DE69309583T2 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil und ein Herstellungsverfahren derselben. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, betrifft die vorliegende Erfindung eine transparente Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen transparenten Halbleitervorrichtung zur Verwendung als Ansteuersubstrat eines flachen Lichtventils, wie eine Aktiv-Matrix-Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung.
  • Figur 26 zeigt einen allgemeinen Aufbau eines typischen Ansteuersubstrats, welches in einer Aktiv-Matrix-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet ist. Das Ansteuersubstrat 1001 besitzt durch einen bekannten Herstellungsprozeß für integrierte Schaltungen (IC) integral darauf ausgebildet eine Pixelanordnung 1002 sowie eine periphere Ansteuerschaltung mit einer X-Ansteuerung 1003 und einer Y-Ansteuerung 1004.
  • Figur 27 zeigt schematisch detaillierter die Pixelanordnung. Ein Dünnfilmtransistor (TFT) 1007 ist dazu ausgelegt, um an jedem Schnittpunkt zwischen mehreren Scanlinien 1005 und mehreren Signallinien 1006 einen Pixel 1008 zu schalten. Der TFT 1007 ist an seiner Gate-Elektrode mit einer entsprechenden Scanlinie 1005 verbunden, an seiner Source-Elektrode mit einer entsprechenden Signallinie 1006 verbunden und an seiner Drain-Elektrode mit einem entsprechenden Flüssigkristall-Pixel 1008 verbunden. Der Flüssigkristall-Pixel 1008 ist durch eine Flüssigkristall Schicht gebildet, welche zwischen dem Ansteuersubstrat und einem Gegensubstrat zwischengefügt ist. Während die Scanlinien 1005 gescannt werden, um die TFTs 1007 auszuwählen und zu öffnen, wird auf die Signallinien 1006 zugegriffen, um ein Bildsignal in die entsprechenden Flüssigkristall-Pixel 1008 zu schreiben.
  • Der TFT ist aus einem Halbleiter-Dünnfilmmaterial gebildet, welches üblicherweise aus Polysilizium oder amorphem Silizium gewählt ist. Diese Materialien weisen jedoch eine relativ geringe Beweglichkeit auf. Daher wäre es schwierig, den TFT als ein Transistorelement der peripheren Ansteuerschaltung zu verwenden. In Anbetracht dieses Umstands wurde kürzlich eine weitere Technologie entwickelt, so daß ein Siliziumeinkristall (Monosilizium)-Transistor gebildet wird, um ein peripheres Ansteuerschaltungselement zu bilden, wie beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 3-100516 (Tokkaihei) offenbart. Dieser Stand der Technik setzt ein Verbundsubstrat ein, welches einen Monosilizium-Wafer umfaßt, welcher auf einen weiteren Wafer geschichtet ist, der aus einem transparenten isolierenden Material wie Quarzglas gebildet ist. Der Monosilizium-Wafer wird teilweise durch Ätzen derart entfernt, daß eine Pixelanordnung an einer freigelegten Oberfläche des Quarzglas-Wafers gebildet wird, während in dem verbleibenden Teil des Monosilizium-Wafers eine periphere Ansteuerschaltung gebildet wird.
  • Wenn allerdings ein Hochtemperatur-IC-Prozeß über 1000ºC auf das ein Laminat des Quarzglas-Wafers und eines Monosilizium-Wafers umfassende Verbundsubstrat angewandt wird, wird das Substrat aufgrund des Unterschieds in der thermischen Ausdehnung deformiert. Dies ist in nachteiliger Weise hinderlich für den Ausbeutegrad und die Zuverlässigkeit. Im Hinblick auf das Vorangegangene besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil durch Verwendung eines stabilen Substrats ohne thermische Deformation zu konstruieren.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil bereitgestellt, welche umfaßt:
  • ein Halbleitersubstrat mit einem opaken Bereich und einem transparenten Bereich,
  • eine in dem transparenten Bereich gebildete Pixelelektrode,
  • eine in dem opaken Bereich gebildete Ansteuerschaltung zum Ansteuern der Pixelelektrode, und
  • ein transparentes Trägersubstrat, welches über wenigstens die Pixelelektrode auf das Substrat geschichtet ist,
  • dadurch gekennzeichnet, daß der opake Bereich durch das Halbleitersubstrat gebildet ist, welches relativ zu dem transparenten Bereich, welcher relativ dünn ist, dicker ist.
  • Die Lösung zu dem oben erwähnten Problem des Standes der Technik und zum Erreichen des Zwecks der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf Figur 1 beschrieben.
  • Zunächst ist, wie in Figur 1(B) gezeigt, die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil aus einem Halbleitersubstrat 3 gebildet, welches einen opaken Bereich 1 einer gewissen Dicke sowie einen transparenten Bereich 2 ohne die Dicke aufweist. Das Halbleitersubstrat in dem opaken Bereich besitzt eine Dicke, welche hinreichend ist, um einen Lichtdurchgang zu verhindern. Typischerweise ist die Dicke größer als 10 µm.
  • Das Halbleitersubstrat 3 ist aus einem Volumen(engl.: bulk)- Monosilizium (Einkristallsilizium)-Wafer gebildet. In dem transparenten Bereich 2 ist längs einer Hauptseite 4 des Halbleitersubstrats 3 eine Pixelanordnung ausgebildet, während in dem opaken Bereich 1 längs der gleichen Hauptseite 4 ein Ansteuersubstrat ausgebildet ist.
  • Ferner ist ein transparentes Trägersubstrat 5, welches beispielsweise aus Quarzglas gebildet ist, auf die Hauptseite 4 des Halbleitersubstrats geschichtet, wo die Pixelanordnung und die Ansteuerschaltung vorgesehen sind.
  • Vorzugsweise ist das Trägersubstrat 5 mit dem Halbleitersubstrat 3 durch einen Schutzfilm 6 und eine Haftschicht 7 verklebt. Das transparente Trägersubstrat 5 kann durch die Haftschicht 7 selbst oder durch sowohl die Haftschicht 7 als auch eine Nivellierschicht (in Figur 1 nicht gezeigt) gebildet sein,
  • welche zwischen der Haftschicht 7 und der Schutzschicht 6 zwischengefügt ist.
  • Eine unvollständige Form der in Figur 1(B) gezeigten Halbleitervorrichtung ist in Figur 1(A) dargestellt. Wie vorher beschrieben, wird ein Hochtemperatur-IC-Prozeß auf das Halbleitersubstrat 3 angewandt, um gleichzeitig das Ansteuersubstrat 8 und die Pixelanordnung 9 zu bilden. Bei dieser Konstruktion umfaßt die Ansteuerschaltung 8 einen Einkristall- Transistor 10, welcher direkt in der Hauptseite 4 des Halbleitersubstrats 8 gebildet ist. Die Pixelanordnung 9 umfaßt ein Schaltelement in Form eines TFT 11 und eine Pixelelektrode 12. Diese Pixelanordnung 9 ist auf einem darunterliegenden Isolierfilm 13 gebildet, welcher längs der Hauptseite 4 des Halbleitersubstrats 3 provisorisch vorgesehen ist. Die Pixelanordnung 9 und die Ansteuerschaltung 8 sind durch eine Metalleitung 14 auf dem gleichen Substrat miteinander verbunden.
  • Figur 1(C) zeigt eine Aktiv-Matrix-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, welche aus der in Figur 1(B) gezeigten Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil aufgebaut ist. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist unter Verwendung eines im transparenten Bereich des Halbleitersubstrats 3 gebildeten Hohlraums aufgebaut. Ein Orientierungsfilm 14a ist auf der Rückseite des darunterliegenden, im transparenten Bereich freigelegten Isolierfilm 13 gebildet. Ferner ist ein transparentes Gegensubstrat 16 durch ein Zwischenstück 15 aufgeschichtet, welches aus einem Dichtmaterial gebildet ist. Eine gemeinsame Elektrode 17 sowie ein Orientierungsfilm 18 sind an einer Innenseite des Gegensubstrats 16 ausgebildet. Eine Flüssigkristallschicht 19 ist zwischen den Orientierungsfilmen 14a und 18 eingefüllt. Obwohl es in Figur 1(B) nicht gezeigt ist, ist eine Nivellierschicht 20 vorzugsweise zwischen dem Schutzfilm 6 und der Haftschicht 7 eingefügt. Ferner ist ein Umfangsbereich des transparenten Trägersubstrats 5 teilweise entfernt, um einen Elektrodenanschluß zum externen Anschluß (Kontaktelektrode) 23 freizulegen.
  • Die Beschreibung wendet sich nun einem Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil zu, und zwar wiederum mit Bezug auf Figur 1. Wie es in Figur 1(A) gezeigt ist, besteht der erste Schritt im Bilden der Pixelanordnung 9 und der Ansteuerschaltung 8 auf der Hauptseite 4 des Halbleitersubstrats 3. Da das Halbleitersubstrat 3 beispielsweise aus einem Volumen-Monosilizium-Wafer gebildet ist, wird ein Hochtemperatur-IC-Prozeß direkt in einer Weise angewandt, welche ähnlich der gewöhnlichen LSI-Herstellungstechnologie ist. Ferner können der in der Pixelanordnung 9 enthaltene TFT 11 sowie der in der Ansteuerschaltung 8 enthaltene Einkristall- Transistor 10 durch den gleichen Prozeß hergestellt werden. Bei diesem ersten Schritt wird der darunterliegende Isolierfilm 11 provisorisch unter der Pixelanordnung 9 gebildet und dient bei einem späteren Schritt als ein Ätz-Stop. Der darunterliegende Isolierfilm 13 ist beispielsweise aus einem Siliziumoxidfilm, einem Silicumnitridfilm oder einem Verbundfilm daraus gebildet.
  • Wie es in Figur 1(B) gezeigt ist, ist als nächstes der zweite Schritt das Verkleben des transparenten Trägersubstrats S mit der Hauptseite 4 des Halbleitersubstrats 3 mittels der Haftschicht 7. Das transparente Trägersubstrat 5 ist z.B. aus Glas, Quarz oder Saphir gebildet und besitzt vorzugsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, welcher dem des Halbleitersubstrats 3 vergleichbar ist. Ferner ist bevorzugt, daß die Nivellierschicht 20 zwischen der transparenten Haftschicht 7 und dem Halbleitersubstrat 3 eingefügt ist, um jegliche Unebenheiten der Hauptseite auszugleichen. Obwohl das transparente Trägersubstrat 5 über den gesamten Bereich der Hauptseite geklebt ist, auf welcher die Ansteuerschaltung 8 gebildet ist, wie es in Figur 1(B) gezeigt ist, kann das transparente Trägersubstrat 5 alternativ haftend über den transparenten Bereich 2 und nur geringfügig den opaken Bereich 1 abdeckend verklebt werden. Dies ist der Fall, weil die Pixelanordnung 9 im transparenten Bereich 2 die mechanische Festigkeit beim dritten Schritt, in welchem die Pixelanordnung transparent gemacht wird, aufrechterhalten muß. Vorzugsweise ist das Ausmaß der Überlappung des transparenten Trägersubstrats 5 über dem opaken Bereich 1 größer als die Dicke von dem opaken Bereich 1 und dem Halbleitersubstrat 3. In diesem Fall wirkt das Halbleitersubstrat 3 als Verstärkung des Substrats im opaken Bereich 1.
  • Nachfolgend schließt der dritte Schritt das selektive Entfernen einer Dicke des Halbleitersubstrats 3 über einen Bereich der Pixelanordnung von der der Hauptseite 4 entgegengesetzten Rückseite ein, wodurch die Pixelanordnung transparent gemacht wird. Der dritte Schritt wird durch Atzen unter Verwendung einer Resistmaske 22 sowie unter Verwendung des darunterliegenden Isolierfilms 13 als den vorher beschriebenen Ätz-Stop durchgeführt. In einer derartigen Art und Weise wird somit die Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil hergestellt. Ferner kann, wie in Figur 1(C) gezeigt, eine Flüssigkristallzelle in den transparenten Bereich eingebaut werden, von welchem die Dicke oder das Volumen des Halbleitersubstrats entfernt ist.
  • Die vorliegende Erfindung setzt ein Volumen-Halbleitersubstrat ein und die Ansteuerschaltung sowie die Pixelanordnung werden durch einen gewöhnlichen IC-Prozeß integral gebildet. Im Gegensatz zum Stand der Technik, welcher ein Verbundsubstrat verwendet, erleidet das Halbleitersubstrat keine thermische Deformation beim Hochtemperaturbearbeiten, wodurch die Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil hergestellt wird, die sich durch eine kompakte Größe, eine hohe Auflösung sowie eine große Kapazität auszeichnet. Die Ansteuerschaltung umfaßt einen Einkristall-Transistor, wodurch schnellere und bessere Betriebseigenschaften im Vergleich zum Stand der Technik erzielt werden.
  • Das Halbleitersubstrat, welches mit der Ansteuerschaltung und der Pixelanordnung gebildet ist, wird durch das transparente Trägersubstrat längs seiner Hauptseite verstärkt, während die Dicke oder das Volumen des Halbleitersubstrats weggeätzt wird, um das Substrat transparent zu machen. Dieser Ätzprozeß wird an der Rückseite des Substrats angewandt, um eine Kontamination und Zerstörung irgendeines der Elemente zu vermeiden, welche in der Ansteuerschaltung und der Pixelanordnung enthalten sind, um dadurch die Zuverlässigkeit der Vorrichtung sicherzustellen. Ferner wird das Halbleitersubstrat durch das transparente Trägersubstrat verstärkt, um die mechanische Festigkeit sicherzustellen, während in dem Halbleitersubstrat ein Fenster für eine Anzeige geoffnet wird. Zudem kann eine Flüssigkristallzelle oder ein anderes Bauelement kompakt in das Anzeigefenster montiert werden, von welchem die Dicke des Halbleitervolumens entfernt wird. Da der mit der Ansteuerschaltung gebildete Bereich die größere Dicke oder das größere Volumen des Halbleitersubstrats aufweist, kann außerdem durch die Ansteuerschaltung erzeugte Wärme unmittelbar absorbiert werden, so daß die Ansteuerschaltung stabil arbeiten kann, während Temperaturfluktuationen und insbesondere Temperaturanstiege unterdrückt werden. In diesem Fall ist die Dicke des Halbleitersubstrats vorzugsweise größer als 100 µm.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug aug die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei welchen:
  • Figuren 1(A) bis 1(C) schematische Darstellungen sind, welche ein Grundkonzept der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil sowie deren Herstellungsverfahren zeigen;
  • Figuren 2(A) und 2(B) schematische Schnittdarstellungen sind, welche eine Ausführungsform eines TFT zeigen, welcher ein Pixelschaltelement bildet;
  • Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung ist, welche eine Ausführungsform zeigt, bei der eine Flüssigkristallzelle in eine Oberseite der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil gebaut ist;
  • Figuren 4(A) bis 4(C) Produktionsschrittdarstellungen der Ausführungsform nach Figur 3 sind;
  • Figur 5 eine schematische Teilschnittdarstellung ist, welche eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil zeigt;
  • Figur 6 eine schematische Darstellung ist, welche eine Lichtschirmstruktur eines TFT zeigt, welcher ein Pixelschaltelement bildet;
  • Figur 7 eine schematische Darstellung ist, welche eine andere Lichtschirmstruktur eines TFT zeigt;
  • Figur 8 eine schematische Darstellung ist, welche eine weitere Lichtschirmstruktur eines TFT zeigt;
  • Figur 9 eine schematische Darstellung ist, welche noch eine weitere Lichtschirmstruktur eines TFT zeigt;
  • Figur 10 eine schematische Darstellung ist, welche eine andere Lichtschirmstruktur eines TFT zeigt;
  • Figuren 11(A) bis 11(G) Darstellungen sind, welche IC-Prozesse zeigen, welche das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil betreffen;
  • Figuren 12(A) bis 12(G) Darstellungen sind, welche ein zweites Beispiel des IC-Prozesses zeigen;
  • Figuren 13(A) bis 13(G) Darstellungen sind, die ein drittes Beispiel des IC-Prozesses zeigen;
  • Figuren 14(A) bis 14(F) Darstellungen sind, die ein viertes Beispiel des IC-Prozesses zeigen;
  • Figur 15 eine Darstellung ist, die einen Kontakt darstellt, der zu einer Gegenelektrode ausgebildet ist;
  • Figuren 16(A) bis 16(D) Darstellungen sind, die ein fünftes Beispiel des IC-Prozesses zeigen;
  • Figur 17 eine Darstellung ist, die ein sechstes Beispiel des IC-Prozesses zeigt;
  • Figuren 18(A) und 18(B) Darstellungen sind, die ein erstes Beispiel eines Ätzprozesses von einer Rückseite zeigen, welcher ein Teil des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil ist;
  • Figuren 19(A) bis 19(C) Darstellungen sind, die ein zweites Beispiel des Ätzprozesses zeigen;
  • Figur 20 eine Darstellung ist, die ein drittes Beispiel des Ätzprozesses zeigt;
  • Figuren 21(A) und 21(B) Darstellungen sind, die ein viertes Beispiel des Ätzprozesses zeigen;
  • Figuren 22(A) bis 22(C) Darstellungen sind, die ein fünftes Beispiel des Ätzprozesses zeigen;
  • Figuren 23 (A) bis 23 (D) Darstellungen sind, die ein sechstes Beispiel des Ätzprozesses zeigen;
  • Figuren 24(A) und 24(B) Darstellungen sind, die ein siebtes Beispiel des Ätzprozesses zeigen;
  • Figuren 25(A) bis 25(D) Darstellungen sind, die ein achtes Beispiel des Ätzprozesses zeigen;
  • Figur 26 eine schematische Draufsicht ist, die ein Ansteuersubstrat einer herkömmlichen Aktiv-Matrix-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zeigt; und
  • Figur 27 eine schematische Strukturdarstellung einer in dem herkömmlichen Ansteuersubstrat ausgebildeten Pixelanordnung ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Figur 2 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine Ausführungsform eines an der Pixelanordnung beteiligten Schaltelements zeigt. In dieser Ausführungsform, wie sie in Figur 2(A) gezeigt ist, umfaßt das Schaltelement einen Polysilizium-TFT 25. Genauer gesagt ist ein Polysilizium- Dünnfilm 27 in einem vorbestimmten Muster auf einem darunterliegenden Isolierfilm 26 vorgesehen. Ein aus Source- Bereich S und Drain-Bereich D gebildetes Paar ist in einem Teil des Polysilizium-Dünnfilms 27 in Form eines Verunreinigungsbereichs hoher Dichte ausgebildet. Eine Gate-Elektrode G ist auf einen Kanalbereich als Muster aufgebracht, welcher zwischen den beiden Bereichen S, D angeordnet ist, und ist durch einen Gate- Isolierfilm 29a angeordnet. Ein anderer Teil des Polysilizium- Dünnfilms 27 ist zur Bildung einer Pixelelektrode 28 erweitert.
  • Vorzugsweise ist die Dicke der Pixelelektrode im Bereich von 50 nm ± 10 nm eingestellt, um effektiv optimal angeglichene Transmissionseigenschaften für einfallendes Licht der drei Hauptfarben (RGB) zu erzielen. Eine derartige Struktur des TFT 25 und der Pixelelektrode 28 ist durch einen isolierenden Zwischenfilm 29 beschichtet. Ferner ist eine aus Aluminium oder einem anderen derartigen Material gebildete Metalleitung 30 vorgesehen, die sich zum TFT durch ein Kontaktloch erstreckt, welches sich im isolierenden Zwischenfilm 29 öffnet. Ein Teil der Metalleitung 30 bedeckt einen aktiven Bereich des TFT 25, um als Lichtschirmfilm zu wirken. Obwohl der TFT in dieser Ausführungsform aus dem Polysilizium-Dünnfilm gebildet ist, darf die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Struktur begrenzt werden. Alternativ kann ein Dünnfilm aus amorphem Silizium oder ein Dünnfilm aus einkristallinem Silizium anstelle des Dünnfilms aus Polysilizium verwendet werden. Ferner kann das Schaltelement eine Diode anstatt den TFT umfassen.
  • Figur 2(B) zeigt eine Variation des in Figur 2(A) gezeigten TFT. Bei dieser Variation ist ein Abschnitt der Pixelelektrode 28 ausschließlich in der Größenordnung von 50 nm dünner gemacht, um in dem als Muster aufgebrachten Polysilizium-Dünnfilm 27 selektiv Transparenz zu erzielen. Der verbleibende Abschnitt des Polysilizium-Dünnfilms 27 besitzt andererseits eine hinreichende Dicke, um einen aktiven Bereich des TFT 25 zu schaffen, so daß die Leistungseigenschaften des Transistors verbessert werden.
  • Figur 3 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil zeigt. Ein Halbleitersubstrat 31 ist in einen opaken Bereich 32 mit einer gewissen Volumen-Dicke sowie einen transparenten Bereich 33 aufgeteilt, von welchem die Volumen- Dicke entfernt ist. Eine (nicht gezeigte) Ansteuerschaltung ist in einer Hauptfläche 34 des Halbleitersubstrats 31 innerhalb des opaken Bereichs 32 ausgebildet. Vorzugsweise besitzt das Halbleitersubstrat 31. im opaken Bereich 32 eine Dicke, die ausreichend ist, um einen Lichtdurchgang zu verhindern: beispielsweise eine Dicke über 10 µm. Wenn die Dicke des Halbleitersubstrats 31 im opaken Bereich 32 ferner größer als 100 µm ist, dann vermeidet dies jeglichen Temperaturanstieg, welcher durch in der Ansteuerschaltung erzeugte Wärme verursacht wird. Andererseits ist innerhalb des transparenten Bereichs 33 eine Pixelanordnung auf einem darunterliegenden Isolierfilm 35 ausgebildet. Die Pixelanordnung enthält ein Schaltelement in Form eines TFT 36. Das Halbleitersubstrat 31 ist mittels eines Dichtungsmittels 37 zur Verstärkung mit einem transparenten Trägersubstrat 38 verklebt. In dieser Ausführungsform ist das transparente Trägersubstrat 38 in Deckung mit dem transparenten Bereich 33 oder dem Anzeigefensterbereich angeordnet, um als ein Gegensubstrat zu dienen. Eine Flüssigkristallschicht 39 ist nämlich zwischen dem darunterliegenden Isolierfilm 35 und dem Gegensubstrat 38 eingefüllt, um eine Flüssigkristallzelle zu bilden. Ferner ist der darunterliegende Isolierfilm 35 durch die eingefüllte Flüssigkristallschicht 39 sowie einem oder mehreren Zwischenstücken 40 getragen. Das Zwischenstück 40 ist genau über dem TFT 36 vorgesehen, um eine Pixelöffnungsrate (Rate der lichtsteuernden Fläche pro Einheitspixel) zu verbessern.
  • Obwohl die Flüssigkristallzelle in dieser Ausführungsform von einem Aktiv-Matrix-Typ gebildet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Konstruktion beschränkt. Alternativ kann eine Einfach-Matrix-Struktur anstelle der Aktiv- Matrix-Struktur eingesetzt werden, welche lediglich Streifen transparenter Pixelelektroden aufweist. Ferner kann zur Verstärkung des transparenten Bereichs 33 ein transparentes Harz in den Anzeigefensterbereich eingefüllt werden, von welchem die Volumen-Dicke entfernt ist. Außerdem kann ein zweites transparentes Trägersubstrat zur Verstärkung haftend auf dem transparenten Bereich 33 verklebt werden.
  • Figur 4 ist eine Darstellung, welche ein Herstellungsverfahren der Vorrichtung aus Figur 3 zeigt, bei welchem die Flüssigkristallzelle auf der oberen Hauptseite angeordnet ist. Figur 4 zeigt, wie ein Polysilizium-TFT als Schaltelement in der Pixelanordnung verwendet ist. Bei einem ersten, in Figur 4(A) gezeigten Schritt wird ein IC-Prozeß auf eine obere Hauptseite eines Halbleitersubstrats 41 angewandt, welches aus einem Volumen-Einkristall-Silizium gebildet ist, um eine periphere Ansteuerschaltung und eine Pixelanordnung zu bilden. Bei dieser Ausführungsform enthält die periphere Ansteuerschaltung einen herkömmlichen Silizium-Einkristall-Transistor 42, welcher direkt und integral an der Hauptseite des Halbleitersubstrats 41 ausgebildet ist. Andererseits ist die Pixelanordnung an einem transparenten Isolierfum 43 ausgebildet, welcher durch Oberflächen-LOCOS-Oxidation des Halbleitersubstrats 41 erhalten ist. Diese Pixelanordnung enthält einen Polysilizium-TFT 44 und eine Pixelelektrode 45, welche in einem erweiterten Teil eines Drain-Bereichs des TFT 44 ausgebildet ist. Jene des Siliziumtransistors 42 und des Polysilizium-TFT 44 werden durch einen aus PSG oder etwas anderem gebildeten isolierenden Zwischenfilm 46 beschichtet. Zuletzt wird ein Kontaktloch durch den isolierenden Zwischenfilm 46 geöffnet, eine Metalleitung 47 wird gebildet und ein dünner Schutzfilm oder Passivierungsfilm 48 wird darüber geschichtet. Nachfolgend wechselt der Fabrikationsschritt zur Rückseite, so daß ein Bereich, in dem die periphere Ansteuerschaltung vorgesehen ist, selektiv durch eine Resistmaske 49 bedeckt wird, welche aus Siliziumnitrid oder etwas anderem mit einer gewissen Ätzbeständigkeit gebildet ist. Die Resistmaske 49 wird beispielsweise durch ein doppelseitiges Ausrichtmittel als Muster aufgebracht.
  • Im nächsten, in Figur 4(B) gezeigten Schritt wird ein transparentes Trägersubstrat 51 mit der Oberseite des Halbleitersubstrats 41 mittels eines Dichtungsmittels 50 verklebt. Vor diesem Schritt wird ein aus Polyimid oder etwas anderem hergestellter Orientierungsfilm 52 an einer Oberfläche der Pixelanordnung ausgebildet. Andererseits werden eine Gegenelektrode 53 und ein weiterer Orientierungsfilm 54, welcher aus Polyimid hergestellt ist, provisorisch an einer Innenfläche des transparenten Trägersubstrats 51 ausgebildet. Nachdem das Halbleitersubstrat 41 und das transparente Trägersubstrat S1 aufeinander geschichtet wurden, wird ein Flüssigkristall in einem Zwischenraum zwischen beide Substrate eingefüllt, um eine Flüssigkristallschicht 55 zu bilden. Ferner wird eine Tragstütze oder ein Zwischenstück 56 an der Oberseite jedes TFT 44 mittels Siebdruck oder anderer Methoden provisorisch geschaffen.
  • Im letzten, in Figur 4(C) gezeigten Schritt wird das Halbleitersubstrat 41 durch die Resistmaske 49 geätzt, um die Volumen- Dicke genau unter der Pixelanordnung zu entfernen, um dasselbe transparent zu machen. Dieses Ätzverfahren verwendet ein Alkali- Ätzmittel, wie eine KOH-Lösung. Ein Endpunkt dieses Ätzprozesses wird automatisch durch den darunterliegenden Isolierfilm 43 festgelegt, welcher als ein Ätz-Stop wirkt. Komponenten an der Oberseite sind zur Klarheit von der Darstellung der Figur 4(C) entfernt.
  • Figur 5 ist eine geschnittene Teildarstellung, die schematisch einen opaken Bereich 61 einer weiteren Ausführungsform der Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Halbleitersubstrat 62 ist mit einer Ansteuerschaltung in der Oberfläche ausgebildet und zwar umfassend einen Siliziumtransistor 63 vom Feldeffekt-Typ mit isoliertem Gate. Einzelne Transistoren 63 sind voneinander durch einen Feld-Oxidfilm 64 getrennt. Eine Metalleitung 66 und eine Kontaktelektrode 67, die elektrisch damit verbunden ist, sind zur externen Ankopplung vorgesehen und sind in einem gegebenen Muster über einem isolierenden Zwischenfilm 65 ausgebildet. Ferner ist die Ansteuerschaltung mit Ausnahme der Kontaktelektrode 67 mit einem Passivierungsfilm 68 beschichtet. Ein transparentes Trägersubstrat 69, welches aus Glas oder etwas anderem gebildet ist, ist durch eine Haftschicht 70 mit dem Halbleitersubstrat verklebt. Vorzugsweise ist die Haftschicht 70 aus einer Siliziumdioxid-Paste gebildet, welche durch Heizen oder Ultraviolettbestrahlung gehärtet wird. Ferner ist eine Nivellierschicht 71 zwischen der Haftschicht 70 und dem Passivierungsfilm 68 zwischengefügt. Vorzugsweise ist die Nivellierschicht 71 auch aus einem Siliziumdioxidmaterial gebildet, welches hinreichend dazu ist, jegliche Oberflächen- Unebenheiten des Halbleitersubstrats 62 signifikant zu absorbieren. In dieser Ausführungsform ist das transparente Trägersubstrat 69 teilweise über der Kontaktelektrode 67 entfernt, wodurch der externe Anschluß erleichtert wird. Um das transparente Trägersubstrat 69 teilweise zu entfernen, nachdem eine einzelne Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil durch einen Anreißer an einer durch den Pfeil gekennzeichneten Linie herausgeschnitten wurde, wird ein Teil des transparenten Trägersubstrats 69 längs einer Linie selektiv abgetrennt, die durch die Markierung mit umgekehrtem Dreieck gekennzeichnet ist.
  • Ein wegzuschneidender Endteil des transparenten Trägersubstrats 69 ist provisorisch mit einem Unterschnitt ausgebildet, welcher dazu wirksam ist, um einen Kontakt mit der Kontaktelektrode 67 zu vermeiden. Obwohl das transparente Trägersubstrat 69, wie in Figur 5 gezeigt, über der Ansteuerschaltung ausgebildet ist, kann das transparente Trägersubstrat 69 natürlich derart ausgebildet sein, daß es nicht die Ansteuerschaltung abdeckt, sondern nur den opaken Bereich 61 abdeckt.
  • Es wird nun in Verbindung mit den Figuren 6 bis 10 eine Beschreibung für verschiedene Ausführungsformen hinsichtlich einer Lichtschirmstruktur eines TFT gegeben. Im allgemeinen besitzt der für ein Pixelschaltelement eingesetzte TFT eine Tendenz, in Kriechstrom bei Bestrahlung mit einfallendem Licht zu erhöhen. Um dies zu kompensieren, ist es zweckmäßig, eine adäquate Lichtschirmstruktur hinzuzufügen, wenn der TFT in der für ein Lichtventil verwendeten Halbleitervorrichtung verwendet wird.
  • Figur 6 zeigt ein erstes Beispiel einer Lichtschirmstruktur. Ein Pixelschaltelement ist in Form eines TFT 82 auf einem darunterliegenden Isolierfilm 81 vorgesehen. Der TFT 82 umfaßt einen Source-Bereich 5 und einen Drain-Bereich D, welche in einem dünnen Polysiliziumfilm 83 gebildet sind, sowie eine Gate- Elektrode G, welche. über einen (nicht gezeigten) Gate- Isolierfilm ausgebildet ist. Ein Lichtschirmfilm 84 ist auf der Rückseite des darunterliegenden Isolierfilms 81 angeordnet und ist in Deckung mit einem aktiven Bereich des TFT 82 als Muster aufgebracht. Der Lichtschirmfilm 84 kann aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt, einem Silicid oder einem Silizium gebildet sein.
  • Figur 7 zeigt ein zweites Beispiel einer Lichtschirmstruktur. Ein elektrisch leitender Lichtschirmfilm 92 ist an einer Oberseite eines darunterliegenden Isolierfilms 91 in einem vorgegebenen Muster ausgebildet. Ein dünner Isolierfilm 93 ist vorgesehen, um den Lichtschirmfilm 92 abzudecken. Ferner ist ein als Muster aufgebrachtes Polysilizium über dem Film 93 ausgebildet, um einen TFT 95 für ein Pixelschaltelement in einer Weise ähnlich dem obigen Beispiel vorzusehen. In diesem Beispiel ist der elektrisch leitende Lichtschirmfilm 92 genau unter einem Kanalbereich des TFT 95 durch den dünnen Isolierfilm 93 angeordnet, um dadurch als eine "rückwärtige Gate-Elektrode" zu wirken.
  • Figur 8 zeigt ein drittes Beispiel einer Lichtschirmstruktur. Ein TFT 102 ist auf einem darunterliegenden Isolierfilm 101 in einer Weise ähnlich den anderen Beispielen ausgebildet. Eine als Muster aufgebrachte Metalleitung 104 ist durch einen isolierenden Zwischenfilm 103 darüber ausgebildet und ist elektrisch mit einem Source-Bereich des TFT 102 verbunden. Ein Teil dieser Metalleitung 104 ist erweitert, um einen aktiven Bereich des TFT 102 abzudecken, um dadurch als ein Lichtschirmfilm zu wirken.
  • Figur 9 ist eine schematische Schnittdarstellung, die ein viertes Beispiel einer Lichtschirmstruktur zeigt. Dieses Beispiel ist eine Kombination der lichtschirmenden Konstruktionen, die in den Figuren 6 und 8 gezeigt sind. Ein TFT 111 ist nämlich von oben und unten geschirmt, um dadurch nahezu perfekt jeglichen Photo-Kriechstrom zu unterdrücken. Ein oberer Lichtschirmfilm ist aus einem Teil einer Metalleitung 112 gebildet und ein unterer Lichtschirmfilm ist aus einem Musterfilm 114 gebildet, der auf einer Rückseite eines darunterliegenden Isolierfilms 113 in Deckung mit dem TFT 111 ausgebildet ist.
  • Figur 10 ist eine schematische Schnittdarstellung, die ein fünftes Beispiel einer lichtschirmenden Struktur zeigt. Dieses Beispiel ist eine Kombination der lichtschirmenden Strukturen, die in den Figuren 7 und 8 gezeigt sind, so daß ein TFT 121 nahezu vollständig von oben und unten geschirmt ist. Ein oberer Lichtschirmfilm ist aus einem Teil einer Metalleitung 122 gebildet, während ein unterer Lichtschirmfilm aus einem elektrisch leitenden Musterfilm 123 gebildet ist, der auch als eine rückwärtige Gate-Elektrode wirkt.
  • Es wird nun das Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Figur 11 zeigt, wie ein Polysilizium-TFT als ein Schaltelement in der Pixelanordnung verwendet ist.
  • Das Herstellungsverfahren ist im wesentlichen in zwei Schritte aufgeteilt.
  • In einem ersten Schritt wird ein IC-Prozeß auf ein Halbleitersubstrat angewandt, um eine Pixelanordnung sowie eine Ansteuerschaltung zu bilden. Im folgenden Schritt wird das Halbleitersubstrat selektiv geätzt, um Transparenz zu erzielen. Nachfolgend wird ein Beispiel des IC-Prozesses mit Bezug auf die Figuren 11 bis 17 beschrieben. Ferner werden Beispiele des Ätzprozesses oder Transparenz-Prozesses mit Bezug auf die Figuren 18 bis 25 beschrieben. Danach beschriebene, verschiedene Anfangs- und nachfolgende Schritte können in einer Weise durchgeführt werden, die verschieden von der beschriebenen Vorschrift ist und können gemäß der Struktur, dem Material und der Verwendung der Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil gewählt werden.
  • Es wird zunächst auf Figur 11 Bezug genommen und ein erstes Beispiel des IC-Prozesses beschrieben. Dieses Beispiel verwendet ein Volumen-Einkristall-Silizium (Monosilizium)-Substrat. In Schritt A wird ein Feld-Oxidfilm 131 an einer Oberfläche des Siliziumsubstrats S zur Bauelementisolation ausgebildet. Gleichzeitig wird eine Verunreinigung in einen Kanal dotiert, um einen Bauelementbereich zu schaffen oder eine Feld-Dotierung wird ebenfalls durchgeführt. Ferner wird eine Resistmaske, die aus einem Siliziumnitrid oder etwas anderem gebildet ist, provisorisch auf einer Rückseite des Siliziumsubstrats S gebildet. Als nächstes wird in Schritt B ein dünner Oxidfilm 133 auf einer Oberfläche des Bauelementbereichs 132 gebildet. Dann wird in Schritt C ein Polysilizium-Dünnfilm 134 an einer Oberfläche des Feld-Oxidfilms 131 in einem vorgegebenen Muster gebildet und danach wird der dünne Oxidfilm 133 entfernt, um den Bauelementbereich 132 zu reinigen. In einem späteren Schritt wird ein TFT in dem Polysilizium-Dünnfilm 134 zum Pixelschalten gebildet. Ferner wird der Feld-Oxidfilm 131 genau unter dem Polysilizium-Dünnfilm 134 in einem späteren Schritt als ein Ätz- Stop dienen. Im Schritt D wird dann ein Gate-Isolierfilm 135 gleichzeitig sowohl im Bauelementbereich 132 als auch am Polysilizium-Dünnfilm 134 ausgebildet. Gleichzeitig wird eine Kanal-Dotierung durchgeführt. In Schritt E werden einzelne Gate- Elektroden 136 in einem vorgegebenen Muster über dem Bauelementbereich 132 und dem Polysilizium-Dünnfilm 134 durch den Gate- Isolierfilm 135 gebildet. Ferner wird eine Verunreinigung durch Ionenimplantation in selbstausrichtender Weise unter Verwendung jeder Gate-Elektrode 136 als eine Maske eingebracht, um dadurch einen Source-Bereich 5 sowie einen Drain-Bereich D zu bilden.
  • In einer derartigen Art und Weise ist dieses Beispiel insofern vorteilhaft, als das Substrat gleichzeitig mit denen eines ein Ansteuerschaltungselement bildenden Siliziumtransistors 137 sowie eines ein Pixelschaltelement bildenden Polysilizium-TFT 138 gebildet wird. Zudem kann ein Pixelelement gleichzeitig mit dem TFT 138 aus dem gleichen Polysilizium-Dünnfilm gebildet werden. Nachfolgend wird im Schritt F ein isolierender Zwischenfilm 134, der aus PSG oder etwas anderem gebildet ist, vollständig über dem Siliziumsubstrat S abgelagert. Dann werden Kontaktlöcher durch einen isolierenden Zwischenfilm 139 gebildet, die in Verbindung mit dem Source- und dem Drain- Bereich des Siliziumtransistors 137 und mit einem Source-Bereich des TFT 138 stehen. Zuletzt wird im Schritt G ein Metalleitungsfilm 140 in einem vorgegebenen Muster auf dem isolierenden Zwischenfilm 134 ausgebildet.
  • Dann wird ein Passivierungsfilm 141 aufgeschichtet. In diesem Stadium ist der Passivierungsfilm 141 derart als Muster vorgesehen, daß eine Kontaktelektrode 142 zum externen Anschluß freiliegt. Danach, nachdem das transparente Trägersubstrat haftend verklebt wurde (nicht gezeigt), schreitet die Verarbeitung zu den folgenden Schritten für den Ätzprozeß fort. Wie vorher beschrieben, dient der Feld-Oxidfilm 131, über welchem die Pixelanordnung mit dem TFT 138 ausgebildet ist, als ein Ätz-Stop. Der Feld-Oxidfilm 131 besitzt eine Dicke, die normalerweise im Bereich von 0,5 - 1,0 µm liegt.
  • Figur 12 ist eine schematische Schritt-Darstellung, die ein zweites Beispiel des IC-Prozesses zeigt. In einem rechten Halbbereich der Figur wird eine Pixelanordnung gebildet und in einem linken Halbbereich derselben Figur wird eine Ansteuerschaltung gebildet. Zunächst wird in dem Schritt A ein Feld- Oxidfilm 151 an einer Oberfläche eines Volumen-Einkristall- Siliziumsubstrats S gebildet. Grundsätzlich ist der Schritt ähnlich dem Schritt A des in Figur 11 gezeigten ersten Beispiels; allerdings ist dieser Schritt insofern verschieden, als ein Feld-Oxidfilm nicht in einem Bereich gebildet wird, in dem eine Pixelanordnung zu bilden ist. Dann wird in dem Schritt B ein dünner Oxidfilm 152 an einer freiliegenden Oberfläche des Siliziumsubstrats S ausgebildet. Im rechten Halbbereich wird nachfolgend im Schritt C ein Siliziumnitridfilm 153 ausgebildet. Ferner wird ein Siliziumoxidfilm 154 vollständig über dem Siliziumsubstrat S gebildet. Dieser Siliziumoxidfilm 154 ist vorgesehen, um sowohl die Verbindungsstabilität relativ zu einem später gebildeten TFT sicherzustellen als auch die Haftung zu verbessern. Im Schritt D wird ein Polysilizium-Dünnfilm 155 in einem vorgegebenen Muster über dem Siliziumoxidfilm 154 ausgebildet. Nachfolgend wird der vorher gebildete dünne Oxidfilm 152 von dem Bauelementbereich 156 entfernt. In Schritt E wird ein Gate-Oxidfilm 157 über sowohl den Bauelementbereich 156 als auch den Polysilizium-Dünnfilm 155 gebildet. Nachfolgend werden in Schritt F jeweilige Gate-Elektroden 158 gebildet. Dann werden mittels Ionenimplantation Verunreinigungen dotiert, um einen Source-Bereich S und einen Drain-Bereich D zu bilden.
  • In einer derartigen Art und Weise wird ein gewöhnlicher Siliziumtransistor 159 im Bauelementbereich 146 gebildet und ein TFT 160 sowie eine Pixelelektrode werden in dem Polysilizium- Dünnfilm 155 gebildet. In einer der Figur 11 ähnlichen Art und Weise zeichnet sich das vorliegende Verfahren dadurch aus, daß sowohl der Ansteuerschaltungsbereich als auch der Pixelanordnungsbereich gleichzeitig verschiedenen Behandlungen wie dem Gate-Oxidfilm-Bildungsprozeß eines Transistors, dem Kanal- Dotierungsprozeß, dem Gate-Elektroden-Bildungsprozeß und dem Verunreinigungs-Dotierungsprozeß zum Bilden von Source/Drain- Bereichen unterzogen werden können.
  • Schließlich wird in dem Schritt G eine Oberfläche des Siliziumsubstrats S mit einem isolierenden Zwischenfilm 161 beschichtet. Danach wird eine Metalleitung 162 in einem vorgegebenen Muster ausgebildet. Ferner wird ein Passivierungsfilm 163 aufgeschichtet. Nach dem haftenden Verkleben des transparenten Trägersubstrats wechselt die Bearbeitung zur Rückseite des Substrats, um das Siliziumsubstrat S transparent zu machen. In diesem Fall wird ein Ätz-Stop in Form eines Verbundfilms vorgesehen, der aus dem zuvor gebildeten Oxidfilm 152 sowie dem Nitridfilm 153 zusammengesetzt ist.
  • Im Gegensatz zu dem in Figur 11 gezeigten Feld-Oxidfilm ist dieser Verbundfilm signifikant dünn, wodurch die Ansteuereffizienz verbessert ist, wenn eine Flüssigkristallzelle oder eine andere Bauemheit an der Rückseite des Substrats aufgebaut wird.
  • Figur 13 ist eine Schritt-Darstellung, die ein drittes Beispiel des IC-Prozesses zeigt. Zuerst wird in dem Schritt A ein Feld- Oxidfilm 171 über einem Volumen-Einkristall-Siliziumsubstrat zur Bauelementisolation ausgebildet. In einer dem ersten in Figur 11 gezeigten Beispiel ähnlichen Art und Weise wird der Feld- Oxidfilm 171 derart vollständig vorgesehen, daß ein Bereich abgedeckt wird, in dem bei diesem Beispiel eine Pixelanordnung auszubilden ist. In Schritt B wird ein darunterliegender Siliziumnitridfilm 172 in einem vorgegebenen Muster über dem Feld-Oxidfilm 171 innerhalb des einer Pixelanordnung zugeordneten Bereichs gebildet. In diesem Stadium wird der Nitridfilm 172 zum Elektrodenanschluß vorher teilweise entfernt.
  • Ferner wird ein dünner Oxidfilm 174 auf einer Oberfläche jedes Bauelementbereichs 173 innerhalb eines anderen Abschnitts gebildet, in dem eine Ansteuerschaltung zu bilden ist. Im Schritt C wird ein Siliziumoxidfilm 175 über den Nitridfilm 172 gewachsen. Ein Polysilizium-Dünnfilm 176 wird in einem vorgegebenen Muster über dem Film 175 ausgebildet. Durch Zwischenschaltung des Oxidfilms 175 kann sowohl die Beschaffenheit der Verbindung zu dem Polysilizium-Dünnfilm 176 verbessert werden als auch die Haftungseigenschaften verbessert werden. Ferner wird der im Bauelementbereich 173 verbliebene dünne Oxidfilm 174 entfernt. Im Schritt D wird ein Gate-Oxidfilm 177 gleichzeitig sowohl am Polysilizium-Dünnfilm 176 als auch im Bauelementbereich 173 gebildet. Ferner wird ebenfalls eine Kanal-Dotierung für beide Bereiche gleichzeitig durchgeführt. Im Schritt E werden Gate-Elektroden 178 gleichzeitig in den beiden Bereichen gebildet und dann wird unter Verwendung der Gate- Elektrode als eine Maske eine Ionenimplantation durchgeführt, um gleichzeitig einen Source-Bereich S sowie einen Drain-Bereich D zu bilden.
  • In einer derartigen Weise wird ein Transistor 179 im Bauelementbereich 173 zum Aufbau einer Ansteuerschaltung gebildet und ein TFT 180 wird im Polysilizium-Dünnfilm 177 zur Pixelansteuerung gebildet. Als nächstes wird im Schritt F ein isolierender Zwischenfilm 181 über dem Siliziumsubstrat S abgelagert. Ein als Muster aufgebrachter Metalleitungsfilm 182 wird darüber derart gebildet, daß eine elektrische Verbindung unter den Transistorelementen durch Kontaktlöcher erzielt wird, die in dem isolierenden Zwischenfilm 181 vorgesehen sind. In diesem Stadium wird eine weitere Metalleitung 182 in Deckung mit dem Abschnitt 183 gebildet, von dem der Nitridfilm 172 provisorisch entfernt wurde, um dadurch einen Kontakt zur elektrischen Verbindung mit einer Gegenelektrode zu schaffen. Ferner wird ein Passivierungsfilm 184 vollständig aufgeschichtet, um die Halbleitervorrichtung zu schützen. Allerdings ist der Metalleitungsfilm 182 lokal unbeschichtet, derart, daß ein der Kontaktelektrode zugeordneter Abschnitt freiliegt. Nach dem Verkleben des transparenten Trägersubstrats auf der Oberfläche mit dem Transistor 179 und dem TFT 180 wechselt die Bearbeitung zu einer Rückseite des Substrats, um ein Volumen des Siliziumsubstrats S wegzuätzen, um den Pixelanordnungsbereich transparent zu machen. Beispielsweise wird KOH-Lösung als ein Ätzmittel verwendet und der Feldoxidfilm 171 dient als ein Ätz- Stoppunkt. Zuletzt wird im Schritt G ein Ätzmittel auf Fluorwasserstoffsäure-Lösung gewechselt, um den Feld-Oxidfilm 171 und den isolierenden Zwischenfilm 181 von freigelegten Teilen wegzuätzen. In diesem Stadium wird der von PSG oder etwas anderem gebildete isolierende Zwischenfilm 181 durch Selbstausrichtung durch den offenen, von dem Nitridfilm 172 freien Abschnitt 183 weggeätzt, so daß die Metalleitung 182 zur Rückseite für die Verbindung mit einer Gegenelektrode freigelegt wird. Eine Flüssigkristallzelle kann in dem Anzeigefensterbereich eingebaut werden, der durch die Entfernung des Volumens des Siliziumsubstrats gebildet ist. In einem derartigen Fall ist eine auf einem Gegensubstrat gebildete Gegenelektrode mit der freiliegenden Metalleitung 182 elektrisch verbunden. In dieser Ausführungsform wird der Feld-Oxidfilm 171 von dem transparenten Bereich entfernt. Daher kann eine aus dem Polysilizium-Dünnfilm 176 gebildete Pixelelektrode nahe zu einer in die Flüssigkristall zelle einge füllten Flüssigkristallschicht angeordnet werden.
  • Figur 14 ist eine schematische Schritt-Darstellung, die ein viertes Beispiel des IC-Prozesses zeigt. Eine Ansteuerschaltung wird in einem linken Halbbereich der Figur gebildet und eine Pixelanordnung wird in einem rechten Halbbereich derselben Figur gebildet. In diesem Beispiel wird ein SOI-Substrat anstelle des aus einem Volumen-Einkristall-Silizium gebildeten Halbleitersubstrats verwendet. Das SOI-Substrat ist derart aufgebaut, daß eine Monosiliziumschicht auf einem Monosiliziumwafer durch einen vergrabenen Isolierfilm BOX geschichtet ist. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Verbundsubstrat, bei welchem ein Quarzglaswafer und ein Monosiliziumwafer aneinander geschichtet werden, ist das SOI-Substrat aus dem gleichen Siliziummaterial für die untere und obere Schicht gebildet, wobei der Isolierfilm zwischengefügt ist. Demzufolge gibt es keinen wesentlichen Unterschied bei den thermischen Ausdehnungskoeffizienten, um einem Hochtemperaturprozeß zu widerstehen.
  • Zunächst wird im Schritt A eine Monosiliziumschicht 191 auf dem Isolierfilm BOX vorgesehen und teilweise geätzt, um den Isolierfilm BOX in einem Bereich freizulegen, in dem die Pixelanordnung zu bilden ist. Ein Kanal wird in der Monosiliziumschicht 191 gebildet, die innerhalb eines anderen Bereichs geblieben ist, in dem die Ansteuerschaltung zu bilden ist. Im Schritt B wird ein als Muster aufgebrachter Polysilizium-Dünnfilm 192 über dem freigelegten Isolierfilm BOX gebildet. Nachfolgend wird im Schritt C ein LOCOS-Prozeß auf die Monosiliziumschicht 191 angewandt, um einen Feld-Oxidfilm 193 zur Bauelementisolation zu bilden. In Schritt D wird ein Gate-Oxidfilm 195 über sowohl dem Bauelementbereich 194 als auch dem Polysilizium-Dünnfilm 192 gebildet. Ferner wird eine Kanal-Dotierung durchgeführt, um die Schwellenwerte einzustellen. Nachfolgend wird im Schritt E eine als Muster vorgesehene Gate-Elektrode 196, die aus einem Polysilizium oder etwas anderem gebildet ist, gleichzeitig auf sowohl dem Bauelementbereich 194 als auch dem Polysilizium- Dünnfilm 192 durch den Gate-Oxid-Isolierfilm 195 gebildet. Ferner wird eine Ionenimplantation in selbstausrichtender Weise unter Verwendung der Gate-Elektrode 196 als eine Maske durchgeführt, derart, daß eine gewünschte Verunreinigung dotiert wird, um dadurch einen Source-Bereich S sowie einen Drain- Bereich D zu bilden.
  • In einer derartigen Weise wird ein Transistor 197 im Bauelementbereich 194 für eine Ansteuerchaltung gebildet, während ein TFT 198 zum Pixelschalten im Polysilizium-Dünnfilm 192 gebildet wird. Ferner bildet ein erweiterter Abschnitt des Drain-Bereichs D des Pixelschalt-TFT 198 eine Pixelelektrode. Zuletzt wird im Schritt F der mit den Transistorelementen darauf gebildete Isolierfilm BOX durch einen isolierenden Zwischenfilm 199 beschichtet. Ein Metalleitungsfilm 200 wird über dem Film 199 ausgebildet. Ferner wird ein Passivierungsfilm 201 auf dem Film 200 abgelagert. Nach dem haftenden Verkleben eines transparenten Trägersubstrats auf die Fläche mit den Transistoren wechselt die Verarbeitung zu einer Rückseite des Substrats. Das vorliegende Beispiel verwendet wie vorher beschrieben das SOI-Substrat, bei welchem der Silizium-Einkristall-Wafer S auf einer Rückseite des darunterliegenden Isolierfilms BOX geschichtet ist. In diesem Beispiel wird dieser Siliziumwafer entfernt, um den Pixelanordnungsbereich transparent zu machen. Ferner kann der Schalt- TFT aus einem Einkristall-Silizium hergestellt werden, ohne die Schritte A und B durchzuführen (in der Figur nicht gezeigt). Des weiteren kann ein Teil des Einkristall-Siliziums, welcher an einer Rückseite des darunterliegenden Isolierfilms BOX unter einem Teil der Pixelanordnung angeordnet ist, entfernt werden.
  • Figur 15 zeigt eine Variation von Figur 14, wobei eine Metalleitung zur Verbindung mit einer Gegenelektrode an einer Oberseite des SOI-Substrats vorgesehen ist. Wie in der Figur gezeigt ist, ist die Metalleitung 200 über dem isolierenden Zwischenfilm 199 als Muster aufgebracht und der Isolierfilm BOX ist unter ihnen angeordnet. Ein Resist 202 ist an der Rückseite des Isolierfilms BOX als Muster aufgebracht, derart, daß er die Metalleitung 200 umgibt. Der aus Siliziumoxidmaterial gebildete Isolierfilm BOX sowie der aus PSG oder etwas anderem gebildete isolierende Zwischenfilm 199 werden durch den als Muster aufgebrachten Resist unter Verwendung eines Ätzmittels selektiv weggeätzt, welches aus Fluorwasserstoffsäure oder etwas anderem gebildet ist, um dadurch die Rückseite der Metalleitung 200 freizulegen. In einem späteren Schritt wird diese freigelegte Metalleitung 200 mit einer Gegenelektrode elektrisch verbunden, welche an einer Innenfläche eines Gegensubstrats einer Flüssigkristallzelle gebildet ist.
  • Figur 16 ist eine schematische Schritt-Darstellung, die ein fünftes Beispiel des IC-Prozesses zeigt. In einer der Figur 14 ähnlichen Weise wird das SOI-Substrat verwendet, um eine Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil zu bilden. Eine Pixelanordnung wird in einem rechten Halbbereich der Figur gebildet und eine Ansteuerschaltung wird in einem linken Halbbereich derselben Figur gebildet. Zunächst wird in Schritt A eine Monosiliziumschicht S auf einem Isolierfilm BOX einer Dotierung zur Bildung eines Kanals und einer Feld-Dotierung unterzogen. Danach wird ein LOCOS-Prozeß angewandt, um einen Feld-Oxidfilm 211 zu bilden. Der Feld-Oxidfilm 211 deckt einen Bereich vollständig ab, in dem eine Pixelanordnung zu bilden ist, während einzeln isolierte Bauelementbereiche 212 in einem anderen Bereich vorgesehen sind, in dem eine Ansteuerschaltung zu bilden ist. Ferner wird ein dünner Oxidfilm 214 über dem Bauelementbereich 212 gebildet. Im Schritt B wird ein als Muster aufgebrachter Polysilizium-Dünnfilm 213 auf dem Feld-Oxidfilm 211 gebildet. Außerdem wird der dünne Oxidfilm 214 von dem Bauelementbereich 212 entfernt. Im Schritt C werden ein Siliziumtransistor 215 der Ansteuerschaltung sowie ein TFT 216 zum Pixelschalten gleichzeitig in einer den obigen Beispielen ähnlichen Weise gebildet. Ferner ist der Polysilizium-Dünnfilm 213 teilweise erweitert, um eine Pixelelektrode zu bilden. In Schritt D werden der Siliziumtransistor 215 sowie der TFT 216 durch einen isolierenden Zwischenfilm 217 beschichtet. Danach wird eine als Muster aufgebrachte Metalleitung 218 über dem Film 217 gebildet. Ferner wird - obwohl nicht in der Figur gezeigt - ein Passivierungsfilm über die Metalleitung 218 aufgeschichtet. Nach dem Verkleben des transparenten Trägersubstrats auf der Oberfläche des Substrats SOI mit den Transistoren wechselt die Bearbeitung zu einer Rückseite des Substrats, so daß der rückwärtige Siliziumwafer unter Verwendung des darunterliegenden Isolierfilms BOX des SOI-Substrats als ein Ätz-Stop vollständig entfernt wird. Das Ätzmittel kann aus einer Alkah-KOH-Lösung gebildet sein. In diesem Stadium kann das Muster der Oberseite von der Rückseite durch den transparenten Isolierfilm BOX gesehen werden. Demzufolge wird ein als Muster aufgebrachter Resist 219 direkt auf der Rückseite des BOX gebildet, um ohne Verwendung eines doppelseitigen Ausrichtmittels den Ansteuerschaltungsbereich selektiv zu beschichten. Der Isolierfilm BOX und die Monosiliziumschicht S werden mittels dem Resist 219 weiter weggeätzt, um dadurch eine Rückseite des Feld-Oxidfilms 211 freizulegen, welche im Pixelanordnungsbereich angeordnet ist.
  • Figur 17 zeigt eine Variation der Figuren 16(D); dies jedoch in einer spärlicheren Form. Diese Variation besitzt grundsätzlich den gleichen Aufbau; allerdings ist ein Pixelanordnungsbereich nicht an einem Feld-Oxidfilm vorgesehen, sondern ist an einem dünnen Oxidfilm 220 vorgesehen. In einer derartigen Struktur wird eine Monosiliziumschicht S des SOI-Substrats unter Verwendung des dünnen Oxidfilms 220 als ein Ätz-Stop weggeätzt, so daß die Monosiliziumschicht S selektiv von dem Pixelanordnungsbereich entfernt wird. Bei dieser Variation wird der Abstand zwischen einer Pixelelektrode und einer Flüssigkristallschicht (nicht gezeigt) weiter reduziert, um eine Ansteuerspannung effizienter zu übertragen, um dadurch eine Bildanzeigequalität im Vergleich zu der Struktur aus Figur 16 zu verbessern.
  • Die Beschreibung wendet sich nun zu dem Ätzprozeß der Rückseite in Verbindung mit den Figuren 18 - 20 zu. Das an der Oberflächenseite angeordnete transparente Trägersubstrat und die Haftschicht sind bei den Figuren 18 bis 25 weggelassen. Das an der Oberflächenseite angeordnete transparente Trägersubstrat und die Haftschicht sind bei den Figuren 18 bis 25 weggelassen.
  • Figur 18 ist ein erstes Beispiel des Ätzprozesses, bei welchem ein Volumen-Monosilizium-Substrat von einer Rückseite geätzt wird. Zunächst wird im Schritt A des vorangehenden IC-Prozesses ein Stop-Film 231 an einer Oberseite eines Silizium-Einkristall- Substrats S provisorisch ausgebildet. Der Stop-Film 231 kann aus einem Siliziumoxidfilm, einem Siliziumnitridfilm oder einem Verbundfilm davon gebildet sein. Obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, wird eine Pixelanordnung auf dem Stop-Film 231 gebildet. Andererseits wird eine Ansteuerschaltung in einem anderen Bereich außerhalb des Stop-Films 231 gebildet. Bei dem IC-Prozeß wird ein als Muster aufgebrachter Resistfilm 232 an der Rückseite des Monosilizium-Substrats Si provisorisch ausgebildet. Der Resistfilm 232 kann aus einem Siliziumnitridfilm gebildet sein und kann mittels eines doppelseitigen Ausrichtmittels als Muster aufgebracht sein. Darauffolgend wird im Schritt B nach dem haftenden Verkleben des transparenten Trägersubstrats auf die andere Oberfläche des Einkristall- Substrats S (in den Figuren nicht gezeigt) das Monosiliziumsubstrat S durch die Resistmaske 232 weggeätzt, um den Pixelanordnungsbereich transparent zu machen.
  • Das Monosiliziumsubstrat S wird durch eine KOH-Lösung geätzt, um den Stop-Film 231 zu erreichen. Dieses Beispiel verwendet das doppelseitige Ausrichtmittel, wodurch der vorangehende IC-Prozeß eher verkompliziert wird. Ferner wird der Resistfilm 232 eher leicht durch Verkratzen oder eine andere Wirkung beschädigt. Zudem besitzt das Monosiliziumsubstrat S normalerweise eine Volumen-Dicke in der Größenordnung von 500 - 600 µm, wodurch nachteilhafterweise eine große Stufe oder Lücke g geschaffen wird. Eine derartig steile Stufe würde den Aufbau einer Flüssigkristallzelle in einem späteren Prozeß behindern.
  • Figur 19 ist eine schematische Schritt-Darstellung, die ein zweites Beispiel des Ätzprozesses zeigt. Bei diesem Beispiel wird, wie durch den Schritt A gezeigt, ein epitaktisches Siliziumsubstrat eingesetzt. Eine epitaktische Schicht 242 ist auf einem Siliziumsubstrat 241 vorgesehen. Die epitaktische Schicht 242 besitzt eine Verunreinigungsdichte, die geringer als die des Siliziumsubstrats 241 eingestellt ist. Beispielsweise besitzt das Siliziumsubstrat 241 eine Verunreinigungsdichte von mehr als 1 x 10¹&sup8; cm&supmin;³, während die epitaktische Schicht 242 eine Verunreinigungsdichte von weniger als 1 x 10¹&sup8; cm³ besitzt. Als nächstes wird in Schritt B des IC-Prozesses eine Verunreinigung selektiv mit einer hohen Dichte in einen Pixelanordnungsbereich dotiert, um die epitaktische Schicht in einen P&spplus;-Typ oder N&spplus;-Typ zu verwandeln: den gleichen wie den des Substrats 241. Ferner wird ein Stop-Film 243 darüber gebildet. Dann werden, obwohl dies in der Figur nicht gezeigt ist, eine Pixelanordnung sowie eine Ansteuerschaltung gleichzeitig durch den IC-Prozeß gebildet. Danach wird das transparente Trägersubstrat haftend auf eine Oberfläche des Siliziumsubstrats (in den Figuren nicht gezeigt) verklebt.
  • Im nächsten Schritt C wird der Ätzprozeß der Rückseite durchgeführt. Bei diesem Beispiel setzt man ein Ätzmittel ein, welches sich aus einer Mischung von Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Essigsäure zusammensetzt, um basierend auf dem Unterschied der Verunreinigungsdichte ein selektives Ätzen zu bewirken. Das obige Ätzmittel ätzt nämlich im wesentlichen nicht einen Bereich niedriger Verunreinigungsdichte, während das gleiche Ätzmittel selektiv einen Bereich hoher Verunreinigungsdichte ätzt. Entsprechend wird im Schritt C das Siliziumsubstrat 241 vom P&spplus;- oder N&spplus;-Typ zuerst vollständig entfernt und dann wird die epitaktische Schicht hoher Dichte ebenfalls gerade bis unter den Stop-Film 243 geätzt. Andererseits wird die mit der Ansteuerschaltung gebildete epitaktische Schicht 242 vom P&supmin;- oder N&supmin;-Typ so belassen, wie sie ungeätzt vorliegt.
  • Alternativ kann das Siliziumsubstrat 241 nicht dem ganzen Ätzen unterzogen werden, sondern das Siliziumsubstrat kann bis zu einem Zwischenstadium geschliffen werden, wodurch die Bearbeitung beschleunigt wird. Wie oben beschrieben, verwendet das vorliegende Beispiel das selektive Ätzen, welches auf dem Unterschied der Ätzraten aufgrund des Unterschieds der Verunreinigungsdichte basiert. Die transparente Pixelanordnung kann somit ohne Verwendung des doppelseitigen Ausrichtmittels hergestellt werden.
  • Ferner verbleibt lediglich die epitaktische Schicht 242 geringer Dichte bei dem letzten Stadium, wodurch die Lücke g verringert wird.
  • Figur 20 ist eine schematische Schritt-Darstellung, die ein drittes Beispiel des Ätzprozesses zeigt. Wie oben beschrieben, verwendet das Verfahren aus Figur 19 das epitaktische Substrat, um eine Volumen-Dicke der Rückseite durch selektives Ätzen ohne Verwendung des doppelseitigen Ausrichtmittels zu entfernen. Jedoch ist nachteilhafterweise das epitaktische Substrat teurer als ein herkommliches Volumen-Monosiliziumsubstrat. Im Hinblick darauf verwendet das vorliegende Beispiel die Technologie des selektiven Ätzens für das Volumen-Monosiliziumsubstrat. Zunächst wird im Schritt (A) des IC-Prozesses ein Stop-Film 251 in einem Pixelanordnungsbereich gebildet. Ferner wird eine P-Typ- Verunreinigung mit einer hohen Dichte unter den Stop-Film 251 innerhalb seines Randes dotiert. Eine derartige Dotierung kann durch Ionenimplantation durchgeführt werden, was wirkungsvoll ist, um eine Tiefe eines Verunreinigungsbereichs 252 hoher Dichte durch Einstellung der Beschleunigungsenergie einzustellen. In diesem Beispiel besitzt der Bereich 252 eine Tiefe in der Größenordnung von 10 µm. Danach wird das transparente Trägersubstrat haftend auf eine Oberfläche des Einkristall-Siliziumsubstrats mit dem Pixelbereich verklebt (in den Figuren nicht gezeigt). In Schritt (B) wird das Monosiliziumsubstrat S von einer Rückseite geschliffen, um seine Dicke auf 10 µm zu reduzieren. Als nächstes wird der Verunreinigungsbereich 252 hoher Dichte unter Verwendung einer Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Essigsäure in dem Verhältnis von 1 : 3 : 8 enthaltenden Lösung selektiv weggeätzt. Als eine Folge kann die Pixelanordnung ohne Verwendung des doppelseitigen Ausrichtmittels transparent gemacht werden. Ferner kann die Lücke g auf 10 µm reduziert werden.
  • Figur 21 ist eine schematische Schritt-Darstellung, die ein viertes Beispiel des Ätzprozesses zeigt. Dieses Beispiel verwendet ebenfalls die Technologie des selektiven Ätzens Jedoch wird ein aus einer Alkali-KOH-Lösung gebildetes Ätzmittel anstelle einer Lösung von Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Essigsäure verwendet. Die KOH-Lösung wird durch einen Siliziumoxidfilm und einen Siliziumnitridfilm am Ätzen gehindert. Zudem wird die Ätzreaktion der KOH-Lösung durch eine Verunreinigungslage hoher Dichte vom P-Typ gestoppt.
  • Zunächst wird im Schritt (A) des IC-Prozesses ein Stop-Film 262 provisorisch über ein Silizium-Einkristall-Substrat 261 ausgebildet, um einen Pixelanordnungsbereich abzudecken. Obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, werden ein Pixelschalt-TFT und weitere Elemente durch den IC-Prozeß auf dem Stop-Film 262 gebildet. Andererseits wird eine Siliziumschicht 263 in einem Ansteuerschaltungsbereich bewahrt, in welchem Transistorelemente durch den gleichen IC-Prozeß integral ausgebildet werden. In diesem Beispiel wird eine Verunreinigungslage 264 hoher Dichte vom P-Typ gerade unter der Monosiliziumschicht 263 vergraben. Dieser Prozeß des Vergrabens wird durch Ionenimplantation durchgeführt, wobei die Beschleunigungsenergie eingestellt wird. Danach wird das transparente Trägersubstrat haftend auf eine Oberfläche des Einkristall-Siliziumsubstrats (in den Figuren nicht gezeigt) verklebt. Im nächsten Schritt (B) wird das Siliziumsubstrat 261 entfernt und unter Verwendung eines aus KOH-Lösung gebildeten Ätzmittels transparent gemacht. Wie vorher beschrieben, wird die Verunreinigungslage 264 hoher Dichte vom P-Typ durch die KOH-Lösung kaum geätzt und deshalb so belassen, wie sie ist. Die belassene Verunreinigungslage 264 hoher Dichte besitzt eine Dicke in der Größenordnung mehrerer µm, um dadurch die Lücke g beträchtlich zu reduzieren.
  • Figur 22 ist eine schematische Schritt-Darstellung, die ein fünftes Beispiel des Ätzprozesses zeigt. In Schritt (A) des IC- Prozesses wird ein Stop-Film 272 auf einer Oberseite eines Monosiliziumsubstrats 271 gebildet. Obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, werden danach eine Ansteuerschaltung und eine Pixelanordnung durch den IC-Prozeß integral ausgebildet. Danach wird das transparente Trägersubstrat haftend auf eine Oberfläche des Einkristall-Siliziumsubstrats (in den Figuren nicht gezeigt) verklebt. Im nächsten Schritt (B) wird die Rückseite bearbeitet. Zunächst wird ein Siliziumsubstrat 271 auf eine vorgegebene Dicke in der Größenordnung von beispielsweise 2 µm durch Schleifen der Rückseite derart dünner gemacht, daß das Muster an der Oberseite von der Rückseite gesehen werden kann. Nachfolgend wird ein als Muster aufgebrachter Resist 273 an der geschliffenen Rückseite des Siliziumsubstrats 271 ausgebildet, um den Ansteuerschaltungsbereich ohne Verwendung eines doppelseitigen Ausrichtmittels selektiv abzudecken. In diesem Beispiel wird der Resistfilm 273 von einem photosensitiven Fluorkohlenstoffharz gebildet, welches eine gute chemische Beständigkeit gegenüber der KOH-Lösung aufweist. Nachfolgend wird im Schritt (C) die KOH-Lösung verwandt, um eine Volumen-Dicke des geschliffenen Siliziumsubstrats unter dem Stop-Film 272 zu entfernen. In diesem Beispiel kann die Lücke g weiter auf die Größenordnung von 2 µm verringert werden.
  • Figur 23 ist eine schematische Schritt-Darstellung, die ein sechstes Beispiel des Ätzprozesses zeigt. In Schritt (A) wird eine Volumen-Dicke eines Monosiliziumsubstrats 281 durch eine KOH-Lösung entfernt, um einen Bereich unter einem Stop-Film 282 in einer dem Schritt (B) des Verfahrens aus Figur 18 ähnlichen Weise transparent zu machen. Wie vorher beschrieben, besitzt in diesem Stadium das verbliebene Siliziumsubstrat 281 eine Dicke in der Größenordnung von 500 µm, so daß die Lücke g noch groß ist. Diese relativ große Lücke g würde den Aufbau einer Flüssigkristallzelle behindern. Um somit die verbliebene Volumen-Dicke dünner zu machen, wird eine Rückseite des Siliziumsubstrats im Schritt (B) vollständig durch einen Schutzfilm 283 beschichtet Dieser Schutzfilm 283 kann aus Silikongummi gebildet sein. Als nächstes wird in Schritt (C) die Rückseite des Substrats derart geschliffen, daß die Dicke des Siliziumsubstrats 281 auf eine Größenordnung von 20 µm reduziert wird. Zuletzt wird im Schritt (D) der Schutzfilm 283 entfernt.
  • Figur 24 ist eine schematische Schritt-Darstellung, die ein siebtes Beispiel des Ätzprozesses zeigt. In Schritt (A) des vorangehenden IC-Prozesses wird ein aus Siliziumoxid gebildeter Stop-Film 292 provisorisch über eine Oberseite eines Einkristall-Siliziumsubstrats 291 innerhalb eines Pixelanordnungsbereichs gebildet. Ferner wird eine Ansteuerschaltung integral ausgebildet und gleichzeitig werden Stützen 293, die aus Siliziumoxid gebildet sind, in dem Ansteuerschaltungsbereich vergraben. Die Vergrabungstiefe ist in der Größenordnung von 5 - 10 µm. Beispielsweise wird das Siliziumoxid nach Bildung von Gräben abgelagert, um die Gräben zu füllen. Danach wird das transparente Trägersubstrat haftend auf eine Oberfläche des Einkristall-Siliziumsubstrats (in den Figuren nicht gezeigt) verklebt. Im nächsten Schritt (B) wird ein Grobschleifen auf eine Rückseite des Einkristall-Siliziumsubstrats 291 angewandt und dann wird ein mechanisch-chemisches Polieren durchgeführt. Das mechanisch-chemische Polieren zeichnet sich durch eine extreme Selektivitätsrate von 1 : 1000 oder mehr zwischen SiO&sub2; und Si aus, so daß die Volumen-Dicke des Siliziumsubstrats unter dem Stop-Film 292 selektiv entfernt werden kann. Da die Siliziumoxidstützen oder -säulen 293 selektiv dicht aneinander vergraben sind, wird ferner Silizium um die Stützen ebenfalls belassen, um jegliche ungünstige Beeinflussung der an der Oberseite angeordneten Ansteuerschaltung zu vermeiden.
  • Figur 25 ist eine schematische Schritt-Darstellung, die ein achtes Beispiel des Ätzprozesses zeigt. In diesem Beispiel wird ein SOL-Substrat dem Ätzverfahren unterzogen. Zuerst wird im Schritt (A) des vorangehenden IC-Prozesses ein Stop-Film 301 in einer Oberseite des SOI-Substrats gebildet. Dieses SOI-Substrat ist aus einem Laminat eines rückwärtigen Siliziumwafers 302, einer oberen Monosiliziumschicht 303 und einem isolierenden Zwischenfilm 304 zusammengesetzt. Obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, wird eine Pixelanordnung auf dem Stop-Film 301 gebildet, während eine Ansteuerschaltung in dem verbleibenden Bereich des SOI-Substrats gebildet wird. Vorzugsweise besitzt die Monosiliziumschicht 303 eine relativ große Dicke in der Größenordnung von 1,5 - 2 µm oder mehr, so daß die Betriebseigenschaften der Ansteuerschaltung stabilisiert werden. Zudem kann diese Dicke von 1,5 - 2 µm dazu verwendet werden, einen Lückenabstand einer Flüssigkristallzelle zu bestimmen. Danach wird das transparente Trägersubstrat haftend auf eine Oberfläche des Substrats SOI (in den Figuren nicht gezeigt) verklebt. Im nächsten Schritt (B) wird der Siliziumwafer 302 unter Verwendung des isolierenden Zwischenfilms 304 als ein Ätz-Stop vollständig entfernt. Nachfolgend wird im Schritt (C) ein als Muster aufgebrachter Resist 305 auf einer Rückseite des isolierenden Zwischenfilms (BOX) 304 in Ausrichtung mit dem Ansteuerschaltungsbereich gebildet. Weil die Siliziumkristallschicht 303 eine Dicke in der Größenordnung von 1,5 - 2 µm aufweist, kann in diesem Stadium ein Muster an der Oberseite von der Rückseite aus gesehen werden, um dadurch ein korrektes Aufbringen des Resists 305 als Muster ohne Verwendung eines doppelseitigen Ausrichtmittels zu ermöglichen. Zuletzt wird in Schritt (D) der isolierende Zwischenfilm 304 und die Monosiliziumschicht 303 durch den Resist 305 geätzt, um einen Bereich unter dem Stop- Film 301 freizulegen. In diesem Fall kann die Lücke g schließlich auf die Größenordnung von 2 - 5 ± 0,5 µm reduziert werden.
  • Wie es oben beschrieben ist, umfaßt die Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil gemäß der vorliegenden Erfindung ein Halbleitersubstrat mit einem dicken opaken Bereich sowie einem dünnen transparenten Bereich, eine in dem transparenten Bereich gebildete Pixelanordnung, eine in dem opaken Bereich gebildete Ansteuerschaltung und ein transparentes Trägersubstrat, welches auf eine obere Hauptseite des Halbleitersubstrats geschichtet ist. Bei einer derartigen Konstruktion wird ein IC-Fabrikationsprozeß auf das Halbleitersubstrat angewandt, welches aus Volumen-Monosilizium gebildet ist, so daß gleichzeitig die Pixelanordnung und die Ansteuerschaltung gebildet werden. Demzufolge können eine Ansteuerschaltung, die schneller ist und einen besseren Betrieb aufweist, hergestellt werden, ohne die Anzahl der Bearbeitungsschritte zu erhöhen. Ferner wird nach der Bildung der Pixelanordnung und der Ansteuerschaltung im Halbleitersubstrat und dem Laminieren des transparenten Trägersubstrats auf die Oberseite des Halbleitersubstrats eine Volumen-Dicke des Halbleitersubstrats durch Ätzen von einem Bereich genau unter der Pixelanordnung entfernt, um dadurch den Pixelanordnungsbereich ganz einfach transparent zu machen. Da ein mit der Ansteuerschaltung gebildeter Bereich eine Dicke oder ein Volumen des Halbleitersubstrats aufweist, kann ferner die durch die Ansteuerschaltung erzeugte Wärme unmittelbar absorbiert werden, so daß die Ansteuerschaltung stabil arbeitet.
  • Die obige Beschreibung wurde lediglich beispielhaft gegeben und für Fachleute ist ersichtlich, daß Modifizierungen gemacht werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der derart ist, wie in den beigefügten Patentansprüchen umrissen.

Claims (23)

1. Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil, umfassend
ein Halbleitersubstrat (3) mit einem opaken Bereich und einem transparenten Bereich;
eine in dem transparenten Bereich gebildete Pixelelektrode (9);
eine in dem opaken Bereich gebildete Ansteuerschaltung (8) zum Ansteuern der Pixelelektrode; und
ein transparentes Trägersubstrat (5), welches über wenigstens die Pixelelektrode auf das Substrat geschichtet ist;
dadurch gekennzeichnet, daß der opake Bereich durch das Halbleitersubstrat gebildet ist, welches relativ zu dem transparenten Bereich, welcher relativ dünn ist, dicker ist.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat eine monokristalline Siliziumschicht aufweist und die Ansteuerschaltung eine integrierte Halbleiterschaltung umfaßt, welche an der Hauptseite der monokristallinen Siliziumschicht gebildet ist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat einen SOI-Wafer mit einem Schichtaufbau aus einer Siliziumscheibe und einer monokristallinen Siliziumschicht mit einem zwischengelegten isolierenden Film umfaßt.
4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Mehrzahl von Pixelelektroden, welche in einer Matrix-Anordnung angeordnet sind, sowie Schaltelemente der jeweiligen Ansteuerschaltung zum selektiven Ansteuern einzelner Pixelelektroden vorgesehen sind.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei jedes Schaltelement einen Dünnfilmtransistor aus polykristallinem Silizium, einen Dünnfilmtransistor aus amorphem Silizium oder einen Dünnfilmtransistor aus monokristallinem Silizium umfaßt.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Dünnfilmtransistor aus polykristallinem Silizium in einem dünnen Film aus polykristallinem Silizium gebildet ist und die Pixelelektrode aus dem dünnen Film aus polykristallinem Silizium hergestellt ist, welcher eine Dicke in der Größenordnung von 50 nm +/- 10 nm aufweist.
7. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die oder jede Ansteuerschaltung und das oder jedes Schaltelement gemeinschaftlich gebildete Transistoren vom Feldeffekt-Typ umfaßt, welche einen Feld-Oxidfilm, einen Gate-Oxidfilm, eine Gate-Elektrode, einen Source-Bereich und einen Drain-Bereich aufweisen.
8. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Halbleitersubstrat einen als einen Ätz-Stop in dem transparenten Bereich vorgesehenen isolierenden Film (13) aufweist.
9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Dicke des isolierenden Films in einem Bereich, in dem die Pixelelektrode gebildet ist, kleiner ist als die des isolierenden Films in einem Bereich, in dem die Ansteuerschaltung gebildet ist.
10. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das transparente Trägersubstrat aus einem transparenten anorganischen Material hergestellt ist, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher dem des Halbleitersubstrats vergleichbar ist.
11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei das transparente anorganische Material wenigstens ein Glas, einen Quarz oder Saphir umfaßt.
12. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Haftschicht (17), welche zwischen dem transparenten Trägersubstrat und dem Halbleitersubstrat zwischengelagert ist.
13. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Nivellierschicht (20), welche zwischen der Haftschicht und dem Halbleitersubstrat zwischengelagert ist.
14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Haftschicht und die Nivellierschicht das transparente Trägersubstrat bilden.
15. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der transparente Bereich einen Hohlraum zum Aufnehmen eines Gegensubstrats (16) aufweist, derart, um ein Lichtventil zu bilden.
16. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Halbleitersubstrat einen Lichtschirmfilm (84) aufweist, welcher in Deckung mit wenigstens einem Teil der Ansteuerschaltung vorgesehen ist.
17. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung für ein Lichtventil, gekennzeichnet durch:
Bilden einer Pixelelektrode (9) und einer Ansteuerschaltung (8) auf einer Hauptseite eines Halbleitersubstrats (3);
Schichten eines transparenten Trägersubstrats (5) auf die Hauptseite des Halbleitersubstrats; und
selektives Entfernen einer Dicke des Halbleitersubstrats von einer der Hauptseite entgegengesetzten Rückseite über einen in Deckung mit der Pixelelektrode befindlichen Teil.
18. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Bilden der Pixelelektrode und der Ansteuerschaltung das Bilden eines darunterliegenden Stop-Films (13) auf der Hauptseite des Halbleitersubstrats in Deckung mit der Pixelelektrode umfaßt und das Entfernen der Dicke das Ätzen einer Rückseite des Halbleitersubstrats zum Entfernen der Dicke davon umfaßt, um den Stop-Film zu erreichen.
19. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 18, wobei das Bilden der Pixelelektrode und der Ansteuerschaltung das Bilden eines ersten Gebiets mit einer relativ hohen Ätzrate in einem Bereich des Halbleitersubstrats, welcher unter dem Stop-Film vorgesehen ist, und eines zweiten Gebiets mit einer relativ geringen Ätzrate in einem weiteren Bereich des Halbleitersubstrats umfaßt, welcher außerhalb des Stop- Films vorgesehen ist, und wobei das Entfernen der Dicke das Anwenden eines selektiven Ätzvorgangs auf die Dicke des Halbleitersubstrats umfaßt, welcher eine differentielle Ätzrate verwendet.
20. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, wobei das erste Gebiet aus einem Störstellenbereich mit einer Dichte gebildet ist, welche größer als die des zweiten Gebiets ist und das selektive Ätzen unter Verwendung eines Ätzmittels ausgeführt wird, welches eine Mischung aus Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure oder Essigsäure ist.
21. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, wobei das zweite Gebiet einen Störstellenbereich mit einer Dichte umfaßt, welche größer ist als die des ersten Gebiets ist, und das selektive Ätzmittel eine Alkali-Ätzflüssigkeit umfaßt.
22. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei das Entfernen der Dicke Schleifen umfaßt.
23. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei das Bilden der Pixelelektrode und der Ansteuerschaltung das Einbetten einer Siliziumoxidstütze (293) in die Hauptseite des Halbleitersubstrats über einen Bereich außerhalb des Stop-Films umfaßt, und das Entfernen der Dicke das Ätzen des Halbleitersubstrats durch mechanisch-chemisches Polieren umfaßt.
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