[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置及其制造方法。

背景技术

到目前为止，在绝缘层的表面形成有单晶硅层的硅衬底即绝缘体上硅(SOI：silicon On Insulator)衬底已为人所知。通过在SOI衬底上形成晶体管等元器件，便能够使寄生电容减少，同时使绝缘电阻提高。也就是说，能够谋求元器件的高集成化、高性能化。上述绝缘层由例如氧化硅膜(SiO₂)形成。

为了提高元器件的动作速度，同时进一步减小寄生电容，优选的做法是，使上述SOI衬底的单晶硅层的膜厚形成得较薄。于是，到目前为止已知的SOI衬底的制作方法如下，即，在将硅衬底贴到玻璃基板等其它基板上以后，再通过将硅衬底的一部分分离下来以将其去除，这样即制作出了SOI衬底(参考例如非专利文献1)。

这里，参考图20～图23对上述利用贴合来制作SOI衬底的方法加以说明。另外，SOI层的薄膜化方法有很多：例如，机械研磨、化学抛光以及利用多孔硅进行的方法等。这里，对利用氢注入而进行的方法加以说明。首先，如图20所示，对是第一衬底的硅衬底101的表面进行氧化处理，来形成是绝缘层的氧化硅(SiO₂)层102。接着，如图21所示，通过氧化硅(SiO₂)层112将是剥离用物质的氢离子注入到硅衬底101的内部。这样一来，便在硅衬底101的规定深度位置形成是剥离层的氢注入层104。接下来，利用RCA清洗等对衬底表面进行清洗处理后，如图22所示，将是第二衬底的例如硅衬底103贴合到所述氧化硅层102的表面。之后，因为利用热处理在氢离子注入深度部分形成了微裂缝(microcrack)，所以如图23所示，沿着所述氢注入层101将硅衬底101的一部分分离下来。这样一来，便将硅衬底101薄膜化而形成了硅层101。此外，分离下来后，再根据需要，利用研磨、蚀刻等各种手法薄膜化到规定的膜厚，并利用热处理等来对由于离子注入而产生的结晶缺陷进行修复，对硅表面进行平滑化等。

按照上述做法，便制作出了以下的SOI衬底，即，在硅衬底(第二衬底)103的表面形成了SiO₂层(绝缘层)102，同时，在SiO₂层102的表面硅层101形成得很薄。非专利文献1：Michel Bruel，″Smart-Cut：A New Silicon OnInsulator MaterialTeehnology Based on Hydrogen Implantation andWafer Bonding″，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.36(1997)，pp.1636-1641.

发明内容

发明所要解决的技术问题

本申请发明者们发现：通过对已形成了MOS晶体管等半导体元件的至少一部分的半导体衬底形成氢注入层，来将半导体衬底的一部分分离下来，便能够将半导体元件薄膜化而制造在其它基板上。而且，通过将所述其它基板设为透明基板，能够将半导体层已被薄膜化了的半导体装置应用到液晶显示装置中。

但是，如下所示，因为氢注入层的深度不一致，而没有形成为平面形状，所以出现了半导体装置的基体层即硅层的厚度也就不一致的问题。

如图24所示，在硅衬底201的表面设有多个元件隔离区域S和活性区域K，每一个元件隔离区域S中又形成有LOCOS氧化膜211，活性区域K形成在各个元件隔离区域S之间。在活性区域K设有MOS晶体管的栅电极212a、212b。栅电极212a和栅电极212b分别形成在硅衬底201中相互离开的不同区域。

接下来，如图25所示，为了将衬底的一个表面全部平坦化，利用CVD法等在硅衬底201上沉积SiO₂膜213后，再利用机械化学研磨法将其表面平坦化。万一不进行该平坦化工序就进行氢注入，则被注入的氢的深度分布会有很大的偏差。结果是，在硅衬底上产生微裂缝，也就容易在将其一部分分离下来的分离工序中出现不良现象，而难以将含有MOS晶体管等的元器件转移到其它基板上。本申请的发明者们已通过实验确认了这一点。因此，可以说上述平坦化工序是必需的工序。