[發(fā)明專利]半導(dǎo)體元件的轉(zhuǎn)印方法和半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680053839.5
• 申請日: 2006-12-13
• 公開（公告）號: CN101401195A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 竹井美智子;富安一秀;福島康守;高藤裕
• 申請（專利權(quán)）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/02;H01L21/265;H01L21/324;H01L27/12;H01L29/786
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 龍 淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元件的轉(zhuǎn)印方法和半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置，更詳細(xì)地說，涉及將在半導(dǎo)體基板上形成的半導(dǎo)體元件制成芯片，然后轉(zhuǎn)印在玻璃基板等耐熱性低的基板上的半導(dǎo)體元件的轉(zhuǎn)印方法和使用該半導(dǎo)體元件的轉(zhuǎn)印方法的半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

近年來，作為在絕緣基板上形成半導(dǎo)體元件的技術(shù)，正在研究一種在半導(dǎo)體基板上預(yù)先形成由單結(jié)晶硅薄膜(以下稱作“單結(jié)晶硅薄膜”)構(gòu)成的半導(dǎo)體晶體管等晶體管，將形成于該半導(dǎo)體基板上的晶體管粘結(jié)在最終搭載該晶體管的玻璃基板等所謂生產(chǎn)性基板的基板(絕緣基板)上，然后，通過解理剝離上述半導(dǎo)體基板來進(jìn)行分離、薄膜化的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2和非專利文獻(xiàn)1)。

特別是由單結(jié)晶硅薄膜構(gòu)成的晶體管(以下稱作“單結(jié)晶硅晶體管”)，在單結(jié)晶硅基板(單結(jié)晶硅晶片)上形成柵極電極以及注入源極、漏極的雜質(zhì)離子，這種方法與在生產(chǎn)性基板上形成單結(jié)晶硅薄膜后形成晶體管的方法相比，能夠更加容易地進(jìn)行單結(jié)晶硅的微細(xì)加工。

單結(jié)晶硅晶體管，首先在單結(jié)晶硅基板上形成，以單結(jié)晶硅基板作為表面一側(cè)將其粘貼在生產(chǎn)性基板上，然后，從單結(jié)晶硅晶體管中剝離單結(jié)晶硅基板，于是，從單結(jié)晶硅基板上轉(zhuǎn)印到上述生產(chǎn)性基板上。

作為從被粘貼在生產(chǎn)性基板上的單結(jié)晶硅晶體管中剝離單結(jié)晶硅基板的方法，一般采用在單結(jié)晶硅基板上注入規(guī)定濃度的氫離子或者稀有氣體離子，在其注入部產(chǎn)生微小氣泡，將該微小氣泡面作為解理面然后解理單結(jié)晶硅基板的所謂智能剝離(Smart-Cut，注冊商標(biāo))法(例如參照專利文獻(xiàn)1、2)。

更具體地說，在單結(jié)晶硅基板上制作單結(jié)晶硅晶體管后，向該單結(jié)晶硅基板注入氫離子，在距離該單結(jié)晶硅基板表面的規(guī)定深度的位置形成氫離子注入層。然后，將上述單結(jié)晶硅基板粘貼在生產(chǎn)性基板上，通過實施熱處理，用上述氫離子注入層分割，從而將上述單結(jié)晶硅基板從上述單結(jié)晶硅晶體管中剝離。

專利文獻(xiàn)1：日本國公開專利公報“特開平11-102848號公報(公開日：1999年4月13日)”(與美國專利第6140210號(注冊日：2000年10月31日)對應(yīng))

專利文獻(xiàn)2：日本國公開專利公報“特開2005-26472號公報(公開日：2005年1月27日)”

非專利文獻(xiàn)1：S.Utsunomiya，其它二人，“Surface?Free?Technology?byLaser?Ablation/Annealing”，AM-LCD’02，第三7～40頁

發(fā)明內(nèi)容

但是，如果在單結(jié)晶硅基板上注入用來解理的離子并在該離子注入層中剝離上述單結(jié)晶硅基板中的不需要的部分，那么，在剝離該不需要的部分后的單結(jié)晶硅基板的晶體管溝道中，由于存在因離子注入而產(chǎn)生的晶格缺陷和存在因切斷硅原子彼此之間的鍵而產(chǎn)生的奇數(shù)電子等，于是出現(xiàn)結(jié)晶性受損的區(qū)域(受到損傷的區(qū)域)。而且，由于在該受到損傷的區(qū)域中存在的具有電荷的缺陷，單結(jié)晶硅晶體管的特性劣化，導(dǎo)致S系數(shù)(亞閾值系數(shù)：subthreshold)的增大(亞閾值斜率鈍化)。

但是，一般情況下，作為生產(chǎn)性基板使用的玻璃基板的應(yīng)變點大概在600℃～650℃左右。

因此，如上述專利文獻(xiàn)1所示，粘合在其中一個硅晶片上設(shè)置離子注入層的兩個硅晶片，或者將設(shè)置離子注入層的硅晶片與絕緣性晶片粘合后，在利用智能剝離法解理設(shè)置離子注入層的硅晶片后或者上述解理之前，為了提高晶片彼此之間的結(jié)合強(qiáng)度而進(jìn)行熱處理，通過氣相蝕刻將所獲得的SOI晶片的因離子注入產(chǎn)生的缺陷層除去，如果采用這種方法，那么，無法使用玻璃基板作為上述絕緣性晶片。

另外，如上述專利文獻(xiàn)2所示，本申請人采取了在上述剝離表面暫時形成氧化膜，通過除去該氧化膜從而除去上述剝離表面中的損傷層等措施，為了形成上述氧化膜，采用氧化處理溫度較低的高壓水蒸氣氧化等方法，這樣就能在應(yīng)變點低的玻璃基板上轉(zhuǎn)印半導(dǎo)體元件。

采用上述方法，作為半導(dǎo)體元件的轉(zhuǎn)印體即生產(chǎn)性基板，可以使用應(yīng)變點低的玻璃基板。

但是，本發(fā)明人并不滿足上述結(jié)果，為了提供一種在玻璃基板等耐熱性低的絕緣基板上設(shè)置性能更高的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置，利用與上述專利文獻(xiàn)2不同的方法，對于在從形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體基板轉(zhuǎn)印上述半導(dǎo)體元件時防止因在上述半導(dǎo)體元件的晶體管溝道中必然產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷而引起的半導(dǎo)體元件的特性劣化的方法，進(jìn)行了更熱心地研究。