JP2008288578A5 - - Google Patents

Claims (26)

1. 一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射して、該単結晶半導体基板の表面から所定の深さの領域に脆弱領域を形成し、前記単結晶半導体基板の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行い、前記脆弱領域を脆弱にした後、
   前記単結晶半導体基板の表面、または、可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板の表面を活性化し、
   前記単結晶半導体基板と、前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板とを接合し、
   前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板上に単結晶半導体層を残存させたまま前記単結晶半導体基板を剥離することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
2. 一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射して、該単結晶半導体基板の表面から所定の深さの領域に脆弱領域を形成し、
   前記単結晶半導体基板上に有機シランガスを用いて化学気相成長法により酸化珪素層を形成し、
   前記酸化珪素層の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行い、前記脆弱領域を脆弱にした後、
   前記酸化珪素層の表面、または、可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板の表面を活性化し、
   前記単結晶半導体基板と、前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板とを、前記酸化珪素層を挟んで重ね合わせて接合し、
   前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板上に単結晶半導体層を残存させたまま前記単結晶半導体基板を剥離することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
3. 支持基板上に剥離層を形成し、該剥離層上に絶縁層を形成する第１の工程と、
   一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射して、該単結晶半導体基板の表面から所定の深さの領域に脆弱領域を形成した後、前記単結晶半導体基板の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行い、前記脆弱領域を脆弱にする第２の工程と、
   前記第１の工程及び前記第２の工程の後、前記単結晶半導体基板の表面または前記絶縁層の表面を活性化してから前記単結晶半導体基板と前記支持基板上に形成された前記絶縁層とを接合し、前記支持基板上に単結晶半導体層を残存させたまま前記単結晶半導体基板を剥離する第３の工程と、
   前記第３の工程の後、可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板を前記単結晶半導体層上に設ける第４の工程と、
   前記第４の工程の後、前記支持基板と前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板を前記剥離層で分離する第５の工程と、
   を有することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
4. 支持基板上に剥離層を形成し、該剥離層上に絶縁層を形成する第１の工程と、
   一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射して、該単結晶半導体基板の表面から所定の深さの領域に脆弱領域を形成し、
   前記単結晶半導体基板上に有機シランガスを用いて化学気相成長法により酸化珪素層を形成し、
   前記酸化珪素層の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行い、前記脆弱領域を脆弱にする第２の工程と、
   前記第１の工程及び前記第２の工程の後、前記酸化珪素層の表面または前記絶縁層の表面を活性化してから前記単結晶半導体基板と前記支持基板上に形成された前記絶縁層とを前記酸化珪素層を挟んで重ね合わせて接合し、前記支持基板上に単結晶半導体層を残存させたまま前記単結晶半導体基板を剥離する第３の工程と、
   前記第３の工程の後、前記単結晶半導体層上に可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板を設ける第４の工程と、
   前記第４の工程の後、前記支持基板と前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板を前記剥離層で分離する第５の工程と、
   を有することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、前記単結晶半導体基板または前記酸化珪素層の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行う方法は、前記単結晶半導体基板または前記酸化珪素層の表面に圧着部材を重ね合わせた状態で加熱を行うことを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
6. 請求項１乃至４のいずれか一項において、前記単結晶半導体基板または前記酸化珪素層の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行う方法は、前記単結晶半導体基板または前記酸化珪素層の表面にキャップ層を形成した状態で加熱を行うことを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
7. 請求項２または４において、前記有機シランガスとして、珪酸エチル、テトラメチルシラン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、トリエトキシシラン、トリスジメチルアミノシラから選ばれた一を用いることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
8. 請求項２または４において、前記単結晶半導体基板上に有機シランガスを用いて化学気相成長法により酸化珪素層を形成する温度が３５０℃以下であることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項において、前記熱処理は、前記脆弱領域が分離する温度未満であり、且つ前記脆弱領域が脆弱となる温度で行われることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
10. 請求項１乃至８において、前記熱処理が２５０℃以上４００℃未満の温度で行われることを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項において、前記単結晶半導体基板に、一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射する前に、窒素含有絶縁層を形成することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
12. 請求項１１において、前記窒素含有絶縁層が、窒化珪素層、窒化酸化珪素層若しくは酸化窒化珪素層から選ばれた一の層又は複数の層を積層して形成することを特徴とするＳＯＩ基板の作製方法。
13. 一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射して、該単結晶半導体基板の表面から所定の深さの領域に脆弱領域を形成し、前記単結晶半導体基板の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行い、前記脆弱領域を脆弱にした後、
    前記単結晶半導体基板の表面、または、可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板の表面を活性化し、
    前記単結晶半導体基板と、前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板とを接合し、
    前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板上に単結晶半導体層を残存させたまま前記単結晶半導体基板を剥離し、
    前記単結晶半導体層を用いて半導体素子を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
14. 一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射して、該単結晶半導体基板の表面から所定の深さの領域に脆弱領域を形成し、
    前記単結晶半導体基板上に有機シランガスを用いて化学気相成長法により酸化珪素層を形成し、
    前記酸化珪素層の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行い、前記脆弱領域を脆弱にした後、
    前記単結晶半導体基板の表面、または、可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板の表面を活性化し、
    前記単結晶半導体基板と、前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板とを、前記酸化珪素層を挟んで重ね合わせて接合し、
    前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板上に単結晶半導体層を残存させたまま前記単結晶半導体基板を剥離し、
    前記単結晶半導体層を用いて半導体素子を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
15. 支持基板上に剥離層を形成し、該剥離層上に絶縁層を形成する第１の工程と、
    一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射して、該単結晶半導体基板の表面から所定の深さの領域に脆弱領域を形成した後、前記単結晶半導体基板の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行い、前記脆弱領域を脆弱にする第２の工程と、
    前記第１の工程及び前記第２の工程の後、前記単結晶半導体基板の表面または前記絶縁層の表面を活性化してから前記単結晶半導体基板と前記支持基板上に形成された前記絶縁層とを接合し、前記支持基板上に単結晶半導体層を残存させたまま前記単結晶半導体基板を剥離する第３の工程と、
    前記第３の工程の後、前記単結晶半導体層を用いた半導体素子を有する素子層を形成する第４の工程と、
    前記素子層上に可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板を設ける第５の工程と、
    前記第５の工程の後、前記素子層から前記支持基板を前記剥離層で分離する第６の工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
16. 支持基板上に剥離層を形成し、該剥離層上に絶縁層を形成する第１の工程と、
    一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射して、該単結晶半導体基板の表面から所定の深さの領域に脆弱領域を形成し、
    前記単結晶半導体基板上に有機シランガスを用いて化学気相成長法により酸化珪素層を形成し、
    前記酸化珪素層の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行い、前記脆弱領域を脆弱にする第２の工程と、
    前記第１の工程及び前記第２の工程の後、前記酸化珪素層の表面または前記絶縁層の表面を活性化してから前記単結晶半導体基板と前記支持基板とを、前記酸化珪素層を挟んで重ね合わせて接合し、
    前記支持基板上に単結晶半導体層を残存させたまま前記単結晶半導体基板を剥離する第３の工程と、
    前記第３の工程の後、前記単結晶半導体層を用いた半導体素子を有する素子層を形成する第４の工程と、
    前記素子層上に可撓性を有し且つ絶縁表面を有する基板を設ける第５の工程と、
    前記第５の工程の後、前記素子層から前記支持基板を前記剥離層で分離する第６の工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
17. 支持基板上に剥離層を形成し、該剥離層上に絶縁層を形成し、前記剥離層上に可撓性を有し且つ絶縁表面を有する第１の基板を設ける第１の工程と、
    一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射して、該単結晶半導体基板の表面から所定の深さの領域に脆弱領域を形成した後、前記単結晶半導体基板の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行い、前記脆弱領域を脆弱にする第２の工程と、
    前記第１の工程及び前記第２の工程の後、前記単結晶半導体基板の表面、または、前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する第１の基板の表面を活性化してから、前記単結晶半導体基板と、前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する第１の基板とを接合し、前記支持基板上に単結晶半導体層を残存させたまま前記単結晶半導体基板を剥離する第３の工程と、
    前記第３の工程の後、前記単結晶半導体層を用いた半導体素子を有する素子層を形成する第４の工程と、
    前記素子層上に可撓性を有し且つ絶縁表面を有する第２の基板を設ける第５の工程と、
    前記第５の工程の後、前記素子層から前記支持基板を前記剥離層で分離する第６の工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
18. 支持基板上に剥離層を形成し、該剥離層上に絶縁層を形成し、前記剥離層上に可撓性を有し且つ絶縁表面を有する第１の基板を設ける第１の工程と、
    一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを単結晶半導体基板に照射して、該単結晶半導体基板の表面から所定の深さの領域に脆弱領域を形成し、
    前記単結晶半導体基板上に有機シランガスを用いて化学気相成長法により酸化珪素層を形成し、
    前記酸化珪素層の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行い、前記脆弱領域を脆弱にする第２の工程と、
    前記第１の工程及び前記第２の工程の後、前記酸化珪素層の表面、または、前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する第１の基板の表面を活性化してから、前記単結晶半導体基板と前記可撓性を有し且つ絶縁表面を有する第１の基板とを、前記酸化珪素層を挟んで重ね合わせて接合し、
    前記支持基板上に単結晶半導体層を残存させたまま前記単結晶半導体基板を剥離する第３の工程と、
    前記第３の工程の後、前記単結晶半導体層を用いた半導体素子を有する素子層を形成する第４の工程と、
    前記素子層上に可撓性を有し且つ絶縁表面を有する第２の基板を設ける第５の工程と、
    前記第５の工程の後、前記素子層から前記支持基板を前記剥離層で分離する第６の工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
19. 請求項１３乃至１８のいずれか一項において、前記単結晶半導体基板または前記酸化珪素層の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行う方法は、前記単結晶半導体基板または前記酸化珪素層の表面に圧着部材を重ね合わせた状態で加熱を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
20. 請求項１３乃至１８のいずれか一項において、前記単結晶半導体基板または前記酸化珪素層の表面の平坦性を保たせつつ熱処理を行う方法は、前記単結晶半導体基板または前記酸化珪素層の表面にキャップ層を形成した状態で加熱を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
21. 請求項１４、１６、または１８において、前記有機シランガスとして、珪酸エチル、テトラメチルシラン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、トリエトキシシラン、トリスジメチルアミノシラから選ばれた一種を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
22. 請求項１４、１６、または１８において、前記単結晶半導体基板上に有機シランガスを用いて化学気相成長法により酸化珪素層を形成する温度が３５０℃以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
23. 請求項１３乃至２２のいずれか一項において、前記熱処理は、前記脆弱領域が分離する温度未満であり、且つ前記脆弱領域が脆弱となる温度で行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
24. 請求項１３乃至２２のいずれか一項において、前記熱処理が２５０℃以上４００℃未満の温度で行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
25. 請求項１３乃至２４のいずれか一項において、前記単結晶半導体基板の表面に、前記一の原子から成る複数の質量の異なるイオン又は複数の原子から成る質量の異なるイオンを照射する前に、窒素含有絶縁層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
26. 請求項２５において、前記窒素含有絶縁層が、窒化珪素層、窒化酸化珪素層若しくは酸化窒化珪素層から選ばれた一の層又は複数の層を積層して形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。