半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种以低的成本制造具有高可靠性的半导体器件的方法，其中从衬底剥离具有提供于衬底上方的薄膜晶体管等的元件形成层，以便制造半导体器件。根据本发明专利技术，在衬底上方形成金属膜，在一氧化二氮的气氛下对金属膜进行等离子体处理以在金属膜的上方形成金属氧化膜，连续地形成第一绝缘膜而不暴露于空气，在第一绝缘膜的上方形成元件形成层，以及从衬底剥离元件形成层，以便制造半导体器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其是涉及一种用于制造其中通过利用提供在支撑衬底和元件形成层之间的剥离层从支撑衬底剥离元件形成层的半导体器件的方法。
技术介绍
近年来，在需要诸如有价证券和商品管理的自动识别的任一领域中对在没有接触的情况下可以发送和接收数据的装配RFID(射频识别)的卡或装配RFID的标签的需要性一直增加。装配RFID的卡非接触地经由卡中的环形天线从外部器件读取数据和将数据写入到外部器件。装配RFID的卡相比由磁性记录方法记录数据的磁卡具有更大的存储容量和更高的安全性。因此，最近已提议了装配可应用到各种领域的RFID的卡模式。通常，RFID由天线和IC芯片组成，其中该IC芯片由包括提供于硅晶片上方的晶体管组等的元件形成层形成。然而，近年来，希望更低的成本和更薄的类型，且利用提供于玻璃衬底等上方的元件形成层的RFID的技术发展已有进展。此外，用于减小提供于玻璃衬底上方的元件形成层的衬底部分的厚度、或者从玻璃衬底剥离元件形成层并且将它转移到另一支撑衬底的技术发展已有进展。已设计各种技术作为这些的方法。例如，存在通过研磨或抛光使支撑衬底变薄来取得元件形成层的方法、通过化学反应等移除支撑衬底的方法、从支撑衬底剥离元件形成层的方法等。作为剥离提供于支撑衬底上方的元件形成层的方法，例如，存在提供由非晶硅(或多晶硅)形成的分离层以及通过经由衬底激光照射释放包含在非晶硅中的氢，由此产生一空间来分离支撑衬底的已知技术(参见专利文献1)。另外，存在在元件形成层和支撑衬底之间提供含硅的剥离层且通过利用含氟化卤素的气体移除剥离层以从支撑衬底分离元件形成层的技术(参见专利文献2)。如上所述，存在用于分离提供于支撑衬底上方的元件形成层的许多方法。日本专利特开No.Hei 10-125929[专利文献2]日本专利特开No.Hei 8-254686然而，通过研磨、抛光或溶解移除支撑衬底的方法会产生象由于物理强度如应力和振动引起的损伤以及污染一样的问题。此外，根据这些方法，很难重新使用衬底并且增加了成本。在通过移除提供于支撑衬底和元件形成层之间的剥离层来分离提供于支撑衬底上方的元件形成层的情况下，剥离层的质量变得重要。即，用于移除剥离层所需的时间受到用于剥离层的材料和用于移除剥离层的蚀刻剂的影响。另外，在由薄膜晶体管等组成的元件形成层提供于剥离层上方的情况下，会影响晶体管的性质，且依赖于剥离层的材料或膜质量会降低半导体器件的可靠性。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的一个目的在于提供一种用于以低成本制造具有高可靠性的半导体器件的方法。为了解决上述问题，在本专利技术中使用以下手段。本专利技术的的一个特征在于包括如下步骤在衬底上方形成金属膜；在特定气体的气氛下对金属膜进行等离子体处理或热处理，以在金属膜的表面上形成由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的膜；在由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的膜的上方形成诸如氮化硅、氧化硅或氧化氮化硅的绝缘膜；在绝缘膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成绝缘膜；在绝缘膜和元件形成层中形成开口；将蚀刻剂引入到开口中以移除金属膜和由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的膜；以及从衬底剥离元件形成层。要注意的是，本专利技术中的元件形成层至少包括薄膜晶体管(TFT)组。通过使用薄膜晶体管组可以提供各种集成电路，如CPU(中央处理器)、存储器和微处理器。另外，元件形成层可具有除薄膜晶体管外具有天线的模式。例如，由薄膜晶体管组组成的元件形成层通过利用在天线处产生的AC电压来操作，且通过调制施加到天线上的AC电压可以将数据发送到读出器/记录器。要注意的是，天线可与薄膜晶体管组一起形成，或可与薄膜晶体管分开地形成并提供以便随后电连接至薄膜晶体管。本专利技术的的另一特征在于包括如下步骤在衬底上方形成金属膜；在特定气体的气氛下对金属膜进行等离子体处理或热处理，以在金属膜的表面上形成由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的膜；在由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的膜的上方形成诸如氮化硅、氧化硅或氧化氮化硅的绝缘膜；在绝缘膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成绝缘膜；在绝缘膜和元件形成层中形成开口；将蚀刻剂引入到开口中以移除金属膜和由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的膜，以留下它们的至少一部分；以及通过物理方式从衬底剥离元件形成层。要注意的是，该物理方式是一种不由化学而由物理识别的方式，其具体指的是具有可应用于动力学定律的过程的动力方式或机械方式、以及改变一些动能(机械能)的方式。即，利用物理方式的剥离是通过利用人手、从喷嘴发出的气体压力、超声波、利用楔形组件的载荷等的外部震动(应力)的剥离。对于在金属膜表面上形成由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层的方法，在此将进行说明利用等离子体处理形成的原理，并且相似的观念可应用于热处理。容易得知，在由单一元素组成的单一气体气氛下或由多种气体组成的混合气体气氛下通过对金属膜表面进行等离子体处理，在邻近金属膜表面的金属元素与构成等离子体的元素发生化学反应。例如，当用单一氧气体气氛中的等离子体处理金属膜表面时形成了金属氧化物，且当用单一氮气体气氛中的等离子体处理金属膜表面时形成金属氮化物。在本专利技术中，用单一一氧化二氮气体气氛中、或一氧化二氮和氩等的混合气体气氛中的等离子体处理金属膜表面，因此容易得知邻近表面的金属元素与等离子体的氮元素和氧元素发生化学反应。为此，得知恰在开始等离子体处理之后，金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物开始形成于金属膜表面上方或邻近表面，以及随着等离子体处理时间的过去形成由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层。在该状态由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层的状态称作为第一状态。至于第一状态，得知根据由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层的组分、硬度、膜厚度、结合态、结晶度、取向条件、对准条件、密度等的宏观和微观值、以及根据微观性质的连续性和不连续性的信息根据条件诸如激发用于单一气体气氛中或混合气体气氛中的处理的等离子体的能量、真空度、气体供应量、处理时间、用于产生等离子体的容器的结构而改变。另外，从在第一状态的由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层的宏观看到的内聚性(cohesion)称作为第一内聚性。此外，在第一状态的金属层与由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层的粘附性称作为第一低界面粘附性。在本专利技术中，在第一状态的由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层的上方，相继形成诸如氮化硅膜、氧化硅膜或氧化氮化硅膜的绝缘膜。此时，得知在形成的初始阶段用于形成的构成所用气体种类的元素与由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层发生化学反应。得知由该反应最新改变的状态不同于第一状态，以及在该状态的由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层的状态称作为第二状态。另外，从第二状态的由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层宏观看到的内聚性称作为第二内聚性。此外，在第二状态金属层与由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层的粘附性称作为第二下界面粘附性，由金属氧化物、金属氮化物或金属氧化氮化物制成的层与诸如氮化硅膜、氧化硅膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤：在衬底上方形成金属膜；在一氧化二氮的气氛下对金属膜进行等离子体处理以在金属膜的表面上形成金属氧化膜；在金属氧化膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成绝缘膜；以及 从衬底剥离元件形成层。

【技术特征摘要】
JP 2005-5-31 2005-1587611.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在衬底上方形成金属膜；在一氧化二氮的气氛下对金属膜进行等离子体处理以在金属膜的表面上形成金属氧化膜；在金属氧化膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成绝缘膜；以及从衬底剥离元件形成层。2.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在衬底上方形成金属膜；在一氧化二氮和氩的混合气体气氛下对金属膜进行等离子体处理以在金属膜的表面上形成金属氧化膜；在金属氧化膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成绝缘膜；以及从衬底剥离元件形成层。3.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在衬底上方形成金属膜；在一氧化二氮的气氛下对金属膜进行等离子体处理以在金属膜的表面上形成金属氧化膜以及在金属氧化膜上方连续而不暴露于空气地形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成第二绝缘膜；以及从衬底剥离元件形成层。4.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在衬底上方形成金属膜；在一氧化二氮和氩的混合气体气氛下对金属膜进行等离子体处理以在金属膜的表面上形成金属氧化膜以及在金属氧化膜上方连续而不暴露于空气地形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成第二绝缘膜；以及从衬底剥离元件形成层。5.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在衬底上方形成金属膜；在含一氧化二氮的气氛下对金属膜进行等离子体处理，以在金属膜的表面上形成金属氧化膜；在金属氧化膜的上方形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜的上方形成包括半导体膜的元件形成层；在元件形成层的上方形成第二绝缘膜；以及从衬底剥离元件形成层，其中叠置的金属氧化膜、第一绝缘膜和半导体膜连续地形成而不暴露于空气。6.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在衬底上方形成金属膜；在一氧化二氮的气氛下对金属膜进行等离子体处理，以在金属膜的表面上形成金属氧化膜；在金属氧化膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成绝缘膜；在绝缘膜和元件形成层中形成开口；将蚀刻剂引入到开口中以移除金属膜和金属氧化膜；以及从衬底剥离元件形成层。7.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在衬底上方形成金属膜；在一氧化二氮的气氛下对金属膜进行等离子体处理，以在金属膜的表面上形成金属氧化膜；在金属氧化膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成绝缘膜；在绝缘膜和元件形成层中形成开口；将蚀刻剂引入到开口中以移除金属膜和金属氧化膜，以便留下至少一部分的金属膜和金属氧化膜；以及通过物理方式从衬底剥离元件形成层。8.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在衬底上方形成金属膜；在一氧化二氮和氩的混合气体气氛下对金属膜进行等离子体处理，以在金属膜的表面上形成金属氧化膜；在金属氧化膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成绝缘膜；在绝缘膜和元件形成层中形成开口；将蚀刻剂引入到开口中以移除金属膜和金属氧化膜；以及从衬底剥离元件形成层。9.一种半导体器件的制造方法，包括以下步骤在衬底上方形成金属膜；在一氧化二氮和氩的混合气体气氛下对金属膜进行等离子体处理，以在金属膜的表面上形成金属氧化膜；在金属氧化膜的上方形成元件形成层；在元件形成层的上方形成绝缘膜；在绝缘膜和元件形成层中...

【专利技术属性】
技术研发人员：田村友子，荻田香，大力浩二，丸山纯矢，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]