ＳＯＩ基板の作製方法
【課題】エアボイドなどの貼り合わせに起因する欠陥を十分に抑制できるＳＯＩ基板の作製方法を提案することを目的の一とする。
【解決手段】ボンド基板とベース基板を対向させ、ボンド基板またはベース基板の端部に圧力をかけてボンド基板とベース基板の貼り合わせを開始させる時、または前に、ボンド基板表面、または、ベース基板表面の貼り合わせの開始地点における接平面に対して、ボンド基板における貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるようにボンド基板を反らせ、および／または、ベース基板における貼り合わせの終了地点がボンド基板から離れるようにベース基板を反らせ、貼り合わせを開始させた後に、ボンド基板の反り量、および／または、ベース基板の反り量を制御することにより、ボンド基板とベース基板の貼り合わせに係る速度を制御する、ＳＯＩ基板の作製方法である。
【解決手段】ボンド基板とベース基板を対向させ、ボンド基板またはベース基板の端部に圧力をかけてボンド基板とベース基板の貼り合わせを開始させる時、または前に、ボンド基板表面、または、ベース基板表面の貼り合わせの開始地点における接平面に対して、ボンド基板における貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるようにボンド基板を反らせ、および／または、ベース基板における貼り合わせの終了地点がボンド基板から離れるようにベース基板を反らせ、貼り合わせを開始させた後に、ボンド基板の反り量、および／または、ベース基板の反り量を制御することにより、ボンド基板とベース基板の貼り合わせに係る速度を制御する、ＳＯＩ基板の作製方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の作製方法、ＳＯＩ基板、および該基板を用いた半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バルク状のシリコンウエハに代わり、絶縁表面に薄い単結晶半導体層を備えたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いることが検討されている。ＳＯＩ基板を用いることで、トランジスタのドレインと基板により形成される寄生容量を小さくすることができるため、ＳＯＩ基板は半導体集積回路の性能を向上させるものとして大いに注目されている。
【０００３】
ＳＯＩ基板を製造する方法の１つとして、スマートカット（登録商標）法が知られている（例えば、特許文献１参照）。スマートカット法によるＳＯＩ基板の作製方法の概要を以下に説明する。まず、シリコンウエハにイオン注入法を用いて水素イオンを注入し、表面から所定の深さに微小気泡層を形成する。次に、酸化シリコン層を介して、水素イオンを注入したシリコンウエハを別のシリコンウエハに接合させる。その後、熱処理を行うことにより、水素イオンが注入されたシリコンウエハの一部が微小気泡層を境に薄膜状に分離し、接合させた別のシリコンウエハ上に単結晶シリコン層が形成される。
【０００４】
さらに、スマートカット法を用いて単結晶シリコン層をガラスからなるベース基板上に形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。ガラス基板はシリコンウエハよりも大面積化が容易であり、且つ、安価であるため、主に、液晶表示装置等の製造の際に用いられる。ガラス基板をベース基板として用いることにより、大面積で安価なＳＯＩ基板を作製することが可能となるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１１１２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２５２２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記スマートカット法などを用いてベース基板に単結晶半導体層を形成する場合には、貼り合わせの条件によっては、貼り合わせ界面にエアボイドなどの欠陥が発生する。このような欠陥が存在する領域には、単結晶シリコン層を形成することができないため、ＳＯＩ基板として使用可能な面積が低下し、これを用いた半導体装置の取り数が低下するなどの問題が生じる。
【０００７】
上記問題に鑑み、エアボイドなどの貼り合わせに起因する欠陥を十分に抑制できるＳＯＩ基板の作製方法を提案することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示する発明の一態様では、貼り合わせによるＳＯＩ基板の作製に際し、貼り合わせに係る速度を物理的な方法、または、機械的な方法で制御する。
【０００９】
例えば、開示する発明の一態様は、ベース基板またはボンド基板のいずれかを、貼り合わせが開始される時、または貼り合わせが開始される前に反らせておき、当該反りの量（以下、反り量という）を制御することによって、ベース基板とボンド基板の貼り合わせに係る速度を制御する。ここで、ここで、「反り量」は、貼り合わせの開始地点における基板表面の接平面と、貼り合わせの終了地点における基板表面の接平面と、のなす角θで表現される量を言うこととする。
【００１０】
より詳細には以下の通りである。
【００１１】
開示する発明の一態様は、ボンド基板とベース基板を対向させ、ボンド基板またはベース基板の端部に圧力をかけてボンド基板とベース基板の貼り合わせを開始させる時、または前に、ボンド基板表面、または、ベース基板表面の貼り合わせの開始地点における接平面に対して、ボンド基板における貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるようにボンド基板を反らせ、および／または、ベース基板における貼り合わせの終了地点がボンド基板から離れるようにベース基板を反らせ、貼り合わせを開始させた後に、ボンド基板の反り量、および／または、ベース基板の反り量を制御することにより、ボンド基板とベース基板の貼り合わせに係る速度を制御する、ＳＯＩ基板の作製方法である。
【００１２】
上記において、貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して貼り合わせに係る速度を低下させることが好ましい。また、上記において、貼り合わせに係る速度を平均３０ｍｍ／秒以下とすることが好ましい。また、上記において、貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して終了地点近傍における貼り合わせに係る速度を低下させることが好ましい。また、上記において、貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して開始地点近傍における貼り合わせに係る速度を低下させることが好ましい。なお、「終了（開始）地点近傍」とは、貼り合わせ進行方向における基板の大きさの１／１００〜１／１０の領域であって、終了（開始）地点を含む領域をいうものとする。例えば、貼り合わせ進行方向が基板の対角方向であり、その大きさが１０００ｍｍであれば、終了（開始）地点を含む１０ｍｍ〜１００ｍｍの領域をいう。
【００１３】
また、上記において、ボンド基板およびベース基板は略四角形状である場合がある。この場合、開始地点は、ボンド基板またはベース基板の、角部の一または辺の一であり、終了地点は、角部の一または辺の一に対向する角部または辺とすることが好ましい。
【００１４】
また、上記において、ベース基板はガラス基板を用いることができる。また、上記において、貼り合わせを開始させる前にボンド基板に加速されたイオンを照射する。
【００１５】
また、開示する発明の一態様は、基板支持台を有し、基板支持台は、支持されるボンド基板またはベース基板の、角部の一または辺の一に対応する領域に設けられた真空吸着領域を有し、基板支持台の、ボンド基板またはベース基板の領域と対向する領域には、緩やかな曲率の勾配が設けられた貼り合わせ装置である。ここで、「緩やかな曲率」とは、反らせたボンド基板またはベース基板が破損しない程度の曲率をいう。例えば、基板の対角方向に貼り合わせを進行させる場合には、曲率半径が、基板の対角線の長さの２倍以上、好ましくは３倍〜９倍の曲率とする。より具体的な一例としては、１２６ｍｍ角（対角が１７８ｍｍ）程度の大きさの基板を用いる場合に、８００ｍｍ程度の曲率半径である。
【００１６】
また、開示する発明の一態様は、基板支持台を有し、基板支持台は、支持されるボンド基板またはベース基板の、角部の一または辺の一に対応する領域に設けられた真空吸着領域と、ボンド基板またはベース基板の領域と対向する領域の真空パッドと、を有する貼り合わせ装置である。
【００１７】
また、開示する発明の一態様は、基板支持台を有し、基板支持台は、基板支持台表面の各辺に少なくとも一つずつ設けられた突起と、基板支持台表面の角部に対応する領域に設けられた真空吸着領域と、真空吸着領域近傍に設けられたストッパーと、を有し、真空吸着領域と対向する領域には、緩やかな曲率の勾配が設けられた貼り合わせ装置である。
【００１８】
なお、上記において、「反らせる」の用語の意味は、「曲げる」、「撓ませる」などと同様である。よって、「反らせる」の用語を、「曲げる」、「撓ませる」などの用語に置き換えても良い。
【００１９】
一般に、「ＳＯＩ基板」は絶縁表面上にシリコン半導体層が設けられた構成の半導体基板をいうが、本明細書等においては、絶縁表面上にシリコン以外の材料からなる半導体層が設けられた構成の半導体基板をも含む概念として用いる。つまり、「ＳＯＩ基板」が有する半導体層は、シリコン半導体層に限定されない。また、本明細書等において、半導体基板は、半導体材料のみからなる基板を指すに留まらず、半導体材料を含む基板全般を示すものとする。つまり、本明細書等においては「ＳＯＩ基板」も広く半導体基板に含まれる。
【００２０】
なお、本明細書等において単結晶とは、ある結晶軸に注目した場合、その結晶軸の方向が試料のどの部分においても同様の方向を向いているものをいう。つまり、結晶欠陥やダングリグボンドなどを含んでいても、上記のように結晶軸の方向が揃っているものは単結晶として扱う。
【００２１】
また、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。例えば、表示装置や、集積回路は半導体装置に含まれる。また、本明細書等において表示装置とは、発光表示装置や液晶表示装置、電気泳動素子を用いた表示装置を含む。発光表示装置は発光素子を含み、液晶表示装置は液晶素子を含む。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＥＬ等がある。
【発明の効果】
【００２２】
開示する発明の一態様により、エアボイドなどの貼り合わせに起因する欠陥を十分に抑制できるＳＯＩ基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図である。
【図２】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図である。
【図３】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す平面図である。
【図４】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す平面図および断面図である。
【図５】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す平面図および断面図である。
【図６】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図である。
【図７】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図である。
【図８】半導体の作製方法の一例を示す断面図である。
【図９】半導体の作製方法の一例を示す断面図である。
【図１０】半導体の作製方法の一例を示す断面図である。
【図１１】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す平面図および断面図である。
【図１２】ＳＯＩ基板の作製方法を示す平面図および断面図である。
【図１３】光学顕微鏡によって撮影した写真。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定されず、本明細書等において開示する発明の趣旨から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施の形態に係る構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、ＳＯＩ基板の作製方法の一例、特に、ベース基板とボンド基板の貼り合わせ工程の一例に関して図１を参照して説明する。なお、図１（Ａ１）、図１（Ｂ１）、図１（Ｃ１）、図１（Ｄ１）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る断面図であり、図１（Ａ２）、図１（Ｂ２）、図１（Ｃ２）、図１（Ｄ２）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る平面図である。
【００２６】
まず、ボンド基板１１を準備する（図１（Ａ１）、図１（Ａ２）参照）。ボンド基板１１は、作製されるＳＯＩ基板における半導体層の元になるものである。つまり、ボンド基板１１の性質が、作製されるＳＯＩ基板の性質を決定づけることになる。
【００２７】
ボンド基板１１としては、例えば、単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板、単結晶シリコンゲルマニウム基板など、第１４族元素でなる単結晶半導体基板を用いることができる。また、ガリウムヒ素やインジウムリン等の化合物半導体基板を用いることもできる。
【００２８】
ボンド基板の形状としては円形が代表的であるが、略四角形（矩形）等であっても良い。略四角形（矩形）等に加工されたボンド基板を用いる場合には、一のベース基板に対して複数のボンド基板を配置することが容易となり、ＳＯＩ基板の大面積化を図ることができるなどのメリットがある。本実施の形態では、ボンド基板１１の形状は略四角形状であるものとして説明する。なお、本明細書において、「略四角形」の用語は、厳密な四角形に限らないという趣旨で用いる。例えば、「略四角形」は、基板の方向などを判別するために角部に切り欠き部が設けられた形状や、面取り加工がなされた形状などを含む。
【００２９】
なお、ボンド基板として略四角形状のものを用いる場合であって、何らの制御も行わない場合には、貼り合わせ後の基板の角部においてエアボイドが発生しやすいことを確認している。この現象は、基板角部において貼り合わせに係る速度にばらつきが生じ、意図しない部位から貼り合わせが開始され、これによって複数の方向から同時に貼り合わせが進行して空気の閉じ込めが発生することに起因するものと考察される。一方で、角部が存在しない形状（例えば円形状など）の場合には、角部が存在する形状の基板を用いる場合と比較してこのような問題は生じにくい。このように、開示する発明の一態様の効果はエアボイドの発生防止であるから、開示する発明の一態様は、特に角部を有するボンド基板を用いるときに有効であるといえる。もちろん、角部が存在しない基板においてもエアボイドは生じうるから、この発生を十分に防ぐという意味では、開示する発明の一態様が、角部を有しない基板を用いる場合においても有効であることはいうまでもない。
【００３０】
なお、ボンド基板１１の表面には、酸化膜等の絶縁膜が形成されていてもよい。
【００３１】
次に、ボンド基板１１とベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の一部に力をかけて、ボンド基板１１を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる（図１（Ｂ１）、図１（Ｂ２）参照）。より具体的には、貼り合わせを開始させる時に、ボンド基板１１（とベース基板１０）の一部に力をかけて、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるように、ボンド基板１１を反らせる。または、ボンド基板１１（またはベース基板）表面の貼り合わせの開始地点における接平面を基準に、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるように、ボンド基板１１（とベース基板１０）の一部に力をかけてボンド基板１１を反らせる。ベース基板１０としては、絶縁体でなる基板を用いることができる。具体的には、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、サファイア基板などを用いることができる。また、ベース基板１０として、単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板などの半導体基板を用いても良い。
【００３２】
ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させると、貼り合わせは、その開始地点から同心円を描くように進行する。例えば、ボンド基板１１とベース基板１０の角部の一から貼り合わせを開始させる場合、貼り合わせは、該角部の対角に位置する角部に向かって同心円状に進行する。また、ボンド基板１１とベース基板１０の一辺から貼り合わせを開始させる場合、貼り合わせは、該辺に垂直な方向に向かって、該辺に略平行な態様で進行する。これは、平面波の伝播と同様の考え方で理解することができる。
【００３３】
なお、上述の貼り合わせは、ボンド基板１１およびベース基板１０の中央付近の領域から開始させることも可能であるが、エアボイドの発生を防止するという観点からは、角部の一または辺の一（一辺）からから開始させることが望ましい。貼り合わせの終了地点付近の角部では、貼り合わせに係る速度がばらつきやすく、エアボイドが発生しやすい傾向にあるためである。例えば、四角形状の基板を用い、基板の中央付近から貼り合わせを開始する場合には、貼り合わせの終了地点が基板の四隅となるため、これらの領域にエアボイドが生じやすくなる。一方で、角部の一から貼り合わせを開始させる場合には、貼り合わせの終了地点が、該角部の対角に位置する角部となるため、エアボイドが生じる可能性の高い領域を減らすことができる。また、辺の一から貼り合わせを開始する場合には、角部にエアが集まることがなく、エアボイドが生じる可能性を低減することができる。辺の一から貼り合わせを開始する場合には、特に、当該辺の中央の一点において開始させると、より好適な貼り合わせが実現できることが確認されている。
【００３４】
なお、ボンド基板１１を反らせるタイミングは、貼り合わせを開始させる前であれば、貼り合わせを開始させる時のみに限られない。つまり、ボンド基板１１を反らせるタイミングは、貼り合わせ開始以前であればよい。また、ここでは、ボンド基板１１を反らせる例について説明しているが、ベース基板１０を反らせても良い。また、ボンド基板１１とベース基板１０とを共に反らせても良い。
【００３５】
ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させた後には、ボンド基板１１の反り量を制御することにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御する（図１（Ｃ１）、図１（Ｃ２）参照）。具体的には、ボンド基板１１およびベース基板１０にかかる力を徐々に変化させることにより、ボンド基板１１の反り量を変化させる。ボンド基板１１の反り量を変化させることにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。
【００３６】
例えば、ボンド基板１１およびベース基板１０にかかる力を徐々に低下させることにより、ボンド基板１１の反り量を低下させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を増加させることができる。また、ボンド基板１１およびベース基板１０にかかる力を徐々に増大させることにより、ボンド基板１１の反り量を増大させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を低下させることができる。貼り合わせに係る速度が高すぎる場合には、エアボイドの発生確率が高まる傾向にあり、また、貼り合わせに係る速度が低すぎる場合には、貼り合わせが進行しなくなってしまうから、適切な貼り合わせ速度が実現されるように、基板の反り量を制御することが望ましい。
【００３７】
なお、制御性の面では、貼り合わせ以前に反らせた基板の反り量を制御するのが望ましいが、反り量の制御対象の基板は、貼り合わせ以前に反らせた基板でなくとも構わない。つまり、ボンド基板１１を反らせておいた場合において、ベース基板１０の反り量を制御して貼り合わせに係る速度を制御しても良い。もちろん、ボンド基板１１の反り量と、ベース基板１０の反り量の双方を制御しても良い。
【００３８】
以上により、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを好適に完了させることができる（図１（Ｄ１）、図１（Ｄ２）参照）。
【００３９】
なお、本実施の形態では、一のベース基板に対して一のボンド基板を貼り合わせる場合を例に説明したが、一のベース基板に対して複数のボンド基板を貼り合わせる場合にも、同様の方法を用いることができる。
【００４０】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００４１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、ベース基板とボンド基板の貼り合わせ工程の別の一例に関して図２を参照して説明する。本実施の形態に係る貼り合わせ工程と、実施の形態１に係る貼り合わせ工程との相違点は、基板を反らせるための力をかける領域が、貼り合わせの開始点近傍に存在するか、貼り合わせの終了地点近傍に存在するかである。つまり、実施の形態１においては、基板を反らせるための力を、貼り合わせ開始地点近傍にかけて基板の反り量を制御しているのに対して、本実施の形態では、基板を反らせるための力を、貼り合わせ終了地点近傍にかけて基板の反り量を制御している。このように、貼り合わせ開始地点近傍において基板の反り量を制御する場合には、貼り合わせ開始地点近傍における速度制御が容易になり、貼り合わせ終了地点近傍において基板の反り量を制御する場合には、貼り合わせ終了地点近傍における速度制御が容易になるというメリットがある。
【００４２】
なお、図２（Ａ１）、図２（Ｂ１）、図２（Ｃ１）、図２（Ｄ１）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る断面図であり、図２（Ａ２）、図２（Ｂ２）、図２（Ｃ２）、図２（Ｄ２）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る平面図である。
【００４３】
まず、ボンド基板１１を準備する（図２（Ａ１）、図２（Ａ２）参照）。ボンド基板１１は、作製されるＳＯＩ基板における半導体層の元になるものである。つまり、ボンド基板１１の性質が、作製されるＳＯＩ基板の性質を決定づけることになる。詳細は、先の実施の形態におけるボンド基板１１と同様である。
【００４４】
次に、ボンド基板１１の一部に力をかけてボンド基板１１を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の別の一部に力をかけて、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる（図２（Ｂ１）、図２（Ｂ２）参照）。より具体的には、貼り合わせを開始させる時、または貼り合わせを開始させる前に、ボンド基板１１の一部に力をかけて、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるように、ボンド基板１１を反らせる。または、ボンド基板１１（またはベース基板）表面の貼り合わせの開始地点における接平面を基準に、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるように、ボンド基板１１を反らせる。ベース基板１０の詳細は、先の実施の形態と同様である。
【００４５】
なお、ボンド基板１１を反らせるための力をかける領域は、貼り合わせ終了地点の近傍とすることが望ましい。このような構成を採用することで、貼り合わせ終了地点近傍における貼り合わせ速度の制御が容易になるためである。
【００４６】
なお、上述の貼り合わせは、ボンド基板１１およびベース基板１０の中央付近の領域から開始させることも可能であるが、エアボイドの発生を防止するという観点からは、ボンド基板１１およびベース基板１０の角部の一または一辺からから開始させることが望ましい。貼り合わせの終了地点付近の角部では、貼り合わせに係る速度がばらつきやすく、エアボイドが発生しやすい傾向にあるためである。例えば、四角形状の基板を用い、基板の中央付近から貼り合わせを開始する場合には、貼り合わせの終了地点が基板の四隅となるため、これらの領域にエアボイドが生じやすくなる。一方で、角部の一から貼り合わせを開始させる場合には、貼り合わせの終了地点が、該角部の対角に位置する角部となるため、エアボイドが生じる可能性の高い領域を減らすことができる。
【００４７】
なお、ここでは、ボンド基板１１を反らせる例について説明しているが、ベース基板１０を反らせても良い。また、ボンド基板１１とベース基板１０とを共に反らせても良い。
【００４８】
ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させた後には、ボンド基板１１の反り量を制御することにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御する（図２（Ｃ１）、図２（Ｃ２）参照）。具体的には、ボンド基板１１にかかる力を徐々に変化させることにより、ボンド基板１１の反り量を変化させる。ボンド基板１１の反り量を変化させることにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。
【００４９】
例えば、ボンド基板１１にかかる力を徐々に低下させることにより、ボンド基板１１の反り量を低下させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を増加させることができる。また、ボンド基板１１にかかる力を徐々に増大させることにより、ボンド基板１１の反り量を増大させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を低下させることができる。貼り合わせに係る速度が高すぎる場合には、エアボイドの発生確率が高まる傾向にあり、また、貼り合わせに係る速度が低すぎる場合には、貼り合わせが進行しなくなってしまうから、適切な貼り合わせ速度が実現されるように、基板の反り量を制御することが望ましい。
【００５０】
基板の角部におけるエアボイドの発生のメカニズムは次のようなものと考えられる。ボンド基板とベース基板を貼り合わせると、角部の近傍においては、ボンド基板１１およびベース基板１０の周辺部の貼り合わせ速度が中央部の貼り合わせ速度より高くなることがある。この場合、貼り合わせの速度の低い部分は、貼り合わせ速度の高い部分に囲まれてしまう。このため、エアの抜けるパスが失われてしまい、エアボイドなどの欠陥が発生することになる。
【００５１】
この点、本実施の形態に示す方法では、ボンド基板１１を反らせるための力を貼り合わせ終了地点の近傍にかけ、また、反り量の制御を貼り合わせ終了地点の近傍において行っていることから、貼り合わせ終了地点近傍における貼り合わせ速度の制御が容易になり、上述のメカニズムによるエアボイドの発生などを防止することが可能である。なお、例えば、貼り合わせ速度が平均３０ｍｍ／秒以下（好ましくは、平均２０ｍｍ／秒以下）であれば、角部の近傍におけるエアボイドの発生を防止し、好適な貼り合わせが実現できることを確認している。
【００５２】
なお、制御性の面では、貼り合わせ以前に反らせた基板の反り量を制御するのが望ましいが、反り量の制御対象の基板は、貼り合わせ以前に反らせた基板でなくとも構わない。つまり、ボンド基板１１を反らせておいた場合において、ベース基板１０の反り量を制御して貼り合わせに係る速度を制御しても良い。もちろん、ボンド基板１１の反り量と、ベース基板１０の反り量の双方を制御しても良い。
【００５３】
以上により、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを好適に完了させることができる（図２（Ｄ１）、図２（Ｄ２）参照）。
【００５４】
なお、本実施の形態では、一のベース基板に対して一のボンド基板を貼り合わせる場合を例に説明したが、一のベース基板に対して複数のボンド基板を貼り合わせる場合にも、同様の方法を用いることができる。
【００５５】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００５６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、ベース基板とボンド基板の貼り合わせ工程の別の一例に関して図３を参照して説明する。本実施の形態に係る貼り合わせ工程と、実施の形態２に係る貼り合わせ工程との相違点は、貼り合わせに係る二つの基板を共に反らせ、また、それらの反り量を制御している点である。なお、図３（Ａ１）、図３（Ｂ１）、図３（Ｃ１）、図３（Ｄ１）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る断面図であり、図３（Ａ２）、図３（Ｂ２）、図３（Ｃ２）、図３（Ｄ２）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る平面図である。
【００５７】
まず、ボンド基板１１およびベース基板１０を準備する（図３（Ａ１）、図３（Ａ２）参照）。ボンド基板１１およびベース基板１０の詳細は、先の実施の形態におけるボンド基板１１およびベース基板１０と同様である。
【００５８】
次に、ボンド基板１１およびベース基板１０の一部に力をかけてボンド基板１１およびベース基板１０を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の別の一部に力をかけて、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる（図３（Ｂ１）、図３（Ｂ２）参照）。より具体的には、貼り合わせを開始させる時、または貼り合わせを開始させる前に、ボンド基板１１の一部に力をかけて、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板１０から離れるように、ボンド基板１１を反らせ、ベース基板１０の一部に力をかけて、ベース基板１０の貼り合わせの終了地点がボンド基板１１から離れるように、ベース基板１０を反らせる。または、ボンド基板１１（またはベース基板１０）表面の貼り合わせの開始地点における接平面を基準に、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板１０から離れるように、ボンド基板１１を反らせ、ベース基板１０の貼り合わせの終了地点がボンド基板１１から離れるように、ベース基板１０を反らせる。他の詳細は、先の実施の形態と同様である。
【００５９】
ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させた後には、ボンド基板１１およびベース基板１０の反り量を制御することにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御する（図３（Ｃ１）、図３（Ｃ２）参照）。具体的には、ボンド基板１１およびベース基板１０にかかる力を徐々に変化させることにより、ボンド基板１１およびベース基板１０の反り量を変化させる。ボンド基板１１およびベース基板１０の反り量を変化させることにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。詳細は、先の実施の形態と同様である。
【００６０】
以上により、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを好適に完了させることができる（図３（Ｄ１）、図３（Ｄ２）参照）。
【００６１】
本実施の形態では、貼り合わせに係る二つの基板を共に反らせ、また、それらの反り量を制御している。このような構成を採用することで、貼り合わせに係る速度の制御をより適切に行うことができるようになるため、エアボイドなどの欠陥の発生をさらに抑制することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、一のベース基板に対して一のボンド基板を貼り合わせる場合を例に説明したが、一のベース基板に対して複数のボンド基板を貼り合わせる場合にも、同様の方法を用いることができる。
【００６３】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００６４】
（実施の形態４）
本実施の形態では、ベース基板とボンド基板との貼り合わせ方法および貼り合わせ装置の例について、図４および図５を用いて説明する。
【００６５】
図４には貼り合わせ装置の例を示す。図４（Ａ１）および図４（Ａ２）は貼り合わせ装置の平面図、図４（Ｂ１）は断面図である。当該貼り合わせ装置において、基板支持台２０には、真空吸着領域２２が設けられている。基板支持台２０に設けられた真空吸着領域２２は、平坦面になっており、真空吸着領域２２に対向する領域には緩やかな曲率で勾配がつけられている。緩やかな曲率は、少なくとも、基板が破損しない程度の曲率であれば良く、例えば、基板の対角方向に貼り合わせを進行させる場合には、曲率半径が、基板の対角線の長さの２倍以上、好ましくは３倍〜９倍となるような曲率とする。また、真空吸着領域２２には、真空吸着穴が複数設けられており、真空ポンプ２１が接続されている。
【００６６】
ベース基板とボンド基板との貼り合わせは、次のようにして行う。まず、基板支持台２０上にボンド基板１１を乗せ、その後、真空ポンプ２１を用いて真空排気を行うことにより、ボンド基板１１を真空吸着領域２２に吸着して固定する（図４（Ａ）及び図４（Ｂ１）参照）。次に、ボンド基板１１にベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の一部に、ボンドピン２３を用いて力を加えて、ボンド基板１１を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる（図４（Ｂ２）参照）。ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させると、貼り合わせは、その開始地点から同心円を描くように進行する。ボンド基板およびベース基板１０の一部に、ボンドピン２３を用いて力を加えることにより、ボンド基板１１は、基板支持台２０に設けられた緩やかな曲率に沿って曲がるため、貼り合わせ開始位置が、図の下方に反った状態になる。
【００６７】
その後、ボンドピン２３の力を徐々に低下させることにより、ボンド基板１１の反り量を低下させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。
【００６８】
このように、図４に示す貼り合わせ装置を用いて、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを行うことによって、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせ速度を制御することができるため、貼り合わせ界面においてエアボイドなどの欠陥の発生を抑制することができる。
【００６９】
図５には貼り合わせ装置の別の例を示す。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は貼り合わせ装置の平面図、図５（Ｂ１）は断面図である。当該貼り合わせ装置において、基板支持台３０には、真空吸着領域３２が設けられている。基板支持台３０に設けられた真空吸着領域３２は平坦面になっており、真空吸着領域３２に対向する領域には真空吸着パッド３３が設けられている。また、真空吸着領域３２には、真空吸着穴が複数設けられており、該真空吸着領域３２および真空吸着パッド３３には、真空ポンプ３１が接続されている。
【００７０】
ベース基板１０とボンド基板１１との貼り合わせは、次のようにして行う。まず、基板支持台２０上にボンド基板１１を乗せ、その後、真空ポンプ２１を用いて真空排気を行うことにより、ボンド基板１１を真空吸着領域３２および真空吸着パッド３３に吸着して固定する図５（Ａ）及び図５（Ｂ１）参照。次に、真空吸着パッド３３を引き下げることにより、ボンド基板１１の一の角部（または一辺）を引き下げる力を加え、ボンド基板１１を反らせる。なお、真空吸着パッド３３における吸着力を変化させて、ボンド基板１１の角部（または一辺）を引き下げる力を加えることも可能である。例えば、真空吸着パッド３３における吸着力を高めることで、ボンド基板１１の角部を引き下げることができる。
【００７１】
次に、ボンド基板１１にベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の一部に力を加えて、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる。ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させると、貼り合わせは、その開始地点から同心円を描くように進行する。ここで、貼り合わせ開始地点は、真空吸着パッド３３によって吸着されている角部の対角に位置する角部とすることが望ましい。このとき、ボンド基板１１の一の角部は真空吸着パッド３３によって引き下げられているため、貼り合わせ終了地点が図の下方に反った状態となる。
【００７２】
その後、真空吸着パッド３３の吸着力を徐々に弱めることにより、ボンド基板１１の反り量を変化させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。
【００７３】
このように、図５に示す貼り合わせ装置を用いて、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを行うことによって、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせ速度を制御することができるため、貼り合わせ界面においてエアボイドなどの欠陥の発生を抑制することができる。
【００７４】
図１１に、一のベース基板に対して複数のボンド基板を貼り合わせる場合の貼り合わせ装置の一例を示す。図１１（Ａ）は貼り合わせ装置の平面図、図１１（Ｂ）は断面図である。当該貼り合わせ装置において、基板支持台４０には、真空吸着領域４２が設けられており、真空吸着領域４２には真空吸着穴が複数設けられている。また、真空吸着領域４２には、真空ポンプ４１が接続されている。
【００７５】
一のベース基板１０と複数のボンド基板１１との貼り合わせは、次のようにして行う。まず、基板支持台４０上に一のボンド基板１１を乗せ、その後、真空ポンプ４１を用いて真空排気を行うことにより、ボンド基板１１を真空吸着領域４２に吸着して固定する。次に、ボンド基板１１にベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の一部に力を加えて、ボンド基板１１を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる。ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させると、貼り合わせはその開始地点から同心円を描くように進行する。
【００７６】
次に、真空吸着領域４２の吸着力を徐々に弱めることにより、ボンド基板１１の反り量を変化させ、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせに係る速度を制御することができる。その後、順次、複数のボンド基板１１をベース基板１０に貼り合わせることにより、一のベース基板１０に対して複数のボンド基板１１を貼り合わせることができる。
【００７７】
本実施の形態では、２つの貼り合わせ装置を用いて、二枚のボンド基板１１を貼り合わせる様子を示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。１つの貼り合わせ装置を用いて複数のボンド基板１１を貼り合わせてもよいし、複数の貼り合わせ装置を用いて複数のボンド基板１１を順次貼り合わせてもよい。また、複数の貼り合わせ装置を用いて、複数のボンド基板１１を貼り合わせる場合には、一度に複数のボンド基板１１を貼り合わせることもできる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、一のベース基板に対して一のボンド基板を貼り合わせる場合に用いる貼り合わせ装置を例に説明したが、一のベース基板に対して複数のボンド基板を貼り合わせる場合には、同様の貼り合わせ装置を複数基板用に拡張して用いることができる。
【００７９】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００８０】
図１２には貼り合わせ装置の別の例を示す。図１２（Ａ）は、貼り合わせ装置の平面図であり、図１２（Ｂ）乃至図１２（Ｃ）は断面図である。なお、図１２（Ａ）は、図１２（Ｂ）に対応している。
【００８１】
当該貼り合わせ装置において、基板支持台３０には、真空吸着領域２２が設けられている。基板支持台２０に設けられた真空吸着領域２２は、平坦面になっており、真空吸着領域２２に対向する領域には緩やかな曲率で勾配がつけられている。緩やかな曲率は、少なくとも、基板が破損しない程度の曲率であれば良く、例えば、基板の対角方向に貼り合わせを進行させる場合には、曲率半径が、基板の対角線の長さの２倍以上、好ましくは３倍〜９倍となるような曲率とする。また、真空吸着領域２２には、真空吸着穴が複数設けられており、真空ポンプ２１が接続されている。
【００８２】
図１２に示す貼り合わせ装置には、基板支持台２０の各辺に少なくとも一つずつ突起２４が設けられている。基板支持台２０の各辺に設けられた突起２４によって、ボンド基板１１と、ベース基板１０との貼り合わせを行う際に、基板同士がずれて貼り合わされてしまうことを防止することができる。基板支持台２０の各辺に設けられる突起２４の個数は、基板の大きさに合わせて設ければよい。また、突起２４が移動する手段を設けて突起２４の位置を調節してもよい。
【００８３】
また、基板支持台３０において、真空吸着領域２２の近傍であり、基板支持台２０の角部に、ストッパー２５が設けられている。ストッパー２５は、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせが角部から開始される場合、該角部の対向する角部に設けられることが好ましい。また、ストッパー２５は、ストッパー２５が上下する手段が設けられていることが好ましい。
【００８４】
図１２の貼り合わせ装置を用いたベース基板１０とボンド基板１１の貼り合わせは、次のようにして行う。まず、基板支持台２０上にボンド基板１１を乗せ、その後、真空ポンプ２１を用いて真空排気を行うことにより、ボンド基板１１を真空吸着領域２２に吸着して固定する。次に、ボンド基板１１にベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１及びベース基板１０の一部に、ボンドピン２３を用いて力を加えて、ボンド基板１１を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる（図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）参照）。ボンド基板およびベース基板１０の一部に、ボンドピン２３を用いて力を加えることにより、ボンド基板１１は、基板支持台２０に設けられた緩やかな曲率に沿って曲がるため、貼り合わせ開始位置が、図の下方に反った状態になる。ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させると、貼り合わせは、その開始地点から同心円を描くように進行する。
【００８５】
その後、ボンドピン２３の力を徐々に低下させることにより、ボンド基板１１の反り量を低下させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。
【００８６】
ボンド基板１１の反り量を低下させ、貼り合わせ開始地点における基板表面の接平面と、貼り合わせの終了地点における接平面とのなす角θがθ＝０°となると、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせ終了地点、特にボンド基板１１及びベース基板１０の角部においては、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせ速度を制御することが困難となる。そのため、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせ終了地点においてエアボイドなどの欠陥が発生しやすくなるおそれがある。
【００８７】
そこで、図１２に示すように、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせ終了地点となる角部に、ストッパー２５を設ける。ストッパー２５の位置は、ボンド基板１１の表面の高さよりも、わずかに高い位置に設けられている。つまり、ストッパー２５によってベース基板は、ボンド基板に対して反った状態となる。また、ストッパー２５は、ボンド基板１１のオリエンテーションフラット部と、平行となるように設けられているため、ベース基板１０は、ボンド基板１１との貼り合わせが停止した状態となる。その後、徐々にストッパー２５を下降させ、ベース基板１０の反り量を低下させることで、ベース基板１０とボンド基板１１の貼り合わせが再び開始される。ストッパー２５の位置を、ボンド基板１１の表面の高さと同じ位置にすることで、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを完了させることができる。
【００８８】
ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせ終了地点となる角部に、ストッパー２５を設けることにより、貼り合わせ終了地点における貼り合わせ速度の制御性が向上するため、エアボイドなどの欠陥を低減することができる。
【００８９】
図１２に示す貼り合わせ装置においては、基板支持台２０の各辺に少なくとも一つの突起２４が設けられているため、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを行う際に、基板同士がずれて貼り合わされてしまうことを防止することができる。
【００９０】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００９１】
（実施の形態５）
＜ＳＯＩ基板の作製工程＞
本実施の形態では、ＳＯＩ基板の作製方法の一例について、図面を参照して説明する。
【００９２】
＜第１の態様＞
はじめに、図６を参照して、第１の態様に係る作製方法について説明する。
【００９３】
まず、ベース基板１００を用意する（図６（Ａ）参照）。ベース基板１００としては、液晶表示装置などに使用されている透光性を有するガラス基板を用いることができる。ガラス基板としては、歪み点が５８０℃以上（好ましくは、６００℃以上）であるものを用いると良い。また、ガラス基板は無アルカリガラス基板であることが好ましい。無アルカリガラス基板には、例えば、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などのガラス材料が用いられている。
【００９４】
なお、ベース基板１００として、ガラス基板の他、セラミック基板、石英基板やサファイア基板などの絶縁体でなる基板、シリコンなどの半導体でなる基板、金属やステンレスなどの導電体でなる基板などを用いることもできる。
【００９５】
次に、ボンド基板１１０を用意する（図６（Ｂ−１）参照）。ボンド基板１１０としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコンなどの第１４族元素でなる単結晶半導体基板を用いることができる。
【００９６】
ボンド基板１１０のサイズに制限は無いが、例えば、直径が８インチ（２００ｍｍ）、１２インチ（３００ｍｍ）、１８インチ（４５０ｍｍ）といったサイズの半導体基板を用いることができる。また、円形の半導体基板を、矩形に加工して用いても良い。
【００９７】
次に、ボンド基板１１０に絶縁層１１４を形成する（図６（Ｂ−２）参照）。
【００９８】
絶縁層１１４は、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等を用いることができる。これらの膜は、熱酸化法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて形成することができる。また、ＣＶＤ法を用いて絶縁層１１４を形成する場合には、テトラエトキシシラン（略称；ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）等の有機シランを用いて作製される酸化シリコン膜を絶縁層１１４に用いることが生産性の点から好ましい。
【００９９】
本実施の形態では、ボンド基板１１０に熱酸化処理を行うことにより絶縁層１１４（ここでは、酸化シリコン膜）を形成する。熱酸化処理は、酸化性雰囲気中にハロゲンを添加して行うことが好ましい。例えば、塩素（Ｃｌ）が添加された酸化性雰囲気中でボンド基板１１０に熱酸化処理を行うことによりＨＣｌ酸化された絶縁層１１４を形成する。従って、絶縁層１１４は、塩素原子を含有した膜となる。
【０１００】
なお、本実施の形態においては絶縁層１１４を単層構造としているが、積層構造としても良い。また、貼り合わせに際して特に問題がない場合など、絶縁層１１４を設ける必要がない場合には、絶縁層１１４を設けない構成としても良い。
【０１０１】
次に、ボンド基板１１０にイオンを照射することにより、脆化領域１１２を形成する（図６（Ｂ−３）参照）。より具体的には、例えば、電界で加速されたイオンでなるイオンビームを照射して、ボンド基板１１０の表面から所定の深さの領域に脆化領域１１２を形成する。脆化領域１１２が形成される深さは、イオンビームの加速エネルギーやイオンビームの入射角によって制御される。つまり、脆化領域１１２は、イオンの平均侵入深さと同程度の深さの領域に形成されることになる。ここで、脆化領域１１２が形成される深さは、ボンド基板１１０の全面において均一であることが望ましい。
【０１０２】
また、上述の脆化領域１１２が形成される深さにより、ボンド基板１１０から分離される半導体層の厚さが決定される。脆化領域１１２が形成される深さは、ボンド基板１１０の表面から５０ｎｍ以上１μｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
【０１０３】
イオンをボンド基板１１０に添加する際には、イオン注入装置またはイオンドーピング装置を用いることができる。イオン注入装置は、ソースガスを励起してイオン種を生成し、生成されたイオン種を質量分離して、所定の質量を有するイオン種を被処理物に照射する。イオンドーピング装置は、プロセスガスを励起してイオン種を生成し、生成されたイオン種を質量分離せずに被処理物に照射する。なお、質量分離装置を備えているイオンドーピング装置では、イオン注入装置と同様に、質量分離を伴うイオンの照射を行うこともできる。
【０１０４】
イオンドーピング装置を用いる場合の脆化領域１１２の形成工程は、例えば、以下の条件で行うことができる。
・加速電圧 １０ｋＶ以上１００ｋＶ以下（好ましくは３０ｋＶ以上８０ｋＶ以下）
・ドーズ量 １×１０１６／ｃｍ２以上４×１０１６／ｃｍ２以下
・ビーム電流密度 ２μＡ／ｃｍ２以上（好ましくは５μＡ／ｃｍ２以上、より好ましくは１０μＡ／ｃｍ２以上）
【０１０５】
イオンドーピング装置を用いる場合、ソースガスとして水素を含むガスを用いることができる。該ガスを用いることによりイオン種としてＨ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋を生成することができる。水素ガスをソースガスとして用いる場合には、Ｈ３＋を多く照射することが好ましい。具体的には、イオンビームに、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋の総量に対してＨ３＋イオンが７０％以上含まれるようにすることが好ましい。また、Ｈ３＋イオンの割合を８０％以上とすることがより好ましい。このようにＨ３＋の割合を高めておくことで、脆化領域１１２に１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の濃度で水素を含ませることが可能である。これにより、脆化領域１１２における分離が容易になる。また、Ｈ３＋イオンを多く照射することで、Ｈ＋、Ｈ２＋を照射する場合より短時間で脆化領域１１２を形成することができる。また、Ｈ３＋を用いることで、イオンの平均侵入深さを浅くすることができるため、脆化領域１１２を浅い領域に形成することが可能になる。
【０１０６】
イオン注入装置を用いる場合には、質量分離により、Ｈ３＋イオンが照射されるようにすることが好ましい。もちろん、Ｈ＋やＨ２＋を照射してもよい。ただし、イオン注入装置を用いる場合には、イオン種を選択して照射するため、イオンドーピング装置を用いる場合と比較して、イオン照射の効率が低下する場合がある。
【０１０７】
イオン照射工程のソースガスには水素を含むガスの他に、ヘリウムやアルゴンなどの希ガス、フッ素ガスや塩素ガスに代表されるハロゲンガス、フッ素化合物ガス（例えば、ＢＦ３）などのハロゲン化合物ガスから選ばれた一種または複数種類のガスを用いることができる。ソースガスにヘリウムを用いる場合は、質量分離を行わないことで、Ｈｅ＋イオンの割合が高いイオンビームを作り出すことができる。このようなイオンビームを用いることで、脆化領域１１２を効率よく形成することができる。
【０１０８】
また、イオンの照射を複数回に分けて行うことで、脆化領域１１２を形成することもできる。この場合、ソースガスを異ならせてイオン照射を行っても良いし、同じソースガスを用いてもよい。例えば、ソースガスとして希ガスを用いてイオン照射を行った後、水素を含むガスをソースガスとして用いてイオン照射を行うことができる。また、初めにハロゲンガスまたはハロゲン化合物ガスを用いてイオン照射を行い、次に、水素を含むガスを用いてイオン照射を行うこともできる。
【０１０９】
次に、ベース基板１００とボンド基板１１０を貼り合わせる（図６（Ｃ）参照）。ベース基板１００とボンド基板１１０とを貼り合わせる方法に関しては、実施の形態１乃至４の記載を参照することができる。実施の形態１乃至４の記載に係る貼り合わせの方法または貼り合わせ装置を用いることにより、エアボイドなどの欠陥の発生を抑制することができる。なお、貼り合わせのメカニズムとしては、ファン・デル・ワールス力が関与するメカニズムや、水素結合が関与するメカニズムなどが考えられている。
【０１１０】
なお、ボンド基板１１０とベース基板１００とを貼り合わせる前に、単結晶半導体基板上に形成された絶縁層１１４及びベース基板１００上の少なくとも一方にプラズマ処理を行うことが好ましい。絶縁層１１４及びベース基板１００の少なくとも一方にプラズマ処理行うことにより、親水基の増加や、平坦性を向上させることができる。その結果、ボンド基板１１０とベース基板１００との接合強度を高めることができる。
【０１１１】
ここで、プラズマ処理は、真空状態のチャンバーに不活性ガス（例えば、Ａｒガス）を導入し、被処理面（例えば、ベース基板１００）にバイアスを印加してプラズマ状態として行う。プラズマ中には電子とＡｒの陽イオンが存在し、陰極方向（ベース基板１００側）にＡｒの陽イオンが加速される。加速されたＡｒの陽イオンがベース基板１００表面に衝突することによって、ベース基板１００表面がスパッタエッチングされる。このとき、ベース基板１００表面の凸部から優先的にスパッタエッチングされ、当該ベース基板１００表面の平坦性を向上することができる。また、加速されたＡｒの陽イオンによって、ベース基板１００の有機物等の不純物を除去し、ベース基板を活性化することができる。また、真空状態のチャンバーに不活性ガスに加えて、反応性ガス（例えば、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス）を導入し、被処理面にバイアス電圧を印加してプラズマ状態として行うこともできる。反応性ガスを導入する場合、ベース基板１００表面がスパッタエッチングされることにより生じる欠損を、補修することができる。
【０１１２】
本実施の形態では、アルゴンガスを用いて、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式のプラズマ処理で行う。アルゴンプラズマの具体的な条件としては、ＩＣＰ電力１００〜３０００Ｗ、圧力０．１〜５．０Ｐａ、ガス流量５〜２０００ｓｃｃｍ、ＲＦバイアス電圧７５〜３００Ｗで行えばよい。より具体的には、ＩＣＰ電力５００Ｗ（０．１１Ｗ／ｃｍ２）、圧力１．３５Ｐａ、ガス流量１００ｓｃｃｍ、ＲＦバイアス電圧１００Ｗ（０．６１Ｗ／ｃｍ２）で行えばよい。
【０１１３】
ボンド基板１１０とベース基板１００とを貼り合わせた後に、貼り合わせられたベース基板１００およびボンド基板１１０に対して熱処理を施して、貼り合わせを強固なものとすると良い。この際の加熱温度は、脆化領域１１２における分離が進行しない温度とする必要がある。例えば、４００℃未満、好ましくは３００℃以下とする。熱処理時間については特に限定されず、処理時間と貼り合わせ強度との関係から適切な条件を設定すればよい。例えば、２００℃、２時間の熱処理を施すことができる。なお、貼り合わせに係る領域にマイクロ波などを照射して、該領域のみを局所的に加熱することも可能である。貼り合わせ強度に問題がない場合には、上記熱処理は省略すれば良い。
【０１１４】
次に、ボンド基板１１０を、脆化領域１１２において、半導体層１１６とボンド基板１１０とに分離する（図６（Ｄ）参照）。ボンド基板１１０の分離は、熱処理により行うと良い。該熱処理の温度は、ベース基板１００の耐熱温度を目安にすることができる。例えば、ベース基板１００としてガラス基板を用いる場合には、熱処理の温度は４００℃以上７５０℃以下とすることが好ましい。ただし、ガラス基板の耐熱性が許すのであればこの限りではない。なお、本実施の形態においては、６００℃、２時間の熱処理を施すこととする。
【０１１５】
上述のような熱処理を行うことにより、脆化領域１１２に形成された微小な空孔の体積変化が生じ、脆化領域１１２に亀裂が生ずる。その結果、脆化領域１１２に沿ってボンド基板１１０が分離する。これにより、ベース基板１００上にはボンド基板１１０から分離された半導体層１１６が残存することになる。また、この熱処理で、貼り合わせに係る界面が加熱されるため、当該界面に共有結合が形成され、貼り合わせを一層強固なものとすることができる。
【０１１６】
上述のようにして形成された半導体層１１６の表面には、分離工程やイオン照射工程に起因する欠陥が存在し、また、その平坦性は損なわれている。そのため、半導体層１１６の欠陥を低減させる処理、または、半導体層１１６の表面の平坦性を向上させる処理を行うと良い。
【０１１７】
本実施の形態において、半導体層１１６の欠陥の低減、および平坦性の向上は、例えば、半導体層１１６にレーザー光を照射することで実現できる。レーザー光を半導体層１１６に照射することで、半導体層１１６が溶融し、その後の冷却、固化によって、欠陥が低減され、表面の平坦性が向上した単結晶半導体層が得られるのである。
【０１１８】
また、単結晶半導体層の膜厚を小さくする薄膜化工程を行っても良い。半導体層の薄膜化には、ドライエッチング処理またはウエットエッチング処理の一方、または双方を組み合わせたエッチング処理を適用すればよい。例えば、半導体層がシリコンからなる場合、ＳＦ６とＯ２をプロセスガスに用いたドライエッチング処理で、半導体層を薄くすることができる。
【０１１９】
以上により、ベース基板１００上に、半導体層１１８を形成することができる（図６（Ｅ）参照）。
【０１２０】
なお、本実施の形態では、レーザー光を照射した後に、エッチング処理を行う場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されず、レーザー光を照射する前にエッチング処理を行ってもよいし、レーザー光の照射前後にエッチング処理を行ってもよい。
【０１２１】
なお、本実施の形態においては、レーザー光を用いて欠陥の低減、および平坦性の向上を実現しているが、本発明の一態様はこれに限定されない。熱処理など、他の方法を用いて欠陥の低減、平坦性の向上を実現しても良い。また、欠陥低減処理が不要であれば、エッチング処理などの平坦性向上処理のみを適用しても良い。
【０１２２】
＜第２の態様＞
次に、図７を参照して、第２の態様に係る作製方法を説明する。第２の態様と第１の態様の相違は、ベース基板に絶縁層１０１を形成する点にある。よって、以下ではこの点について主に説明する。
【０１２３】
まず、ベース基板１００を用意（図７（Ａ−１）参照）し、該ベース基板上に絶縁層１０１を形成する（図７（Ａ−２）参照）。ベース基板１００については、図７（Ａ−１）を参酌すればよい。
【０１２４】
絶縁層１０１の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いることができる。絶縁層１０１は、貼り合わせに係る表面を有する層であるから、その表面が、高い平坦性を有するように形成されることが好ましい。絶縁層１０１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、窒化酸化アルミニウムなどから選ばれた一または複数の材料を用いて形成することができる。例えば、酸化シリコンを用いて絶縁層１０１を形成する場合には、有機シランガスを用いて化学気相成長法により形成することで極めて平坦性に優れた絶縁層１０１を得ることができる。なお、本実施の形態においては絶縁層１０１を単層構造としているが、積層構造としても良い。
【０１２５】
次に、ボンド基板１１０を用意し、ボンド基板１１０の表面に絶縁層１１４を形成し、ボンド基板１１０に対してイオンを照射することにより脆化領域１１２を形成する（図７（Ｂ−１）、図７（Ｂ−２）、図７（Ｂ−３）参照）。図７（Ｂ−１）、図７（Ｂ−２）、図７（Ｂ−３）は、図６（Ｂ−１）、図６（Ｂ−２）、図６（Ｂ−３）と同様に行うことができるため、詳細な説明は省略する。
【０１２６】
次に、ベース基板１００とボンド基板１１０を貼り合わせる（図７（Ｃ）参照）。ベース基板１００とボンド基板１１０とを貼り合わせる方法に関しては、実施の形態１乃至４の記載を参照することができる。実施の形態１乃至４の記載に係る貼り合わせの方法または貼り合わせ装置を用いることにより、エアボイドなどの欠陥の発生を抑制することができる。
【０１２７】
なお、ボンド基板１１０とベース基板１００を貼り合わせる前に、単結晶半導体基板若しくはボンド基板１１０上に形成された絶縁層１１４、又はベース基板１００若しくはベース基板１００上に形成された絶縁層１０１の表面処理を行うことが好ましい。表面処理を行うことで、ボンド基板１１０とベース基板１００の接合界面での接合強度を向上させることができる。
【０１２８】
表面処理としては、ウェット処理、ドライ処理、またはウェット処理及びドライ処理の組み合わせが挙げられる。また、異なるウェット処理を組み合わせる、または異なるドライ処理を組み合わせて行うことができる。
【０１２９】
ウェット処理としては、オゾン水を用いたオゾン処理（オゾン水洗浄）、メガソニック洗浄、または２流体洗浄（純水や水素添加水等の機能水を窒素等のキャリアガスとともに吹き付ける方法）などが挙げられる。ドライ処理としては、紫外線処理、オゾン処理、プラズマ処理、バイアス印加プラズマ処理、またはラジカル処理などが挙げられる。被処理体（単結晶半導体基板、単結晶半導体基板上に形成された絶縁層、ベース基板またはベース基板上に形成された絶縁層）に対し、上記のような表面処理を行うことで、被処理体表面の親水性および清浄性を高める効果を奏する。その結果、基板同士の接合強度を向上させることができる。
【０１３０】
ウェット処理は、被処理体表面に付着するマクロなゴミなどの除去に効果的である。ドライ処理は、被処理体表面に付着する有機物などミクロなゴミの除去または分解に効果的である。ここで、被処理体に対し、紫外線処理などのドライ処理を行った後、洗浄などのウェット処理を行うことで、被処理体表面を清浄化および親水化し、さらに被処理体表面のウォーターマークの発生を抑制できるため好ましい。
【０１３１】
または一重項酸素などの活性状態にある酸素を用いた表面処理を行うことが好ましい。オゾンまたは一重項酸素などの活性状態にある酸素により、被処理体表面に付着する有機物を効果的に除去または分解することができる。また、オゾンまたは一重項酸素などの活性状態にある酸素に、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光による処理を組み合わせることで、被処理体表面に付着する有機物をさらに効果的に除去することができる。以下、具体的に説明する。
【０１３２】
例えば、酸素を含む雰囲気下で紫外線を照射することにより、被処理体の表面処理を行う。酸素を含む雰囲気下において、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光と２００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することにより、オゾンを生成させるとともに一重項酸素を生成させることができる。また、紫外線のうち１８０ｎｍ未満の波長を含む光を照射することにより、オゾンを生成させるとともに一重項酸素を生成させることもできる。
【０１３３】
酸素を含む雰囲気下で、２００ｎｍ未満の波長を含む光および２００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することにより起きる反応例を示す。
Ｏ２＋ｈν（λ１ｎｍ）→Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ（３Ｐ） ・・・ （１）
Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ２→Ｏ３ ・・・ （２）
Ｏ３＋ｈν（λ２ｎｍ）→Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ２ ・・・ （３）
【０１３４】
上記反応式（１）において、酸素（Ｏ２）を含む雰囲気下で２００ｎｍ未満の波長（λ１ｎｍ）を含む光（ｈν）を照射することにより基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））が生成する。次に、反応式（２）において、基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））と酸素（Ｏ２）とが反応してオゾン（Ｏ３）が生成する。そして、反応式（３）において、生成されたオゾン（Ｏ３）を含む雰囲気下で２００ｎｍ以上の波長（λ２ｎｍ）を含む光が照射されることにより、励起状態の一重項酸素Ｏ（１Ｄ）が生成される。酸素を含む雰囲気下において、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光を照射することによりオゾンを生成させるとともに、２００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することによりオゾンを分解して一重項酸素を生成する。上記のような表面処理は、例えば、酸素を含む雰囲気下での低圧水銀ランプの照射（λ１＝１８５ｎｍ、λ２＝２５４ｎｍ）により行うことができる。
【０１３５】
また、酸素を含む雰囲気下で、１８０ｎｍ未満の波長を含む光を照射して起きる反応例を示す。
Ｏ２＋ｈν（λ３ｎｍ）→Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ（３Ｐ） ・・・ （４）
Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ２→Ｏ３ ・・・ （５）
Ｏ３＋ｈν（λ３ｎｍ）→Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ２ ・・・ （６）
【０１３６】
上記反応式（４）において、酸素（Ｏ２）を含む雰囲気下で１８０ｎｍ未満の波長（λ３ｎｍ）を含む光を照射することにより、励起状態の一重項酸素Ｏ（１Ｄ）と基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））が生成する。次に、反応式（５）において、基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））と酸素（Ｏ２）とが反応してオゾン（Ｏ３）が生成する。反応式（６）において、生成されたオゾン（Ｏ３）を含む雰囲気下で１８０ｎｍ未満の波長（λ３ｎｍ）を含む光が照射されることにより、励起状態の一重項酸素と酸素が生成される。酸素を含む雰囲気下において、紫外線のうち１８０ｎｍ未満の波長を含む光を照射することによりオゾンを生成させるとともにオゾンまたは酸素を分解して一重項酸素を生成する。上記のような表面処理は、例えば、酸素を含む雰囲気下でのＸｅエキシマＵＶランプの照射により行うことができる。
【０１３７】
２００ｎｍ未満の波長を含む光により被処理体表面に付着する有機物などの化学結合を切断し、オゾンまたは一重項酸素により被処理体表面に付着する有機物や化学結合を切断した有機物などを酸化分解して除去することができる。上記のような表面処理を行うことで、被処理体表面の親水性および清浄性をより高めることができ、接合を良好に行うことができる。
【０１３８】
第２の態様においては、ベース基板１００とボンド基板１１０とを貼り合わせる前に、表面処理を行う場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されず、表面処理の代わりに第１の態様で説明したプラズマ処理を行ってもよいし、表面処理とプラズマ処理とを組み合わせて行ってもよい。なお、第１の態様において、プラズマ処理の代わりに第２の態様で説明した表面処理を行ってもよいし、表面処理とプラズマ処理とを組み合わせて行ってもよい。
【０１３９】
次に、ボンド基板１１０を、脆化領域１１２において、半導体層１１６とボンド基板２００とに分離する（図７（Ｄ）参照）。これにより、ベース基板１００上には半導体層１１６が残存することになる。その後、半導体層１１６に欠陥低減処理や、表面の平坦性向上処理等を施すことにより、ベース基板１００上に半導体層１１８を形成することができる（図７（Ｅ）参照）。なお、図７（Ｄ）及び図７（Ｅ）は、上記図６（Ｄ）及び図６（Ｅ）と同様に行うことができるため、詳細な説明は省略する。
【０１４０】
開示する発明の一態様によって、エアボイドなどの貼り合わせに起因する欠陥を十分に低減したＳＯＩ基板を作製することができるため、これを用いた半導体装置の特性を向上させることができる。
【０１４１】
このように、開示する発明の一態様によって、繰り返しの使用によってボンド基板に生じる不具合を抑制することが可能である。
【０１４２】
（実施の形態６）
本実施の形態では、図８乃至図１０を参照して、上記実施の形態における半導体装置の作製方法の詳細について説明する。ここでは、半導体装置の一例として複数のトランジスタからなる半導体装置の作製方法について説明する。以下において示すトランジスタを組み合わせて用いることで、様々な半導体装置を形成することができる。
【０１４３】
図８（Ａ）は、実施の形態５などに示す方法で作製したＳＯＩ基板の一部を示す断面図である（例えば、図６（Ｅ）等参照）。
【０１４４】
半導体層７００（図６（Ｅ）における半導体層１１８に対応）には、ＴＦＴの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型不純物や、リン、砒素などのｎ型不純物を添加しても良い。不純物を添加する領域、および添加する不純物の種類は、適宜変更することができる。例えば、ｎチャネル型ＴＦＴの形成領域にｐ型不純物を添加し、ｐチャネル型ＴＦＴの形成領域にｎ型不純物を添加する。上述の不純物を添加する際には、ドーズ量が１×１０１５／ｃｍ２以上１×１０１７／ｃｍ２以下程度となるように行えばよい。
【０１４５】
その後、半導体層７００を島状に分離して、半導体層７０２、および半導体層７０４を形成する（図８（Ｂ）参照）。
【０１４６】
次に、半導体層７０２と半導体層７０４を覆うように、ゲート絶縁膜７０６を形成する（図８（Ｃ）参照）。ここでは、プラズマＣＶＤ法を用いて、酸化シリコン膜を単層で形成することとする。酸化シリコン以外にも、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル等を含む膜を、単層構造または積層構造で形成することによりゲート絶縁膜７０６としても良い。
【０１４７】
プラズマＣＶＤ法以外の作製方法としては、スパッタリング法や、高密度プラズマ処理による酸化または窒化による方法が挙げられる。高密度プラズマ処理は、例えば、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスと、酸素、酸化窒素、アンモニア、窒素、水素などガスの混合ガスを用いて行う。この場合、プラズマの励起をマイクロ波の導入により行うことで、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができる。このような高密度のプラズマで生成された酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）や窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場合もある）によって、半導体層の表面を酸化または窒化することにより、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、望ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の絶縁膜を半導体層に接するように形成する。
【０１４８】
上述した高密度プラズマ処理による半導体層の酸化または窒化は固相反応であるため、ゲート絶縁膜７０６と半導体層７０２、半導体層７０４との界面準位密度をきわめて低くすることができる。また、高密度プラズマ処理により半導体層を直接酸化または窒化することで、形成される絶縁膜の厚さのばらつきを抑えることが出来る。また、半導体層が単結晶であるため、高密度プラズマ処理を用いて半導体層の表面を固相反応で酸化させる場合であっても、均一性が良く、界面準位密度の低いゲート絶縁膜を形成することができる。このように、高密度プラズマ処理により形成された絶縁膜をトランジスタのゲート絶縁膜の一部または全部に用いることで、特性のばらつきを抑制することができる。
【０１４９】
または、半導体層７０２と半導体層７０４を熱酸化させることで、ゲート絶縁膜７０６を形成するようにしても良い。このように、熱酸化を用いる場合には、ある程度の耐熱性を有するガラス基板を用いることが必要である。
【０１５０】
なお、水素を含むゲート絶縁膜７０６を形成し、その後、３５０℃以上４５０℃以下の温度による加熱処理を行うことで、ゲート絶縁膜７０６中に含まれる水素を半導体層７０２および半導体層７０４中に拡散させるようにしても良い。この場合、ゲート絶縁膜７０６として、プラズマＣＶＤ法を用いた窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを用いるとことができる。なお、プロセス温度は３５０℃以下とすると良い。このように、半導体層７０２および半導体層７０４に水素を供給することで、半導体層７０２中、半導体層７０４中、ゲート絶縁膜７０６と半導体層７０２の界面、およびゲート絶縁膜７０６と半導体層７０４の界面における欠陥を効果的に低減することができる。
【０１５１】
次に、ゲート絶縁膜７０６上に導電膜を形成した後、該導電膜を所定の形状に加工（パターニング）することで、半導体層７０２の上方に電極７０８を、半導体層７０４の上方に電極７１０を形成する（図８（Ｄ）参照）。導電膜の形成にはＣＶＤ法、スパッタリング法等を用いることができる。導電膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等の材料を用いて形成することができる。また、上記金属を主成分とする合金材料を用いても良いし、上記金属を含む化合物を用いても良い。または、半導体に導電性を付与する不純物元素をドーピングした多結晶シリコンなど、半導体材料を用いて形成しても良い。
【０１５２】
本実施の形態では電極７０８および電極７１０を単層の導電膜で形成しているが、開示する発明の一態様に係る半導体装置は該構成に限定されない。電極７０８および電極７１０は積層された複数の導電膜で形成されていても良い。２層構造とする場合には、例えば、モリブデン膜、チタン膜、窒化チタン膜等を下層に用い、上層にはアルミニウム膜などを用いればよい。３層構造の場合には、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造や、チタン膜とアルミニウム膜とチタン膜の積層構造などを採用するとよい。
【０１５３】
なお、電極７０８および電極７１０を形成する際に用いるマスクは、酸化シリコンや窒化酸化シリコン等の材料を用いて形成してもよい。この場合、酸化シリコン膜や窒化酸化シリコン膜等をパターニングしてマスクを形成する工程が加わるが、これらの材料を用いたマスクでは、レジスト材料を用いたマスクと比較してエッチング時における膜減りが少ないため、より正確な形状の電極７０８および電極７１０を形成することができる。また、マスクを用いずに、液滴吐出法を用いて選択的に電極７０８および電極７１０を形成しても良い。ここで、液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を吐出または噴出することで所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。
【０１５４】
また、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（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節し、所望のテーパー形状を有するように電極７０８および電極７１０を形成することもできる。また、テーパー形状は、マスクの形状によって制御することもできる。なお、エッチング用ガスとしては、塩素、塩化硼素、塩化珪素、四塩化炭素などの塩素系ガス、四弗化炭素、弗化硫黄、弗化窒素などのフッ素系ガス、または酸素などを適宜用いることができる。
【０１５５】
次に、電極７０８および電極７１０をマスクとして、一導電型を付与する不純物元素を半導体層７０２、半導体層７０４に添加する（図９（Ａ）参照）。本実施の形態では、半導体層７０２にｎ型を付与する不純物元素（例えばリンまたはヒ素）を、半導体層７０４にｐ型を付与する不純物元素（例えばボロン）を添加する。なお、ｎ型を付与する不純物元素を半導体層７０２に添加する際には、ｐ型の不純物が添加される半導体層７０４はマスク等で覆い、ｎ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。また、ｐ型を付与する不純物元素を半導体層７０４に添加する際には、ｎ型の不純物が添加される半導体層７０２はマスク等で覆い、ｐ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。または、半導体層７０２および半導体層７０４に、ｐ型を付与する不純物元素またはｎ型を付与する不純物元素の一方を添加した後、一方の半導体層のみに、より高い濃度でｐ型を付与する不純物元素またはｎ型を付与する不純物元素の他方を添加するようにしても良い。上記不純物元素の添加により、半導体層７０２に不純物領域７１２、半導体層７０４に不純物領域７１４が形成される。
【０１５６】
次に、電極７０８の側面にサイドウォール７１６を、電極７１０の側面にサイドウォール７１８を形成する（図９（Ｂ）参照）。サイドウォール７１６およびサイドウォール７１８は、例えば、ゲート絶縁膜７０６、電極７０８および電極７１０を覆うように新たに絶縁膜を形成し、異方性エッチングにより該絶縁膜を部分的にエッチングすることで形成することができる。なお、上記の異方性エッチングにより、ゲート絶縁膜７０６を部分的にエッチングしても良い。サイドウォール７１６およびサイドウォール７１８を形成するための絶縁膜としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、シリコン、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、有機材料などを含む膜を、単層構造または積層構造で形成すれば良い。本実施の形態では、膜厚１００ｎｍの酸化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する。また、エッチングガスとしては、ＣＨＦ３とヘリウムの混合ガスを用いることができる。なお、サイドウォール７１６およびサイドウォール７１８を形成する工程は、これらに限定されるものではない。
【０１５７】
次に、ゲート絶縁膜７０６、電極７０８および電極７１０、サイドウォール７１６およびサイドウォール７１８をマスクとして、半導体層７０２、半導体層７０４に一導電型を付与する不純物元素を添加する（図９（Ｃ）参照）。なお、半導体層７０２、半導体層７０４には、それぞれ先の工程で添加した不純物元素と同じ導電型の不純物元素をより高い濃度で添加する。ここで、ｎ型を付与する不純物元素を半導体層７０２に添加する際には、ｐ型の不純物が添加される半導体層７０４はマスク等で覆い、ｎ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。また、ｐ型を付与する不純物元素を半導体層７０４に添加する際には、ｎ型の不純物が添加される半導体層７０２はマスク等で覆い、ｐ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。
【０１５８】
上記不純物元素の添加により、半導体層７０２に、一対の高濃度不純物領域７２０と、一対の低濃度不純物領域７２２と、チャネル形成領域７２４とが形成される。また、上記不純物元素の添加により、半導体層７０４に、一対の高濃度不純物領域７２６と、一対の低濃度不純物領域７２８と、チャネル形成領域７３０とが形成される。高濃度不純物領域７２０、高濃度不純物領域７２６はソースまたはドレインとして機能し、低濃度不純物領域７２２、低濃度不純物領域７２８はＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域として機能する。
【０１５９】
なお、半導体層７０２上に形成されたサイドウォール７１６と、半導体層７０４上に形成されたサイドウォール７１８は、キャリアが移動する方向（いわゆるチャネル長に平行な方向）の長さが同じになるように形成しても良いが、異なるように形成しても良い。例えば、ｐチャネル型トランジスタとなる半導体層７０４上のサイドウォール７１８は、ｎチャネル型トランジスタとなる半導体層７０２上のサイドウォール７１６よりも、キャリアが移動する方向の長さが長くなるように形成すると良い。ｐチャネル型トランジスタにおいて、サイドウォール７１８の長さをより長くすることで、ボロンの拡散による短チャネル効果を抑制することができるため、ソースおよびドレインに高濃度のボロンを添加することが可能となる。これにより、ソースおよびドレインを十分に低抵抗化することができる。
【０１６０】
ソースおよびドレインをさらに低抵抗化するために、半導体層７０２および半導体層７０４の一部をシリサイド化したシリサイド領域を形成しても良い。シリサイド化は、半導体層に金属を接触させ、加熱処理（例えば、ＧＲＴＡ法、ＬＲＴＡ法等）により、半導体層中の珪素と金属とを反応させて行う。シリサイド領域としては、コバルトシリサイドまたはニッケルシリサイドを形成すれば良い。半導体層７０２や半導体層７０４が薄い場合には、半導体層７０２、半導体層７０４の底部までシリサイド反応を進めても良い。シリサイド化に用いることができる金属材料としては、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、ネオジム（Ｎｄ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等が挙げられる。また、レーザー光の照射などによってもシリサイド領域を形成することができる。
【０１６１】
上述の工程により、ｎチャネル型トランジスタ７３２およびｐチャネル型トランジスタ７３４が形成される。なお、図９（Ｃ）に示す段階では、ソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜は形成されていないが、これらのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜を含めてトランジスタと呼ぶこともある。
【０１６２】
次に、ｎチャネル型トランジスタ７３２、ｐチャネル型トランジスタ７３４を覆うように絶縁膜７３６を形成する（図９（Ｄ）参照）。絶縁膜７３６は必ずしも設ける必要はないが、絶縁膜７３６を形成することで、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの不純物がｎチャネル型トランジスタ７３２、ｐチャネル型トランジスタ７３４に侵入することを防止できる。具体的には、絶縁膜７３６を、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、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどの材料を用いて形成するのが望ましい。本実施の形態では、膜厚６００ｎｍ程度の窒化酸化シリコン膜を、絶縁膜７３６として用いる。この場合、上述の水素化の工程は、該窒化酸化シリコン膜形成後に行っても良い。なお、本実施の形態においては、絶縁膜７３６を単層構造としているが、積層構造としても良いことはいうまでもない。例えば、２層構造とする場合には、酸化窒化シリコン膜と窒化酸化シリコン膜との積層構造とすることができる。
【０１６３】
次に、ｎチャネル型トランジスタ７３２、ｐチャネル型トランジスタ７３４を覆うように、絶縁膜７３６上に絶縁膜７３８を形成する。絶縁膜７３８は、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いて形成するとよい。また、上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、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、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ等を用いることもできる。ここで、シロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキル基、芳香族炭化水素から選ばれる一を有していても良い。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜７３８を形成しても良い。
【０１６４】
絶縁膜７３８の形成には、その材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＳＯＧ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。
【０１６５】
次に、半導体層７０２と半導体層７０４の一部が露出するように絶縁膜７３６および絶縁膜７３８にコンタクトホールを形成する。そして、該コンタクトホールを介して半導体層７０２に接する導電膜７４０および導電膜７４２と、半導体層７０４に接する導電膜７４４および導電膜７４６を形成する（図１０（Ａ）参照）。導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６は、トランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する。なお、本実施の形態においては、コンタクトホール開口時のエッチングに用いるガスとしてＣＨＦ３とＨｅの混合ガスを用いたが、これに限定されるものではない。
【０１６６】
導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により形成することができる。材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）等を用いることができる。また、上記材料を主成分とする合金を用いても良いし、上記材料を含む化合物を用いても良い。また、導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６は、単層構造としても良いし、積層構造としても良い。
【０１６７】
アルミニウムを主成分とする合金の例としては、アルミニウムを主成分として、ニッケルを含むものを挙げることができる。また、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素または珪素の一方または両方を含むものを挙げることができる。アルミニウムやアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）は抵抗値が低く、安価であるため、導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６を形成する材料として適している。特に、アルミニウムシリコンは、パターニングの際のレジストベークによるヒロックの発生を抑制することができるため好ましい。また、珪素の代わりに、アルミニウムに０．５％程度のＣｕを混入させた材料を用いても良い。
【０１６８】
導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６を積層構造とする場合には、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造などを採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデンまたはモリブデンの窒化物などを用いて形成された膜である。バリア膜の間にアルミニウムシリコン膜を挟むように導電膜を形成すると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生をより一層防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンを用いてバリア膜を形成すると、半導体層７０２と半導体層７０４上に薄い酸化膜が形成されていたとしても、バリア膜に含まれるチタンが該酸化膜を還元し、導電膜７４０および導電膜７４２と半導体層７０２とのコンタクト、導電膜７４４および導電膜７４６と半導体層７０４とのコンタクトを良好なものとすることができる。また、バリア膜を複数積層するようにして用いても良い。その場合、例えば、導電膜７４０乃至導電膜７４６を、下層からチタン、窒化チタン、アルミニウムシリコン、チタン、窒化チタンのように、５層構造またはそれ以上の積層構造とすることもできる。
【０１６９】
また、導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６として、ＷＦ６ガスとＳｉＨ４ガスから化学気相成長法で形成したタングステンシリサイドを用いても良い。また、ＷＦ６を水素還元して形成したタングステンを、導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６として用いても良い。
【０１７０】
なお、導電膜７４０および導電膜７４２はｎチャネル型トランジスタ７３２の高濃度不純物領域７２０に接続されている。導電膜７４４および導電膜７４６はｐチャネル型トランジスタ７３４の高濃度不純物領域７２６に接続されている。
【０１７１】
図１０（Ｂ）に、図１０（Ａ）に示したｎチャネル型トランジスタ７３２およびｐチャネル型トランジスタ７３４の平面図を示す。ここで、図１０（Ｂ）のＡ−Ｂにおける断面が図１０（Ａ）に対応している。ただし、図１０（Ｂ）においては、簡単のため、絶縁膜７３６、絶縁膜７３８、導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６等を省略している。
【０１７２】
なお、本実施の形態においては、ｎチャネル型トランジスタ７３２とｐチャネル型トランジスタ７３４が、それぞれゲート電極として機能する電極を１つずつ有する場合（電極７０８、電極７１０を有する場合）を例示しているが、開示する発明の一態様は該構成に限定されない。トランジスタは、ゲート電極として機能する電極を複数有し、なおかつ該複数の電極が電気的に接続されているマルチゲート構造を有していても良い。
【０１７３】
本実施の形態では、エアボイドなどの欠陥の発生を抑制した良好なＳＯＩ基板を用いているため、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。なお、本実施の形態で示した構成は、他の実施の形態で示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例】
【０１７４】
本実施例では、貼り合わせに係る速度を制御したＳＯＩ基板のエアボイド数と、貼り合わせに係る速度を制御しなかったＳＯＩ基板のエアボイド数とを比較した結果について説明する。
【０１７５】
まず、本実施例で用いた試料について説明する。
【０１７６】
ボンド基板として、シリコンウエハ（１２６．６ｍｍの略四角形）を用いた。また、ベース基板として、ガラス基板（１２６．６ｍｍの略四角形）を用いた。
【０１７７】
次に、シリコンウエハに対し、熱酸化処理を行うことにより、シリコンウエハの表面に酸化シリコン膜を形成した。熱酸化処理は、酸化シリコン膜の膜厚が２１０ｎｍとなるように行った。熱酸化処理の条件は、酸素ガスと水素ガスを用いたウェット熱酸化で、９５０℃で６２分間とした。
【０１７８】
次に、酸化シリコン膜を介して水素イオンを照射することにより、シリコンウエハ中に脆化領域を形成した。水素イオンの照射は、イオンドーピング装置を用いて行った。ソースガスとして１００％の水素ガスを用い、水素ガスを励起してプラズマを生成した。生成されたプラズマには、３種のイオン種（Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋）が含まれている。３種のイオン種を分離せずに電界で加速し、シリコンウエハに照射した。また、水素ガスの流量は５０ｓｃｃｍ、加速電圧は５０ｋＶ、電流密度は６．３５μＡ／ｃｍ２、ドーズ量は２．７×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２とした。
【０１７９】
次に、シリコンウエハに対してＵＶオゾン処理を行った。ＵＶオゾン処理は、大気雰囲気下にてエキシマＵＶランプ直下のステージ上に基板を配置し、１０ｍｍ／ｓｅｃの速度でステージをスキャンさせて基板全面にＵＶを照射する方法で処理を行った。
【０１８０】
次に、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせを行った。貼り合わせの条件として、貼り合わせに係る速度を制御した場合と、貼り合わせに係る速度を制御しない場合とで貼り合わせを行った。
【０１８１】
次に、貼り合わせに係る速度を制御する場合について説明する。この場合については、図１２に示す貼り合わせ装置を用いた。まず、貼り合わせ装置の基板支持台にシリコンウエハを乗せ、その後、真空ポンプを用いて真空排気を行うことにより、シリコンウエハを真空吸着領域に吸着して固定した。次に、シリコンウエハにベース基板を対向させ、シリコンウエハ及びガラス基板の一部にボンドピンを用いて力を加えて、シリコンウエハを反らせるとともに、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせを開始させた。
【０１８２】
その後、ボンドピンの力を徐々に低下させることにより、シリコンウエハの反り量を低下させ、シリコンウエハとガラス基板の貼り合わせに係る速度を低下させ、貼り合わせを進行させた。
【０１８３】
シリコンウエハとガラス基板の貼り合わせ終了地点となる、シリコンウエハとガラス基板との角部（貼り合わせを開始した地点の角部との対向に位置する角部）において、基板支持台に設けられたストッパーにより、ガラス基板と、シリコンウエハとの貼り合わせが停止した状態となった。その後、徐々に基板支持台に設けられたストッパーを下降させることで、シリコンウエハとベース基板との貼り合わせが再び開始され、ストッパーの位置を、ボンド基板の表面の高さと同じ高さにすることで、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせを完了させた。
【０１８４】
比較例として、図１２に示す貼り合わせ装置を用いず、貼り合わせに係る速度を制御しない場合について説明する。まず、シリコンウエハとガラス基板とを対向させ、ガラス基板の角部の一点を押圧することで、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせを開始させた。貼り合わせを開始させると、貼り合わせは、その開始地点から同心円を描くように進行し、そのまま、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせを、貼り合わせ終了地点まで進行させた。
【０１８５】
図１３（Ａ）に、図１２に示す貼り合わせ装置を用いて貼り合わせを行ったシリコンウエハとガラス基板との貼り合わせ完了地点を光学顕微鏡によって撮影した写真（倍率５０倍）を示す。図１３（Ｂ）に、比較例として、図１２に示す貼り合わせ装置を用いずに貼り合わせを行ったシリコンウエハとガラス基板との貼り合わせ完了地点を光学顕微鏡によって撮影した写真（倍率５０倍）を示す。
【０１８６】
図１３（Ｂ）に示すように、貼り合わせに係る速度を制御しなかった場合は、貼り合わせ完了地点付近において、複数のエアボイドが確認された。これに対し、図１３（Ａ）に示すように、図１２に示す貼り合わせ装置を用いて、貼り合わせに係る速度を制御した場合は、貼り合わせ完了地点付近においても、エアボイドは確認されなかった。
【０１８７】
以上により、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせに係る速度を制御することにより、貼り合わせ界面において、エアボイドの発生を抑制することができることが確認できた。
【符号の説明】
【０１８８】
１０ ベース基板
１１ ボンド基板
２０ 基板支持台
２１ 真空ポンプ
２２ 真空吸着領域
２３ ボンドピン
３０ 基板支持台
３１ 真空ポンプ
３２ 真空吸着領域
３３ 真空吸着パッド
４０ 基板支持台
４１ 真空ポンプ
４２ 真空吸着領域
１００ ベース基板
１０１ 絶縁層
１１０ ボンド基板
１１２ 脆化領域
１１４ 絶縁層
１１６ 半導体層
１１８ 半導体層
１２０ 半導体層
２００ ボンド基板
７００ 半導体層
７０２ 半導体層
７０４ 半導体層
７０６ ゲート絶縁膜
７０８ 電極
７１０ 電極
７１２ 不純物領域
７１４ 不純物領域
７１６ サイドウォール
７１８ サイドウォール
７２０ 高濃度不純物領域
７２２ 低濃度不純物領域
７２４ チャネル形成領域
７２６ 高濃度不純物領域
７２８ 低濃度不純物領域
７３０ チャネル形成領域
７３２ ｎチャネル型トランジスタ
７３４ ｐチャネル型トランジスタ
７３６ 絶縁膜
７３８ 絶縁膜
７４０ 導電膜
７４２ 導電膜
７４４ 導電膜
７４６ 導電膜
【技術分野】
【０００１】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の作製方法、ＳＯＩ基板、および該基板を用いた半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バルク状のシリコンウエハに代わり、絶縁表面に薄い単結晶半導体層を備えたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いることが検討されている。ＳＯＩ基板を用いることで、トランジスタのドレインと基板により形成される寄生容量を小さくすることができるため、ＳＯＩ基板は半導体集積回路の性能を向上させるものとして大いに注目されている。
【０００３】
ＳＯＩ基板を製造する方法の１つとして、スマートカット（登録商標）法が知られている（例えば、特許文献１参照）。スマートカット法によるＳＯＩ基板の作製方法の概要を以下に説明する。まず、シリコンウエハにイオン注入法を用いて水素イオンを注入し、表面から所定の深さに微小気泡層を形成する。次に、酸化シリコン層を介して、水素イオンを注入したシリコンウエハを別のシリコンウエハに接合させる。その後、熱処理を行うことにより、水素イオンが注入されたシリコンウエハの一部が微小気泡層を境に薄膜状に分離し、接合させた別のシリコンウエハ上に単結晶シリコン層が形成される。
【０００４】
さらに、スマートカット法を用いて単結晶シリコン層をガラスからなるベース基板上に形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。ガラス基板はシリコンウエハよりも大面積化が容易であり、且つ、安価であるため、主に、液晶表示装置等の製造の際に用いられる。ガラス基板をベース基板として用いることにより、大面積で安価なＳＯＩ基板を作製することが可能となるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１１１２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２５２２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記スマートカット法などを用いてベース基板に単結晶半導体層を形成する場合には、貼り合わせの条件によっては、貼り合わせ界面にエアボイドなどの欠陥が発生する。このような欠陥が存在する領域には、単結晶シリコン層を形成することができないため、ＳＯＩ基板として使用可能な面積が低下し、これを用いた半導体装置の取り数が低下するなどの問題が生じる。
【０００７】
上記問題に鑑み、エアボイドなどの貼り合わせに起因する欠陥を十分に抑制できるＳＯＩ基板の作製方法を提案することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示する発明の一態様では、貼り合わせによるＳＯＩ基板の作製に際し、貼り合わせに係る速度を物理的な方法、または、機械的な方法で制御する。
【０００９】
例えば、開示する発明の一態様は、ベース基板またはボンド基板のいずれかを、貼り合わせが開始される時、または貼り合わせが開始される前に反らせておき、当該反りの量（以下、反り量という）を制御することによって、ベース基板とボンド基板の貼り合わせに係る速度を制御する。ここで、ここで、「反り量」は、貼り合わせの開始地点における基板表面の接平面と、貼り合わせの終了地点における基板表面の接平面と、のなす角θで表現される量を言うこととする。
【００１０】
より詳細には以下の通りである。
【００１１】
開示する発明の一態様は、ボンド基板とベース基板を対向させ、ボンド基板またはベース基板の端部に圧力をかけてボンド基板とベース基板の貼り合わせを開始させる時、または前に、ボンド基板表面、または、ベース基板表面の貼り合わせの開始地点における接平面に対して、ボンド基板における貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるようにボンド基板を反らせ、および／または、ベース基板における貼り合わせの終了地点がボンド基板から離れるようにベース基板を反らせ、貼り合わせを開始させた後に、ボンド基板の反り量、および／または、ベース基板の反り量を制御することにより、ボンド基板とベース基板の貼り合わせに係る速度を制御する、ＳＯＩ基板の作製方法である。
【００１２】
上記において、貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して貼り合わせに係る速度を低下させることが好ましい。また、上記において、貼り合わせに係る速度を平均３０ｍｍ／秒以下とすることが好ましい。また、上記において、貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して終了地点近傍における貼り合わせに係る速度を低下させることが好ましい。また、上記において、貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して開始地点近傍における貼り合わせに係る速度を低下させることが好ましい。なお、「終了（開始）地点近傍」とは、貼り合わせ進行方向における基板の大きさの１／１００〜１／１０の領域であって、終了（開始）地点を含む領域をいうものとする。例えば、貼り合わせ進行方向が基板の対角方向であり、その大きさが１０００ｍｍであれば、終了（開始）地点を含む１０ｍｍ〜１００ｍｍの領域をいう。
【００１３】
また、上記において、ボンド基板およびベース基板は略四角形状である場合がある。この場合、開始地点は、ボンド基板またはベース基板の、角部の一または辺の一であり、終了地点は、角部の一または辺の一に対向する角部または辺とすることが好ましい。
【００１４】
また、上記において、ベース基板はガラス基板を用いることができる。また、上記において、貼り合わせを開始させる前にボンド基板に加速されたイオンを照射する。
【００１５】
また、開示する発明の一態様は、基板支持台を有し、基板支持台は、支持されるボンド基板またはベース基板の、角部の一または辺の一に対応する領域に設けられた真空吸着領域を有し、基板支持台の、ボンド基板またはベース基板の領域と対向する領域には、緩やかな曲率の勾配が設けられた貼り合わせ装置である。ここで、「緩やかな曲率」とは、反らせたボンド基板またはベース基板が破損しない程度の曲率をいう。例えば、基板の対角方向に貼り合わせを進行させる場合には、曲率半径が、基板の対角線の長さの２倍以上、好ましくは３倍〜９倍の曲率とする。より具体的な一例としては、１２６ｍｍ角（対角が１７８ｍｍ）程度の大きさの基板を用いる場合に、８００ｍｍ程度の曲率半径である。
【００１６】
また、開示する発明の一態様は、基板支持台を有し、基板支持台は、支持されるボンド基板またはベース基板の、角部の一または辺の一に対応する領域に設けられた真空吸着領域と、ボンド基板またはベース基板の領域と対向する領域の真空パッドと、を有する貼り合わせ装置である。
【００１７】
また、開示する発明の一態様は、基板支持台を有し、基板支持台は、基板支持台表面の各辺に少なくとも一つずつ設けられた突起と、基板支持台表面の角部に対応する領域に設けられた真空吸着領域と、真空吸着領域近傍に設けられたストッパーと、を有し、真空吸着領域と対向する領域には、緩やかな曲率の勾配が設けられた貼り合わせ装置である。
【００１８】
なお、上記において、「反らせる」の用語の意味は、「曲げる」、「撓ませる」などと同様である。よって、「反らせる」の用語を、「曲げる」、「撓ませる」などの用語に置き換えても良い。
【００１９】
一般に、「ＳＯＩ基板」は絶縁表面上にシリコン半導体層が設けられた構成の半導体基板をいうが、本明細書等においては、絶縁表面上にシリコン以外の材料からなる半導体層が設けられた構成の半導体基板をも含む概念として用いる。つまり、「ＳＯＩ基板」が有する半導体層は、シリコン半導体層に限定されない。また、本明細書等において、半導体基板は、半導体材料のみからなる基板を指すに留まらず、半導体材料を含む基板全般を示すものとする。つまり、本明細書等においては「ＳＯＩ基板」も広く半導体基板に含まれる。
【００２０】
なお、本明細書等において単結晶とは、ある結晶軸に注目した場合、その結晶軸の方向が試料のどの部分においても同様の方向を向いているものをいう。つまり、結晶欠陥やダングリグボンドなどを含んでいても、上記のように結晶軸の方向が揃っているものは単結晶として扱う。
【００２１】
また、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。例えば、表示装置や、集積回路は半導体装置に含まれる。また、本明細書等において表示装置とは、発光表示装置や液晶表示装置、電気泳動素子を用いた表示装置を含む。発光表示装置は発光素子を含み、液晶表示装置は液晶素子を含む。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＥＬ等がある。
【発明の効果】
【００２２】
開示する発明の一態様により、エアボイドなどの貼り合わせに起因する欠陥を十分に抑制できるＳＯＩ基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図である。
【図２】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図である。
【図３】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す平面図である。
【図４】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す平面図および断面図である。
【図５】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す平面図および断面図である。
【図６】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図である。
【図７】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す断面図である。
【図８】半導体の作製方法の一例を示す断面図である。
【図９】半導体の作製方法の一例を示す断面図である。
【図１０】半導体の作製方法の一例を示す断面図である。
【図１１】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を示す平面図および断面図である。
【図１２】ＳＯＩ基板の作製方法を示す平面図および断面図である。
【図１３】光学顕微鏡によって撮影した写真。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定されず、本明細書等において開示する発明の趣旨から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施の形態に係る構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、ＳＯＩ基板の作製方法の一例、特に、ベース基板とボンド基板の貼り合わせ工程の一例に関して図１を参照して説明する。なお、図１（Ａ１）、図１（Ｂ１）、図１（Ｃ１）、図１（Ｄ１）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る断面図であり、図１（Ａ２）、図１（Ｂ２）、図１（Ｃ２）、図１（Ｄ２）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る平面図である。
【００２６】
まず、ボンド基板１１を準備する（図１（Ａ１）、図１（Ａ２）参照）。ボンド基板１１は、作製されるＳＯＩ基板における半導体層の元になるものである。つまり、ボンド基板１１の性質が、作製されるＳＯＩ基板の性質を決定づけることになる。
【００２７】
ボンド基板１１としては、例えば、単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板、単結晶シリコンゲルマニウム基板など、第１４族元素でなる単結晶半導体基板を用いることができる。また、ガリウムヒ素やインジウムリン等の化合物半導体基板を用いることもできる。
【００２８】
ボンド基板の形状としては円形が代表的であるが、略四角形（矩形）等であっても良い。略四角形（矩形）等に加工されたボンド基板を用いる場合には、一のベース基板に対して複数のボンド基板を配置することが容易となり、ＳＯＩ基板の大面積化を図ることができるなどのメリットがある。本実施の形態では、ボンド基板１１の形状は略四角形状であるものとして説明する。なお、本明細書において、「略四角形」の用語は、厳密な四角形に限らないという趣旨で用いる。例えば、「略四角形」は、基板の方向などを判別するために角部に切り欠き部が設けられた形状や、面取り加工がなされた形状などを含む。
【００２９】
なお、ボンド基板として略四角形状のものを用いる場合であって、何らの制御も行わない場合には、貼り合わせ後の基板の角部においてエアボイドが発生しやすいことを確認している。この現象は、基板角部において貼り合わせに係る速度にばらつきが生じ、意図しない部位から貼り合わせが開始され、これによって複数の方向から同時に貼り合わせが進行して空気の閉じ込めが発生することに起因するものと考察される。一方で、角部が存在しない形状（例えば円形状など）の場合には、角部が存在する形状の基板を用いる場合と比較してこのような問題は生じにくい。このように、開示する発明の一態様の効果はエアボイドの発生防止であるから、開示する発明の一態様は、特に角部を有するボンド基板を用いるときに有効であるといえる。もちろん、角部が存在しない基板においてもエアボイドは生じうるから、この発生を十分に防ぐという意味では、開示する発明の一態様が、角部を有しない基板を用いる場合においても有効であることはいうまでもない。
【００３０】
なお、ボンド基板１１の表面には、酸化膜等の絶縁膜が形成されていてもよい。
【００３１】
次に、ボンド基板１１とベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の一部に力をかけて、ボンド基板１１を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる（図１（Ｂ１）、図１（Ｂ２）参照）。より具体的には、貼り合わせを開始させる時に、ボンド基板１１（とベース基板１０）の一部に力をかけて、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるように、ボンド基板１１を反らせる。または、ボンド基板１１（またはベース基板）表面の貼り合わせの開始地点における接平面を基準に、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるように、ボンド基板１１（とベース基板１０）の一部に力をかけてボンド基板１１を反らせる。ベース基板１０としては、絶縁体でなる基板を用いることができる。具体的には、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、サファイア基板などを用いることができる。また、ベース基板１０として、単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板などの半導体基板を用いても良い。
【００３２】
ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させると、貼り合わせは、その開始地点から同心円を描くように進行する。例えば、ボンド基板１１とベース基板１０の角部の一から貼り合わせを開始させる場合、貼り合わせは、該角部の対角に位置する角部に向かって同心円状に進行する。また、ボンド基板１１とベース基板１０の一辺から貼り合わせを開始させる場合、貼り合わせは、該辺に垂直な方向に向かって、該辺に略平行な態様で進行する。これは、平面波の伝播と同様の考え方で理解することができる。
【００３３】
なお、上述の貼り合わせは、ボンド基板１１およびベース基板１０の中央付近の領域から開始させることも可能であるが、エアボイドの発生を防止するという観点からは、角部の一または辺の一（一辺）からから開始させることが望ましい。貼り合わせの終了地点付近の角部では、貼り合わせに係る速度がばらつきやすく、エアボイドが発生しやすい傾向にあるためである。例えば、四角形状の基板を用い、基板の中央付近から貼り合わせを開始する場合には、貼り合わせの終了地点が基板の四隅となるため、これらの領域にエアボイドが生じやすくなる。一方で、角部の一から貼り合わせを開始させる場合には、貼り合わせの終了地点が、該角部の対角に位置する角部となるため、エアボイドが生じる可能性の高い領域を減らすことができる。また、辺の一から貼り合わせを開始する場合には、角部にエアが集まることがなく、エアボイドが生じる可能性を低減することができる。辺の一から貼り合わせを開始する場合には、特に、当該辺の中央の一点において開始させると、より好適な貼り合わせが実現できることが確認されている。
【００３４】
なお、ボンド基板１１を反らせるタイミングは、貼り合わせを開始させる前であれば、貼り合わせを開始させる時のみに限られない。つまり、ボンド基板１１を反らせるタイミングは、貼り合わせ開始以前であればよい。また、ここでは、ボンド基板１１を反らせる例について説明しているが、ベース基板１０を反らせても良い。また、ボンド基板１１とベース基板１０とを共に反らせても良い。
【００３５】
ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させた後には、ボンド基板１１の反り量を制御することにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御する（図１（Ｃ１）、図１（Ｃ２）参照）。具体的には、ボンド基板１１およびベース基板１０にかかる力を徐々に変化させることにより、ボンド基板１１の反り量を変化させる。ボンド基板１１の反り量を変化させることにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。
【００３６】
例えば、ボンド基板１１およびベース基板１０にかかる力を徐々に低下させることにより、ボンド基板１１の反り量を低下させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を増加させることができる。また、ボンド基板１１およびベース基板１０にかかる力を徐々に増大させることにより、ボンド基板１１の反り量を増大させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を低下させることができる。貼り合わせに係る速度が高すぎる場合には、エアボイドの発生確率が高まる傾向にあり、また、貼り合わせに係る速度が低すぎる場合には、貼り合わせが進行しなくなってしまうから、適切な貼り合わせ速度が実現されるように、基板の反り量を制御することが望ましい。
【００３７】
なお、制御性の面では、貼り合わせ以前に反らせた基板の反り量を制御するのが望ましいが、反り量の制御対象の基板は、貼り合わせ以前に反らせた基板でなくとも構わない。つまり、ボンド基板１１を反らせておいた場合において、ベース基板１０の反り量を制御して貼り合わせに係る速度を制御しても良い。もちろん、ボンド基板１１の反り量と、ベース基板１０の反り量の双方を制御しても良い。
【００３８】
以上により、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを好適に完了させることができる（図１（Ｄ１）、図１（Ｄ２）参照）。
【００３９】
なお、本実施の形態では、一のベース基板に対して一のボンド基板を貼り合わせる場合を例に説明したが、一のベース基板に対して複数のボンド基板を貼り合わせる場合にも、同様の方法を用いることができる。
【００４０】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００４１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、ベース基板とボンド基板の貼り合わせ工程の別の一例に関して図２を参照して説明する。本実施の形態に係る貼り合わせ工程と、実施の形態１に係る貼り合わせ工程との相違点は、基板を反らせるための力をかける領域が、貼り合わせの開始点近傍に存在するか、貼り合わせの終了地点近傍に存在するかである。つまり、実施の形態１においては、基板を反らせるための力を、貼り合わせ開始地点近傍にかけて基板の反り量を制御しているのに対して、本実施の形態では、基板を反らせるための力を、貼り合わせ終了地点近傍にかけて基板の反り量を制御している。このように、貼り合わせ開始地点近傍において基板の反り量を制御する場合には、貼り合わせ開始地点近傍における速度制御が容易になり、貼り合わせ終了地点近傍において基板の反り量を制御する場合には、貼り合わせ終了地点近傍における速度制御が容易になるというメリットがある。
【００４２】
なお、図２（Ａ１）、図２（Ｂ１）、図２（Ｃ１）、図２（Ｄ１）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る断面図であり、図２（Ａ２）、図２（Ｂ２）、図２（Ｃ２）、図２（Ｄ２）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る平面図である。
【００４３】
まず、ボンド基板１１を準備する（図２（Ａ１）、図２（Ａ２）参照）。ボンド基板１１は、作製されるＳＯＩ基板における半導体層の元になるものである。つまり、ボンド基板１１の性質が、作製されるＳＯＩ基板の性質を決定づけることになる。詳細は、先の実施の形態におけるボンド基板１１と同様である。
【００４４】
次に、ボンド基板１１の一部に力をかけてボンド基板１１を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の別の一部に力をかけて、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる（図２（Ｂ１）、図２（Ｂ２）参照）。より具体的には、貼り合わせを開始させる時、または貼り合わせを開始させる前に、ボンド基板１１の一部に力をかけて、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるように、ボンド基板１１を反らせる。または、ボンド基板１１（またはベース基板）表面の貼り合わせの開始地点における接平面を基準に、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板から離れるように、ボンド基板１１を反らせる。ベース基板１０の詳細は、先の実施の形態と同様である。
【００４５】
なお、ボンド基板１１を反らせるための力をかける領域は、貼り合わせ終了地点の近傍とすることが望ましい。このような構成を採用することで、貼り合わせ終了地点近傍における貼り合わせ速度の制御が容易になるためである。
【００４６】
なお、上述の貼り合わせは、ボンド基板１１およびベース基板１０の中央付近の領域から開始させることも可能であるが、エアボイドの発生を防止するという観点からは、ボンド基板１１およびベース基板１０の角部の一または一辺からから開始させることが望ましい。貼り合わせの終了地点付近の角部では、貼り合わせに係る速度がばらつきやすく、エアボイドが発生しやすい傾向にあるためである。例えば、四角形状の基板を用い、基板の中央付近から貼り合わせを開始する場合には、貼り合わせの終了地点が基板の四隅となるため、これらの領域にエアボイドが生じやすくなる。一方で、角部の一から貼り合わせを開始させる場合には、貼り合わせの終了地点が、該角部の対角に位置する角部となるため、エアボイドが生じる可能性の高い領域を減らすことができる。
【００４７】
なお、ここでは、ボンド基板１１を反らせる例について説明しているが、ベース基板１０を反らせても良い。また、ボンド基板１１とベース基板１０とを共に反らせても良い。
【００４８】
ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させた後には、ボンド基板１１の反り量を制御することにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御する（図２（Ｃ１）、図２（Ｃ２）参照）。具体的には、ボンド基板１１にかかる力を徐々に変化させることにより、ボンド基板１１の反り量を変化させる。ボンド基板１１の反り量を変化させることにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。
【００４９】
例えば、ボンド基板１１にかかる力を徐々に低下させることにより、ボンド基板１１の反り量を低下させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を増加させることができる。また、ボンド基板１１にかかる力を徐々に増大させることにより、ボンド基板１１の反り量を増大させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を低下させることができる。貼り合わせに係る速度が高すぎる場合には、エアボイドの発生確率が高まる傾向にあり、また、貼り合わせに係る速度が低すぎる場合には、貼り合わせが進行しなくなってしまうから、適切な貼り合わせ速度が実現されるように、基板の反り量を制御することが望ましい。
【００５０】
基板の角部におけるエアボイドの発生のメカニズムは次のようなものと考えられる。ボンド基板とベース基板を貼り合わせると、角部の近傍においては、ボンド基板１１およびベース基板１０の周辺部の貼り合わせ速度が中央部の貼り合わせ速度より高くなることがある。この場合、貼り合わせの速度の低い部分は、貼り合わせ速度の高い部分に囲まれてしまう。このため、エアの抜けるパスが失われてしまい、エアボイドなどの欠陥が発生することになる。
【００５１】
この点、本実施の形態に示す方法では、ボンド基板１１を反らせるための力を貼り合わせ終了地点の近傍にかけ、また、反り量の制御を貼り合わせ終了地点の近傍において行っていることから、貼り合わせ終了地点近傍における貼り合わせ速度の制御が容易になり、上述のメカニズムによるエアボイドの発生などを防止することが可能である。なお、例えば、貼り合わせ速度が平均３０ｍｍ／秒以下（好ましくは、平均２０ｍｍ／秒以下）であれば、角部の近傍におけるエアボイドの発生を防止し、好適な貼り合わせが実現できることを確認している。
【００５２】
なお、制御性の面では、貼り合わせ以前に反らせた基板の反り量を制御するのが望ましいが、反り量の制御対象の基板は、貼り合わせ以前に反らせた基板でなくとも構わない。つまり、ボンド基板１１を反らせておいた場合において、ベース基板１０の反り量を制御して貼り合わせに係る速度を制御しても良い。もちろん、ボンド基板１１の反り量と、ベース基板１０の反り量の双方を制御しても良い。
【００５３】
以上により、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを好適に完了させることができる（図２（Ｄ１）、図２（Ｄ２）参照）。
【００５４】
なお、本実施の形態では、一のベース基板に対して一のボンド基板を貼り合わせる場合を例に説明したが、一のベース基板に対して複数のボンド基板を貼り合わせる場合にも、同様の方法を用いることができる。
【００５５】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００５６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、ベース基板とボンド基板の貼り合わせ工程の別の一例に関して図３を参照して説明する。本実施の形態に係る貼り合わせ工程と、実施の形態２に係る貼り合わせ工程との相違点は、貼り合わせに係る二つの基板を共に反らせ、また、それらの反り量を制御している点である。なお、図３（Ａ１）、図３（Ｂ１）、図３（Ｃ１）、図３（Ｄ１）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る断面図であり、図３（Ａ２）、図３（Ｂ２）、図３（Ｃ２）、図３（Ｄ２）は、ベース基板及びボンド基板の貼り合わせ工程に係る平面図である。
【００５７】
まず、ボンド基板１１およびベース基板１０を準備する（図３（Ａ１）、図３（Ａ２）参照）。ボンド基板１１およびベース基板１０の詳細は、先の実施の形態におけるボンド基板１１およびベース基板１０と同様である。
【００５８】
次に、ボンド基板１１およびベース基板１０の一部に力をかけてボンド基板１１およびベース基板１０を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の別の一部に力をかけて、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる（図３（Ｂ１）、図３（Ｂ２）参照）。より具体的には、貼り合わせを開始させる時、または貼り合わせを開始させる前に、ボンド基板１１の一部に力をかけて、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板１０から離れるように、ボンド基板１１を反らせ、ベース基板１０の一部に力をかけて、ベース基板１０の貼り合わせの終了地点がボンド基板１１から離れるように、ベース基板１０を反らせる。または、ボンド基板１１（またはベース基板１０）表面の貼り合わせの開始地点における接平面を基準に、ボンド基板１１の貼り合わせの終了地点がベース基板１０から離れるように、ボンド基板１１を反らせ、ベース基板１０の貼り合わせの終了地点がボンド基板１１から離れるように、ベース基板１０を反らせる。他の詳細は、先の実施の形態と同様である。
【００５９】
ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させた後には、ボンド基板１１およびベース基板１０の反り量を制御することにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御する（図３（Ｃ１）、図３（Ｃ２）参照）。具体的には、ボンド基板１１およびベース基板１０にかかる力を徐々に変化させることにより、ボンド基板１１およびベース基板１０の反り量を変化させる。ボンド基板１１およびベース基板１０の反り量を変化させることにより、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。詳細は、先の実施の形態と同様である。
【００６０】
以上により、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを好適に完了させることができる（図３（Ｄ１）、図３（Ｄ２）参照）。
【００６１】
本実施の形態では、貼り合わせに係る二つの基板を共に反らせ、また、それらの反り量を制御している。このような構成を採用することで、貼り合わせに係る速度の制御をより適切に行うことができるようになるため、エアボイドなどの欠陥の発生をさらに抑制することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、一のベース基板に対して一のボンド基板を貼り合わせる場合を例に説明したが、一のベース基板に対して複数のボンド基板を貼り合わせる場合にも、同様の方法を用いることができる。
【００６３】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００６４】
（実施の形態４）
本実施の形態では、ベース基板とボンド基板との貼り合わせ方法および貼り合わせ装置の例について、図４および図５を用いて説明する。
【００６５】
図４には貼り合わせ装置の例を示す。図４（Ａ１）および図４（Ａ２）は貼り合わせ装置の平面図、図４（Ｂ１）は断面図である。当該貼り合わせ装置において、基板支持台２０には、真空吸着領域２２が設けられている。基板支持台２０に設けられた真空吸着領域２２は、平坦面になっており、真空吸着領域２２に対向する領域には緩やかな曲率で勾配がつけられている。緩やかな曲率は、少なくとも、基板が破損しない程度の曲率であれば良く、例えば、基板の対角方向に貼り合わせを進行させる場合には、曲率半径が、基板の対角線の長さの２倍以上、好ましくは３倍〜９倍となるような曲率とする。また、真空吸着領域２２には、真空吸着穴が複数設けられており、真空ポンプ２１が接続されている。
【００６６】
ベース基板とボンド基板との貼り合わせは、次のようにして行う。まず、基板支持台２０上にボンド基板１１を乗せ、その後、真空ポンプ２１を用いて真空排気を行うことにより、ボンド基板１１を真空吸着領域２２に吸着して固定する（図４（Ａ）及び図４（Ｂ１）参照）。次に、ボンド基板１１にベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の一部に、ボンドピン２３を用いて力を加えて、ボンド基板１１を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる（図４（Ｂ２）参照）。ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させると、貼り合わせは、その開始地点から同心円を描くように進行する。ボンド基板およびベース基板１０の一部に、ボンドピン２３を用いて力を加えることにより、ボンド基板１１は、基板支持台２０に設けられた緩やかな曲率に沿って曲がるため、貼り合わせ開始位置が、図の下方に反った状態になる。
【００６７】
その後、ボンドピン２３の力を徐々に低下させることにより、ボンド基板１１の反り量を低下させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。
【００６８】
このように、図４に示す貼り合わせ装置を用いて、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを行うことによって、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせ速度を制御することができるため、貼り合わせ界面においてエアボイドなどの欠陥の発生を抑制することができる。
【００６９】
図５には貼り合わせ装置の別の例を示す。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は貼り合わせ装置の平面図、図５（Ｂ１）は断面図である。当該貼り合わせ装置において、基板支持台３０には、真空吸着領域３２が設けられている。基板支持台３０に設けられた真空吸着領域３２は平坦面になっており、真空吸着領域３２に対向する領域には真空吸着パッド３３が設けられている。また、真空吸着領域３２には、真空吸着穴が複数設けられており、該真空吸着領域３２および真空吸着パッド３３には、真空ポンプ３１が接続されている。
【００７０】
ベース基板１０とボンド基板１１との貼り合わせは、次のようにして行う。まず、基板支持台２０上にボンド基板１１を乗せ、その後、真空ポンプ２１を用いて真空排気を行うことにより、ボンド基板１１を真空吸着領域３２および真空吸着パッド３３に吸着して固定する図５（Ａ）及び図５（Ｂ１）参照。次に、真空吸着パッド３３を引き下げることにより、ボンド基板１１の一の角部（または一辺）を引き下げる力を加え、ボンド基板１１を反らせる。なお、真空吸着パッド３３における吸着力を変化させて、ボンド基板１１の角部（または一辺）を引き下げる力を加えることも可能である。例えば、真空吸着パッド３３における吸着力を高めることで、ボンド基板１１の角部を引き下げることができる。
【００７１】
次に、ボンド基板１１にベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の一部に力を加えて、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる。ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させると、貼り合わせは、その開始地点から同心円を描くように進行する。ここで、貼り合わせ開始地点は、真空吸着パッド３３によって吸着されている角部の対角に位置する角部とすることが望ましい。このとき、ボンド基板１１の一の角部は真空吸着パッド３３によって引き下げられているため、貼り合わせ終了地点が図の下方に反った状態となる。
【００７２】
その後、真空吸着パッド３３の吸着力を徐々に弱めることにより、ボンド基板１１の反り量を変化させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。
【００７３】
このように、図５に示す貼り合わせ装置を用いて、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを行うことによって、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせ速度を制御することができるため、貼り合わせ界面においてエアボイドなどの欠陥の発生を抑制することができる。
【００７４】
図１１に、一のベース基板に対して複数のボンド基板を貼り合わせる場合の貼り合わせ装置の一例を示す。図１１（Ａ）は貼り合わせ装置の平面図、図１１（Ｂ）は断面図である。当該貼り合わせ装置において、基板支持台４０には、真空吸着領域４２が設けられており、真空吸着領域４２には真空吸着穴が複数設けられている。また、真空吸着領域４２には、真空ポンプ４１が接続されている。
【００７５】
一のベース基板１０と複数のボンド基板１１との貼り合わせは、次のようにして行う。まず、基板支持台４０上に一のボンド基板１１を乗せ、その後、真空ポンプ４１を用いて真空排気を行うことにより、ボンド基板１１を真空吸着領域４２に吸着して固定する。次に、ボンド基板１１にベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１およびベース基板１０の一部に力を加えて、ボンド基板１１を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる。ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させると、貼り合わせはその開始地点から同心円を描くように進行する。
【００７６】
次に、真空吸着領域４２の吸着力を徐々に弱めることにより、ボンド基板１１の反り量を変化させ、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせに係る速度を制御することができる。その後、順次、複数のボンド基板１１をベース基板１０に貼り合わせることにより、一のベース基板１０に対して複数のボンド基板１１を貼り合わせることができる。
【００７７】
本実施の形態では、２つの貼り合わせ装置を用いて、二枚のボンド基板１１を貼り合わせる様子を示したが、本発明の一態様はこれに限定されない。１つの貼り合わせ装置を用いて複数のボンド基板１１を貼り合わせてもよいし、複数の貼り合わせ装置を用いて複数のボンド基板１１を順次貼り合わせてもよい。また、複数の貼り合わせ装置を用いて、複数のボンド基板１１を貼り合わせる場合には、一度に複数のボンド基板１１を貼り合わせることもできる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、一のベース基板に対して一のボンド基板を貼り合わせる場合に用いる貼り合わせ装置を例に説明したが、一のベース基板に対して複数のボンド基板を貼り合わせる場合には、同様の貼り合わせ装置を複数基板用に拡張して用いることができる。
【００７９】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００８０】
図１２には貼り合わせ装置の別の例を示す。図１２（Ａ）は、貼り合わせ装置の平面図であり、図１２（Ｂ）乃至図１２（Ｃ）は断面図である。なお、図１２（Ａ）は、図１２（Ｂ）に対応している。
【００８１】
当該貼り合わせ装置において、基板支持台３０には、真空吸着領域２２が設けられている。基板支持台２０に設けられた真空吸着領域２２は、平坦面になっており、真空吸着領域２２に対向する領域には緩やかな曲率で勾配がつけられている。緩やかな曲率は、少なくとも、基板が破損しない程度の曲率であれば良く、例えば、基板の対角方向に貼り合わせを進行させる場合には、曲率半径が、基板の対角線の長さの２倍以上、好ましくは３倍〜９倍となるような曲率とする。また、真空吸着領域２２には、真空吸着穴が複数設けられており、真空ポンプ２１が接続されている。
【００８２】
図１２に示す貼り合わせ装置には、基板支持台２０の各辺に少なくとも一つずつ突起２４が設けられている。基板支持台２０の各辺に設けられた突起２４によって、ボンド基板１１と、ベース基板１０との貼り合わせを行う際に、基板同士がずれて貼り合わされてしまうことを防止することができる。基板支持台２０の各辺に設けられる突起２４の個数は、基板の大きさに合わせて設ければよい。また、突起２４が移動する手段を設けて突起２４の位置を調節してもよい。
【００８３】
また、基板支持台３０において、真空吸着領域２２の近傍であり、基板支持台２０の角部に、ストッパー２５が設けられている。ストッパー２５は、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせが角部から開始される場合、該角部の対向する角部に設けられることが好ましい。また、ストッパー２５は、ストッパー２５が上下する手段が設けられていることが好ましい。
【００８４】
図１２の貼り合わせ装置を用いたベース基板１０とボンド基板１１の貼り合わせは、次のようにして行う。まず、基板支持台２０上にボンド基板１１を乗せ、その後、真空ポンプ２１を用いて真空排気を行うことにより、ボンド基板１１を真空吸着領域２２に吸着して固定する。次に、ボンド基板１１にベース基板１０を対向させ、ボンド基板１１及びベース基板１０の一部に、ボンドピン２３を用いて力を加えて、ボンド基板１１を反らせると共に、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせを開始させる（図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）参照）。ボンド基板およびベース基板１０の一部に、ボンドピン２３を用いて力を加えることにより、ボンド基板１１は、基板支持台２０に設けられた緩やかな曲率に沿って曲がるため、貼り合わせ開始位置が、図の下方に反った状態になる。ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを開始させると、貼り合わせは、その開始地点から同心円を描くように進行する。
【００８５】
その後、ボンドピン２３の力を徐々に低下させることにより、ボンド基板１１の反り量を低下させ、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせに係る速度を制御することができる。
【００８６】
ボンド基板１１の反り量を低下させ、貼り合わせ開始地点における基板表面の接平面と、貼り合わせの終了地点における接平面とのなす角θがθ＝０°となると、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせ終了地点、特にボンド基板１１及びベース基板１０の角部においては、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせ速度を制御することが困難となる。そのため、ボンド基板１１とベース基板１０との貼り合わせ終了地点においてエアボイドなどの欠陥が発生しやすくなるおそれがある。
【００８７】
そこで、図１２に示すように、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせ終了地点となる角部に、ストッパー２５を設ける。ストッパー２５の位置は、ボンド基板１１の表面の高さよりも、わずかに高い位置に設けられている。つまり、ストッパー２５によってベース基板は、ボンド基板に対して反った状態となる。また、ストッパー２５は、ボンド基板１１のオリエンテーションフラット部と、平行となるように設けられているため、ベース基板１０は、ボンド基板１１との貼り合わせが停止した状態となる。その後、徐々にストッパー２５を下降させ、ベース基板１０の反り量を低下させることで、ベース基板１０とボンド基板１１の貼り合わせが再び開始される。ストッパー２５の位置を、ボンド基板１１の表面の高さと同じ位置にすることで、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを完了させることができる。
【００８８】
ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせ終了地点となる角部に、ストッパー２５を設けることにより、貼り合わせ終了地点における貼り合わせ速度の制御性が向上するため、エアボイドなどの欠陥を低減することができる。
【００８９】
図１２に示す貼り合わせ装置においては、基板支持台２０の各辺に少なくとも一つの突起２４が設けられているため、ボンド基板１１とベース基板１０の貼り合わせを行う際に、基板同士がずれて貼り合わされてしまうことを防止することができる。
【００９０】
本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００９１】
（実施の形態５）
＜ＳＯＩ基板の作製工程＞
本実施の形態では、ＳＯＩ基板の作製方法の一例について、図面を参照して説明する。
【００９２】
＜第１の態様＞
はじめに、図６を参照して、第１の態様に係る作製方法について説明する。
【００９３】
まず、ベース基板１００を用意する（図６（Ａ）参照）。ベース基板１００としては、液晶表示装置などに使用されている透光性を有するガラス基板を用いることができる。ガラス基板としては、歪み点が５８０℃以上（好ましくは、６００℃以上）であるものを用いると良い。また、ガラス基板は無アルカリガラス基板であることが好ましい。無アルカリガラス基板には、例えば、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などのガラス材料が用いられている。
【００９４】
なお、ベース基板１００として、ガラス基板の他、セラミック基板、石英基板やサファイア基板などの絶縁体でなる基板、シリコンなどの半導体でなる基板、金属やステンレスなどの導電体でなる基板などを用いることもできる。
【００９５】
次に、ボンド基板１１０を用意する（図６（Ｂ−１）参照）。ボンド基板１１０としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコンなどの第１４族元素でなる単結晶半導体基板を用いることができる。
【００９６】
ボンド基板１１０のサイズに制限は無いが、例えば、直径が８インチ（２００ｍｍ）、１２インチ（３００ｍｍ）、１８インチ（４５０ｍｍ）といったサイズの半導体基板を用いることができる。また、円形の半導体基板を、矩形に加工して用いても良い。
【００９７】
次に、ボンド基板１１０に絶縁層１１４を形成する（図６（Ｂ−２）参照）。
【００９８】
絶縁層１１４は、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等を用いることができる。これらの膜は、熱酸化法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて形成することができる。また、ＣＶＤ法を用いて絶縁層１１４を形成する場合には、テトラエトキシシラン（略称；ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）等の有機シランを用いて作製される酸化シリコン膜を絶縁層１１４に用いることが生産性の点から好ましい。
【００９９】
本実施の形態では、ボンド基板１１０に熱酸化処理を行うことにより絶縁層１１４（ここでは、酸化シリコン膜）を形成する。熱酸化処理は、酸化性雰囲気中にハロゲンを添加して行うことが好ましい。例えば、塩素（Ｃｌ）が添加された酸化性雰囲気中でボンド基板１１０に熱酸化処理を行うことによりＨＣｌ酸化された絶縁層１１４を形成する。従って、絶縁層１１４は、塩素原子を含有した膜となる。
【０１００】
なお、本実施の形態においては絶縁層１１４を単層構造としているが、積層構造としても良い。また、貼り合わせに際して特に問題がない場合など、絶縁層１１４を設ける必要がない場合には、絶縁層１１４を設けない構成としても良い。
【０１０１】
次に、ボンド基板１１０にイオンを照射することにより、脆化領域１１２を形成する（図６（Ｂ−３）参照）。より具体的には、例えば、電界で加速されたイオンでなるイオンビームを照射して、ボンド基板１１０の表面から所定の深さの領域に脆化領域１１２を形成する。脆化領域１１２が形成される深さは、イオンビームの加速エネルギーやイオンビームの入射角によって制御される。つまり、脆化領域１１２は、イオンの平均侵入深さと同程度の深さの領域に形成されることになる。ここで、脆化領域１１２が形成される深さは、ボンド基板１１０の全面において均一であることが望ましい。
【０１０２】
また、上述の脆化領域１１２が形成される深さにより、ボンド基板１１０から分離される半導体層の厚さが決定される。脆化領域１１２が形成される深さは、ボンド基板１１０の表面から５０ｎｍ以上１μｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
【０１０３】
イオンをボンド基板１１０に添加する際には、イオン注入装置またはイオンドーピング装置を用いることができる。イオン注入装置は、ソースガスを励起してイオン種を生成し、生成されたイオン種を質量分離して、所定の質量を有するイオン種を被処理物に照射する。イオンドーピング装置は、プロセスガスを励起してイオン種を生成し、生成されたイオン種を質量分離せずに被処理物に照射する。なお、質量分離装置を備えているイオンドーピング装置では、イオン注入装置と同様に、質量分離を伴うイオンの照射を行うこともできる。
【０１０４】
イオンドーピング装置を用いる場合の脆化領域１１２の形成工程は、例えば、以下の条件で行うことができる。
・加速電圧 １０ｋＶ以上１００ｋＶ以下（好ましくは３０ｋＶ以上８０ｋＶ以下）
・ドーズ量 １×１０１６／ｃｍ２以上４×１０１６／ｃｍ２以下
・ビーム電流密度 ２μＡ／ｃｍ２以上（好ましくは５μＡ／ｃｍ２以上、より好ましくは１０μＡ／ｃｍ２以上）
【０１０５】
イオンドーピング装置を用いる場合、ソースガスとして水素を含むガスを用いることができる。該ガスを用いることによりイオン種としてＨ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋を生成することができる。水素ガスをソースガスとして用いる場合には、Ｈ３＋を多く照射することが好ましい。具体的には、イオンビームに、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋の総量に対してＨ３＋イオンが７０％以上含まれるようにすることが好ましい。また、Ｈ３＋イオンの割合を８０％以上とすることがより好ましい。このようにＨ３＋の割合を高めておくことで、脆化領域１１２に１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の濃度で水素を含ませることが可能である。これにより、脆化領域１１２における分離が容易になる。また、Ｈ３＋イオンを多く照射することで、Ｈ＋、Ｈ２＋を照射する場合より短時間で脆化領域１１２を形成することができる。また、Ｈ３＋を用いることで、イオンの平均侵入深さを浅くすることができるため、脆化領域１１２を浅い領域に形成することが可能になる。
【０１０６】
イオン注入装置を用いる場合には、質量分離により、Ｈ３＋イオンが照射されるようにすることが好ましい。もちろん、Ｈ＋やＨ２＋を照射してもよい。ただし、イオン注入装置を用いる場合には、イオン種を選択して照射するため、イオンドーピング装置を用いる場合と比較して、イオン照射の効率が低下する場合がある。
【０１０７】
イオン照射工程のソースガスには水素を含むガスの他に、ヘリウムやアルゴンなどの希ガス、フッ素ガスや塩素ガスに代表されるハロゲンガス、フッ素化合物ガス（例えば、ＢＦ３）などのハロゲン化合物ガスから選ばれた一種または複数種類のガスを用いることができる。ソースガスにヘリウムを用いる場合は、質量分離を行わないことで、Ｈｅ＋イオンの割合が高いイオンビームを作り出すことができる。このようなイオンビームを用いることで、脆化領域１１２を効率よく形成することができる。
【０１０８】
また、イオンの照射を複数回に分けて行うことで、脆化領域１１２を形成することもできる。この場合、ソースガスを異ならせてイオン照射を行っても良いし、同じソースガスを用いてもよい。例えば、ソースガスとして希ガスを用いてイオン照射を行った後、水素を含むガスをソースガスとして用いてイオン照射を行うことができる。また、初めにハロゲンガスまたはハロゲン化合物ガスを用いてイオン照射を行い、次に、水素を含むガスを用いてイオン照射を行うこともできる。
【０１０９】
次に、ベース基板１００とボンド基板１１０を貼り合わせる（図６（Ｃ）参照）。ベース基板１００とボンド基板１１０とを貼り合わせる方法に関しては、実施の形態１乃至４の記載を参照することができる。実施の形態１乃至４の記載に係る貼り合わせの方法または貼り合わせ装置を用いることにより、エアボイドなどの欠陥の発生を抑制することができる。なお、貼り合わせのメカニズムとしては、ファン・デル・ワールス力が関与するメカニズムや、水素結合が関与するメカニズムなどが考えられている。
【０１１０】
なお、ボンド基板１１０とベース基板１００とを貼り合わせる前に、単結晶半導体基板上に形成された絶縁層１１４及びベース基板１００上の少なくとも一方にプラズマ処理を行うことが好ましい。絶縁層１１４及びベース基板１００の少なくとも一方にプラズマ処理行うことにより、親水基の増加や、平坦性を向上させることができる。その結果、ボンド基板１１０とベース基板１００との接合強度を高めることができる。
【０１１１】
ここで、プラズマ処理は、真空状態のチャンバーに不活性ガス（例えば、Ａｒガス）を導入し、被処理面（例えば、ベース基板１００）にバイアスを印加してプラズマ状態として行う。プラズマ中には電子とＡｒの陽イオンが存在し、陰極方向（ベース基板１００側）にＡｒの陽イオンが加速される。加速されたＡｒの陽イオンがベース基板１００表面に衝突することによって、ベース基板１００表面がスパッタエッチングされる。このとき、ベース基板１００表面の凸部から優先的にスパッタエッチングされ、当該ベース基板１００表面の平坦性を向上することができる。また、加速されたＡｒの陽イオンによって、ベース基板１００の有機物等の不純物を除去し、ベース基板を活性化することができる。また、真空状態のチャンバーに不活性ガスに加えて、反応性ガス（例えば、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス）を導入し、被処理面にバイアス電圧を印加してプラズマ状態として行うこともできる。反応性ガスを導入する場合、ベース基板１００表面がスパッタエッチングされることにより生じる欠損を、補修することができる。
【０１１２】
本実施の形態では、アルゴンガスを用いて、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式のプラズマ処理で行う。アルゴンプラズマの具体的な条件としては、ＩＣＰ電力１００〜３０００Ｗ、圧力０．１〜５．０Ｐａ、ガス流量５〜２０００ｓｃｃｍ、ＲＦバイアス電圧７５〜３００Ｗで行えばよい。より具体的には、ＩＣＰ電力５００Ｗ（０．１１Ｗ／ｃｍ２）、圧力１．３５Ｐａ、ガス流量１００ｓｃｃｍ、ＲＦバイアス電圧１００Ｗ（０．６１Ｗ／ｃｍ２）で行えばよい。
【０１１３】
ボンド基板１１０とベース基板１００とを貼り合わせた後に、貼り合わせられたベース基板１００およびボンド基板１１０に対して熱処理を施して、貼り合わせを強固なものとすると良い。この際の加熱温度は、脆化領域１１２における分離が進行しない温度とする必要がある。例えば、４００℃未満、好ましくは３００℃以下とする。熱処理時間については特に限定されず、処理時間と貼り合わせ強度との関係から適切な条件を設定すればよい。例えば、２００℃、２時間の熱処理を施すことができる。なお、貼り合わせに係る領域にマイクロ波などを照射して、該領域のみを局所的に加熱することも可能である。貼り合わせ強度に問題がない場合には、上記熱処理は省略すれば良い。
【０１１４】
次に、ボンド基板１１０を、脆化領域１１２において、半導体層１１６とボンド基板１１０とに分離する（図６（Ｄ）参照）。ボンド基板１１０の分離は、熱処理により行うと良い。該熱処理の温度は、ベース基板１００の耐熱温度を目安にすることができる。例えば、ベース基板１００としてガラス基板を用いる場合には、熱処理の温度は４００℃以上７５０℃以下とすることが好ましい。ただし、ガラス基板の耐熱性が許すのであればこの限りではない。なお、本実施の形態においては、６００℃、２時間の熱処理を施すこととする。
【０１１５】
上述のような熱処理を行うことにより、脆化領域１１２に形成された微小な空孔の体積変化が生じ、脆化領域１１２に亀裂が生ずる。その結果、脆化領域１１２に沿ってボンド基板１１０が分離する。これにより、ベース基板１００上にはボンド基板１１０から分離された半導体層１１６が残存することになる。また、この熱処理で、貼り合わせに係る界面が加熱されるため、当該界面に共有結合が形成され、貼り合わせを一層強固なものとすることができる。
【０１１６】
上述のようにして形成された半導体層１１６の表面には、分離工程やイオン照射工程に起因する欠陥が存在し、また、その平坦性は損なわれている。そのため、半導体層１１６の欠陥を低減させる処理、または、半導体層１１６の表面の平坦性を向上させる処理を行うと良い。
【０１１７】
本実施の形態において、半導体層１１６の欠陥の低減、および平坦性の向上は、例えば、半導体層１１６にレーザー光を照射することで実現できる。レーザー光を半導体層１１６に照射することで、半導体層１１６が溶融し、その後の冷却、固化によって、欠陥が低減され、表面の平坦性が向上した単結晶半導体層が得られるのである。
【０１１８】
また、単結晶半導体層の膜厚を小さくする薄膜化工程を行っても良い。半導体層の薄膜化には、ドライエッチング処理またはウエットエッチング処理の一方、または双方を組み合わせたエッチング処理を適用すればよい。例えば、半導体層がシリコンからなる場合、ＳＦ６とＯ２をプロセスガスに用いたドライエッチング処理で、半導体層を薄くすることができる。
【０１１９】
以上により、ベース基板１００上に、半導体層１１８を形成することができる（図６（Ｅ）参照）。
【０１２０】
なお、本実施の形態では、レーザー光を照射した後に、エッチング処理を行う場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されず、レーザー光を照射する前にエッチング処理を行ってもよいし、レーザー光の照射前後にエッチング処理を行ってもよい。
【０１２１】
なお、本実施の形態においては、レーザー光を用いて欠陥の低減、および平坦性の向上を実現しているが、本発明の一態様はこれに限定されない。熱処理など、他の方法を用いて欠陥の低減、平坦性の向上を実現しても良い。また、欠陥低減処理が不要であれば、エッチング処理などの平坦性向上処理のみを適用しても良い。
【０１２２】
＜第２の態様＞
次に、図７を参照して、第２の態様に係る作製方法を説明する。第２の態様と第１の態様の相違は、ベース基板に絶縁層１０１を形成する点にある。よって、以下ではこの点について主に説明する。
【０１２３】
まず、ベース基板１００を用意（図７（Ａ−１）参照）し、該ベース基板上に絶縁層１０１を形成する（図７（Ａ−２）参照）。ベース基板１００については、図７（Ａ−１）を参酌すればよい。
【０１２４】
絶縁層１０１の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などを用いることができる。絶縁層１０１は、貼り合わせに係る表面を有する層であるから、その表面が、高い平坦性を有するように形成されることが好ましい。絶縁層１０１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、窒化酸化アルミニウムなどから選ばれた一または複数の材料を用いて形成することができる。例えば、酸化シリコンを用いて絶縁層１０１を形成する場合には、有機シランガスを用いて化学気相成長法により形成することで極めて平坦性に優れた絶縁層１０１を得ることができる。なお、本実施の形態においては絶縁層１０１を単層構造としているが、積層構造としても良い。
【０１２５】
次に、ボンド基板１１０を用意し、ボンド基板１１０の表面に絶縁層１１４を形成し、ボンド基板１１０に対してイオンを照射することにより脆化領域１１２を形成する（図７（Ｂ−１）、図７（Ｂ−２）、図７（Ｂ−３）参照）。図７（Ｂ−１）、図７（Ｂ−２）、図７（Ｂ−３）は、図６（Ｂ−１）、図６（Ｂ−２）、図６（Ｂ−３）と同様に行うことができるため、詳細な説明は省略する。
【０１２６】
次に、ベース基板１００とボンド基板１１０を貼り合わせる（図７（Ｃ）参照）。ベース基板１００とボンド基板１１０とを貼り合わせる方法に関しては、実施の形態１乃至４の記載を参照することができる。実施の形態１乃至４の記載に係る貼り合わせの方法または貼り合わせ装置を用いることにより、エアボイドなどの欠陥の発生を抑制することができる。
【０１２７】
なお、ボンド基板１１０とベース基板１００を貼り合わせる前に、単結晶半導体基板若しくはボンド基板１１０上に形成された絶縁層１１４、又はベース基板１００若しくはベース基板１００上に形成された絶縁層１０１の表面処理を行うことが好ましい。表面処理を行うことで、ボンド基板１１０とベース基板１００の接合界面での接合強度を向上させることができる。
【０１２８】
表面処理としては、ウェット処理、ドライ処理、またはウェット処理及びドライ処理の組み合わせが挙げられる。また、異なるウェット処理を組み合わせる、または異なるドライ処理を組み合わせて行うことができる。
【０１２９】
ウェット処理としては、オゾン水を用いたオゾン処理（オゾン水洗浄）、メガソニック洗浄、または２流体洗浄（純水や水素添加水等の機能水を窒素等のキャリアガスとともに吹き付ける方法）などが挙げられる。ドライ処理としては、紫外線処理、オゾン処理、プラズマ処理、バイアス印加プラズマ処理、またはラジカル処理などが挙げられる。被処理体（単結晶半導体基板、単結晶半導体基板上に形成された絶縁層、ベース基板またはベース基板上に形成された絶縁層）に対し、上記のような表面処理を行うことで、被処理体表面の親水性および清浄性を高める効果を奏する。その結果、基板同士の接合強度を向上させることができる。
【０１３０】
ウェット処理は、被処理体表面に付着するマクロなゴミなどの除去に効果的である。ドライ処理は、被処理体表面に付着する有機物などミクロなゴミの除去または分解に効果的である。ここで、被処理体に対し、紫外線処理などのドライ処理を行った後、洗浄などのウェット処理を行うことで、被処理体表面を清浄化および親水化し、さらに被処理体表面のウォーターマークの発生を抑制できるため好ましい。
【０１３１】
または一重項酸素などの活性状態にある酸素を用いた表面処理を行うことが好ましい。オゾンまたは一重項酸素などの活性状態にある酸素により、被処理体表面に付着する有機物を効果的に除去または分解することができる。また、オゾンまたは一重項酸素などの活性状態にある酸素に、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光による処理を組み合わせることで、被処理体表面に付着する有機物をさらに効果的に除去することができる。以下、具体的に説明する。
【０１３２】
例えば、酸素を含む雰囲気下で紫外線を照射することにより、被処理体の表面処理を行う。酸素を含む雰囲気下において、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光と２００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することにより、オゾンを生成させるとともに一重項酸素を生成させることができる。また、紫外線のうち１８０ｎｍ未満の波長を含む光を照射することにより、オゾンを生成させるとともに一重項酸素を生成させることもできる。
【０１３３】
酸素を含む雰囲気下で、２００ｎｍ未満の波長を含む光および２００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することにより起きる反応例を示す。
Ｏ２＋ｈν（λ１ｎｍ）→Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ（３Ｐ） ・・・ （１）
Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ２→Ｏ３ ・・・ （２）
Ｏ３＋ｈν（λ２ｎｍ）→Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ２ ・・・ （３）
【０１３４】
上記反応式（１）において、酸素（Ｏ２）を含む雰囲気下で２００ｎｍ未満の波長（λ１ｎｍ）を含む光（ｈν）を照射することにより基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））が生成する。次に、反応式（２）において、基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））と酸素（Ｏ２）とが反応してオゾン（Ｏ３）が生成する。そして、反応式（３）において、生成されたオゾン（Ｏ３）を含む雰囲気下で２００ｎｍ以上の波長（λ２ｎｍ）を含む光が照射されることにより、励起状態の一重項酸素Ｏ（１Ｄ）が生成される。酸素を含む雰囲気下において、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光を照射することによりオゾンを生成させるとともに、２００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することによりオゾンを分解して一重項酸素を生成する。上記のような表面処理は、例えば、酸素を含む雰囲気下での低圧水銀ランプの照射（λ１＝１８５ｎｍ、λ２＝２５４ｎｍ）により行うことができる。
【０１３５】
また、酸素を含む雰囲気下で、１８０ｎｍ未満の波長を含む光を照射して起きる反応例を示す。
Ｏ２＋ｈν（λ３ｎｍ）→Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ（３Ｐ） ・・・ （４）
Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ２→Ｏ３ ・・・ （５）
Ｏ３＋ｈν（λ３ｎｍ）→Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ２ ・・・ （６）
【０１３６】
上記反応式（４）において、酸素（Ｏ２）を含む雰囲気下で１８０ｎｍ未満の波長（λ３ｎｍ）を含む光を照射することにより、励起状態の一重項酸素Ｏ（１Ｄ）と基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））が生成する。次に、反応式（５）において、基底状態の酸素原子（Ｏ（３Ｐ））と酸素（Ｏ２）とが反応してオゾン（Ｏ３）が生成する。反応式（６）において、生成されたオゾン（Ｏ３）を含む雰囲気下で１８０ｎｍ未満の波長（λ３ｎｍ）を含む光が照射されることにより、励起状態の一重項酸素と酸素が生成される。酸素を含む雰囲気下において、紫外線のうち１８０ｎｍ未満の波長を含む光を照射することによりオゾンを生成させるとともにオゾンまたは酸素を分解して一重項酸素を生成する。上記のような表面処理は、例えば、酸素を含む雰囲気下でのＸｅエキシマＵＶランプの照射により行うことができる。
【０１３７】
２００ｎｍ未満の波長を含む光により被処理体表面に付着する有機物などの化学結合を切断し、オゾンまたは一重項酸素により被処理体表面に付着する有機物や化学結合を切断した有機物などを酸化分解して除去することができる。上記のような表面処理を行うことで、被処理体表面の親水性および清浄性をより高めることができ、接合を良好に行うことができる。
【０１３８】
第２の態様においては、ベース基板１００とボンド基板１１０とを貼り合わせる前に、表面処理を行う場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されず、表面処理の代わりに第１の態様で説明したプラズマ処理を行ってもよいし、表面処理とプラズマ処理とを組み合わせて行ってもよい。なお、第１の態様において、プラズマ処理の代わりに第２の態様で説明した表面処理を行ってもよいし、表面処理とプラズマ処理とを組み合わせて行ってもよい。
【０１３９】
次に、ボンド基板１１０を、脆化領域１１２において、半導体層１１６とボンド基板２００とに分離する（図７（Ｄ）参照）。これにより、ベース基板１００上には半導体層１１６が残存することになる。その後、半導体層１１６に欠陥低減処理や、表面の平坦性向上処理等を施すことにより、ベース基板１００上に半導体層１１８を形成することができる（図７（Ｅ）参照）。なお、図７（Ｄ）及び図７（Ｅ）は、上記図６（Ｄ）及び図６（Ｅ）と同様に行うことができるため、詳細な説明は省略する。
【０１４０】
開示する発明の一態様によって、エアボイドなどの貼り合わせに起因する欠陥を十分に低減したＳＯＩ基板を作製することができるため、これを用いた半導体装置の特性を向上させることができる。
【０１４１】
このように、開示する発明の一態様によって、繰り返しの使用によってボンド基板に生じる不具合を抑制することが可能である。
【０１４２】
（実施の形態６）
本実施の形態では、図８乃至図１０を参照して、上記実施の形態における半導体装置の作製方法の詳細について説明する。ここでは、半導体装置の一例として複数のトランジスタからなる半導体装置の作製方法について説明する。以下において示すトランジスタを組み合わせて用いることで、様々な半導体装置を形成することができる。
【０１４３】
図８（Ａ）は、実施の形態５などに示す方法で作製したＳＯＩ基板の一部を示す断面図である（例えば、図６（Ｅ）等参照）。
【０１４４】
半導体層７００（図６（Ｅ）における半導体層１１８に対応）には、ＴＦＴの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型不純物や、リン、砒素などのｎ型不純物を添加しても良い。不純物を添加する領域、および添加する不純物の種類は、適宜変更することができる。例えば、ｎチャネル型ＴＦＴの形成領域にｐ型不純物を添加し、ｐチャネル型ＴＦＴの形成領域にｎ型不純物を添加する。上述の不純物を添加する際には、ドーズ量が１×１０１５／ｃｍ２以上１×１０１７／ｃｍ２以下程度となるように行えばよい。
【０１４５】
その後、半導体層７００を島状に分離して、半導体層７０２、および半導体層７０４を形成する（図８（Ｂ）参照）。
【０１４６】
次に、半導体層７０２と半導体層７０４を覆うように、ゲート絶縁膜７０６を形成する（図８（Ｃ）参照）。ここでは、プラズマＣＶＤ法を用いて、酸化シリコン膜を単層で形成することとする。酸化シリコン以外にも、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル等を含む膜を、単層構造または積層構造で形成することによりゲート絶縁膜７０６としても良い。
【０１４７】
プラズマＣＶＤ法以外の作製方法としては、スパッタリング法や、高密度プラズマ処理による酸化または窒化による方法が挙げられる。高密度プラズマ処理は、例えば、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスと、酸素、酸化窒素、アンモニア、窒素、水素などガスの混合ガスを用いて行う。この場合、プラズマの励起をマイクロ波の導入により行うことで、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができる。このような高密度のプラズマで生成された酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）や窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場合もある）によって、半導体層の表面を酸化または窒化することにより、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、望ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の絶縁膜を半導体層に接するように形成する。
【０１４８】
上述した高密度プラズマ処理による半導体層の酸化または窒化は固相反応であるため、ゲート絶縁膜７０６と半導体層７０２、半導体層７０４との界面準位密度をきわめて低くすることができる。また、高密度プラズマ処理により半導体層を直接酸化または窒化することで、形成される絶縁膜の厚さのばらつきを抑えることが出来る。また、半導体層が単結晶であるため、高密度プラズマ処理を用いて半導体層の表面を固相反応で酸化させる場合であっても、均一性が良く、界面準位密度の低いゲート絶縁膜を形成することができる。このように、高密度プラズマ処理により形成された絶縁膜をトランジスタのゲート絶縁膜の一部または全部に用いることで、特性のばらつきを抑制することができる。
【０１４９】
または、半導体層７０２と半導体層７０４を熱酸化させることで、ゲート絶縁膜７０６を形成するようにしても良い。このように、熱酸化を用いる場合には、ある程度の耐熱性を有するガラス基板を用いることが必要である。
【０１５０】
なお、水素を含むゲート絶縁膜７０６を形成し、その後、３５０℃以上４５０℃以下の温度による加熱処理を行うことで、ゲート絶縁膜７０６中に含まれる水素を半導体層７０２および半導体層７０４中に拡散させるようにしても良い。この場合、ゲート絶縁膜７０６として、プラズマＣＶＤ法を用いた窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを用いるとことができる。なお、プロセス温度は３５０℃以下とすると良い。このように、半導体層７０２および半導体層７０４に水素を供給することで、半導体層７０２中、半導体層７０４中、ゲート絶縁膜７０６と半導体層７０２の界面、およびゲート絶縁膜７０６と半導体層７０４の界面における欠陥を効果的に低減することができる。
【０１５１】
次に、ゲート絶縁膜７０６上に導電膜を形成した後、該導電膜を所定の形状に加工（パターニング）することで、半導体層７０２の上方に電極７０８を、半導体層７０４の上方に電極７１０を形成する（図８（Ｄ）参照）。導電膜の形成にはＣＶＤ法、スパッタリング法等を用いることができる。導電膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等の材料を用いて形成することができる。また、上記金属を主成分とする合金材料を用いても良いし、上記金属を含む化合物を用いても良い。または、半導体に導電性を付与する不純物元素をドーピングした多結晶シリコンなど、半導体材料を用いて形成しても良い。
【０１５２】
本実施の形態では電極７０８および電極７１０を単層の導電膜で形成しているが、開示する発明の一態様に係る半導体装置は該構成に限定されない。電極７０８および電極７１０は積層された複数の導電膜で形成されていても良い。２層構造とする場合には、例えば、モリブデン膜、チタン膜、窒化チタン膜等を下層に用い、上層にはアルミニウム膜などを用いればよい。３層構造の場合には、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造や、チタン膜とアルミニウム膜とチタン膜の積層構造などを採用するとよい。
【０１５３】
なお、電極７０８および電極７１０を形成する際に用いるマスクは、酸化シリコンや窒化酸化シリコン等の材料を用いて形成してもよい。この場合、酸化シリコン膜や窒化酸化シリコン膜等をパターニングしてマスクを形成する工程が加わるが、これらの材料を用いたマスクでは、レジスト材料を用いたマスクと比較してエッチング時における膜減りが少ないため、より正確な形状の電極７０８および電極７１０を形成することができる。また、マスクを用いずに、液滴吐出法を用いて選択的に電極７０８および電極７１０を形成しても良い。ここで、液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を吐出または噴出することで所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。
【０１５４】
また、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（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節し、所望のテーパー形状を有するように電極７０８および電極７１０を形成することもできる。また、テーパー形状は、マスクの形状によって制御することもできる。なお、エッチング用ガスとしては、塩素、塩化硼素、塩化珪素、四塩化炭素などの塩素系ガス、四弗化炭素、弗化硫黄、弗化窒素などのフッ素系ガス、または酸素などを適宜用いることができる。
【０１５５】
次に、電極７０８および電極７１０をマスクとして、一導電型を付与する不純物元素を半導体層７０２、半導体層７０４に添加する（図９（Ａ）参照）。本実施の形態では、半導体層７０２にｎ型を付与する不純物元素（例えばリンまたはヒ素）を、半導体層７０４にｐ型を付与する不純物元素（例えばボロン）を添加する。なお、ｎ型を付与する不純物元素を半導体層７０２に添加する際には、ｐ型の不純物が添加される半導体層７０４はマスク等で覆い、ｎ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。また、ｐ型を付与する不純物元素を半導体層７０４に添加する際には、ｎ型の不純物が添加される半導体層７０２はマスク等で覆い、ｐ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。または、半導体層７０２および半導体層７０４に、ｐ型を付与する不純物元素またはｎ型を付与する不純物元素の一方を添加した後、一方の半導体層のみに、より高い濃度でｐ型を付与する不純物元素またはｎ型を付与する不純物元素の他方を添加するようにしても良い。上記不純物元素の添加により、半導体層７０２に不純物領域７１２、半導体層７０４に不純物領域７１４が形成される。
【０１５６】
次に、電極７０８の側面にサイドウォール７１６を、電極７１０の側面にサイドウォール７１８を形成する（図９（Ｂ）参照）。サイドウォール７１６およびサイドウォール７１８は、例えば、ゲート絶縁膜７０６、電極７０８および電極７１０を覆うように新たに絶縁膜を形成し、異方性エッチングにより該絶縁膜を部分的にエッチングすることで形成することができる。なお、上記の異方性エッチングにより、ゲート絶縁膜７０６を部分的にエッチングしても良い。サイドウォール７１６およびサイドウォール７１８を形成するための絶縁膜としては、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、シリコン、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、有機材料などを含む膜を、単層構造または積層構造で形成すれば良い。本実施の形態では、膜厚１００ｎｍの酸化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する。また、エッチングガスとしては、ＣＨＦ３とヘリウムの混合ガスを用いることができる。なお、サイドウォール７１６およびサイドウォール７１８を形成する工程は、これらに限定されるものではない。
【０１５７】
次に、ゲート絶縁膜７０６、電極７０８および電極７１０、サイドウォール７１６およびサイドウォール７１８をマスクとして、半導体層７０２、半導体層７０４に一導電型を付与する不純物元素を添加する（図９（Ｃ）参照）。なお、半導体層７０２、半導体層７０４には、それぞれ先の工程で添加した不純物元素と同じ導電型の不純物元素をより高い濃度で添加する。ここで、ｎ型を付与する不純物元素を半導体層７０２に添加する際には、ｐ型の不純物が添加される半導体層７０４はマスク等で覆い、ｎ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。また、ｐ型を付与する不純物元素を半導体層７０４に添加する際には、ｎ型の不純物が添加される半導体層７０２はマスク等で覆い、ｐ型を付与する不純物元素の添加が選択的に行われるようにする。
【０１５８】
上記不純物元素の添加により、半導体層７０２に、一対の高濃度不純物領域７２０と、一対の低濃度不純物領域７２２と、チャネル形成領域７２４とが形成される。また、上記不純物元素の添加により、半導体層７０４に、一対の高濃度不純物領域７２６と、一対の低濃度不純物領域７２８と、チャネル形成領域７３０とが形成される。高濃度不純物領域７２０、高濃度不純物領域７２６はソースまたはドレインとして機能し、低濃度不純物領域７２２、低濃度不純物領域７２８はＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域として機能する。
【０１５９】
なお、半導体層７０２上に形成されたサイドウォール７１６と、半導体層７０４上に形成されたサイドウォール７１８は、キャリアが移動する方向（いわゆるチャネル長に平行な方向）の長さが同じになるように形成しても良いが、異なるように形成しても良い。例えば、ｐチャネル型トランジスタとなる半導体層７０４上のサイドウォール７１８は、ｎチャネル型トランジスタとなる半導体層７０２上のサイドウォール７１６よりも、キャリアが移動する方向の長さが長くなるように形成すると良い。ｐチャネル型トランジスタにおいて、サイドウォール７１８の長さをより長くすることで、ボロンの拡散による短チャネル効果を抑制することができるため、ソースおよびドレインに高濃度のボロンを添加することが可能となる。これにより、ソースおよびドレインを十分に低抵抗化することができる。
【０１６０】
ソースおよびドレインをさらに低抵抗化するために、半導体層７０２および半導体層７０４の一部をシリサイド化したシリサイド領域を形成しても良い。シリサイド化は、半導体層に金属を接触させ、加熱処理（例えば、ＧＲＴＡ法、ＬＲＴＡ法等）により、半導体層中の珪素と金属とを反応させて行う。シリサイド領域としては、コバルトシリサイドまたはニッケルシリサイドを形成すれば良い。半導体層７０２や半導体層７０４が薄い場合には、半導体層７０２、半導体層７０４の底部までシリサイド反応を進めても良い。シリサイド化に用いることができる金属材料としては、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、ネオジム（Ｎｄ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等が挙げられる。また、レーザー光の照射などによってもシリサイド領域を形成することができる。
【０１６１】
上述の工程により、ｎチャネル型トランジスタ７３２およびｐチャネル型トランジスタ７３４が形成される。なお、図９（Ｃ）に示す段階では、ソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜は形成されていないが、これらのソース電極またはドレイン電極として機能する導電膜を含めてトランジスタと呼ぶこともある。
【０１６２】
次に、ｎチャネル型トランジスタ７３２、ｐチャネル型トランジスタ７３４を覆うように絶縁膜７３６を形成する（図９（Ｄ）参照）。絶縁膜７３６は必ずしも設ける必要はないが、絶縁膜７３６を形成することで、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの不純物がｎチャネル型トランジスタ７３２、ｐチャネル型トランジスタ７３４に侵入することを防止できる。具体的には、絶縁膜７３６を、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、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどの材料を用いて形成するのが望ましい。本実施の形態では、膜厚６００ｎｍ程度の窒化酸化シリコン膜を、絶縁膜７３６として用いる。この場合、上述の水素化の工程は、該窒化酸化シリコン膜形成後に行っても良い。なお、本実施の形態においては、絶縁膜７３６を単層構造としているが、積層構造としても良いことはいうまでもない。例えば、２層構造とする場合には、酸化窒化シリコン膜と窒化酸化シリコン膜との積層構造とすることができる。
【０１６３】
次に、ｎチャネル型トランジスタ７３２、ｐチャネル型トランジスタ７３４を覆うように、絶縁膜７３６上に絶縁膜７３８を形成する。絶縁膜７３８は、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いて形成するとよい。また、上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、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、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ等を用いることもできる。ここで、シロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキル基、芳香族炭化水素から選ばれる一を有していても良い。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜７３８を形成しても良い。
【０１６４】
絶縁膜７３８の形成には、その材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＳＯＧ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。
【０１６５】
次に、半導体層７０２と半導体層７０４の一部が露出するように絶縁膜７３６および絶縁膜７３８にコンタクトホールを形成する。そして、該コンタクトホールを介して半導体層７０２に接する導電膜７４０および導電膜７４２と、半導体層７０４に接する導電膜７４４および導電膜７４６を形成する（図１０（Ａ）参照）。導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６は、トランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する。なお、本実施の形態においては、コンタクトホール開口時のエッチングに用いるガスとしてＣＨＦ３とＨｅの混合ガスを用いたが、これに限定されるものではない。
【０１６６】
導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により形成することができる。材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）等を用いることができる。また、上記材料を主成分とする合金を用いても良いし、上記材料を含む化合物を用いても良い。また、導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６は、単層構造としても良いし、積層構造としても良い。
【０１６７】
アルミニウムを主成分とする合金の例としては、アルミニウムを主成分として、ニッケルを含むものを挙げることができる。また、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素または珪素の一方または両方を含むものを挙げることができる。アルミニウムやアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）は抵抗値が低く、安価であるため、導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６を形成する材料として適している。特に、アルミニウムシリコンは、パターニングの際のレジストベークによるヒロックの発生を抑制することができるため好ましい。また、珪素の代わりに、アルミニウムに０．５％程度のＣｕを混入させた材料を用いても良い。
【０１６８】
導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６を積層構造とする場合には、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造などを採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデンまたはモリブデンの窒化物などを用いて形成された膜である。バリア膜の間にアルミニウムシリコン膜を挟むように導電膜を形成すると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生をより一層防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンを用いてバリア膜を形成すると、半導体層７０２と半導体層７０４上に薄い酸化膜が形成されていたとしても、バリア膜に含まれるチタンが該酸化膜を還元し、導電膜７４０および導電膜７４２と半導体層７０２とのコンタクト、導電膜７４４および導電膜７４６と半導体層７０４とのコンタクトを良好なものとすることができる。また、バリア膜を複数積層するようにして用いても良い。その場合、例えば、導電膜７４０乃至導電膜７４６を、下層からチタン、窒化チタン、アルミニウムシリコン、チタン、窒化チタンのように、５層構造またはそれ以上の積層構造とすることもできる。
【０１６９】
また、導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６として、ＷＦ６ガスとＳｉＨ４ガスから化学気相成長法で形成したタングステンシリサイドを用いても良い。また、ＷＦ６を水素還元して形成したタングステンを、導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６として用いても良い。
【０１７０】
なお、導電膜７４０および導電膜７４２はｎチャネル型トランジスタ７３２の高濃度不純物領域７２０に接続されている。導電膜７４４および導電膜７４６はｐチャネル型トランジスタ７３４の高濃度不純物領域７２６に接続されている。
【０１７１】
図１０（Ｂ）に、図１０（Ａ）に示したｎチャネル型トランジスタ７３２およびｐチャネル型トランジスタ７３４の平面図を示す。ここで、図１０（Ｂ）のＡ−Ｂにおける断面が図１０（Ａ）に対応している。ただし、図１０（Ｂ）においては、簡単のため、絶縁膜７３６、絶縁膜７３８、導電膜７４０、導電膜７４２、導電膜７４４、導電膜７４６等を省略している。
【０１７２】
なお、本実施の形態においては、ｎチャネル型トランジスタ７３２とｐチャネル型トランジスタ７３４が、それぞれゲート電極として機能する電極を１つずつ有する場合（電極７０８、電極７１０を有する場合）を例示しているが、開示する発明の一態様は該構成に限定されない。トランジスタは、ゲート電極として機能する電極を複数有し、なおかつ該複数の電極が電気的に接続されているマルチゲート構造を有していても良い。
【０１７３】
本実施の形態では、エアボイドなどの欠陥の発生を抑制した良好なＳＯＩ基板を用いているため、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。なお、本実施の形態で示した構成は、他の実施の形態で示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例】
【０１７４】
本実施例では、貼り合わせに係る速度を制御したＳＯＩ基板のエアボイド数と、貼り合わせに係る速度を制御しなかったＳＯＩ基板のエアボイド数とを比較した結果について説明する。
【０１７５】
まず、本実施例で用いた試料について説明する。
【０１７６】
ボンド基板として、シリコンウエハ（１２６．６ｍｍの略四角形）を用いた。また、ベース基板として、ガラス基板（１２６．６ｍｍの略四角形）を用いた。
【０１７７】
次に、シリコンウエハに対し、熱酸化処理を行うことにより、シリコンウエハの表面に酸化シリコン膜を形成した。熱酸化処理は、酸化シリコン膜の膜厚が２１０ｎｍとなるように行った。熱酸化処理の条件は、酸素ガスと水素ガスを用いたウェット熱酸化で、９５０℃で６２分間とした。
【０１７８】
次に、酸化シリコン膜を介して水素イオンを照射することにより、シリコンウエハ中に脆化領域を形成した。水素イオンの照射は、イオンドーピング装置を用いて行った。ソースガスとして１００％の水素ガスを用い、水素ガスを励起してプラズマを生成した。生成されたプラズマには、３種のイオン種（Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋）が含まれている。３種のイオン種を分離せずに電界で加速し、シリコンウエハに照射した。また、水素ガスの流量は５０ｓｃｃｍ、加速電圧は５０ｋＶ、電流密度は６．３５μＡ／ｃｍ２、ドーズ量は２．７×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２とした。
【０１７９】
次に、シリコンウエハに対してＵＶオゾン処理を行った。ＵＶオゾン処理は、大気雰囲気下にてエキシマＵＶランプ直下のステージ上に基板を配置し、１０ｍｍ／ｓｅｃの速度でステージをスキャンさせて基板全面にＵＶを照射する方法で処理を行った。
【０１８０】
次に、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせを行った。貼り合わせの条件として、貼り合わせに係る速度を制御した場合と、貼り合わせに係る速度を制御しない場合とで貼り合わせを行った。
【０１８１】
次に、貼り合わせに係る速度を制御する場合について説明する。この場合については、図１２に示す貼り合わせ装置を用いた。まず、貼り合わせ装置の基板支持台にシリコンウエハを乗せ、その後、真空ポンプを用いて真空排気を行うことにより、シリコンウエハを真空吸着領域に吸着して固定した。次に、シリコンウエハにベース基板を対向させ、シリコンウエハ及びガラス基板の一部にボンドピンを用いて力を加えて、シリコンウエハを反らせるとともに、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせを開始させた。
【０１８２】
その後、ボンドピンの力を徐々に低下させることにより、シリコンウエハの反り量を低下させ、シリコンウエハとガラス基板の貼り合わせに係る速度を低下させ、貼り合わせを進行させた。
【０１８３】
シリコンウエハとガラス基板の貼り合わせ終了地点となる、シリコンウエハとガラス基板との角部（貼り合わせを開始した地点の角部との対向に位置する角部）において、基板支持台に設けられたストッパーにより、ガラス基板と、シリコンウエハとの貼り合わせが停止した状態となった。その後、徐々に基板支持台に設けられたストッパーを下降させることで、シリコンウエハとベース基板との貼り合わせが再び開始され、ストッパーの位置を、ボンド基板の表面の高さと同じ高さにすることで、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせを完了させた。
【０１８４】
比較例として、図１２に示す貼り合わせ装置を用いず、貼り合わせに係る速度を制御しない場合について説明する。まず、シリコンウエハとガラス基板とを対向させ、ガラス基板の角部の一点を押圧することで、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせを開始させた。貼り合わせを開始させると、貼り合わせは、その開始地点から同心円を描くように進行し、そのまま、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせを、貼り合わせ終了地点まで進行させた。
【０１８５】
図１３（Ａ）に、図１２に示す貼り合わせ装置を用いて貼り合わせを行ったシリコンウエハとガラス基板との貼り合わせ完了地点を光学顕微鏡によって撮影した写真（倍率５０倍）を示す。図１３（Ｂ）に、比較例として、図１２に示す貼り合わせ装置を用いずに貼り合わせを行ったシリコンウエハとガラス基板との貼り合わせ完了地点を光学顕微鏡によって撮影した写真（倍率５０倍）を示す。
【０１８６】
図１３（Ｂ）に示すように、貼り合わせに係る速度を制御しなかった場合は、貼り合わせ完了地点付近において、複数のエアボイドが確認された。これに対し、図１３（Ａ）に示すように、図１２に示す貼り合わせ装置を用いて、貼り合わせに係る速度を制御した場合は、貼り合わせ完了地点付近においても、エアボイドは確認されなかった。
【０１８７】
以上により、シリコンウエハとガラス基板との貼り合わせに係る速度を制御することにより、貼り合わせ界面において、エアボイドの発生を抑制することができることが確認できた。
【符号の説明】
【０１８８】
１０ ベース基板
１１ ボンド基板
２０ 基板支持台
２１ 真空ポンプ
２２ 真空吸着領域
２３ ボンドピン
３０ 基板支持台
３１ 真空ポンプ
３２ 真空吸着領域
３３ 真空吸着パッド
４０ 基板支持台
４１ 真空ポンプ
４２ 真空吸着領域
１００ ベース基板
１０１ 絶縁層
１１０ ボンド基板
１１２ 脆化領域
１１４ 絶縁層
１１６ 半導体層
１１８ 半導体層
１２０ 半導体層
２００ ボンド基板
７００ 半導体層
７０２ 半導体層
７０４ 半導体層
７０６ ゲート絶縁膜
７０８ 電極
７１０ 電極
７１２ 不純物領域
７１４ 不純物領域
７１６ サイドウォール
７１８ サイドウォール
７２０ 高濃度不純物領域
７２２ 低濃度不純物領域
７２４ チャネル形成領域
７２６ 高濃度不純物領域
７２８ 低濃度不純物領域
７３０ チャネル形成領域
７３２ ｎチャネル型トランジスタ
７３４ ｐチャネル型トランジスタ
７３６ 絶縁膜
７３８ 絶縁膜
７４０ 導電膜
７４２ 導電膜
７４４ 導電膜
７４６ 導電膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンド基板とベース基板を対向させ、
前記ボンド基板または前記ベース基板の端部に圧力をかけて前記ボンド基板と前記ベース基板の貼り合わせを開始させる時、または前に、
前記ボンド基板表面、または、前記ベース基板表面の前記貼り合わせの開始地点における接平面に対して、前記ボンド基板における前記貼り合わせの終了地点が前記ベース基板から離れるように前記ボンド基板を反らせ、および／または、前記ベース基板における前記貼り合わせの終了地点が前記ボンド基板から離れるように前記ベース基板を反らせ、
前記貼り合わせを開始させた後に、前記ボンド基板の反り量、および／または、前記ベース基板の反り量を制御することにより、前記ボンド基板と前記ベース基板の前記貼り合わせに係る速度を制御する、ＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項２】
前記貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して前記貼り合わせに係る速度を低下させる、請求項１に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項３】
前記貼り合わせに係る速度を平均３０ｍｍ／秒以下とした、請求項１または２に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項４】
前記貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して前記終了地点近傍における前記貼り合わせに係る速度を低下させる、請求項１乃至３のいずれか一に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項５】
前記貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して前記開始地点近傍における前記貼り合わせに係る速度を低下させる、請求項１乃至４のいずれか一に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項６】
前記ボンド基板および前記ベース基板は略四角形状である、請求項１乃至５のいずれか一に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項７】
前記開始地点は、前記ボンド基板または前記ベース基板の、角部の一または辺の一であり、前記終了地点は、前記角部の一または辺の一に対向する角部または辺である、請求項６に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項８】
前記ベース基板はガラス基板である、請求項１乃至７のいずれか一に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項９】
前記貼り合わせを開始させる前に前記ボンド基板に加速されたイオンを照射する、請求項１乃至８のいずれか一に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項１０】
基板支持台を有し、
前記基板支持台は、支持されるボンド基板またはベース基板の、角部の一または辺の一に対応する領域に設けられた真空吸着領域を有し、
前記基板支持台の、前記ボンド基板または前記ベース基板の前記真空吸着領域と対向する領域には、緩やかな曲率の勾配が設けられた貼り合わせ装置。
【請求項１１】
基板支持台を有し、
前記基板支持台は、支持されるボンド基板またはベース基板の、角部の一または辺の一に対応する領域に設けられた真空吸着領域と、
前記ボンド基板または前記ベース基板の前記真空吸着領域と対向する領域に設けられた真空パッドと、を有する貼り合わせ装置。
【請求項１２】
基板支持台を有し、
前記基板支持台は、該基板支持台表面の各辺に少なくとも一つずつ設けられた突起と、
前記基板支持台表面の角部に対応する領域に設けられた真空吸着領域と、
前記真空吸着領域近傍に設けられたストッパーと、を有し、
前記真空吸着領域と対向する領域には、緩やかな曲率の勾配が設けられた貼り合わせ装置。
【請求項１】
ボンド基板とベース基板を対向させ、
前記ボンド基板または前記ベース基板の端部に圧力をかけて前記ボンド基板と前記ベース基板の貼り合わせを開始させる時、または前に、
前記ボンド基板表面、または、前記ベース基板表面の前記貼り合わせの開始地点における接平面に対して、前記ボンド基板における前記貼り合わせの終了地点が前記ベース基板から離れるように前記ボンド基板を反らせ、および／または、前記ベース基板における前記貼り合わせの終了地点が前記ボンド基板から離れるように前記ベース基板を反らせ、
前記貼り合わせを開始させた後に、前記ボンド基板の反り量、および／または、前記ベース基板の反り量を制御することにより、前記ボンド基板と前記ベース基板の前記貼り合わせに係る速度を制御する、ＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項２】
前記貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して前記貼り合わせに係る速度を低下させる、請求項１に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項３】
前記貼り合わせに係る速度を平均３０ｍｍ／秒以下とした、請求項１または２に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項４】
前記貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して前記終了地点近傍における前記貼り合わせに係る速度を低下させる、請求項１乃至３のいずれか一に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項５】
前記貼り合わせに係る速度の制御によって、当該制御を行わない場合と比較して前記開始地点近傍における前記貼り合わせに係る速度を低下させる、請求項１乃至４のいずれか一に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項６】
前記ボンド基板および前記ベース基板は略四角形状である、請求項１乃至５のいずれか一に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項７】
前記開始地点は、前記ボンド基板または前記ベース基板の、角部の一または辺の一であり、前記終了地点は、前記角部の一または辺の一に対向する角部または辺である、請求項６に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項８】
前記ベース基板はガラス基板である、請求項１乃至７のいずれか一に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項９】
前記貼り合わせを開始させる前に前記ボンド基板に加速されたイオンを照射する、請求項１乃至８のいずれか一に記載のＳＯＩ基板の作製方法。
【請求項１０】
基板支持台を有し、
前記基板支持台は、支持されるボンド基板またはベース基板の、角部の一または辺の一に対応する領域に設けられた真空吸着領域を有し、
前記基板支持台の、前記ボンド基板または前記ベース基板の前記真空吸着領域と対向する領域には、緩やかな曲率の勾配が設けられた貼り合わせ装置。
【請求項１１】
基板支持台を有し、
前記基板支持台は、支持されるボンド基板またはベース基板の、角部の一または辺の一に対応する領域に設けられた真空吸着領域と、
前記ボンド基板または前記ベース基板の前記真空吸着領域と対向する領域に設けられた真空パッドと、を有する貼り合わせ装置。
【請求項１２】
基板支持台を有し、
前記基板支持台は、該基板支持台表面の各辺に少なくとも一つずつ設けられた突起と、
前記基板支持台表面の角部に対応する領域に設けられた真空吸着領域と、
前記真空吸着領域近傍に設けられたストッパーと、を有し、
前記真空吸着領域と対向する領域には、緩やかな曲率の勾配が設けられた貼り合わせ装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２４９７８１（Ｐ２０１１−２４９７８１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７４８５（Ｐ２０１１−９７４８５）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【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２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【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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