JP2005158934A - 複合半導体基板、複合半導体基板の製造方法、電気光学装置用基板、電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の反りや割れの発生がなく、歪みのない半導体膜を得ることができる複合半導体基板、および複合半導体基板の製造方法、複合半導体基板を用いた電気光学装置用基板、電気光学装置用基板を用いた電気光学装置、電気光学装置を用いた電子機器を提供する。
【解決手段】 少なくとも表面が絶縁性を有する支持基板５５０の両面に、半導体層２２０が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複合半導体基板、複合半導体基板の製造方法、電気光学装置用基板、電気光学装置および電子機器に関する。

絶縁体層上に設けられたシリコン層を半導体装置の形成に利用するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術は、α線耐性、ラッチアップ特性、あるいはショートチャネルの抑制効果など、通常の単結晶シリコン基板では達成し得ない優れた特性を示すため、半導体装置の高集積化等を目的としてその開発が進められている。

このようなＳＯＩ構造（絶縁体層上にシリコン層を形成した構造）を形成する方法としては、例えば単結晶シリコン基板の貼り合わせによる方法がある。一般に貼り合わせ法と呼ばれるこの方法は、シリコン層としての単結晶シリコン基板と絶縁体層としての支持基板とを酸化膜を介して重ね合わせ、基板表面のＯＨ基を利用して室温程度で貼り合わせた後、単結晶シリコン基板を研削や研磨、またはエッチングによって薄膜化し、続いて６００℃〜１２００℃程度の熱処理によってシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）させ、貼り合わせ強度を上げて単結晶シリコン層を支持基板上に形成するものである。この手法によれば、単結晶シリコン基板を直接薄膜化するので、シリコン薄膜が結晶性に優れたものとなり、したがって高性能のデバイスを作製することが可能となる。

また、この貼り合わせ法を応用したものとして、単結晶シリコン基板に水素イオンを注入し、これを支持基板と貼り合わせた後、４００〜７００℃程度の熱処理によって薄膜シリコン層を単結晶シリコン基板の水素注入領域から分離し、次に１１００℃程度までの熱処理で貼り合わせ強度を上げる手法が知られている。
上述した貼り合せ法として、例えば、１枚の単結晶シリコン基板の両面に２枚のシリコン支持基板を貼り合わせた後、単結晶基板を分割してシリコン支持基板上に単結晶シリコン基板を貼り合わせた貼り合せ基板を同時に２枚形成し、効率よく貼り合わせ基板を製造する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１２１３１０号公報

しかしながら、上述した特許文献１の技術では、例えば石英基板のような単結晶シリコン基板と異なる熱膨張率を有する基板を支持基板に用いると、熱が加えられたときに、熱膨張率の違いにより支持基板および単結晶シリコン基板からなる貼り合せ基板に反りが発生する恐れがあった。
このように貼り合わせ基板に反りが発生すると、単結晶シリコン基板に歪み、スリップ、格子欠陥などが入る恐れがあった。また、貼り合せ基板自身にクラックが入ったり、あるいは割れたりする恐れがあった。さらには、単結晶シリコン基板にトランジスタなどを作りこむ際の露光工程において、貼り合せ基板の反りによって基板のチャックが困難となり、基板のアライメントが困難となる恐れがあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、基板の反りや割れの発生がなく、歪みのない半導体膜を得ることができる複合半導体基板、および複合半導体基板の製造方法、複合半導体基板を用いた電気光学装置用基板、電気光学装置用基板を用いた電気光学装置、電気光学装置を用いた電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の複合半導体基板は、少なくとも表面が絶縁性を有する支持基板の両面に、半導体層が設けられていることを特徴とする。

すなわち、本発明の複合半導体基板は、支持基板の両面に半導体層が設けられているため、例えば、支持基板と半導体層との熱膨張係数が異なっていても、支持基板の両面に設けられた半導体層同士が複合半導体基板を曲げようとする応力を打ち消しあうことができる。そのため、複合半導体基板の反りの発生を防止することができ、反りに起因する複合半導体基板の割れを防止することができる。
また、複合半導体基板の反りを防止できるため、半導体層に歪みやスリップ、格子欠陥が入ることを防止することができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、半導体層の厚さが略同一であることが望ましい。
この構成によれば、支持基板の両面に設けられた半導体層の厚さが略同一であるため、例えば、支持基板と半導体層との熱膨張率の違いに起因する複合半導体基板を曲げようとする応力が略同一となる。そのため、上記応力が略完全に打ち消しあい複合半導体基板の反りをより確実に防止することができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、支持基板が透明絶縁基板であってもよい。
この構成によれば、支持基板に透明絶縁基板を用いているため、複合半導体基板に透光性を持たせることができ、複合半導体基板を電気光学装置に用いることができる。

本発明の複合半導体基板の製造方法は、少なくとも１枚の半導体基板と、少なくとも１枚の支持基板と、を含む３枚の基板を貼り合せる貼り合せ工程と、半導体基板の一部を剥離して残りの部分を残存させ、支持基板上に半導体基板を残存させた部分からなる半導体層を形成する剥離工程と、を有し、貼り合せ工程において貼り合わされた基板の中央の基板の熱膨張係数が、他の２枚の基板の熱膨張係数よりも大きく、または小さくなるように貼り合わせることを特徴とする。

すなわち、本発明の複合半導体基板の製造方法では、３枚貼り合わせた基板の中央の基板の熱膨張係数が、他の２枚の基板の熱膨張率よりも大きい、または小さいため、熱膨張係数の違いに起因する複合半導体基板を曲げようとする応力が、相反する方向に働き互いに打ち消しあう。そのため、複合半導体基板の反りの発生を防止することができ、反りに起因する複合半導体基板の割れを防止することができる。
また、複合半導体基板の反りを防止できるため、半導体層に歪みやスリップ、格子欠陥が入ることを防止することができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、他の基板の熱膨張係数が略同一であることが望ましい。
この構成によれば、他の基板の熱膨張係数が略同一であるため、中央の基板と他の基板の熱膨張係数の違いに起因する複合半導体基板を曲げようとする応力が略同一となる。そのため、上記応力が略完全に打ち消しあい複合半導体基板の反りをより確実に防止することができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、中央の基板が半導体基板であり、他の基板が透明絶縁基板であってもよい。
この構成によれば、例えば、半導体基板に単結晶シリコン基板を用い、他の基板に石英基板を用いたとすると、単結晶シリコン基板よりも熱膨張係数が小さい石英基板を単結晶シリコン基板の両側から貼り付けている。この状態で熱が加えられると、石英基板の熱による伸びは単結晶シリコン基板よりも小さいため、単結晶シリコン基板の両端を石英基板側に曲げようとする応力が働く。しかし、石英基板は単結晶シリコン基板の両側に貼り付けられているため、上記応力は互いに打ち消しあい、複合半導体基板の反りの発生を防止することができる。
また、同時に２枚の透明絶縁基板の上に半導体層を形成することができるため、複合半導体基板の製造効率を向上させることができる。
また、支持基板に透明絶縁基板を用いているため、複合半導体基板に透光性を持たせることができ、複合半導体基板を光透過型の電気光学装置に用いることができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、中央の基板が透明絶縁基板であり、他の基板が半導体基板であってもよい。
この構成によれば、例えば、半導体基板に単結晶シリコン基板を用い、他の基板に石英基板を用いたとすると、石英基板よりも熱膨張係数の大きな単結晶シリコン基板を石英基板の両側から貼り付けている。この状態で熱が加えられると、石英基板の熱による伸びは単結晶シリコン基板よりも小さいため、単結晶シリコン基板の両端を石英基板側に曲げようとする応力が働く。しかし、石英基板は単結晶シリコン基板の両側に貼り付けられているため、上記応力は互いに打ち消しあい、複合半導体基板の反りの発生を防止することができる。
また、透明絶縁基板の両面に半導体層が形成された複合半導体基板となるため、複合半導体基板の製造工程以後の工程（例えば半導体層の層厚をさらに薄くする工程など）で複合半導体基板に熱を加えられても、複合半導体基板の反りや割れの発生を防止でき、半導体層に歪みやスリップ、格子欠陥が入ることを防止することができる。
また、支持基板に透明絶縁基板を用いているため、複合半導体基板に透光性を持たせることができ、複合半導体基板を光透過型の電気光学装置に用いることができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、貼り合せ工程の前に、半導体基板にイオンを注入してイオン注入領域を形成するイオン注入工程を含み、剥離工程において、半導体基板に加熱処理を施すことによりイオン注入領域から半導体基板の剥離を行い、イオン注入工程における、イオンの注入深さが略同一であってもよい。
この構成によれば、半導体基板へのイオン注入深さが略同一であるので、イオン注入領域の形成深さも略同一となる。そのため、半導体基板を剥離して形成される半導体層の層厚も略同一とすることができる。

本発明の電気光学装置用基板は、上記本発明の複合半導体基板、または上記本発明の複合半導体基板の製造方法によって製造された複合半導体基板に、半導体層からなる素子が備えられていることを特徴とする。
すなわち、本発明の電気光学装置用基板は、上記本発明の複合半導体基板を備えているため、複合半導体基板の反りや割れがなく、半導体層の歪み等がないことから、不良品の発生を防止することができる。

本発明の電気光学装置は、上記本発明の電気光学装置用基板を備えることを特徴とする。
すなわち、本発明の電気光学装置は、上記本発明の電気光学装置用基板を備えているため、電気光学装置用基板の反りや割れがなく、半導体層の歪み等がないことから、不良品の発生を防止することができる。

本発明の電子機器は、上記本発明の電気光学装置を備えることを特徴とする。
すなわち、本発明の電子機器は、上記本発明の電気光学装置を備えていることから不良品の発生を防止することができる。

〔第１の実施の形態〕
以下、本発明に係る複合半導体基板６００（第１の実施の形態）の製造工程について図１および図２を参照して説明する。
複合半導体基板６００の製造工程は、酸化膜形成工程、イオン注入工程、貼り合せ工程、剥離工程、平滑化工程、から概略構成されており、各工程を上述した順に行っている。なお、複合半導体基板１の製造工程は、各工程を上述の順に行ってもよいが、各工程の順を適宜変更してもよいし、後述する各工程内の手順を適宜変更してもよい。
図１（ａ）、（ｂ）および図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ第１の実施の形態に係るＳＯＩ構造の複合半導体基板６００の製造方法を示す工程断面図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や部材ごとに縮尺を適宜異ならせてある。

酸化膜形成工程では、まず図１（ａ）に示すように、厚さが例えば７５０μｍの単結晶シリコン基板（半導体基板、基板）２００を用意し、第１の面２０１および第２の面２０２に鏡面加工を施す。そして、単結晶シリコン基板２００の少なくとも第１の面２０１および第２の面２０２の全面に、シリコン酸化膜２１０を形成する。本実施の形態においては、単結晶シリコン基板２００の周囲全面にシリコン酸化膜２１０が形成される。
このシリコン酸化膜２１０は、後述する貼り合せ工程において第１の面２０１および第２の面２０２が親水性となる厚さ以上であればよく、本実施の形態では２００ｎｍ程度に形成する。

イオン注入工程では、図１（ｂ）に示すように、単結晶シリコン基板２００の第１の面２０１側および第２の面２０２側から水素イオンもしくはヘリウムイオンを略同じ条件で注入する。その結果、単結晶シリコン基板２００の内部には、図１（ｂ）において破線で示すように、第１の面２０１側および第２の面２０２側に略同じ進入深さ分布を備えるイオン注入領域２０３が形成される。このときのイオン注入条件としては、例えば加速エネルギーを６０〜１５０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０^１６ｃｍ^−２〜１０×１０^１６ｃｍ^−２とすることが好ましい。
なお、第１の面２０１側および第２の面２０２側への水素イオン注入条件は、上述のように略同一でもよいし、異なっていてもよい。

貼り合せ工程では、図２（ａ）に示すように、２枚の支持基板（透明絶縁基板、基板）５００を準備する。本実施の形態においては、ＳｉＯ_２を主成分とする石英基板を支持基板５００として使用し、支持基板５００の一方の面をＣＭＰ法などによって研磨し、平坦化して接合面５０１を形成する。
なお、支持基板５００は、上述のように石英基板を用いてもよいが、表面全体にスパッタリング法、ＣＶＤ法などにより、シリコン酸化膜、ＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラス）などの酸化膜（絶縁層）を形成したシリコン支持基板を用いてもよい。このときの酸化膜の膜厚は、約４００〜１０００ｎｍ程度が好ましく、さらには８００ｎｍ程度が好ましい。

ここで、シリコン酸化膜２１０は、単結晶シリコン基板２００と支持基板５００との密着性を確保するために形成されたものである。支持基板５００として、本実施の形態で用いている石英などの透光性材料からなる基板を用いた場合、得られた複合半導体基板を透過型の電気光学装置、例えば透過型の液晶装置（ライトバルブ）などに応用することができる。

次に、単結晶シリコン基板２００を洗浄し、第１の面２０１および第２の面２０２に親水性に保たせる。同様に支持基板５００の接合面５０１も洗浄して親水性に保たせる。その後、図２（ｂ）に示すように、単結晶シリコン基板２００の第１の面２０１および第２の面２０２と、２枚の支持基板５００の接合面５０１とを接触させる。そして、シリコン酸化膜２１０を介して単結晶シリコン基板２００を支持基板５００に室温から２００℃程度で貼り合わせる。すると、基板表面のＯＨ基の作用により単結晶シリコン基板２００と支持基板５００とがシリコン酸化膜２１０を介して貼り合わされる。

剥離工程では、図２（ｃ）に示すように、貼り合わされた単結晶シリコン基板２００と支持基板５００とを、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で３５０℃〜６００℃の熱処理を施すことにより、イオン注入領域２０３の位置で単結晶シリコン基板２００を剥離する。これにより、支持基板５００の上にはシリコン酸化膜２１０を介して単結晶シリコン層（半導体層）２２０が形成され、２枚の複合半導体基板６００が形成される。
この剥離現象は、イオン注入領域２０３に形成された欠陥層領域に注入されたイオンによりマイクロキャビティが生じ、半導体結晶の結合が分断されるために生じるものであり、イオン注入領域２０３におけるイオン濃度のピーク位置でより顕著なものとなる。そのため、熱処理によって剥離される位置は、前記イオン濃度のピーク位置、つまりイオン注入領域２０３と略一致する。
なお、剥離した後の単結晶シリコン基板２００については、そのまま別のＳＯＩ基板作製に用いることができる。

複合半導体基板６００には、その後７００℃から１２００℃の熱処理が施され、支持基板５００と単結晶シリコン層２２０との接合強度が高められる。
また、単結晶シリコン層２２０の表面は、イオン注入領域２０３の欠陥層による数ｎｍ程度の凹凸を有するため、ＣＭＰ法により欠陥層やマイクロキャビティの残渣を除去する平滑化工程が行われる。

上記の構成によれば、石英基板よりも熱膨張係数の大きい単結晶シリコン基板２００の両面に石英基板からなる支持基板５００を貼り合わせたので、剥離工程における熱処理においても、単結晶シリコン基板２００と支持基板５００との貼り合わせ基板に反りが発生することを防止できる。つまり、支持基板５００の熱による伸びは単結晶シリコン基板２００よりも小さいため、単結晶シリコン基板２００の両端を支持基板５００側に曲げようとする応力が働く。しかし、支持基板５００は単結晶シリコン基板２００の両面に貼り付けられているため、上記応力は互いに打ち消しあい、単結晶シリコン基板２００と支持基板５００との貼り合わせ基板の反りの発生を防止することができる。
その結果、複合半導体基板６００の反りの発生を防止することができ、反りに起因する複合半導体基板６００の割れを防止することができる。また、複合半導体基板６００の反りを防止できるため、単結晶シリコン層２２０に歪みやスリップ、格子欠陥が入ることを防止することができる。
さらには、複合半導体基板６００は反りが少ないため、単結晶シリコン層２２０にトランジスタなどの素子を作り込む際の露光工程において、チャックできないという問題を回避することができる。また、露光時のアライメントを行いやすくすることができる。

また、同時に２枚の支持基板５００の上に単結晶シリコン層２２０を形成することができるため、複合半導体基板６００の製造効率を向上させることができる。
支持基板５００に透光性を有する石英基板を用いているため、複合半導体基板６００に透光性を持たせることができ、複合半導体基板を光透過型の電気光学装置に用いることができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明に係る複合半導体基板６５０（第２の実施の形態）の製造工程について図３および図４を参照して説明する。
本実施の形態、つまり複合半導体基板２の製造工程の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、単結晶シリコン基板と支持基板との貼り合わせ順序が異なっている。よって、本実施の形態においては、図３および図４を用いて貼り合せ工程周辺のみを説明し、第１の実施の形態と同じ部分の説明を省略する。
図３（ａ）、（ｂ）および図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ第２の実施の形態に係るＳＯＩ構造の複合半導体基板６５０の製造方法を示す工程断面図である。

酸化膜形成工程では、まず図３（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板（半導体基板、基板）２５０を２枚用意し、それぞれ第１の面２５１に鏡面加工を施す。そして、単結晶シリコン基板２５０の少なくとも第１の面２５１の全面に、シリコン酸化膜２１０を形成する。本実施の形態においては、単結晶シリコン基板２５０の周囲全面にシリコン酸化膜２１０が形成される。

イオン注入工程では、図３（ｂ）に示すように、単結晶シリコン基板２５０の第１の面２５１側から水素イオンもしくはヘリウムイオンを、２枚の単結晶シリコン基板２５０に対して略同じ条件で注入する。その結果、単結晶シリコン基板２５０の内部には、図３（ｂ）において破線で示すように、第１の面２５１側に進入深さ分布を備えるイオン注入領域２５３が形成される。このときのイオン注入条件としては、例えば加速エネルギーを６０〜１５０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０^１６ｃｍ^−２〜１０×１０^１６ｃｍ^−２とすることが好ましい。
なお、２枚の単結晶シリコン基板２５０への水素イオン注入条件は、上述のように略同一でもよいし、異なっていてもよい。

貼り合せ工程では、図４（ａ）に示すように、１枚の支持基板（透明絶縁基板、基板）５５０を準備する。本実施の形態においては、ＳｉＯ_２を主成分とする石英基板を支持基板５５０として使用し、支持基板５５０の両面をＣＭＰ法などによって研磨し、平坦化して接合面５５１を形成する。
次に、単結晶シリコン基板２５０を洗浄し、第１の面２５１に親水性に保たせる。同様に支持基板５５０の接合面５５１も洗浄して親水性に保たせる。その後、図４（ｂ）に示すように、２枚の単結晶シリコン基板２５０の第１の面２５１と、１枚の支持基板５５０の接合面５５１とを接触させる。そして、シリコン酸化膜２１０を介して単結晶シリコン基板２５０を支持基板５５０に室温から２００℃程度で貼り合わせる。すると、基板表面のＯＨ基の作用により単結晶シリコン基板２５０と支持基板５５０とがシリコン酸化膜２１０を介して貼り合わされる。

剥離工程では、図４（ｃ）に示すように、貼り合わされた単結晶シリコン基板２５０と支持基板５５０とを、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で３５０℃〜６００℃の熱処理を施すことにより、イオン注入領域２５３の位置で単結晶シリコン基板２５０を剥離する。これにより、支持基板５５０の上にはシリコン酸化膜２１０を介して単結晶シリコン層２２０が形成され、複合半導体基板６５０の両面に単結晶シリコン層２２０が形成される。
なお、剥離した後の単結晶シリコン基板２５０については、そのまま別のＳＯＩ基板作製に用いることができる。

なお、複合半導体基板６５０は、両面に単結晶シリコン層２２０が形成されたまま電気光学装置や電子機器に用いてもよいし、単結晶シリコン層２２０の層厚を酸化、エッチングしてさらに薄くする犠牲酸化工程において、一方の単結晶シリコン層２２０をレジストで覆い、エッチングにより他方の単結晶シリコン層２２０を除去してもよい。

上記の構成によれば、石英基板よりも熱膨張係数の大きな単結晶シリコン基板２５０を支持基板５５０の両面に貼り合わせたので、剥離工程における熱処理においても、単結晶シリコン基板２５０と支持基板５５０との貼り合わせ基板に反りが発生することを防止できる。つまり、単結晶シリコン基板２５０は支持基板５５０の両面に貼り付けられているため、上記貼り合わせ基板を曲げようとする応力は互いに打ち消しあい、単結晶シリコン基板２５０と支持基板５５０との貼り合わせ基板の反りの発生を防止することができる。
その結果、複合半導体基板６５０の反りの発生を防止することができ、反りに起因する複合半導体基板６５０の割れを防止することができる。また、複合半導体基板６５０の反りを防止できるため、単結晶シリコン層２２０に歪みやスリップ、格子欠陥が入ることを防止することができる。

また、複合半導体基板６５０は、支持基板５５０の両面に単結晶シリコン層２２０が形成されているため、複合半導体基板６５０の製造工程以後の工程（例えば単結晶シリコン層２２０の層厚をさらに薄くする犠牲酸化工程など）で複合半導体基板６５０に熱を加えられても、複合半導体基板６５０の反りや割れの発生を防止でき、単結晶シリコン層２２０に歪みやスリップ、格子欠陥が入ることを防止することができる。

〔電気光学装置への適用〕
上記の第１の実施の形態および第２の実施の形態で説明した複合半導体基板の製造方法を各種半導体装置の製造に適用することができる。そこで、本実施形態では、第１の実施の形態で説明した複合半導体基板６００を用いて、液晶装置（電気光学装置）のアクティブマトリクス基板（半導体装置）を構成した例を説明する。

（液晶装置の全体構成）
図５は、液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図であり、図６は、対向基板を含めて示す図５のＨ−Ｈ′断面図である。
図５において、液晶装置１００のアクティブマトリクス基板１０の上には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、その内側領域には、遮光性材料からなる額縁５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１および外部入力端子１０２がアクティブマトリクス基板１０の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って形成されている。

走査線に供給される走査信号の遅延が問題にならない場合には、走査線駆動回路１０４は片側だけでもよいことは言うまでもない。また、データ線駆動回路１０１を画像表示領域１０ａの辺に沿って両側に配列してもよい。例えば、奇数列のデータ線は画像表示領域１０ａの一方の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給し、偶数列のデータ線は画像表示領域１０ａの反対側の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給するようにしてもよい。このようにデータ線を櫛歯状に駆動するようにすれば、データ線駆動回路１０１の形成面積を拡張することが出来るため、複雑な回路を構成することが可能となる。さらにアクティブマトリクス基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられており、さらに、額縁５３の下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路が設けられることもある。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０との間で電
気的導通をとるための上下導通材１０６が形成されている。

そして、図６に示すように、図５に示したシール材５２とほぼ同じ輪郭をもつ対向基板２０がこのシール材５２によりアクティブマトリクス基板１０に固着されている。なお、シール材５２は、アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０とをそれらの周辺で貼り合わせるための光硬化樹脂や熱硬化性樹脂などからなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。

詳しくは後述するが、アクティブマトリクス基板１０には、画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、アクティブマトリクス基板１０に形成されている画素電極（後述する）の縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３が形成され、その上層側には、ＩＴＯ膜からなる対向電極２１が形成されている。

このように形成した液晶装置は、例えば、後述する投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）において使用される。この場合、３枚の液晶装置１００がＲＧＢ用のライトバルブとして各々使用され、各液晶装置１００の各々には、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになる。従って、前記した各形態の液晶装置１００にはカラーフィルタが形成されていない。

ただし、対向基板２０において各画素電極９ａに対向する領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜とともに形成することにより、投射型液晶表示装置以外にも、後述するモバイルコンピュータ、携帯電話機、液晶テレビなどといった電子機器のカラー液晶表示装置として用いることができる。

さらに、対向基板２０に対して、各画素に対応するようにマイクロレンズを形成することにより、入射光の画素電極９ａに対する集光効率を高めることができるので、明るい表示を行うことができる。さらにまた、対向基板２０に何層もの屈折率の異なる干渉層を積層することにより、光の干渉作用を利用して、ＲＧＢ色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付きの対向基板によれば、より明るいカラー表示を行うことができる。

（液晶装置１００の構成および動作）
次に、アクティブマトリクス型の液晶装置（電気光学装置）の電気的構成および動作について、図７から図９を参照して説明する。

図７は、液晶装置１００の画像表示領域１０ａを構成するためにマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、および配線などの等価回路図である。図８は、データ線、走査線、画素電極などが形成されたアクティブマトリクス基板において相隣接する画素の平面図である。図９は、図８のＡ−Ａ′線に相当する位置での断面、およびアクティブマトリクス基板と対向基板との間に電気光学物質としての液晶を封入した状態の断面を示す説明図である。なお、これらの図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

図７において、液晶装置１００の画像表示領域１０ａにおいて、マトリクス状に形成された複数の画素の各々には、画素電極９ａ、および画素電極９ａを制御するための画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されており、画素信号を供給するデータ線６ａが該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎは、この順に線順次に供給する。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２・・・Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎは、後述する対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。

ここで、保持された画素信号がリークするのを防ぐことを目的に、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０（キャパシタ）を付加することがある。この蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧は、例えば、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い表示を行うことのできる液晶装置が実現できる。なお、蓄積容量７０を形成する方法としては、容量を形成するための配線である容量線３ｂとの間に形成する場合、あるいは前段の走査線３ａとの間に形成する場合もいずれであってもよい。

図８において、液晶装置１００のアクティブマトリクス基板１０上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極９ａ（点線で囲まれた領域）が各画素毎に形成され、画素電極９ａの縦横の境界領域に沿ってデータ線６ａ（一点鎖線で示す）、走査線３ａ（実線で示す）、および容量線３ｂ（実線で示す）が形成されている。
図９に示すように、液晶装置１００は、アクティブマトリクス基板１０と、これに対向配置される対向基板２０とを備えている。

本形態において、アクティブマトリクス基板１０の基体は、後述する複合半導体基板６００からなり、対向基板２０の基体は、石英基板や耐熱性ガラス板などの透明基板２０ｂからなる。アクティブマトリクス基板１０には画素電極９ａが形成されており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が形成されている。画素電極９ａは、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）膜等の透明な導電性薄膜からなる。また、配向膜１６は、例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜に対してラビング処理を行うことにより形成される。なお、対向基板２０において、対向電極２１の上層側にも、ポリイミド膜からなる配向膜２２が形成され、この配向膜２２も、ポリイミド膜に対してラビング処理が施された膜である。

アクティブマトリクス基板１０の画像表示領域１０ａにおいて、各画素電極９ａに隣接する位置には、各画素電極９ａをスイッチング制御する画素スイッチング用の薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＴＦＴと表記する）３０が形成されている。また、貼り合せ基板６００の内部には、ＴＦＴ３０と平面的に重なる領域に、クロム膜などからなる遮光膜１１ａが形成されている。この遮光膜１１ａの表面側には層間絶縁膜１２が形成され、この層間絶縁膜１２の表面側にＴＦＴ３０が形成されている。すなわち、層間絶縁膜１２は、ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａを遮光膜１１ａから電気的に絶縁するために設けられるものである。

図８および図９に示すように、画素スイッチング用のＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）構造を有しており、半導体層１ａには、走査線３ａからの電界によりチャネルが形成されるチャネル領域１ａ′、低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄ、並びに高濃度ドレイン領域１ｅが形成されている。また、半導体層１ａの上層側には、この半導体層１ａと走査線３ａとを絶縁するゲート絶縁膜２が形成されている。
ここで、半導体層１ａは、前述した方法で形成された単結晶シリコン層２２０からなっている。

このように構成したＴＦＴ３０の表面側には、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４、７が形成されている。層間絶縁膜４の表面には、データ線６ａが形成され、このデータ線６ａは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続している。層間絶縁膜７の表面にはＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜４、７およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続している。この画素電極９ａの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜１６が形成されている。この配向膜１６は、ポリイミド膜に対してラビング処理が施された膜である。

また、高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対しては、ゲート絶縁膜２ａと同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して、走査線３ａと同層の容量線３ｂが上電極として対向することにより、蓄積容量７０が構成されている。

このように構成したアクティブマトリクス基板１０と対向基板２０とは、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置され、かつ、これらの基板間には、前記のシール材５２（図５および図６を参照）により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶５０が封入され、挟持される。液晶５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜により所定の配向状態をとる。液晶５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなる。

なお、対向基板２０およびアクティブマトリクス基板１０の光入射側の面あるいは光出射側には、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置される。

〔電子機器への適用〕
次に、電気光学装置を備えた電子機器の一例として投射型液晶表示装置を、図１０、図１１を参照して説明する。
まず、図１０には、上記の各形態に係る電気光学装置と同様に構成された液晶装置１００を備えた電子機器の構成をブロック図で示してある。

図１０において、電子機器が、表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、駆動回路１００４、液晶装置１００、クロック発生回路１００８、および電源回路１０１０を含んで構成される。表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、光ディスクなどのメモリ、テレビ信号の画信号を同調して出力する同調回路などを含んで構成され、クロック発生回路１００８からのクロックに基づいて、所定フォーマットの画像信号を処理して表示情報処理回路１００２に出力する。この表示情報出力回路１００２は、例えば増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、あるいはクランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成され、クロック信号に基づいて入力された表示情報からデジタル信号を順次生成し、クロック信号ＣＬＫとともに駆動回路１００４に出力する。駆動回路１００４は、液晶装置１００を駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に所定の電源を供給する。なお、液晶装置１００を構成するアクティブマトリクス基板の上に駆動回路１００４を形成してもよく、それに加えて、表示情報処理回路１００２もアクティブマトリクス基板の上に形成してもよい。

このような構成の電子機器としては、図１１を参照して説明する投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）を挙げることができる。図１１に示す投射型液晶表示装置１１００は、前記の駆動回路１００４がアクティブマトリクス基板上に搭載された液晶装置１００を含む液晶モジュールを３個準備し、各々ＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成されている。この液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプなどの白色光源のランプユニット１１０２から光が出射されると、３枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分離され（光分離手段）、対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ（液晶装置１００／液晶ライトバルブ）に各々導かれる。この際に、光成分Ｂは、光路が長いので、光損失を防ぐために入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３、および出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによって各々変調された３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂは、ダイクロイックプリズム１１１２（光合成手段）に３方向から入射され、再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０などにカラー画像として投射される。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明による複合半導体基板を液晶装置に適応して説明したが、この発明による複合半導体基板は液晶装置に限られることなく、有機ＥＬ装置など、その他各種の装置に適応できるものである。

本発明による第１の実施の形態の製造方法を示す工程図である。 同、製造方法を示す工程図図である。 本発明による第２の実施の形態の製造方法を示す工程図である。 同、製造方法を示す工程図である。 本発明に係る液晶装置を対向基板側から見た平面図。 図５のＨ−Ｈ′断面図。 複数の画素に形成された各種素子、配線等の等価回路図。 各画素の構成を示す平面図。 図８のＡ−Ａ′線に相当する位置で切断した断面図。 電子機器の回路構成を示すブロック図。 電子機器の一例としての投射型電気光学装置の断面図。

符号の説明

１００・・・液晶装置（電気光学装置）、 ２００、２５０・・・単結晶シリコン基板（半導体基板、基板）、 ２０３、２５３・・・イオン注入領域、２２０・・・単結晶シリコン層（半導体層）、 ５００、５５０・・・支持基板（透明絶縁基板、基板）、 ６００、６５０・・・複合半導体基板

Claims (11)

1. 少なくとも表面が絶縁性を有する支持基板の両面に、半導体層が設けられていることを特徴とする複合半導体基板。
2. 前記半導体層の厚さが略同一であることを特徴とする請求項１記載の複合半導体基板。
3. 前記支持基板が透明絶縁基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合半導体基板。
4. 少なくとも１枚の半導体基板と、少なくとも１枚の支持基板と、を含む３枚の基板を貼り合せる貼り合せ工程と、
   前記半導体基板の一部を剥離して残りの部分を残存させ、前記支持基板上に前記半導体基板を残存させた部分からなる半導体層を形成する剥離工程と、
   を有し、
   前記貼り合せ工程において貼り合わされた基板の中央の基板の熱膨張係数が、他の２枚の基板の熱膨張係数よりも大きく、または小さくなるように貼り合わせることを特徴とする複合半導体基板の製造方法。
5. 前記他の基板の熱膨張係数が略同一であることを特徴とする請求項４記載の複合半導体基板の製造方法。
6. 前記中央の基板が半導体基板であり、前記他の基板が透明絶縁基板であることを特徴とする請求項４または５に記載の複合半導体基板の製造方法。
7. 前記中央の基板が透明絶縁基板であり、前記他の基板が半導体基板であることを特徴とする請求項４または５に記載の複合半導体基板の製造方法。
8. 前記貼り合せ工程の前に、前記半導体基板にイオンを注入してイオン注入領域を形成するイオン注入工程を含み、
   前記剥離工程において、前記半導体基板に加熱処理を施すことにより前記イオン注入領域から前記半導体基板の剥離を行い、
   前記イオン注入工程における、前記イオンの注入深さが略同一であることを特徴とする請求項７記載の複合半導体基板の製造方法。
9. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の複合半導体基板、または請求項４から請求項８のいずれかに記載の複合半導体基板の製造方法によって製造された複合半導体基板に、前記半導体層からなる素子が備えられたことを特徴とする電気光学装置用基板。
10. 請求項９記載の電気光学装置用基板を備えることを特徴とする電気光学装置。
11. 請求項１０記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。

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