[发明专利]半导体装置、带有单晶半导体薄膜的基板和它们的制造方法

说明书

本申请是申请日为2008年10月22日、申请号为200880115930.4(PCT/JP2008/069159)、发明名称为“半导体装置、带有单晶半导体薄膜的基板和它们的制造方法”的专利申请的分案申请。 

技术领域

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

背景技术

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

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

例如，向块硅(bulk silicon)基板内注入氢、稀有气体，在与其他的基板贴合后进行热处理，从而将块硅基板沿氢注入层解理分离，将单晶硅层转印至其他基板上的智能切割法由BRUEL提案(例如参照非专利文献1和2。)。 

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

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

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

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

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

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

发明内容

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

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

进而，难以在使用单晶Si薄膜形成的单晶Si元件上形成铝(Al)等的低电阻的金属配线而向绝缘基板转印。 

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