JP2016026388A - 結晶性半導体層の作製方法 - Google Patents

結晶性半導体層の作製方法 Download PDF

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Abstract

【課題】大型の絶縁基板上に、大面積を有する単結晶半導体層を形成することを課題とする。【解決手段】単結晶半導体インゴットの側面に第1の多孔層及び第2の多孔層を形成し、第2の多孔層上の一部に、溝と単結晶半導体層を形成し、大型絶縁基板上に、単結晶半導体インゴットを貼り合わせ、第1の多孔層と第2の多孔層の界面に、ウォータージェットを当て、単結晶半導体層を大型絶縁基板に貼り合わせる単結晶半導体層の形成方法、あるいは、結晶性半導体インゴットに水素イオンを照射し、結晶性半導体インゴット中に水素イオン照射領域を形成し、結晶性半導体インゴットを加熱しながら大型絶縁基板上で回転させ、水素イオン照射領域から結晶性半導体層を分離し、大型絶縁基板上に貼り合わせる結晶性半導体層の形成方法に関する。【選択図】図1

Description

結晶性半導体基板から半導体層を薄片化して異種基板に接合するSOI(Silico
n On Insulator(シリコン・オン・インシュレータ))構造、特に貼り合
わせSOI技術に関する。ガラス等の絶縁表面を有する基板に単結晶もしくは多結晶の半
導体層を接合させたSOI基板の製造方法に関する。また、このようなSOI構造を有す
る基板を用いる半導体装置及びその作製方法に関する。
単結晶半導体のインゴットを薄く切断して作製されるシリコンウェハに代わり、絶縁層
の上に薄い単結晶半導体層を設けたシリコン・オン・インシュレータ(Silicon
On Insulator)と呼ばれる半導体基板(SOI基板)が開発されており、マ
イクロプロセッサなどを製造する際の基板として普及しつつある。これは、SOI基板を
使った集積回路はトランジスタのドレインと基板間における寄生容量を低減し、半導体集
積回路の性能を向上させ、低消費電力化を図るものとして注目されているからである。
一方、ガラスなどの絶縁基板にSOI層を形成しようとする試みもなされている。ガラ
ス基板上にSOI層を形成したSOI基板の一例として、水素イオン注入分離法を用いて
、コーティング膜を有するガラス基板上に薄い単結晶シリコン層を形成したものが知られ
ている(特許文献1参照)。この場合にも、単結晶シリコン片に水素イオンを注入するこ
とによって表面から所定の深さに微小気泡層を形成し、ガラス基板と単結晶シリコン片を
張り合わせ後に、微小気泡層を劈開面としてシリコン片を分離することで、ガラス基板上
に薄いシリコン層(SOI層)を形成している。
絶縁基板上にSOI層を形成する場合も、シリコンウェハから単結晶シリコン層を分離
しているので、単結晶シリコン層の面積は、シリコンウェハに依存してしまう。
例えば、大型のディスプレイを、ガラス基板上に単結晶シリコン層を貼り合わせて作製
する場合、多く使用されているのはφ300mmのシリコンウェハであり、シリコンウェ
ハの大きさはガラス基板の大きさよりも小さい。そのため、1枚のシリコンウェハではガ
ラス基板全面を覆うことができない。
従って、ガラス基板上に複数のシリコンウェハを貼り合わせなくてはならないが、複数
のシリコンウェハをガラス基板上に隙間無く敷き詰めることは困難である。
隣り合うシリコンウェハの隙間部分にはシリコンが存在しないので、回路設計上の制約
ができてしまい、デザインルールの自由度が大きく落ちることになる。
特開平11−163363号公報
本発明では、大型の絶縁基板上に、大面積を有する単結晶半導体層を形成することを課
題とする。
円柱状単結晶半導体インゴットを、上面の円と同心円状、あるいは、円周に沿って分離
層を設け、中心軸に対して垂直な方向に分離してゆくと、大面積を有する単結晶半導体層
を得られる。すなわち、円柱状単結晶半導体インゴットから桂剥きのように単結晶半導体
層を分離する。
あるいは、単結晶半導体インゴットの代わりに、多結晶半導体インゴットを用い、多結
晶半導体インゴットから多結晶半導体層を分離する。
本発明により、大型単結晶半導体層を形成することが可能である。本発明により得られ
た大型単結晶半導体層を用いることにより、ばらつきの小さい単結晶半導体層を活性層に
用いた大型半導体装置を作製することが可能である。
本発明の大型単結晶半導体層では、結晶性不良領域が存在しないので、結晶性不良領域
を回避して回路設計をしなくてはならないという制約がなくなる。従って、半導体装置の
デザインルールの制限が極めて少なくなる。
また本発明により大型単結晶半導体層を形成することができるので、単結晶半導体層か
らより多くの活性層を形成することができ、半導体装置の量産が可能となる。
本発明は、単結晶半導体インゴットの側面に陽極化成を行い、第1の多孔層を形成し、
前記陽極化成の条件を変えることにより、第2の多孔層を形成し、前記第2の多孔層上の
一部に、溝を形成し、前記第2の多孔層上の前記溝以外の領域に、エピタキシャル成長し
た単結晶半導体層を形成し、大型絶縁基板上に、第1の絶縁膜、第2の絶縁膜、テトラエ
チルオルソシリケートを原料とした酸化珪素膜を用いて第3の絶縁膜を形成し、前記大型
絶縁基板上の前記第3の絶縁膜上に、前記単結晶半導体インゴット上の前記溝を貼り合わ
せ、前記第1の多孔層と前記第2の多孔層の界面に、ウォータージェットを当て、前記単
結晶半導体インゴットを回転させながら、前記単結晶半導体層及び前記第2の多孔層を、
前記単結晶半導体インゴットから分離し、前記単結晶半導体層を前記第3の絶縁膜に貼り
合わせ、前記大型絶縁基板上に、前記第1の絶縁膜、前記第2の絶縁膜、前記第3の絶縁
膜、前記単結晶半導体層、前記第2の多孔層が形成され、前記第2の多孔層が除去される
ことを特徴とする単結晶半導体層の形成方法に関するものである。
また本発明は、結晶性半導体インゴットの側面から、前記結晶性半導体インゴットの中
心軸に垂直な方向に水素イオンを照射し、前記結晶性半導体インゴット中に円状に水素イ
オン照射領域を形成し、前記結晶性半導体インゴットを円周に沿った方向に回転させ、前
記結晶性半導体インゴットの中心軸に垂直な方向に移動させ、前記水素イオン照射領域か
ら結晶性半導体層が分離され、大型絶縁基板上に貼り合わせられていくことを特徴とする
結晶性半導体層の形成方法に関する。
また本発明は、円柱状の結晶性半導体インゴットを回転させながら、前記結晶性半導体
インゴットに水素イオンを照射して、円状に水素イオン照射領域を形成し、前記結晶性半
導体インゴットの前記水素イオン照射領域の外側の領域と、大型絶縁基板を接触させ、か
つ、前記大型絶縁基板が前記結晶性半導体インゴットの前記水素イオン照射領域の外側の
領域を包み込むように貼り合わせ、前記大型絶縁基板及び前記結晶性半導体インゴットを
加熱しながら、前記水素イオン照射領域から、前記水素イオン照射領域の外側の領域であ
る結晶性半導体層を分離し、前記結晶性半導体層を前記大型絶縁基板への貼り合わせるこ
とを特徴とする結晶性半導体層の形成方法に関する。
また本発明は、角形多結晶半導体インゴットに、水素イオンを照射して、前記角形多結
晶半導体インゴット中に水素イオン照射領域を形成し、大型絶縁基板上に、第1の絶縁膜
、第2の絶縁膜、テトラエチルオルソシリケートを原料とした酸化珪素膜を用いて第3の
絶縁膜を形成し、前記第3の絶縁膜と、前記角形多結晶半導体インゴットの多結晶半導体
層となる領域を向かい合わせ、加熱して、前記水素イオン照射領域から前記多結晶半導体
層を分離し、前記大型絶縁基板上に前記多結晶半導体層を貼り合わせることを特徴とする
多結晶半導体層の形成方法に関する。
また本発明は、単結晶半導体インゴットの側面に陽極化成を行い、第1の多孔層を形成
し、前記陽極化成の条件を変えることにより、前記第1の多孔層上に第2の多孔層を形成
し、前記第2の多孔層上の一部に、溝を形成し、前記第2の多孔層上の前記溝以外の領域
に、エピタキシャル成長した単結晶半導体層を形成し、大型絶縁基板上に、第1の絶縁膜
、第2の絶縁膜、テトラエチルオルソシリケートを原料とした酸化珪素膜を用いて第3の
絶縁膜を形成し、前記大型絶縁基板上の前記第3の絶縁膜上に、前記単結晶半導体インゴ
ット上の前記溝を貼り合わせ、前記第1の多孔層と前記第2の多孔層の界面に、ウォータ
ージェットを当て、前記単結晶半導体インゴットを回転させながら、前記単結晶半導体層
及び前記第2の多孔層を、前記単結晶半導体インゴットから分離し、前記単結晶半導体層
を前記第3の絶縁膜に貼り合わせ、前記大型絶縁基板上に、前記第1の絶縁膜、前記第2
の絶縁膜、前記第3の絶縁膜、前記単結晶半導体層、前記第2の多孔層が形成され、前記
第2の多孔層が除去され、前記単結晶半導体層を、エッチングして島状半導体領域を形成
し、前記島状半導体領域上に、ゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電
極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして、前記島状半導体領域に一導電性を付与する
不純物元素を添加し、前記島状半導体領域中に、ソース領域、ドレイン領域、チャネル形
成領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法に関する。
本発明において、前記単結晶半導体インゴットは、単結晶シリコンインゴットであり、
前記単結晶半導体層は、単結晶シリコン層である。
また本発明において、結晶性半導体インゴットの側面から、前記結晶性半導体インゴッ
トを回転させながら、前記結晶性半導体インゴットの中心軸に垂直な方向に水素イオンを
照射し、前記結晶性半導体インゴット中に円状に水素イオン照射領域を形成し、前記結晶
性半導体インゴットの中心軸に垂直な方向に移動させ、前記水素イオン照射領域から結晶
性半導体層が分離され、大型絶縁基板上に貼り合わせられ、前記結晶性半導体層を、エッ
チングして島状半導体領域を形成し、前記島状半導体領域上に、ゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして、前記島状
半導体領域に一導電性を付与する不純物元素を添加し、前記島状半導体領域中に、ソース
領域、ドレイン領域、チャネル形成領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方
法に関する。
本発明において、前記結晶性半導体インゴットを、加熱しながら、円周に沿った方向に
回転させる。
また本発明は、円柱状の結晶性半導体インゴットを回転させながら、前記結晶性半導体
インゴットに水素イオンを照射して、円状に水素イオン照射領域を形成し、前記結晶性半
導体インゴットの前記水素イオン照射領域の外側の領域と、大型絶縁基板を接触させ、か
つ、前記大型絶縁基板が前記結晶性半導体インゴットの前記水素イオン照射領域の外側の
領域を包み込むように貼り合わせ、前記大型絶縁基板及び前記結晶性半導体インゴットを
加熱しながら、前記水素イオン照射領域から、前記水素イオン照射領域の外側の領域であ
る結晶性半導体層を分離し、前記結晶性半導体層を前記大型絶縁基板へ貼り合わせ、前記
結晶性半導体層を、エッチングして島状半導体領域を形成し、前記島状半導体領域上に、
ゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成し、前記ゲート電極を
マスクとして、前記島状半導体領域に一導電性を付与する不純物元素を添加し、前記島状
半導体領域中に、ソース領域、ドレイン領域、チャネル形成領域を形成することを特徴と
する半導体装置の作製方法に関する。
本発明において、前記大型絶縁基板上に、第1の絶縁膜、第2の絶縁膜、テトラエチル
オルソシリケートを原料とした酸化珪素膜を用いて第3の絶縁膜が形成されている。
本発明において、前記結晶性半導体インゴットは、結晶性シリコンインゴットであり、
前記結晶性半導体層は、結晶性シリコン層である。
本発明において、前記結晶性半導体インゴットは、単結晶半導体インゴットまたは多結
晶半導体インゴットであり、前記結晶性半導体層は、単結晶半導体層または多結晶半導体
層である。
また本発明は、角形多結晶半導体インゴットに、水素イオンを照射して、前記角形多結
晶半導体インゴット中に水素イオン照射領域を形成し、大型絶縁基板上に、第1の絶縁膜
、第2の絶縁膜、テトラエチルオルソシリケートを原料とした酸化珪素膜を用いて第3の
絶縁膜を形成し、前記第3の絶縁膜と、前記角形多結晶半導体インゴットの多結晶半導体
層となる領域を向かい合わせ、加熱して、前記水素イオン照射領域から前記多結晶半導体
層を分離し、前記大型絶縁基板上に前記多結晶半導体層を貼り合わせ、前記多結晶半導体
層を、エッチングして島状半導体領域を形成し、前記島状半導体領域上に、ゲート絶縁膜
を形成し、前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして
、前記島状半導体領域に一導電性を付与する不純物元素を添加し、前記島状半導体領域中
に、ソース領域、ドレイン領域、チャネル形成領域を形成することを特徴とする半導体装
置の作製方法に関する。
本発明において、前記角形多結晶半導体インゴットは、角形多結晶シリコンインゴット
であり、前記多結晶半導体層は、多結晶シリコン層である。
本発明において、前記第1の絶縁膜は、酸素を含む窒化珪素膜を用いて形成され、前記
第2の絶縁膜は、窒素を含む酸化珪素膜を用いて形成される。
なお本発明において、テトラエチルオルソシリケートを原料とした酸化珪素膜を用いる
代わりに、珪素膜を熱酸化して得られた熱酸化膜(酸化珪素膜)を第3の絶縁膜としても
よい。
本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を形成する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を用いた半導体装置を作製する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を用いた半導体装置を作製する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を用いた半導体装置を作製する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を用いた半導体装置を作製する工程を示す図。 本発明の結晶性半導体層を用いた半導体装置を作製する工程を示す図。 本発明の電子機器を示す図。 本発明の電子機器のブロック図。 本発明の電子機器を示す図。 本発明の電子機器及びそのブロック図。 本発明の電子機器を示す図。 本発明の電子機器を示す図。 本発明の電子機器を示す図。 本発明の電子機器のブロック図。 本発明の電子機器のブロック図。 本発明の結晶性半導体層を用いた半導体装置を作製する工程を示す図。 本発明の1画素の上面図。 本発明の電子機器を示す図。
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。ただし、本発明は以下の
説明に限定されない。本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなく、その形態およ
び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解されるからである。したが
って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容のみに限定して解釈されるものではない
。なお、図面を用いて本発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図
面間でも共通して用いる。
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装
置全般を示し、液晶、エレクトロルミネセンス(EL)等を用いた表示装置、半導体回路
及び電子機器は全て半導体装置とする。
[実施の形態1]
本実施の形態を、図1(A)〜図1(C)、図2(A)〜図2(D)、図7(A)〜図
7(E)を用いて説明する。
本実施の形態では、単結晶半導体インゴットとして、シリコンインゴットを用い、大面
積を有する単結晶半導体層として、単結晶シリコン層を、シリコンインゴットから分離し
て、大型絶縁基板、例えば大型ガラス基板に貼り合わせる例について述べる。
まず、シリコンインゴット100の側面全体に陽極化成を行い、第1の多孔層及び第2
の多孔層として、第1のポーラスシリコン層101及び第2のポーラスシリコン層102
を形成する。本実施の形態では、シリコンインゴット100は直径30cm、長さ100
cm以上のものを使用する。
ただし本発明では、半導体としてシリコンに限定されるものではなく、可能であれば他
の半導体、例えばゲルマニウム、シリコンゲルマニウム等、並びに、酸化物半導体等を用
いてもよい。このような、半導体インゴットを用いて、大面積を有する単結晶半導体層を
形成すればよい。また多孔層もその半導体に応じた多孔層となる。
図1(C)に示すように、容器111中にフッ酸とエタノールの混合溶液113を満た
し、その中にシリコンインゴット100を設置する。シリコンインゴット100を陽極、
容器111の内側に設置された電極112を陰極として、電流源115につなげ電流を印
加する。電極112は、白金(Pt)等を用いればよい。
電流を印加すると、シリコンインゴット100の表面に、数nm径の微細孔が数十nm
の間隔でポーラスシリコン層が形成される。
ポーラスシリコン層形成の際に、形成条件、例えば電流密度を変えることにより、第1
のポーラスシリコン層101と第2のポーラスシリコン層102を形成することができる
第1のポーラスシリコン層101と第2のポーラスシリコン層102の界面にはひずみ
が局在する。第2のポーラスシリコン層102の孔の大きさが大きい程、ひずみが大きく
なる。
その後、水素雰囲気中で1000〜1100℃程度で加熱する。この加熱工程によって
、第1のポーラスシリコン層101と第2のポーラスシリコン層102それぞれの表面に
形成された孔が封止され、平坦化される。
次いで、第2ポーラスシリコン層102上に、CVD法等によりシリコンエピタキシャ
ル層103(単結晶シリコン層)を成長させる。この時、第2ポーラスシリコン層102
の側面に、溝104を形成してもよい。溝104を形成しなくても、後の工程でウォータ
ージェット130を当てることにより、第1のポーラスシリコン層101と第2のポーラ
スシリコン層102を分離することができる。
溝104を形成する場合は、エピタキシャル層103を成長させる際に、第2ポーラス
シリコン層102の一部にマスクを形成し、エピタキシャル成長させないことで形成して
もよい。
また溝104を形成する場合は、エピタキシャル層103を第2ポーラスシリコン層1
02の全面に形成してから、レーザやブレード等のダイサーでエピタキシャル層103の
一部を除去することにより形成してもよい。
以上のように、シリコンインゴット100上に、第1のポーラスシリコン層101、第
2のポーラスシリコン層102、シリコンエピタキシャル層103、溝104を形成し、
これら全部を合わせたものをインゴット105とする。図1(A)はインゴット105の
断面図、図1(B)はインゴット105の斜視図である。
また、本実施の形態では、大型絶縁基板120としてガラス基板を用い、大型絶縁基板
120上に、第1の絶縁膜121、第2の絶縁膜122、第3の絶縁膜123を形成する
。本実施の形態では、プラズマCVD法により、第1の絶縁膜121として酸素を含む窒
化珪素膜、第2の絶縁膜122として窒素を含む酸化珪素膜を形成する。さらに第3の絶
縁膜123としては、プラズマCVD法により、TEOS(テトラエチルオルソシリケー
ト)を原料として、50〜100nmの膜厚になるように酸化珪素膜を形成する。また第
3の絶縁膜123として、まず珪素膜を形成し、それを熱酸化して得られた熱酸化膜(酸
化珪素膜)を用いてもよい。また、大型絶縁基板120、第1の絶縁膜121、第2の絶
縁膜122、第3の絶縁膜123を合わせて、基板124と呼ぶ(図2(A)参照)。
大型絶縁基板120としては、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス
、バリウムホウケイ酸ガラスのようなガラス基板、あるいはそのようなガラス基板以外に
も、石英ガラスのような半導体基板の他、プラスチック基板等を適用することができる。
次いで、インゴット105の溝104を基板124に貼り合わせる。溝104を形成し
ない場合は、エピタキシャル層103の一部を基板124に接触させる。
さらに、第1のポーラスシリコン層101と第2のポーラスシリコン層102との界面
の歪みの大きな場所に、ウォータージェット130を当てることにより、第1のポーラス
シリコン層101と第2のポーラスシリコン層102との界面のゆがみの大きな箇所で分
離する。
図2(B)は、基板124とインゴット105を、インゴット105の側面から見た側
面図、図2(C)は、基板124とインゴット105を、インゴット105の断面から見
た断面図である。
図2(B)に示すように、ウォータージェット130は、インゴット105の断面に対
して当てられる。また、図2(C)においては図示されていないが、ウォータージェット
130は、紙面の表面から裏面に向かう方向に当てられている。
インゴット105は、基板124上で、インゴット105の中心軸に対して垂直な方向
に回転され、矢印135が示す移動方向に進みながら、溝104をきっかけとして、シリ
コンエピタキシャル層103及び第2のポーラスシリコン層102が分離される(図2(
D)参照)。
本実施の形態では、シリコンインゴット100として直径30cm、長さ100cm以
上のものを用いているので、94.2cm×100cm以上という大面積を有するシリコ
ンエピタキシャル層103を、基板124上に形成することができる。
さらに、基板124上のシリコンエピタキシャル層103と、第2のポーラスシリコン
層102から、選択エッチングにより第2のポーラスシリコン層102を除去する(図7
(A)参照)。ポーラスシリコンは表面積が非常に大きいため(例えば、約100m
cm)、エッチング速度が速い。従って、第2のポーラスシリコン層102のみが選択
的にエッチングされ、シリコンエピタキシャル層103のみが基板124上に残存する。
さらに、エッチング後は、水素アニール法により表面シリコン原子の移動を促進させて
、シリコンエピタキシャル層103を、原子レベルで平坦化する。
以上の方法により大面積を有する基板124の全面に、シリコンエピタキシャル層10
3を形成することができる。
また、第2のポーラスシリコン層102とシリコンエピタキシャル層103を分離した
シリコンインゴット100及び第1のポーラスシリコン層101(図7(B)参照)は、
第2のポーラスシリコン層102を形成するところから同様の手順をふむことにより、再
利用可能である(図7(C)参照)。
あるいは、残存する第1のポーラスシリコン層101をシリコンインゴット100から
一度除去し(図7(D)参照)、新たに第1のポーラスシリコン層101及び第2のポー
ラスシリコン層102を形成してもよい(図7(E)参照)。
また、シリコンインゴット100の直径が小さくなった場合、シリコンウェハとしての
使用も可能である。
本実施の形態により、大面積を有する絶縁基板上に、大面積を有する単結晶シリコン層
を形成することが可能となる。さらに、単結晶シリコン層を形成する材料であるシリコン
インゴットを繰り返し用いることができ、大面積を有する単結晶シリコン層の量産が可能
である。
[実施の形態2]
本実施の形態では、実施の形態1とは異なる方法で、大面積を有する単結晶シリコン層
を得る方法、並びに、得られた単結晶シリコン層を用いて半導体装置を作製する方法につ
いて、図3(A)〜図3(B)、図4(A)〜図4(D)、図8(A)〜図8(C)を用
いて説明する。
また本実施の形態では、実施の形態1と同様に、単結晶半導体インゴットとして、シリ
コンインゴットを用い、大面積を有する単結晶半導体層として、単結晶シリコン層を、シ
リコンインゴットから分離して、大型絶縁基板、例えば大型ガラス基板に貼り合わせる例
について述べる。
まず実施の形態1を基にして、大型絶縁基板120上に、第1の絶縁膜121、第2の
絶縁膜122、第3の絶縁膜123を形成した、基板124を用意する。
本実施の形態では、大型絶縁基板120として、680mm×880mm、または、7
30mm×920mmのガラス基板を用いる。
一方、シリコンインゴット100は、例えば、直径300mm(円周は約942mm)
、長さ1000mmのものを用いる。
基板124にシリコンインゴット100を設置し、基板124の、シリコンインゴット
100が設置されていない面に圧着用ローラ141を設置する。圧着用ローラ141とシ
リコンインゴット100はそれぞれ点線の矢印142及び143の向きに回転する(図3
(A)参照)。なお、図3(A)は、シリコンインゴット100の断面方向から見た断面
図であり、図3(B)はシリコンインゴット100が設置されている基板124の面側か
ら見た斜視図である。
シリコンインゴット100の表面には、シリコンインゴット100表面を平坦化する平
坦化処理装置147が設置されている。
シリコンインゴット100の表面から、シリコンインゴット100の中心軸に垂直な方
向に水素イオンを照射する。具体的には、シリコンインゴット100に、水素イオン14
5のイオンドーピングまたはイオン注入を行う。これにより、シリコンインゴット100
の内部に螺旋状に水素イオン照射領域146が形成される。
シリコンインゴット100を基板124に設置後、シリコンインゴット100を、加熱
しながら、シリコンインゴット100の円周に沿った方向である点線の矢印143に沿っ
て回転しながら、かつ、実線の矢印144に示す、シリコンインゴット100の中心軸に
垂直な方向である移動方向に進ませる。これにより、水素イオン照射領域146から単結
晶シリコン層151が分離し、基板124上に貼り合わせられてゆく。
シリコンインゴット100の半径方向に垂直な方向(中心軸方向)の結晶方位161、
並びに、基板124上に形成された単結晶シリコン層151の結晶方位162は等しくな
る(図4(A)参照)。また、単結晶シリコン層151の結晶方位162は、シリコンイ
ンゴット100の移動方向(実線の矢印144)に垂直、かつ、基板124の法線方向に
垂直である。
従って、単結晶シリコン層151を基板124全面に形成後(図4(B)参照)、単結
晶シリコン層151を用いて半導体装置、例えば、トランジスタを形成する場合、矢印1
63に示されるトランジスタのキャリアの流れる方向を、単結晶シリコン層151の結晶
方位162と等しくなるように回路を設計すれば、バラツキが低減された半導体装置が作
製できる(図4(C)及び図4(D)参照)。
なお図4(C)及び図4(D)に示すトランジスタは、単結晶シリコン層151から形
成される活性層171と、ゲート電極172を有している。さらに活性層171中には、
ソース領域またはドレイン領域の一方である領域181、ソース領域またはドレイン領域
の他方である領域182、並びに、領域181及び領域182に挟まれ、ゲート絶縁膜を
介してゲート電極172と重なっているチャネル形成領域183が形成されている。
図8(A)に示すように、シリコンインゴット100の半径をr、シリコンインゴット
100の長さをW、単結晶シリコン層151の長さをLとする。シリコンインゴット10
0の側面に水素イオンを注入して水素イオン照射領域146を形成後、基板124を貼り
合わせると、Lの最大値は2πrとなる。また単結晶シリコン層151の面積は、W×(
2πr)となる(図8(B)参照)。ただし実施の形態1で述べたとおり、一度単結晶シ
リコン層151を分離したシリコンインゴット100は、再使用可能であるので、新たな
大面積を有する単結晶シリコン層を形成することができる。
一方、本実施の形態に示すように、水素イオン注入により水素イオン照射領域146形
成と、貼り合わせを同時に行うと、単結晶シリコン層151の長さLは、2πrよりも長
く、かつ、好きな長さにできる。シリコンインゴット100がなくなるまでは、大面積を
有する単結晶シリコン層を分離し続けることが可能である。
なお単結晶のシリコンインゴット100の代わりに多結晶シリコンインゴットを用いて
、単結晶シリコン層151の代わりに多結晶シリコン層を分離してもよい。すなわち、本
実施の形態により、単結晶シリコンインゴットあるいは多結晶シリコンインゴットである
結晶性シリコンインゴットから、単結晶シリコン層あるいは多結晶シリコン層である結晶
性シリコン層を分離することが可能である。
本実施の形態では、実施の形態1と同様に、半導体としてシリコンに限定されるもので
はなく、可能であれば他の半導体、例えばゲルマニウム、シリコンゲルマニウム等、並び
に、酸化物半導体等を用いてもよい。すなわち、実施の形態により、結晶性半導体インゴ
ットから、結晶性半導体層を分離することが可能である。
[実施の形態3]
本実施の形態では、実施の形態1及び実施の形態2とは異なる方法で大面積を有する結
晶性シリコン層を得る方法について、図5(A)〜図5(D)、図6(A)〜図6(B)
を用いて説明する。
まず、円柱状の結晶性シリコンインゴット1100を回転させながら、水素イオン14
5を照射する(図5(A)及び図5(B)参照)。なお図5(A)は、結晶性シリコンイ
ンゴット1100の断面方向から見た断面図、図5(B)は、結晶性シリコンインゴット
1100の側面方向から見た斜視図である。
本実施の形態では、結晶性シリコンインゴット1100として、直径880mm、長さ
300mmのものを用いる。結晶性シリコンインゴット1100としては、単結晶シリコ
ンインゴットあるいは多結晶シリコンインゴットのいずれかを用いることができる。
結晶性シリコンインゴット1100に水素イオン145を注入することにより、結晶性
シリコンインゴット1100内に、円状、より詳しくは同心円状に水素イオン照射領域1
46が形成される。また水素イオン照射領域146の外側の領域は、後の工程で分離され
て、結晶性シリコン層1151となる。結晶性シリコン層1151は、結晶性シリコンイ
ンゴット1100が単結晶シリコンインゴットの場合は単結晶シリコン層となり、結晶性
シリコンインゴット1100が多結晶シリコンインゴットの場合は多結晶シリコン層とな
る。
次いで、基板124を結晶性シリコン層1151となる領域を包み込むように貼り合わ
せる(図5(C)及び図5(D)参照)。なお図5(C)は、結晶性シリコンインゴット
1100の断面方向から見た断面図、図5(D)は、結晶性シリコンインゴット1100
の側面方向から見た斜視図である。
基板124は、実施の形態1の基板124と同じものであり、大型絶縁基板120、第
1の絶縁膜121、第2の絶縁膜122、第3の絶縁膜123を有している。第3の絶縁
膜123と結晶性シリコン層1151となる領域を接触させる。
大型絶縁基板120は、比較的曲げることの容易な薄いガラス基板を用いるとよい。
次いで、基板124及び結晶性シリコンインゴット1100を加熱しながら、水素イオ
ン照射領域146から、結晶性シリコン層1151の分離及び基板124への貼り合わせ
を行う(図6(A)参照)。
以上により、基板124全面に結晶性シリコン層1151が形成される。本実施の形態
では、結晶性シリコンインゴット1100として、直径880mm、長さ300mmのも
のを用いているので、最大で(880π)×300mmの面積を有する結晶性シリコン
層1151を得ることが可能である。
なお、本実施の形態では、図8(B)と同様に、結晶性シリコンインゴット1100の
半径をr、結晶性シリコンインゴット1100の長さをW、結晶性シリコン層1151の
長さをLとすると、結晶性シリコン層1151の面積は、最大でW×(2πr)となる。
ただし実施の形態1と同様に、一度結晶性シリコン層1151を分離した結晶性シリコ
ンインゴット1100は、再使用可能であるので、新たな大面積を有する結晶性シリコン
層を形成することができる。
[実施の形態4]
本実施の形態では、実施の形態1〜実施の形態3とは異なる方法で、大面積を有する結
晶性シリコン層を、大面積を有する基板上に形成する方法について、図9(A)〜図9(
E)、図10(A)〜図10(D)、図11(A)〜図11(B)を用いて説明する。
るつぼ201に原材料202を入れ(図9(A)参照)、加熱してシリコンの原材料2
02を溶解して、溶解液203とする(図9(B)参照)。その後、溶解液203を冷却
し、るつぼ201の下部から上部に向かって結晶成長を開始させ、矢印211に示す一方
向の結晶成長を有するシリコンインゴットを形成する(図9(C)参照)。るつぼ201
が角形の場合、角形シリコンインゴット205が(図9(D)参照)、るつぼ201が円
柱状の場合、円柱状シリコンインゴット206が形成される(図9(E)参照)。
なお、半導体としてシリコンではなく、その他の半導体例えばゲルマニウム、シリコン
ゲルマニウム等、並びに、酸化物半導体等を用いる場合は、それらの原材料を原材料20
2とする。
なお、溶解液203を冷却し、るつぼ201の下部から上部に向かって結晶成長を開始
させる際に、るつぼ201に、矢印211に示す結晶成長方向に向かって、仕切り204
を設置する(図9(C)参照)。溶解液203を冷却すると、るつぼ201の最下部にま
ず種結晶が発生するが、種結晶から仕切り204に沿って結晶成長が進み、多結晶シリコ
ンインゴットが形成される。
このようにして形成された多結晶シリコンインゴットのうち、角形シリコンインゴット
205は、縦の長さb、横の長さa、高さcを有し、また円柱状シリコンインゴット20
6は、直径d、高さeを有する。
角形シリコンインゴット205を用いて、大面積を有する多結晶シリコン層を形成する
方法について、図10(A)〜図10(D)を用いて説明する。
図10(A)に示すように、結晶成長方向である矢印211に対して垂直に、すなわち
紙面の表面から裏面に向かう方向に、水素イオン145を注入し、角形シリコンインゴッ
ト205内に水素イオン照射領域146を形成する。
図2(A)と同様に、大型絶縁基板120上に、第1の絶縁膜121、第2の絶縁膜1
22、第3の絶縁膜123を形成した基板124を、水素イオン照射領域146を形成し
た角形シリコンインゴット205に対向させる(図10(C)参照)。
次いで加熱により水素イオン照射領域146から多結晶シリコン層1251を分離し、
基板124に貼り合わせる(図10(D)参照)。角形シリコンインゴット205は、再
び水素イオンを照射し、多結晶シリコン層を分離するのに再利用される。
例えば、縦の長さbが880mm、横の長さaが880mm、高さcが205mmの角
形シリコンインゴット205が得られたとすると、結晶成長方向である矢印211に沿っ
て切断すると、最大で880mm×205mmの多結晶シリコン層1251を得ることが
できる。
また上記の多結晶シリコン層1251では、多結晶シリコン層1251の結晶成長方向
と、半導体装置、例えばトランジスタの活性層のキャリア移動方向が同じ方向になるよう
に、半導体装置を作製することができる。
また、図10(B)に示すように、結晶成長方向である矢印211に沿って、水素イオ
ン145を注入し、角形シリコンインゴット205内に水素イオン照射領域146を形成
する。
第3の絶縁膜123と、多結晶シリコン層1251となる領域を向かい合わせ、加熱し
て、水素イオン照射領域146から多結晶シリコン層1251を、結晶成長方向である矢
印211と垂直な方向に分離し、基板124上に多結晶シリコン層1251を貼り合わせ
る(図10(C)及び図10(D)参照)。
この場合は、縦の長さb×横の長さaの面積を有する多結晶シリコン層1251を得る
ことが可能である。例えば、縦の長さbが880mm、横の長さaが880mm、高さc
が205mmである場合、最大で880mm×880mmの多結晶シリコン層1251を
得ることができる。
さらに縦の長さbが1250mm、横の長さaが1250mm、高さcが500mmの
角形シリコンインゴット205が得られた場合、結晶成長方向である矢印211に沿って
分離すると、最大で1250mm×500mmの多結晶シリコン層1251、矢印211
と垂直な方向に沿って分離すると、最大で1250mm×1250mmの多結晶シリコン
層1251を得ることが可能である。
また、図9(C)の工程において、仕切り204の代わりに、基板124を設置すると
(図11(A)参照)、分離及び貼り合わせの工程なしで、大面積を有する多結晶シリコ
ン層1251を、基板124上に形成することが可能である(図11(B)参照)。また
、矢印211に示す結晶成長方向に沿って、活性層のキャリア移動方向が同じ方向になる
ように、半導体装置を作製することができる。これにより半導体装置のバラツキを低減で
きる。
[実施の形態5]
本実施の形態では、実施の形態1〜実施の形態4により得られた、大面積を有する結晶
性半導体層を用いて、半導体装置を作製する例を、図12(A)〜図12(E)、図13
(A)〜図13(D)、図14(A)〜図14(B)、図15(A)〜図15(C)、図
16、図17、図27を用いて説明する。
まず、実施の形態1〜実施の形態4を基にして、基板301上に、結晶性半導体層とし
て結晶性シリコン層302を形成する(図12(A)参照)。基板301は、基板124
と同じものを用いてよく、結晶性シリコン層302は、シリコンエピタキシャル層103
、単結晶シリコン層151、結晶性シリコン層1151、多結晶シリコン層1251を用
いればよい。
次いで結晶性シリコン層302をエッチングして、島状半導体領域304、島状半導体
領域305及び島状半導体領域306を形成する(図12(B)参照)。
なお、実施の形態2でも述べたように、結晶性シリコン層302の結晶成長方向と、島
状半導体領域306中のキャリアの流れる方向が等しくなるようにすると、バラツキが低
減された半導体装置が作製できる。
次に、島状半導体領域304、島状半導体領域305及び島状半導体領域306上に、
ゲート絶縁膜308を形成する。ゲート絶縁膜308は5nm以上50nm以下の厚さに
形成する。なお、ゲート絶縁膜308は、酸化シリコン膜もしくは酸素を含む窒化シリコ
ン膜で形成することが好ましい。
本実施の形態では、気相成長法によりゲート絶縁膜308を形成する。なお、450℃
以下の温度で良質なゲート絶縁膜308を形成する場合にはプラズマCVD法を適用する
ことが好ましい。特にマイクロ波プラズマCVD法によるものであって、電子密度が1×
1011cm−3以上1×1013cm−3以下であり、電子温度が0.2eV以上2.
0eV以下(より好ましくは0.5eV以上1.5eV以下)程度であるものを用いるこ
とが好ましい。電子密度が高く、電子温度が低いと活性種の運動エネルギーが低いプラズ
マを利用するとプラズマダメージが少なく欠陥が少ない膜を形成することができる。
ゲート絶縁膜308形成後、島状半導体領域304、島状半導体領域305及び島状半
導体領域306に、p型を付与する不純物元素321を添加してもよい(図12(C)参
照)。なお本実施の形態では、ゲート絶縁膜308形成後に不純物元素321を添加して
いるが、ゲート絶縁膜308形成前でもよい。また、島状半導体領域304〜306を形
成する前、結晶性シリコン層302に不純物元素321を添加してもよい。
p型を付与する不純物元素321の添加は、後の工程で完成されるトランジスタのしき
い値制御のためであるが、必要でなければp型を付与する不純物元素321を添加しなく
てもよい。
ゲート絶縁膜308を形成した後、ゲート絶縁膜308上に導電膜を形成し、エッチン
グしてゲート電極を形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁膜308上に第1の導電膜
及び第2の導電膜を形成し、エッチングして積層構造を有するゲート電極を形成する。ゲ
ート電極形成に用いる導電膜としては、例えば、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、
ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム
(Rh)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、モリブデン
(Mo)、カドミウム(Cd)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、シリコン
(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、バリウム(Ba)、ネオジム
(Nd)等の金属元素、または前記金属元素を主成分とする合金材料、前記金属元素を含
む金属窒化物等の化合物材料または、これらを複数用いた材料を用いることができる。
本実施の形態では、第1の導電膜としてモリブデン(Mo)、第2の導電膜として、タ
ングステン(W)を用いる。
島状半導体領域304上にゲート絶縁膜308を介して、ゲート電極311及びゲート
電極315を、島状半導体領域305上にゲート絶縁膜308を介して、ゲート電極31
2及びゲート電極316を、島状半導体領域306上にゲート絶縁膜308を介して、ゲ
ート電極313及びゲート電極317を形成する(図12(D)参照)。本実施の形態で
は、ゲート電極311〜ゲート電極313がモリブデンを用いて形成されており、ゲート
電極315ゲート電極〜317はタングステンから形成されている。
なお、本実施の形態では、ゲート電極311及びゲート電極315、ゲート電極312
及びゲート電極316、並びに、ゲート電極313及びゲート電極317と、二層の積層
構造を有するゲート電極を形成したが、これに限定されるものではない。ゲート電極は、
単層の導電膜を用いて形成してもよいし、また三層以上の積層構造を有していてもよい。
次に、島状半導体領域305の上にレジストマスク337を形成し、n型を付与する不
純物元素322、例えばリン(P)を第1の濃度で添加する。n型を付与する不純物元素
322は、島状半導体領域305には添加されない。また、島状半導体領域304におい
ては、ゲート電極311及びゲート電極315がマスクとなり、ゲート電極311及びゲ
ート電極315の下の領域にはn型を付与する不純物元素322が添加されない。さらに
、島状半導体領域306においては、ゲート電極313及びゲート電極317がマスクと
なり、ゲート電極313及びゲート電極317の下の領域にはn型を付与する不純物元素
322が添加されない。
これにより島状半導体領域304中に、不純物領域332a及び不純物領域332b、
並びに、不純物領域332aと不純物領域332bの間にチャネル形成領域331が形成
され、また島状半導体領域306中に、不純物領域336a及び不純物領域336b、並
びに、不純物領域336aと不純物領域336bの間にチャネル形成領域335が形成さ
れる(図12(E)参照)。n型を付与する不純物元素322としては、リン(P)以外
にヒ素(As)を用いてもよい。
次いで、島状半導体領域304上にレジストマスク338、島状半導体領域306上に
レジストマスク339を形成し、島状半導体領域304及び島状半導体領域306にp型
を付与する不純物元素324、例えばホウ素(B)を第2の濃度で添加する。p型を付与
する不純物元素324は、島状半導体領域304及び島状半導体領域306には添加され
ない。また、島状半導体領域305においては、ゲート電極312及びゲート電極316
がマスクとなり、ゲート電極312及びゲート電極316の下の領域にはp型を付与する
不純物元素324が添加されない。
これにより、島状半導体領域305中に、不純物領域334a及び不純物領域334b
、並びに、不純物領域334aと不純物領域334bの間にチャネル形成領域333が形
成される(図13(A)参照)。
次いで、ゲート絶縁膜308、ゲート電極311〜ゲート電極313、ゲート電極31
5〜ゲート電極317上に絶縁膜を成膜し、異方性エッチングにてエッチングし、ゲート
電極311及びゲート電極315の側面にサイドウォール381a及びサイドウォール3
81bを、ゲート電極312及びゲート電極316の側面にサイドウォール382a及び
サイドウォール382bを、ゲート電極313及びゲート電極317の側面にサイドウォ
ール383a及びサイドウォール383bを形成する(図13(B)参照)。サイドウォ
ール381a、サイドウォール381b、サイドウォール382a、サイドウォール38
2b、サイドウォール383a、サイドウォール383bの材料となる絶縁膜は、酸化珪
素膜、窒素を含む酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸素を含む窒化珪素膜のうちのいずれか1つ
、あるいは2つ以上の積層膜を用いればよい。
次いで、島状半導体領域305の上にレジストマスク355を形成し、n型を付与する
不純物元素325を第3の濃度で添加する。n型を付与する不純物元素325は、島状半
導体領域305には添加されない。また、島状半導体領域304においては、ゲート電極
311及びゲート電極315、並びに、サイドウォール381a及びサイドウォール38
1bがマスクとなり、ゲート電極311及びゲート電極315、並びに、サイドウォール
381a及びサイドウォール381bの下の領域には、n型を付与する不純物元素325
が添加されない。
不純物元素325は、不純物元素322と同じでも異なってもよいが、第3の濃度を第
1の濃度より大きくして、不純物領域332a、不純物領域332b、不純物領域336
a、不純物領域336bのそれぞれの領域内に、より高濃度の不純物領域が形成されるこ
ととなる。
n型を付与する不純物元素325の添加により、島状半導体領域304内に、高濃度不
純物領域342a及び高濃度不純物領域342b、低濃度不純物領域343a及び低濃度
不純物領域343b、チャネル形成領域331が形成される。また島状半導体領域306
内に、高濃度不純物領域346a及び高濃度不純物領域346b、低濃度不純物領域34
7a及び低濃度不純物領域347b、チャネル形成領域335が形成される(図13(C
)参照)。
次いでレジストマスク355を除去し、島状半導体領域304上にレジストマスク35
6、島状半導体領域306上にレジストマスク357を形成する。p型を付与する不純物
元素326を、島状半導体領域305に第4の濃度で添加する。p型を付与する不純物元
素326は、p型を付与する不純物元素324と同じであっても違っていてもよいが、第
4の濃度は第2の濃度より大きくして、不純物領域334a及び不純物領域334b内に
、より高濃度の不純物領域を形成する。
島状半導体領域305において、ゲート電極312及びゲート電極316、サイドウォ
ール382a及びサイドウォール382bをマスクにして、p型を付与する不純物元素3
26を添加することにより、島状半導体領域305内に、高濃度不純物領域344a及び
高濃度不純物領域344b、低濃度不純物領域345a及び低濃度不純物領域345b、
チャネル形成領域333を形成する(図13(D)参照)。
また、図12(E)及び図13(A)〜図13(D)に示す作製工程と別の方法で、不
純物領域を形成する方法について、図15(A)〜図15(C)を用いて説明する。
まず、図12(D)に示す、ゲート電極311〜313及び315〜317を形成する
までの作製工程を行った後、図13(B)の作製工程に基づいて、ゲート電極311及び
ゲート電極315の側面にサイドウォール381a及びサイドウォール381bを、ゲー
ト電極312及びゲート電極316の側面にサイドウォール382a及びサイドウォール
382bを、ゲート電極313及びゲート電極317の側面にサイドウォール383a及
びサイドウォール383bを形成する(図15(A)参照)。
島状半導体領域305上にレジストマスク355を形成し、n型を付与する不純物元素
325を、島状半導体領域304及び島状半導体領域306に添加する。n型を付与する
不純物元素325は、サイドウォール381a及びサイドウォール381bを通過して島
状半導体領域304に添加されるので、島状半導体領域304内のサイドウォール381
a及びサイドウォール381bの下の領域は、サイドウォール381a及びサイドウォー
ル381bが形成されていない領域よりも濃度が小さくなる。島状半導体領域306にお
いても同様である。
n型を付与する不純物元素325の添加により、島状半導体領域304内に、高濃度不
純物領域392a及び高濃度不純物領域392b、低濃度不純物領域393a及び低濃度
不純物領域393b、チャネル形成領域331が形成される。また島状半導体領域306
内に、高濃度不純物領域396a及び高濃度不純物領域396b、低濃度不純物領域39
7a及び低濃度不純物領域397b、チャネル形成領域335が形成される(図15(B
)参照)。
次いで、レジストマスク355を除去し、島状半導体領域304上にレジストマスク3
56、島状半導体領域306上にレジストマスク357を形成し、p型を付与する不純物
元素326を島状半導体領域305に添加する。p型を付与する不純物元素326は、サ
イドウォール382a及びサイドウォール382bを通過して島状半導体領域305に添
加されるので、島状半導体領域305内のサイドウォール382a及びサイドウォール3
82bの下の領域は、サイドウォール382a及びサイドウォール382bが形成されて
いない領域よりも濃度が小さくなる。
p型を付与する不純物元素326の添加により、島状半導体領域305内に、高濃度不
純物領域394a及び高濃度不純物領域394b、低濃度不純物領域395a及び低濃度
不純物領域395b、チャネル形成領域335が形成される(図15(C)参照)。
図13(D)あるいは図15(C)に示す作製工程終了後、レジストマスク356及び
レジストマスク357を除去する。島状半導体領域304〜島状半導体領域306、ゲー
ト電極311〜ゲート電極313及びゲート電極315〜ゲート電極317、サイドウォ
ール381a、サイドウォール381b、サイドウォール382a、サイドウォール38
2b、サイドウォール383a及びサイドウォール383bを覆って、保護膜351を形
成する。
保護膜351には、窒化シリコン膜または酸素を含む窒化シリコン膜を用いることがで
きる。保護膜351上には、層間絶縁膜352を形成する。層間絶縁膜352として、酸
化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒素を含む酸化シリコン膜、酸素を含む窒化シリコン膜
などの無機絶縁膜や、BPSG(Borophosphosilicate Glass
)膜やポリイミドに代表される有機樹脂膜の単層膜、あるいは2つ以上の層を積層した積
層膜を用いることが可能である(図14(A)参照)。
層間絶縁膜352にはコンタクトホールを形成し、層間絶縁膜352及びコンタクトホ
ールを覆って導電膜を形成し、導電膜をエッチングして、配線361〜配線365を形成
する。
配線361〜配線365を形成するための導電膜として、下層にモリブデン、クロム、
チタンなどの金属膜、中層にアルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜、上層にモリブ
デン、クロム、チタンなどの金属膜を積層した導電膜を用いてもよい。モリブデン、クロ
ム、チタンなどの金属膜は、アルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜のバリアメタル
として機能する。
層間絶縁膜352及び保護膜351中に設けられたコントクトホールを介して、配線3
61は、高濃度不純物領域342aあるいは高濃度不純物領域392aに電気的に接続さ
れている。配線362は、高濃度不純物領域342bあるいは高濃度不純物領域392b
、並びに、高濃度不純物領域344aあるいは高濃度不純物領域394aに電気的に接続
されている。配線363は、高濃度不純物領域344bあるいは高濃度不純物領域394
bに電気的に接続されている。配線364は、高濃度不純物領域346aあるいは高濃度
不純物領域396aに電気的に接続されている。配線365は、高濃度不純物領域346
bあるいは高濃度不純物領域396bに電気的に接続されている(図14(B)参照)。
ソース領域及びドレイン領域である高濃度不純物領域342a及び高濃度不純物領域3
42b、低濃度不純物領域343a及び低濃度不純物領域343b、チャネル形成領域3
31を有する島状半導体領域304、ゲート絶縁膜308、ゲート電極311及びゲート
電極315を有するトランジスタ371は、nチャネル型トランジスタである。ソース領
域及びドレイン領域である高濃度不純物領域344a及び高濃度不純物領域344b、低
濃度不純物領域345a及び低濃度不純物領域345b、チャネル形成領域333を有す
る島状半導体領域305、ゲート絶縁膜308、ゲート電極312及びゲート電極316
を有するトランジスタ372は、pチャネル型トランジスタである。ソース領域及びドレ
イン領域である高濃度不純物領域346a及び高濃度不純物領域346b、低濃度不純物
領域347a及び低濃度不純物領域347b、チャネル形成領域335を有する島状半導
体領域306、ゲート絶縁膜308、ゲート電極313及びゲート電極317を有するト
ランジスタ374は、nチャネル型トランジスタである。トランジスタ371とトランジ
スタ372はCMOS回路373を構成している。
同様に、ソース領域及びドレイン領域である高濃度不純物領域392a及び高濃度不純
物領域392b、低濃度不純物領域393a及び低濃度不純物領域393b、チャネル形
成領域331を有する島状半導体領域304、ゲート絶縁膜308、ゲート電極311及
びゲート電極315を有するトランジスタ371は、nチャネル型トランジスタである。
ソース領域及びドレイン領域である高濃度不純物領域394a及び高濃度不純物領域39
4b、低濃度不純物領域395a及び低濃度不純物領域395b、チャネル形成領域33
3を有する島状半導体領域305、ゲート絶縁膜308、ゲート電極312及びゲート電
極316を有するトランジスタ372は、pチャネル型トランジスタである。ソース領域
及びドレイン領域である高濃度不純物領域396a及び高濃度不純物領域396b、低濃
度不純物領域397a及び低濃度不純物領域397b、チャネル形成領域335を有する
島状半導体領域306、ゲート絶縁膜308、ゲート電極313及びゲート電極317を
有するトランジスタ374は、nチャネル型トランジスタである。トランジスタ371と
トランジスタ372はCMOS回路373を構成している。
ただし、pチャネル型トランジスタであるトランジスタ372については、低濃度不純
物領域345a及び低濃度不純物領域345b、あるいは、低濃度不純物領域395a及
び低濃度不純物領域395bを形成せず、ソース領域及びドレイン領域である高濃度不純
物領域のみを形成してもよい。その場合には、島状半導体領域305内には、ゲート電極
312及びゲート電極316の下の領域にチャネル形成領域333、それ以外の領域に高
濃度不純物領域が形成される。このような構造を得るには、島状半導体領域305上にゲ
ート電極312及びゲート電極316形成後、p型を付与する不純物元素を高濃度で添加
すればよい。
また、pチャネル型トランジスタを単独で用いる場合には、配線362をnチャネル型
トランジスタ372に接続しなければよい。
また、本実施の形態ではサイドウォールを形成したが、必要でなければサイドウォール
を形成せず、ゲート電極のみを形成すればよい。その場合には、一導電性を付与する不純
物を添加する際のマスクとして、ゲート電極、ゲート絶縁膜、または新たに形成するレジ
ストマスクのうちのいずれか1つ、あるいはこれらを2つ以上組み合わせたものを用いれ
ばよい。
本実施の形態により形成されたCMOS回路373及びトランジスタ374を、液晶表
示装置に適用した例を、図16、図17、図27を用いて説明する。
図16に、液晶表示装置の画素部の断面を示す。画素トランジスタとして機能するトラ
ンジスタ374、層間絶縁膜352、画素電極401を覆うように、配向膜402を形成
する。なお、配向膜402は、液滴吐出法やスクリーン印刷法やオフセット印刷法を用い
ればよい。その後、配向膜402の表面にラビング処理を行う。
そして、対向基板411には、遮光層412(ブラックマトリクスともいう)、着色層
413、及びオーバーコート層414からなるカラーフィルタを設け、さらに透光性を有
する電極からなる対向電極415と、その上に配向膜416を形成する。対向電極415
が透光性を有する電極で形成されることにより、本実施の形態の液晶表示装置は透過型液
晶表示装置となる。なお対向電極415を反射電極で形成すると、本実施の形態の液晶表
示装置は反射型液晶表示装置となる。なお図27は、図16に示すトランジスタ374及
び画素電極401の位置関係を示す上面図である。
図17に、図16に示す画素部を有する液晶表示装置を示す。図17に示す液晶表示装
置は、複数の画素が設けられた画素部422と、走査線駆動回路423、選択された画素
にビデオ信号を供給する信号線駆動回路424を有する液晶表示パネル421、並びに、
コントロール回路432や信号分割回路433などが形成された回路基板431を有して
いる。液晶表示パネル421と回路基板431は、接続配線434によって電気的に接続
されている。
以上により、大面積化された単結晶半導体膜を有するSOI基板を用いてトランジスタ
、並びに、液晶表示装置を作製することができる。
本実施の形態では、実施の形態1〜実施の形態4に示した方法により形成される大面積
の単結晶シリコン層を用いて形成されており、結晶方位が一定の単結晶シリコン層によっ
て形成されているため、均一で高性能なトランジスタを得ることができる。すなわち、閾
値電圧や移動度などトランジスタ特性として重要な特性値の不均一性を抑制し、高移動化
などの高性能化を達成することができる。
[実施の形態6]
本実施の形態では、実施の形態1〜実施の形態4の結晶性半導体層及び実施の形態5の
トランジスタを用いて作製される発光装置について、図26(A)〜図26(B)を用い
て説明する。
図26(A)は発光装置の画素の平面図であり、信号線882に接続する選択用トラン
ジスタ851と、電流供給線852に接続する表示制御用トランジスタ853を有してい
る。発光装置は、一対の電極間にエレクトロルミネセンス材料を含んで形成される発光層
(EL層ともいう)を挟んでなる発光素子が各画素に設けられる構成となっている。発光
素子を構成する一方の電極が画素電極883であり、画素電極883は表示制御用トラン
ジスタ853に接続されている。図26(B)はこのような画素の要部を示す断面図であ
る。
図26(B)において、基板871上に半導体膜879、ゲート絶縁膜884、ゲート
電極885が積層して形成された部分があり、選択用トランジスタ851及び表示制御用
トランジスタ853はそのような領域を含んで構成されている。半導体膜879を、実施
の形態1〜実施の形態4の結晶性半導体層としてもよいし、選択用トランジスタ851と
表示制御用トランジスタ853を、実施の形態5のトランジスタとしてもよい。
また、表示制御用トランジスタ853のゲート電極885を覆って、層間絶縁膜887
が形成されている。層間絶縁膜887上に、信号線882、電流供給線852、電極85
9、860などが形成されている。また、層間絶縁膜887上には、電極860に電気的
に接続されている画素電極883が形成されている。画素電極883は周辺部が絶縁性の
隔壁層854で囲まれている。画素電極883上には発光層855が形成されている。発
光層855上には対向電極856が形成されている。画素部は封止樹脂857が充填され
、補強板として対向基板858が設けられている。
選択用トランジスタ851のソース領域及びドレイン領域の一方は、上述の通り信号線
882と電気的に接続されている。また、選択用トランジスタ851のソース領域及びド
レイン領域の他方は、電極859を介して、表示制御用トランジスタ853のゲート電極
885と電気的に接続されている。また選択用トランジスタ851はゲート電極と連続し
てつながっているゲート配線880を有する。
本実施の形態の発光装置は、大面積の結晶性半導体層を用いて形成されており、結晶方
位が一定の結晶性半導体層によって形成されているため、各トランジスタ間での特性バラ
ツキを抑えることができる。なお、結晶性半導体層層で形成されるトランジスタは、例え
ばアモルファスシリコントランジスタよりも電流駆動能力など全ての動作特性が優れてい
るので、トランジスタのサイズを小型化することができるため、表示パネルにおける画素
部の開口率を向上させることができる。従って、高画質な表示を行うことができる。
[実施の形態7]
本実施の形態では、実施の形態1〜実施の形態4の結晶性半導体層及び実施の形態5の
トランジスタを用いて作製される半導体装置の一例として、マイクロプロセッサについて
、図24を用いて説明する。
図24に示すマイクロプロセッサ800は、演算回路801(Arithmetic
logic unit;ALUともいう)、演算回路制御部802(ALU Contr
oller)、命令解析部803(Instruction Decoder)、割り込
み制御部804(Interrupt Controller)、タイミング制御部80
5(Timing Controller)、レジスタ806(Register)、レ
ジスタ制御部807(Register Controller)、バスインターフェー
ス808(Bus I/F)、読み出し専用メモリ809、及びメモリインターフェース
810(ROM I/F)を有している。
実施の形態1〜実施の形態4の結晶性半導体層及び実施の形態5のトランジスタを用い
て、演算回路801、演算回路制御部802、命令解析部803、割り込み制御部804
、タイミング制御部805、レジスタ806、レジスタ制御部807、バスインターフェ
ース808、読み出し専用メモリ809、メモリインターフェース810のそれぞれ、も
しくは、少なくとも1つ、または2つ以上が形成される。
バスインターフェース808を介してマイクロプロセッサに入力された命令は命令解析
部803に入力され、デコードされた後に演算回路制御部802、割り込み制御部804
、レジスタ制御部807、タイミング制御部805に入力される。演算回路制御部802
、割り込み制御部804、レジスタ制御部807、タイミング制御部805は、デコード
された命令に基づき各種制御を行う。
具体的に演算回路制御部802は、演算回路801の動作を制御するための信号を生成
する。また、割り込み制御部804は、マイクロプロセッサのプログラム実行中に、外部
の入出力装置や周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状態から判断して処
理する。レジスタ制御部807は、レジスタ806のアドレスを生成し、マイクロプロセ
ッサの状態に応じてレジスタ806の読み出しや書き込みを行う。タイミング制御部80
5は、演算回路801、演算回路制御部802、命令解析部803、割り込み制御部80
4、レジスタ制御部807の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイミ
ング制御部805は、基準クロック信号CLK1を元に、内部クロック信号CLK2を生
成する内部クロック生成部を備えており、クロック信号CLK2を上記各種回路に供給す
る。なお、図24に示すマイクロプロセッサ800は、その構成を簡略化して示した一例
にすぎず、実際にはその用途によって多種多様な構成を備えることができる。
本実施の形態のマイクロプロセッサ800は、実施の形態1〜実施の形態4に示した方
法により形成される大面積の単結晶シリコン層を用いて作製されており、結晶方位が一定
の単結晶シリコン層によって集積回路が形成されているので、処理速度の高速化のみなら
ず低消費電力化を図ることができる。
[実施の形態8]
本実施の形態では、実施の形態1〜実施の形態4の結晶性半導体層及び実施の形態5の
トランジスタを用いて作製される半導体装置の一例として、非接触でデータの送受信を行
うことのできる演算機能を備えた半導体装置について、図25を用いて説明する。
図25は無線通信により外部装置と信号の送受信を行って動作するコンピュータ(以下
、「RFCPU」という)の一例を示す。RFCPU821は、アナログ回路部822と
デジタル回路部823を有している。アナログ回路部822として、共振容量を有する共
振回路824、整流回路825、定電圧回路826、リセット回路827、発振回路82
8、復調回路829と、変調回路830を有している。デジタル回路部823は、RFイ
ンターフェース831、制御レジスタ832、クロックコントローラ833、CPUイン
ターフェース834、中央処理ユニット(CPU)835、ランダムアクセスメモリ(R
AM)836、読み出し専用メモリ(ROM)837を有している。
実施の形態1〜実施の形態4の結晶性半導体層及び実施の形態5のトランジスタを用い
て、共振回路824、整流回路825、定電圧回路826、リセット回路827、発振回
路828、復調回路829と、変調回路830、RFインターフェース831、制御レジ
スタ832、クロックコントローラ833、CPUインターフェース834、CPU83
5、RAM836、ROM837のそれぞれ、もしくは、少なくとも1つ、または2つ以
上が形成される。
このような構成のRFCPU821の動作は以下の通りである。アンテナ838が受信
した信号は共振回路824により誘導起電力を生じる。誘導起電力は整流回路825を経
て容量部839に充電される。この容量部839はセラミックコンデンサや電気二重層コ
ンデンサなどのキャパシタで形成されていることが好ましい。容量部839はRFCPU
821と一体形成されている必要はなく、別部品としてRFCPU821を構成する絶縁
表面を有する基板に取り付けられていれば良い。
リセット回路827は、デジタル回路部823をリセットし初期化する信号を生成する
。例えば、電源電圧の上昇に遅延して立ち上がる信号をリセット信号として生成する。発
振回路828は定電圧回路826により生成される制御信号に応じて、クロック信号の周
波数とデューティ比を変更する。ローパスフィルタで形成される復調回路829は、例え
ば振幅変調(ASK)方式の受信信号の振幅の変動を二値化する。変調回路830は、送
信データを振幅変調(ASK)方式の送信信号の振幅を変動させて送信する。変調回路8
30は、共振回路824の共振点を変化させることで通信信号の振幅を変化させている。
クロックコントローラ833は、電源電圧又はCPU835における消費電流に応じてク
ロック信号の周波数とデューティ比を変更するための制御信号を生成している。電源電圧
の監視は電源管理回路840が行っている。
アンテナ838からRFCPU821に入力された信号は復調回路829で復調された
後、RFインターフェース831で制御コマンドやデータなどに分解される。制御コマン
ドは制御レジスタ832に格納される。制御コマンドには、ROM837に記憶されてい
るデータの読み出し、RAM836へのデータの書き込み、CPU835への演算命令な
どが含まれている。CPU835は、CPUインターフェース834を介してROM83
7、RAM836、制御レジスタ832にアクセスする。CPUインターフェース834
は、CPU835が要求するアドレスより、ROM837、RAM836、制御レジスタ
832のいずれかに対するアクセス信号を生成する機能を有している。
CPU835の演算方式は、ROM837にOS(オペレーティングシステム)を記憶
させておき、起動とともにプログラムを読み出し実行する方式を採用することができる。
また、専用回路で演算回路を構成して、演算処理をハードウェア的に処理する方式を採用
することもできる。ハードウェアとソフトウェアを併用する方式では、専用の演算回路で
一部の処理を行い、残りの演算をプログラムを使ってCPU835が実行する方式を適用
することができる。
本実施の形態のRFCPU821は、実施の形態1〜実施の形態4に示した方法により
形成される大面積の結晶性半導体層を用いて作製されており、結晶方位が一定の結晶性半
導体層によって集積回路が形成されているので、処理速度の高速化のみならず低消費電力
化を図ることができる。それにより、電力を供給する容量部839を小型化しても長時間
の動作を保証することができる。図25ではRFCPUの形態について示しているが、通
信機能、演算処理機能、メモリ機能を備えたものであれば、ICタグのようなものであっ
ても良い。
[実施の形態9]
本実施の形態では、実施の形態1〜実施の形態4の結晶性半導体層及び実施の形態5の
液晶表示装置を適用した電子機器について、図18、図19、図20(A)〜図20(B
)、図21、図22(A)〜図22(E)、図23(A)〜図23(B)、図28(A)
〜図28(C)を用いて説明する。
図18は、液晶テレビ受像機の主要な構成を示すブロック図である。図18に示す液晶
テレビ受像機は、画素部502、走査線駆動回路503、信号線駆動回路504を有する
液晶表示パネル501を有している。液晶表示パネル501は、実施の形態4に基づいて
作製すればよい。画素部502、走査線駆動回路503、信号線駆動回路504はそれぞ
れ、図17に示す画素部422、走査線駆動回路423、信号線駆動回路424に基づい
て作製すればよい。
液晶表示パネル501は、コントロール回路512及び信号分割回路513に電気的に
接続されている。コントロール回路512及び信号分割回路513はそれぞれ、図17に
示すコントロール回路432や信号分割回路433に基づいて作製すればよい。また、液
晶表示パネル501、並びに、コントロール回路512及び信号分割回路513との電気
的接続は、接続配線434と同様の配線で行えばよい。
チューナ521は映像信号と音声信号を受信する。映像信号は、映像信号増幅回路52
2と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号
処理回路523と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロー
ル回路512により処理される。コントロール回路512は、走査線側と信号線側にそれ
ぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路513を設け
、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。
チューナ521で受信した信号のうち、音声信号は音声信号増幅回路525に送られ、
その出力は音声信号処理回路526を経てスピーカ527に供給される。制御回路528
は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部529から受け、チューナ521や音
声信号処理回路526に信号を送出する。
図19(A)に示すように、図18に示す液晶表示装置を筐体531に組みこんで、テ
レビ受像機を完成させることができる。図18に示す液晶表示装置により、表示画面53
2が形成される。また、スピーカ533、操作スイッチ534などが適宜備えられている
また図19(B)に、ワイヤレスでディスプレイのみを持ち運び可能なテレビ受像器を
示す。筐体542にはバッテリ及び信号受信器が内蔵されており、そのバッテリで表示部
543やスピーカ部547を駆動させる。バッテリは充電器541で繰り返し充電が可能
となっている。また、充電器541は映像信号を送受信することが可能で、その映像信号
をディスプレイの信号受信器に送信することでができる。筐体542は操作キー546に
よって制御する。また、図19(B)に示す装置は、操作キー546を操作することによ
って、筐体542から充電器541に信号を送ることも可能であるため映像音声双方向通
信装置とも言える。また、操作キー546を操作することによって、筐体542から充電
器541に信号を送り、さらに充電器541が送信できる信号を他の電子機器に受信させ
ることによって、他の電子機器の通信制御も可能であり、汎用遠隔制御装置とも言える。
本発明を図18、図19(A)〜図19(B)に示すテレビ受像器に使用することによ
り、品質のよい表示装置を備えたテレビ受像器を得ることが可能となる。
勿論、本発明はテレビ受像機に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ
、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の
表示媒体として様々な用途に適用することができる。
図20(A)は本発明を用いて形成された液晶表示パネル601とプリント配線基板6
02を組み合わせたモジュールを示している。液晶表示パネル601は、複数の画素が設
けられた画素部603と、第1の走査線駆動回路604、第2の走査線駆動回路605と
、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路606を備えている。液晶表示
パネル601は、実施の形態5に基づいて作製すればよい。
プリント配線基板602には、コントローラ607、中央処理装置(CPU)608、
メモリ609、電源回路610、音声処理回路611及び送受信回路612などが備えら
れている。プリント配線基板602と液晶表示パネル601は、フレキシブル・プリント
・サーキット(FPC)613により接続されている。プリント配線基板602には、容
量素子、バッファ回路などを設け、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上が
りが鈍ったりすることを防ぐ構成としても良い。また、コントローラ607、音声処理回
路611、メモリ609、CPU608、電源回路610などは、COG(Chip O
n Glass)方式を用いて液晶表示パネル601に実装することもできる。COG方
式により、プリント配線基板602の規模を縮小することができる。
プリント配線基板602に備えられたインターフェース614を介して、各種制御信号
の入出力が行われる。また、アンテナとの間の信号の送受信を行うためのアンテナ用ポー
ト615が、プリント配線基板602に設けられている。
図20(B)は、図20(A)に示したモジュールのブロック図を示す。このモジュー
ルは、メモリ609としてVRAM616、DRAM617、フラッシュメモリ618な
どが含まれている。VRAM616にはパネルに表示する画像のデータが、DRAM61
7には画像データまたは音声データが、フラッシュメモリには各種プログラムが記憶され
ている。
電源回路610は、液晶表示パネル601、コントローラ607、CPU608、音声
処理回路611、メモリ609、送受信回路612を動作させる電力を供給する。またパ
ネルの仕様によっては、電源回路610に電流源が備えられている場合もある。
CPU608は、制御信号生成回路620、デコーダ621、レジスタ622、演算回
路623、RAM624、CPU608用のインターフェース619などを有している。
インターフェース619を介してCPU608に入力された各種信号は、一旦レジスタ6
22に保持された後、演算回路623、デコーダ621などに入力される。演算回路62
3では、入力された信号に基づき演算を行い、各種命令を送る場所を指定する。一方デコ
ーダ621に入力された信号はデコードされ、制御信号生成回路620に入力される。制
御信号生成回路620は入力された信号に基づき、各種命令を含む信号を生成し、演算回
路623において指定された場所、具体的にはメモリ609、送受信回路612、音声処
理回路611、コントローラ607などに送る。
メモリ609、送受信回路612、音声処理回路611、コントローラ607は、それ
ぞれ受けた命令に従って動作する。以下その動作について簡単に説明する。
入力手段625から入力された信号は、インターフェース614を介してプリント配線
基板602に実装されたCPU608に送られる。制御信号生成回路620は、ポインテ
ィングデバイスやキーボードなどの入力手段625から送られてきた信号に従い、VRA
M616に格納してある画像データを所定のフォーマットに変換し、コントローラ607
に送付する。
コントローラ607は、パネルの仕様に合わせてCPU608から送られてきた画像デ
ータを含む信号にデータ処理を施し、液晶表示パネル601に供給する。またコントロー
ラ607は、電源回路610から入力された電源電圧やCPU608から入力された各種
信号をもとに、Hsync信号、Vsync信号、クロック信号CLK、交流電圧(AC
Cont)、切り替え信号L/Rを生成し、液晶表示パネル601に供給する。
送受信回路612では、アンテナ628において電波として送受信される信号が処理さ
れており、具体的にはアイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage C
ontrolled Oscillator)、LPF(Low Pass Filte
r)、カプラ、バランなどの高周波回路を含んでいる。送受信回路612において送受信
される信号のうち音声情報を含む信号が、CPU608からの命令に従って、音声処理回
路611に送られる。
CPU608の命令に従って送られてきた音声情報を含む信号は、音声処理回路611
において音声信号に復調され、スピーカ627に送られる。またマイク626から送られ
てきた音声信号は、音声処理回路611において変調され、CPU608からの命令に従
って、送受信回路612に送られる。
コントローラ607、CPU608、電源回路610、音声処理回路611、メモリ6
09を、本実施の形態のパッケージとして実装することができる。本実施の形態は、アイ
ソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Os
cillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなど
の高周波回路以外であれば、どのような回路にも応用することができる。
図21は、図20(A)〜図20(B)に示すモジュールを含む携帯電話機の一態様を
示している。液晶表示パネル601はハウジング630に脱着自在に組み込まれる。ハウ
ジング630は液晶表示パネル601のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更するこ
とができる。液晶表示パネル601を固定したハウジング630はプリント基板631に
嵌着されモジュールとして組み立てられる。
液晶表示パネル601はFPC613を介してプリント基板631に接続される。プリ
ント基板631には、スピーカ632、マイクロフォン633、送受信回路634、CP
U及びコントローラなどを含む信号処理回路635が形成されている。このようなモジュ
ールと、入力手段636、バッテリ637、アンテナ640を組み合わせ、筐体639に
収納する。液晶表示パネル601の画素部は筐体639に形成された開口窓から視認でき
るように配置する。
本実施の形態に係る携帯電話機は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得
る。例えば、表示パネルを複数備えたり、筐体を適宜複数に分割して蝶番により開閉式と
した構成としても、上記した作用効果を奏することができる。
本発明を図20(A)〜図20(B)、図21に示す携帯電話に使用することにより、
品質のよい表示装置を備えた携帯電話を得ることが可能となる。
図22(A)は液晶ディスプレイであり、筐体701、支持台702、表示部703な
どによって構成されている。表示部703は、実施の形態5に述べた液晶表示装置を用い
て作製される。本発明を使用することにより、品質のよい表示装置を備えた液晶ディスプ
レイを得ることが可能となる。
また実施の形態5で述べたトランジスタやCMOS回路を、制御用回路部等に適用する
ことができる。
図22(B)はコンピュータであり、本体711、筐体712、表示部713、キーボ
ード714、外部接続ポート715、ポインティングデバイス716等を含む。表示部7
13は、実施の形態5に述べた液晶表示装置を用いて作製される。本発明を使用すること
により、品質のよい表示装置を備えたコンピュータを得ることが可能となる。
また実施の形態5で述べたトランジスタやCMOS回路を、制御用回路部等に適用する
ことができる。
図22(C)は携帯可能なコンピュータであり、本体721、表示部722、スイッチ
723、操作キー724、赤外線ポート725等を含む。表示部722は、実施の形態5
に述べた液晶表示装置を用いて作製される。本発明を使用することにより、品質のよい表
示装置を備えたコンピュータを得ることが可能となる。
また実施の形態5で述べたトランジスタやCMOS回路を、制御用回路部等に適用する
ことができる。
図22(D)は携帯型のゲーム機であり、筐体731、表示部732、スピーカ部73
3、操作キー734、記録媒体挿入部735等を含む。表示部732は、実施の形態5に
述べた液晶表示装置を用いて作製される。本発明を使用することにより、品質のよい表示
装置を備えたゲーム機を得ることが可能となる。
また実施の形態5で述べたトランジスタやCMOS回路を、制御用回路部等に適用する
ことができる。
図22(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)
であり、本体741、筐体742、表示部A743、表示部B744、記録媒体読込部7
45、操作キー746、スピーカ部747等を含む。記録媒体とは、DVD等を指す。表
示部A743は主として画像情報を表示し、表示部B744は主として文字情報を表示す
る。表示部A743及び表示部B744は、実施の形態5に述べた液晶表示装置を用いて
作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる
。本発明を使用することにより、品質のよい表示装置を備えた画像再生装置を得ることが
可能となる。
また実施の形態5で述べたトランジスタやCMOS回路を、制御用回路部等に適用する
ことができる。
図23(A)及び図23(B)は、本発明の液晶表示装置をカメラ、例えばデジタルカ
メラに組み込んだ例を示す図である。図23(A)は、デジタルカメラの前面方向から見
た斜視図、図23(B)は、後面方向から見た斜視図である。図23(A)において、デ
ジタルカメラには、リリースボタン751、メインスイッチ752、ファインダ窓753
、フラッシュ754、レンズ755、鏡胴756、筺体757が備えられている。
また、図23(B)において、ファインダ接眼窓761、モニタ762、操作ボタン7
63が備えられている。
リリースボタン751は、半分の位置まで押下されると、焦点調整機構および露出調整
機構が作動し、最下部まで押下されるとシャッターが開く。
メインスイッチ752は、押下又は回転によりデジタルカメラの電源のON/OFFを
切り替える。
ファインダ窓753は、デジタルカメラの前面のレンズ755の上部に配置されており
、図23(B)に示すファインダ接眼窓761から撮影する範囲やピントの位置を確認す
るための装置である。
フラッシュ754は、デジタルカメラの前面上部に配置され、被写体輝度が低いときに
、リリースボタン751が押下されてシャッターが開くと同時に補助光を照射する。
レンズ755は、デジタルカメラの正面に配置されている。レンズは、フォーカシング
レンズ、ズームレンズ等により構成され、図示しないシャッター及び絞りと共に撮影光学
系を構成する。また、レンズの後方には、CCD(Charge Coupled De
vice)等の撮像素子が設けられている。
鏡胴756は、フォーカシングレンズ、ズームレンズ等のピントを合わせるためにレン
ズの位置を移動するものであり、撮影時には、鏡胴を繰り出すことにより、レンズ755
を手前に移動させる。また、携帯時は、レンズ755を沈銅させてコンパクトにする。な
お、本実施の形態においては、鏡胴を繰り出すことにより被写体をズーム撮影することが
できる構造としているが、この構造に限定されるものではなく、筺体757内での撮影光
学系の構成により鏡胴を繰り出さずともズーム撮影が可能なデジタルカメラでもよい。
ファインダ接眼窓761は、デジタルカメラの後面上部に設けられており、撮影する範
囲やピントの位置を確認する際に接眼するために設けられた窓である。
操作ボタン763は、デジタルカメラの後面に設けられた各種機能ボタンであり、セッ
トアップボタン、メニューボタン、ディスプレイボタン、機能ボタン、選択ボタン等によ
り構成されている。
図23(A)及び図23(B)に示すカメラのモニタ762に、実施の形態5で述べた
液晶表示装置を組み込むことができる。これにより品質のよい表示装置を備えたデジタル
カメラを得ることが可能となる。
また実施の形態5で述べたトランジスタやCMOS回路を、制御用回路部等に適用する
ことができる。
図28(A)はビデオカメラであり、本体901、表示部902、筐体903、外部接
続ポート904、リモコン受信部905、受像部906、バッテリ907、音声入力部9
08、操作キー909、接眼部910等を含む。
表示部902には、実施の形態5で説明した液晶表示装置や実施の形態6で説明した発
光装置を適用することができ、高画質な表示を行うことができる。
また実施の形態5で述べたトランジスタやCMOS回路を、制御用回路部等に適用する
ことができる。
図28(B)は、電子ブックであり、本体911、表示部912、筐体913、操作ス
イッチ914等を含む。またモデムが内蔵されていてもよいし、無線で情報を送受信でき
る構成としてもよい。なお、電子ブックのメモリ部は、記録容量が20〜200ギガバイ
ト(GB)のNOR型不揮発性メモリを用い、映像や音声(音楽)を記録、再生すること
ができる。
電子ブックの情報を記憶するメモリ部や、電子ブックを機能させるマイクロプロセッサ
に、実施の形態7で説明したマイクロプロセッサや、実施の形態8で説明したRFCPU
等を適用することができる。また、表示部912には、実施の形態5で説明した液晶表示
装置や実施の形態6で説明した発光装置を適用することができ、高画質な表示を行うこと
ができる。
また実施の形態5で述べたトランジスタやCMOS回路を、制御用回路部等に適用する
ことができる。
図28(C)は、デジタルプレーヤであり、オーディオ装置の1つの代表例である。本
体921、表示部922、筐体923、操作スイッチ924、イヤホン925などを含ん
でいる。イヤホン925の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。
デジタルプレーヤの音楽情報を記憶するメモリ部や、デジタルプレーヤを機能させるマ
イクロプロセッサに、実施の形態7で説明したマイクロプロセッサや、実施の形態8で説
明したRFCPU等を適用することができる。デジタルプレーヤは小型軽量化が可能であ
るが、表示部922において、実施の形態5で説明した液晶表示装置や実施の形態6で説
明した発光装置を適用することで、画面サイズが0.3インチから2インチ程度の場合で
あっても高精細な画像若しくは文字情報を表示することができる。
100 シリコンインゴット
101 ポーラスシリコン層
102 ポーラスシリコン層
103 エピタキシャル層
104 溝
105 インゴット
111 容器
112 電極
113 混合溶液
115 電流源
120 大型絶縁基板
121 絶縁膜
122 絶縁膜
123 絶縁膜
124 基板
130 ウォータージェット
135 矢印
141 圧着用ローラ
142 矢印
143 矢印
144 矢印
145 水素イオン
146 水素イオン照射領域
147 平坦化処理装置
151 単結晶シリコン層
161 結晶方位
162 結晶方位
163 矢印
171 活性層
172 ゲート電極
181 領域
182 領域
183 チャネル形成領域
201 シリコン原材料
202 原材料
203 溶解液
204 仕切り
205 角形シリコンインゴット
206 円柱状シリコンインゴット
211 矢印
301 基板
302 結晶性シリコン層
304 島状半導体領域
305 島状半導体領域
306 島状半導体領域
308 ゲート絶縁膜
311 ゲート電極
312 ゲート電極
313 ゲート電極
315 ゲート電極
316 ゲート電極
317 ゲート電極
321 不純物元素
322 不純物元素
324 不純物元素
325 不純物元素
326 不純物元素
326 不純物元素
331 チャネル形成領域
332a 不純物領域
332b 不純物領域
333 チャネル形成領域
334a 不純物領域
334b 不純物領域
335 チャネル形成領域
336a 不純物領域
336b 不純物領域
337 レジストマスク
338 レジストマスク
339 レジストマスク
342a 高濃度不純物領域
342b 高濃度不純物領域
343a 低濃度不純物領域
343b 低濃度不純物領域
344a 高濃度不純物領域
344b 高濃度不純物領域
345a 低濃度不純物領域
345b 低濃度不純物領域
346a 高濃度不純物領域
346b 高濃度不純物領域
347a 低濃度不純物領域
347b 低濃度不純物領域
351 保護膜
352 層間絶縁膜
355 レジストマスク
356 レジストマスク
357 レジストマスク
361 配線
362 配線
363 配線
364 配線
365 配線
371 トランジスタ
372 トランジスタ
373 CMOS回路
374 トランジスタ
381a サイドウォール
381b サイドウォール
382a サイドウォール
382b サイドウォール
383a サイドウォール
383b サイドウォール
392a 高濃度不純物領域
392b 高濃度不純物領域
393a 低濃度不純物領域
393b 低濃度不純物領域
394a 高濃度不純物領域
394b 高濃度不純物領域
395a 低濃度不純物領域
395b 低濃度不純物領域
396a 高濃度不純物領域
396b 高濃度不純物領域
397a 低濃度不純物領域
397b 低濃度不純物領域
401 画素電極
402 配向膜
411 対向基板
412 遮光層
413 着色層
414 オーバーコート層
415 対向電極
416 配向膜
421 液晶表示パネル
422 画素部
423 走査線駆動回路
424 信号線駆動回路
431 回路基板
432 コントロール回路
433 信号分割回路
434 接続配線
501 液晶表示パネル
502 画素部
503 走査線駆動回路
504 信号線駆動回路
512 コントロール回路
513 信号分割回路
521 チューナ
522 映像信号増幅回路
523 映像信号処理回路
525 音声信号増幅回路
526 音声信号処理回路
527 スピーカ
528 制御回路
529 入力部
531 筐体
532 表示画面
533 スピーカ
534 操作スイッチ
541 充電器
542 筐体
543 表示部
546 操作キー
547 スピーカ部
601 液晶表示パネル
602 プリント配線基板
603 画素部
604 走査線駆動回路
605 走査線駆動回路
606 信号線駆動回路
607 コントローラ
608 CPU
609 メモリ
610 電源回路
611 音声処理回路
612 送受信回路
613 FPC
614 インターフェース
615 アンテナ用ポート
616 VRAM
617 DRAM
618 フラッシュメモリ
619 インターフェース
620 制御信号生成回路
621 デコーダ
622 レジスタ
623 演算回路
624 RAM
625 入力手段
626 マイク
627 スピーカ
628 アンテナ
630 ハウジング
631 プリント基板
632 スピーカ
633 マイクロフォン
634 送受信回路
635 信号処理回路
636 入力手段
637 バッテリ
639 筐体
640 アンテナ
701 筐体
702 支持台
703 表示部
711 本体
712 筐体
713 表示部
714 キーボード
715 外部接続ポート
716 ポインティングデバイス
721 本体
722 表示部
723 スイッチ
724 操作キー
725 赤外線ポート
731 筐体
732 表示部
733 スピーカ部
734 操作キー
735 記録媒体挿入部
741 本体
742 筐体
743 表示部A
744 表示部B
745 記録媒体読込部
746 操作キー
747 スピーカ部
751 リリースボタン
752 メインスイッチ
753 ファインダ窓
754 フラッシュ
755 レンズ
756 鏡胴
757 筺体
761 ファインダ接眼窓
762 モニタ
763 操作ボタン
800 マイクロプロセッサ
801 演算回路
802 演算回路制御部
803 命令解析部
804 制御部
805 タイミング制御部
806 レジスタ
807 レジスタ制御部
808 バスインターフェース
809 専用メモリ
810 メモリインターフェース
821 RFCPU
822 アナログ回路部
823 デジタル回路部
824 共振回路
825 整流回路
826 定電圧回路
827 リセット回路
828 発振回路
829 復調回路
830 変調回路
831 RFインターフェース
832 制御レジスタ
833 クロックコントローラ
834 CPUインターフェース
835 CPU
836 RAM
837 ROM
838 アンテナ
839 容量部
840 電源管理回路
851 選択用トランジスタ
852 電流供給線
853 表示制御用トランジスタ
854 隔壁層
855 発光層
856 対向電極
857 封止樹脂
858 対向基板
859 電極
860 電極
871 基板
879 半導体膜
880 ゲート配線
882 信号線
883 画素電極
884 ゲート絶縁膜
885 ゲート電極
887 層間絶縁膜
901 本体
902 表示部
903 筐体
904 外部接続ポート
905 リモコン受信部
906 受像部
907 バッテリ
908 音声入力部
909 操作キー
910 接眼部
911 本体
912 表示部
913 筐体
914 操作スイッチ
921 本体
922 表示部
923 筐体
924 操作スイッチ
925 イヤホン
1100 結晶性シリコンインゴット
1151 結晶性シリコン層
1251 多結晶シリコン層

Claims (1)

  1. 円柱状の結晶性半導体インゴットの側面に陽極化成によって第1の多孔層を形成し、
    前記陽極化成の条件を変えて、前記第1の多孔層の表面に第2の多孔層を形成し、
    前記第2の多孔層の表面にエピタキシャル層を形成し、
    前記第1の多孔層、前記第2の多孔層及び前記エピタキシャル層が形成された前記結晶性半導体インゴットの側面を絶縁基板に貼り合わせ、前記第1の多孔層及び前記第2の多孔層の界面から結晶性半導体層を分離して、前記絶縁基板上に前記結晶性半導体層を形成することを特徴とする結晶性半導体層の作製方法。
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