專利名稱：Soi基板的制造方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有其絕緣表面上設(shè)置有半導(dǎo)體層的所謂的SOI (絕緣體 上硅；Silicon on Insulator)結(jié)構(gòu)的SOI基板的制造方法及具有SOI結(jié)構(gòu)的 半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
目前正在開發(fā)使用被稱為絕緣體上硅(下面也稱為SOI)的半導(dǎo)體基 板的集成電路，該半導(dǎo)體基板在絕緣表面上設(shè)置有較薄的單晶半導(dǎo)體層而 代替將單晶半導(dǎo)體錠切成薄片來制造的硅片。使用SOI基板的集成電路因 為降低晶體管的漏極和基板之間的寄生電容以提高半導(dǎo)體集成電路的性能而引人注目。作為制造SOI基板的方法，己知氫離子注入剝離法(例如參照專利文 獻(xiàn)l)。在氫離子注入剝離法中，通過將氫離子注入到硅片，在離其表面有 預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆化層，以該脆化層為分離面來將較薄的硅層接 合到另外的硅片。除了剝離硅層的熱處理，還需要通過在氧化性氣氛中在 硅層形成氧化膜，然后去除該氧化膜，接著在IOO(TC至130(TC的溫度下進(jìn) 行熱處理來提高接合強度。另外，已經(jīng)公開了在高耐熱性玻璃等絕緣基板上設(shè)置硅層的半導(dǎo)體裝 置(例如參照專利文獻(xiàn)2)。該半導(dǎo)體裝置具有如下結(jié)構(gòu)使用絕緣硅膜保 護(hù)其熱應(yīng)變點為750'C以上的晶化玻璃的整個表面，并且將通過氫離子注入 剝離法而得到的硅層固定在上述絕緣硅膜上。[專利文獻(xiàn)l]日本專利特開2000-124092號公報[專利文獻(xiàn)2]日本專利特開平11-163363號公報發(fā)明內(nèi)容此外，在為形成脆化層而進(jìn)行的離子照射工序中，硅層因照射的離子 而受到損傷。在用來提高硅層和支撐基板之間的接合強度的上述熱處理中, 還進(jìn)行因為離子照射工序而導(dǎo)致的硅層損壞的恢復(fù)。但是，在使用玻璃基板等耐熱溫度低的基板作為支撐基板的情況下，由于不能進(jìn)行100(TC以上的熱處理，所以不能進(jìn)行對于因為離子照射工序 而導(dǎo)致的上述硅層損壞的充分的恢復(fù)。鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種SOI基板的制造方法，該 SOI基板具備即使在使用玻璃基板等耐熱溫度低的基板時也可以滿足實用 的要求的半導(dǎo)體層。另外，本發(fā)明的目的還在于提供使用這種SOI基板的 可靠性高的半導(dǎo)體裝置。在制造SOI基板的工序中，對從半導(dǎo)體基板分離且接合在具有絕緣表 面的支撐基板上的半導(dǎo)體層照射電磁波，并且對受到電磁波照射的半導(dǎo)體 層表面進(jìn)行研磨處理。通過電磁波照射，可以使半導(dǎo)體層的至少一部分區(qū)域熔化，使得半導(dǎo) 體層中的結(jié)晶缺陷減少。由于通過使用電磁波照射處理可以抑制支撐基板 的溫度上升，所以可以使用玻璃基板等耐熱性低的基板作為支撐基板。因 此，可以充分恢復(fù)因為對半導(dǎo)體層進(jìn)行的離子照射工序而導(dǎo)致的半導(dǎo)體層 的損壞。而且，可以通過研磨處理研磨半導(dǎo)體層表面來實現(xiàn)平坦化。因此，通 過電磁波照射和研磨處理來，可以制造具有結(jié)晶缺陷減少且平坦性高的半 導(dǎo)體層的SOI基板。此外，也可以在照射電磁波之前對半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨處理。通過 研磨處理，可以進(jìn)行半導(dǎo)體層表面的平坦化和半導(dǎo)體層的厚度的控制。通 過實現(xiàn)半導(dǎo)體層表面的平坦化，在電磁波的照射工序中可以使半導(dǎo)體層的 熱容量均一化，并且經(jīng)過均勻的加熱冷卻過程或熔融及凝固過程，可以形 成性質(zhì)均勻的結(jié)晶。此外，通過將半導(dǎo)體層的厚度設(shè)定為吸收電磁波的能 量的適合值，可以有效地對半導(dǎo)體層施加能量。并且，由于半導(dǎo)體層表面 有很多結(jié)晶缺陷，所以通過除去結(jié)晶缺陷多的表面，可以減少在電磁波照 射之后的半導(dǎo)體層中的結(jié)晶缺陷。在電磁波照射之前的半導(dǎo)體層的平坦化和厚度的控制也可以通過蝕刻 處理代替研磨處理來進(jìn)行。本說明書中，在進(jìn)行多次的研磨處理的情況下，200810127386.7說明書第3/51頁將在電磁波照射之前的研磨處理和在電磁波照射之后的研磨處理分別稱為 第一研磨處理和第二研磨處理。作為研磨處理，可以使用化學(xué)機械研磨(Chemical Mechanical Polishing: CMP)法或噴液研磨法。電磁波只要能夠?qū)Π雽?dǎo)體層施加高能量即可。優(yōu)選使用激光束。此外， 也可以使用燈光等強光?？梢允褂脽艄馔ㄟ^RTA法進(jìn)行短時間的一秒以下 的熱處理，如尖峰退火(spike annealing)或閃光退火(flash annealing)。 該尖峰退火處理為如下處理通過加熱燈的高熱輸出急劇加熱基板，該基 板達(dá)到預(yù)定的溫度之后，立刻停止加熱，急劇冷卻該基板。電磁波的波長 為190nm至600nm即可。在對支撐基板接合半導(dǎo)體層時，對形成接合的面的一方或者雙方優(yōu)選 使用以有機硅垸為原材料而形成的氧化硅膜作為具有接合面(形成接合) 的絕緣層(也稱為接合層)。作為有機硅垸氣體，使用含有硅的化合物， 如四乙氧基硅烷(TEOS:化學(xué)式為Si(OC2H5)4)、三甲基硅烷(TMS:化學(xué) 式為(CH3)3SiH)、四甲基硅烷(化學(xué)式為Si(CH3)4)、四甲基環(huán)四硅氧烷 (TMCTS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、 三乙氧基硅垸(化學(xué)式為SiH(OC2H5)3)、三(二甲基氨基)硅垸(化學(xué)式為 SiH(N(CH3)2)3)等。即，在對支撐基板接合半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置具有 平滑面且形成親水性表面的層作為接合面。在本說明書中的化學(xué)氣相成長(CVD; Chemical V叩or Deposition)法 包括等離子體CVD法、熱CVD法、光CVD法。此外，成為具有接合面的絕緣層的氧化硅膜也可以通過化學(xué)氣相成長 法使用甲硅烷、乙硅垸或者三硅烷作為原料氣體來形成。此外，成為具有 接合面的絕緣層的氧化硅膜也可以為熱氧化膜，并且優(yōu)選包含氯。接合到支撐基板的半導(dǎo)體層通過以形成在半導(dǎo)體基板中的脆化層劈開 且剝離而得到。脆化層可以通過照射氫離子、氦離子或者以氟離子為代表 的鹵素離子來形成。在此情況下，也可以照射由一個或多個同一原子構(gòu)成 的質(zhì)量數(shù)不同的離子。當(dāng)照射氫離子時，該氫離子優(yōu)選包含H+、 H2+、 H3+離子的同時提高H3+離子的比率。在支撐基板上也可以設(shè)置防止雜質(zhì)元素從支撐基板擴(kuò)散的氮化硅膜或 氮氧化硅膜作為阻擋層(也稱為保護(hù)層)。另外，還可以組合氧氮化硅膜作為具有緩和應(yīng)力的功能的絕緣膜。氧氮化硅膜是指如下膜在組成方面氧的含量比氮的含量多且當(dāng)使用盧瑟福背散射光譜學(xué)法(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)以及 氫前方散射法(HFS:Hydrogen Forward Scattering)測量時，作為濃度范圍， 其包含50原子％至70原子％的氧、0.5原子Q/。至15原子％的氮、25原子％ 至35原子。/。的Si、 0.1原子％至10原子％的氫。另外，氮氧化硅膜是指如 下膜在組成方面氮的含量比氧的含量多且當(dāng)使用RBS及HFS測量時，作 為濃度范圍，其包含5原子％至30原子％的氧、20原子％至55原子％的氮、 25原子。/。至35原子。/。的Si、 10原子％至30原子％的氫。將構(gòu)成氧氮化硅 或氮氧化硅的原子的總計設(shè)為100原子％時，氮、氧、Si及氫的含有比率 包含在上述范圍內(nèi)。此外，也可以在半導(dǎo)體基板和具有接合面的絕緣層之間形成保護(hù)層。 該保護(hù)層可以由選自氮化硅層、氧化硅層、氮氧化硅層以及氧氮化硅層中 的一層或多層的疊層結(jié)構(gòu)來形成。這些層可以在半導(dǎo)體基板形成脆化層之 前，在半導(dǎo)體基板上形成。此外，也可以在半導(dǎo)體基板形成脆化層之后， 在半導(dǎo)體基板上形成這些層。本發(fā)明的SOI基板的制造方法之一是從半導(dǎo)體基板的一個表面照射 離子，在半導(dǎo)體基板的離一個表面有一定深度的區(qū)域中形成脆化層；在半 導(dǎo)體基板的一個表面上或支撐基板上的任一方形成絕緣層；在半導(dǎo)體基板 和支撐基板夾著絕緣層重疊的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，以使脆化層中產(chǎn)生裂縫， 在脆化層中分離半導(dǎo)體基板，從而在支撐基板上形成半導(dǎo)體層；對半導(dǎo)體 層照射電磁波；以及對受到電磁波照射的半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨處理。本發(fā)明的SOI基板的另一制造方法是在半導(dǎo)體基板的一個表面上形 成絕緣層；從形成在半導(dǎo)體基板的一個表面上的絕緣層對半導(dǎo)體基板照射 離子，在半導(dǎo)體基板的離一個表面有一定深度的區(qū)域中形成脆化層；在半 導(dǎo)體基板和支撐基板夾著絕緣層重疊的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，以使脆化層中 產(chǎn)生裂縫，在脆化層中分離半導(dǎo)體基板，從而在支撐基板上形成半導(dǎo)體層； 對半導(dǎo)體層照射電磁波；以及對受到電磁波照射的半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨 處理。本發(fā)明的SOI基板的又一制造方法是從半導(dǎo)體基板的一個表面照射 離子，在半導(dǎo)體基板的離一個表面有一定深度的區(qū)域中形成脆化層；在半導(dǎo)體基板的一個表面上或支撐基板上的任一方形成絕緣層；在半導(dǎo)體基板 和支撐基板夾著絕緣層重疊的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，以使脆化層中產(chǎn)生裂縫， 在脆化層中分離半導(dǎo)體基板，從而在支撐基板上形成半導(dǎo)體層；對半導(dǎo)體 層表面進(jìn)行第一研磨處理；對受到第一研磨處理的半導(dǎo)體層照射電磁波； 以及對受到電磁波照射的半導(dǎo)體層表面進(jìn)行第二研磨處理。本發(fā)明的SOI基板的又一制造方法是在半導(dǎo)體基板的一個表面上形 成絕緣層；從形成在半導(dǎo)體基板的一個表面上的絕緣層對半導(dǎo)體基板照射 離子，在半導(dǎo)體基板的離一個表面有一定深度的區(qū)域中形成脆化層；在半 導(dǎo)體基板和支撐基板夾著絕緣層重疊的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，以使脆化層中 產(chǎn)生裂縫，在脆化層中分離半導(dǎo)體基板，從而在支撐基板上形成半導(dǎo)體層; 對半導(dǎo)體層表面進(jìn)行第一研磨處理；對受到第一研磨處理的半導(dǎo)體層照射 電磁波；以及對受到電磁波照射的半導(dǎo)體層表面進(jìn)行第二研磨處理。本發(fā)明的SOI基板的又一制造方法是從半導(dǎo)體基板的一個表面照射 離子，在半導(dǎo)體基板的離一個表面有一定深度的區(qū)域中形成脆化層；在半 導(dǎo)體基板的一個表面上或支撐基板上的任一方形成絕緣層；在半導(dǎo)體基板 和支撐基板夾著絕緣層重疊的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，以使脆化層中產(chǎn)生裂縫， 在脆化層中分離半導(dǎo)體基板，從而在支撐基板上形成半導(dǎo)體層；對半導(dǎo)體 層表面進(jìn)行蝕刻處理；對受到蝕刻處理的半導(dǎo)體層照射電磁波；以及對受 到電磁波照射的半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨處理。本發(fā)明的SOI基板的又一制造方法是在半導(dǎo)體基板的一個表面上形 成絕緣層；從形成在半導(dǎo)體基板的一個表面上的絕緣層對半導(dǎo)體基板照射 離子，在半導(dǎo)體基板的離一個表面有一定深度的區(qū)域中形成脆化層；在半 導(dǎo)體基板和支撐基板夾著絕緣層重疊的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，以使脆化層中 產(chǎn)生裂縫，在脆化層中分離半導(dǎo)體基板，從而在支撐基板上形成半導(dǎo)體層; 對半導(dǎo)體層表面進(jìn)行蝕刻處理；對受到蝕刻處理的半導(dǎo)體層照射電磁波； 以及對受到電磁波照射的半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨處理。通過使用在上述SOI基板的制造方法中形成的半導(dǎo)體層可以形成半導(dǎo) 體元件，并且可以形成與該半導(dǎo)體元件電連接的顯示元件。本發(fā)明中，半導(dǎo)體裝置指的是能夠利用半導(dǎo)體特性來工作的裝置。通 過使用本發(fā)明，可以制造具有包括半導(dǎo)體元件(晶體管、存儲器元件、二極 管等)的電路的裝置或具有處理器電路的芯片等半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明可以用于作為具有顯示功能的裝置的半導(dǎo)體裝置(也稱為顯示 裝置)。使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括在電極之間夾著包含被稱為電致 發(fā)光(以下也稱為"EL")的呈現(xiàn)發(fā)光的有機物、無機物、或者有機物和無機物的混合物的層的發(fā)光元件與TFT彼此連接的半導(dǎo)體裝置(發(fā)光顯示 裝置)；以及使用具有液晶材料的液晶元件作為顯示元件的半導(dǎo)體裝置(液 晶顯示裝置)等。在本說明書中，顯示裝置是指具有顯示元件的裝置，并 且顯示裝置包括在基板上形成有包含顯示元件的多個像素和驅(qū)動上述像素 的外圍驅(qū)動電路的顯示面板主體。另外，顯示裝置也可以包括安裝有柔性 印刷電路(FPC)或印刷線路板(PWB)的裝置(IC、電阻元件、電容元 件、電感器、晶體管等)。另外，也可以包括偏振片或相位差板等光學(xué)片。 另外，也可以包括背光燈(也可以包括導(dǎo)光板、棱鏡片、漫射片、反射片、 或者光源(LED、冷陰極管等))。另外，顯示元件或半導(dǎo)體裝置可以采用各種方式或各種元件。例如， 可以使用EL元件(有機EL元件、無機EL元件或包含有機物及無機物的 EL元件)、電子發(fā)射元件、液晶元件、電子墨水、光柵閥(GLV)、等離 子體顯示器(PDP)、數(shù)字微鏡裝置(DMD)、壓電陶瓷顯示器、以及碳 納米管等通過電磁作用改變對比度的顯示介質(zhì)。另外，使用EL元件的半導(dǎo) 體裝置包括EL顯示器；使用電子發(fā)射元件的半導(dǎo)體裝置包括場致發(fā)射顯示 器(FED) 、 SED方式平面顯示器(SED;表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器)等； 使用液晶元件的半導(dǎo)體裝置包括液晶顯示器、透射型液晶顯示器、半透射 型液晶顯示器、以及反射型液晶顯示器；使用電子墨水的半導(dǎo)體裝置包括 電子紙張。通過電磁波照射和研磨處理，即使在使用玻璃基板等耐熱溫度低的基 板的情況下，也可以制造具有滿足實用的要求的結(jié)晶缺陷減少了且平坦性 高的半導(dǎo)體層的SOI基板。通過使用設(shè)置在如上所述的SOI基板上的半導(dǎo)體層，可以高成品率制 造包括具有高性能及高可靠性的各種半導(dǎo)體元件、存儲元件、集成電路等 的半導(dǎo)體裝置。


圖1A 圖1C是說明本發(fā)明的SOI基板的制造方法的圖；圖2A 圖2D是說明本發(fā)明的SOI基板的制造方法的圖； 圖3A 圖3D是說明本發(fā)明的SOI基板的制造方法的圖； 圖4A 圖4C是說明本發(fā)明的SOI基板的制造方法的圖； 圖5A 圖5E是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖； 圖6A 圖6D是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖； 圖7A 圖7B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的圖； 圖8A 圖8B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的圖； 圖9是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的圖； 圖IO是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的圖；圖11A 圖IIC是說明可以用于本發(fā)明的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的圖；圖12A 圖12C是說明可以用于本發(fā)明的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的圖；圖13A 圖13D是說明可以用于本發(fā)明的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的圖；圖14A 圖14B是表示利用本發(fā)明的電子設(shè)備的圖；圖15是表示利用本發(fā)明的電子設(shè)備的圖；圖16是表示利用本發(fā)明的電子設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)的框圖；圖17是表示從半導(dǎo)體基板得到的微處理器的結(jié)構(gòu)的框圖；圖18是表示從半導(dǎo)體基板得到的RFCPU的結(jié)構(gòu)的框圖；圖19A 圖19E是表示利用本發(fā)明的電子設(shè)備的圖；圖20 A 圖20B是表示利用本發(fā)明的電子設(shè)備的圖；圖21是表示比較例、實施例A、實施例B的薄膜晶體管的激光能量密度和s值的關(guān)系的曲線圖。
具體實施方式
參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施方式。但是，本發(fā)明不局限于以下 說明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實就是其方 式和詳細(xì)內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的前提下可以被變換為各種 各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在如下所述的實施方式 所記載的內(nèi)容中。此外，另外，在以下說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在不同附 圖之間共同使用表示同一部分或具有同樣功能的部分的附圖標(biāo)記而省略其 反復(fù)說明。實施方式1參照圖1至圖4說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法。 在本實施方式中，對從半導(dǎo)體基板分離且接合在具有絕緣表面的支撐 基板上的半導(dǎo)體層照射電磁波，并且對受到電磁波照射的半導(dǎo)體層表面進(jìn) 行研磨處理。優(yōu)選的是，作為半導(dǎo)體基板使用單晶半導(dǎo)體基板，并且作為 分離且接合在支撐基板上的半導(dǎo)體層形成單晶半導(dǎo)體層。首先，參照圖3A至3D以及圖4A至4C說明在作為具有絕緣表面的基 板的支撐基板上從半導(dǎo)體基板設(shè)置半導(dǎo)體層的方法。圖3A所示的半導(dǎo)體基板108被清洗，從其表面照射在電場加速的離子， 以在離其表面有預(yù)定深度的區(qū)域中形成脆化層110。離子的照射考慮到轉(zhuǎn)置 在支撐基板上的半導(dǎo)體層的厚度而進(jìn)行?？紤]到這種厚度，設(shè)定對半導(dǎo)體 基板108照射離子時的加速電壓。作為半導(dǎo)體基板108，使用硅基板或鍺基板等半導(dǎo)體基板、鎵砷或銦磷 等化合物半導(dǎo)體基板。作為半導(dǎo)體基板108雖然優(yōu)選使用單晶半導(dǎo)體基板， 但是也可以使用多晶半導(dǎo)體基板。在支撐基板上可以得到的半導(dǎo)體層可通 過選擇成為母體的半導(dǎo)體基板來確定。在本實施方式中，采用如下離子照射剝離法，即，將氫離子、氦離子、 或者氟離子照射到半導(dǎo)體基板的離其表面有預(yù)定深度的區(qū)域中，然后進(jìn)行 熱處理來剝離表層的半導(dǎo)體層，但是，也可以釆用如下方法，S卩，在多孔 硅上使單晶硅外延成長，然后通過噴水法分離多孔硅層來剝離。例如，作為半導(dǎo)體基板108使用單晶硅基板，使用較稀的氫氟酸處理 其表面，除去自然氧化膜及附著在其表面的塵埃等雜質(zhì)來使半導(dǎo)體基板108 表面凈化。脆化層IIO通過離子摻雜法或離子注入法照射離子來形成即可。脆化 層110通過照射氫離子、氦離子、或者以氟離子為代表的鹵素離子而形成。 在作為鹵素元素照射氟離子的情況下，使用BF3作為源氣體即可。離子注 入法是指對離子化了的氣體進(jìn)行質(zhì)量分離而照射半導(dǎo)體的方法。在對單晶硅基板通過離子照射法照射鹵素離子如氟離子的情況下，通 過照射了的氟清除(驅(qū)逐)硅晶格內(nèi)的硅原子來有效地形成空位部分，使 得脆化層中形成微小空洞。在此情況下，因為比較低溫度的熱處理而引起 形成在脆化層中的微小空洞的體積變化，可以沿著脆化層劈開而形成薄的 單晶半導(dǎo)體層。也可以在照射氟離子之后照射氫離子，以使空洞內(nèi)包含氫。由于為從半導(dǎo)體基板剝離薄的半導(dǎo)體層而形成的脆化層是通過利用形成在 脆化層中的微小空洞的體積變化而劈開，所以如上所述，優(yōu)選有效地利用 氟離子或氫離子的作用。此外，也可以照射由一個或多個同一原子構(gòu)成的質(zhì)量數(shù)不同的離子。例如，當(dāng)照射氫離子時，優(yōu)選在其中包含H+、 H2+、 113+離子的同時提高113+ 離子的比率。當(dāng)照射氫離子時，通過在其中包含H+、 H2+、 &+離子的同時 提高H3+離子的比率，既可提高照射效率，又可縮短照射時間。通過采用這 種結(jié)構(gòu)，可以容易地進(jìn)行剝離。當(dāng)形成脆化層時需要在高劑量條件下照射離子，有時半導(dǎo)體基板108 的表面會變得粗糙。因此，也可以在照射離子的表面利用氮化硅膜、氮氧 化硅膜、或者氧化硅膜等設(shè)置對于離子照射的保護(hù)膜，其厚度為50nm至 200nm。例如，在半導(dǎo)體基板108上通過等離子體CVD法形成氧氮化硅膜(膜 厚度為5nm至300nm,優(yōu)選為30nm至150nm (例如50nm))和氮氧化硅 膜(膜厚度為5nm至150nm，優(yōu)選為10nm至100nm (例如50nm))的疊 層作為保護(hù)層。作為一例，在半導(dǎo)體基板108上以50nm的膜厚度形成氧氮 化硅膜，并且在該氧氮化硅膜上以50nm的膜厚度形成氮氧化硅膜來層疊。 氧氮化硅膜也可以是使用有機硅烷氣體通過化學(xué)氣相成長法制造的氧化硅 膜。此外，也可以對半導(dǎo)體基板108進(jìn)行脫脂清洗來除去其表面的氧化膜， 然后進(jìn)行熱氧化。作為熱氧化，雖然可以進(jìn)行一般的干式氧化，但是優(yōu)選 在添加有鹵素的氧化氣氛中進(jìn)行氧化。例如，在相對于氧包含0.5體積％至 10體積％ (優(yōu)選為3體積％)的比率的HC1的氣氛中，并且在700°C以上的 溫度下進(jìn)行熱處理。優(yōu)選在950'C至IIO(TC的溫度下進(jìn)行熱處理。處理時 間為0.1小時至6小時，優(yōu)選為0.5小時至1小時。所形成的氧化膜的厚度 為10nm至1000nm (優(yōu)選為50nm至200nm)，例如為100nm厚。作為包含鹵素的物質(zhì)，除了使用HC1以外，還可以使用選自HF、 NF3、 HBr、 Cl2、 C1F3、 BC13、 F2、 Br2等中的一種或多種物質(zhì)。通過在這樣的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理，可以得到由鹵素元素帶來的吸 雜效應(yīng)。吸雜具有特別除去金屬雜質(zhì)的效應(yīng)。換言之，通過氯的作用，金 屬等雜質(zhì)變成揮發(fā)性氯化物且脫離到氣相中而被除去。這對通過化學(xué)機械研磨(CMP)來處理其表面的半導(dǎo)體基板108很有效。此外，氫起到補償 半導(dǎo)體基板108和所形成的氧化膜的界面的缺陷來降低該界面的局域態(tài)密 度(local level density)的作用，以使半導(dǎo)體基板108和氧化膜的界面惰性 化，從而實現(xiàn)電特性的穩(wěn)定化?？梢允雇ㄟ^所述熱處理而形成的氧化膜中包含鹵素。鹵素元素通過以 lxlO"/cn^至5xlO，cmS的濃度包含在氧化膜中，可以使該氧化膜呈現(xiàn)捕獲 金屬等雜質(zhì)來防止半導(dǎo)體基板108的污染的保護(hù)層的功能。當(dāng)形成脆化層110時，根據(jù)淀積在半導(dǎo)體基板上的膜厚度、從作為目 的物的半導(dǎo)體基板分離而轉(zhuǎn)置在支撐基板上的半導(dǎo)體層的厚度、以及所照 射的離子種，可以調(diào)整加速電壓和全部離子數(shù)量。例如，可以通過離子摻雜法使用氫氣體作為原料，以40kV的加速電壓、 2xl0"個離子/cii^的全部離子數(shù)量照射離子來形成脆化層。如果形成較厚 的保護(hù)層，則在以同一條件照射離子來形成脆化層的情況下，作為從目的 物的半導(dǎo)體基板分離而轉(zhuǎn)置在支撐基板上的半導(dǎo)體層，可以形成為較薄的 半導(dǎo)體層。例如，根據(jù)離子種(H+、 H2+、 H/離子)的比率以上述條件形 成脆化層時，作為保護(hù)層在半導(dǎo)體基板上層疊氧氮化硅膜(膜厚度為50nm) 和氮氧化硅膜(膜厚度為50nm)的情況下，轉(zhuǎn)置在支撐基板上的半導(dǎo)體層 的厚度大約為120nm，而作為保護(hù)層在半導(dǎo)體基板上層疊氧氮化硅膜(膜 厚度為100nm)和氮氧化硅膜(膜厚度為50nm)的情況下，轉(zhuǎn)置在支撐基 板上的半導(dǎo)體層的厚度大約為70nm。在使用氦(He)或氫作為原料氣體的情況下，以10kV至200kV的加 速電壓、lxl0"個離子/ci^至6xl0"個離子/cr^的劑量照射，可以形成脆 化層。通過使用氦作為原料氣體，即使不進(jìn)行質(zhì)量分離也可以He+離子作為 主要離子進(jìn)行照射。此外，通過使用氫作為原料氣體，可以1^2+離子或113+ 離子作為主要離子來進(jìn)行照射。離子種還根據(jù)等離子體的生成方法、壓力、 原料氣體供應(yīng)量、加速電壓而改變。形成脆化層的例子如下所述，g卩，在半導(dǎo)體基板上層疊氧氮化硅膜(膜 厚度為50nm)、氮氧化硅膜(膜厚度為50nm)、以及氧化硅膜(膜厚度 為50nm)作為保護(hù)層，以40kV的加速電壓、2xl016個離子/cm2的劑量照 射氫而在半導(dǎo)體基板形成脆化層。然后，在作為保護(hù)層的最上層的氧化硅 膜上形成作為具有接合面的絕緣層的氧化硅膜(膜厚度為50nm)。形成脆化層的另一個例子如下所述，即，在半導(dǎo)體基板上層疊氧化硅膜(膜厚度為100nm)和氮氧化硅膜(膜厚度為50nm)作為保護(hù)層，以40kV的加速 電壓、2xl0"個離子/cn^的劑量照射氫而在半導(dǎo)體基板形成脆化層。然后,在作為保護(hù)層的最上層的上述氮氧化硅膜上形成氧化硅膜(膜厚度為 50nm)作為絕緣層。上述氧氮化硅膜及氮氧化硅膜通過等離子體CVD法 形成即可，而上述氧化硅膜通過CVD法使用有機硅垸氣體形成即可。在作為支撐基板101使用鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋇硼硅酸 鹽玻璃等用于電子工業(yè)領(lǐng)域的玻璃基板的情況下，玻璃基板中包含微量的 鈉等堿金屬，有可能因為該微量的雜質(zhì)而使晶體管等半導(dǎo)體元件的特性受 到負(fù)面影響。氮氧化硅膜具有防止包含在支撐基板101中的金屬雜質(zhì)擴(kuò)散 到半導(dǎo)體基板一側(cè)的效應(yīng)。也可以形成氮化硅膜而代替氮氧化硅膜。優(yōu)選 在半導(dǎo)體基板和氮氧化硅膜之間設(shè)置氧氮化硅膜或氧化硅膜等應(yīng)力緩和 層。通過設(shè)置氮氧化硅膜和氧氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)，也可以形成防止對半 導(dǎo)體基板的雜質(zhì)擴(kuò)散的同時緩和應(yīng)力形變的結(jié)構(gòu)。接下來，如圖3B所示那樣，在與支撐基板形成接合的面上形成氧化硅 膜作為絕緣層104。作為氧化硅膜，使用有機硅烷氣體通過化學(xué)氣相成長法 來制造的氧化硅膜是優(yōu)選的。另外，也可以采用使用硅垸氣體通過化學(xué)氣 相成長法來制造的氧化硅膜。在通過化學(xué)氣相成長法的成膜中，使用例如 35(TC以下(具體例子是30(TC)的成膜溫度，該成膜溫度是不從形成于單 晶半導(dǎo)體基板的脆化層UO發(fā)生脫氣的溫度。此外，在從單晶或多晶半導(dǎo) 體基板剝離單晶或多晶半導(dǎo)體層的熱處理中，采用比成膜溫度高的熱處理 溫度。絕緣層104具有平滑面且形成親水性的表面。作為該絕緣層104優(yōu)選 使用氧化硅膜。特別優(yōu)選的是使用有機硅垸氣體通過化學(xué)氣相成長法來制 造的氧化硅膜。作為有機硅烷氣體，可以使用含有硅的化合物，如四乙氧 基硅烷(TEOS:化學(xué)式為Si(OC2H5)4)、三甲基硅烷(TMS:化學(xué)式為 (CH3)3SiH)、四甲基硅垸(化學(xué)式為Si(CH3)4)、四甲基環(huán)四硅氧垸(TMCTS)、 八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅 垸(化學(xué)式為SiH(OC2H5)3)、三(二甲氨基)硅垸(化學(xué)式為SiH(N(CH3)2)3) 等。在使用有機硅垸作為原料氣體通過化學(xué)氣相成長法形成氧化硅層的情 況下，優(yōu)選混合給予氧的氣體。作為給予氧的氣體，可以使用氧、氧化亞氮、二氧化氮等。另外，也可以混合氬、氦、氮或氫等惰性氣體。此外， 作為絕緣層104，還可采用以甲硅烷、乙硅烷、或者三硅烷等作為原料氣體 通過化學(xué)氣相成長法形成的氧化硅層。在此情況下，也優(yōu)選混合給予氧的氣體或惰性氣體等。在通過化學(xué)氣相成長法的成膜中，使用例如35(TC以下 的成膜溫度，該成膜溫度是不從形成于半導(dǎo)體基板108的脆化層110發(fā)生 脫氣的溫度。此外，在從單晶或多晶半導(dǎo)體基板剝離半導(dǎo)體層的熱處理中， 采用比成膜溫度高的熱處理溫度?；瘜W(xué)氣相成長法包括等離子體CVD法、 熱CVD法、光CVD法。另外，作為絕緣層104，也可以使用通過在氧化性氣氛中進(jìn)行熱處理來 形成的氧化硅、通過氧自由基的反應(yīng)而成長的氧化硅、由氧化性藥液形成 的化學(xué)氧化物等。作為絕緣層104，也可以使用包含硅氧烷(Si-0-Si)鍵 的絕緣層。此外，也可以使上述有機硅垸氣體與氧自由基或氮自由基起反 應(yīng)來形成絕緣層104。上述具有平滑面且形成親水性的表面的絕緣層104設(shè)置為5nm至500nm優(yōu)選為10nm至200nm的厚度。該厚度可以使所形成的膜表面的表 面粗糙平滑化，并且可以確保該膜的成長表面的平滑性。此外，可以緩和 與接合的支撐基板之間的形變。較好的是絕緣膜104的表面的算術(shù)平均粗 度Ra不足0.8nm，方均平方根粗度Rms不足0.9nm，更優(yōu)選的是，Ra為 0.4nm以下、Rms為0.5nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選的是，Ra為0.3nm以下、Rms 為0.4nm以下。例如，Ra為0.27nm、 Rms為0.34nm以下。在本說明書中， Ra是算術(shù)平均粗度，Rms是方均平方根粗度，測定范圍是2pm2或lO)tim2。 也可以在支撐基板101上設(shè)置與絕緣層104同樣的氧化硅膜。g卩，將 半導(dǎo)體層102接合到支撐基板101上時，通過在形成接合的面的一方或雙 方設(shè)置優(yōu)選由以有機硅烷為原材料形成的氧化硅膜構(gòu)成的絕緣層104，可以 形成堅固的接合。圖3C表示使支撐基板101與半導(dǎo)體基板108的形成有絕緣層104的面 密接，使兩者接合的形態(tài)。對形成接合的面預(yù)先進(jìn)行充分清洗。對支撐基 板101與半導(dǎo)體基板108的形成有絕緣層104的面通過兆聲清洗等進(jìn)行凈 化即可。此外，也可以在進(jìn)行兆聲清洗之后使用臭氧水清洗來除去有機物 并提高表面的親水性。如果使支撐基板101和絕緣層104相對，并且從外部按住其一部分，則由于通過接合面之間的距離局部縮短而引起的范德瓦耳斯力的增大和氫 鍵的影響，使得支撐基板101和絕緣層104彼此吸引。而且，由于在鄰接的區(qū)域中相對的支撐基板101和絕緣層104之間的距離也縮短，所以范德瓦耳斯力強烈作用的區(qū)域和氫鍵影響的區(qū)域擴(kuò)展，藉此接合(也稱為鍵合)發(fā)展到接合面整體。例如，按壓力是100kPa至5000kPa左右。為了形成良好的接合，也可以預(yù)先使表面活化。例如，對形成接合的 面照射原子束或離子束。利用原子束或離子束時，可以使用氬等惰性氣體 中性原子束或惰性氣體離子束。另外，進(jìn)行等離子體照射或自由基處理。 通過這種表面處理，即使在200。C至40(TC的溫度下，也可以容易地形成異 種材料之間的接合。此外，為了提高支撐基板和絕緣層之間的接合界面的接合強度，優(yōu)選 進(jìn)行加熱處理。例如，通過烘箱或爐等在7(TC至35(TC的溫度條件(例如， 200°C、 2小時)下進(jìn)行熱處理。在圖3D中，在貼合支撐基板101和半導(dǎo)體基板108之后，進(jìn)行加熱處 理，以脆化層110為劈開面從支撐基板101分離半導(dǎo)體基板108。例如，通 過進(jìn)行40(TC至70(TC的熱處理，發(fā)生形成在脆化層IIO中的微小空洞的體 積變化，從而可以沿著脆化層IIO劈開。因為絕緣層104與支撐基板101 接合，所以在支撐基板101上殘存與半導(dǎo)體基板108相同的結(jié)晶性的半導(dǎo) 體層102。40(TC至70(TC的溫度區(qū)域的熱處理既可在與上述為了提高接合強度的 熱處理相同的裝置內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行，又可在不同的裝置內(nèi)進(jìn)行。例如，在爐 中進(jìn)行20(TC、 2小時的熱處理，然后將該溫度上升到600'C附近，該狀態(tài) 保持2小時，再使溫度在40(TC至室溫的溫度區(qū)域下降后從爐中取出。此外， 當(dāng)熱處理時，也可以從室溫上升溫度。此外，也可以在爐中進(jìn)行20(TC、 2 小時的熱處理，通過快熱退火(RTA)裝置在60(TC至70(TC的溫度區(qū)域進(jìn) 行1分鐘至30分鐘(例如，在600'C的溫度下進(jìn)行7分鐘，在65(TC的溫 度下進(jìn)行7分鐘)的熱處理。通過40(TC至70(TC的溫度區(qū)域的熱處理，絕緣層和支撐基板之間的接 合從氫鍵轉(zhuǎn)移為共價鍵，添加到脆化層的元素析出，壓力上升，可以從半 導(dǎo)體基板剝離半導(dǎo)體層。在進(jìn)行熱處理之后，支撐基板和半導(dǎo)體基板處于 一方負(fù)載于另一方的狀態(tài)，因此不需要很大的力量就可以分開支撐基板和半導(dǎo)體基板。例如，通過真空吸盤拿起上方的基板，藉此可以容易地分離。 此時，如果通過使用真空吸盤或機械吸盤固定下側(cè)的基板，則可以在不向 水平方向錯開的狀態(tài)下分開支撐基板和半導(dǎo)體基板雙方。雖然圖1至圖4示出半導(dǎo)體基板108的尺寸小于支撐基板101的尺寸 的例子，但是本發(fā)明不局限于此，既可以是半導(dǎo)體基板108的尺寸和支撐 基板101的尺寸彼此相同，又可以是半導(dǎo)體基板108的尺寸大于支撐基板 101的尺寸。圖4示出通過在支撐基板一側(cè)設(shè)置絕緣層來形成單晶半導(dǎo)體層的工序。 圖4A示出將在電場加速的離子照射到形成有氧化硅膜作為保護(hù)層121的半 導(dǎo)體基板108，以在離其表面有預(yù)定深度的區(qū)域中形成脆化層110的工序。 離子的照射與圖3A的情況相同。通過在半導(dǎo)體基板108的表面形成保護(hù)層 121，可以防止因離子照射而造成的表面受損及平坦性劣化。此外，保護(hù)層 121發(fā)揮對使用半導(dǎo)體基板108形成的半導(dǎo)體層102的雜質(zhì)擴(kuò)散的防止效 應(yīng)。圖4B示出將形成有阻擋層109及絕緣層104的支撐基板IOI和半導(dǎo)體 基板108的形成有保護(hù)層121的面密接來形成接合的工序。通過使支撐基 板101上的絕緣層104和半導(dǎo)體基板108的保護(hù)層121密接來形成接合。然后，如圖4C所示，剝離半導(dǎo)體基板108。與圖3D的情況同樣地進(jìn) 行剝離單晶半導(dǎo)體層的熱處理。將在接合剝離工序中的加熱處理的溫度設(shè) 定為預(yù)先對支撐基板101進(jìn)行的加熱處理的溫度以下。如此可以獲得圖4C 所示的半導(dǎo)體基板。作為支撐基板101，可以使用具有絕緣性的基板、具有絕緣表面的基板， 例如可以使用鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋇硼硅酸鹽玻璃等被稱為 無堿玻璃的用于電子工業(yè)領(lǐng)域的各種玻璃基板。此外，也可以使用石英基 板、陶瓷基板、藍(lán)寶石基板、其表面由絕緣層覆蓋的金屬基板等。通過以上工序，如圖1A所示，在作為具有絕緣表面的基板的支撐基板 101上設(shè)置絕緣層104，形成從半導(dǎo)體基板108分離的半導(dǎo)體層102。SOI基板的半導(dǎo)體層102因為分離工序及離子照射工序而發(fā)生結(jié)晶缺 陷，并且其表面的平坦性受損，形成有凹凸。在使用半導(dǎo)體層102制造作 為半導(dǎo)體元件的晶體管的情況下，難以在這樣的具有凹凸的半導(dǎo)體層102 的上表面形成薄且絕緣耐壓性高的柵極絕緣層。此外，如果半導(dǎo)體層102中具有結(jié)晶缺陷，則對晶體管的性能及可靠性帶來負(fù)面影響，例如與柵極 絕緣層的局域界面態(tài)密度升高等。在本發(fā)明中，對上述半導(dǎo)體層102照射電磁波125，得到結(jié)晶缺陷減少 了的半導(dǎo)體層122 (參照圖1B)。通過電磁波照射，可以使半導(dǎo)體層的至 少一部分區(qū)域熔化，使得半導(dǎo)體層中的結(jié)晶缺陷減少。優(yōu)選在照射電磁波 之前使用較稀的氫氟酸除去形成在半導(dǎo)體層表面的氧化膜(自然氧化膜或 化學(xué)氧化膜)。電磁波只要能夠?qū)Π雽?dǎo)體層施加高能量即可，優(yōu)選使用激光束。 電磁波的波長為由半導(dǎo)體層吸收的波長。該波長可以考慮電磁波的趨 膚深度(skin depth)等而確定。例如，電磁波的波長可以使用190nm至 600nm。此外，電磁波的能量可以考慮電磁波的波長、電磁波的趨膚深度、 所照射的半導(dǎo)體層的厚度等而確定。作為激發(fā)激光束的激光器，可以使用連續(xù)激發(fā)激光器、準(zhǔn)連續(xù)激發(fā)激 光器、以及脈沖激發(fā)激光器。為了實現(xiàn)部分熔化而優(yōu)選使用脈沖激發(fā)激光 器。例如可以舉出KrF激光器等準(zhǔn)分子激光器，Ar激光器、Kr激光器等氣 體激光器。除了上述激光器以外，還可以舉出作為固體激光器的YAG激光 器、YVCV激光器、YLF激光器、YA103激光器、GdV(V激光器、KGW激 光器、KYW激光器、金綠寶激光器、Ti:藍(lán)寶石激光器、￥203激光器等。 雖然準(zhǔn)分子激光器是脈沖激發(fā)激光器，但是在YAG激光器等固體激光器 中，也有可以用作連續(xù)激發(fā)激光器、準(zhǔn)連續(xù)激發(fā)激光器、以及脈沖激發(fā)激 光器的激光器。固體激光器中，優(yōu)選使用基波的第二高次諧波至第五高次 諧波的激光器。此外，還可以使用GaN、 GaAs、 GaAlAs、 InGaAsP等半導(dǎo) 體激光器。此外，只要能夠?qū)㈦姶挪ǖ哪芰空丈涞桨雽?dǎo)體層，也可以使用燈光。 例如，可以使用從紫外線燈、黑光燈、鹵素?zé)簟⒔瘥u燈、氣弧燈、碳弧燈、 高壓鈉燈、或者高壓汞燈射出的光。也可以使用利用上述燈光的閃光退火。 由于適當(dāng)使用鹵素?zé)艋螂舻冗M(jìn)行的閃光退火可通過在極短時間內(nèi)的處 理完成，所以可以抑制支撐基板的溫度上升。還可以設(shè)置由擋板(shutter)、反射鏡或半反射鏡等反射體、由柱面透鏡 或凸透鏡等構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng),以便調(diào)節(jié)電磁波的形狀或電磁波前進(jìn)的路徑。作為電磁波照射方法，既可選擇性地照射電磁波，又可將光(電磁波)在XY軸方向上掃描來照射。在此情況下，優(yōu)選使用多角鏡(polygon mirror)或檢流計鏡作為光學(xué)系統(tǒng)。例如，在作為電磁波使用波長為308nm的XeCl準(zhǔn)分子激光，并且照 射的半導(dǎo)體層是單晶硅層的情況下，當(dāng)該硅層的厚度為50nm至60nm時， 將施加到該硅層的能量密度適當(dāng)設(shè)定為300J/cn^至450mJ/cn^的范圍內(nèi)即 可，當(dāng)該硅層的厚度為60nm至90nm時，將施加到該硅層的能量密度適當(dāng) 設(shè)定為400J/cn^至650mJ/ci^的范圍內(nèi)即可，而當(dāng)該硅層的厚度為90nm 至150nm時，將施加到該硅層的能量密度適當(dāng)設(shè)定為450J/cn^至850mJ/cm2 的范圍內(nèi)即可。電磁波照射可以在大氣氣氛等包含氧的氣氛中或氮氣氣氛等惰性氣氛 中進(jìn)行。當(dāng)在惰性氣氛中照射電磁波時，在具有氣密性的處理室內(nèi)照射電 磁波，并且控制該處理室內(nèi)的氣氛即可。在不使用處理室的情況下，通過 對電磁波的被照射面噴射氮氣體等惰性氣體來可以形成氮氣氣氛。當(dāng)在氧濃度為10ppm以下優(yōu)選為6ppm以下的氮氣氣氛中進(jìn)行電磁波 照射處理時，可以形成比較平坦的半導(dǎo)體層表面。另一方面，當(dāng)在包含10% 以上的氧的氣氛例如大氣氣氛中進(jìn)行電磁波照射處理時，能夠以低于上述 氮氣氣氛中的處理時的能量來減少半導(dǎo)體層的結(jié)晶缺陷。而且，也可以通過研磨處理研磨半導(dǎo)體層122表面來減少半導(dǎo)體層122 表面的凹凸，以得到表面平坦的半導(dǎo)體層130 (參照圖1C)。因此，通過 電磁波照射和研磨處理，可以制造具有結(jié)晶缺陷減少且平坦性高的半導(dǎo)體 層130的SOI基板。通過研磨處理研磨的厚度根據(jù)研磨處理之前的半導(dǎo)體 層122的厚度和其表面粗度適當(dāng)設(shè)定即可。對受到電磁波照射的半導(dǎo)體層的研磨處理以使半導(dǎo)體層130表面的算 術(shù)平均粗度Ra達(dá)到lnm以下、方均平方根粗度Rms達(dá)到2nm以下的標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)行。較好的是半導(dǎo)體層130的表面的Ra不足0.8nm、 Rms不足0.9nm， 更優(yōu)選的是Ra為0.4nm以下、Rms為0.5nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選的是Ra為 0.3nm以下、Rms為0.4nm以下。作為研磨處理，可以使用化學(xué)機械研磨(Chemical Mechanical Polishing: CMP)法或噴液研磨法。在研磨處理之前清洗半導(dǎo)體層表面來 凈化。當(dāng)清洗時，使用兆聲波清洗或二流體噴射清洗(two- fluid jet cleaning) 等即可，通過清洗除去半導(dǎo)體層表面的塵埃等。此外，優(yōu)選的是使用較稀的氫氟酸除去半導(dǎo)體層表面上的自然氧化膜等，以使半導(dǎo)體層露出。在作為研磨處理使用CMP法的情況下使用在pH為10至14的堿溶液中分散有 粒徑為10nm至200nm的二氧化硅等粉末的漿料。在CMP法中對半導(dǎo)體層 施加的壓力為O.OOlMPa至O.lMPa即可，優(yōu)選為0.005MPa至0.05MPa。軸 旋轉(zhuǎn)速度(旋轉(zhuǎn)數(shù))為lOrpm至lOOrpm即可，優(yōu)選為20rpm至60rpm。臺 旋轉(zhuǎn)速度(旋轉(zhuǎn)數(shù))為5rpm至80rpm即可，優(yōu)選為10rpm至40rpm。作為 CMP法的處理條件的一個例子，使用包含粒徑為60nm的二氧化硅的pH12 的漿料液，并且將壓力、軸旋轉(zhuǎn)速度(旋轉(zhuǎn)數(shù))、以及臺旋轉(zhuǎn)速度(旋轉(zhuǎn) 數(shù))分別設(shè)定為O.OlMPa、 20rpm、以及20rpm。此外，也可以在照射電磁波之前對半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨處理(或蝕 刻處理)。圖2示出在照射電磁波之前對半導(dǎo)體層102表面進(jìn)行研磨處理 (或蝕刻處理)的例子。圖2A與圖1A對應(yīng)，在支撐基板101上設(shè)置有絕緣層104，并且形成 有從半導(dǎo)體基板108分離的半導(dǎo)體層102。如圖2A所示，半導(dǎo)體層102表 面的平坦性不好，具有凹凸。在圖1至圖4中，半導(dǎo)體層102表面的凹凸 形狀僅特征性地表示表面粗糙且平坦性不好，實際的形狀不局限于此。通 過第一研磨處理研磨半導(dǎo)體層102表面來減少半導(dǎo)體層102表面的凹凸， 形成表面平坦化的半導(dǎo)體層124 (參照圖2B)。在對轉(zhuǎn)置后的半導(dǎo)體層于 電磁波照射工序的前后進(jìn)行多次的研磨處理的情況下，將在照射電磁波之 前的研磨處理和在照射電磁波之后的研磨處理分別稱為第一研磨處理和第 二研磨處理。通過研磨處理研磨的厚度根據(jù)研磨處理之前的半導(dǎo)體層102的厚度和 其表面粗度適當(dāng)設(shè)定即可。例如，當(dāng)半導(dǎo)體層102的厚度為120nm時，研 磨20nm至80nm，優(yōu)選研磨40nm至70nm，作為一例，研磨65nm使研磨 后的半導(dǎo)體層的厚度為55nm。此外，當(dāng)半導(dǎo)體層102的厚度為70nm時， 研磨5nm至40nm，優(yōu)選研磨10nm至30nm，作為一例，研磨20nm使研 磨后的半導(dǎo)體層的厚度為50nm。也可以通過用蝕刻處理代替研磨處理來進(jìn)行電磁波照射之前的厚度控 制等。蝕刻處理可以通過濕蝕刻、干蝕刻、或者組合濕蝕刻和干蝕刻來進(jìn) 行。對通過研磨處理(或蝕刻處理)實現(xiàn)表面的平坦化的半導(dǎo)體層124照射電磁波125，得到半導(dǎo)體層123。半導(dǎo)體層123因為電磁波照射而至少一 部分熔化，通過重結(jié)晶化可使結(jié)晶缺陷減少。如圖2所示，如果在電磁波照射工序之前對半導(dǎo)體層進(jìn)行研磨處理， 則可以得到如下效應(yīng)。通過研磨處理，可以進(jìn)行半導(dǎo)體層表面的平坦化和 半導(dǎo)體層的厚度的控制。通過實現(xiàn)半導(dǎo)體層表面的平坦化，在電磁波的照 射工序中可以使半導(dǎo)體層的熱容量均一化，并且經(jīng)過均勻的加熱冷卻過程 或熔融及凝固過程可以形成均勻的結(jié)晶。此外，通過在研磨處理(或者蝕 刻處理)中將半導(dǎo)體層的厚度設(shè)定為吸收電磁波的能量的適合值，可以有 效地對半導(dǎo)體層施加能量。并且，由于半導(dǎo)體層表面有很多結(jié)晶缺陷，所 以通過除去結(jié)晶缺陷多的表面，可以減少電磁波照射之后的半導(dǎo)體層中的 結(jié)晶缺陷。對通過電磁波照射改善了結(jié)晶性的半導(dǎo)體層123進(jìn)行第二研磨處理來 進(jìn)一步對其表面進(jìn)行研磨處理，形成半導(dǎo)體層130 (參照圖2D)。通過在 照射電磁波之后進(jìn)行研磨處理，可以減少因為電磁波照射而出現(xiàn)的半導(dǎo)體 層123表面的凹凸，從而可以得到平坦性更高的半導(dǎo)體層130。如上所述，在本實施方式中可以通過電磁波照射和研磨處理制造具有 結(jié)晶缺陷減少了且平坦性高的半導(dǎo)體層的SOI基板。通過使用設(shè)置于SOI基板的半導(dǎo)體層130制造出晶體管等半導(dǎo)體元件， 可以實現(xiàn)柵極絕緣層的薄膜化及柵極絕緣層的局域界面態(tài)密度的降低。此 外，通過減薄半導(dǎo)體層130的厚度，可以在支撐基板上使用單晶半導(dǎo)體層 制造完全耗盡型的晶體管。此外，在本實施方式中，在使用單晶硅基板作為半導(dǎo)體基板108的情 況下，作為半導(dǎo)體層130可以得到單晶硅層。此外，在本實施方式的SOI 基板的制造方法中，由于可以使用700'C以下的處理溫度，因此可以使用玻 璃基板作為支撐基板101。也就是說，與現(xiàn)有的薄膜晶體管同樣，可以在玻 璃基板上形成，并且可以使用單晶硅層作為半導(dǎo)體層。根據(jù)上述情況，可 以在玻璃基板等支撐基板上制造具有高性能及高可靠性的晶體管，該晶體 管能夠高速工作、亞閾值低、場效應(yīng)遷移度高、能夠以低耗電壓驅(qū)動等。因此，可以高成品率制造具有高性能及高可靠性的半導(dǎo)體裝置。實施方式2在本實施方式中，參照圖5及圖6說明以高成品率地制造具有高性能及高可靠性的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置為目的的半導(dǎo)體裝置的制造方法，作為其一個例子說明CMOS(互補型金屬氧化物半導(dǎo)體；Complementary Metal Oxide Semiconductor)的制造方法。這里省略與實施方式1同一部分或具有同樣功能的部分的反復(fù)說明。在圖5A中，在支撐基板101上形成有阻擋層109、絕緣層104、保護(hù) 層121、以及半導(dǎo)體層130。半導(dǎo)體層130與圖1C或圖2D對應(yīng)，而阻擋 層109、絕緣層104、以及保護(hù)層121與圖4C對應(yīng)。雖然這里示出使用圖 5A所示的結(jié)構(gòu)的SOI基板的例子，但是也可以使用本說明書所示的其他結(jié) 構(gòu)的SOI基板。半導(dǎo)體層130由于從半導(dǎo)體基板108分離且受到電磁波照射處理及研 磨處理，所以是結(jié)晶缺陷減少了且平坦性高的半導(dǎo)體層130。對半導(dǎo)體層130優(yōu)選根據(jù)n溝道型場效應(yīng)晶體管及p溝道型場效應(yīng)晶 體管的形成區(qū)域添加硼、鋁、鎵等p型雜質(zhì)、或者磷、砷等n型雜質(zhì)。就 是說，對應(yīng)于n溝道型場效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域添加p型雜質(zhì)，而對應(yīng)于p 溝道型場效應(yīng)晶體管的形成區(qū)域添加n型雜質(zhì)，來形成所謂的阱區(qū)域。雜 質(zhì)離子的劑量為lxl0力cn^至lxlO"/cr^左右即可。并且，在控制場效應(yīng) 晶體管的閾值電壓的情況下，對這些阱區(qū)域添加p型或n型雜質(zhì)即可。蝕刻半導(dǎo)體層130來形成根據(jù)半導(dǎo)體元件的配置分離為島狀的半導(dǎo)體 層205、 206 (參照圖5B)。除去半導(dǎo)體層上的氧化膜，形成覆蓋半導(dǎo)體層205、 206的柵極絕緣層 207。本實施方式中的半導(dǎo)體層205、 206由于平坦性高，所以即使形成在 半導(dǎo)體層205、 206上的柵極絕緣層為薄膜柵極絕緣層的情況下，也可以高 覆蓋性覆蓋。因此，可以防止因為柵極絕緣層的覆蓋不良而導(dǎo)致的特性不 良，從而可以高成品率制造具有高可靠性的半導(dǎo)體裝置。柵極絕緣層207 的薄膜化具有使薄膜晶體管以低電壓高速工作的效應(yīng)。柵極絕緣層207通過使用氧化硅、或者氧化硅和氮化硅的疊層結(jié)構(gòu)形 成即可。柵極絕緣層207既可通過等離子體CVD法或減壓CVD法淀積絕 緣膜來形成，又可通過等離子體處理的固相氧化或固相氮化來形成。這是 因為通過等離子體處理對半導(dǎo)體層進(jìn)行氧化或氮化來形成的柵極絕緣層致 密且具有高絕緣耐壓性及高可靠性。另外，作為柵極絕緣層207，也可以使用高介電常數(shù)材料如二氧化鋯、氧化鉿、二氧化鈦、五氧化鉭等。通過使用高介電常數(shù)材料作為柵極絕緣層207，可以降低柵極泄漏電流。在柵極絕緣層207上形成柵電極層208及柵電極層209 (參照圖5C)。 柵電極層208及209可以通過濺射法、蒸鍍法、CVD法之類的方法形成。 柵電極層208及209由選自鉅(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、 鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、釹(Nd)的元素、或者以所述元素為主 要成分的合金材料或者化合物材料形成即可。此外，作為柵電極層208及 209還可以使用以摻雜有磷等雜質(zhì)元素的多晶硅膜為代表的半導(dǎo)體膜或 AgPdCu合金。形成覆蓋半導(dǎo)體層206的掩模211。將掩模211及柵電極層208用作掩 模添加給予n型的雜質(zhì)元素210來形成第一n型雜質(zhì)區(qū)域212a、 212b (參 照圖5D)。在本實施方式中，作為包含雜質(zhì)元素的慘雜氣體使用磷化氫(PH3)。這里，對第一n型雜質(zhì)區(qū)域212a、 212b添加給予n型的雜質(zhì)元 素，使其濃度達(dá)到lxlO力cn^至5xlO力cr^左右。在本實施方式中，使用 磷(P)作為給予n型的雜質(zhì)元素。接下來，形成覆蓋半導(dǎo)體層205的掩模214。將掩模214及柵電極層 209用作掩模，添加給予p型的雜質(zhì)元素213來形成第一p型雜質(zhì)區(qū)域215a、 第一p型雜質(zhì)區(qū)域215b (參照圖5E)。在本實施方式中，使用硼(B)作為雜質(zhì)元素，因此使用乙硼垸(B2H6)等作為包含雜質(zhì)元素的摻雜氣體。除去掩模214，并且在柵電極層208、 209的側(cè)面形成側(cè)壁結(jié)構(gòu)的側(cè)壁 絕緣層216a至216d、柵極絕緣層233a、 233b (參照圖6A)。在形成覆蓋 柵電極層208、 209的絕緣層之后，通過使用RIE (反應(yīng)離子刻蝕；Reactive ion etching)法的各向異性蝕刻對其進(jìn)行加工，在柵電極層208、 209的側(cè) 面自對準(zhǔn)地形成側(cè)壁結(jié)構(gòu)的側(cè)壁絕緣層216a至216d即可。這里，關(guān)于絕 緣層沒有特別的限制，優(yōu)選為使TEOS (Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate;四乙氧 基硅烷)或硅垸等與氧或氧化亞氮等起反應(yīng)來形成的臺階覆蓋性良好的氧 化硅。絕緣層可以通過熱CVD、等離子體CVD、常壓CVD、偏壓ECRCVD、 濺射等方法形成。柵極絕緣層233a、 233b可以通過將柵電極層208、 209 以及側(cè)壁絕緣層216a至216d用作掩模蝕刻柵極絕緣層207來形成。此外，雖然在本實施方式中，當(dāng)蝕刻絕緣層時除去柵電極層上的絕緣 層來使柵電極層暴露，但是也可以將側(cè)壁絕緣層216a至216d形成為在柵電極層上保留有絕緣層的形狀。另外，也可以在后面的工序中在柵電極層 上形成保護(hù)膜。通過像這樣保護(hù)柵電極層，當(dāng)蝕刻加工時可以防止柵電極 層減薄。此外，當(dāng)在源區(qū)及漏區(qū)中形成硅化物時，由于在形成硅化物時形 成的金屬膜和柵電極層不接觸，所以即使在金屬膜的材料和柵電極層的材 料都為彼此容易起反應(yīng)的材料的情況下，也可以防止化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散等不 良。作為蝕刻方法，可以為濕蝕刻法或干蝕刻法，可以使用各種蝕刻方法。 在本實施方式中使用干蝕刻法。作為蝕刻用氣體，可以適當(dāng)使用以Cl2、BC13、 SiCU或CCU等為代表的氯類氣體、以及以CF4、 SF6或NF3等為代 表的氟類氣體或02。接下來，形成覆蓋半導(dǎo)體層206的掩模218。將掩模218、柵電極層208、 側(cè)壁絕緣層216a、 216b用作掩模添加給予n型的雜質(zhì)元素217，藉此形成 第二n型雜質(zhì)區(qū)域219a、 219b、第三n型雜質(zhì)區(qū)域220a、 220b。在本實施 方式中，作為包含雜質(zhì)元素的摻雜氣體使用PH3。這里，對第二n型雜質(zhì) 區(qū)域219a、 219b添加給予n型的雜質(zhì)元素，使其濃度達(dá)到5xl019/cm2至 5xl0，cn^左右。此外，在半導(dǎo)體層205中形成溝道形成區(qū)域221 (參照圖 6B)。第二 n型雜質(zhì)區(qū)域219a、第二 n型雜質(zhì)區(qū)域219b都是高濃度n型雜質(zhì) 區(qū)域，用作源極、漏極。另一方面，第三n型雜質(zhì)區(qū)域220a、第三n型雜 質(zhì)區(qū)域220b都是低濃度雜質(zhì)區(qū)域，成為LDD (Lightly D叩ed Drain，源漏 輕摻雜)區(qū)域。第三n型雜質(zhì)區(qū)域220a、 220b由于形成在不被柵電極層208 覆蓋的Loff區(qū)域中，所以具有降低截止電流的效果。結(jié)果，可以制造可靠 性更高的低耗電量的半導(dǎo)體裝置。除去掩模218，形成覆蓋半導(dǎo)體層205的掩模223。將掩模223、柵電 極層209、側(cè)壁絕緣層216c、 216d用作掩模添加給予p型的雜質(zhì)元素222， 藉此形成第二p型雜質(zhì)區(qū)域224a、 224b、第三p型雜質(zhì)區(qū)域225a、 225b。對第二p型雜質(zhì)區(qū)域224a、 224b添加給予p型的雜質(zhì)元素，使其濃度 達(dá)到lxl0，cn^至5xl0"/ci^左右。在本實施方式中，使用側(cè)壁絕緣層216c、 216d以其濃度比第二 p型雜質(zhì)區(qū)域224a、 224b低的方式自對準(zhǔn)地形成第三 p型雜質(zhì)區(qū)域225a、 225b。此外，在半導(dǎo)體層206中形成溝道形成區(qū)域226 (參照圖6C)。第二p型雜質(zhì)區(qū)域224a、 224b都是高濃度p型雜質(zhì)區(qū)域，用作源極、漏極。另一方面，第三p型雜質(zhì)區(qū)域225a、 225b都是低濃度雜質(zhì)區(qū)域，成 為LDD (源漏輕摻雜)區(qū)域。第三p型雜質(zhì)區(qū)域225a、 225b由于形成在不 被柵電極層209覆蓋的Loff區(qū)域中，所以具有降低截止電流的效果。結(jié)果， 可以制造可靠性更高的低耗電量的半導(dǎo)體裝置。除去掩模223，為了激活雜質(zhì)元素，也可以進(jìn)行加熱處理、強光照射或 者激光照射。激活的同時，可以恢復(fù)對柵極絕緣層造成的等離子體損壞及 對柵極絕緣層和半導(dǎo)體層之間的界面造成的等離子體損壞。接下來，形成覆蓋柵電極層、柵極絕緣層的層間絕緣層。在本實施方 式中，采用用作保護(hù)膜的包含氫的絕緣膜227和絕緣層228的疊層結(jié)構(gòu)。 絕緣膜227和絕緣層228可以是通過濺射法或等離子體CVD法形成的氮化 硅膜、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜、或者氧化硅膜，也可以使用其它的含硅 絕緣膜構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)或三層以上的疊層結(jié)構(gòu)。然后，在300'C至55(TC的氮氣氣氛中進(jìn)行1小時至12小時的熱處理， 使半導(dǎo)體層氫化。該工序是優(yōu)選在40(TC至50(TC的溫度下進(jìn)行的。這一工 序是由作為層間絕緣層的絕緣膜227所含的氫終止半導(dǎo)體層中的懸空鍵的 工序。在本實施方式中，在41(TC的溫度下進(jìn)行1小時的加熱處理。絕緣膜227和絕緣層228還可以使用選自氮化鋁(A1N)、氧氮化鋁 (AION)、氮的含量多于氧的含量的氮氧化鋁(A1N0)、氧化鋁、類金 剛石碳(DLC)、含氮碳膜(CN)以及含有無機絕緣材料的其它物質(zhì)的材料 來形成。此外，還可以使用硅氧烷樹脂。硅氧烷樹脂相當(dāng)于包含Si-O-Si鍵 的樹脂。硅氧烷的骨架結(jié)構(gòu)由硅(Si)和氧(O)鍵構(gòu)成。作為取代基，可以使 用至少包含氫的有機基(例如，垸基或芳基)?；蛘撸蓪⒎米魅〈?。 或者，可將至少含有氫的有機基以及氟基兩者用作取代基。另外，也可以使用有機絕緣材料，作為有機材料，可以使用聚酰亞胺、丙烯酸、聚酰胺、 聚酰亞胺酰胺、抗蝕劑或苯并環(huán)丁烯、聚硅氮烷。也可以使用通過涂敷法 形成的平坦性良好的涂敷膜。絕緣膜227和絕緣層228可以使用浸漬法、噴涂法、刮刀法、輥涂法、 簾涂法、刮刀涂布法、CVD法、或蒸鍍法等來形成。也可以通過液滴噴射 法形成絕緣膜227和絕緣層228。當(dāng)使用液滴噴射法時，可以節(jié)省材料液體。 另外，還可以使用如液滴噴射法那樣能夠轉(zhuǎn)印或描繪圖案的方法，例如印 刷法(諸如絲網(wǎng)印刷或膠版印刷之類的圖案形成方法)等。接著，通過使用由抗蝕劑構(gòu)成的掩模，在絕緣膜227和絕緣層228中 形成到達(dá)半導(dǎo)體層的接觸孔(開口)。根據(jù)所使用的材料的選擇比，可以 進(jìn)行一次或多次的蝕刻。通過蝕刻除去絕緣膜227和絕緣層228，形成到達(dá) 作為源區(qū)或漏區(qū)的第二 n型雜質(zhì)區(qū)域219a、 219b、第二 p型雜質(zhì)區(qū)域224a、 224b的開口。此外，蝕刻可以采用濕蝕刻及干蝕刻中的一方或雙方。作為 濕蝕刻的蝕刻劑，優(yōu)選使用包含氟化氫銨和氟化銨的混合溶液之類的氫氟 酸類溶液。作為蝕刻用氣體，可以適當(dāng)使用以Cl2、 BC13、 SiCU或CCU等 為代表的氯類氣體、以CF4、 SF6或NF3等為代表的氟類氣體、或者02。此 外，也可以將惰性氣體添加到所使用的蝕刻用氣體。作為所添加的惰性元 素，可以使用選自He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe中的一種或多種元素。以覆蓋開口的方式形成導(dǎo)電膜，并且蝕刻該導(dǎo)電膜來形成用作與各源 區(qū)或漏區(qū)的一部分分別電連接的源電極層或漏電極層的布線層229a、229b、 230a、 230b。布線層可以通過PVD法、CVD法、蒸鍍法等形成導(dǎo)電膜，再 蝕刻為所希望的形狀來形成。另外，可以通過使用液滴噴射法、印刷法、 電鍍法等在預(yù)定的部分上選擇性地形成導(dǎo)電層。另外，還可以采用回流方 法或鑲嵌方法。布線層由Ag、 Au、 Cu、 Ni、 Pt、 Pd、 Ir、 Rh、 W、 Al、 Ta、 Mo、 Cd、 Zn、 Fe、 Ti、 Zr、 Ba之類的金屬、Si、 Ge、其合金或其氮化物 來構(gòu)成。此外，也可以采用它們的疊層結(jié)構(gòu)。通過上述工序，可以制造CMOS結(jié)構(gòu)的包括作為n溝道型薄膜晶體管 的薄膜晶體管231及作為p溝道型薄膜晶體管的薄膜晶體管232的半導(dǎo)體 裝置(參照圖6D)。未圖示，但由于本實施方式采用CMOS結(jié)構(gòu)，所以薄 膜晶體管231和薄膜晶體管232電連接。薄膜晶體管可以是形成有一個溝道形成區(qū)域的單柵極結(jié)構(gòu)、形成有兩個溝道形成區(qū)域的雙柵極結(jié)構(gòu)或形成有三個溝道形成區(qū)域的三柵極結(jié)構(gòu)， 而不局限于本實施方式。如上所述，在本實施方式中，使用具有通過電磁波照射和研磨處理減 少了結(jié)晶缺陷且平坦性高的半導(dǎo)體層的SOI基板，能夠以高成品率制造具 有高性能及高可靠性的半導(dǎo)體裝置。實施方式3在本實施方式中，參照圖7說明以高成品率制造作為具有高性能及高 可靠性的半導(dǎo)體裝置的具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(也稱為液晶顯示裝置)為目的的半導(dǎo)體裝置的制造方法的例子。詳細(xì)地說明使用液晶顯示元件作 為顯示元件的液晶顯示裝置。圖7A是作為本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖，圖7B是 沿圖7A中的線C-D的截面圖。如圖7A所示，像素區(qū)域306、作為掃描線驅(qū)動電路的驅(qū)動電路區(qū)域304a 及304b通過密封劑392被密封在支撐基板310和對向基板395之間，并且 在支撐基板310上設(shè)置有由IC驅(qū)動器形成的作為信號線驅(qū)動電路的驅(qū)動電 路區(qū)域307。在像素區(qū)域306中設(shè)置有晶體管375及電容元件376，并且在 驅(qū)動電路區(qū)域304b中設(shè)置有具有晶體管373及晶體管374的驅(qū)動電路。在 本實施方式的半導(dǎo)體裝置中也使用實施方式1所示的利用本發(fā)明的具有高 性能及高可靠性的SOI基板。在像素區(qū)域306中，隔著阻擋層311、絕緣層314、以及保護(hù)層313設(shè) 置有成為開關(guān)元件的晶體管375。在本實施方式中，作為晶體管375使用多 柵型薄膜晶體管(TFT)。該晶體管375包括具有起到源區(qū)及漏區(qū)的作用的 雜質(zhì)區(qū)域的半導(dǎo)體層、柵極絕緣層、具有兩層的疊層結(jié)構(gòu)的柵電極層、源 電極層及漏電極層。源電極層或漏電極層與半導(dǎo)體層的雜質(zhì)區(qū)域和也被稱 為像素電極層的用于顯示元件的電極層320接觸而電連接。半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)區(qū)域可以通過控制其濃度形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域及低 濃度雜質(zhì)區(qū)域。將具有低濃度雜質(zhì)區(qū)域的薄膜晶體管稱作LDD (源漏輕摻 雜)結(jié)構(gòu)。此外，低濃度雜質(zhì)區(qū)域可以與柵電極重疊地形成，將這種薄膜 晶體管稱作GOLD (Gate Overlapped LDD;柵極重疊的LDD)結(jié)構(gòu)。此外， 通過將磷(P)等用于雜質(zhì)區(qū)域，使薄膜晶體管的極性成為n型。在成為p 型的情況下，添加硼(B)等即可。然后，形成覆蓋柵電極等的絕緣膜317 及絕緣膜318。為了進(jìn)一步提高平坦性，形成絕緣膜319作為層間絕緣膜。絕緣膜319 可以使用有機材料、無機材料、或者它們的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以由選自 氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁、氧氮化鋁、氮含量比氧 含量高的氮氧化鋁、氧化鋁、類金剛石碳(DLC)、聚硅氮垸、含氮碳(CN)、 PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)、氧化鋁、以及包括無機絕緣材 料的其他物質(zhì)的材料形成。另外，也可以使用有機絕緣材料。有機材料可 以是感光性或非感光性的，可以使用聚酰亞胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亞胺酰胺、抗蝕劑、苯并環(huán)丁烯、硅氧垸樹脂等。由于與利用本發(fā)明的實施方式1同樣地形成用于半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體 層，所以形成從單晶半導(dǎo)體基板分離的單晶半導(dǎo)體層，從而可以在同一基 板上一體形成像素區(qū)域和驅(qū)動電路區(qū)域。在此情況下，同時形成像素區(qū)域306中的晶體管和驅(qū)動電路區(qū)域304b中的晶體管。不言而喻，與此同樣， 也可以在同一基板上一體形成驅(qū)動電路區(qū)域307。用于驅(qū)動電路區(qū)域304b 的晶體管構(gòu)成CMOS電路。構(gòu)成CMOS電路的薄膜晶體管為GOLD結(jié)構(gòu)， 但是也可以使用如晶體管375的LDD結(jié)構(gòu)。接下來，通過印刷法或液滴噴射法，以覆蓋用于顯示元件的電極層320 及絕緣膜319的方式形成用作取向膜的絕緣層381。另外，如果使用絲網(wǎng)印 刷法或膠版印刷法，則可以選擇性地形成絕緣層381。然后，進(jìn)行摩擦處理。 有時根據(jù)液晶的模式，例如在采用VA模式時，不進(jìn)行該摩擦處理。用作 取向膜的絕緣層383也是與絕緣層381同樣的。接著，通過液滴噴射法將 密封劑392形成在形成有像素的周邊的區(qū)域。然后，隔著間隔物387貼合設(shè)置有用作取向膜的絕緣層383、也被稱為 對向電極層的用于顯示元件的電極層384、用作彩色濾光片的著色層385、 以及偏振器391 (也稱為偏振片)的對向基板395與作為TFT基板的支撐 基板310，并且在其空隙中設(shè)置液晶層382。由于本實施方式的半導(dǎo)體裝置 是透射型，所以在支撐基板310的與具有元件的面相反的一側(cè)也設(shè)置偏振 器(偏振片)393。偏振器和著色層的疊層結(jié)構(gòu)不局限于圖7，根據(jù)偏振器 和著色層的材料或制造工序條件適當(dāng)設(shè)定即可。偏振器可以通過粘接層設(shè) 置在基板上。在密封劑中可以混入有填料。并且，還可以在對向基板395 上形成遮蔽膜(黑矩陣)等。另外，在液晶顯示裝置為全彩色顯示的情況 下，由呈現(xiàn)紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)的材料形成彩色濾光片等 即可，而在液晶顯示裝置為單色顯示的情況下，不形成著色層，或者由呈 現(xiàn)至少一種顏色的材料形成彩色濾光片即可。此外，也可以在半導(dǎo)體裝置 的具有可見性的一側(cè)設(shè)置具有反射防止功能的防反射膜。偏振片和液晶層也可以在兩者之間具有相位差板的方式層疊。另外，當(dāng)在背光燈中配置RGB的發(fā)光二極管(LED)等，并且采用通 過分時進(jìn)行彩色顯示的繼時加法混色法(field sequential method:場序制法) 時，有時不設(shè)置彩色濾光片。為了減少由晶體管或CMOS電路的配線引起的外光的反射，黑矩陣優(yōu)選與晶體管或CMOS電路重疊地設(shè)置。另外，也 可以與電容元件重疊地形成黑矩陣。這是因為可以防止構(gòu)成電容元件的金 屬膜引起的反射。作為形成液晶層的方法，可以采用分配器方式(滴落方式)或者在貼 合具有元件的支撐基板310和對向基板395之后利用毛細(xì)現(xiàn)象注入液晶的 注入法。當(dāng)處理難以使用注入法的大型基板時，優(yōu)選使用滴落法。間隔物可以采用通過散布數(shù)pm的粒子來設(shè)置的方法，但是在本實施方 式中，采用在基板的整個表面上形成樹脂膜之后對其進(jìn)行蝕刻加工來形成 的方法。在使用旋涂器涂布這種間隔物的材料之后，通過曝光和顯影處理 形成預(yù)定的圖形。然后，通過用潔凈烘箱等于15(TC至20(TC加熱而使其固 化。這樣制造的間隔物可以通過曝光和顯影處理的條件來改變形狀，但是 間隔物的形狀優(yōu)選為頂部平坦的柱狀，這樣當(dāng)貼附對向側(cè)的基板時可以確 保作為半導(dǎo)體裝置的機械強度。間隔物的形狀可以使用圓錐狀、角錐狀等， 沒有特別的限制。接著，在與像素區(qū)域電連接的端子電極層378上隔著各向異性導(dǎo)電層 396設(shè)置作為連接用配線基板的FPC 394。 FPC 394起到傳遞來自外部的信 號或電位的作用。通過上述工序，可以制造具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置。在本實施方式的半導(dǎo)體裝置中，如實施方式l所示那樣，可以使用具 有如下半導(dǎo)體層的SOI基板，該半導(dǎo)體層是從半導(dǎo)體基板分離且接合到支 撐基板上，然后通過電磁波照射和研磨處理而減少結(jié)晶缺陷且提高了平坦 性的半導(dǎo)體層。因此，可以高成品率制造高性能及高可靠性的半導(dǎo)體裝置。 實施方式4使用本發(fā)明可以形成具有發(fā)光元件的半導(dǎo)體裝置。從該發(fā)光元件射出 的光進(jìn)行底部發(fā)射、頂部發(fā)射、以及雙面發(fā)射中的任一種。在本實施方式 中，參照圖8至圖IO說明以高成品率制造作為底部發(fā)射型、頂部發(fā)射型、 以及雙面發(fā)射型的具有高性能及高可靠性的半導(dǎo)體裝置的具有顯示功能的 半導(dǎo)體裝置(也稱為顯示裝置、發(fā)光裝置)為目的的半導(dǎo)體裝置的制造方 法的例子。圖8A所示的半導(dǎo)體裝置具有按箭頭方向底部發(fā)射的結(jié)構(gòu)。圖8中，圖 8A是半導(dǎo)體裝置的平面圖，圖8B是沿圖8A中的線E-F的截面圖。在圖8中，半導(dǎo)體裝置包括外部端子連接區(qū)域252、密封區(qū)域253、驅(qū)動電路區(qū)域 254、以及像素區(qū)域256。圖8所示的半導(dǎo)體裝置包括元件基板600;薄膜晶體管655、 677、 667、以及668;具有第一電極層685、發(fā)光層688、以及第二電極層689 的發(fā)光元件690;填料693;密封劑692;阻擋層601;絕緣層604;氧化膜 603;柵極絕緣層675;絕緣膜607;絕緣膜665;絕緣層686;密封基板695; 布線層679;端子電極層678;各向異性導(dǎo)電層696;以及FPC 694。半導(dǎo) 體裝置包括外部端子連接區(qū)域252、密封區(qū)域253、驅(qū)動電路區(qū)域254、以 及像素區(qū)域256。填料693可以液體組成物的狀態(tài)通過滴落法形成。通過貼 合通過滴落法形成填料的元件基板600和密封基板695來密封半導(dǎo)體裝置 (發(fā)光顯示裝置)。在圖8的半導(dǎo)體裝置中，第一電極層685由具有透光性的導(dǎo)電材料形 成以便能夠透射從發(fā)光元件690發(fā)射的光，另一方面，第二電極層689由 具有反射性的導(dǎo)電材料形成以便反射從發(fā)光元件690發(fā)射的光。第二電極層689只要具有反射性即可，可以使用由鈦、鎢、鎳、金、 鉑、銀、銅、鉭、鉬、鋁、鎂、鈣、鋰或者它們的合金構(gòu)成的導(dǎo)電膜等。 優(yōu)選使用在可見光區(qū)呈現(xiàn)高反射性的物質(zhì)，在本實施方式中使用鋁膜。作為第一電極層685，具體來說，使用由具有透光性的導(dǎo)電材料構(gòu)成的 透明導(dǎo)電膜即可，可以使用含有氧化鎢的銦氧化物、含有氧化鎢的銦鋅氧 化物、含有氧化鈦的銦氧化物或含有氧化鈦的銦錫氧化物等。不言而喻， 也可以使用銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)或添加了氧化硅的銦 錫氧化物(ITSO)等。圖9所示的半導(dǎo)體裝置具有按箭頭所示的方向進(jìn)行頂部發(fā)射的結(jié)構(gòu)。 圖9所示的半導(dǎo)體裝置包括元件基板1600;薄膜晶體管1655、 1665、 1675、 以及1685;布線層1624;第一電極層1617;發(fā)光層1619;第二電極層1620;填料1622;密封劑1632;阻擋層1601;絕緣層1604;氧化膜1603;柵極 絕緣層1610;絕緣膜1611;絕緣膜1612;絕緣層1614;密封基板1625;布線層1633;端子電極層1681;各向異性導(dǎo)電層1682;以及FPC 1683。在圖9中，半導(dǎo)體裝置包括外部端子連接區(qū)域282、密封區(qū)域283、驅(qū) 動電路區(qū)域284、以及像素區(qū)域286。在圖9所示的半導(dǎo)體裝置中，在第一 電極層1617下形成作為具有反射性的金屬層的布線層1624。在布線層1624上形成作為透明導(dǎo)電膜的第一電極層1617。布線層1624只要具有反射性即 可，可以使用由鈦、鎢、鎳、金、鉑、銀、銅、鉭、鉬、鋁、鎂、鈣、鋰、 或者它們的合金構(gòu)成的導(dǎo)電膜等。優(yōu)選使用在可見光區(qū)呈現(xiàn)高反射性的物 質(zhì)。此外，也可以使用導(dǎo)電膜作為第一電極層1617，在此情況下，也可以 不設(shè)置具有反射性的布線層1624。作為第一電極層1617及第二電極層1620，具體來說，使用由具有透光 性的導(dǎo)電材料構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜即可，可以使用含有氧化鎢的銦氧化物、 含有氧化鎢的銦鋅氧化物、含有氧化鈦的銦氧化物或含有氧化鈦的銦錫氧 化物等。不言而喻，也可以使用銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO) 或添加了氧化硅的銦錫氧化物(ITSO)等。另外，即使是沒有透光性的金屬膜這樣的材料，也通過將其膜厚度設(shè) 為較薄(優(yōu)選為5nm至30nm左右的厚度)以使它成為能夠透射光的狀態(tài)， 可以從第一電極層1617及第二電極層1620發(fā)射光。此外，作為能夠用于 第一電極層1617及第二電極層1620的金屬薄膜，可以使用由鈦、鎢、鎳、 金、鉑、銀、鋁、鎂、鈣、鋰、或它們的合金構(gòu)成的導(dǎo)電膜等。圖10所示的半導(dǎo)體裝置包括元件基板1300;薄膜晶體管1355、 1365、 1375、以及1385;第一電極層1317;發(fā)光層1319;第二電極層1320;填料1322;密封劑1332;阻擋層1301;絕緣層1304;氧化膜1303;柵極絕 緣層1310;絕緣膜1311;絕緣膜1312;絕緣層1314;密封基板1325;布線層1333;端子電極層I381;各向異性導(dǎo)電層I382;以及FPC 1383。半 導(dǎo)體裝置包括外部端子連接區(qū)域272、密封區(qū)域273、驅(qū)動電路區(qū)域274、 以及像素區(qū)域276。圖IO所示的半導(dǎo)體裝置是雙面發(fā)射型，具有按箭頭方向從元件基板 1300 —側(cè)和密封基板1325 —側(cè)發(fā)射出光的結(jié)構(gòu)。因此，將透光性電極層用 作第一電極層1317及第二電極層1320。在本實施方式中，具體地說將由具有透光性的導(dǎo)電材料構(gòu)成的透明導(dǎo) 電膜用于作為透光電極層的第一電極層1317及第二電極層1320即可，可 以使用含有氧化鎢的銦氧化物、含有氧化鎢的銦鋅氧化物、含有氧化鈦的 銦氧化物、含有氧化鈦的銦錫氧化物等。不言而喻，也可以使用銦錫氧化 物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)或添加了氧化硅的銦錫氧化物(ITSO)等。另外，即使是沒有透光性的金屬膜這樣的材料，也通過將其膜厚度設(shè)為較薄(優(yōu)選為5nm至30nm左右的厚度)以使它成為能夠透射光的狀態(tài)， 可以從第一電極層1317及第二電極層1320發(fā)射光。此外，作為能夠用于 第一電極層1317及第二電極層1320的金屬薄膜，可以使用由鈦、鎢、鎳、 金、鉑、銀、鋁、鎂、鈣、鋰、或它們的合金構(gòu)成的導(dǎo)電膜等。如上所述，在圖10的半導(dǎo)體裝置中，從發(fā)光元件1305發(fā)射的光穿過 第一電極層1317及第二電極層1320雙方，從而具有光從兩側(cè)發(fā)射的結(jié)構(gòu)。使用發(fā)光元件形成的半導(dǎo)體裝置的像素可以通過單純矩陣方式或有源 矩陣方式來驅(qū)動。此外，該像素也可以使用數(shù)字驅(qū)動或模擬驅(qū)動中的任一 種?？梢栽诿芊饣迳闲纬刹噬珵V光片(著色層)。彩色濾光片(著色層) 可以通過蒸鍍法或液滴噴射法形成，可以通過使用彩色濾光片(著色層) 進(jìn)行高精度的顯示。這是因為通過彩色濾光片(著色層)，在R、 G和B 每一種的發(fā)光光譜中，可以將寬峰修改成尖峰的緣故。可以通過形成呈現(xiàn)單色發(fā)光的材料并且組合彩色濾光片或顏色轉(zhuǎn)換 層，而進(jìn)行全色顯示。彩色濾光片(著色層)或顏色轉(zhuǎn)換層例如形成在密 封基板上且貼附到元件基板上即可。不言而喻，也可以進(jìn)行單色發(fā)光的顯示。例如，可以利用單色發(fā)光形 成面積彩色型(area color type)半導(dǎo)體裝置。該面積彩色型適合于無源矩 陣型顯示部，可以主要顯示字符和符號。通過使用單晶半導(dǎo)體層，可以在同一個基板上一體形成像素區(qū)域和驅(qū) 動電路區(qū)域。在此情況下，同時形成像素區(qū)域中的晶體管和驅(qū)動電路區(qū)域 中的晶體管。設(shè)置在圖8圖10所示的本實施方式的半導(dǎo)體裝置的晶體管可以與實施 方式2所示的晶體管同樣地制造。在本實施方式的半導(dǎo)體裝置中，如實施方式l所示那樣，可以使用具 有如下半導(dǎo)體層的SOI基板，該半導(dǎo)體層是從半導(dǎo)體基板分離且接合到支 撐基板上，然后通過電磁波照射和研磨處理而減少結(jié)晶缺陷且提高了平坦 性的半導(dǎo)體層。因此，可以高成品率制造高性能及高可靠性的半導(dǎo)體裝置。 本實施方式可以與上述實施方式1適當(dāng)組合。 實施方式5在本實施方式中，作為具有高性能及高可靠性的半導(dǎo)體裝置說明具有 顯示功能的半導(dǎo)體裝置(也稱為顯示裝置、發(fā)光裝置)的例子。詳細(xì)地說 明將發(fā)光元件用于顯示元件的發(fā)光顯示裝置。在本實施方式中，參照圖13說明能夠用作本發(fā)明的顯示裝置的顯示元 件的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。圖13示出發(fā)光元件的元件結(jié)構(gòu)，表示在第一電極層870和第二電極層 850之間夾有EL層860的發(fā)光元件。EL層860如圖示那樣由第一層804、 第二層803、以及第三層802構(gòu)成。在圖13中，第二層803是發(fā)光層，第 一層804及第三層802是功能層。第一層804是具有對第二層803傳輸空穴的功能的層。在圖13A中， 包含于第一層804的空穴注入層是包含空穴注入性高的物質(zhì)的層。可以使 用鉬氧化物、釩氧化物、釕氧化物、鎢氧化物、或者錳氧化物等。另外， 也可以使用酞菁(縮寫為H2Pc)、酞菁銅(縮寫為CuPc)等酞菁化合物、 4， 4，-雙[N- (4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫為DPAB)、 4,4，-雙(N-{4-[N- (3-甲基苯基)-N-苯基氨基]苯基)-N-苯基氨基)聯(lián)苯(縮 寫為DNTPD)等芳香胺化合物、或者聚(乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺 酸)(PEDOT/PSS)等高分子等來形成第一層804。此外，作為空穴注入層可以使用復(fù)合有機化合物和無機化合物而構(gòu)成 的復(fù)合材料。特別是包含有機化合物和相對于有機化合物顯示電子接受性 的無機化合物的復(fù)合材料中，在有機化合物和無機化合物之間進(jìn)行電子的 授受從而增加載流子密度，因此該復(fù)合材料的空穴注入性和空穴傳輸性優(yōu) 良。當(dāng)使用復(fù)合有機化合物和無機化合物而構(gòu)成的復(fù)合材料作為空穴注入 層時，由于能夠與電極層歐姆接觸，所以可以不考慮其功函數(shù)而選擇形成 電極層的材料。作為用于復(fù)合材料的無機化合物，優(yōu)選使用過渡金屬的氧化物。此外, 可以舉出屬于元素周期表中第4族至第8族的金屬的氧化物。具體地，氧 化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳及氧化錸由于 其電子接受性高所以是優(yōu)選的。特別是，氧化鉬因為在大氣中穩(wěn)定，吸濕 性低，并且容易處理，所以是優(yōu)選的。作為用于復(fù)合材料的有機化合物，可以使用多種化合物如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烴、高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物、聚合物 等)等。作為用于復(fù)合材料的有機化合物，優(yōu)選使用空穴傳輸性高的有機化合物。具體地說，優(yōu)選使用空穴遷移率為l(T6cm2/Vs以上的物質(zhì)。然而， 也可以使用其它材料，只要其空穴傳輸性比電子傳輸性高即可。以下，具 體地列舉可以用于復(fù)合材料的有機化合物。例如，作為芳香胺化合物，可以舉出N,N'-二 (對甲苯基)-N，N'-二苯 基-對苯二胺(縮寫為DTDPPA) ; 4，4，-雙[N. (4-二苯基氨基苯基)-N-苯 基氨基]聯(lián)苯(縮寫為DPAB) ; 4,4，-雙(N-{4-[N- (3-甲基苯基)-N-苯基 氨基]苯基)-N-苯基氨基)聯(lián)苯(縮寫為DNTPD) ; 1,3，5-三[N- (4-二苯基 氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(縮寫為DPA3B)等。作為可以用于復(fù)合材料的咔唑衍生物，可以具體地舉出3-[N- (9-苯 基咔唑_3-基)-1^-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫為PCzPCAl) ; 3，6-雙[N- (9-苯基咔唑-3-基)->^-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫為PCzPCA2) ; 3-[N- (1-萘基)-N- (9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(縮寫為PCzPCNl)等。此外，還可以使用4，4，-二 (N-咔唑基)聯(lián)苯(縮寫為CBP) ; 1,3,5-三[4- (N-咔唑基)苯基]苯(縮寫為TCPB) ; 9-[4- (N-咔唑基)]苯基-10國 苯基蒽(縮寫為CzPA) ; 1，4-雙[4- (N-咔唑基)苯基-2,3,5，6-四苯基苯等。作為能夠用于復(fù)合材料的芳烴，例如可以舉出2-叔丁基-9，10-二 (2-萘基)蒽(縮寫為t-BuDNA) ; 2-叔丁基-9,10-二 (l-萘基)蒽;9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(縮寫為DPPA) ; 2-叔丁基-9,10-雙(4-苯基苯基)蒽(縮 寫為t-BuDBA) ; 9，10-二 (2-萘基)蒽(縮寫為DNA) ; 9,10-二苯基蒽(縮 寫為DPAnth) ; 2-叔丁基蒽(縮寫為t-BuAnth) ; 9,10-雙(4-甲基-l-萘基) 蒽(縮寫為DMNA) ; 2-叔丁基-9，10-雙[2- (l-萘基)苯基]蒽；9,10-雙[2-(l-萘基)苯基]蒽；2，3,6,7-四甲基-9,10-二 (l-萘基)蒽;2,3，6，7-四甲基-9,10-二 (2-萘基)蒽；9,9'-聯(lián)蒽;10,10，-二苯基-9，9，-聯(lián)蒽;lO,lO，-雙(2-苯基苯 基)-9,9'-聯(lián)蒽;lO,lO，-雙[(2,3,4,5，6-五苯基)苯基]-9，9'-聯(lián)蒽;蒽；并四 苯；紅熒烯；二萘嵌苯；2,5,8,11-四(叔丁基)二萘嵌苯等。除此之外，還 可以使用并五苯、暈苯等。更優(yōu)選使用具有l(wèi)Xl(T6Cm2/Vs以上的空穴遷移 率且碳原子數(shù)為14至42的芳烴。可以用于復(fù)合材料的芳烴也可以具有乙烯基骨架。作為具有乙烯基的 芳烴，例如可以舉出4，4，-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯(lián)苯(縮寫為DPVBi);9,10-雙[4- (2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(縮寫為DPVPA)等。另外，也可以使用高分子化合物如聚(N-乙烯基咔唑)(縮寫為PVK) 或聚(4-乙烯基三苯基胺)(縮寫為PVTPA)等。在圖13中，作為形成包含于第一層804的空穴傳輸層的化合物，優(yōu)選 使用空穴傳輸性高的化合物，具體地優(yōu)選使用芳香胺(即，具有苯環(huán)-氮鍵 的化合物)化合物。作為廣泛地使用的材料可以舉出星爆(starburst)式芳 香胺化合物如4，4，-雙[N- (3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯；作為其衍生物 的4，4，-雙[N-(l-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(下面記為NPB);4,4'，4"-H(N，N-二苯基-氨基)三苯胺；4，4，,4"-三^- (3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺等。 上述物質(zhì)主要是具有10—6cm2/Vs以上的空穴遷移率的物質(zhì)。但是，也可以 使用其他物質(zhì)，只要其空穴傳輸性比電子傳輸性高即可?？昭▊鬏攲涌梢?是上述物質(zhì)的混合層或兩層以上的疊層，而不局限于單層。第三層802是具有對第二層803傳輸并注入電子的功能的層。在圖13 中說明包含于第三層802中的電子傳輸層。作為電子傳輸層可以使用電子 傳輸性高的物質(zhì)。例如，電子傳輸層是由如下具有喹啉骨架或苯并喹啉骨 架的金屬絡(luò)合物等構(gòu)成的層三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫為Alq);三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(縮寫為Almq3);雙(10-羥基苯并[h]喹啉)鈹(縮 寫為BeBq》；雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(縮寫為BAlq) 等。除此之外，可以使用如下具有噁唑類配位體或噻唑類配位體的金屬絡(luò) 合物等雙[2- (2-羥基苯基)苯并噁唑]鋅(縮寫為Zn (BOX) 2);雙[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑]鋅(縮寫為Zn (BTZ) 2)等。再者，除金屬絡(luò)合 物之外，也可以使用2- (4-聯(lián)苯基)-5- (4-叔丁基苯基)-1,3，4-噁二唑(縮 寫為PBD) ; 1,3-雙[5-(對-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(縮寫為 0XD-7) ; 3- (4-聯(lián)苯基)-4-苯基-5- (4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(縮寫為 TAZ);紅菲繞啉(縮寫為BPhen);浴銅靈(縮寫為BCP)等。這里舉 出的物質(zhì)主要是具有l(wèi)(T6Cm2/VS以上的電子遷移率的物質(zhì)。也可以使用其 他物質(zhì)作為電子傳輸層，只要其電子傳輸性比空穴傳輸性高即可。此外， 電子傳輸層也可以是兩層以上由上述物質(zhì)構(gòu)成的層的疊層，而不局限于單 層。在圖13中說明包含于第三層802中的電子注入層。作為電子注入層可 以使用電子注入性高的物質(zhì)。作為電子注入層，可以使用堿金屬、堿土金屬、或者它們的化合物如氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF2) 等。例如，可以使用將堿金屬、堿土金屬、或者它們的化合物包含在由具 有電子傳輸性的物質(zhì)構(gòu)成的層中形成的層，例如，可以使用將鎂(Mg)包 含在Alq中形成的層等。通過使用將堿金屬或堿土金屬包含在由具有電子 傳輸性的物質(zhì)構(gòu)成的層中形成的層作為電子注入層，可有效地從電極層注 入電子，因此是優(yōu)選的。接下來，說明作為發(fā)光層的第二層803。發(fā)光層是具有發(fā)光功能的層， 包括發(fā)光性的有機化合物。此外，也可以包含無機化合物。發(fā)光層可以通 過使用各種發(fā)光性的有機化合物、無機化合物形成。但是，發(fā)光層的厚度 優(yōu)選為10nm至100nm左右。作為用于發(fā)光層的有機化合物，只要是發(fā)光性的有機化合物就沒有特 別的限制，例如可以使用9,10-二 (2-萘基)蒽(縮寫為DNA) ; 9， 10-二 (2-萘基)-2-叔丁基蒽(縮寫為t-BuDNA) ; 4， 4， -二 (2， 2-二苯基乙烯基)聯(lián)苯(縮寫為DPVBi);香豆素30;香豆素6;香豆素545;香豆 素545T; 二萘嵌苯；紅熒烯；吡啶醇；2， 5， 8， 11-三(叔丁基)二萘嵌 苯(縮寫為TBP) ; 9， 10-二苯基蒽(縮寫為DPA) ; 5， 12-二苯并四苯； 4- (二氰基亞甲基)-2-甲基-[ - (二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(縮寫為 DCM1) ; 4- (二氰基亞甲基)-2-甲基-6-[2-(久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(縮寫為DCM2) ; 4- (二氰基亞甲基)-2， 6-雙[p- (二甲基氨基)苯 乙烯基]-4H-吡喃(縮寫為BisDCM)等。此外，也可以使用能夠發(fā)射磷光 的化合物如雙[2-(4',6'-二氟苯基)批啶合-N,C"]銥(吡啶甲酸)(縮寫為 FIrpic);雙(2-[3',5'-雙(三氟甲基)苯基]吡啶合-N，c2'〉銥(吡啶甲酸)(縮寫為 Ir(CF3ppy)2(pic));三(2-苯基吡啶合-N, C2')銥(縮寫為Ir(ppy)3);雙(2-苯基 吡啶合-N,c2')銥(乙酰丙酮)(縮寫為Ir(ppy)2(acac));雙[2-(2，-噻吩基)吡啶 合-N, C3']銥(乙酰丙酮)(縮寫為Ir(thp)2(acac));雙(2-苯基喹啉合-N, C2')銥 (乙酰丙酮)(縮寫:Ir(pq)2(acac));以及雙[2-(2，-苯并噻吩基)吡啶合-N, C3'] 銥(乙酰丙酮)(縮寫為Ir(btp)2(acac))等。除了單重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料之外，還可以將含有金屬絡(luò)合物等的三重態(tài) 激發(fā)發(fā)光材料用于發(fā)光層。例如，在紅色發(fā)光性、綠色發(fā)光性、以及藍(lán)色 發(fā)光性的像素中，亮度半衰期比較短的紅色發(fā)光性的像素由三重態(tài)激發(fā)發(fā) 光材料形成，余下的像素由單重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成。三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料具有良好的發(fā)光效率，所以具有得到相同亮度時耗電量少的特點。換言 之，用于紅色發(fā)光性的像素時，由于流過發(fā)光元件的電流量少，因而可以 提高可靠性。為了低耗電量化，也可以將紅色發(fā)光性的像素和綠色發(fā)光性 的像素由三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成，藍(lán)色發(fā)光性的像素由單重態(tài)激發(fā)發(fā)光 材料形成。通過使用三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成人的視覺靈敏度高的綠色發(fā) 光元件，可以進(jìn)一步實現(xiàn)低耗電量化。此外，發(fā)光層可以不僅含有上述呈現(xiàn)發(fā)光的有機化合物，還可以添加 有其他有機化合物。作為可以添加的有機化合物，例如可以使用上述的TDATA、 MTDATA、 m-MTDAB、 TPD、 NPB、 DNTPD、 TCTA、 Alq3、 Almq3、 BeBq2、 BAlq、 Zn (BOX) 2、 Zn (BTZ) 2、 BPhen、 BCP、 PBD、 OXD-7、 TPBI、 TAZ、 p-EtTAZ、 DNA、 t-BuDNA以及DPVBi等、以及4,4，-雙(N-咔唑基)聯(lián)苯(縮寫為CBP) 、 1，3,5-三[4- (N-咔唑基)苯基]苯(縮 寫為TCPB)等，然而不局限于這些化合物。另外，象這樣除了有機化合物 以外還添加的有機化合物優(yōu)選具有比有機化合物的激發(fā)能大的激發(fā)能，并 且其添加量比有機化合物多，以使有機化合物高效地發(fā)光(由此，可以防止有機化合物的濃度猝滅)?；蛘撸鳛槠渌δ?，也可以與有機化合物 一起呈現(xiàn)發(fā)光(由此，還可以實現(xiàn)白色發(fā)光等)。發(fā)光層可以在每個像素中形成發(fā)光波長帶不同的發(fā)光層，從而形成進(jìn) 行彩色顯示的結(jié)構(gòu)。典型的是形成與R (紅)、G (綠)、B (藍(lán))各種顏 色對應(yīng)的發(fā)光層。在此情況下，也可以通過采用在像素的光發(fā)射一側(cè)設(shè)置 透射該發(fā)光波長帶的光的濾光器的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)提高色純度和防止像素區(qū)域 的鏡面化(映入)。通過設(shè)置濾光器，可以省略以往所必需的圓偏振片等， 可以消除發(fā)光層發(fā)出的光的損失。而且，可以降低從傾斜方向看像素區(qū)域 (顯示畫面)時發(fā)生的色調(diào)變化。低分子類有機發(fā)光材料或高分子類有機發(fā)光材料都可以用作發(fā)光層的 材料。與低分子類相比，高分子類有機發(fā)光材料的物理強度大，元件的耐 久性高。另外，由于能夠通過涂布進(jìn)行成膜，所以比較容易制作元件。發(fā)光顏色取決于形成發(fā)光層的材料，因而可以通過選擇發(fā)光層的材料 來形成呈現(xiàn)所希望的發(fā)光的發(fā)光元件。作為可以用于形成發(fā)光層的高分子 類電致發(fā)光材料，可以舉出聚對亞苯基亞乙烯基類、聚對亞苯基類、聚噻 吩類、聚荷類。作為聚對亞苯基亞乙烯基類，可以舉出聚(對亞苯基亞乙烯基)[PPV] 的衍生物、聚(2,5-二垸氧基-1,4-亞苯基亞乙烯基)[RO-PPV]、聚(2- (2，-乙基-己氧基)-5-甲氧基-1,4-亞苯基亞乙烯基)[MEH-PPV]、聚(2- (二烷 氧基苯基)-1，4-亞苯基亞乙烯基)[ROPh-PPV]等。作為聚對亞苯基類，可 以舉出聚對亞苯基[PPP]的衍生物、聚(2,5-二垸氧基-l，4-亞苯基)[RO-PPP]、 聚(2，5-二己氧基-1，4-亞苯基)等。作為聚噻吩類，可以舉出聚噻吩[PT]的 衍生物、聚(3-烷基噻吩)[PAT]、聚(3-己基噻吩)[PHT]、聚(3-環(huán)己基 噻吩)[PCHT]、聚(3-環(huán)己基-4-甲基噻吩)[PCHMT]、聚(3，4-二環(huán)己基 噻吩)[PDCHT]、聚[3- (4-辛基苯基)-噻吩][POPT]、聚[3- (4-辛基苯基) -2,2-并噻吩][PTOPT]等。作為聚芴類，可以舉出聚芴[PF]的衍生物、聚(9,9-二烷基芴)[PDAF]、聚(9,9-二辛基芴)[PDOF]等。用于發(fā)光層的無機化合物只要是不容易猝滅有機化合物的發(fā)光的無機 化合物即可，可以使用各種金屬氧化物或金屬氮化物。特別是周期表第13 族或第14族的金屬氧化物不容易猝滅有機化合物的發(fā)光，所以是優(yōu)選的， 具體而言較好的有氧化鋁、氧化鎵、氧化硅、或者氧化鍺。但是，不局限 于這些。另外，發(fā)光層可以層疊多層使用上述的有機化合物和無機化合物的組合的層來形成。此外，還可以含有其他有機化合物或其他無機化合物。發(fā)光層的層結(jié)構(gòu)會改變，只要在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，可以允許一些變形，例如具有電子注入用電極層或者具備分散的發(fā)光性材料，來 替代不具有特定的電子注入?yún)^(qū)域或發(fā)光區(qū)域的情況。由上述材料形成的發(fā)光元件通過正向偏壓來發(fā)光。使用發(fā)光元件形成 的半導(dǎo)體裝置的像素可以通過單純矩陣方式或有源矩陣方式來驅(qū)動。無論是哪一種，都以某個特定的時序施加正向偏壓來使每個像素發(fā)光，但是在 某段一定時間內(nèi)處于非發(fā)光狀態(tài)。通過在該非發(fā)光時間內(nèi)施加反向的偏壓， 可以提高發(fā)光元件的可靠性。在發(fā)光元件中，存在在一定驅(qū)動條件下發(fā)光 強度降低的劣化以及在像素內(nèi)非發(fā)光區(qū)域擴(kuò)大而表觀上亮度降低的劣化方 式，但是通過進(jìn)行在正向及反向上施加偏壓的交流驅(qū)動，可以延遲劣化的 進(jìn)程，以提高具有發(fā)光元件的半導(dǎo)體裝置的可靠性。此外，數(shù)字驅(qū)動、模 擬驅(qū)動都可以采用。因此，可以在密封基板上形成彩色濾光片(著色層)。彩色濾光片(著色層)可以通過蒸鍍法或液滴噴射法形成，并且可以通過使用彩色濾光片 (著色層)進(jìn)行高精度的顯示。這是因為通過彩色濾光片(著色層)，在R、G和B的發(fā)光光譜中，可以將寬峰修改成尖峰的緣故。可以通過形成呈現(xiàn)單色發(fā)光的材料并且組合彩色濾光片或顏色轉(zhuǎn)換層 而進(jìn)行全色顯示。彩色濾光片(著色層)或該顏色轉(zhuǎn)換層例如形成在密封 基板上且貼附到元件基板上即可。不言而喻，也可以進(jìn)行單色發(fā)光的顯示。例如，可以利用單色發(fā)光形成面積彩色型(area color type)半導(dǎo)體裝置。該面積彩色型適合于無源矩 陣型顯示部，并且可以主要顯示字符和符號。當(dāng)選擇第一電極層870及第二電極層850的材料時，需要考慮其功函 數(shù)，并且第一電極層870及第二電極層850根據(jù)像素結(jié)構(gòu)都可以形成陽極(電位高的電極層)或陰極(電位低的電極層)。當(dāng)驅(qū)動用薄膜晶體管的 極性為p溝道型時，如圖13A所示，優(yōu)選將第一電極層870用作陽極，將 第二電極層850用作陰極。此外，當(dāng)驅(qū)動用薄膜晶體管的極性為n溝道型 時，如圖13B所示，優(yōu)選將第一電極層870用作陰極，將第二電極層850 用作陽極。下面，對可以用于第一電極層870及第二電極層850的材料進(jìn) 行說明。當(dāng)?shù)谝浑姌O層870和第二電極層850起到陽極的作用時，優(yōu)選使 用具有較大功函數(shù)的材料(具體地，4.5eV以上的材料)，當(dāng)?shù)谝浑姌O層 870和第二電極層850起到陰極的作用時，優(yōu)選使用具有較小功函數(shù)的材料(具體地，3.5eV以下的材料)。但是，由于第一層804的空穴注入性、空 穴傳輸特性、或者第三層802的電子注入性、電子傳輸特性良好，所以對 第一電極層870和第二電極層850幾乎都沒有功函數(shù)的限制，可以使用各 種材料。由于圖13A和13B中的發(fā)光元件具有從第一電極層870獲取光的結(jié)構(gòu)， 所以第二電極層850未必需要具有透光性。作為第二電極層850，在總厚度 為100nm至800nm的范圍內(nèi)形成以如下材料為主要成分的膜或它們的疊層 膜即可選自Ti、 Ni、 W、 Cr、 Pt、 Zn、 Sn、 In、 Ta、 Al、 Cu、 Au、 Ag、 Mg、 Ca、 Li或Mo中的元素或者氮化鈦、TiSixNy、 WSix、氮化鎢、WSixNy、 NbN等以所述元素為主要成分的合金材料或化合物材料。此外，如果作為第二電極層850使用像用于第一電極層870的材料那 樣的具有透光性的導(dǎo)電性材料，則形成從第二電極層850也獲取光的結(jié)構(gòu)，可以形成由發(fā)光元件發(fā)射的光從第一電極層870和第二電極層850這兩者 發(fā)出的雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)。另外，通過改變第一電極層870或第二電極層850的種類，本發(fā)明的發(fā)光元件具有各種變化形式。圖13B是EL層860從第一電極層870 —側(cè)以第三層802、第二層803、 第一層804的順序構(gòu)成的情況。圖13C示出在圖13A中作為第一電極層870使用具有反射性的電極層， 作為第二電極層850使用具有透光性的電極層，由發(fā)光元件發(fā)射的光通過 第一電極層870被反射，然后透射第二電極層850而發(fā)射的情況。同樣地， 圖13D示出在圖13B中作為第一電極層870使用具有反射性的電極層，作 為第二電極層850使用具有透光性的電極層，由發(fā)光元件發(fā)射的光通過第 一電極層870被反射，然后透射第二電極層850而發(fā)射的情況。在EL層860中混合有有機化合物和無機化合物的情況下，其形成方法 可以使用各種方法。例如，可以舉出通過電阻加熱使有機化合物和無機化 合物這兩者蒸發(fā)來進(jìn)行共蒸鍍的方法。另外，還可以通過電阻加熱使有機 化合物蒸發(fā)，并通過電子束(EB)使無機化合物蒸發(fā)，來進(jìn)行共蒸鍍。此 外，還可以舉出在通過電阻加熱使有機化合物蒸發(fā)的同時濺射無機化合物 來同時堆積二者的方法。另外，也可以通過濕式法來形成。作為第一電極層870或第二電極層850的制造方法，可以使用通過電 阻加熱的蒸鍍法、EB蒸鍍法、濺射法、CVD法、旋涂法、印刷法、分配 器法、或者液滴噴射法等。本實施方式可以與實施方式1及實施方式4適當(dāng)組合。在本實施方式的半導(dǎo)體裝置中，如實施方式l所示那樣，可以使用具 有如下半導(dǎo)體層的SOI基板，該半導(dǎo)體層是從半導(dǎo)體基板分離且接合到支 撐基板上，然后通過電磁波照射和研磨處理而減少了結(jié)晶缺陷且提高了平 坦性的半導(dǎo)體層。因此，可以高成品率制造具有高性能及高可靠性的半導(dǎo) 體裝置。實施方式6在本實施方式中，對作為具有高性能及高可靠性的半導(dǎo)體裝置的具有 顯示功能的半導(dǎo)體裝置的其他例子進(jìn)行說明。在本實施方式中，參照圖ll 及圖12說明能夠用于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中的發(fā)光元件的其他結(jié)構(gòu)。利用電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)其發(fā)光材料是有機化合物還是無機化合物來進(jìn)行區(qū)別， 一般來說，前者被稱為有機EL元件而后者被稱為無機EL元件。根據(jù)元件的結(jié)構(gòu)，無機EL元件被分類為分散型無機EL元件和薄膜型 無機EL元件。分散型無機EL元件和薄膜型無機EL元件的差異在于，前 者具有將發(fā)光材料的粒子分散在粘合劑中的電致發(fā)光層，而后者具有由發(fā) 光材料的薄膜構(gòu)成的電致發(fā)光層。它們的共同點在于，兩者都需要由高電 場加速的電子。作為得到的發(fā)光的機理有兩種類型利用施主能級和受主 能級的施主-受主再結(jié)合型發(fā)光、以及利用金屬離子的內(nèi)層電子躍遷的局部 型發(fā)光。 一般來說，在很多情況下，分散型無機EL元件為施主-受主再結(jié) 合型發(fā)光，而薄膜型無機EL元件為局部型發(fā)光。在本發(fā)明中可以使用的發(fā)光材料由母體材料和成為發(fā)光中心的雜質(zhì)元 素構(gòu)成?？梢酝ㄟ^改變所包含的雜質(zhì)元素，獲得各種顏色的發(fā)光。作為發(fā) 光材料的制造方法，可以使用固相法、液相法(共沉淀法)等各種方法。 此外，還可以使用噴霧熱分解法、復(fù)分解法、利用母體的熱分解反應(yīng)的方 法、反膠團(tuán)法、組合上述方法和高溫焙燒的方法、或者冷凍干燥法等液相 法等。固相法是稱取母體材料及雜質(zhì)元素或含雜質(zhì)元素的化合物，在研缽中 混合，在電爐中進(jìn)行加熱、焙燒而使其進(jìn)行反應(yīng)，使母體材料含有雜質(zhì)元 素的方法。焙燒溫度優(yōu)選為70(TC至1500°C。這是因為在溫度過低的情況 下固相反應(yīng)不能進(jìn)行，而在溫度過高的情況下母體材料會分解?？梢苑勰?狀態(tài)進(jìn)行焙燒，然而優(yōu)選在顆粒狀態(tài)下進(jìn)行焙燒。雖然需要在比較高的溫 度下進(jìn)行焙燒，但是該方法很簡單，因此生產(chǎn)率好，適合于大量生產(chǎn)。液相法(共沉淀法)是在溶液中使母體材料或含母體材料的化合物與 雜質(zhì)元素或含雜質(zhì)元素的化合物起反應(yīng)，使其干燥之后進(jìn)行焙燒的方法。 發(fā)光材料的粒子均勻地分布，粒徑小，在焙燒溫度低的情況下也可以進(jìn)行 反應(yīng)。作為用于發(fā)光材料的母體材料，可以使用硫化物、氧化物或氮化物。 作為硫化物，例如可以使用硫化鋅(ZnS)、硫化鎘(CdS)、硫化鈣(CaS)、 硫化釔(Y2S3)、硫化鎵(Ga2S3)、硫化鍶(SrS)或硫化鋇(BaS)等。 此外，作為氧化物，例如可以使用氧化鋅(ZnO)或氧化釔(Y203)等。此外，作為氮化物，例如可以使用氮化鋁(A1N)、氮化鎵(GaN)或氮化 銦(InN)等。另外，也可以使用硒化鋅(ZnSe)或碲化鋅(ZnTe)等， 還可以是硫化鈣-鎵(CaGa2S4)、硫化鍶-鎵(SrGa2S4)或硫化鋇-鎵(BaGa2S4)等三元系混晶。作為局部型發(fā)光的發(fā)光中心，可以使用錳(Mn)、銅(Cu)、釤(Sm)、 鋱(Tb)、鉺(Er)、銩(Tm)、銪(Eu)、鈰(Ce)或鐠(Pr)等。也 可以添加氟(F)、氯(Cl)等鹵素元素。上述鹵素元素可以起到電荷補償 的作用。另一方面，作為施主-受主再結(jié)合型發(fā)光的發(fā)光中心，可以使用包含形 成施主能級的第一雜質(zhì)元素及形成受主能級的第二雜質(zhì)元素的發(fā)光材料。 作為第一雜質(zhì)元素例如可以使用氟(F)、氯(Cl)或鋁(Al)等。作為第 二雜質(zhì)元素，例如可以使用銅(Cu)或銀(Ag)等。在通過固相法合成施主-受主再結(jié)合型發(fā)光的發(fā)光材料的情況下，分別 稱取母體材料、第一雜質(zhì)元素或含第一雜質(zhì)元素的化合物、以及第二雜質(zhì)元素或含第二雜質(zhì)元素的化合物，在研缽中混合，然后在電爐中進(jìn)行加熱、 焙燒。作為母體材料可以使用上述母體材料。作為第一雜質(zhì)元素或含第一 雜質(zhì)元素的化合物，例如可以使用氟(F)、氯(Cl)或硫化鋁(A12S3)等。 作為第二雜質(zhì)元素或含第二雜質(zhì)元素的化合物，例如可以使用銅(Cu)、 銀(Ag)、硫化銅(Cu2S)或硫化銀(Ag2S)等。焙燒溫度優(yōu)選為70(TC 至150(TC。這是因為在溫度過低的情況下固相反應(yīng)不能進(jìn)行，而在溫度過 高的情況下母體材料會分解。焙燒可以粉末狀態(tài)進(jìn)行，但是優(yōu)選以顆粒狀 態(tài)進(jìn)行焙燒。此外，作為在利用固相反應(yīng)的情況下的雜質(zhì)元素，可以組合使用由第 一雜質(zhì)元素和第二雜質(zhì)元素構(gòu)成的化合物。在這種情況下，由于雜質(zhì)元素 容易擴(kuò)散并且固相反應(yīng)容易進(jìn)行，因此可以獲得均勻的發(fā)光材料。而且， 由于不會混入多余的雜質(zhì)元素，所以可以獲得具有高純度的發(fā)光材料。作 為由第一雜質(zhì)元素和第二雜質(zhì)元素構(gòu)成的化合物，例如可以使用氯化銅 (CuCl)或氯化銀(AgCl)等。這些雜質(zhì)元素的濃度相對于母體材料為0.01原子％至10原子％即可， 優(yōu)選在0.05原子％至5原子％的范圍內(nèi)。在薄膜型無機EL元件的情況下，電致發(fā)光層是包含上述發(fā)光材料的層，可以通過電阻加熱蒸鍍法、電子束蒸鍍(EB蒸鍍)法等真空蒸鍍法、 濺射法等物理氣相成長(PVD)法、有機金屬CVD法、氫化物輸送減壓 CVD法等化學(xué)氣相成長(CVD)法、或者原子層外延(ALE)法等形成。圖IIA至IIC示出了可以用作發(fā)光元件的薄膜型無機EL元件的一例。 在圖11A至11C中，發(fā)光元件包括第一電極層50、電致發(fā)光層52和第二 電極層53。圖IIB和IIC所示的發(fā)光元件具有在圖IIA的發(fā)光元件中于電極層和 電致發(fā)光層之間設(shè)置絕緣層的結(jié)構(gòu)。圖IIB所示的發(fā)光元件在第一電極層 50和電致發(fā)光層52之間具有絕緣層54。圖IIC所示的發(fā)光元件在第一電 極層50和電致發(fā)光層52之間具有絕緣層54a，并且在第二電極層53和電 致發(fā)光層52之間具有絕緣層54b。像這樣，絕緣層可以僅設(shè)置在夾住電致 發(fā)光層的一對電極層中的一個電極層與電致發(fā)光層之間，也可以設(shè)置在電 致發(fā)光層與兩個電極層之間。此外，絕緣層可以是單層或由多層構(gòu)成的疊 層。此外，盡管在圖11B中以與第一電極層50接觸的方式設(shè)置有絕緣層 54，但是也可以顛倒絕緣層和電致發(fā)光層的順序，以與第二電極層53接觸 的方式設(shè)置絕緣層54。在分散型無機EL元件的情況下，將粒子狀態(tài)的發(fā)光材料分散在粘合劑 中來形成膜形狀的電致發(fā)光層。當(dāng)通過發(fā)光材料的制造方法無法獲得所希 望的大小的粒子時，通過用研缽等進(jìn)行粉碎等而加工成粒子狀即可。粘合 劑是指用來以分散狀態(tài)固定粒狀的發(fā)光材料并且保持作為電致發(fā)光層的形 狀的物質(zhì)。發(fā)光材料通過粘合劑均勻分散并固定在電致發(fā)光層中。在分散型無機EL元件的情況下，形成電致發(fā)光層的方法可以使用能夠 選擇性地形成電致發(fā)光層的液滴噴射法、印刷法(如絲網(wǎng)印刷或膠版印刷 等)、旋涂法等涂布法、浸漬法、分配器法等。對膜厚度沒有特別限制， 但是優(yōu)選在10nm至1000nm的范圍內(nèi)。另外，在包含發(fā)光材料及粘合劑的 電致發(fā)光層中，發(fā)光材料的比例優(yōu)選設(shè)為50wt^以上且80wt^以下。圖12A至12C示出可以用作發(fā)光元件的分散型無機EL元件的一例。 圖12A中的發(fā)光元件具有第一電極層60、電致發(fā)光層62和第二電極層63 的疊層結(jié)構(gòu)，并且電致發(fā)光層62中含有由粘合劑保持的發(fā)光材料61。作為可以用于本實施方式的粘合劑，可以使用有機材料或無機材料，也可以使用有機材料和無機材料的混合材料。作為有機材料，可以使用像 氰乙基纖維素類樹脂那樣的具有比較高的介電常數(shù)的聚合物或聚乙烯、聚 丙烯、聚苯乙烯類樹脂、有機硅樹脂、環(huán)氧樹脂或偏氟乙烯等樹脂。此外, 也可以使用芳族聚酰胺、聚苯并咪唑等耐熱高分子或硅氧烷樹脂。硅氧垸樹脂相當(dāng)于包括Si-O-Si鍵的樹脂。硅氧烷由硅(Si)和氧(0)的鍵構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)。作為取代基，使用至少含有氫的有機基(如垸基或芳香烴)。 取代基也可以使用氟基。此外，作為取代基，也可以使用至少含有氫的有 機基和氟基。而且，也可以使用聚乙烯醇或聚乙烯醇縮丁醛等乙烯基樹脂、 酚醛樹酯、酚醛清漆樹脂、丙烯酸樹脂、三聚氰胺樹脂、聚氨酯樹脂、 唑樹脂(聚苯并唑)等樹脂材料。也可以通過適當(dāng)?shù)卦谶@些樹脂中混合鈦酸鋇(BaTi03)或鈦酸鍶(SrTi03)等具有高介電常數(shù)的微粒來調(diào)節(jié)介 電常數(shù)。作為包含在粘合劑中的無機材料，可以使用選自氧化硅(SiOx)、氮 化硅(SiNx)、含氧及氮的硅、氮化鋁(AlN)、含氧及氮的鋁或氧化鋁(Al203)、 氧化鈦(Ti02) 、 BaTi03、 SrTi03、鈦酸鉛(PbTi03)、鈮酸鉀(KNb03)、 鈮酸鉛(PbNb03)、氧化鉭(Ta205)、鉭酸鋇(BaTa206)、鉭酸鋰(LiTa03)、 氧化釔(Y203)、氧化鋯(Zr02) 、 ZnS、以及包括無機材料的其他物質(zhì)的 材料。通過在有機材料中(通過添加等)包含具有高介電常數(shù)的無機材料， 可以進(jìn)一步控制由發(fā)光材料及粘合劑構(gòu)成的電致發(fā)光層的介電常數(shù)，可以 進(jìn)一步提高介電常數(shù)。在制造工序中，發(fā)光材料被分散在包含粘合劑的溶液中。作為可以用 于本實施方式的包含粘合劑的溶液的溶劑，適當(dāng)選擇溶解粘合劑材料并可 以制造具有適合于形成電致發(fā)光層的方法(各種濕法工藝)和所需膜厚度 的粘度的溶液的溶劑即可?？梢允褂糜袡C溶劑等，例如在使用硅氧烷樹脂 作為粘合劑的情況下，可以使用丙二醇一甲基醚、丙二醇一甲基醚乙酸酯 (也稱為PGMEA)或3-甲氧基-3甲基-l-丁醇(也稱為MMB)等。圖12B和12C所示的發(fā)光元件具有在圖12A的發(fā)光元件中于電極層和 電致發(fā)光層之間設(shè)置絕緣層的結(jié)構(gòu)。圖12B所示的發(fā)光元件在第一電極層 60和電致發(fā)光層62之間具有絕緣層64。圖12C所示的發(fā)光元件在第一電 極層60和電致發(fā)光層62之間具有絕緣層64a，并且在第二電極層63和電 致發(fā)光層62之間具有絕緣層64b。像這樣，絕緣層可以僅設(shè)置在夾住電致發(fā)光層的一對電極層中的一個電極層和電致發(fā)光層之間，也可以設(shè)置在電 致發(fā)光層與兩個電極層之間。此外，絕緣層可以是單層或由多層構(gòu)成的疊 層。此外，盡管在圖12B中以與第一電極層60接觸的方式設(shè)置有絕緣層 64，但是也可以顛倒絕緣層和電致發(fā)光層的順序，以與第二電極層63接觸 的方式設(shè)置絕緣層64。盡管對絕緣層例如圖UB和11C中的絕緣層54、54a、 54b、以及圖12B 和12C中的絕緣層64、 64a、 64b沒有特別限制，但是優(yōu)選具有高絕緣耐壓 和致密膜質(zhì)，而且優(yōu)選具有高介電常數(shù)。例如，可以使用氧化硅(Si02)、 氧化釔(Y203)、氧化鈦(Ti02)、氧化鋁(A1203)、氧化鉿(Hf02)、 氧化鉭(Ta205)、鈦酸鋇(BaTi03)、鈦酸鍶(SrTi03)、鈦酸鉛(PbTi03)、 氮化硅(Si3N4)、氧化鋯(Zr02)等、或者它們的混合膜或兩種以上的疊 層膜。這些絕緣膜可以通過濺射、蒸鍍或CVD等形成。此外，絕緣層可以 通過在粘合劑中分散這些絕緣材料的粒子形成。粘合劑材料使用與包含在 電致發(fā)光層中的粘合劑相同的材料、方法形成即可。膜厚沒有特別限制， 但是優(yōu)選在10nm至1000nm的范圍內(nèi)。本實施方式所示的發(fā)光元件可以通過對夾住電致發(fā)光層的一對電極層 之間施加電壓而發(fā)光，并且發(fā)光元件通過直流驅(qū)動或交流驅(qū)動都可以工作。本實施方式可以與實施方式1及實施方式4適當(dāng)組合。在本實施方式的半導(dǎo)體裝置中，如實施方式l所示那樣，也可以使用 具有如下半導(dǎo)體層的SOI基板，該半導(dǎo)體層是從半導(dǎo)體基板分離且接合到 支撐基板上，然后通過電磁波照射和研磨處理而減少了結(jié)晶缺陷且提高了 平坦性的半導(dǎo)體層。因此，可以高成品率制造具有高性能及高可靠性的半 導(dǎo)體裝置。實施方式7通過使用具有根據(jù)本發(fā)明形成的顯示元件的半導(dǎo)體裝置可以完成電視 裝置。這里說明以給予高性能及高可靠性為目的的電視裝置的例子。圖16是表示電視裝置(液晶電視裝置或EL電視裝置)的主要結(jié)構(gòu)的 框圖。作為其他外部電路的結(jié)構(gòu)，在圖像信號的輸入一側(cè)包括放大調(diào)諧器 1904所接收的信號中的圖像信號的圖像信號放大電路1905、將從其中輸出 的信號轉(zhuǎn)換為與紅、綠和藍(lán)分別對應(yīng)的顏色信號的圖像信號處理電路1906、以及用于將該圖像信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動器IC的輸入規(guī)格的控制電路1907等。 控制電路1907將信號分別輸出到掃描線一側(cè)和信號線一側(cè)。在進(jìn)行數(shù)字驅(qū) 動的情況下，也可以具有如下結(jié)構(gòu)，即在信號線一側(cè)設(shè)置信號分割電路 1908，將輸入數(shù)字信號分成m個來提供。調(diào)諧器1904所接收的信號中的音頻信號被傳送到音頻信號放大電路 1909，其輸出經(jīng)過音頻信號處理電路1910提供到揚聲器1913?？刂齐娐?1911從輸入部1912接收接收站(接收頻率)和音量的控制信息，將信號傳 送到調(diào)諧器1904或音頻信號處理電路1910。如圖20A和20B所示，將顯示模塊裝入在框體中，從而可以完成電視 裝置。將還安裝有FPC的如圖8A和8B那樣的顯示面板一般稱作EL顯示 模塊。因此，若使用如圖8那樣的EL顯示模塊，則可以完成EL電視裝置， 若使用如圖7那樣的液晶顯示模塊，則可以完成液晶電視裝置。由顯示模 塊形成主屏幕2003，作為其輔助設(shè)備具備揚聲器部2009和操作開關(guān)等。像 這樣，根據(jù)本發(fā)明可以完成電視裝置。此外，也可以使用相位差板或偏振片來遮擋從外部入射的光的反射光。 此外，在頂部發(fā)射型半導(dǎo)體裝置中，可以對成為隔壁的絕緣層進(jìn)行著色用 作黑矩陣。該隔壁也可以通過液滴噴射法等來形成，可以將炭黑等混合到 顏料類黑色樹脂或聚酰亞胺等樹脂材料中，還可以采用它們的疊層。通過 液滴噴射法還可以將不同的材料多次噴射到同一區(qū)域來形成隔壁。作為相 位差板，使用人/4板和X/2板，設(shè)計成能夠控制光即可。其結(jié)構(gòu)是從TFT元 件基板一側(cè)依次為發(fā)光元件、密封基板(密封劑)、相位差板(入/4板、入/2 板)、以及偏振片的結(jié)構(gòu)，從發(fā)光元件發(fā)射的光通過它們從偏振片一側(cè)發(fā) 射到外部。所述相位差板或偏振片設(shè)置在光發(fā)射的一側(cè)即可，在光從兩側(cè) 發(fā)射的雙面發(fā)射型半導(dǎo)體裝置中，也可以設(shè)置在兩側(cè)。此外，也可以在偏 振片的外側(cè)具有防反射膜。由此，可以顯示更清晰更精密的圖像。如圖20A所示，在框體2001中組裝利用了顯示元件的顯示用面板 2002，由接收機2005進(jìn)行一般電視廣播的接收，并且通過調(diào)制解調(diào)器2004 與有線或無線方式的通信網(wǎng)絡(luò)連接，由此還可以進(jìn)行單向(由發(fā)送者到接 收者)或雙向(在發(fā)送者和接收者之間，或者在接收者之間)信息通信。 電視裝置的操作還可以由組裝在框體中的開關(guān)或另行提供的遙控操作機 2006來進(jìn)行，該遙控操作機還可以設(shè)置有顯示輸出信息的顯示部2007。另外，電視裝置除了主畫面2003以外，還可以附加有如下結(jié)構(gòu)使用 第二顯示用面板形成輔助畫面2008，顯示頻道或音量等。在這種結(jié)構(gòu)中， 也可以采用視角優(yōu)異的EL顯示用面板形成主畫面2003，采用能夠以低耗 電量進(jìn)行顯示的液晶顯示用面板來形成輔助畫面。另外，為了使低耗電量 優(yōu)先，可以采用如下結(jié)構(gòu)使用液晶顯示用面板來形成主畫面2003，使用 EL顯示用面板形成輔助畫面，并且輔助畫面能夠點亮和熄滅。通過使用本 發(fā)明，即使在使用這樣大型基板且使用多個TFT和電子部件的情況下，也 可以高生產(chǎn)率制造具有高性能及高可靠性的半導(dǎo)體裝置。圖20B為例如具有20英寸至80英寸的大型顯示部的電視裝置，包括 框體2010、操作部的鍵盤部2012、顯示部2011、揚聲器部2013等。本發(fā) 明適用于顯示部2011的制造。圖20B的顯示部由于使用了可彎曲的柔性物 質(zhì)，因此形成為顯示部彎曲了的電視裝置。由于如上所述可以自由地設(shè)計 顯示部的形狀，所以可以制造所希望的形狀的電視裝置。通過本發(fā)明，可以高生產(chǎn)率制造具有顯示功能的高性能且高可靠性的 半導(dǎo)體裝置。因此，可以高生產(chǎn)率制造具有高性能及高可靠性的電視裝置。當(dāng)然，本發(fā)明不局限于電視裝置，還可以用于各種用途如個人計算機 的監(jiān)視器、鐵路的車站或飛機場等中的信息顯示屏、街頭的廣告顯示屏等 大面積顯示媒體的各種用途中。實施方式8在本實施方式中，說明以給予高性能及高可靠性為目的的半導(dǎo)體裝置 的例子。詳細(xì)地說，作為半導(dǎo)體裝置的一例說明具備微處理器及能夠以非 接觸的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的運算功能的半導(dǎo)體裝置的一例。圖17表示微處理器500的例子作為半導(dǎo)體裝置的一例。該微處理器500 如上所述由本實施方式的半導(dǎo)體基板制造。該微處理器500包括運算電路 (運算邏輯單元；Arkhmetic logic unit，也稱為ALU) 501、運算電路控制 部(ALU Controller) 502、指令譯碼部(Instruction Decoder) 503、中斷控 制部(Interrupt Controller) 504、時序控制部(Timing Controller) 505、寄 存器(Register) 506、寄存器控制部(Register Controller) 507、總線接口 (Busl/F) 508、只讀存儲器509以及存儲器接口 (ROMI/F) 510。通過總線接口 508輸入到微處理器500的指令在輸入指令解碼部503并被解碼之后輸入到運算電路控制部502、中斷控制部504、寄存器控制部 507、以及時序控制部505。運算電路控制部502、中斷控制部504、寄存器 控制部507、以及時序控制部505根據(jù)被解碼了的指令而進(jìn)行各種控制。具 體地說，運算電路控制部502產(chǎn)生用來控制運算電路501的工作的信號。 此外，中斷控制部504在執(zhí)行微處理器500的程序時，對來自外部輸出入 裝置或外圍電路的中斷要求根據(jù)其優(yōu)先度或掩模狀態(tài)進(jìn)行判斷而處理。寄 存器控制部507產(chǎn)生寄存器506的地址，并且根據(jù)微處理器500的狀態(tài)進(jìn) 行寄存器506的讀出或?qū)懭?。時序控制部505產(chǎn)生控制運算電路501、運算 電路控制部502、指令解碼器503、中斷控制部504及寄存器控制部507的 工作時序的信號。例如，時序控制部505包括根據(jù)基準(zhǔn)時鐘信號CLK1產(chǎn) 生內(nèi)部時鐘信號CLK2的內(nèi)部時鐘產(chǎn)生部，將時鐘信號CLK2提供給上述 各種電路。圖17所示的微處理器500只是將其結(jié)構(gòu)簡化了的一個例子，實 際上可以根據(jù)其用途具有多種多樣的結(jié)構(gòu)。在這種微處理器500中，通過使用接合在玻璃基板上的具有固定結(jié)晶 方位的單晶半導(dǎo)體層形成集成電路，因此不僅可以實現(xiàn)處理速度的高速化還可以實現(xiàn)低耗電量化。接下來，參照圖18說明具有能以非接觸的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的運算功 能的半導(dǎo)體裝置的一個例子。圖18表示以無線通信與外部裝置進(jìn)行信號的 收發(fā)而工作的計算機(以下稱為RFCPU)的一例。RFCPU511包括模擬電 路部512和數(shù)字電路部513。在RFCPU511中，模擬電路部512包括具有 諧振電容的諧振電路514、整流電路515、恒壓電路516、復(fù)位電路517、 振蕩電路518、解調(diào)電路519、調(diào)制電路520、以及電源管理電路530。數(shù) 字電路部513包括RF接口 521、控制寄存器522、時鐘控制器523、 CPU 接口 524、中央處理單元525、隨機存取存儲器526、以及只讀存儲器527。具有這種結(jié)構(gòu)的RFCPU511的工作概要如下所述。天線528所接收的 信號由于諧振電路514產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢經(jīng)過整流電路515而 被充電到電容部529。該電容部529優(yōu)選由電容器如陶瓷電容器或雙電層電 容器等構(gòu)成。電容部529不需要與RFCPU511—體形成，作為另外的部件 安裝在構(gòu)成RFCPU511的具有絕緣表面的基板上即可。復(fù)位電路517產(chǎn)生對數(shù)字電路部513進(jìn)行復(fù)位和初始化的信號。例如，產(chǎn)生在電源電壓上升之后隨著升高的信號作為復(fù)位信號。振蕩電路518根 據(jù)由恒壓電路516產(chǎn)生的控制信號改變時鐘信號的頻率和占空比。由低通 濾波器構(gòu)成的解調(diào)電路519例如將振幅調(diào)制(ASK)方式的接收信號的振 幅的變動二值化。調(diào)制電路520通過使振幅調(diào)制(ASK)方式的發(fā)送信號 的振幅變動來發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)。調(diào)制電路520通過改變諧振電路514的諧振 點來改變通信信號的振幅。時鐘控制器523根據(jù)電源電壓或中央處理單元 525中的耗電流，產(chǎn)生用來改變時鐘信號的頻率和占空比的控制信號。電源 管理電路530監(jiān)視電源電壓。從天線528輸入到RFCPU511的信號被解調(diào)電路519解調(diào)后，在RF 接口 521中被分解為控制指令、數(shù)據(jù)等。控制指令存儲在控制寄存器522 中。控制指令包括存儲在只讀存儲器527中的數(shù)據(jù)的讀出指令、向隨機存 取存儲器526的數(shù)據(jù)的寫入指令、向中央處理單元525的計算指令等。中 央處理單元525通過CPU接口 524對只讀存儲器527、隨機存取存儲器526、 以及控制寄存器522進(jìn)行存取。CPU接口 524具有根據(jù)中央處理單元525 所要求的地址，產(chǎn)生對只讀存儲器527、隨機存取存儲器526、以及控制寄 存器522中的任一個的存取信號的功能。作為中央處理單元525的運算方式，可以采用將OS (操作系統(tǒng))存儲 在只讀存儲器527中且在啟動的同時讀出并執(zhí)行程序的方式。另外，也可 以采用由專用電路構(gòu)成運算電路且以硬件方式對運算處理進(jìn)行處理的方 式。作為并用硬件和軟件雙方的方式，可以采用如下方式利用專用運算 電路進(jìn)行一部分的處理，并且使中央處理單元525使用程序來進(jìn)行另一部 分的計算。在上述RFCPU511中，由于通過使用接合在玻璃基板上的具有固定晶 面取向的單晶半導(dǎo)體層形成集成電路，因此不僅可以實現(xiàn)處理速度的高速化，而且還可以實現(xiàn)低耗電量化。由此，即使使提供電力的電容部529小 型化，也可以保證長時間工作。 實施方式9參照圖14說明本實施方式。在本實施方式中，表示使用具有實施方式 1至8所制造的半導(dǎo)體裝置的面板的模塊的例子。在本實施方式中，說明具 有以給予高性能及高可靠性為目的的半導(dǎo)體裝置的模塊的例子。圖14A所示的信息終端模塊在印刷布線基板946上安裝有控制器901、 中央處理裝置(CPU) 902、存儲器911、電源電路903、音頻處理電路929、 收發(fā)電路904、以及其它元件如電阻器、緩沖器和電容元件等。另外，面板 900經(jīng)由柔性布線基板(FPC) 908連接到印刷布線基板946。面板卯0包括每一個像素具有發(fā)光元件的像素區(qū)域905;選擇所述像素 區(qū)域905所具有的像素的第一掃描線驅(qū)動電路906a和第二掃描線驅(qū)動電路 906b;以及對選擇的像素提供視頻信號的信號線驅(qū)動電路907。經(jīng)由安裝在印刷布線基板946上的接口 (I/F) 909來輸入或輸出各種 控制信號。此外，用來收發(fā)與天線之間的信號的天線用端口 910設(shè)置在印 刷布線基板946上。在本實施方式中，印刷布線基板946經(jīng)由FPC 908連接到面板900，然 而本發(fā)明不局限于該結(jié)構(gòu)。還可以通過COG (玻璃上芯片)方式將控制器 901、音頻處理電路929、存儲器911、 CPU 902、或者電源電路卯3直接安 裝在面板900上。另外，在印刷布線基板946上設(shè)置有各種元件如電容元 件和緩沖器等，從而防止在電源電壓和信號中出現(xiàn)雜波及信號的上升變緩。圖14B是圖14A所示的模塊的框圖。該模塊999包括VRAM 932、 DRAM 925、以及閃速存儲器926等作為存儲器911 。在VRAM 932中存儲 有在面板上顯示的圖像的數(shù)據(jù)，在DRAM 925中存儲有圖像數(shù)據(jù)或音頻數(shù) 據(jù)，并且在該閃速存儲器中存儲有各種程序。電源電路卯3生成施加給面板900、控制器901、 CPU 902、音頻處理 電路929、存儲器911、以及收發(fā)電路卯4的電源電壓。此外，根據(jù)面板的 規(guī)格，也有將電流源提供于電源電路903中的情況。CPU 902包括控制信號產(chǎn)生電路920、解碼器921、寄存器922、運算 電路923、 RAM 924、以及CPU用的接口 935等。經(jīng)由接口 935輸入到CPU 902中的各種信號暫時儲存在寄存器922中，之后輸入到運算電路923和解 碼器921等中。在運算電路923中，根據(jù)輸入的信號進(jìn)行運算，并且指定 發(fā)送各種指令的地址。另一方面，對輸入到解碼器921中的信號進(jìn)行解碼， 并且輸入到控制信號產(chǎn)生電路920中?？刂菩盘柈a(chǎn)生電路920根據(jù)輸入的 信號產(chǎn)生含有各種指令的信號，并且發(fā)送到由運算電路923所指定的地址， 具體為存儲器911、收發(fā)電路904、音頻處理電路929、以及控制器901等。存儲器911、收發(fā)電路904、音頻處理電路929、以及控制器901分別根據(jù)所接收的指令來工作。在下文中，簡要說明其工作情況。從輸入單元930所輸入的信號經(jīng)由接口 909發(fā)送到安裝在印刷布線基 板946上的CPU 902中?？刂菩盘柈a(chǎn)生電路920根據(jù)從定位設(shè)備或鍵盤等 輸入單元930發(fā)送的信號將存儲在VRAM 932中的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為預(yù)定格 式，并且發(fā)送到控制器901?？刂破?01根據(jù)面板的規(guī)格來對從CPU卯2發(fā)送來的含有圖像數(shù)據(jù)的 信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且供給到面板900。另外，控制器901根據(jù)從電源電 路903輸入的電源電壓或從CPU 902輸入的各種信號來生成Hsync信號、 Vsync信號、時鐘信號CLK、交流電壓(ACCont)、以及切換信號L/R， 并且供給到面板900。在收發(fā)電路904中，對作為電波由天線933發(fā)送和接收的信號進(jìn)行處 理，具體地說，包括高頻電路如隔離器、帶通濾波器、VCO (電壓控制振 蕩器)、LPF (低通濾波器)、耦合器、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器等。在由收發(fā) 電路904收發(fā)的信號之中，含有音頻信息的信號根據(jù)來自CPU 902的指令 被發(fā)送到音頻處理電路929。根據(jù)CPU 902的指令發(fā)送來的含有音頻信息的信號在音頻處理電路 929中被解調(diào)成音頻信號，并且發(fā)送到揚聲器928。此外，從擴(kuò)音器927發(fā) 送來的音頻信號由音頻處理電路929調(diào)制，并且根據(jù)來自CPU902的指令 發(fā)送到收發(fā)電路904?？梢詫⒖刂破?01、 CPU卯2、電源電路903、音頻處理電路929、以 及存儲器911安裝為本實施方式的組件。本實施方式可以應(yīng)用于除了高頻 電路如隔離器、帶通濾波器、VCO (電壓控制振蕩器)、LPF (低通濾波器)、 耦合器、以及平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器等以外的任何電路。實施方式10參照圖14及圖15說明本實施方式。圖15示出包括在實施方式9中制 造的模塊的小型電話機(便攜電話)的一種方式，該電話機以無線方式操 作并且能夠移動。面板卯O以可自由裝卸的方式組裝到外殼1001中并且容 易與模塊999組合。外殼1001的形狀和尺寸可以根據(jù)組裝的電子設(shè)備來適 當(dāng)?shù)馗淖?。固定有面?00的外殼1001嵌入印刷布線基板946而裝配成為模塊。 印刷布線基板946安裝有控制器、CPU、存儲器、電源電路、以及其它元件如電阻器、緩沖器、以及電容元件等。另外，還具備有包括擴(kuò)音器994 及揚聲器995的音頻處理電路、以及信號處理電路993如收發(fā)電路等。面 板900通過FPC 908連接到印刷布線基板946。這些模塊999、輸入單元998、以及電池997容納于框體996中。面板 900的像素區(qū)域配置成可以從在框體996中形成的開口窗看見。圖15所示的框體996示出電話機的外觀形狀作為一例。然而，本實施 方式的電子設(shè)備可以根據(jù)其功能和用途轉(zhuǎn)換為各種方式。在下面的實施方 式中說明該方式的一例。實施方式11通過使用本發(fā)明可以制造各種具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置。就是說， 可以將本發(fā)明用于其顯示部組裝有上述具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置的各種 電子設(shè)備。在本實施方式中，說明包括以給予高性能及高可靠性為目的的 具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備的例子。作為本發(fā)明的電子設(shè)備，可以舉出電視裝置(也簡單地稱為電視機或電視接收機)、影像拍攝裝置如數(shù)字照相機和數(shù)字?jǐn)z像機等、便攜電話裝 置(也簡單地稱為便攜電話機或手機)、PDA等便攜式信息終端、便攜式 游戲機、計算機用的監(jiān)視器、計算機、汽車音響等音響再生裝置、家用游 戲機等具備記錄媒體的圖像再現(xiàn)裝置(具體來說是數(shù)字通用光盤(DVD)) 等。參照圖19說明其具體實例。圖19A所示的便攜式信息終端設(shè)備包括主體9201、顯示部9202等。 可以將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用于顯示部9202中。結(jié)果，可以提供具有高性 能及高可靠性的便攜式信息終端設(shè)備。圖19B所示的數(shù)字?jǐn)z像機包括顯示部9701、 9702等。可以將本發(fā)明的 半導(dǎo)體裝置用于顯示部9701中。結(jié)果，可以提供具有高性能及高可靠性的 數(shù)字?jǐn)z像機。圖19C所示的便攜電話機包括主體9101、顯示部9102等?？梢詫⒈?發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用于顯示部9102中。結(jié)果，可以提供具有高性能及高可 靠性的便攜電話機。圖19D所示的便攜式電視裝置包括主體9301、顯示部9302等?？梢?將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用于顯示部9302中。結(jié)果，可以提供具有高性能及 高可靠性的便攜式電視裝置。此外，可以將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置廣泛地用于作為電視裝置的搭載在便攜式電話機等便攜終端中的小型電視裝置、能 夠搬運的中型電視裝置、或者大型電視裝置(例如40英寸以上)。圖19E所示的便攜式計算機包括主體9401、顯示部9402等?？梢詫?本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置用于顯示部9402中。結(jié)果，可以提供具有高性能及高 可靠性的便攜式計算機。此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置也可以用作照明裝置。使用本發(fā)明的半導(dǎo) 體裝置還可以用作小型電燈或室內(nèi)的大型照明裝置。而且，也可以將本發(fā) 明的半導(dǎo)體裝置用作液晶顯示裝置的背光燈。如上所述，由本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置可以提供具有高性能及高可靠性的 電子設(shè)備。實施例1在本實施例中，示出使用本發(fā)明制造薄膜晶體管且對其電特性進(jìn)行評 估的結(jié)果。作為實施例A，制造使用硅層的頂柵型平面結(jié)構(gòu)的n溝道型薄膜晶體 管，所述硅層通過將硅層從單晶硅基板分離且接合到玻璃基板上，對該硅 層進(jìn)行激光照射的工序，以及通過CMP法進(jìn)行研磨的工序而制得。作為實施例B，制造使用硅層的頂柵型平面結(jié)構(gòu)的ii溝道型薄膜晶體 管，所述硅層通過將硅層從單晶硅基板分離且接合到玻璃基板上，對該硅 層進(jìn)行蝕刻處理和激光照射的工序，以及通過CMP法進(jìn)行研磨的工序而制 得。作為比較例，制造使用硅層的頂柵型平面結(jié)構(gòu)的n溝道型薄膜晶體管， 所述硅層通過將硅層從單晶硅基板分離且接合到玻璃基板上，對該硅層僅 進(jìn)行激光照射的工序而制得。比較例、實施例A、以及實施例B中的晶體 管的結(jié)構(gòu)為，在玻璃基板上依次層疊有作為有機硅烷氣體使用四乙氧基硅 垸形成的氧化硅層(膜厚度為50nm)、氮氧化硅層(膜厚度為50nm)、 氧氮化硅層(膜厚度為50nm)、硅層(膜厚度為55nm)，在硅層上形成 有柵極絕緣層(膜厚度為10nm的氧化硅層和10nm的氧氮化硅層的疊層)， 在柵極絕緣層上形成有柵電極層(膜厚度為30nm的氮化鉭層和370nm的 鎢層的疊層)、與硅層的源區(qū)及漏區(qū)(包含磷作為給予n型的雜質(zhì)元素的 雜質(zhì)區(qū)域)連接的源電極層及漏電極層(依次層疊有膜厚度為60nm的鈦層、 膜厚度為40nm的氮化鈦層、膜厚度為300nm的鋁層、膜厚度為100nm的鈦層)。而且，在晶體管上形成有層間絕緣層(依次層疊有膜厚度為50nm 的氧氮化硅膜、膜厚度為100nm的氮化硅膜、膜厚度為600nm的氧化硅膜)。 下面表示制造過程的詳細(xì)條件。在實施例A、實施例B、以及比較例中的激光照射工序中使用的激光 規(guī)格為XeCl準(zhǔn)分子激光、308nm的波長、25nsec的脈沖寬度、30Hz的重 復(fù)頻率。作為激光，使用通過包括柱面透鏡等的光學(xué)系統(tǒng)將激光射束點形成為 線形的線形激光。在相對于激光移動具有半導(dǎo)體層的基板的同時照射激光。 此時，激光的掃描速度為1.0mm/sec，并且在同一個區(qū)域中將激光照射10 發(fā)。此外，激光的氣氛為氮氣氣氛，激光的能量密度的范圍在約620mJ/cm2 至710mJ/cm2。在實施例A、實施例B中的研磨處理工序中使用的CMP法的條件為， 研磨布(NITTA/HAAS公司制造的IC1400)、漿料(NITTA/HAAS公司制 造的NP8020,粒徑為60nm， 20倍稀釋)、100ml/min的漿料流量、O.OlMPa 的研磨壓力、20rpm的軸旋轉(zhuǎn)數(shù)、20rpm的臺旋轉(zhuǎn)數(shù)、以及3.4min的處理 時間。在實施例A、實施例B中對硅層進(jìn)行研磨處理工序，使硅層的厚度 達(dá)到55nm。在實施例B中的蝕刻工序中使用的蝕刻條件為，150W的施加到線圈 型的電極的電力、40W的施加到下部電極的電力、l.OPa的反應(yīng)壓力、以及 100sccm的蝕刻氣體(氯的流量)。在實施例B中對硅層進(jìn)行干蝕刻，使 硅層的厚度達(dá)到95nm。圖21示出實施例A、實施例B、以及比較例的激光能量密度和S值(亞 閾值系數(shù))的關(guān)系。在圖21中，比較例、實施例A、以及實施例B分別由 菱形、圓形、以及叉號表示。如圖21所示，比較例的S值最大，實施例A的S值其次大、實施例B 的S值最小，由此可見，通過使用本發(fā)明可提高薄膜晶體管的電特性。如上所述，在本實施例中，使用具有通過電磁波的照射和研磨處理使 結(jié)晶缺陷減少且平坦性高的半導(dǎo)體層的SOI基板以高成品率制造具有高性 能及高可靠性的半導(dǎo)體裝置。
權(quán)利要求
1.一種SOI基板的制造方法，其特征在于，包括對半導(dǎo)體基板的一個表面照射離子而在所述半導(dǎo)體基板的離所述一個表面有一定深度的區(qū)域中形成脆化層；在所述半導(dǎo)體基板的所述一個表面上或支撐基板上形成絕緣層；進(jìn)行熱處理，以便在所述半導(dǎo)體基板和所述支撐基板夾著所述絕緣層重疊的狀態(tài)下使所述脆化層中產(chǎn)生裂縫，并且以便在所述脆化層中分離所述半導(dǎo)體基板，從而在所述支撐基板上形成半導(dǎo)體層；對所述半導(dǎo)體層照射電磁波；以及在照射所述半導(dǎo)體層之后對所述半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨處理。
2. —種SOI基板的制造方法，其特征在于，包括 在半導(dǎo)體基板的一個表面上形成絕緣層；隔著形成在所述半導(dǎo)體基板的所述一個表面上的所述絕緣層對所述半 導(dǎo)體基板照射離子而在所述半導(dǎo)體基板的離所述一個表面有一定深度的區(qū) 域中形成脆化層；進(jìn)行熱處理，以便在所述半導(dǎo)體基板和支撐基板夾著所述絕緣層重疊 的狀態(tài)下使所述脆化層中產(chǎn)生裂縫，并且以便在所述脆化層中分離所述半 導(dǎo)體基板，從而在所述支撐基板上形成半導(dǎo)體層；對所述半導(dǎo)體層照射電磁波；以及在照射所述半導(dǎo)體層之后對所述半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨處理。
3. —種SOI基板的制造方法，其特征在于，包括 對半導(dǎo)體基板的一個表面照射離子而在所述半導(dǎo)體基板的離所述一個表面有一定深度的區(qū)域中形成脆化層；在所述半導(dǎo)體基板的所述一個表面上或支撐基板上形成絕緣層；進(jìn)行熱處理，以便在所述半導(dǎo)體基板和所述支撐基板夾著所述絕緣層 重疊的狀態(tài)下使所述脆化層中產(chǎn)生裂縫，并且以便在所述脆化層中分離所 述半導(dǎo)體基板，從而在所述支撐基板上形成半導(dǎo)體層；對所述半導(dǎo)體層表面進(jìn)行第一研磨處理；對受到所述第一研磨處理的所述半導(dǎo)體層照射電磁波；以及在照射所述半導(dǎo)體層之后對所述半導(dǎo)體層表面進(jìn)行第二研磨處理。
4. 一種SOI基板的制造方法，其特征在于，包括 在半導(dǎo)體基板的一個表面上形成絕緣層；隔著形成在所述半導(dǎo)體基板的所述一個表面上的所述絕緣層對所述半 導(dǎo)體基板照射離子而在所述半導(dǎo)體基板的離所述一個表面有一定深度的區(qū) 域中形成脆化層；進(jìn)行熱處理，以便在所述半導(dǎo)體基板和支撐基板夾著所述絕緣層重疊 的狀態(tài)下使所述脆化層中產(chǎn)生裂縫，并且以便在所述脆化層中分離所述半 導(dǎo)體基板，從而在所述支撐基板上形成半導(dǎo)體層；；對所述半導(dǎo)體層表面進(jìn)行第一研磨處理；對受到所述第一研磨處理的所述半導(dǎo)體層照射電磁波；以及在照射所述半導(dǎo)體層之后對所述半導(dǎo)體層表面進(jìn)行第二研磨處理。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的SOI基板的制造方法，其特征在于，所述 第一研磨處理和所述第二研磨處理通過化學(xué)機械研磨法進(jìn)行。
6. —種SOI基板的制造方法，其特征在于，包括 對半導(dǎo)體基板的一個表面照射離子而在所述半導(dǎo)體基板的離所述一個表面有一定深度的區(qū)域中形成脆化層；在所述半導(dǎo)體基板的所述一個表面上或支撐基板上形成絕緣層； 進(jìn)行熱處理，以便在所述半導(dǎo)體基板和所述支撐基板夾著所述絕緣層重疊的狀態(tài)下使所述脆化層中產(chǎn)生裂縫，并且以便在所述脆化層中分離所述半導(dǎo)體基板，從而在所述支撐基板上形成半導(dǎo)體層； 對所述半導(dǎo)體層表面進(jìn)行蝕刻處理；對受到所述蝕刻處理的所述半導(dǎo)體層照射電磁波；以及 在照射所述半導(dǎo)體層之后對所述半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨處理。
7. —種SOI基板的制造方法，其特征在于，包括 在半導(dǎo)體基板的一個表面上形成絕緣層；隔著形成在所述半導(dǎo)體基板的所述一個表面上的所述絕緣層對所述半 導(dǎo)體基板照射離子而在所述半導(dǎo)體基板的離所述一個表面有一定深度的區(qū) 域中形成脆化層；進(jìn)行熱處理，以便在所述半導(dǎo)體基板和支撐基板夾著所述絕緣層重疊 的狀態(tài)下使所述脆化層中產(chǎn)生裂縫，并且以便在所述脆化層中分離所述半導(dǎo)體基板，從而在所述支撐基板上形成半導(dǎo)體層；； 對所述半導(dǎo)體層表面進(jìn)行蝕刻處理； 對受到所述蝕刻處理的所述半導(dǎo)體層照射電磁波；以及 在照射所述半導(dǎo)體層之后對所述半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨處理。
8. 如權(quán)利要求1、 2、 6以及7中的任一項所述的SOI基板的制造方法， 其特征在于，所述研磨處理通過化學(xué)機械研磨法進(jìn)行。
9. 如權(quán)利要求l、 3及6中的任一項所述的SOI基板的制造方法，其 特征在于，在所述半導(dǎo)體基板的所述一個表面上形成保護(hù)層，隔著形成在 所述半導(dǎo)體基板的所述一個表面上的所述保護(hù)層對所述半導(dǎo)體基板照射離 子，并且在所述半導(dǎo)體基板的離所述一個表面有一定深度的區(qū)域中形成所 述脆化層。
10. 如權(quán)利要求2、 4及7中的任一項所述的SOI基板的制造方法，其 特征在于，在所述半導(dǎo)體基板的所述一個表面上形成保護(hù)層，并且在所述 保護(hù)層上形成所述絕緣層。
11. 如權(quán)利要求1 4、 6及7中的任一項所述的SOI基板的制造方法， 其特征在于，保護(hù)層具有選自氮化硅層、氧化硅層、氮氧化硅層以及氧氮 化硅層的單層結(jié)構(gòu)或多層的疊層結(jié)構(gòu)。
12. 如權(quán)利要求1 4、 6及7中的任一項所述的SOI基板的制造方法， 其特征在于，所述電磁波是激光束。
13. 如權(quán)利要求1 4、 6及7中的任一項所述的SOI基板的制造方法， 其特征在于，通過照射所述電磁波使所述半導(dǎo)體層的至少一部分熔化。
14. 如權(quán)利要求1 4、 6及7中的任一項所述的SOI基板的制造方法， 其特征在于，照射所述電磁波的氣氛包含10%以上氧。
15. 如權(quán)利要求1 4、 6及7中的任一項所述的SOI基板的制造方法， 其特征在于，照射所述電磁波的氣氛包含10ppm以下的氧。
16. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，使用通過權(quán)利要求1 4、 6及7中任一項所述的SOI基板的制造方法 形成的所述半導(dǎo)體層來形成半導(dǎo)體元件。
17. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，使用通過權(quán)利要求1 4、 6及7中任一項所述的SOI基板的制造方法 形成的所述半導(dǎo)體層來形成半導(dǎo)體元件；以及形成與所述半導(dǎo)體元件電連接的顯示元件。
18.如權(quán)利要求n所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，形成液 晶顯示元件作為顯示元件。
19.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，形成 發(fā)光元件作為顯示元件。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種SOI基板的制造方法，該SOI基板具備即使在使用玻璃基板等耐熱溫度低的基板時也可以滿足實用的要求的單晶半導(dǎo)體層。另外，本發(fā)明的目的還在于提供使用了這種SOI基板的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。對從半導(dǎo)體基板分離且接合在具有絕緣表面的支撐基板上的半導(dǎo)體層照射電磁波，并且對受到電磁波照射的半導(dǎo)體層表面進(jìn)行研磨處理。通過電磁波照射，可以使半導(dǎo)體層的至少部分區(qū)域熔化，使得半導(dǎo)體層中的結(jié)晶缺陷減少。而且，通過研磨處理研磨半導(dǎo)體層表面來實現(xiàn)平坦化。因此，通過電磁波照射和研磨處理，可以制造具有結(jié)晶缺陷減少且平坦性高的半導(dǎo)體層的SOI基板。
文檔編號H01L21/84GK101335188SQ20081012738
公開日2008年12月31日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者今林良太, 大沼英人, 永松翔, 牧野賢一郎, 飯洼陽一 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所