selectively provided. May be. In addition, although the separation layer 702 is formed so as to be in contact with the substrate 701, an insulating film serving as a base is formed so as to be in contact with the substrate 701 as necessary, and the separation layer 702 is formed so as to be in contact with the insulation film. May be.

剥離層702は、金属膜と当該金属酸化膜、当該金属窒化膜あるいは当該金属窒化酸化膜により形成されている。金属膜は、公知の手段(スパッタリング法やプラズマCVD法等)により、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、鉛(Pb)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)から選択された元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる層を、単層又は積層して形成する。金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜は、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うか、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下で熱処理を行うことによって金属膜の表面に形成する。   The separation layer 702 is formed using a metal film and the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film. The metal film is formed by a known means (sputtering method, plasma CVD method, etc.) tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), nickel (Ni), cobalt ( Co), zirconium (Zr), zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), lead (Pb), osmium (Os), iridium (Ir) or an element selected from the above elements A layer made of an alloy material or a compound material is formed as a single layer or a stacked layer. The metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere or by performing heat treatment on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere. Form.

金属膜が単層構造の場合、例えば、タングステン層、モリブデン層またはタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。そして、金属膜の表面に、タングステンの酸化物、窒化物あるいは窒化酸化物を含む層、モリブデンの酸化物、窒化物あるいは窒化酸化物を含む層またはタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、窒化物あるいは窒化酸化物を含む層を形成する。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。   In the case where the metal film has a single-layer structure, for example, a tungsten layer, a molybdenum layer, or a layer containing a mixture of tungsten and molybdenum is formed. Then, on the surface of the metal film, a layer containing tungsten oxide, nitride or nitride oxide, a layer containing molybdenum oxide, nitride or nitride oxide, or a mixture of tungsten and molybdenum oxide, nitride or A layer including a nitrided oxide is formed. Note that the mixture of tungsten and molybdenum corresponds to, for example, an alloy of tungsten and molybdenum.

また、剥離層702として、基板701上に金属膜を形成した後に、一酸化二窒素雰囲気下で上記金属膜の材料をターゲットとして、スパッタ法により金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成してもよい。この場合、金属膜と金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を別の金属元素を用いて形成することもできる。なお、基板701上に、直接金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成しこれを剥離層702として用いてもよい。   In addition, after a metal film is formed over the substrate 701 as the separation layer 702, a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film is formed by a sputtering method using the metal film material as a target in a dinitrogen monoxide atmosphere. It may be formed. In this case, the metal film and the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film can be formed using another metal element. Note that a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal nitride oxide film may be directly formed over the substrate 701 and used as the separation layer 702.

次に、剥離層702を覆うように、下地となる絶縁膜703を形成する。絶縁膜703は、公知の手段(スパッタ法やプラズマCVD法等)により、珪素の酸化物または珪素の窒化物を含む膜を、単層又は積層で形成する。下地となる絶縁膜が2層構造の場合、例えば、1層目として窒化酸化珪素膜を形成し、2層目として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。下地となる絶縁膜が3層構造の場合、1層目の絶縁膜として酸化珪素膜を形成し、2層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、3層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。または、1層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成し、2層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、3層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。下地となる絶縁膜は、基板701からの不純物の侵入を防止するブロッキング膜として機能する。   Next, an insulating film 703 serving as a base is formed so as to cover the separation layer 702. As the insulating film 703, a film containing a silicon oxide or a silicon nitride is formed as a single layer or a stacked layer by a known means (such as a sputtering method or a plasma CVD method). In the case where the base insulating film has a two-layer structure, for example, a silicon nitride oxide film may be formed as the first layer and a silicon oxynitride film may be formed as the second layer. When the base insulating film has a three-layer structure, a silicon oxide film is formed as the first insulating film, a silicon nitride oxide film is formed as the second insulating film, and oxynitriding is performed as the third insulating film. A silicon film is preferably formed. Alternatively, a silicon oxynitride film may be formed as the first insulating film, a silicon nitride oxide film may be formed as the second insulating film, and a silicon oxynitride film may be formed as the third insulating film. The insulating film serving as a base functions as a blocking film that prevents impurities from entering from the substrate 701.

次に、絶縁膜703上に、非晶質半導体膜704(例えば非晶質珪素を含む膜)を形成する。非晶質半導体膜704は、公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)により、25〜200nm(好ましくは30〜150nm)の厚さで形成する。続いて、非晶質半導体膜704を公知の結晶化法(レーザ結晶化法、RTA又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とレーザ結晶化法を組み合わせた方法等)により結晶化して、結晶質半導体膜を形成する。その後、得られた結晶質半導体膜を所望の形状に加工して、結晶質半導体膜706〜710を形成する(図6(B))。なお、剥離層702、絶縁膜703および非晶質半導体膜704は、上記図3で示したように連続して形成することができる。   Next, an amorphous semiconductor film 704 (eg, a film containing amorphous silicon) is formed over the insulating film 703. The amorphous semiconductor film 704 is formed with a thickness of 25 to 200 nm (preferably 30 to 150 nm) by a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like). Subsequently, the amorphous semiconductor film 704 is subjected to a known crystallization method (laser crystallization method, thermal crystallization method using an RTA or furnace annealing furnace, thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization, or crystallization. A crystalline semiconductor film is formed by crystallization by a combination of a thermal crystallization method using a promoting metal element and a laser crystallization method). After that, the obtained crystalline semiconductor film is processed into a desired shape to form crystalline semiconductor films 706 to 710 (FIG. 6B). Note that the separation layer 702, the insulating film 703, and the amorphous semiconductor film 704 can be formed successively as shown in FIG.

結晶質半導体膜706〜710の作製工程の一例を以下に簡単に説明すると、まず、プラズマCVD法を用いて、膜厚66nmの非晶質半導体膜を形成する。次に、結晶化を助長する金属元素であるニッケルを含む溶液を非晶質半導体膜上に保持させた後、非晶質半導体膜に脱水素化の処理(500℃、1時間)と、熱結晶化の処理(550℃、4時間)を行って結晶質半導体膜を形成する。その後、必要に応じてレーザ光を照射し、フォトリソグラフィ法を用いた加工処理によって結晶質半導体膜706〜710を形成する。   An example of a manufacturing process of the crystalline semiconductor films 706 to 710 will be briefly described below. First, an amorphous semiconductor film having a thickness of 66 nm is formed using a plasma CVD method. Next, after a solution containing nickel, which is a metal element that promotes crystallization, is held on the amorphous semiconductor film, the amorphous semiconductor film is subjected to dehydrogenation treatment (500 ° C., 1 hour), heat Crystallization treatment (550 ° C., 4 hours) is performed to form a crystalline semiconductor film. Thereafter, laser light is irradiated as necessary, and crystalline semiconductor films 706 to 710 are formed by processing using a photolithography method.

レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を形成する場合、連続発振またはパルス発振の気体レーザ又は固体レーザを用いる。気体レーザとしては、エキシマレーザ、YAGレーザ、YVOレーザ、YLFレーザ、YAlOレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、Ti:サファイアレーザ等を用いる。固体レーザとしては、Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmがドーピングされたYAG、YVO、YLF、YAlOなどの結晶を使ったレーザを用いる。特に、連続発振のレーザの基本波、及び当該基本波の第2高調波から第4高調波のレーザを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Nd:YVOレーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いることができる。なお連続発振の基本波のレーザ光と連続発振の高調波のレーザ光とを照射するようにしてもよいし、連続発振の基本波のレーザ光とパルス発振の高調波のレーザ光とを照射するようにしてもよい。複数のレーザ光を照射することにより、エネルギーを補うことができる。またパルス発振型のレーザであって、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できるような発振周波数でレーザ光を発振させることで、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。すなわち、パルス発振の周期が、半導体膜が溶融してから完全に固化するまでの時間よりも短くなるように、発振の周波数の下限を定めたパルス発振のレーザを使用することができる。このようなレーザとして、発振周波数が10MHz以上のパルス発振のレーザ光を用いてもよい。 In the case of forming a crystalline semiconductor film by a laser crystallization method, a continuous wave or pulsed gas laser or solid state laser is used. As the gas laser, excimer laser, YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, glass laser, ruby laser, Ti: sapphire laser, or the like is used. As the solid-state laser, a laser using a crystal such as YAG, YVO 4 , YLF, or YAlO 3 doped with Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti, or Tm is used. In particular, a crystal having a large grain size can be obtained by irradiating a fundamental wave of a continuous wave laser and a second to fourth harmonic laser of the fundamental wave. For example, a second harmonic (532 nm) or a third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. The continuous wave fundamental laser beam and the continuous wave harmonic laser beam may be irradiated, or the continuous wave fundamental laser beam and the pulsed harmonic laser beam may be irradiated. You may do it. By irradiating a plurality of laser beams, energy can be supplemented. Also, it is a pulse oscillation type laser that oscillates the laser light at an oscillation frequency that can be irradiated with the laser light of the next pulse after the semiconductor film is melted by the laser light and solidifies in the scanning direction. Crystal grains grown continuously can be obtained. That is, it is possible to use a pulsed laser in which the lower limit of the oscillation frequency is set so that the period of pulse oscillation is shorter than the time until the semiconductor film is completely solidified after being melted. As such a laser, a pulsed laser beam having an oscillation frequency of 10 MHz or more may be used.

また、結晶化を助長する金属元素を用いて非晶質半導体膜の結晶化を行うと、低温で短時間の結晶化が可能となるうえ、結晶の方向が揃うという利点がある一方、金属元素が結晶質半導体膜に残存するためにオフ電流が上昇し、特性が安定しないという欠点がある。そこで、結晶質半導体膜上に、ゲッタリングサイトとして機能する非晶質半導体膜を形成するとよい。ゲッタリングサイトとなる非晶質半導体膜には、リンやアルゴンの不純物元素を含有させる必要があるため、好適には、アルゴンを高濃度に含有させることが可能なスパッタ法で形成するとよい。その後、加熱処理(RTA法やファーネスアニール炉を用いた熱アニール等)を行って、非晶質半導体膜中に金属元素を拡散させ、続いて、当該金属元素を含む非晶質半導体膜を除去する。そうすると、結晶質半導体膜中の金属元素の含有量を低減又は除去することができる。   In addition, when an amorphous semiconductor film is crystallized using a metal element that promotes crystallization, it is possible to perform crystallization at a low temperature for a short time, and the crystal orientation is aligned. Remains in the crystalline semiconductor film, so that the off-current increases and the characteristics are not stable. Therefore, an amorphous semiconductor film functioning as a gettering site is preferably formed over the crystalline semiconductor film. Since the amorphous semiconductor film serving as a gettering site needs to contain an impurity element such as phosphorus or argon, it is preferably formed by a sputtering method which can contain argon at a high concentration. Then, heat treatment (RTA method or thermal annealing using a furnace annealing furnace) is performed to diffuse the metal element in the amorphous semiconductor film, and then the amorphous semiconductor film containing the metal element is removed. To do. Then, the content of the metal element in the crystalline semiconductor film can be reduced or removed.

次に、結晶質半導体膜706〜710を覆うゲート絶縁膜705を形成する。ゲート絶縁膜705は、公知の手段(プラズマCVD法やスパッタ法)により、珪素の酸化物又は珪素の窒化物を含む膜を、単層又は積層して形成する。具体的には、酸化珪素を含む膜、酸化窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜を、単層又は積層して形成する。   Next, a gate insulating film 705 covering the crystalline semiconductor films 706 to 710 is formed. The gate insulating film 705 is formed as a single layer or a stack of films containing a silicon oxide or a silicon nitride by a known means (plasma CVD method or sputtering method). Specifically, a film containing silicon oxide, a film containing silicon oxynitride, or a film containing silicon nitride oxide is formed as a single layer or a stacked layer.

また、基板、絶縁膜、半導体膜、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜、その他半導体装置を構成する絶縁膜などを形成した後、プラズマ処理を用いて酸化または窒化を行うことにより前記基板、絶縁膜、半導体膜、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜表面を酸化または窒化してもよい。プラズマ処理を用いて半導体膜や絶縁膜を酸化または窒化すると、当該半導体膜や絶縁膜の表面が改質され、CVD法やスパッタ法により形成した絶縁膜と比較してより緻密な絶縁膜とすることができる。よって、ピンホール等の欠陥を抑制し半導体装置の特性等を向上させることが可能となる。また上記の様なプラズマ処理は、ゲート電極膜、ソース配線、ドレイン配線などの導電膜などにも行うことができ、窒化又は酸化を行うことによって表面に窒化膜、酸化膜を形成することができる。     Further, after forming a substrate, an insulating film, a semiconductor film, a gate insulating film, an interlayer insulating film, and other insulating films constituting a semiconductor device, the substrate, the insulating film, The surface of the semiconductor film, gate insulating film, or interlayer insulating film may be oxidized or nitrided. When a semiconductor film or an insulating film is oxidized or nitrided using plasma treatment, the surface of the semiconductor film or the insulating film is modified so that the insulating film becomes denser than an insulating film formed by a CVD method or a sputtering method. be able to. Therefore, defects such as pinholes can be suppressed and the characteristics of the semiconductor device can be improved. The plasma treatment as described above can be performed on a conductive film such as a gate electrode film, a source wiring, and a drain wiring, and a nitride film or an oxide film can be formed on the surface by performing nitridation or oxidation. .

本実施の形態では、ゲート絶縁膜705を形成後、プラズマ処理を行い、ゲート絶縁膜705を酸化、又は窒化する。図示しないがプラズマ処理によって、ゲート絶縁膜705上には酸化膜又は窒化膜が形成される。ゲート絶縁膜705として酸化珪素(SiOx)または酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)を用いた場合、酸素雰囲気下でプラズマ処理を行いゲート絶縁膜705を酸化することによって、ゲート絶縁膜の表面にはCVD法やスパッタ法等により形成されたゲート絶縁膜と比較してピンホール等の欠陥の少ない緻密な膜を形成することができる。一方、窒素雰囲気下でプラズマ処理を行いゲート絶縁膜705を窒化すると、ゲート絶縁膜705の表面に絶縁膜として窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)を設けることができる。また、一旦酸素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによりゲート絶縁膜705を酸化させた後に、再度窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより窒化させてもよい。     In this embodiment, after the gate insulating film 705 is formed, plasma treatment is performed to oxidize or nitride the gate insulating film 705. Although not shown, an oxide film or a nitride film is formed over the gate insulating film 705 by plasma treatment. When silicon oxide (SiOx) or silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y) is used as the gate insulating film 705, plasma treatment is performed in an oxygen atmosphere to oxidize the gate insulating film 705, whereby the surface of the gate insulating film A dense film with few defects such as pinholes can be formed as compared with a gate insulating film formed by CVD or sputtering. On the other hand, when the gate insulating film 705 is nitrided by performing plasma treatment in a nitrogen atmosphere, silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) can be provided as an insulating film on the surface of the gate insulating film 705. Alternatively, the gate insulating film 705 may be oxidized by once performing plasma treatment in an oxygen atmosphere, and then nitrided by performing plasma treatment again in a nitrogen atmosphere.

なお、プラズマ処理により膜を酸化する場合には、酸素雰囲気下(例えば、酸素(O)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下または酸素と水素(H)と希ガス雰囲気下または一酸化二窒素と希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う。一方、プラズマ処理により膜を窒化する場合には、窒素雰囲気下(例えば、窒素(N)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下または窒素と水素と希ガス雰囲気下またはNHと希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う。希ガスとしては、例えばArを用いることができる。また、ArとKrを混合したガスを用いてもよい。そのため、プラズマ処理によって形成される絶縁膜は、プラズマ処理に用いた希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)を含んでおり、Arを用いた場合には絶縁膜にArが含まれている。 Note that in the case of oxidizing a film by plasma treatment, an oxygen atmosphere (for example, oxygen (O 2 ) and a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) atmosphere or oxygen and hydrogen are used. (H 2 ) and a rare gas atmosphere or dinitrogen monoxide and a rare gas atmosphere). On the other hand, in the case of nitriding a film by plasma treatment, in a nitrogen atmosphere (for example, nitrogen (N 2 ) and a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) or nitrogen and hydrogen And a rare gas atmosphere or NH 3 and a rare gas atmosphere). As the rare gas, for example, Ar can be used. A gas in which Ar and Kr are mixed may be used. Therefore, the insulating film formed by the plasma treatment contains a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) used for the plasma processing, and when Ar is used, the insulating film Contains Ar.

また、プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が1×1011cm−3以上であり、プラズマの電子温度が1.5eV以下で行う。より詳しくいうと、電子密度が1×1011cm−3以上1×1013cm−3以下で、プラズマの電子温度が0.5eV以上1.5eV以下で行う。プラズマの電子密度が高密度であり、基板上に形成された被処理物(ここでは、ゲート絶縁膜705)付近での電子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が1×1011cm−3以上と高密度であるため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化物または窒化膜は、CVD法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が1.5eV以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。たとえば、ガラス基板の歪点よりも100度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。なお、プラズマを形成するための周波数としては、マイクロ波(2.45GHz)等の高周波を用いることができる。なお、以下に特に断らない場合は、プラズマ処理として上記条件を用いて行うものとする。 The plasma treatment is performed in an atmosphere of the gas at an electron density of 1 × 10 11 cm −3 or more and an electron temperature of plasma of 1.5 eV or less. More specifically, the electron density is 1 × 10 11 cm −3 to 1 × 10 13 cm −3 and the electron temperature of plasma is 0.5 eV to 1.5 eV. Since the electron density of plasma is high and the electron temperature in the vicinity of the object to be processed (here, the gate insulating film 705) formed on the substrate is low, damage to the object to be processed can be prevented. . In addition, since the electron density of plasma is as high as 1 × 10 11 cm −3 or more, an oxide or a nitride film formed by oxidizing or nitriding an irradiation object using plasma treatment is a CVD method. Compared with a film formed by sputtering or the like, a film having excellent uniformity in film thickness and the like and a dense film can be formed. In addition, since the electron temperature of plasma is as low as 1.5 eV or less, oxidation or nitridation can be performed at a lower temperature than conventional plasma treatment or thermal oxidation. For example, even if the plasma treatment is performed at a temperature lower by 100 degrees or more than the strain point of the glass substrate, the oxidation or nitridation treatment can be sufficiently performed. Note that a high frequency such as a microwave (2.45 GHz) can be used as a frequency for forming plasma. Note that the plasma treatment is performed using the above conditions unless otherwise specified.

このように、ゲート電極膜を形成する前にプラズマ処理を行うことによって、半導体膜の端部においてゲート絶縁膜の被覆不良が生じた場合であっても、被覆不良により露出した半導体膜を酸化または窒化することができるため、半導体膜の端部におけるゲート絶縁膜の被覆不良に起因するゲート電極膜と半導体膜とのショート等を防止することができる。     As described above, by performing the plasma treatment before forming the gate electrode film, the semiconductor film exposed due to the coating failure is oxidized or oxidized even when the gate insulating film coating failure occurs at the edge of the semiconductor film. Since nitriding can be performed, a short circuit between the gate electrode film and the semiconductor film due to poor coverage of the gate insulating film at the end of the semiconductor film can be prevented.

次に、ゲート絶縁膜705上に、第1の導電膜と第2の導電膜とを積層して形成する。第1の導電膜は、公知の手段(プラズマCVD法やスパッタリング法)により、20〜100nmの厚さで形成する。第2の導電膜は、公知の手段により、100〜400nmの厚さで形成する。第1の導電膜と第2の導電膜は、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。または、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成する。第1の導電膜と第2の導電膜の組み合わせの例を挙げると、窒化タンタル(TaN)膜とタングステン(W)膜、窒化タングステン(WN)膜とタングステン膜、窒化モリブデン(MoN)膜とモリブデン(Mo)膜等が挙げられる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、第1の導電膜と第2の導電膜を形成した後に、熱活性化を目的とした加熱処理を行うことができる。また、2層構造ではなく、3層構造の場合は、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造を採用するとよい。   Next, a first conductive film and a second conductive film are stacked over the gate insulating film 705. The first conductive film is formed with a thickness of 20 to 100 nm by a known means (plasma CVD method or sputtering method). The second conductive film is formed with a thickness of 100 to 400 nm by a known means. The first conductive film and the second conductive film include tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), niobium ( Nb) or the like or an alloy material or a compound material containing these elements as a main component. Alternatively, a semiconductor material typified by polycrystalline silicon doped with an impurity element such as phosphorus is used. As examples of combinations of the first conductive film and the second conductive film, a tantalum nitride (TaN) film and a tungsten (W) film, a tungsten nitride (WN) film and a tungsten film, a molybdenum nitride (MoN) film and molybdenum (Mo) film | membrane etc. are mentioned. Since tungsten and tantalum nitride have high heat resistance, heat treatment for thermal activation can be performed after the first conductive film and the second conductive film are formed. In the case of a three-layer structure instead of a two-layer structure, a stacked structure of a molybdenum film, an aluminum film, and a molybdenum film is preferably employed.

次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスクを形成し、ゲート電極とゲート線を形成するためのエッチング処理を行って、ゲート電極として機能する導電膜(ゲート電極ともよぶ)716〜725を形成する。   Next, a mask made of a resist is formed using a photolithography method, and etching treatment for forming a gate electrode and a gate line is performed, so that conductive films (also referred to as gate electrodes) 716 to 725 functioning as gate electrodes are formed. Form.

次に、フォトリソグラフィ法により、レジストからなるマスクを形成して、結晶質半導体膜706、708〜710に、イオンドープ法又はイオン注入法により、N型を付与する不純物元素を低濃度に添加して、N型不純物領域711、713〜715とチャネル形成領域780、782〜784を形成する。N型を付与する不純物元素は、15族に属する元素を用いれば良く、例えばリン(P)、砒素(As)を用いる。   Next, a resist mask is formed by photolithography, and an impurity element imparting N-type is added to the crystalline semiconductor films 706 and 708 to 710 at a low concentration by ion doping or ion implantation. N-type impurity regions 711 and 713 to 715 and channel formation regions 780 and 782 to 784 are formed. The impurity element imparting N-type may be an element belonging to Group 15, for example, phosphorus (P) or arsenic (As).

次に、フォトリソグラフィ法によりレジストからなるマスクを形成して、結晶質半導体膜707に、P型を付与する不純物元素を添加して、P型不純物領域712とチャネル形成領域781を形成する。P型を付与する不純物元素は、例えばボロン(B)を用いる。   Next, a resist mask is formed by photolithography, and an impurity element imparting P-type conductivity is added to the crystalline semiconductor film 707 to form a P-type impurity region 712 and a channel formation region 781. For example, boron (B) is used as the impurity element imparting P-type.

次に、ゲート絶縁膜705と導電膜716〜725を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、公知の手段(プラズマCVD法やスパッタ法)により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。次に、絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、導電膜716〜725の側面に接する絶縁膜(サイドウォールともよばれる)739〜743を形成する(図6(C))。また、絶縁膜739〜743の作製と同時に、ゲート絶縁膜705がエッチングされた絶縁膜734〜738を形成する。絶縁膜739〜743は、後にLDD(Lightly Doped drain)領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。   Next, an insulating film is formed so as to cover the gate insulating film 705 and the conductive films 716 to 725. As the insulating film, a single layer or a film containing an inorganic material such as silicon, an oxide of silicon, or a silicon nitride, or an organic material such as an organic resin is formed by a known means (plasma CVD method or sputtering method). It is formed by stacking. Next, the insulating film is selectively etched by anisotropic etching mainly in the vertical direction to form insulating films (also referred to as sidewalls) 739 to 743 that are in contact with the side surfaces of the conductive films 716 to 725 (FIG. 6 (C)). Simultaneously with the formation of the insulating films 739 to 743, insulating films 734 to 738 obtained by etching the gate insulating film 705 are formed. The insulating films 739 to 743 are used as a mask for doping when an LDD (Lightly Doped Drain) region is formed later.

次に、フォトリソグラフィ法により形成したレジストからなるマスクと、絶縁膜739〜743をマスクとして用いて、結晶質半導体膜706、708〜710にN型を付与する不純物元素を添加して、第1のN型不純物領域(LDD領域ともよぶ)727、729、731、733と、第2のN型不純物領域726、728、730、732とを形成する。第1のN型不純物領域727、729、731、733が含む不純物元素の濃度は、第2のN型不純物領域726、728、730、732の不純物元素の濃度よりも低い。上記工程を経て、N型の薄膜トランジスタ744、746〜748と、P型の薄膜トランジスタ745が完成する。   Next, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the crystalline semiconductor films 706 and 708 to 710 using a resist mask formed by a photolithography method and the insulating films 739 to 743 as masks. N-type impurity regions (also referred to as LDD regions) 727, 729, 731 and 733, and second N-type impurity regions 726, 728, 730 and 732 are formed. The concentration of the impurity element contained in the first N-type impurity regions 727, 729, 731, and 733 is lower than the concentration of the impurity element in the second N-type impurity regions 726, 728, 730, and 732. Through the above steps, N-type thin film transistors 744 and 746 to 748 and a P-type thin film transistor 745 are completed.

なお、LDD領域を形成するためには、ゲート電極を2層以上の積層構造として、当該ゲート電極に端部がテーパーを有する形状となるようなエッチングや異方性エッチングを行って、当該ゲート電極を構成する下層の導電膜をマスクとして用いる手法と、サイドウォールの絶縁膜をマスクとして用いる手法がある。前者の手法を採用して形成された薄膜トランジスタは、ゲート絶縁膜を介してLDD領域をゲート電極と重ねて配置させた構造となっているが、この構造は、ゲート電極の端部がテーパーを有する形状となるようなエッチングや異方性エッチングを利用するために、LDD領域の幅を制御することが難しく、エッチング工程が良好に行われなければ、LDD領域を形成することが出来ない場合がある。一方、後者のサイドウォールの絶縁膜をマスクとして用いる手法は、前者の手法と比較すると、LDD領域の幅の制御が容易であり、また、LDD領域を確実に形成することができる。   Note that in order to form the LDD region, the gate electrode has a stacked structure of two or more layers, and the gate electrode is etched or anisotropically etched so that the end has a tapered shape. There are a method using the lower conductive film constituting the mask as a mask and a method using the sidewall insulating film as a mask. A thin film transistor formed by employing the former method has a structure in which an LDD region is disposed so as to overlap a gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween. In this structure, the end of the gate electrode has a taper. It is difficult to control the width of the LDD region in order to use etching or anisotropic etching to form a shape, and the LDD region may not be formed unless the etching process is performed well. . On the other hand, the latter method using the sidewall insulating film as a mask makes it easier to control the width of the LDD region than the former method, and the LDD region can be formed reliably.

続いて、薄膜トランジスタ744〜748を覆うように、絶縁膜を単層又は積層して形成する(図7(A))。薄膜トランジスタ744〜748を覆う絶縁膜は、公知の手段(SOG法、液滴吐出法等)により、珪素の酸化物や珪素の窒化物等の無機材料、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ、シロキサン等の有機材料等により、単層又は積層で形成する。シロキサン系の材料とは、例えば、シリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む物質、又は、シリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基にフッ素、アルキル基、芳香族炭化水素の少なくとも1つを含む物質に相当する。例えば、薄膜トランジスタ744〜748を覆う絶縁膜が3層構造の場合、1層目の絶縁膜749として酸化珪素を含む膜を形成し、2層目の絶縁膜750として樹脂を含む膜を形成し、3層目の絶縁膜751として窒化珪素を含む膜を形成するとよい。   Next, an insulating film is formed as a single layer or a stacked layer so as to cover the thin film transistors 744 to 748 (FIG. 7A). The insulating film covering the thin film transistors 744 to 748 is formed by a known means (SOG method, droplet discharge method, etc.), an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride, polyimide, polyamide, benzocyclobutene, acrylic, epoxy. It is formed of a single layer or a laminated layer using an organic material such as siloxane. A siloxane-based material includes, for example, a skeleton structure composed of a bond between silicon and oxygen, a substance containing at least hydrogen as a substituent, or a skeleton structure composed of a bond between silicon and oxygen, and fluorine as a substituent. , A substance containing at least one of an alkyl group and an aromatic hydrocarbon. For example, when the insulating film covering the thin film transistors 744 to 748 has a three-layer structure, a film containing silicon oxide is formed as the first insulating film 749, a film containing resin is formed as the second insulating film 750, A film containing silicon nitride is preferably formed as the third insulating film 751.

なお、絶縁膜749〜751を形成する前、又は絶縁膜749〜751のうちの1つ又は複数の薄膜を形成した後に、半導体膜の結晶性の回復や半導体膜に添加された不純物元素の活性化、半導体膜の水素化を目的とした加熱処理を行うとよい。加熱処理には、熱アニール、レーザアニール法又はRTA法などを適用するとよい。   Note that before the insulating films 749 to 751 are formed or after one or more thin films of the insulating films 749 to 751 are formed, the crystallinity of the semiconductor film is restored and the activity of the impurity element added to the semiconductor film is increased. Heat treatment for the purpose of hydrogenation of the semiconductor film is preferably performed. For the heat treatment, thermal annealing, laser annealing, RTA, or the like is preferably applied.

次に、フォトリソグラフィ法により絶縁膜749〜751をエッチングして、N型不純物領域726、728〜732、P型不純物領域785を露出させるコンタクトホールを形成する。続いて、コンタクトホールを充填するように、導電膜を形成し、当該導電膜をパターン加工して、ソースドレイン配線として機能する導電膜752〜761を形成する。   Next, the insulating films 749 to 751 are etched by photolithography to form contact holes that expose the N-type impurity regions 726 and 728 to 732 and the P-type impurity region 785. Subsequently, a conductive film is formed so as to fill the contact hole, and the conductive film is patterned to form conductive films 752 to 761 functioning as source / drain wirings.

導電膜752〜761は、公知の手段(プラズマCVD法やスパッタリング法)により、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ネオジウム(Nd)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜752〜761は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜と窒化チタン(TiN)膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜752〜761を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。   The conductive films 752 to 761 are made of an element selected from titanium (Ti), aluminum (Al), and neodymium (Nd) by known means (plasma CVD method or sputtering method), or an alloy containing these elements as a main component. The material or compound material is formed as a single layer or a stacked layer. The alloy material containing aluminum as a main component corresponds to, for example, a material containing aluminum as a main component and containing nickel, or an alloy material containing aluminum as a main component and containing nickel and one or both of carbon and silicon. The conductive films 752 to 761 include, for example, a stacked structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, and a barrier film, and a stacked structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, a titanium nitride (TiN) film, and a barrier film. A structure should be adopted. Note that the barrier film corresponds to a thin film formed of titanium, titanium nitride, molybdenum, or molybdenum nitride. Aluminum and aluminum silicon are suitable materials for forming the conductive films 752 to 761 because they have low resistance and are inexpensive. In addition, when an upper layer and a lower barrier layer are provided, generation of hillocks of aluminum or aluminum silicon can be prevented. In addition, when a barrier film made of titanium, which is a highly reducing element, is formed, even if a thin natural oxide film is formed on the crystalline semiconductor film, the natural oxide film is reduced, and the crystalline semiconductor film is excellent. Contact can be made.

次に、導電膜752〜761を覆うように、絶縁膜762を形成する(図7(B))。絶縁膜762は、公知の手段(SOG法、液滴吐出法等)を用いて、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。また、絶縁膜762は、好適には、0.75μm〜3μmの厚さで形成する。   Next, an insulating film 762 is formed so as to cover the conductive films 752 to 761 (FIG. 7B). The insulating film 762 is formed as a single layer or a stacked layer using an inorganic material or an organic material by a known means (SOG method, droplet discharge method, or the like). The insulating film 762 is preferably formed with a thickness of 0.75 to 3 μm.

続いて、フォトリソグラフィ法により絶縁膜762をエッチングして、導電膜757、759、761を露出させるコンタクトホールを形成する。続いて、コンタクトホールを充填するように、導電膜を形成する。導電膜は、公知の手段(プラズマCVD法やスパッタリング法)を用いて、導電性材料により形成する。次に、導電膜をパターン加工して、導電膜763〜765を形成する。なお、導電膜763〜765は、記憶素子が含む一対の導電膜のうちの一方の導電膜となる。従って、好適には、導電膜763〜765は、チタン、又はチタンを主成分とする合金材料若しくは化合物材料により、単層又は積層で形成するとよい。チタンは、抵抗値が低いため、記憶素子のサイズの縮小につながり、高集積化を実現することができる。また、導電膜763〜765を形成するためのフォトリソグラフィ工程においては、下層の薄膜トランジスタ744〜748にダメージを与えないために、ウエットエッチング加工を行うとよく、エッチング剤にはフッ化水素(HF)又はアンモニアと過酸化水素水とからなる溶液を用いるとよい。   Subsequently, the insulating film 762 is etched by photolithography to form contact holes that expose the conductive films 757, 759, and 761. Subsequently, a conductive film is formed so as to fill the contact hole. The conductive film is formed of a conductive material using a known means (plasma CVD method or sputtering method). Next, the conductive film is patterned to form conductive films 763 to 765. Note that the conductive films 763 to 765 are one of a pair of conductive films included in the memory element. Therefore, the conductive films 763 to 765 are preferably formed in a single layer or a stacked layer using titanium or an alloy material or a compound material containing titanium as a main component. Since titanium has a low resistance value, it leads to a reduction in the size of the memory element, and high integration can be realized. In the photolithography process for forming the conductive films 763 to 765, wet etching may be performed in order to prevent damage to the lower thin film transistors 744 to 748, and hydrogen fluoride (HF) is used as an etchant. Alternatively, a solution composed of ammonia and hydrogen peroxide solution may be used.

次に、導電膜763〜765を覆うように、絶縁膜766を形成する。絶縁膜766は、公知の手段(SOG法、液滴吐出法等)を用いて、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。また、絶縁膜762は、好適には、0.75μm〜3μmの厚さで形成する。続いて、フォトリソグラフィ法により、絶縁膜766をエッチングして、導電膜763〜765を露出させるコンタクトホール767〜769を形成する。   Next, an insulating film 766 is formed so as to cover the conductive films 763 to 765. The insulating film 766 is formed as a single layer or a stacked layer using an inorganic material or an organic material by a known means (SOG method, droplet discharge method, or the like). The insulating film 762 is preferably formed with a thickness of 0.75 to 3 μm. Subsequently, the insulating film 766 is etched by photolithography to form contact holes 767 to 769 that expose the conductive films 763 to 765.

次に、導電膜765に接し、アンテナとして機能する導電膜786を形成する(図8(A))。導電膜786は、公知の手段(プラズマCVD法、スパッタリング法、印刷法、液滴吐出法)を用いて、導電性材料により形成する。好ましくは、導電膜786は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。具体的には、導電膜786は、スクリーン印刷法により、銀を含むペーストを用いて形成し、その後、50〜350度の加熱処理を行って形成する。又は、スパッタリング法によりアルミニウム膜を形成し、当該アルミニウム膜をパターン加工することにより形成する。アルミニウム膜のパターン加工は、ウエットエッチング加工を用いるとよく、ウエットエッチング加工後は200〜300度の加熱処理を行うとよい。   Next, a conductive film 786 functioning as an antenna is formed in contact with the conductive film 765 (FIG. 8A). The conductive film 786 is formed using a conductive material by a known means (plasma CVD method, sputtering method, printing method, droplet discharge method). Preferably, the conductive film 786 is an element selected from aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), and copper (Cu), or an alloy material or a compound material containing these elements as a main component. It is formed by layer or lamination. Specifically, the conductive film 786 is formed using a paste containing silver by a screen printing method, and then heat-treated at 50 to 350 degrees. Alternatively, an aluminum film is formed by a sputtering method, and the aluminum film is formed by patterning. For the patterning of the aluminum film, a wet etching process may be used, and after the wet etching process, a heat treatment of 200 to 300 degrees may be performed.

次に、導電膜763、764に接するように有機化合物層787を形成する(図8(B))。有機化合物層787は、公知の手段(液滴吐出法や蒸着法等)により形成する。続いて、有機化合物層787に接するように、導電膜771を形成する。導電膜771は、公知の手段(スパッタリング法や蒸着法)により形成する。   Next, an organic compound layer 787 is formed so as to be in contact with the conductive films 763 and 764 (FIG. 8B). The organic compound layer 787 is formed by a known means (such as a droplet discharge method or a vapor deposition method). Subsequently, a conductive film 771 is formed so as to be in contact with the organic compound layer 787. The conductive film 771 is formed by a known means (a sputtering method or a vapor deposition method).

以上の工程を経て、導電膜763、有機化合物層787及び導電膜771の積層体からなる記憶素子部789と、導電膜764、有機化合物層787及び導電膜771の積層体からなる記憶素子部790が完成する。   Through the above steps, a memory element portion 789 including a stack of the conductive film 763, the organic compound layer 787, and the conductive film 771, and a memory element portion 790 including a stack of the conductive film 764, the organic compound layer 787, and the conductive film 771. Is completed.

なお、上記の作製工程では、有機化合物層787の耐熱性が強くないため、アンテナとして機能する導電膜786を形成する工程の後に、有機化合物層787を形成する工程を行うことを特徴とする。   Note that in the above manufacturing process, the heat resistance of the organic compound layer 787 is not strong; therefore, the step of forming the organic compound layer 787 is performed after the step of forming the conductive film 786 functioning as an antenna.

次に、記憶素子部789、790、アンテナとして機能する導電膜786を覆うように、公知の手段(SOG法、液滴吐出法等)により、保護膜として機能する絶縁膜772を形成する。絶縁膜772は、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)などの炭素を含む膜、窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜、有機材料により形成し、好ましくはエポキシ樹脂により形成する。   Next, an insulating film 772 functioning as a protective film is formed by a known means (an SOG method, a droplet discharge method, or the like) so as to cover the memory element portions 789 and 790 and the conductive film 786 functioning as an antenna. The insulating film 772 is formed using a film containing carbon such as DLC (diamond-like carbon), a film containing silicon nitride, a film containing silicon nitride oxide, or an organic material, preferably an epoxy resin.

次に、剥離層702が露出するように、フォトリソグラフィ法またはレーザ光の照射により絶縁膜をエッチングして、開口部773、774を形成する(図9(A))。   Next, the insulating film is etched by photolithography or laser light irradiation so that the separation layer 702 is exposed to form openings 773 and 774 (FIG. 9A).

次に、開口部773、774にエッチング剤を導入して、剥離層702を除去する(図9(B))。エッチング剤は、フッ化ハロゲンまたはハロゲン間化合物を含む気体又は液体を使用する。例えば、フッ化ハロゲンを含む気体として三フッ化塩素(ClF)を使用する。そうすると、素子形成層791は、基板701から剥離された状態となる。なお、素子形成層791とは、ここでは、薄膜トランジスタ744〜748、記憶素子部789、790の素子群と、アンテナとして機能する導電膜786を合わせたものとする。なお、剥離層702は、全て除去せず一部分を残存させてもよい。こうすることによって、エッチング剤の消費量を抑え剥離層の除去に要する処理時間を短縮することが可能となる。また、剥離層702の除去を行った後にも、基板701上に素子形成層791を保持しておくことが可能となる。 Next, an etchant is introduced into the openings 773 and 774 to remove the peeling layer 702 (FIG. 9B). As the etchant, a gas or liquid containing halogen fluoride or an interhalogen compound is used. For example, chlorine trifluoride (ClF 3 ) is used as a gas containing halogen fluoride. Then, the element formation layer 791 is peeled from the substrate 701. Note that here, the element formation layer 791 is a combination of the element groups of the thin film transistors 744 to 748 and the memory element portions 789 and 790 and the conductive film 786 functioning as an antenna. Note that the peeling layer 702 may be partially left without being completely removed. By doing so, it is possible to reduce the consumption of the etching agent and shorten the processing time required for removing the release layer. Further, the element formation layer 791 can be held over the substrate 701 even after the peeling layer 702 is removed.

素子形成層791が剥離された基板701は、コストの削減のために、再利用するとよい。また、絶縁膜772は、剥離層702を除去した後に、素子形成層791が飛散しないように形成したものである。素子形成層791は小さく薄く軽いために、剥離層702を除去した後は、基板701に密着していないために飛散しやすい。しかしながら、素子形成層791上に絶縁膜772を形成することで、素子形成層791に重みが付き、基板701からの飛散を防止することができる。また、素子形成層791単体では薄くて軽いが、絶縁膜772を形成することで、基板701から剥離した素子形成層791が応力等により巻かれた形状になることがなく、ある程度の強度を確保することができる。   The substrate 701 from which the element formation layer 791 has been peeled is preferably reused for cost reduction. The insulating film 772 is formed so that the element formation layer 791 is not scattered after the peeling layer 702 is removed. Since the element formation layer 791 is small and thin, the element formation layer 791 is not closely attached to the substrate 701 after the peeling layer 702 is removed, and thus is easily scattered. However, by forming the insulating film 772 over the element formation layer 791, the element formation layer 791 is weighted and scattering from the substrate 701 can be prevented. In addition, although the element formation layer 791 alone is thin and light, by forming the insulating film 772, the element formation layer 791 peeled off from the substrate 701 does not become a shape wound by stress or the like, and a certain degree of strength is secured. can do.

次に、素子形成層791の一方の面を、第1のシート材775に接着させて基板701から完全に剥離する(図10(A))。剥離層702を全て除去せず一部を残した場合には、物理的手段を用いて基板701から素子形成層を剥離する。続いて、素子形成層791の他方の面に、第2のシート材776を設け、その後加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って、第2のシート材776を貼り合わせる。また、第2のシート材776を設けると同時または設けた後に第1のシート材775を剥離し、代わりに第3のシート材777を設ける。そして、加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って、第3のシート材777を貼り合わせる。そうすると、第2のシート材776と第3のシート材777により封止された半導体装置が完成する(図10(B))。   Next, one surface of the element formation layer 791 is attached to the first sheet material 775 and completely peeled from the substrate 701 (FIG. 10A). In the case where a part of the separation layer 702 is not removed and a part is left, the element formation layer is separated from the substrate 701 using physical means. Subsequently, a second sheet material 776 is provided on the other surface of the element formation layer 791, and then one or both of heat treatment and pressure treatment are performed, and the second sheet material 776 is attached. In addition, the first sheet material 775 is peeled off at the same time or after the second sheet material 776 is provided, and a third sheet material 777 is provided instead. Then, one or both of heat treatment and pressure treatment is performed, and the third sheet material 777 is bonded. Then, a semiconductor device sealed with the second sheet material 776 and the third sheet material 777 is completed (FIG. 10B).

なお、第1のシート材775と第2のシート材776によって封止を行っても良いが、基板701から素子形成層791を剥離するためのシート材と素子形成層791を封止するためのシート材に異なるシート材を用いる場合には、上述したように、第2のシート材776と第3のシート材777で素子形成層791を封止する。これは、例えば、基板701から素子形成層791を剥離する際に、第1のシート材775が素子形成層791のみならず基板701への接着が懸念される場合等、粘着力が弱いシート材を利用したいときに有効となる。   Note that the first sheet material 775 and the second sheet material 776 may be sealed, but the sheet material for peeling the element formation layer 791 from the substrate 701 and the element formation layer 791 are sealed. When a different sheet material is used for the sheet material, the element formation layer 791 is sealed with the second sheet material 776 and the third sheet material 777 as described above. This is because, for example, when the element forming layer 791 is peeled from the substrate 701, the first sheet material 775 may be adhered to the substrate 701 as well as the element forming layer 791. Effective when you want to use.

封止に用いる第2のシート材776、第3のシート材777として、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなるフィルム、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム(ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等)と接着性合成樹脂フィルム(アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等)との積層フィルム等を利用することができる。また、フィルムは、被処理体と加熱処理と加圧処理が行われるものであり、加熱処理と加圧処理を行う際には、フィルムの最表面に設けられた接着層か、又は最外層に設けられた層(接着層ではない)を加熱処理によって溶かし、加圧により接着する。また、第2のシート材776と第3のシート材777の表面には接着層が設けられていてもよいし、接着層が設けられていなくてもよい。接着層は、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤を含む層に相当する。また、封止後に内部への水分等の侵入を防ぐために封止するシート材にシリカコートを行うことが好ましく、例えば、接着層とポリエステル等のフィルムとシリカコートを積層指せたシート材を利用することができる。   As the second sheet material 776 and the third sheet material 777 used for sealing, a film made of polypropylene, polyester, vinyl, polyvinyl fluoride, vinyl chloride, paper made of a fibrous material, a base film (polyester, A laminated film of an adhesive synthetic resin film (such as an acrylic synthetic resin or an epoxy synthetic resin) and the like can be used. In addition, the film is subjected to heat treatment and pressure treatment, and when the heat treatment and pressure treatment are performed, an adhesive layer provided on the outermost surface of the film or an outermost layer is used. The provided layer (not the adhesive layer) is melted by heat treatment and bonded by pressure. Further, an adhesive layer may be provided on the surface of the second sheet material 776 and the third sheet material 777, or the adhesive layer may not be provided. The adhesive layer corresponds to a layer containing an adhesive such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an epoxy resin adhesive, or a resin additive. In addition, it is preferable to perform silica coating on the sheet material to be sealed in order to prevent moisture and the like from entering the inside after sealing. For example, a sheet material in which an adhesive layer, a film of polyester, etc. and a silica coat are laminated is used. be able to.

なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。つまり、上記実施の形態で示した材料や形成方法は、本実施の形態でも利用することができるし、本実施の形態で示した材料や形成方法は上記実施の形態でも利用することができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment. That is, the material and the formation method described in the above embodiment can be used in this embodiment, and the material and the formation method described in this embodiment can be used in the above embodiment.

(実施の形態6)
本発明の半導体装置を構成する要素の一つとして、スタティックRAM(SRAM)を構成する一例について、図19乃至図21を参照して説明する。
(Embodiment 6)
An example of forming a static RAM (SRAM) as one of the elements constituting the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS.

図19(A)で示す半導体膜660、651はシリコン若しくはシリコンを成分とする結晶性の半導体で形成することが好ましい。例えば、シリコン膜をレーザアニールなどによって結晶化された多結晶シリコン、単結晶シリコンなどが適用される。その他にも半導体特性を示す、金属酸化物半導体、アモルファスシリコン、有機半導体を適用することも可能である。   The semiconductor films 660 and 651 illustrated in FIG. 19A are preferably formed using silicon or a crystalline semiconductor containing silicon as a component. For example, polycrystalline silicon or single crystal silicon obtained by crystallizing a silicon film by laser annealing or the like is applied. In addition, a metal oxide semiconductor, amorphous silicon, or an organic semiconductor that exhibits semiconductor characteristics can be used.

いずれにしても、最初に形成する半導体膜は絶縁表面を有する基板の全面若しくは一部(トランジスタの半導体領域として確定されるよりも広い面積を有する領域)に形成する。そして、フォトリソグラフィ技術によって、半導体膜上にマスクパターンを形成する。そのマスクパターンを利用して半導体膜をエッチング処理することにより、TFTのソース及びドレイン領域及びチャネル形成領域を含む特定形状の島状の半導体膜660、661を形成する。その半導体膜660、661はレイアウトの適切さを考慮して決められる。   In any case, the semiconductor film to be formed first is formed over the entire surface or part of the substrate having an insulating surface (a region having a larger area than that determined as a semiconductor region of the transistor). Then, a mask pattern is formed on the semiconductor film by a photolithography technique. By etching the semiconductor film using the mask pattern, island-shaped semiconductor films 660 and 661 having specific shapes including the source and drain regions of the TFT and the channel formation region are formed. The semiconductor films 660 and 661 are determined in consideration of appropriate layout.

図19(A)で示す半導体膜660、661を形成するためのフォトマスクは、図19(B)に示すマスクパターン670を備えている。このマスクパターン670は、フォトリソグラフィ工程で用いるレジストがポジ型かネガ型かで異なる。ポジ型レジストを用いる場合には、図19(B)で示すマスクパターン670は、遮光部として作製される。マスクパターン670は、多角形の頂部Aを削除した形状となっている。また、屈曲部Bにおいては、その角部が直角とならないように複数段に渡って屈曲する形状となっている。このフォトマスクのパターンは、例えば、パターンの角部であって(直角三角形)の一辺が10μm以下の大きさに角部を削除している。   A photomask for forming the semiconductor films 660 and 661 shown in FIG. 19A includes a mask pattern 670 shown in FIG. The mask pattern 670 differs depending on whether the resist used in the photolithography process is a positive type or a negative type. When a positive resist is used, the mask pattern 670 shown in FIG. 19B is manufactured as a light shielding portion. The mask pattern 670 has a shape obtained by deleting the top A of the polygon. Further, the bent portion B has a shape that is bent over a plurality of steps so that the corner portion does not become a right angle. In the photomask pattern, for example, the corners of the pattern (right triangles) are removed so that one side is 10 μm or less.

図19(B)で示すマスクパターン670は、その形状が、図19(A)で示す半導体膜660、661に反映される。その場合、マスクパターン670と相似の形状が転写されても良いが、マスクパターン670の角部がさらに丸みを帯びるように転写されていても良い。すなわち、マスクパターン670よりもさらにパターン形状をなめらかにした、丸め部を設けても良い。   The shape of the mask pattern 670 illustrated in FIG. 19B is reflected in the semiconductor films 660 and 661 illustrated in FIG. In that case, a shape similar to the mask pattern 670 may be transferred, or the corner of the mask pattern 670 may be transferred so as to be further rounded. That is, a rounded portion having a smoother pattern shape than the mask pattern 670 may be provided.

半導体膜660、661の上には、酸化シリコン若しくは窒化シリコンを少なくとも一部に含む絶縁膜が形成される。この絶縁膜を形成する目的の一つはゲート絶縁膜である。そして、図20(A)で示すように、半導体膜と一部が重なるようにゲート配線662、663、664を形成する。ゲート配線662は半導体膜660に対応して形成される。ゲート配線663は半導体膜660、661に対応して形成される。また、ゲート配線664は半導体膜660、661に対応して形成される。ゲート配線は、金属膜又は導電性の高い半導体膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術によってその形状を絶縁膜上に作り込む。   Over the semiconductor films 660 and 661, an insulating film containing at least part of silicon oxide or silicon nitride is formed. One purpose of forming this insulating film is a gate insulating film. Then, as illustrated in FIG. 20A, gate wirings 662, 663, and 664 are formed so as to partially overlap the semiconductor film. The gate wiring 662 is formed corresponding to the semiconductor film 660. The gate wiring 663 is formed corresponding to the semiconductor films 660 and 661. The gate wiring 664 is formed corresponding to the semiconductor films 660 and 661. As the gate wiring, a metal film or a highly conductive semiconductor film is formed, and its shape is formed on the insulating film by a photolithography technique.

このゲート配線を形成するためのフォトマスクは、図20(B)に示すマスクパターン671を備えている。このマスクパターン671は、角部であって、(直角三角形)の一辺が10μm以下、または、配線の線幅の1/2以下で、線幅の1/5以上の大きさに角部を削除している。図20(B)で示すマスクパターン671は、その形状が、図20(A)で示すゲート配線662、663、664に反映される。その場合、マスクパターン671と相似の形状が転写されても良いが、マスクパターン671の角部がさらに丸みを帯びるように転写されていても良い。すなわち、マスクパターン671よりもさらにパターン形状をなめらかにした、丸め部を設けても良い。すなわち、ゲート配線662、663、664の角部は、線幅の1/2以下であって1/5以上にコーナー部に丸みをおびさせる。凸部はプラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、洗浄のときに、たとえできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。   A photomask for forming this gate wiring is provided with a mask pattern 671 shown in FIG. This mask pattern 671 is a corner, and one side of the (right triangle) is 10 μm or less, or less than 1/2 of the line width of the wiring, and the corner is deleted to a size of 1/5 or more of the line width. is doing. The shape of the mask pattern 671 shown in FIG. 20B is reflected in the gate wirings 662, 663, and 664 shown in FIG. In that case, a shape similar to the mask pattern 671 may be transferred, or the corner of the mask pattern 671 may be transferred so as to be further rounded. That is, a rounded portion having a smoother pattern shape than the mask pattern 671 may be provided. In other words, the corner portions of the gate wirings 662, 663, and 664 are rounded at the corner portions that are 1/2 or less of the line width and 1/5 or more. The convex part suppresses the generation of fine powder due to abnormal discharge during dry etching by plasma, and the concave part improves the yield as a result of washing away even if fine powder is easily collected at the corner during cleaning. It has the effect that it can be expected greatly.

層間絶縁膜はゲート配線662、663、664の次に形成される膜である。層間絶縁膜は酸化シリコンなどの無機絶縁材料若しくポリイミドやアクリル樹脂などを使った有機絶材料を使って形成する。この層間絶縁膜とゲート配線662、663、664の間には窒化シリコン若しくは窒化酸化シリコンなどの絶縁膜を介在させても良い。また、層間絶縁膜上にも窒化シリコン若しくは窒化酸化シリコンなどの絶縁膜を設けても良い。この絶縁膜は、外因性の金属イオンや水分などTFTにとっては良くない不純物により半導体膜やゲート絶縁膜を汚染するのを防ぐことができる。   The interlayer insulating film is a film formed next to the gate wirings 662, 663, and 664. The interlayer insulating film is formed using an inorganic insulating material such as silicon oxide or an organic insulating material such as polyimide or acrylic resin. An insulating film such as silicon nitride or silicon nitride oxide may be interposed between the interlayer insulating film and the gate wirings 662, 663, and 664. Further, an insulating film such as silicon nitride or silicon nitride oxide may be provided over the interlayer insulating film. This insulating film can prevent the semiconductor film and the gate insulating film from being contaminated by impurities that are not good for the TFT, such as exogenous metal ions and moisture.

層間絶縁膜には所定の位置に開孔が形成されている。例えば、下層にあるゲート配線や半導体膜に対応して設けられる。金属若しくは金属化合物の一層若しくは複数層で形成される配線層は、フォトリソグラフィ技術によってマスクパターンが形成され、エッチング加工により所定のパターンに形成される。そして、図21(A)で示すように、半導体膜と一部が重なるように配線675〜680を形成する。配線はある特定の素子間を連結する。配線は特定の素子と素子の間を直線で結ぶのではなく、レイアウトの制約上屈曲部が含まれる。また、コンタクト部やその他の領域において配線幅が変化する。コンタクト部では、コンタクトホールが配線幅と同等若しくは大きい場合には、その部分で配線幅が広がるように変化する。   Openings are formed at predetermined positions in the interlayer insulating film. For example, it is provided corresponding to the gate wiring or semiconductor film in the lower layer. A wiring layer formed of one or more layers of metal or metal compound is formed with a mask pattern by a photolithography technique and formed into a predetermined pattern by etching. Then, as illustrated in FIG. 21A, wirings 675 to 680 are formed so as to partially overlap the semiconductor film. A wiring connects between specific elements. The wiring does not connect a specific element with a straight line, but includes a bent portion due to layout restrictions. In addition, the wiring width changes in the contact portion and other regions. In the contact portion, when the contact hole is equal to or larger than the wiring width, the wiring width is changed to widen at that portion.

この配線675〜680を形成するためのフォトマスクは、図21(B)に示すマスクパターン672を備えている。この場合においても、配線は、そのコーナー部であって(直角三角形)の一辺が10μm以下、または、配線の線幅の1/2以下で、線幅の1/5以上の大きさに角部を削除し、コーナー部を丸みをおびるパターンを有せしめる。角部は、線幅の1/2以下で、1/5以上にコーナー部に丸みをおびさせる。このような配線は、凸部はプラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、洗浄のときに、たとえできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。配線の角部がラウンドをとることにより、電気的にも伝導させることが期待できる。また、多数の平行配線では、ゴミを洗い流すのにはきわめて好都合である。   A photomask for forming the wirings 675 to 680 includes a mask pattern 672 shown in FIG. Even in this case, the wiring is a corner portion (right triangle) having a side of 10 μm or less, or 1/2 or less of the line width of the wiring and 1/5 or more of the line width. Remove the corners so that the corners have a rounded pattern. The corners are ½ or less of the line width, and the corners are rounded to 1/5 or more. In such wiring, the convex part suppresses the generation of fine powder due to abnormal discharge when dry etching with plasma, and the concave part is easy to collect even in the case of cleaning even if it is fine powder. As a result of washing away, the yield can be greatly improved. It can be expected that the corner portion of the wiring is electrically conducted by taking a round. In addition, a large number of parallel wires are very convenient for washing away dust.

図21(A)には、nチャネル型トランジスタ681〜684、pチャネル型トランジスタ685、686が形成されている。nチャネル型トランジスタ683とpチャネル型トランジスタ685及びnチャネル型トランジスタ684とpチャネル型トランジスタ686はインバータを構成している。この6つのトランジスタを含む回路はSRAMを形成している。これらのトランジスタの上層には、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁膜が形成されていても良い。   In FIG. 21A, n-channel transistors 681 to 684 and p-channel transistors 685 and 686 are formed. The n-channel transistor 683 and the p-channel transistor 685, and the n-channel transistor 684 and the p-channel transistor 686 constitute an inverter. The circuit including these six transistors forms an SRAM. An insulating film such as silicon nitride or silicon oxide may be formed over these transistors.

なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。つまり、上記実施の形態で示した材料や形成方法は、本実施の形態でも利用することができるし、本実施の形態で示した材料や形成方法は上記実施の形態でも利用することができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment. That is, the material and the formation method described in the above embodiment can be used in this embodiment, and the material and the formation method described in this embodiment can be used in the above embodiment.

(実施の形態7)
本実施の形態では本発明の半導体装置を作製する際用いることができる形状の加工方法について説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment mode, a method for processing a shape that can be used in manufacturing the semiconductor device of the present invention will be described.

本実施の形態では、半導体装置の集積回路で用いられる薄膜トランジスタ、容量、配線等を形成する際、レジストを露光マスクによってエッチング加工したレジストパターンを用いる。   In this embodiment mode, when a thin film transistor, a capacitor, a wiring, or the like used in an integrated circuit of a semiconductor device is formed, a resist pattern obtained by etching a resist with an exposure mask is used.

本実施の形態で用いる、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクについて図22を用いて説明する。   An exposure mask provided with an auxiliary pattern having a light intensity reduction function made of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film used in this embodiment will be described with reference to FIG.

図22(A)は、露光マスクの一部を拡大した上面図である。また、図22(A)に対応する露光マスクの一部の断面図を図22(B)に示す。図22(B)には露光マスクと、レジストが全面に塗布形成された基板とを対応させて図示している。   FIG. 22A is an enlarged top view of a part of the exposure mask. FIG. 22B is a partial cross-sectional view of the exposure mask corresponding to FIG. FIG. 22B shows an exposure mask and a substrate on which a resist is applied and formed in correspondence with each other.

また図22は図23と対応しており、図22で作製したレジストパターン519は図23におけるダブルゲートTFT510を作製するために用いられている。 22 corresponds to FIG. 23, and the resist pattern 519 produced in FIG. 22 is used for producing the double gate TFT 510 in FIG.

図22(A)において、露光マスクは、Crなどの金属膜からなる遮光部601a、601bと、補助パターンとして、半透膜602が設けられた部分とが設置されている。遮光部601aの幅は、t1と示し、遮光部601bの幅は、t2と示し、半透膜602が設けられた部分の幅はS1と示している。遮光部601bと遮光部601bとの間隔がS1とも言える。   In FIG. 22A, the exposure mask is provided with light shielding portions 601a and 601b made of a metal film such as Cr, and a portion provided with a semi-permeable film 602 as an auxiliary pattern. The width of the light shielding portion 601a is indicated by t1, the width of the light shielding portion 601b is indicated by t2, and the width of the portion provided with the semipermeable membrane 602 is indicated by S1. It can also be said that the interval between the light shielding part 601b and the light shielding part 601b is S1.

図22(B)において、露光マスクは、透光性の基体600にMoSiNからなる半透膜602を設け、半透膜602と積層するようにCrなどの金属膜からなる遮光部601a、601bを設けている。半透膜402は他にMoSi、MoSiO、MoSiON、CrSiなどを用いて形成することができる。 In FIG. 22B, the exposure mask is provided with a light-transmitting substrate 600 provided with a semi-transmissive film 602 made of MoSiN, and light-shielding portions 601 a and 601 b made of a metal film such as Cr so as to be laminated with the semi-transmissive film 602. Provided. In addition, the semipermeable membrane 402 can be formed using MoSi, MoSiO, MoSiON, CrSi, or the like.

図22(A)及び図22(B)に示す露光マスクを用いてレジスト膜の露光を行うと、非露光領域603aと露光領域603bが形成される。露光時には光が、遮光部の回り込みや半透膜を通過することによって図22(B)に示す露光領域603bが形成される。   When the resist film is exposed using the exposure mask shown in FIGS. 22A and 22B, a non-exposed region 603a and an exposed region 603b are formed. At the time of exposure, light passes around the light-shielding portion and passes through the semipermeable membrane, so that an exposure region 603b shown in FIG. 22B is formed.

そして、現像を行うと、露光領域603bが除去されて、図23(A)に示すレジストパターン519が得られる。   Then, when development is performed, the exposed region 603b is removed, and a resist pattern 519 shown in FIG. 23A is obtained.

また、他の露光マスクの例として、複数のスリットを有する回折格子パターン612を遮光部601bと遮光部601bとの間に設けた露光マスクの上面図を図22(C)に示す。図22(C)に示す露光マスクを用いても同様に図23(A)に示すレジストパターン519が得られる。   As another example of the exposure mask, FIG. 22C shows a top view of an exposure mask in which a diffraction grating pattern 612 having a plurality of slits is provided between the light shielding portion 601b and the light shielding portion 601b. Similarly, the resist pattern 519 shown in FIG. 23A can be obtained using the exposure mask shown in FIG.

また、他の露光マスクの例として、遮光部601bと遮光部601bとの間に露光限界以下の間隔を設けた露光マスクの上面図を図22(D)に示す。例えば、t1を6μm、t2を6μm、S1を1μmとした露光マスクを用いて最適な露光条件で露光した後、実施の形態1の作製工程に従えば、2つのチャネル形成領域の間隔が2μm未満であるダブルゲート構造のTFTを作製することができる。図22(D)に示す露光マスクを用いても同様に図23(A)に示すレジストパターン519が得られる。   As another example of the exposure mask, FIG. 22D shows a top view of an exposure mask in which a space equal to or smaller than the exposure limit is provided between the light shielding portion 601b and the light shielding portion 601b. For example, after exposure under optimal exposure conditions using an exposure mask with t1 of 6 μm, t2 of 6 μm, and S1 of 1 μm, according to the manufacturing process of the first embodiment, the distance between the two channel formation regions is less than 2 μm Thus, a TFT having a double gate structure can be manufactured. Similarly, the resist pattern 519 shown in FIG. 23A can be obtained using the exposure mask shown in FIG.

このように図22に示す方法でレジスト膜を加工すると、工程を増やさずに選択的に微細な加工ができ、多様なレジストパターンが得られる。このようなレジストパターンを用いて、ダブルゲートTFT510、シングルゲートTFT520、容量530、配線540を作製した例を図23に示す。     In this way, when the resist film is processed by the method shown in FIG. 22, fine processing can be selectively performed without increasing the number of steps, and various resist patterns can be obtained. FIG. 23 shows an example in which a double gate TFT 510, a single gate TFT 520, a capacitor 530, and a wiring 540 are manufactured using such a resist pattern.

図23(A)において、基板500、絶縁膜508上に半導体膜501、半導体膜502、半導体膜503が形成されている。半導体膜501、半導体膜502、半導体膜503を覆うようにゲート絶縁膜504、第1の導電膜505、第2の導電膜506が形成され、図22で示したように作製された形状の異なるレジストパターン519、レジストパターン529、レジストパターン539、レジストパターン549が形成されている。     In FIG. 23A, a semiconductor film 501, a semiconductor film 502, and a semiconductor film 503 are formed over a substrate 500 and an insulating film 508. A gate insulating film 504, a first conductive film 505, and a second conductive film 506 are formed so as to cover the semiconductor film 501, the semiconductor film 502, and the semiconductor film 503, and have different shapes manufactured as shown in FIG. A resist pattern 519, a resist pattern 529, a resist pattern 539, and a resist pattern 549 are formed.

レジストパターン519は2個所の凸部を有する形状であり、レジストパターン529は側端部になだらかな段差を有する形状であり、レジストパターン539は凸部が中央よりずれた位置にある形状であり、レジストパターン549は段差も凹凸もない形状である。     The resist pattern 519 is a shape having two convex portions, the resist pattern 529 is a shape having a gentle step at the side end, and the resist pattern 539 is a shape in which the convex portion is shifted from the center, The resist pattern 549 has a shape having no step and unevenness.

レジストパターン519、レジストパターン529、レジストパターン539、レジストパターン549を用いてエッチング処理による加工を行い、第1のゲート電極511、第2のゲート電極512a、第2のゲート電極512b、第1のゲート電極521、第2のゲート電極522、第1のゲート電極531、第2のゲート電極532、第1の配線541、及び第2の配線542を形成する。第2のゲート電極512a、第2のゲート電極512b、第2のゲート電極522、及び第2のゲート電極532をマスクとして、半導体膜501、半導体膜502、半導体膜503に一導電型を有する不純物元素を添加し、低濃度不純物領域514a、低濃度不純物領域514b、低濃度不純物領域514c、低濃度不純物領域524a、低濃度不純物領域524b、低濃度不純物領域534a、低濃度不純物領域534bを形成する(図23(B)参照。)。     The resist pattern 519, the resist pattern 529, the resist pattern 539, and the resist pattern 549 are processed by etching, and the first gate electrode 511, the second gate electrode 512a, the second gate electrode 512b, and the first gate are processed. An electrode 521, a second gate electrode 522, a first gate electrode 531, a second gate electrode 532, a first wiring 541, and a second wiring 542 are formed. Impurities having one conductivity type in the semiconductor film 501, the semiconductor film 502, and the semiconductor film 503 using the second gate electrode 512a, the second gate electrode 512b, the second gate electrode 522, and the second gate electrode 532 as masks The element is added to form a low concentration impurity region 514a, a low concentration impurity region 514b, a low concentration impurity region 514c, a low concentration impurity region 524a, a low concentration impurity region 524b, a low concentration impurity region 534a, and a low concentration impurity region 534b ( (See FIG. 23B).

さらに、第1のゲート電極511、第2のゲート電極512a、第2のゲート電極512b、第1のゲート電極521、第2のゲート電極522、第1のゲート電極531、第2のゲート電極532をマスクとして、半導体膜501、半導体膜502、半導体膜503に一導電型を有する不純物元素を添加し、高濃度不純物領域515a、高濃度不純物領域515b、低濃度不純物領域516a、低濃度不純物領域516b、高濃度不純物領域525a、高濃度不純物領域525b、低濃度不純物領域526a、低濃度不純物領域526b、高濃度不純物領域535a、高濃度不純物領域535b、低濃度不純物領域536a、低濃度不純物領域536bを形成する。また、レジストパターン513a、レジストパターン513b、レジストパターン523、レジストパターン533、レジストパターン543を除去し、ダブルゲートTFT510、シングルゲートTFT520、容量530、配線540が作製される(図23(C)参照。)。     Further, the first gate electrode 511, the second gate electrode 512a, the second gate electrode 512b, the first gate electrode 521, the second gate electrode 522, the first gate electrode 531 and the second gate electrode 532 are used. Is used as a mask, an impurity element having one conductivity type is added to the semiconductor film 501, the semiconductor film 502, and the semiconductor film 503, and a high concentration impurity region 515a, a high concentration impurity region 515b, a low concentration impurity region 516a, and a low concentration impurity region 516b are added. The high concentration impurity region 525a, the high concentration impurity region 525b, the low concentration impurity region 526a, the low concentration impurity region 526b, the high concentration impurity region 535a, the high concentration impurity region 535b, the low concentration impurity region 536a, and the low concentration impurity region 536b are formed. To do. Further, the resist pattern 513a, the resist pattern 513b, the resist pattern 523, the resist pattern 533, and the resist pattern 543 are removed, so that a double gate TFT 510, a single gate TFT 520, a capacitor 530, and a wiring 540 are manufactured (see FIG. 23C). ).

添加する一導電型を付与する不純物元素としてn型を付与する不純物元素(例えばリン(P))とすれば、n型を有する不純物領域を有するnチャネル型TFTを作製することができ、添加する一導電型を付与する不純物元素としてp型を付与する不純物元素(例えばボロン(B))とすれば、p型を有する不純物領域を有するpチャネル型TFTを作製することができる。     When an impurity element imparting n-type conductivity (for example, phosphorus (P)) is used as the impurity element imparting one conductivity type to be added, an n-channel TFT having an impurity region having n-type can be manufactured and added. When an impurity element imparting p-type conductivity (eg, boron (B)) is used as the impurity element imparting one conductivity type, a p-channel TFT having an impurity region having p-type conductivity can be manufactured.

また、一導電型を付与する不純物元素を添加するドーピング条件などを制御すれば、低濃度不純物領域を形成せず、全ての不純物領域を高濃度不純物領域とすることができる。本実施の形態では、2段階にわたり一導電型を付与する不純物元素を添加して異なる濃度の不純物領域を形成する例を示したが、一回の一導電型を付与する不純物元素を添加する工程で、図23(C)のような低濃度不純物領域と高濃度不純物領域を有するTFT、容量を作製することができる。     Further, by controlling the doping conditions for adding an impurity element imparting one conductivity type, the low concentration impurity region is not formed, and all impurity regions can be made high concentration impurity regions. In this embodiment mode, an example is shown in which an impurity element imparting one conductivity type is added in two stages to form impurity regions having different concentrations, but a process of adding an impurity element imparting one conductivity type once Thus, a TFT and a capacitor having a low concentration impurity region and a high concentration impurity region as shown in FIG. 23C can be manufactured.

同一工程で、ダブルゲートTFT510、シングルゲートTFT520の2種類のTFTを作製することができる。ダブルゲートTFT510は、第1のゲート電極511上に隣接する第2のゲート電極512a、第2のゲート電極512bを有している。第2のゲート電極512a、第2のゲート電極512bの間隔を短く形成することができるので、低濃度不純物領域514bの幅を狭くすることができ、TFTのサイズも小さくすることができる。よって微細化が可能なり、半導体装置の精密化、高性能化、軽量化などを達成することができる。     Two types of TFTs, a double gate TFT 510 and a single gate TFT 520, can be manufactured in the same process. The double gate TFT 510 has a second gate electrode 512 a and a second gate electrode 512 b which are adjacent to each other on the first gate electrode 511. Since the distance between the second gate electrode 512a and the second gate electrode 512b can be formed short, the width of the low-concentration impurity region 514b can be reduced and the size of the TFT can also be reduced. Therefore, miniaturization is possible, and it is possible to achieve the precision, performance, and weight reduction of the semiconductor device.

容量530は、第1のゲート電極531を第2のゲート電極より幅広い形状に形成できるので、低濃度不純物領域536bの領域を広く形成することができる。低濃度不純物領域とゲート電極間で形成される容量の方が、不純物元素が添加されない領域537とゲート電極間で形成される容量よりも大きいので、第1のゲート電極531下の低濃度不純物領域536bを広く形成すると大きな容量を得ることができる。     Since the capacitor 530 can form the first gate electrode 531 in a wider shape than the second gate electrode, the region of the low-concentration impurity region 536b can be formed widely. Since the capacitance formed between the low concentration impurity region and the gate electrode is larger than the capacitance formed between the region 537 to which no impurity element is added and the gate electrode, the low concentration impurity region under the first gate electrode 531 is used. A large capacity can be obtained by forming 536b wide.

配線540は、他のゲート電極のように幅が狭くなることもなく第1の配線541と第2の配線542とがほぼ同じ幅で積層して形成することができるので、低抵抗な配線を作製することができる。また、微細な配線を作製することができる。     The wiring 540 can be formed by stacking the first wiring 541 and the second wiring 542 with substantially the same width without narrowing the width unlike other gate electrodes. Can be produced. In addition, a fine wiring can be manufactured.

このように、本実施の形態を用いると、同一な工程で、所望とする性能に合わせた異なった形状で導電膜や絶縁膜の加工をすることができる。よって、異なる種類のTFTや、サイズの異なる配線などを、工程を増加することなく作製することができる。本実施の形態は、上記実施の形態1乃至7のそれぞれと自由に組み合わせることができる。     As described above, when this embodiment mode is used, a conductive film or an insulating film can be processed in different shapes according to desired performance in the same process. Therefore, different types of TFTs, wirings with different sizes, and the like can be manufactured without increasing the number of steps. This embodiment mode can be freely combined with each of Embodiment Modes 1 to 7.

(実施の形態8)
本実施の形態では、本発明の半導体装置を非接触でデータの送受信が可能であるRFIDとして利用した場合の一実施形態に関して図11を用いて説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, an embodiment in which the semiconductor device of the present invention is used as an RFID capable of transmitting and receiving data without contact will be described with reference to FIGS.

RFID220は、非接触でデータを交信する機能を有し、電源回路211、クロック発生回路212、データ復調/変調回路213、他の回路を制御する制御回路214、インターフェース回路215、メモリ216、データバス217、アンテナ(アンテナコイル)218を有する(図11(A))。   The RFID 220 has a function of communicating data without contact, and includes a power supply circuit 211, a clock generation circuit 212, a data demodulation / modulation circuit 213, a control circuit 214 for controlling other circuits, an interface circuit 215, a memory 216, a data bus 217 and an antenna (antenna coil) 218 (FIG. 11A).

電源回路211は、アンテナ218から入力された交流信号を基に、半導体装置の内部の各回路に供給する各種電源を生成する回路である。クロック発生回路212は、アンテナ218から入力された交流信号を基に、半導体装置内の各回路に供給する各種クロック信号を生成する回路である。データ復調/変調回路213は、リーダライタ219と交信するデータを復調/変調する機能を有する。制御回路214は、メモリ216を制御する機能を有する。アンテナ218は、電磁波或いは電波の送受信を行う機能を有する。リーダライタ219は、半導体装置との交信、制御及びそのデータに関する処理を制御する。なお、RFIDは上記構成に制約されず、例えば、電源電圧のリミッタ回路や暗号処理専用ハードウエアといった他の要素を追加した構成であってもよい。   The power supply circuit 211 is a circuit that generates various power supplies to be supplied to each circuit inside the semiconductor device based on the AC signal input from the antenna 218. The clock generation circuit 212 is a circuit that generates various clock signals to be supplied to each circuit in the semiconductor device based on the AC signal input from the antenna 218. The data demodulation / modulation circuit 213 has a function of demodulating / modulating data communicated with the reader / writer 219. The control circuit 214 has a function of controlling the memory 216. The antenna 218 has a function of transmitting and receiving electromagnetic waves or radio waves. The reader / writer 219 controls communication and control with the semiconductor device and processing related to the data. The RFID is not limited to the above-described configuration, and may be a configuration in which other elements such as a power supply voltage limiter circuit and hardware dedicated to cryptographic processing are added.

また、RFIDは、各回路への電源電圧の供給を電源(バッテリ)を搭載せず電波により行うタイプとしてもよいし、各回路への電源電圧の供給をアンテナの代わりに電源(バッテリ)を搭載させて行うタイプとしてもよいし、電波と電源により電源電圧を供給するタイプとしてもよい。   The RFID may be of a type in which power supply voltage is supplied to each circuit by radio waves without mounting a power supply (battery), or power supply (battery) is supplied to each circuit instead of an antenna. The power supply voltage may be a type that supplies power voltage by radio waves and a power source.

本発明の半導体装置をRFID等に利用した場合、非接触で通信を行う点、複数読取りが可能である点、データの書き込みが可能である点、様々な形状に加工可能である点、選択する周波数によっては、指向性が広く、認識範囲が広い点等の利点を有する。RFIDは、非接触による無線通信で人や物の個々の情報を識別可能なICタグ、ラベル加工を施して目標物への貼り付けを可能としたラベル、イベントやアミューズメント向けのリストバンド等に適用することができる。また、RFIDを樹脂材料により成型加工してもよいし、無線通信を阻害する金属に直接固定してもよい。さらに、RFIDは、入退室管理システムや精算システムといった、システムの運用に活用することができる。   When the semiconductor device of the present invention is used for RFID or the like, select a point that performs non-contact communication, a point that multiple reading is possible, a point that data can be written, and a point that can be processed into various shapes Depending on the frequency, there are advantages such as wide directivity and wide recognition range. RFID is applied to IC tags that can identify individual information of people and objects by non-contact wireless communication, labels that can be attached to targets by applying label processing, events and amusement wristbands, etc. can do. Further, the RFID may be molded using a resin material, or may be directly fixed to a metal that hinders wireless communication. Further, the RFID can be used for system operation such as an entrance / exit management system and a payment system.

次に、本発明の半導体装置をRFIDとして実際に使用するときの一形態について説明する。表示部321を含む携帯端末の側面には、リーダライタ320が設けられ、品物322の側面にはRFID323が設けられる(図11(B))。品物322が含むRFID323にリーダライタ320をかざすと、表示部321に品物の原材料や原産地、生産工程ごとの検査結果や流通過程の履歴等、更に商品の説明等の商品に関する情報が表示される。また、商品326をベルトコンベアにより搬送する際に、リーダライタ324と、商品326に設けられたRFID325を用いて、該商品326の検品を行うことができる(図11(C))。このように、システムにRFIDを活用することで、情報の取得を簡単に行うことができ、高機能化と高付加価値化を実現する。   Next, one mode when the semiconductor device of the present invention is actually used as an RFID will be described. A reader / writer 320 is provided on the side surface of the portable terminal including the display portion 321, and an RFID 323 is provided on the side surface of the article 322 (FIG. 11B). When the reader / writer 320 is held over the RFID 323 included in the product 322, the display unit 321 displays information about the product, such as a description of the product, such as the raw material and origin of the product, the inspection result for each production process, and the history of the distribution process. Further, when the product 326 is conveyed by the belt conveyor, the product 326 can be inspected using the reader / writer 324 and the RFID 325 provided in the product 326 (FIG. 11C). In this way, by using RFID in the system, information can be easily acquired, and high functionality and high added value are realized.

なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment.

(実施の形態9)
本発明の半導体装置の用途は広範にわたるが、例えば、電子機器に用いることができる。電子機器として、例えばテレビ受像器、コンピュータ、携帯電話をはじめとする携帯情報端末、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ナビゲーションシステム等に利用することができる。本発明の半導体装置を携帯電話に適用した場合に関して図12を用いて説明する。
(Embodiment 9)
Although the semiconductor device of the present invention has a wide range of uses, it can be used for electronic devices, for example. As an electronic device, it can be used for, for example, a television receiver, a computer, a portable information terminal such as a mobile phone, a digital camera, a video camera, a navigation system, and the like. A case where the semiconductor device of the present invention is applied to a cellular phone will be described with reference to FIG.

携帯電話は、筐体2700、2706、パネル2701、ハウジング2702、プリント配線基板2703、操作ボタン2704、バッテリ2705とを有する。パネル2701はハウジング2702に脱着自在に組み込まれ、ハウジング2702はプリント配線基板2703に嵌着される。ハウジング2702はパネル2701が組み込まれる電子機器に合わせて、形状や寸法が適宜変更される。プリント配線基板2703には、パッケージングされた複数の半導体装置が実装されており、このうちの1つとして、本発明の半導体装置を用いることができる。プリント配線基板2703に実装される複数の半導体装置は、コントローラ、中央処理ユニット(CPU、Central Processing Unit)、メモリ、電源回路、音声処理回路、送受信回路等のいずれかの機能を有する。   The cellular phone includes housings 2700 and 2706, a panel 2701, a housing 2702, a printed wiring board 2703, operation buttons 2704, and a battery 2705. The panel 2701 is detachably incorporated in the housing 2702, and the housing 2702 is fitted on the printed wiring board 2703. The shape and dimensions of the housing 2702 are changed as appropriate in accordance with the electronic device in which the panel 2701 is incorporated. A plurality of packaged semiconductor devices are mounted on the printed wiring board 2703, and the semiconductor device of the present invention can be used as one of them. The plurality of semiconductor devices mounted on the printed wiring board 2703 have any one function of a controller, a central processing unit (CPU), a memory, a power supply circuit, a sound processing circuit, a transmission / reception circuit, and the like.

パネル2701は、接続フィルム2708を介して、プリント配線基板2703と組み合わされる。上記のパネル2701、ハウジング2702、プリント配線基板2703は、操作ボタン2704やバッテリ2705と共に、筐体2700、2706の内部に収納される。パネル2701が含む画素領域2709は、筐体2700に設けられた開口窓から視認できるように配置されている。   The panel 2701 is combined with the printed wiring board 2703 through the connection film 2708. The panel 2701, the housing 2702, and the printed wiring board 2703 are housed in the housings 2700 and 2706 together with the operation buttons 2704 and the battery 2705. A pixel region 2709 included in the panel 2701 is arranged so as to be visible from an opening window provided in the housing 2700.

本発明の半導体装置は、小型、薄型、軽量であることを特徴としており、上記特徴により、電子機器の筐体2700、2706内部の限られた空間を有効に利用することができる。   The semiconductor device of the present invention is characterized in that it is small, thin, and lightweight. With the above characteristics, a limited space inside the housings 2700 and 2706 of the electronic device can be used effectively.

また、本発明の半導体装置はRFIDとしても利用可能であり、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。これらの例に関して図13を用いて説明する。   The semiconductor device of the present invention can also be used as an RFID, for example, banknotes, coins, securities, certificates, bearer bonds, packaging containers, books, recording media, personal items, vehicles, It can be used in foods, clothing, health supplies, daily necessities, medicines, electronic devices and the like. These examples will be described with reference to FIG.

紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの(金券)、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指す(図13(A))。証書類とは、運転免許証、住民票等を指す(図10(B))。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す(図10(C))。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指す(図10(D))。書籍類とは、書物、本等を指す(図10(E))。記録媒体とは、DVDソフト、ビデオテープ等を指す(図10(F))。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指す(図10(G))。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指す(図10(H))。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(テレビ受像機、薄型テレビ受像機)、携帯電話等を指す。   Banknotes and coins are money that circulates in the market, and include those that are used in the same way as money in a specific area (cash vouchers), commemorative coins, and the like. Securities refer to checks, securities, promissory notes, etc. (FIG. 13A). The certificate refers to a driver's license, resident's card, etc. (FIG. 10B). Bearer bonds refer to stamps, gift tickets, various gift certificates, and the like (FIG. 10C). Packaging containers refer to wrapping paper for lunch boxes, plastic bottles, and the like (FIG. 10D). Books refer to books, books, and the like (FIG. 10E). The recording media refer to DVD software, video tapes, and the like (FIG. 10F). The vehicles refer to vehicles such as bicycles, ships, and the like (FIG. 10G). Personal belongings refer to bags, glasses, and the like (FIG. 10H). Foods refer to food products, beverages, and the like. Clothing refers to clothing, footwear, and the like. Health supplies refer to medical equipment, health equipment, and the like. Livingware refers to furniture, lighting equipment, and the like. Chemicals refer to pharmaceuticals, agricultural chemicals, and the like. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (TV receivers, flat-screen TV receivers), mobile phones, and the like.

紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等にRFIDを設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等にRFIDを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。乗物類、保健用品類、薬品類等にRFIDを設けることにより、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。RFIDの設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。   Forgery can be prevented by providing RFID for bills, coins, securities, certificates, bearer bonds, and the like. In addition, by providing RFID for personal items such as packaging containers, books, and recording media, foods, daily necessities, electronic devices, etc., the efficiency of inspection systems and rental store systems can be improved. . By providing RFID for vehicles, health supplies, medicines, etc., counterfeiting and theft can be prevented, and medicines can prevent mistakes in taking medicine. As a method of providing the RFID, the RFID is provided on the surface of the article or embedded in the article. For example, a book may be embedded in paper, and a package made of an organic resin may be embedded in the organic resin.

このように、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等にRFIDを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。また乗物類にRFIDを設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にRFIDを埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等を容易に識別することが可能となる。   In this way, by providing RFID for packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, etc., it is possible to improve the efficiency of inspection systems and rental store systems. . In addition, forgery and theft can be prevented by providing RFID for vehicles. Moreover, by embedding it in creatures such as animals, it is possible to easily identify individual creatures. For example, by embedding RFID in a living creature such as livestock, it becomes possible to easily identify the year of birth, sex, type, or the like.

以上のように、本発明の半導体装置は物品あればどのようなものにでも設けて使用することができる。なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   As described above, the semiconductor device of the present invention can be provided and used for any product. Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment.

本発明の半導体装置が含む電源回路と遅延回路の構成と、その動作の計算結果について、図14、図15を参照して説明する。   The configuration of the power supply circuit and the delay circuit included in the semiconductor device of the present invention and the calculation result of the operation will be described with reference to FIGS.

本発明の半導体装置は、少なくとも電源回路430と遅延回路443を有する(図14)。   The semiconductor device of the present invention includes at least a power supply circuit 430 and a delay circuit 443 (FIG. 14).

電源回路430は、受信した搬送波(図15(A))を整流して平滑化した信号(図15(B))を生成する整流回路と、整流回路が生成した信号を保持するための容量素子を有する。整流回路が生成した信号は、遅延回路443に供給される。   The power supply circuit 430 includes a rectifier circuit that generates a signal (FIG. 15B) obtained by rectifying and smoothing a received carrier wave (FIG. 15A), and a capacitor element that holds the signal generated by the rectifier circuit Have The signal generated by the rectifier circuit is supplied to the delay circuit 443.

遅延回路443は、交流電源431、容量素子432、N型トランジスタ433、434、容量素子435、インバータ436、437、抵抗素子438、容量素子439、インバータ440、441、容量素子442を有する。容量素子432、435、439、442や抵抗素子438は、導電膜、半導体膜、リンやボロン等の不純物がドーピングされた半導体膜等から構成される。   The delay circuit 443 includes an AC power supply 431, a capacitor 432, N-type transistors 433 and 434, a capacitor 435, inverters 436 and 437, a resistor 438, a capacitor 439, inverters 440 and 441, and a capacitor 442. The capacitor elements 432, 435, 439, and 442 and the resistor element 438 include a conductive film, a semiconductor film, a semiconductor film doped with an impurity such as phosphorus or boron, or the like.

遅延回路443は、電源回路430から入力される信号(図15(B))を用いてリセット信号(図15(C))を生成し、なおかつ、生成したリセット信号を各回路に供給する。遅延回路443が生成するリセット信号は、ある動作とある動作の間に、回路444に供給する信号である。また、リセット信号が供給される回路444とは、半導体装置が含む各回路であり、例えば、クロック信号生成回路、補正回路、判定回路、コントローラ回路、符号化回路等である。   The delay circuit 443 generates a reset signal (FIG. 15C) using a signal (FIG. 15B) input from the power supply circuit 430, and supplies the generated reset signal to each circuit. The reset signal generated by the delay circuit 443 is a signal supplied to the circuit 444 between certain operations. The circuit 444 to which the reset signal is supplied is each circuit included in the semiconductor device, such as a clock signal generation circuit, a correction circuit, a determination circuit, a controller circuit, and an encoding circuit.

遅延回路443のリセット信号の生成が早すぎると、各回路に対する電源の供給が不安定となり、各回路がリセット動作を行わない場合がある。一方、遅延回路443のリセット信号の生成が遅すぎると、各回路はリセット動作を行わずに次の動作を開始してしまう場合がある。このように、遅延回路443が所望のタイミングでリセット信号を生成しない場合、各回路が正常に機能しない場合があるため、遅延回路443は所望のタイミングでリセット信号を生成する必要がある。   If the generation of the reset signal of the delay circuit 443 is too early, supply of power to each circuit becomes unstable, and each circuit may not perform the reset operation. On the other hand, if the generation of the reset signal of the delay circuit 443 is too late, each circuit may start the next operation without performing the reset operation. As described above, when the delay circuit 443 does not generate a reset signal at a desired timing, each circuit may not function normally. Therefore, the delay circuit 443 needs to generate a reset signal at a desired timing.

遅延回路443のリセット信号の生成のタイミングは、遅延回路443内の抵抗値と容量値にも依存する。より具体的には、抵抗素子438の抵抗値と、容量素子439の容量値に依存する。そこで、本発明は、抵抗素子438の抵抗値と容量素子439の値を最適化することにより、リセット信号を所望のタイミングで生成する。   The timing for generating the reset signal of the delay circuit 443 also depends on the resistance value and the capacitance value in the delay circuit 443. More specifically, it depends on the resistance value of the resistance element 438 and the capacitance value of the capacitance element 439. Therefore, the present invention generates a reset signal at a desired timing by optimizing the resistance value of the resistance element 438 and the value of the capacitor element 439.

より詳しくは、リセット信号の生成が早すぎるという不具合があったため、抵抗素子438の抵抗値を100kΩから400kΩに最適化する。その結果、搬送波が半導体装置に入力されてから、リセット信号の生成までの時間がm秒であった(m>0、図15(C)の1点鎖線の波形参照)ところを、n秒(n>0、図15(C)の点線の波形参照))にまで遅延することができた。このように、リセット信号の生成のタイミングを遅延させて、各回路に所望のタイミングでリセット信号を供給することにより、半導体装置を正常に動作させることができた。   More specifically, since the reset signal is generated too early, the resistance value of the resistance element 438 is optimized from 100 kΩ to 400 kΩ. As a result, the time from the input of the carrier wave to the semiconductor device until the generation of the reset signal was m seconds (m> 0, refer to the waveform of the one-dot chain line in FIG. 15C). It was possible to delay until n> 0, see the dotted waveform in FIG. As described above, the semiconductor device can be normally operated by delaying the generation timing of the reset signal and supplying the reset signal to each circuit at a desired timing.

本発明での半導体装置作製時の素子形成層の結晶化状況と剥離性に関する実験結果を図16、図17、図18を用いて説明する。   The experimental results regarding the crystallization state and the peelability of the element formation layer when manufacturing the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 16, 17, and 18.

基板1600上に金属膜1601を形成する。基板1600には旭硝子株式会社製AN−100基板(126.6mm×126.6mm、0.7mmt)を使用した。 A metal film 1601 is formed over the substrate 1600. As the substrate 1600, an AN-100 substrate (126.6 mm × 126.6 mm, 0.7 mmt) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. was used.

金属膜1601は、スパッタリング装置により、タングステン膜を形成した(図16(A)参照)。形成は、Arガスを0.02SLM導入し、圧力0.2Pa、電力1kW、基板温度200℃となるような状態で膜厚30nmとなるように成膜した。なお、1SLMは1000sccm、即ち、0.06m/hである。 As the metal film 1601, a tungsten film was formed by a sputtering apparatus (see FIG. 16A). In the formation, 0.02 SLM of Ar gas was introduced, and the film was formed to a thickness of 30 nm in a state where the pressure was 0.2 Pa, the power was 1 kW, and the substrate temperature was 200 ° C. Note that 1 SLM is 1000 sccm, that is, 0.06 m 3 / h.

この後金属膜1601表面に対して、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜1602を形成した(図16(B)参照)。プラズマ処理はPE−CVD装置にて、基板温度345℃となるような状態で、一酸化二窒素ガス流量0.4SLM、圧力240Pa、電力50Wにて60sec処理を行った。このほかとして、図17に示す条件でも一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を試験した。今回は一酸化二窒素ガスの流量は全て0.4SLM、基板温度も345℃で処理した。 After that, plasma treatment was performed on the surface of the metal film 1601 in a dinitrogen monoxide atmosphere to form a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal oxynitride film 1602 (see FIG. 16B). The plasma treatment was performed by a PE-CVD apparatus at a substrate temperature of 345 ° C. for 60 seconds at a dinitrogen monoxide gas flow rate of 0.4 SLM, a pressure of 240 Pa, and a power of 50 W. In addition to this, the plasma treatment was tested in a dinitrogen monoxide atmosphere under the conditions shown in FIG. This time, the flow rate of the dinitrogen monoxide gas was 0.4 SLM, and the substrate temperature was 345 ° C.

続いて金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜1602上に絶縁膜1603を形成した。絶縁膜1603はPE−CVD装置にて窒化酸化珪素膜を形成した。成膜条件は、RF周波数13.56MHz、基板温度が345℃になるような状態で、モノシランガスを0.015SLM、水素ガスを1.2SLM、アンモニアガスを0.15SLM、一酸化二窒素ガスを0.02SLM、電力250W、圧力40Paとし、このときの成膜レートは13nm/minで膜厚50nmとなるように成膜した。 Subsequently, an insulating film 1603 was formed over the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film 1602. As the insulating film 1603, a silicon nitride oxide film was formed using a PE-CVD apparatus. The film forming conditions are as follows: RF frequency 13.56 MHz, substrate temperature 345 ° C., monosilane gas 0.015 SLM, hydrogen gas 1.2 SLM, ammonia gas 0.15 SLM, dinitrogen monoxide gas 0 The film was formed at a film forming rate of 13 nm / min and a film thickness of 50 nm at 0.02 SLM, power of 250 W, and pressure of 40 Pa.

続いて絶縁膜1603上に絶縁膜1604を形成した。絶縁膜1604はPE−CVD装置にて酸化窒化珪素膜を、RF周波数13.56MHz、温度345℃となるような状態で、モノシランガスを0.03SLM、一酸化二窒素ガスを1.2SLM、電力50W、圧力40Paとし、このときの成膜レートは44nm/minで膜厚100nmとなるように成膜した。 Subsequently, an insulating film 1604 was formed over the insulating film 1603. The insulating film 1604 is a silicon oxynitride film formed by a PE-CVD apparatus in a state where the RF frequency is 13.56 MHz and the temperature is 345 ° C., the monosilane gas is 0.03 SLM, the dinitrogen monoxide gas is 1.2 SLM, and the power is 50 W. The pressure was set to 40 Pa, and the film formation rate at this time was 44 nm / min, so that the film thickness was 100 nm.

続いて絶縁膜1604上に非晶質珪素膜1605を形成した(図16(C)参照)。非晶質珪素膜1605は、RF周波数13.56MHz、基板温度345℃となるような状態で、モノシランガスを0.28SLM、水素ガスを0.3SLM、電力60W、圧力170Paとし、膜厚が66nmとなるように成膜した。 Subsequently, an amorphous silicon film 1605 was formed over the insulating film 1604 (see FIG. 16C). The amorphous silicon film 1605 has an RF frequency of 13.56 MHz, a substrate temperature of 345 ° C., a monosilane gas of 0.28 SLM, a hydrogen gas of 0.3 SLM, a power of 60 W, a pressure of 170 Pa, and a film thickness of 66 nm. The film was formed as follows.

この後、図示しないが、非晶質珪素膜1605表面のゴミ除去を目的として洗浄を行い、さらにその後非晶質珪素膜中に含まれる水素元素を放出させるために、650℃75secのGRTA(Gas Rapid Thermal Annealing)処理を行った。 Thereafter, although not shown, cleaning is performed for the purpose of removing dust on the surface of the amorphous silicon film 1605, and after that, in order to release the hydrogen element contained in the amorphous silicon film, GRTA (Gas) at 650 ° C. for 75 sec. (Rapid Thermal Annealing) treatment was performed.

この後、GRTA処理によって形成された酸化珪素膜を除去するため、0.5%HF水溶液にて90sec処理を行った。 Thereafter, in order to remove the silicon oxide film formed by the GRTA treatment, the treatment was performed for 90 seconds with a 0.5% HF aqueous solution.

この後非晶質珪素膜1605の結晶化を行った(図16(D)参照)。結晶化は、レーザー出力12.5Wから18.0Wまでを0.5W刻みでさらに18.4Wを加えた13条件で、また、ステージ速度を0.2m/sec、0.35m/sec、0.5m/secで走査して処理を行った。使用したレーザーは、波長532nmの固体(YVO)パルスレーザーで、発振周波数は80MHz、パルス幅15psecという特徴を示す。 Thereafter, the amorphous silicon film 1605 was crystallized (see FIG. 16D). Crystallization is performed under 13 conditions, in which laser power is increased from 12.5 W to 18.0 W in increments of 0.5 W and further 18.4 W is added, and the stage speeds are 0.2 m / sec, 0.35 m / sec, and. Scanning was performed at 5 m / sec. The laser used was a solid (YVO 4 ) pulse laser with a wavelength of 532 nm, and the oscillation frequency was 80 MHz and the pulse width was 15 psec.

この後、絶縁膜1603、絶縁膜1604および結晶性珪素膜が剥離可能かどうかをテープ剥離試験にて評価した。結晶化の状況とテープ剥離試験の結果とをまとめて図18に示す。 Thereafter, whether or not the insulating film 1603, the insulating film 1604, and the crystalline silicon film can be peeled was evaluated by a tape peeling test. The crystallization situation and the result of the tape peeling test are shown together in FIG.

図18で膜が裂けたものとは、非晶質珪素膜の結晶処理としてレーザーを照射した際に珪素膜が裂けてしまった状態をさし、結晶化可能とはレーザーの照射された範囲全体が大きな粒径を持つ結晶性珪素膜に変質している状態をさし、結晶化不足とはレーザーが照射された範囲内全体が大きな粒径を持つ結晶性珪素膜に変質していない状態をさす。テープ剥離試験での丸印判定は、一度でも剥離可能であったことをさす。 In FIG. 18, the film is torn means that the silicon film has been torn when irradiated with laser as a crystal treatment of the amorphous silicon film. Is a state in which the crystalline silicon film has a large grain size.Insufficient crystallization means that the entire area irradiated with the laser has not been transformed into a crystalline silicon film having a large grain size. Sure. The round mark judgment in the tape peeling test indicates that the tape could be peeled even once.

本実施例では、本発明の半導体装置作製工程において用いる剥離層について実験データを用いて説明する。 In this embodiment, the peeling layer used in the semiconductor device manufacturing process of the present invention will be described using experimental data.

試料として基板800上に金属膜801を形成し、金属膜801表面に対して、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)を形成した。剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)802上にCVD法によって3層の絶縁膜を形成し、絶縁膜上に半導体膜を形成した。その後、試料に450℃で30分間大気中で加熱処理を行った。本実施例では、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)802と呼ぶ。 A metal film 801 is formed over the substrate 800 as a sample, and plasma treatment is performed on the surface of the metal film 801 in a dinitrogen monoxide atmosphere to form a separation layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride film). Formed. A three-layer insulating film was formed by a CVD method over the separation layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film) 802, and a semiconductor film was formed over the insulating film. Thereafter, the sample was heat-treated at 450 ° C. for 30 minutes in the air. In this embodiment, the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film is referred to as a peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film) 802.

金属膜801として膜厚30nmのタングステン膜をスパッタ法で形成し、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)802として酸化タングステン膜、窒化タングステン膜、窒化酸化タングステン膜を一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い形成し、絶縁膜803として膜厚180nmの酸化窒化珪素膜、膜厚75nmの窒化タングステン膜、膜厚75nmの窒化酸化タングステン膜を積層し、半導体膜として膜厚66nmの非晶質珪素膜を形成した。絶縁膜と半導体膜は連続的にCVD法で形成した。本実施例では絶縁膜と半導体膜とを素子とする。 A tungsten film having a thickness of 30 nm is formed as the metal film 801 by a sputtering method, and a tungsten oxide film, a tungsten nitride film, or a tungsten nitride oxide film is oxidized as a peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film) 802. A plasma treatment is performed in a dinitrogen atmosphere, and a 180-nm-thick silicon oxynitride film, a 75-nm-thick tungsten nitride film, and a 75-nm-thick tungsten nitride oxide film are stacked as the insulating film 803 to form a semiconductor film. A 66 nm amorphous silicon film was formed. The insulating film and the semiconductor film were continuously formed by the CVD method. In this embodiment, an insulating film and a semiconductor film are used as elements.

加熱処理後の試料の半導体膜上に接着剤を数十μm形成し、対向基板となるガラス基板を接着させ、素子である絶縁膜及び半導体膜を、基板800より対向基板側に剥離した。図24に剥離前の試料、図25に剥離後の基板側の試料、図26に剥離後の素子側の試料の透過型電子顕微鏡(以下TEM:Transmission Electron Microscopeともいう)による断面写真をそれぞれ示す。 An adhesive was formed on the semiconductor film of the sample after the heat treatment by several tens of μm, a glass substrate serving as a counter substrate was adhered, and the insulating film and the semiconductor film as elements were peeled from the substrate 800 to the counter substrate side. FIG. 24 shows a sample before peeling, FIG. 25 shows a sample on the substrate side after peeling, and FIG. 26 shows a cross-sectional photograph of the sample on the element side after peeling using a transmission electron microscope (hereinafter also referred to as TEM: Transmission Electron Microscope). .

図24で示すように、基板800上に金属膜801、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)802、絶縁膜803が積層されている。金属膜801は黒色に近い濃い灰色であり、金属膜801上の剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)802は薄い灰色となっている。図25は剥離後の基板側であり、基板800上に金属膜801が積層され、金属膜801上に剥離工程によって分断された剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)805aが残存し、形成されている。一方、図26は剥離後の素子側であり、絶縁膜803上に剥離工程によって分断された剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)805bが残存し、形成されている。図25及び図26に示すように、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)802は剥離工程によって基板側と素子側に分断され、より基板800側の剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)802上に多く(膜厚が厚く)残存する。 As shown in FIG. 24, a metal film 801, a peeling layer (a metal oxide film, a metal nitride film, or a metal nitride oxide film) 802 and an insulating film 803 are stacked over a substrate 800. The metal film 801 is dark gray close to black, and the peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride film) 802 on the metal film 801 is light gray. FIG. 25 shows a substrate side after peeling, where a metal film 801 is laminated on the substrate 800, and a peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride film) 805a separated on the metal film 801 by a peeling process. Remains and is formed. On the other hand, FIG. 26 shows the element side after peeling, and a peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride film) 805b separated by a peeling process remains on the insulating film 803 and is formed. As shown in FIGS. 25 and 26, the peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride film) 802 is divided into a substrate side and an element side by a peeling process, and the peeling layer (metal oxide film) on the substrate 800 side is further separated. Most of the film (metal nitride film or metal oxynitride film) 802 (thick film thickness) remains.

剥離前の剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)802、剥離後の剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)805a、剥離後の剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)805bにX線反射率(XRR:X−ray Reflectivity)測定を行い、それぞれの密度、膜厚、ラフネス(表面粗さ)を求めた。結果を表1に示す。 Release layer (metal oxide film, metal nitride film or metal nitride oxide film) 802 before peeling, release layer (metal oxide film, metal nitride film or metal nitride oxide film) 805a after peeling, release layer (metal oxide film after peeling) Film, metal nitride film or metal oxynitride film) 805b was subjected to X-ray reflectivity (XRR) measurement, and the density, film thickness, and roughness (surface roughness) of each were determined. The results are shown in Table 1.

表1で示すように、剥離後の基板側剥離層の膜厚の方が、素子側剥離層の膜厚より厚く、残存している。基板側剥離層と素子側剥離層の膜厚の合計がほぼ剥離前剥離層と同じであり、剥離前剥離層が基板側と素子側とに分断されたことがわかる。また、剥離後基板側剥離層の密度と剥離前の剥離層の密度とほぼ同じ数値を示した。 As shown in Table 1, the thickness of the substrate-side release layer after peeling remains larger than the thickness of the element-side release layer. The sum of the film thicknesses of the substrate-side release layer and the element-side release layer is almost the same as that of the release layer before release, and it can be seen that the release layer before release was divided into the substrate side and the element side. Further, the density of the substrate-side release layer after peeling and the density of the release layer before peeling were almost the same numerical values.

次に剥離後基板側の剥離層と素子側の剥離層に、X線光電子分光分析法(ESCA:Electron Spectroscopy for Chemical Analysis、XPS:X−ray Photoelectron Spectroscopy)測定を行い、各層中に含まれる元素の定量比を求めた。結果を表2及び図27(A)乃至(C)に示す。図27(A)は剥離層中に含まれる元素と定量比の関係であり、図27(B)は剥離層中の酸素の組成とその定量比の関係であり、図27(C)は剥離層中のタングステンの組成とその定量比の関係である。図27(A)乃至(C)において、黒丸のドットは基板側剥離層における検出量を、ばつ印のドットは素子側剥離層のおける検出量をそれぞれ示す。 Next, X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA: Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy) measurement is performed on the release layer on the substrate side and the release layer on the element side after peeling, and the elements contained in each layer The quantitative ratio of was determined. The results are shown in Table 2 and FIGS. 27 (A) to (C). FIG. 27A shows the relationship between the elements contained in the release layer and the quantitative ratio, FIG. 27B shows the relationship between the oxygen composition in the release layer and the quantitative ratio, and FIG. It is the relationship between the composition of tungsten in the layer and its quantitative ratio. In FIGS. 27A to 27C, the black dot represents the detection amount in the substrate side peeling layer, and the crossed dot represents the detection amount in the element side peeling layer.

表2の解析方法は、タングステン(W)においてはW4fの結合エネルギーより、酸素(O)においてはO1sの結合エネルギーより、以下の組成を帰属した。表2においてW1は金属W、W2はWO、又はWN、W3はWO2〜3、又はWN、W4はWO等であり、O1はWO、O2はW(OHx)、又はWO、O3はC=O、O−C−O、又はSi−O等である。表2において各試料中の元素の組成比を示しておりW、O、N、Si、及びCで約100%となる。また、W及びOにおいては、それぞれW又はOにおける組成の割合を示しており、WはW1乃至4で約100%、OはO1乃至3で約100%となっている。 In the analysis method of Table 2, the following compositions were assigned from the binding energy of W4f in tungsten (W) and from the binding energy of O1s in oxygen (O). In Table 2, W1 is metal W, W2 is WO 2 , or WN x , W3 is WO 2-3 , or WN x O y , W4 is WO 3 , O1 is WO x , O2 is W (OHx) , Or WO x N y and O 3 are C═O, O—C—O, Si—O or the like. Table 2 shows the composition ratio of elements in each sample, and W, O, N, Si, and C are about 100%. W and O indicate the proportion of the composition in W or O, respectively. W is about 100% for W1 to 4, and O is about 100% for O1 to 3.

なお、基板上に金属膜を形成し、金属膜表面に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)を形成した直後の剥離層に含まれる元素の定量比は、タングステン(W)が22.7%(W1が2.9%、W2が0.1%、W3が6.7%、W4が90.2%)、酸素(O)が62.6%(O1が68.5%、O2が24.4%、O3が7.2%)、窒素(N)が1.7%、珪素(Si)が1.3%、炭素(C)が11.7%であった。 Note that a metal film is formed on the substrate, and plasma treatment is performed on the metal film surface in a dinitrogen monoxide atmosphere to form a release layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film) immediately after the release layer is formed. The quantitative ratio of the elements contained was 22.7% for tungsten (W) (2.9% for W1, 0.1% for W2, 6.7% for W3, 90.2% for W4), oxygen (O ) Is 62.6% (O1 is 68.5%, O2 is 24.4%, O3 is 7.2%), nitrogen (N) is 1.7%, silicon (Si) is 1.3%, carbon (C) was 11.7%.

加熱処理後の基板側剥離層及び素子側剥離層ともに窒素の含有量が増えている。また、剥離後の基板側剥離層と素子側剥離層とでは、表1で示したように基板側剥離層と素子側剥離層とでは密度が異なっていたように、図27(C)に示すように各組成の割合も異なっていた。 The nitrogen content is increasing in both the substrate-side release layer and the element-side release layer after the heat treatment. In addition, as shown in Table 1, the substrate-side release layer and the element-side release layer have different densities in the substrate-side release layer and the element-side release layer, as shown in FIG. 27C. Thus, the proportion of each composition was also different.

X線光電子分光分析法により、加熱処理前後の剥離層中の膜厚方向の各層中に含まれる元素の組成の定量比を測定し、加熱処理前後での剥離層内の組織変化を調べた。結果を図28乃至図32に示す。図29及び図31は加熱処理前、図30及び図32は加熱処理後の剥離層中の元素の含有量を示すスペクトルであり、図31は加熱処理前、図32は加熱処理後の剥離層中のタングステンの組成の含有量を示すスペクトルである。図29及び図31のデータを解析し求めたW1に対するW2、W3、及びW4の変化を図28に示す。剥離層中のW1はタングステン膜に近づく程多くなるので、W1の変化は膜厚方向の深さに比例するため、W1を基準としている。図28において、白丸のドットは加熱前の剥離層のW2、黒丸のドットは加熱後の剥離層のW2、白三角形のドットは加熱前の剥離層のW3、黒三角形のドットは加熱後の剥離層のW3、白四角形のドットは加熱前の剥離層のW4、黒四角形のドットは加熱後の剥離層のW4をそれぞれ示す。W3とW4においては、加熱前より加熱後の剥離層の方が含まれる量が減少していたが、W2だけは加熱前より加熱後の剥離層の方が含まれる量が増加していた。W2はWNに起因するピークであるので、このことから、剥離層に加熱処理を行うことによって、WNの組成が増加しているといえる。 By quantitative analysis of the composition of the elements contained in each layer in the film thickness direction of the release layer before and after the heat treatment by X-ray photoelectron spectroscopy, the change in structure in the release layer before and after the heat treatment was examined. The results are shown in FIGS. 29 and 31 are spectra showing the element content in the release layer after the heat treatment, FIGS. 30 and 32 are the spectra showing the element content in the release layer after the heat treatment, FIG. 31 is the heat release treatment, and FIG. 32 is the heat release treatment release layer. It is a spectrum which shows content of the composition of tungsten in. FIG. 28 shows changes in W2, W3, and W4 with respect to W1 obtained by analyzing the data in FIG. 29 and FIG. Since W1 in the release layer increases as it approaches the tungsten film, the change in W1 is proportional to the depth in the film thickness direction, and therefore W1 is used as a reference. In FIG. 28, the white circle dot is W2 of the peeling layer before heating, the black circle dot is W2 of the peeling layer after heating, the white triangle dot is W3 of the peeling layer before heating, and the black triangle dot is the peeling after heating. The layer W3, the white square dots indicate the release layer W4 before heating, and the black square dots indicate the release layer W4 after heating. In W3 and W4, the amount of the release layer after heating was reduced than before the heating, but only the amount of W2 including the release layer after heating was increased than before the heating. Since W2 is a peak due to WN, it can be said from this that the composition of WN is increased by performing heat treatment on the release layer.

以上のように、剥離層において剥離後の基板側と素子側でのそれぞれの物性の変化、及び加熱前後での剥離層の組成の変化について調べることができた。 As described above, it was possible to investigate changes in physical properties of the release layer on the substrate side and the element side after peeling, and changes in the composition of the release layer before and after heating.

本実施例では、本発明の半導体装置作製工程において用いる剥離層について実験データを用いて説明する。 In this embodiment, the peeling layer used in the semiconductor device manufacturing process of the present invention will be described using experimental data.

試料4−1として基板850上に金属膜851を形成し、金属膜851表面に対して、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)を形成した。剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)852上にCVD法によって3層の絶縁膜を形成し、絶縁膜上に半導体膜を形成した。本実施例では、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)852と呼ぶ。 As a sample 4-1, a metal film 851 is formed over a substrate 850, and plasma treatment is performed on the surface of the metal film 851 in a dinitrogen monoxide atmosphere to form a release layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride). Film). A three-layer insulating film was formed by a CVD method over the separation layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film) 852, and a semiconductor film was formed over the insulating film. In this embodiment, the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film is referred to as a peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film) 852.

金属膜851として膜厚50nmのチタン膜をスパッタ法で形成し、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)852として酸化チタン膜、窒化チタン膜、窒化酸化チタン膜を一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い形成し、絶縁膜853として膜厚200nmの酸化窒化珪素膜、絶縁膜854として膜厚50nmの窒化酸化珪素膜、絶縁膜855として膜厚100nmの酸化窒化珪素膜を積層し、半導体膜856として膜厚66nmの非晶質珪素膜を形成し試料4−1とした。絶縁膜と半導体膜は連続的にCVD法で形成した。 A titanium film with a thickness of 50 nm is formed as the metal film 851 by a sputtering method, and a titanium oxide film, a titanium nitride film, or a titanium nitride oxide film is oxidized as a peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride film) 852 Plasma treatment is performed in a dinitrogen atmosphere, and a silicon oxynitride film with a thickness of 200 nm is formed as the insulating film 853, a silicon nitride oxide film with a thickness of 50 nm is formed as the insulating film 854, and a silicon oxynitride film with a thickness of 100 nm is formed as the insulating film 855 And an amorphous silicon film having a film thickness of 66 nm was formed as the semiconductor film 856 to obtain a sample 4-1. The insulating film and the semiconductor film were continuously formed by the CVD method.

試料4−1の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量500sccm、パワー200W、圧力100Pa、時間60秒で行った。図26(A)(B)に試料4−1の走査透過型電子顕微鏡(STEM:Scanning Transmission Electron Microscopy)法で観察した試料4−1断面のSTEM写真をそれぞれ示す。図33(B)は図33(A)の拡大図である。 The conditions of the plasma treatment under the nitrous oxide atmosphere of Sample 4-1 were as follows: nitrous oxide gas flow rate 500 sccm, power 200 W, pressure 100 Pa, time 60 seconds. FIGS. 26A and 26B respectively show STEM photographs of the cross section of the sample 4-1 observed by the scanning transmission electron microscope (STEM) method of the sample 4-1. FIG. 33B is an enlarged view of FIG.

図33で示すように、基板850上に金属膜851、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)852、絶縁膜853、854、855、半導体膜856が積層されている。金属膜851は黒色に近い濃い灰色であり、金属膜851上の剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)852は薄い灰色となっている。 As shown in FIG. 33, a metal film 851, a peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film) 852, insulating films 853, 854, 855, and a semiconductor film 856 are stacked over a substrate 850. The metal film 851 is dark gray close to black, and the peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride film) 852 over the metal film 851 is light gray.

図34に、図33(B)に対応する図34(A)と、図34(A)の断面写真におけるa〜dのエネルギー分散型X線分光EDX (EDX:Energy Dispersive X−Ray Spectroscopy)法による元素組成分析を行った。EDX測定の結果を図34(B1)〜(B4)に示す。図34(B1)はチタン膜である金属膜851であるので、チタンのピークが確認でき、図34(B2)は酸化チタン膜を含む剥離層852であるのでチタンと酸素のピークが確認でき、図34(B3)は酸化窒化珪素を含む絶縁層853であるので珪素と酸素のピークが確認でき、図34(B4)はガラス基板850であるのでガラスの成分である珪素と酸素のピークがそれぞれ確認できた。よって、本実施例において、金属膜としてチタン膜を用いて、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うと、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)として酸化チタン膜である金属酸化膜が形成されることが確認できた。 FIG. 34 shows energy dispersive X-ray spectroscopy EDX (EDX: Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) of a to d in FIG. 34 (A) corresponding to FIG. 33 (B) and the cross-sectional photograph of FIG. 34 (A). The elemental composition analysis was performed. The results of EDX measurement are shown in FIGS. 34 (B1) to (B4). Since FIG. 34B1 is a metal film 851 which is a titanium film, a peak of titanium can be confirmed, and since FIG. 34B2 is a release layer 852 including a titanium oxide film, peaks of titanium and oxygen can be confirmed. 34B3 shows an insulating layer 853 containing silicon oxynitride, so that peaks of silicon and oxygen can be confirmed. FIG. 34B4 shows a glass substrate 850, so that peaks of silicon and oxygen which are glass components are respectively shown. It could be confirmed. Therefore, in this embodiment, when a titanium film is used as a metal film and plasma treatment is performed in a dinitrogen monoxide atmosphere, a titanium oxide film is formed as a peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride film). It was confirmed that a certain metal oxide film was formed.

本実施例では、本発明の半導体装置作製工程において用いる剥離層について実験データを用いて説明する。 In this embodiment, the peeling layer used in the semiconductor device manufacturing process of the present invention will be described using experimental data.

試料としてガラス基板上に金属膜を形成し、金属膜表面に対して、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)を形成した。剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)上にCVD法によって3層の絶縁膜を形成し、絶縁膜上に半導体膜を形成した。本実施例では、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)と呼ぶ。 A metal film was formed on a glass substrate as a sample, and plasma treatment was performed on the metal film surface in a dinitrogen monoxide atmosphere to form a release layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride film). . A three-layer insulating film was formed by a CVD method over the separation layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film), and a semiconductor film was formed over the insulating film. In this embodiment, the metal oxide film, the metal nitride film, or the metal nitride oxide film is referred to as a peeling layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film).

金属膜として膜厚50nmのチタン膜をスパッタ法で形成し、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)として酸化チタン膜、窒化チタン膜、窒化酸化チタン膜を一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い形成し、絶縁膜として膜厚200nmの酸化窒化珪素膜、絶縁膜として膜厚50nmの窒化酸化珪素膜、絶縁膜として膜厚100nmの酸化窒化珪素膜を積層し、半導体膜として膜厚66nmの非晶質珪素膜を形成した。絶縁膜と半導体膜は連続的にCVD法で形成した。試料は試料5−1〜試料5−5の5種類作成し、試料1は試料作成後加熱処理を行わなかったもので、他の試料2〜試料5は500℃で1時間加熱処理を行った。 A titanium film having a thickness of 50 nm is formed as a metal film by a sputtering method, and a titanium oxide film, a titanium nitride film, or a titanium nitride oxide film is used as a separation layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal nitride oxide film) as dinitrogen monoxide. A plasma treatment is performed in an atmosphere, and a silicon oxynitride film with a thickness of 200 nm is stacked as an insulating film, a silicon nitride oxide film with a thickness of 50 nm is stacked as an insulating film, and a silicon oxynitride film with a thickness of 100 nm is stacked as an insulating film. An amorphous silicon film having a thickness of 66 nm was formed as the film. The insulating film and the semiconductor film were continuously formed by the CVD method. Samples 5-1 to 5-5 were prepared. Sample 1 was not heat-treated after sample preparation, and other samples 2 to 5 were heat-treated at 500 ° C. for 1 hour. .

試料5−1の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量500sccm、パワー400W、圧力50Pa、時間60秒で行った。試料5−2の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量500sccm、パワー50W、圧力200Pa、時間60秒で行った。試料5−3の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量500sccm、パワー200W、圧力100Pa、時間60秒で行った。試料5−4の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量500sccm、パワー400W、圧力50Pa、時間60秒で行った。試料5−5の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量500sccm、パワー400W、圧力50Pa、時間300秒で行った。 The conditions of the plasma treatment under the dinitrogen monoxide atmosphere of Sample 5-1 were as follows: dinitrogen monoxide gas flow rate 500 sccm, power 400 W, pressure 50 Pa, time 60 seconds. The conditions of the plasma treatment under the dinitrogen monoxide atmosphere of Sample 5-2 were as follows: dinitrogen monoxide gas flow rate 500 sccm, power 50 W, pressure 200 Pa, time 60 seconds. The conditions for the plasma treatment under the dinitrogen monoxide atmosphere of Sample 5-3 were as follows: dinitrogen monoxide gas flow rate 500 sccm, power 200 W, pressure 100 Pa, time 60 seconds. The conditions of the plasma treatment under the dinitrogen monoxide atmosphere of sample 5-4 were as follows: dinitrogen monoxide gas flow rate 500 sccm, power 400 W, pressure 50 Pa, time 60 seconds. The conditions of the plasma treatment under the dinitrogen monoxide atmosphere of sample 5-5 were as follows: dinitrogen monoxide gas flow rate 500 sccm, power 400 W, pressure 50 Pa, time 300 seconds.

試料5−1〜試料5−5に対し、テープによる剥離試験を行った結果、試料5−1〜試料5−5すべてにおいて、半導体膜がテープによって剥離され、金属膜が基板上に残った。よって、本実例において、金属膜としてチタン膜を用いて、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い、剥離層(金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜)を作製した試料において半導体膜の剥離が可能なことが確認できた。 As a result of performing a tape peeling test on Samples 5-1 to 5-5, in all of Samples 5-1 to 5-5, the semiconductor film was peeled off by the tape, and the metal film remained on the substrate. Therefore, in this example, a semiconductor film was used in a sample in which a titanium film was used as a metal film and plasma treatment was performed in a dinitrogen monoxide atmosphere to produce a separation layer (metal oxide film, metal nitride film, or metal oxynitride film). It was confirmed that the peeling was possible.

本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の連続成膜装置を示す図。The figure which shows the continuous film-forming apparatus of this invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の使用形態を説明する図。8A and 8B illustrate usage patterns of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の使用形態を説明する図。8A and 8B illustrate usage patterns of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の使用形態を説明する図。8A and 8B illustrate usage patterns of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の構成を説明する図。6A and 6B illustrate a structure of a semiconductor device of the present invention. 計算結果を示す図。The figure which shows a calculation result. 本発明の半導体装置の実施例を説明する図The figure explaining the Example of the semiconductor device of this invention 本発明の半導体装置の実施例を説明する図The figure explaining the Example of the semiconductor device of this invention 本発明の半導体装置の実施例を説明する図The figure explaining the Example of the semiconductor device of this invention 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. 実施例3の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 3. FIG. 実施例3の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 3. FIG. 実施例3の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 3. FIG. 実施例3の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 3. FIG. 実施例3の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 3. FIG. 実施例3の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 3. FIG. 実施例3の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 3. FIG. 実施例3の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 3. FIG. 実施例3の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 3. FIG. 実施例4の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 4. FIG. 実施例5の実験データを示す図。The figure which shows the experimental data of Example 5. FIG.

Claims (17)

基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、
前記金属酸化膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
A metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere,
Forming an element forming layer on the metal oxide film;
Forming an insulating film covering the element forming layer;
Forming an opening in the insulating film and the element formation layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is peeled from the substrate.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、
前記金属酸化膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
A metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing a plasma treatment in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon on the metal film,
Forming an element forming layer on the metal oxide film;
Forming an insulating film covering the element forming layer;
Forming an opening in the insulating film and the element formation layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is peeled from the substrate.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に前記金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
Plasma treatment is performed on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere to form a metal oxide film on the surface of the metal film, and the first insulation is continuously formed on the metal oxide film without being exposed to the atmosphere. Forming a film,
Forming an element formation layer on the first insulating film;
Forming a second insulating film covering the element formation layer;
Forming an opening in the second insulating film and the element formation layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is peeled from the substrate.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に前記金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
A metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon on the metal film, and the metal oxide film is continuously exposed without being exposed to the atmosphere. Forming a first insulating film thereon;
Forming an element formation layer on the first insulating film;
Forming a second insulating film covering the element formation layer;
Forming an opening in the second insulating film and the element formation layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is peeled from the substrate.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、前記金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜上に半導体膜を有する素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜および前記素子形成層に開口部を形成し、
前記基板から前記素子形成層を剥離し、
積層する前記金属酸化膜、前記第1の絶縁膜、及び前記半導体膜は大気に曝されることなく連続的に形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
Plasma treatment is performed on the metal film in an atmosphere containing dinitrogen monoxide to form a metal oxide film on the surface of the metal film, a first insulating film is formed on the metal oxide film, and the first Forming an element formation layer having a semiconductor film on the insulating film;
Forming a second insulating film covering the element formation layer;
Forming an opening in the second insulating film and the element formation layer;
Peeling off the element forming layer from the substrate;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the metal oxide film, the first insulating film, and the semiconductor film to be stacked are continuously formed without being exposed to the atmosphere.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、
前記金属酸化膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜を除去し、
前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
A metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere,
Forming an element forming layer on the metal oxide film;
Forming an insulating film covering the element forming layer;
Forming an opening in the insulating film and the element formation layer;
An etching agent is introduced into the opening to remove the metal film and the metal oxide film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is peeled from the substrate.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、
前記金属酸化膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、
前記基板から前記素子形成層を物理的手段により剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
A metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere,
Forming an element forming layer on the metal oxide film;
Forming an insulating film covering the element forming layer;
Forming an opening in the insulating film and the element formation layer;
An etching agent is introduced into the opening to remove at least part of the metal film and the metal oxide film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is separated from the substrate by physical means.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、
前記金属酸化膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜を除去し、
前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
A metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing a plasma treatment in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon on the metal film,
Forming an element forming layer on the metal oxide film;
Forming an insulating film covering the element forming layer;
Forming an opening in the insulating film and the element formation layer;
An etching agent is introduced into the opening to remove the metal film and the metal oxide film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is peeled from the substrate.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、
前記金属酸化膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、
前記基板から前記素子形成層を物理的手段により剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
A metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing a plasma treatment in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon on the metal film,
Forming an element forming layer on the metal oxide film;
Forming an insulating film covering the element forming layer;
Forming an opening in the insulating film and the element formation layer;
An etching agent is introduced into the opening to remove at least part of the metal film and the metal oxide film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is separated from the substrate by physical means.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に前記金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜を除去し、
前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
Plasma treatment is performed on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere to form a metal oxide film on the surface of the metal film, and the first insulation is continuously formed on the metal oxide film without being exposed to the atmosphere. Forming a film,
Forming an element formation layer on the first insulating film;
Forming a second insulating film covering the element formation layer;
Forming an opening in the second insulating film and the element formation layer;
An etching agent is introduced into the opening to remove the metal film and the metal oxide film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is peeled from the substrate.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に前記金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、
前記基板から前記素子形成層を物理的手段により剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
Plasma treatment is performed on the metal film in a dinitrogen monoxide atmosphere to form a metal oxide film on the surface of the metal film, and the first insulation is continuously formed on the metal oxide film without being exposed to the atmosphere. Forming a film,
Forming an element formation layer on the first insulating film;
Forming a second insulating film covering the element formation layer;
Forming an opening in the second insulating film and the element formation layer;
An etching agent is introduced into the opening to remove at least part of the metal film and the metal oxide film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is separated from the substrate by physical means.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に前記金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜を除去し、
前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
A metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon on the metal film, and the metal oxide film is continuously exposed without being exposed to the atmosphere. Forming a first insulating film thereon;
Forming an element formation layer on the first insulating film;
Forming a second insulating film covering the element formation layer;
Forming an opening in the second insulating film and the element formation layer;
An etching agent is introduced into the opening to remove the metal film and the metal oxide film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is peeled from the substrate.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に前記金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、
前記基板から前記素子形成層を物理的手段により剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
A metal oxide film is formed on the surface of the metal film by performing plasma treatment in a mixed gas atmosphere of dinitrogen monoxide and argon on the metal film, and the metal oxide film is continuously exposed without being exposed to the atmosphere. Forming a first insulating film thereon;
Forming an element formation layer on the first insulating film;
Forming a second insulating film covering the element formation layer;
Forming an opening in the second insulating film and the element formation layer;
An etching agent is introduced into the opening to remove at least part of the metal film and the metal oxide film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the element formation layer is separated from the substrate by physical means.
請求項5乃至請求項8のいずれか一項において、
前記金属酸化膜と前記第1の絶縁膜とはプラズマCVD装置によって形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claim 5 thru | or Claim 8,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the metal oxide film and the first insulating film are formed by a plasma CVD apparatus.
請求項5乃至請求項9のいずれか一項において、
前記金属酸化膜と前記第1の絶縁膜とは同一チャンバー内で形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 5 thru / or 9,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the metal oxide film and the first insulating film are formed in the same chamber.
基板上に金属膜を形成し、
前記金属膜に一酸化二窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、前記金属酸化膜上に第1の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜上に半導体膜を有する素子形成層を形成し、
前記素子形成層を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜および前記素子形成層に開口部を形成し、
前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜を除去し、
前記基板から前記素子形成層を剥離し、
積層する前記金属酸化膜、前記第1の絶縁膜、及び前記半導体膜は大気に曝されることなく連続的に形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Form a metal film on the substrate,
Plasma treatment is performed on the metal film in an atmosphere containing dinitrogen monoxide to form a metal oxide film on the surface of the metal film, a first insulating film is formed on the metal oxide film, and the first Forming an element formation layer having a semiconductor film on the insulating film;
Forming a second insulating film covering the element formation layer;
Forming an opening in the second insulating film and the element formation layer;
An etching agent is introduced into the opening to remove the metal film and the metal oxide film,
Peeling off the element forming layer from the substrate;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the metal oxide film, the first insulating film, and the semiconductor film to be stacked are continuously formed without being exposed to the atmosphere.
請求項1乃至請求項16のいずれか一項において、
前記金属膜は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、鉛(Pb)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)から選択された元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 16,
The metal film includes tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), zinc (Zn), A semiconductor using an element selected from ruthenium (Ru), rhodium (Rh), lead (Pb), osmium (Os), and iridium (Ir), or an alloy material or a compound material containing the element as a main component Device fabrication method.
JP2006151079A 2005-05-31 2006-05-31 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP5057703B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006151079A JP5057703B2 (en) 2005-05-31 2006-05-31 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005158761 2005-05-31
JP2005158761 2005-05-31
JP2006151079A JP5057703B2 (en) 2005-05-31 2006-05-31 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2007013128A true JP2007013128A (en) 2007-01-18
JP2007013128A5 JP2007013128A5 (en) 2009-06-25
JP5057703B2 JP5057703B2 (en) 2012-10-24

Family

ID=37751156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006151079A Expired - Fee Related JP5057703B2 (en) 2005-05-31 2006-05-31 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5057703B2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008257710A (en) * 2007-03-13 2008-10-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2009081426A (en) * 2007-09-07 2009-04-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device
JP2011119719A (en) * 2009-11-06 2011-06-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device
CN102254815A (en) * 2011-07-05 2011-11-23 上海宏力半导体制造有限公司 Etching method for conducting layer during preparation of semiconductor device
JP2013131740A (en) * 2011-11-25 2013-07-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
US8558370B2 (en) 2007-03-13 2013-10-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device with antenna
JP2015111700A (en) * 2008-10-24 2015-06-18 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
JPWO2015029286A1 (en) * 2013-08-27 2017-03-02 株式会社Joled Thin film transistor substrate manufacturing method and thin film transistor substrate
KR101750982B1 (en) * 2009-11-06 2017-06-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and manufacturing method thereof
US9799829B2 (en) 2014-07-25 2017-10-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Separation method, light-emitting device, module, and electronic device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001272923A (en) * 2000-01-17 2001-10-05 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Production method of display device
JP2004282063A (en) * 2003-02-28 2004-10-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2004282050A (en) * 2003-02-24 2004-10-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Thin-film integrated circuit device, ic label, vessel including thin-film integrated circuit mounted thereon, manufacturing method therefor, and commodity management method for commodity including vessel
JP2005057227A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Ind Technol Res Inst Element resticking method
JP2006186347A (en) * 2004-12-03 2006-07-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001272923A (en) * 2000-01-17 2001-10-05 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Production method of display device
JP2004282050A (en) * 2003-02-24 2004-10-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Thin-film integrated circuit device, ic label, vessel including thin-film integrated circuit mounted thereon, manufacturing method therefor, and commodity management method for commodity including vessel
JP2004282063A (en) * 2003-02-28 2004-10-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2005057227A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Ind Technol Res Inst Element resticking method
JP2006186347A (en) * 2004-12-03 2006-07-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4519924B2 (en) * 2007-03-13 2010-08-04 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
JP2008257710A (en) * 2007-03-13 2008-10-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7968427B2 (en) 2007-03-13 2011-06-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
JP2015128186A (en) * 2007-03-13 2015-07-09 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
JP2013179358A (en) * 2007-03-13 2013-09-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device manufacturing method
US8552418B2 (en) 2007-03-13 2013-10-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8558370B2 (en) 2007-03-13 2013-10-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device with antenna
JP2009081426A (en) * 2007-09-07 2009-04-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device
US9508619B2 (en) 2007-09-07 2016-11-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2015111700A (en) * 2008-10-24 2015-06-18 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
US9853066B2 (en) 2009-11-06 2017-12-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US10079251B2 (en) 2009-11-06 2018-09-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US11961842B2 (en) 2009-11-06 2024-04-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device
US9384976B2 (en) 2009-11-06 2016-07-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US8927351B2 (en) 2009-11-06 2015-01-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US11710745B2 (en) 2009-11-06 2023-07-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR101750982B1 (en) * 2009-11-06 2017-06-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and manufacturing method thereof
US11315954B2 (en) 2009-11-06 2022-04-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2011119719A (en) * 2009-11-06 2011-06-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device
KR101849321B1 (en) * 2009-11-06 2018-04-16 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR101876473B1 (en) * 2009-11-06 2018-07-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN102254815A (en) * 2011-07-05 2011-11-23 上海宏力半导体制造有限公司 Etching method for conducting layer during preparation of semiconductor device
JP2013131740A (en) * 2011-11-25 2013-07-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
JPWO2015029286A1 (en) * 2013-08-27 2017-03-02 株式会社Joled Thin film transistor substrate manufacturing method and thin film transistor substrate
US10388875B2 (en) 2014-07-25 2019-08-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Separation method, light-emitting device, module, and electronic device
US9799829B2 (en) 2014-07-25 2017-10-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Separation method, light-emitting device, module, and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5057703B2 (en) 2012-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7465674B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP5057703B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US7482248B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US7364954B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US8546210B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP5703358B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR101239160B1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP5726341B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5084169B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US20060270175A1 (en) Method for manufacturing antenna and method for manufacturing semiconductor device
KR101342871B1 (en) Semiconductor and manufacturing method thereof
JP5008299B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5052033B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5072217B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5089037B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5337347B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP5352045B2 (en) Method for manufacturing integrated circuit device
JP5100012B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5030470B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5216201B2 (en) Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device, liquid crystal display device, RFID tag, light emitting device, and electronic device
JP2006121062A (en) Fabrication method of semiconductor device, the semiconductor device and electronic apparatus
JP2007013127A (en) Integrated circuit device, its fabrication process
JP2014090186A (en) Method for manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090502

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090502

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120724

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120731

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150810

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150810

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees