JP5057703B2 - 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、特に支持基板と素子形成層との間に設けられた剥離層を利用して、支持基板から素子形成層の剥離を行うことにより半導体装置を作製する方法に関する。

近年、有価証券や商品の管理など、自動認識が必要なあらゆる分野を対象に、非接触でデータの授受が行えるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）搭載カードや、ＲＦＩＤ搭載タグの必要性が高まっている。ＲＦＩＤを搭載したカードは、カード内部のループアンテナを介して外部の機器と非接触でデータの読み書きをするようになされる。また、ＲＦＩＤを搭載したカードは、磁気記録方式によりデータを記録する磁気カードに比べて記憶容量が大きく、セキュリティ性に優れているため、最近では様々な分野への利用できる形態が提案されている。

一般的に、ＲＦＩＤはアンテナとＩＣチップとから構成され、ＩＣチップはシリコンウェハ上に設けられたトランジスタ群等を有する素子形成層により形成されている。しかし、近年、より低コスト化、より薄型化が求められており、ガラス基板上等に設けられた素子形成層を用いるＲＦＩＤの技術開発が進められ、さらに、ガラス基板上に設けられた素子形成層の基板部分を薄型化あるいはガラス基板から他の支持基板へ分離、転置する技術開発も進められている。これまで、これらの方法として、様々な技術が考えられている。

例えば、支持基板を研削、研磨することによって薄膜化を行い素子形成層を取り出す方法や、支持基板を化学反応等によって除去する方法または支持基板と素子形成層を剥がす方法等がある。例えば、支持基板上に設けられた素子形成層を剥がす方法としては、非晶質シリコン（またはポリシリコン）からなる分離層を設け、基板を通過させてレーザ光を照射して非晶質シリコンに含まれる水素を放出させることにより、空隙を生じさせて支持基板を分離させる技術がある（特許文献１参照）。また、他にも素子形成層と支持基板の間にシリコンを含む剥離層を設けて、当該剥離層を、フッ化ハロゲンを含む気体を用いて除去することにより、素子形成層を支持基板から分離する技術がある（特許文献２参照）。このように、支持基板上に設けられた素子形成層を分離する方法は多数ある。

特開平１０−１２５９２９号公報 特開平８−２５４６８６号公報

しかしながら、支持基板を研削、研磨または溶解によって除去する方法では、応力あるいは振動等の物理的な力による損傷や汚染の問題等が生じる。また、これらの方法では、一度使用した基板を再度利用することが非常に困難であり、コストが増加するという問題がある。

また、支持基板と素子形成層の間に設けられた剥離層を除去することによって、支持基板上に設けられた素子形成層を分離する場合、剥離層の性質が重要となる。つまり、剥離層に用いられる材料と当該剥離層を除去するためのエッチング剤の選択により、剥離層の除去に要する時間が左右される。また、剥離層上に薄膜トランジスタ等から構成される素子形成層を設ける場合に、剥離層の材料や膜質によっては、トランジスタの特性に影響を与え半導体装置の信頼性が低下する恐れがある。

上記問題を鑑み、本発明では、低コストで信頼性の高い半導体装置の作製方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明では以下の手段を用いる。

本発明における半導体装置の作製方法は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に特定の気体雰囲気下にてプラズマ処理あるいは熱処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成し、この金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜上に窒化珪素、酸化珪素あるいは窒化酸化珪素等の絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離することを特徴としている。また、本発明における素子形成層とは、少なくとも薄膜トランジスタ群（ＴＦＴ）を有している。当該薄膜トランジスタ群により、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、メモリまたはマイクロプロセッサ等のありとあらゆる集積回路を設けることができる。また、素子形成層は、薄膜トランジスタに加えてアンテナを有した形態もとりうる。例えば、薄膜トランジスタ群で構成される素子形成層は、アンテナで発生した交流の電圧を用いて動作を行い、アンテナに印加する交流の電圧を変調することにより、リーダ／ライタへの送信を行うことができる。なお、アンテナは、薄膜トランジスタ群とともに形成してもよいし、薄膜トランジスタ群とは別個に形成し、後に電気的に接続するように設けてもよい。

本発明における半導体装置の他の作製方法として、基板上に金属膜を形成し、金属膜に特定の気体雰囲気下にてプラズマ処理あるいは熱処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成し、この金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜上に窒化珪素、酸化珪素あるいは窒化酸化珪素等の絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、基板から素子形成層を物理的手段により剥離することを特徴としている。なお、物理的手段とは化学ではなく、物理学により認識される手段であり、具体的には力学の法則に当てはめることが可能な過程を有する力学的手段または機械的手段を指し、何らかの力学的エネルギー（機械的エネルギー）を変化させる手段を指している。つまり、物理的手段を用いて剥離するとは、例えば人間の手、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波または楔状の部材を用いた負荷等を用いて外部から衝撃（ストレス）を与えることによって剥離することを言う。

金属膜表面に対して金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層を形成する手法のうち、ここではプラズマ処理を用いた場合に関する発現現象の原理的な説明をするが、この原理的な説明は熱処理に関しても同様の考え方が出来る。

金属膜表面に対して、単一元素で構成される単一気体雰囲気中あるいは複数元素で構成される混合気体雰囲気中にてプラズマ処理を行うことで、金属膜表面近傍の金属元素がプラズマを構成する元素と化学反応を生じることは容易に予想される。例えば単一酸素気体雰囲気中で金属膜表面をプラズマ処理すれば金属酸化物が形成され、また単一窒素気体雰囲気中で金属膜表面をプラズマ処理すれば金属窒化物が形成される。本発明では、単一一酸化二窒素気体雰囲気中あるいは一酸化二窒素とアルゴン等の混合気体雰囲気中で、金属膜表面をプラズマ処理するため、表面近傍の金属元素とプラズマ中の窒素元素、酸素元素と化学的な反応を生じることが容易に予想される。このことから、プラズマ処理を開始した直後に金属膜表面あるいは表面近傍では金属酸化物、金属窒化物あるいは金属窒化酸化物が形成されはじめ、さらにプラズマ処理時間の経過とともに金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層を形成していくことも予想できる。この状態での金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の状態を第１の状態とする。

第１の状態に関して、金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の組成、硬度、膜厚、結合状態、結晶性、配向状態、配列状態、密度等の巨視的および微視的な観点での値とさらにそれら微視的な観点での性質の連続性・不連続性の情報は、単一あるいは複数元素で構成される単一気体雰囲気中あるいは混合気体雰囲気中で処理されるプラズマを励起するエネルギー量、真空度、気体供給量、処理時間、プラズマを形成する容器の構造等の条件に対して変化することが予想される。また、これらの第１の状態での金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の巨視的な観点で見た凝集力を第１の凝集力とする。さらにこの第１の状態での金属層と金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層との間の密着力を第１の下界面密着力とする。

本発明ではこの第１の状態の金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層上に、続けて窒化珪素膜、酸化珪素膜あるいは窒化酸化珪素膜等の絶縁膜を形成するが、この際に、形成初段で形成に使用する気体種を構成する元素が金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層と化学的な反応を生じることが予想される。この反応により新たに変化した状態は、第１の状態とは異なった状態となっていることが予想され、この状態での金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の状態を第２の状態とする。また、この第２の状態での金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の巨視的な観点で見た凝集力を第２の凝集力とする。さらにこの第２の状態での金属層と金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層との間の密着力を第２の下界面密着力とし、金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層と窒化珪素膜、酸化珪素膜あるいは窒化酸化珪素膜等の絶縁膜との間の密着力を第２の上界面密着力とする。

金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層上に形成する窒化珪素膜、酸化珪素膜あるいは窒化酸化珪素膜の形成方法は、例えばモノシランガス、一酸化二窒素ガスを使用した化学気層成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｓｉｏｎ）法を用いてもよく、またターゲットを珪素とした一酸化二窒素気体単体あるいは一酸化二窒素気体とアルゴン気体との混合気体等を使用するスパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法等のあらゆる薄膜形成方法を用いれば良い。

この第２の状態は、その後、絶縁膜上に素子形成層を形成あるいは加工等の過程を経ることで構造が変化し、物理的あるいは機械的状態が変化していくことが予想される。そして最終的に基板から素子形成層を物理的手段により剥離する際の金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の状態を第Ｎの状態とする。また、この第Ｎの状態での金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層の巨視的な観点で見た凝集力を第Ｎの凝集力とする。さらにこの第Ｎの状態での金属層と金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層との間の密着力を第Ｎの下界面密着力とし、金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層と窒化珪素膜、酸化珪素膜あるいは窒化酸化珪素膜等の絶縁膜との間の密着力を第Ｎの上界面密着力とする。

第Ｎの状態に至るまでに生じたさまざまな過程、構造変化等からの影響によって膜全体がそれら変化に相当する量のエネルギーを受けた場合、金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層中の例えば微視的な観点で見た組成の不連続な点あるいはその点の近辺や、別の例で言えば結合状態の規則性の不連続な点あるいはその点の近辺、さらに別の例で言えば密度の変化している点あるいはその点の近辺等が局所的にエネルギーの緩和を生じることが予想される。これら外部からのエネルギーを局所的に緩和する現象の代表例は、地殻の移動あるいは地盤の移動に対して発生する地震などがよい例である。緩和する点は一番構造的に変化しやすい点（地震でいう構造線）であるが、金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層がこの場合に相当すると予想される。金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層はその組成、結合状態等が複数存在するため比較的変動しやすいことが知られている。

第Ｎの状態での剥離現象の発現は、剥離を生じさせようとする物理的あるいは機械的強度と剥離を生じる層の第Ｎの凝集力（物理的あるいは機械的強度）あるいは剥離を生じる層近辺（第Ｎの下界面あるいは第Ｎの上界面）の密着力（物理的あるいは機械的強度）との関係で前者が上回った際に生じる。従って、物理的手段を用いるまでの段階に剥離を生じる層あるいは層近辺の機械強度が、剥離を生じさせるための物理的あるいは機械的強度よりも低下していれば良い。

金属膜表面に金属酸化層、金属窒化層あるいは金属窒化酸化層を形成するための手法としてプラズマ処理に関して説明したが、熱処理に関しても同様のことが予想できる。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、基板から素子形成層を剥離する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、基板から素子形成層を剥離する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、基板から素子形成層を剥離する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、基板から素子形成層を剥離する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜上に半導体膜を有する素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、基板から素子形成層を剥離し、積層する金属酸化膜、第１の絶縁膜、及び半導体膜は大気に曝されることなく連続的に形成する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、基板から素子形成層を物理的手段により剥離する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、基板から素子形成層を物理的手段により剥離する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離する。金属酸化膜と第１の絶縁膜とを大気に曝されることなく連続的に成膜できることによって、金属酸化膜と第１の絶縁膜との界面へのごみなどの汚染物の混入を防ぐことができる。よって、ごみに起因する凹凸による成膜不良や、汚染などを防ぐことができ、半導体装置の生産効率や信頼性を向上することができる。

また、素子形成層は半導体膜を有する構成とすることができる。この場合、第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上に形成される半導体膜とを大気に曝されることなく連続的に形成することができる。第１の絶縁膜と、半導体膜とはプラズマＣＶＤ装置で形成することができるので同一チャンバー内で形成することもできる。本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜上に半導体膜を有する素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離し、積層する第１の絶縁膜、及び半導体膜は大気に曝されることなく連続的に形成する。第１の絶縁膜と半導体膜とを大気に曝されることなく連続的に成膜できることによって、第１の絶縁膜と半導体膜との界面へのごみなどの汚染物の混入を防ぐことができる。よって、ごみに起因する凹凸による成膜不良や、汚染などを防ぐことができ、半導体装置の生産効率や信頼性を向上することができる。

さらに、金属酸化膜と、第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上に形成される半導体膜とを大気に曝されることなく連続的に形成することもできる。金属酸化膜と、第１の絶縁膜と、半導体膜とはプラズマＣＶＤ装置で形成することができるので同一チャンバー内で形成することもできる。本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜上に半導体膜を有する素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離し、積層する金属酸化膜、第１の絶縁膜、及び半導体膜は大気に曝されることなく連続的に形成する。金属酸化膜、第１の絶縁膜及び半導体膜を大気に曝されることなく連続的に成膜できることによって、金属酸化膜、第１の絶縁膜、及び半導体膜の界面へのごみなどの汚染物の混入を防ぐことができる。よって、ごみに起因する凹凸による成膜不良や、汚染などを防ぐことができ、半導体装置の生産効率や信頼性を向上することができる。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、基板から素子形成層を物理的手段により剥離する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜を除去し、基板から素子形成層を剥離する。

本発明の半導体装置の作製方法の一は、基板上に金属膜を形成し、金属膜に一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜上に素子形成層を形成し、素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、開口部にエッチング剤を導入して金属膜および金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、基板から素子形成層を物理的手段により剥離する。

本発明を用いることにより、素子形成層として半導体装置を用いれば、最終的に薄型で可撓性を有する基板上に設けられた半導体装置を低コストで提供することができる。また、本発明の半導体装置の作製方法を用いることにより、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、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及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の作製方法の一構成例に関して図面を用いて説明する。

まず、基板１０の表面に、金属膜１１を形成する（図１（Ａ））。金属膜１１は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層させて形成してもよい。例えば、タングステン（Ｗ）膜をスパッタ法を用いて形成する。なお、金属膜１１を形成する前に基板１０上に絶縁膜を設けてもよい。特に、基板からの汚染が懸念される場合には、基板１０と金属膜１１との間に絶縁膜を形成するのが好ましい。

次に、金属膜１１に一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行い、金属膜１１の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２を形成する（図１（Ｂ））。金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２は、当該金属膜１１を構成する金属元素との化学反応物で形成される。例えば、金属膜１１としてタングステン膜を用いた場合、プラズマ処理を行うことによってタングステン膜の表面に、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２としてタングステン酸化膜、タングステン窒化物あるいはタングステン窒化酸化物が形成される。なお、本実施の形態では、金属膜１１と金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２とからなる層を剥離層１９とよぶ。

次に、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２上に絶縁膜１３を形成する（図１（Ｃ））。絶縁膜１３は単層で設けてもよいし、複数の膜を積層させて設けてもよい。

次に、絶縁膜１３上に薄膜トランジスタ等から構成される層１４（以下、ＴＦＴ層１４とも記す）を形成する。なお、本実施の形態では、絶縁膜１３とＴＦＴ層１４からなる層を素子形成層３０とよぶ。続いて、素子形成層３０を覆うように保護膜として絶縁膜１５を形成する（図１（Ｄ））。絶縁膜１５は、素子形成層３０の側面も覆うように形成することが好ましい。また、ここでは、絶縁膜１５は、素子形成層３０を覆うように全面に設けられているが、必ずしも全面に設ける必要はなく選択的に設けてもよい。

次に、絶縁膜１５および素子形成層３０に開口部１６を形成し、剥離層１９を露出させる（図１（Ｅ））。開口部１６は、素子形成層３０を構成する薄膜トランジスタ等を避けた領域や、基板１０の端部に設けることが好ましい。また、開口部１６は、レーザ光の照射や、試料の端面を研削、切断することにより形成することができる。

次に、開口部１６からエッチング剤を導入して、剥離層１９を選択的に除去する（図２（Ａ））。剥離層１９は、全て除去してもよいし、剥離層の一部分を残すように除去してもよい。剥離層１９の一部を残すことによって、剥離層を除去した後も、基板１０に素子形成層３０を保持させておくことができる。また、剥離層１９を全て除去せず処理を行うことにより、エッチング剤の消費量を減らし、処理時間の短縮化ができるため、低コスト化および高効率化を図ることができる。

次に、絶縁膜１５上に第１のシート材１７を設ける（図２（Ｂ））。第１のシート材１７は、少なくとも一方の面が接着性を有しており、素子形成層３０と第１のシート材１７を貼り合わせることによって設ける。

次に、基板１０から素子形成層３０を剥離する（図２（Ｃ））。基板１０と素子形成層３０との間に剥離層１９が一部残っている場合は、物理的手段を用いて基板１０から素子形成層３０を剥離する。この場合、上述した方法で設けられた剥離層１９を用いているため、剥離しようとした段階ですでにある程度の工程が経過し、構造も変化していることによって、素子形成層３０と剥離層１９の密着性が低下しているため、物理的手段を用いても容易に基板１０から素子形成層３０を剥離することができる。

次に、基板１０から剥離した素子形成層３０の面に第２のシート材１８を設ける。（図２（Ｄ））。第２のシート材１８は、素子形成層３０に接着させた後、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行うことにより設ける。第２のシート材を設けることによって、素子形成層３０の強度を補強し、水分や汚染物等の侵入を防ぐことができる。なお、素子形成層の第２のシート材が設けられた反対側にも、第２のシート材と同様のシート材を設けて封止を行ってもよい。この場合、半導体装置をより薄く形成したい場合には、第１のシート材を除去した後に新たにシート材を設けて封止することが好ましい。

以上の工程を経て、可撓性を有する半導体装置を作製することができる。以下に、各工程における材料等に関して具体的に説明する。

基板１０は、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板の一表面に絶縁膜を形成したもの、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、基板１０として、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。また、本実施の形態では、剥離された基板１０は再利用することができため、より低コストで半導体装置を作製することができる。例えば、原価の高い石英基板を用いた場合であっても、繰り返し石英基板を利用することにより、低コストで半導体装置を作製することができるといった利点を有している。

金属膜１１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）、鉛（Ｐｂ）、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、公知の手段（スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法）を用いて形成することができる。

基板１０と金属膜１１との間に設ける絶縁膜は、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造を用いることができる。これらの絶縁膜は、公知の手段（スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法）を用いて形成することができる。

金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２は、金属膜１１の表面に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって、金属膜１１の表面に形成する。例えば、金属膜１１としてスパッタ法により形成したタングステン膜を設けた場合、タングステン膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって、タングステン膜表面にタングステン酸化物、タングステン窒化物あるいはタングステン窒化酸化物を形成することができる。

絶縁膜１３は、公知の手段（スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等）により、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造を用いて形成することができる。例えば、絶縁膜１３を２層構造で設ける場合、１層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、２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、絶縁膜１３を３層構造で設ける場合、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。または、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。

ＴＦＴ層１４は、少なくとも薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有している。ＴＦＴ層１４は、当該薄膜トランジスタによって、ＣＰＵ、メモリまたはマイクロプロセッサ等の様々な集積回路を設けることができる。また、ＴＦＴ層１４は、薄膜トランジスタに加えてアンテナを有した形態もとりうる。例えば、薄膜トランジスタで構成される集積回路は、アンテナで発生した交流の電圧を用いて動作を行い、アンテナに印加する交流の電圧を変調することにより、リーダ／ライタへの送信を行うことができる。なお、アンテナは、薄膜トランジスタとともに形成してもよいし、薄膜トランジスタとは別個に形成し、後に電気的に接続するようにして設けてもよい。

また、薄膜トランジスタとして、非晶質半導体または結晶質半導体を用いることができるが、より特性の高い薄膜トランジスタを用いる場合には、結晶質半導体を用いて薄膜トランジスタを設けることが好ましい。この場合、絶縁膜１３上に公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により非晶質半導体膜を形成し、続いて、非晶質半導体膜を公知の結晶化法（レーザ結晶化、ＲＴＡまた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、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とレーザ結晶化法を組み合わせた方法等）により結晶化して、結晶質半導体膜を形成する。

また、薄膜トランジスタを構成する半導体膜の構造もどのような構成としてもよく、例えば不純物領域（ソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ領域を含む）を形成してもよいし、ｐチャネル型、ｎチャネル型またはＣＭＯＳ回路で設けてもよい。また、半導体膜の上方に設けられるゲート電極の側面と接するように絶縁膜（サイドウォール）を形成してもよいし、ソース領域及びドレイン領域とゲート電極との一方または両方に、ニッケル、モリブデンまたはコバルト等のシリサイド層を形成してもよい。

絶縁膜１５は、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜、エポキシ等の樹脂材料やその他の有機材料からなる膜等で形成する。なお、絶縁膜１５は、これらの膜を公知の手段（スパッタ法、プラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法、スピンコーティング法、液滴吐出法または印刷法）を用いて形成することができる。

エッチング剤は、三フッ化塩素ガス等のフッ化ハロゲンまたはハロゲン間化合物を含む気体や液体を使用することができる。他にも、ＣＦ_４、ＳＦ_６、ＮＦ_３、Ｆ_２等を用いることもできる。

第１のシート材１７は、可撓性のフィルムを利用することができ、少なくとも一方の面に粘着剤を有する面が設けてある。例えば、ポリエステル等の基材として用いるベースフィルム上に粘着剤が設けてあるシート材を利用することができる。粘着剤としては、アクリル樹脂等を含んだ樹脂材料または合成ゴム材料からなる材料を用いることができる。

第２のシート材１８は、可撓性のフィルムを利用することができ、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなるフィルム、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム（ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等）と接着性合成樹脂フィルム（アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等）との積層フィルム等を利用することができる。また、フィルムは、被処理体と加熱処理と加圧処理が行われるものであり、加熱処理と加圧処理を行う際には、フィルムの最表面に設けられた接着層か、または最外層に設けられた層（接着層ではない）を加熱処理によって溶かし、加圧により接着する。また、第１のシート材１７と第２のシート材１８とで素子形成層を封止する場合には、第１のシート材も同様の材料を用いて封止を行えばよい。

以上のように、本実施の形態によって、一度ガラス等の剛性を有する基板上に素子形成層を設けた後に、当該基板から素子形成層を剥離することによって、可撓性を有する半導体装置を作製することができる。さらに、本実施の形態で示した方法を用いて、剥離層を形成し且つ剥離を行うことによって、低コストで信頼性の高い半導体装置を作製することができる。

（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、図面を用いて説明する。

まず、基板１０の表面に、金属膜１１を形成する（図４（Ａ））。金属膜１１は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層させて形成してもよい。例えば、タングステン（Ｗ）膜をスパッタ法を用いて形成する。なお、金属膜１１を形成する前に基板１０上に絶縁膜を設けてもよい。特に、基板からの汚染が懸念される場合には、基板１０と金属膜１１との間に絶縁膜を形成するのが好ましい。

次に、本実施の形態では、一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下にて、ＲＴＡやファーネスアニール炉等を用いた熱処理を行うことによって、金属膜１１を酸化、窒化あるいは窒化酸化させて、金属膜１１の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜２２を形成する。ここでは、ＲＴＡにより熱処理を行う例に関して示す。（図４（Ｂ））。図４（Ｂ）は、試料を加熱する装置であり、チャンバー７０、支持台７１、熱源体７２および断熱材７３等を有している。熱源体７２としては、ニッケルクロム線（ニクロム線）や鉄クロム線等の電熱線や、赤外線ランプやハロゲンランプ等のランプを用いる。

まず、チャンバー７０内の支持台７１に金属膜１１が設けられた基板１０を配置する。そして、熱源体７２を用いて加温することにより、一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下で金属膜１１に熱処理を行い金属膜１１の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜２２を形成する。熱処理の温度や時間を制御することにより、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜２２の膜厚を調整することができる。

なお、図４に示したのはあくまで一例であり、基板上に形成された金属膜に加熱処理を行い、表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成できるのであれば、どのような装置を用いてもよい。つまり、本実施の形態では、基板上に形成された金属膜に加熱処理を行うことによって、金属膜の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成することが重要である。また、基板は１枚ごと処理してもよいし、多くの枚数を同時に処理してもよい。特に、一度に多くの基板を処理したい場合には、バッチ式のファーネスアニール炉を用いることができる。

その後、上記実施の形態に示した図１（Ｃ）〜図２（Ｄ）と同様の工程を経ることによって、半導体装置を作製することができる。

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に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材料や形成方法は、本実施の形態でも自由に組み合わせて利用することができる。

（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用いて説明する。

まず、基板１０の表面に、一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でスパッタ法を行うことによって、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１を形成する（図５（Ａ））。例えば、一酸化二窒素単体あるいはアルゴンと一酸化二窒素との混合気体の雰囲気下等でタングステンをターゲットとしてスパッタを行うことにより、タングステン酸化膜（ＷＯｘ）、タングステン窒化膜（ＷＮｘ）あるいはタングステン窒化酸化膜（ＷＮｘＯｙ）を基板１０上に形成することができる。また、タングステンの他にも、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）、鉛（Ｐｂ）、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。また上記材料に珪素（Ｓｉ）を含んでいてもよい。

次に、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１上に絶縁膜１３を形成する（図５（Ｂ））。絶縁膜１３は単層で設けてよいし、複数の膜を積層させて設けてもよい。

次に、絶縁膜１３上に薄膜トランジスタ等から構成される層１４（ＴＦＴ層１４）を形成する。なお、本実施の形態では、絶縁膜１３とＴＦＴ層１４からなる層を便宜上、素子形成層３０とよぶ。続いて、素子形成層３０を覆うように保護膜として絶縁膜１５を形成する（図５（Ｃ））。絶縁膜１５は、素子形成層３０の側面も覆うように形成することが好ましい。また、ここでは、絶縁膜１５は、素子形成層３０を覆うように全面に設けられているが、必ずしも全面に設ける必要はなく選択的に設けてもよい。

次に、絶縁膜１５および素子形成層３０に開口部１６を形成し剥離層１９を露出させる（図５（Ｄ））。開口部１６は、素子形成層３０を構成する薄膜トランジスタ等を避けた領域や、基板１０の端部に設けることが好ましい。また、開口部１６は、レーザ光の照射や、試料の端面を研削、切断することにより形成することができる。

次に、開口部１６から、三フッ化塩素ガス等のフッ化ハロゲン等のエッチング剤を導入して、選択的に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１の除去を行う（図５（Ｅ））。金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１は、全て除去してもよいし、一部分を残すように除去してもよい。金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１の一部を残すことによって、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１を除去した後であっても、基板１０に素子形成層３０を保持させておくことができる。また、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１を全て除去せず処理を行うことにより、エッチング剤の消費量を減らし、処理時間の短縮化ができるため、低コスト化および高効率化を図ることができる。

その後、上記実施の形態で示したように、素子形成層３０に第１のシート材を設けて基板１０から素子形成層３０を分離することができる。本実施の形態では、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１が剥離層として機能している。

なお、本実施の形態では、基板１０の表面上に直接一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でスパッタを行うことによって、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１を形成する例を示したが、あらかじめ基板１０上に金属膜を設け、当該金属膜上に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１を設けてもよい。この場合、金属膜と金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜とに含まれる金属元素が異なっていてもよい。

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に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材料や形成方法は、本実施の形態でも自由に組み合わせて利用することができる。

（実施の形態４）
上記実施の形態では、金属膜、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜、絶縁膜、素子形成層を構成する薄膜トランジスタの非晶質半導体膜を順次形成することにより作製する例を示した。本実施の形態では、このように、導電膜、絶縁膜または半導体膜を成膜する際に、連続して成膜する場合に関して図面を用いて説明する。

複数のチャンバーを備えた装置の一例を図３（Ａ）に示す。なお、図３（Ａ）は、本実施の形態で示す装置（連続成膜システム）の一構成例を上面からみた図である。

図３（Ａ）に示す装置は、第１のチャンバー１１１、第２のチャンバー１１２、第３のチャンバー１１３、第４のチャンバー１１４、ロードロック室１１０、１１５、共通室１２０を有しており、それぞれのチャンバーは気密性を有している。各チャンバーには、真空排気ポンプ、不活性ガスの導入系が備えられている。

ロードロック室１１０、１１５は、試料（処理基板）をシステムに搬入するための部屋である。また、第１〜第４のチャンバーは、基板１０に導電膜、絶縁膜または半導体膜の成膜や、エッチングやプラズマ処理等を行うための部屋である。共通室１２０は、それぞれのロードロック室１１０、１１５および第１〜第４のチャンバーに対して共通に配置された試料の共通室１２０である。また、共通室１２０とロードロック室１１０、１１５、第１〜第４のチャンバー１１１〜１１４との間にはゲート弁１２２〜１２７が設けられている。なお、共通室１２０には、ロボットアーム１２１が設けてあり、ロボットアーム１２１によって、処理基板が各部屋へ運ばれる。

以下に、具体例として、基板１０に対して、第１のチャンバー１１１において金属膜１１を成膜し、第２のチャンバー１１２において金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２を形成し、第３のチャンバー１１３において絶縁膜１３を成膜し、第４のチャンバーにおいて非晶質半導体膜を成膜する例を示す。

まず、基板１０は多数枚が収納されたカセット１２８ごとロードロック室１１０に搬入される。カセット１２８の搬入後、ロードロック室１１０の搬入扉を閉鎖する。この状態において、ゲート弁１２２を開けてカセット１２８から処理基板を１枚取り出し、ロボットアーム１２１によって共通室１２０に配置させる。この際、共通室１２０において基板１０の位置合わせが行われる。

次に、ゲート弁１２２を閉鎖し、ついでゲート弁１２４を開ける。そして、第１のチャンバー１１１へ基板１０を移送する。第１のチャンバー１１１内で、成膜処理を行うことによって、基板１０上に金属膜１１を形成する。例えば、第１のチャンバー１１１において、プラズマＣＶＤ法やＷをターゲットとして用いたスパッタ法によりタングステン（Ｗ）膜を形成することができる。

次に、金属膜１１を成膜した後、基板１０はロボットアーム１２１によって共通室１２０に引き出され、第２のチャンバー１１２に移送される。第２のチャンバー１１２内では、金属膜１１に対して一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって、金属膜１１の表面に金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２を形成する。例えば、第２のチャンバー１１２において、タングステン膜にプラズマ処理を行うことによってタングステン酸化物（ＷＯｘ）、タングステン窒化膜（ＷＮｘ）あるいはタングステン窒化酸化膜（ＷＮＯｘ）を形成することができる。

次に、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２を形成後、基板１０はロボットアーム１２１によって共通室１２０に引き出され、第３のチャンバー１１３に移送される。第３のチャンバー１１３内では、１５０℃〜３００℃の温度で成膜処理を行い、絶縁膜１３を形成する。絶縁膜１３としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層膜またはこれらの積層膜を形成することができる。例えば、第３のチャンバー１１３において、プラズマＣＶＤ法により、１層目の絶縁膜として窒化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ことができる。なお、プラズマＣＶＤ法に限られず、ターゲットを用いたスパッタ法により形成してもよい。

次に、絶縁膜１３を成膜した後、基板１０はロボットアーム１２１によって共通室１２０に引き出され、第４のチャンバー１１４に移送される。第４のチャンバー１１４内では、１５０℃〜３００℃の温度で成膜処理を行い、プラズマＣＶＤ法により非晶質半導体膜を形成する。なお、非晶質半導体膜としては、微結晶半導体膜、非晶質ゲルマニウム膜、非晶質シリコンゲルマニウム膜またはこれらの積層膜等を使用することができる。また、非晶質半導体膜の形成温度を３５０℃〜５００℃として水素濃度を低減するための熱処理を省略してもよい。なお、ここではプラズマＣＶＤ法を用いて形成する例を示したが、ターゲットを用いたスパッタ法を用いて形成してもよい。

以上のように、非晶質半導体膜を成膜した後、基板１０はロボットアーム１２１によってロードロック室１１５に移送されカセット１２９に収納される。

なお、図３（Ａ）に示したのはあくまで一例であり、例えば、チャンバーの数を増やしてさらに非晶質半導体膜を形成した後に続けて導電膜や絶縁膜を形成してもよいし、上記実施の形態２に示したように、第２のチャンバー１１２において、熱処理を行うことによって金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜２２を形成してもよい。また、上記実施の形態３に示したように、第１のチャンバー１１１において、一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でスパッタを行うことによって基板１０上に金属酸化物、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１を形成することもできる。つまり、上記実施の形態で示した工程や材料を用いて自由に図３（Ａ）に示した装置と組み合わせて行うことができる。また、図３（Ａ）において第１〜第４のチャンバー１１１〜１１４はシングル型のチャンバーを用いた例を示したが、バッチ型のチャンバーを用いて多数枚を一度に処理する構成としてもよい。

次に、上記図３（Ａ）とは異なる構成を有する場合に関して図３（Ｂ）を用いて説明する。具体的には、図３（Ａ）では、複数のチャンバーを用いて連続的に積層して形成する例を示したが、図３（Ｂ）では１つのチャンバー内で真空を保ったまま連続的に成膜する例を示す。

図３（Ｂ）に示す装置は、ロードロック室１４４、１４６、チャンバー１４５、共通室１５０を有している。また、各部屋には、真空排気ポンプ、不活性ガスの導入系が備えられている。また、共通室１５０は、ロードロック室１４４、１４５、チャンバー１４５対して共通に配置された試料の共通室である。また、共通室１５０とロードロック室１４４、１４６、チャンバー１４５との間にはゲート弁１４７〜１４９が設けられている。なお、共通室１５０には、ロボットアーム１５１が設けてあり、ロボットアーム１５１によって、処理基板が各部屋へ運ばれる。

以下に、具体例として、基板１０に対して、金属膜１１、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２、絶縁膜１３および非晶質半導体膜を成膜する例を示す。

まず、基板１０は多数枚が収納されたカセット１４２ごとロードロック室１４４に搬入される。カセット１４２の搬入後、ロードロック室１４４の搬入扉を閉鎖する。この状態において、ゲート弁１４７を開けてカセット１４２から処理基板を１枚取り出し、ロボットアーム１５１によって共通室１５０に配置させる。この際、共通室１５０において基板１０の位置合わせが行われる。

次に、ゲート弁１４７を閉鎖し、ついでゲート弁１４９を開ける。そして、ロボットアーム１５１によってチャンバー１４５へ基板１０を移送する。チャンバー１４５は、複数のターゲットを備えており順次反応ガスを入れ替えることによって、基板１０上に金属膜１１、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１２、絶縁膜１３、非晶質半導体膜を連続して積層させて形成することができる。

その後、基板１０はロボットアーム１５１によってロードロック室１４６に移送されカセット１４３に収納される。

なお、図３（Ｂ）に示したのはあくまで一例であり、例えば、非晶質半導体膜を形成した後に続けて導電膜や絶縁膜を形成してもよいし、上記実施の形態２に示したように、熱処理を行うことによって金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜２２を形成してもよい。また、上記実施の形態３に示したように、一酸化二窒素単体あるいは一酸化二窒素とその他のガスとの混合気体雰囲気下でスパッタを行うことによって基板１０上に金属酸化物、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜３１を形成することもできる。つまり、上記実施の形態で示した工程や材料を用いて自由に図３（Ｂ）に示した装置と組み合わせて行うことができる。また、図３（Ｂ）においてチャンバー１４５はシングル型のチャンバーを用いた例を示したが、バッチ型のチャンバーを用いて多数枚を一度に処理する構成としてもよい。

図３（Ｂ）に示す装置を用いることによって、同一チャンバー内で連続して膜を形成するため、基板の搬送時に生じる汚染等を防止することができる。

本実施の形態で示した装置を用いることによって、大気に一度も曝されることなく導電膜、絶縁膜または半導体膜を連続して形成することができる。そのため、汚染物の混入の防止や生産効率の向上を実現することができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、薄膜トランジスタ、記憶素子及びアンテナを含む本発明の半導体装置の作製方法について、図面を参照して説明する。

まず、基板７０１の一表面に、剥離層７０２を形成する（図６（Ａ））。基板７０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板の一表面に絶縁膜を形成したもの、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７０１であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、基板７０１として、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７０２は、基板７０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板７０１の全面に剥離層を設けた後に、フォトリソグラフィ法により加工して、選択的に設けてもよい。また、基板７０１に接するように剥離層７０２を形成しているが、必要に応じて、基板７０１に接するように下地となる絶縁膜を形成し、当該絶縁膜に接するように剥離層７０２を形成してもよい。

剥離層７０２は、金属膜と当該金属酸化膜、当該金属窒化膜あるいは当該金属窒化酸化膜により形成されている。金属膜は、公知の手段（スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等）により、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）、鉛（Ｐｂ）、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層を、単層又は積層して形成する。金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜は、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うか、金属膜に一酸化二窒素雰囲気下で熱処理を行うことによって金属膜の表面に形成する。

金属膜が単層構造の場合、例えば、タングステン層、モリブデン層またはタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。そして、金属膜の表面に、タングステンの酸化物、窒化物あるいは窒化酸化物を含む層、モリブデンの酸化物、窒化物あるいは窒化酸化物を含む層またはタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、窒化物あるいは窒化酸化物を含む層を形成する。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。

また、剥離層７０２として、基板７０１上に金属膜を形成した後に、一酸化二窒素雰囲気下で上記金属膜の材料をターゲットとして、スパッタ法により金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成してもよい。この場合、金属膜と金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を別の金属元素を用いて形成することもできる。なお、基板７０１上に、直接金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を形成しこれを剥離層７０２として用いてもよい。

次に、剥離層７０２を覆うように、下地となる絶縁膜７０３を形成する。絶縁膜７０３は、公知の手段（スパッタ法やプラズマ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７０１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。

次に、絶縁膜７０３上に、非晶質半導体膜７０４（例えば非晶質珪素を含む膜）を形成する。非晶質半導体膜７０４は、公知の手段（スパッタ法、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。続いて、非晶質半導体膜７０４を公知の結晶化法（レーザ結晶化法、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、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とレーザ結晶化法を組み合わせた方法等）により結晶化して、結晶質半導体膜を形成する。その後、得られた結晶質半導体膜を所望の形状に加工して、結晶質半導体膜７０６〜７１０を形成する（図６（Ｂ））。なお、剥離層７０２、絶縁膜７０３および非晶質半導体膜７０４は、上記図３で示したように連続して形成することができる。

結晶質半導体膜７０６〜７１０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６６ｎｍの非晶質半導体膜を形成する。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、必要に応じてレーザ光を照射し、フォトリソグラフィ法を用いた加工処理によって結晶質半導体膜７０６〜７１０を形成する。

レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を形成する場合、連続発振またはパルス発振の気体レーザ又は固体レーザを用いる。気体レーザとしては、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ_３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等を用いる。固体レーザとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ_４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ_３などの結晶を使ったレーザを用いる。特に、連続発振のレーザの基本波、及び当該基本波の第２高調波から第４高調波のレーザを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザ（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。なお連続発振の基本波のレーザ光と連続発振の高調波のレーザ光とを照射するようにしてもよいし、連続発振の基本波のレーザ光とパルス発振の高調波のレーザ光とを照射するようにしてもよい。複数のレーザ光を照射することにより、エネルギーを補うことができる。またパルス発振型のレーザであって、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できるような発振周波数でレーザ光を発振させることで、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。すなわち、パルス発振の周期が、半導体膜が溶融してから完全に固化するまでの時間よりも短くなるように、発振の周波数の下限を定めたパルス発振のレーザを使用することができる。このようなレーザとして、発振周波数が１０ＭＨｚ以上のパルス発振のレーザ光を用いてもよい。

また、結晶化を助長する金属元素を用いて非晶質半導体膜の結晶化を行うと、低温で短時間の結晶化が可能となるうえ、結晶の方向が揃うという利点がある一方、金属元素が結晶質半導体膜に残存するためにオフ電流が上昇し、特性が安定しないという欠点がある。そこで、結晶質半導体膜上に、ゲッタリングサイトとして機能する非晶質半導体膜を形成するとよい。ゲッタリングサイトとなる非晶質半導体膜には、リンやアルゴンの不純物元素を含有させる必要があるため、好適には、アルゴンを高濃度に含有させることが可能なスパッタ法で形成するとよい。その後、加熱処理（ＲＴＡ法やファーネスアニール炉を用いた熱アニール等）を行って、非晶質半導体膜中に金属元素を拡散させ、続いて、当該金属元素を含む非晶質半導体膜を除去する。そうすると、結晶質半導体膜中の金属元素の含有量を低減又は除去することができる。

次に、結晶質半導体膜７０６〜７１０を覆うゲート絶縁膜７０５を形成する。ゲート絶縁膜７０５は、公知の手段（プラズマＣＶＤ法やスパッタ法）により、珪素の酸化物又は珪素の窒化物を含む膜を、単層又は積層して形成する。具体的には、酸化珪素を含む膜、酸化窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜を、単層又は積層して形成する。

また、基板、絶縁膜、半導体膜、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜、その他半導体装置を構成する絶縁膜などを形成した後、プラズマ処理を用いて酸化または窒化を行うことにより前記基板、絶縁膜、半導体膜、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜表面を酸化または窒化してもよい。プラズマ処理を用いて半導体膜や絶縁膜を酸化または窒化すると、当該半導体膜や絶縁膜の表面が改質され、ＣＶＤ法やスパッタ法により形成した絶縁膜と比較してより緻密な絶縁膜とすることができる。よって、ピンホール等の欠陥を抑制し半導体装置の特性等を向上させることが可能となる。また上記の様なプラズマ処理は、ゲート電極膜、ソース配線、ドレイン配線などの導電膜などにも行うことができ、窒化又は酸化を行うことによって表面に窒化膜、酸化膜を形成することができる。

本実施の形態では、ゲート絶縁膜７０５を形成後、プラズマ処理を行い、ゲート絶縁膜７０５を酸化、又は窒化する。図示しないがプラズマ処理によって、ゲート絶縁膜７０５上には酸化膜又は窒化膜が形成される。ゲート絶縁膜７０５として酸化珪素（ＳｉＯｘ）または酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）を用いた場合、酸素雰囲気下でプラズマ処理を行いゲート絶縁膜７０５を酸化することによって、ゲート絶縁膜の表面にはＣＶＤ法やスパッタ法等により形成されたゲート絶縁膜と比較してピンホール等の欠陥の少ない緻密な膜を形成することができる。一方、窒素雰囲気下でプラズマ処理を行いゲート絶縁膜７０５を窒化すると、ゲート絶縁膜７０５の表面に絶縁膜として窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）を設けることができる。また、一旦酸素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによりゲート絶縁膜７０５を酸化させた後に、再度窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより窒化させてもよい。

なお、プラズマ処理により膜を酸化する場合には、酸素雰囲気下（例えば、酸素（Ｏ_２）と希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも一つを含む）雰囲気下または酸素と水素（Ｈ_２）と希ガス雰囲気下または一酸化二窒素と希ガス雰囲気下）でプラズマ処理を行う。一方、プラズマ処理により膜を窒化する場合には、窒素雰囲気下（例えば、窒素（Ｎ_２）と希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも一つを含む）雰囲気下または窒素と水素と希ガス雰囲気下またはＮＨ_３と希ガス雰囲気下）でプラズマ処理を行う。希ガスとしては、例えばＡｒを用いることができる。また、ＡｒとＫｒを混合したガスを用いてもよい。そのため、プラズマ処理によって形成される絶縁膜は、プラズマ処理に用いた希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの少なくとも一つを含む）を含んでおり、Ａｒを用いた場合には絶縁膜にＡｒが含まれている。

また、プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が１×１０^１１ｃｍ^−３以上であり、プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下で行う。より詳しくいうと、電子密度が１×１０^１１ｃｍ^−３以上１×１０^１３ｃｍ^−３以下で、プラズマの電子温度が０．５ｅＶ以上１．５ｅＶ以下で行う。プラズマの電子密度が高密度であり、基板上に形成された被処理物（ここでは、ゲート絶縁膜７０５）付近での電子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が１×１０^１１ｃｍ^−３以上と高密度であるため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化物または窒化膜は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。たとえば、ガラス基板の歪点よりも１００度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。なお、プラズマを形成するための周波数としては、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）等の高周波を用いることができる。なお、以下に特に断らない場合は、プラズマ処理として上記条件を用いて行うものとする。

このように、ゲート電極膜を形成する前にプラズマ処理を行うことによって、半導体膜の端部においてゲート絶縁膜の被覆不良が生じた場合であっても、被覆不良により露出した半導体膜を酸化または窒化することができるため、半導体膜の端部におけるゲート絶縁膜の被覆不良に起因するゲート電極膜と半導体膜とのショート等を防止することができる。

次に、ゲート絶縁膜７０５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。第１の導電膜は、公知の手段（プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法）により、２０〜１００ｎｍの厚さで形成する。第２の導電膜は、公知の手段により、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珪素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（ＴａＮ）膜とタングステン（Ｗ）膜、窒化タングステン（ＷＮ）膜とタングステン膜、窒化モリブデン（ＭｏＮ）膜とモリブデン（Ｍｏ）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、ゲート電極として機能する導電膜（ゲート電極ともよぶ）７１６〜７２５を形成する。

次に、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形成して、結晶質半導体膜７０６、７０８〜７１０に、イオンドープ法又はイオン注入法により、Ｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加して、Ｎ型不純物領域７１１、７１３〜７１５とチャネル形成領域７８０、７８２〜７８４を形成する。Ｎ型を付与する不純物元素は、１５族に属する元素を用いれば良く、例えばリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を用いる。

次に、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形成して、結晶質半導体膜７０７に、Ｐ型を付与する不純物元素を添加して、Ｐ型不純物領域７１２とチャネル形成領域７８１を形成する。Ｐ型を付与する不純物元素は、例えばボロン（Ｂ）を用いる。

次に、ゲート絶縁膜７０５と導電膜７１６〜７２５を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、公知の手段（プラズマＣＶＤ法やスパッタ法）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７１６〜７２５の側面に接する絶縁膜（サイドウォールともよばれる）７３９〜７４３を形成する（図６（Ｃ））。また、絶縁膜７３９〜７４３の作製と同時に、ゲート絶縁膜７０５がエッチングされた絶縁膜７３４〜７３８を形成する。絶縁膜７３９〜７４３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、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、絶縁膜７３９〜７４３をマスクとして用いて、結晶質半導体膜７０６、７０８〜７１０にＮ型を付与する不純物元素を添加して、第１のＮ型不純物領域（ＬＤＤ領域ともよぶ）７２７、７２９、７３１、７３３と、第２のＮ型不純物領域７２６、７２８、７３０、７３２とを形成する。第１のＮ型不純物領域７２７、７２９、７３１、７３３が含む不純物元素の濃度は、第２のＮ型不純物領域７２６、７２８、７３０、７３２の不純物元素の濃度よりも低い。上記工程を経て、Ｎ型の薄膜トランジスタ７４４、７４６〜７４８と、Ｐ型の薄膜トランジスタ７４５が完成する。

なお、ＬＤＤ領域を形成するためには、ゲート電極を２層以上の積層構造として、当該ゲート電極に端部がテーパーを有する形状となるようなエッチングや異方性エッチングを行って、当該ゲート電極を構成する下層の導電膜をマスクとして用いる手法と、サイドウォールの絶縁膜をマスクとして用いる手法がある。前者の手法を採用して形成された薄膜トランジスタは、ゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて配置させた構造となっているが、この構造は、ゲート電極の端部がテーパーを有する形状となるようなエッチングや異方性エッチングを利用するために、ＬＤＤ領域の幅を制御することが難しく、エッチング工程が良好に行われなければ、ＬＤＤ領域を形成することが出来ない場合がある。一方、後者のサイドウォールの絶縁膜をマスクとして用いる手法は、前者の手法と比較すると、ＬＤＤ領域の幅の制御が容易であり、また、ＬＤＤ領域を確実に形成することができる。

続いて、薄膜トランジスタ７４４〜７４８を覆うように、絶縁膜を単層又は積層して形成する（図７（Ａ））。薄膜トランジスタ７４４〜７４８を覆う絶縁膜は、公知の手段（ＳＯＧ法、液滴吐出法等）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、シロキサン等の有機材料等により、単層又は積層で形成する。シロキサン系の材料とは、例えば、シリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む物質、又は、シリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基にフッ素、アルキル基、芳香族炭化水素の少なくとも１つを含む物質に相当する。例えば、薄膜トランジスタ７４４〜７４８を覆う絶縁膜が３層構造の場合、１層目の絶縁膜７４９として酸化珪素を含む膜を形成し、２層目の絶縁膜７５０として樹脂を含む膜を形成し、３層目の絶縁膜７５１として窒化珪素を含む膜を形成するとよい。

なお、絶縁膜７４９〜７５１を形成する前、又は絶縁膜７４９〜７５１のうちの１つ又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、レーザアニール法又はＲＴＡ法などを適用するとよい。

次に、フォトリソグラフィ法により絶縁膜７４９〜７５１をエッチングして、Ｎ型不純物領域７２６、７２８〜７３２、Ｐ型不純物領域７８５を露出させるコンタクトホールを形成する。続いて、コンタクトホールを充填するように、導電膜を形成し、当該導電膜をパターン加工して、ソースドレイン配線として機能する導電膜７５２〜７６１を形成する。

導電膜７５２〜７６１は、公知の手段（プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法）により、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ネオジウム（Ｎｄ）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７５２〜７６１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７５２〜７６１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７５２〜７６１を覆うように、絶縁膜７６２を形成する（図７（Ｂ））。絶縁膜７６２は、公知の手段（ＳＯＧ法、液滴吐出法等）を用いて、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。また、絶縁膜７６２は、好適には、０．７５μｍ〜３μｍの厚さで形成する。

続いて、フォトリソグラフィ法により絶縁膜７６２をエッチングして、導電膜７５７、７５９、７６１を露出させるコンタクトホールを形成する。続いて、コンタクトホールを充填するように、導電膜を形成する。導電膜は、公知の手段（プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法）を用いて、導電性材料により形成する。次に、導電膜をパターン加工して、導電膜７６３〜７６５を形成する。なお、導電膜７６３〜７６５は、記憶素子が含む一対の導電膜のうちの一方の導電膜となる。従って、好適には、導電膜７６３〜７６５は、チタン、又はチタンを主成分とする合金材料若しくは化合物材料により、単層又は積層で形成するとよい。チタンは、抵抗値が低いため、記憶素子のサイズの縮小につながり、高集積化を実現することができる。また、導電膜７６３〜７６５を形成するためのフォトリソグラフィ工程においては、下層の薄膜トランジスタ７４４〜７４８にダメージを与えないために、ウエットエッチング加工を行うとよく、エッチング剤にはフッ化水素（ＨＦ）又はアンモニアと過酸化水素水とからなる溶液を用いるとよい。

次に、導電膜７６３〜７６５を覆うように、絶縁膜７６６を形成する。絶縁膜７６６は、公知の手段（ＳＯＧ法、液滴吐出法等）を用いて、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。また、絶縁膜７６２は、好適には、０．７５μｍ〜３μｍの厚さで形成する。続いて、フォトリソグラフィ法により、絶縁膜７６６をエッチングして、導電膜７６３〜７６５を露出させるコンタクトホール７６７〜７６９を形成する。

次に、導電膜７６５に接し、アンテナとして機能する導電膜７８６を形成する（図８（Ａ））。導電膜７８６は、公知の手段（プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、印刷法、液滴吐出法）を用いて、導電性材料により形成する。好ましくは、導電膜７８６は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）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。具体的には、導電膜７８６は、スクリーン印刷法により、銀を含むペーストを用いて形成し、その後、５０〜３５０度の加熱処理を行って形成する。又は、スパッタリング法によりアルミニウム膜を形成し、当該アルミニウム膜をパターン加工することにより形成する。アルミニウム膜のパターン加工は、ウエットエッチング加工を用いるとよく、ウエットエッチング加工後は２００〜３００度の加熱処理を行うとよい。

次に、導電膜７６３、７６４に接するように有機化合物層７８７を形成する（図８（Ｂ））。有機化合物層７８７は、公知の手段（液滴吐出法や蒸着法等）により形成する。続いて、有機化合物層７８７に接するように、導電膜７７１を形成する。導電膜７７１は、公知の手段（スパッタリング法や蒸着法）により形成する。

以上の工程を経て、導電膜７６３、有機化合物層７８７及び導電膜７７１の積層体からなる記憶素子部７８９と、導電膜７６４、有機化合物層７８７及び導電膜７７１の積層体からなる記憶素子部７９０が完成する。

なお、上記の作製工程では、有機化合物層７８７の耐熱性が強くないため、アンテナとして機能する導電膜７８６を形成する工程の後に、有機化合物層７８７を形成する工程を行うことを特徴とする。

次に、記憶素子部７８９、７９０、アンテナとして機能する導電膜７８６を覆うように、公知の手段（ＳＯＧ法、液滴吐出法等）により、保護膜として機能する絶縁膜７７２を形成する。絶縁膜７７２は、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などの炭素を含む膜、窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜、有機材料により形成し、好ましくはエポキシ樹脂により形成する。

次に、剥離層７０２が露出するように、フォトリソグラフィ法またはレーザ光の照射により絶縁膜をエッチングして、開口部７７３、７７４を形成する（図９（Ａ））。

次に、開口部７７３、７７４にエッチング剤を導入して、剥離層７０２を除去する（図９（Ｂ））。エッチング剤は、フッ化ハロゲンまたはハロゲン間化合物を含む気体又は液体を使用する。例えば、フッ化ハロゲンを含む気体として三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）を使用する。そうすると、素子形成層７９１は、基板７０１から剥離された状態となる。なお、素子形成層７９１とは、ここでは、薄膜トランジスタ７４４〜７４８、記憶素子部７８９、７９０の素子群と、アンテナとして機能する導電膜７８６を合わせたものとする。なお、剥離層７０２は、全て除去せず一部分を残存させてもよい。こうすることによって、エッチング剤の消費量を抑え剥離層の除去に要する処理時間を短縮することが可能となる。また、剥離層７０２の除去を行った後にも、基板７０１上に素子形成層７９１を保持しておくことが可能となる。

素子形成層７９１が剥離された基板７０１は、コストの削減のために、再利用するとよい。また、絶縁膜７７２は、剥離層７０２を除去した後に、素子形成層７９１が飛散しないように形成したものである。素子形成層７９１は小さく薄く軽いために、剥離層７０２を除去した後は、基板７０１に密着していないために飛散しやすい。しかしながら、素子形成層７９１上に絶縁膜７７２を形成することで、素子形成層７９１に重みが付き、基板７０１からの飛散を防止することができる。また、素子形成層７９１単体では薄くて軽いが、絶縁膜７７２を形成することで、基板７０１から剥離した素子形成層７９１が応力等により巻かれた形状になることがなく、ある程度の強度を確保することができる。

次に、素子形成層７９１の一方の面を、第１のシート材７７５に接着させて基板７０１から完全に剥離する（図１０（Ａ））。剥離層７０２を全て除去せず一部を残した場合には、物理的手段を用いて基板７０１から素子形成層を剥離する。続いて、素子形成層７９１の他方の面に、第２のシート材７７６を設け、その後加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って、第２のシート材７７６を貼り合わせる。また、第２のシート材７７６を設けると同時または設けた後に第１のシート材７７５を剥離し、代わりに第３のシート材７７７を設ける。そして、加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って、第３のシート材７７７を貼り合わせる。そうすると、第２のシート材７７６と第３のシート材７７７により封止された半導体装置が完成する（図１０（Ｂ））。

なお、第１のシート材７７５と第２のシート材７７６によって封止を行っても良いが、基板７０１から素子形成層７９１を剥離するためのシート材と素子形成層７９１を封止するためのシート材に異なるシート材を用いる場合には、上述したように、第２のシート材７７６と第３のシート材７７７で素子形成層７９１を封止する。これは、例えば、基板７０１から素子形成層７９１を剥離する際に、第１のシート材７７５が素子形成層７９１のみならず基板７０１への接着が懸念される場合等、粘着力が弱いシート材を利用したいときに有効となる。

封止に用いる第２のシート材７７６、第３のシート材７７７として、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなるフィルム、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム（ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等）と接着性合成樹脂フィルム（アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等）との積層フィルム等を利用することができる。また、フィルムは、被処理体と加熱処理と加圧処理が行われるものであり、加熱処理と加圧処理を行う際には、フィルムの最表面に設けられた接着層か、又は最外層に設けられた層（接着層ではない）を加熱処理によって溶かし、加圧により接着する。また、第２のシート材７７６と第３のシート材７７７の表面には接着層が設けられていてもよいし、接着層が設けられていなくてもよい。接着層は、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤を含む層に相当する。また、封止後に内部への水分等の侵入を防ぐために封止するシート材にシリカコートを行うことが好ましく、例えば、接着層とポリエステル等のフィルムとシリカコートを積層指せたシート材を利用することができる。

なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に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材料や形成方法は、本実施の形態でも利用することができるし、本実施の形態で示した材料や形成方法は上記実施の形態でも利用することができる。

（実施の形態６）
本発明の半導体装置を構成する要素の一つとして、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）を構成する一例について、図１９乃至図２１を参照して説明する。

図１９（Ａ）で示す半導体膜６６０、６５１はシリコン若しくはシリコンを成分とする結晶性の半導体で形成することが好ましい。例えば、シリコン膜をレーザアニールなどによって結晶化された多結晶シリコン、単結晶シリコンなどが適用される。その他にも半導体特性を示す、金属酸化物半導体、アモルファスシリコン、有機半導体を適用することも可能である。

いずれにしても、最初に形成する半導体膜は絶縁表面を有する基板の全面若しくは一部（トランジスタの半導体領域として確定されるよりも広い面積を有する領域）に形成する。そして、フォトリソグラフィ技術によって、半導体膜上にマスクパターンを形成する。そのマスクパターンを利用して半導体膜をエッチング処理することにより、ＴＦＴのソース及びドレイン領域及びチャネル形成領域を含む特定形状の島状の半導体膜６６０、６６１を形成する。その半導体膜６６０、６６１はレイアウトの適切さを考慮して決められる。

図１９（Ａ）で示す半導体膜６６０、６６１を形成するためのフォトマスクは、図１９（Ｂ）に示すマスクパターン６７０を備えている。このマスクパターン６７０は、フォトリソグラフィ工程で用いるレジストがポジ型かネガ型かで異なる。ポジ型レジストを用いる場合には、図１９（Ｂ）で示すマスクパターン６７０は、遮光部として作製される。マスクパターン６７０は、多角形の頂部Ａを削除した形状となっている。また、屈曲部Ｂにおいては、その角部が直角とならないように複数段に渡って屈曲する形状となっている。このフォトマスクのパターンは、例えば、パターンの角部であって（直角三角形）の一辺が１０μｍ以下の大きさに角部を削除している。

図１９（Ｂ）で示すマスクパターン６７０は、その形状が、図１９（Ａ）で示す半導体膜６６０、６６１に反映される。その場合、マスクパターン６７０と相似の形状が転写されても良いが、マスクパターン６７０の角部がさらに丸みを帯びるように転写されていても良い。すなわち、マスクパターン６７０よりもさらにパターン形状をなめらかにした、丸め部を設けても良い。

半導体膜６６０、６６１の上には、酸化シリコン若しくは窒化シリコンを少なくとも一部に含む絶縁膜が形成される。この絶縁膜を形成する目的の一つはゲート絶縁膜である。そして、図２０（Ａ）で示すように、半導体膜と一部が重なるようにゲート配線６６２、６６３、６６４を形成する。ゲート配線６６２は半導体膜６６０に対応して形成される。ゲート配線６６３は半導体膜６６０、６６１に対応して形成される。また、ゲート配線６６４は半導体膜６６０、６６１に対応して形成される。ゲート配線は、金属膜又は導電性の高い半導体膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術によってその形状を絶縁膜上に作り込む。

このゲート配線を形成するためのフォトマスクは、図２０（Ｂ）に示すマスクパターン６７１を備えている。このマスクパターン６７１は、角部であって、（直角三角形）の一辺が１０μｍ以下、または、配線の線幅の１／２以下で、線幅の１／５以上の大きさに角部を削除している。図２０（Ｂ）で示すマスクパターン６７１は、その形状が、図２０（Ａ）で示すゲート配線６６２、６６３、６６４に反映される。その場合、マスクパターン６７１と相似の形状が転写されても良いが、マスクパターン６７１の角部がさらに丸みを帯びるように転写されていても良い。すなわち、マスクパターン６７１よりもさらにパターン形状をなめらかにした、丸め部を設けても良い。すなわち、ゲート配線６６２、６６３、６６４の角部は、線幅の１／２以下であって１／５以上にコーナー部に丸みをおびさせる。凸部はプラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、洗浄のときに、たとえできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。

層間絶縁膜はゲート配線６６２、６６３、６６４の次に形成される膜である。層間絶縁膜は酸化シリコンなどの無機絶縁材料若しくポリイミドやアクリル樹脂などを使った有機絶材料を使って形成する。この層間絶縁膜とゲート配線６６２、６６３、６６４の間には窒化シリコン若しくは窒化酸化シリコンなどの絶縁膜を介在させても良い。また、層間絶縁膜上にも窒化シリコン若しくは窒化酸化シリコンなどの絶縁膜を設けても良い。この絶縁膜は、外因性の金属イオンや水分などＴＦＴにとっては良くない不純物により半導体膜やゲート絶縁膜を汚染するのを防ぐことができる。

層間絶縁膜には所定の位置に開孔が形成されている。例えば、下層にあるゲート配線や半導体膜に対応して設けられる。金属若しくは金属化合物の一層若しくは複数層で形成される配線層は、フォトリソグラフィ技術によってマスクパターンが形成され、エッチング加工により所定のパターンに形成される。そして、図２１（Ａ）で示すように、半導体膜と一部が重なるように配線６７５〜６８０を形成する。配線はある特定の素子間を連結する。配線は特定の素子と素子の間を直線で結ぶのではなく、レイアウトの制約上屈曲部が含まれる。また、コンタクト部やその他の領域において配線幅が変化する。コンタクト部では、コンタクトホールが配線幅と同等若しくは大きい場合には、その部分で配線幅が広がるように変化する。

この配線６７５〜６８０を形成するためのフォトマスクは、図２１（Ｂ）に示すマスクパターン６７２を備えている。この場合においても、配線は、そのコーナー部であって（直角三角形）の一辺が１０μｍ以下、または、配線の線幅の１／２以下で、線幅の１／５以上の大きさに角部を削除し、コーナー部を丸みをおびるパターンを有せしめる。角部は、線幅の１／２以下で、１／５以上にコーナー部に丸みをおびさせる。このような配線は、凸部はプラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、洗浄のときに、たとえできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。配線の角部がラウンドをとることにより、電気的にも伝導させることが期待できる。また、多数の平行配線では、ゴミを洗い流すのにはきわめて好都合である。

図２１（Ａ）には、ｎチャネル型トランジスタ６８１〜６８４、ｐチャネル型トランジスタ６８５、６８６が形成されている。ｎチャネル型トランジスタ６８３とｐチャネル型トランジスタ６８５及びｎチャネル型トランジスタ６８４とｐチャネル型トランジスタ６８６はインバータを構成している。この６つのトランジスタを含む回路はＳＲＡＭを形成している。これらのトランジスタの上層には、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁膜が形成されていても良い。

なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に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材料や形成方法は、本実施の形態でも利用することができるし、本実施の形態で示した材料や形成方法は上記実施の形態でも利用することができる。

（実施の形態７）
本実施の形態では本発明の半導体装置を作製する際用いることができる形状の加工方法について説明する。

本実施の形態では、半導体装置の集積回路で用いられる薄膜トランジスタ、容量、配線等を形成する際、レジストを露光マスクによってエッチング加工したレジストパターンを用いる。

本実施の形態で用いる、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクについて図２２を用いて説明する。

図２２（Ａ）は、露光マスクの一部を拡大した上面図である。また、図２２（Ａ）に対応する露光マスクの一部の断面図を図２２（Ｂ）に示す。図２２（Ｂ）には露光マスクと、レジストが全面に塗布形成された基板とを対応させて図示している。

また図２２は図２３と対応しており、図２２で作製したレジストパターン５１９は図２３におけるダブルゲートＴＦＴ５１０を作製するために用いられている。

図２２（Ａ）において、露光マスクは、Ｃｒなどの金属膜からなる遮光部６０１ａ、６０１ｂと、補助パターンとして、半透膜６０２が設けられた部分とが設置されている。遮光部６０１ａの幅は、ｔ１と示し、遮光部６０１ｂの幅は、ｔ２と示し、半透膜６０２が設けられた部分の幅はＳ１と示している。遮光部６０１ｂと遮光部６０１ｂとの間隔がＳ１とも言える。

図２２（Ｂ）において、露光マスクは、透光性の基体６００にＭｏＳｉＮからなる半透膜６０２を設け、半透膜６０２と積層するようにＣｒなどの金属膜からなる遮光部６０１ａ、６０１ｂを設けている。半透膜４０２は他にＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＯＮ、ＣｒＳｉなどを用いて形成することができる。

図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）に示す露光マスクを用いてレジスト膜の露光を行うと、非露光領域６０３ａと露光領域６０３ｂが形成される。露光時には光が、遮光部の回り込みや半透膜を通過することによって図２２（Ｂ）に示す露光領域６０３ｂが形成される。

そして、現像を行うと、露光領域６０３ｂが除去されて、図２３（Ａ）に示すレジストパターン５１９が得られる。

また、他の露光マスクの例として、複数のスリットを有する回折格子パターン６１２を遮光部６０１ｂと遮光部６０１ｂとの間に設けた露光マスクの上面図を図２２（Ｃ）に示す。図２２（Ｃ）に示す露光マスクを用いても同様に図２３（Ａ）に示すレジストパターン５１９が得られる。

また、他の露光マスクの例として、遮光部６０１ｂと遮光部６０１ｂとの間に露光限界以下の間隔を設けた露光マスクの上面図を図２２（Ｄ）に示す。例えば、ｔ１を６μｍ、ｔ２を６μｍ、Ｓ１を１μｍとした露光マスクを用いて最適な露光条件で露光した後、実施の形態１の作製工程に従えば、２つのチャネル形成領域の間隔が２μｍ未満であるダブルゲート構造のＴＦＴを作製することができる。図２２（Ｄ）に示す露光マスクを用いても同様に図２３（Ａ）に示すレジストパターン５１９が得られる。

このように図２２に示す方法でレジスト膜を加工すると、工程を増やさずに選択的に微細な加工ができ、多様なレジストパターンが得られる。このようなレジストパターンを用いて、ダブルゲートＴＦＴ５１０、シングルゲートＴＦＴ５２０、容量５３０、配線５４０を作製した例を図２３に示す。

図２３（Ａ）において、基板５００、絶縁膜５０８上に半導体膜５０１、半導体膜５０２、半導体膜５０３が形成されている。半導体膜５０１、半導体膜５０２、半導体膜５０３を覆うようにゲート絶縁膜５０４、第１の導電膜５０５、第２の導電膜５０６が形成され、図２２で示したように作製された形状の異なるレジストパターン５１９、レジストパターン５２９、レジストパターン５３９、レジストパターン５４９が形成されている。

レジストパターン５１９は２個所の凸部を有する形状であり、レジストパターン５２９は側端部になだらかな段差を有する形状であり、レジストパターン５３９は凸部が中央よりずれた位置にある形状であり、レジストパターン５４９は段差も凹凸もない形状である。

レジストパターン５１９、レジストパターン５２９、レジストパターン５３９、レジストパターン５４９を用いてエッチング処理による加工を行い、第１のゲート電極５１１、第２のゲート電極５１２ａ、第２のゲート電極５１２ｂ、第１のゲート電極５２１、第２のゲート電極５２２、第１のゲート電極５３１、第２のゲート電極５３２、第１の配線５４１、及び第２の配線５４２を形成する。第２のゲート電極５１２ａ、第２のゲート電極５１２ｂ、第２のゲート電極５２２、及び第２のゲート電極５３２をマスクとして、半導体膜５０１、半導体膜５０２、半導体膜５０３に一導電型を有する不純物元素を添加し、低濃度不純物領域５１４ａ、低濃度不純物領域５１４ｂ、低濃度不純物領域５１４ｃ、低濃度不純物領域５２４ａ、低濃度不純物領域５２４ｂ、低濃度不純物領域５３４ａ、低濃度不純物領域５３４ｂを形成する（図２３（Ｂ）参照。）。

さらに、第１のゲート電極５１１、第２のゲート電極５１２ａ、第２のゲート電極５１２ｂ、第１のゲート電極５２１、第２のゲート電極５２２、第１のゲート電極５３１、第２のゲート電極５３２をマスクとして、半導体膜５０１、半導体膜５０２、半導体膜５０３に一導電型を有する不純物元素を添加し、高濃度不純物領域５１５ａ、高濃度不純物領域５１５ｂ、低濃度不純物領域５１６ａ、低濃度不純物領域５１６ｂ、高濃度不純物領域５２５ａ、高濃度不純物領域５２５ｂ、低濃度不純物領域５２６ａ、低濃度不純物領域５２６ｂ、高濃度不純物領域５３５ａ、高濃度不純物領域５３５ｂ、低濃度不純物領域５３６ａ、低濃度不純物領域５３６ｂを形成する。また、レジストパターン５１３ａ、レジストパターン５１３ｂ、レジストパターン５２３、レジストパターン５３３、レジストパターン５４３を除去し、ダブルゲートＴＦＴ５１０、シングルゲートＴＦＴ５２０、容量５３０、配線５４０が作製される（図２３（Ｃ）参照。）。

添加する一導電型を付与する不純物元素としてｎ型を付与する不純物元素（例えばリン（Ｐ））とすれば、ｎ型を有する不純物領域を有するｎチャネル型ＴＦＴを作製することができ、添加する一導電型を付与する不純物元素としてｐ型を付与する不純物元素（例えばボロン（Ｂ））とすれば、ｐ型を有する不純物領域を有するｐチャネル型ＴＦＴを作製することができる。

また、一導電型を付与する不純物元素を添加するドーピング条件などを制御すれば、低濃度不純物領域を形成せず、全ての不純物領域を高濃度不純物領域とすることができる。本実施の形態では、２段階にわたり一導電型を付与する不純物元素を添加して異なる濃度の不純物領域を形成する例を示したが、一回の一導電型を付与する不純物元素を添加する工程で、図２３（Ｃ）のような低濃度不純物領域と高濃度不純物領域を有するＴＦＴ、容量を作製することができる。

同一工程で、ダブルゲートＴＦＴ５１０、シングルゲートＴＦＴ５２０の２種類のＴＦＴを作製することができる。ダブルゲートＴＦＴ５１０は、第１のゲート電極５１１上に隣接する第２のゲート電極５１２ａ、第２のゲート電極５１２ｂを有している。第２のゲート電極５１２ａ、第２のゲート電極５１２ｂの間隔を短く形成することができるので、低濃度不純物領域５１４ｂの幅を狭くすることができ、ＴＦＴのサイズも小さくすることができる。よって微細化が可能なり、半導体装置の精密化、高性能化、軽量化などを達成することができる。

容量５３０は、第１のゲート電極５３１を第２のゲート電極より幅広い形状に形成できるので、低濃度不純物領域５３６ｂの領域を広く形成することができる。低濃度不純物領域とゲート電極間で形成される容量の方が、不純物元素が添加されない領域５３７とゲート電極間で形成される容量よりも大きいので、第１のゲート電極５３１下の低濃度不純物領域５３６ｂを広く形成すると大きな容量を得ることができる。

配線５４０は、他のゲート電極のように幅が狭くなることもなく第１の配線５４１と第２の配線５４２とがほぼ同じ幅で積層して形成することができるので、低抵抗な配線を作製することができる。また、微細な配線を作製することができる。

このように、本実施の形態を用いると、同一な工程で、所望とする性能に合わせた異なった形状で導電膜や絶縁膜の加工をすることができる。よって、異なる種類のＴＦＴや、サイズの異なる配線などを、工程を増加することなく作製することができる。本実施の形態は、上記実施の形態１乃至７のそれぞれと自由に組み合わせることができる。

（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明の半導体装置を非接触でデータの送受信が可能であるＲＦＩＤとして利用した場合の一実施形態に関して図１１を用いて説明する。

ＲＦＩＤ２２０は、非接触でデータを交信する機能を有し、電源回路２１１、クロック発生回路２１２、データ復調／変調回路２１３、他の回路を制御する制御回路２１４、インターフェース回路２１５、メモリ２１６、データバス２１７、アンテナ（アンテナコイル）２１８を有する（図１１（Ａ））。

電源回路２１１は、アンテナ２１８から入力された交流信号を基に、半導体装置の内部の各回路に供給する各種電源を生成する回路である。クロック発生回路２１２は、アンテナ２１８から入力された交流信号を基に、半導体装置内の各回路に供給する各種クロック信号を生成する回路である。データ復調／変調回路２１３は、リーダライタ２１９と交信するデータを復調／変調する機能を有する。制御回路２１４は、メモリ２１６を制御する機能を有する。アンテナ２１８は、電磁波或いは電波の送受信を行う機能を有する。リーダライタ２１９は、半導体装置との交信、制御及びそのデータに関する処理を制御する。なお、ＲＦＩＤは上記構成に制約されず、例えば、電源電圧のリミッタ回路や暗号処理専用ハードウエアといった他の要素を追加した構成であってもよい。

また、ＲＦＩＤは、各回路への電源電圧の供給を電源（バッテリ）を搭載せず電波により行うタイプとしてもよいし、各回路への電源電圧の供給をアンテナの代わりに電源（バッテリ）を搭載させて行うタイプとしてもよいし、電波と電源により電源電圧を供給するタイプとしてもよい。

本発明の半導体装置をＲＦＩＤ等に利用した場合、非接触で通信を行う点、複数読取りが可能である点、データの書き込みが可能である点、様々な形状に加工可能である点、選択する周波数によっては、指向性が広く、認識範囲が広い点等の利点を有する。ＲＦＩＤは、非接触による無線通信で人や物の個々の情報を識別可能なＩＣタグ、ラベル加工を施して目標物への貼り付けを可能としたラベル、イベントやアミューズメント向けのリストバンド等に適用することができる。また、ＲＦＩＤを樹脂材料により成型加工してもよいし、無線通信を阻害する金属に直接固定してもよい。さらに、ＲＦＩＤは、入退室管理システムや精算システムといった、システムの運用に活用することができる。

次に、本発明の半導体装置をＲＦＩＤとして実際に使用するときの一形態について説明する。表示部３２１を含む携帯端末の側面には、リーダライタ３２０が設けられ、品物３２２の側面にはＲＦＩＤ３２３が設けられる（図１１（Ｂ））。品物３２２が含むＲＦＩＤ３２３にリーダライタ３２０をかざすと、表示部３２１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３２６をベルトコンベアにより搬送する際に、リーダライタ３２４と、商品３２６に設けられたＲＦＩＤ３２５を用いて、該商品３２６の検品を行うことができる（図１１（Ｃ））。このように、システムにＲＦＩＤ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。

なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。

（実施の形態９）
本発明の半導体装置の用途は広範にわたるが、例えば、電子機器に用いることができる。電子機器として、例えばテレビ受像器、コンピュータ、携帯電話をはじめとする携帯情報端末、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ナビゲーションシステム等に利用することができる。本発明の半導体装置を携帯電話に適用した場合に関して図１２を用いて説明する。

携帯電話は、筐体２７００、２７０６、パネル２７０１、ハウジング２７０２、プリント配線基板２７０３、操作ボタン２７０４、バッテリ２７０５とを有する。パネル２７０１はハウジング２７０２に脱着自在に組み込まれ、ハウジング２７０２はプリント配線基板２７０３に嵌着される。ハウジング２７０２はパネル２７０１が組み込まれる電子機器に合わせて、形状や寸法が適宜変更される。プリント配線基板２７０３には、パッケージングされた複数の半導体装置が実装されており、このうちの１つとして、本発明の半導体装置を用いることができる。プリント配線基板２７０３に実装される複数の半導体装置は、コントローラ、中央処理ユニット（ＣＰＵ、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、電源回路、音声処理回路、送受信回路等のいずれかの機能を有する。

パネル２７０１は、接続フィルム２７０８を介して、プリント配線基板２７０３と組み合わされる。上記のパネル２７０１、ハウジング２７０２、プリント配線基板２７０３は、操作ボタン２７０４やバッテリ２７０５と共に、筐体２７００、２７０６の内部に収納される。パネル２７０１が含む画素領域２７０９は、筐体２７００に設けられた開口窓から視認できるように配置されている。

本発明の半導体装置は、小型、薄型、軽量であることを特徴としており、上記特徴により、電子機器の筐体２７００、２７０６内部の限られた空間を有効に利用することができる。

また、本発明の半導体装置はＲＦＩＤとしても利用可能であり、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１３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１３（Ａ））。証書類とは、運転免許証、住民票等を指す（図１０（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１０（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１０（Ｄ））。書籍類とは、書物、本等を指す（図１０（Ｅ））。記録媒体とは、ＤＶＤソフト、ビデオテープ等を指す（図１０（Ｆ））。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指す（図１０（Ｇ））。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指す（図１０（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）、携帯電話等を指す。

紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等にＲＦＩＤ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ＲＦＩＤ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ＲＦＩＤ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。ＲＦＩＤ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。

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ＲＦＩＤ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ＲＦＩＤ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ＲＦＩＤ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を容易に識別することが可能となる。

以上のように、本発明の半導体装置は物品あればどのようなものにでも設けて使用することができる。なお、本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。

本発明の半導体装置が含む電源回路と遅延回路の構成と、その動作の計算結果について、図１４、図１５を参照して説明する。

本発明の半導体装置は、少なくとも電源回路４３０と遅延回路４４３を有する（図１４）。

電源回路４３０は、受信した搬送波（図１５（Ａ））を整流して平滑化した信号（図１５（Ｂ））を生成する整流回路と、整流回路が生成した信号を保持するための容量素子を有する。整流回路が生成した信号は、遅延回路４４３に供給される。

遅延回路４４３は、交流電源４３１、容量素子４３２、Ｎ型トランジスタ４３３、４３４、容量素子４３５、インバータ４３６、４３７、抵抗素子４３８、容量素子４３９、インバータ４４０、４４１、容量素子４４２を有する。容量素子４３２、４３５、４３９、４４２や抵抗素子４３８は、導電膜、半導体膜、リンやボロン等の不純物がドーピングされた半導体膜等から構成される。

遅延回路４４３は、電源回路４３０から入力される信号（図１５（Ｂ））を用いてリセット信号（図１５（Ｃ））を生成し、なおかつ、生成したリセット信号を各回路に供給する。遅延回路４４３が生成するリセット信号は、ある動作とある動作の間に、回路４４４に供給する信号である。また、リセット信号が供給される回路４４４とは、半導体装置が含む各回路であり、例えば、クロック信号生成回路、補正回路、判定回路、コントローラ回路、符号化回路等である。

遅延回路４４３のリセット信号の生成が早すぎると、各回路に対する電源の供給が不安定となり、各回路がリセット動作を行わない場合がある。一方、遅延回路４４３のリセット信号の生成が遅すぎると、各回路はリセット動作を行わずに次の動作を開始してしまう場合がある。このように、遅延回路４４３が所望のタイミングでリセット信号を生成しない場合、各回路が正常に機能しない場合があるため、遅延回路４４３は所望のタイミングでリセット信号を生成する必要がある。

遅延回路４４３のリセット信号の生成のタイミングは、遅延回路４４３内の抵抗値と容量値にも依存する。より具体的には、抵抗素子４３８の抵抗値と、容量素子４３９の容量値に依存する。そこで、本発明は、抵抗素子４３８の抵抗値と容量素子４３９の値を最適化することにより、リセット信号を所望のタイミングで生成する。

より詳しくは、リセット信号の生成が早すぎるという不具合があったため、抵抗素子４３８の抵抗値を１００ｋΩから４００ｋΩに最適化する。その結果、搬送波が半導体装置に入力されてから、リセット信号の生成までの時間がｍ秒であった（ｍ＞０、図１５（Ｃ）の１点鎖線の波形参照）ところを、ｎ秒（ｎ＞０、図１５（Ｃ）の点線の波形参照））にまで遅延することができた。このように、リセット信号の生成のタイミングを遅延させて、各回路に所望のタイミングでリセット信号を供給することにより、半導体装置を正常に動作させることができた。

本発明での半導体装置作製時の素子形成層の結晶化状況と剥離性に関する実験結果を図１６、図１７、図１８を用いて説明する。

基板１６００上に金属膜１６０１を形成する。基板１６００には旭硝子株式会社製ＡＮ−１００基板（１２６．６ｍｍ×１２６．６ｍｍ、０．７ｍｍｔ）を使用した。

金属膜１６０１は、スパッタリング装置により、タングステン膜を形成した（図１６（Ａ）参照）。形成は、Ａｒガスを０．０２ＳＬＭ導入し、圧力０．２Ｐａ、電力１ｋＷ、基板温度２００℃となるような状態で膜厚３０ｎｍとなるように成膜した。なお、１ＳＬＭは１０００ｓｃｃｍ、即ち、０．０６ｍ^３／ｈである。

この後金属膜１６０１表面に対して、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１６０２を形成した（図１６（Ｂ）参照）。プラズマ処理はＰＥ−ＣＶＤ装置にて、基板温度３４５℃となるような状態で、一酸化二窒素ガス流量０．４ＳＬＭ、圧力２４０Ｐａ、電力５０Ｗにて６０ｓｅｃ処理を行った。このほかとして、図１７に示す条件でも一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を試験した。今回は一酸化二窒素ガスの流量は全て０．４ＳＬＭ、基板温度も３４５℃で処理した。

続いて金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜１６０２上に絶縁膜１６０３を形成した。絶縁膜１６０３はＰＥ−ＣＶＤ装置にて窒化酸化珪素膜を形成した。成膜条件は、ＲＦ周波数１３．５６ＭＨｚ、基板温度が３４５℃になるような状態で、モノシランガスを０．０１５ＳＬＭ、水素ガスを１．２ＳＬＭ、アンモニアガスを０．１５ＳＬＭ、一酸化二窒素ガスを０．０２ＳＬＭ、電力２５０Ｗ、圧力４０Ｐａとし、このときの成膜レートは１３ｎｍ／ｍｉｎで膜厚５０ｎｍとなるように成膜した。

続いて絶縁膜１６０３上に絶縁膜１６０４を形成した。絶縁膜１６０４はＰＥ−ＣＶＤ装置にて酸化窒化珪素膜を、ＲＦ周波数１３．５６ＭＨｚ、温度３４５℃となるような状態で、モノシランガスを０．０３ＳＬＭ、一酸化二窒素ガスを１．２ＳＬＭ、電力５０Ｗ、圧力４０Ｐａとし、このときの成膜レートは４４ｎｍ／ｍｉｎで膜厚１００ｎｍとなるように成膜した。

続いて絶縁膜１６０４上に非晶質珪素膜１６０５を形成した（図１６（Ｃ）参照）。非晶質珪素膜１６０５は、ＲＦ周波数１３．５６ＭＨｚ、基板温度３４５℃となるような状態で、モノシランガスを０．２８ＳＬＭ、水素ガスを０．３ＳＬＭ、電力６０Ｗ、圧力１７０Ｐａとし、膜厚が６６ｎｍとなるように成膜した。

この後、図示しないが、非晶質珪素膜１６０５表面のゴミ除去を目的として洗浄を行い、さらにその後非晶質珪素膜中に含まれる水素元素を放出させるために、６５０℃７５ｓｅｃのＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理を行った。

この後、ＧＲＴＡ処理によって形成された酸化珪素膜を除去するため、０．５％ＨＦ水溶液にて９０ｓｅｃ処理を行った。

この後非晶質珪素膜１６０５の結晶化を行った（図１６（Ｄ）参照）。結晶化は、レーザー出力１２．５Ｗから１８．０Ｗまでを０．５Ｗ刻みでさらに１８．４Ｗを加えた１３条件で、また、ステージ速度を０．２ｍ／ｓｅｃ、０．３５ｍ／ｓｅｃ、０．５ｍ／ｓｅｃで走査して処理を行った。使用したレーザーは、波長５３２ｎｍの固体（ＹＶＯ_４）パルスレーザーで、発振周波数は８０ＭＨｚ、パルス幅１５ｐｓｅｃという特徴を示す。

この後、絶縁膜１６０３、絶縁膜１６０４および結晶性珪素膜が剥離可能かどうかをテープ剥離試験にて評価した。結晶化の状況とテープ剥離試験の結果とをまとめて図１８に示す。

図１８で膜が裂けたものとは、非晶質珪素膜の結晶処理としてレーザーを照射した際に珪素膜が裂けてしまった状態をさし、結晶化可能とはレーザーの照射された範囲全体が大きな粒径を持つ結晶性珪素膜に変質している状態をさし、結晶化不足とはレーザーが照射された範囲内全体が大きな粒径を持つ結晶性珪素膜に変質していない状態をさす。テープ剥離試験での丸印判定は、一度でも剥離可能であったことをさす。

本実施例では、本発明の半導体装置作製工程において用いる剥離層について実験データを用いて説明する。

試料として基板８００上に金属膜８０１を形成し、金属膜８０１表面に対して、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）を形成した。剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０２上にＣＶＤ法によって３層の絶縁膜を形成し、絶縁膜上に半導体膜を形成した。その後、試料に４５０℃で３０分間大気中で加熱処理を行った。本実施例では、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０２と呼ぶ。

金属膜８０１として膜厚３０ｎｍのタングステン膜をスパッタ法で形成し、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０２として酸化タングステン膜、窒化タングステン膜、窒化酸化タングステン膜を一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い形成し、絶縁膜８０３として膜厚１８０ｎｍの酸化窒化珪素膜、膜厚７５ｎｍの窒化タングステン膜、膜厚７５ｎｍの窒化酸化タングステン膜を積層し、半導体膜として膜厚６６ｎｍの非晶質珪素膜を形成した。絶縁膜と半導体膜は連続的にＣＶＤ法で形成した。本実施例では絶縁膜と半導体膜とを素子とする。

加熱処理後の試料の半導体膜上に接着剤を数十μｍ形成し、対向基板となるガラス基板を接着させ、素子である絶縁膜及び半導体膜を、基板８００より対向基板側に剥離した。図２４に剥離前の試料、図２５に剥離後の基板側の試料、図２６に剥離後の素子側の試料の透過型電子顕微鏡（以下ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅともいう）による断面写真をそれぞれ示す。

図２４で示すように、基板８００上に金属膜８０１、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０２、絶縁膜８０３が積層されている。金属膜８０１は黒色に近い濃い灰色であり、金属膜８０１上の剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０２は薄い灰色となっている。図２５は剥離後の基板側であり、基板８００上に金属膜８０１が積層され、金属膜８０１上に剥離工程によって分断された剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０５ａが残存し、形成されている。一方、図２６は剥離後の素子側であり、絶縁膜８０３上に剥離工程によって分断された剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０５ｂが残存し、形成されている。図２５及び図２６に示すように、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０２は剥離工程によって基板側と素子側に分断され、より基板８００側の剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０２上に多く（膜厚が厚く）残存する。

剥離前の剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０２、剥離後の剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０５ａ、剥離後の剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８０５ｂにＸ線反射率（ＸＲＲ：Ｘ−ｒａｙ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）測定を行い、それぞれの密度、膜厚、ラフネス（表面粗さ）を求めた。結果を表１に示す。

表１で示すように、剥離後の基板側剥離層の膜厚の方が、素子側剥離層の膜厚より厚く、残存している。基板側剥離層と素子側剥離層の膜厚の合計がほぼ剥離前剥離層と同じであり、剥離前剥離層が基板側と素子側とに分断されたことがわかる。また、剥離後基板側剥離層の密度と剥離前の剥離層の密度とほぼ同じ数値を示した。

次に剥離後基板側の剥離層と素子側の剥離層に、Ｘ線光電子分光分析法（ＥＳＣＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ、ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）測定を行い、各層中に含まれる元素の定量比を求めた。結果を表２及び図２７（Ａ）乃至（Ｃ）に示す。図２７（Ａ）は剥離層中に含まれる元素と定量比の関係であり、図２７（Ｂ）は剥離層中の酸素の組成とその定量比の関係であり、図２７（Ｃ）は剥離層中のタングステンの組成とその定量比の関係である。図２７（Ａ）乃至（Ｃ）において、黒丸のドットは基板側剥離層における検出量を、ばつ印のドットは素子側剥離層のおける検出量をそれぞれ示す。

表２の解析方法は、タングステン（Ｗ）においてはＷ４ｆの結合エネルギーより、酸素（Ｏ）においてはＯ１ｓの結合エネルギーより、以下の組成を帰属した。表２においてＷ１は金属Ｗ、Ｗ２はＷＯ_２、又はＷＮ_ｘ、Ｗ３はＷＯ_２〜３、又はＷＮ_ｘＯ_ｙ、Ｗ４はＷＯ_３等であり、Ｏ１はＷＯ_ｘ、Ｏ２はＷ_{（ＯＨｘ）}、又はＷＯ_ｘＮ_ｙ、Ｏ３はＣ＝Ｏ、Ｏ−Ｃ−Ｏ、又はＳｉ−Ｏ等である。表２において各試料中の元素の組成比を示しておりＷ、Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、及びＣで約１００％となる。また、Ｗ及びＯにおいては、それぞれＷ又はＯにおける組成の割合を示しており、ＷはＷ１乃至４で約１００％、ＯはＯ１乃至３で約１００％となっている。

なお、基板上に金属膜を形成し、金属膜表面に一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）を形成した直後の剥離層に含まれる元素の定量比は、タングステン（Ｗ）が２２．７％（Ｗ１が２．９％、Ｗ２が０．１％、Ｗ３が６．７％、Ｗ４が９０．２％）、酸素（Ｏ）が６２．６％（Ｏ１が６８．５％、Ｏ２が２４．４％、Ｏ３が７．２％）、窒素（Ｎ）が１．７％、珪素（Ｓｉ）が１．３％、炭素（Ｃ）が１１．７％であった。

加熱処理後の基板側剥離層及び素子側剥離層ともに窒素の含有量が増えている。また、剥離後の基板側剥離層と素子側剥離層とでは、表１で示したように基板側剥離層と素子側剥離層とでは密度が異なっていたように、図２７（Ｃ）に示すように各組成の割合も異なっていた。

Ｘ線光電子分光分析法により、加熱処理前後の剥離層中の膜厚方向の各層中に含まれる元素の組成の定量比を測定し、加熱処理前後での剥離層内の組織変化を調べた。結果を図２８乃至図３２に示す。図２９及び図３１は加熱処理前、図３０及び図３２は加熱処理後の剥離層中の元素の含有量を示すスペクトルであり、図３１は加熱処理前、図３２は加熱処理後の剥離層中のタングステンの組成の含有量を示すスペクトルである。図２９及び図３１のデータを解析し求めたＷ１に対するＷ２、Ｗ３、及びＷ４の変化を図２８に示す。剥離層中のＷ１はタングステン膜に近づく程多くなるので、Ｗ１の変化は膜厚方向の深さに比例するため、Ｗ１を基準としている。図２８において、白丸のドットは加熱前の剥離層のＷ２、黒丸のドットは加熱後の剥離層のＷ２、白三角形のドットは加熱前の剥離層のＷ３、黒三角形のドットは加熱後の剥離層のＷ３、白四角形のドットは加熱前の剥離層のＷ４、黒四角形のドットは加熱後の剥離層のＷ４をそれぞれ示す。Ｗ３とＷ４においては、加熱前より加熱後の剥離層の方が含まれる量が減少していたが、Ｗ２だけは加熱前より加熱後の剥離層の方が含まれる量が増加していた。Ｗ２はＷＮに起因するピークであるので、このことから、剥離層に加熱処理を行うことによって、ＷＮの組成が増加しているといえる。

以上のように、剥離層において剥離後の基板側と素子側でのそれぞれの物性の変化、及び加熱前後での剥離層の組成の変化について調べることができた。

本実施例では、本発明の半導体装置作製工程において用いる剥離層について実験データを用いて説明する。

試料４−１として基板８５０上に金属膜８５１を形成し、金属膜８５１表面に対して、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）を形成した。剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８５２上にＣＶＤ法によって３層の絶縁膜を形成し、絶縁膜上に半導体膜を形成した。本実施例では、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８５２と呼ぶ。

金属膜８５１として膜厚５０ｎｍのチタン膜をスパッタ法で形成し、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８５２として酸化チタン膜、窒化チタン膜、窒化酸化チタン膜を一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い形成し、絶縁膜８５３として膜厚２００ｎｍの酸化窒化珪素膜、絶縁膜８５４として膜厚５０ｎｍの窒化酸化珪素膜、絶縁膜８５５として膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜を積層し、半導体膜８５６として膜厚６６ｎｍの非晶質珪素膜を形成し試料４−１とした。絶縁膜と半導体膜は連続的にＣＶＤ法で形成した。

試料４−１の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量５００ｓｃｃｍ、パワー２００Ｗ、圧力１００Ｐａ、時間６０秒で行った。図２６（Ａ）（Ｂ）に試料４−１の走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）法で観察した試料４−１断面のＳＴＥＭ写真をそれぞれ示す。図３３（Ｂ）は図３３（Ａ）の拡大図である。

図３３で示すように、基板８５０上に金属膜８５１、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８５２、絶縁膜８５３、８５４、８５５、半導体膜８５６が積層されている。金属膜８５１は黒色に近い濃い灰色であり、金属膜８５１上の剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）８５２は薄い灰色となっている。

図３４に、図３３（Ｂ）に対応する図３４（Ａ）と、図３４（Ａ）の断面写真におけるａ〜ｄのエネルギー分散型Ｘ線分光ＥＤＸ （ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−Ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法による元素組成分析を行った。ＥＤＸ測定の結果を図３４（Ｂ１）〜（Ｂ４）に示す。図３４（Ｂ１）はチタン膜である金属膜８５１であるので、チタンのピークが確認でき、図３４（Ｂ２）は酸化チタン膜を含む剥離層８５２であるのでチタンと酸素のピークが確認でき、図３４（Ｂ３）は酸化窒化珪素を含む絶縁層８５３であるので珪素と酸素のピークが確認でき、図３４（Ｂ４）はガラス基板８５０であるのでガラスの成分である珪素と酸素のピークがそれぞれ確認できた。よって、本実施例において、金属膜としてチタン膜を用いて、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うと、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）として酸化チタン膜である金属酸化膜が形成されることが確認できた。

本実施例では、本発明の半導体装置作製工程において用いる剥離層について実験データを用いて説明する。

試料としてガラス基板上に金属膜を形成し、金属膜表面に対して、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）を形成した。剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）上にＣＶＤ法によって３層の絶縁膜を形成し、絶縁膜上に半導体膜を形成した。本実施例では、金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜を剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）と呼ぶ。

金属膜として膜厚５０ｎｍのチタン膜をスパッタ法で形成し、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）として酸化チタン膜、窒化チタン膜、窒化酸化チタン膜を一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い形成し、絶縁膜として膜厚２００ｎｍの酸化窒化珪素膜、絶縁膜として膜厚５０ｎｍの窒化酸化珪素膜、絶縁膜として膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜を積層し、半導体膜として膜厚６６ｎｍの非晶質珪素膜を形成した。絶縁膜と半導体膜は連続的にＣＶＤ法で形成した。試料は試料５−１〜試料５−５の５種類作成し、試料１は試料作成後加熱処理を行わなかったもので、他の試料２〜試料５は５００℃で１時間加熱処理を行った。

試料５−１の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量５００ｓｃｃｍ、パワー４００Ｗ、圧力５０Ｐａ、時間６０秒で行った。試料５−２の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量５００ｓｃｃｍ、パワー５０Ｗ、圧力２００Ｐａ、時間６０秒で行った。試料５−３の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量５００ｓｃｃｍ、パワー２００Ｗ、圧力１００Ｐａ、時間６０秒で行った。試料５−４の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量５００ｓｃｃｍ、パワー４００Ｗ、圧力５０Ｐａ、時間６０秒で行った。試料５−５の一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理の条件は、一酸化二窒素ガス流量５００ｓｃｃｍ、パワー４００Ｗ、圧力５０Ｐａ、時間３００秒で行った。

試料５−１〜試料５−５に対し、テープによる剥離試験を行った結果、試料５−１〜試料５−５すべてにおいて、半導体膜がテープによって剥離され、金属膜が基板上に残った。よって、本実例において、金属膜としてチタン膜を用いて、一酸化二窒素雰囲気下でプラズマ処理を行い、剥離層（金属酸化膜、金属窒化膜あるいは金属窒化酸化膜）を作製した試料において半導体膜の剥離が可能なことが確認できた。

本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の連続成膜装置を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の使用形態を説明する図。 本発明の半導体装置の使用形態を説明する図。 本発明の半導体装置の使用形態を説明する図。 本発明の半導体装置の構成を説明する図。 計算結果を示す図。 本発明の半導体装置の実施例を説明する図 本発明の半導体装置の実施例を説明する図 本発明の半導体装置の実施例を説明する図 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。 実施例３の実験データを示す図。 実施例３の実験データを示す図。 実施例３の実験データを示す図。 実施例３の実験データを示す図。 実施例３の実験データを示す図。 実施例３の実験データを示す図。 実施例３の実験データを示す図。 実施例３の実験データを示す図。 実施例３の実験データを示す図。 実施例４の実験データを示す図。 実施例５の実験データを示す図。

Claims (7)

1. 基板上に金属膜を形成し、
   前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下又は一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、
   前記金属酸化膜上に素子形成層を形成し、
   前記素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、
   前記絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
   前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜を除去し、
   前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. 基板上に金属膜を形成し、
   前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下又は一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、
   前記金属酸化膜上に素子形成層を形成し、
   前記素子形成層を覆って絶縁膜を形成し、
   前記絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
   前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、
   前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. 基板上に金属膜を形成し、
   前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下又は一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に前記金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、
   前記第１の絶縁膜上に素子形成層を形成し、
   前記素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、
   前記第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
   前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜を除去し、
   前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 基板上に金属膜を形成し、
   前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下又は一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、大気に曝されることなく連続的に前記金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、
   前記第１の絶縁膜上に素子形成層を形成し、
   前記素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、
   前記第２の絶縁膜および素子形成層に開口部を形成し、
   前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、
   前記基板から前記素子形成層を剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. 基板上に金属膜を形成し、
   前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下又は一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、前記金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の絶縁膜上に半導体膜を有する素子形成層を形成し、
   前記素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、
   前記第２の絶縁膜および前記素子形成層に開口部を形成し、
   前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜を除去し、
   前記基板から前記素子形成層を剥離し、
   積層する前記金属酸化膜、前記第１の絶縁膜、及び前記半導体膜は大気に曝されることなく連続的に形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. 基板上に金属膜を形成し、
   前記金属膜に一酸化二窒素雰囲気下又は一酸化二窒素とアルゴンとの混合気体雰囲気下でプラズマ処理を行うことによって前記金属膜の表面に金属酸化膜を形成し、前記金属酸化膜上に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の絶縁膜上に半導体膜を有する素子形成層を形成し、
   前記素子形成層を覆って第２の絶縁膜を形成し、
   前記第２の絶縁膜および前記素子形成層に開口部を形成し、
   前記開口部にエッチング剤を導入して前記金属膜および前記金属酸化膜の少なくとも一部を残して除去し、
   前記基板から前記素子形成層を剥離し、
   積層する前記金属酸化膜、前記第１の絶縁膜、及び前記半導体膜は大気に曝されることなく連続的に形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
   前記金属膜は、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）、鉛（Ｐｂ）、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を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。