[发明专利]半导体装置、带有单晶半导体薄膜的基板和它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置、带有单晶半导体薄膜的基板和它们的制造方法。更详细而言，涉及液晶显示装置、有机电致发光(electroluminescence)显示装置等的显示装置中适当的半导体装置、带有单晶半导体薄膜的基板和它们的制造方法。

背景技术

半导体装置，作为具备利用半导体的电特性的能动元件的电子装置，广泛应用于例如音频(audio)设备、通信设备、计算机、家电设备等。其中，具备MOS(Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)型的薄膜晶体管(以下也称为“TFT”。)等的3端子能动元件的半导体装置，在有源矩阵型液晶显示装置(以下也称为“液晶显示器”。)、有机电致发光显示装置(以下，也称为“有机EL显示器”。)等的显示装置中，用作设置于每个像素的开关元件、控制各像素的控制电路等。

另外，在近年，针对在绝缘基板上具备单晶半导体薄膜的带有单晶半导体薄膜的基板、尤其针对在绝缘层上设置有单晶硅层的SOI(Silicon On Insulator：绝缘体硅)基板的研究被广泛进行。

例如，在块硅(bulk silicon)基板内注入氢、稀有气体，在贴合至其他的基板后进行热处理，从而将块硅基板沿氢注入层解理分离，将单晶硅层转印至其他基板上的智能剥离(smart cut)法由Brnel提案(例如参照非专利文献1和2。)。

另外，与将半导体基板转印至其他基板的技术相关，将亲水性的平坦的氧化膜彼此接合的技术也得到开发。

进而，涉及将半导体基板转印至显示装置用基板的技术，在玻璃基板的整个面上呈瓦片(tile)状铺满单晶Si薄膜的、或部分地形成于玻璃基板上的有源矩阵型的显示装置用大型基板正在得到开发。

而且，公开有涉及在硅中产生的热供体(Thermal Donor)的文献(例如参照非专利文献3。)。

非专利文献1：M.Bruel，《SOI技术(Silicon on insulator materialtechnology)》，Electronics Letters，美国，1995年，第31卷，第14号，p.1201-1202

非专利文献2：Michel Bruel及其他3人，《智能剥离：以氢注入与晶片接合为基础的新的SOI技术(Smart-cut：A New Silicon On InsulatorMaterial Technology Based on Hydrogen Implantation and WaferBonding)》，Japanese Journal of Applied Physics，日本，1997年，第36卷，第3B号，p.1636-1641

非专利文献3：H.J.Stein，S.K.Hahn，《氢导入和氢改良后的热供体在硅中的形成(Hydrogen introduction and hydrogen-enhanced thermaldonor formation in silicon)》，Journal ofApplied Physics，美国，1994年，第75卷，第7号，p.3477-3484

发明内容

但是，在现有的仅进行一次转印的技术中，存在如下情况：由于玻璃基板的耐热性的制约，伴随由氢离子得到的热供体(ThermalDonor)的影响，作为受体(acceptor)的硼(B)的非活化，晶体管的特性恶化。这是在以中低温进行热处理的情况下特有的现象，而不是在能够以高温下进行热处理的LSI技术的情况下。

另外，存在如下情况：单晶Si薄膜的表面变得粗糙(roughness)、即膜厚的均匀性不充分，发生晶体管的特性降低、特性偏差。

本发明鉴于上述现状而完成的，其目的在于，提供一种在包含转印至耐热性差的绝缘基板上的单晶半导体薄膜的单晶半导体元件中，能够提高晶体管特性的半导体装置、带有单晶半导体薄膜的基板和它们的制造方法。