JP5105918B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の作製方法に関し、特に半導体膜を活性化する方法に関する。

近年、絶縁性を有する基板（ガラス基板等）上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、当該ＴＦＴをスイッチング素子等として利用する半導体装置の作製が盛んに行われており、最近では、プラスチック等の可撓性を有する基板上にＴＦＴ等を設け可撓性を有する半導体装置を作製する研究が行われている。可撓性を有する基板上にＴＦＴを形成する方法として、例えば、一度ガラス基板等の支持基板上にＴＦＴを形成した後、プラスチック等の基板上に当該ＴＦＴを転置する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

また、一般的に、薄膜トランジスタの作製方法において、基板上に形成された半導体膜にソース領域又はドレイン領域を形成するために不純物元素を導入した後に、半導体膜のダメージの回復等を行うために活性化処理が行われる。活性化処理は、高温の熱処理により行うことが要求されるが、ガラス基板等の耐熱性が低い基板を用いた場合には高温の熱処理を行うことができない。そのため、レーザー光を照射することにより瞬間的に高い熱をかけて活性化を行う方法があるが、ゲート電極の酸化、変形等、又はゲート電極に遮られて十分にレーザー光が照射されない恐れがある。そこで、裏面側から基板を介して半導体膜にレーザー光を照射する方法が提案されている（例えば、特許文献２）
特開２００６−６６９０６号公報 特開平８−２７９６１９号公報

しかしながら、特許文献２に示すように裏面からレーザー光の照射を行った場合、ゲート電極に遮られることなく半導体膜へのレーザー光の照射が可能となるが、基板を介してレーザー光を照射するため、基板への吸収等によるエネルギーのロスがあるため、十分な活性化が行われないおそれがある。基板の材質もレーザー光を透過しやすいものに限定されてしまう。

また、可撓性を有する基板上にＴＦＴ等を転置する場合、剥離されたＴＦＴの半導体層に加わったダメージを修復する必要がある。

本発明は、上記問題に鑑み、半導体膜の活性化を効果的に行う半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。

本発明は、基板上にトランジスタ等の素子を設けた後、当該基板を取り除き、トランジスタを構成する半導体膜にレーザーアニールを行うことを特徴としている。以下に、本発明の半導体装置の作製方法に関して具体的に説明する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に第１の絶縁膜を介して半導体膜を形成し、半導体膜上に第２の絶縁膜を介して第１の導電膜を形成し、第１の導電膜をマスクとして、半導体膜に選択的に不純物元素を導入し、第１の導電膜及び半導体膜を覆うように第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜上に第２の導電膜を形成し、第２の導電膜を覆うように第３の絶縁膜を形成し、基板を剥離して第１の絶縁膜を露出させ、第１の絶縁膜の露出面側から半導体膜にレーザー光を照射する。

また、本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に第１の絶縁膜を介して半導体膜を形成し、半導体膜上に第２の絶縁膜を介して第１の導電膜を形成し、第１の導電膜をマスクとして、半導体膜に選択的に不純物元素を導入し、第１の導電膜及び半導体膜を覆うように第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜上に第２の導電膜を形成し、第２の導電膜を覆うように第３の絶縁膜を形成し、基板を剥離して第１の絶縁膜を露出させ、第１の絶縁膜を除去して半導体膜を露出させ、半導体膜の露出面側からレーザー光を照射する。

また、本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に第１の絶縁膜を介して半導体膜を形成し、半導体膜上に第２の絶縁膜を介して第１の導電膜を形成し、第１の導電膜をマスクとして、半導体膜に選択的に不純物元素を導入し、第１の導電膜及び半導体膜を覆うように第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜上に第２の導電膜を形成し、第２の導電膜を覆うように第３の絶縁膜を形成し、研削処理と研磨処理の一方又は両方を行うことにより基板を除去して第１の絶縁膜の少なくとも一部を露出させ、第１の絶縁膜の露出面側から半導体膜にレーザー光を照射する。

また、本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に第１の絶縁膜を介して半導体膜を形成し、半導体膜上に第２の絶縁膜を介して第１の導電膜を形成し、第１の導電膜をマスクとして、半導体膜に選択的に不純物元素を導入し、第１の導電膜及び半導体膜を覆うように第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜上に第２の導電膜を形成し、第２の導電膜を覆うように第３の絶縁膜を形成し、研削処理と研磨処理の一方又は両方を行うことにより基板及び第１の絶縁膜を除去して半導体膜の少なくとも一部を露出させ、半導体膜の露出面側からレーザー光を照射する。

なお、本明細書において、レーザーアニールとは、半導体膜に形成された損傷層を再結晶化する技術や、絶縁表面上に形成された半導体膜を結晶化させる技術を指している。また、半導体膜の平坦化や表面改質に適用される技術も含んでいる。

本発明によれば、半導体膜の活性化を十分行うことが可能となる。また、半導体膜の活性化の際に照射するレーザー光のエネルギーのロスを低減し、用いるレーザーのパワー密度を低減することができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）

本発明は、基板上に半導体膜を有するトランジスタ等の素子を形成し、当該トランジスタ等の素子を基板から剥離した後に、剥離後露出した面側からレーザー光を照射して半導体膜に形成された不純物領域の活性化を行う。以下に、本発明の半導体装置の作製方法の一例に関して図面を参照して説明する。

まず、基板１０１上に剥離層１０２、絶縁膜１０３、半導体膜１０４を積層させて形成する（図１（Ａ）参照）。剥離層１０２、絶縁膜１０３及び半導体膜１０４は連続して形成することができる。連続して形成することにより、大気に曝されないため不純物の混入を防ぐことができる。

基板１０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック基板等を用いるとよい。このような基板であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、例えば、１辺が１メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向上させることができる。このような利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。

なお、本工程では、剥離層１０２を基板１０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板１０１の全面に剥離層を設けた後に、選択的にエッチングして剥離層１０２を選択的に設けてもよい。また、基板１０１に接するように剥離層１０２を形成しているが、必要に応じて、基板１０１に接するように酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）膜、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）膜等の絶縁膜を形成し、当該絶縁膜に接するように剥離層１０２を形成してもよい。

剥離層１０２は、金属膜や金属膜と金属酸化膜の積層構造等を用いることができる。金属膜としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）から選択された元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層又は積層して形成する。また、これらの材料は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。金属膜と金属酸化膜の積層構造としては、上述した金属膜を形成した後に、酸素雰囲気化またはＮ_２Ｏ雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気化またはＮ_２Ｏ雰囲気下における加熱処理を行うことによって、金属膜表面に当該金属膜の酸化物または酸化窒化物を設けることができる。また、金属膜を形成した後に、オゾン水等の酸化力の強い溶液で表面を処理することにより、金属膜表面に当該金属膜の酸化物又は酸化窒化物を設けることができる。

絶縁膜１０３は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等により、珪素の酸化物または珪素の窒化物を含む膜を、単層又は積層で形成する。下地となる絶縁膜が２層構造の場合、例えば、１層目として窒化酸化珪素膜を形成し、２層目として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。下地となる絶縁膜が３層構造の場合、１層目の絶縁膜として酸化珪素膜を形成し、２層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、３層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。または、１層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成し、２層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、３層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。下地となる絶縁膜は、基板１０１からの不純物の侵入を防止するブロッキング膜として機能する。

半導体膜１０４は、スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により、２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜１０４としては、例えば、非晶質珪素膜を形成すればよい。

次に、非晶質半導体膜１０４にレーザー光を照射して結晶化を行う。なお、レーザー光の照射と、ＲＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とを組み合わせた方法等により非晶質半導体膜１０４の結晶化を行ってもよい。その後、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にエッチングして、結晶質半導体膜１０４ａ、１０４ｂを形成し、当該半導体膜１０４ａ、１０４ｂを覆うようにゲート絶縁膜１０５を形成した後、導電膜１０６を形成する（図１（Ｂ）参照）。

結晶質半導体膜１０４ａ、１０４ｂの作製工程の一例を以下に簡単に説明すると、まず、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚５０〜６０ｎｍの非晶質半導体膜１０４（例えば、非晶質珪素膜）を形成する。次に、結晶化を助長する金属元素であるニッケルを含む溶液を非晶質半導体膜上に保持させた後、非晶質半導体膜に脱水素化の処理（５００℃、１時間）と、熱結晶化の処理（５５０℃、４時間）を行って結晶質半導体膜を形成する。その後、レーザー発振器から発振したレーザー光を照射し、フォトリソグラフィ法を用いることよって結晶質半導体膜１０４ａ、１０４ｂを形成する。なお、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化を行わずに、レーザー光の照射だけで非晶質半導体膜の結晶化を行ってもよい。

レーザー発振器から発振させるレーザー光としては、連続発振型のレーザー光（ＣＷレーザー光）やパルス発振型のレーザー光（パルスレーザー光）を用いることができる。ここで用いることができるレーザー光は、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマレーザーなどの気体レーザー、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ_４、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザー光の基本波、及びこれらの基本波の第２高調波から第４高調波のレーザー光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザー（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。このときレーザーのパワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ^２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ^２）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度として照射する。なお、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ_４、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、Ａｒイオンレーザー、またはＴｉ：サファイアレーザーは、連続発振をさせることが可能であり、Ｑスイッチ動作やモード同期などを行うことによって１０ＭＨｚ以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。１０ＭＨｚ以上の発振周波数でレーザー光を発振させると、半導体膜がレーザーによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザーを用いる場合と異なり、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。

導電膜１０６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）等から選択された元素でなる膜、またはこれらの元素の窒化物でなる膜（代表的には、窒化タンタル、窒化タングステン膜、窒化チタン膜）、または前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｔａ合金）、または前記元素のシリサイド膜（代表的にはタングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜、ニッケルシリサイド膜）を用いることができる。また、導電膜１０６は、複数の導電膜を積層させた構造で設けてもよく、例えば、膜厚が２０ｎｍ〜１００ｎｍの窒化タンタル膜と、膜厚が１００ｎｍ〜４００ｎｍのタングステン膜を順に積層させた構造で設けることができる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、導電膜を形成した後に、熱活性化を目的とした加熱処理を行うことができる。

次に、導電膜１０６を選択的にエッチングすることにより、半導体膜１０４ａ上に導電膜１０６ａ、半導体膜１０４ｂ上に導電膜１０６ｂを残存させる（図１（Ｃ）参照）。導電膜１０６ａ、１０６ｂは、後に完成するトランジスタにおいてゲート電極として機能しうる。

次に、導電膜１０６ａ、１０６ｂをマスクとして、半導体膜１０４ａ、１０４ｂに不純物元素を導入し、半導体膜１０４ａ、１０４ｂに不純物領域１０８を形成する（図１（Ｄ）参照）。

導入する不純物元素は、ｎ型の不純物元素又はｐ型の不純物元素を用いる。ｎ型の不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型の不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、半導体膜１０４ａ、１０４ｂにリン（Ｐ）を導入し、ｎ型の不純物領域１０８を形成する場合について示す。

次に、ゲート絶縁膜１０５と導電膜１０６ａ、１０６ｂを覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。次に、絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、導電膜１０６ａ、１０６ｂの側面に接する絶縁膜１０９（サイドウォールともよばれる）を形成する（図１（Ｅ）参照）。絶縁膜１０９は、後にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ ｄｒａｉｎ）領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。

次に、導電膜１０６ａ、１０６ｂ及び絶縁膜１０９をマスクとして用いて、半導体膜１０４ａ、１０４ｂに不純物元素を導入することにより、チャネル形成領域１１０ａ、第１の不純物領域１１０ｂ、第２の不純物領域１１０ｃを形成する（図２（Ａ）参照）。第１の不純物領域１１０ｂはトランジスタのソース領域又はドレイン領域として機能し、第２の不純物領域１１０ｃはＬＤＤ領域として機能しうる。また、第２の不純物領域１１０ｃに含まれる不純物元素の濃度は、第１の不純物領域１１０ｂに含まれる不純物元素の濃度より低くなるよう設ける。

本実施の形態では、第２の不純物領域１１０ｃを設けた構成を示したが、第２の不純物領域１１０ｃを設けない構成としてもよい。この場合、絶縁膜１０９を設けない構成とすることができる。

次に、導電膜１０６ａ、１０６ｂを覆うように絶縁膜１１１を形成し、当該絶縁膜１１１上に薄膜トランジスタ１２０ａ、１２０ｂのソース電極又はドレイン電極として機能しうる導電膜１１２を形成する（図２（Ｂ）参照）。

絶縁膜１１１は、ＣＶＤ方、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、珪素の酸化物や珪素の窒化物等の無機材料、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等により、単層または積層で形成する。また、絶縁膜１１１は積層構造としてもよく、例えば、１層目を窒化酸化珪素膜で形成し、２層目を酸化窒化珪素膜で形成することができる。

導電膜１１２は、フォトリソグラフィ法により絶縁膜１１１等をエッチングして、第１の不純物領域１１０ｂを露出させるコンタクトホールを形成した後、当該コンタクトホールを介して第１の不純物領域１１０ｂにおける半導体膜と電気的に接続するように導電膜を形成し、当該導電膜を選択的にエッチングして形成する。なお、導電膜を形成する前に、コンタクトホールにおいて露出した半導体膜１０４ａ、１０４ｂの表面にシリサイドを形成してもよい。

導電膜１１２は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、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）、ネオジウム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜１１２は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）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（Ａｌ−Ｓｉ）膜と窒化チタン（ＴｉＮ）膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜１１２を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、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からなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。

次に、絶縁膜１１１、導電膜１１２を覆うように絶縁膜１１３を形成した後、薄膜トランジスタ１２０ａ、１２０ｂ等を含む素子形成層１１４を基板１０１から剥離する（図２（Ｃ）参照）。

次に、剥離により露出した素子形成層１１４の裏面側（ここでは、絶縁膜１０３の露出面側）からレーザー光を照射することによりレーザーアニールを行い、半導体膜１０４ａ、１０４ｂの活性化を行う（図２（Ｄ）参照）。具体的には、レーザー光のスポットを矩形状や楕円状等に整形し、素子形成層１１４の裏面を走査させることにより行うことができる。なお、レーザーアニールと同時に熱処理を行ってもよい。

レーザー光としては、連続発振型のレーザー光（ＣＷレーザー光）やパルス発振型のレーザー光（パルスレーザー光）を用いることができる。ここで用いることができるレーザー光は、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマレーザーなどの気体レーザー、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ_４、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザー光の基本波、及びこれらの基本波の第２高調波から第４高調波のレーザー光を用いることができる。例えば、レーザー光として可視光波長のレーザーを用いた場合、ガラス基板を介して照射する場合にはガラスに吸収されるためエネルギーがロスするが、本実施の形態の作製方法においては基板を取り除いた後にレーザー光の照射を行うため、用いるレーザー光の種類にかかわらず効果的にレーザーアニールを行うことができる。

なお、レーザーアニールを行う前に、例えば、窒化珪素膜を露出した素子形成層１１４の裏面に形成した後、窒素雰囲気下で加熱処理を行なうことによって、半導体膜１０４ａ、１０４ｂに脱水素化処理を行なってもよい。脱水素化処理により、レーザー照射時に水素が突沸して半導体膜の結晶状態を乱すことを防ぐことができる。半導体膜１０４ａ、１０４ｂの脱水素化処理を行った後にレーザーアニールを行うことによって、半導体膜の結晶状態をより良くすることが可能となる。

このように、基板１０１を剥離した後に剥離して露出した素子形成層１１４の裏面にレーザー光を照射することにより、半導体膜１０４ａ、１０４ｂの十分な活性化を行うことができる。また、基板１０１を介してレーザー光を照射する場合と比較して、エネルギーのロスがないためレーザーのパワー密度を低減することができる。さらに、基板１０１から素子形成層１１４を剥離する際に生じる応力等により半導体膜１０４ａ、１０４ｂに生じた損傷を回復させることが可能となる。

本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態で示した半導体装置作製方法と組み合わせて行うことができる。
（実施の形態２）

本実施の形態では、上記実施の形態と異なる半導体装置の作製方法に関して図面を参照して説明する。

まず、上記実施の形態で示したように図１（Ａ）〜図２（Ｃ）までの工程を経て基板１０１から素子形成層１１４を剥離した後、絶縁膜１０３を薄膜化又は除去する（図３（Ａ）参照）。絶縁膜１０３の薄膜化又は除去は、ドライエッチング、ウェットエッチング等により除去すればよい。また、基板１０１を研削処理や研磨処理を行うことにより、薄膜化又は除去してもよい。

次に、素子形成層１１４において絶縁膜１０３が薄膜化又は除去された面側からレーザー光を照射することにより、半導体膜１０４ａ、１０４ｂの活性化を行う（図３（Ｂ）参照）。絶縁膜１０３を薄膜化又は除去することにより、効果的にレーザー光の照射による半導体膜の活性化を行うことができる。

次に、絶縁膜１０３が薄膜化又は除去された面に保護膜１２１を設ける（図３（Ｃ）参照）。保護膜１２１は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜で設けることができる。

このように、基板１０１を剥離した後に絶縁膜１０３の薄膜化又は除去し、素子形成層１１４の裏面にレーザー光を照射することにより、半導体膜１０４ａ、１０４ｂの十分な活性化を行うことができる。また、基板１０１を介してレーザー光を照射する場合と比較して、エネルギーのロスがないためレーザーのパワー密度を低減することができる。さらに、基板１０１から素子形成層１１４を剥離する際に生じる応力等により半導体膜１０４ａ、１０４ｂに生じた損傷を回復させることが可能となる。

本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態で示した半導体装置作製方法と組み合わせて行うことができる。
（実施の形態３）

本実施の形態では、上記実施の形態と異なる半導体装置の作製方法に関して図面を参照して説明する。具体的には、基板を剥離以外の方法で除去した場合に関して説明する。

まず、基板２０１の一方の面上に絶縁膜１０３、半導体膜１０４が形成された構成とする（図４（Ａ）参照）。絶縁膜１０３及び半導体膜１０４は連続して形成してもよいし、ＳＯＩ基板を用いてもよい。

基板２０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック基板、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板等を用いることができる。前述したようにあらかじめ、Ｓｉ基板上に絶縁膜を介して半導体膜が設けられているＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いてもよい。ＳＯＩ基板は、貼り合わせ法またはＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）法を用いて作製されたものを用いることができる。

次に、上記実施の形態で示したように図１（Ｂ）〜図２（Ｂ）までの工程を経て基板２０１上に薄膜トランジスタ１２０ａ、１２０ｂを形成する（図４（Ｂ）参照）。なお、ＳＯＩ基板を用いた場合には、半導体膜１０４ａ、１０４ｂの結晶化を行う工程を省略することができる。

次に、基板２０１の他方の面（絶縁膜１０３が設けられた面と反対側の面）を研削処理、研磨処理又は化学処理によるエッチングを行うことにより基板２０１の薄膜化又は除去を行う（図４（Ｃ）参照）。削処理は、砥石の粒子を用いて被処理物（ここでは、基板２０１）の表面を削り取り平滑にする。研磨処理は、研磨布紙や研磨砥粒を等の研磨材を用いて被処理物の表面を塑性的平滑作用または摩擦的みがき作用によって平滑にする。また、化学処理によるエッチングは、薬剤を用いて被処理物に化学エッチングを行う。

ここでは、研削装置１５１を用いて基板２０１の他方の面（裏面）に研削処理を行う例を示している。なお、研削処理後にさらに基板２０１の裏面に研磨処理を行うことが好ましく、研削処理後に研磨処理を行うことによって基板２０１の表面形状を均一化することができる。また、研削処理、研磨処理を行った後に、化学処理を用いてさらにエッチングを行うことによって基板の薄膜化または除去を行ってもよい。特に、基板２０１を除去する場合には、研削処理、研磨処理等を行い基板をある程度薄膜化した後に、化学処理によりエッチングを行うことによって、効率的に基板２０１を除去することができる。

また、基板２０１を除去する場合には、基板２０１と絶縁膜１０３とのエッチングの選択比を利用して行うことによって、半導体膜１０４ａ、１０４ｂが削られたりエッチングされたりすることを防止することができる。

次に、基板２０１が薄膜化又は除去された面側からレーザー光を照射することにより、半導体膜１０４ａ、１０４ｂの活性化を行う（図４（Ｄ）参照）。なお、ここでは、基板２０１を除去し絶縁膜１０３を残存させた状態でレーザー光の照射を行う例を示しているがこれに限られず、絶縁膜１０３の薄膜化又は除去を行った後にレーザー光を照射してもよい。

このように、基板１０１を剥離した後に剥離して露出した素子形成層１１４の裏面にレーザー光を照射することにより、半導体膜１０４ａ、１０４ｂの十分な活性化を行うことができる。また、基板１０１を介してレーザー光を照射する場合と比較して、エネルギーのロスがないためレーザーのパワー密度を低減することができる。さらに、基板１０１を研削処理又は研磨処理等によって薄膜化又は除去する際に生じる応力等により半導体膜１０４ａ、１０４ｂに生じた損傷を回復させることが可能となる。

本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態で示した半導体装置作製方法と組み合わせて行うことができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した半導体装置の使用形態の一例について説明する。具体的には、非接触でデータの入出力が可能である半導体装置の適用例に関して図面を参照して以下に説明する。非接触でデータの入出力が可能である半導体装置は利用の形態によっては、ＲＦＩＤタグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ、ＩＣチップ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグまたは無線チップともよばれる。

半導体装置８０は、非接触でデータを交信する機能を有し、高周波回路８１、電源回路８２、リセット回路８３、クロック発生回路８４、データ復調回路８５、データ変調回路８６、他の回路の制御を行う制御回路８７、記憶回路８８およびアンテナ８９を有している（図５（Ａ））。高周波回路８１はアンテナ８９より信号を受信して、データ変調回路８６より受信した信号をアンテナ８９から出力する回路であり、電源回路８２は受信信号から電源電位を生成する回路であり、リセット回路８３はリセット信号を生成する回路であり、クロック発生回路８４はアンテナ８９から入力された受信信号を基に各種クロック信号を生成する回路であり、データ復調回路８５は受信信号を復調して制御回路８７に出力する回路であり、データ変調回路８６は制御回路８７から受信した信号を変調する回路である。また、制御回路８７としては、例えばコード抽出回路９１、コード判定回路９２、ＣＲＣ判定回路９３および出力ユニット回路９４が設けられている。なお、コード抽出回路９１は制御回路８７に送られてきた命令に含まれる複数のコードをそれぞれ抽出する回路であり、コード判定回路９２は抽出されたコードとリファレンスに相当するコードとを比較して命令の内容を判定する回路であり、ＣＲＣ回路は判定されたコードに基づいて送信エラー等の有無を検出する回路である。

次に、上述した半導体装置の動作の一例について説明する。まず、アンテナ８９により無線信号が受信される。無線信号は高周波回路８１を介して電源回路８２に送られ、高電源電位（以下、ＶＤＤと記す）が生成される。ＶＤＤは半導体装置８０が有する各回路に供給される。また、高周波回路８１を介してデータ復調回路８５に送られた信号は復調される（以下、復調信号）。さらに、高周波回路８１を介してリセット回路８３およびクロック発生回路８４を通った信号及び復調信号は制御回路８７に送られる。制御回路８７に送られた信号は、コード抽出回路９１、コード判定回路９２およびＣＲＣ判定回路９３等によって解析される。そして、解析された信号にしたがって、記憶回路８８内に記憶されている半導体装置の情報が出力される。出力された半導体装置の情報は出力ユニット回路９４を通って符号化される。さらに、符号化された半導体装置８０の情報はデータ変調回路８６を通って、アンテナ８９により無線信号に載せて送信される。なお、半導体装置８０を構成する複数の回路においては、低電源電位（以下、ＶＳＳ）は共通であり、ＶＳＳはＧＮＤとすることができる。

このように、リーダ／ライタから半導体装置８０に信号を送り、当該半導体装置８０から送られてきた信号をリーダ／ライタで受信することによって、半導体装置のデータを読み取ることが可能となる。

また、半導体装置８０は、各回路への電源電圧の供給を電源（バッテリー）を搭載せず電磁波により行うタイプとしてもよいし、電源（バッテリー）を搭載して電磁波又は電源（バッテリー）により各回路に電源電圧を供給するタイプとしてもよい。

上記実施の形態で示した作製方法を高周波回路８１、電源回路８２、リセット回路８３、クロック発生回路８４、データ復調回路８５、データ変調回路８６、制御回路８７、記憶回路に適用することによって、低コストで半導体装置を得ることができる。

次に、非接触でデータの入出力が可能な半導体装置の使用形態の一例について説明する。表示部３２１０を含む携帯端末の側面には、リーダ／ライタ３２００が設けられ、品物３２２０の側面には半導体装置３２３０が設けられる（図５（Ｂ））。品物３２２０が含む半導体装置３２３０にリーダ／ライタ３２００をかざすと、表示部３２１０に品物の原材料や原産地、生産工程ごとの検査結果や流通過程の履歴等、更に商品の説明等の商品に関する情報が表示される。また、商品３２６０をベルトコンベアにより搬送する際に、リーダ／ライタ３２４０と、商品３２６０に設けられた半導体装置３２５０を用いて、該商品３２６０の検品を行うことができる（図５（Ｃ））。このように、システムに半導体装置を活用することで、情報の取得を簡単に行うことができ、高機能化と高付加価値化を実現する。

また、上述した非接触データの入出力が可能である半導体装置における信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式またはマイクロ波方式等を用いることができる。伝送方式は、実施者が使用用途を考慮して適宜選択すればよく、伝送方式に伴って最適なアンテナを設ければよい。

例えば、半導体装置における信号の伝送方式として、電磁結合方式または電磁誘導方式（例えば１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する場合には、磁界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナとして機能する導電膜を輪状（例えば、ループアンテナ）、らせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成する。

また、半導体装置における信号の伝送方式として、マイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）、２．４５ＧＨｚ帯等）を適用する場合には、信号の伝送に用いる電磁波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電層の長さ等の形状を適宜設定すればよく、例えば、アンテナとして機能する導電膜を線状（例えば、ダイポールアンテナ）、平坦な形状（例えば、パッチアンテナ）またはリボン型の形状等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電膜の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。なお、アンテナとして機能する導電膜をどのような形状に設けた場合であっても、上記実施の形態で示したように、素子群を貼り合わせて設ける際に素子群に加わる圧力をモニタリングして素子群に過度の圧力が加わらないように制御することにより素子群の破損等を防止することができる。

アンテナとして機能する導電膜は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。

例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜を形成する場合には、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびチタン（Ｔｉ）等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜の形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子（例えば粒径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）を用いる場合、１５０〜３００℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径２０μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーはんだは、低コストであるといった利点を有している。

なお、上述した以外にも可撓性を有する半導体装置の用途は広範にわたり、非接触で対象物の履歴等の情報を明確にし、生産・管理等に役立てる商品であればどのようなものにも適用することができる。例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。これらの例に関して図６を用いて説明する。

紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの（金券）、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指す（図６（Ａ））。証書類とは、運転免許証、住民票等を指す（図６（Ｂ））。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す（図６（Ｃ））。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指す（図６（Ｄ））。書籍類とは、書物、本等を指す（図６（Ｅ））。記録媒体とは、ＤＶＤソフト、ビデオテープ等を指す（図６（Ｆ））。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指す（図６（Ｇ））。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指す（図６（Ｈ））。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（テレビ受像機、薄型テレビ受像機）、携帯電話機等を指す。

紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等に半導体装置８０を設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等に半導体装置８０を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。乗物類、保健用品類、薬品類等に半導体装置８０を設けることにより、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。半導体装置８０の設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。可撓性を有する半導体装置を用いることによって、紙等に設けた場合であっても、上記実施の形態で示した構造を有する半導体装置を用いて半導体装置を設けることにより、当該半導体装置に含まれる素子の破損等を防止することができる。

このように、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に半導体装置を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。また乗物類に半導体装置を設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にセンサーを備えた半導体装置を埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等はもちろん体温等の健康状態を容易に管理することが可能となる。

なお、本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態で示した半導体装置の構成や作製方法と組み合わせて行うことができる。つまり、上記実施の形態で示した半導体装置の構成を本実施の形態で示した半導体装置に適用することができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態４で示した非接触でデータの入出力が可能である半導体装置の作製方法に関して図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、薄膜トランジスタ等の素子を一度支持基板（仮基板）に設けた後、可撓性を有する基板に転置して半導体装置を作製する場合に関して説明する。

まず、基板３０１の一表面に絶縁膜３０２を介して剥離層３０３を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜３０４と半導体膜３０５（例えば、非晶質シリコンを含む膜）を積層して形成する（図７（Ａ）参照）。なお、絶縁膜３０２、剥離層３０３、絶縁膜３０４及び半導体膜３０５は、連続して形成することができる。

基板３０１は、上記実施の形態で示した基板１０１、基板２０１と同様のものを用いればよい。

絶縁膜３０２、絶縁膜３０４は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等を用いて形成する。例えば、絶縁膜３０２又は絶縁膜３０４を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。

剥離層３０３は、上記実施の形態で示した剥離層１０２と同様のものを用いればよい。

非晶質半導体膜３０５は、スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により、２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで形成する。

次に、非晶質半導体膜３０５にレーザー光を照射して結晶化を行う。なお、レーザー光の照射と、ＲＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とを組み合わせた方法等により非晶質半導体膜３０５の結晶化を行ってもよい。その後、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にエッチングして、半導体膜３０５ａ〜半導体膜３０５ｆを形成し、当該半導体膜３０５ａ〜３０５ｆを覆うようにゲート絶縁膜３０６を形成する（図７（Ｂ）参照）。

ゲート絶縁膜３０６は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、ゲート絶縁膜３０６を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成してもよい。

なお、本実施の形態では、半導体膜３０５ｆを容量素子の電極として利用するため、当該半導体膜３０５ｆに不純物元素を導入する。具体的には、ゲート絶縁膜３０６の形成前または形成後に、半導体膜３０５ａ〜３０５ｅをレジストで覆い、イオンドープ方またはイオン注入法により半導体膜３０５ｆにｎ型またはｐ型の不純物元素を選択的に導入することができる。ｎ型の不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型の不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、ｎ型の不純物元素であるリン（Ｐ）を用い、半導体膜３０５ｆに選択的に導入する。

次に、ゲート絶縁膜３０６上に、第１の導電膜と第２の導電膜とを積層して形成する。ここでは、第１の導電膜は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、２０〜１００ｎｍの厚さで形成する。第２の導電膜は、１００〜４００ｎｍの厚さで形成する。第１の導電膜と第２の導電膜は、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）等から選択された元素又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。または、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体材料により形成する。第１の導電膜と第２の導電膜の組み合わせの例を挙げると、窒化タンタル膜とタングステン膜、窒化タングステン膜とタングステン膜、窒化モリブデン膜とモリブデン膜等が挙げられる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、第１の導電膜と第２の導電膜を形成した後に、熱活性化を目的とした加熱処理を行うことができる。また、２層構造ではなく、３層構造の場合は、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を採用するとよい。

次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスクを形成し、ゲート電極とゲート線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体膜３０５ａ〜３０５ｆの上方にゲート電極３０７を形成する。ここでは、ゲート電極３０７として、第１の導電膜３０７ａと第２の導電膜３０７ｂの積層構造で設けた例を示している。

次に、ゲート電極３０７をマスクとして半導体膜３０５ａ〜３０５ｆに、イオンドープ法またはイオン注入法により、ｎ型の不純物元素を低濃度に添加し、その後、フォトリソグラフィ法によりレジストからなるマスクを選択的に形成して、ｐ型の不純物元素を高濃度に添加する。ここでは、ｎ型の不純物元素であるリン（Ｐ）を用い、１×１０^１５〜１×１０^１９／ｃｍ^３の濃度で含まれるように半導体膜３０５ａ〜３０５ｆにゲート電極３０７をマスクとして選択的に導入し、ｎ型の不純物領域３０８を形成する。続いて、半導体膜３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｄ、３０５ｆをレジストで覆い、ｐ型の不純物元素であるボロン（Ｂ）を、１×１０^１９〜１×１０^２０／ｃｍ^３の濃度で含まれるように選択的に半導体膜３０５ｃ、３０５ｅに導入し、ｐ型の不純物領域３０９を形成する（図７（Ｃ）参照）。

続いて、ゲート絶縁膜３０６とゲート電極３０７を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、シリコン、シリコンの酸化物又はシリコンの窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。次に、絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、ゲート電極３０７の側面に接する絶縁膜３１０（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜３１０は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ ｄｒａｉｎ）領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。

続いて、フォトリソグラフィ法により形成したレジストからなるマスクと、ゲート電極３０７および絶縁膜３１０をマスクとして用いて、半導体膜３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｄ、３０５ｆにｎ型の不純物元素を高濃度に添加して、ｎ型の不純物領域３１１を形成する。ここでは、ｎ型の不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０^１９〜１×１０^２０／ｃｍ^３の濃度で含まれるように半導体膜３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｄ、３０５ｆに選択的に導入し、不純物領域３０８より高濃度のｎ型の不純物領域３１１を形成する。

以上の工程により、ｎチャネル型薄膜トランジスタ３００ａ、３００ｂ、３００ｄと、ｐチャネル型薄膜トランジスタ３００ｃ、３００ｅと、容量素子３００ｆが形成される（図７（Ｄ）参照）。

ｎチャネル型薄膜トランジスタ３００ａは、ゲート電極３０７と重なる半導体膜３０５ａの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極３０７及び絶縁膜３１０と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域３１１が形成され、絶縁膜３１０と重なる領域であってチャネル形成領域と不純物領域３１１の間に低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）が形成されている。また、ｎチャネル型薄膜トランジスタ３００ｂ、３００ｄも同様にチャネル形成領域、低濃度不純物領域及び不純物領域３１１が形成されている。

ｐチャネル型薄膜トランジスタ３００ｃは、ゲート電極３０７と重なる半導体膜３０５ｃの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極３０７と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域３０９が形成されている。また、ｐチャネル型薄膜トランジスタ３００ｅも同様にチャネル形成領域及び不純物領域３０９が形成されている。なお、ここでは、ｐチャネル型薄膜トランジスタ３００ｃ、３００ｅには、ＬＤＤ領域を設けていないが、ｐチャネル型薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けてもよいし、ｎチャネル型薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けない構成としてもよい。

次に、半導体膜３０５ａ〜３０５ｆ、ゲート電極３０７等を覆うように、絶縁膜を単層または積層して形成し、当該絶縁膜上に薄膜トランジスタ３００ａ〜３００ｅのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域３０９、３１１、容量素子３００ｆの一方の電極と電気的に接続する導電膜３１３を形成する（図８（Ａ）参照）。絶縁膜は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、シリコンの酸化物やシリコンの窒化物等の無機材料、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等により、単層または積層で形成する。ここでは、当該絶縁膜を２層で設け、１層目の絶縁膜３１２ａとして窒化酸化シリコン膜で形成し、２層目の絶縁膜３１２ｂとして酸化窒化シリコン膜で形成する。また、導電膜３１３は、薄膜トランジスタ３００ａ〜３００ｅのソース電極又はドレイン電極を形成しうる。なお、シロキサン材料とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。

なお、絶縁膜３１２ａ、３１２ｂを形成する前、または絶縁膜３１２ａ、３１２ｂのうちの１つまたは複数の薄膜を形成した後に、半導体膜の結晶性の回復や半導体膜に添加された不純物元素の活性化、半導体膜の水素化を目的とした加熱処理を行うとよい。加熱処理には、熱アニール、レーザーアニール法またはＲＴＡ法などを適用するとよい。

導電膜３１３は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、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）、ネオジウム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素とシリコンの一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜３１３は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）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（Ａｌ−Ｓｉ）膜と窒化チタン（ＴｉＮ）膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜３１３を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、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からなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。

次に、導電膜３１３を覆うように、絶縁膜３１４を形成し、当該絶縁膜３１４上に、薄膜トランジスタ３００ａのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜３１３と電気的に接続する導電膜３１６を形成する。導電膜３１６は、上述した導電膜３１３で示したいずれかの材料を用いて形成することができる。

続いて、導電膜３１６にアンテナとして機能する導電膜３１７が電気的に接続されるように形成する（図８（Ｂ）参照）。

絶縁膜３１４は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。

導電膜３１７は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。

例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜３１７を形成する場合には、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびチタン（Ｔｉ）等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜の形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子（例えば粒径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）を用いる場合、１５０〜３００℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径２０μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーのはんだは、低コストであるといった利点を有している。

次に、導電膜３１７を覆うように絶縁膜３１８を形成した後、薄膜トランジスタ３００ａ〜３００ｅ、容量素子３００ｆ、導電膜３１７等を含む層（以下、「素子形成層３１９」と記す）を基板３０１から剥離する。ここでは、レーザー光（例えばＵＶ光）を照射することによって、薄膜トランジスタ３００ａ〜３００ｅ、容量素子３００ｆを避けた領域に開口部を形成後（図８（Ｃ）参照）、基板３０１から素子形成層３１９を剥離することができる。なお、素子形成層３１９を剥離する際に、水等の液体で濡らしながら行うことによって、静電気により素子形成層３１９に設けられた薄膜トランジスタの破壊を防止することができる。また、素子形成層３１９が剥離された基板３０１を再利用することによって、コストの削減をすることができる。

絶縁膜３１８は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。

本実施の形態では、レーザー光の照射により素子形成層３１９に開口部を形成した後に、当該素子形成層３１９の一方の面（絶縁膜３１８の露出した面）に第１のシート材３２０を貼り合わせた後、基板３０１から素子形成層３１９を剥離する（図９（Ａ）参照）。

次に、素子形成層３１９の他方の面（剥離により露出した面）からレーザー光を照射してレーザーアニールを行うことによって、半導体膜３０５ａ〜３０５ｆの活性化を行う（図９（Ｂ）参照）。なお、レーザーアニールと同時に熱処理を行ってもよい。

なお、レーザーアニールを行う前に、例えば、窒化珪素膜を露出した素子形成層３１９の他方の面に形成した後、窒素雰囲気下で加熱処理を行なうことによって、半導体膜３０５ａ〜３０５ｆに脱水素化処理を行なってもよい。脱水素化処理により、レーザー照射時に水素が突沸して半導体膜の結晶状態を乱すことを防ぐことができる。半導体膜３０５ａ〜３０５ｆに脱水素化処理を行った後にレーザーアニールを行うことによって、半導体膜の結晶状態をより良くすることが可能となる。

次に、素子形成層３１９の他方の面に、第２のシート材３２１を貼り合わせた後、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行って第２のシート材３２１を貼り合わせる（図１０参照）。第１のシート材３２０、第２のシート材３２１として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。

また、第１のシート材３２０、第２のシート材３２１として、静電気等を防止する帯電防止対策を施したフィルム（以下、帯電防止フィルムと記す）を用いることもできる。帯電防止フィルムとしては、帯電防止可能な材料を樹脂中に分散させたフィルム、及び帯電防止可能な材料が貼り付けられたフィルム等が挙げられる。帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、片面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよいし、両面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよい。さらに、片面に帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、帯電防止可能な材料が設けられた面をフィルムの内側になるように層に貼り付けてもよいし、フィルムの外側になるように貼り付けてもよい。なお、帯電防止可能な材料はフィルムの全面、あるいは一部に設けてあればよい。ここでの帯電防止可能な材料としては、金属、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）、両性界面活性剤や陽イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤等の界面活性剤用いることができる。また、他にも帯電防止材料として、側鎖にカルボキシル基および４級アンモニウム塩基をもつ架橋性共重合体高分子を含む樹脂材料等を用いることができる。これらの材料をフィルムに貼り付けたり、練り込んだり、塗布することによって帯電防止フィルムとすることができる。帯電防止フィルムで封止を行うことによって、商品として取り扱う際に、外部からの静電気等によって半導体素子に悪影響が及ぶことを抑制することができる。

なお、本実施の形態で示した半導体装置においてトランジスタの構成は、様々な形態をとることができる。本実施の形態で示した特定の構成に限定されない。例えば、ゲート電極が２個以上になっているマルチゲート構造を用いてもよい。マルチゲート構造にすると、チャネル領域が直列に接続されるような構成となるため、複数のトランジスタが直列に接続されたような構成となる。マルチゲート構造にすることにより、オフ電流を低減し、トランジスタの耐圧を向上させて信頼性を良くし、飽和領域で動作する時に、ドレインとソース間電圧が変化しても、ドレインとソース間電流があまり変化せず、フラットな特性にすることなどができる。また、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造でもよい。チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造にすることにより、チャネル領域が増えるため、電流値を大きくし、空乏層ができやすくなってＳ値を小さくすることができる。チャネルの上下にゲート電極が配置されると、複数のトランジスタが並列に接続されたような構成となる。

また、チャネルの上にゲート電極が配置されている構造でもよいし、チャネルの下にゲート電極が配置されている構造でもよいし、正スタガ構造であってもよいし、逆スタガ構造でもよいし、チャネル領域が複数の領域に分かれていてもよいし、並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていてもよい。また、チャネル（もしくはその一部）にソース電極やドレイン電極が重なっていてもよい。チャネル（もしくはその一部）にソース電極やドレイン電極が重なっていない構造にすることにより、チャネルの一部に電荷がたまって、動作が不安定になることを防ぐことができる。また、ＬＤＤ領域があってもよい。ＬＤＤ領域を設けることにより、オフ電流を低減し、トランジスタの耐圧を向上させて信頼性を良くし、飽和領域で動作する時に、ドレインとソース間電圧が変化しても、ドレインとソース間電流があまり変化せず、フラットな特性にすることができる。

なお、本実施の形態の半導体装置の作製方法は、本明細書に記載した他の実施の形態の半導体装置に適用することができる。

本発明の半導体装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の半導体装置の使用形態の一例を示す図。 本発明の半導体装置の使用形態の一例を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法の一例を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法の一例を示す図。

符号の説明

８０ 半導体装置
８１ 高周波回路
８２ 電源回路
８３ リセット回路
８４ クロック発生回路
８５ データ復調回路
８６ データ変調回路
８７ 制御回路
８８ 記憶回路
８９ アンテナ
９１ コード抽出回路
９２ コード判定回路
９３ ＣＲＣ判定回路
９４ 出力ユニット回路
１０１ 基板
１０２ 剥離層
１０３ 絶縁膜
１０４ 半導体膜
１０５ ゲート絶縁膜
１０６ 導電膜
１０８ 不純物領域
１０９ 絶縁膜
１１１ 絶縁膜
１１２ 導電膜
１１３ 絶縁膜
１１４ 素子形成層
１２１ 保護膜
２０１ 基板
１５１ 研削装置
３０１ 基板
３０２ 絶縁膜
３０３ 剥離層
３０４ 絶縁膜
３０５ 半導体膜
３０６ ゲート絶縁膜
３０７ ゲート電極
３０８ 不純物領域
３０９ 不純物領域
３１０ 絶縁膜
３１１ 不純物領域
３１３ 導電膜
３１４ 絶縁膜
３１６ 導電膜
３１７ 導電膜
３１８ 絶縁膜
３１９ 素子形成層
３２０ シート材
３２１ シート材
１０４ａ 半導体膜
１０４ｂ 半導体膜
１０６ａ 導電膜
１０６ｂ 導電膜
１１０ａ チャネル形成領域
１１０ｂ 不純物領域
１１０ｃ 不純物領域
１２０ａ 薄膜トランジスタ
１２０ｂ 薄膜トランジスタ
３００ａ 薄膜トランジスタ
３００ｂ 薄膜トランジスタ
３００ｃ 薄膜トランジスタ
３００ｅ 薄膜トランジスタ
３００ｆ 容量素子
３０５ａ 半導体膜
３０５ｂ 半導体膜
３０５ｃ 半導体膜
３０５ｄ 半導体膜
３０５ｅ 半導体膜
３０５ｆ 半導体膜
３０７ａ 導電膜
３０７ｂ 導電膜
３１２ａ 絶縁膜
３１２ｂ 絶縁膜
３２００ リーダ／ライタ
３２１０ 表示部
３２２０ 品物
３２３０ 半導体装置
３２４０ リーダ／ライタ
３２５０ 半導体装置
３２６０ 商品

Claims (10)

1. 基板上に剥離層を形成し、
   前記剥離層上に絶縁膜を形成し、
   前記絶縁膜上に、半導体膜を有するトランジスタを形成し、
   前記基板を剥離して前記絶縁膜の少なくとも一部を露出させ、
   前記絶縁膜の露出面側から前記半導体膜にレーザー光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. 基板上に剥離層を形成し、
   前記剥離層上に絶縁膜を形成し、
   前記絶縁膜上に、半導体膜を有するトランジスタを形成し、
   前記基板を剥離して前記絶縁膜を露出させ、
   露出させた前記絶縁膜を薄膜化又は除去して、前記半導体膜の少なくとも一部を露出させ、
   前記半導体膜の露出面側から前記半導体膜にレーザー光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. 請求項２において、
   前記絶縁膜が薄膜化又は除去された面に保護膜を設けることを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
   前記半導体膜は不純物領域を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. 基板上に剥離層を形成し、
   前記剥離層上に第１の絶縁膜を介して半導体膜を形成し、
   前記半導体膜上に第２の絶縁膜を介して導電膜を形成し、
   前記導電膜をマスクとして、前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入し、
   前記基板を剥離して前記第１の絶縁膜を露出させ、
   前記第１の絶縁膜の露出面側から前記半導体膜にレーザー光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. 基板上に剥離層を形成し、
   前記剥離層上に第１の絶縁膜を介して半導体膜を形成し、
   前記半導体膜上に第２の絶縁膜を介して導電膜を形成し、
   前記導電膜をマスクとして、前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入し、
   前記基板を剥離して前記第１の絶縁膜を露出させ、
   前記第１の絶縁膜を除去して前記半導体膜を露出させ、
   前記半導体膜の露出面側からレーザー光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. 基板上に第１の絶縁膜を介して半導体膜を形成し、
   前記半導体膜上に第２の絶縁膜を介して導電膜を形成し、
   前記導電膜をマスクとして、前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入し、
   前記基板を除去して前記第１の絶縁膜の少なくとも一部を露出させ、
   前記第１の絶縁膜の露出面側から前記半導体膜にレーザー光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. 基板上に第１の絶縁膜を介して半導体膜を形成し、
   前記半導体膜上に第２の絶縁膜を介して導電膜を形成し、
   前記導電膜をマスクとして、前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入し、
   前記基板を除去して前記第１の絶縁膜を露出させ、
   露出させた前記第１の絶縁膜を薄膜化又は除去して、前記半導体膜の少なくとも一部を露出させ、
   前記半導体膜の露出面側から前記半導体膜にレーザー光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. 請求項７又は請求項８において、
   研削処理と研磨処理の一方又は両方を行うことにより、前記基板を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記レーザー光の照射を行う前に、前記半導体膜の脱水素化処理を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。

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