半導体装置の作製方法、半導体装置及び電子機器
【課題】高い絶縁破壊耐圧特性、低い誘電率、及び、低い吸湿性を備えた絶縁層を有する半導体装置を提供することを課題とする。また、該半導体装置を用いた高性能且つ信頼性の高い電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】酸化窒化珪素や窒化酸化珪素のような窒素を含有する絶縁体と、フッ素が添加された酸化窒化珪素やフッ素が添加された窒化酸化珪素のような窒素及びフッ素を含有する絶縁体とを交互に堆積させて、絶縁層を形成する。窒素及びフッ素を含有する絶縁体を、窒素を含有する絶縁体により挟み込むことで、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を防ぐことができ、絶縁破壊耐圧を向上することができる。また、フッ素を含有させることにより、誘電率を低減することができる。
【解決手段】酸化窒化珪素や窒化酸化珪素のような窒素を含有する絶縁体と、フッ素が添加された酸化窒化珪素やフッ素が添加された窒化酸化珪素のような窒素及びフッ素を含有する絶縁体とを交互に堆積させて、絶縁層を形成する。窒素及びフッ素を含有する絶縁体を、窒素を含有する絶縁体により挟み込むことで、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を防ぐことができ、絶縁破壊耐圧を向上することができる。また、フッ素を含有させることにより、誘電率を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の作製方法、半導体装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表示装置等の半導体装置には様々な絶縁材料が用いられてきている。半導体装置において、絶縁材料は絶縁層の形態で用いられることが多いが、該絶縁層の役割は多岐にわたる。例えば、トランジスタのゲート絶縁層には、ゲート電極と半導体層との絶縁性を確保するという役割が求められる。また、層間絶縁層には、層と層との間の絶縁性を確保するという役割に加えて、表面の平坦性を保つという役割が求められることもある。また、パッシベーション膜として機能する絶縁層には、不純物の半導体層への侵入を防ぐ役割が求められる。
【０００３】
前述のように、絶縁層に求められる役割は様々であるから、絶縁層毎に必要とされる特性も大きく異なる。例えば、層間絶縁層として用いることを目的とする場合には、高い絶縁破壊耐圧特性に加えて、低い誘電率、及び、低い吸湿性が求められるといえる。ここで、低い誘電率が求められるのは、配線間の容量を低減して高速動作を可能とするためである。また、低い吸湿性が求められるのは、吸湿による絶縁層の膨張を防ぎ、表面の平坦性を確保して半導体装置の信頼性を保つためである。
【０００４】
このような絶縁層としては、珪素を含有する無機材料を用いることが多い。例えば、珪素を含有する無機材料である酸化珪素を用いて層間絶縁層を形成することができる。層間絶縁層には、上記の理由から、低誘電率特性が求められるが、この低誘電率特性を実現するための方法の一つとして、絶縁層中にフッ素を添加する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−２３６５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、絶縁層中にフッ素を添加することにより、誘電率を小さくすることが可能である。しかしながら、フッ素を添加することにより、フッ素を添加しない場合と比較して吸湿し易くなるという問題が生じてしまう。また、絶縁層中のフッ素と水とが反応することにより、絶縁層がポーラスになってしまい、絶縁破壊耐圧や機械的強度が低下するという問題も生じる。
【０００６】
上述の如き問題点に鑑み、高い絶縁破壊耐圧特性、低い誘電率及び低い吸湿性を備えた絶縁層を有する半導体装置を提供することを課題とする。また、該半導体装置を用いた高性能且つ信頼性の高い電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示される発明においては、酸化窒化珪素や窒化酸化珪素のような窒素を含有する絶縁体と、フッ素が添加された酸化窒化珪素やフッ素が添加された窒化酸化珪素のような窒素及びフッ素を含有する絶縁体とを交互に複数回堆積させて、窒素を含有する第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の領域を交互に複数有する絶縁層を形成する。窒素及びフッ素を含有する絶縁体を、窒素を含有する絶縁体により挟み込むことで、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を防ぐことができ、絶縁破壊耐圧を向上することができる。また、フッ素を含有させることにより、誘電率を低減することができる。
【０００８】
開示に係る半導体装置の作製方法の一は、基板上に半導体層を有する半導体装置の作製方法であって、窒素を含有する第１の絶縁体の堆積と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体の堆積を複数回繰り返すことにより、半導体層上に、窒素を含有する第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の領域を交互に有する絶縁層を形成することを特徴としている。ここで、複数回とは２回以上を意味する。すなわち、４以上の領域を有する構造の絶縁層を形成する。また、半導体層上とは、半導体層の上方に存在していればよく、半導体層上に接して設けられていることに限られない。もちろん、半導体層の下方に設けられた構成とすることも可能である。
【０００９】
上記において、第１の絶縁体の堆積は、窒素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、第２の絶縁体の堆積は、窒素を含有するガス及びフッ素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われるようにするとよい。
【００１０】
また、上記において、窒素を含有するガスに対して、フッ素を含有するガスの添加（及び不添加）を選択的に行うことにより、第１の絶縁体の堆積と、第２の絶縁体の堆積を同一装置内において連続的に行うことが好ましい。
【００１１】
開示に係る半導体装置の作製方法の他の一は、基板上に半導体層を有する半導体装置の作製方法であって、窒素を含有する第１の絶縁体の堆積と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体の堆積を複数回繰り返すことにより、半導体層上に、窒素を含有する第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の領域を交互に有する絶縁層を形成し、第１の絶縁体の堆積は、窒素及び珪素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、第２の絶縁体の堆積は、第１の絶縁体の堆積に用いられる原料ガスにフッ素を添加したガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、第１の絶縁体の堆積と、第２の絶縁体の堆積とは、同一装置内において連続的に行われることを特徴としている。
【００１２】
上記において、第１の絶縁体は、酸化窒化珪素又は窒化酸化珪素とし、第２の絶縁体は、フッ素を含有する酸化窒化珪素又はフッ素を含有する窒化酸化珪素とすることができる。
【００１３】
なお、上記において、絶縁層の最上面は第１の絶縁体により形成されることが好ましい。また、第１の絶縁体は、下部から上部に向かうにつれて厚くなるように形成するとよい。また、第２の絶縁体は、下部から上部に向かうにつれて薄くなるように形成するとよい。
【００１４】
また、第２の領域におけるフッ素の濃度を、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることが好ましい。上述の絶縁層は、ドライエッチングを用いて加工することもできる。
【００１５】
開示に係る半導体装置の一は、基板上の半導体層と、半導体層上の絶縁層を有し、絶縁層は、窒素を含有する第１の絶縁体からなる第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体からなる第２の領域を交互に複数有することを特徴としている。ここで、複数とは、第１の領域と第２の領域をそれぞれ２以上有すること（すなわち、４以上の領域を有すること）を意味する。
【００１６】
上記において、第１の絶縁体は、酸化窒化珪素又は窒化酸化珪素とし、第２の絶縁体は、フッ素を含有する酸化窒化珪素又はフッ素を含有する窒化酸化珪素とすることができる。
【００１７】
なお、上記において、絶縁層の最上面は第１の絶縁体からなることが好ましい。また、第１の絶縁体は、下層から上層に向かうにつれて厚くなるように形成するとよい。また、第２の絶縁体は、下層から上層に向かうにつれて薄くなるように形成するとよい。
【００１８】
ここで、絶縁層の深さ方向の元素濃度のプロファイルにおいて、フッ素の濃度は第２の領域においてピークを有し、窒素の濃度（又は珪素の濃度）は第２の領域においてピークを有しない。また、第１の領域における窒素の濃度（又は珪素の濃度）と、第２の領域における窒素の濃度（又は珪素の濃度）は等しい。ここで、等しいとは、完全に等しい状態に限定されず、実質的に等しい状態が含まれる。また、実質的とは、測定における誤差程度の濃度変化は許容することを意味する。
【００１９】
また、第２の領域におけるフッ素の濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることが好ましい。
【００２０】
上記の半導体装置を用いて、各種電子機器を提供することができる。
【００２１】
なお、本明細書において、半導体装置とは、液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス表示装置をはじめとする表示装置、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、ＲＦタグ、ＲＦチップ、無線プロセッサ、無線メモリ、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）タグ、ＩＣラベル、電子タグ、電子チップ等と呼ばれる無線タグ、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ））をはじめとするマイクロプロセッサ、集積回路、その他、半導体層を有する半導体装置全般を言うものとする。
【発明の効果】
【００２２】
開示される発明では、絶縁層中に窒素を含有する絶縁体を設けることにより、フッ素を含有する絶縁体の吸湿を防ぐことができる。これにより、絶縁層の膜厚の変動を防ぐことができ、また、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止できる。また、フッ素を含有することにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
開示に係る発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、開示に係る発明は以下の説明に限定されず、その趣旨及び範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、開示に係る発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いることとする。
【００２４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、開示発明に係る絶縁層について、図１乃至６を参照して説明する。
【００２５】
はじめに、被処理体１００の表面（被処理表面ともいう）に窒素を含有する絶縁体１０２を形成する（図１（Ａ）参照）。被処理体１００は特に限定されないが、例えば、半導体装置の作製に用いる基板とすることができる。該基板としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラスなどの無アルカリガラス基板、セラミック基板等を用いることができる。耐熱性が許せば、プラスチック基板等を用いてもよい。また、ステンレス合金などの金属基板や、単結晶半導体基板、石英基板等を用いることもできる。基板の大きさについては特に限定されず、３２０ｍｍ×４００ｍｍ、３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ、１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ、１１５０ｍｍ×１３００ｍｍ、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ、１９００ｍｍ×２２００ｍｍ、２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ、２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、２８５０ｍｍ×３０５０ｍｍ等の基板を適宜用いることができる。
【００２６】
もちろん、被処理体１００は基板に限定されず、絶縁層であっても良いし、半導体層であっても良いし、配線等を形成する導電体層であっても良い。すなわち、開示発明に係る絶縁層は、いかなる表面に形成しても良い。
【００２７】
窒素を含有する絶縁体１０２としては、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化窒化珪素や、窒化酸化珪素等を形成することができる。
【００２８】
ここで、酸化窒化物とは、その組成において、窒素よりも酸素の含有量が多いものを示し、例えば、酸化窒化珪素とは、酸素が５０原子％以上７０原子％以下、窒素が０．５原子％以上１５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が０．１原子％以上１０原子％以下の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化物とは、その組成において、酸素よりも窒素の含有量が多いものを示し、例えば、窒化酸化珪素とは、酸素が５原子％以上３０原子％以下、窒素が２０原子％以上５５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が１０原子％以上３０原子％以下の範囲で含まれるものをいう。但し、上記範囲は、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）や、水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合のものである。また、構成元素の含有比率の合計は、１００原子％を超えない。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、プラズマＣＶＤ法を用いて酸化窒化珪素を形成する場合を例に挙げて説明するが、開示発明はこれに限定して解釈されるものではない。
【００３０】
図２は、本実施の形態の絶縁層の作製に用いることができるプラズマＣＶＤ装置の一例である。図２に示すプラズマＣＶＤ装置２００は、下部電極２０２、上部電極２０４、ガス導入部２０６、排気口２０８を有する処理室２１０を備えている。下部電極２０２及び上部電極２０４は、平行に配置されている。下部電極２０２は接地電位となっており、上部電極２０４は接地電位から浮いた電位となっている。そして、高周波電源２１２からの高周波電力により、下部電極２０２及び上部電極２０４の間でプラズマを発生させる。なお、処理室２１０中において、被処理体は、下部電極２０２に保持されている。
【００３１】
本実施の形態においては、原料ガスとしてモノシランと亜酸化窒素を用いて酸化窒化珪素を形成した。より詳細には、原料ガスの流量比を、モノシラン：亜酸化窒素＝１：２００とし、出力：６０Ｗ、周波数：１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用いて酸化窒化珪素を形成した。処理室の圧力は１３３Ｐａ、上部電極と下部電極との間隔は２０ｍｍ、基板温度は３００℃であった。上記の条件により、吸湿性が低い酸化窒化珪素を形成することができた。なお、上記の条件は一例に過ぎず、開示発明は上記の条件に限定して解釈されるものではない。
【００３２】
次に、窒素を含有する絶縁体１０２の表面に窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４を形成する（図１（Ｂ）参照）。
【００３３】
窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４の形成方法としては、窒素を含有する絶縁体１０２と同様、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を挙げることができる。本実施の形態においては、プラズマＣＶＤ法を用いてフッ素を添加した酸化窒化珪素を形成することにするが、これに限られない。
【００３４】
なお、フッ素の含有を実効あるものとするためには、フッ素の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上（好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上）とすればよい。また、フッ素濃度（上限）は５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下（好ましくは１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下）程度とすればよい。ただし、上記の濃度範囲は、窒素を含有する絶縁体１０２中に微量のフッ素が含有されていることを排除するものではない。ここで、微量とは、窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４との比較において少ないことを意味し、その値は、窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４中のフッ素濃度を基準として判断される。つまり、窒素を含有する絶縁体１０２中のフッ素濃度が上記の範囲内に含まれる場合もあり得るということである。例えば、窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４中のフッ素濃度が５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、窒素を含有する絶縁体１０２中のフッ素濃度が５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である場合などは許容される。これは、開示発明の本質が、相対的なフッ素濃度の大小にあると考えられるためである。もちろん、窒素を含有する絶縁体１０２におけるフッ素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらには１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であれば極めて好ましい。特に、上部又は下部に形成される絶縁体１０２は、水の侵入を排除するという役割が大きくなるから、フッ素濃度は小さい方が好ましいといえる。
【００３５】
本実施の形態のように、プラズマＣＶＤ法を用いてフッ素を含有する酸化窒化珪素を形成する場合には、上記の窒素を含有する絶縁体１０２（本実施の形態においては酸化窒化珪素）を形成する場合と同様に行うことが可能である。具体的には、原料ガスとして、モノシランと亜酸化窒素と三フッ化窒素を用いればよい。つまり、酸化窒化珪素を作製する場合の原料ガスに、三フッ化窒素を添加することでフッ素を含有する酸化窒化珪素を作製することができる。なお、原料ガス以外の条件について特に変更する必要はないが、最適な条件が別に存在する場合には適宜変更しても構わない。本実施の形態においては、原料ガスの流量比を、モノシラン：亜酸化窒素：三フッ化窒素＝１：２００：２とし、それ以外の条件については、酸化窒化珪素を形成する場合と同じにした。もちろん、開示発明はこれに限定して解釈されるものではない。
【００３６】
上記のように、フッ素を含有するガスの添加の有無により、窒素を含有する絶縁体１０２と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４とを選択的に堆積させることができる。つまり、同一チャンバー内で上記の絶縁体を連続的に堆積させることができる。同一チャンバー内で連続的に堆積させることにより、窒素を含有する絶縁体１０２と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４とを効率的に作製することができる。また、大気に晒すことなく上記の絶縁体を堆積することができるため、絶縁体中の不純物低減という観点からも好ましい。特に、フッ素を含有する絶縁体１０４は、大気中の水と容易に反応してしまうため、同一チャンバー内で連続的に堆積させることが好ましい。ここで、同一チャンバー内で連続的に絶縁体を堆積した場合には、異なる材料からなる絶縁体どうしを隔てる界面が存在しない。このように絶縁体どうしを隔てる界面が存在しない場合に、各領域を「膜」、「層」といった文言で表現することは適当でない。そこで、本明細書においては「部」、「領域」といった文言を用いて表現する。なお、大気中の不純物等の影響が無視できる場合などには、同一チャンバー内で連続的に堆積させることに限られない。連続的に堆積しない場合には領域毎に界面が形成されるが、「部」、「領域」といった文言を用いる場合であっても、上述の界面を有する場合を除外するものではない。
【００３７】
なお、上述のように同一チャンバー内で連続的に絶縁体を堆積した場合には、絶縁層の元素濃度のプロファイル（横軸：深さ、縦軸：元素濃度）が特徴的なものになる。つまり、フッ素濃度は第２の領域においてピーク（極大値）を有するのに対して、他の元素（例えば、窒素や珪素）の濃度は第２の領域においてピークを有しない。また、他の元素に関しては、第１の領域における濃度と第２の領域における濃度がほぼ等しい（正確には、フッ素濃度が増大している分だけその他の元素については減少していることになるが、フッ素濃度の増加量は、絶縁体の組成からすれば極めて僅かである。）。これは、第２の領域は第１の領域の組成にフッ素を添加したものであること、及び、第１の領域と第２の領域の境界部分に界面が存在しないことによる。なお、深さ方向の元素濃度プロファイルの分析方法としては、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ））を挙げることができる。
【００３８】
その後、さらに、窒素を含有する絶縁体と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体とを交互に堆積させることにより、窒素を含有する領域と、窒素及びフッ素を含有する領域とを交互に有する絶縁層１０６を完成させることができる（図１（Ｃ）参照）。なお、本実施の形態においては、絶縁層１０６の最上部と最下部に窒素を含有する絶縁体を設ける構成とした。これは、吸湿性の低い領域（窒素を含有する絶縁体）で吸湿性の高い領域（窒素及びフッ素を含有する絶縁体）を挟み込むことによって、吸湿性の高い領域が水分を取り込んでしまうことを防ぐことができるためである。一方で、絶縁層１０６の上下からの水分の侵入が大きな問題とならない場合には、絶縁層１０６の最上部や最下部を、窒素を含有する絶縁体とすることに限られない。
【００３９】
なお、窒素及びフッ素を含有する絶縁体を水分から保護するために、酸化窒化珪素や窒化酸化珪素と比較してさらに吸湿性（又は水分の透過性）の小さい材料を用いて、窒素及びフッ素を含有する絶縁体を挟むことも考えられる。このような吸湿性の小さい材料としては、例えば、窒化珪素がある。
【００４０】
確かに、窒化珪素は密な材料であるから、窒化珪素を用いてフッ素を含有する酸化窒化珪素を覆うことにより、フッ素を含有する酸化窒化珪素への、水分の透過や侵入を十分に防ぐことが可能になる。しかしながら、酸化窒化珪素（フッ素含有）と窒化珪素とではエッチングレートが大きく異なっている。つまり、窒化珪素は酸化窒化珪素と比較してエッチングされにくいため、基板３００上のフッ素を含有する酸化窒化珪素３０２と、フッ素を含有する酸化窒化珪素３０２を覆うように形成した窒化珪素３０４とで絶縁層３０６を形成し（図３（Ａ）参照）、該絶縁層３０６に対してレジストマスク３０８を用いてエッチングを行った場合には、ひさし状にエッチングされてしまうという問題が生じる（図３（Ｂ）参照）。このように、ひさし状となった場合には、その後に形成した構造３１０との間に間隙３１２が形成され、絶縁破壊耐圧が低下することになる（図３（Ｃ）参照）。また、上記のような間隙３１２は水分の侵入経路となるため、この場合にも、結局は吸湿の問題が生じることになる。
【００４１】
上記のような不具合を生じさせないためには、エッチングレートが近い材料を用いた構造とすることが好ましい。つまり、本実施の形態において示したように、酸化窒化珪素と、フッ素を含有する酸化窒化珪素のように、フッ素の添加の有無のみが異なる材料を用いることが好ましい。これにより、エッチングレートを概ね同等にし、間隙の発生を抑えることが可能となる。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、吸湿性の点で窒化珪素にやや劣る酸化窒化珪素を用いているが、絶縁層の構造を工夫することによりこの欠点を補っている。つまり、最上部の酸化窒化珪素を保護領域として用いることで、その他の領域への水の侵入を防いでいる。最上部の酸化窒化珪素は、吸湿により厚さが僅かに変化するが、最上部の酸化窒化珪素自体の厚さは小さく、絶縁層１０６全体で見た膜厚の変化量はごく僅かである。このように、絶縁層１０６を総合して見た場合には、半導体装置の絶縁層として非常に好ましい特性を有しているといえる。
【００４３】
また、本実施の形態においては、誘電率を低下させるために、フッ素を含有する酸化窒化珪素を設けている。ここで、フッ素を含有する酸化窒化珪素を厚くすることにより、誘電率を一層低下させることができるが、本実施の形態においては、フッ素を含有する酸化窒化珪素の厚さの合計は、絶縁層１０６の厚さの７０％以下程度に抑えることが好ましい。これは、保護領域として機能する酸化窒化珪素の厚さが一定以下の場合には、水の侵入を十分に防ぐことが困難となるためである。一方で、誘電率低減の効果を実効あるものとするためには、フッ素を含有する酸化窒化珪素の厚さの合計を、絶縁層１０６の厚さの１０％以上とすることが好ましい。
【００４４】
効果的に水の侵入を防ぎ、且つ、低い誘電率特性を得るためには、例えば、最上部の酸化窒化珪素を厚く形成し、下部の酸化窒化珪素を薄く形成する構成を用いるとよい。これにより、半導体装置の上方からの水の侵入を十分に防ぐことができる。また、ピンホールなどの存在によって、仮に、絶縁層１０６中への水の侵入を許した場合であっても、少なくとも、絶縁層１０６の他の領域に存在する酸化窒化珪素により、水の侵入を食い止めることができる。
【００４５】
上述の如き絶縁層の構成の一例として、最上部の酸化窒化珪素４００の厚さが、酸化窒化珪素の厚さの合計の５０％以上となるようにし、その他の酸化窒化珪素４０２を同程度の厚さとすることができる（図４（Ａ）参照）。もちろん、下部から上部に向かうにつれて、酸化窒化珪素４０４を徐々に厚くする構成（上部から下部に向かうにつれて、酸化窒化珪素４０４を徐々に薄くする構成）としても良い（図４（Ｂ）参照）。なお、図４においては、フッ素を含有する酸化窒化珪素の厚さを同程度としたが、これに限られない。フッ素を含有する酸化窒化珪素の厚さは任意に設定することができる。また、図４においては７つの領域からなる絶縁層について示したが、該構成に限定して解釈されるものではない。
【００４６】
フッ素を含有する酸化窒化珪素に関しても同様に、最下部のフッ素を含有する酸化窒化珪素５００に、フッ素を含有する酸化窒化珪素の厚さの合計の５０％以上を配分し、その他の酸化窒化珪素５０２を同程度の厚さとすることができる（図５（Ａ）参照）。もちろん、下部から上部に向かうにつれて、フッ素を含有する酸化窒化珪素５０４を徐々に薄くする構成（上部から下部に向かうにつれて、フッ素を含有する酸化窒化珪素５０４を徐々に厚くする構成）としてもよい（図５（Ｂ）参照）。なお、図５においては、酸化窒化珪素の厚さを同程度としたが、これに限られない。酸化窒化珪素の厚さは任意に設定することができる。また、図５においては７つの領域からなる絶縁層について示したが、該構成に限定して解釈されるものではない。
【００４７】
もちろん、図４における酸化窒化珪素の構成と、図５におけるフッ素を含有する酸化窒化珪素の構成を組み合わせて用いても良い。例えば、酸化窒化珪素については上部から下部に向かうにつれて厚さが減少する構成とし、フッ素を含有する酸化窒化珪素については上部から下部に向かうにつれて厚さが増大する構成とすることができる（図６（Ａ）参照）。このように、上部に保護領域として機能する絶縁体を厚く形成し、下部に誘電率を低減させることができる絶縁体を厚く形成することで、上方からの水の侵入による不具合を十分に防止し、且つ、誘電率を効果的に低減することができる。
【００４８】
また、極薄い窒化珪素を最上部に設ける構成としても良い。具体的には、５ｎｍ以下程度の厚さの窒化珪素６００を設ける（図６（Ｂ）参照）。このように、窒化珪素を設ける場合であっても、厚さを十分に小さくした場合には、エッチングによる不具合の発生を抑えることができる。また、窒化珪素は非常に薄く形成した場合であっても水の侵入を防ぐ効果が高い。このため最上部に極薄い窒化珪素を設けることにより、耐水性をより一層向上させることができる。ただし、この場合には、最上部が窒化珪素、上から２番目の領域が酸化窒化珪素、上から３番目の領域がフッ素を含有する酸化窒化珪素、上から４番目の領域が酸化窒化珪素、上から５番目の領域がフッ素を含有する酸化窒化珪素、というように、最上部のみが変則的に窒化珪素により形成された絶縁層となる。なお、薄い窒化珪素を設ける場合についても、図４、図５、図６（Ａ）等の構成と適宜組み合わせることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、酸化窒化珪素、及びフッ素を含有する酸化窒化珪素を用いる場合について説明したが、開示発明がこれに限定して解釈されるものではない。窒化酸化珪素、及びフッ素を含有する窒化酸化珪素を用いても良いし、その他の窒素を含有する絶縁体、並びに、窒素及びフッ素を含有する絶縁体を用いても良い。
【００５０】
本実施の形態に示した絶縁層は、窒素を含有する絶縁体からなる領域を複数有することにより、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を効果的に防ぐことができる。これにより、絶縁層としての膜厚の変動を十分に抑えることができ、また、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。また、窒素及びフッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。また、エッチングレートが近い材料を用いた構造としているため、エッチングによる不具合が生じにくく、絶縁破壊耐圧の低下等を防止することができる。
【００５１】
また、ドライエッチングを適用して加工した場合でもテーパー形状を形成しやすく、絶縁層の表面を覆って形成する膜の被覆を良好に行うことができる。なお、ドライエッチングを用いてテーパー形状を良好に形成することができるのは、チャンバー内におけるフッ素の濃度が徐々に増加することにより、上部の絶縁体におけるフッ素濃度が大きくなっているためと考えられる。この意味において、上部の絶縁体は、下部の絶縁体と比較してより多くのフッ素を含有しているということができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態における構成を用いることにより、良好な絶縁層を形成することができる。これにより、高性能且つ高信頼性の半導体装置を提供することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、開示発明の絶縁層を用いた半導体装置の一例について、図７乃至１１を参照して説明する。
【００５４】
ここでは、いわゆるＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレーター）基板を用いた半導体装置について説明する。ＳＯＩ基板は、絶縁表面に薄い単結晶半導体層を設けた構造を有している。これを用いることにより、高性能な半導体装置を実現することができる。本実施の形態においては、ガラス材料等を用いたベース基板上に、接合層として機能する絶縁層を介して、単結晶半導体層を設けた構成のＳＯＩ基板を用いることとする。なお、本実施の形態において用いるＳＯＩ基板は、イオンを導入した領域において単結晶半導体基板を分離させ、ベース基板上に単結晶半導体層を形成したものである。
【００５５】
なお、本実施の形態においては、ＳＯＩ基板を用いた半導体装置について説明しているが、開示発明の半導体装置がＳＯＩ基板を用いた半導体装置に限定して解釈されるものではない。単結晶半導体基板を用いた半導体装置や、ガラス基板等に非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体等を設けた構成の半導体装置に対しても同様に開示発明に係る構成を適用することができる。
【００５６】
はじめに、本実施の形態において用いる半導体基板（ＳＯＩ基板）の製造方法について、図７及び８を用いて説明する。ここでは、図７を用いて、単結晶半導体基板側に接合層として機能する絶縁層を設ける場合について説明し、図８を用いて、ベース基板（以下、絶縁表面を有する基板ともいう）側に接合層として機能する絶縁層を設ける場合について説明する。
【００５７】
はじめに、単結晶半導体基板７００を用意する。そして、単結晶半導体基板７００の主表面から所定の深さにイオンを導入し、脆化層７０２及び単結晶半導体層７０４を形成する（図７（Ａ）参照）。脆化層７０２の形成方法としては、半導体層への不純物元素の添加に用いられる方法（以下、イオンドーピング法という）や、イオン化したガスを質量分離して選択的に半導体層に注入する方法（以下、イオン注入法という）等が挙げられる。イオンの照射は、形成される単結晶半導体層７０４の厚さを考慮して行えば良い。該単結晶半導体層７０４の厚さは５ｎｍ乃至５００ｎｍ程度とすればよく、１０ｎｍ乃至２００ｎｍの厚さとするとより好ましい。イオンを照射する際の加速電圧は上記の厚さを考慮して決定することができる。
【００５８】
単結晶半導体基板７００は、単結晶半導体からなる基板であれば特に限られないが、本実施の形態においては一例として、単結晶シリコン基板を用いることとする。その他、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、インジウムリンなどの半導体による基板を適用することもできる。
【００５９】
照射するイオンとしては、フッ素に代表されるハロゲンや、水素、ヘリウム等のイオンが挙げられる。ハロゲンのイオンとしてフッ素イオンを照射する場合には、原料ガスとしてＢＦ３を用いれば良い。たとえば、単結晶半導体基板７００として単結晶シリコン基板を用いて、該単結晶シリコン基板にフッ素イオンのようなハロゲンイオンを照射した場合には、脆化層７０２には微小な空洞が形成される。これは、照射されたハロゲンイオンがシリコン結晶格子内のシリコン原子を追い出すためと考えられている。このようにして形成された微小な空洞の体積を変化させることにより、単結晶シリコン基板を分離させることができる。具体的には、低温の熱処理によって微小な空洞の体積変化を誘起する。なお、フッ素イオンを照射した後に、水素イオンを照射して空洞内に水素を含ませるようにしても良い。
【００６０】
また、同一の原子から成り、質量数の異なる複数のイオンを照射してもよい。例えば、水素イオンを照射する場合には、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋イオンを含ませると共に、Ｈ３＋イオンの割合を高めておくと良い。Ｈ３＋イオンの割合を高めることで照射効率を高めることができるため、照射時間を短縮することができる。脆化層７０２に含まれる水素は、熱処理による急激な反応により、単結晶半導体基板７００から単結晶半導体層７０４を分離させるものと考えられる。
【００６１】
例えば、原料として水素ガスを用いたイオンドーピング法により、加速電圧が４０ｋＶの条件で、２．２×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２のイオンを照射することができる。加速電圧は２０ｋＶ乃至１００ｋＶ程度とすればよく、この場合には、１．８×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２乃至２．６×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度のイオンが照射される。
【００６２】
なお、単結晶半導体層７０４の表面にプラズマ処理を行ってもよい。具体的には、水素雰囲気下、酸素雰囲気下、又は酸素と水素の混合雰囲気下にてプラズマ処理を行う。水素雰囲気下にてプラズマ処理を行うことにより、表面をエッチングし、汚染物を除去することができる。また、単結晶半導体層７０４の表面の一部を除去し、内部の密な領域を表出させることができる。また、水素により単結晶半導体層中のダングリングボンドを終端することができる。また、酸素雰囲気下にてプラズマ処理を行うことにより、表面に密な酸化膜を形成することができる。すなわち、これらの雰囲気下においてプラズマ処理を行うことにより、単結晶半導体層７０４と、後に、単結晶半導体層７０４上に形成される絶縁層との界面を清浄に保ち、欠陥を低減することができる。なお、上記の雰囲気に希ガス元素を加えても、同様の効果を得ることができる。
【００６３】
なお、界面の欠陥を低減する方法としては、熱酸化法による酸化膜の形成という方法も考えられる。しかしながら、熱酸化に必要な高温条件は本実施の形態において示す作製方法には適さない。すなわち、本実施の形態において示す作製方法は加熱処理により単結晶半導体層を分離させるものであるが、該加熱の温度条件は４００℃以上６００℃以下程度と比較的低温である。一方、熱酸化に必要な温度条件は８００℃以上であり、本実施の形態においてこのような高温プロセスを採用した場合には、単結晶半導体層７０４の分離が進行してしまうのである。以上のような理由から、本実施の形態における界面の欠陥低減方法としてはプラズマ処理が好適であることが分かる。
【００６４】
なお、上記のプラズマ処理としては、高周波（マイクロ波等）を用いて高密度（好ましくは１×１０１１ｃｍ−３以上１×１０１３ｃｍ−３以下）且つ低電子温度（０．２ｅＶ以上２．０ｅＶ以下（より好ましくは０．５ｅＶ以上１．５ｅＶ以下））の条件下で行うプラズマ処理（以下「高密度プラズマ処理」という）が好ましい。低電子温度が特徴である高密度プラズマ処理は、活性種の運動エネルギーが低いため、通常のプラズマ処理に比べてプラズマによるダメージが少ない。このため、通常のプラズマ処理に比べて、一層良質な界面を形成することができる。なお、高密度プラズマ処理においては、水素と希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等）の混合雰囲気、又は酸素と水素と希ガスの混合雰囲気とすることが好ましい。
【００６５】
なお、本実施の形態においては、プラズマ処理として、水素又は酸素を少なくとも有する雰囲気にて行うものを挙げたが、開示発明はこれに限定して解釈されない。例えば、酸化窒素、アンモニア、窒素等を含む雰囲気下、又はこれらと水素、酸素、希ガス等の混合雰囲気下にて行っても良い。
【００６６】
次に、単結晶半導体層７０４上に、接合層として機能する絶縁層７０６を形成する（図７（Ｂ）参照）。絶縁層７０６としては、酸化シリコン膜を、有機シランガスを用いて化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成すると良い。その他に、シランガスを用いて化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜を適用することもできる。化学気相成長法を用いる場合には、脆化層７０２から脱ガスが起こらない温度条件で成膜する必要がある。なお、単結晶半導体基板７００から単結晶半導体層７０４を分離させるための熱処理には、成膜温度よりも高い温度が適用される。
【００６７】
なお、有機シランガスとしては、珪酸エチル（ＴＥＯＳ）、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン、トリスジメチルアミノシラン等を用いることができる。
【００６８】
また、絶縁層７０６としては、モノシランと二酸化窒素を原料ガスとして用いて、ＬＰＣＶＤ法により酸化窒化シリコン膜を形成してもよい。これにより、３００℃以上４００℃以下の低温条件においても、良質な絶縁層７０６を形成することができる。例えば、モノシランの流量が４０ｓｃｃｍ、二酸化窒素の流量が４００ｓｃｃｍ、圧力が２６６．６Ｐａ、温度が３５０℃の条件において良好な絶縁層を形成することが可能である。
【００６９】
上記絶縁層７０６は、５ｎｍ乃至５００ｎｍ程度の厚さで設けられる。前述の厚さとすることにより、絶縁層７０６の成長表面の平滑性を確保することが可能である。また、接合する基板との歪みを緩和することができる。なお、後の絶縁表面を有する基板にも同様の絶縁層を設けておくことができる。このように、接合を形成する面の一方、又は双方を、有機シランを原材料として成膜した酸化シリコン膜とすることで、接合を非常に強固なものとすることができる。
【００７０】
なお、単結晶半導体層７０４と絶縁層７０６の間に窒素含有絶縁層を設ける構成としてもよい。窒素含有絶縁層は窒化シリコン、窒化酸化シリコン又は酸化窒化シリコン等を用いて形成することができる。なお、窒素含有絶縁層は単層構造でも良いし積層構造でも良い。例えば、単結晶半導体層７０４側から酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜を積層して窒素含有絶縁層とすることができる。窒素含有絶縁層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属のような可動イオンや水分等の不純物が単結晶半導体層７０４に侵入することを防ぐために設けられる。なお、不純物の侵入を防ぐことができるのであれば、窒素含有絶縁層以外の絶縁層を設けても良い。また、窒素含有絶縁層を設ける場合には、絶縁層７０６と窒素含有絶縁層を合わせて絶縁層と呼ぶこともできる。
【００７１】
次に、絶縁表面を有する基板７１０（ベース基板）と、絶縁層７０６とを密接させる（図７（Ｃ）参照）。絶縁表面を有する基板７１０と絶縁層７０６とを密接させて圧力をかけることで、強固な接合を形成することが可能である。なお、絶縁層７０６を介して絶縁表面を有する基板７１０と単結晶半導体基板７００を貼り合わせた後には、加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理を行うことで接合強度をさらに向上させることができる。
【００７２】
良好な接合を形成するために、接合が形成される表面を活性化しておいても良い。例えば、接合を形成する面に原子ビーム又はイオンビームを照射する。原子ビーム又はイオンビームを利用する場合には、アルゴン等の不活性ガス原子ビームや不活性ガスイオンビームを用いることができる。その他に、プラズマ処理又はラジカル処理を行っても良い。このような表面処理により、２００℃乃至４００℃程度の低温で異種材料間の接合を形成することができる。
【００７３】
なお、絶縁表面を有する基板７１０としては、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような電子工業用に使われる各種ガラス基板、石英基板、セラミック基板、サファイヤ基板等を用いることができる。好ましくはガラス基板を用いるのがよく、例えば第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）といわれる大面積のマザーガラス基板を用いることもできる。大面積のマザーガラス基板を、絶縁表面を有する基板７１０として用いることで、半導体基板の大面積化が実現できる。なお、絶縁表面を有する基板７１０は上記の基板に限定されるものではない。例えば、耐熱温度が許せば樹脂材料からなる基板を用いることも可能である。本実施の形態の作製方法においては、高温プロセスが不要であるため、耐熱温度が低い基板を用いることが可能となっている。
【００７４】
また、絶縁表面を有する基板７１０上にバリア層として機能する絶縁層を設ける構成としても良い。該絶縁層を設けることにより、単結晶半導体層７０４へのアルカリ金属やアルカリ土類金属のような不純物の侵入を防ぐことができる。もちろん、絶縁表面を有する基板７１０から単結晶半導体層７０４への不純物の侵入が問題とならない場合には、バリア層として機能する絶縁層を設ける必要はない。
【００７５】
上記の絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン等から選択された一又は複数の材料を用いて形成することができる。絶縁層は単層構造でも良いし積層構造でも良い。一例としては、絶縁表面を有する基板７１０側から、窒化シリコンと酸化シリコンとを順に積層した構成の絶縁層を用いることができる。なお、不純物の侵入を防ぐことができるのであれば、上記材料を用いて形成することに限られない。
【００７６】
次に、加熱処理を行い、脆化層７０２において単結晶半導体層７０４を単結晶半導体基板７００から分離する（図７（Ｄ）参照）。例えば、４００℃乃至６００℃の熱処理を行うことにより、脆化層７０２に形成された微小な空洞内の圧力が上昇し、体積膨張を誘起して分離させることができる。絶縁層７０６は絶縁表面を有する基板７１０と接合しているので、絶縁表面を有する基板７１０上には単結晶半導体基板７００と同じ結晶性の単結晶半導体層７０４が残存することとなる。
【００７７】
なお、上記の加熱処理前に、１５０℃以上３５０℃以下程度の温度範囲にて加熱処理を施すことにより、接合界面を強化することができる。これにより、異なる熱膨張係数を有する材料を接合させた場合であっても、接合界面からの分離を抑制することができる。例えば、２００℃、２時間の加熱処理を適用すればよい。
【００７８】
絶縁表面を有する基板７１０としてガラス基板を用いる場合には、ガラス基板の歪み点近傍、具体的には歪み点±５０℃で加熱を行えば良い。より具体的には、例えば、５８０℃以上６８０℃以下程度で行えばよい。なお、ガラス基板は加熱によって収縮するという性質を有する。このため、あらかじめガラス基板を歪み点近傍、具体的には歪み点±５０℃程度（又はそれ以上）で加熱処理した後に冷却しておくと、その後の加熱処理における収縮を抑制することができる。これにより、熱膨張率の異なる単結晶半導体層を接合したガラス基板に加熱処理を行う場合であっても、ガラス基板からの単結晶半導体層の剥離を防ぐことができる。また、ガラス基板及び単結晶半導体層の反りなどの変形を防止することもできる。
【００７９】
なお、ガラス基板を用いる場合には、加熱終了時の急速な冷却を避けることが好ましい。具体的には２℃／分以下、好ましくは１℃／分以上２℃／分以下の速度で、歪み点以下の温度まで冷却するとよい。降温速度を小さくすることにより、ガラス基板が縮む際に生じる局所的な応力を緩和することができる。該加熱処理は大気圧下で行っても良いし、減圧下で行っても良い。雰囲気についても、窒素雰囲気や、酸素雰囲気など、適宜設定することができる。なお、該加熱処理は、加熱後に収縮する性質を有する基板を用いる場合であればガラス基板に限らず適用することができる。具体的には、２００℃、２時間の加熱処理の後、６００℃、２時間の加熱処理を行えばよい。
【００８０】
なお、接合の工程に係る加熱処理と、分離の工程に係る加熱処理とを同時に行うこともできる。この場合、１度の加熱処理で二つの工程を行うことができるため、低コストに半導体基板を作製することができる。
【００８１】
上記の工程によって得られた単結晶半導体層７０４については、その表面を平坦化するため、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）を行うことが好ましい。表面を平坦化する方法としては、その他にも、エッチング処理や、エッチバック処理、レーザー光の照射等が挙げられる。このような方法を用いて単結晶半導体層７０４の平坦性を向上することにより、後に形成する半導体素子のばらつきを抑えることができる。なお、所望の特性が得られるようであれば、ＣＭＰ、エッチング処理、エッチバック処理、レーザー光の照射等は省略してもかまわない。また、再度の加熱を行うことにより、単結晶半導体層７０４の特性を向上させても良い。なお、加熱処理時の温度は、絶縁表面を有する基板７１０の耐熱温度を目安とすることができる。絶縁表面を有する基板７１０としてガラス基板を用いる場合には、ガラス基板の歪み点を目安とすればよい。具体的には、歪み点±５０℃（例えば、５８０℃以上６８０℃以下）程度の温度にて加熱処理を行えばよい。
【００８２】
レーザー光の照射には、例えば、連続発振のレーザー（ＣＷレーザー）や、パルス発振レーザー（１０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下程度の発振周波数であることが好ましい）を用いることができる。具体的には、連続発振のレーザーとして、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ３レーザー、ＧｄＶＯ４レーザー、Ｙ２Ｏ３レーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、ヘリウムカドミウムレーザー等を用いることができる。また、パルス発振レーザーとして、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマ（ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ）レーザー、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ３レーザー、ＧｄＶＯ４レーザー、Ｙ２Ｏ３レーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザー等を用いることができる。
【００８３】
特に、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の低酸素濃度雰囲気下でレーザー光を照射して、少なくとも単結晶半導体層の上部を溶融させることにより、単結晶半導体層の表面を効果的に平坦化することができる。もちろん、レーザー光の照射、ＣＭＰ、エッチング処理、エッチバック処理等を組み合わせて用いることもできる。
【００８４】
次に、絶縁表面を有する基板７１０側に接合層として機能する絶縁層７０６を設ける場合について、図８を用いて説明する。なお、脆化層７０２の作製工程については図７に示す場合と同様であるため、詳細については省略する。プラズマ処理を行う場合にも、上記を参照すればよい。
【００８５】
脆化層７０２を形成した後に（図８（Ａ）参照）、絶縁表面を有する基板７１０上に形成された、接合層として機能する絶縁層７０６と、単結晶半導体層７０４とを密着させ、接合させる（図８（Ｂ）参照）。なお、絶縁表面を有する基板７１０上にバリア層として機能する絶縁層を形成した後に、絶縁層７０６を形成する構成としても良い。バリア層として機能する絶縁層を設けることにより、単結晶半導体層７０４へのアルカリ金属やアルカリ土類金属のような不純物の侵入を防ぐことができる。もちろん、絶縁表面を有する基板７１０から単結晶半導体層７０４への不純物の侵入が問題とならない場合には、バリア層として機能する絶縁層を設ける必要はない。
【００８６】
上記のバリア層として機能する絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン等から選択された一又は複数の材料を用いて形成することができる。絶縁層は単層構造でも良いし積層構造でも良い。一例としては、絶縁表面を有する基板７１０側から、窒化シリコンと酸化シリコンとを順に積層した構成の絶縁層を用いることができる。なお、不純物の侵入を防ぐことができるのであれば、上記材料を用いて形成することに限られない。
【００８７】
その後、単結晶半導体基板７００を分離させる（図８（Ｃ）参照）。単結晶半導体基板７００を分離させる際の熱処理は、図７（Ｄ）の場合と同様にして行うことができるため、詳細については省略する。このようにして、図８（Ｃ）に示す半導体基板を得ることができる。
【００８８】
図８（Ｃ）に示す半導体基板に対しても、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）や、エッチング処理、エッチバック処理、レーザー光の照射等を行うことが好ましい。なお、所望の特性が得られるようであれば、ＣＭＰ、エッチング処理、エッチバック処理、レーザー光の照射等は省略してもかまわない。
【００８９】
また、再度の加熱を行うことにより、単結晶半導体層７０４の特性を向上させても良い。加熱処理時の温度等については、上記を参照できるため、ここでは省略する。
【００９０】
なお、単結晶半導体層７０４の表面にプラズマ処理を行ってもよい。これにより、極めて高品質な半導体基板を提供することが可能となる。
【００９１】
次に、上記の半導体基板を用いて半導体装置を製造する方法の一例について、図９乃至１１を参照して説明する。なお、ここでは、ｎチャネル型トランジスタとｐチャネル型トランジスタとを用いた半導体装置の一例として、相補型半導体装置（いわゆるＣＭＯＳ）を例に挙げて説明する。
【００９２】
まず、半導体基板を用意する（図９（Ａ）参照）。ここでは、絶縁表面を有する基板９００の上に接合層として機能する絶縁層９０２、単結晶半導体層９０４を順に設けた構成（図７（Ｄ）と同様の構成）を用いて説明するが、開示発明はこれに限られるものではない。
【００９３】
次に、単結晶半導体層９０４及び絶縁層９０２を所望の形状にパターニングして、島状の単結晶半導体層を形成する。なお、絶縁層９０２が残存するように、選択的にパターニングしても良い。絶縁層９０２をより多く残存させることにより、絶縁表面を有する基板９００からの不純物の侵入をより低減することができる。
【００９４】
なお、パターニングの際のエッチング加工としては、プラズマエッチング（ドライエッチング）、ウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、などのフッ素系又は塩素系のガスを用い、ＨｅやＡｒなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成することなくエッチングを行うことができる。
【００９５】
単結晶半導体層９０４及び絶縁層９０２をパターニングした後には、しきい値電圧を制御するために、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物を添加しても良い。例えば、ｐ型不純物として、硼素を５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で添加することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態においては示さないが、絶縁表面を有する基板９００上に、バリア層として機能する絶縁層を設ける構成としても良い。バリア層として機能する絶縁層としては、例えば、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層構造を適用することができる。バリア層として機能する絶縁層を設けることで、絶縁表面を有する基板９００からの可動イオンによる、単結晶半導体層９０４の汚染を防止できる。なお、窒化シリコンに代えて、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムを適用しても良い。
【００９７】
次に、島状の単結晶半導体層を覆うゲート絶縁層９０６を形成する（図９（Ｂ）参照）。なお、ここでは便宜上、パターニングによって形成された島状の単結晶半導体層をそれぞれ単結晶半導体層９０８、単結晶半導体層９１０と呼ぶことにする。
【００９８】
ゲート絶縁層９０６はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法などを用い、厚さを１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下として珪素を含む絶縁膜で形成する。具体的には、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンに代表される珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の材料で形成すればよい。なお、ゲート絶縁層９０６は単層構造であっても良いし、積層構造としても良い。さらに、単結晶半導体層とゲート絶縁層との間に、膜厚１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以上５ｎｍ以下の薄い酸化シリコン膜を形成してもよい。なお、低い温度でリーク電流の少ないゲート絶縁膜を形成するために、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませても良い。
【００９９】
次に、ゲート絶縁層９０６上にゲート電極層として用いる導電膜を形成する。導電膜の膜厚は、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度とすれば良い。また、導電膜は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の手法により形成することができる。導電膜は、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム等から選ばれた元素、又は前記の元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料等を用いて形成すればよい。また、導電膜として、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄＣｕ合金などを用いてもよい。なお、本実施の形態においては単層構造を用いて説明しているが、開示発明はこれに限定されない。２層以上の積層構造としても良い。
【０１００】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト材料からなるマスクを形成し、該マスクを用いて導電膜を所望の形状に加工する。これにより、ゲート電極層９１２及びゲート電極層９１４が形成される（図９（Ｃ）参照）。なお、ゲート電極層９１２及びゲート電極層９１４を形成した後に、前述のマスクは除去する。
【０１０１】
導電膜の加工の際には、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、所望のテーパー形状となるようにエッチングを行うことができる。また、マスクの形状によって、テーパーの角度等を制御することもできる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ４、ＳＦ６もしくはＮＦ３などを代表とするフッ素系ガス、又はＯ２を適宜用いることができる。
【０１０２】
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、単結晶半導体層９１０を覆うように、レジスト材料からなるマスク９１６を形成する。そして、ゲート電極層９１２及びマスク９１６をマスクとして用いて、ｎ型を付与する不純物元素を添加する（図９（Ｄ）参照）。これにより、ｎ型不純物領域９１８、ｎ型不純物領域９２０、及びチャネル形成領域９２２が形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン（ＰＨ３）を用いてドーピングを行う。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素であるリン（Ｐ）が、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては示さないが、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域を設ける構成としても良い。ゲート電極層と重なるＬＤＤ領域を設けることで、ホットキャリアによるオン電流の低下を防止することができる。また、ゲート電極層と重ならないＬＤＤ領域を設けることで、オフ電流を低減することができる。
【０１０４】
次に、マスク９１６を除去し、単結晶半導体層９０８を覆うマスク９２４を形成する。そして、ゲート電極層９１４及びマスク９２４をマスクとして用いて、ｐ型を付与する不純物元素を添加する（図１０（Ａ）参照）。これにより、ｐ型不純物領域９２６、ｐ型不純物領域９２８、及びチャネル形成領域９３０が形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いてドーピングを行う。ここでは、ｐ型を付与する不純物元素である硼素（Ｂ）が１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。なお、上記と同様に、いわゆるＬＤＤ領域を設ける構成としても良い。ｐ型を付与する不純物元素を添加した後に、マスク９２４は除去する。
【０１０５】
次いで、ゲート絶縁層９０６、ゲート電極層９１２、ゲート電極層９１４を覆う絶縁層９３２を形成する（図１０（Ｂ）参照）。絶縁層９３２は、実施の形態１において示した材料、作製方法により形成することができる。なお、本実施の形態において、絶縁層９３２は７つの領域を有する構造としているが、開示発明がこれに限られるものではない。また、実施の形態１に示すように、各領域の厚さを適宜変更しても良い。絶縁層９３２の厚さとしては、１００ｎｍ以上３μｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態においては、絶縁層９３２の膜厚を１μｍとした。
【０１０６】
絶縁層９３２を形成する前、又は、形成した後に、別の絶縁層を形成しても良い。該絶縁層は、酸化シリコンや窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料を用いて形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂をいう。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、アリール基）が用いられる。有機基は、フルオロ基を含んでいてもよい。また、ポリイミド、アクリルポリマー、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン系材料、ポリシラザン等の有機絶縁性材料を用いることもできる。
【０１０７】
次に、レジスト材料からなるマスクを用いて、ゲート絶縁層９０６、絶縁層９３２にコンタクトホール（開口部）を形成する。その後、開口部を覆うように導電膜を形成し、該導電膜をエッチングする。これにより、ソース電極層又はドレイン電極層９３４、ソース電極層又はドレイン電極層９３６、ソース電極層又はドレイン電極層９３８を形成する（図１０（Ｃ）参照）。ソース電極層又はドレイン電極層には、アルミニウム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ネオジム、クロム、ニッケル、白金、金、銀、銅、マグネシウム、スカンジウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、ニオブ、シリコン、リン、硼素、ヒ素、ガリウム、インジウム、錫などから選択された一つ又は複数の元素、または、前記元素を成分として含有する化合物や合金材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛、アルミニウムネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）、マグネシウム銀（Ｍｇ−Ａｇ）など）、もしくは、これらの化合物を組み合わせた物質等が用いられる。その他にも、シリサイド（例えば、アルミシリコン、モリブデンシリコン、ニッケルシリサイド）や、窒素を含有する化合物（例えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン）、リン（Ｐ）等の不純物元素をドーピングしたシリコン（Ｓｉ）等を用いることもできる。
【０１０８】
以上の工程で、ｎチャネル型トランジスタ９４０とｐチャネル型トランジスタ９４２とがソース電極層又はドレイン電極層９３６によって接続された構成の相補型半導体装置（いわゆるＣＭＯＳ）を作製することができる。
【０１０９】
図１１に、上記の工程により作製した相補型半導体装置の平面図と断面図の関係を示す。図１１（Ａ）は相補型半導体装置の平面図であり、図１１（Ｂ）は相補型半導体装置の断面図である。ここで、図１１（Ａ）のＡ−Ｂにおける断面が、図１１（Ｂ）に対応している。図１１（Ｃ）は相補型半導体装置の回路図である。図１１において、ｎチャネル型トランジスタ１１００とｐチャネル型トランジスタ１１０２のゲート電極１１０４（ゲート配線ともいう）は共通している。
【０１１０】
本実施の形態の半導体装置は、実施の形態１において示した構造の絶縁層、つまり、窒素を含有する絶縁体からなる領域と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体からなる領域を複数有する絶縁層を有している。これにより、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を効果的に防ぐことができ、絶縁層９３２の膜厚の変動を抑えることができる。また、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。つまり、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、フッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層９３２を実現することができる。つまり、寄生容量を低減した高性能な半導体装置を提供することができる。また、エッチングレートが近い材料を用いた構造としているため、エッチングによる不具合が生じにくく、絶縁破壊耐圧の低下等を防止することができる。
【０１１１】
本実施の形態は、実施の形態１と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１１２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、開示発明に係る絶縁層を用いた半導体装置の一例として、液晶表示装置の製造方法の一例について図１２乃至１５を参照して説明する。
【０１１３】
はじめに、実施の形態１に示した方法等を用いて、絶縁表面を有する基板上に単結晶半導体層を形成する（図１２（Ａ）参照）。ここでは、絶縁表面を有する基板１２００の上にバリア層として機能する絶縁層１２０２、接合層として機能する絶縁層１２０４、単結晶半導体層１２０６を順に設けた構成を用いて説明するが、開示発明はこれに限られるものではない。次に、単結晶半導体層１２０６及び絶縁層１２０４を所望の形状にパターニングして、島状の単結晶半導体層を形成する。
【０１１４】
なお、パターニングの際のエッチング加工としては、プラズマエッチング（ドライエッチング）、ウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、などのフッ素系又は塩素系のガスを用い、ＨｅやＡｒなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成することなくエッチングを行うことができる。
【０１１５】
単結晶半導体層１２０６及び絶縁層１２０４をパターニングした後には、しきい値電圧を制御するために、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物を添加すると良い。例えば、ｐ型不純物として、硼素を５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で添加することができる。
【０１１６】
絶縁表面を有する基板１２００上には、絶縁層１２０２として窒化シリコン膜と酸化シリコン膜が積層構造で形成されている。絶縁層１２０２を設けることで、単結晶半導体層１２０６の可動イオンによる汚染を防止できる。なお、窒化シリコンに代えて、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムを適用しても良い。
【０１１７】
次に、島状の単結晶半導体層を覆うゲート絶縁層１２０８を形成する（図１２（Ｂ）参照）。なお、ここでは便宜上、パターニングによって形成された島状の単結晶半導体層をそれぞれ単結晶半導体層１２１０、単結晶半導体層１２１２、単結晶半導体層１２１４と呼ぶことにする。ゲート絶縁層１２０８はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法などを用い、厚さを１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下として珪素を含む絶縁膜で形成する。具体的には、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンに代表される珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の材料で形成すればよい。なお、ゲート絶縁層１２０８は単層構造であっても良いし、積層構造としても良い。さらに、単結晶半導体層とゲート絶縁層との間に、膜厚１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以上５ｎｍ以下の薄い酸化シリコン膜を形成してもよい。なお、低い温度でリーク電流の少ないゲート絶縁膜を形成するために、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませても良い。
【０１１８】
次に、ゲート絶縁層１２０８上にゲート電極層として用いる第１の導電膜と第２の導電膜とを積層して形成する。第１の導電膜の膜厚は２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度、第２の導電膜の膜厚は１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度とすれば良い。また、第１の導電膜及び第２の導電膜は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の手法により形成することができる。第１の導電膜及び第２の導電膜は、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム等から選ばれた元素、又は前記の元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料等を用いて形成すればよい。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄＣｕ合金などを用いてもよい。なお、本実施の形態においては２層構造を用いて説明しているが、開示発明はこれに限定されない。３層以上の積層構造としても良いし、単層構造であっても良い。
【０１１９】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト材料からなるマスク１２１６ａ、マスク１２１６ｂ、マスク１２１６ｃ、マスク１２１６ｄ、及びマスク１２１６ｅを形成する。そして、前記のマスクを用いて第１の導電膜及び第２の導電膜を所望の形状に加工し、第１のゲート電極層１２１８ａ、第１のゲート電極層１２１８ｂ、第１のゲート電極層１２１８ｃ、第１のゲート電極層１２１８ｄ、第１の導電層１２１８ｅ、導電層１２２０ａ、導電層１２２０ｂ、導電層１２２０ｃ、導電層１２２０ｄ、及び導電層１２２０ｅを形成する（図１２（Ｃ）参照）。
【０１２０】
ここで、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、所望のテーパー形状となるようにエッチングを行うことができる。また、マスクの形状によって、テーパーの角度等を制御することもできる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ４、ＳＦ６もしくはＮＦ３などを代表とするフッ素系ガス、又はＯ２を適宜用いることができる。本実施の形態では、ＣＦ４、Ｃｌ２、Ｏ２からなるエッチング用ガスを用いて第２の導電膜のエッチングを行い、連続してＣＦ４、Ｃｌ２からなるエッチング用ガスを用いて第１の導電膜をエッチングする。
【０１２１】
次に、マスク１２１６ａ、マスク１２１６ｂ、マスク１２１６ｃ、マスク１２１６ｄ、及びマスク１２１６ｅを用いて、導電層１２２０ａ、導電層１２２０ｂ、導電層１２２０ｃ、導電層１２２０ｄ、及び導電層１２２０ｅを所望の形状に加工する。このとき、上記導電層を形成する第２の導電膜と、第１のゲート電極層及び第１の導電層を形成する第１の導電膜との選択比が高いエッチング条件でエッチングする。このエッチングによって、第２のゲート電極層１２２２ａ、第２のゲート電極層１２２２ｂ、第２のゲート電極層１２２２ｃ、第２のゲート電極層１２２２ｄ、及び第２の導電層１２２２ｅを形成する（図１２（Ｄ）参照）。本実施の形態では、上記第２のゲート電極層及び第２の導電層もテーパー形状を有しているが、そのテーパー角は、第１のゲート電極層１２１８ａ、第１のゲート電極層１２１８ｂ、第１のゲート電極層１２１８ｃ、第１のゲート電極層１２１８ｄ、及び第１の導電層１２１８ｅの有するテーパー角より大きい。なお、テーパー角とは対象物の底面と側面とが作る角度を言うものとする。よって、テーパー角が９０度の場合、導電層は底面に対して垂直な側面を有することになる。テーパー角を９０度未満とすることにより、積層される膜の被覆性が向上するため、欠陥を低減することが可能となる。なお、本実施の形態では、第２のゲート電極層及び第２の導電層を形成するためのエッチング用ガスとしてＣｌ２、ＳＦ６、Ｏ２を用いる。
【０１２２】
以上の工程によって、周辺駆動回路領域１２８０に、ゲート電極層１２２４ａ、ゲート電極層１２２４ｂ、画素領域１２８２に、ゲート電極層１２２４ｃ、ゲート電極層１２２４ｄ、及び導電層１２２４ｅを形成することができる。なお、マスク１２１６ａ、マスク１２１６ｂ、マスク１２１６ｃ、マスク１２１６ｄ、及びマスク１２１６ｅは、上記工程の後に除去する。
【０１２３】
次に、ゲート電極層１２２４ａ、ゲート電極層１２２４ｂ、ゲート電極層１２２４ｃ、ゲート電極層１２２４ｄをマスクとして、ｎ型を付与する不純物元素を添加し、第１のｎ型不純物領域１２２６ａ、第１のｎ型不純物領域１２２６ｂ、第１のｎ型不純物領域１２２８ａ、第１のｎ型不純物領域１２２８ｂ、第１のｎ型不純物領域１２３０ａ、第１のｎ型不純物領域１２３０ｂ、第１のｎ型不純物領域１２３０ｃを形成する（図１３（Ａ）参照）。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン（ＰＨ３）を用いてドーピングを行う。ここでは、第１のｎ型不純物領域に、ｎ型を付与する不純物元素であるリン（Ｐ）が１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。
【０１２４】
次に、単結晶半導体層１２１０、単結晶半導体層１２１４の一部を覆うマスク１２３２ａ、マスク１２３２ｂ、マスク１２３２ｃを形成する。そして、マスク１２３２ａ、マスク１２３２ｂ、マスク１２３２ｃ、及び第２のゲート電極層１２２２ｂをマスクとしてｎ型を付与する不純物元素を添加する。これにより、第２のｎ型不純物領域１２３４ａ、第２のｎ型不純物領域１２３４ｂ、第３のｎ型不純物領域１２３６ａ、第３のｎ型不純物領域１２３６ｂ、第２のｎ型不純物領域１２４０ａ、第２のｎ型不純物領域１２４０ｂ、第２のｎ型不純物領域１２４０ｃ、第３のｎ型不純物領域１２４２ａ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｂ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｃ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｄが形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン（ＰＨ３）を用いてドーピングを行う。ここでは、第２のｎ型不純物領域にｎ型を付与する不純物元素であるリン（Ｐ）が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。第３のｎ型不純物領域１２３６ａ、第３のｎ型不純物領域１２３６ｂには、第３のｎ型不純物領域１２４２ａ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｂ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｃ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｄと同程度、もしくは少し高めの濃度でｎ型を付与する不純物元素が添加される。また、チャネル形成領域１２３８、チャネル形成領域１２４４ａ及びチャネル形成領域１２４４ｂが形成される（図１３（Ｂ）参照）。
【０１２５】
第２のｎ型不純物領域は高濃度不純物領域であり、ソース又はドレインとして機能する。一方、第３のｎ型不純物領域は低濃度不純物領域であり、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域となる。第３のｎ型不純物領域１２３６ａ、第３のｎ型不純物領域１２３６ｂは、第１のゲート電極層１２１８ｂと重なる領域に形成されている。これにより、ソース又はドレイン近傍の電界を緩和して、ホットキャリアによるオン電流の劣化を防止することができる。一方、第３のｎ型不純物領域１２４２ａ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｂ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｃ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｄはゲート電極層１２２４ｃ、ゲート電極層１２２４ｄと重なっておらず、オフ電流を低減する効果がある。
【０１２６】
次に、マスク１２３２ａ、マスク１２３２ｂ、マスク１２３２ｃを除去し、単結晶半導体層１２１２、単結晶半導体層１２１４を覆うマスク１２４６ａ、マスク１２４６ｂを形成する。そして、マスク１２４６ａ、マスク１２４６ｂ、ゲート電極層１２２４ａをマスクとしてｐ型を付与する不純物元素を添加する。これにより、第１のｐ型不純物領域１２４８ａ、第１のｐ型不純物領域１２４８ｂ、第２のｐ型不純物領域１２５０ａ、第２のｐ型不純物領域１２５０ｂが形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いてドーピングを行う。ここでは、第１のｐ型不純物領域、及び第２のｐ型不純物領域にｐ型を付与する不純物元素である硼素（Ｂ）が１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。また、チャネル形成領域１２５２が形成される（図１３（Ｃ）参照）。
【０１２７】
第１のｐ型不純物領域は高濃度不純物領域であり、ソース又はドレインとして機能する。一方、第２のｐ型不純物領域は低濃度不純物領域であり、いわゆるＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域となる。
【０１２８】
その後、マスク１２４６ａ、マスク１２４６ｂを除去する。マスクを除去した後に、ゲート電極層の側面を覆うように絶縁膜を形成してもよい。該絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法を用いて形成することができる。また、不純物元素を活性化するために、加熱処理、強光の照射、レーザー光の照射等を行ってもよい。
【０１２９】
次いで、ゲート電極層、及びゲート絶縁層を覆う第１の層間絶縁層を形成する。本実施の形態では、実施の形態１において示した材料、作製方法等を用いて、第１の層間絶縁層として機能する絶縁層１２５４を形成する（図１４（Ａ）参照）。なお、本実施の形態において、絶縁層１２５４は７の領域を有する構造としているが、開示発明はこれに限られるものではない。また、実施の形態１に示すように、各領域の厚さを適宜変更しても良い。絶縁層１２５４の厚さとしては、１００ｎｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態においては、絶縁層１２５４の膜厚を１μｍとした。
【０１３０】
次いで、レジスト材料からなるマスクを用いて絶縁層１２５４、ゲート絶縁層１２０８に単結晶半導体層及びゲート電極層に達するコンタクトホール（開口部）を形成する。なお、図１４に示す断面においては、ゲート電極層に達するコンタクトホールは図示していない。コンタクトホールの形成に係るエッチングは、用いる材料の選択比によって、一回で行っても複数回行っても良い。
【０１３１】
その後、開口部を覆うように導電膜を形成し、該導電膜をエッチングする。これにより、各ソース領域又はドレイン領域の一部とそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層１２５８ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１２５８ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１２６０ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１２６０ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１２６２ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１２６２ｂを形成する。ソース電極層又はドレイン電極層には、アルミニウム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ネオジム、クロム、ニッケル、白金、金、銀、銅、マグネシウム、スカンジウム、コバルト、亜鉛、ニオブ、シリコン、リン、硼素、ヒ素、ガリウム、インジウム、錫などから選択された一つ又は複数の元素、または、前記元素を成分として含有する化合物や合金材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛、アルミニウムネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）、マグネシウム銀（Ｍｇ−Ａｇ）など）、もしくは、これらの化合物を組み合わせた物質等が用いられる。その他にも、シリサイド（例えば、アルミシリコン、モリブデンシリコン、ニッケルシリサイド）や、窒素を含有する化合物（例えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン）、リン（Ｐ）等の不純物元素をドーピングしたシリコン（Ｓｉ）等を用いることもできる。
【０１３２】
以上の工程で周辺駆動回路領域１２８０にｐチャネル型薄膜トランジスタ１２６４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１２６６を、画素領域１２８２にｎチャネル型薄膜トランジスタ１２６８、容量配線１２７０が形成される（図１２（Ｂ）参照）。
【０１３３】
次に、第２の層間絶縁層として絶縁層１２７２を形成する。絶縁層１２７２は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ膜、ポリシラザン、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン等の有機絶縁性材料を用いることもできる。なお、本実施の形態においては、第１の層間絶縁層として窒素を含有する絶縁体と窒素及びフッ素を含有する絶縁体の積層構造を用いているが、第２の層間絶縁層として開示発明に係る積層構造の絶縁層を用いても良い。
【０１３４】
次に、画素領域１２８２の絶縁層１２７２にコンタクトホールを形成し、画素電極層１２７４を形成する（図１２（Ｃ）参照）。画素電極層１２７４は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに酸化シリコンを混合した導電性材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、又はタングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、チタン、白金、アルミニウム、銅、銀等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を用いて形成することができる。
【０１３５】
また、画素電極層１２７４としては導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いることもできる。導電性組成物は、薄膜におけるシート抵抗が１００００Ω／ｓｑ．以下であることが好ましい。また、光透過性を有する画素電極層として薄膜を形成する場合には、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１３６】
上記の導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、又は、これらの共重合体等が挙げられる。
【０１３７】
共役系導電性高分子の具体例としては、ポリピロール、ポリ（３−メチルピロール）、ポリ（３−ブチルピロール）、ポリ（３−オクチルピロール）、ポリ（３−デシルピロール）、ポリ（３，４−ジメチルピロール）、ポリ（３，４−ジブチルピロール）、ポリ（３−ヒドロキシピロール）、ポリ（３−メチル−４−ヒドロキシピロール）、ポリ（３−メトキシピロール）、ポリ（３−エトキシピロール）、ポリ（３−オクトキシピロール）、ポリ（３−カルボキシルピロール）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルピロール）、ポリＮ−メチルピロール、ポリチオフェン、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ（３−ブチルチオフェン）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（３−デシルチオフェン）、ポリ（３−ドデシルチオフェン）、ポリ（３−メトキシチオフェン）、ポリ（３−エトキシチオフェン）、ポリ（３−オクトキシチオフェン）、ポリ（３−カルボキシルチオフェン）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリアニリン、ポリ（２−メチルアニリン）、ポリ（２−オクチルアニリン）、ポリ（２−イソブチルアニリン）、ポリ（３−イソブチルアニリン）、ポリ（２−アニリンスルホン酸）、ポリ（３−アニリンスルホン酸）等が挙げられる。
【０１３８】
上記の導電性高分子を、単独で用いても良いし、膜の特性を調整するために有機樹脂を添加して使用しても良い。
【０１３９】
なお、有機樹脂は、導電性高分子と相溶または混合分散可能であれば熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、光硬化性樹脂であってもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド１２、ポリアミド１１等のポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリウレア系樹脂、メラミン樹脂、フェノール系樹脂、ポリエーテル、アクリル系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
【０１４０】
さらに、導電性組成物にアクセプタ性のドーパントやドナー性のドーパントをドーピングすることで、共役導電性高分子の共役電子の酸化還元電位を変化させ、電気伝導度を調節してもよい。
【０１４１】
上述の如き導電性組成物を水または有機溶剤（アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤など）に溶解させて、塗布法、コーティング法、液滴吐出法（インクジェット法ともいう）、印刷法等を用いることにより画素電極層１２７４となる薄膜を形成することができる。
【０１４２】
次に、画素電極層１２７４及び絶縁層１２７２を覆うように、配向膜と呼ばれる絶縁層１５０２を形成する（図１５（Ｂ）参照）。絶縁層１５０２は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いて形成することができる。なお、図１５は、半導体装置の平面図及び断面図を示しており、図１５（Ａ）は半導体装置の平面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＣ−Ｄにおける断面図である。半導体装置には、外部端子接続領域１２７６、封止領域１２７８、周辺駆動回路領域１２８０、画素領域１２８２が設けられる。
【０１４３】
絶縁層１５０２を形成した後、ラビング処理を行う。配向膜として機能する絶縁層１５０６についても、絶縁層１５０２と同様にして形成することができる。
【０１４４】
その後、対向基板１５００と、絶縁性表面を有する基板１２００とを、シール材１５１４及びスペーサ１５１６を介して貼り合わせ、その空隙に液晶層１５０４を設ける。なお、対向基板１５００には、配向膜として機能する絶縁層１５０６、対向電極として機能する導電層１５０８、カラーフィルターとして機能する着色層１５１０、偏光子１５１２（偏光板ともいう）等が設けられている。なお、絶縁性表面を有する基板１２００にも偏光子１５１８（偏光板）を設けるが、開示発明はこれに限られない。例えば、反射型の液晶表示装置においては、偏光子は、一方に設ければ良い。
【０１４５】
続いて、画素領域と電気的に接続されている端子電極層１５２０に、異方性導電体層１５２２を介して、ＦＰＣ１５２４を接続する。ＦＰＣ１５２４は、外部からの信号を伝達する役目を担う。上記の工程により、液晶表示装置を作製することができる。
【０１４６】
本実施の形態の液晶表示装置は、実施の形態１において示した構造の絶縁層、つまり、窒素を含有する絶縁体からなる領域と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体からなる領域を複数有する絶縁層を有している。これにより、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を効果的に防ぐことができ、膜厚の変動を抑えることができる。また、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。つまり、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、フッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。つまり、寄生容量を低減した高性能な液晶表示装置を提供することができる。また、エッチングレートが近い材料を用いた構造としているため、エッチングによる不具合が生じにくく、絶縁破壊耐圧の低下等を防止することができる。
【０１４７】
なお、本実施の形態においては液晶表示装置を作製する方法について説明したが、開示発明はこれに限られるものではない。また、第１の層間絶縁層として窒素を含有する絶縁体と窒素及びフッ素を含有する絶縁体の積層構造を用いる場合について示したが、開示発明はこれに限定されない。第２の層間絶縁層として開示発明に係る積層構造の絶縁層を用いても良いし、ゲート絶縁層その他の絶縁層として用いても良い。本実施の形態は、実施の形態１又は２と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１４８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、開示発明に係る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３等を参照することができるため、詳細については省略する。
【０１４９】
なお、発光素子を有する半導体装置には、下面放射、上面放射、両面放射のいずれかの方式が用いられる。本実施の形態では、下面放射方式を用いた半導体装置について、図１６を用いて説明するが、開示発明はこれに限られるものではない。
【０１５０】
図１６の半導体装置は、下方（図中の矢印の方向）に光を放射する。ここで、図１６（Ａ）は半導体装置の平面図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＥ−Ｆにおける断面図である。図１６において半導体装置は、外部端子接続領域１６３０、封止領域１６３２、駆動回路領域１６３４、画素領域１６３６を有している。
【０１５１】
図１６に示す半導体装置は、基板１６００、絶縁膜１６０２、薄膜トランジスタ１６５０、薄膜トランジスタ１６５２、薄膜トランジスタ１６５４、薄膜トランジスタ１６５６、発光素子１６６０、絶縁層１６６８、充填材１６７０、シール材１６７２、配線層１６７４、端子電極層１６７６、異方性導電層１６７８、ＦＰＣ１６８０、封止基板１６９０などによって構成されている。なお、発光素子１６６０は、第１の電極層１６６２と発光層１６６４と第２の電極層１６６６とを含む。
【０１５２】
第１の電極層１６６２としては、発光層１６６４より放射する光を透過できるように、光透過性を有する導電性材料を用いる。一方、第２の電極層１６６６としては、発光層１６６４より放射する光を反射することができる導電性材料を用いる。
【０１５３】
第１の電極層１６６２としては、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物等を用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）等を用いても良い。
【０１５４】
また、第１の電極層１６６２としては、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いることもできる。なお、詳細については実施の形態３を参照することができるため、ここでは省略する。
【０１５５】
第２の電極層１６６６としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、銅、タンタル、モリブデン、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。可視光の領域で反射性が高い物質を用いることがよく、本実施の形態では、アルミニウム膜を用いることとする。
【０１５６】
なお、上面放射、両面放射の各方式を用いる場合には、適宜電極層の設計を変更してやれば良い。具体的には、上面放射の場合には、反射性を有する材料を用いて第１の電極層１６６２を形成し、光透過性を有する材料を用いて第２の電極層１６６６を形成する。両面放射の場合には、光透過性を有する材料を用いて第１の電極層１６６２及び第２の電極層１６６６を形成すれば良い。なお、下面放射、上面放射においては、光透過性を有する材料を用いて一方の電極層を形成し、光透過性を有する材料と光反射性を有する材料の積層構造により、他方の電極層を形成する構成としても良い。電極層に用いることができる材料は下面放射の場合と同様であるため、ここでは省略する。
【０１５７】
なお、一般に、光透過性を有さないと考えられる金属のような材料であっても、膜厚を小さく（５ｎｍ以上３０ｎｍ以下程度）することにより、光を透過させることができる。これにより、上述の光反射性材料を用いて、光を透過する電極層を作製することも可能である。
【０１５８】
また、封止基板１６９０にカラーフィルター（着色層）を形成する構成としてもよい。カラーフィルター（着色層）は、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができる。また、色変換層を用いる構成であっても良い。
【０１５９】
本実施の形態のエレクトロルミネッセンス表示装置は、実施の形態１において示した構造の絶縁層、つまり、窒素を含有する絶縁体からなる領域と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体からなる領域を複数有する絶縁層を有している。これにより、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を効果的に防ぐことができ、膜厚の変動を抑えることができる。また、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。つまり、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、フッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。つまり、寄生容量を低減した高性能なエレクトロルミネッセンス表示装置を提供することができる。また、エッチングレートが近い材料を用いた構造としているため、エッチングによる不具合が生じにくく、絶縁破壊耐圧の低下等を防止することができる。
【０１６０】
なお、本実施の形態ではエレクトロルミネッセンス表示装置を用いて説明したが、開示発明はこれに限られるものではない。本実施の形態は、実施の形態１乃至３と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１６１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、開示発明に係る半導体装置の別の例について、図１７及び１８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、開示発明に係る半導体装置はこれらに限られるものではない。
【０１６２】
図１７に、開示発明に係るマイクロプロセッサの構成の一例を示す。図１７のマイクロプロセッサ１７００は、開示発明の半導体基板を用いて製造されるものである。該マイクロプロセッサ１７００は、演算回路１７０１（Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ（ＡＬＵ））、演算回路制御部１７０２（ＡＬＵ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、命令解析部１７０３（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｃｏｄｅｒ）、割り込み制御部１７０４（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、タイミング制御部１７０５（Ｔｉｍｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、レジスタ１７０６（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、レジスタ制御部１７０７（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、バスインターフェース１７０８（Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ）、ＲＯＭ１７０９（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、読み出し専用メモリ）、及びＲＯＭインターフェース１７１０（ＲＯＭ Ｉ／Ｆ）を有している。
【０１６３】
バスインターフェース１７０８を介してマイクロプロセッサ１７００に入力された命令は、命令解析部１７０３に入力され、デコードされた後、演算回路制御部１７０２、割り込み制御部１７０４、レジスタ制御部１７０７、タイミング制御部１７０５に入力される。演算回路制御部１７０２、割り込み制御部１７０４、レジスタ制御部１７０７、タイミング制御部１７０５は、デコードされた命令に基づき各種制御を行う。具体的には、演算回路制御部１７０２は、演算回路１７０１の動作を制御するための信号を生成する。また、割り込み制御部１７０４は、マイクロプロセッサ１７００のプログラム実行中に、外部の入出力装置や周辺回路からの割り込み要求を、その優先度等から判断して処理する。レジスタ制御部１７０７は、レジスタ１７０６のアドレスを生成し、マイクロプロセッサ１７００の状態に応じてレジスタ１７０６の読み出しや書き込みを行う。タイミング制御部１７０５は、演算回路１７０１、演算回路制御部１７０２、命令解析部１７０３、割り込み制御部１７０４、レジスタ制御部１７０７の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイミング制御部１７０５は、基準クロック信号ＣＬＫ１を元に、内部クロック信号ＣＬＫ２を生成する内部クロック生成部を備えており、クロック信号ＣＬＫ２を上記各種回路に供給する。なお、図１７に示すマイクロプロセッサ１７００の構成は、あくまで一例であり、その用途によって適宜構成を変更することができる。
【０１６４】
本実施の形態におけるマイクロプロセッサは、窒素を含有する絶縁体からなる領域と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体からなる領域を複数有する絶縁層を有している。これにより、絶縁層の膜厚の変動を抑え、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。つまり、信頼性の高いマイクロプロセッサを提供することができる。また、フッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。つまり、寄生容量を低減した高性能なマイクロプロセッサを提供することができる。
【０１６５】
以上のように、開示発明を用いることにより、信頼性を向上しつつ、高性能化したマイクロプロセッサを提供することが可能である。
【０１６６】
次に、非接触でデータの送受信を行うことのできる演算機能を備えた半導体装置の一例について図１８を参照して説明する。図１８は無線通信により外部装置と信号の送受信を行って動作する無線タグの一例である。なお、開示発明の無線タグは内部に中央処理装置（ＣＰＵ）を有しており、いわば小型のコンピュータである。無線タグ１８００は、アナログ回路部１８０１とデジタル回路部１８０２を有している。アナログ回路部１８０１として、共振容量を有する共振回路１８０３、整流回路１８０４、定電圧回路１８０５、リセット回路１８０６、発振回路１８０７、復調回路１８０８、変調回路１８０９を有している。デジタル回路部１８０２は、ＲＦインターフェース１８１０、制御レジスタ１８１１、クロックコントローラ１８１２、ＣＰＵインターフェース１８１３、ＣＰＵ１８１４、ＲＡＭ１８１５、ＲＯＭ１８１６を有している。
【０１６７】
このような構成の無線タグ１８００の動作は以下の通りである。アンテナ１８１７が外部から信号を受けると、共振回路１８０３は該信号を元に誘導起電力を発生する。整流回路１８０４を経た誘導起電力により、容量部１８１８が充電される。この容量部１８１８はセラミックコンデンサーや電気二重層コンデンサーなどのキャパシタで形成されていることが好ましい。容量部１８１８は無線タグ１８００と一体にて形成されていても良いし、別の部品として無線タグ１８００を構成する絶縁表面を有する基板に取り付けられていても良い。
【０１６８】
リセット回路１８０６は、デジタル回路部１８０２をリセットし初期化する信号を生成する。例えば、電源電圧の上昇のタイミングから遅れて立ち上がる信号をリセット信号として生成する。発振回路１８０７は、定電圧回路１８０５により生成される制御信号に応じて、クロック信号の周波数とデューティー比を変更する。ローパスフィルタで形成される復調回路１８０８は、例えば振幅変調（ＡＳＫ）方式の受信信号の振幅の変動を二値化する。変調回路１８０９は、振幅変調（ＡＳＫ）方式の送信信号の振幅を変動させて送信する。変調回路１８０９は、共振回路１８０３の共振点を変化させることにより通信信号の振幅を変化させている。クロックコントローラ１８１２は、電源電圧又はＣＰＵ１８１４における消費電流に応じてクロック信号の周波数とデューティー比を変更するための制御信号を生成している。電源電圧の監視は電源管理回路１８１９が行っている。
【０１６９】
アンテナ１８１７から無線タグ１８００に入力された信号は復調回路１８０８で復調された後、ＲＦインターフェース１８１０で制御コマンドやデータなどに分けられる。制御コマンドは制御レジスタ１８１１に格納される。制御コマンドには、ＲＯＭ１８１６に記憶されているデータの読み出し命令、ＲＡＭ１８１５へのデータの書き込み命令、ＣＰＵ１８１４への演算命令などが含まれている。ＣＰＵ１８１４は、ＣＰＵインターフェース１８１３を介してＲＯＭ１８１６、ＲＡＭ１８１５、制御レジスタ１８１１にアクセスする。ＣＰＵインターフェース１８１３は、ＣＰＵ１８１４が要求するアドレスより、ＲＯＭ１８１６、ＲＡＭ１８１５、制御レジスタ１８１１のいずれかに対するアクセス信号を生成する機能を有している。
【０１７０】
ＣＰＵ１８１４の演算方式は、ＲＯＭ１８１６にＯＳ（オペレーティングシステム）を記憶させておき、起動とともにプログラムを読み出し実行する方式を採用することができる。また、演算回路を構成して、演算処理をハードウェア的に処理する方式を採用することもできる。ハードウェアとソフトウェアを併用する方式では、専用の演算回路で一部の処理を行い、残りの演算を、プログラムを用いてＣＰＵ１８１４が実行する方式を適用することができる。
【０１７１】
本実施の形態における無線タグは、窒素を含有する絶縁体からなる領域と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体からなる領域を複数有する絶縁層を有している。これにより、絶縁層の膜厚の変動を抑え、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。つまり、信頼性の高い無線タグを提供することができる。また、フッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。つまり、寄生容量を低減した高性能な無線タグを提供することができる。
【０１７２】
以上のように、開示発明を用いることにより、信頼性を向上しつつ、高性能化した無線タグを提供することが可能である。
【０１７３】
なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至４と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１７４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、開示発明に係る半導体装置、特に表示装置を用いた電子機器について、図１９を参照して説明する。
【０１７５】
開示発明に係る半導体装置を用いて作製される電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。
【０１７６】
図１９（Ａ）はテレビ受像器又はパーソナルコンピュータのモニタである。筺体１９０１、支持台１９０２、表示部１９０３、スピーカー部１９０４、ビデオ入力端子１９０５等を含む。表示部１９０３には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能なテレビ受像器又はパーソナルコンピュータのモニタを提供することができる。
【０１７７】
図１９（Ｂ）はデジタルカメラである。本体１９１１の正面部分には受像部１９１３が設けられており、本体１９１１の上面部分にはシャッターボタン１９１６が設けられている。また、本体１９１１の背面部分には、表示部１９１２、操作キー１９１４、及び外部接続ポート１９１５が設けられている。表示部１９１２には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能なデジタルカメラを提供することができる。
【０１７８】
図１９（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータである。本体１９２１には、キーボード１９２４、外部接続ポート１９２５、ポインティングデバイス１９２６が設けられている。また、本体１９２１には、表示部１９２３を有する筐体１９２２が取り付けられている。表示部１９２３には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能なノート型パーソナルコンピュータを提供することができる。
【０１７９】
図１９（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体１９３１、表示部１９３２、スイッチ１９３３、操作キー１９３４、赤外線ポート１９３５等を含む。表示部１９３２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部１９３２には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能なモバイルコンピュータを提供することができる。
【０１８０】
図１９（Ｅ）は画像再生装置である。本体１９４１には、表示部１９４４、記録媒体読み込み部１９４５及び操作キー１９４６が設けられている。また、本体１９４１には、スピーカー部１９４７及び表示部１９４３それぞれを有する筐体１９４２が取り付けられている。表示部１９４３及び表示部１９４４それぞれには、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能な画像再生装置を提供することができる。
【０１８１】
図１９（Ｆ）は電子書籍である。本体１９５１には操作キー１９５３が設けられている。また、本体１９５１には複数の表示部１９５２が取り付けられている。表示部１９５２には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能な電子書籍を提供することができる。
【０１８２】
図１９（Ｇ）はビデオカメラであり、本体１９６１には外部接続ポート１９６４、リモコン受信部１９６５、受像部１９６６、バッテリー１９６７、音声入力部１９６８、操作キー１９６９が設けられている、また、本体１９６１には、表示部１９６２を有する筐体１９６３が取り付けられている。表示部１９６２には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能なビデオカメラを提供することができる。
【０１８３】
図１９（Ｈ）は携帯電話であり、本体１９７１、筐体１９７２、表示部１９７３、音声入力部１９７４、音声出力部１９７５、操作キー１９７６、外部接続ポート１９７７、アンテナ１９７８等を含む。表示部１９７３には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能な携帯電話を提供することができる。
【０１８４】
以上の様に、開示発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至５と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１８５】
（実施の形態７）
本実施の形態では、開示発明に係る半導体装置、特に無線タグの使用例について、図２０を参照して説明する。
【０１８６】
開示発明により無線タグとして機能する半導体装置を形成することができる。無線タグの用途は多岐にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等、図２０（Ａ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図２０（Ｃ）参照）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等、図２０（Ｂ）参照）、乗物類（自転車等、図２０（Ｄ）参照）、身の回り品（鞄や眼鏡等）、食品類、植物類、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札（図２０（Ｅ）、（Ｆ）参照）等の物品に設けて使用することができる。なお、図２０において、無線タグは２０００で示すものである。
【０１８７】
なお、電子機器とは、例えば、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ）、携帯電話の他、実施の形態５にて示した物品等を指す。また、上記半導体装置を、動物類、人体等に用いることができる。
【０１８８】
無線タグは、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして、物品に固定される。例えば、本であれば紙に埋め込み、有機樹脂からなる包装用容器等であれば当該有機樹脂に埋め込むとよい。紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に無線タグを設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に無線タグを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。開示発明により作製することが可能な無線タグは、高い性能と高い信頼性を併せ持っており、さまざまな物品に対して適用することができる。
【０１８９】
開示発明により形成することが可能な無線タグを、物の管理や流通のシステムに応用することで、システムの高機能化を図ることができる。例えば、荷札に設けられる無線タグに記録された情報を、ベルトコンベアの脇に設けられたリーダライタで読み取ることで、流通過程及び配達先等の情報が読み出され、商品の検品や荷物の分配を容易に行うことができる。
【０１９０】
以上の様に、開示発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる物品に対して用いることが可能である。なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至６と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１９１】
本実施例では、開示発明の絶縁層の特性について、図２１及び２２を参照して説明する。なお、本実施例においては、９つの領域を有する絶縁層について調査した結果を示すが、開示発明は該構造に限定して解釈されるものではない。
【０１９２】
はじめに、本実施例において用いた９つの領域を有する絶縁層について説明する。本実施例においては、ＣＶＤ法を用いて、原料ガスとしてモノシランと亜酸化窒素を用いた「酸化窒化珪素膜」を形成し、モノシランと亜酸化窒素と三フッ化窒素を用いた「フッ素を含有する酸化窒化珪素膜」を形成した。具体的な成膜のフローを図２１に示す。
【０１９３】
はじめに、原料ガスの流量比を、モノシラン：亜酸化窒素＝１：２００とし、出力：６０Ｗ、周波数：１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用いて、基板上に酸化窒化珪素膜を形成した（Ｓ２１００参照）。この時の処理室の圧力は１３３Ｐａ、上部電極と下部電極との間隔は２０ｍｍ、基板温度は３００℃であった。
【０１９４】
次に、原料ガスの流量比を、モノシラン：亜酸化窒素：三フッ化窒素＝１：２００：２とし、出力：６０Ｗ、周波数：１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用いてフッ素を含有する酸化窒化珪素膜を形成した（Ｓ２１０２参照）。この時の処理室の圧力は１３３Ｐａ、上部電極と下部電極との間隔は２０ｍｍ、基板温度は３００℃であった。つまり、成膜条件としては、原料ガスとして三フッ化窒素を添加した点のみにおいて、酸化窒化珪素膜の形成条件と異なることが分かる。
【０１９５】
その後、８つの領域が形成されるまで、上記の工程を繰り返す（Ｓ２１０４参照）。
【０１９６】
第９の領域の作製条件についても、第１の領域等と同様である（Ｓ２１０６参照）。以上により、最上部及び最下部が酸化窒化珪素膜である絶縁層が形成される。
【０１９７】
上記の工程により作製した９つの領域を有する絶縁層の初期膜厚は１１２．９ｎｍ、初期屈折率は１．４７であった。吸湿による膜厚変化及び、屈折率変化を観察するため、当該絶縁層に対して加速試験を行った。具体的には、温度：１３０℃、湿度：８５％、時間：８時間、の条件で試験を行った。
【０１９８】
なお、酸化窒化珪素からなる絶縁層と、フッ素を含有する酸化窒化珪素からなる絶縁層を比較対象として用意した。それぞれ、初期膜厚が１０２．６ｎｍ、１１５．５ｎｍであり、初期屈折率が１．５０６、１．５０５であった。
【０１９９】
加速試験前後の各絶縁層のパラメータを図２２に示す。図２２から分かるように、加速試験後の膜厚の変化量は、フッ素含有酸化窒化珪素からなる絶縁層＞酸化窒化珪素からなる絶縁層＞９つの領域を有する絶縁層、の順であった。この傾向は初期膜厚を考慮しても変わりは無い。これにより、開示発明の絶縁層は吸湿が少なく、膜厚の変化が小さいことがわかる。なお、純粋な酸化窒化珪素からなる絶縁層と比較した場合にも開示発明の絶縁層は優位であるが、その原因の詳細については不明である。複数の領域を有する構造が何らの寄与をしているものと考えられる。
【０２００】
屈折率の変化量についても同様の傾向が読み取れる。なお、酸化窒化珪素からなる絶縁層とフッ素を含有する酸化窒化珪素からなる絶縁層の屈折率を比較した場合、屈折率は同等のように思われるが、膜厚を考慮した場合にはフッ素を含有する酸化窒化珪素からなる絶縁層の屈折率は、酸化窒化珪素からなる絶縁層の屈折率と比較して１割程度小さいことがわかる。なお、屈折率は誘電率の平方根に比例する。また、酸化窒化珪素からなる絶縁層とフッ素を含有する酸化窒化珪素からなる絶縁層は、加速試験後に屈折率が小さくなっているが、これは、吸湿に起因するものと考えられ、信頼性の面から好ましいとは言いがたい。
【０２０１】
以上のように、開示発明の絶縁層は酸化窒化珪素からなる絶縁層、フッ素を含有する酸化窒化珪素からなる絶縁層などと比較して好ましい特性を有している。このことは、複数の領域を有する構造を採用したことによる各領域の相乗的な効果に起因するものと考えられる。
【０２０２】
本実施例は、実施の形態１乃至７と適宜組み合わせて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０３】
【図１】絶縁層の作製工程を示す図である。
【図２】絶縁層の作製に用いることができる装置の一例を示す図である。
【図３】従来の絶縁層について示す図である。
【図４】絶縁層の構成の一例を示す図である。
【図５】絶縁層の構成の一例を示す図である。
【図６】絶縁層の構成の一例を示す図である。
【図７】半導体基板の作製工程を示す図である。
【図８】半導体基板の作製工程を示す図である。
【図９】半導体装置の作製方法の一例を示す図である。
【図１０】半導体装置の作製方法の一例を示す図である。
【図１１】半導体装置の平面図及び断面図である。
【図１２】半導体装置の作製工程の一例を示す図である。
【図１３】半導体装置の作製工程の一例を示す図である。
【図１４】半導体装置の作製工程の一例を示す図である。
【図１５】半導体装置の平面図及び断面図である。
【図１６】半導体装置の平面図及び断面図である。
【図１７】半導体装置の構成の一例を示す図である。
【図１８】半導体装置の構成の一例を示す図である。
【図１９】半導体装置を用いた電子機器を示す図である。
【図２０】半導体装置の使用例を示す図である。
【図２１】実施例における絶縁層の成膜フローを示す図である。
【図２２】加速試験前後における各絶縁層のパラメータを示す図である。
【符号の説明】
【０２０４】
１００ 被処理体
１０２ 絶縁体
１０４ 絶縁体
１０６ 絶縁層
２００ プラズマＣＶＤ装置
２０２ 下部電極
２０４ 上部電極
２０６ ガス導入部
２０８ 排気口
２１０ 処理室
２１２ 高周波電源
３００ 基板
３０２ 酸化窒化珪素
３０４ 窒化珪素
３０６ 絶縁層
３０８ レジストマスク
３１０ 構造
３１２ 間隙
４００ 酸化窒化珪素
４０２ 酸化窒化珪素
４０４ 酸化窒化珪素
５００ 酸化窒化珪素
５０２ 酸化窒化珪素
５０４ 酸化窒化珪素
６００ 窒化珪素
７００ 単結晶半導体基板
７０２ 脆化層
７０４ 単結晶半導体層
７０６ 絶縁層
７１０ 基板
９００ 基板
９０２ 絶縁層
９０４ 単結晶半導体層
９０６ ゲート絶縁層
９０８ 単結晶半導体層
９１０ 単結晶半導体層
９１２ ゲート電極層
９１４ ゲート電極層
９１６ マスク
９１８ ｎ型不純物領域
９２０ ｎ型不純物領域
９２２ チャネル形成領域
９２４ マスク
９２６ ｐ型不純物領域
９２８ ｐ型不純物領域
９３０ チャネル形成領域
９３２ 絶縁層
９３４ ドレイン電極層
９３６ ドレイン電極層
９３８ ドレイン電極層
９４０ ｎチャネル型トランジスタ
９４２ ｐチャネル型トランジスタ
１１００ ｎチャネル型トランジスタ
１１０２ ｐチャネル型トランジスタ
１１０４ ゲート電極
１２００ 基板
１２０２ 絶縁層
１２０４ 絶縁層
１２０６ 単結晶半導体層
１２０８ ゲート絶縁層
１２１０ 単結晶半導体層
１２１２ 単結晶半導体層
１２１４ 単結晶半導体層
１２１６ａ マスク
１２１６ｂ マスク
１２１６ｃ マスク
１２１６ｄ マスク
１２１６ｅ マスク
１２１８ａ ゲート電極層
１２１８ｂ ゲート電極層
１２１８ｃ ゲート電極層
１２１８ｄ ゲート電極層
１２１８ｅ 導電層
１２２０ａ 導電層
１２２０ｂ 導電層
１２２０ｃ 導電層
１２２０ｄ 導電層
１２２０ｅ 導電層
１２２２ａ ゲート電極層
１２２２ｂ ゲート電極層
１２２２ｃ ゲート電極層
１２２２ｄ ゲート電極層
１２２２ｅ 導電層
１２２４ａ ゲート電極層
１２２４ｂ ゲート電極層
１２２４ｃ ゲート電極層
１２２４ｄ ゲート電極層
１２２４ｅ 導電層
１２２６ａ ｎ型不純物領域
１２２６ｂ ｎ型不純物領域
１２２８ａ ｎ型不純物領域
１２２８ｂ ｎ型不純物領域
１２３０ａ ｎ型不純物領域
１２３０ｂ ｎ型不純物領域
１２３０ｃ ｎ型不純物領域
１２３２ａ マスク
１２３２ｂ マスク
１２３２ｃ マスク
１２３４ａ ｎ型不純物領域
１２３４ｂ ｎ型不純物領域
１２３６ａ ｎ型不純物領域
１２３６ｂ ｎ型不純物領域
１２３８ チャネル形成領域
１２４０ａ ｎ型不純物領域
１２４０ｂ ｎ型不純物領域
１２４０ｃ ｎ型不純物領域
１２４２ａ ｎ型不純物領域
１２４２ｂ ｎ型不純物領域
１２４２ｃ ｎ型不純物領域
１２４２ｄ ｎ型不純物領域
１２４４ａ チャネル形成領域
１２４４ｂ チャネル形成領域
１２４６ａ マスク
１２４６ｂ マスク
１２４８ａ ｐ型不純物領域
１２４８ｂ ｐ型不純物領域
１２５０ａ ｐ型不純物領域
１２５０ｂ ｐ型不純物領域
１２５２ チャネル形成領域
１２５４ 絶縁層
１２５８ａ ドレイン電極層
１２５８ｂ ドレイン電極層
１２６０ａ ドレイン電極層
１２６０ｂ ドレイン電極層
１２６２ａ ドレイン電極層
１２６２ｂ ドレイン電極層
１２６４ ｐチャネル型薄膜トランジスタ
１２６６ ｎチャネル型薄膜トランジスタ
１２６８ ｎチャネル型薄膜トランジスタ
１２７０ 容量配線
１２７２ 絶縁層
１２７４ 画素電極層
１２７６ 外部端子接続領域
１２７８ 封止領域
１２８０ 周辺駆動回路領域
１２８２ 画素領域
１５００ 対向基板
１５０２ 絶縁層
１５０４ 液晶層
１５０６ 絶縁層
１５０８ 導電層
１５１０ 着色層
１５１２ 偏光子
１５１４ シール材
１５１６ スペーサ
１５１８ 偏光子
１５２０ 端子電極層
１５２２ 異方性導電体層
１５２４ ＦＰＣ
１６００ 基板
１６０２ 絶縁膜
１６３０ 外部端子接続領域
１６３２ 封止領域
１６３４ 駆動回路領域
１６３６ 画素領域
１６５０ 薄膜トランジスタ
１６５２ 薄膜トランジスタ
１６５４ 薄膜トランジスタ
１６５６ 薄膜トランジスタ
１６６０ 発光素子
１６６２ 電極層
１６６４ 発光層
１６６６ 電極層
１６６８ 絶縁層
１６７０ 充填材
１６７２ シール材
１６７４ 配線層
１６７６ 端子電極層
１６７８ 異方性導電層
１６８０ ＦＰＣ
１６９０ 封止基板
１７００ マイクロプロセッサ
１７０１ 演算回路
１７０２ 演算回路制御部
１７０３ 命令解析部
１７０４ 制御部
１７０５ タイミング制御部
１７０６ レジスタ
１７０７ レジスタ制御部
１７０８ バスインターフェース
１７０９ ＲＯＭ
１７１０ ＲＯＭインターフェース
１８００ 無線タグ
１８０１ アナログ回路部
１８０２ デジタル回路部
１８０３ 共振回路
１８０４ 整流回路
１８０５ 定電圧回路
１８０６ リセット回路
１８０７ 発振回路
１８０８ 復調回路
１８０９ 変調回路
１８１０ ＲＦインターフェース
１８１１ 制御レジスタ
１８１２ クロックコントローラ
１８１３ ＣＰＵインターフェース
１８１４ ＣＰＵ
１８１５ ＲＡＭ
１８１６ ＲＯＭ
１８１７ アンテナ
１８１８ 容量部
１８１９ 電源管理回路
１９０１ 筺体
１９０２ 支持台
１９０３ 表示部
１９０４ スピーカー部
１９０５ ビデオ入力端子
１９１１ 本体
１９１２ 表示部
１９１３ 受像部
１９１４ 操作キー
１９１５ 外部接続ポート
１９１６ シャッターボタン
１９２１ 本体
１９２２ 筐体
１９２３ 表示部
１９２４ キーボード
１９２５ 外部接続ポート
１９２６ ポインティングデバイス
１９３１ 本体
１９３２ 表示部
１９３３ スイッチ
１９３４ 操作キー
１９３５ 赤外線ポート
１９４１ 本体
１９４２ 筐体
１９４３ 表示部
１９４４ 表示部
１９４５ 記録媒体読み込み部
１９４６ 操作キー
１９４７ スピーカー部
１９５１ 本体
１９５２ 表示部
１９５３ 操作キー
１９６１ 本体
１９６２ 表示部
１９６３ 筐体
１９６４ 外部接続ポート
１９６５ リモコン受信部
１９６６ 受像部
１９６７ バッテリー
１９６８ 音声入力部
１９６９ 操作キー
１９７１ 本体
１９７２ 筐体
１９７３ 表示部
１９７４ 音声入力部
１９７５ 音声出力部
１９７６ 操作キー
１９７７ 外部接続ポート
１９７８ アンテナ
Ｓ２１００ ステップ
Ｓ２１０２ ステップ
Ｓ２１０４ ステップ
Ｓ２１０６ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の作製方法、半導体装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表示装置等の半導体装置には様々な絶縁材料が用いられてきている。半導体装置において、絶縁材料は絶縁層の形態で用いられることが多いが、該絶縁層の役割は多岐にわたる。例えば、トランジスタのゲート絶縁層には、ゲート電極と半導体層との絶縁性を確保するという役割が求められる。また、層間絶縁層には、層と層との間の絶縁性を確保するという役割に加えて、表面の平坦性を保つという役割が求められることもある。また、パッシベーション膜として機能する絶縁層には、不純物の半導体層への侵入を防ぐ役割が求められる。
【０００３】
前述のように、絶縁層に求められる役割は様々であるから、絶縁層毎に必要とされる特性も大きく異なる。例えば、層間絶縁層として用いることを目的とする場合には、高い絶縁破壊耐圧特性に加えて、低い誘電率、及び、低い吸湿性が求められるといえる。ここで、低い誘電率が求められるのは、配線間の容量を低減して高速動作を可能とするためである。また、低い吸湿性が求められるのは、吸湿による絶縁層の膨張を防ぎ、表面の平坦性を確保して半導体装置の信頼性を保つためである。
【０００４】
このような絶縁層としては、珪素を含有する無機材料を用いることが多い。例えば、珪素を含有する無機材料である酸化珪素を用いて層間絶縁層を形成することができる。層間絶縁層には、上記の理由から、低誘電率特性が求められるが、この低誘電率特性を実現するための方法の一つとして、絶縁層中にフッ素を添加する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−２３６５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、絶縁層中にフッ素を添加することにより、誘電率を小さくすることが可能である。しかしながら、フッ素を添加することにより、フッ素を添加しない場合と比較して吸湿し易くなるという問題が生じてしまう。また、絶縁層中のフッ素と水とが反応することにより、絶縁層がポーラスになってしまい、絶縁破壊耐圧や機械的強度が低下するという問題も生じる。
【０００６】
上述の如き問題点に鑑み、高い絶縁破壊耐圧特性、低い誘電率及び低い吸湿性を備えた絶縁層を有する半導体装置を提供することを課題とする。また、該半導体装置を用いた高性能且つ信頼性の高い電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示される発明においては、酸化窒化珪素や窒化酸化珪素のような窒素を含有する絶縁体と、フッ素が添加された酸化窒化珪素やフッ素が添加された窒化酸化珪素のような窒素及びフッ素を含有する絶縁体とを交互に複数回堆積させて、窒素を含有する第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の領域を交互に複数有する絶縁層を形成する。窒素及びフッ素を含有する絶縁体を、窒素を含有する絶縁体により挟み込むことで、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を防ぐことができ、絶縁破壊耐圧を向上することができる。また、フッ素を含有させることにより、誘電率を低減することができる。
【０００８】
開示に係る半導体装置の作製方法の一は、基板上に半導体層を有する半導体装置の作製方法であって、窒素を含有する第１の絶縁体の堆積と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体の堆積を複数回繰り返すことにより、半導体層上に、窒素を含有する第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の領域を交互に有する絶縁層を形成することを特徴としている。ここで、複数回とは２回以上を意味する。すなわち、４以上の領域を有する構造の絶縁層を形成する。また、半導体層上とは、半導体層の上方に存在していればよく、半導体層上に接して設けられていることに限られない。もちろん、半導体層の下方に設けられた構成とすることも可能である。
【０００９】
上記において、第１の絶縁体の堆積は、窒素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、第２の絶縁体の堆積は、窒素を含有するガス及びフッ素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われるようにするとよい。
【００１０】
また、上記において、窒素を含有するガスに対して、フッ素を含有するガスの添加（及び不添加）を選択的に行うことにより、第１の絶縁体の堆積と、第２の絶縁体の堆積を同一装置内において連続的に行うことが好ましい。
【００１１】
開示に係る半導体装置の作製方法の他の一は、基板上に半導体層を有する半導体装置の作製方法であって、窒素を含有する第１の絶縁体の堆積と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体の堆積を複数回繰り返すことにより、半導体層上に、窒素を含有する第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の領域を交互に有する絶縁層を形成し、第１の絶縁体の堆積は、窒素及び珪素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、第２の絶縁体の堆積は、第１の絶縁体の堆積に用いられる原料ガスにフッ素を添加したガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、第１の絶縁体の堆積と、第２の絶縁体の堆積とは、同一装置内において連続的に行われることを特徴としている。
【００１２】
上記において、第１の絶縁体は、酸化窒化珪素又は窒化酸化珪素とし、第２の絶縁体は、フッ素を含有する酸化窒化珪素又はフッ素を含有する窒化酸化珪素とすることができる。
【００１３】
なお、上記において、絶縁層の最上面は第１の絶縁体により形成されることが好ましい。また、第１の絶縁体は、下部から上部に向かうにつれて厚くなるように形成するとよい。また、第２の絶縁体は、下部から上部に向かうにつれて薄くなるように形成するとよい。
【００１４】
また、第２の領域におけるフッ素の濃度を、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることが好ましい。上述の絶縁層は、ドライエッチングを用いて加工することもできる。
【００１５】
開示に係る半導体装置の一は、基板上の半導体層と、半導体層上の絶縁層を有し、絶縁層は、窒素を含有する第１の絶縁体からなる第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体からなる第２の領域を交互に複数有することを特徴としている。ここで、複数とは、第１の領域と第２の領域をそれぞれ２以上有すること（すなわち、４以上の領域を有すること）を意味する。
【００１６】
上記において、第１の絶縁体は、酸化窒化珪素又は窒化酸化珪素とし、第２の絶縁体は、フッ素を含有する酸化窒化珪素又はフッ素を含有する窒化酸化珪素とすることができる。
【００１７】
なお、上記において、絶縁層の最上面は第１の絶縁体からなることが好ましい。また、第１の絶縁体は、下層から上層に向かうにつれて厚くなるように形成するとよい。また、第２の絶縁体は、下層から上層に向かうにつれて薄くなるように形成するとよい。
【００１８】
ここで、絶縁層の深さ方向の元素濃度のプロファイルにおいて、フッ素の濃度は第２の領域においてピークを有し、窒素の濃度（又は珪素の濃度）は第２の領域においてピークを有しない。また、第１の領域における窒素の濃度（又は珪素の濃度）と、第２の領域における窒素の濃度（又は珪素の濃度）は等しい。ここで、等しいとは、完全に等しい状態に限定されず、実質的に等しい状態が含まれる。また、実質的とは、測定における誤差程度の濃度変化は許容することを意味する。
【００１９】
また、第２の領域におけるフッ素の濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることが好ましい。
【００２０】
上記の半導体装置を用いて、各種電子機器を提供することができる。
【００２１】
なお、本明細書において、半導体装置とは、液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス表示装置をはじめとする表示装置、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、ＲＦタグ、ＲＦチップ、無線プロセッサ、無線メモリ、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）タグ、ＩＣラベル、電子タグ、電子チップ等と呼ばれる無線タグ、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ））をはじめとするマイクロプロセッサ、集積回路、その他、半導体層を有する半導体装置全般を言うものとする。
【発明の効果】
【００２２】
開示される発明では、絶縁層中に窒素を含有する絶縁体を設けることにより、フッ素を含有する絶縁体の吸湿を防ぐことができる。これにより、絶縁層の膜厚の変動を防ぐことができ、また、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止できる。また、フッ素を含有することにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
開示に係る発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、開示に係る発明は以下の説明に限定されず、その趣旨及び範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、開示に係る発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いることとする。
【００２４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、開示発明に係る絶縁層について、図１乃至６を参照して説明する。
【００２５】
はじめに、被処理体１００の表面（被処理表面ともいう）に窒素を含有する絶縁体１０２を形成する（図１（Ａ）参照）。被処理体１００は特に限定されないが、例えば、半導体装置の作製に用いる基板とすることができる。該基板としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラスなどの無アルカリガラス基板、セラミック基板等を用いることができる。耐熱性が許せば、プラスチック基板等を用いてもよい。また、ステンレス合金などの金属基板や、単結晶半導体基板、石英基板等を用いることもできる。基板の大きさについては特に限定されず、３２０ｍｍ×４００ｍｍ、３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ、１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ、１１５０ｍｍ×１３００ｍｍ、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ、１９００ｍｍ×２２００ｍｍ、２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ、２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、２８５０ｍｍ×３０５０ｍｍ等の基板を適宜用いることができる。
【００２６】
もちろん、被処理体１００は基板に限定されず、絶縁層であっても良いし、半導体層であっても良いし、配線等を形成する導電体層であっても良い。すなわち、開示発明に係る絶縁層は、いかなる表面に形成しても良い。
【００２７】
窒素を含有する絶縁体１０２としては、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化窒化珪素や、窒化酸化珪素等を形成することができる。
【００２８】
ここで、酸化窒化物とは、その組成において、窒素よりも酸素の含有量が多いものを示し、例えば、酸化窒化珪素とは、酸素が５０原子％以上７０原子％以下、窒素が０．５原子％以上１５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が０．１原子％以上１０原子％以下の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化物とは、その組成において、酸素よりも窒素の含有量が多いものを示し、例えば、窒化酸化珪素とは、酸素が５原子％以上３０原子％以下、窒素が２０原子％以上５５原子％以下、珪素が２５原子％以上３５原子％以下、水素が１０原子％以上３０原子％以下の範囲で含まれるものをいう。但し、上記範囲は、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）や、水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合のものである。また、構成元素の含有比率の合計は、１００原子％を超えない。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、プラズマＣＶＤ法を用いて酸化窒化珪素を形成する場合を例に挙げて説明するが、開示発明はこれに限定して解釈されるものではない。
【００３０】
図２は、本実施の形態の絶縁層の作製に用いることができるプラズマＣＶＤ装置の一例である。図２に示すプラズマＣＶＤ装置２００は、下部電極２０２、上部電極２０４、ガス導入部２０６、排気口２０８を有する処理室２１０を備えている。下部電極２０２及び上部電極２０４は、平行に配置されている。下部電極２０２は接地電位となっており、上部電極２０４は接地電位から浮いた電位となっている。そして、高周波電源２１２からの高周波電力により、下部電極２０２及び上部電極２０４の間でプラズマを発生させる。なお、処理室２１０中において、被処理体は、下部電極２０２に保持されている。
【００３１】
本実施の形態においては、原料ガスとしてモノシランと亜酸化窒素を用いて酸化窒化珪素を形成した。より詳細には、原料ガスの流量比を、モノシラン：亜酸化窒素＝１：２００とし、出力：６０Ｗ、周波数：１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用いて酸化窒化珪素を形成した。処理室の圧力は１３３Ｐａ、上部電極と下部電極との間隔は２０ｍｍ、基板温度は３００℃であった。上記の条件により、吸湿性が低い酸化窒化珪素を形成することができた。なお、上記の条件は一例に過ぎず、開示発明は上記の条件に限定して解釈されるものではない。
【００３２】
次に、窒素を含有する絶縁体１０２の表面に窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４を形成する（図１（Ｂ）参照）。
【００３３】
窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４の形成方法としては、窒素を含有する絶縁体１０２と同様、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を挙げることができる。本実施の形態においては、プラズマＣＶＤ法を用いてフッ素を添加した酸化窒化珪素を形成することにするが、これに限られない。
【００３４】
なお、フッ素の含有を実効あるものとするためには、フッ素の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上（好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上）とすればよい。また、フッ素濃度（上限）は５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下（好ましくは１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下）程度とすればよい。ただし、上記の濃度範囲は、窒素を含有する絶縁体１０２中に微量のフッ素が含有されていることを排除するものではない。ここで、微量とは、窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４との比較において少ないことを意味し、その値は、窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４中のフッ素濃度を基準として判断される。つまり、窒素を含有する絶縁体１０２中のフッ素濃度が上記の範囲内に含まれる場合もあり得るということである。例えば、窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４中のフッ素濃度が５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であり、窒素を含有する絶縁体１０２中のフッ素濃度が５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である場合などは許容される。これは、開示発明の本質が、相対的なフッ素濃度の大小にあると考えられるためである。もちろん、窒素を含有する絶縁体１０２におけるフッ素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらには１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であれば極めて好ましい。特に、上部又は下部に形成される絶縁体１０２は、水の侵入を排除するという役割が大きくなるから、フッ素濃度は小さい方が好ましいといえる。
【００３５】
本実施の形態のように、プラズマＣＶＤ法を用いてフッ素を含有する酸化窒化珪素を形成する場合には、上記の窒素を含有する絶縁体１０２（本実施の形態においては酸化窒化珪素）を形成する場合と同様に行うことが可能である。具体的には、原料ガスとして、モノシランと亜酸化窒素と三フッ化窒素を用いればよい。つまり、酸化窒化珪素を作製する場合の原料ガスに、三フッ化窒素を添加することでフッ素を含有する酸化窒化珪素を作製することができる。なお、原料ガス以外の条件について特に変更する必要はないが、最適な条件が別に存在する場合には適宜変更しても構わない。本実施の形態においては、原料ガスの流量比を、モノシラン：亜酸化窒素：三フッ化窒素＝１：２００：２とし、それ以外の条件については、酸化窒化珪素を形成する場合と同じにした。もちろん、開示発明はこれに限定して解釈されるものではない。
【００３６】
上記のように、フッ素を含有するガスの添加の有無により、窒素を含有する絶縁体１０２と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４とを選択的に堆積させることができる。つまり、同一チャンバー内で上記の絶縁体を連続的に堆積させることができる。同一チャンバー内で連続的に堆積させることにより、窒素を含有する絶縁体１０２と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体１０４とを効率的に作製することができる。また、大気に晒すことなく上記の絶縁体を堆積することができるため、絶縁体中の不純物低減という観点からも好ましい。特に、フッ素を含有する絶縁体１０４は、大気中の水と容易に反応してしまうため、同一チャンバー内で連続的に堆積させることが好ましい。ここで、同一チャンバー内で連続的に絶縁体を堆積した場合には、異なる材料からなる絶縁体どうしを隔てる界面が存在しない。このように絶縁体どうしを隔てる界面が存在しない場合に、各領域を「膜」、「層」といった文言で表現することは適当でない。そこで、本明細書においては「部」、「領域」といった文言を用いて表現する。なお、大気中の不純物等の影響が無視できる場合などには、同一チャンバー内で連続的に堆積させることに限られない。連続的に堆積しない場合には領域毎に界面が形成されるが、「部」、「領域」といった文言を用いる場合であっても、上述の界面を有する場合を除外するものではない。
【００３７】
なお、上述のように同一チャンバー内で連続的に絶縁体を堆積した場合には、絶縁層の元素濃度のプロファイル（横軸：深さ、縦軸：元素濃度）が特徴的なものになる。つまり、フッ素濃度は第２の領域においてピーク（極大値）を有するのに対して、他の元素（例えば、窒素や珪素）の濃度は第２の領域においてピークを有しない。また、他の元素に関しては、第１の領域における濃度と第２の領域における濃度がほぼ等しい（正確には、フッ素濃度が増大している分だけその他の元素については減少していることになるが、フッ素濃度の増加量は、絶縁体の組成からすれば極めて僅かである。）。これは、第２の領域は第１の領域の組成にフッ素を添加したものであること、及び、第１の領域と第２の領域の境界部分に界面が存在しないことによる。なお、深さ方向の元素濃度プロファイルの分析方法としては、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ））を挙げることができる。
【００３８】
その後、さらに、窒素を含有する絶縁体と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体とを交互に堆積させることにより、窒素を含有する領域と、窒素及びフッ素を含有する領域とを交互に有する絶縁層１０６を完成させることができる（図１（Ｃ）参照）。なお、本実施の形態においては、絶縁層１０６の最上部と最下部に窒素を含有する絶縁体を設ける構成とした。これは、吸湿性の低い領域（窒素を含有する絶縁体）で吸湿性の高い領域（窒素及びフッ素を含有する絶縁体）を挟み込むことによって、吸湿性の高い領域が水分を取り込んでしまうことを防ぐことができるためである。一方で、絶縁層１０６の上下からの水分の侵入が大きな問題とならない場合には、絶縁層１０６の最上部や最下部を、窒素を含有する絶縁体とすることに限られない。
【００３９】
なお、窒素及びフッ素を含有する絶縁体を水分から保護するために、酸化窒化珪素や窒化酸化珪素と比較してさらに吸湿性（又は水分の透過性）の小さい材料を用いて、窒素及びフッ素を含有する絶縁体を挟むことも考えられる。このような吸湿性の小さい材料としては、例えば、窒化珪素がある。
【００４０】
確かに、窒化珪素は密な材料であるから、窒化珪素を用いてフッ素を含有する酸化窒化珪素を覆うことにより、フッ素を含有する酸化窒化珪素への、水分の透過や侵入を十分に防ぐことが可能になる。しかしながら、酸化窒化珪素（フッ素含有）と窒化珪素とではエッチングレートが大きく異なっている。つまり、窒化珪素は酸化窒化珪素と比較してエッチングされにくいため、基板３００上のフッ素を含有する酸化窒化珪素３０２と、フッ素を含有する酸化窒化珪素３０２を覆うように形成した窒化珪素３０４とで絶縁層３０６を形成し（図３（Ａ）参照）、該絶縁層３０６に対してレジストマスク３０８を用いてエッチングを行った場合には、ひさし状にエッチングされてしまうという問題が生じる（図３（Ｂ）参照）。このように、ひさし状となった場合には、その後に形成した構造３１０との間に間隙３１２が形成され、絶縁破壊耐圧が低下することになる（図３（Ｃ）参照）。また、上記のような間隙３１２は水分の侵入経路となるため、この場合にも、結局は吸湿の問題が生じることになる。
【００４１】
上記のような不具合を生じさせないためには、エッチングレートが近い材料を用いた構造とすることが好ましい。つまり、本実施の形態において示したように、酸化窒化珪素と、フッ素を含有する酸化窒化珪素のように、フッ素の添加の有無のみが異なる材料を用いることが好ましい。これにより、エッチングレートを概ね同等にし、間隙の発生を抑えることが可能となる。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、吸湿性の点で窒化珪素にやや劣る酸化窒化珪素を用いているが、絶縁層の構造を工夫することによりこの欠点を補っている。つまり、最上部の酸化窒化珪素を保護領域として用いることで、その他の領域への水の侵入を防いでいる。最上部の酸化窒化珪素は、吸湿により厚さが僅かに変化するが、最上部の酸化窒化珪素自体の厚さは小さく、絶縁層１０６全体で見た膜厚の変化量はごく僅かである。このように、絶縁層１０６を総合して見た場合には、半導体装置の絶縁層として非常に好ましい特性を有しているといえる。
【００４３】
また、本実施の形態においては、誘電率を低下させるために、フッ素を含有する酸化窒化珪素を設けている。ここで、フッ素を含有する酸化窒化珪素を厚くすることにより、誘電率を一層低下させることができるが、本実施の形態においては、フッ素を含有する酸化窒化珪素の厚さの合計は、絶縁層１０６の厚さの７０％以下程度に抑えることが好ましい。これは、保護領域として機能する酸化窒化珪素の厚さが一定以下の場合には、水の侵入を十分に防ぐことが困難となるためである。一方で、誘電率低減の効果を実効あるものとするためには、フッ素を含有する酸化窒化珪素の厚さの合計を、絶縁層１０６の厚さの１０％以上とすることが好ましい。
【００４４】
効果的に水の侵入を防ぎ、且つ、低い誘電率特性を得るためには、例えば、最上部の酸化窒化珪素を厚く形成し、下部の酸化窒化珪素を薄く形成する構成を用いるとよい。これにより、半導体装置の上方からの水の侵入を十分に防ぐことができる。また、ピンホールなどの存在によって、仮に、絶縁層１０６中への水の侵入を許した場合であっても、少なくとも、絶縁層１０６の他の領域に存在する酸化窒化珪素により、水の侵入を食い止めることができる。
【００４５】
上述の如き絶縁層の構成の一例として、最上部の酸化窒化珪素４００の厚さが、酸化窒化珪素の厚さの合計の５０％以上となるようにし、その他の酸化窒化珪素４０２を同程度の厚さとすることができる（図４（Ａ）参照）。もちろん、下部から上部に向かうにつれて、酸化窒化珪素４０４を徐々に厚くする構成（上部から下部に向かうにつれて、酸化窒化珪素４０４を徐々に薄くする構成）としても良い（図４（Ｂ）参照）。なお、図４においては、フッ素を含有する酸化窒化珪素の厚さを同程度としたが、これに限られない。フッ素を含有する酸化窒化珪素の厚さは任意に設定することができる。また、図４においては７つの領域からなる絶縁層について示したが、該構成に限定して解釈されるものではない。
【００４６】
フッ素を含有する酸化窒化珪素に関しても同様に、最下部のフッ素を含有する酸化窒化珪素５００に、フッ素を含有する酸化窒化珪素の厚さの合計の５０％以上を配分し、その他の酸化窒化珪素５０２を同程度の厚さとすることができる（図５（Ａ）参照）。もちろん、下部から上部に向かうにつれて、フッ素を含有する酸化窒化珪素５０４を徐々に薄くする構成（上部から下部に向かうにつれて、フッ素を含有する酸化窒化珪素５０４を徐々に厚くする構成）としてもよい（図５（Ｂ）参照）。なお、図５においては、酸化窒化珪素の厚さを同程度としたが、これに限られない。酸化窒化珪素の厚さは任意に設定することができる。また、図５においては７つの領域からなる絶縁層について示したが、該構成に限定して解釈されるものではない。
【００４７】
もちろん、図４における酸化窒化珪素の構成と、図５におけるフッ素を含有する酸化窒化珪素の構成を組み合わせて用いても良い。例えば、酸化窒化珪素については上部から下部に向かうにつれて厚さが減少する構成とし、フッ素を含有する酸化窒化珪素については上部から下部に向かうにつれて厚さが増大する構成とすることができる（図６（Ａ）参照）。このように、上部に保護領域として機能する絶縁体を厚く形成し、下部に誘電率を低減させることができる絶縁体を厚く形成することで、上方からの水の侵入による不具合を十分に防止し、且つ、誘電率を効果的に低減することができる。
【００４８】
また、極薄い窒化珪素を最上部に設ける構成としても良い。具体的には、５ｎｍ以下程度の厚さの窒化珪素６００を設ける（図６（Ｂ）参照）。このように、窒化珪素を設ける場合であっても、厚さを十分に小さくした場合には、エッチングによる不具合の発生を抑えることができる。また、窒化珪素は非常に薄く形成した場合であっても水の侵入を防ぐ効果が高い。このため最上部に極薄い窒化珪素を設けることにより、耐水性をより一層向上させることができる。ただし、この場合には、最上部が窒化珪素、上から２番目の領域が酸化窒化珪素、上から３番目の領域がフッ素を含有する酸化窒化珪素、上から４番目の領域が酸化窒化珪素、上から５番目の領域がフッ素を含有する酸化窒化珪素、というように、最上部のみが変則的に窒化珪素により形成された絶縁層となる。なお、薄い窒化珪素を設ける場合についても、図４、図５、図６（Ａ）等の構成と適宜組み合わせることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、酸化窒化珪素、及びフッ素を含有する酸化窒化珪素を用いる場合について説明したが、開示発明がこれに限定して解釈されるものではない。窒化酸化珪素、及びフッ素を含有する窒化酸化珪素を用いても良いし、その他の窒素を含有する絶縁体、並びに、窒素及びフッ素を含有する絶縁体を用いても良い。
【００５０】
本実施の形態に示した絶縁層は、窒素を含有する絶縁体からなる領域を複数有することにより、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を効果的に防ぐことができる。これにより、絶縁層としての膜厚の変動を十分に抑えることができ、また、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。また、窒素及びフッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。また、エッチングレートが近い材料を用いた構造としているため、エッチングによる不具合が生じにくく、絶縁破壊耐圧の低下等を防止することができる。
【００５１】
また、ドライエッチングを適用して加工した場合でもテーパー形状を形成しやすく、絶縁層の表面を覆って形成する膜の被覆を良好に行うことができる。なお、ドライエッチングを用いてテーパー形状を良好に形成することができるのは、チャンバー内におけるフッ素の濃度が徐々に増加することにより、上部の絶縁体におけるフッ素濃度が大きくなっているためと考えられる。この意味において、上部の絶縁体は、下部の絶縁体と比較してより多くのフッ素を含有しているということができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態における構成を用いることにより、良好な絶縁層を形成することができる。これにより、高性能且つ高信頼性の半導体装置を提供することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、開示発明の絶縁層を用いた半導体装置の一例について、図７乃至１１を参照して説明する。
【００５４】
ここでは、いわゆるＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレーター）基板を用いた半導体装置について説明する。ＳＯＩ基板は、絶縁表面に薄い単結晶半導体層を設けた構造を有している。これを用いることにより、高性能な半導体装置を実現することができる。本実施の形態においては、ガラス材料等を用いたベース基板上に、接合層として機能する絶縁層を介して、単結晶半導体層を設けた構成のＳＯＩ基板を用いることとする。なお、本実施の形態において用いるＳＯＩ基板は、イオンを導入した領域において単結晶半導体基板を分離させ、ベース基板上に単結晶半導体層を形成したものである。
【００５５】
なお、本実施の形態においては、ＳＯＩ基板を用いた半導体装置について説明しているが、開示発明の半導体装置がＳＯＩ基板を用いた半導体装置に限定して解釈されるものではない。単結晶半導体基板を用いた半導体装置や、ガラス基板等に非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体等を設けた構成の半導体装置に対しても同様に開示発明に係る構成を適用することができる。
【００５６】
はじめに、本実施の形態において用いる半導体基板（ＳＯＩ基板）の製造方法について、図７及び８を用いて説明する。ここでは、図７を用いて、単結晶半導体基板側に接合層として機能する絶縁層を設ける場合について説明し、図８を用いて、ベース基板（以下、絶縁表面を有する基板ともいう）側に接合層として機能する絶縁層を設ける場合について説明する。
【００５７】
はじめに、単結晶半導体基板７００を用意する。そして、単結晶半導体基板７００の主表面から所定の深さにイオンを導入し、脆化層７０２及び単結晶半導体層７０４を形成する（図７（Ａ）参照）。脆化層７０２の形成方法としては、半導体層への不純物元素の添加に用いられる方法（以下、イオンドーピング法という）や、イオン化したガスを質量分離して選択的に半導体層に注入する方法（以下、イオン注入法という）等が挙げられる。イオンの照射は、形成される単結晶半導体層７０４の厚さを考慮して行えば良い。該単結晶半導体層７０４の厚さは５ｎｍ乃至５００ｎｍ程度とすればよく、１０ｎｍ乃至２００ｎｍの厚さとするとより好ましい。イオンを照射する際の加速電圧は上記の厚さを考慮して決定することができる。
【００５８】
単結晶半導体基板７００は、単結晶半導体からなる基板であれば特に限られないが、本実施の形態においては一例として、単結晶シリコン基板を用いることとする。その他、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、インジウムリンなどの半導体による基板を適用することもできる。
【００５９】
照射するイオンとしては、フッ素に代表されるハロゲンや、水素、ヘリウム等のイオンが挙げられる。ハロゲンのイオンとしてフッ素イオンを照射する場合には、原料ガスとしてＢＦ３を用いれば良い。たとえば、単結晶半導体基板７００として単結晶シリコン基板を用いて、該単結晶シリコン基板にフッ素イオンのようなハロゲンイオンを照射した場合には、脆化層７０２には微小な空洞が形成される。これは、照射されたハロゲンイオンがシリコン結晶格子内のシリコン原子を追い出すためと考えられている。このようにして形成された微小な空洞の体積を変化させることにより、単結晶シリコン基板を分離させることができる。具体的には、低温の熱処理によって微小な空洞の体積変化を誘起する。なお、フッ素イオンを照射した後に、水素イオンを照射して空洞内に水素を含ませるようにしても良い。
【００６０】
また、同一の原子から成り、質量数の異なる複数のイオンを照射してもよい。例えば、水素イオンを照射する場合には、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋イオンを含ませると共に、Ｈ３＋イオンの割合を高めておくと良い。Ｈ３＋イオンの割合を高めることで照射効率を高めることができるため、照射時間を短縮することができる。脆化層７０２に含まれる水素は、熱処理による急激な反応により、単結晶半導体基板７００から単結晶半導体層７０４を分離させるものと考えられる。
【００６１】
例えば、原料として水素ガスを用いたイオンドーピング法により、加速電圧が４０ｋＶの条件で、２．２×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２のイオンを照射することができる。加速電圧は２０ｋＶ乃至１００ｋＶ程度とすればよく、この場合には、１．８×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２乃至２．６×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度のイオンが照射される。
【００６２】
なお、単結晶半導体層７０４の表面にプラズマ処理を行ってもよい。具体的には、水素雰囲気下、酸素雰囲気下、又は酸素と水素の混合雰囲気下にてプラズマ処理を行う。水素雰囲気下にてプラズマ処理を行うことにより、表面をエッチングし、汚染物を除去することができる。また、単結晶半導体層７０４の表面の一部を除去し、内部の密な領域を表出させることができる。また、水素により単結晶半導体層中のダングリングボンドを終端することができる。また、酸素雰囲気下にてプラズマ処理を行うことにより、表面に密な酸化膜を形成することができる。すなわち、これらの雰囲気下においてプラズマ処理を行うことにより、単結晶半導体層７０４と、後に、単結晶半導体層７０４上に形成される絶縁層との界面を清浄に保ち、欠陥を低減することができる。なお、上記の雰囲気に希ガス元素を加えても、同様の効果を得ることができる。
【００６３】
なお、界面の欠陥を低減する方法としては、熱酸化法による酸化膜の形成という方法も考えられる。しかしながら、熱酸化に必要な高温条件は本実施の形態において示す作製方法には適さない。すなわち、本実施の形態において示す作製方法は加熱処理により単結晶半導体層を分離させるものであるが、該加熱の温度条件は４００℃以上６００℃以下程度と比較的低温である。一方、熱酸化に必要な温度条件は８００℃以上であり、本実施の形態においてこのような高温プロセスを採用した場合には、単結晶半導体層７０４の分離が進行してしまうのである。以上のような理由から、本実施の形態における界面の欠陥低減方法としてはプラズマ処理が好適であることが分かる。
【００６４】
なお、上記のプラズマ処理としては、高周波（マイクロ波等）を用いて高密度（好ましくは１×１０１１ｃｍ−３以上１×１０１３ｃｍ−３以下）且つ低電子温度（０．２ｅＶ以上２．０ｅＶ以下（より好ましくは０．５ｅＶ以上１．５ｅＶ以下））の条件下で行うプラズマ処理（以下「高密度プラズマ処理」という）が好ましい。低電子温度が特徴である高密度プラズマ処理は、活性種の運動エネルギーが低いため、通常のプラズマ処理に比べてプラズマによるダメージが少ない。このため、通常のプラズマ処理に比べて、一層良質な界面を形成することができる。なお、高密度プラズマ処理においては、水素と希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等）の混合雰囲気、又は酸素と水素と希ガスの混合雰囲気とすることが好ましい。
【００６５】
なお、本実施の形態においては、プラズマ処理として、水素又は酸素を少なくとも有する雰囲気にて行うものを挙げたが、開示発明はこれに限定して解釈されない。例えば、酸化窒素、アンモニア、窒素等を含む雰囲気下、又はこれらと水素、酸素、希ガス等の混合雰囲気下にて行っても良い。
【００６６】
次に、単結晶半導体層７０４上に、接合層として機能する絶縁層７０６を形成する（図７（Ｂ）参照）。絶縁層７０６としては、酸化シリコン膜を、有機シランガスを用いて化学気相成長法（ＣＶＤ法）により形成すると良い。その他に、シランガスを用いて化学気相成長法により作製される酸化シリコン膜を適用することもできる。化学気相成長法を用いる場合には、脆化層７０２から脱ガスが起こらない温度条件で成膜する必要がある。なお、単結晶半導体基板７００から単結晶半導体層７０４を分離させるための熱処理には、成膜温度よりも高い温度が適用される。
【００６７】
なお、有機シランガスとしては、珪酸エチル（ＴＥＯＳ）、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン、トリスジメチルアミノシラン等を用いることができる。
【００６８】
また、絶縁層７０６としては、モノシランと二酸化窒素を原料ガスとして用いて、ＬＰＣＶＤ法により酸化窒化シリコン膜を形成してもよい。これにより、３００℃以上４００℃以下の低温条件においても、良質な絶縁層７０６を形成することができる。例えば、モノシランの流量が４０ｓｃｃｍ、二酸化窒素の流量が４００ｓｃｃｍ、圧力が２６６．６Ｐａ、温度が３５０℃の条件において良好な絶縁層を形成することが可能である。
【００６９】
上記絶縁層７０６は、５ｎｍ乃至５００ｎｍ程度の厚さで設けられる。前述の厚さとすることにより、絶縁層７０６の成長表面の平滑性を確保することが可能である。また、接合する基板との歪みを緩和することができる。なお、後の絶縁表面を有する基板にも同様の絶縁層を設けておくことができる。このように、接合を形成する面の一方、又は双方を、有機シランを原材料として成膜した酸化シリコン膜とすることで、接合を非常に強固なものとすることができる。
【００７０】
なお、単結晶半導体層７０４と絶縁層７０６の間に窒素含有絶縁層を設ける構成としてもよい。窒素含有絶縁層は窒化シリコン、窒化酸化シリコン又は酸化窒化シリコン等を用いて形成することができる。なお、窒素含有絶縁層は単層構造でも良いし積層構造でも良い。例えば、単結晶半導体層７０４側から酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜を積層して窒素含有絶縁層とすることができる。窒素含有絶縁層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属のような可動イオンや水分等の不純物が単結晶半導体層７０４に侵入することを防ぐために設けられる。なお、不純物の侵入を防ぐことができるのであれば、窒素含有絶縁層以外の絶縁層を設けても良い。また、窒素含有絶縁層を設ける場合には、絶縁層７０６と窒素含有絶縁層を合わせて絶縁層と呼ぶこともできる。
【００７１】
次に、絶縁表面を有する基板７１０（ベース基板）と、絶縁層７０６とを密接させる（図７（Ｃ）参照）。絶縁表面を有する基板７１０と絶縁層７０６とを密接させて圧力をかけることで、強固な接合を形成することが可能である。なお、絶縁層７０６を介して絶縁表面を有する基板７１０と単結晶半導体基板７００を貼り合わせた後には、加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理を行うことで接合強度をさらに向上させることができる。
【００７２】
良好な接合を形成するために、接合が形成される表面を活性化しておいても良い。例えば、接合を形成する面に原子ビーム又はイオンビームを照射する。原子ビーム又はイオンビームを利用する場合には、アルゴン等の不活性ガス原子ビームや不活性ガスイオンビームを用いることができる。その他に、プラズマ処理又はラジカル処理を行っても良い。このような表面処理により、２００℃乃至４００℃程度の低温で異種材料間の接合を形成することができる。
【００７３】
なお、絶縁表面を有する基板７１０としては、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような電子工業用に使われる各種ガラス基板、石英基板、セラミック基板、サファイヤ基板等を用いることができる。好ましくはガラス基板を用いるのがよく、例えば第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）といわれる大面積のマザーガラス基板を用いることもできる。大面積のマザーガラス基板を、絶縁表面を有する基板７１０として用いることで、半導体基板の大面積化が実現できる。なお、絶縁表面を有する基板７１０は上記の基板に限定されるものではない。例えば、耐熱温度が許せば樹脂材料からなる基板を用いることも可能である。本実施の形態の作製方法においては、高温プロセスが不要であるため、耐熱温度が低い基板を用いることが可能となっている。
【００７４】
また、絶縁表面を有する基板７１０上にバリア層として機能する絶縁層を設ける構成としても良い。該絶縁層を設けることにより、単結晶半導体層７０４へのアルカリ金属やアルカリ土類金属のような不純物の侵入を防ぐことができる。もちろん、絶縁表面を有する基板７１０から単結晶半導体層７０４への不純物の侵入が問題とならない場合には、バリア層として機能する絶縁層を設ける必要はない。
【００７５】
上記の絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン等から選択された一又は複数の材料を用いて形成することができる。絶縁層は単層構造でも良いし積層構造でも良い。一例としては、絶縁表面を有する基板７１０側から、窒化シリコンと酸化シリコンとを順に積層した構成の絶縁層を用いることができる。なお、不純物の侵入を防ぐことができるのであれば、上記材料を用いて形成することに限られない。
【００７６】
次に、加熱処理を行い、脆化層７０２において単結晶半導体層７０４を単結晶半導体基板７００から分離する（図７（Ｄ）参照）。例えば、４００℃乃至６００℃の熱処理を行うことにより、脆化層７０２に形成された微小な空洞内の圧力が上昇し、体積膨張を誘起して分離させることができる。絶縁層７０６は絶縁表面を有する基板７１０と接合しているので、絶縁表面を有する基板７１０上には単結晶半導体基板７００と同じ結晶性の単結晶半導体層７０４が残存することとなる。
【００７７】
なお、上記の加熱処理前に、１５０℃以上３５０℃以下程度の温度範囲にて加熱処理を施すことにより、接合界面を強化することができる。これにより、異なる熱膨張係数を有する材料を接合させた場合であっても、接合界面からの分離を抑制することができる。例えば、２００℃、２時間の加熱処理を適用すればよい。
【００７８】
絶縁表面を有する基板７１０としてガラス基板を用いる場合には、ガラス基板の歪み点近傍、具体的には歪み点±５０℃で加熱を行えば良い。より具体的には、例えば、５８０℃以上６８０℃以下程度で行えばよい。なお、ガラス基板は加熱によって収縮するという性質を有する。このため、あらかじめガラス基板を歪み点近傍、具体的には歪み点±５０℃程度（又はそれ以上）で加熱処理した後に冷却しておくと、その後の加熱処理における収縮を抑制することができる。これにより、熱膨張率の異なる単結晶半導体層を接合したガラス基板に加熱処理を行う場合であっても、ガラス基板からの単結晶半導体層の剥離を防ぐことができる。また、ガラス基板及び単結晶半導体層の反りなどの変形を防止することもできる。
【００７９】
なお、ガラス基板を用いる場合には、加熱終了時の急速な冷却を避けることが好ましい。具体的には２℃／分以下、好ましくは１℃／分以上２℃／分以下の速度で、歪み点以下の温度まで冷却するとよい。降温速度を小さくすることにより、ガラス基板が縮む際に生じる局所的な応力を緩和することができる。該加熱処理は大気圧下で行っても良いし、減圧下で行っても良い。雰囲気についても、窒素雰囲気や、酸素雰囲気など、適宜設定することができる。なお、該加熱処理は、加熱後に収縮する性質を有する基板を用いる場合であればガラス基板に限らず適用することができる。具体的には、２００℃、２時間の加熱処理の後、６００℃、２時間の加熱処理を行えばよい。
【００８０】
なお、接合の工程に係る加熱処理と、分離の工程に係る加熱処理とを同時に行うこともできる。この場合、１度の加熱処理で二つの工程を行うことができるため、低コストに半導体基板を作製することができる。
【００８１】
上記の工程によって得られた単結晶半導体層７０４については、その表面を平坦化するため、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）を行うことが好ましい。表面を平坦化する方法としては、その他にも、エッチング処理や、エッチバック処理、レーザー光の照射等が挙げられる。このような方法を用いて単結晶半導体層７０４の平坦性を向上することにより、後に形成する半導体素子のばらつきを抑えることができる。なお、所望の特性が得られるようであれば、ＣＭＰ、エッチング処理、エッチバック処理、レーザー光の照射等は省略してもかまわない。また、再度の加熱を行うことにより、単結晶半導体層７０４の特性を向上させても良い。なお、加熱処理時の温度は、絶縁表面を有する基板７１０の耐熱温度を目安とすることができる。絶縁表面を有する基板７１０としてガラス基板を用いる場合には、ガラス基板の歪み点を目安とすればよい。具体的には、歪み点±５０℃（例えば、５８０℃以上６８０℃以下）程度の温度にて加熱処理を行えばよい。
【００８２】
レーザー光の照射には、例えば、連続発振のレーザー（ＣＷレーザー）や、パルス発振レーザー（１０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下程度の発振周波数であることが好ましい）を用いることができる。具体的には、連続発振のレーザーとして、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ３レーザー、ＧｄＶＯ４レーザー、Ｙ２Ｏ３レーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、ヘリウムカドミウムレーザー等を用いることができる。また、パルス発振レーザーとして、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマ（ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ）レーザー、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ３レーザー、ＧｄＶＯ４レーザー、Ｙ２Ｏ３レーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザー等を用いることができる。
【００８３】
特に、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の低酸素濃度雰囲気下でレーザー光を照射して、少なくとも単結晶半導体層の上部を溶融させることにより、単結晶半導体層の表面を効果的に平坦化することができる。もちろん、レーザー光の照射、ＣＭＰ、エッチング処理、エッチバック処理等を組み合わせて用いることもできる。
【００８４】
次に、絶縁表面を有する基板７１０側に接合層として機能する絶縁層７０６を設ける場合について、図８を用いて説明する。なお、脆化層７０２の作製工程については図７に示す場合と同様であるため、詳細については省略する。プラズマ処理を行う場合にも、上記を参照すればよい。
【００８５】
脆化層７０２を形成した後に（図８（Ａ）参照）、絶縁表面を有する基板７１０上に形成された、接合層として機能する絶縁層７０６と、単結晶半導体層７０４とを密着させ、接合させる（図８（Ｂ）参照）。なお、絶縁表面を有する基板７１０上にバリア層として機能する絶縁層を形成した後に、絶縁層７０６を形成する構成としても良い。バリア層として機能する絶縁層を設けることにより、単結晶半導体層７０４へのアルカリ金属やアルカリ土類金属のような不純物の侵入を防ぐことができる。もちろん、絶縁表面を有する基板７１０から単結晶半導体層７０４への不純物の侵入が問題とならない場合には、バリア層として機能する絶縁層を設ける必要はない。
【００８６】
上記のバリア層として機能する絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン等から選択された一又は複数の材料を用いて形成することができる。絶縁層は単層構造でも良いし積層構造でも良い。一例としては、絶縁表面を有する基板７１０側から、窒化シリコンと酸化シリコンとを順に積層した構成の絶縁層を用いることができる。なお、不純物の侵入を防ぐことができるのであれば、上記材料を用いて形成することに限られない。
【００８７】
その後、単結晶半導体基板７００を分離させる（図８（Ｃ）参照）。単結晶半導体基板７００を分離させる際の熱処理は、図７（Ｄ）の場合と同様にして行うことができるため、詳細については省略する。このようにして、図８（Ｃ）に示す半導体基板を得ることができる。
【００８８】
図８（Ｃ）に示す半導体基板に対しても、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）や、エッチング処理、エッチバック処理、レーザー光の照射等を行うことが好ましい。なお、所望の特性が得られるようであれば、ＣＭＰ、エッチング処理、エッチバック処理、レーザー光の照射等は省略してもかまわない。
【００８９】
また、再度の加熱を行うことにより、単結晶半導体層７０４の特性を向上させても良い。加熱処理時の温度等については、上記を参照できるため、ここでは省略する。
【００９０】
なお、単結晶半導体層７０４の表面にプラズマ処理を行ってもよい。これにより、極めて高品質な半導体基板を提供することが可能となる。
【００９１】
次に、上記の半導体基板を用いて半導体装置を製造する方法の一例について、図９乃至１１を参照して説明する。なお、ここでは、ｎチャネル型トランジスタとｐチャネル型トランジスタとを用いた半導体装置の一例として、相補型半導体装置（いわゆるＣＭＯＳ）を例に挙げて説明する。
【００９２】
まず、半導体基板を用意する（図９（Ａ）参照）。ここでは、絶縁表面を有する基板９００の上に接合層として機能する絶縁層９０２、単結晶半導体層９０４を順に設けた構成（図７（Ｄ）と同様の構成）を用いて説明するが、開示発明はこれに限られるものではない。
【００９３】
次に、単結晶半導体層９０４及び絶縁層９０２を所望の形状にパターニングして、島状の単結晶半導体層を形成する。なお、絶縁層９０２が残存するように、選択的にパターニングしても良い。絶縁層９０２をより多く残存させることにより、絶縁表面を有する基板９００からの不純物の侵入をより低減することができる。
【００９４】
なお、パターニングの際のエッチング加工としては、プラズマエッチング（ドライエッチング）、ウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、などのフッ素系又は塩素系のガスを用い、ＨｅやＡｒなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成することなくエッチングを行うことができる。
【００９５】
単結晶半導体層９０４及び絶縁層９０２をパターニングした後には、しきい値電圧を制御するために、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物を添加しても良い。例えば、ｐ型不純物として、硼素を５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で添加することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態においては示さないが、絶縁表面を有する基板９００上に、バリア層として機能する絶縁層を設ける構成としても良い。バリア層として機能する絶縁層としては、例えば、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層構造を適用することができる。バリア層として機能する絶縁層を設けることで、絶縁表面を有する基板９００からの可動イオンによる、単結晶半導体層９０４の汚染を防止できる。なお、窒化シリコンに代えて、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムを適用しても良い。
【００９７】
次に、島状の単結晶半導体層を覆うゲート絶縁層９０６を形成する（図９（Ｂ）参照）。なお、ここでは便宜上、パターニングによって形成された島状の単結晶半導体層をそれぞれ単結晶半導体層９０８、単結晶半導体層９１０と呼ぶことにする。
【００９８】
ゲート絶縁層９０６はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法などを用い、厚さを１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下として珪素を含む絶縁膜で形成する。具体的には、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンに代表される珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の材料で形成すればよい。なお、ゲート絶縁層９０６は単層構造であっても良いし、積層構造としても良い。さらに、単結晶半導体層とゲート絶縁層との間に、膜厚１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以上５ｎｍ以下の薄い酸化シリコン膜を形成してもよい。なお、低い温度でリーク電流の少ないゲート絶縁膜を形成するために、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませても良い。
【００９９】
次に、ゲート絶縁層９０６上にゲート電極層として用いる導電膜を形成する。導電膜の膜厚は、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度とすれば良い。また、導電膜は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の手法により形成することができる。導電膜は、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム等から選ばれた元素、又は前記の元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料等を用いて形成すればよい。また、導電膜として、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄＣｕ合金などを用いてもよい。なお、本実施の形態においては単層構造を用いて説明しているが、開示発明はこれに限定されない。２層以上の積層構造としても良い。
【０１００】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト材料からなるマスクを形成し、該マスクを用いて導電膜を所望の形状に加工する。これにより、ゲート電極層９１２及びゲート電極層９１４が形成される（図９（Ｃ）参照）。なお、ゲート電極層９１２及びゲート電極層９１４を形成した後に、前述のマスクは除去する。
【０１０１】
導電膜の加工の際には、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、所望のテーパー形状となるようにエッチングを行うことができる。また、マスクの形状によって、テーパーの角度等を制御することもできる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ４、ＳＦ６もしくはＮＦ３などを代表とするフッ素系ガス、又はＯ２を適宜用いることができる。
【０１０２】
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、単結晶半導体層９１０を覆うように、レジスト材料からなるマスク９１６を形成する。そして、ゲート電極層９１２及びマスク９１６をマスクとして用いて、ｎ型を付与する不純物元素を添加する（図９（Ｄ）参照）。これにより、ｎ型不純物領域９１８、ｎ型不純物領域９２０、及びチャネル形成領域９２２が形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン（ＰＨ３）を用いてドーピングを行う。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素であるリン（Ｐ）が、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては示さないが、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域を設ける構成としても良い。ゲート電極層と重なるＬＤＤ領域を設けることで、ホットキャリアによるオン電流の低下を防止することができる。また、ゲート電極層と重ならないＬＤＤ領域を設けることで、オフ電流を低減することができる。
【０１０４】
次に、マスク９１６を除去し、単結晶半導体層９０８を覆うマスク９２４を形成する。そして、ゲート電極層９１４及びマスク９２４をマスクとして用いて、ｐ型を付与する不純物元素を添加する（図１０（Ａ）参照）。これにより、ｐ型不純物領域９２６、ｐ型不純物領域９２８、及びチャネル形成領域９３０が形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いてドーピングを行う。ここでは、ｐ型を付与する不純物元素である硼素（Ｂ）が１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。なお、上記と同様に、いわゆるＬＤＤ領域を設ける構成としても良い。ｐ型を付与する不純物元素を添加した後に、マスク９２４は除去する。
【０１０５】
次いで、ゲート絶縁層９０６、ゲート電極層９１２、ゲート電極層９１４を覆う絶縁層９３２を形成する（図１０（Ｂ）参照）。絶縁層９３２は、実施の形態１において示した材料、作製方法により形成することができる。なお、本実施の形態において、絶縁層９３２は７つの領域を有する構造としているが、開示発明がこれに限られるものではない。また、実施の形態１に示すように、各領域の厚さを適宜変更しても良い。絶縁層９３２の厚さとしては、１００ｎｍ以上３μｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態においては、絶縁層９３２の膜厚を１μｍとした。
【０１０６】
絶縁層９３２を形成する前、又は、形成した後に、別の絶縁層を形成しても良い。該絶縁層は、酸化シリコンや窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料を用いて形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂をいう。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、アリール基）が用いられる。有機基は、フルオロ基を含んでいてもよい。また、ポリイミド、アクリルポリマー、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン系材料、ポリシラザン等の有機絶縁性材料を用いることもできる。
【０１０７】
次に、レジスト材料からなるマスクを用いて、ゲート絶縁層９０６、絶縁層９３２にコンタクトホール（開口部）を形成する。その後、開口部を覆うように導電膜を形成し、該導電膜をエッチングする。これにより、ソース電極層又はドレイン電極層９３４、ソース電極層又はドレイン電極層９３６、ソース電極層又はドレイン電極層９３８を形成する（図１０（Ｃ）参照）。ソース電極層又はドレイン電極層には、アルミニウム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ネオジム、クロム、ニッケル、白金、金、銀、銅、マグネシウム、スカンジウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、ニオブ、シリコン、リン、硼素、ヒ素、ガリウム、インジウム、錫などから選択された一つ又は複数の元素、または、前記元素を成分として含有する化合物や合金材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛、アルミニウムネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）、マグネシウム銀（Ｍｇ−Ａｇ）など）、もしくは、これらの化合物を組み合わせた物質等が用いられる。その他にも、シリサイド（例えば、アルミシリコン、モリブデンシリコン、ニッケルシリサイド）や、窒素を含有する化合物（例えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン）、リン（Ｐ）等の不純物元素をドーピングしたシリコン（Ｓｉ）等を用いることもできる。
【０１０８】
以上の工程で、ｎチャネル型トランジスタ９４０とｐチャネル型トランジスタ９４２とがソース電極層又はドレイン電極層９３６によって接続された構成の相補型半導体装置（いわゆるＣＭＯＳ）を作製することができる。
【０１０９】
図１１に、上記の工程により作製した相補型半導体装置の平面図と断面図の関係を示す。図１１（Ａ）は相補型半導体装置の平面図であり、図１１（Ｂ）は相補型半導体装置の断面図である。ここで、図１１（Ａ）のＡ−Ｂにおける断面が、図１１（Ｂ）に対応している。図１１（Ｃ）は相補型半導体装置の回路図である。図１１において、ｎチャネル型トランジスタ１１００とｐチャネル型トランジスタ１１０２のゲート電極１１０４（ゲート配線ともいう）は共通している。
【０１１０】
本実施の形態の半導体装置は、実施の形態１において示した構造の絶縁層、つまり、窒素を含有する絶縁体からなる領域と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体からなる領域を複数有する絶縁層を有している。これにより、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を効果的に防ぐことができ、絶縁層９３２の膜厚の変動を抑えることができる。また、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。つまり、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、フッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層９３２を実現することができる。つまり、寄生容量を低減した高性能な半導体装置を提供することができる。また、エッチングレートが近い材料を用いた構造としているため、エッチングによる不具合が生じにくく、絶縁破壊耐圧の低下等を防止することができる。
【０１１１】
本実施の形態は、実施の形態１と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１１２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、開示発明に係る絶縁層を用いた半導体装置の一例として、液晶表示装置の製造方法の一例について図１２乃至１５を参照して説明する。
【０１１３】
はじめに、実施の形態１に示した方法等を用いて、絶縁表面を有する基板上に単結晶半導体層を形成する（図１２（Ａ）参照）。ここでは、絶縁表面を有する基板１２００の上にバリア層として機能する絶縁層１２０２、接合層として機能する絶縁層１２０４、単結晶半導体層１２０６を順に設けた構成を用いて説明するが、開示発明はこれに限られるものではない。次に、単結晶半導体層１２０６及び絶縁層１２０４を所望の形状にパターニングして、島状の単結晶半導体層を形成する。
【０１１４】
なお、パターニングの際のエッチング加工としては、プラズマエッチング（ドライエッチング）、ウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、などのフッ素系又は塩素系のガスを用い、ＨｅやＡｒなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成することなくエッチングを行うことができる。
【０１１５】
単結晶半導体層１２０６及び絶縁層１２０４をパターニングした後には、しきい値電圧を制御するために、硼素、アルミニウム、ガリウムなどのｐ型不純物を添加すると良い。例えば、ｐ型不純物として、硼素を５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度で添加することができる。
【０１１６】
絶縁表面を有する基板１２００上には、絶縁層１２０２として窒化シリコン膜と酸化シリコン膜が積層構造で形成されている。絶縁層１２０２を設けることで、単結晶半導体層１２０６の可動イオンによる汚染を防止できる。なお、窒化シリコンに代えて、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムを適用しても良い。
【０１１７】
次に、島状の単結晶半導体層を覆うゲート絶縁層１２０８を形成する（図１２（Ｂ）参照）。なお、ここでは便宜上、パターニングによって形成された島状の単結晶半導体層をそれぞれ単結晶半導体層１２１０、単結晶半導体層１２１２、単結晶半導体層１２１４と呼ぶことにする。ゲート絶縁層１２０８はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法などを用い、厚さを１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下として珪素を含む絶縁膜で形成する。具体的には、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンに代表される珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の材料で形成すればよい。なお、ゲート絶縁層１２０８は単層構造であっても良いし、積層構造としても良い。さらに、単結晶半導体層とゲート絶縁層との間に、膜厚１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以上５ｎｍ以下の薄い酸化シリコン膜を形成してもよい。なお、低い温度でリーク電流の少ないゲート絶縁膜を形成するために、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませても良い。
【０１１８】
次に、ゲート絶縁層１２０８上にゲート電極層として用いる第１の導電膜と第２の導電膜とを積層して形成する。第１の導電膜の膜厚は２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下程度、第２の導電膜の膜厚は１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度とすれば良い。また、第１の導電膜及び第２の導電膜は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の手法により形成することができる。第１の導電膜及び第２の導電膜は、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム等から選ばれた元素、又は前記の元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料等を用いて形成すればよい。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄＣｕ合金などを用いてもよい。なお、本実施の形態においては２層構造を用いて説明しているが、開示発明はこれに限定されない。３層以上の積層構造としても良いし、単層構造であっても良い。
【０１１９】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト材料からなるマスク１２１６ａ、マスク１２１６ｂ、マスク１２１６ｃ、マスク１２１６ｄ、及びマスク１２１６ｅを形成する。そして、前記のマスクを用いて第１の導電膜及び第２の導電膜を所望の形状に加工し、第１のゲート電極層１２１８ａ、第１のゲート電極層１２１８ｂ、第１のゲート電極層１２１８ｃ、第１のゲート電極層１２１８ｄ、第１の導電層１２１８ｅ、導電層１２２０ａ、導電層１２２０ｂ、導電層１２２０ｃ、導電層１２２０ｄ、及び導電層１２２０ｅを形成する（図１２（Ｃ）参照）。
【０１２０】
ここで、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、所望のテーパー形状となるようにエッチングを行うことができる。また、マスクの形状によって、テーパーの角度等を制御することもできる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ４、ＳＦ６もしくはＮＦ３などを代表とするフッ素系ガス、又はＯ２を適宜用いることができる。本実施の形態では、ＣＦ４、Ｃｌ２、Ｏ２からなるエッチング用ガスを用いて第２の導電膜のエッチングを行い、連続してＣＦ４、Ｃｌ２からなるエッチング用ガスを用いて第１の導電膜をエッチングする。
【０１２１】
次に、マスク１２１６ａ、マスク１２１６ｂ、マスク１２１６ｃ、マスク１２１６ｄ、及びマスク１２１６ｅを用いて、導電層１２２０ａ、導電層１２２０ｂ、導電層１２２０ｃ、導電層１２２０ｄ、及び導電層１２２０ｅを所望の形状に加工する。このとき、上記導電層を形成する第２の導電膜と、第１のゲート電極層及び第１の導電層を形成する第１の導電膜との選択比が高いエッチング条件でエッチングする。このエッチングによって、第２のゲート電極層１２２２ａ、第２のゲート電極層１２２２ｂ、第２のゲート電極層１２２２ｃ、第２のゲート電極層１２２２ｄ、及び第２の導電層１２２２ｅを形成する（図１２（Ｄ）参照）。本実施の形態では、上記第２のゲート電極層及び第２の導電層もテーパー形状を有しているが、そのテーパー角は、第１のゲート電極層１２１８ａ、第１のゲート電極層１２１８ｂ、第１のゲート電極層１２１８ｃ、第１のゲート電極層１２１８ｄ、及び第１の導電層１２１８ｅの有するテーパー角より大きい。なお、テーパー角とは対象物の底面と側面とが作る角度を言うものとする。よって、テーパー角が９０度の場合、導電層は底面に対して垂直な側面を有することになる。テーパー角を９０度未満とすることにより、積層される膜の被覆性が向上するため、欠陥を低減することが可能となる。なお、本実施の形態では、第２のゲート電極層及び第２の導電層を形成するためのエッチング用ガスとしてＣｌ２、ＳＦ６、Ｏ２を用いる。
【０１２２】
以上の工程によって、周辺駆動回路領域１２８０に、ゲート電極層１２２４ａ、ゲート電極層１２２４ｂ、画素領域１２８２に、ゲート電極層１２２４ｃ、ゲート電極層１２２４ｄ、及び導電層１２２４ｅを形成することができる。なお、マスク１２１６ａ、マスク１２１６ｂ、マスク１２１６ｃ、マスク１２１６ｄ、及びマスク１２１６ｅは、上記工程の後に除去する。
【０１２３】
次に、ゲート電極層１２２４ａ、ゲート電極層１２２４ｂ、ゲート電極層１２２４ｃ、ゲート電極層１２２４ｄをマスクとして、ｎ型を付与する不純物元素を添加し、第１のｎ型不純物領域１２２６ａ、第１のｎ型不純物領域１２２６ｂ、第１のｎ型不純物領域１２２８ａ、第１のｎ型不純物領域１２２８ｂ、第１のｎ型不純物領域１２３０ａ、第１のｎ型不純物領域１２３０ｂ、第１のｎ型不純物領域１２３０ｃを形成する（図１３（Ａ）参照）。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン（ＰＨ３）を用いてドーピングを行う。ここでは、第１のｎ型不純物領域に、ｎ型を付与する不純物元素であるリン（Ｐ）が１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。
【０１２４】
次に、単結晶半導体層１２１０、単結晶半導体層１２１４の一部を覆うマスク１２３２ａ、マスク１２３２ｂ、マスク１２３２ｃを形成する。そして、マスク１２３２ａ、マスク１２３２ｂ、マスク１２３２ｃ、及び第２のゲート電極層１２２２ｂをマスクとしてｎ型を付与する不純物元素を添加する。これにより、第２のｎ型不純物領域１２３４ａ、第２のｎ型不純物領域１２３４ｂ、第３のｎ型不純物領域１２３６ａ、第３のｎ型不純物領域１２３６ｂ、第２のｎ型不純物領域１２４０ａ、第２のｎ型不純物領域１２４０ｂ、第２のｎ型不純物領域１２４０ｃ、第３のｎ型不純物領域１２４２ａ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｂ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｃ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｄが形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン（ＰＨ３）を用いてドーピングを行う。ここでは、第２のｎ型不純物領域にｎ型を付与する不純物元素であるリン（Ｐ）が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。第３のｎ型不純物領域１２３６ａ、第３のｎ型不純物領域１２３６ｂには、第３のｎ型不純物領域１２４２ａ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｂ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｃ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｄと同程度、もしくは少し高めの濃度でｎ型を付与する不純物元素が添加される。また、チャネル形成領域１２３８、チャネル形成領域１２４４ａ及びチャネル形成領域１２４４ｂが形成される（図１３（Ｂ）参照）。
【０１２５】
第２のｎ型不純物領域は高濃度不純物領域であり、ソース又はドレインとして機能する。一方、第３のｎ型不純物領域は低濃度不純物領域であり、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域となる。第３のｎ型不純物領域１２３６ａ、第３のｎ型不純物領域１２３６ｂは、第１のゲート電極層１２１８ｂと重なる領域に形成されている。これにより、ソース又はドレイン近傍の電界を緩和して、ホットキャリアによるオン電流の劣化を防止することができる。一方、第３のｎ型不純物領域１２４２ａ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｂ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｃ、第３のｎ型不純物領域１２４２ｄはゲート電極層１２２４ｃ、ゲート電極層１２２４ｄと重なっておらず、オフ電流を低減する効果がある。
【０１２６】
次に、マスク１２３２ａ、マスク１２３２ｂ、マスク１２３２ｃを除去し、単結晶半導体層１２１２、単結晶半導体層１２１４を覆うマスク１２４６ａ、マスク１２４６ｂを形成する。そして、マスク１２４６ａ、マスク１２４６ｂ、ゲート電極層１２２４ａをマスクとしてｐ型を付与する不純物元素を添加する。これにより、第１のｐ型不純物領域１２４８ａ、第１のｐ型不純物領域１２４８ｂ、第２のｐ型不純物領域１２５０ａ、第２のｐ型不純物領域１２５０ｂが形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いてドーピングを行う。ここでは、第１のｐ型不純物領域、及び第２のｐ型不純物領域にｐ型を付与する不純物元素である硼素（Ｂ）が１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下程度の濃度で含まれるようにする。また、チャネル形成領域１２５２が形成される（図１３（Ｃ）参照）。
【０１２７】
第１のｐ型不純物領域は高濃度不純物領域であり、ソース又はドレインとして機能する。一方、第２のｐ型不純物領域は低濃度不純物領域であり、いわゆるＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域となる。
【０１２８】
その後、マスク１２４６ａ、マスク１２４６ｂを除去する。マスクを除去した後に、ゲート電極層の側面を覆うように絶縁膜を形成してもよい。該絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法を用いて形成することができる。また、不純物元素を活性化するために、加熱処理、強光の照射、レーザー光の照射等を行ってもよい。
【０１２９】
次いで、ゲート電極層、及びゲート絶縁層を覆う第１の層間絶縁層を形成する。本実施の形態では、実施の形態１において示した材料、作製方法等を用いて、第１の層間絶縁層として機能する絶縁層１２５４を形成する（図１４（Ａ）参照）。なお、本実施の形態において、絶縁層１２５４は７の領域を有する構造としているが、開示発明はこれに限られるものではない。また、実施の形態１に示すように、各領域の厚さを適宜変更しても良い。絶縁層１２５４の厚さとしては、１００ｎｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態においては、絶縁層１２５４の膜厚を１μｍとした。
【０１３０】
次いで、レジスト材料からなるマスクを用いて絶縁層１２５４、ゲート絶縁層１２０８に単結晶半導体層及びゲート電極層に達するコンタクトホール（開口部）を形成する。なお、図１４に示す断面においては、ゲート電極層に達するコンタクトホールは図示していない。コンタクトホールの形成に係るエッチングは、用いる材料の選択比によって、一回で行っても複数回行っても良い。
【０１３１】
その後、開口部を覆うように導電膜を形成し、該導電膜をエッチングする。これにより、各ソース領域又はドレイン領域の一部とそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層１２５８ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１２５８ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１２６０ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１２６０ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１２６２ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１２６２ｂを形成する。ソース電極層又はドレイン電極層には、アルミニウム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ネオジム、クロム、ニッケル、白金、金、銀、銅、マグネシウム、スカンジウム、コバルト、亜鉛、ニオブ、シリコン、リン、硼素、ヒ素、ガリウム、インジウム、錫などから選択された一つ又は複数の元素、または、前記元素を成分として含有する化合物や合金材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛、アルミニウムネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）、マグネシウム銀（Ｍｇ−Ａｇ）など）、もしくは、これらの化合物を組み合わせた物質等が用いられる。その他にも、シリサイド（例えば、アルミシリコン、モリブデンシリコン、ニッケルシリサイド）や、窒素を含有する化合物（例えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン）、リン（Ｐ）等の不純物元素をドーピングしたシリコン（Ｓｉ）等を用いることもできる。
【０１３２】
以上の工程で周辺駆動回路領域１２８０にｐチャネル型薄膜トランジスタ１２６４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１２６６を、画素領域１２８２にｎチャネル型薄膜トランジスタ１２６８、容量配線１２７０が形成される（図１２（Ｂ）参照）。
【０１３３】
次に、第２の層間絶縁層として絶縁層１２７２を形成する。絶縁層１２７２は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ膜、ポリシラザン、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン等の有機絶縁性材料を用いることもできる。なお、本実施の形態においては、第１の層間絶縁層として窒素を含有する絶縁体と窒素及びフッ素を含有する絶縁体の積層構造を用いているが、第２の層間絶縁層として開示発明に係る積層構造の絶縁層を用いても良い。
【０１３４】
次に、画素領域１２８２の絶縁層１２７２にコンタクトホールを形成し、画素電極層１２７４を形成する（図１２（Ｃ）参照）。画素電極層１２７４は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに酸化亜鉛を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに酸化シリコンを混合した導電性材料、有機インジウム、有機スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、又はタングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、チタン、白金、アルミニウム、銅、銀等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を用いて形成することができる。
【０１３５】
また、画素電極層１２７４としては導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いることもできる。導電性組成物は、薄膜におけるシート抵抗が１００００Ω／ｓｑ．以下であることが好ましい。また、光透過性を有する画素電極層として薄膜を形成する場合には、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１３６】
上記の導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、又は、これらの共重合体等が挙げられる。
【０１３７】
共役系導電性高分子の具体例としては、ポリピロール、ポリ（３−メチルピロール）、ポリ（３−ブチルピロール）、ポリ（３−オクチルピロール）、ポリ（３−デシルピロール）、ポリ（３，４−ジメチルピロール）、ポリ（３，４−ジブチルピロール）、ポリ（３−ヒドロキシピロール）、ポリ（３−メチル−４−ヒドロキシピロール）、ポリ（３−メトキシピロール）、ポリ（３−エトキシピロール）、ポリ（３−オクトキシピロール）、ポリ（３−カルボキシルピロール）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルピロール）、ポリＮ−メチルピロール、ポリチオフェン、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ（３−ブチルチオフェン）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（３−デシルチオフェン）、ポリ（３−ドデシルチオフェン）、ポリ（３−メトキシチオフェン）、ポリ（３−エトキシチオフェン）、ポリ（３−オクトキシチオフェン）、ポリ（３−カルボキシルチオフェン）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリアニリン、ポリ（２−メチルアニリン）、ポリ（２−オクチルアニリン）、ポリ（２−イソブチルアニリン）、ポリ（３−イソブチルアニリン）、ポリ（２−アニリンスルホン酸）、ポリ（３−アニリンスルホン酸）等が挙げられる。
【０１３８】
上記の導電性高分子を、単独で用いても良いし、膜の特性を調整するために有機樹脂を添加して使用しても良い。
【０１３９】
なお、有機樹脂は、導電性高分子と相溶または混合分散可能であれば熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、光硬化性樹脂であってもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド１２、ポリアミド１１等のポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリウレア系樹脂、メラミン樹脂、フェノール系樹脂、ポリエーテル、アクリル系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
【０１４０】
さらに、導電性組成物にアクセプタ性のドーパントやドナー性のドーパントをドーピングすることで、共役導電性高分子の共役電子の酸化還元電位を変化させ、電気伝導度を調節してもよい。
【０１４１】
上述の如き導電性組成物を水または有機溶剤（アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤など）に溶解させて、塗布法、コーティング法、液滴吐出法（インクジェット法ともいう）、印刷法等を用いることにより画素電極層１２７４となる薄膜を形成することができる。
【０１４２】
次に、画素電極層１２７４及び絶縁層１２７２を覆うように、配向膜と呼ばれる絶縁層１５０２を形成する（図１５（Ｂ）参照）。絶縁層１５０２は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いて形成することができる。なお、図１５は、半導体装置の平面図及び断面図を示しており、図１５（Ａ）は半導体装置の平面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＣ−Ｄにおける断面図である。半導体装置には、外部端子接続領域１２７６、封止領域１２７８、周辺駆動回路領域１２８０、画素領域１２８２が設けられる。
【０１４３】
絶縁層１５０２を形成した後、ラビング処理を行う。配向膜として機能する絶縁層１５０６についても、絶縁層１５０２と同様にして形成することができる。
【０１４４】
その後、対向基板１５００と、絶縁性表面を有する基板１２００とを、シール材１５１４及びスペーサ１５１６を介して貼り合わせ、その空隙に液晶層１５０４を設ける。なお、対向基板１５００には、配向膜として機能する絶縁層１５０６、対向電極として機能する導電層１５０８、カラーフィルターとして機能する着色層１５１０、偏光子１５１２（偏光板ともいう）等が設けられている。なお、絶縁性表面を有する基板１２００にも偏光子１５１８（偏光板）を設けるが、開示発明はこれに限られない。例えば、反射型の液晶表示装置においては、偏光子は、一方に設ければ良い。
【０１４５】
続いて、画素領域と電気的に接続されている端子電極層１５２０に、異方性導電体層１５２２を介して、ＦＰＣ１５２４を接続する。ＦＰＣ１５２４は、外部からの信号を伝達する役目を担う。上記の工程により、液晶表示装置を作製することができる。
【０１４６】
本実施の形態の液晶表示装置は、実施の形態１において示した構造の絶縁層、つまり、窒素を含有する絶縁体からなる領域と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体からなる領域を複数有する絶縁層を有している。これにより、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を効果的に防ぐことができ、膜厚の変動を抑えることができる。また、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。つまり、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、フッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。つまり、寄生容量を低減した高性能な液晶表示装置を提供することができる。また、エッチングレートが近い材料を用いた構造としているため、エッチングによる不具合が生じにくく、絶縁破壊耐圧の低下等を防止することができる。
【０１４７】
なお、本実施の形態においては液晶表示装置を作製する方法について説明したが、開示発明はこれに限られるものではない。また、第１の層間絶縁層として窒素を含有する絶縁体と窒素及びフッ素を含有する絶縁体の積層構造を用いる場合について示したが、開示発明はこれに限定されない。第２の層間絶縁層として開示発明に係る積層構造の絶縁層を用いても良いし、ゲート絶縁層その他の絶縁層として用いても良い。本実施の形態は、実施の形態１又は２と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１４８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、開示発明に係る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３等を参照することができるため、詳細については省略する。
【０１４９】
なお、発光素子を有する半導体装置には、下面放射、上面放射、両面放射のいずれかの方式が用いられる。本実施の形態では、下面放射方式を用いた半導体装置について、図１６を用いて説明するが、開示発明はこれに限られるものではない。
【０１５０】
図１６の半導体装置は、下方（図中の矢印の方向）に光を放射する。ここで、図１６（Ａ）は半導体装置の平面図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＥ−Ｆにおける断面図である。図１６において半導体装置は、外部端子接続領域１６３０、封止領域１６３２、駆動回路領域１６３４、画素領域１６３６を有している。
【０１５１】
図１６に示す半導体装置は、基板１６００、絶縁膜１６０２、薄膜トランジスタ１６５０、薄膜トランジスタ１６５２、薄膜トランジスタ１６５４、薄膜トランジスタ１６５６、発光素子１６６０、絶縁層１６６８、充填材１６７０、シール材１６７２、配線層１６７４、端子電極層１６７６、異方性導電層１６７８、ＦＰＣ１６８０、封止基板１６９０などによって構成されている。なお、発光素子１６６０は、第１の電極層１６６２と発光層１６６４と第２の電極層１６６６とを含む。
【０１５２】
第１の電極層１６６２としては、発光層１６６４より放射する光を透過できるように、光透過性を有する導電性材料を用いる。一方、第２の電極層１６６６としては、発光層１６６４より放射する光を反射することができる導電性材料を用いる。
【０１５３】
第１の電極層１６６２としては、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物等を用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）等を用いても良い。
【０１５４】
また、第１の電極層１６６２としては、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いることもできる。なお、詳細については実施の形態３を参照することができるため、ここでは省略する。
【０１５５】
第２の電極層１６６６としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、銅、タンタル、モリブデン、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。可視光の領域で反射性が高い物質を用いることがよく、本実施の形態では、アルミニウム膜を用いることとする。
【０１５６】
なお、上面放射、両面放射の各方式を用いる場合には、適宜電極層の設計を変更してやれば良い。具体的には、上面放射の場合には、反射性を有する材料を用いて第１の電極層１６６２を形成し、光透過性を有する材料を用いて第２の電極層１６６６を形成する。両面放射の場合には、光透過性を有する材料を用いて第１の電極層１６６２及び第２の電極層１６６６を形成すれば良い。なお、下面放射、上面放射においては、光透過性を有する材料を用いて一方の電極層を形成し、光透過性を有する材料と光反射性を有する材料の積層構造により、他方の電極層を形成する構成としても良い。電極層に用いることができる材料は下面放射の場合と同様であるため、ここでは省略する。
【０１５７】
なお、一般に、光透過性を有さないと考えられる金属のような材料であっても、膜厚を小さく（５ｎｍ以上３０ｎｍ以下程度）することにより、光を透過させることができる。これにより、上述の光反射性材料を用いて、光を透過する電極層を作製することも可能である。
【０１５８】
また、封止基板１６９０にカラーフィルター（着色層）を形成する構成としてもよい。カラーフィルター（着色層）は、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができる。また、色変換層を用いる構成であっても良い。
【０１５９】
本実施の形態のエレクトロルミネッセンス表示装置は、実施の形態１において示した構造の絶縁層、つまり、窒素を含有する絶縁体からなる領域と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体からなる領域を複数有する絶縁層を有している。これにより、窒素及びフッ素を含有する絶縁体の吸湿を効果的に防ぐことができ、膜厚の変動を抑えることができる。また、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。つまり、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、フッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。つまり、寄生容量を低減した高性能なエレクトロルミネッセンス表示装置を提供することができる。また、エッチングレートが近い材料を用いた構造としているため、エッチングによる不具合が生じにくく、絶縁破壊耐圧の低下等を防止することができる。
【０１６０】
なお、本実施の形態ではエレクトロルミネッセンス表示装置を用いて説明したが、開示発明はこれに限られるものではない。本実施の形態は、実施の形態１乃至３と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１６１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、開示発明に係る半導体装置の別の例について、図１７及び１８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、開示発明に係る半導体装置はこれらに限られるものではない。
【０１６２】
図１７に、開示発明に係るマイクロプロセッサの構成の一例を示す。図１７のマイクロプロセッサ１７００は、開示発明の半導体基板を用いて製造されるものである。該マイクロプロセッサ１７００は、演算回路１７０１（Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ（ＡＬＵ））、演算回路制御部１７０２（ＡＬＵ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、命令解析部１７０３（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｃｏｄｅｒ）、割り込み制御部１７０４（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、タイミング制御部１７０５（Ｔｉｍｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、レジスタ１７０６（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、レジスタ制御部１７０７（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、バスインターフェース１７０８（Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ）、ＲＯＭ１７０９（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、読み出し専用メモリ）、及びＲＯＭインターフェース１７１０（ＲＯＭ Ｉ／Ｆ）を有している。
【０１６３】
バスインターフェース１７０８を介してマイクロプロセッサ１７００に入力された命令は、命令解析部１７０３に入力され、デコードされた後、演算回路制御部１７０２、割り込み制御部１７０４、レジスタ制御部１７０７、タイミング制御部１７０５に入力される。演算回路制御部１７０２、割り込み制御部１７０４、レジスタ制御部１７０７、タイミング制御部１７０５は、デコードされた命令に基づき各種制御を行う。具体的には、演算回路制御部１７０２は、演算回路１７０１の動作を制御するための信号を生成する。また、割り込み制御部１７０４は、マイクロプロセッサ１７００のプログラム実行中に、外部の入出力装置や周辺回路からの割り込み要求を、その優先度等から判断して処理する。レジスタ制御部１７０７は、レジスタ１７０６のアドレスを生成し、マイクロプロセッサ１７００の状態に応じてレジスタ１７０６の読み出しや書き込みを行う。タイミング制御部１７０５は、演算回路１７０１、演算回路制御部１７０２、命令解析部１７０３、割り込み制御部１７０４、レジスタ制御部１７０７の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイミング制御部１７０５は、基準クロック信号ＣＬＫ１を元に、内部クロック信号ＣＬＫ２を生成する内部クロック生成部を備えており、クロック信号ＣＬＫ２を上記各種回路に供給する。なお、図１７に示すマイクロプロセッサ１７００の構成は、あくまで一例であり、その用途によって適宜構成を変更することができる。
【０１６４】
本実施の形態におけるマイクロプロセッサは、窒素を含有する絶縁体からなる領域と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体からなる領域を複数有する絶縁層を有している。これにより、絶縁層の膜厚の変動を抑え、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。つまり、信頼性の高いマイクロプロセッサを提供することができる。また、フッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。つまり、寄生容量を低減した高性能なマイクロプロセッサを提供することができる。
【０１６５】
以上のように、開示発明を用いることにより、信頼性を向上しつつ、高性能化したマイクロプロセッサを提供することが可能である。
【０１６６】
次に、非接触でデータの送受信を行うことのできる演算機能を備えた半導体装置の一例について図１８を参照して説明する。図１８は無線通信により外部装置と信号の送受信を行って動作する無線タグの一例である。なお、開示発明の無線タグは内部に中央処理装置（ＣＰＵ）を有しており、いわば小型のコンピュータである。無線タグ１８００は、アナログ回路部１８０１とデジタル回路部１８０２を有している。アナログ回路部１８０１として、共振容量を有する共振回路１８０３、整流回路１８０４、定電圧回路１８０５、リセット回路１８０６、発振回路１８０７、復調回路１８０８、変調回路１８０９を有している。デジタル回路部１８０２は、ＲＦインターフェース１８１０、制御レジスタ１８１１、クロックコントローラ１８１２、ＣＰＵインターフェース１８１３、ＣＰＵ１８１４、ＲＡＭ１８１５、ＲＯＭ１８１６を有している。
【０１６７】
このような構成の無線タグ１８００の動作は以下の通りである。アンテナ１８１７が外部から信号を受けると、共振回路１８０３は該信号を元に誘導起電力を発生する。整流回路１８０４を経た誘導起電力により、容量部１８１８が充電される。この容量部１８１８はセラミックコンデンサーや電気二重層コンデンサーなどのキャパシタで形成されていることが好ましい。容量部１８１８は無線タグ１８００と一体にて形成されていても良いし、別の部品として無線タグ１８００を構成する絶縁表面を有する基板に取り付けられていても良い。
【０１６８】
リセット回路１８０６は、デジタル回路部１８０２をリセットし初期化する信号を生成する。例えば、電源電圧の上昇のタイミングから遅れて立ち上がる信号をリセット信号として生成する。発振回路１８０７は、定電圧回路１８０５により生成される制御信号に応じて、クロック信号の周波数とデューティー比を変更する。ローパスフィルタで形成される復調回路１８０８は、例えば振幅変調（ＡＳＫ）方式の受信信号の振幅の変動を二値化する。変調回路１８０９は、振幅変調（ＡＳＫ）方式の送信信号の振幅を変動させて送信する。変調回路１８０９は、共振回路１８０３の共振点を変化させることにより通信信号の振幅を変化させている。クロックコントローラ１８１２は、電源電圧又はＣＰＵ１８１４における消費電流に応じてクロック信号の周波数とデューティー比を変更するための制御信号を生成している。電源電圧の監視は電源管理回路１８１９が行っている。
【０１６９】
アンテナ１８１７から無線タグ１８００に入力された信号は復調回路１８０８で復調された後、ＲＦインターフェース１８１０で制御コマンドやデータなどに分けられる。制御コマンドは制御レジスタ１８１１に格納される。制御コマンドには、ＲＯＭ１８１６に記憶されているデータの読み出し命令、ＲＡＭ１８１５へのデータの書き込み命令、ＣＰＵ１８１４への演算命令などが含まれている。ＣＰＵ１８１４は、ＣＰＵインターフェース１８１３を介してＲＯＭ１８１６、ＲＡＭ１８１５、制御レジスタ１８１１にアクセスする。ＣＰＵインターフェース１８１３は、ＣＰＵ１８１４が要求するアドレスより、ＲＯＭ１８１６、ＲＡＭ１８１５、制御レジスタ１８１１のいずれかに対するアクセス信号を生成する機能を有している。
【０１７０】
ＣＰＵ１８１４の演算方式は、ＲＯＭ１８１６にＯＳ（オペレーティングシステム）を記憶させておき、起動とともにプログラムを読み出し実行する方式を採用することができる。また、演算回路を構成して、演算処理をハードウェア的に処理する方式を採用することもできる。ハードウェアとソフトウェアを併用する方式では、専用の演算回路で一部の処理を行い、残りの演算を、プログラムを用いてＣＰＵ１８１４が実行する方式を適用することができる。
【０１７１】
本実施の形態における無線タグは、窒素を含有する絶縁体からなる領域と、窒素及びフッ素を含有する絶縁体からなる領域を複数有する絶縁層を有している。これにより、絶縁層の膜厚の変動を抑え、絶縁破壊耐圧や機械的強度の低下を防止することができる。つまり、信頼性の高い無線タグを提供することができる。また、フッ素を含有する絶縁体を有していることにより、誘電率が低い絶縁層を実現することができる。つまり、寄生容量を低減した高性能な無線タグを提供することができる。
【０１７２】
以上のように、開示発明を用いることにより、信頼性を向上しつつ、高性能化した無線タグを提供することが可能である。
【０１７３】
なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至４と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１７４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、開示発明に係る半導体装置、特に表示装置を用いた電子機器について、図１９を参照して説明する。
【０１７５】
開示発明に係る半導体装置を用いて作製される電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。
【０１７６】
図１９（Ａ）はテレビ受像器又はパーソナルコンピュータのモニタである。筺体１９０１、支持台１９０２、表示部１９０３、スピーカー部１９０４、ビデオ入力端子１９０５等を含む。表示部１９０３には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能なテレビ受像器又はパーソナルコンピュータのモニタを提供することができる。
【０１７７】
図１９（Ｂ）はデジタルカメラである。本体１９１１の正面部分には受像部１９１３が設けられており、本体１９１１の上面部分にはシャッターボタン１９１６が設けられている。また、本体１９１１の背面部分には、表示部１９１２、操作キー１９１４、及び外部接続ポート１９１５が設けられている。表示部１９１２には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能なデジタルカメラを提供することができる。
【０１７８】
図１９（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータである。本体１９２１には、キーボード１９２４、外部接続ポート１９２５、ポインティングデバイス１９２６が設けられている。また、本体１９２１には、表示部１９２３を有する筐体１９２２が取り付けられている。表示部１９２３には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能なノート型パーソナルコンピュータを提供することができる。
【０１７９】
図１９（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体１９３１、表示部１９３２、スイッチ１９３３、操作キー１９３４、赤外線ポート１９３５等を含む。表示部１９３２にはアクティブマトリクス表示装置が設けられている。表示部１９３２には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能なモバイルコンピュータを提供することができる。
【０１８０】
図１９（Ｅ）は画像再生装置である。本体１９４１には、表示部１９４４、記録媒体読み込み部１９４５及び操作キー１９４６が設けられている。また、本体１９４１には、スピーカー部１９４７及び表示部１９４３それぞれを有する筐体１９４２が取り付けられている。表示部１９４３及び表示部１９４４それぞれには、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能な画像再生装置を提供することができる。
【０１８１】
図１９（Ｆ）は電子書籍である。本体１９５１には操作キー１９５３が設けられている。また、本体１９５１には複数の表示部１９５２が取り付けられている。表示部１９５２には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能な電子書籍を提供することができる。
【０１８２】
図１９（Ｇ）はビデオカメラであり、本体１９６１には外部接続ポート１９６４、リモコン受信部１９６５、受像部１９６６、バッテリー１９６７、音声入力部１９６８、操作キー１９６９が設けられている、また、本体１９６１には、表示部１９６２を有する筐体１９６３が取り付けられている。表示部１９６２には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能なビデオカメラを提供することができる。
【０１８３】
図１９（Ｈ）は携帯電話であり、本体１９７１、筐体１９７２、表示部１９７３、音声入力部１９７４、音声出力部１９７５、操作キー１９７６、外部接続ポート１９７７、アンテナ１９７８等を含む。表示部１９７３には、開示発明に係る半導体装置が用いられている。開示発明により、信頼性が高く高性能な携帯電話を提供することができる。
【０１８４】
以上の様に、開示発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至５と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１８５】
（実施の形態７）
本実施の形態では、開示発明に係る半導体装置、特に無線タグの使用例について、図２０を参照して説明する。
【０１８６】
開示発明により無線タグとして機能する半導体装置を形成することができる。無線タグの用途は多岐にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等、図２０（Ａ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図２０（Ｃ）参照）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等、図２０（Ｂ）参照）、乗物類（自転車等、図２０（Ｄ）参照）、身の回り品（鞄や眼鏡等）、食品類、植物類、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札（図２０（Ｅ）、（Ｆ）参照）等の物品に設けて使用することができる。なお、図２０において、無線タグは２０００で示すものである。
【０１８７】
なお、電子機器とは、例えば、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ）、携帯電話の他、実施の形態５にて示した物品等を指す。また、上記半導体装置を、動物類、人体等に用いることができる。
【０１８８】
無線タグは、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして、物品に固定される。例えば、本であれば紙に埋め込み、有機樹脂からなる包装用容器等であれば当該有機樹脂に埋め込むとよい。紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に無線タグを設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に無線タグを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。開示発明により作製することが可能な無線タグは、高い性能と高い信頼性を併せ持っており、さまざまな物品に対して適用することができる。
【０１８９】
開示発明により形成することが可能な無線タグを、物の管理や流通のシステムに応用することで、システムの高機能化を図ることができる。例えば、荷札に設けられる無線タグに記録された情報を、ベルトコンベアの脇に設けられたリーダライタで読み取ることで、流通過程及び配達先等の情報が読み出され、商品の検品や荷物の分配を容易に行うことができる。
【０１９０】
以上の様に、開示発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる物品に対して用いることが可能である。なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至６と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１９１】
本実施例では、開示発明の絶縁層の特性について、図２１及び２２を参照して説明する。なお、本実施例においては、９つの領域を有する絶縁層について調査した結果を示すが、開示発明は該構造に限定して解釈されるものではない。
【０１９２】
はじめに、本実施例において用いた９つの領域を有する絶縁層について説明する。本実施例においては、ＣＶＤ法を用いて、原料ガスとしてモノシランと亜酸化窒素を用いた「酸化窒化珪素膜」を形成し、モノシランと亜酸化窒素と三フッ化窒素を用いた「フッ素を含有する酸化窒化珪素膜」を形成した。具体的な成膜のフローを図２１に示す。
【０１９３】
はじめに、原料ガスの流量比を、モノシラン：亜酸化窒素＝１：２００とし、出力：６０Ｗ、周波数：１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用いて、基板上に酸化窒化珪素膜を形成した（Ｓ２１００参照）。この時の処理室の圧力は１３３Ｐａ、上部電極と下部電極との間隔は２０ｍｍ、基板温度は３００℃であった。
【０１９４】
次に、原料ガスの流量比を、モノシラン：亜酸化窒素：三フッ化窒素＝１：２００：２とし、出力：６０Ｗ、周波数：１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用いてフッ素を含有する酸化窒化珪素膜を形成した（Ｓ２１０２参照）。この時の処理室の圧力は１３３Ｐａ、上部電極と下部電極との間隔は２０ｍｍ、基板温度は３００℃であった。つまり、成膜条件としては、原料ガスとして三フッ化窒素を添加した点のみにおいて、酸化窒化珪素膜の形成条件と異なることが分かる。
【０１９５】
その後、８つの領域が形成されるまで、上記の工程を繰り返す（Ｓ２１０４参照）。
【０１９６】
第９の領域の作製条件についても、第１の領域等と同様である（Ｓ２１０６参照）。以上により、最上部及び最下部が酸化窒化珪素膜である絶縁層が形成される。
【０１９７】
上記の工程により作製した９つの領域を有する絶縁層の初期膜厚は１１２．９ｎｍ、初期屈折率は１．４７であった。吸湿による膜厚変化及び、屈折率変化を観察するため、当該絶縁層に対して加速試験を行った。具体的には、温度：１３０℃、湿度：８５％、時間：８時間、の条件で試験を行った。
【０１９８】
なお、酸化窒化珪素からなる絶縁層と、フッ素を含有する酸化窒化珪素からなる絶縁層を比較対象として用意した。それぞれ、初期膜厚が１０２．６ｎｍ、１１５．５ｎｍであり、初期屈折率が１．５０６、１．５０５であった。
【０１９９】
加速試験前後の各絶縁層のパラメータを図２２に示す。図２２から分かるように、加速試験後の膜厚の変化量は、フッ素含有酸化窒化珪素からなる絶縁層＞酸化窒化珪素からなる絶縁層＞９つの領域を有する絶縁層、の順であった。この傾向は初期膜厚を考慮しても変わりは無い。これにより、開示発明の絶縁層は吸湿が少なく、膜厚の変化が小さいことがわかる。なお、純粋な酸化窒化珪素からなる絶縁層と比較した場合にも開示発明の絶縁層は優位であるが、その原因の詳細については不明である。複数の領域を有する構造が何らの寄与をしているものと考えられる。
【０２００】
屈折率の変化量についても同様の傾向が読み取れる。なお、酸化窒化珪素からなる絶縁層とフッ素を含有する酸化窒化珪素からなる絶縁層の屈折率を比較した場合、屈折率は同等のように思われるが、膜厚を考慮した場合にはフッ素を含有する酸化窒化珪素からなる絶縁層の屈折率は、酸化窒化珪素からなる絶縁層の屈折率と比較して１割程度小さいことがわかる。なお、屈折率は誘電率の平方根に比例する。また、酸化窒化珪素からなる絶縁層とフッ素を含有する酸化窒化珪素からなる絶縁層は、加速試験後に屈折率が小さくなっているが、これは、吸湿に起因するものと考えられ、信頼性の面から好ましいとは言いがたい。
【０２０１】
以上のように、開示発明の絶縁層は酸化窒化珪素からなる絶縁層、フッ素を含有する酸化窒化珪素からなる絶縁層などと比較して好ましい特性を有している。このことは、複数の領域を有する構造を採用したことによる各領域の相乗的な効果に起因するものと考えられる。
【０２０２】
本実施例は、実施の形態１乃至７と適宜組み合わせて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０３】
【図１】絶縁層の作製工程を示す図である。
【図２】絶縁層の作製に用いることができる装置の一例を示す図である。
【図３】従来の絶縁層について示す図である。
【図４】絶縁層の構成の一例を示す図である。
【図５】絶縁層の構成の一例を示す図である。
【図６】絶縁層の構成の一例を示す図である。
【図７】半導体基板の作製工程を示す図である。
【図８】半導体基板の作製工程を示す図である。
【図９】半導体装置の作製方法の一例を示す図である。
【図１０】半導体装置の作製方法の一例を示す図である。
【図１１】半導体装置の平面図及び断面図である。
【図１２】半導体装置の作製工程の一例を示す図である。
【図１３】半導体装置の作製工程の一例を示す図である。
【図１４】半導体装置の作製工程の一例を示す図である。
【図１５】半導体装置の平面図及び断面図である。
【図１６】半導体装置の平面図及び断面図である。
【図１７】半導体装置の構成の一例を示す図である。
【図１８】半導体装置の構成の一例を示す図である。
【図１９】半導体装置を用いた電子機器を示す図である。
【図２０】半導体装置の使用例を示す図である。
【図２１】実施例における絶縁層の成膜フローを示す図である。
【図２２】加速試験前後における各絶縁層のパラメータを示す図である。
【符号の説明】
【０２０４】
１００ 被処理体
１０２ 絶縁体
１０４ 絶縁体
１０６ 絶縁層
２００ プラズマＣＶＤ装置
２０２ 下部電極
２０４ 上部電極
２０６ ガス導入部
２０８ 排気口
２１０ 処理室
２１２ 高周波電源
３００ 基板
３０２ 酸化窒化珪素
３０４ 窒化珪素
３０６ 絶縁層
３０８ レジストマスク
３１０ 構造
３１２ 間隙
４００ 酸化窒化珪素
４０２ 酸化窒化珪素
４０４ 酸化窒化珪素
５００ 酸化窒化珪素
５０２ 酸化窒化珪素
５０４ 酸化窒化珪素
６００ 窒化珪素
７００ 単結晶半導体基板
７０２ 脆化層
７０４ 単結晶半導体層
７０６ 絶縁層
７１０ 基板
９００ 基板
９０２ 絶縁層
９０４ 単結晶半導体層
９０６ ゲート絶縁層
９０８ 単結晶半導体層
９１０ 単結晶半導体層
９１２ ゲート電極層
９１４ ゲート電極層
９１６ マスク
９１８ ｎ型不純物領域
９２０ ｎ型不純物領域
９２２ チャネル形成領域
９２４ マスク
９２６ ｐ型不純物領域
９２８ ｐ型不純物領域
９３０ チャネル形成領域
９３２ 絶縁層
９３４ ドレイン電極層
９３６ ドレイン電極層
９３８ ドレイン電極層
９４０ ｎチャネル型トランジスタ
９４２ ｐチャネル型トランジスタ
１１００ ｎチャネル型トランジスタ
１１０２ ｐチャネル型トランジスタ
１１０４ ゲート電極
１２００ 基板
１２０２ 絶縁層
１２０４ 絶縁層
１２０６ 単結晶半導体層
１２０８ ゲート絶縁層
１２１０ 単結晶半導体層
１２１２ 単結晶半導体層
１２１４ 単結晶半導体層
１２１６ａ マスク
１２１６ｂ マスク
１２１６ｃ マスク
１２１６ｄ マスク
１２１６ｅ マスク
１２１８ａ ゲート電極層
１２１８ｂ ゲート電極層
１２１８ｃ ゲート電極層
１２１８ｄ ゲート電極層
１２１８ｅ 導電層
１２２０ａ 導電層
１２２０ｂ 導電層
１２２０ｃ 導電層
１２２０ｄ 導電層
１２２０ｅ 導電層
１２２２ａ ゲート電極層
１２２２ｂ ゲート電極層
１２２２ｃ ゲート電極層
１２２２ｄ ゲート電極層
１２２２ｅ 導電層
１２２４ａ ゲート電極層
１２２４ｂ ゲート電極層
１２２４ｃ ゲート電極層
１２２４ｄ ゲート電極層
１２２４ｅ 導電層
１２２６ａ ｎ型不純物領域
１２２６ｂ ｎ型不純物領域
１２２８ａ ｎ型不純物領域
１２２８ｂ ｎ型不純物領域
１２３０ａ ｎ型不純物領域
１２３０ｂ ｎ型不純物領域
１２３０ｃ ｎ型不純物領域
１２３２ａ マスク
１２３２ｂ マスク
１２３２ｃ マスク
１２３４ａ ｎ型不純物領域
１２３４ｂ ｎ型不純物領域
１２３６ａ ｎ型不純物領域
１２３６ｂ ｎ型不純物領域
１２３８ チャネル形成領域
１２４０ａ ｎ型不純物領域
１２４０ｂ ｎ型不純物領域
１２４０ｃ ｎ型不純物領域
１２４２ａ ｎ型不純物領域
１２４２ｂ ｎ型不純物領域
１２４２ｃ ｎ型不純物領域
１２４２ｄ ｎ型不純物領域
１２４４ａ チャネル形成領域
１２４４ｂ チャネル形成領域
１２４６ａ マスク
１２４６ｂ マスク
１２４８ａ ｐ型不純物領域
１２４８ｂ ｐ型不純物領域
１２５０ａ ｐ型不純物領域
１２５０ｂ ｐ型不純物領域
１２５２ チャネル形成領域
１２５４ 絶縁層
１２５８ａ ドレイン電極層
１２５８ｂ ドレイン電極層
１２６０ａ ドレイン電極層
１２６０ｂ ドレイン電極層
１２６２ａ ドレイン電極層
１２６２ｂ ドレイン電極層
１２６４ ｐチャネル型薄膜トランジスタ
１２６６ ｎチャネル型薄膜トランジスタ
１２６８ ｎチャネル型薄膜トランジスタ
１２７０ 容量配線
１２７２ 絶縁層
１２７４ 画素電極層
１２７６ 外部端子接続領域
１２７８ 封止領域
１２８０ 周辺駆動回路領域
１２８２ 画素領域
１５００ 対向基板
１５０２ 絶縁層
１５０４ 液晶層
１５０６ 絶縁層
１５０８ 導電層
１５１０ 着色層
１５１２ 偏光子
１５１４ シール材
１５１６ スペーサ
１５１８ 偏光子
１５２０ 端子電極層
１５２２ 異方性導電体層
１５２４ ＦＰＣ
１６００ 基板
１６０２ 絶縁膜
１６３０ 外部端子接続領域
１６３２ 封止領域
１６３４ 駆動回路領域
１６３６ 画素領域
１６５０ 薄膜トランジスタ
１６５２ 薄膜トランジスタ
１６５４ 薄膜トランジスタ
１６５６ 薄膜トランジスタ
１６６０ 発光素子
１６６２ 電極層
１６６４ 発光層
１６６６ 電極層
１６６８ 絶縁層
１６７０ 充填材
１６７２ シール材
１６７４ 配線層
１６７６ 端子電極層
１６７８ 異方性導電層
１６８０ ＦＰＣ
１６９０ 封止基板
１７００ マイクロプロセッサ
１７０１ 演算回路
１７０２ 演算回路制御部
１７０３ 命令解析部
１７０４ 制御部
１７０５ タイミング制御部
１７０６ レジスタ
１７０７ レジスタ制御部
１７０８ バスインターフェース
１７０９ ＲＯＭ
１７１０ ＲＯＭインターフェース
１８００ 無線タグ
１８０１ アナログ回路部
１８０２ デジタル回路部
１８０３ 共振回路
１８０４ 整流回路
１８０５ 定電圧回路
１８０６ リセット回路
１８０７ 発振回路
１８０８ 復調回路
１８０９ 変調回路
１８１０ ＲＦインターフェース
１８１１ 制御レジスタ
１８１２ クロックコントローラ
１８１３ ＣＰＵインターフェース
１８１４ ＣＰＵ
１８１５ ＲＡＭ
１８１６ ＲＯＭ
１８１７ アンテナ
１８１８ 容量部
１８１９ 電源管理回路
１９０１ 筺体
１９０２ 支持台
１９０３ 表示部
１９０４ スピーカー部
１９０５ ビデオ入力端子
１９１１ 本体
１９１２ 表示部
１９１３ 受像部
１９１４ 操作キー
１９１５ 外部接続ポート
１９１６ シャッターボタン
１９２１ 本体
１９２２ 筐体
１９２３ 表示部
１９２４ キーボード
１９２５ 外部接続ポート
１９２６ ポインティングデバイス
１９３１ 本体
１９３２ 表示部
１９３３ スイッチ
１９３４ 操作キー
１９３５ 赤外線ポート
１９４１ 本体
１９４２ 筐体
１９４３ 表示部
１９４４ 表示部
１９４５ 記録媒体読み込み部
１９４６ 操作キー
１９４７ スピーカー部
１９５１ 本体
１９５２ 表示部
１９５３ 操作キー
１９６１ 本体
１９６２ 表示部
１９６３ 筐体
１９６４ 外部接続ポート
１９６５ リモコン受信部
１９６６ 受像部
１９６７ バッテリー
１９６８ 音声入力部
１９６９ 操作キー
１９７１ 本体
１９７２ 筐体
１９７３ 表示部
１９７４ 音声入力部
１９７５ 音声出力部
１９７６ 操作キー
１９７７ 外部接続ポート
１９７８ アンテナ
Ｓ２１００ ステップ
Ｓ２１０２ ステップ
Ｓ２１０４ ステップ
Ｓ２１０６ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に半導体層を有する半導体装置の作製方法であって、
窒素を含有する第１の絶縁体の堆積と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体の堆積を複数回繰り返すことにより、前記半導体層上に、窒素を含有する第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の領域を交互に有する絶縁層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の絶縁体の堆積は、窒素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、
前記第２の絶縁体の堆積は、前記窒素を含有するガス及びフッ素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記窒素を含有するガスに対して、前記フッ素を含有するガスの添加を選択的に行うことにより、前記第１の絶縁体の堆積と、前記第２の絶縁体の堆積を同一装置内において連続的に行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
基板上に半導体層を有する半導体装置の作製方法であって、
窒素を含有する第１の絶縁体の堆積と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体の堆積を複数回繰り返すことにより、前記半導体層上に、窒素を含有する第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の領域を交互に有する絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁体の堆積は、窒素及び珪素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、
前記第２の絶縁体の堆積は、前記第１の絶縁体の堆積に用いられる原料ガスにフッ素を添加したガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、
前記第１の絶縁体の堆積と、前記第２の絶縁体の堆積とは、同一装置内において連続的に行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、
前記第１の絶縁体は、酸化窒化珪素又は窒化酸化珪素であり、
前記第２の絶縁体は、フッ素を含有する酸化窒化珪素又はフッ素を含有する窒化酸化珪素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、
前記絶縁層の最上面は第１の絶縁体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７】
請求項１乃至６のいずれか一において、
前記第１の領域を、下部から上部に向かうにつれて厚くなるように形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、
前記第２の領域を、下部から上部に向かうにつれて薄くなるように形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一において、
前記第２の領域におけるフッ素の濃度を、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、
前記絶縁層を、ドライエッチングを用いて加工することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
基板上の半導体層と、
前記半導体層上の絶縁層を有し、
前記絶縁層は、窒素を含有する第１の絶縁体からなる第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体からなる第２の領域を交互に複数有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記第１の絶縁体は、酸化窒化珪素又は窒化酸化珪素であり、
前記第２の絶縁体は、フッ素を含有する酸化窒化珪素又はフッ素を含有する窒化酸化珪素であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２において、
前記絶縁層の最上面は第１の絶縁体からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のいずれか一において、
前記第１の領域は、下部から上部に向かうにつれて厚くなるように形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか一において、
前記第２の領域は、下部から上部に向かうにつれて薄くなるように形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５のいずれか一において、
前記絶縁層の深さ方向の元素濃度のプロファイルにおいて、フッ素の濃度は前記第２の領域においてピークを有し、窒素の濃度は前記第２の領域においてピークを有しないことを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６のいずれか一において、
前記第２の領域におけるフッ素の濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
請求項１１乃至１７のいずれか一に記載の半導体装置を用いた電子機器。
【請求項１】
基板上に半導体層を有する半導体装置の作製方法であって、
窒素を含有する第１の絶縁体の堆積と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体の堆積を複数回繰り返すことにより、前記半導体層上に、窒素を含有する第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の領域を交互に有する絶縁層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の絶縁体の堆積は、窒素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、
前記第２の絶縁体の堆積は、前記窒素を含有するガス及びフッ素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記窒素を含有するガスに対して、前記フッ素を含有するガスの添加を選択的に行うことにより、前記第１の絶縁体の堆積と、前記第２の絶縁体の堆積を同一装置内において連続的に行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
基板上に半導体層を有する半導体装置の作製方法であって、
窒素を含有する第１の絶縁体の堆積と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体の堆積を複数回繰り返すことにより、前記半導体層上に、窒素を含有する第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の領域を交互に有する絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁体の堆積は、窒素及び珪素を含有するガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、
前記第２の絶縁体の堆積は、前記第１の絶縁体の堆積に用いられる原料ガスにフッ素を添加したガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により行われ、
前記第１の絶縁体の堆積と、前記第２の絶縁体の堆積とは、同一装置内において連続的に行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、
前記第１の絶縁体は、酸化窒化珪素又は窒化酸化珪素であり、
前記第２の絶縁体は、フッ素を含有する酸化窒化珪素又はフッ素を含有する窒化酸化珪素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、
前記絶縁層の最上面は第１の絶縁体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７】
請求項１乃至６のいずれか一において、
前記第１の領域を、下部から上部に向かうにつれて厚くなるように形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、
前記第２の領域を、下部から上部に向かうにつれて薄くなるように形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一において、
前記第２の領域におけるフッ素の濃度を、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、
前記絶縁層を、ドライエッチングを用いて加工することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
基板上の半導体層と、
前記半導体層上の絶縁層を有し、
前記絶縁層は、窒素を含有する第１の絶縁体からなる第１の領域と、窒素及びフッ素を含有する第２の絶縁体からなる第２の領域を交互に複数有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記第１の絶縁体は、酸化窒化珪素又は窒化酸化珪素であり、
前記第２の絶縁体は、フッ素を含有する酸化窒化珪素又はフッ素を含有する窒化酸化珪素であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２において、
前記絶縁層の最上面は第１の絶縁体からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のいずれか一において、
前記第１の領域は、下部から上部に向かうにつれて厚くなるように形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか一において、
前記第２の領域は、下部から上部に向かうにつれて薄くなるように形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５のいずれか一において、
前記絶縁層の深さ方向の元素濃度のプロファイルにおいて、フッ素の濃度は前記第２の領域においてピークを有し、窒素の濃度は前記第２の領域においてピークを有しないことを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６のいずれか一において、
前記第２の領域におけるフッ素の濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
請求項１１乃至１７のいずれか一に記載の半導体装置を用いた電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００９−１１７８２１（Ｐ２００９−１１７８２１Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６７５１０（Ｐ２００８−２６７５１０）
【出願日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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