[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用SOI(绝缘体上硅)衬底的半导体装置的制造方法。本发明特别涉及接合SOI技术，并且涉及一种半导体装置的制造方法，所述半导体装置使用通过中间隔着绝缘膜将单晶或多晶半导体膜接合在衬底上而获得的SOI衬底。 

背景技术

对于高集成化、高运行速度、高性能、低耗电量化的要求越来越紧迫，为了实现这些要求，作为替代块体晶体管的有效手段，使用SOI衬底的晶体管引人注目。与块体晶体管相比，对使用SOI衬底的晶体管来说，可以进一步期待实现高运行速度、低耗电量化，这是因为由于在使用SOI衬底的晶体管的半导体膜上形成绝缘膜，所以可以降低寄生电容并且抑制流过衬底的漏电流的产生的缘故。并且由于可以较薄地形成用作有源层的半导体膜，所以可以抑制短沟道效应，而可以实现元件的小型化及半导体集成电路的高集成化。另外，使用SOI衬底的晶体管是完全无需闭锁的，所以不存在元件被起因于闭锁的发热损坏的可能性。而且，不像块体晶体管的那样，使用SOI衬底的晶体管无需元件隔离，所以使用SOI衬底的晶体管具有可以缩短元件之间的距离而实现高集成化之类的优点。 

作为SOI衬底的制造方法之一，有中间隔着绝缘膜将半导体膜接合在衬底上的方法，诸如以Smart Cut(注册商标)为典型的UNIBOND(注册商标)、ELTRAN(外延层转置)、介电质分离法、或PACE(等离子体辅助化学蚀刻)法等。通过使用上述接合法，可以将使用单晶半导体膜的高性能集成电路形成在廉价衬底上。 

作为使用SOI衬底的半导体装置的一个例子，本申请人所提供的 是已知的(参考文献1：日本专利申请公开2000-012864号公报)。 

用于制造平板显示器等半导体装置的玻璃衬底尺寸逐年增加，诸如第七代(1900mm×2200mm)、第八代(2160mm×2460mm)，预测今后玻璃衬底面积将更大。诸如第九代(2400mm×2800mm、2450mm×3050mm)、第十代(2950mm×3400mm)。如果玻璃衬底尺寸增大，可以利用一个玻璃衬底来产生更多个半导体装置，而可以削减生产成本。 

另一方面，对半导体衬底之一的硅衬底来说，一般知道其直径为5英寸(125mm)的、其直径为6英寸(150mm)的、其直径为8英寸(200mm)的、其直径为12英寸(300mm)的，而其大小明显小于玻璃衬底。因此，当从半导体衬底将半导体膜转置在大型玻璃衬底上时，需要在多个地方进行上述转置。然而，有如下情况：半导体衬底会翘曲或变形；半导体衬底的端部稍微成圆形。此外，还有如下情况：当为了从半导体衬底剥离半导体膜而添加氢离子时，不能对端部充分进行氢离子的添加。因此，有如下问题：半导体膜端部难以转置在玻璃衬底上，当为了不使半导体衬底彼此重叠而在多个地方进行转置时，转置的半导体膜之间的距离扩大，而难以制造使用半导体膜但不受这些半导体膜之间间距影响的一种半导体装置。 

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于使转置在多个地方的半导体膜之间的间隔变得很小。 

在本发明中，进行多次从半导体衬底(接合衬底)到支承衬底(基底衬底)的半导体膜的转置。当使先转置的半导体膜和后转置的半导体膜相邻时，通过利用其端部被部分地去掉了的接合衬底来进行后转置。对用于后转置的接合衬底来说，接合衬底100b对应于被去掉的端部的区域在垂直于接合衬底的方向(深度方向)上的宽度大于先转置的半导体膜的厚度。不但在后转置中，而且在先转置中，也可以使用其端部被部分地去掉了的接合衬底。但是，对用于先转置的接合衬底 来说，接合衬底对应于被去掉的端部的区域在垂直于接合衬底的方向(深度方向)上的宽度等于或大于先转置的半导体膜的厚度。 

具体地说，上述转置通过如下工序而进行：在将第一接合衬底接合在基底衬底上之后，分离第一接合衬底，将第一接合衬底的一部分的第一半导体膜转置而保留在基底衬底上。接着，将其中通过部分地去掉端部而形成凸部的第二接合衬底接合在基底衬底上。当将第二接合衬底接合在基底衬底上时，该凸部朝向基底衬底侧。第二接合衬底在凸部中包含的区域在垂直于第二接合衬底的方向上的宽度大于第一半导体膜的厚度。此外，将第二接合衬底接合在基底衬底上，以使第二接合衬底在凸部以外的区域部分地重叠于先转置的第一半导体膜。以及，分离第二接合衬底，将第二接合衬底的凸部的一部分的第二半导体膜转置而保留在基底衬底上。第二半导体膜被转置在第一半导体膜被转置的区域以外的区域。