JP2009135472A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板の大面積化を図るために、ベース基板としてガラス基板等の絶縁表面を有する基板を用いる。そして、該ベース基板に大型の半導体基板を用いて単結晶半導体層を形成する。なお、ベース基板には複数の単結晶半導体層を設けることが好ましい。その後、単結晶半導体層を、パターニングにより複数の単結晶半導体領域に切り分ける。そして、表面の平坦性を向上し、欠陥を低減するために、単結晶半導体領域に対してレーザー光を照射する、又は加熱処理を施す。該単結晶半導体領域の周縁部は半導体素子として用いずに、中央部を半導体素子として用いる。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、半導体装置の作製方法の一例について説明する。
・加速電圧 10kV以上100kV以下(好ましくは30kV以上80kV以下)
・ドーズ量 1×1016/cm2以上4×1016/cm2以下
・ビーム電流密度 2μA/cm2以上(好ましくは5μA/cm2以上、より好ましくは10μA/cm2以上)
上記のような水素プラズマ中には、H+、H2 +、H3 +といった水素イオン種が存在する。ここで、各水素イオン種の反応過程(生成過程、消滅過程)について、以下に反応式を列挙する。
e+H→e+H++e ・・・・・ (1)
e+H2→e+H2 ++e ・・・・・ (2)
e+H2→e+(H2)*→e+H+H ・・・・・ (3)
e+H2 +→e+(H2 +)*→e+H++H ・・・・・ (4)
H2 ++H2→H3 ++H ・・・・・ (5)
H2 ++H2→H++H+H2 ・・・・・ (6)
e+H3 +→e+H++H+H ・・・・・ (7)
e+H3 +→H2+H ・・・・・ (8)
e+H3 +→H+H+H ・・・・・ (9)
上記のように、H3 +は、主として反応式(5)により表される反応過程により生成される。一方で、反応式(5)と競合する反応として、反応式(6)により表される反応過程が存在する。H3 +が増加するためには、少なくとも、反応式(5)の反応が、反応式(6)の反応より多く起こる必要がある(なお、H3 +が減少する反応としては他にも(7)、(8)、(9)が存在するため、(5)の反応が(6)の反応より多いからといって、必ずしもH3 +が増加するとは限らない。)。反対に、反応式(5)の反応が、反応式(6)の反応より少ない場合には、プラズマ中におけるH3 +の割合は減少する。
ここで、イオン種の割合(特にH3 +の割合)が異なる例を示す。図21は、100%水素ガス(イオン源の圧力:4.7×10−2Pa)から生成されるイオンの質量分析結果を示すグラフである。なお、上記質量分析は、イオン源から引き出されたイオンを測定することにより行った。横軸はイオンの質量である。スペクトル中、質量1、2、3のピークは、それぞれ、H+、H2 +、H3 +に対応する。縦軸は、スペクトルの強度であり、イオンの数に対応する。図21では、質量が異なるイオンの数量を、質量3のイオンを100とした場合の相対比で表している。図21から、上記イオン源により生成されるイオンの割合は、H+:H2 +:H3 +=1:1:8程度となることが分かる。なお、このような割合のイオンは、プラズマを生成するプラズマソース部(イオン源)と、当該プラズマからイオンビームを引き出すための引出電極などから構成されるイオンドーピング装置によっても得ることが出来る。
図21のような複数のイオン種を含むプラズマを生成し、生成されたイオン種を質量分離しないで単結晶半導体基板に照射する場合、単結晶半導体基板の表面には、H+、H2 +、H3 +の各イオンが照射される。イオンの照射からイオン導入領域形成にかけてのメカニズムを再現するために、以下の5種類のモデルを考える。
1.照射されるイオン種がH+で、照射後もH+(H)である場合
2.照射されるイオン種がH2 +で、照射後もH2 +(H2)のままである場合
3.照射されるイオン種がH2 +で、照射後に2個のH(H+)に分裂する場合
4.照射されるイオン種がH3 +で、照射後もH3 +(H3)のままである場合
5.照射されるイオン種がH3 +で、照射後に3個のH(H+)に分裂する場合。
上記のモデルを基にして、水素イオン種をSi基板に照射する場合のシミュレーションを行った。シミュレーション用のソフトウェアとしては、SRIM(the Stopping and Range of Ions in Matter:モンテカルロ法によるイオン導入過程のシミュレーションソフトウェア、TRIM(the Transport of Ions in Matter)の改良版)を用いている。なお、計算の関係上、モデル2ではH2 +を質量2倍のH+に置き換えて計算した。また、モデル4ではH3 +を質量3倍のH+に置き換えて計算した。さらに、モデル3ではH2 +を運動エネルギー1/2のH+に置き換え、モデル5ではH3 +を運動エネルギー1/3のH+に置き換えて計算を行った。
[フィッティング関数]
=X/V×[モデル1のデータ]+Y/V×[モデル5のデータ]
・モデル3に示される照射過程により導入される水素は、モデル5の照射過程と比較して僅かであるため、除外して考えても大きな影響はない(SIMSデータにおいても、ピークが現れていない)。
・モデル5とピーク位置の近いモデル3は、モデル5において生じるチャネリング(結晶の格子構造に起因する元素の移動)により隠れてしまう可能性が高い。すなわち、モデル3のフィッティングパラメータを見積もるのは困難である。これは、本シミュレーションが非晶質Siを前提としており、結晶性に起因する影響を考慮していないことによるものである。
図21に示すようなH3 +の割合を高めた水素イオン種を基板に照射することで、H3 +に起因する複数のメリットを享受することができる。例えば、H3 +はH+やHなどに分離して基板内に導入されるため、主にH+やH2 +を照射する場合と比較して、イオンの導入効率を向上させることができる。これにより、半導体基板の生産性向上を図ることができる。また、同様に、H3 +が分離した後のH+やHの運動エネルギーは小さくなる傾向にあるから、薄い半導体層の製造に向いている。
本実施の形態では、半導体装置の製造方法の別の例について、図11乃至14を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、半導体装置の一例として液晶表示装置を挙げて説明するが、開示する発明の半導体装置は液晶表示装置に限られるものではない。
本実施の形態では、発光素子を有する半導体装置(エレクトロルミネッセンス表示装置)について説明する。なお、周辺回路領域や画素領域等に用いられるトランジスタの作製方法は、実施の形態2を参照することができるため、詳細については省略する。
本実施の形態では、半導体装置の別の例について、図16及び17を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、マイクロプロセッサ及び電子タグを例に挙げて説明するが、開示する発明の半導体装置はこれらに限られるものではない。
本実施の形態では、半導体装置のうち、特に表示装置を用いた電子機器について、図18及び19を参照して説明する。
本実施の形態では、半導体装置のうち、特に無線タグの用途について、図20を参照して説明する。
110 半導体基板
112 絶縁層
114 損傷領域
116 接合層
118 半導体基板
120 半導体層
122 半導体領域
124 半導体領域
130 イオンビーム
132 マスク
134 レーザー光
140 半導体基板
142 半導体基板
200 半導体基板
202 オリエンテーションフラット
204 半導体基板
602 領域
604 マスク
606 半導体層
608 半導体層
610 ゲート絶縁層
612 電極
614 不純物領域
616 不純物領域
618 サイドウォール
620 高濃度不純物領域
622 低濃度不純物領域
624 チャネル形成領域
626 高濃度不純物領域
628 低濃度不純物領域
630 チャネル形成領域
632 絶縁層
634 絶縁層
636 導電層
638 導電層
650 nチャネル型トランジスタ
652 pチャネル型トランジスタ
1100 基板
1102 絶縁層
1104 絶縁層
1106 単結晶半導体層
1108 ゲート絶縁層
1110 単結晶半導体層
1112 単結晶半導体層
1114 単結晶半導体層
1116a マスク
1116b マスク
1116c マスク
1116d マスク
1116e マスク
1118a ゲート電極層
1118b ゲート電極層
1118c ゲート電極層
1118d ゲート電極層
1118e 導電層
1120a 導電層
1120b 導電層
1120c 導電層
1120d 導電層
1120e 導電層
1122a ゲート電極層
1122b ゲート電極層
1122c ゲート電極層
1122d ゲート電極層
1122e 導電層
1124a ゲート電極層
1124b ゲート電極層
1124c ゲート電極層
1124d ゲート電極層
1124e 導電層
1126a n型不純物領域
1126b n型不純物領域
1128a n型不純物領域
1128b n型不純物領域
1130a n型不純物領域
1130b n型不純物領域
1130c n型不純物領域
1132a マスク
1132b マスク
1132c マスク
1134a n型不純物領域
1134b n型不純物領域
1136a n型不純物領域
1136b n型不純物領域
1138 チャネル形成領域
1140a n型不純物領域
1140b n型不純物領域
1140c n型不純物領域
1142a n型不純物領域
1142b n型不純物領域
1142c n型不純物領域
1142d n型不純物領域
1144a チャネル形成領域
1144b チャネル形成領域
1146a マスク
1146b マスク
1148a p型不純物領域
1148b p型不純物領域
1150a p型不純物領域
1150b p型不純物領域
1152 チャネル形成領域
1154 絶縁膜
1156 絶縁膜
1158a ドレイン電極層
1158b ドレイン電極層
1160a ドレイン電極層
1160b ドレイン電極層
1162a ドレイン電極層
1162b ドレイン電極層
1164 pチャネル型薄膜トランジスタ
1166 nチャネル型薄膜トランジスタ
1168 nチャネル型薄膜トランジスタ
1170 容量配線
1172 絶縁膜
1174 画素電極層
1176 外部端子接続領域
1178 封止領域
1180 周辺駆動回路領域
1182 画素領域
1400 対向基板
1402 絶縁層
1404 液晶層
1406 絶縁層
1408 導電層
1410 着色層
1412 偏光子
1414 シール材
1416 スペーサ
1418 偏光子
1420 端子電極層
1422 異方性導電体層
1424 FPC
1500 素子基板
1530 外部端子接続領域
1532 封止領域
1534 駆動回路領域
1536 画素領域
1550 薄膜トランジスタ
1552 薄膜トランジスタ
1554 薄膜トランジスタ
1556 薄膜トランジスタ
1560 発光素子
1562 電極層
1564 発光層
1566 電極層
1568 絶縁層
1570 充填材
1572 シール材
1574 配線層
1576 端子電極層
1578 異方性導電層
1580 FPC
1590 封止基板
1600 マイクロプロセッサ
1601 演算回路
1602 演算回路制御部
1603 命令解析部
1604 制御部
1605 タイミング制御部
1606 レジスタ
1607 レジスタ制御部
1608 バスインターフェース
1609 ROM
1610 ROMインターフェース
1700 無線タグ
1701 アナログ回路部
1702 デジタル回路部
1703 共振回路
1704 整流回路
1705 定電圧回路
1706 リセット回路
1707 発振回路
1708 復調回路
1709 変調回路
1710 RFインターフェース
1711 制御レジスタ
1712 クロックコントローラ
1713 CPUインターフェース
1714 CPU
1715 RAM
1716 ROM
1717 アンテナ
1718 容量部
1719 電源管理回路
1801 筺体
1802 支持台
1803 表示部
1804 スピーカー部
1805 ビデオ入力端子
1811 本体
1812 表示部
1813 受像部
1814 操作キー
1815 外部接続ポート
1816 シャッターボタン
1821 本体
1822 筐体
1823 表示部
1824 キーボード
1825 外部接続ポート
1826 ポインティングデバイス
1831 本体
1832 表示部
1833 スイッチ
1834 操作キー
1835 赤外線ポート
1841 本体
1842 筐体
1843 表示部
1844 表示部
1845 記録媒体読み込み部
1846 操作キー
1847 スピーカー部
1851 本体
1852 表示部
1853 操作キー
1861 本体
1862 表示部
1863 筐体
1864 外部接続ポート
1865 リモコン受信部
1866 受像部
1867 バッテリー
1868 音声入力部
1869 操作キー
1871 本体
1872 筐体
1873 表示部
1874 音声入力部
1875 音声出力部
1876 操作キー
1877 外部接続ポート
1878 アンテナ
1900 携帯電子機器
1901 筐体
1902 筐体
1911 表示部
1912 スピーカー
1913 マイクロフォン
1914 操作キー
1915 ポインティングデバイス
1916 カメラ用レンズ
1917 外部接続端子
1921 キーボード
1922 外部メモリスロット
1923 カメラ用レンズ
1924 ライト
1925 イヤフォン端子
Claims (9)
- 単結晶半導体基板の主表面にイオンを照射して、前記単結晶半導体基板中に損傷領域を形成し、
前記単結晶半導体基板の主表面に、第1の絶縁層を形成し、
前記第1の絶縁層の表面に、接合層として機能する第2の絶縁層を形成し、
前記第2の絶縁層と、絶縁表面を有する基板とを接合させ、
前記単結晶半導体基板を、前記損傷領域において分離させることにより、前記絶縁表面を有する基板上に単結晶半導体層を形成し、
前記単結晶半導体層をパターニングして、複数の単結晶半導体領域に分離し、
前記複数の単結晶半導体領域に対して、レーザー光の照射処理又は加熱処理を施すことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 複数の単結晶半導体基板の主表面にイオンを照射して、前記複数の単結晶半導体基板中に損傷領域を形成し、
前記複数の単結晶半導体基板の主表面に、第1の絶縁層を形成し、
前記第1の絶縁層の表面に、接合層として機能する第2の絶縁層を形成し、
前記第2の絶縁層と、絶縁表面を有する基板とを接合させ、
前記複数の単結晶半導体基板を、前記損傷領域において分離させることにより、前記絶縁表面を有する基板上に複数の単結晶半導体層を形成し、
前記複数の単結晶半導体層をパターニングして、前記単結晶半導体層の各々を複数の単結晶半導体領域に分離し、
前記複数の単結晶半導体領域に対して、レーザー光の照射処理又は加熱処理を施すことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1又は2において、
前記第1の絶縁層は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素のいずれかを含むこと特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至3のいずれか一において、
前記第1の絶縁層は、積層構造により形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一において、
前記第1の絶縁層は、前記単結晶半導体基板の主表面側から、酸化珪素又は酸化窒化珪素と、窒化珪素又は窒化酸化珪素の積層構造により形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一において、
前記第1の絶縁層を残存させるように、前記単結晶半導体層のパターニングを行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一において、
前記第2の絶縁層は、有機シランガスを用いて化学気相成長法により形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至7のいずれか一において、
前記単結晶半導体層は、矩形であり、その対角線の長さは250mm以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至8のいずれか一において、
前記単結晶半導体領域の中央部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。
Priority Applications (1)
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