JP2008282897A - 半導体装置、電気光学装置、および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体基板に下地絶縁層が形成され、この下地絶縁層の上層側に電界効果型トランジスタが形成されている場合でも、電界効果型トランジスタを温度上昇させる原因となる熱を半導体基板に効率よく逃がすことのできる半導体装置、電気光学装置、および半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】反射型液晶装置１００の素子基板１０は、単結晶シリコン基板からなる半導体基板１ｓと、この半導体基板１ｓの表面に形成されたシリコン酸化膜からなる下地絶縁層１ｔと、この下地絶縁層１ｔの上層に形成された電界効果型トランジスタ３０とを備えている。ゲート電極３ｃの上層側には、シリコン窒化膜からなる放熱用絶縁膜４が形成され、下地絶縁層１ｔには、放熱用絶縁膜４を半導体基板１ｓに直接、接続させるコンタクトホール１ｕが形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体基板の表面に形成された下地絶縁層上に電界効果型トランジスタが形成された半導体装置、この半導体層を素子基板として用いた電気光学装置、および半導体装置の製造方法に関するものである。

各種の電気光学装置のうち、液晶装置は、素子基板と対向基板とが対向配置されているとともに、素子基板と対向基板との間に電気光学物質としての液晶が保持されている。素子基板は、画素電極および画素スイッチング用の電界効果型トランジスタが形成された半導体装置として構成されている。

また、液晶装置のうち、反射型の液晶装置では、素子基板に光反射層が形成されており、対向基板側から入射した光は、光反射層で反射して対向基板側から出射される間に光変調されて、画像を表示する。このような反射型の液晶装置では、入射した光の全てが反射されるわけではなく、その多くは熱エネルギーに変換され、吸収される。この結果、液晶装置の温度が上昇し、この温度上昇は、電界効果型トランジスタの誤動作や液晶の変質、劣化などの原因となる。

そこで、素子基板の基体としてシリコン基板を用いるとともに、シリコン基板の裏面（対向基板との対向面と反対側の面）に放熱フィンを配置して放熱特性を向上させることにより、温度上昇を防止する構成が提案されている（特許文献１参照）。
特開平９−１６６７９０号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、電界効果型トランジスタがシリコン基板自身に作りこまれているので、電界効果型トランジスタを温度上昇させる原因となる熱はシリコン基板を介して放熱されるが、シリコン基板にシリコン酸化膜からなる下地絶縁層が形成され、この下地絶縁層の上層側に電界効果型トランジスタが形成されている場合、シリコン酸化膜の熱伝導率が金属やシリコンと比べて２桁以上低いため、電界効果型トランジスタを温度上昇させる原因となる熱がシリコン基板に効率よく伝達されないという問題点がある。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、半導体基板に下地絶縁層が形成され、この下地絶縁層の上層側に電界効果型トランジスタが形成されている場合でも、電界効果型トランジスタを温度上昇させる原因となる熱を半導体基板に効率よく逃がすことのできる半導体装置、この半導体層を素子基板として用いた電気光学装置、および半導体装置の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、半導体基板と、該半導体基板の表面に形成された下地絶縁層と、該下地絶縁層の上層側に形成された電界効果型トランジスタとを有する半導体装置において、前記電界効果型トランジスタを構成する半導体層より上層側には、前記下地絶縁層よりも熱伝導率の高い放熱用絶縁膜が形成され、前記下地絶縁層には、前記放熱用絶縁膜を前記半導体基板に接続させる第１の放熱用コンタクトホールが形成されていることを特徴とする。

本発明では、電界効果型トランジスタを構成する半導体層より上層側には、下地絶縁層よりも熱伝導率の高い放熱用絶縁膜が形成され、この放熱用絶縁膜によって、電界効果型トランジスタを温度上昇させる原因となる熱を逃がすことができる。ここで、電界効果型トランジスタは、半導体基板の表面に形成された下地絶縁層の上層側に形成されていることから、放熱用絶縁膜も下地絶縁層の上層側に形成されているので、放熱用絶縁膜から半導体基板への放熱は、下地絶縁層によって阻害されることになるが、本発明において、下地絶縁層には、放熱用絶縁膜を半導体基板に接続させる第１の放熱用コンタクトホールが形成されているため、放熱用絶縁膜から半導体基板への放熱がスムーズである。それ故、半導体基板に下地絶縁層が形成され、この下地絶縁層の上層側に電界効果型トランジスタが形成されている場合でも、電界効果型トランジスタを温度上昇させる原因となる熱を半導体基板に効率よく逃がすことができる。それ故、電界効果型トランジスタの誤動作を防止することができるとともに、電界効果型トランジスタの信頼性を向上することができる。

本発明において、前記下地絶縁層は、例えばシリコン酸化膜であり、前記放熱用絶縁膜は、例えばシリコン窒化膜である。

本発明において、前記電界効果型トランジスタでは、前記半導体層の上層にゲート絶縁層およびゲート電極が積層され、前記放熱用絶縁膜は、前記ゲート電極を覆うように形成されている構成を採用することができる。このように構成すると、電界効果型トランジスタと放熱用絶縁膜とが近接しているので、電界効果型トランジスタを温度上昇させる原因となる熱を半導体基板に効率よく逃がすことができる。

本発明において、前記半導体層は、前記電界効果型トランジスタのチャネル領域から延びて前記ゲート電極の端縁から張り出した張り出し部分を備え、前記ゲート絶縁層には、前記張り出し部分と前記放熱用絶縁膜とを接続する開口部が形成されていることが好ましい。このように構成すると、周辺からチャネル領域への熱の伝達を放熱用絶縁膜によって阻止することができるとともに、チャネル領域で発生した熱を放熱用絶縁膜を介して効率よく放熱できる。それ故、電界効果型トランジスタの誤動作を防止することができるとともに、電界効果型トランジスタの信頼性を向上することができる。

本発明において、前記放熱用絶縁膜の上層側に１層乃至複数層の絶縁膜からなる層間絶縁膜が形成され、前記層間絶縁膜には、当該層間絶縁膜の上層に形成された金属層を直接、あるいは他の金属層を介して前記放熱用絶縁膜の上面に接続させる第２の放熱用コンタクトホールが形成されていることが好ましい。このように構成すると、金属層および放熱用絶縁膜を介して半導体基板に熱を効率よく逃がすことができる。

本発明を適用した半導体装置は、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置などといった電気光学装置の素子基板として用いることができる。この場合、前記素子基板には、複数の画素の各々に前記電界効果型トランジスタが画素スイッチング素子として形成されることになる。

また、本発明を適用した電気光学装置は、反射型の液晶装置や、反射層を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置などといった電気光学装置の素子基板として用いることができる。この場合、前記素子基板には、複数の画素の各々に前記電界効果型トランジスタが画素スイッチング素子として形成されるとともに、層間絶縁膜の上層に金属層が形成され、当該金属層には光反射層が含まれている構成とする。

本発明では、半導体基板と、該半導体基板の表面に形成された下地絶縁層と、該下地絶縁層の上層側に形成された電界効果型トランジスタとを有する半導体装置の製造方法において、前記下地絶縁層に第１の放熱用コンタクトホールを形成する第１の放熱用コンタクトホール形成工程と、前記電界効果型トランジスタを構成する半導体層より上層側に、前記下地絶縁層よりも熱伝導率の高い放熱用絶縁膜を前記第１の放熱用コンタクトホールを介して前記半導体基板に接続するように形成する放熱用絶縁膜形成工程と、を有することを特徴とする。このように構成すると、放熱用絶縁膜によって、電界効果型トランジスタを温度上昇させる原因となる熱を半導体基板に効率よく逃がすことができる。

本発明では、前記放熱用絶縁膜の上層側に１乃至複数層の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜に第２の放熱用コンタクトホールを形成する第２の放熱用コンタクトホール形成工程と、前記層間絶縁膜の最上層に、前記第２の放熱用コンタクトホールを介して直接、あるいは他の金属層を介して前記放熱用絶縁膜に接続する金属層を形成する金属層形成工程と、有する構成を採用することが好ましい。このように構成すると、金属層および放熱用絶縁膜を介して半導体基板に熱を効率よく逃がすことができる。

本発明を適用した反射型液晶装置は、投射型表示装置や、携帯電話機などのモバイル機器といった電子機器に用いられる。

以下、本発明の実施の形態として、本発明を適用した半導体装置の一例として、電気的光学装置の素子基板に本発明を適用した場合を説明する。また、以下の説明では、本発明を適用した電気光学装置の一例として、反射型液晶装置を例示する。なお、以下の説明で参照する図においては、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。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る反射型液晶装置（電気光学装置）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、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。図２は、本発明を適用した反射型液晶装置の画像表示領域などの電気的な構成を示す等価回路図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示す反射型液晶装置１００は、素子基板１０（半導体装置）と、この素子基板１０に対向する対向基板２０とを備えており、素子基板１０と対向基板２０とは、シール材５２を介して貼り合わされて対向している。シール材５２の内側領域にはＴＮ（Twisted Nematic）液晶などからなる液晶層５０が保持されている。シール材５２には、液晶注入口５２ａが形成されており、この液晶注入口５２ａは、液晶を注入した後、封止材２５により封止されている。対向基板２０には、シール材５２の内側に並行して額縁としての遮光膜５３が形成されており、その内側領域が画像表示装置１０ａとして利用される。対向基板２０の内面（液晶層５０側）には略全面に共通電極２１が形成されている。

素子基板１０において、シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１および実装パッド１０２が素子基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿っては、走査線駆動回路１０４が形成されている。実装パッド１０２からデータ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４に向けては複数の配線１０９が延びている。また、素子基板１０には、実装パッド１０２を利用して、ＩＣ１０７が実装されたフレキシブル基板１０８が接続されている。素子基板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を接続するための複数の配線１０５が形成されている。対向基板２０の四隅には、素子基板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。また、素子基板１０において、画素表示領域１０ａには複数の画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。

図２に示すように、反射型液晶装置１００の素子基板１０において、画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状の複数の画素１００ａの各々には、図１（ｂ）に示す画素電極９ａ、液晶層５０、および共通電極２１により構成された液晶容量５０ａと、画素電極９ａをスイッチング制御するための画素スイッチング素子としてのＭＯＳ型の電界効果型トランジスタ３０とが形成されている。また、画像表示領域１０ａには、画像信号を供給するための複数のデータ線６ａと、走査信号を供給するための複数の走査線３ａとが互いに交差する方向に延びており、データ線６ａはデータ線駆動回路１０１に接続され、走査線３ａは走査線駆動回路１０４に接続されている。電界効果型トランジスタ３０のソースにはデータ線６ａが接続し、電界効果型トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが接続されている。画素電極９ａは、電界効果型トランジスタ３０のドレインに電気的に接続されており、電界効果型トランジスタ３０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から供給されるデータ信号を各画素１００ａに所定のタイミングで書き込む。そして、液晶容量５０ａに書き込まれた所定レベルの画素信号は一定期間保持される。

ここで、液晶容量５０ａに並列に蓄積容量７０が形成されており、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反射型液晶装置１００を実現できる。本形態では、蓄積容量７０を構成するために、走査線３ａと並列するように容量線３ｂが形成されており、かかる容量線３ｂは共通電位線（ＣＯＭ）に接続され、所定の電位に保持されている。なお、蓄積容量７０は前段の走査線３ａとの間に形成される場合もある。

なお、反射型液晶装置１００は、電源回路２０１、画像処理回路２０２およびタイミング発生回路２０３を備えており、これらの回路は、図１（ａ）、（ｂ）に示すＩＣ１０７などに構成されている。タイミング発生回路２０３では、各画素１００ａを駆動するためのドットクロックが生成され、このドットクロックに基づいて、クロック信号ＶＣＫ、ＨＣＫ、反転クロック信号ＶＣＫＢ、ＨＣＫＢ、転送開始パルスＨＳＰ、ＶＳＰが生成され、素子基板１０に供給される。画像処理回路２０２は、外部から入力画像データが入力されると、この入力画像データに基づいて画像信号を生成し、素子基板１０に供給する。電源回路２０１は、複数の電源ＶＤＤ、ＶＳＳ、ＶＨＨ、ＶＬＬを生成して素子基板１０に供給する。

（画素の具体的構成）
図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る反射型液晶装置１００の素子基板１０において相隣接する画素の平面図、および図３（ａ）のＡ−Ａ′線に相当する位置で反射型液晶装置１００を切断したときの断面図である。なお、図３（ａ）では、半導体層は細くて短い点線で示し、走査線３ａおよび容量線３ｂは太い実線で示し、データ線６ａおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、中継電極は二点鎖線で示し、画素電極９ａは太くて長い点線で示してある。

図３（ａ）に示すように、素子基板１０上には、複数の画素１００ａの各々に矩形状の画素電極９ａが形成されており、各画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａおよび走査線３ａが形成されている。走査線３ａに並列して容量線３ｂが形成され、データ線６ａと走査線３ａとが交差する領域に電界効果型トランジスタ３０が形成されている。また、電界効果型トランジスタ３０を構成する半導体層１ａの延設部分１ｆ、および容量線３ｂとの重なり部分を利用して蓄積容量７０が構成されている。

図３（ｂ）に示すように、素子基板１０は、単結晶シリコン基板からなる半導体基板１ｓ、その液晶層５０側の表面に形成された画素電極９ａ、画素スイッチング用の電界効果型トランジスタ３０、および配向膜１６を主体として構成されており、対向基板２０は、石英基板やガラスガラス基板からなる透光性基板２０ｄ、その液晶層５０側表面に形成された共通電極２１、および配向膜２２を主体として構成されている。また、対向基板２０には、素子基板１０において電界効果型トランジスタ３０が形成されている領域、および画素電極９ａの境界領域と対向する領域にブラックマトリクスと称せられる遮光膜２３が形成されている。

素子基板１０において、半導体基板１ｓの表面にはシリコン酸化膜からなる下地絶縁層１ｔが形成されており、下地絶縁層１ｔの上層には島状の半導体層１ａが形成されている。半導体層１ａには、走査線３ａの一部からなるゲート電極３ｃに対してゲート絶縁層２を介して対向するチャネル領域１ｃ、ソース領域１ｄおよびドレイン領域１ｅが形成されている。なお、電界効果型トランジスタ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有する場合があり、この場合、半導体層１ａには、チャネル領域１ｃの両側に低濃度ソース領域および低濃度ドレイン領域が形成される。

本形態において、半導体層１ａは、単結晶シリコン層によって構成され、ゲート絶縁層２は、半導体層１ａに対する熱酸化により形成されたシリコン酸化膜である。このような構成の素子基板１０は、後述するように、半導体基板への酸素イオンの注入により、半導体基板の厚さ方向の途中位置に下地絶縁層１ｔを形成することにより構成することが形成できる。なお、半導体基板１ｓの表面に下地絶縁層１ｔおよび単結晶シリコン層からなる半導体層１ａを備えた構造は、２枚の単結晶シリコン基板を絶縁層を介して貼り合わされたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いることによっても実現することができる。

本形態では、走査線３ａの上層には、膜厚が１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度のシリコン窒化膜膜からなる放熱用絶縁膜４が形成されている。かかる放熱用絶縁膜４は、下地絶縁層１ｔより上層側に形成されているが、下地絶縁層１ｔには第１の放熱用コンタクトホール１ｕが形成されている。このため、放熱用絶縁膜４は、下地絶縁層１ｔの放熱用コンタクトホール１ｕ（第１の放熱用コンタクトホール）を介して半導体基板１ｓに接続している。

また、放熱用絶縁膜４の上層には第１の層間絶縁膜１１が形成されており、第１の層間絶縁膜１１、放熱用絶縁膜４およびゲート絶縁層２には、ソース領域１ｄおよびドレイン領域１ｅに到達するコンタクトホール１１ａ、１１ｂが形成されている。第１の層間絶縁膜１１の上層には中継電極５ａ、５ｂが形成されており、中継電極５ａ、５ｂは各々、コンタクトホール１１ａ、１１ｂを介してソース領域１ｄおよびドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。

また、本形態では、第１の層間絶縁膜１１には、放熱用絶縁膜４の上面に到達するコンタクトホール１１ｃ（第２の放熱用コンタクトホール）が形成されている。第１の層間絶縁膜１１の上層には、放熱用の中継電極５ｃが形成されており、中継電極５ｃは、放熱用絶縁膜４の上面に接続されている。

第１の層間絶縁膜１１の上層には第２の層間絶縁膜１２が形成されており、第２の層間絶縁膜１２には、中継電極５ａ、５ｂに到達するコンタクトホール１２ａ、１２ｂが形成されている。第２の層間絶縁膜１２の上層にはデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成されており、データ線６ａおよびドレイン電極６ｂは各々、コンタクトホール１２ａ、１２ｂを介して中継電極５ａ、５ｂに電気的に接続されている。

また、本形態では、第２の層間絶縁膜１２には、放熱用の中継電極５ｃの上面に到達するコンタクトホール１２ｃ（第２の放熱用コンタクトホール）が形成されている。第２の層間絶縁膜１２の上層には、放熱用の中継電極６ｃが形成されており、中継電極６ｃは、コンタクトホール１２ｃを介して中継電極５ｃの上面に接続されている。

第２の層間絶縁膜１２の上層には第３の層間絶縁膜１３が形成されており、第３の層間絶縁膜１３には、ドレイン電極６ｂの上面に到達するコンタクトホール１３ｂが形成されている。第３の層間絶縁膜１３の上層には画素電極９ａが形成されており、画素電極９ａは、コンタクトホール１３ｂを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。

ここで、画素電極９ａは、アルミニウム、銀あるいはそれらの合金からなり、対向基板２０の側から入射した光を対向基板２０側に向けて反射する光反射層として機能する。

また、本形態では、第３の層間絶縁膜１３には、放熱用の中継電極６ｃの上面に到達するコンタクトホール１３ｃ（第２の放熱用コンタクトホール）が形成されており、画素電極９ａは、コンタクトホール１３ｃを介して中継電極６ｃの上面にも接続されている。このようにして、層間絶縁膜（第１の層間絶縁膜１１、第２の層間絶縁膜１２および第３の層間絶縁膜１３）の最上層に形成された画素電極９ａは、コンタクトホール１３ｃ、１２ｃ、１１ｃ、および中継電極６ｃ、５ｃを介して放熱用絶縁膜４の上面に接続されている。

（本形態の主な効果）
本形態の反射型液晶装置１００は、後述する投射型表示装置などに用いた場合、光源部からの光が対向基板２０の側から入射した後、画素電極９ａで反射して再び、対向基板２０から出射される間に光変調されて画像を表示する。その際、入射した光の全てが反射されるわけではなく、その多くは熱エネルギーに変換され、吸収される。この結果、反射型液晶装置１００では温度が上昇する、しかるに本形態の素子基板１０（半導体装置）および反射型液晶装置１００（電気光学装置）では、電界効果型トランジスタ３０を構成する半導体層１ａより上層側には、下地絶縁層１ｔよりも熱伝導率の高い放熱用絶縁膜４が形成され、この放熱用絶縁膜４によって、電界効果型トランジスタ３０、素子基板１０全体、液晶装置１００全体を温度上昇させる原因となる熱を逃がすことができる。

ここで、放熱用絶縁膜４は下地絶縁層１ｔの上層側に形成されているので、放熱用絶縁膜４から半導体基板１ｓへの放熱は、下地絶縁層１ｔによって阻害されることになるが、本形態において、下地絶縁層１ｔには、放熱用絶縁膜４を半導体基板１ｓに直接、接続させるコンタクトホール１ｕ（第１の放熱用コンタクトホール）が形成されている。このため、放熱用絶縁膜４から半導体基板１ｓへの放熱がスムーズである。それ故、半導体基板１ｓに下地絶縁層１ｔが形成され、この下地絶縁層１ｔの上層側に電界効果型トランジスタ３０が形成されている場合でも、電界効果型トランジスタ３０を温度上昇させる原因となる熱を半導体基板１ｓに効率よく逃がすことができる。

また、放熱用絶縁膜４はゲート電極３ｃを覆うように形成され、電界効果型トランジスタ３０と放熱用絶縁膜４とが近接しているので、電界効果型トランジスタ３０を温度上昇させる原因となる熱を半導体基板１ｓに効率よく逃がすことができる。それ故、電界効果型トランジスタ３０の誤動作を防止することができるとともに、電界効果型トランジスタ３０の信頼性を向上することができる。

また、層間絶縁膜（第１の層間絶縁膜１１、第２の層間絶縁膜１２および第３の層間絶縁膜１３）には、第１の層間絶縁膜１１の上層に形成された画素電極９ａを他の金属層（中継電極６ｃ、５ｃ）を介して放熱用絶縁膜４の上面に接続されるコンタクトホール１３ｃ、１２ｃ、１１ｃ（第２の放熱用コンタクトホール）が形成されている。このため、画素電極９ａから半導体基板１ｓへの熱の伝達経路においては、熱伝導性が低い膜、すなわち、熱伝導性が１Ｗ／ｍＫ以下のシリコン酸化膜が存在しない。従って、画素電極９ａに吸収された熱を容易に半導体基板１ｓの裏面へと逃がすことができる。それ故、素子基板１０全体あるいは反射型液晶装置１００全体の温度上昇を防止することができるので、液晶層５０の熱劣化などを防止することができる。

さらに、本形態では、放熱用絶縁膜４としてシリコン窒化膜を用いたため、放熱用絶縁膜４は絶縁性も高い。従って、放熱用絶縁膜４は、画素電極９ａと半導体基板１ｓとの間で電気的な短絡が発生することがない。

さたにまた、放熱用絶縁膜４として用いたシリコン窒化膜は、水分や不純物に対するバリア性も高い。それ故、電界効果型トランジスタ３０に水分や不純物が浸透することを防止することもできる。

（素子基板の製造方法）
図４（ａ）〜（ｉ）は、本発明の実施の形態１に係る反射型液晶装置１００に用いた素子基板１０の製造方法を示す工程断面図である。本形態の反射型液晶装置１００に用いられる素子基板１０を製造するには、まず、ＳＯＩ基板を製造する。それにはまず、図４（ａ）に示すように単結晶シリコン基板１を用意する。次に、図４（ｂ）に示すように単結晶シリコン基板１の内部に酸素イオンをドープすることにより、単結晶シリコン基板１の厚さ方向の途中位置にシリコン酸化膜からなる下地絶縁層１ｔを形成した後、高温でアニール処理を施すことにより、半導体基板１ｓ、下地絶縁層１ｔおよび半導体層１ｗが積層されたＳＯＩ基板を製造する。

次に、図４（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて半導体層１ｗをパターニングすることにより、島状の半導体層１ａを形成する。

次に、図４（ｄ）に示すように、半導体層１ａの表面に熱酸化を行うことで、半導体層１ａの表面にゲート絶縁層２を形成する。次に、半導体層１ａにおいて、蓄積容量７０を形成するための延設部分１ｆに不純物を導入する。

次に、スパッタ法や蒸着法などにより、全面に導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて導電膜をパターニングし、図４（ｅ）に示すように、走査線３ａ（ゲート電極３ｃ）および容量線３ｂを形成する。次に、走査線３ａ（ゲート電極３ｃ）をマスクとして、Ｎ型の不純物（例えば、リンイオン）を半導体層１ａに打ち込むことにより、ソース領域１ｄおよびドレイン領域１ｅを形成する。半導体層１ａのうち、不純物が打ち込まれなかった部分がチャネル領域１ｃとなる。なお、駆動回路にＰチャネル型の電界効果型トランジスタを用いた場合には、同様な方法でＰ型の不純物（例えば、ボロンイオン）を半導体層に打ち込む。

次に、図４（ｆ）に示す第１の放熱用コンタクトホール形成工程では、フォトリソグラフィ技術を用いて、下地絶縁層１ｔの一部をエッチングすることにより、下地絶縁層１ｔにコンタクトホール１ｕを形成し、半導体基板１ｓの一部を露出させる。コンタクトホール１ｕは、画素電極９ａと厚さ方向にて重なる位置に形成する。

次に、図４（ｇ）に示す放熱用絶縁膜形成工程では、ＣＶＤ法などを用いて、電界効果型トランジスタ３０のゲート電極３ｃも含めて全面に窒化シリコン膜からなる放熱用絶縁膜４を形成する。

次に、図４（ｈ）に示すように、放熱用絶縁膜４の上層側にシリコン酸化膜からなる第１の層間絶縁膜１１を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール１１ａ、１１ｂを形成する。また、コンタクトホール１１ａ、１１ｂと同時に、あるいはコンタクトホール１１ａ、１１ｂの形成工程とは別工程において、フォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール１１ｃを形成する。次に、全面に金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて金属膜をパターニングし、中継電極５ａ、５ｂ、５ｃを形成する。シリコン酸化膜からなる第２の層間絶縁膜１２を形成した後、コンタクトホール１２ａ、１２ｂ、１２ｃを同時に形成する。次に、データ線６ａ、ドレイン電極６ｂ、および中継電極６ｃを形成する。次に、第３の層間絶縁膜１３を形成する。

次に、図４（ｉ）に示すように、第３の層間絶縁膜１３にコンタクトホール１３ｂ、１３ｃを形成する。次に、第３の層間絶縁膜１３の表面に光反射性の金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて金属膜をパターニングし、画素電極９ａを形成する。しかる後には、図３（ｂ）に示す配向膜１６を形成する。

［実施の形態２］
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る反射型液晶装置の素子基板に形成した電界効果型トランジスタ３０の平面図、およびそのＢ−Ｂ′断面図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態２に係る反射型液晶装置の素子基板に電界効果型トランジスタを形成する工程を示す説明図であり、図６の左側には図５（ａ）に対応する断面図を示し、図６の右側には図５（ｂ）に対応する平面図を示してある。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の反射型液晶装置１００でも素子基板１０は、単結晶シリコン基板からなる半導体基板１ｓと、この半導体基板１ｓの表面に形成された下地絶縁層１ｔと、この下地絶縁層１ｔの上層に形成された電界効果型トランジスタ３０とを備えている。電界効果型トランジスタ３０では、単結晶シリコン層からなる半導体層１ａ、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁層２、およびゲート電極３ｃがこの順に形成されており、ゲート電極３ｃの上層側には、下地絶縁層２よりも熱伝導率の高い放熱用絶縁膜４として、シリコン窒化膜が形成されている。

ここで、半導体層１ａは、電界効果型トランジスタ３０のチャネル領域１ｃからチャネル幅方向に延びてゲート電極３ｃの端縁から張り出した張り出し部分３ｇを備えている。また、ゲート絶縁層２には、張り出し部分３ｇと放熱用絶縁膜４とを接続する開口部２ｇが形成されている。さらに、下地絶縁層１ｔには、図３（ａ）、（ｂ）に示すコンタクトホール１ｕに加えて、張り出し部分３ｇに隣接する位置にも、放熱用絶縁膜４を半導体基板１ｓに直接、接続させるコンタクトホール１ｖ（第１の放熱用コンタクトホール）が形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

このように本形態では、半導体層１ａの張り出し部分３ｇと放熱用絶縁膜４とは、ゲート絶縁層２の開口部２ｇによって接続しているため、周辺からチャネル領域１ｃへの熱の伝達を放熱用絶縁膜４によって確実に阻止することができるとともに、チャネル領域１ｃで発生した熱を放熱用絶縁膜４を介して効率よく放熱できる。それ故、電界効果型トランジスタ３０の誤動作を防止することができるとともに、電界効果型トランジスタ３０の信頼性を向上することができる。

このような構造は、図６（ａ）〜（ｃ）に示す工程により実現することができる。まず、図４（ｃ）を参照して説明した半導体層１ａのパターニング形成工程では、図６（ａ）に示すように、張り出し部分３ｇを備えた形状に半導体層１ａをパターニング形成する。次に、図４（ｄ）を参照して説明したゲート絶縁層２の形成工程を行い、半導体層１ａの全面にゲート絶縁層２を形成する。次に、図６（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、ゲート絶縁層２に開口部２ｇを形成する。それ以降は、実施の形態１と略同様な工程を行う。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、最上層に形成されている導電膜がアルミニウムやアルミニウム合金からなる画素電極９ａであったが、アルミニウムやアルミニウム合金からなるベタの光反射層の上層に絶縁膜を介してＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる画素電極９ａが形成されている反射型液晶装置に本発明を適用してもよい。

また、上記形態では、半導体層１ａが単結晶シリコン層からなる場合を例に説明したが、半導体層１ａとして、低温プロセスでアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化したポリシリコン膜を用いた反射型液晶装置や、半導体層１ａとして、アモルファスシリコン膜を用いた反射型液晶装置に本発明を適用してもよい。この場合、半導体基板１ｓとしては安価なガラス基板を用いることができる。このような場合、下地絶縁層１ｔおよびゲート絶縁層２は、ＣＶＤ法などにより形成したシリコン酸化膜により構成される。

［電子機器への搭載例］
本発明に係る反射型液晶装置１００は、図７（ａ）に示す投射型表示装置や（液晶プロジェクタ／電子機器）や、図７（ｂ）、（ｃ）に示す携帯用電子機器に用いることができる。

図７（ａ）に示す投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置した光源部８１０、インテグレータレンズ８２０および偏光変換素子８３０を備えた偏光照明装置８００と、この偏光照明装置８００から出射されたＳ偏光光束をＳ偏光光束反射面８４１により反射させる偏光ビームスプリッタ８４０と、偏光ビームスプリッタ８４０のＳ偏光光束反射面８４１から反射された光のうち、青色光（Ｂ）の成分を分離するダイクロックミラー８４２と、青色光が分離された後の光束のうち、赤色光（Ｒ）の成分を反射させて分離するダイクロックミラー８４３とを有している。また、投射型表示装置１０００は、各色光が入射する３枚の反射型液晶装置１００（反射型液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ）を備えている。さらに、投射型表示装置１０００は、３つの反射型液晶装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにて変調された光をダイクロックミラー８４２、８４３、および偏光ビームスプリッタ８４０にて合成した後、この合成光をスクリーン８６０に投写する。

また、図７（ｂ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、スクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての反射型液晶装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、反射型液晶装置１００に表示される画面がスクロールされる。図７（ｃ）に示す情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）は、複数の操作ボタン４００１、電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての反射型液晶装置１００を備えており、電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が反射型液晶装置１００に表示される。

さらに、対向基板２０などにカラーフィルタを形成すれば、カラー表示可能な反射型液晶装置１００を形成することができる。また、カラーフィルタを形成した反射型液晶装置１００を用いれば、単板式の投射型表示装置を構成することもできる。

（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る反射型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、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。 図１に示す反射型液晶装置の画像表示領域などの電気的な構成を示す等価回路図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、図１に示す反射型液晶装置の素子基板において相隣接する画素の平面図、およびＡ−Ａ′線に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。 本発明の実施の形態に係る反射型液晶装置に用いた素子基板の製造方法を示す工程断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係る反射型液晶装置の素子基板に形成した電界効果型トランジスタの平面図、およびそのＢ−Ｂ′断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態２に係る反射型液晶装置の素子基板に電界効果型トランジスタを形成する工程を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用した反射型液晶装置を用いた電子機器の説明図である。

符号の説明

１ａ・・半導体層、１ｃ・・チャネル領域、１ｇ・・半導体層の張り出し部分、１ｓ・・半導体基板、１ｔ・・下地絶縁層、１ｕ、１ｖ・・コンタクトホール（第１の放熱用コンタクトホール）、２・・ゲート絶縁層、２ｇ・・ゲート絶縁層の開口部、３ｃ・・ゲート電極、４・・放熱用絶縁膜、５ｃ、６ｃ・・中継電極、９ａ・・画素電極（光反射層）、１０・・素子基板（半導体装置）、１１、１２、１３・・層間絶縁膜、１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ・・コンタクトホール（第２の放熱用コンタクトホール）、３０・・電界効果型トランジスタ、５０・・液晶層、１００・・反射型液晶装置（電気光学装置）

Claims (9)

1. 半導体基板と、該半導体基板の表面に形成された下地絶縁層と、該下地絶縁層の上層側に形成された電界効果型トランジスタとを有する半導体装置において、
   前記電界効果型トランジスタを構成する半導体層より上層側には、前記下地絶縁層よりも熱伝導率の高い放熱用絶縁膜が形成され、
   前記下地絶縁層には、前記放熱用絶縁膜を前記半導体基板に接続させる第１の放熱用コンタクトホールが形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記下地絶縁層はシリコン酸化膜であり、
   前記放熱用絶縁膜はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記電界効果型トランジスタにおいて、前記半導体層の上層にはゲート絶縁層およびゲート電極が積層され、
   前記放熱用絶縁膜は、前記ゲート電極を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記半導体層は、前記電界効果型トランジスタのチャネル領域から延びて前記ゲート電極の端縁から張り出した張り出し部分を備え、
   前記ゲート絶縁層には、前記張り出し部分と前記放熱用絶縁膜とを接続する開口部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記放熱用絶縁膜の上層側に１層乃至複数層の絶縁膜からなる層間絶縁膜が形成され、
   前記層間絶縁膜には、当該層間絶縁膜の上層に形成された金属層を直接、あるいは他の金属層を介して前記放熱用絶縁膜の上面に接続させる第２の放熱用コンタクトホールが形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体装置を素子基板として備えた電気光学装置であって、
   前記素子基板には、複数の画素の各々に前記電界効果型トランジスタが画素スイッチング素子として形成されていることを特徴とする電気光学装置。
7. 請求項５に記載の半導体装置を素子基板として備えた電気光学装置であって、
   前記素子基板には、複数の画素の各々に前記電界効果型トランジスタが画素スイッチング素子として形成され、前記金属層には光反射層が含まれていることを特徴とする電気光学装置。
8. 半導体基板と、該半導体基板の表面に形成された下地絶縁層と、該下地絶縁層の上層側に形成された電界効果型トランジスタとを有する半導体装置の製造方法において、
   前記下地絶縁層に第１の放熱用コンタクトホールを形成する第１の放熱用コンタクトホール形成工程と、
   前記電界効果型トランジスタを構成する半導体層より上層側に、前記下地絶縁層よりも熱伝導率の高い放熱用絶縁膜を前記第１の放熱用コンタクトホールを介して前記半導体基板に接続するように形成する放熱用絶縁膜形成工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 前記放熱用絶縁膜の上層側に１乃至複数層の層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
   前記層間絶縁膜に第２の放熱用コンタクトホールを形成する第２の放熱用コンタクトホール形成工程と、
   前記層間絶縁膜の上層に、前記第２の放熱用コンタクトホールを介して直接、あるいは他の金属層を介して前記放熱用絶縁膜に接続する金属層を形成する金属層形成工程と、
   を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。

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