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KR100505804B1 - 반도체 기판의 제조 방법, 반도체 기판, 전기 광학 장치및 전자 기기 - Google Patents

반도체 기판의 제조 방법, 반도체 기판, 전기 광학 장치및 전자 기기 Download PDF

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KR100505804B1
KR100505804B1 KR10-2002-0050163A KR20020050163A KR100505804B1 KR 100505804 B1 KR100505804 B1 KR 100505804B1 KR 20020050163 A KR20020050163 A KR 20020050163A KR 100505804 B1 KR100505804 B1 KR 100505804B1
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KR
South Korea
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single crystal
thermal expansion
semiconductor layer
layer
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야마자키야스시
Original Assignee
세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은 SOI 구조를 갖고, 또한, 지지 기판과 SOI층의 열팽창 계수가 다른 반도체 기판을 형성할 수 있는 반도체 기판의 제조 방법, 반도체 기판, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
SOI 구조의 기판(600)을 제조하는데 있어, 단결정 실리콘층에 홈(260)을 형성하여, 섬 형상의 단결정 실리콘층(230)을 형성한다. 그 후에, 열처리를 행한다. 그 결과, 지지 기판(500)과 단결정 실리콘층(230)의 열팽창 계수의 차이에 연유되는 열응력이 홈(260)에서 완화되기 때문에, 접합 강도 향상을 위한 열처리나 산화 공정 등을 행하여도, 전위나 크랙이 없는 고품질의 단결정 실리콘층을 얻을 수 있다.

Description

반도체 기판의 제조 방법, 반도체 기판, 전기 광학 장치 및 전자 기기{A MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, ELECTROOPTIC APPARATUS AND ELECTRONIC EQIPMENT}
본 발명은 SOI 구조를 구비한 반도체 기판의 제조 방법, 이 방법으로 제조한 반도체 기판, 이 반도체 기판을 이용한 전기 광학 장치 및 전자 기기에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 반도체 기판에의 SOI 구조 형성 기술에 관한 것이다.
절연체층 상에 마련된 실리콘층을 반도체 장치의 형성에 이용하는 SOI(Silicon On Insulator) 기술은 α선 내성, 래치 업 내성, 또는 단락 채널의 억제 효과 등, 통상의 단결정 실리콘 기판에서는 달성할 수 없는 우수한 특성을 나타내기 때문에, 반도체 장치의 고집적화를 목적으로 하여 개발이 진행되고 있다.
최근에는, 100㎚ 이하의 두께까지 박막화된 SOI층에 디바이스를 형성함으로써, 우수한 단락 채널 억제 효과가 발견되고 있다. 또한, 이렇게 하여 형성된 SOI 디바이스는 방사선 내성에 우수한 것에 의한 고신뢰성을 갖춤과 동시에, 기생 용량의 저감에 의한 소자의 고속화나 저소비 전력화를 도모할 수 있는 것, 또는 완전공핍형 전계 효과 트랜지스터를 제작할 수 있는 것에 의한 프로세스 룰(rule)의 미세화를 도모할 수 있다는 것 등의 우수한 점을 갖추고 있다.
이러한 SOI 구조를 형성하는 방법으로는, 단결정 실리콘 기판의 접합에 의해 SOI 기판을 제조하는 방법이 있다. 일반적으로 접합법이라고 불리는 이 방법은 단결정 실리콘 기판과 지지 기판을 산화막을 거쳐 중첩시키고, 기판 표면의 OH기를 이용하여 실온 정도에서 접합한 후, 단결정 실리콘 기판을 연삭이나 연마, 또는 에칭에 의해 박막화하고, 계속해서 700℃∼1200℃ 정도의 열처리에 의해 실록산 결합(Si-O-Si)하여, 접합 강도를 높여, 단결정 실리콘층을 지지 기판상에 형성하는 것이다. 이 방법에서는, 단결정 실리콘 기판을 직접, 박막화하므로, 실리콘 박막의 결정성에 우수하고 고성능인 장치를 제작할 수 있다(아베다카오(阿部孝夫) 저 「실리콘」바이후관(培風館) p.330).
또한, 이 접합법을 응용한 것으로, 단결정 실리콘 기판에 수소 이온을 주입하고, 이것을 지지 기판과 접합한 후에, 400∼600℃ 정도의 열처리에 의해서 박막 실리콘층을 단결정 실리콘 기판의 수소 주입 영역으로부터 분리하고, 다음에 1100℃ 정도까지의 열처리로 접합 강도를 높이는 방법(M. Bruel et al., Electrochem. Soc. Proc. Vol. 97-27, p.3)이나, 표면을 다공질화한 실리콘 기판상에 단결정 실리콘층을 에피텍셜 성장시켜, 이것을 지지 기판과 접합시킨 후에 실리콘 기판을 제거하고, 다공질 실리콘층을 에칭함으로써 지지 기판상에 에피텍셜 단결정 실리콘 박막을 형성하는 방법(일본 특허 공개 평성 제4-346418호 공보) 등이 알려져 있다.
접합법에 의한 SOI 기판은 통상의 벌크 반도체 기판과 마찬가지로, 다양한 디바이스(반도체 집적 회로)의 제작에 이용할 수 있지만, 종래의 벌크 기판과 다른 점으로서, 지지 기판에 여러가지 재료를 사용하는 것이 가능한 점을 들 수 있다. 즉, 지지 기판으로서는, 통상의 실리콘 기판은 물론, 투광성을 구비한 석영 기판, 또는 유리 기판 등을 이용할 수 있다. 따라서, 투광성 기판 상에 단결정 실리콘 박막을 형성함으로써, 광투과성을 필요로 하는 디바이스, 예컨대, 투과형의 액정 장치 등의 전기 광학 장치에 있어서도, 액티브 매트릭스 기판상에, 결정성에 우수한 단결정 실리콘층을 이용하여 고성능의 트랜지스터 소자를 형성할 수 있다. 즉, 화소 전극을 구동하는 화소 스위칭용 MIS형 트랜지스터나, 화상 표시 영역의 주변 영역에서 구동 회로를 구성하는 구동 회로용 MIS형 트랜지스터를 단결정 실리콘층인 SOI층에 형성함으로써 표시의 미세화, 고속화를 도모할 수 있다.
여기서, 투과형 액정 장치 등의 전기 광학 장치에 SOI 기판을 이용한 경우, 지지 기판인 석영 기판 등의 투광성 기판과 SOI층의 열팽창 계수가 다르기 때문에, 전술한 접합 강도를 높이기 위한 열처리나, 900℃∼1100℃ 정도로 행해지는 산화 공정 등의 반도체 프로세스에 있어서, 열팽창 계수의 차이에 의한 열응력이 발생하고, 그 결과 SOI층에 오접합(miss fit) 전위(轉位)나 크랙이 도입되고, 디바이스 특성에 지장을 초래할 우려가 있다. 이것은 특히 SOI층의 막 두께가 두꺼운 경우(예컨대, 지지 기판이 525 ㎛인 석영 기판의 경우, SOI층 0.5㎛ 이상)에 문제가 된다(T. Abe et al., Jpn. J. Appl. Phys. 32(1993) p.334).
그런데, 액정 장치에서 사용되는 SOI 기판에 있어서는, 화상 표시 영역에서 화소 스위칭용 MIS형 트랜지스터를 구성하는 단결정 실리콘층은 광누설 전류를 억제하기 위해 매우 얇게 하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 100㎚ 이하가 바람직하다. 이에 반해, 구동 회로용 MIS형 트랜지스터에는 고속 동작이 요구되기 때문에, 구동 회로용 MIS형 트랜지스터를 구성하는 단결정 실리콘층에 대해서는 시트(sheet) 저항을 작게 해 두는 것이 바람직하다. 따라서, 화상 표시 영역 주변의 단결정 실리콘층은 두텁게 형성해 두는 것이 바람직하고, 200∼400㎚ 정도가 바람직하다.
이와 같이 단결정 실리콘층의 두께를 부분적으로 다르게 하기 위해서는, 단결정 실리콘 기판의 표면을 선택적으로 산화시킨 후, 이 표면 산화에 의해 형성된 희생 산화막을 습식 에칭에 의해 제거하는 방법이 고려된다. 이 방법에 의하면, 희생 산화막을 제거한 후의 상태에 있어서, 희생 산화막이 형성되어 있던 영역에서는, 단결정 실리콘층이 얇게 남는 데 비해, 희생 산화막이 형성되어 있지 않았던 영역에는, 단결정 실리콘층이 두껍게 남게 된다.
그러나, 액정 장치 등에 바람직한 SOI 기판에서는, 지지 기판과 SOI층의 열팽창 계수가 다르기 때문에, 희생 산화에 의해 부분적으로 단결정 실리콘층의 두께를 다르게 하는 방법은 전술한 이유에 의해 어렵다.
또한, 접합 SOI 기판에 있어서는 접합 강도를 높이기 위해서는 고온 어닐링이 유효하지만, 이것도 전술한 이유에 의해, 충분하게 접합 강도를 높이는데 필요한 700∼1200℃ 정도의 열처리를 행할 수 없다.
이러한 문제점에 감안하여, 본 발명의 과제는, 지지 기판과 SOI층의 열팽창 계수가 다른 SOI 기판에 있어서, 고온 프로세스를 행하여도 결함이 없는 SOI층을 구비하는 반도체 기판을 형성할 수 있는 반도체 기판의 제조 방법, 이 방법으로 제조한 반도체 기판, 이 반도체 기판을 이용한 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 반도체 기판의 제조 방법에서는, 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과, 상기 지지 기판상에 형성된 절연체층과, 해당 절연층 상에 형성된 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층을 갖는 반도체 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 단결정 반도체층을 형성하고, 상기 단결정 반도체층의 소정 영역의 주변에 홈을 형성하고, 그런 후에 열처리를 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 상기 단결정 반도체층의 소정 영역의 주변에 홈이 형성되어 있기 때문에, 열처리 시에 열팽창 계수가 다른 것에 기인하는 열응력이 발생하여도 홈 영역에서 완화된다.
따라서, 지지 기판과 반도체층의 열팽창 계수가 다른 SOI 기판에 있어서, 산화 공정 등의 열처리를 행하여도 결함이 없는 단결정 반도체층을 구비한 반도체 기판을 제조할 수 있다.
그 결과, 반도체 기판에 형성되는 개개의 반도체 장치에 대하여 적절한 두께의 단결정 반도체층을 제공할 수 있으므로, 반도체 기판에 형성되는 반도체 디바이스 중, 대전류, 고주파로 구동되는 반도체 디바이스는 두꺼운 제 2 단결정 반도체층에 형성하고, 저전압으로 구동되는 반도체 디바이스는 얇은 제 1 단결정 반도체층에 형성하는 것과 같은 설계를 할 수 있고, 단결정 반도체층에 형성되는 반도체 디바이스의 특성을 최대한으로 이용할 수 있다.
또한, 접합 SOI 기판에 있어서는 접합 강도를 높이기 위해 필요한 고온 어니링을 행할 수 있다.
상기 반도체 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 열처리는 700℃∼1200℃의 범위로 실행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 열처리로 접합 SOI 기판에 있어 충분히 접합 강도가 향상된다. 또한, 홈이 형성되어 있기 때문에 열응력이 완화되어, 결함이 도입되지 않는다.
상기 반도체 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 소정 영역의 주변은 상기 반도체 기판의 외주인 것이 바람직하다. 여기서 반도체 기판이란 반도체 기판 모재로부터 절단되는 개개의 IC 칩을 가리킨다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 상기 단결정 반도체층에 홈이 형성되는 영역은 반도체 기판을 다이싱하는 영역이므로, 반도체 기판의 레이아웃에 영향을 주지 않아, 임의의 회로 설계를 행할 수 있다.
상기 반도체 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 소정 영역의 주변은 소자 분리 영역인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 상기 단결정 반도체층에 다수 홈이 생기기 때문에 보다 확실하게 열응력을 완화시킬 수 있다. 또한, 소자 분리 공정과 겸할 수 있으므로 공정수를 증가시키지 않는 장점이 있다.
상기 반도체 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 홈의 폭은 상기 반도체 기판의 제 1 열처리 시에 상기 소정 영역 내에서 발생하는, 상기 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과 상기 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층의 열팽창 차이보다도 큰 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 상기 제 1 열처리 시에 발생하는 열팽창 차이보다도 상기 홈의 폭이 크기 때문에, 상기 홈 내에서 열팽창 차이는 흡수되어, 열팽창 계수가 다른 것에 기인하는 열응력이 완화된다.
상기 반도체 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 열처리는 산화 분위기로 실행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 열처리에 의해 접합 SOI 기판에 있어서 접합 강도를 향상시키는 공정과 여러 목적의 산화 공정을 겸할 수 있다.
상기 반도체 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 산화 분위기 중의 고온 어닐링 공정에서 상기 단결정 반도체층의 막 두께 조정을 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 상기 단결정 반도체층의 막 두께 조정을 위한 산화 공정과, 접합 강도를 향상시키는 어닐링 공정을 겸할 수 있으므로 공정수를 증가시키지 않는 장점이 있다.
본 발명에 따른 반도체 기판의 제조 방법에서는, 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과, 상기 지지 기판 상에 형성된 절연체층과, 해당 절연체층 상에 형성된 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층을 갖는 반도체 기판에 있어서, 상기 반도체 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 반도체 기판 중의 온도는 상기 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과 상기 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층 중, 열팽창 계수가 작은 쪽을 향하여 커지는 상태로 열처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 상기 지지 기판과 상기 반도체층의 열팽창이 같은 정도로 되기 때문에, 고온 시의 열응력이 작게 된다. 또한, 상기 단결정 반도체층의 소정 영역의 주변에 홈을 형성해 두면, 보다 열응력이 완화되는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명에 따른 반도체 기판은 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과, 상기지지 기판 상에 형성된 절연체층과, 해당 절연체층 상에 형성된 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층을 갖는 반도체 기판으로서, 상기 절연체층의 적어도 일부가, 적어도 1200℃ 이하의 열처리 시에 유동성이 있거나 또는 탄성을 가진 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 열처리 시에 열팽창 차이가 발생하여도, 상기 절연체층의 적어도 일부는 유동성이 있거나 또는 탄성을 갖기 때문에, 열응력을 완화할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 구성에 의한 홈을 형성하지 않아도 열응력을 완화할 수 있다. 또, 필요에 따라 상기 홈을 형성해 두어도 상관없다.
상기 반도체 기판의 제조 방법으로 제조되는 반도체 기판, 또는 상기 반도체 기판에 있어서, 상기 단결정 반도체층은 단결정 실리콘인 것이 바람직하다. 또한, 단결정 반도체층은 단결정 실리콘 이외에도, 단결정 게르마늄 등을 이용하여도 좋다.
상기 반도체 기판의 제조 방법으로 제조되는 반도체 기판, 또는 상기 반도체 기판에 있어서, 상기 지지 기판에 다양한 재료를 사용하는 것이 가능하다. 즉, 지지 기판으로는, 투광성을 구비한 석영 기판, 또는 유리 기판 등의 투광성 기판을 이용할 수 있다. 따라서, 투광성 기판 상에 단결정 반도체층을 형성함으로써, 광투과성을 필요로 하는 디바이스, 예컨대, 투과형 액정 장치 등의 전기 광학 장치에 있어서도, 액티브 매트릭스 기판 상에, 결정성에 우수한 단결정 반도체층을 이용하여 고성능의 트랜지스터 소자를 형성할 수 있다. 즉, 화소 전극을 구동하는 화소 스위칭용 MIS형 트랜지스터나, 화상 표시 영역의 주변 영역에서 구동 회로를 구성하는 구동 회로용 MIS형 트랜지스터를 단결정 실리콘층인 SOI층에 형성함으로써 표시의 미세화, 고속화를 도모할 수 있다.
여기서, 지지 기판으로서 유리 기판을 이용하면, 예컨대, 액정 장치와 같이 비교적 저렴하고 범용적인 디바이스에도 본 발명을 적용하는 것이 가능해진다.
또한, 지지 기판으로서 석영 기판을 이용한 경우에는, 지지 기판의 내열성이 높기 때문에, 단결정 반도체층으로의 디바이스 프로세스에 있어, 고온에서의 열처리 등이 가능하게 된다. 예컨대, MIS형 트랜지스터 등의 반도체 디바이스의 특성을 향상시키기 위한 열처리나, 열 산화막의 형성, 고온 어닐링 등의 프로세스를 적용함으로써, 고성능의 반도체 디바이스를 반도체 기판 상에 형성할 수 있다.
상기 반도체 기판에 있어서, 상기 반도체 기판의 외주에 형성되는 홈의 폭은 120 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 상기 지지 기판이 석영이고, 상기 단결정 반도체층이 실리콘일 때, 한 변이 40mm인 반도체 기판을 제작하는 경우에도, 1200℃의 열처리로 발생하는 열팽창 차이를 상기 홈으로 완화할 수 있다.
상기 반도체 기판에 있어서, 상기 소자 분리 영역에 형성되는 홈의 폭은 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 구성에 의하면, 상기 지지 기판이 석영이고, 상기 단결정 반도체층이 실리콘일 때, 한 변이 25㎛인 반도체 소자를 제작하는 경우에도, 1200℃의 열처리로 발생하는 열팽창 차이를 상기 홈으로 완화할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 기판에 대해서는 각종 반도체 장치의 제조에 이용할 수 있어, 예컨대, 액정 장치 등과 같은 전기 광학 장치를 제조할 수 있다.
이 경우, 반도체 기판과 대향 기판 사이에 전기 광학 물질을 유지하여 이루어지고, 상기 지지 기판의 단결정 반도체층의 화상 표시 영역에 화소 배열에 대응하여 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 제 1 스위칭 소자와, 상기 화상 표시 영역의 주변에 위치하는 주변 영역에 배치되어 있고, 주변 회로를 적어도 부분적으로 구성하는 복수의 제 2 스위칭 소자를 구비하며, 상기 제 1 스위칭 소자를 구성하는 화상 표시 영역의 단결정 반도체층의 두께를, 상기 제 2 스위칭 소자를 구성하는 주변 영역의 단결정 반도체층보다도 얇게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 화소 스위칭용 MIS형 트랜지스터에 대해서는, 그것이 형성되는 단결정 반도체층이 얇으므로, 광의 입사에 의한 광전 효과에 의해 발생하는 누설 전류를 억제할 수 있다. 또한, 구동 회로에서는 단결정 반도체층의 시트 저항을 낮게 억제할 수 있으므로, 대전류 구동이나 고주파 구동시키는 상황하에 있어서도 특성이 열화하기 어렵다.
그 때문에, 구동 회로용 MIS형 트랜지스터에 대해서는 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명의 전자 기기는 광원과, 상기 광원으로부터 출사되는 광이 입사되어 화상 정보에 대응한 변조를 실시하는 상기 전기 광학 장치와, 상기 전기 광학 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
(발명의 실시예)
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1(a) 내지 도 1(e) 및 도 2(a), 도 2(b)는 각각, 본 발명의 실시예 1에 따른 SOI 구조의 반도체 기판(접합 기판)의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
본 예에서는, 우선, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 두께가, 예컨대, 750㎛인 단결정 실리콘 기판(200)(단결정 반도체 기판)을 준비한 후, 그 제 1 면(201) 및 제 2 면(202) 중 적어도 제 1 면(201)의 전면에 실리콘 산화막(210)을 형성한다. 이 실리콘 산화막(210)은 접합 공정에 있어서, 제 1 면(201)이 친수성으로 되는 두께 이상이면 좋지만, 예컨대, 디바이스 특성에 맞춰 200㎚ ~ 400㎚ 정도 형성한다.
다음에, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 제 1 면(201) 측으로부터 수소 이온(4)을 실리콘 산화막(210)이 형성된 단결정 실리콘 기판(200)에 주입한다. 그 결과, 도 1(b)의 평균 진입 깊이 분포를 가진 이온 주입층이 단결정 실리콘 기판(200)의 내부에 형성된다. 이 때의 이온 주입 조건은, 예컨대, 가속 에너지 60~150keV, 도우즈량 5×1016cm-2~ 10 ×1016cm-2이다.
다음에, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 지지 기판(500)을 준비한 후, 지지 기판(500)의 표면 전체에, 스퍼터링법, CVD법 등에 의해, 실리콘 산화막, NSG(Non doped Silicate Glass) 등의 산화막(510)을 형성한 후, 이 산화막(510)의 표면을 CMP법 등의 방법을 이용해서 연마하여, 표면을 평탄화하는 것이 바람직하다. 여기서, 산화막(510)의 막 두께는, 예컨대, 약 400~1000㎚, 보다 바람직하게는 800㎚ 정도로 한다. 또, 지지 기판이 석영 등의 SiO2를 주성분으로 하는 기판의 경우에는 산화막 형성의 공정을 생략할 수 있다.
이러한 산화막(210, 510)은 단결정 실리콘 기판(200)과 지지 기판(500)의 밀착성을 확보하기 위해 마련되는 것이다. 지지 기판(500)에는, 유리, 석영 유리 등의 투광성을 갖는 기판이더라도 상관없다. 지지 기판(500)으로서, 유리나 석영 유리 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판을 이용하면, 본 발명을 투과형 전기 광학 장치 등에 응용할 수 있게 된다.
다음에, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘 기판(200)의 제 1 면(201)과, 지지 기판(500)의 표면을 절연막(210, 510)이 접합면으로 되도록 겹쳐 실온 ~ 200℃ 정도에서 접합한다. 그 결과, 기판 표면의 OH기를 이용하여, 도 1(e)에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘층(220)과 지지 기판(500)이 절연막(550)(산화막(210, 510)을 통해 접합된 접합 기판(600)(반도체 기판)이 형성된다. 여기서 단결정 실리콘층(220)은, 예컨대, 400℃ ~ 600℃의 저온으로 열처리함으로써, 상기 이온 주입층의 위치에서 단결정 실리콘 기판(200)이 분리 절단된 것이다. 이 현상은 단결정 실리콘 기판(200) 내에 도입된 이온에 의해 반도체 결정의 결합이 분단되기 때문에 발생하는 것이고, 이온 주입층에 있어서의 이온 농도의 피크 위치에서 보다 현저한 것으로 된다. 따라서 열처리에 의해 분리 절단되는 위치는 상기 이온 농도의 피크 위치와 동일하게 된다. 또한, 상기 분리 절단에 의해 노출된 단결정 실리콘층(220)의 표면은 수 ㎚ 정도의 요철을 갖기 때문에, CMP법에 의해 평활화를 행하거나, 또는 수소 분위기 중에서 열처리를 행하는 수소 어닐링법에 의해 표면을 평활화해 두는 것이 바람직하다.
또, 지지 기판(500)의 표면에 있어서, 산화막(510)의 하부층 측에, 몰리브덴, 텅스텐 등의 막을 형성해 두어도 좋다. 이러한 막은, 예컨대, 열전도성 막으로서 기능하므로, 지지 기판(500)의 온도 분포를 개선할 수 있다. 따라서, 예컨대, 지지 기판(500)과 단결정 실리콘 기판(200)을 접합하는 공정에 있어서는, 이 열전도성 막에 의해 접합 계면의 온도 분포가 균일화되므로, 이 계면에서의 접합이 균일하게 되어, 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 투과형 액정 장치 등에 이용하는 경우에는, 몰리브덴, 텅스텐 등의 막은 차광층으로서 기능한다. 또, 이러한 막에 이용할 수 있는 재료는 상기에 열거한 것 이외에도, 탄탈, 코발트, 티타늄 등의 고융점 금속 또는 그들을 포함하는 합금, 다결정 실리콘, 또는 텅스텐실리사이드 및 몰리브덴실리사이드 등으로 대표되는 실리사이드 막 등을 이용하여도 좋다.
계속해서, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘층(220)을 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝해서, 단결정 실리콘층에 홈을 형성하고, 섬 형상의 단결정 실리콘층(230)을 형성한다. 여기서, 단결정 실리콘층(230)의 홈(260)은 반도체 기판이 복수 형성되어 이루어지는 반도체 기판 모재에서 개개의 반도체 기판의 주변 영역(다이싱 영역) 또는 단결정 실리콘층(230)에 형성되는 반도체 소자의 소자 분리 영역에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 홈의 폭은 반도체 기판(600)을 어닐링했을 때의 단결정 실리콘층(230)과 지지 기판(500)의 열팽창 차이보다도 큰 것이 바람직하다. 여기서, 열팽창 차이란, 지지 기판의 열팽창 계수와 단결정 실리콘층의 열팽창 계수의 차이의 절대값에, 단결정 실리콘층의 크기와 온도 변화량을 각각 승산한 값이며,
｜지지 기판의 열팽창 계수 - 단결정 실리콘층의 열팽창계수｜×단결정 실리콘층의 크기 ×온도 변화량
에 의해 산출된다. 여기서, 단결정 실리콘층의 크기란, 단결정 실리콘층의, 홈의 폭 방향에서의 길이인 것이다. 또, 일반적으로는 열팽창 차이는 단결정 실리콘층의 두께에도 의존하지만, 통상, 지지 기판의 두께에 비해, 단결정 실리콘층의 두께는 그 1000분의 1정도로 대단히 얇기 때문에, 그 영향은 매우 작게 된다. 따라서, 열팽창 차이의 산출에 있어서, 단결정 실리콘층의 두께는 무시하여도 상관없다.
또한, 이렇게 하여 산출된 열팽창 차이에 비해, 어느 정도의 여유를 갖게 하기 위해 조금 크게 한 값을, 실제 홈의 폭으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 예컨대 인접하는 단결정 실리콘층의 크기가 다른 등의 경우, 인접하는 단결정 실리콘층끼리의 열팽창 차이도 고려하여 실제 홈의 폭을 결정해야 한다. 이러한 경우, 한 쪽의 단결정 실리콘층에 착목하여 지지 기판과의 열팽창 차이를 산출한다(이 값을 열팽창 차이 1로 한다). 이어서 다른 쪽의 단결정 실리콘층에 착목하여 지지 기판과의 열팽창 차이를 산출한다(이 값을 열팽창 차이 2로 한다). 그리고,
(열팽창 차이 1+열팽창 차이 2)/2
에 의해 산출되는 값에 의해서 홈의 폭을 결정하면 좋다.
구체적으로는 반도체 기판 모재를 구성하는 지지 기판(500)이 석영이며, 한변 40mm의 반도체 기판을 복수개 제작하는 경우, 반도체 기판의 주변에 폭 120㎛의 홈을 형성하면 1200℃까지의 열처리를 실행할 수 있다. 또한, 1000℃까지의 열처리를 행하는 경우이면, 반도체 기판의 주변에 폭 100㎛의 홈을 형성하면 좋다.
또한, 반도체 소자의 주변에 홈을 형성하는 경우에는, 1200℃의 열처리를 행하기 위해서는 한변 25㎛의 반도체 소자이면 주변에 0.1㎛의 폭을 갖는 홈을 형성하면 좋다. 물론, 여유를 갖게 하여 1㎛~수㎛ 정도의 폭을 갖는 홈을 형성하여도 상관없다. 여기서, 홈의 깊이는 절연층 막(550)에 닿는 깊이로 해 두면 확실히 열처리를 행하여도 단결정 실리콘층(230)에는 결함은 도입되지 않는다. 또, 적어도 최고 열처리 온도에서의 열응력이라도 오접합 전위가 도입되지 않을 정도로 깊게 해 두면 좋고, 이것은 열팽창 계수 차이 및 단결정 실리콘층(230)의 두께, 면적 등에 의해 결정된다.
다음에, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 700 ~ 1200℃ 정도의 열처리를 실행한다. 이것은 접합 강도를 향상시키기 위해 실행하는 공정이다. 이것은 반도체 기판(600)의 산화막(210, 510)의 접합 계면의 밀착성을 높이기 위해, 접합 계면에 존재하는 H를 열처리로 제거하여, Si-O-Si 결합시킨다.
또, 보다 바람직하게는, 반도체 기판(600) 중의 온도가 열팽창 계수가 작은 쪽으로 향하여 커지는 상태로 열처리를 행하면 좋다. 이 결과, 각각의 열팽창이 같은 정도가 되어 열응력이 작게 된다. 예컨대, 램프 어닐링이나, 레이저 어닐링, 마이크로웨이브에 의한 어닐링 등으로 불균일하게 열처리를 행하면 좋다.
또한, 단결정 실리콘층(230)은 홈(260)에 의해 분단되어 있기 때문에, 고온 어닐링을 행하여도, 지지 기판(500)과 단결정 실리콘층(230)의 열팽창 계수의 차이에 의해 발생하는 열응력을 완화할 수 있다. 이에 의해, 단결정 실리콘층(230)에는 열응력에 의해, 전위나 크랙 등의 결함이 도입되지 않는 고품질의 결정성을 유지한다. 또한, 접합 강도를 향상시키기 위한 충분한 어닐링을 실행할 수 있다.
이렇게 하여 형성한 접합 기판(600)에 있어서, 목적에 따라 단결정 실리콘층의 두께를 부분적으로 다르게 할 수 있다. 예컨대, 단결정 실리콘 기판의 표면을 선택적으로 산화한 후, 이 표면 산화에 의해 형성된 희생 산화막을 습식 에칭에 의해 제거하는 방법이 고려된다. 이 방법에 의하면, 희생 산화막을 제거한 후의 상태에 있어서, 희생 산화막이 형성되어 있던 영역에서는, 단결정 실리콘층이 얇게 남는 데 비해, 희생 산화막이 형성되어 있지 않던 영역에는, 단결정 실리콘층이 두텁게 남게 된다. 이러한 구성의 반도체 기판은, 특히, 전기 광학 장치에 적합한 기판이다. 여기서 접합 기판(600)에는 열응력을 완화하는 홈(260)이 형성되어 있기 때문에, 상기 희생 산화 공정을 실행할 수 있다. 또, 전술한 접합 강도를 향상시키는 열처리는 희생 산화 공정과 겸할 수 있다.
이와 같이 본 형태에서는, SOI 구조의 접합 기판(600)(반도체 기판)을 제조하는데 있어서, 단결정 실리콘층(220)의 소정 영역의 주변에 홈(260)을 형성하여 단결정 실리콘층(230)을 형성한 후(홈 형성 공정), 반도체 기판(600)을 고온 어닐링하여 접합 강도를 높인다(접합 강도 향상 공정). 그 결과, 열팽창 계수의 차이에 유래하는 고온 어닐링 시의 열응력은 홈(260)에 의해 완화되어, 단결정 실리콘층(230)에 결함이 도입되는 일 없이, 접합 강도가 높고, 또한, 결정성이 우수한 단결정 실리콘층(230)을 갖는 반도체 기판(600)을 제조할 수 있다.
따라서, 단결정 실리콘층(220)에 대하여 희생 산화 공정을 실행할 수 있고, 그 때문에, 부분적으로 다른 두께의 단결정 반도체층(220, 230)을 구비한 접합 기판(600)을 제조할 수 있어, 접합 기판(600)에 형성되는 반도체 디바이스 중, 대전류, 고주파로 구동되는 반도체 디바이스는 두꺼운 제 2 단결정 반도체층(230)에 형성하고, 저전압으로 구동되는 반도체 디바이스는 얇은 제 1 단결정 반도체층(220)에 형성하는 등과 같은 설계를 행할 수 있다. 따라서, 접합 기판(600)에 형성되는 개개의 반도체 디바이스에 대하여 최적 두께의 단결정 반도체층을 제공할 수 있으므로, 반도체 디바이스의 특성을 최대한으로 이용할 수 있다.
(실시예 1의 변형)
상기 실시예 1에 있어서, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 절연막(550)의 적어도 일부에, PSG(인 규산염 유리), BSG(붕소 규산염 유리), BPSG(붕소 인 규산염 유리) 등의 1200℃ 이하의 열처리 시에 유동성이 있거나 또는 탄성을 갖는 층(520)을 형성해 두면 좋다. 반도체 프로세스에서 일반적으로 사용되는 BPSG 이면 850℃ 이상에서 유동성을 가진다. B, P의 농도에 의해서는 700℃부터 유동성을 갖게 할 수 있다. 이 유동성의 층(520)에 의해 열응력이 보다 완화되기 때문에, 열팽창 계수가 다른 SOI 기판에 바람직하다. 또한, 이 경우에는 홈을 형성하지 않더라도 충분히 열응력이 완화되기 때문에, 홈을 형성하지 않아도 상관없다. 또, PSG, BSG, BPSG를 유동성의 층(520)에 적용하는 경우에는, 단결정 실리콘층(230)에 형성되는 반도체 소자에 악영향을 미치게 하지 않도록, 질화 실리콘막 등의 보호층(530)을 상부에 마련하면 좋다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에서 설명한 방법을 각종 반도체 장치의 제조에 적용할 수 있다. 그래서, 본 예에서는, 실시예 1에서 설명한 접합 기판(600)을 이용하여, 액정 장치의 액티브 매트릭스 기판(반도체 장치)을 구성한 예를 설명한다.
(액정 장치의 전체 구성)
도 3은 액정 장치를 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판 측으로부터 본 평면도이며, 도 4는 대향 기판을 포함해서 나타내는 도 5의 H-H'선 단면도이다.
도 3에서, 액정 장치(100)의 액티브 매트릭스 기판(10) 상에는, 밀봉재(52)가 그 가장자리를 따라 마련되어 있고, 그 내측 영역에는, 차광성 재료로 이루어지는 프레임(53)이 형성되어 있다. 밀봉재(52)의 외측 영역에는, 데이터선 구동 회로(101) 및 외부 입력 단자(102)가 액티브 매트릭스 기판(10)의 한 변을 따라 마련되어 있고, 주사선 구동 회로(104)가 이 한 변에 인접하는 두 변을 따라 형성되어 있다.
주사선에 공급되는 주사 신호의 지연이 문제로 되지 않으면, 주사선 구동 회로(104)는 한 쪽뿐이어도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 데이터선 구동 회로(101)를 화상 표시 영역(10a)의 변을 따라 양측에 배열하여도 좋다. 예컨대, 기수열의 데이터선은 화상 표시 영역(10a)의 한쪽 변을 따라 배치된 데이터선 구동 회로로부터 화상 신호를 공급하고, 우수열의 데이터선은 화상 표시 영역(10a)의 반대 쪽 변을 따라 배치된 데이터선 구동 회로로부터 화상 신호를 공급하도록 하여도 좋다. 이와 같이 데이터선을 빗살무늬 형상으로 구동하도록 하면, 데이터선 구동 회로(101)의 형성 면적을 확장할 수 있기 때문에, 복잡한 회로를 구성하는 것이 가능해진다. 또한, 액티브 매트릭스 기판(10)의 남는 한 변에는, 화상 표시 영역(10a)의 양측에 마련된 주사선 구동 회로(104)간을 연결하기 위한 복수의 배선(105)이 마련되어 있고, 또한, 프레임(53)의 하부 등을 이용하여, 프리 차지 회로나 검사 회로가 마련될 수도 있다. 또한, 대향 기판(20)의 코너부의 적어도 1개소에서는, 액티브 매트릭스 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에서 전기적 도통을 취하기 위한 상하 도통재(106)가 형성되어 있다.
그리고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 도 3에 나타낸 밀봉재(52)와 거의 같은 윤곽을 갖는 대향 기판(20)이 이 밀봉재(52)에 의해 액티브 매트릭스 기판(10)에 고착되어 있다. 또, 밀봉재(52)는 액티브 매트릭스 기판(10)과 대향 기판(20)을 그들의 주변에서 접합하기 위한 광경화성 수지나 열경화성 수지 등으로 이루어지는 접착제이며, 양 기판간의 거리를 소정값으로 하기 위한 유리 섬유, 또는 유리 비즈(glass beads) 등의 갭재가 배합되어 있다.
상세하게는 후술하지만, 액티브 매트릭스 기판(10)에는, 화소 전극(9a)이 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 이에 대하여, 대향 기판(20)에는, 액티브 매트릭스 기판(10)에 형성되어 있는 화소 전극(후술함)의 종횡의 경계 영역과 대향하는 영역에 블랙 매트릭스, 또는 블랙 스트라이프 등으로 칭해진 차광막(23)이 형성되고, 그 상부층 측에는, ITO막으로 이루어지는 대향 전극(21)이 형성되어 있다.
이와 같이 형성된 액정 장치는, 예를 들면, 후술하는 투사형 액정 표시 장치(액정 프로젝터)에 있어서 사용된다. 이 경우, 3장의 액정 장치(100)가 RGB용 광 밸브로서 각각 사용되고, 각 액정 장치(100)의 각각에는, RGB 색분해용 다이클로익 미러를 거쳐 분해된 각 색의 광이 투사광으로서 각각 입사된다. 따라서, 상기 각 형태의 액정 장치(100)에는 컬러 필터가 형성되어 있지 않다.
단, 대향 기판(20)에 있어서 각 화소 전극(9a)에 대향하는 영역에 RGB의 컬러 필터를 그 보호막과 함께 형성함으로써, 투사형 액정 표시 장치 이외에도, 후술하는 모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 액정 텔레비전 등과 같은 전자 기기의 컬러 액정 표시 장치로서 이용할 수 있다.
또한, 대향 기판(20)에 대하여, 각 화소에 대응하도록 마이크로 렌즈를 형성함으로써, 입사광의 화소 전극(9a)에 대한 집광 효율을 높일 수 있으므로, 밝은 표시를 행할 수 있다. 또한, 대향 기판(20)에 몇층이나 되는 굴절율이 다른 간섭층을 적층함으로써, 광의 간섭 작용을 이용하여, RGB 색을 만드는 다이클로익 필터를 형성하여도 좋다. 이 다이클로익 필터가 부착된 대향 기판에 의하면, 보다 밝은 컬러 표시를 행할 수 있다.
(액정 장치(100)의 구성 및 동작)
다음에, 액티브 매트릭스형 액정 장치(전기 광학 장치)의 전기적 구성 및 동작에 대하여, 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 5는 액정 장치(100)의 화상 표시 영역(10a)을 구성하기 위해 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소에 있어서의 각종 소자 및 배선 등의 등가 회로도이다. 도 6은 데이터선, 주사선, 화소 전극 등이 형성된 액티브 매트릭스 기판에 있어 서로 인접하는 화소의 평면도이다. 도 7은 도 6의 A-A'선 단면도 및 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판 사이에 전기 광학 물질로서의 액정을 봉입한 상태의 단면을 나타내는 설명도이다. 또, 이들 도면에 있어서는, 각 층이나 각 부재를 도면 상에서 인식할 수 있을 정도의 크기로 하기 위해, 각 층이나 각 부재 마다 축척을 다르게 한다.
도 5에서, 액정 장치(100)의 화상 표시 영역(10a)에 있어서, 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 화소 각각에는, 화소 전극(9a) 및 화소 전극(9a)을 제어하기 위한 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터(30)가 형성되어 있고, 화소 신호를 공급하는 데이터선(6a)이 당해 MIS형 트랜지스터(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선(6a)에 기입되는 화소 신호 S1, S2, ..., Sn은 그 순서대로 선순차적으로 공급한다. 또한, MIS형 트랜지스터(30)의 게이트에는 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있고, 소정 타이밍에서, 주사선(3a)에 펄스적으로 주사 신호 G1, G2, ..., Gm을, 그 순서대로 선순차적으로 인가하도록 구성되어 있다. 화소 전극(9a)은 MIS형 트랜지스터(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있고, 스위칭 소자인 MIS형 트랜지스터(30)를 일정 기간만큼 온 상태로 함으로써, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화소 신호 S1, S2, ..., Sn을 각 화소에 소정 타이밍에서 기입한다. 이렇게 하여 화소 전극(9a)을 거쳐 액정에 기입된 소정 레벨의 화소 신호(S1, S2,...Sn)는, 후술하는 대향 기판에 형성된 대향 전극과의 사이에서 일정 기간 유지된다.
여기서, 유지된 화소 신호가 누설되는 것을 방지하는 것을 목적으로, 화소 전극(9a)과 대향 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)(캐패시터)을 부가하는 경우가 있다. 이 축적 용량(70)에 의해, 화소 전극(9a)의 전압은, 예컨대, 소스 전압이 인가된 시간보다도 3자리수 긴 시간만큼 유지된다. 이것에 의해, 전하의 유지 특성은 개선되고, 계조비가 높은 표시를 행할 수 있는 액정 장치를 실현할 수 있다. 또, 축적 용량(70)을 형성하는 방법으로서는, 용량을 형성하기 위한 배선인 용량선(3b)과의 사이에 형성하는 경우, 또는 전단의 주사선(3a)과의 사이에 형성하는 경우의 어느 한쪽이라도 좋다.
도 6에서, 액정 장치(100)의 액티브 매트릭스 기판(10) 상에는, 매트릭스 형상으로 복수의 투명한 화소 전극(9a)(점선으로 둘러싸인 영역)이 각 화소마다 형성되고, 화소 전극(9a)의 종횡의 경계 영역을 따라 데이터선(6a)(일점 쇄선으로 표시), 주사선(3a)(실선으로 표시) 및 용량선(3b)(실선으로 표시)이 형성되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 액정 장치(100)는 액티브 매트릭스 기판(10)과, 이것에 대향 배치되는 대향 기판(20)을 구비하고 있다.
본 예에서, 액티브 매트릭스 기판(10)의 기체(基體)는 후술하는 접합 기판(600)으로 이루어지고, 대향 기판(20)의 기체는 석영 기판이나 내열성 유리판 등의 투명 기판(20b)으로 이루어진다. 액티브 매트릭스 기판(10)에는 화소 전극(9a)이 형성되어 있고, 그 상부측에는, 러빙 처리 등의 소정의 배향 처리가 실시된 배향막(16)이 형성되어 있다. 화소 전극(9a)은, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)막 등의 투명한 도전성 박막으로 이루어진다. 또한, 배향막(16)은, 예를 들면, 폴리이미드 박막 등의 유기 박막에 대하여 러빙 처리를 행함으로써 형성된다. 또, 대향 기판(20)에 있어서, 대향 전극(21)의 상부층 측에도, 폴리이미드 막으로 이루어지는 배향막(22)이 형성되고, 이 배향막(22)도, 폴리이미드 막에 대하여 러빙 처리가 실시된 막이다.
액티브 매트릭스 기판(10)의 화상 표시 영역(10a)에 있어서, 각 화소 전극(9a)에 인접하는 위치에는, 각 화소 전극(9a)을 스위칭 제어하는 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터(30)가 형성되어 있다. 또한, 접합 기판(600)의 내부에는, MIS형 트랜지스터(30)와 평면적으로 겹치는 영역에, 크롬막 등으로 이루어지는 차광막(11a)이 형성되어 있다. 이 차광막(11a)의 표면측에는 층간 절연막(12)이 형성되고, 이 층간 절연막(12)의 표면측에 MIS형 트랜지스터(30)가 형성되어 있다. 즉, 층간 절연막(12)은 MIS형 트랜지스터(30)를 구성하는 반도체층(1a)을 차광막(11a)으로부터 전기적으로 절연하기 위해 마련되는 것이다.
도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터(30)는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖고 있고, 반도체층(1a)에는, 주사선(3a)으로부터의 전계에 의해 채널이 형성되는 채널 영역(1a'), 저농도 소스 영역(1b), 저농도 드레인 영역(1c), 고농도 소스 영역(1d) 및 고농도 드레인 영역(1e)이 형성되어 있다. 또한, 반도체층(1a)의 상부층 측에는, 이 반도체층(1a)과 주사선(3a)을 절연하는 게이트 절연막(2)이 형성되어 있다.
여기서, 반도체층(1a)은 후술하는 방법으로 형성된 단결정 실리콘층이다.
이와 같이 구성한 MIS형 트랜지스터(30)의 표면측에는, 실리콘 산화막으로 이루어지는 층간 절연막(4, 7)이 형성되어 있다. 층간 절연막(4)의 표면에는, 데이터선(6a)이 형성되고, 이 데이터선(6a)은 층간 절연막(4)에 형성된 콘택트 홀을 거쳐 고농도 소스 영역(1d)에 전기적으로 접속되어 있다. 층간 절연막(7)의 표면에는 ITO막으로 이루어지는 화소 전극(9a)이 형성되어 있다. 화소 전극(9a)은 층간 절연막(4, 7) 및 게이트 절연막(2)에 형성된 콘택트 홀을 거쳐 고농도 드레인 영역(1e)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 화소 전극(9a)의 표면측에는 폴리이미드막으로 이루어진 배향막(16)이 형성되어 있다. 이 배향막(16)은 폴리이미드막에 대하여 러빙 처리가 실시된 막이다.
또한, 고농도 드레인 영역(1e)으로부터의 연장 부분(1f)(하부 전극)에 대해서는, 게이트 절연막(2a)과 동시 형성된 절연막(유전체막)을 거쳐, 주사선(3a)과 동일 층의 용량선(3b)이 상부 전극으로서 대향하는 것에 의해, 축적 용량(70)이 구성되어 있다.
또, MIS형 트랜지스터(30)는 바람직하게는 상술한 바와 같이 LDD 구조를 갖지만, 저농도 소스 영역(1b) 및 저농도 드레인 영역(1c)에 상당하는 영역에 불순물 이온의 주입을 실행하지 않는 오프셋 구조를 갖고 있어도 좋다. 또한, MIS형 트랜지스터(30)는 게이트 전극(주사선(3a)의 일부)를 마스크로 하여 고농도로 불순물 이온을 주입하고, 자기 정합적으로 고농도의 소스 및 드레인 영역을 형성한 자기 정합형 TFT이더라도 좋다. 또한, 본 예에서는, MIS형 트랜지스터(30)의 게이트 전극(주사선(3a))을 소스-드레인 영역 사이에 한 개만 배치한 싱글 게이트 구조로 했지만, 이들 사이에 두 개 이상의 게이트 전극을 배치하여도 좋다. 이 때, 각각의 게이트 전극에는 동일 신호가 인가되도록 한다. 이와 같이 듀얼 게이트(더블 게이트) 또는 트리플 게이트 이상으로 MIS형 트랜지스터(30)를 구성하면, 채널과 소스-드레인 영역의 접합부에서의 누설 전류를 방지할 수 있어, 오프 상태 시의 전류를 감소시킬 수 있다. 이들 게이트 전극 중 적어도 한 개를 LDD 구조 또는 오프셋 구조로 하면, 또한 오프 전류를 감소시킬 수 있어, 안정한 스위칭 소자를 얻을 수 있다.
이와 같이 구성한 액티브 매트릭스 기판(10)과 대향 기판(20)은 화소 전극(9a)과 대향 전극(21)이 대면하도록 배치되고, 또한, 이들 기판 사이에는, 상기 밀봉재(53)(도 5 및 도 6 참조)에 의해 둘러싸인 공간 내에 전기 광학 물질로서의 액정(50)이 밀봉되고, 유지된다. 액정(50)은 화소 전극(9a)으로부터의 전계가 인가되어 있지 않은 상태로 배향막에 의해 소정의 배향 상태를 취한다. 액정(50)은, 예컨대, 한 종류 또는 여러 종류의 네마틱 액정을 혼합한 것 등으로 이루어진다.
또, 대향 기판(20) 및 액티브 매트릭스 기판(10)의 광입사측의 면 또는 광출사 측에는, 사용하는 액정(50)의 종류, 즉, TN(Twisted Nematic) 모드, STN(super TN) 모드 등의 동작 모드나, 노멀리 화이트 모드(nomally white mode)/노멀리 블랙 모드(nomally black mode) 별로, 편광 필름, 위상차 필름, 편광판 등이 소정 방향으로 배치된다.
(구동 회로의 구성)
다시 도 3에 있어서, 본 예의 액정 장치(100)에서는, 액티브 매트릭스 기판(10)의 표면측 중, 화상 표시 영역(10a)의 주변 영역을 이용하여 데이터선 구동 회로(101) 및 주사선 구동 회로(104)(주변 회로)가 형성되어 있다. 이러한 데이터선 구동 회로(101) 및 주사선 구동 회로(104)는, 기본적으로는, 도 8 및 도 9에 나타내는 N채널형의 MIS형 트랜지스터와 P채널형의 MIS형 트랜지스터에 의해 구성되어 있다.
도 8은 주사선 구동 회로(104) 및 데이터선 구동 회로(101) 등의 주변 회로를 구성하는 MIS형 트랜지스터의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 9는 이 주변 회로를 구성하는 MIS형 트랜지스터를 도 8의 B-B'선으로 절단했을 때의 단면도이다. 또, 도 9에는 액티브 매트릭스 기판(10)의 화상 표시 영역(10a)에 형성한 화 소 스위칭용 MIS형 트랜지스터(30)도 나타내고 있다.
도 8 및 도 9에 있어서, 주변 회로를 구성하는 MIS형 트랜지스터는 P채널형의 MIS형 트랜지스터(80)와 N채널형의 MIS형 트랜지스터(90)로 이루어지는 상보형 MIS형 트랜지스터로서 구성되어 있다. 이들 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80, 90)를 구성하는 반도체층(60)(윤곽을 점선으로 표시)은 접합 기판(600) 상에 형성된 층간 절연막(12)을 거쳐 섬 형상으로 형성되어 있다.
MIS형 트랜지스터(80, 90)에는, 고 전위선(71)과 저 전위선(72)이 콘택트 홀(63, 64)을 거쳐, 반도체층(60, 70)의 소스 영역에 전기적으로 각각 접속되어 있다. 또한, 입력 배선(66)은 공통의 게이트 전극(65)에 접속되어 있고, 출력 배선(67)은 콘택트 홀(68, 69)을 거쳐, 반도체층(60, 70)의 드레인 영역에 전기적으로 각각 접속되어 있다.
이러한 주변 회로 영역도, 화상 표시 영역(10a)과 마찬가지의 프로세스를 거쳐 형성되기 때문에, 주변 회로 영역에도, 층간 절연막(4, 7) 및 게이트 절연막(2)이 형성되어 있다. 또한, 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80) 및 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(90)도, 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터(30)와 마찬가지로 LDD 구조를 갖고 있고, 채널 형성 영역(81, 91)의 양측에는, 고농도 소스 영역(82, 92) 및 저농도 소스 영역(83,93)으로 이루어지는 소스 영역과, 고농도 드레인 영역(84, 94) 및 저농도 드레인 영역(85, 95)으로 이루어지는 드레인 영역을 구비하고 있다.
또한, 반도체층(60)은 반도체층(1a)과 마찬가지로, 후술하는 방법으로 형성된 단결정 실리콘층이다.
(화상 표시 영역과 주변 회로 영역의 차이)
이와 같이 구성한 화상 표시 영역(10a) 및 주변 회로 영역에 있어서는, 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터(30)를 구성하는 반도체층(1a)은 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80, 90)를 구성하는 반도체층(60)과 비교하여 얇게 형성되어 있다. 예컨대, 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터(30)를 구성하는 반도체층(1a)은 두께가 100㎚ 이하인 단결정 실리콘층이며, 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80, 90)를 구성하는 반도체층(60)은 두께가 200~500㎚ 정도인 단결정 실리콘층이다.
이 때문에, 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터(30)에서는, 그것을 구성하는 반도체층(1a)이 얇으므로, 광 누설 전류를 억제할 수 있다. 이에 반해, 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80, 90)에서는, 그것을 구성하는 반도체층(60)이 두껍기 때문에, 시트 저항이 낮은 만큼, 대전류를 흘릴 수 있는 등, 고속 동작이 가능하다.
(액티브 매트릭스 기판의 제조 방법)
이러한 구성의 액티브 매트릭스 기판(10)을 제조하기 위해서는, 실시예 1에서 설명한 방법을 이용하여 접합 기판(600)을 제조한다. 단, 본 예에서는, 이하에 설명하는 바와 같이, 접합 기판(600)의 내부에 차광막(11a)(도 7을 참조)을 형성해 둔다.
도 10 내지 도 14는 모두 본 예의 액티브 매트릭스 기판(10)의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
본 예에서는, 우선, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘 기판(200)(단결정 반도체 기판)의 제 1 면(201) 및 제 2 면(202) 중, 적어도 제 1 면(201)의 전면에 실리콘 산화막(210)을 형성한다.
다음에, 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 석영 기판 또는 내열성 유리 기판 등과 같은 투광성을 구비한 지지 기판(500)의 표면 전체에, 텅스텐 실리사이드막과 같은 차광막을 형성한 후, 이 차광막을 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝하여, 차광막(11a)을 형성한다. 다음에, 지지 기판(500)의 표면 전체에, 스퍼터링법, CVD법 등에 의해, 실리콘 산화막, NSG(질소 규산염 유리), PSG(인 규산염 유리), BSG(붕소 규산염 유리), BPSG(붕소 인 규산염 유리) 등의 산화막(510)을 형성한 후, 이 산화막(510)의 표면을 CMP법 등의 방법을 이용하여 연마하여, 표면을 평탄화해 둔다. 여기서, 산화막(510)의 막 두께는, 예컨대, 약 400 ~ 1000㎚, 보다 바람직하게는 800㎚ 정도로 한다.
또, 산화막(510)을 형성하기 전에, 차광막(11a)에 대하여 질화막 등의 보호층을 형성하여, 차광막의 산화 등의 화학 변화를 억제하는 구조로 하여도 좋다.
지지 기판(500)에 대해서는, 바람직하게는 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기 하에서, 약 850~1300℃, 보다 바람직하게는 1000℃의 고온으로 어닐링 처리하고, 그 다음 실시되는 고온 프로세스에서 왜곡이 발생하지 않도록 전(前)처리해 두는 것이 바람직하다. 즉, 제조 공정에 있어서 처리되는 최고 온도에 맞춰, 지지 기판(500)을 동일 온도 또는 그 이상의 온도로 열처리해 두는 것이 바람직하다.
이러한 산화막(210, 510)은 단결정 실리콘 기판(200)과 지지 기판(500)의 밀착성을 확보하기 위해 마련되는 것이다.
다음에, 도 10(c)에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘 기판(200)의 제 1 면(201)과, 지지 기판(500)의 표면을 절연막(210, 510)이 접합면으로 되도록 겹친 상태에서, 예컨대, 300℃로 2시간 열처리함으로써, 도 10(d)에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘 기판(200)과 지지 기판(500)을 접합하고, 필요에 따라 단결정 실리콘층(220)의 막 두께를 조정하고, 단결정 실리콘층(220)과 지지 기판(500)이 층간 절연막(12)(산화막(210, 510))을 거쳐 접합된 접합 기판(600)(반도체 기판)을 형성한다(접합 공정).
다음에, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 단결정 실리콘층(220)을 패터닝하고, 단결정 실리콘층(230)을 섬 형상으로 형성한다. 여기서, 홈(260)은 화상 표시 영역(10a)과 주변 회로 영역의 경계부 및 도시하지 않은 액티브 매트릭스 기판(10)의 주변 영역(다이싱 영역)에 형성된다.
다음에, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 질화막(270)을 적층한 후, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝하고, 실리콘 질화막으로 이루어지는 내산화 마스크층(275)을 형성한다. 이 내산화성 마스크층(275)에는, 액정 장치의 화상 표시 영역(10a)에 상당하는 영역이 개구(276)로 되어 있고, 내산화 마스크층(275)은 화상 표시 영역(10a)의 주변에 형성되는 주변 회로 영역을 덮고 있다. 또, 내산화 마스크층(275)과 단결정 실리콘층(230) 사이에는, 응력 등을 완화하는 얇은 실리콘 산화막(250)이 개재되어 있다.
여기서, 실리콘 산화막(250)은 생략하는 것도 가능하다.
다음에, 도 11(c)에 나타내는 바와 같이, 수증기를 포함하는 분위기에서의 열처리에 의해, 단결정 실리콘층(230)의 내산화 마스크층(275)의 개구(276)로부터 노출되어 있는 부분을 산화하고, 실리콘 산화막으로 이루어지는 희생 산화막(280)을 형성한다(희생 산화 공정). 또한, 동시에 접합 강도가 향상된다.
다음에, 실리콘 질화막으로 이루어지는 내산화 마스크층(275) 및 희생 산화막을 제거한다.
이렇게 하여 형성한 접합 기판(600)에서, 희생 산화막(280)은 단결정 실리콘층(230)을 부분적으로 산화하여 이루어진 것이기 때문에, 화상 표시 영역(10a)에서는 희생 산화막(280)의 하부층에, 얇은 제 1 단결정 반도체층(240)이 남게 된다. 이에 반해, 단결정 실리콘층(230)에서 희생 산화막(280)이 형성되지 않았던 주변 회로 영역에는, 단결정 실리콘층(230)의 두께에 상당하는 두꺼운 제 2 단결정 반도체층(245)이 형성되고, 그 두께는 제 1 단결정 반도체층(240)과 비교하여 매우 두껍다.
다음에, 도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 제 1 단결정 반도체층(240) 및 제 2 단결정 반도체층(245)을 패터닝하고, 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터(30)를 구성하는 반도체층(1a)과, 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80, 90)를 구성하는 반도체층(60)을 섬 형상으로 형성한다. 여기서, 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터(30)를 구성하는 반도체층(1a)은 두께가 100㎚ 이하인 단결정 실리콘층이며, 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80, 90)를 구성하는 반도체층(60)은 두께가 200 ~ 500㎚ 정도인 단결정 실리콘층이다.
다음에, 도 12(b)에 나타내는 바와 같이, 열산화법 등을 이용하여, 반도체층(1a, 60)의 표면에 실리콘 산화막으로 이루어지는 게이트 절연막(2)을 형성한다. 또, 도시를 생략하지만, 소정의 레지스트 마스크를 거쳐 반도체층(1a)의 연장 부분(1f)에 불순물 이온을 주입하여, 용량선(3b)과의 사이에 축적 용량(70)을 구성하기 위한 하부 전극을 형성한다.
다음에, CVD법 등에 의해, 기판 표면 전체에, 주사선(3a), 용량선(3b) 및 게이트 전극(65)을 형성하기 위한 다결정 실리콘막 및 몰리브덴막, 텅스텐막, 티타늄막, 코발트막, 또는 이들 금속의 실리사이드막으로 이루어지는 도전막을 350㎚ 정도의 두께로 형성한 후, 도 12(c)에 나타내는 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝하여, 주사선(3a), 용량선(3b) 및 게이트 전극(65)을 형성한다.
다음에, 도 13(a)에 나타내는 바와 같이, P채널형의 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80)를 형성하기 위한 반도체층(60)을 레지스트 마스크(301)로 덮은 상태에서, 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터(30)를 구성하는 반도체층(1a)과, N채널형의 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(90)를 구성하는 반도체층(60)에 대하여, 주사선(3a)이나 게이트 전극(65)을 마스크로 하여, 약 0.1×1013/cm2~약 10×1013/cm2의 도우즈량으로 저농도의 불순물 이온(인 이온)을 주입하여, 주사선(3a)과 게이트 전극(65)에 대하여 자기 정합적으로 저농도 소스 영역(1b, 93) 및 저농도 드레인 영역(1c, 95)을 형성한다. 여기서, 주사선(3a)와 게이트 전극(65)의 바로 아래에 위치하고 있기 때문에, 불순물 이온이 도입되지 않은 부분은 반도체층(1a, 60) 그대로의 채널 영역(1a', 91)이 된다.
다음에, 도 13(b)에 나타내는 바와 같이, 주사선(3a) 및 게이트 전극(65)보다 폭이 넓고, 또한, P채널형의 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80)를 형성하기 위한 반도체층(60)을 피복하는 레지스트 마스크(302)를 형성하고, 이 상태로, 고농도의 불순물 이온(인 이온)을 약 0.1×1015/cm2~약 10×1015/cm2의 도우즈량으로 주입하여, 고농도 소스 영역(1b, 92) 및 드레인 영역(1d, 94)을 형성한다.
또, 도시를 생략하지만, N채널형의 MIS형 트랜지스터(30, 90) 측을 덮은 상태에서 게이트 전극(65)을 마스크로 하여, P채널형의 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80)를 형성하기 위한 반도체층(60)에 대하여, 약 0.1×1015/cm2~약 10×1015/cm2의 도우즈량으로 붕소 이온을 주입한 후, 게이트 전극(65)보다 폭이 넓은 마스크를 형성한 상태에서, P채널형의 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터(80)를 형성하기 위한 반도체층(60)에 대하여 고농도의 불순물(붕소 이온)을 약 0.1×1015/cm2~약 10×1015/cm2의 도우즈량으로 주입하고, 도 13(c)에 나타내는 바와 같이, 저농도 소스 영역(83), 저농도 드레인 영역(85) 및 채널 영역(81)을 형성하고, 또한 고농도 소스 영역(82) 및 드레인 영역(84)을 형성한다.
다음에, 주사선(3a)의 표면측에 CVD법 등에 의해, 실리콘 산화막 등으로 이루어지는 층간 절연막(4)을 형성한 후, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 콘택트 홀을 각각 형성한다.
다음에, 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 층간 절연막(4)의 표면측에, 데이터선(6a)(소스 전극) 등을 구성하기 위한 알루미늄막, 티타늄 질화막, 티타늄막, 또는 이들 금속 중 어느 하나를 주성분으로 하는 합금막으로 이루어지는 도전막을 스퍼터법 등으로 350㎚ 정도의 두께로 형성한 후, 포토리소그래피 기술을 이용하여 패터닝하고, 데이터선(6a), 고전위선(71), 저전위선(72), 입력 배선(66), 출력 배선(67)을 형성한다. 그 결과, 주변 회로 영역에서는, P채널형 및 N채널형의 MIS형 트랜지스터(80, 90)가 완성된다.
다음에, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 데이터선(6a) 등의 표면측에 플라즈마 CVD법 등에 의해, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막 등으로 이루어지는 층간 절연막(5)을 형성한 후, 포토리소그래피 기술을 이용하여, 층간 절연막(5)에 콘택트 홀을 형성한다.
그 후, 도 7 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(9a)을 소정 패턴으로 형성한 후, 배향막(16)을 형성한다. 그 결과, 액티브 매트릭스 기판(10)이 완성된다.
(전자 기기로의 적용)
다음에, 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기의 일예로서 투사형 액정 표시 장치를 도 15, 도 16을 참조하여 설명한다.
우선, 도 15에는, 상기한 각 예에 따른 전기 광학 장치와 마찬가지로 구성된 액정 장치(100)를 구비한 전자 기기의 구성을 블럭도로 나타내고 있다.
도 15에서, 전자 기기는 표시 정보 출력원(1000), 표시 정보 처리 회로(1002), 구동 회로(1004), 액정 장치(100), 클럭 발생 회로(1008) 및 전원 회로(1010)를 포함하여 구성되어 있다. 표시 정보 출력원(1000)은 ROM(Read Only Memory), RAM(Randam Access Memory), 광디스크 등의 메모리, 텔레비전 신호의 화상 신호를 동조하여 출력하는 동조 회로 등을 포함하여 구성되고, 클럭 발생 회로(1008)로부터의 클럭에 근거하여, 소정 포맷의 화상 신호를 처리하여 표시 정보 처리 회로(1002)로 출력한다. 이 표시 정보 처리 회로(1002)는, 예를 들면, 증폭·극성 반전 회로, 상전개(相展開) 회로, 로테이션 회로, 감마 보정 회로, 또는 클램프 회로 등의 주지의 각종 처리 회로를 포함하여 구성되고, 클럭 신호에 근거하여 입력된 표시 정보로부터 디지털 신호를 순차적으로 생성하고, 클럭 신호(CLK)와 함께 구동 회로(1004)로 출력한다. 구동 회로(1004)는 액정 장치(100)를 구동한다. 전원 회로(1010)는 상술한 각 회로에 소정의 전원을 공급한다. 또, 액정 장치(100)를 구성하는 액티브 매트릭스 기판 위에 구동 회로(1004)를 형성하여도 좋고, 그것에 추가하여, 표시 정보 처리 회로(1002)도 액티브 매트릭스 기판 위에 형성하여도 좋다.
이러한 구성의 전자 기기로는, 도 16을 참조하여 후술하는 투사형 액정 표시 장치(액정 프로젝터)를 들 수 있다.
도 16에 나타내는 투사형 액정 표시 장치(1100)는 상기 구동 회로(1004)가 액티브 매트릭스 기판 상에 탑재된 액정 장치(100)를 포함하는 액정 모듈을 3개 준비하고, 각각 RGB 용의 광 밸브(100R, 100G, 100B)로서 이용한 프로젝터로서 구성되어 있다. 이 액정 프로젝터(1100)에서는, 금속 할로겐 램프 등의 백색 광원의 램프 유닛(1102)으로부터 광이 출사되면, 세 개의 미러(1106) 및 두 개의 다이클로익 미러(1108)에 의해, R, G, B의 3원색에 대응하는 광 성분 R, G, B로 분리되고(광 분리 수단), 대응하는 광 밸브(100R, 100G, 100B)(액정 장치(100)/ 액정 광 밸브)에 각각 유입된다. 이 때에, 광 성분 B는 광로(光路)가 길기 때문에, 광 손실을 방지하기 위해 입사 렌즈(1122), 릴레이 렌즈(1123) 및 출사 렌즈(1124)로 이루어지는 릴레이 렌즈계(1121)를 거쳐 유입된다. 그리고, 광 밸브(100R, 100G, 100B)에 의해 각각 변조된 3원색에 대응하는 광 성분 R, G, B는 다이클로익 프리즘(1112)(광합성 수단)에 세 방향으로부터 입사되어, 다시 합성된 후, 투사 렌즈(1114)를 거쳐 스크린(1120) 등에 컬러 화상으로서 투사된다.
또, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다. 예컨대, 실시예로서 설명한 액정 장치의 구체적인 구성은 단지 일예에 지나지 않고, 기타, 여러 가지의 구성을 갖는 액정 장치에 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 예컨대, 본 발명은, 전자 발광(EL), 디지털 마이크로미러 장치(DMD), 또는 플라즈마 발광이나 전자 방출에 의한 형광 등을 이용한 여러 가지 전기 광학 소자를 이용한 전기 광학 장치 및 해당 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기에 대해서도 적용 가능한 것은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 기판의 제조 방법에서는, 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과, 상기 지지 기판상에 형성된 절연체층과, 해당 절연체층 상에 형성된 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층을 갖는 반도체 기판에 있어서, 상기 단결정 반도체층을 형성하고, 상기 단결정 반도체층의 소정 영역의 주변에 홈을 형성하고, 그 후에 열처리를 행한다.
그 결과, 상기 단결정 반도체층은 소정 영역 주변의 홈에서 분단되어 있기 때문에, 열팽창 계수가 다른 것에 기인하는 열응력이 발생하여도 홈 영역에서 완화된다.
따라서, 지지 기판과 반도체층의 열팽창 계수가 다른 SOI 기판에 있어서, 열처리를 행하여도 결함이 없는 단결정 반도체층을 구비한 반도체 기판을 제조할 수 있다.
그 결과, 반도체 기판에 형성되는 개개의 반도체 디바이스에 대하여 최적의 두께의 단결정 반도체층을 제공할 수 있으므로, 반도체 기판에 형성되는 반도체 디바이스 중, 대전류, 고주파로 구동되는 반도체 디바이스는 두꺼운 제 2 단결정 반도체층에 형성하고, 저전압으로 구동되는 반도체 디바이스는 얇은 제 1 단결정 반도체층에 형성하는 것과 같은 설계를 행할 수 있고, 단결정 반도체층에 형성되는 반도체 디바이스의 특성을 최대한으로 이용할 수 있다.
도 1(a) 내지 1(d)는 각각, 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 기판의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도,
도 2(a) 내지 2(c)는 각각, 본 발명의 실시예 1 및 그 변형에 따른 반도체 기판의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 액정 장치를 그 위에 형성된 각 구성 요소와 함께 대향 기판 측에서 본 평면도,
도 4는 도 3의 H-H'선 단면도,
도 5는 액정 장치의 화상 표시 영역에 있어서, 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소에 형성된 각종 소자, 배선 등의 등가 회로도,
도 6은 액정 장치에 있어서, 액티브 매트릭스 기판에 형성된 각 화소의 구성을 나타내는 평면도,
도 7은 도 3 및 도 4에 나타내는 액정 장치의 화상 표시 영역의 일부를 도 6의 A-A'선에 상당하는 위치에서 절단했을 때의 단면도,
도 8은 도 3 및 도 4에 나타내는 액정 장치의 화상 표시 영역의 주변 영역에 형성한 회로의 평면도,
도 9는 도 8에 나타내는 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터의 단면도,
도 10(a) 내지 10(d)는 도 3 및 도 4에 나타내는 액정 장치에 이용한 액티브 매트릭스 기판의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도,
도 11(a) 내지 11(c는) 도 3 및 도 4에 나타내는 액정 장치에 이용한 액티브 매트릭스 기판의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도,
도 12(a) 내지 12(c)는 도 3 및 도 4에 나타내는 액정 장치에 이용한 액티브 매트릭스 기판의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도,
도 13(a) 내지 13(c)는 도 3 및 도 4에 나타내는 액정 장치에 이용한 액티브 매트릭스 기판의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도,
도 14(a), 14(b)는 도 3 및 도 4에 나타내는 액정 장치에 이용한 액티브 매트릭스 기판의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도,
도 15는 본 발명에 따른 액정 장치를 표시부로서 이용한 전자 기기의 회로 구성을 나타내는 블럭도,
도 16은 본 발명에 따른 액정 장치를 이용한 전자 기기의 일예로서의 투사형 전기 광학 장치의 광학계의 구성을 나타내는 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 액티브 매트릭스 기판
30 : 화소 스위칭용의 MIS형 트랜지스터
81, 91 : 구동 회로용의 MIS형 트랜지스터
100 : 액정 장치
200 : 단결정 실리콘 기판(단결정 반도체 기판)
240 : 제 1 단결정 반도체층 245 : 제 2 단결정 반도체층
210, 510, 550 : 절연막 275 : 내산화 마스크층
280 : 희생 산화막 500 : 지지 기판
600 : 접합 기판(반도체 기판)

Claims (18)

  1. 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과, 상기 지지 기판상에 형성된 절연체층과, 해당 절연체층 상에 형성된 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층을 갖는 반도체 기판의 제조 방법에 있어서,
    상기 지지 기판에 상기 단결정 반도체층을 형성하고,
    상기 단결정 반도체층의 소정 영역의 주변에 홈을 형성하며,
    그 후에 700℃∼1200℃의 범위의 열처리를 행하되,
    상기 홈의 폭은, 상기 반도체 기판의 열처리 시에 상기 소정 영역 내에서 발생하는 열팽창 차이로서, 상기 제 1 기판의 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과 상기 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층의 열팽창 차이보다도 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
  2. 화상 표시 영역과 상기 화상 표시 영역의 주변 영역을 갖고, 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과, 상기 지지 기판 상에 형성된 절연체층과, 해당 절연체층 상에 형성된 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층을 갖는 반도체 기판의 제조 방법에 있어서,
    상기 지지 기판에 상기 단결정 반도체층을 형성하고, 상기 단결정 반도체층의 소정 영역의 주변에 홈을 형성하고, 그 후에 상기 화상 표시 영역에 있어서의 상기 단결정 반도체층의 두께는 상기 화상 표시 영역의 주변 영역에 있어서의 상기 단결정 반도체층의 두께보다 얇게 되도록 상기 단결정 반도체층의 표면을 선택적으로 산화시키는 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 소정 영역의 주변은 상기 반도체 기판의 외주인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 소정 영역의 주변은 소자 분리 영역인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열처리는 산화 분위기에서 실행하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 산화 분위기 중의 열처리의 공정에서 상기 단결정 반도체층의 막 두께 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
  8. 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과, 상기 지지 기판상에 형성된 절연체층과, 해당 절연체층 상에 형성된 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층을 갖는 반도체 기판의 제조 방법에 있어서,
    상기 반도체 기판 중의 온도는, 상기 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과 상기 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층 중, 열팽창 계수가 작은 쪽을 향하여 높아지는 상태에서 열처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제 1 열팽창 계수를 갖는 지지 기판과, 상기 지지 기판 상에 형성된 절연체층과, 해당 절연체층 상에 형성된 제 2 열팽창 계수를 갖는 단결정 반도체층을 갖는 반도체 기판에 있어서,
    상기 절연체층의 적어도 일부는 1200℃ 이하의 열처리 시에 유동성이 있거나 또는 탄성을 가진 BPSG(붕소 인 규산염 유리), PSG(인 규산염 유리) 및 BSG(붕소 규산염 유리) 중 어느 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 단결정 반도체층은 단결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 반도체 기판.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지 기판은 투광성 기판인 것을 특징으로 하는 반도체 기판.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지 기판은 유리 기판인 것을 특징으로 하는 반도체 기판.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지 기판은 석영 기판인 것을 특징으로 하는 반도체 기판.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 외주에 120㎛ 이상의 폭의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 기판.
  16. 삭제
  17. 청구항 11에 기재된 반도체 기판과 대향 기판 사이에 전기 광학 물질을 유지하여 이루어지며, 상기 지지 기판의 단결정 반도체층의 화상 표시 영역에 화소 배열에 대응하여 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 제 1 스위칭 소자와,
    상기 화상 표시 영역의 주변에 위치하는 주변 영역에 배치되어 있고, 주변 회로를 적어도 부분적으로 구성하는 복수의 제 2 스위칭 소자
    를 구비하되,
    상기 제 1 스위칭 소자를 구성하는 화상 표시 영역의 단결정 반도체층의 두께는 상기 제 2 스위칭 소자를 구성하는 주변 영역의 단결정 반도체층보다 얇은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  18. 광원과, 상기 광원으로부터 출사되는 광이 입사되어 화상 정보에 대응한 변조를 실시하는 청구항 17에 기재된 전기 광학 장치와, 상기 전기 광학 장치에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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