JP2009076729A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
結晶性半導体基板から半導体層を薄片化して異種基板に接合するSOI(Silicon On Insulator(シリコン・オン・インシュレータ))構造を有する基板に関する。特に貼り合わせSOI技術に関するものであって、ガラス等の絶縁表面を有する基板に単結晶もしくは多結晶の半導体層を接合させたSOI基板の製造方法に関する。また、このようなSOI構造を有する基板を用いる半導体装置及びその作製方法に関する。 The present invention relates to a substrate having an SOI (Silicon On Insulator) structure in which a semiconductor layer is thinned from a crystalline semiconductor substrate and bonded to a different substrate. In particular, the present invention relates to a bonded SOI technology, and more particularly to a method for manufacturing an SOI substrate in which a single crystal or polycrystalline semiconductor layer is bonded to a substrate having an insulating surface such as glass. Further, the present invention relates to a semiconductor device using a substrate having such an SOI structure and a manufacturing method thereof.
単結晶半導体のインゴットを薄く切断して作製されるシリコンウエハに代わり、絶縁層の上に薄い単結晶半導体層を設けたシリコン・オン・インシュレータ(Silicon On Insulator)と呼ばれる半導体基板(SOI基板)が開発されており、マイクロプロセッサなどを製造する際の基板として普及しつつある。これは、SOI基板を使った集積回路はトランジスタのドレインと基板間における寄生容量を低減し、半導体集積回路の性能を向上させ、低消費電力化を図るものとして注目されているからである。 Instead of a silicon wafer produced by thinly cutting a single crystal semiconductor ingot, a semiconductor substrate (SOI substrate) called a silicon on insulator having a thin single crystal semiconductor layer on an insulating layer is provided. It has been developed and is becoming popular as a substrate for manufacturing microprocessors and the like. This is because integrated circuits using an SOI substrate are attracting attention as reducing parasitic capacitance between the drain of the transistor and the substrate, improving the performance of the semiconductor integrated circuit, and reducing power consumption.
SOI基板を製造する方法としては、水素イオン注入剥離法が知られている。水素イオン注入剥離法は、シリコンウエハに水素イオンを注入することによって表面から所定の深さに微小気泡層を形成し、該微小気泡層を劈開面とすることで、別のシリコンウエハに薄いシリコン層(SOI層)を接合する。さらにSOI層を剥離する熱処理を行うことに加え、酸化性雰囲気下での熱処理によりSOI層に酸化膜を形成した後に該酸化膜を除去し、次に1000乃至1300℃の還元性雰囲気下で熱処理を行って接合強度を高める必要があるとされている。 As a method for manufacturing an SOI substrate, a hydrogen ion implantation separation method is known. In the hydrogen ion implantation separation method, a microbubble layer is formed at a predetermined depth from the surface by injecting hydrogen ions into a silicon wafer, and the microbubble layer is used as a cleavage plane, so that a thin silicon film is formed on another silicon wafer. Bond layers (SOI layers). In addition to performing heat treatment for peeling the SOI layer, an oxide film is formed on the SOI layer by heat treatment in an oxidizing atmosphere, and then the oxide film is removed, and then heat treatment is performed in a reducing atmosphere at 1000 to 1300 ° C. It is said that it is necessary to increase the bonding strength by performing the above.
一方、ガラスなどの絶縁基板にSOI層を形成しようとする試みもなされている。ガラス基板上にSOI層を形成したSOI基板の一例として、水素イオン注入剥離法を用いて、コーティング膜を有するガラス基板上に薄い単結晶シリコン層を形成したものが知られている(特許文献1参照)。この場合にも、単結晶シリコン片に水素イオンを注入することによって表面から所定の深さに微小気泡層を形成し、ガラス基板と単結晶シリコン片を張り合わせ後に、微小気泡層を劈開面としてシリコン片を剥離することで、ガラス基板上に薄いシリコン層(SOI層)を形成している。
上述の技術を用いれば、絶縁基板上に単結晶半導体層を形成することができるため、特性の高いデバイスを作製することができる。しかしながら、絶縁基板上に直接半導体膜を成膜する工程に比べて、貼り合わせの工程が増えるため、作製コストが上昇してしまう。 When the above technique is used, a single crystal semiconductor layer can be formed over an insulating substrate; thus, a device with high characteristics can be manufactured. However, since the number of bonding steps is increased as compared with the step of directly forming a semiconductor film over an insulating substrate, the manufacturing cost is increased.
そこで本発明では、絶縁基板に単結晶半導体基板を貼り合わせ、単結晶半導体基板から単結晶半導体層を剥離することにより、絶縁基板上に単結晶半導体層を形成する工程を繰り返すことを特徴とする。 In view of the above, the present invention is characterized by repeating the step of forming a single crystal semiconductor layer over an insulating substrate by attaching the single crystal semiconductor substrate to the insulating substrate and peeling the single crystal semiconductor layer from the single crystal semiconductor substrate. .
本発明は、単結晶半導体基板に複数の第1の凸部と複数の第1の凹部を形成し、前記第1の凸部の表面に第1の絶縁膜及び前記第1の凹部の表面に第2の絶縁膜を形成し、前記第1の凸部及び第1の凹部に水素イオンを注入し、前記第1の凸部の中に第1の水素注入領域並びに前記第1の凹部の下方に第2の水素注入領域を形成し、絶縁基板と前記単結晶半導体基板を貼り合わせ、加熱することにより前記第1の水素注入領域に沿って前記単結晶半導体基板を剥離し、前記絶縁基板上に前記第1の絶縁膜を介して、島状半導体領域を形成し、前記第2の絶縁膜を除去することにより、第2の凸部と第2の凹部を有する単結晶半導体基板を得て、絶縁膜形成、水素イオン注入、貼り合わせ、剥離を繰り返すことにより、複数の絶縁基板に複数の島状半導体領域を形成することができることを特徴する半導体装置の作製方法に関する。 According to the present invention, a plurality of first convex portions and a plurality of first concave portions are formed on a single crystal semiconductor substrate, and a first insulating film and a surface of the first concave portion are formed on the surface of the first convex portion. A second insulating film is formed, hydrogen ions are implanted into the first convex portion and the first concave portion, and the first hydrogen implanted region and the lower portion of the first concave portion are inserted into the first convex portion. Forming a second hydrogen injection region, bonding the insulating substrate and the single crystal semiconductor substrate together, and heating to peel off the single crystal semiconductor substrate along the first hydrogen injection region; An island-shaped semiconductor region is formed through the first insulating film, and the second insulating film is removed to obtain a single crystal semiconductor substrate having a second convex portion and a second concave portion. Insulating film formation, hydrogen ion implantation, pasting, and peeling are repeated on a plurality of insulating substrates. That can be formed Jo semiconductor region to a method for manufacturing a semiconductor device according to it said.
本発明において、前記絶縁基板上に前記第1の絶縁膜を介して形成された前記島状半導体領域を覆ってゲート絶縁膜を形成し、前記島状半導体領域上に、前記ゲート絶縁膜を挟んでゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして、一導電性を付与する不純物元素を添加して、前記島状半導体領域に、チャネル形成領域、ソース領域及びドレイン領域を形成し、前記ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆って層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜上に、前記ソース領域及びドレイン領域のそれぞれに電気的に接続される電極を形成する。 In the present invention, a gate insulating film is formed on the insulating substrate so as to cover the island-shaped semiconductor region formed via the first insulating film, and the gate insulating film is sandwiched between the island-shaped semiconductor regions. A gate electrode is formed, and an impurity element imparting one conductivity is added using the gate electrode as a mask to form a channel formation region, a source region, and a drain region in the island-shaped semiconductor region, and the gate insulation An interlayer insulating film is formed to cover the film and the gate electrode, and an electrode electrically connected to each of the source region and the drain region is formed on the interlayer insulating film.
本発明において、前記第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜のそれぞれは、有機シランガスを用いて化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜である。 In the present invention, each of the first insulating film and the second insulating film is a silicon oxide film formed by a chemical vapor deposition method using an organosilane gas.
本発明において、前記絶縁膜形成、水素イオン注入、貼り合わせ、剥離の繰り返しは、前記第1の凹部の深さが、島状半導体領域の膜厚よりも小さくなるまで行われる。 In the present invention, the insulating film formation, hydrogen ion implantation, bonding, and peeling are repeated until the depth of the first recess becomes smaller than the film thickness of the island-shaped semiconductor region.
なお、本明細書において、半導体装置とは、半導体層を有する装置をいい、半導体層を有する装置を含む装置全体も半導体装置と呼ぶ。 Note that in this specification, a semiconductor device refers to a device having a semiconductor layer, and an entire device including a device having a semiconductor layer is also referred to as a semiconductor device.
本発明により、絶縁基板上に半導体膜を形成し、半導体膜を島状にエッチングする作製工程が不要となる。そのため島状半導体膜形成のための作製コストが削減される。 According to the present invention, a manufacturing process of forming a semiconductor film over an insulating substrate and etching the semiconductor film into an island shape is not necessary. Therefore, the manufacturing cost for forming the island-shaped semiconductor film is reduced.
また本発明では、単結晶半導体層を、半導体装置の活性層として用いることができるので、移動度やオン電流などの特性の高いデバイスを作製することができる。 In the present invention, since the single crystal semiconductor layer can be used as an active layer of a semiconductor device, a device having high characteristics such as mobility and on-state current can be manufactured.
本発明では、単結晶半導体層の島状半導体領域を、1つの単結晶半導体基板から繰り返し形成することができるので、作製コストを抑えることができる。 In the present invention, the island-shaped semiconductor region of the single crystal semiconductor layer can be repeatedly formed from one single crystal semiconductor substrate, so that manufacturing cost can be reduced.
本発明の実施形態を、図面を用いて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
ただし本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、本発明の実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 However, it will be readily understood by those skilled in the art that the present invention can be implemented in many different modes, and that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. The Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments of the present invention.
なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Note that in all the drawings for describing the embodiments of the present invention, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
[実施の形態1]
本実施の形態を、図1(A)〜図1(D)、図2(A)〜図2(C)、図3(A)〜図3(C)、図4(A)〜図4(D)、図5(A)〜図5(C)を用いて説明する。
[Embodiment 1]
This embodiment mode is described with reference to FIGS. 1A to 1D, 2A to 2C, 3A to 3C, and 4A to 4C. This will be described with reference to (D) and FIGS.
まず単結晶半導体基板101を用意する(図1(A)参照)。なお本実施の形態では、単結晶半導体基板101としてシリコンウェハを用いる。しかし必要であれば、単結晶半導体基板101の代わりに、結晶性半導体層が剥離可能なシリコン、ゲルマニウム、その他、ガリウムヒ素、インジウムリンなどの化合物半導体の多結晶半導体基板も用いることができる。
First, a single
次いで、ウエットエッチングまたはドライエッチングにより、単結晶半導体基板101をエッチングして、複数の凸部と複数の凹部を形成する。単結晶半導体基板101のエッチングされた領域が凹部103となり、エッチングされなかった領域が凸部102となる(図1(B)参照)。
Next, the single
単結晶半導体基板101をエッチングする深さ、すなわち凹部103の深さは、後の工程で形成される島状半導体領域110の厚さの数倍であることが望ましい。
The depth at which the single
次いで、凸部102と凹部105の表面に絶縁膜を形成する。この絶縁膜のうち、凸部102上に形成される領域を絶縁膜105、及び、凹部103の上に形成される領域を絶縁膜106とする(図1(C)参照)。なお絶縁膜106は特に形成する必要はないが、絶縁膜105を形成すると一緒に形成されてしまうものである。
Next, an insulating film is formed on the surfaces of the
絶縁膜105は凸部102の表面を平坦化するために設けられる。単結晶半導体基板101の凸部102の表面が平坦化されていない場合には、後の工程で絶縁基板111との貼り合わせ不良が生じる。なお絶縁膜105成膜の前に、CVD法等で窒素を含む酸化珪素膜または酸素を含む窒化珪素膜を成膜してもよい。
The
また絶縁膜105は、後の工程で、絶縁基板111と島状半導体領域110との接合層としても機能する。
The
接合層として機能し、平坦性を有する絶縁膜105として、平滑面を有し親水性表面を有する絶縁膜が好ましい。このような絶縁膜としては、化学的な反応により形成される絶縁膜がよい。例えば、熱的または化学的な反応により形成される酸化半導体膜が適している。主として化学的な反応により形成される膜であれば表面の平滑性を確保できるからである。
As the
また、平滑面を有し親水性表面を形成する絶縁膜105は0.2nm乃至500nmの厚さで設けられる。この厚さであれば、被成膜表面の表面荒れを平滑化すると共に、当該膜の成長表面の平滑性を確保することが可能である。
The
絶縁膜105として、ケミカルオキサイドを用いる場合には、例えば、化学気相成長法により堆積される酸化シリコンを絶縁膜105とすることができる。この場合、有機シランガスを用いて化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜が好ましい。
In the case where chemical oxide is used as the
有機シランガスとしては、珪酸エチル(TEOS:化学式Si(OC2H5)4)、テトラメチルシラン(TMS:化学式Si(CH3)3)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリエトキシシラン(SiH(OC2H5)3)、トリスジメチルアミノシラン(SiH(N(CH3)2)3)等のシリコン含有化合物を用いることができる。また有機シランガスと酸素の混合気体を用いてもよい。 As the organic silane gas, ethyl silicate (TEOS: chemical formula Si (OC 2 H 5 ) 4 ), tetramethylsilane (TMS: chemical formula Si (CH 3 ) 3 ), tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), octamethylcyclotetrasiloxane It is possible to use a silicon-containing compound such as (OMCTS), hexamethyldisilazane (HMDS), triethoxysilane (SiH (OC 2 H 5 ) 3 ), trisdimethylaminosilane (SiH (N (CH 3 ) 2 ) 3 ). it can. Alternatively, a mixed gas of organosilane gas and oxygen may be used.
絶縁膜105は、絶縁基板111の表面と密接することで、室温であっても接合をすることが可能である。より強固に接合を形成するには、絶縁基板111と単結晶半導体基板101を押圧すれば良い。異種材料である絶縁基板111と絶縁膜105を接合するには表面を清浄化する絶縁基板111と絶縁膜105の互いに清浄化された表面を密接させると表面間引力により接合が形成される。
The insulating
さらに、絶縁基板111の表面に複数の親水基を付着させる処理を加えると、接合を形成するのにより好ましい態様となる。例えば、絶縁基板111の表面を酸素プラズマ処理もしくはオゾン処理して親水性にすることが好ましい。
Further, when a treatment for attaching a plurality of hydrophilic groups to the surface of the insulating
このように絶縁基板111の表面を親水性にする処理を加えた場合には、表面の水酸基が作用して水素結合により接合が形成される。さらに清浄化された表面同士を密接させて接合を形成したものに対して、室温以上の温度で加熱すると接合強度高めることができる。
Thus, when the process which makes the surface of the
異種材料である絶縁基板111と絶縁膜105を接合するための処理として、接合を形成する表面にアルゴンなどの不活性ガスによるイオンビームを照射して清浄化しても良い。イオンビームの照射により、絶縁基板111もしくは絶縁膜105の表面に未結合種が露呈して非常に活性な表面が形成される。
As a process for bonding the insulating
このように活性化された表面同士を密接させると、絶縁基板111と絶縁膜105の接合を低温でも形成することが可能である。表面を活性化して接合を形成する方法は、当該表面を高度に清浄化しておくことが要求されるので、真空中で行うことが好ましい。
When the activated surfaces are brought into close contact with each other, a bond between the insulating
本実施の形態では、絶縁膜105として、TEOS(テトラエチルオルソシリケート)を用い、CVD法等により、酸化珪素膜を膜厚50nmで成膜する。
In this embodiment mode, TEOS (tetraethylorthosilicate) is used as the insulating
次いで、後の工程で得られる島状半導体領域110の膜厚に相当する深さまで、水素イオン107を注入する。これにより、凸部102中に水素注入領域108、及び、凹部103の下方に水素注入領域109が形成される(図1(D)参照)。
Next,
単結晶半導体基板101に形成される水素注入領域108及び109の深さは、イオンの加速エネルギーとイオンの入射角によって制御する。単結晶半導体基板101の表面からイオンの平均進入深さに近い深さ領域に水素注入領域108及び109が形成される。例えば、島状半導体領域110の厚さを5nm乃至500nm、好ましくは10nm乃至200nmの厚さとすると、イオンを注入する際の加速電圧はこのような厚さを考慮して行われる。イオンの注入はイオンドーピング装置を用いて行うことが好ましい。すなわち、ソースガスをプラズマ化して生成された複数のイオン種を質量分離しないで注入するドーピング方式を用いる。
The depths of the
本実施の形態の場合、1つまたは複数の同一の原子から成る質量数の異なるイオンを注入することが好ましい。イオンドーピングは、加速電圧10keVから100keV、好ましくは30keVから80keV、ドーズ量は1×1016cm−2から4×1016cm−2、ビーム電流密度が2μAcm−2以上、好ましくは5μAcm−2以上、より好ましくは10μAcm−2以上とすれば良い。 In the case of the present embodiment, it is preferable to implant ions having one or more identical atoms and having different mass numbers. In the ion doping, an acceleration voltage of 10 keV to 100 keV, preferably 30 keV to 80 keV, a dose amount of 1 × 10 16 cm −2 to 4 × 10 16 cm −2 , and a beam current density of 2 μAcm −2 or more, preferably 5 μAcm −2 or more. More preferably, it may be 10 μAcm −2 or more.
水素イオンを注入する場合には、H+、H2 +、H3 +イオンを含ませると共に、H3 +イオンの割合を高めておくことが好ましい。水素イオンを注入する場合には、H+、H2 +、H3 +イオンを含ませると共に、H3 +イオンの割合を高めておくと注入効率を高めることができ、注入時間を短縮することができる。それにより、単結晶半導体基板101に形成される水素注入領域108及び109の領域には1×1020cm−3(好ましくは5×1020cm−3)以上の水素を含ませることが可能である。
In the case of implanting hydrogen ions, it is preferable to include H + , H 2 + , and H 3 + ions and to increase the ratio of H 3 + ions. When hydrogen ions are implanted, H + , H 2 + , H 3 + ions are included, and if the ratio of H 3 + ions is increased, the implantation efficiency can be increased and the implantation time can be shortened. Can do. Accordingly, the
単結晶半導体基板101中において、局所的に高濃度の水素注入領域を形成すると、結晶構造が乱されて微小な空孔が形成され、水素注入領域108及び109を多孔質構造とすることができる。この場合、比較的低温の熱処理によって水素注入領域108及び109に形成された微小な空洞の体積変化が起こり、水素注入領域108に沿って劈開することにより薄い島状半導体領域110を形成することができる。
When a high concentration hydrogen injection region is locally formed in the single
イオンを質量分離して単結晶半導体基板101に注入しても、上記と同様に水素注入領域108及び109を形成することができる。この場合にも、質量数の大きいイオン(例えばH3 +イオン)を選択的に注入することは上記と同様な効果を奏することとなり好ましい。
Even when ions are mass-separated and implanted into the single
イオンを生成するイオン種を生成するガスとしては水素の他に重水素、ヘリウムのような不活性ガスを選択することも可能である。原料ガスにヘリウムを用い、質量分離機能を有さないイオンドーピング装置を用いることにより、He+イオンの割合が高いイオンビームが得ることができる。このようなイオンを単結晶半導体基板101に注入することで、微小な空孔を形成することができ上記と同様な水素注入領域108及び109を単結晶半導体基板101中に設けることができる。
In addition to hydrogen, an inert gas such as deuterium or helium can be selected as a gas that generates ionic species that generate ions. By using helium as the source gas and an ion doping apparatus that does not have a mass separation function, an ion beam having a high ratio of He + ions can be obtained. By implanting such ions into the single
本実施の形態では、ドーピング装置またはイオン注入装置等を用いて、水素イオン107を添加し、水素の注入量は、例えば1×1015cm−2以上1×1017cm−2以下とする。また剥離後の島状半導体領域110の膜厚を50nmとするために、凸部102の頂点から50nmの深さまで水素イオン107を注入する。なお、このときに凹部103の表面から50nmの深さに、水素注入領域109が形成される。
In this embodiment mode, the
次に絶縁基板111と単結晶半導体基板101を貼り合わせる(図2(A)参照)。
Next, the insulating
絶縁基板111と、単結晶半導体基板101の絶縁膜105が形成された面を対向させ、密接させることで接合を形成する。接合を形成する面は十分に清浄化しておく。そして、絶縁基板111と絶縁膜105を密接させることにより接合が形成される。接合は初期の段階においてファンデルワールス力が作用するものと考えられ、絶縁基板111と単結晶半導体基板101とを圧接することで水素結合により強固な接合を形成することが可能である。
The insulating
絶縁基板111としてガラス基板を用いた場合、ガラス基板上には何も成膜しなくてもよいし、ガラス基板からの不純物汚染や応力緩和のために、ガラス基板上にCVD等を用いて、窒素を含む酸化珪素膜または酸素を含む窒化珪素膜を成膜してもよい。ただしその場合には、基板表面を平坦化させるためにTEOSを用いて酸化珪素膜を成膜することが好ましい。TEOSを用いて成膜した酸化珪素膜は、膜厚が50nm程度あればよい。
When a glass substrate is used as the insulating
絶縁基板111と単結晶半導体基板101を貼り合わせた後、500℃〜600℃の温度で30分〜120分ほど第1の熱処理を行う。これにより単結晶半導体基板101中の水素注入領域108及び109から水素が放出される。水素が放出された水素注入領域108及び109は原子結合が弱く隙間の多い多孔状になるため、水素注入領域108に沿って単結晶半導体基板101を劈開することができる。そのため外から力を加えなくとも容易に剥離が起こる。剥離後の絶縁基板111には絶縁膜105を介して島状半導体領域110が形成される(図2(B)参照)。
After the insulating
また、絶縁基板111に島状半導体領域110が接合された状態で、第2の熱処理を行ってもよい。第2の熱処理は、第1の熱処理温度よりも高い温度であって絶縁基板111の歪み点を超えない温度で行うことが好ましい。或いは、第1の熱処理と第2の熱処理は同じ温度であっても、第2の熱処理の処理時間を長くすることが好ましい。熱処理は、熱伝導加熱、対流加熱または輻射加熱などにより絶縁基板111または島状半導体領域110、あるいはその両方が加熱されるようにすれば良い。
Alternatively, the second heat treatment may be performed in a state where the island-shaped
第1の熱処理及び第2の熱処理に用いる熱処理装置としては、電熱炉、ランプアニール炉などを適用することができる。第2の熱処理は多段階に温度を変化させて行っても良い。また瞬間熱アニール(RTA)装置を用いても良い。RTA装置によって熱処理を行う場合には、基板の歪み点近傍またはそれよりも若干高い温度に加熱することもできる。 As a heat treatment apparatus used for the first heat treatment and the second heat treatment, an electric heating furnace, a lamp annealing furnace, or the like can be used. The second heat treatment may be performed by changing the temperature in multiple stages. A rapid thermal annealing (RTA) apparatus may be used. When heat treatment is performed using an RTA apparatus, the substrate can be heated to a temperature near or slightly higher than the strain point of the substrate.
第2の熱処理を行うことで島状半導体領域110に残留する応力を緩和することができる。すなわち、第2の熱処理は、絶縁基板111と島状半導体領域110の膨張係数の違いにより生じる熱歪みを緩和する。また、第2の熱処理は、イオンを注入することによって結晶性が損なわれた島状半導体領域110の結晶性を回復させるためにも有効である。さらに、第2の熱処理は、単結晶半導体基板101を絶縁基板111と接合させた後、第1の熱処理によって分割する際に生じる島状半導体領域110のダメージを回復させることにも有効である。また、第1の熱処理と第2の熱処理を行うことで水素結合を、より強固な共有結合に変化させることができる。
By performing the second heat treatment, stress remaining in the island-shaped
島状半導体領域110を剥離した単結晶半導体基板101は、他の絶縁基板に島状半導体膜を形成するのに再利用する。まず、単結晶半導体基板101表面の絶縁膜106をフッ酸等により除去する(図2(C)参照)。
The single
絶縁膜106が除去された単結晶半導体基板101は、凸部112及び凹部113を有している。凸部112は、凸部102から島状半導体領域110及び水素注入領域108の分だけ高さが低くなっている。凹部113の下方には、水素注入領域109が残存している。
The single
次いで図1(C)での作製工程同様に、凸部112上に絶縁膜115を形成する。凸部112上に絶縁膜115を形成すると、特に形成する必要はないが、同時に凹部113上に絶縁膜116が形成される(図3(A)参照)。
Next, as in the manufacturing process in FIG. 1C, an insulating
ここで、剥離後の単結晶半導体基板101表面に荒れがある場合は、1000℃の水素雰囲気中で熱処理を行うと平坦化させることができる。
Here, in the case where the surface of the single
次いで図1(D)と同様に、水素イオン117を単結晶半導体基板101に注入して、凸部112中に水素注入領域118、凹部113の下方に水素注入領域119を形成する(図3(B)参照)。なお本実施の形態では、水素イオン117と水素イオン107は同じものである。
Next, as in FIG. 1D,
絶縁膜115の膜厚を、絶縁膜105と同じ厚さにすると、水素注入領域109と同じ場所に水素注入領域119が形成される。
When the thickness of the insulating
絶縁膜115の膜厚を、絶縁膜105と異ならせると、また水素イオン117の加速電圧が異なると、島状半導体領域120の厚さが、島状半導体領域110の厚さと異なることになる。
When the thickness of the insulating
次いで図2(A)と同様に、絶縁基板121と単結晶半導体基板101を貼り合わせる(図3(C)参照)。
Next, as in FIG. 2A, the insulating
絶縁基板121と単結晶半導体基板101を貼り合わせた後、水素注入領域118に沿って単結晶半導体基板101を剥離し、絶縁基板121上に、絶縁膜115を介して島状半導体領域120を形成する(図4(A)参照)。
After the insulating
剥離した単結晶半導体基板101から絶縁膜116を除去する。凸部112より島状半導体領域120及び水素注入領域118の分だけ高さの低い凸部122、並びに、凹部123を有する単結晶半導体基板101が得られる(図4(B)参照)。また水素注入領域119は残存する。
The insulating
図1(A)〜図1(D)及び図2(A)〜図2(B)の作製工程により、島状半導体領域110が形成される。同様に、図2(C)、図3(A)〜図3(C)及び図4(A)の作製工程により、島状半導体領域120が形成される。このようにして、単結晶半導体基板101に最初に形成された凹部103の深さが、絶縁基板に形成する島状半導体領域の膜厚よりも小さくなるまで、作製工程を繰り返すことができ、それにより複数の絶縁基板上に島状半導体領域を形成することができる。
Through the manufacturing steps shown in FIGS. 1A to 1D and FIGS. 2A to 2B, an island-shaped
図4(B)〜図4(D)及び図5(A)〜図5(C)は、3回目の島状半導体領域形成の作製工程を示す図である。 4 (B) to 4 (D) and FIGS. 5 (A) to 5 (C) are diagrams illustrating a manufacturing process of the third island-shaped semiconductor region formation.
凸部122上に絶縁膜125を形成すると凹部123上にも絶縁膜126が形成され(図4(C)参照)、水素イオン127を単結晶半導体基板101に注入して、凸部122中に水素注入領域128、凹部123の下方に水素注入領域129を形成する(図4(D)参照)。
When the insulating
絶縁基板131と単結晶半導体基板101を貼り合わせ(図5(A)参照)、水素注入領域128に沿って単結晶半導体基板101を剥離し、絶縁基板131上に、絶縁膜125を介して島状半導体領域130を形成する(図5(B)参照)。
The insulating
単結晶半導体基板101から絶縁膜126を除去する(図5(C)参照)。水素注入領域129は、単結晶半導体基板101中に残存する。図5(C)に示す単結晶半導体基板101では、凹部の深さが絶縁基板に形成する島状半導体領域の膜厚よりも浅くなってしまったので、これ以上島状半導体領域は形成できない。
The insulating
本実施の形態では、単結晶半導体基板101に最初に形成された凹部103の深さが、絶縁基板に形成する島状半導体領域の膜厚よりも浅くなるまで、3回作製工程を繰り返すことができたが、もちろんこの回数に限定される必要はない。
In this embodiment mode, the manufacturing process may be repeated three times until the depth of the
本実施の形態により、1つの単結晶半導体基板から、複数の島状半導体領域を同時に形成することができ、かつ、絶縁膜形成、水素イオン注入、貼り合わせ、剥離を繰り返すことにより、単結晶半導体基板を繰り返し用いることができる。 According to this embodiment mode, a plurality of island-shaped semiconductor regions can be formed from one single crystal semiconductor substrate at the same time, and by repeating insulating film formation, hydrogen ion implantation, bonding, and peeling, a single crystal semiconductor The substrate can be used repeatedly.
[実施の形態2]
本実施の形態では、実施の形態1により形成された島状半導体領域を用いて、トランジスタを作製する方法について、図6(A)〜図6(D)、図7(A)〜図7(D)を用いて説明する。
[Embodiment 2]
In this embodiment, a method for manufacturing a transistor using the island-shaped semiconductor region formed in Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 6A to 6D and FIGS. D).
まず実施の形態1に基づいて、絶縁基板601上に、島状半導体領域602、島状半導体領域603、絶縁膜605、絶縁膜606を形成する(図6(A)参照)。
First, based on Embodiment 1, an island-shaped
次いで、絶縁基板601、島状半導体領域602及び島状半導体領域603を覆って、ゲート絶縁膜607を形成する。ゲート絶縁膜607としては、酸化珪素膜、窒素を含む酸化珪素膜、酸素を含む窒化珪素膜、窒化珪素膜のいずれか1つ、あるいは2つ以上の積層膜を用いればよい。本実施の形態では、ゲート絶縁膜607として、窒素を含む酸化珪素膜をCVD等を用いて膜厚100nmで成膜する。
Next, a
ゲート絶縁膜607上に導電膜を形成し、露光装置またはインクジェット装置等を用いて、マスクを形成し、さらに導電膜を、ウエットエッチングまたはドライエッチング装置等を用いてエッチングし、ゲート電極608及びゲート電極609を形成する。ゲート電極608及びゲート電極609を形成するための導電膜として、モリブデン(Mo)膜、タングステン(W)膜、タンタル(Ta)膜、チタン(Ti)膜、アルミニウム(Al)膜のいずれか1つ、あるいは2つ以上の積層膜を用いればよい。本実施の形態では、導電膜としてモリブデン膜を膜厚200nmでスパッタ法により成膜する。そしてこのモリブデン膜を用いて、ゲート絶縁膜607を挟んで、島状半導体領域602及び島状半導体領域603上に、ゲート電極608及びゲート電極609を形成する(図6(B)参照)。
A conductive film is formed over the
島状半導体領域603を含むpチャネル型トランジスタとなる領域を、マスク614で覆い、n型を付与する不純物元素611を、ゲート電極608をマスクとして島状半導体領域602に添加する(図6(C)参照)。n型を付与する不純物元素としては、例えばリン(P)、ヒ素(As)等を用いればよい。本実施の形態では、ドーピング装置等を用いて、島状半導体領域602中の不純物濃度が、1×1019cm−3以上1×1020cm−3以下となるようにリン(P)を添加する。
A region to be a p-channel transistor including the island-shaped
次いでマスク614を除去し、島状半導体領域602を含むnチャネル型トランジスタとなる領域を、マスク615で覆い、p型を付与する不純物元素612を、ゲート電極609をマスクとして島状半導体領域603に添加する(図6(D)参照)。p型を付与する不純物元素612としては、例えばホウ素(B)を用いればよい。
Next, the
不純物元素611の添加により、島状半導体領域602中には、チャネル形成領域621、ソース領域及びドレイン領域の一方である領域623a及びソース領域及びドレイン領域の他方である領域623bが形成される。また、不純物元素612の添加により、島状半導体領域603中には、チャネル形成領域622、ソース領域及びドレイン領域の一方である領域624a及びソース領域及びドレイン領域の他方である領域624bが形成される(図7(A)参照)。
By the addition of the
なお本実施の形態では、島状半導体領域中にチャネル形成領域、ソース領域及びドレイン領域を形成したが、さらにチャネル形成領域、並びに、ソース領域及びドレイン領域それぞれとの間に、低濃度不純物領域を形成してもよい。低濃度不純物領域は、ゲート電極の側面にサイドウォールを形成し、ソース領域及びドレイン領域形成のための不純物元素添加の前に、一導電性を付与する不純物元素を、ソース領域及びドレイン領域形成するための不純物濃度より低い濃度で不純物元素を添加すればよい。また、サイドウォールの代わりに、マスクを形成して、同様の添加工程で低濃度不純物領域を形成してもよい。 Note that in this embodiment, the channel formation region, the source region, and the drain region are formed in the island-shaped semiconductor region, but the low concentration impurity region is further formed between the channel formation region and the source region and the drain region. It may be formed. In the low-concentration impurity region, a sidewall is formed on the side surface of the gate electrode, and an impurity element imparting one conductivity is formed in the source region and the drain region before addition of the impurity element for forming the source region and the drain region. The impurity element may be added at a concentration lower than the impurity concentration for the purpose. Further, instead of the sidewall, a mask may be formed, and the low concentration impurity region may be formed by the same addition process.
次いで、ゲート絶縁膜607、ゲート電極608、ゲート電極609を覆って、層間絶縁膜625を形成する(図7(B)参照)。層間絶縁膜625としては、酸化珪素膜、窒素を含む酸化珪素膜、酸素を含む窒化珪素膜、窒化珪素膜のいずれか1つ、あるいは2つ以上の積層膜を用いればよい。本実施の形態では、層間絶縁膜625として窒素を含む酸化珪素膜を、CVD法等を用いて1000nmの膜厚で成膜する。
Next, an
次いで、層間絶縁膜625をドライエッチング装置等を用いてエッチングし、層間絶縁膜625中に、領域623a、領域623b、領域624a、領域624bに達するコンタクトホールを形成する。
Next, the
層間絶縁膜625及びコンタクトホールを覆って、導電膜を形成する。導電膜としては、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)のいずれか1つ、あるいは2つ以上の積層膜を形成すればよい。本実施の形態では、スパッタ等を用いてチタン膜、アルミニウム膜、チタン膜の積層膜を、それぞれ100nm、200nm、100nmの膜厚で成膜する。
A conductive film is formed to cover the
次いで、積層膜をドライエッチング装置等を用いてエッチングし、層間絶縁膜625上に、領域623a、領域623b、領域624a、領域624bそれぞれに電気的に接続される、電極627a、電極627b、電極628a、電極628bを形成する(図7(C)参照)。
Next, the stacked film is etched using a dry etching apparatus or the like, and an
以上から、nチャネル型トランジスタ及びpチャネル型トランジスタが形成される。nチャネル型トランジスタは、絶縁膜605上の島状半導体領域602、ゲート絶縁膜607、ゲート電極608を有している。島状半導体領域602中には、チャネル形成領域621、ソース領域及びドレイン領域の一方である領域623a、ソース領域及びドレイン領域の他方である領域623bが形成されている。領域623a及び623bは、層間絶縁膜625上に形成された電極627a及び627bと、それぞれ電気的に接続されている。
As described above, an n-channel transistor and a p-channel transistor are formed. The n-channel transistor includes an island-shaped
pチャネル型トランジスタは、絶縁膜606上の島状半導体領域603、ゲート絶縁膜607、ゲート電極609を有している。島状半導体領域603中には、チャネル形成領域622、ソース領域及びドレイン領域の一方である領域624a、ソース領域及びドレイン領域の他方である領域624bが形成されている。領域624a及び624bは、層間絶縁膜625上に形成された電極628a及び628bと、それぞれ電気的に接続されている。
The p-channel transistor includes an island-shaped
なおnチャネル型トランジスタ及びpチャネル型トランジスタを有するCMOS回路を形成する場合は、電極627a及び電極628aの代わりに、領域623b及び領域624aを電気的に接続する電極629を形成すればよい(図7(D)参照)。
Note that in the case of forming a CMOS circuit including an n-channel transistor and a p-channel transistor, an
[実施の形態3]
本実施の形態では、実施の形態1で用いた単結晶半導体基板101の再利用法について、図8(A)〜図8(D)、図9(A)〜図9(B)、図10(A)〜図10(D)、図11(A)〜図11(B)を用いて説明する。
[Embodiment 3]
In this embodiment, the reuse method of the single
まず図5(C)に示される、水素注入領域129を含む単結晶半導体基板101を用意する(図8(A))。図8(A)では、凸部の高さと凹部の深さに差が無くなった、ほぼ平坦な表面を有する単結晶半導体基板101が得られている。
First, a single
単結晶半導体基板101の表面に、絶縁膜301を形成する(図8(A)参照)。絶縁膜301は、絶縁膜105と同様の材料及び同様の作製工程で形成すればよい。
An insulating
次いで、絶縁膜301上から、水素イオン307を注入する(図8(C)参照)。このとき、既に存在する水素注入領域129と同じ深さになるように、水素イオン307注入の加速電圧を調節する。これにより、単結晶半導体基板101中に、水素注入層308が形成される(図8(D)参照)。
Next,
次いで、絶縁基板321と単結晶半導体基板101を貼り合わせる(図9(A)参照)。
Next, the insulating
絶縁基板321と単結晶半導体基板101を貼り合わせた後、加熱工程を行い水素注入層308に沿って単結晶半導体基板101を剥離し、絶縁基板321上に、絶縁膜301を介して単結晶半導体層320を形成する(図9(B)参照)。必要であれば、単結晶半導体層320をさらに島状にエッチングして、島状半導体領域を形成してもよい。
After the insulating
可能であれば、単結晶半導体基板101上に新たな絶縁膜を形成して、さらに単結晶半導体層を剥離してもよい。
If possible, a new insulating film may be formed over the single
また、図10(A)に示すように、凹部323の下方に水素注入領域329を有し、凸部322の高さと凹部323の深さの差が、島状半導体領域の厚さよりも小さい単結晶半導体基板101の場合、表面を化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing(CMP))で表面を研磨し、表面を平坦化して図8(A)に示す構成を得てもよい。その場合は、図8(B)〜図8(D)及び図9(A)〜図9(B)に示す作製工程を経て、単結晶半導体層320を得ることができる。必要であれば、単結晶半導体層320をさらに島状にエッチングして、島状半導体領域を形成してもよい。
As shown in FIG. 10A, a
凸部322及び凹部323を有する単結晶半導体基板101において、表面を研磨しないで単結晶半導体層を得る方法について、図10(A)〜図10(D)及び図11(A)〜図11(B)を用いて説明する。
A method for obtaining a single crystal semiconductor layer without polishing the surface of the single
凸部322及び凹部323を有する単結晶半導体基板101の表面に、絶縁膜325を形成する(図10(B)参照)。絶縁膜325は、絶縁膜105と同様の材料及び同様の作製工程で形成すればよい。
An insulating
ただし、絶縁膜325は膜厚が厚くなるように成膜し、後の工程で絶縁膜325を介して、単結晶半導体基板101と絶縁基板331を貼り合わせたときに、絶縁膜325が平坦化されるように形成する。
Note that the insulating
次いで、下方に水素注入領域329が形成されている凹部323上にマスク332を形成し、水素イオン327を凸部322中に形成する(図10(C)参照)。
Next, a
このとき、既に存在する水素注入領域329と同じ深さになるように、水素イオン327注入の加速電圧を調節する。これにより、単結晶半導体基板101中に、水素注入層328が形成される(図10(D)参照)。
At this time, the acceleration voltage of the
次いで、絶縁基板331と単結晶半導体基板101を貼り合わせる(図11(A)参照)。絶縁膜325が厚く形成されているので、この貼り合わせの工程の際に平坦化され、後述する剥離された単結晶半導体層340も表面が平坦となる。
Next, the insulating
絶縁基板331と単結晶半導体基板101を貼り合わせた後、加熱工程を行い水素注入層328に沿って単結晶半導体基板101を剥離し、絶縁基板331上に、絶縁膜325を介して単結晶半導体層340を形成する(図9(B)参照)。必要であれば、単結晶半導体層340をさらに島状にエッチングして、島状半導体領域を形成してもよい。
After the insulating
可能であれば、単結晶半導体基板101上に新たな絶縁膜を形成して、さらに単結晶半導体層を剥離してもよい。その場合は、単結晶半導体基板101の表面が平坦化されているので、図8(A)〜図8(D)及び図9(A)〜図9(B)の作製工程に基づいて、単結晶半導体層を形成すればよい。
If possible, a new insulating film may be formed over the single
本実施の形態により、実施の形態1で用いた単結晶半導体基板101を再利用して、単結晶半導体層を得ることができる。
According to this embodiment, the single
[実施の形態4]
本実施の形態では、実施の形態2に基づいて作製したトランジスタを、無線交信可能な半導体装置に適用した例について、図12、図13(A)〜図13(E)、図14(A)〜図14(F)、図15(A)〜図15(E)を用いて説明する。
[Embodiment 4]
In this embodiment, an example in which the transistor manufactured based on Embodiment 2 is applied to a semiconductor device capable of wireless communication will be described with reference to FIGS. 12, 13A to 13E, and 14A. Description will be made with reference to FIGS. 14F and 15A to 15E.
実施の形態2に基づいて作製したトランジスタにより、無線で情報を送受信することが可能な、無線交信可能な半導体装置の様々な回路を構成することができる。無線交信可能な半導体装置は、IDタグ、ICタグ、RF(Radio Frequency)タグ、無線タグ、電子タグ、RFID(Radio Frequency Identification)タグ、ICカード、IDカードとも呼ばれる。 With the transistor manufactured based on Embodiment 2, various circuits of a semiconductor device capable of wireless communication and capable of transmitting and receiving data can be formed. A semiconductor device capable of wireless communication is also called an ID tag, an IC tag, an RF (Radio Frequency) tag, a wireless tag, an electronic tag, an RFID (Radio Frequency Identification) tag, an IC card, or an ID card.
はじめに、実施の形態2に基づいて作製したトランジスタを応用した無線交信可能な半導体装置501の回路構成例について説明する。図12に、無線交信可能な半導体装置501のブロック回路図を示す。
First, a circuit configuration example of a
図12の無線交信可能な半導体装置501の仕様は、国際標準規格のISO15693に準拠し、近傍型で、交信信号周波数は13.56MHzである。また、受信はデータ読み出し命令のみ対応し、送信のデータ伝送レートは約13kHzであり、データ符号化形式はマンチェスタコードを用いている。
The specification of the
無線交信可能な半導体装置501の回路部412は、大別して、電源部460、信号処理部461から構成される。電源部460は、整流回路462と保持容量463を有する。また、電源部460に、アンテナ411から受信した電力が過剰であった場合、内部回路を保護するための保護回路部(リミッタ回路部ともいう)と、保護回路部を動作させるかどうかを制御するための保護回路制御回路部とを設けてもよい。当該回路部を設けることにより、無線交信可能な半導体装置と通信機との通信距離が極端に短い状況等において無線交信可能な半導体装置が大電力を受信することによって生じる不具合を防ぐことができ、無線交信可能な半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。すなわち、無線交信可能な半導体装置内部の素子の劣化や、無線交信可能な半導体装置自体を破壊することなく、無線交信可能な半導体装置を正常に動作させることができる。
The circuit portion 412 of the
なお、ここでは、通信機とは無線交信可能な半導体装置と無線通信により情報の送受信を行う手段を有していればよく、例えば、情報を読み取るリーダや、読み取り機能及び書き込み機能を備えたリーダ/ライタ等が挙げられる。また、読み取り機能と書き込み機能の一方又は両方を備える携帯電話やコンピュータ等も含まれる。 Here, the communication device only needs to have a means for transmitting and receiving information by wireless communication with a semiconductor device capable of wireless communication. For example, a reader that reads information or a reader that has a reading function and a writing function / Writer and the like. In addition, a mobile phone, a computer, or the like having one or both of a reading function and a writing function is also included.
整流回路462は、アンテナ411で受信された搬送波を整流し、直流電圧を生成する。保持容量463は、整流回路462で生成された直流電圧を平滑化する。電源部460において生成された直流電圧は電源電圧として、信号処理部461の各回路に供給される。 The rectifier circuit 462 rectifies the carrier wave received by the antenna 411 and generates a DC voltage. The storage capacitor 463 smoothes the DC voltage generated by the rectifier circuit 462. The DC voltage generated in the power supply unit 460 is supplied to each circuit of the signal processing unit 461 as a power supply voltage.
信号処理部461は、復調回路464、クロック生成/補正回路465、認識/判定回路466と、メモリコントローラ467、マスクROM468、符号化回路469、および変調回路470を有する。
The signal processing unit 461 includes a demodulation circuit 464, a clock generation / correction circuit 465, a recognition / determination circuit 466, a memory controller 467, a
復調回路464はアンテナ411で受信した信号を復調する回路である。復調回路464で復調された受信信号はクロック生成/補正回路465と認識/判定回路466に入力される。 The demodulation circuit 464 is a circuit that demodulates a signal received by the antenna 411. The received signal demodulated by the demodulation circuit 464 is input to the clock generation / correction circuit 465 and the recognition / determination circuit 466.
クロック生成/補正回路465は信号処理部461の動作に必要なクロック信号を生成し、さらにそれを補正する機能を有する。例えば、クロック生成/補正回路465は、電圧制御発振回路(以下、VCO(Voltage Controlled Oscillator)回路)を有し、VCO回路の出力を帰還信号にして、供給される信号との位相比較し、入力される信号と帰還信号が一定の位相になるよう負帰還により出力信号の調整を行う。 The clock generation / correction circuit 465 has a function of generating a clock signal necessary for the operation of the signal processing unit 461 and correcting it. For example, the clock generation / correction circuit 465 includes a voltage controlled oscillation circuit (hereinafter referred to as a VCO (Voltage Controlled Oscillator) circuit), uses the output of the VCO circuit as a feedback signal, compares the phase with the supplied signal, The output signal is adjusted by negative feedback so that the received signal and the feedback signal have a constant phase.
認識/判定回路466は、命令コードを認識し判定する。認識/判定回路466が認識し、判定する命令コードは、フレーム終了信号(EOF、end of frame)、フレーム開始信号(SOF、start of frame)、フラグ、コマンドコード、マスク長(mask length)、マスク値(mask value)等である。また、認識/判定回路466は、送信エラーを識別する巡回冗長検査(CRC、cyclic redundancy check)機能も含む。 The recognition / determination circuit 466 recognizes and determines the instruction code. The instruction code recognized and determined by the recognition / determination circuit 466 includes a frame end signal (EOF, end of frame), a frame start signal (SOF), a flag, a command code, a mask length (mask length), and a mask. For example, a value (mask value). The recognition / determination circuit 466 also includes a cyclic redundancy check (CRC) function for identifying a transmission error.
メモリコントローラ467は、認識/判定回路466で処理された信号を基に、マスクROMからデータを読み出す。また、マスクROM468は、IDなどが記憶されている。マスクROM468を搭載することで、複製や改ざんが不可能な読み取り専用の無線交信可能な半導体装置501として構成される。
The memory controller 467 reads data from the mask ROM based on the signal processed by the recognition / determination circuit 466. The
符号化回路469はメモリコントローラ467がマスクROM468から読み出したデータを符号化する。符号化されたデータは変調回路470で変調される。変調回路470で変調されたデータはアンテナ411から搬送波として送信される。
The encoding circuit 469 encodes the data read from the
実施の形態2により形成されたnチャネル型トランジスタ、pチャネル型トランジスタ、CMOS回路は、整流回路462、復調回路464、クロック生成/補正回路465、認識/判定回路466、メモリコントローラ467、符号化回路469、変調回路470に用いることができる。また必要であれば、保持容量463、マスクROM468にも適宜応用することが可能である。
The n-channel transistor, p-channel transistor, and CMOS circuit formed in Embodiment 2 are a rectifier circuit 462, a demodulator circuit 464, a clock generation / correction circuit 465, a recognition / determination circuit 466, a memory controller 467, and an encoding circuit. 469 and the modulation circuit 470. If necessary, the present invention can be applied to the storage capacitor 463 and the
またアンテナ411は、無線交信可能な半導体装置501の内部に設けているが、必要であれば、無線交信可能な半導体装置501の外部に外部アンテナを設け、内部アンテナであるアンテナ411と外部アンテナを電気的に接続させてもよい。
Although the antenna 411 is provided inside the
本実施の形態の無線交信可能な半導体装置501は、電磁波の送信と受信ができるという機能を活用して、様々な物品やシステムに用いることができる。物品とは、例えば、鍵(図14(A)参照)、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等、図14(B)参照)、書籍類、容器類(シャーレ等、図14(C)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図14(E)及び図14(F)参照)、記録媒体(ディスクやビデオテープ等)、乗物類(自転車等)、装身具(鞄や眼鏡等、図14(D)参照)、食品類、衣類、生活用品類、電子機器(液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置、携帯端末等)等である。
The
本発明を適用して作製された、無線交信可能な半導体装置501は、上記のような様々な形状の物品の表面に貼り付けたり、埋め込んだりして、固定される。また、システムとは、物品管理システム、認証機能システム、流通システム等であり、本発明の半導体装置を用いることにより、システムの高機能化、多機能化、高付加価値化を図ることができる。
A
さらに、本実施の形態の無線交信可能な半導体装置501をあらゆる紙媒体及びフィルム媒体に使用した例を以下に示す。特に、本実施の形態の無線交信可能な半導体装置は、偽造防止が要求されるあらゆる紙媒体に使用することができる。例えば、紙幣、戸籍謄本、住民票、パスポート、免許証、身分証、会員証、鑑定書、診察券、定期券、手形、小切手、貨物引換証、船貨証券、倉庫証券、株券、債券、商品券、チケット、抵当証券などである。
Further, an example in which the
また、本発明の実施により、紙媒体上で視覚的に示される情報以上の多くの情報を紙媒体及びフィルム媒体に持たせることができるため、本発明のRFIDを商品ラベルなどに適用することで、商品の管理の電子システム化や、商品の盗難の防止に利用できる。以下、図13(A)〜図13(E)を用いて、本発明に係る紙の使用例を説明する。 In addition, by implementing the present invention, it is possible to give the paper medium and film medium more information than the information visually shown on the paper medium. Therefore, by applying the RFID of the present invention to a product label or the like, It can be used for electronic management of merchandise management and prevention of merchandise theft. Hereinafter, a paper usage example according to the present invention will be described with reference to FIGS. 13 (A) to 13 (E).
図13(A)は、本実施の形態の無線交信可能な半導体装置501を抄き込んだ紙を使用した無記名債券類511の一例である。無記名債券類511には、切手、切符、チケット、入場券、商品券、図書券、文具券、ビール券、おこめ券、各種ギフト券、各種サービス券等が含まれるが、勿論これらに限定されるものではない。
FIG. 13A is an example of
また、図13(B)は、本実施の形態の無線交信可能な半導体装置501を抄き込んだ紙を使用した証書類512(例えば、住民票、戸籍謄本)の一例である。
FIG. 13B is an example of a certificate 512 (for example, a resident's card or a family register) using paper in which the
図13(C)は、本実施の形態の無線交信可能な半導体装置501をラベルに適用した一例である。ラベル台紙(セパレート紙)513上に、無線交信可能な半導体装置501が抄き込まれた紙でラベル(IDシール)514が形成されている。ラベル514は、ボックス515内に収納されている。ラベル514上には、その商品や役務に関する情報(商品名、ブランド、商標、商標権者、販売者、製造者等)が印刷されている。さらに、無線交信可能な半導体装置501には、その商品(又は商品の種類)固有のIDナンバーが記憶されているため、偽造や、商標権、特許権等の知的財産権侵害、不正競争等の不法行為を容易に把握することができる。
FIG. 13C illustrates an example in which the
無線交信可能な半導体装置501には、商品の容器やラベルに明記しきれない多大な情報、例えば、商品の産地、販売地、品質、原材料、効能、用途、数量、形状、価格、生産方法、使用方法、生産時期、使用時期、賞味期限、取扱説明、商品に関する知的財産情報等を入力しておくことができる。そのため、取引者や消費者は、簡易な通信機によって、それらの情報にアクセスすることができる。また、生産者側からは容易に書換え、消去等も可能であるが、取引者、消費者側からは書換え、消去等ができない仕組みになっている。
In the
図13(D)は、無線交信可能な半導体装置501を抄き込んだ紙またはフィルムでなるタグ516を示している。無線交信可能な半導体装置501を抄き込んだ紙またはフィルムでタグ516を作製することで、プラスチックの筐体を使用した従来のIDタグよりも安価に製造することができる。
FIG. 13D illustrates a
そのような例を図13(E)に示す。図13(E)は、本実施の形態の無線交信可能な半導体装置501を表紙に用いた書籍517であり、表紙に無線交信可能な半導体装置501が抄き込まれている。
Such an example is shown in FIG. FIG. 13E illustrates a
本実施の形態の無線交信可能な半導体装置501をラベル514やタグ516を商品に取り付けておくことで、商品管理が容易になる。例えば、商品が盗難された場合に、商品の経路を辿ることによって、その犯人を迅速に把握することができる。このように、本実施の形態の無線交信可能な半導体装置501をIDタグとして用いることで、商品の原材料や産地、製造や加工、流通、販売などに至るまでの履歴管理や、追跡照会を可能にする。すなわち、商品のトレーサビリティを可能にする。また、本発明により、商品のトレーサビリティ管理システムを従来よりも低コストで導入をすることを可能する。
By attaching the
さらに本実施の形態の無線交信可能な半導体装置501を設けた電子機器について以下に示す。
Further, an electronic device provided with the
無線交信可能な半導体装置501を設けた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD(digital versatile disc)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図15(A)〜図15(E)に示す。
Electronic devices provided with a
図15(A)及び図15(B)は、デジタルカメラを示している。図15(B)は、図15(A)の裏側を示す図である。このデジタルカメラは、筐体711、表示部712、レンズ713、操作キー714、シャッターボタン715などを有する。筐体711内部には、無線交信可能な半導体装置501を備えている。
15A and 15B show a digital camera. FIG. 15B is a diagram showing the back side of FIG. This digital camera includes a
また、図15(C)は、携帯電話を示しており、携帯端末の1つの代表例である。この携帯電話は筐体721、表示部722、操作キー723、光センサ724などを含む。また、携帯電話の内部には、無線交信可能な半導体装置501を備えている。
FIG. 15C illustrates a mobile phone, which is a typical example of a mobile terminal. This mobile phone includes a
また、図15(D)は、デジタルプレーヤーを示しており、オーディオ装置の1つの代表例である。図15(D)に示すデジタルプレーヤーは、本体730、表示部731、操作部733、イヤホン734等を含んでいる。また本体730の内部には、無線交信可能な半導体装置501を備えている。
FIG. 15D illustrates a digital player, which is a typical example of an audio device. A digital player shown in FIG. 15D includes a
また、図15(E)は、電子ブック(電子ペーパーともいう)を示している。この電子ブックは、本体741、表示部742、操作キー743、無線交信可能な半導体装置501を含んでいる。
FIG. 15E illustrates an electronic book (also referred to as electronic paper). This electronic book includes a
以上の様に、本発明の半導体装置の適用範囲は極めて広く、他の電子機器に用いることが可能である。 As described above, the applicable range of the semiconductor device of the present invention is so wide that the semiconductor device can be used for other electronic devices.
101 単結晶半導体基板
102 凸部
103 凹部
105 絶縁膜
106 絶縁膜
107 水素イオン
108 水素注入領域
109 水素注入領域
110 島状半導体領域
111 絶縁基板
112 凸部
113 凹部
115 絶縁膜
116 絶縁膜
117 水素イオン
118 水素注入領域
119 水素注入領域
120 島状半導体領域
121 絶縁基板
122 凸部
123 凹部
125 絶縁膜
126 絶縁膜
127 水素イオン
128 水素注入領域
129 水素注入領域
130 島状半導体領域
131 絶縁基板
301 絶縁膜
307 水素イオン
308 水素注入層
320 単結晶半導体層
321 絶縁基板
322 凸部
323 凹部
325 絶縁膜
327 水素イオン
328 水素注入層
329 水素注入領域
331 絶縁基板
332 マスク
340 単結晶半導体層
411 アンテナ
412 回路部
460 電源部
461 信号処理部
462 整流回路
463 保持容量
464 復調回路
465 クロック生成/補正回路
466 認識/判定回路
467 メモリコントローラ
468 マスクROM
469 符号化回路
470 変調回路
501 半導体装置
511 無記名債券類
512 証書類
513 ラベル台紙(セパレート紙)
514 ラベル
515 ボックス
516 タグ
517 書籍
601 絶縁基板
602 島状半導体領域
603 島状半導体領域
605 絶縁膜
606 絶縁膜
607 ゲート絶縁膜
608 ゲート電極
609 ゲート電極
611 不純物元素
612 不純物元素
614 マスク
615 マスク
621 チャネル形成領域
622 チャネル形成領域
623a 領域
623b 領域
624a 領域
624b 領域
625 層間絶縁膜
627a 電極
627b 電極
628a 電極
628b 電極
629 電極
711 筐体
712 表示部
713 レンズ
714 操作キー
715 シャッターボタン
721 筐体
722 表示部
723 操作キー
724 光センサ
730 本体
731 表示部
733 操作部
734 イヤホン
741 本体
742 表示部
743 操作キー
101 single
469 Coding circuit 470
514
Claims (4)
前記第1の凸部の表面に第1の絶縁膜及び前記第1の凹部の表面に第2の絶縁膜を形成し、
前記第1の凸部及び第1の凹部に水素イオンを注入し、前記第1の凸部の中に第1の水素注入領域並びに前記第1の凹部の下方に第2の水素注入領域を形成し、
絶縁基板と前記単結晶半導体基板を貼り合わせ、加熱することにより前記第1の水素注入領域に沿って前記単結晶半導体基板を剥離し、前記絶縁基板上に前記第1の絶縁膜を介して、島状半導体領域を形成し、
前記第2の絶縁膜を除去することにより、第2の凸部と第2の凹部を有する単結晶半導体基板を得て、
絶縁膜形成、水素イオン注入、貼り合わせ、剥離を繰り返すことにより、複数の絶縁基板に複数の島状半導体領域を形成することを特徴する半導体装置の作製方法。 Forming a plurality of first protrusions and a plurality of first recesses on the single crystal semiconductor substrate;
Forming a first insulating film on the surface of the first convex portion and a second insulating film on the surface of the first concave portion;
Hydrogen ions are implanted into the first convex portion and the first concave portion, and a first hydrogen implanted region and a second hydrogen implanted region are formed below the first concave portion in the first convex portion. And
The single crystal semiconductor substrate is peeled along the first hydrogen injection region by bonding and heating the insulating substrate and the single crystal semiconductor substrate, and the first insulating film is disposed on the insulating substrate via the first insulating film. Forming island-like semiconductor regions,
By removing the second insulating film, a single crystal semiconductor substrate having a second protrusion and a second recess is obtained,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a plurality of island-shaped semiconductor regions are formed on a plurality of insulating substrates by repeating insulating film formation, hydrogen ion implantation, bonding, and peeling.
前記絶縁基板上に前記第1の絶縁膜を介して形成された前記島状半導体領域を覆ってゲート絶縁膜を形成し、
前記島状半導体領域上に、前記ゲート絶縁膜を挟んでゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして、一導電性を付与する不純物元素を添加して、前記島状半導体領域に、チャネル形成領域、ソース領域及びドレイン領域を形成し、
前記ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆って層間絶縁膜を形成し、
前記層間絶縁膜上に、前記ソース領域及びドレイン領域のそれぞれに電気的に接続される電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 1,
Forming a gate insulating film covering the island-shaped semiconductor region formed on the insulating substrate via the first insulating film;
A gate electrode is formed on the island-shaped semiconductor region with the gate insulating film interposed therebetween,
Using the gate electrode as a mask, an impurity element imparting one conductivity is added, and a channel formation region, a source region, and a drain region are formed in the island-shaped semiconductor region,
Forming an interlayer insulating film covering the gate insulating film and the gate electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an electrode electrically connected to each of the source region and the drain region over the interlayer insulating film.
前記第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜のそれぞれは、有機シランガスを用いて化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 1 or claim 2,
Each of the first insulating film and the second insulating film is a silicon oxide film formed by a chemical vapor deposition method using an organosilane gas.
前記絶縁膜形成、水素イオン注入、貼り合わせ、剥離の繰り返しは、前記第1の凹部の深さが、島状半導体領域の膜厚よりも小さくなるまで行われ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 3,
The semiconductor device is characterized in that the insulating film formation, hydrogen ion implantation, bonding, and peeling are repeated until the depth of the first recess becomes smaller than the film thickness of the island-shaped semiconductor region. Method.
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