JP2824818B2 - Active matrix liquid crystal display - Google Patents

Active matrix liquid crystal display

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、透光部を有する半導体
光学部材を利用した液晶表示装置に関する。
The present invention relates, about the liquid Akirahyo shows apparatus using a semiconductor optical member having a light-transmitting portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁物上の単結晶Si半導体層の形成
は、シリコンオンインシュレーター(SOI)技術とし
て広く知られ、通常のSi集積回路を作製するバルクS
i基体では到達しえない数々の優位点をSOI技術を利
用したデバイスが有することから多くの研究が成されて
きた。即ち、SOI技術を利用することで、 .誘電体分離が容易で高集積化が可能、 .対放射線耐性に優れている、 .浮遊容量が低減され高速化が可能、 .ウエル工程が省略できる、 .ラッチアップを防止できる、 .薄膜化による完全空乏型電界効果トランジスタが可
能、等の優位点が得られる。
2. Description of the Related Art The formation of a single-crystal Si semiconductor layer on an insulator is widely known as a silicon-on-insulator (SOI) technique, and is used to fabricate a normal Si integrated circuit.
Much research has been done because devices utilizing SOI technology have numerous advantages that cannot be achieved with i-substrates. That is, by using the SOI technology,. Easy dielectric separation and high integration. Excellent radiation resistance. The stray capacitance is reduced and the speed can be increased. Well steps can be omitted. Latch-up can be prevented. Advantages such as the possibility of a fully depleted field-effect transistor by thinning can be obtained.

【0003】上記したようなデバイス特性上の多くの利
点を実現するために、ここ数十年に渡り、SOI構造の
形成方法について研究されてきている。この内容は、例
えば、Special Issue:“Single−
crystal silicon on non−si
ngle−crystal insulators”;
edited by G.W.Cullen,Jour
nal of Crystal Growth,vol
ume 63,no 3,pp429〜590(198
3).にまとめられている。
[0003] In order to realize many of the above advantages in device characteristics, researches have been made on a method of forming an SOI structure for several decades. This content is, for example, Special Issue: “Single-
crystal silicon on non-si
ngle-crystal insulators ";
edited by G. W. Cullen, Jour
nal of Crystal Growth, vol.
ume 63, no 3, pp. 429-590 (198
3). It is summarized in.

【0004】また、古くは、単結晶サファイア基体上
に、SiをCVD法(化学気相法)で、ヘテロエピタキ
シーさせて形成するSOS(シリコンオンサファイア)
が知られており、最も成熟したSOI技術として一応の
成功を収めはしたが、Si層と下地サファイア基体界面
の格子不整合により大量の結晶欠陥、サファイア基体か
らのアルミニュームのSi層への混入、そして何よりも
基体の高価格と大面積化への遅れにより、その応用の広
がりが妨げられている。比較的近年には、サファイア基
体を使用せずにSOI構造を実現しようという試みが行
なわれている。この試みは、次の二つに大別される。 (1)Si単結晶基体を表面酸化後に、窓を開けてSi
基体を部分的に表出させ、その部分をシードとして横方
向へエピタキシャル成長させ、SiO上へ単結晶Si
層を形成する技術。 (2)Si単結晶基体そのものの表面を活性層として使
用し、その下部にSiOを形成する技術。
In the past, SOS (silicon-on-sapphire) formed by heteroepitaxially forming Si on a single-crystal sapphire substrate by CVD (chemical vapor deposition).
Is known as the most mature SOI technology, but it has achieved some success. And, above all, the cost of substrates and the delay in increasing their area have hindered their application. In recent years, attempts have been made to realize an SOI structure without using a sapphire substrate. This attempt is roughly divided into the following two. (1) After oxidizing the surface of the Si single crystal substrate, open a window to open the Si
Base was partially exposed and is epitaxially laterally the part as a seed, a single crystal Si onto SiO 2
Technology for forming layers. (2) A technique in which the surface of a Si single crystal substrate itself is used as an active layer, and SiO 2 is formed below the surface.

【0005】上記(1)を実現する手段として、CVD
法により、直接、単結晶層Siを横方向エピタキシャル
成長させる方法、非晶質Siを堆積して、熱処理により
固相横方向エピタキシャル成長させる方法、非晶質或い
は、多結晶Si層に電子線、レーザー光等のエネルギー
ビームを収束して照射し、溶融再結晶により単結晶層を
SiO上に成長させる方法、そして、棒状ヒーターに
より帯状に溶融領域を走査する方法(Zone mel
ting recrystallization)が知
られている。これらの方法にはそれぞれ一長一短がある
が、その制御性、生産性、均一性、品質に多大の問題を
残しており、いまだに、工業的に実用化したものはな
い。例えば、CVD法は平坦薄膜化するには、犠牲酸化
が必要となり、固相成長法ではその結晶性が悪い。ま
た、ビームアニール法では、収束ビーム走査による処理
時間と、ビームの重なり具合、焦点調整などの制御性に
問題がある。このうち、Zone Melting R
ecrystallization法がもっとも成熟し
ており、比較的大規模な集積回路も試作されてはいる
が、依然として、亜粒界等の結晶欠陥は、多数残留して
おり、少数キャリヤーデバイスを作成するにいたってい
ない。また、何れの方法もSi基体を必要とするためガ
ラスのような透明な非晶質絶縁物基体上に良質な単結晶
Si層は得られない。
As means for realizing the above (1), CVD is used.
A method in which a single-crystal layer Si is directly laterally epitaxially grown by a method, a method in which amorphous Si is deposited and a solid-phase laterally epitaxial growth is performed by heat treatment, and an electron beam or a laser beam is applied to an amorphous or polycrystalline Si layer. A method in which a single crystal layer is grown on SiO 2 by converging and irradiating an energy beam such as a laser beam, and a method in which a molten region is scanned in a band shape by a rod-shaped heater (Zone mel)
Ting recrys tallization is known. Although each of these methods has advantages and disadvantages, it still has significant problems in controllability, productivity, uniformity, and quality, and there is no industrially practical method yet. For example, in the CVD method, sacrificial oxidation is required to make the thin film flat, and in the solid phase growth method, the crystallinity is poor. Further, the beam annealing method has a problem in controllability such as processing time by convergent beam scanning, beam overlap, focus adjustment, and the like. Among them, Zone Melting R
Although the crystallization method is the most mature and relatively large-scale integrated circuits have been prototyped, a large number of crystal defects such as sub-grain boundaries still remain, leading to the production of minority carrier devices. Absent. In addition, any of these methods requires a Si substrate, so that a high-quality single-crystal Si layer cannot be obtained on a transparent amorphous insulator substrate such as glass.

【0006】上記(2)の方法であるSi基体をエピタ
キシャル成長の種子として用いない方法においては、次
の3種類の方法が挙げられる。
The method (2) in which the Si substrate is not used as a seed for epitaxial growth includes the following three methods.

【0007】.V型の溝が表面に異方性エッチングさ
れたSi単結晶基体に酸化膜を形成し、該酸化膜上に多
結晶Si層をSi基体と同じ程厚く堆積した後、Si基
体の裏面から研磨によって、厚い多結晶Si層上にV溝
に囲まれて誘電分離されたSi単結晶領域を形成する方
法である。この方法においては、結晶性は、良好である
が、多結晶Siを数百μmも厚く堆積する工程と、単結
晶Si基体を裏面より研磨して分離したSi活性層のみ
を残す工程とを要するために、制御性及び生産性の点か
ら問題がある。
[0007] An oxide film is formed on a Si single crystal substrate having a V-shaped groove anisotropically etched on its surface, and a polycrystalline Si layer is deposited on the oxide film as thick as the Si substrate, and then polished from the back surface of the Si substrate. Is to form a dielectrically separated Si single crystal region surrounded by V-grooves on a thick polycrystalline Si layer. In this method, although the crystallinity is good, a step of depositing polycrystalline Si several hundred μm thick and a step of polishing a single-crystal Si substrate from the back surface to leave only a separated Si active layer are required. Therefore, there is a problem in terms of controllability and productivity.

【0008】.サイモックス(SIMOX:Sepe
ration by ion implanted o
xygen)と称されるSi単結晶基体中に酸素のイオ
ン注入によりSiO層を形成する方法であり、Siプ
ロセスと整合性が良いため現在もっとも成熟した方法で
ある。しかしながら、SiO層形成をするためには、
酸素イオンを1018ions/cm以上も注入する
必要があり、その注入時間は長大であり、生産性は高い
とはいえず、また、ウエハーコストは高い。更に、結晶
欠陥は多く残存し、工業的に見て、少数キャリヤーデバ
イスを作製できる充分な品質に至っていない。
[0008] Simox (SIMOX: Sepe
ratio by ion implanted o
xygen) is a method of forming an SiO 2 layer by ion implantation of oxygen into a Si single crystal substrate, and is the most mature method at present because of its good compatibility with the Si process. However, in order to form a SiO 2 layer,
It is necessary to implant oxygen ions at 10 18 ions / cm 2 or more, the implantation time is long, productivity cannot be said to be high, and wafer cost is high. Furthermore, many crystal defects remain, and from an industrial point of view, the quality has not reached a level sufficient to produce a minority carrier device.

【0009】.多孔質Siの酸化による誘電体分離に
よりSOI構造を形成する方法である。この方法は、P
型Si単結晶基体表面にN型Si層をプロトンイオン注
入(イマイ他、J.Crystal Growth,v
ol 63,547(1983))、もしくは、エピタ
キシャル成長とパターニングによって島状に形成し、表
面よりSi島を囲むようにHF溶液中の陽極化成法によ
りP型のSi基体のみを多孔質化したのち、増速酸化に
よりN型Si島を誘電体分離する方法である。本方法で
は、分離されているSi領域は、デバイス工程のまえに
決定されており、デバイス設計の自由度を制限する場合
があるという問題点がある。
[0009] This is a method of forming an SOI structure by dielectric isolation by oxidation of porous Si. This method uses P
Ion implantation of an N-type Si layer on the surface of a single-crystal Si single crystal substrate (Imai et al., J. Crystal Growth, v.
ol 63, 547 (1983)) or an island formed by epitaxial growth and patterning, and only the P-type Si substrate is made porous by anodizing in an HF solution so as to surround the Si island from the surface. This is a method of separating an N-type Si island from a dielectric by accelerated oxidation. In this method, the separated Si region is determined before the device process, and there is a problem that the degree of freedom in device design may be limited.

【0010】ところで、透光性基体上に半導体素子を形
成することは、光受光素子であるコンタクトセンサー、
投影型液晶画像表示装置を構成するうえにおいて重要で
ある。更に、センサーや表示装置の画素(絵素)をより
一層、高密度化、高解像度化、高精細化するには、高性
能な駆動素子が必要となる。また、画素を切り替えるス
イッチング素子とその駆動回路及び周辺回路の端子数は
膨大なものとなり、両者を別々に作成して後の相互の接
続はもはや機械的な接続では不可能な密度となる。その
結果、上記半導体素子、及び周辺駆動回路は同一の基体
内に同一のプロセスを経ることにより、作成されること
が望ましく、その相互間の接続は、通常の集積回路内で
行われているように導電性薄膜のパターニングによって
成されるべきものであり、そのことにより初めて、高密
度実装が可能となるのである。さらに作成されるべき製
品の高性能化という必然的な工業的要請から透光性基体
上に設けられる素子としても優れた結晶性を有する単結
晶層を用いて作成されることが必要となる。
[0010] By the way, forming a semiconductor element on a light-transmitting substrate requires a contact sensor, which is a light receiving element,
This is important in configuring a projection type liquid crystal image display device. Further, in order to further increase the density, resolution and definition of pixels (picture elements) of sensors and display devices, high-performance driving elements are required. In addition, the number of switching elements for switching pixels, the number of terminals of driving circuits and peripheral circuits thereof are enormous, and the two are separately formed, and the mutual connection thereafter has a density that is no longer possible by mechanical connection. As a result, it is desirable that the semiconductor element and the peripheral drive circuit are formed in the same base by performing the same process, and the connection between them is performed in a normal integrated circuit. In this case, high-density mounting can be realized only by patterning a conductive thin film. Further, due to the inevitable industrial demand for higher performance of the product to be produced, it is necessary that the device provided on the light-transmitting substrate be produced using a single crystal layer having excellent crystallinity.

【0011】しかしながら、ガラスに代表される透光性
基体上には一般には、その結晶構造の無秩序性を反映し
て、非晶質か、良くて、多結晶層しか形成されず、その
欠陥の多い結晶構造に、要求される或いは今後要求され
るに十分な性能を持った駆動素子を作成することは困難
であった。それは、基体の結晶構造が非晶質であること
によっており、単にSi層を堆積しても、良質な単結晶
層は得られない。Si単結晶基体を用いる前述した何れ
の方法を用いても光透過性基体上に良質な単結晶層を得
るという目的には不適当である。
However, on a light-transmitting substrate represented by glass, generally, only amorphous or, at best, a polycrystalline layer is formed, reflecting the disorder of its crystal structure. It has been difficult to produce a drive element having the required or required performance in many crystal structures. This is due to the fact that the crystal structure of the base is amorphous, and a high quality single crystal layer cannot be obtained simply by depositing a Si layer. Any of the above-described methods using a Si single crystal substrate is not suitable for the purpose of obtaining a good quality single crystal layer on a light transmitting substrate.

【0012】尚、ガラスに代表される透光性基体とSi
基体との貼り合わせ、及び研磨によるSiの薄膜化によ
り、透光性基体上に単結晶薄膜Siを作成しようとする
試み(阿部、桑原、中里、内山、吉沢、電子情報通信学
会技術研究報告、SDM90−156、77(199
0))は有るが、両者の熱膨張係数の差が1桁も有るた
め、成功した例はない。
A light-transmitting substrate represented by glass and Si
Attempts to create a single-crystal thin film Si on a translucent substrate by bonding with a substrate and thinning Si by polishing (Abe, Kuwabara, Nakazato, Uchiyama, Yoshizawa, IEICE technical report, SDM 90-156, 77 (199
0)), but there is no successful example because the difference between the two coefficients of thermal expansion is as large as one digit.

【0013】従って従来より、フラットパネルディスプ
レイとして、或いは、プロジェクションテレビとして商
品化されてきたアクティブマトリクス素子を設けた液晶
表示装置は、ガラス基板上にアモルファス又は多結晶の
Si半導体層を形成して薄膜トランジスタ(TFT)と
したものを用いていた。
Therefore, a liquid crystal display device provided with an active matrix element, which has been commercialized as a flat panel display or a projection television, has a thin film transistor in which an amorphous or polycrystalline Si semiconductor layer is formed on a glass substrate. (TFT).

【0014】図1に、従来用いられてきたアクティブマ
トリクス型液晶表示装置を説明する為の模式図を示し
た。1は画素スイッチ、5は液晶画素、6は透明基板、
2はバッファ部、3は水平シフトレジスタ部、4は垂直
シフトレジスタ部、である。テレビの輝度信号や音声信
号は、ある帯域に圧縮され、その周波数に追随できる駆
動能力を持った水平シフトレジスタ3によって駆動して
いるバッファ部2に送られる。次に、垂直シフトレジス
タ4によって画素スイッチ1がONしている期間に液晶
に信号が転送される。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a conventional active matrix type liquid crystal display device. 1 is a pixel switch, 5 is a liquid crystal pixel, 6 is a transparent substrate,
Reference numeral 2 denotes a buffer unit, 3 denotes a horizontal shift register unit, and 4 denotes a vertical shift register unit. The luminance signal and the audio signal of the television are compressed into a certain band and sent to the buffer unit 2 driven by the horizontal shift register 3 having a driving ability capable of following the frequency. Next, a signal is transferred to the liquid crystal by the vertical shift register 4 while the pixel switch 1 is ON.

【0015】各回路に要求される性能は、高品位テレビ
を念頭に考えるとフレーム周波数60Hz、走査線本数
約1000本、水平走査期間約30μsec(有効走査
期間27μsec)、水平画素数約1500個、とする
と、テレビ信号は、約45MHzの周波数でバッファ部
に転送されてくる。また、走査線1本当りの信号転送に
許される期間は、1〜2μsecとなる。従って、各要
素回路に要求される性能としては、 水平シフトレジスタの駆動能力は、45MHz以上。 垂直シフトレジスタの駆動能力は、500kHz以
上。 水平シフトレジスタで駆動され、テレビ信号をバッフ
ァ部に転送するトランスファスイッチの駆動能力は、4
5MHz以上。 画素スイッチの駆動能力は、500kHz以上。 となる。ここで言う駆動能力とは、液晶画素にある階調
数Nを出そうとした場合、液晶の最大又は最少の透過率
を与える電圧をVm、V−T(電圧−透過率)曲線から
得られる液晶の閾値電圧をVtとすると、上記期間内
に、 Vm−(Vm−Vt)/N[V] 以上の電圧が転送されることを意味する。
Considering the high-definition television, the performance required for each circuit is as follows: a frame frequency of 60 Hz, a number of scanning lines of about 1,000, a horizontal scanning period of about 30 μsec (effective scanning period of 27 μsec), a number of horizontal pixels of about 1500, Then, the television signal is transferred to the buffer unit at a frequency of about 45 MHz. The period allowed for signal transfer per scanning line is 1-2 μsec. Therefore, as for the performance required for each element circuit, the driving capability of the horizontal shift register is 45 MHz or more. The driving capability of the vertical shift register is 500 kHz or more. The drive capability of the transfer switch, which is driven by the horizontal shift register and transfers the TV signal to the buffer unit, is 4
5MHz or more. The driving capability of the pixel switch is 500 kHz or more. Becomes The driving capability referred to here means that when an attempt is made to obtain a certain number of gradations N in a liquid crystal pixel, a voltage that gives the maximum or minimum transmittance of the liquid crystal can be obtained from the Vm and VT (voltage-transmittance) curves. Assuming that the threshold voltage of the liquid crystal is Vt, it means that a voltage of Vm− (Vm−Vt) / N [V] or more is transferred within the above period.

【0016】これから明らかなように、画素スイッチ、
及び、垂直シフトレジスタは、比較的駆動能力が小さく
ても良いが、水平シフトレジスタ、及びバッファ部は、
高速の駆動を必要とされる。このため、現状の液晶表示
素子では、画素スイッチや垂直シフトレジスタは、ガラ
ス基板上に堆積された多結晶SiやアモルファスSiT
FTで液晶とモノリシックに形成し、その他の周辺回路
は、ICチップを外から実装することで対応している。
As can be seen, the pixel switch
And, the vertical shift register may have relatively small driving capability, but the horizontal shift register and the buffer unit
High-speed driving is required. For this reason, in the current liquid crystal display device, pixel switches and vertical shift registers are made of polycrystalline Si or amorphous SiT deposited on a glass substrate.
It is formed monolithically with the liquid crystal by FT, and other peripheral circuits are supported by mounting an IC chip from outside.

【0017】この場合に明るい表示画像を得る為には液
晶画素部を透過する光の光量を上げなければならない。
一方、ICチップを実装する為にガラス基板はある値以
上の強度をもたなければならず、その厚みが大きいもの
を利用していた。よって、透過光量を十分に上げ且つ厚
いガラス基板を用いることは製造コストも高くする原因
となっていた。本発明者らの知見によれば、液晶画素部
の下の基体の透明部分は薄く高光透過率とし、且つ十分
な機械的強度を有することが必要であることが判明し
た。
In this case, in order to obtain a bright display image, the amount of light transmitted through the liquid crystal pixel portion must be increased.
On the other hand, in order to mount an IC chip, a glass substrate must have a strength equal to or higher than a certain value, and a glass substrate having a large thickness has been used. Therefore, sufficiently increasing the amount of transmitted light and using a thick glass substrate has caused a rise in manufacturing cost. According to the knowledge of the present inventors, it has been found that the transparent portion of the base under the liquid crystal pixel portion needs to be thin and have high light transmittance and have sufficient mechanical strength.

【0018】しかも、このような構成は、液晶画像表示
装置に限らず、密着型イメージセンサやX線マスク又は
ビューファインダー、圧力センサ、マイクロメカニクス
等の半導体光学部材にも応用可能であることも、判明し
たのである。
Moreover, such a configuration is not limited to a liquid crystal image display device, and can be applied to semiconductor optical members such as a contact type image sensor, an X-ray mask or a viewfinder, a pressure sensor, and micromechanics. It turned out.

【0019】一方で、多結晶シリコンTFTによって、
周辺回路までモノリシックに形成しようとする試みはな
されているが、個々のTFTの駆動能力が小さいため、
トランジスタサイズを大きくしたり、回路上複雑な工夫
が必要である。
On the other hand, by using a polycrystalline silicon TFT,
Attempts have been made to form the peripheral circuits monolithically, but since the driving capability of each TFT is small,
It is necessary to increase the size of the transistor and to make the circuit complicated.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】表示装置の画素(絵
素)をより一層、高密度化、高解像度化、高精細化する
には、高性能な駆動素子が必要となる。また、画素を切
り替えるスイッチング素子とその駆動回路及び周辺回路
の端子数は膨大なものとなり、前述したように両者を別
々に作成した後の相互の接続は、もはや機械的な接続
(ワイヤーボンデング、バンプ接続等)では不可能な密
度となる。その結果、上記半導体素子及び、周辺駆動回
路は同一の基板内に同一のプロセスを経ることにより、
作成されることが望ましく、その相互間の接続は、通常
の集積回路工程で行なわれているように導電性薄膜のパ
ターニングによってなされるべきものであり、そのこと
により初めて、高密度実装が可能となるのである。さら
に作成されるべき製品の高性能化という必然的な工業的
要請から透光性基板上に設けられる素子としても最も優
れた結晶性を有する単結晶層を用いて作成されることが
必要となる。
In order to further increase the density, resolution and definition of pixels (picture elements) of a display device, a high-performance driving element is required. In addition, the number of terminals of the switching element for switching pixels and the number of terminals of its driving circuit and peripheral circuits become enormous, and as described above, the mutual connection after separately creating both is no longer a mechanical connection (wire bonding, wire bonding, Bump connection etc.), the density becomes impossible. As a result, the semiconductor device and the peripheral driving circuit are processed in the same process in the same substrate,
It is desirable to make them, and the connection between them should be made by patterning of a conductive thin film as is done in a normal integrated circuit process. It becomes. In addition, due to the inevitable industrial demand for higher performance of the product to be produced, it is necessary to use a single crystal layer having the highest crystallinity as an element provided on a light-transmitting substrate. .

【0021】従って、非晶質Siや、多結晶Siではそ
の欠陥の多い結晶構造ゆえに要求される或いは今後要求
されるに十分な性能を持った駆動素子を作成することは
非常に困難である。
Therefore, it is very difficult to produce a driving element having the required or sufficient performance in amorphous Si or polycrystalline Si due to the crystal structure having many defects.

【0022】そして、本発明者らは、上述した基体の技
術的課題とは別に、高性能な液晶画像表示装置を得る為
には、液晶画素部のスイッチング素子の構成と、周辺回
路の半導体素子の構成とを新たな観点から設計しなけれ
ばならないことに気づいたのである。
In addition to the above-mentioned technical problems of the base, the present inventors have found that in order to obtain a high-performance liquid crystal image display device, the structure of the switching element of the liquid crystal pixel portion and the semiconductor element of the peripheral circuit I realized that I had to design the structure from a new point of view.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明目的
は、上記したような問題点及び上記したような要求に応
え得る良質な単結晶半導体層を同一基板上に具備した液
晶表示装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid crystal having a high quality single crystal semiconductor layer on the same substrate which can satisfy the above-mentioned problems and the above-mentioned requirements.
It is to provide a Akirahyo示装location.

【0024】即ち、本発明は、画像表示部のスイッチン
グ素子と周辺回路を備える一方の基板と、透明電極を備
える他方の基板と、前記一方の基板と前記他方の基板と
で挟持した液晶材料を有するアクティブマトリックス液
晶表示装置において、前記一方の基板は、前記スイッチ
ング素子と前記周辺回路を含むエピタキシャル半導体層
を有し、前記エピタキシャル半導体層の下部に絶縁層が
あり、前記絶縁層の下部で前記画像表示部下以外に、単
結晶半導体層があることを特徴とするアクティブマトリ
ックス液晶表示装置に関する。
[0024] That is, the liquid crystal material present onset Ming, in which the one substrate comprising a switching element and a peripheral circuit of the image display unit, and the other substrate with a transparent electrode, is sandwiched by the one of substrates and the other substrate In the active matrix liquid crystal display device having, the one substrate has an epitaxial semiconductor layer including the switching element and the peripheral circuit, there is an insulating layer below the epitaxial semiconductor layer, the under the insulating layer, The present invention relates to an active matrix liquid crystal display device including a single crystal semiconductor layer other than below an image display portion.

【0025】上記本発明の液晶表示装置は、さらにその
特徴として、「前記エピタキシャル半導体領域と前記単
結晶半導体層はSiを含む」こと、「前記絶縁層は酸化
Siを含む」こと、「前記絶縁層の下部の前記画像表示
部下に透明部材がある」こと、「前記透明部材は窒化S
iを含む」こと、「前記透明部材は樹脂を含む」こと、
「前記単結晶半導体層は、前記画像表示部の周りで前記
絶縁層に向かってテーパー形状になっている」こと、
「前記スイッチング素子と前記周辺回路はトランジスタ
を含む」こと、「前記周辺回路のトランジスタの活性層
の厚さは前記スイッチング素子の活性層の厚さより厚
い」こと、「前記スイッチング素子のトランジスタはM
OS構造であり、前記周辺回路のトランジスタはCMO
S構造である」こと、「前記単結晶半導体層に電位規定
手段を設けた」こと、をも含むものである。
[0025] The liquid crystal display device of the present onset Ming further as its features, "said epitaxial semiconductor region and the single crystal semiconductor layer comprises Si" that, "the insulating layer comprises an oxide Si" that, "the "There is a transparent member under the image display part below the insulating layer."
i "," the transparent member contains a resin ",
"The single crystal semiconductor layer is tapered toward the insulating layer around the image display unit",
"The switching element and the peripheral circuit include a transistor", "the thickness of the active layer of the transistor of the peripheral circuit is larger than the thickness of the active layer of the switching element", and "the transistor of the switching element is M
It has an OS structure, and the transistor of the peripheral circuit is CMO
S single-crystal semiconductor layer "and" the single crystal semiconductor layer is provided with a potential regulating means ".

【0026】本発明は、経済性に優れて、大面積に渡り
均一平坦な、極めて優れた結晶性を有するSi単結晶基
板を用いており、半導体能動素子が欠陥の著しく少ない
Si単結晶層上に作成されているため、上記半導体素子
の浮遊容量が低減し、高速動作が可能で、ラッチアップ
現象等のない、耐放射線特性の優れた素子及び回路を液
晶画像表示画素と同一基板上に集積した高性能な装置が
提供できる。
According to the present invention, an Si single crystal substrate which is excellent in economical efficiency and is extremely flat over a large area and has extremely excellent crystallinity is used. Integrates elements and circuits with high radiation resistance, low stray capacitance of the above semiconductor elements, high-speed operation, no latch-up phenomenon, etc. on the same substrate as the liquid crystal image display pixels. A high-performance device can be provided.

【0027】更に、本発明の液晶画像表示装置における
可視光領域の光に関して非透過性の基板は厚みが約60
0μmと厚いため、液晶画素部の下方を精度良く除去す
るには工夫がいる。後述するように、基板除去後の斜面
とメンブレンのなす角は55°〜90°であることが好
ましく、90°であることがより好ましい。更に、メン
ブレンに達した時点で確実に該基板の除去が終了するこ
とが好ましいが、本発明では該基板として異方性エッチ
ング特性を有する基板を使用しているため、55°以上
の角度で精度良い除去が可能となる。
Further, in the liquid crystal image display device of the present invention, the substrate that is impermeable to light in the visible light region has a thickness of about 60
Since it is as thick as 0 μm, there is a contrivance to accurately remove the lower part of the liquid crystal pixel portion. As will be described later, the angle between the slope after removing the substrate and the membrane is preferably 55 ° to 90 °, and more preferably 90 °. Further, it is preferable that the removal of the substrate is surely completed when the substrate reaches the membrane. However, in the present invention, since a substrate having anisotropic etching characteristics is used as the substrate, the substrate can be accurately removed at an angle of 55 ° or more. Good removal is possible.

【0028】エッチング方法としては特に限定されず公
知の方法が使用できるが、選択比の大きい化学的エッチ
ングが好ましい。そのうちでもウエットエッチングはそ
の安価さにより、ドライエッチング、特にRIE(リア
クティブイオンエッチング)はその異方性の高さにより
好ましい。
The etching method is not particularly limited, and a known method can be used, but chemical etching having a large selectivity is preferred. Among them, wet etching is preferable due to its low cost, and dry etching, particularly RIE (reactive ion etching) is preferable due to its high anisotropy.

【0029】図2は、従来のSOI技術を用いた液晶画
像表示装置の製造工程の1例を模式的に示した模式図で
ある。図1(a)において、基板7は、非透光性基板、
8は、透光性絶縁層、9は半導体単結晶層である。この
基板構造はSOI構造として広く知られており、2枚の
半導体基板を絶縁物層を介して貼り合せ、片方の基板を
薄層化するもので、絶縁層を自由に選択できるという点
において適している。図2(a)に示されたSOI基板
に公知の集積回路プロセス技術を用いて、図2(b)に
示されるように液晶画像表示装置に必要な各半導体能動
素子である、画素スゥイッチング素子10及び、駆動回
路11、周辺回路12を作成する。そののちに、図2
(c)にあるように、カバーガラス15と封止材13を
用いて、液晶14を封入する。この液晶部分には、配向
膜、対向電極、フィルター、偏光板等が必要であること
はいうまでもないが、これらは公知の技術事項であるの
でここでは省略する。このままでは、基板は可視光に対
して透過ではないので、光源を基板の裏に配置した投射
型表示装置としては使用されない。そこで、最後に図2
(d)に示したように液晶画素部の下方16にあたる非
透光性基板7を裏面より、透光性絶縁層8まで除去して
実質的に光透過にし、投射型液晶画像表示装置を作成す
る。機械的強度或いは、信頼性向上要請から部分的に除
去した領域16を透明性樹脂、スピンオングラス等で充
填することも可能である。
FIG. 2 is a schematic view schematically showing one example of a manufacturing process of a liquid crystal image display device using the conventional SOI technology . In FIG. 1A, a substrate 7 is a non-translucent substrate,
8 is a translucent insulating layer, 9 is a semiconductor single crystal layer. This substrate structure is widely known as an SOI structure, and two semiconductor substrates are bonded together via an insulating layer to make one of the substrates thinner, and is suitable in that the insulating layer can be freely selected. ing. A pixel switching element which is a semiconductor active element required for a liquid crystal image display device as shown in FIG. 2B by using a known integrated circuit process technique on the SOI substrate shown in FIG. 10, a drive circuit 11, and a peripheral circuit 12 are created. After that, Figure 2
As shown in (c), the liquid crystal 14 is sealed using the cover glass 15 and the sealing material 13. Needless to say, the liquid crystal portion requires an alignment film, a counter electrode, a filter, a polarizing plate, and the like, but these are well-known technical items and will not be described here. In this state, since the substrate is not transparent to visible light, it is not used as a projection display device in which a light source is arranged behind the substrate. So, finally, Figure 2
As shown in (d), the non-light-transmitting substrate 7 below the liquid crystal pixel portion 16 is removed from the back surface to the light-transmitting insulating layer 8 so as to be substantially light-transmitting, thereby producing a projection type liquid crystal image display device. I do. It is also possible to fill the region 16 that has been partially removed due to a request for improvement in mechanical strength or reliability with a transparent resin, spin-on glass, or the like.

【0030】更に、本発明の液晶画像表示装置は、非透
光性基板を除去することにより得られる透光領域にSi
絶縁層を少なくとも設けて、該部の機械的強度を補
強し、信頼性を向上させることが好ましい。
Further, according to the liquid crystal image display device of the present invention, the light-transmitting region obtained by removing the non-light-transmitting substrate
At least provided N x insulating layer, and the mechanical strength of the portion, it is preferable to improve the reliability.

【0031】SiN絶縁層の形成方法はスパッタ或い
は、減圧CVD、プラズマCVD法が挙げられるが、制
御性の面から減圧CVD法が好ましい。膜構成として
は、デバイスの上層膜(保護膜)に設けても、層間絶縁
膜(配線間膜)に設けても下地絶縁膜に設けてもよく、
また、これらの複数部分に設けてもよい。更に、SiN
絶縁層の膜厚及びパターニングにより強度をコントロ
ールすることも可能である。
The method of forming the SiN x insulating layer includes sputtering, low pressure CVD, and plasma CVD, but low pressure CVD is preferable from the viewpoint of controllability. The film configuration may be provided on the upper layer film (protective film) of the device, may be provided on the interlayer insulating film (inter-wiring film), or may be provided on the base insulating film.
Moreover, you may provide in these several parts. Furthermore, SiN
The strength can be controlled by the thickness and patterning of the x insulating layer.

【0032】図3は、従来のSOI技術を用いた液晶画
像表示装置の製造工程の別の一例を模式的に示した模式
図である。図3(a)において、基板7は、非透光性基
板、8は、透光性絶縁層、9は半導体単結晶層である。
この基板構造はSOI構造として広く知られており、2
枚の半導体基板を絶縁物層を介して貼り合せ、片方の基
板を薄層化するもので、絶縁層を自由に選択できるとい
う点において適している。図3(a)に示されたSOI
基板に公知の集積回路プロセス技術を用いて、図3
(b)に示されるように液晶画像表示装置に必要な各半
導体能動素子である、画素スゥイッチング素子10及
び、駆動回路11、周辺回路12を作成する。そののち
に、図3(c)にあるように、カバーガラス15と封止
材13を用いて、液晶14を封入する。この液晶部分に
は、配向膜、対向電極、フィルター、偏光板等が必要で
あることはいうまでもないが、これらは周知の技術事項
であるのでここでは省略する。このままでは、基板は可
視光に対して透過ではないので、光源を基板の裏に配置
した投射型表示装置としては使用されない。そこで、図
3(d)に示したように液晶画素部の下方16にあたる
非透光性基板7を裏面より、透光性絶縁層8まで除去し
て実質的に光透過にし、更に、補強層として該透光領域
に裏面よりSiN絶縁層17を形成し、投射型液晶画
像表示装置を作成する。
FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing another example of the manufacturing process of the liquid crystal image display device using the conventional SOI technology . 3A, a substrate 7 is a non-light-transmitting substrate, 8 is a light-transmitting insulating layer, and 9 is a semiconductor single crystal layer.
This substrate structure is widely known as an SOI structure,
A semiconductor substrate is bonded with an insulating layer interposed therebetween, and one of the substrates is thinned, which is suitable in that an insulating layer can be freely selected. SOI shown in FIG.
Using a known integrated circuit process technology for the substrate, FIG.
As shown in (b), a pixel switching element 10, a driving circuit 11, and a peripheral circuit 12, which are semiconductor active elements required for a liquid crystal image display device, are created. Thereafter, as shown in FIG. 3C, the liquid crystal 14 is sealed using the cover glass 15 and the sealing material 13. Needless to say, the liquid crystal portion requires an alignment film, a counter electrode, a filter, a polarizing plate, and the like, but these are well-known technical items and will not be described here. In this state, since the substrate is not transparent to visible light, it is not used as a projection display device in which a light source is arranged behind the substrate. Therefore, as shown in FIG. 3D, the non-light-transmitting substrate 7 below the liquid crystal pixel portion 16 is removed from the back surface to the light-transmitting insulating layer 8 so that the light is substantially transmitted. Then, a SiN x insulating layer 17 is formed on the light-transmitting region from the back surface to form a projection-type liquid crystal image display device.

【0033】また、上述した表示装置においては、スイ
ッチング素子10の半導体活性層の層厚を、駆動回路1
1を含む周辺回路12の半導体活性層の層厚より薄くす
ることにより高性能な装置とすることができる。
In the above-described display device, the thickness of the semiconductor active layer of the switching element 10 is set to
By making the thickness of the semiconductor active layer of the peripheral circuit 12 including the semiconductor device 1 smaller than that of the semiconductor device, a high-performance device can be obtained.

【0034】本発明の液晶表示装置は、エピタキシャル
半導体層を用いて構成されているが、当該エピタキシャ
ル半導体層は、多孔質半導体を用いて良好に形成するこ
とができる。
The liquid crystal display device of the present invention is an epitaxial liquid crystal display device.
Although it is configured using a semiconductor layer, the epitaxy
The semiconductor layer can be formed well using a porous semiconductor.
Can be.

【0035】ここで、本発明の液晶表示装置の製造方法
として多孔質半導体を用いた製造工程について説明す
る。
Here, the method for manufacturing the liquid crystal display device of the present invention.
The manufacturing process described using a porous semiconductor as.

【0036】本工程用いられる多孔質半導体としての
多孔質Siは、Uhlir等によって1956年に半導
体の電解研磨の研究過程において発見された(A.Uh
lir,Bell Syst.Tech.J.,vol
35,333(1956))。また、ウナガミ等は、
陽極化成におけるSiの溶解反応を研究し、HF溶液中
のSiの陽極反応には正孔が必要であり、その反応は、
次のようであると報告している(T.ウナガミ:J.E
lectrochem.Soc.,vol.127,4
76(1980))。
Porous Si as a porous semiconductor used in this step was discovered by Uhril et al. In 1956 in the course of research on semiconductor electropolishing (A. Uh).
lir, Bell Syst. Tech. J. , Vol
35, 333 (1956)). In addition, eel, etc.
The dissolution reaction of Si in anodization was studied, and holes were necessary for the anodic reaction of Si in HF solution.
It is reported as follows (T. Unagami: JE
electrochem. Soc. , Vol. 127,4
76 (1980)).

【0037】 Si+2HF+(2−n)e→SiF+2H+ne SiF+2HF→SiF+H SiF+2HF→HSiF 又は、 Si+4HF+(4−λ)e→SiF+4H+λe SiF+2HF→HSiF ここで、e及びeはそれぞれ、正孔と電子を表して
いる。また、n及びλは夫々Si1原子が溶解するため
に必要な正孔の数であり、n>2又はλ>4なる条件が
満たされた場合に多孔質Siが形成されるとしている。
[0037] Si + 2HF + (2-n ) e + → SiF 2 + 2H + + ne - SiF 2 + 2HF → SiF 4 + H 2 SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6 or, Si + 4HF + (4- λ) e + → SiF 4 + 4H + + λe - where SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6, e + , e -, respectively, represent the holes and electrons. Further, n and λ are the number of holes required for dissolving the Si1 atom, respectively, and it is assumed that porous Si is formed when the condition of n> 2 or λ> 4 is satisfied.

【0038】このように、多孔質Siを作成するために
は、正孔が必要であり、N型Siに比べてP型Siの方
が多孔質Siに変質し易い。しかし、N型Siも正孔の
注入があれば、多孔質Siに変質することが知られてい
る(R.P.Holmstrom and J.Y.C
hi.Appl.Phys.Lett.Vol.42,
386(1983))。
As described above, holes are required to form porous Si, and P-type Si is more easily transformed into porous Si than N-type Si. However, it is known that N-type Si is also transformed into porous Si when holes are injected (RP Holmstrom and JYC).
hi. Appl. Phys. Lett. Vol. 42,
386 (1983)).

【0039】この多孔質Si層は、単結晶Siの密度
2.33g/cmに比べて、HF溶液濃度を50〜2
0%に変化させることで、その密度を1.1〜0.6g
/cmの範囲に変化させることができる。この多孔質
Si層は、透過電子顕微鏡による観察によれば、平均約
600Å程度の径の孔が形成される。その密度は単結晶
Siに比べると、半分以下になるにもかかわらず、単結
晶性は維持されており、多孔質層の上部へ単結晶Si層
をエピタキシャル成長させることも可能である。
This porous Si layer has a HF solution concentration of 50 to 2 compared to the density of single crystal Si of 2.33 g / cm 3.
By changing the density to 0%, the density is 1.1 to 0.6 g.
/ Cm 3 . According to observation with a transmission electron microscope, the porous Si layer has holes having an average diameter of about 600 °. Although the density is less than half that of single crystal Si, single crystallinity is maintained, and a single crystal Si layer can be epitaxially grown on the porous layer.

【0040】一般にSi単結晶を酸化すると、その体積
は約2.2倍に増大するが、多孔質Siの密度を制御す
ることにより、その体積膨張を抑制することが可能とな
り、基体の反りと、表面残留単結晶層に導入されるクラ
ックを回避できる。単結晶Siの多孔質Siに対する酸
化後の体積比Rは次のように表わすことができる。
In general, when a Si single crystal is oxidized, its volume increases about 2.2 times. However, by controlling the density of porous Si, its volume expansion can be suppressed, and the warpage of the base and the warpage of the substrate can be reduced. In addition, cracks introduced into the surface remaining single crystal layer can be avoided. The volume ratio R of single-crystal Si to porous Si after oxidation can be expressed as follows.

【0041】R=2.2×(A/2.33) ここで、Aは多孔質Siの密度である。もし、R=1、
即ち酸化後の体積膨張がない場合には、A=1.06
(g/cm)となり、多孔質Si層の密度を1.06
にすれば、体積膨張を抑制することができる。
R = 2.2 × (A / 2.33) where A is the density of porous Si. If R = 1,
That is, when there is no volume expansion after oxidation, A = 1.06
(G / cm 3 ), and the density of the porous Si layer is 1.06
By doing so, volume expansion can be suppressed.

【0042】また、多孔質層はその内部に大量の空隙が
形成されているために、密度が半分以下に減少する。そ
の結果、体積に比べて表面積が飛躍的に増大するため、
その化学エッチング速度は、非多孔質Si層のエッチン
グ速度に比べて、著しく増速される。
Further, since the porous layer has a large amount of voids formed therein, the density is reduced to less than half. As a result, the surface area increases dramatically compared to the volume,
The chemical etching rate is significantly increased compared to the etching rate of the non-porous Si layer.

【0043】本工程は、以上説明した多孔質Si層の性
質を利用したものであり、その特徴とするところは、多
孔質化された第1のSi基体上に結晶性の優れた非多孔
質単結晶Si層を作成するか、又は更に非多孔質単結晶
Si層上に絶縁層を作成し、係る非多孔質単結晶Si層
の表面又は絶縁層の表面を、表面に絶縁層を有する第2
のSi基体の絶縁層表面に貼り合わせ、その後多孔質化
された第1のSi基体を少なくとも湿式化学エッチング
を含む処理により除去することで貼り合わせた絶縁層上
に結晶性の優れた単結晶Si層を形成し、更に、第2の
Si基体の一部又は前記第2のSi基体と貼り合わされ
た絶縁層との一部を、第2のSi基体の単結晶Si層が
形成されていない面(裏面)から、貼り合わせた絶縁層
の絶縁面又は単結晶Si層のSi単結晶面が露出するま
で、少なくとも湿式化学エッチングを含む処理により除
去することで、連続なる薄層(単結晶Si層)を直下の
支持体なしに残存させることにある。
This step utilizes the properties of the porous Si layer described above, and is characterized in that a non-porous non-porous material having excellent crystallinity is formed on a porous first Si substrate. A single-crystal Si layer is formed, or an insulating layer is further formed on the non-porous single-crystal Si layer, and the surface of the non-porous single-crystal Si layer or the surface of the insulating layer has a surface having the insulating layer. 2
And then removing the porous first Si substrate by at least a process including wet chemical etching to form a single crystal Si having excellent crystallinity on the bonded insulating layer. Forming a layer, and further forming a part of the second Si base or a part of the insulating layer bonded to the second Si base on a surface of the second Si base on which the single crystal Si layer is not formed. A continuous thin layer (single-crystal Si layer) is obtained by removing at least a process including wet chemical etching from the (back surface) until the insulating surface of the bonded insulating layer or the Si single-crystal surface of the single-crystal Si layer is exposed. ) Without the support directly underneath.

【0044】また、本工程は、前記工程により貼り合わ
せた絶縁層上に結晶性の優れた単結晶Si層を形成した
後、この単結晶Si層に電子デバイスを形成し、少なく
とも一部の該電子デバイスを形成した領域直下の部分を
含む、第2のSi基体の一部又は前記第2のSi基体と
貼り合わせた絶縁層との一部を、第2のSi基体の単結
晶Si層が形成されていない面(裏面)から、貼り合わ
せた絶縁層の絶縁面又は単結晶Si層のSi単結晶面が
露出するまで、少なくとも湿式化学エッチングを含む処
理により除去することで、連続なる薄層(単結晶Si
層)を直下の支持体なしに残存させるとともに、少なく
とも電子デバイスの形成された単結晶Si層の所望の領
域直下のみを光透過可能として非透光性基体を部分的に
透過型に変えることができる。
In this step , after forming a single-crystal Si layer having excellent crystallinity on the insulating layer bonded by the above-described step, an electronic device is formed on this single-crystal Si layer, and at least a part of the single-crystal Si layer is formed. A part of the second Si base or a part of the insulating layer bonded to the second Si base, including a part immediately below the region where the electronic device is formed, is formed by a single crystal Si layer of the second Si base. A continuous thin layer is formed by removing at least a process including wet chemical etching from the surface (rear surface) where the insulating layer is not formed, until the insulating surface of the bonded insulating layer or the Si single crystal surface of the single crystal Si layer is exposed. (Single-crystal Si
Together is left without support immediately below the layer), it is varied non-light-transmitting substrate only directly under at least an electronic device a desired region of the formed single crystal Si layer as possible light transmission partially transmissive it can.

【0045】本工程によれば、非透光性絶縁性基体上に
単結晶Si層を形成した後、必要な領域のみ非透光性基
体部分を除去することで、非透光性基体上に形成された
単結晶Si層の必要な領域のみ部分的に光照射すること
が可能となり、ガラスに代表される透光性基体を用いず
に、容易に、しかも生産性、均一性、制御性、経済性の
面で卓越した、結晶性が単結晶ウエハ並に優れたSi層
を持つ透光性のSOI構造を作成することが可能とな
る。
According to this step , after a single-crystal Si layer is formed on the non-light-transmitting insulating substrate, the non-light-transmitting substrate portion is removed only in a necessary region, so that the non-light-transmitting substrate is formed on the non-light-transmitting substrate. It becomes possible to partially irradiate light only in a necessary region of the formed single crystal Si layer, and easily and without productivity, uniformity, controllability, A light-transmitting SOI structure having a Si layer excellent in crystallinity as excellent as a single-crystal wafer can be formed in terms of economic efficiency.

【0046】先ず、本工程に好適に用いることができる
エッチング液について説明する。
First, an etching solution that can be suitably used in this step will be described.

【0047】図4から図11に、多孔質Siと非多孔質
Si個別に各々に対する、弗酸、弗酸とアルコールとの
混合液、弗酸と過酸化水素水との混合液、弗酸とアルコ
ールと過酸化水素水との混合液、バッファード弗酸、バ
ッファード弗酸とアルコールとの混合液、バッファード
弗酸と過酸化水素水との混合液、及びバッファード弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液によるエッチン
グ特性をそれぞれ示す。
FIGS. 4 to 11 show that, for porous Si and non-porous Si, respectively, hydrofluoric acid, a mixed solution of hydrofluoric acid and alcohol, a mixed solution of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide, and hydrofluoric acid. A mixture of alcohol and hydrogen peroxide, buffered hydrofluoric acid, a mixture of buffered hydrofluoric acid and alcohol, a mixture of buffered hydrofluoric acid and hydrogen peroxide, and a mixture of buffered hydrofluoric acid and alcohol The etching characteristics of a mixed solution with hydrogen oxide water are shown.

【0048】多孔質Siは単結晶Siを陽極化成によっ
て作成し、その条件を以下に示す。陽極化成によって形
成する多孔質Siの出発材料は、単結晶Siに限定され
るものではなく、他の結晶構造のSiでも可能である。
The porous Si is prepared by anodizing single-crystal Si, and the conditions are as follows. The starting material of porous Si formed by anodization is not limited to single-crystal Si, but may be Si having another crystal structure.

【0049】 印加電圧 :2.6(V) 電流密度 :30(mA・cm−2) 陽極化成溶液 :HF:HO:COH=1:
1:1 時間 :2.4(時間) 多孔質Siの厚み:300(μm) Porosity:56(%) 図4に、多孔質Siと非多孔質である単結晶Siを弗酸
に浸潤し、攪拌したときのエッチングされた多孔質Si
と単結晶Siの厚みのエッチング時間依存性を示す。
Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1:
1: 1 time: 2.4 (hour) Thickness of porous Si: 300 (μm) Porosity: 56 (%) FIG. 4 shows that porous Si and non-porous single crystal Si are infiltrated with hydrofluoric acid. Etched porous Si when stirred
And the etching time dependence of the thickness of single crystal Si.

【0050】上記条件により作成した多孔質Siを室温
において49%弗酸(白丸)に浸潤し、攪拌した。後
に、該多孔質Siの厚みの減少を測定した。多孔質Si
は急速にエッチングされ、40分ほどで90μm、更
に、80分経過させると205μmも、高度の表面性を
有して、均一にエッチングされる。エッチング速度は溶
液濃度及び、温度に依存する。
The porous Si prepared under the above conditions was infiltrated with 49% hydrofluoric acid (open circles) at room temperature and stirred. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. Porous Si
Is rapidly etched, having a high degree of surface properties, and being uniformly etched to 90 μm in about 40 minutes and to 205 μm after 80 minutes. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.

【0051】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいて49%弗酸(黒丸)に浸潤し、攪拌した。後に、
該単結晶Siの厚みの減少を測定した。単結晶Siは、
80分経過した後にも、60Å以下しかエッチングされ
なかった。
Further, single-crystal Si having a thickness of 500 μm was soaked in 49% hydrofluoric acid (black circles) at room temperature and stirred. later,
The decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. Single crystal Si
Even after a lapse of 80 minutes, the etching was less than 60 °.

【0052】図5に、多孔質Siと非多孔質である単結
晶Siを弗酸とアルコールとの混合液に攪拌することな
しに浸潤した時のエッチングされた多孔質Siと単結晶
Siの厚みのエッチング時間依存性を示す。
FIG. 5 shows the thicknesses of the etched porous Si and the single-crystal Si when the porous Si and the non-porous single-crystal Si were infiltrated into the mixed solution of hydrofluoric acid and alcohol without stirring. Of FIG.

【0053】上記条件により作成した多孔質Siを室温
において49%弗酸とアルコールとの混合液(10:
1)(白丸)に攪拌することなしに浸潤した。後に、該
多孔質Siの厚みの減少を測定した。多孔質Siは急速
にエッチングされ、40分ほどで85μm、更に、80
分経過させると195μmも、高度の表面性を有して、
均一にエッチングされる。エッチング速度は溶液濃度及
び、温度に依存する。
The porous Si prepared under the above conditions was mixed at room temperature with a mixture of 49% hydrofluoric acid and alcohol (10:
1) (white circles) infiltrated without stirring. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. The porous Si is rapidly etched to 85 μm in about 40 minutes,
After lapse of minutes, 195 μm has a high degree of surface properties,
Etched uniformly. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.

【0054】特に、アルコールを添加することによっ
て、エッチングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエ
ッチング表面から、攪拌することなく、除去でき、均一
に且つ効率よく多孔質Siをエッチングすることができ
る。
In particular, by adding alcohol, bubbles of the reaction product gas can be instantaneously removed from the etched surface without stirring, and the porous Si can be etched uniformly and efficiently.

【0055】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいて49%弗酸とアルコールとの混合液(10:1)
(黒丸)に攪拌することなしに浸潤した。後に、該単結
晶Siの厚みの減少を測定した。単結晶Siは、80分
経過した後にも、60Å以下しかエッチングされなかっ
た。
Further, a single-crystal Si having a thickness of 500 μm is mixed with 49% hydrofluoric acid and alcohol at room temperature (10: 1).
(Black circles) infiltrated without stirring. Later, the decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. The single crystal Si was etched only 60 ° or less even after 80 minutes.

【0056】図6に、多孔質Siと非多孔質である単結
晶Siを弗酸と過酸化水素水との混合液に浸潤し、攪拌
した時のエッチングされた多孔質Siと単結晶Siの厚
みのエッチング時間依存性を示す。
FIG. 6 shows that the porous Si and the non-porous single-crystal Si are infiltrated into a mixed solution of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution, and are stirred and stirred. 4 shows the etching time dependency of the thickness.

【0057】上記条件により作成した多孔質Siを室温
において49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液
(1:5)(白丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該多孔
質Siの厚みの減少を測定した。多孔質Siは急速にエ
ッチングされ、40分ほどで112μm、更に、80分
経過させると256μmも、高度の表面性を有して、均
一にエッチングされる。エッチング速度は溶液濃度及
び、温度に依存する。
The porous Si prepared under the above conditions was immersed in a mixed solution of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide (1: 5) (open circles) at room temperature and stirred. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. The porous Si is rapidly etched, having a high surface property of 112 μm in about 40 minutes and 256 μm after 80 minutes, and is uniformly etched. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.

【0058】特に、過酸化水素水を添加することによっ
て、Siの酸化を増速し、反応速度を無添加に比べて増
速することが可能となり、更に過酸化水素水の比率を変
えることにより、その反応速度を制御することができ
る。
In particular, by adding the hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared with the case of not adding the hydrogen peroxide solution. , Its reaction rate can be controlled.

【0059】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいて49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液
(1:5)(黒丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該単結
晶Siの厚みの減少を測定した。単結晶Siは、80分
経過した後にも、60Å以下しかエッチングされなかっ
た。
Further, single-crystal Si having a thickness of 500 μm was infiltrated at room temperature into a mixed solution (1: 5) of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide (black circle) and stirred. Later, the decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. The single crystal Si was etched only 60 ° or less even after 80 minutes.

【0060】図7に、多孔質Siと非多孔質である単結
晶Siを弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液に
攪拌することなしに浸潤した時のエッチングされた多孔
質Siと単結晶Siの厚みのエッチング時間依存性を示
す。
FIG. 7 shows that the porous Si and the non-porous single crystal Si were infiltrated into a mixed solution of hydrofluoric acid, alcohol and aqueous hydrogen peroxide without stirring, and the etched porous Si and 4 shows the etching time dependency of the thickness of single crystal Si.

【0061】上記条件により作成した多孔質Siを室温
において49%弗酸とアルコールと30%過酸化水素水
との混合液(10:6:50)(白丸)に攪拌すること
なしに浸潤した。後に、該多孔質Siの厚みの減少を測
定した。多孔質Siは急速にエッチングされ、40分ほ
どで106μm、更に、80分経過させると244μm
も、高度の表面性を有して、均一にエッチングされる。
エッチング速度は溶液濃度及び、温度に依存する。
The porous Si prepared under the above conditions was infiltrated at room temperature into a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% aqueous hydrogen peroxide (10: 6: 50) (open circles) without stirring. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. The porous Si is rapidly etched to 106 μm in about 40 minutes, and 244 μm after 80 minutes.
Also have a high degree of surface properties and are uniformly etched.
The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.

【0062】特に、アルコールを添加することによっ
て、エッチングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエ
ッチング表面から、攪拌することなく、除去でき、均一
にかつ効率よく多孔質Siをエッチングすることができ
る。
In particular, by adding alcohol, bubbles of the reaction gas generated by the etching can be instantaneously removed from the etching surface without stirring, and the porous Si can be etched uniformly and efficiently.

【0063】また特に、過酸化水素水を添加することに
よって、Siの酸化を増速し、反応速度を無添加に比べ
て増速することが可能となり、更に過酸化水素水の比率
を変えることにより、その反応速度を制御することがで
きる。
In particular, by adding a hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared with the case where no hydrogen peroxide is added. With this, the reaction speed can be controlled.

【0064】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいて49%弗酸とアルコールと30%過酸化水素水と
の混合液(10:6:50)(黒丸)に攪拌することな
しに浸潤した。後に、該単結晶Siの厚みの減少を測定
した。単結晶Siは、80分経過した後にも、60Å以
下しかエッチングされなかった。図8に、多孔質Siと
非多孔質である単結晶Siをバッファード弗酸に浸潤
し、攪拌した時のエッチングされた多孔質Siと単結晶
Siの厚みのエッチング時間依存性を示す。
The single-crystal Si having a thickness of 500 μm was infiltrated at room temperature into a mixed solution (10: 6: 50) of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (black circle) without stirring. Later, the decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. The single crystal Si was etched only 60 ° or less even after 80 minutes. FIG. 8 shows the etching time dependency of the thickness of the etched porous Si and single-crystal Si when porous Si and non-porous single-crystal Si are infiltrated with buffered hydrofluoric acid and stirred.

【0065】上記条件により作成した多孔質Siを室温
においてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
F+HO)(白丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該
多孔質Siの厚みの減少を測定した。多孔質Siは急速
にエッチングされ、40分ほどで70μm、更に、12
0分経過させると140μmも、高度の表面性を有し
て、均一にエッチングされる。エッチング速度は溶液濃
度及び、温度に依存する。
The porous Si produced under the above conditions was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH) at room temperature.
4 F + H 2 O) infiltrate the (open circles), and stirred. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. The porous Si is rapidly etched to 70 μm in about 40 minutes, and
After elapse of 0 minutes, even 140 μm is uniformly etched with a high degree of surface property. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.

【0066】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
F+HO)(黒丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該単
結晶Siの厚みの減少を測定した。単結晶Siは、12
0分経過した後にも、100Å以下しかエッチングされ
なかった。
Further, 500 μm-thick single-crystal Si was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH 4) at room temperature.
F + H 2 O) (filled circles) and stirred. Later, the decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. Single crystal Si is 12
Even after a lapse of 0 minutes, the etching was less than 100 °.

【0067】図9に、多孔質Siと非多孔質である単結
晶Siをバッファード弗酸とアルコールとの混合液に攪
拌することなしに浸潤したときのエッチングされた多孔
質Siと単結晶Siの厚みのエッチング時間依存性を示
す。
FIG. 9 shows the etched porous Si and single-crystal Si when the porous Si and the non-porous single-crystal Si were infiltrated into a mixed solution of buffered hydrofluoric acid and alcohol without stirring. 4 shows the etching time dependence of the thickness of the film.

【0068】上記条件により作成した多孔質Siを室温
においてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
F+HO)とアルコールとの混合液(10:1)
(白丸)に攪拌することなしに浸潤した。後に、該多孔
質Siの厚みの減少を測定した。多孔質Siは急速にエ
ッチングされ、40分ほどで67μm、更に、120分
経過させると112μmも、高度の表面性を有して、均
一にエッチングされる。エッチング速度は溶液濃度及
び、温度に依存する。
The porous Si produced under the above conditions was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH) at room temperature.
4 F + H 2 O) and alcohol mixture (10: 1)
(Open circles) infiltrated without stirring. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. Porous Si is rapidly etched, having a high surface property of 67 μm in about 40 minutes and 112 μm after 120 minutes, and is uniformly etched. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.

【0069】特に、アルコールを添加することによっ
て、エッチングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエ
ッチング表面から、攪拌することなく、除去でき、均一
に且つ効率よく多孔質Siをエッチングすることができ
る。
In particular, by adding alcohol, bubbles of the reaction gas generated by the etching can be instantaneously removed from the etching surface without stirring, and the porous Si can be etched uniformly and efficiently.

【0070】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
F+HO)とアルコールとの混合液(10:1)(黒
丸)に攪拌することなしに浸潤した。後に、該単結晶S
iの厚みの減少を測定した。単結晶Siは、120分経
過した後にも、100Å以下しかエッチングされなかっ
た。
Further, 500 μm-thick single-crystal Si was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH 4) at room temperature.
F + H 2 O) and an alcohol mixture (10: 1) (filled circles) were infiltrated without stirring. Later, the single crystal S
The decrease in the thickness of i was measured. The single crystal Si was etched only 100 ° or less even after elapse of 120 minutes.

【0071】図10に、多孔質Siと非多孔質である単
結晶Siをバッファード弗酸と過酸化水素水との混合液
に浸潤し、攪拌した時のエッチングされた多孔質Siと
単結晶Siの厚みのエッチング時間依存性を示す。
FIG. 10 shows that porous Si and non-porous single crystal Si were infiltrated into a mixed solution of buffered hydrofluoric acid and aqueous hydrogen peroxide, and were etched when stirred. 4 shows the etching time dependency of the thickness of Si.

【0072】上記条件により作成した多孔質Siを室温
においてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
F+HO)と30%過酸化水素水との混合液(1:
5)(白丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該多孔質Si
の厚みの減少を測定した。多孔質Siは急速にエッチン
グされ、40分ほどで88μm、更に、120分経過さ
せると147μmも、高度の表面性を有して、均一にエ
ッチングされる。エッチング速度は溶液濃度及び、温度
に依存する。
The porous Si produced under the above conditions was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH) at room temperature.
4 F + H 2 O) and mixed solution of 30% hydrogen peroxide (1:
5) Infiltrated (white circle) and stirred. Later, the porous Si
Was measured for a decrease in thickness. Porous Si is rapidly etched, having a high surface property of 88 μm in about 40 minutes and 147 μm after 120 minutes, and is uniformly etched. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.

【0073】特に、過酸化水素水を添加することによっ
て、Siの酸化を増速し、反応速度を無添加にくらべて
増速することが可能となり、更に過酸化水素水の比率を
変えることにより、その反応速度を制御することができ
る。
In particular, by adding the hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared with the case of not adding the hydrogen peroxide solution. , Its reaction rate can be controlled.

【0074】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
F+HO)と30%過酸化水素水との混合液(1:
5)(黒丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該単結晶Si
の厚みの減少を測定した。単結晶Siは、120分経過
した後にも、100Å以下しかエッチングされなかっ
た。
Further, 500 μm-thick single-crystal Si was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH 4) at room temperature.
F + H 2 O) and a 30% hydrogen peroxide aqueous solution (1:
5) Infiltrated (black circles) and stirred. Later, the single crystal Si
Was measured for a decrease in thickness. The single crystal Si was etched only 100 ° or less even after elapse of 120 minutes.

【0075】図11に、多孔質Siと非多孔質である単
結晶Siをバッファード弗酸とアルコールと過酸化水素
水との混合液に攪拌することなしに湿潤した時のエッチ
ングされた多孔質Siと単結晶Siの厚みのエッチング
時間依存性を示す。
FIG. 11 shows that the porous Si and the non-porous single-crystal Si were wetted without being stirred in a mixed solution of buffered hydrofluoric acid, alcohol and aqueous hydrogen peroxide. 4 shows the etching time dependency of the thickness of Si and single crystal Si.

【0076】上記条件により作成した多孔質Siを室温
においてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
F+HO)とアルコールと30%過酸化水素水との
混合液(10:6:50)(白丸)に攪拌することなし
に浸潤した。後に、該多孔質Siの厚みの減少を測定し
た。多孔質Siは急速にエッチングされ、40分ほどで
83μm、更に、120分経過させると140μmも、
高度の表面性を有して、均一にエッチングされる。エッ
チング速度は溶液濃度及び、温度に依存する。
The porous Si prepared under the above conditions was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH) at room temperature.
4 F + H 2 O) and mixed solution of alcohol and 30% hydrogen peroxide (10: 6: 50) was infiltrated without stirring (white circles). Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. Porous Si is rapidly etched, 83 μm in about 40 minutes, and 140 μm after 120 minutes.
It has a high degree of surface properties and is uniformly etched. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.

【0077】特に、アルコールを添加することによっ
て、エッチングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエ
ッチング表面から、攪拌することなく、除去でき、均一
に且つ効率よく多孔質Siをエッチングすることができ
る。
In particular, by adding alcohol, bubbles of a reaction gas generated by etching can be instantaneously removed from the etching surface without stirring, and the porous Si can be etched uniformly and efficiently.

【0078】また特に、過酸化水素水を添加することに
よって、Siの酸化を増速し、反応速度を無添加にくら
べて増速することが可能となり、更に過酸化水素水の比
率を変えることにより、その反応速度を制御することが
できる。
In particular, by adding a hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared with the case of not adding the hydrogen peroxide solution. With this, the reaction speed can be controlled.

【0079】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
F+HO)とアルコールと30%過酸化水素水との混
合液(10:6:50)(黒丸)に攪拌することなしに
浸潤した。後に、該単結晶Siの厚みの減少を測定し
た。単結晶Siは、120分経過した後にも、100Å
以下しかエッチングされなかった。
Further, a 500 μm-thick single-crystal Si film was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH 4) at room temperature.
F + H 2 O), a mixture of alcohol and 30% aqueous hydrogen peroxide (10: 6: 50) (filled circle) was infiltrated without stirring. Later, the decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. The single crystal Si is kept at 100 ° even after 120 minutes.
Only the following were etched.

【0080】以上説明したエッチング液によるエッチン
グ後の多孔質Siと単結晶Siを水洗し、その表面を二
次イオンにより微量分析したところ何ら不純物は検出さ
れなかった。
The porous Si and the single crystal Si after the etching with the above-described etching solution were washed with water, and the surface thereof was trace-analyzed with secondary ions. As a result, no impurities were detected.

【0081】尚、過酸化水素水の溶液濃度は、ここでは
30%であるが、過酸化水素水の添加効果がそこなわれ
ず、且つ製造工程等で実用上差し支えない濃度で設定さ
れる。
Although the solution concentration of the hydrogen peroxide solution is 30% here, it is set to a concentration that does not impair the effect of adding the hydrogen peroxide solution and that is practically acceptable in the manufacturing process and the like.

【0082】溶液濃度及び温度の条件は、弗酸、バッフ
ァード弗酸及び上記過酸化水素水、又は上記アルコール
の効果を奏し、エッチング速度が製造工程等で実用上差
し支えない範囲で設定される。
The conditions of the solution concentration and the temperature are set within a range in which the effects of hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid and the above-mentioned hydrogen peroxide solution or the above-mentioned alcohol are exhibited, and the etching rate is practically acceptable in the manufacturing process and the like.

【0083】本工程では、一例として、前述した溶液濃
度、室温の場合について取り上げたが、本工程は係る条
件に限定されるものではない。
In this step , the case of the above-mentioned solution concentration and room temperature is taken as an example, but this step is not limited to such conditions.

【0084】HF濃度は、エッチング液に対して、好ま
しくは1〜95%、より好ましくは5〜90%、更に好
ましくは5〜80%の範囲で設定される。
The HF concentration is set in the range of preferably 1 to 95%, more preferably 5 to 90%, and still more preferably 5 to 80% with respect to the etching solution.

【0085】バッファード弗酸中のHF濃度は、エッチ
ング液に対して、好ましくは1〜95%、より好ましく
は1〜85%、更に好ましくは1〜70%の範囲で設定
され、バッファード弗酸中のNHF濃度は、エッチン
グ液に対して、好ましくは1〜95%、より好ましくは
5〜90%、更に好ましくは5〜80%の範囲で設定さ
れる。
The HF concentration in the buffered hydrofluoric acid is preferably set in the range of 1 to 95%, more preferably 1 to 85%, and still more preferably 1 to 70% with respect to the etching solution. The NH 4 F concentration in the acid is set in the range of preferably 1 to 95%, more preferably 5 to 90%, and still more preferably 5 to 80% with respect to the etching solution.

【0086】H濃度は、エッチング液に対して、
好ましくは1〜95%、より好ましくは5〜90%、更
に好ましくは10〜80%で、且つ上記過酸化水素水の
効果を奏する範囲で設定される。
The H 2 O 2 concentration is different from that of the etching solution.
It is preferably set in the range of 1 to 95%, more preferably 5 to 90%, and still more preferably 10 to 80%, and within a range in which the effect of the hydrogen peroxide solution is exhibited.

【0087】アルコール濃度は、エッチング液に対し
て、好ましくは80%以下、より好ましくは60%以
下、更に好ましくは40%以下で、且つ上記アルコール
の効果を奏する範囲で設定される。
The alcohol concentration is set to preferably 80% or less, more preferably 60% or less, further preferably 40% or less with respect to the etching solution, and is set within a range in which the effect of the alcohol is exerted.

【0088】温度は、好ましくは0〜100℃、より好
ましくは5〜80℃、更に好ましくは5〜60℃の範囲
で設定される。
The temperature is set in the range of preferably 0 to 100 ° C., more preferably 5 to 80 ° C., and still more preferably 5 to 60 ° C.

【0089】本発明に用いられるアルコールはエチルア
ルコールの他、イソプロピルアルコールなど製造工程等
に実用上差し支えなく、更に上記アルコール添加効果を
望むことのできるアルコールを用いることができる。
The alcohol used in the present invention may be ethyl alcohol, isopropyl alcohol, or any other alcohol that can be used in the production process or the like and has the above-mentioned effect of adding alcohol.

【0090】次に基体を多孔質化した後に単結晶をエピ
タキシャル成長させる方法について説明する。
Next, a method for epitaxially growing a single crystal after making the substrate porous will be described.

【0091】図12(a)に示すように、先ず、Si単
結晶基体を用意して、HF溶液を用いた陽極化成(An
odization)法によって、その全部を多孔質化
して多孔質単結晶Si基体18とする。種々の成長法に
より、エピタキシャル成長を多孔質化した基体表面に行
い、薄膜単結晶層19を形成する。
As shown in FIG. 12 (a), first, a Si single crystal substrate was prepared and anodized (An
The entirety of the substrate is made porous by an oxidation method to form a porous single-crystal Si substrate 18. Epitaxial growth is performed on the porous substrate surface by various growth methods to form a thin film single crystal layer 19.

【0092】図12(b)に示すように、もう一つのS
i基体20を用意して、その表面に絶縁層21を形成し
た後、多孔質Si基体上の単結晶Si層上に形成した絶
縁層22表面に、絶縁層21を表面に持つSi基体を貼
りつける。この貼り付け工程は、洗浄した表面同士を密
着させ、その後酸化雰囲気或いは、窒素雰囲気中で加熱
する。絶縁層22は最終的な活性層である単結晶層19
の界面準位を低減させるために形成するものであって、
マイクロメカニクスなど界面準位を問題としない応用に
対しては、絶縁層22は必ずしも必要ではない。
As shown in FIG. 12B, another S
After preparing the i-base 20 and forming the insulating layer 21 on the surface thereof, the Si base having the insulating layer 21 on the surface is attached to the insulating layer 22 formed on the single-crystal Si layer on the porous Si base. Put on. In this attaching step, the cleaned surfaces are brought into close contact with each other, and then heated in an oxidizing atmosphere or a nitrogen atmosphere. The insulating layer 22 is a single crystal layer 19 which is a final active layer.
Formed to reduce the interface state of
The insulating layer 22 is not necessarily required for applications in which the interface state does not matter, such as micromechanics.

【0093】図12(c)に示すように、多孔質Si基
体18を全部、上記多孔質Siの選択エッチング液によ
って、多孔質Siのみを無電解湿式化学エッチングして
絶縁層21,22上に薄膜化した単結晶Si層19を残
存させ形成する。本工程により、絶縁層21,22を介
したSi基体20上に結晶性がSiウエハーと同等な単
結晶Si層19が平坦に、しかも均一に薄層化されて、
ウエハー全域に、大面積に形成される。
As shown in FIG. 12C, the entire porous Si substrate 18 is subjected to electroless wet chemical etching of only the porous Si with the above-mentioned porous Si selective etching solution to form an insulating layer 21 or 22 thereon. The thin-film single-crystal Si layer 19 is left and formed. According to this step, the single-crystal Si layer 19 having the same crystallinity as the Si wafer is flattened and uniformly thinned on the Si base 20 via the insulating layers 21 and 22.
A large area is formed over the entire area of the wafer.

【0094】次に、図12(d)に示すように、透光性
にする裏面領域を除いて、全てをエッチング防止膜23
で被覆した後、開口部から絶縁層21の絶縁面、或いは
単結晶Si層19の単結晶面が露出するまで、Si基体
20或いはSi基体20及び絶縁層21,22をエッチ
ングして除去する。図12はSi基体20のみをエッチ
ングして除去した例を示してある。
Next, as shown in FIG. 12D, the entire surface of the etching prevention film 23 is removed except for the rear surface region to be made light-transmitting.
Then, the Si substrate 20 or the Si substrate 20 and the insulating layers 21 and 22 are removed by etching until the insulating surface of the insulating layer 21 or the single crystal surface of the single crystal Si layer 19 is exposed from the opening. FIG. 12 shows an example in which only the Si base 20 is removed by etching.

【0095】図12(e)に示すように、エッチング防
止膜23を剥離した後には、一部分が透光性になったS
i基体20、絶縁層21,22上に結晶性がシリコンウ
エハーと同等な単結晶Si層19が平坦に、しかも均一
に薄層化されて、ウエハー全域に、大面積に形成され
る。
As shown in FIG. 12E, after the etching prevention film 23 is peeled off, the partially transparent S
A single-crystal Si layer 19 having a crystallinity equivalent to that of a silicon wafer is flattened and uniformly thinned on the i-substrate 20 and the insulating layers 21 and 22 to form a large area over the entire wafer.

【0096】透光性になった領域の表面の薄層(Mem
brane)(単結晶Si層、或いは単結晶Si層と絶
縁層)の直下に支持体は存在していない。
A thin layer (Mem) on the surface of the light-transmitting region
There is no support directly underneath (a single crystal Si layer or a single crystal Si layer and an insulating layer).

【0097】上述した基体を透光性にする前に電子デバ
イスを単結晶半導体層に形成する方法について説明す
る。
A method for forming an electronic device on a single crystal semiconductor layer before making the above-described substrate light-transmitting will be described.

【0098】先ず、図13(a)〜(c)の工程は前記
図12(a)〜(c)と同様である。
First, the steps shown in FIGS.
This is the same as FIGS. 12 (a) to 12 (c).

【0099】次に、図13(d)に示すように、単結晶
Si層19にトランジスタ、ダイオード、コンデンサ、
抵抗等の電子デバイス或いはそれらの集積回路24を形
成する。
Next , as shown in FIG. 13D, a transistor, a diode, a capacitor,
An electronic device such as a resistor or an integrated circuit 24 thereof is formed.

【0100】次に、図13(e)に示すように、透光性
にする裏面領域を除いて、全てをエッチング防止膜23
で被覆した後、開口部から絶縁層21の絶縁面、或いは
単結晶Si層19の単結晶面が露出するまで、Si基体
20或いはSi基体20及び絶縁層21,22をエッチ
ングして除去する。透光性にする領域には、少なくとも
1個以上の電子デバイスが含まれていた。図13にはS
i基体20のみをエッチングして除去した例を示してあ
る。
Next, as shown in FIG. 13E, except for the back surface region which is made to be light-transmitting, the entire surface is etched away.
Then, the Si substrate 20 or the Si substrate 20 and the insulating layers 21 and 22 are removed by etching until the insulating surface of the insulating layer 21 or the single crystal surface of the single crystal Si layer 19 is exposed from the opening. The region to be translucent contained at least one or more electronic devices. FIG.
An example is shown in which only the i-base 20 is removed by etching.

【0101】図13(f)に示すように、エッチング防
止膜23を剥離した後には、一部分が透光性になったS
i基体20、絶縁層21,22上の単結晶Si層19中
に電子デバイス24が形成されており、しかも透光性に
なっている。
As shown in FIG. 13 (f), after the etching prevention film 23 is peeled off, the partially transparent S
An electronic device 24 is formed in the single-crystal Si layer 19 on the i-base 20 and the insulating layers 21 and 22, and is translucent.

【0102】透光性になった領域の表面の電子デバイス
が組み込まれている薄層(Membrane)(単結晶
Si層、或いは単結晶Si層と絶縁層)の直下に支持体
は存在していない。
The support does not exist directly under the thin layer (single-crystal Si layer or the single-crystal Si layer and the insulating layer) in which the electronic device is incorporated on the surface of the light-transmitting region. .

【0103】次に、多孔質化を行なう前に単結晶層を形
成し、その後、陽極化成により選択的に、基体のみを多
孔質化する方法について説明する。
Next, a method for forming a single crystal layer before making it porous and thereafter selectively making only the substrate porous by anodizing will be described.

【0104】先ず、図14(a)に示すように、種々の
薄膜成長法によるエピタキシャル成長により低不純物濃
度層32を形成する。或いは、P型Si単結晶基体31
の表面にプロトンをイオン注入してN型単結晶層32を
形成する。
First, as shown in FIG. 14A, a low impurity concentration layer 32 is formed by epitaxial growth using various thin film growth methods. Alternatively, the P-type Si single crystal substrate 31
Ions are implanted into the surface of the substrate to form an N-type single crystal layer 32.

【0105】次に、図14(b)に示すように、P型S
i単結晶基体31を裏面よりHF溶液を用いた陽極化成
(Anodization)法によって、多孔質単結晶
Si基体33に変質させる。
Next, as shown in FIG.
The i-single-crystal substrate 31 is transformed from the back surface into a porous single-crystal Si substrate 33 by an anodization method using an HF solution.

【0106】図14(c)に示すように、もう一つのS
i基体34を用意して、その表面に絶縁層35を形成し
た後、多孔質Si基体上の単結晶Si層上に形成した絶
縁層36表面に、絶縁層35を表面に持つSi基体を貼
り付ける。この貼り付け工程は、洗浄した表面同士を密
着させ、その後酸化雰囲気或いは、窒素雰囲気中で加熱
する。絶縁層36は最終的な活性層である単結晶層32
の界面準位を低減させるために形成するものであって、
マイクロメカニクスなど界面準位を問題としない応用に
対しては、絶縁層36は必ずしも必要ではない。
As shown in FIG. 14C, another S
After preparing an i-base 34 and forming an insulating layer 35 on the surface thereof, an Si base having the insulating layer 35 on the surface is attached to the surface of the insulating layer 36 formed on the single-crystal Si layer on the porous Si base. wear. In this attaching step, the cleaned surfaces are brought into close contact with each other, and then heated in an oxidizing atmosphere or a nitrogen atmosphere. The insulating layer 36 is a single crystal layer 32 as a final active layer.
Formed to reduce the interface state of
The insulating layer 36 is not necessarily required for applications in which the interface state does not matter, such as micromechanics.

【0107】図14(d)に示すように、多孔質Si基
体33を全部、上記多孔質Siの選択エッチング液によ
って、多孔質Siのみを無電解湿式化学エッチングして
絶縁層35,36上に薄膜化した単結晶Si層32を残
存させ形成する。本工程により、絶縁層35,36を介
したSi基体34上に結晶性がシリコンウエハーと同等
な単結晶Si層32が平坦に、しかも均一に薄層化され
て、ウエハー全域に、大面積に形成される。
As shown in FIG. 14D, the entire porous Si substrate 33 is subjected to electroless wet chemical etching of only the porous Si by the above-mentioned porous Si selective etching solution to form insulating films 35 and 36 on the insulating layers 35 and 36. The thin-film single-crystal Si layer 32 is left and formed. By this step, the single-crystal Si layer 32 having the same crystallinity as that of the silicon wafer is flattened and uniformly thinned on the Si base 34 via the insulating layers 35 and 36, and the entire area of the wafer has a large area. It is formed.

【0108】次に、図14(e)に示すように、透光性
にする裏面領域を除いて、全てをエッチング防止膜37
で被覆した後、開口部から絶縁層35の絶縁面、或いは
単結晶Si層32の単結晶面が露出するまで、Si基体
34或いはSi基体34及び絶縁層35,36をエッチ
ングして除去する。図14にはSi基体34のみをエッ
チングして除去した例を示してある。
Next, as shown in FIG. 14E, except for the back surface region which is made to be light-transmitting, the entire surface is etched-etched.
Then, the Si substrate 34 or the Si substrate 34 and the insulating layers 35 and 36 are removed by etching until the insulating surface of the insulating layer 35 or the single crystal surface of the single crystal Si layer 32 is exposed from the opening. FIG. 14 shows an example in which only the Si base 34 is removed by etching.

【0109】図14(f)に示すように、エッチング防
止膜37を剥離した後には、一部分が透光性になったS
i基体34、絶縁層35,36上に結晶性がシリコンウ
エハーと同等な単結晶Si層32が平坦に、しかも均一
に薄層化されて、ウエハー全域に、大面積に形成され
る。
As shown in FIG. 14F, after the etching prevention film 37 is peeled off, the partially transparent S
A single-crystal Si layer 32 having a crystallinity equivalent to that of a silicon wafer is flattened and uniformly thinned on the i-substrate 34 and the insulating layers 35 and 36 to form a large area over the entire wafer.

【0110】透光性になった領域の表面の薄層(Mem
brane)(単結晶Si層、或いは単結晶Si層と絶
縁層)の直下に支持体は存在していない。
The thin layer (Mem) on the surface of the light-transmitting region
There is no support directly underneath (a single crystal Si layer or a single crystal Si layer and an insulating layer).

【0111】次に基体を透光性にする前に電子デバイス
を単結晶半導体層に形成する方法について説明する。
Next, a method for forming an electronic device on a single crystal semiconductor layer before making the substrate light-transmitting will be described.

【0112】先ず、図15(a)〜(c)の工程は前記
図14(a)〜(c)と同様である。
First, the steps shown in FIGS.
This is similar to FIGS. 14 (a) to 14 (c).

【0113】ここで、図15(e)に示すように、単結
晶Si層42にトランジスタ、ダイオード、コンデン
サ、抵抗等の電子デバイス或いはそれらの集積回路47
を形成する。
Here, as shown in FIG. 15E, an electronic device such as a transistor, a diode, a capacitor, and a resistor or an integrated circuit 47 thereof is formed on the single crystal Si layer 42.
To form

【0114】次に、図15(f)に示すように、透光性
にする裏面領域を除いて、全てをエッチング防止膜48
で被覆した後、開口部から絶縁層45の絶縁面、或いは
単結晶Si層42の単結晶面が露出するまで、Si基体
44或いはSi基体44及び絶縁層45,46をエッチ
ングして除去する。透光性にする領域には、少なくとも
1個以上の電子デバイスが含まれていた。図15にはS
i基体44のみをエッチングして除去した例を示してあ
る。
Next, as shown in FIG. 15F, the entire surface of the etching prevention film 48 is removed except for the rear surface region to be made light-transmitting.
Then, the Si substrate 44 or the Si substrate 44 and the insulating layers 45 and 46 are removed by etching until the insulating surface of the insulating layer 45 or the single crystal surface of the single crystal Si layer 42 is exposed from the opening. The region to be translucent contained at least one or more electronic devices. FIG.
An example in which only the i-base 44 is removed by etching is shown.

【0115】図15(g)に示すように、エッチング防
止膜48を剥離した後には、一部分が透光性になったS
i基体44、絶縁層45,46上の単結晶Si層42中
に電子デバイス47が形成されており、しかも透光性に
なっている。
As shown in FIG. 15 (g), after the etching prevention film 48 is peeled off, the partially transparent S
An electronic device 47 is formed in the single-crystal Si layer 42 on the i-base 44 and the insulating layers 45 and 46, and is translucent.

【0116】透光性になった領域の表面の電子デバイス
が組み込まれている薄層(Membrane)(単結晶
Si層、或いは単結晶Si層と絶縁層)の直下に支持体
は存在していない。
The support does not exist directly under the thin layer (single-crystal Si layer or the single-crystal Si layer and the insulating layer) in which the electronic device is incorporated on the surface of the light-transmitting region. .

【0117】次に、別の半導体基体の作成法について説
明する。
Next, a method for forming another semiconductor substrate will be described.

【0118】先ず、Si単結晶基体を用意し、それをH
F溶液を用いた陽極化成法によって、多孔質化する。単
結晶Siの密度は2.33g/cmであるが、多孔質
Si基体の密度はHF溶液濃度を20〜50重量%に変
化させることで、0.6〜1.1g/cmに変化させ
ることができる。この多孔質層は上述した理由により、
P型Si基体に形成され易い。
First, a Si single crystal substrate was prepared, and
It is made porous by an anodizing method using an F solution. The density of single-crystal Si is 2.33 g / cm 3 , but the density of the porous Si substrate is changed to 0.6 to 1.1 g / cm 3 by changing the HF solution concentration to 20 to 50% by weight. Can be done. This porous layer, for the reasons described above,
It is easily formed on a P-type Si substrate.

【0119】また、多孔質層はその内部に大量の空隙が
形成されているために、密度が半分以下に減少する。そ
の結果、体積に比べて表面積が飛躍的に増大するため、
その化学エッチング速度は、通常の単結晶層のエッチン
グ速度に比べて著しく増速される。
Further, since the porous layer has a large amount of voids formed therein, the density is reduced to less than half. As a result, the surface area increases dramatically compared to the volume,
The chemical etching rate is significantly increased compared to the etching rate of a normal single crystal layer.

【0120】単結晶Siを陽極化成によって多孔質化す
る条件を以下に示す。尚、陽極化成によって形成する多
孔質Siの出発材料は、単結晶Siに限定されるもので
はなく、他の結晶構造のSiでも可能である。
The conditions for making single-crystal Si porous by anodizing are shown below. The starting material of the porous Si formed by anodization is not limited to single crystal Si, but may be Si having another crystal structure.

【0121】 印加電圧 :2.6(V) 電流密度 :30(mA・cm−2) 陽極化成溶液 :HF:HO:COH=1:
1:1 時間 :2.4(時間) 多孔質Siの厚み:300(μm) Porosity:56(%) このようにして形成した多孔質化Si基体の上にSiを
エピタキシャル成長させて単結晶Si薄膜を形成する。
単結晶Si薄膜の厚さは好ましくは50μm以下、更に
好ましくは20μm以下である。
Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1:
1: 1 time: 2.4 (hour) Thickness of porous Si: 300 (μm) Porosity: 56 (%) Si is epitaxially grown on the porous Si substrate thus formed, and a single crystal Si thin film is formed. To form
The thickness of the single crystal Si thin film is preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less.

【0122】次に上記単結晶Si薄膜表面を酸化した
後、最終的に基板を構成することになる基体を用意し、
単結晶Si表面の酸化膜と上記基体を貼り合わせる。或
いは新たに用意した単結晶Si基体の表面を酸化した
後、上記多孔質Si基体上の単結晶Si層と貼り合わせ
る。この酸化膜を基体と単結晶Si層の間に設ける理由
は、例えば基体としてガラスを用いた場合、Si活性層
の下地界面により発生する界面準位は上記ガラス界面に
比べて、酸化膜界面の方が準位を低くできるため、電子
デバイスの特性を著しく向上させることができるためで
あるが、本発明において、裏面電位を制御するために基
板には半導体もしくは導電体を用いるため、上記酸化膜
等絶縁層が必要である。さらに、後述する選択エッチン
グにより多孔質Si基体をエッチング除去した単結晶S
i薄膜のみを新しい基体に貼り合わせても良い。貼り合
わせはそれぞれの表面を洗浄後に室温で接触させるだけ
でファンデルワールス力で簡単には剥すことができない
程充分に密着しているが、これを更に200〜900
℃、好ましくは600〜900℃の温度で窒素雰囲気下
熱処理し完全に貼り合わせる。
Next, after oxidizing the surface of the single-crystal Si thin film, a base that will eventually constitute a substrate is prepared.
The oxide film on the surface of the single-crystal Si is bonded to the substrate. Alternatively, the surface of a newly prepared single crystal Si substrate is oxidized and then bonded to the single crystal Si layer on the porous Si substrate. The reason why this oxide film is provided between the substrate and the single-crystal Si layer is that, for example, when glass is used as the substrate, the interface level generated by the underlying interface of the Si active layer is higher at the oxide film interface than at the glass interface. This is because the lower the level, the more significantly the characteristics of the electronic device can be improved. However, in the present invention, since a semiconductor or a conductor is used for the substrate to control the back potential, the oxide film An insulating layer is required. Further, the single crystal S obtained by etching and removing the porous Si substrate by selective etching described later.
Only the i-thin film may be bonded to a new substrate. The lamination is sufficiently adhered so that the surfaces cannot be easily peeled off by van der Waals force only by contacting each surface at room temperature after washing.
C., preferably at a temperature of 600 to 900.degree. C. in a nitrogen atmosphere and completely bonded.

【0123】更に、上記の貼り合わせた2枚の基体全体
にSi層をエッチング防止膜として堆積し、多孔
質Si基体の表面上のSi層のみを除去する。こ
のSi層の代わりにアピエゾンワックスを用いて
も良い。この後、多孔質Si基体を全部エッチング等の
手段で除去することにより薄膜単結晶Si層を有する半
導体基板が得られる。
Further, an Si 3 N 4 layer is deposited as an etching prevention film on the whole of the two bonded substrates, and only the Si 3 N 4 layer on the surface of the porous Si substrate is removed. Apiezon wax may be used in place of the Si 3 N 4 layer. Thereafter, the entirety of the porous Si substrate is removed by means such as etching to obtain a semiconductor substrate having a thin-film single-crystal Si layer.

【0124】この多孔質Si基体のみを無電解湿式エッ
チングする選択エッチング法について説明する。
A selective etching method for electrolessly wet-etching only the porous Si substrate will be described.

【0125】結晶Siに対してはエッチング作用を持た
ず、多孔質Siのみを選択エッチング可能なエッチング
液としては、弗酸、フッ化アンモニウム(NHF)や
フッ化水素(HF)等バッファード弗酸、過酸化水素水
を加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、アルコー
ルを加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液が好適に
用いられる。これらの溶液に貼り合わせた基板を湿潤さ
せてエッチングを行う。エッチング速度は弗酸、バッフ
ァード弗酸、過酸化水素水の溶液濃度及び温度に依存す
る。過酸化水素水を添加することによって、Siの酸化
を増速し、反応速度を無添加に比べて増速することが可
能となり、更に過酸化水素水の比率を変えることによ
り、その反応速度を制御することができる。またアルコ
ールを添加することにより、エッチングによる反応生成
気体の気泡を、瞬時にエッチング表面から攪拌すること
なく除去でき、均一に且つ効率よく多孔質Siをエッチ
ングすることができる。
An etching solution having no etching action on crystalline Si and capable of selectively etching only porous Si includes buffered solutions such as hydrofluoric acid, ammonium fluoride (NH 4 F) and hydrogen fluoride (HF). A mixed solution of hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid to which hydrofluoric acid and aqueous hydrogen peroxide are added, and a mixed solution of hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid to which alcohol is added are preferably used. The substrate bonded to these solutions is wetted and etched. The etching rate depends on the solution concentration and temperature of hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid, and hydrogen peroxide solution. By adding the hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared to the case without addition. By further changing the ratio of the hydrogen peroxide solution, the reaction rate can be increased. Can be controlled. In addition, by adding alcohol, bubbles of the reaction gas generated by the etching can be instantaneously removed from the etching surface without stirring, and the porous Si can be uniformly and efficiently etched.

【0126】バッファード弗酸中のHF濃度は、エッチ
ング液に対して、好ましくは1〜95重量%、より好ま
しくは1〜85重量%、更に好ましくは1〜70重量%
の範囲で設定され、バッファード弗酸中のNHF濃度
は、エッチング液に対して、好ましくは1〜95重量
%、より好ましくは5〜90重量%、更に好ましくは5
〜80重量%の範囲で設定される。
The concentration of HF in the buffered hydrofluoric acid is preferably from 1 to 95% by weight, more preferably from 1 to 85% by weight, and still more preferably from 1 to 70% by weight, based on the etching solution.
The concentration of NH 4 F in the buffered hydrofluoric acid is preferably 1 to 95% by weight, more preferably 5 to 90% by weight, and still more preferably 5 to 90% by weight with respect to the etching solution.
It is set in the range of 8080% by weight.

【0127】HF濃度は、エッチング液に対して、好ま
しくは1〜95重量%、より好ましくは5〜90重量
%、更に好ましくは5〜80重量%の範囲で設定され
る。
The HF concentration is set in the range of preferably 1 to 95% by weight, more preferably 5 to 90% by weight, and still more preferably 5 to 80% by weight, based on the etching solution.

【0128】H濃度は、エッチング液に対して、
好ましくは1〜95重量%、より好ましくは5〜90重
量%、更に好ましくは10〜80重量%で、且つ上記過
酸化水素水の効果を奏する範囲で設定される。
The H 2 O 2 concentration is different from that of the etching solution.
It is preferably set in the range of 1 to 95% by weight, more preferably 5 to 90% by weight, and still more preferably 10 to 80% by weight, and is set within the range in which the above-mentioned effect of the hydrogen peroxide solution is exerted.

【0129】アルコール濃度は、エッチング液に対し
て、好ましくは80重量%、より好ましくは60重量%
以下、更に好ましくは40重量%以下で、且つ上記アル
コールの効果を奏する範囲で設定される。
The alcohol concentration is preferably 80% by weight, more preferably 60% by weight with respect to the etching solution.
Hereinafter, it is more preferably 40% by weight or less, and is set within a range in which the effect of the alcohol is exerted.

【0130】温度は、好ましくは0〜100℃、より好
ましくは5〜80℃、更に好ましくは5〜60℃の範囲
で設定される。
The temperature is set in the range of preferably 0 to 100 ° C., more preferably 5 to 80 ° C., and still more preferably 5 to 60 ° C.

【0131】本工程に用いられるアルコールはエチルア
ルコールの他、イソプロピルアルコールなど製造工程等
に実用上差し支えなく、更に上記アルコール添加効果を
望むことのできるアルコールを用いることができる。
The alcohol used in this step is not limited to ethyl alcohol, and may be isopropyl alcohol, which is practically usable in the production process and the like, and can use the alcohol having the above-mentioned effect of adding alcohol.

【0132】このようにして得られた半導体基板は、通
常のSiウエハーと同等な単結晶Si層が平坦にしかも
均一に薄層化されて基板全域に大面積に形成されてい
る。
In the semiconductor substrate thus obtained, a single-crystal Si layer equivalent to that of a normal Si wafer is formed into a large area over the entire substrate by flattening and uniformly thinning the layer.

【0133】本発明の液晶表示装置は、好ましくは、上
記のようにして単結晶Si層を形成した基板を用いて、
通常の方法により回路を形成し、構成する。
The liquid crystal display device of the present invention preferably uses a substrate on which a single-crystal Si layer is formed as described above,
Forming a circuit in the usual manner, to configure.

【0134】本発明において、制御する裏面電極の電位
は、支持基板をゲート電極、下地絶縁層をゲート絶縁膜
とする寄生トランジスタのオフ領域であり、図16に示
すように、CMOSインバータ等PMOSトランジスタ
とNMOSトランジスタを併用する場合には、両寄生ト
ランジスタのオフ領域が重なる部分を採用する。また、
その電極の取り出しには表示装置の機能に支障を来さな
い範囲でいかなる手段をとっても構わないが、基板に半
導体を用いて基板裏面から取り出す場合、アルミニウム
等金属電極を介して配線することにより制御が容易にな
る。また、後述するように基板の上側から取り出しを行
っても良い。このように上側から取り出すと、パッケー
ジ側への配線が容易で小型化、組み立て歩留が向上す
る。
In the present invention, the potential of the back electrode to be controlled is an off region of a parasitic transistor having a supporting substrate as a gate electrode and a base insulating layer as a gate insulating film. As shown in FIG. In the case of using both the NMOS transistor and the NMOS transistor, a portion where the off regions of both parasitic transistors overlap is adopted. Also,
Any means may be used for taking out the electrodes as long as the function of the display device is not hindered.However, when taking out from the back surface of the substrate using a semiconductor as a substrate, control is performed by wiring through a metal electrode such as aluminum. Becomes easier. Alternatively, the substrate may be taken out from the upper side as described later. When the package is taken out from the upper side in this manner, wiring to the package side is easy, the size is reduced, and the assembly yield is improved.

【0135】また、本発明に用いることができる導電体
基板は、単結晶Si薄膜形成時に加熱処理して貼り合わ
せるため、900℃以上の高融点を有する金属が望まし
い。半導体基板を用いる場合には、通常良く用いられて
いるP型或いはn型のSi基板を用いることができる。
The conductive substrate that can be used in the present invention is desirably a metal having a high melting point of 900 ° C. or more, since it is bonded by heating during the formation of a single-crystal Si thin film. When a semiconductor substrate is used, a P-type or n-type Si substrate, which is commonly used, can be used.

【0136】本発明において、画像表示部の基板は裏面
からエッチング除去して透明化を図る。エッチングはS
iと下地絶縁層のエッチングレートの比が充分とれる
(10:1以上)エッチング液を用いるのが望ましい。
例えば絶縁層として最も一般的なSiOを用いる場
合、エッチング液としてKOH、エチレンジアミン水溶
液が用いられる。KHOは10〜70%の水溶液で、液
温は50〜120℃、望ましくはKOH20〜50%、
液温70〜110℃である。この時、Siのエッチレー
トは1〜10μm/minが得られる。また、エチレン
ジアミン水溶液は、正確には、エチレン、ピロカラコー
ル、水の混合液であり、その組成は例えば10:1:1
0である。液温は80〜150℃、エッチレートは0.
5〜5μm/minが実現できる。更に精密なエッチン
グレートの制御にはピラジンを5〜20%添加すると良
い。図17にエッチングした状態を示した。図17のよ
うに、耐エッチング層で周辺駆動回路部を保護して基板
をエッチング除去し、周辺駆動部の基板を残す。図17
において1000は耐エッチング層、1001は裏面電
極1002は基板、1003は酸化シリコン層、100
4はエッチングストッパ、1005は酸化シリコン層、
1006はデバイスを形成する為の半導体層である。
In the present invention, the substrate of the image display section is removed by etching from the back surface to achieve transparency. Etching is S
It is desirable to use an etching solution that can provide a sufficient ratio of i to the etching rate of the base insulating layer (10: 1 or more).
For example, when the most common SiO 2 is used as the insulating layer, KOH and an aqueous solution of ethylenediamine are used as an etchant. KHO is a 10-70% aqueous solution, the liquid temperature is 50-120 ° C., preferably KOH 20-50%,
The liquid temperature is 70 to 110 ° C. At this time, an etch rate of 1 to 10 μm / min is obtained for Si. In addition, the ethylenediamine aqueous solution is, to be precise, a mixture of ethylene, pyrocaracol and water, and its composition is, for example, 10: 1: 1.
0. The liquid temperature is 80 to 150 ° C, and the etch rate is 0.1.
5 to 5 μm / min can be realized. For more precise control of the etching rate, 5-20% of pyrazine is preferably added. FIG. 17 shows the etched state. As shown in FIG. 17, the peripheral drive circuit portion is protected by the etching resistant layer and the substrate is removed by etching to leave the substrate of the peripheral drive portion. FIG.
, 1000 is an etching resistant layer, 1001 is a back electrode 1002 is a substrate, 1003 is a silicon oxide layer, 100
4 is an etching stopper, 1005 is a silicon oxide layer,
1006 is a semiconductor layer for forming a device.

【0137】このくり抜き部は強度が充分であればその
ままでも構わないが、補強するために光透過性の充填材
を充填しても良い。充填材として好ましくは一般に最も
良く用いられているSi系樹脂が挙げられる。
The hollow portion may be left as long as it has sufficient strength, but may be filled with a light-transmitting filler for reinforcement. As the filler, a Si-based resin, which is generally most often used, is exemplified.

【0138】本発明の液晶表示装置は、周辺駆動回路の
基板の電位を制御することにより、寄生MOSトランジ
スタの動作によるリーク電流が減少し、該駆動回路に用
いた半導体装置のチャネル電位が安定する。更に、活性
層が単結晶Si薄膜からなるため、半導体装置を多結晶
TFTで作成した場合の5〜100倍高速で動作させる
ことができる。また、裏面からエッチングすることによ
り、画像表示部の基板を除去して画像表示部のみ透明化
すると共に、残された基板により剛性が保たれる。
In the liquid crystal display device of the present invention, by controlling the potential of the substrate of the peripheral driving circuit, the leakage current due to the operation of the parasitic MOS transistor is reduced, and the channel potential of the semiconductor device used in the driving circuit is stabilized. . Further, since the active layer is made of a single-crystal Si thin film, the semiconductor device can be operated at a speed 5 to 100 times faster than when the semiconductor device is made of a polycrystalline TFT. In addition, by etching from the back surface, the substrate of the image display unit is removed to make only the image display unit transparent, and the rigidity is maintained by the remaining substrate.

【0139】また本発明においては、例えば駆動回路に
低消費電力のCMOSインバータ、スイッチング素子に
裏面リークが無く耐圧性の高いPMOSトランジスタを
用いれば、消費電力を低減した液晶表示装置が、両方に
PMOSトランジスタを用いれば、安価な液晶表示装置
を、駆動回路にNMOSトランジスタ、スイッチング素
子にPMOSトランジスタを用いれば裏面リークがな
く、しかも安価な液晶表示装置を提供できる。
In the present invention, for example, if a low power consumption CMOS inverter is used for the drive circuit and a high withstand voltage PMOS transistor without back surface leakage is used for the switching element, a liquid crystal display device with reduced power consumption can be used for both of the PMOS transistors. If a transistor is used, an inexpensive liquid crystal display device can be provided, and if an NMOS transistor is used for a drive circuit and a PMOS transistor is used for a switching element, an inexpensive liquid crystal display device can be provided without back surface leakage.

【0140】以下、具体的な実施例によって本発明を説
明する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples.

【0141】[0141]

【実施例】(実施例1)図18に本実施例の液晶表示装置の半導体基体の製造工
程を示す。
(Embodiment 1) FIG. 18 shows a process for manufacturing a semiconductor substrate of a liquid crystal display device of this embodiment.
Show the process.

【0142】300μmの厚みを持ったP型(100)
単結晶Si基板にHF溶液中において陽極化成を施し、
多孔質Si基板を形成した。
P-type (100) having a thickness of 300 μm
Anodizing a single crystal Si substrate in an HF solution,
A porous Si substrate was formed.

【0143】陽極化成条件は以下の通りであった。Anodizing conditions were as follows.

【0144】 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm−2) 陽極化成溶液: HF:HO:COH
=1:1:1 時間: 2.4 (時間) 多孔質Siの厚み: 300 (μm) Porosity: 56 (%) こうして得られたP型(100)多孔質Si基板101
上に減圧CVD法により、Siエピタキシャル層102
を1.0μmの層厚で成長させた。堆積条件は、以下の
通りである。
Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH
= 1: 1: 1 Time: 2.4 (hour) Thickness of porous Si: 300 (μm) Porosity: 56 (%) P-type (100) porous Si substrate 101 thus obtained
The Si epitaxial layer 102 is formed thereon by the low pressure CVD method.
Was grown with a layer thickness of 1.0 μm. The deposition conditions are as follows.

【0145】 ソースガス: SiH キャリヤーガス: H 温度: 850℃ 圧力: 1×10−2Torr 成長速度: 3.3 nm/sec 次に、このエピタキシャル層102の表面に1000Å
の酸化層103を形成し、その酸化表面に、表面に50
00Åの酸化層104、1000Åの窒化層105を
成したもう一方のSi基板107を重ねあわせ、窒素雰
囲気中で800℃、0.5時間加熱することにより、2
つのSi基板を、強固に貼り合せた。
Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1 × 10 −2 Torr Growth rate: 3.3 nm / sec Next, the surface of the epitaxial layer 102 is exposed to 1000 ° C.
Is formed on the oxidized surface, and 50
The other Si substrate 107 on which a 00 ° oxide layer 104 and a 1000 ° nitride layer 105 are formed is superimposed, and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere.
The two Si substrates were firmly bonded.

【0146】その後、該貼り合せた基板を49%弗酸と
アルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)中で撹拌することなく選択エッチングした。
65分後には、非多孔質Si層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Si基板101は選択エッチングされ、完全に除
去された。非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対す
るエッチング速度は、極めて低く65分後でもエッチン
グ量は50Å以下であり、多孔質層のエッチング速度と
の選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層における
エッチング量(数十Å)は実用上無視できる程度のもの
であった。こうしたところ、00μmの厚みをもった
多孔質化されたSi基板101は、除去され、SiO
上に1.0μmの厚みを持った単結晶Si層102が形
成できた。ソースガスとして、SiHClを用いた場
合には、成長温度を数十度上昇させる必要があるが、多
孔質基板に特有な増速エッチング特性は、維持された。
Then, the bonded substrates were mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50), and was selectively etched without stirring.
After 65 minutes, only the non-porous Si layer remains without being etched, and single-crystal Si is used as an etch stop material.
The porous Si substrate 101 was selectively etched and completely removed. The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, the etching amount is not more than 50 ° even after 65 minutes, and the selectivity with the etching rate of the porous layer reaches more than tenth power. The etching amount (several tens of mm) in the porous layer was practically negligible. Such places, Si substrate 101 made porous having a thickness of 3 00Myuemu is removed, SiO 2
A single-crystal Si layer 102 having a thickness of 1.0 μm was formed thereon. When SiH 2 Cl was used as the source gas, the growth temperature had to be raised by several tens of degrees, but the accelerated etching characteristic peculiar to the porous substrate was maintained.

【0147】上記単結晶Si薄膜に電解効果トランジス
タを作成し、相互に接続することにより、相補性素子、
及びその集積回路を作成し、液晶画像表示装置に必要な
画素切り替え素子、駆動周辺回路を形成した。尚、各ト
ランジスタの製造方法については公知のMOS集積回路
製造技術を用いた。
A field effect transistor is formed on the single crystal Si thin film and connected to each other to form a complementary element,
And an integrated circuit thereof, and a pixel switching element and a driving peripheral circuit necessary for the liquid crystal image display device were formed. Note that a known MOS integrated circuit manufacturing technique was used for the manufacturing method of each transistor.

【0148】カバーガラスにブラックマトリクス及びカ
ラーフィルターを形成した後共通電極を形成し、配向処
理した。アクティブ・マトリクス基板に配向処理を施
し、シール材を印刷したのち両者を組立て液晶を注入し
た。この液晶に関する諸工程は、公知の液晶表示装置製
造技術を適用した。
After a black matrix and a color filter were formed on the cover glass, a common electrode was formed and an alignment treatment was performed. An active matrix substrate was subjected to an orientation treatment, a seal material was printed, and then both were assembled to inject a liquid crystal. For the various steps relating to the liquid crystal, a known liquid crystal display device manufacturing technique was applied.

【0149】この後Si基板側に液晶画素部の直下を除
いて耐弗酸性ゴムを被覆し、弗酸、酢酸、硝酸の混合液
を用いて、絶縁層までSi基板を部分的に除去し、更に
信頼性向上のため除去された凹部に透明樹脂を充填し
て、光透過による投射型液晶画像表示装置を完成した。
Thereafter, the Si substrate side was coated with a hydrofluoric acid-resistant rubber except for a portion immediately below the liquid crystal pixel portion, and the Si substrate was partially removed to the insulating layer using a mixed solution of hydrofluoric acid, acetic acid and nitric acid. Further, a transparent resin was filled in the recesses removed for improving the reliability, and a projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.

【0150】(実施例2) 200μmの厚みを持ったP型(100)Si基板上に
常圧CVD法により、Siエピタキシャル層を5μmの
厚みに成長させた。堆積条件は、以下の通りである。
Example 2 An Si epitaxial layer was grown to a thickness of 5 μm on a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm by a normal pressure CVD method. The deposition conditions are as follows.

【0151】 反応ガス流量: SiHCl 1000 SCCM H 230 l/min. 温度: 1080 ℃ 圧力: 760 Torr 時間: 1 min. こうして得られたSi基板にHF溶液中において陽極化
成を施し、多孔質層を形成した。
Reaction gas flow rate: SiH 2 Cl 2 1000 SCCM H 2 230 l / min. Temperature: 1080 ° C. Pressure: 760 Torr Time: 1 min. The Si substrate thus obtained was anodized in an HF solution to form a porous layer.

【0152】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.

【0153】 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm−2) 陽極化成溶液: HF:HO:COH
=1:1:1 時間: 1.6 (時間) 多孔質Siの厚み: 200 (μm) Porosity: 56 (%) 前述したようにこの陽極化成では、P型(100)Si
基板のみが多孔質化されSiエピタキシャル層には変化
がなかった。
Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH
= 1: 1: 1 Time: 1.6 (hour) Thickness of porous Si: 200 (μm) Porosity: 56 (%) As described above, in this anodization, P-type (100) Si
Only the substrate was made porous, and there was no change in the Si epitaxial layer.

【0154】次に、このエピタキシャル層の表面に10
00Åの酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に50
00Åの酸化層と500Åの窒化膜とを形成して絶縁層
を配したもう一方のSi基板を重ねあわせ、窒素雰囲気
中で800℃、0.5時間加熱することにより、2つの
Si基板に、強固に貼り合せた。
Next, 10 .ANG.
An oxide layer is formed on the oxidized surface.
The other Si substrate on which an oxide layer of 00 ° and a nitride film of 500 ° were formed and an insulating layer was arranged was superimposed, and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere to form two Si substrates. Laminated firmly.

【0155】その後、該貼り合せた基板を49%弗酸と
アルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)中で撹拌することなく選択エッチングを施し
た。65分後には、単結晶Si層だけがエッチングされ
ずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料とし
て、多孔質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去
された。非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対する
エッチング速度は、極めて低く、65分後でもエッチン
グ量は50Å以下であり、多孔質層のエッチング速度と
の選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層における
エッチング量(数十Å)は実用上無視できる程度のもの
であった。そうしたところ、200μmの厚みをもった
多孔質化されたSi基板は、除去され、SiO上に5
μmの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。透過電
子顕微鏡による断面観察の結果、Si層には新たな結晶
欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されてい
ることが確認された。上記単結晶Si薄膜にバイポーラ
及び電解効果トランジスタを作成し、相互に接続するこ
とにより、相補性素子、及びその集積回路を作成し、液
晶画像表示装置に必要な画素切り替え素子、駆動周辺回
路を形成した。尚、各トランジスタの製造方法について
は公知のMOS及びBi−CMOS集積回路製造技術を
用いた。
Then, the bonded substrates were mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50), selective etching was performed without stirring. After 65 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as an etch stop material, and completely removed. The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, the etching amount is not more than 50 ° even after 65 minutes, and the selectivity with the etching rate of the porous layer reaches not less than tenth power, The amount of etching (several tens of square meters) in the non-porous layer was practically negligible. Such places, Si substrate made porous having a thickness of 200μm is removed, on the SiO 2 5
A single-crystal Si layer having a thickness of μm was formed. As a result of a cross-sectional observation with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the Si layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained. Bipolar and field effect transistors are formed on the single crystal Si thin film and connected to each other to form a complementary element and its integrated circuit to form a pixel switching element and a driving peripheral circuit necessary for a liquid crystal image display device. did. In addition, as a method of manufacturing each transistor, a known MOS and Bi-CMOS integrated circuit manufacturing technology was used.

【0156】カバーガラスにブラックマトリクス及びカ
ラーフィルターを形成した後共通電極を形成し、配向処
理した。アクティブ・マトリクス基板に配向処理を施
し、シール材を印刷したのち両者を組立てて液晶を注入
した。この液晶に関する諸工程は、公知の液晶表示装置
製造技術を適用した。
After a black matrix and a color filter were formed on the cover glass, a common electrode was formed and an alignment process was performed. The active matrix substrate was subjected to an orientation treatment, a seal material was printed, and then both were assembled to inject a liquid crystal. For the various steps relating to the liquid crystal, a known liquid crystal display device manufacturing technique was applied.

【0157】こののちSi基板側に液晶画素部の直下を
除いて耐弗酸性ゴムを被覆し、弗酸、酢酸、硝酸の混合
液を用いて、絶縁層までSi基板を部分的に除去し、更
に信頼性向上のため除去された凹部にスピンオングラス
を充填して、光透過による投射型液晶画像表示装置を完
成した。
Thereafter, the Si substrate side was coated with a hydrofluoric acid-resistant rubber except for a portion immediately below the liquid crystal pixel portion, and the Si substrate was partially removed to the insulating layer using a mixed solution of hydrofluoric acid, acetic acid and nitric acid. Further, spin-on-glass was filled in the recesses removed for improving reliability, and a projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.

【0158】(実施例3) 200μmの厚みを持ったP型(100)Si基板表面
にプロトンのイオン注入によって、N型Si層を1μm
形成したH注入量は5×1015(ions/c
)であった。この基板に50%のHF溶液中におい
て陽極化成を施した。この時の電流密度は、100mA
/cmであった。この時の多孔質化速度は、8.4μ
m/min.であり、200μmの厚みを持ったP型
(100)Si基板全体は、24分で多孔質化された。
この陽極化成では、P型(100)Si基板のみが多孔
質化され、N型Si層には変化がなかった。
Example 3 An N-type Si layer was formed to a thickness of 1 μm by ion implantation of protons on the surface of a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm.
The formed H + implantation amount is 5 × 10 15 (ions / c
m 2 ). The substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time is 100 mA
/ Cm 2 . The porosity rate at this time is 8.4 μm.
m / min. The whole P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm was made porous in 24 minutes.
In this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the N-type Si layer did not change.

【0159】次に、このN型Si層の表面に1000Å
の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に5000Å
の酸化窒化層を形成したもう一方のSi基板を重ねあわ
せ、窒素雰囲気中で800℃、0.5時間加熱すること
により、2つのSi基板を強固に貼り合せた。
Next, the surface of the N-type Si layer is 1000 °
An oxide layer of 5,000 Å on the oxidized surface
The other Si substrate on which the oxynitride layer was formed was overlapped, and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere to firmly bond the two Si substrates.

【0160】その後、貼り合せた基板に49%弗酸とア
ルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:6:
50)中で撹拌することなく選択エッチングを施した。
65分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに
残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多
孔質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対するエッ
チング速度は、極めて低く65分後でもエッチング量は
50Å以下であり、多孔質層のエッチング速度との選択
比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチ
ング量(数十Å)は実用上無視できる程度のものであっ
た。そうしたところ、200μmの厚みをもった多孔質
化されたSi基板は、除去され、SiO上に1.0μ
mの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。透過電子
顕微鏡による断面観察の結果、Si層には新たな結晶欠
陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されている
ことが確認された。
Thereafter, a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10: 6:
In step 50), selective etching was performed without stirring.
After 65 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as an etch stop material, and completely removed. The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, the etching amount is not more than 50 ° even after 65 minutes, and the selectivity with the etching rate of the porous layer reaches more than tenth power. The etching amount (several tens of mm) in the porous layer was practically negligible. In such a case, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed and 1.0 μm was deposited on SiO 2.
A single-crystal Si layer having a thickness of m was formed. As a result of a cross-sectional observation with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the Si layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.

【0161】上記単結晶Si薄膜にバイポーラ及び電解
効果トランジスタを作成し、相互に接続することによ
り、相補性素子、及びその集積回路を作成し、液晶画像
表示装置に必要な画素切り替え素子、駆動周辺回路を形
成した。尚、各トランジスタの製造方法については公知
のMOS及びBi−CMOS集積回路製造技術を用い
た。
A bipolar element and a field effect transistor are formed on the single crystal Si thin film and connected to each other to form a complementary element and an integrated circuit thereof. A circuit was formed. In addition, as a method of manufacturing each transistor, a known MOS and Bi-CMOS integrated circuit manufacturing technology was used.

【0162】カバーガラスにブラックマトリクス及びカ
ラーフィルターを形成した後共通電極を形成し、配向処
理した。アクティブ・マトリクス基板に配向処理を施
し、シール材を印刷したのち両者を組立てて液晶を注入
した。この液晶に関する諸工程は、公知の液晶表示装置
製造技術を適用した。
After a black matrix and a color filter were formed on the cover glass, a common electrode was formed and an alignment treatment was performed. The active matrix substrate was subjected to an orientation treatment, a seal material was printed, and then both were assembled to inject a liquid crystal. For the various steps relating to the liquid crystal, a known liquid crystal display device manufacturing technique was applied.

【0163】この後Si基板裏面側に液晶画素部の直下
を除いてアピエゾンワックスを被覆し、弗酸、酢酸、硝
酸の混合液を用いて、絶縁層までSi基板を部分的に除
去し、更に信頼性向上のため除去された凹部にクリヤー
モールドを充填して、光透過による投射型液晶画像表示
装置を完成した。
Thereafter, the back surface of the Si substrate was coated with apiezone wax except under the liquid crystal pixel portion, and the Si substrate was partially removed to the insulating layer using a mixed solution of hydrofluoric acid, acetic acid and nitric acid. Further, a clear mold was filled in the recesses removed for improving the reliability, and a projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.

【0164】(実施例4) 500μmの厚みを持ったP型(100)単結晶Si基
板に50%のHF溶液中において陽極化成を施した。こ
の時の電流密度は、10mA/cmであった。10分
で表面に20μmの厚みを持った多孔質層が形成された
該P型(100)多孔質Si基板上に減圧CVD法によ
り、Siエピタキシャル層を0.5μmの厚みに低温成
長させた。堆積条件は、以下の通りである。
Example 4 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 500 μm was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 10 mA / cm 2 . A low-pressure CVD method was used to grow a Si epitaxial layer to a thickness of 0.5 μm on the P-type (100) porous Si substrate having a porous layer having a thickness of 20 μm formed on the surface in 10 minutes. The deposition conditions are as follows.

【0165】 ガス: SiHCl(0.6 l/min) H (100 l/min) 温度: 850 ℃ 圧力: 50 Torr 成長速度: 0.1 μm/min 次に、このエピタキシャル層の表面を50nm熱酸化し
た。該熱酸化膜上に0.8μmの酸化層を表面に有する
別のSi基板を重ねあわせ、窒素雰囲気中で900℃、
1.5時間加熱することにより、2つの基板を、強固に
貼り合せた。
Gas: SiH 2 Cl 2 (0.6 l / min) H 2 (100 l / min) Temperature: 850 ° C. Pressure: 50 Torr Growth rate: 0.1 μm / min Next, the surface of this epitaxial layer Was thermally oxidized by 50 nm. Another Si substrate having an oxide layer of 0.8 μm on the surface is superimposed on the thermal oxide film, and 900 ° C.
By heating for 1.5 hours, the two substrates were firmly bonded.

【0166】その後に、Si基板を裏面から研削により
490μmの厚みで除去して多孔質層を表出させた。
Thereafter, the Si substrate was removed from the back surface to a thickness of 490 μm by grinding to expose the porous layer.

【0167】その後、該貼り合せた基板に49%弗酸と
アルコールと過酸化水素水との混合液(10:6:5
0)中で撹拌することなく選択エッチングを施した。1
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si層は選択エッチングされ、完全に除去された。
Thereafter, a mixed solution (10: 6: 5) of 49% hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide solution was applied to the bonded substrate.
Selective etching was performed without stirring in 0). 1
After 5 minutes, only the single-crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si layer was selectively etched using the single-crystal Si as an etch stop material, and completely removed.

【0168】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く、15分後でも40
Å弱程度であり、多孔質層のエッチング速度との選択比
は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチン
グ量(数十Å)は実用上無視できる程度のものであっ
た。Si層を除去した後には、絶縁層を表面に有
するSi基板上に0.5μmの厚みを持った単結晶Si
層が形成出来た。
The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low.
It was about weak, the selectivity with the etching rate of the porous layer reached more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of squares) in the non-porous layer was practically negligible. After removing the Si 3 N 4 layer, a single-crystal Si having a thickness of 0.5 μm is formed on a Si substrate having an insulating layer on the surface.
A layer could be formed.

【0169】また、Si層の代りに、アピエゾン
ワックス、或いは、エレクトロンワックスを被覆した場
合にも同様の効果があり、多孔質化されたSi層のみを
完全に除去しえる。
[0169] The same effect can be obtained by coating with Apiezon wax or electron wax instead of the Si 3 N 4 layer, and it is possible to completely remove only the porous Si layer.

【0170】上記単結晶Si薄膜に電解効果トランジス
タを作成し、相互に接続することにより、相補性素子、
及びその集積回路を作成し、液晶画像表示装置に必要な
画素切り替え素子、駆動周辺回路を形成した。尚、各ト
ランジスタの製造方法については公知のMOS集積回路
製造技術を用いた。
A field effect transistor is formed on the single crystal Si thin film and connected to each other to form a complementary element,
And an integrated circuit thereof, and a pixel switching element and a driving peripheral circuit necessary for the liquid crystal image display device were formed. Note that a known MOS integrated circuit manufacturing technique was used for the manufacturing method of each transistor.

【0171】カバーガラスにブラックマトリクス及びカ
ラーフィルターを形成した後共通電極を形成し、配向処
理した。アクティブ・マトリクス基板に配向処理を施
し、シール材を印刷したのち両者を組立てて液晶を注入
した。この液晶に関する諸工程は、公知の液晶表示装置
製造技術を適用した。
After a black matrix and a color filter were formed on the cover glass, a common electrode was formed and an alignment process was performed. The active matrix substrate was subjected to an orientation treatment, a seal material was printed, and then both were assembled to inject a liquid crystal. For the various steps relating to the liquid crystal, a known liquid crystal display device manufacturing technique was applied.

【0172】この後Si基板裏面側に液晶画素部の直下
を除いてアピエゾンワックスを被覆し、弗酸、酢酸、硝
酸の混合液を用いて、絶縁層までSi基板を部分的に除
去し、更に信頼性向上のため除去された凹部にクリヤー
モールドを充填して、光透過による投射型液晶画像表示
装置を完成した。
Thereafter, the back surface of the Si substrate was coated with apiezone wax except for a portion immediately below the liquid crystal pixel portion, and the Si substrate was partially removed to the insulating layer using a mixed solution of hydrofluoric acid, acetic acid, and nitric acid. Further, a clear mold was filled in the recesses removed for improving the reliability, and a projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.

【0173】以上詳述したように、本発明の液晶表示装
置は、経済性に優れて、大面積に亘り均一平坦な、極め
て優れた結晶性を有するSi単結晶基板を用いており、
半導体能動素子が欠陥の著しく少ないSi単結晶層上に
作成されているため、上記半導体素子の浮遊容量が低減
し、高速動作が可能で、ラッチアップ現象等のない、耐
放射線特性の優れた素子及び回路を液晶表示画素と同一
基板上に集積した高性能な装置が提供できる。
[0173] As described above in detail, the liquid Akirahyo shows apparatus of the present invention, is excellent in economical efficiency, uniform flat over a large area, and using a Si single crystal substrate having an extremely excellent crystallinity,
Since the semiconductor active device is formed on a Si single crystal layer having extremely few defects, the stray capacitance of the semiconductor device is reduced, high-speed operation is possible, and the device has excellent anti-radiation characteristics without latch-up phenomenon. and high-performance device integrating circuit liquid to Akirahyo示画containing the same substrate can be provided.

【0174】また、本発明の液晶表示装置は、多孔質基
板或いは多孔質層を選択除去することにより、非透明基
板上に形成された良質な単結晶層に作成されることによ
って、高性能なものとなる。また、Si基板を非結晶基
板に採用することにより熱的、機械的、化学的或いは物
理的にも従来のシリコン集積回路プロセスときわめて整
合性の良い出発材料となり得る。
[0174] The liquid crystal Display device according onset Ming, by selectively removing the porous substrate or the porous layer, by which is created good single crystal layer formed on a non-transparent substrate, a high It will be a performance thing. In addition, by employing a Si substrate as an amorphous substrate, it can be a starting material that is extremely compatible with conventional silicon integrated circuit processes in terms of thermal, mechanical, chemical, or physical properties.

【0175】また、一般にかなり光の強度の強い光源を
投影型液晶画像表示装置に使用すると周辺回路部分に光
が当たると半導体層中に光励起電流が誘起され誤動作の
原因となる場合があるが、本発明による装置において
は、周辺回路部分は遮光されているために、係る問題点
を回避することができる。
In general, when a light source having a considerably high light intensity is used in a projection type liquid crystal image display device, when light hits a peripheral circuit portion, a photoexcitation current is induced in the semiconductor layer, which may cause a malfunction. In the device according to the present invention, since the peripheral circuit portion is shielded from light, such a problem can be avoided.

【0176】(実施例実施例1と同様にして液晶を注入する工程まで施した液
晶表示装置について、 液晶画素部の下部のSi基板10
7を以下の方法で除去した。
(Embodiment 5 ) The liquid applied to the step of injecting liquid crystal in the same manner as in Embodiment 1
Crystal display device, the Si substrate 10 below the liquid crystal pixel portion
7 was removed by the following method.

【0177】30重量%のKOH水溶液を約110℃に
加熱し、SiNをマスクとしてSiの(100)方向に
エッチングを進行させた。エッチレートは結晶面に対し
て異方性を示し、(100)面に対しては約300μm
/hである。エッチング後の形状を図19に示すが、エ
ッチング後の斜面のなす角は55°であり、高い異方性
を示していることが分かる。また、絶縁層104に達す
るとエッチングは実質的に終了する。即ち、横方向への
サイドエッチレートは非常に小さい。この方法により高
い精度で液晶画素部の下部のSi基板107の除去が可
能となる。
A 30% by weight aqueous KOH solution was heated to about 110 ° C., and etching was advanced in the (100) direction of Si using SiN as a mask. The etch rate is anisotropic with respect to the crystal plane, and is about 300 μm with respect to the (100) plane.
/ H. The shape after the etching is shown in FIG. 19, and the angle formed by the slope after the etching is 55 °, indicating that the anisotropy is high. When the insulating layer 104 is reached, the etching is substantially completed. That is, the side etch rate in the lateral direction is very small. According to this method, the Si substrate 107 under the liquid crystal pixel portion can be removed with high accuracy.

【0178】最後に、信頼性向上のため除去された凹部
にスピンオングラスを充填し、光透過による投射型液晶
画像表示装置を完成した。
Finally, spin-on-glass was filled in the recesses removed for improving the reliability, and a projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.

【0179】(実施例) Si基板107の除去を以下の方法で行った以外は、実
施例と同様にして液晶画像表示装置を完成した。
(Example 6 ) A liquid crystal image display device was completed in the same manner as in Example 5 , except that the Si substrate 107 was removed by the following method.

【0180】エチレンジアミン75ml、カテコール1
2g、水24ml、ピラジン0.45gの割合で作成し
た混液を約115℃に加熱し、SiNをマスクとしてエ
ッチングを行った。本方法は、SiOに対する選択比
が1000以上と非常に高く、SiOをメンブレン及
び耐エッチングマスクとして使用可能である。
75 ml of ethylenediamine, catechol 1
A mixed solution prepared at a ratio of 2 g, 24 ml of water and 0.45 g of pyrazine was heated to about 115 ° C., and etching was performed using SiN as a mask. This method has a very high selectivity to SiO 2 of 1000 or more, and can use SiO 2 as a membrane and an etching resistant mask.

【0181】(実施例) Si基板107の除去をRIEで行った以外は、実施例
と同様にして液晶画像表示装置を完成した。マスクパ
ターンに対してほぼ垂直にエッチングすることができ
た。
Example 7 Example 7 was repeated except that the Si substrate 107 was removed by RIE.
5 , a liquid crystal image display device was completed. The etching could be performed almost perpendicularly to the mask pattern.

【0182】(実施例) Si基板107の除去を以下の方法で行った以外は、実
施例と同様にして液晶画像表示装置を完成した。
(Example 8 ) A liquid crystal image display device was completed in the same manner as in Example 5 , except that the Si substrate 107 was removed by the following method.

【0183】ヒドラジンと水の1:1水溶液を約100
℃に加熱し、SiOをマスクとして、異方性エッチン
グを行った。エッチレートは2μm/minである。
A 1: 1 aqueous solution of hydrazine and water was added to about 100
C., and anisotropic etching was performed using SiO 2 as a mask. The etch rate is 2 μm / min.

【0184】(実施例) 可視光領域の光に対して非透過性の基板として、表面に
Al(ルビー)膜を有するAl基板を使用し、C
l系のガスでプラズマエッチングによりAlを除去した
以外は実施例と同様にして液晶画像表示装置を完成し
た。
Example 9 An Al substrate having an Al 2 O 3 (ruby) film on its surface was used as a substrate impermeable to light in the visible light region.
A liquid crystal image display device was completed in the same manner as in Example 5 , except that Al was removed by plasma etching with an l-based gas.

【0185】本実施例では異方性エッチング特性を有す
る基板としてルビー膜等を選ぶことにより、きれいな液
晶面を得ることができる。
[0185] By choosing the ruby film or the like as a base plate having anisotropic etching characteristic in the present embodiment, it is possible to obtain a clean crystal surface.

【0186】(実施例10) Si基板を図20に示す如く、りんごの形に除去した以
外は実施例と同様にして液晶画像表示装置を完成し
た。
Example 10 A liquid crystal image display device was completed in the same manner as in Example 5 , except that the Si substrate was removed in the form of an apple as shown in FIG.

【0187】本発明によれば、本実施例の如く種々の模
様をバックライトにより浮かび上がらせることも可能で
ある。
According to the present invention, various patterns can be made to emerge by the backlight as in the present embodiment.

【0188】以上詳述したように、本発明の液晶表示装
置は、経済性に優れて、大面積に亘り均一平坦な、極め
て優れた結晶性を有するSi単結晶基板を用いており、
半導体能動素子が欠陥の著しく少ないSi単結晶層上に
作成されているため、上記半導体素子の浮遊容量が低減
し、高速動作が可能で、ラッチアップ現象等のない、耐
放射線特性の優れた素子及び回路を液晶表示画素と同一
基板上に集積した高性能な装置が提供できる。
[0188] As described above in detail, the liquid Akirahyo shows apparatus of the present invention, is excellent in economical efficiency, uniform flat over a large area, and using a Si single crystal substrate having an extremely excellent crystallinity,
Since the semiconductor active device is formed on a Si single crystal layer having extremely few defects, the stray capacitance of the semiconductor device is reduced, high-speed operation is possible, and the device has excellent anti-radiation characteristics without latch-up phenomenon. and high-performance device integrating circuit liquid to Akirahyo示画containing the same substrate can be provided.

【0189】また、本発明の液晶表示装置は、多孔質基
板或いは多孔質層を異方性エッチングにて選択除去する
ことにより、非透明基板上に形成された良質な単結晶層
に作成されることによって、高性能なものとなる。ま
た、Si基板を非透明電極に採用することにより熱的、
機械的、化学的或いは物理的にも従来のシリコン集積回
路プロセスと極めて整合性の良い出発材料となり得る。
[0189] The liquid crystal Display device of the present invention, by selectively removing the porous substrate or the porous layer by anisotropic etching, is created in the high-quality single crystal layer formed on a non-transparent substrate This results in high performance. In addition, by adopting a Si substrate as a non-transparent electrode, thermal,
It can be a starting material that is very compatible mechanically, chemically or physically with conventional silicon integrated circuit processes.

【0190】また、一般にかなり光の強度の強い光源を
投影型液晶画像表示装置に使用すると周辺回路部分に光
が当たると半導体層中に光励起電流が誘起され誤動作の
原因となる場合があるが、本発明の液晶表示装置におい
ては、周辺回路部分は遮光されているために、係る問題
点を回避することができる。
In general, when a light source having a considerably high light intensity is used in a projection type liquid crystal image display device, when light hits a peripheral circuit portion, a photoexcitation current is induced in the semiconductor layer, which may cause a malfunction. In the liquid crystal display device of the present invention , since the peripheral circuit portion is shielded from light, such a problem can be avoided.

【0191】更に、本発明の液晶画像表示装置は、非透
光性基板に異方性エッチング特性を有する基板を用いる
ため、液晶画素部の下方を精度良く除去することができ
る。
Further, in the liquid crystal image display device of the present invention, since a substrate having anisotropic etching characteristics is used as the non-translucent substrate, a portion below the liquid crystal pixel portion can be accurately removed.

【0192】(実施例11) 図21に本実施例の製造工程の概略を示す。(Embodiment 11 ) FIG. 21 shows an outline of the manufacturing process of this embodiment.

【0193】300μmの厚みを持ったP型(100)
単結晶Si基板にHF溶液中において実施例1と同じ条
件で陽極化成を施し、多孔質Si基板を形成した。
P-type (100) having a thickness of 300 μm
The same conditions as in Example 1 were applied to a single crystal Si substrate in an HF solution.
In this case, anodization was performed to form a porous Si substrate.

【0194】こうして得られたP型(100)多孔質S
i基板101上に実施例1と同じ堆積条件の減圧CVD
法により、Siエピタキシャル層102を1.0μmの
層厚で成長させた。
The thus obtained P-type (100) porous S
Low pressure CVD under the same deposition conditions as in Example 1 on i-substrate 101
The Si epitaxial layer 102 was grown to a thickness of 1.0 μm by the method.

【0195】次に、このエピタキシャル層102の表面
に1000Åの酸化層103を形成し、その酸化膜表面
に5000Åの酸化層104、1000Åの窒化層10
5及び補強材として、2000Å以上のSiH絶縁層
106を形成したもう一方のSi基板107を重ね合
せ、窒素雰囲気中で800℃、0.5時間加熱すること
により、2つのSi基板を、強固に貼り合せた。
Next, an oxide layer 103 of 1000 ° is formed on the surface of the epitaxial layer 102, and an oxide layer 104 of 5000 ° and a nitride layer 10 of 1000 ° are formed on the surface of the oxide film.
5 and the other Si substrate 107 on which a SiH x insulating layer 106 of 2000 ° or more was formed as a reinforcing material, and the two Si substrates were solidified by heating at 800 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere. Pasted.

【0196】その後、該貼り合せた基板を49%弗酸と
アルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)中で撹拌することなく選択エッチングした。
65分後には、非多孔質Si層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Si基板101は選択エッチングされ、完全に除
去された。非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対す
るエッチング速度は、極めて低く65分後でもエッチン
グ量は50Å以下であり、多孔質層のエッチング速度と
の選択比は十の五乗以下にも達し、非多孔質層101に
おけるエッチング量(数十Å)は実用上無視できる程度
のものであった。こうしたところ、200μmの厚みを
持った多孔質化されたSi基板101は、除去され、S
iO103上に1.0μmの厚みを持った単結晶Si
層102が形成できた。ソースガスとして、SiH
lを用いた場合には、成長温度を数十度上昇させる必要
があるが、多孔質基板に特有な増速エッチング特性は、
維持された。
Then, the bonded substrates were mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50), and was selectively etched without stirring.
After 65 minutes, only the non-porous Si layer remains without being etched, and single-crystal Si is used as an etch stop material.
The porous Si substrate 101 was selectively etched and completely removed. The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, the etching amount is not more than 50 ° even after 65 minutes, and the selectivity with the etching rate of the porous layer reaches not more than the tenth power. The etching amount (several tens of mm) in the porous layer 101 was negligible for practical use. In this case, the porous Si substrate 101 having a thickness of 200 μm is removed and S
Single-crystal Si having a thickness of 1.0 μm on iO 2 103
The layer 102 was formed. SiH 2 C as a source gas
When l is used, the growth temperature needs to be raised by several tens of degrees, but the accelerated etching characteristic peculiar to the porous substrate is as follows.
Maintained.

【0197】上記単結晶Si薄膜102を用い、実施例
1と同様にして必要な素子、回路、各部材を形成し、液
晶表示装置を作製した。
Using the single crystal Si thin film 102 ,
Form necessary elements, circuits, and members in the same manner as in 1.
A crystal display device was manufactured.

【0198】Si基板107側液晶画素部の直下を除
いて耐弗酸性ゴムを被覆し、弗酸、酢酸、硝酸の混合液
を用いて、絶縁層104までSi基板107を部分的に
除去し、光透過による投射型液晶画像表示装置とした
The Si substrate 107 side is coated with a hydrofluoric acid-resistant rubber except for a portion immediately below the liquid crystal pixel portion, and the Si substrate 107 is partially removed to the insulating layer 104 using a mixed solution of hydrofluoric acid, acetic acid and nitric acid. and a projection type liquid crystal image display device according to the light transmission.

【0199】本実施例の如く、Si基板上に絶縁膜を形
成した基板とSi基板を多孔質化した後、多孔質Si上
にSiをエピタキシャル成長した基板のボンディングに
よって形成される基板では、Si単結晶膜の下地絶縁膜
に対する制約はないため、厚みを数μmにすることも可
能であり、また、SiN膜等も使用することができる。
As in the present embodiment, a substrate formed by bonding a substrate on which an insulating film is formed on a Si substrate and a substrate obtained by making the Si substrate porous and then epitaxially growing Si on the porous Si is made of a single Si substrate. Since there is no restriction on the underlying insulating film of the crystal film, the thickness can be reduced to several μm, and a SiN film or the like can be used.

【0200】また、SOI基板作成時に膜強度向上のた
めの光透過膜を非透光性基板と単結晶TFTの間に設け
ることにより、TFTを形成する上で製造上の制約を受
けることがなく、自由度のある製造方法を提供すること
が可能となる。更に、非透光層除去前に補強層が形成さ
れるため、非透光層除去時のダメージも回避できる。
Further, by providing a light transmitting film for improving the film strength between the non-light transmitting substrate and the single crystal TFT at the time of manufacturing the SOI substrate, there is no restriction on the production in forming the TFT. , A flexible manufacturing method can be provided. Further, since the reinforcing layer is formed before the removal of the non-light-transmitting layer, damage at the time of removing the non-light-transmitting layer can be avoided.

【0201】(実施例12) SiN絶縁層を、図22の如くSiの選択エッチング
(N/P)により、絶縁膜下側に5000ÅのSi層
110を残し、そのSi層110を800〜1000℃
程度で熱酸化し、Si層110を透光性とした後、その
熱酸化膜110上に、CVD法によりSiN絶縁層1
11を形成した以外は実施例11と同様にして、液晶画
像表示装置を作成した。本実施例によれば、2層の補強
膜により強度の向上が可能である。
Example 12 The SiN x insulating layer was formed by selective etching of silicon (N / P + ) as shown in FIG. 22 to leave the Si layer 110 of 5000 ° below the insulating film. 1000 ° C
After thermally oxidizing the Si layer 110 to make it translucent, the SiN x insulating layer 1 is formed on the thermally oxidized film 110 by CVD.
A liquid crystal image display device was prepared in the same manner as in Example 11 except that No. 11 was formed. According to this embodiment, the strength can be improved by the two-layered reinforcing film.

【0202】また、SiN絶縁層上に更にITOの如
く透光性薄膜の導電膜を形成することにより裏面電位の
コントロールが可能となる。
[0202] Further, it is possible to control the rear side potential by forming a conductive film further as ITO translucent thin film on SiN x insulating layer.

【0203】(実施例13) 図23の如く、SiTFTの層間絶縁膜として、膜強度
の大きいLp−SiN156を用いた以外は実施例11
と同様にして液晶画像表示装置を作成した。Lp−Si
N膜を層間絶縁膜として使用した場合の問題点は金属膜
との密着性、Hのプロテクト効果、等がある。
Example 13 As shown in FIG. 23, Example 11 was performed except that Lp-SiN 156 having a large film strength was used as the interlayer insulating film of the SiTFT.
A liquid crystal image display device was prepared in the same manner as described above. Lp-Si
Adhesion to the problem metal film in the case of using the N film as the interlayer insulating film, H 2 protected effectively, and the like.

【0204】金属膜との密着性については、SiO
はBPSG等の膜でサンドイッチ構造をとることにより
問題解決する。また、Hプロテクト効果については、
あらかじめMOSチャネル部の不純物濃度をコントロー
ルしておくことにより、Vth(しきい値電圧)を制御
できる。
The problem of the adhesion to the metal film can be solved by forming a sandwich structure with a film such as SiO 2 or BPSG. Also, the H 2 protection effect,
Vth (threshold voltage) can be controlled by controlling the impurity concentration of the MOS channel portion in advance.

【0205】(実施例14) 図24に示すようにOを1×1018cm−2程度2
00kevでイオン注入し、これを1300℃程度の熱
処理を加えることにより基板201中にSiO層20
2が形成される。
(Example 14 ) As shown in FIG. 24, O + was added to about 1 × 10 18 cm −2.
By ion implantation at 00 keV and performing a heat treatment at about 1300 ° C., the SiO 2 layer 20
2 are formed.

【0206】以上の様にして作成した基板201に熱酸
化法及びLP−CVD法によりSiO204/SiN
205の2層膜が表裏に形成される。続いて、裏面を
パターニングし、パネル部の窓あけを行う。
The substrate 201 prepared as described above is subjected to thermal oxidation and LP-CVD to form SiO 2 204 / SiN.
two-layered film of x 205 is formed on the front and back. Subsequently, the back surface is patterned, and the window of the panel portion is opened.

【0207】次に、KOH系等によりSiのエッチング
を行う。Lp−SiN膜はKOHのマスク材となる。S
iのエッチングにおいて、全てをエッチング又は一部を
残しエッチングする。続いてこれを熱酸化することによ
り、パネル部裏面のみ熱酸化される。
Next, etching of Si is performed using a KOH system or the like. The Lp-SiN film serves as a mask material for KOH. S
In the etching of i, all or part of the etching is performed. Subsequently, this is thermally oxidized, so that only the rear surface of the panel portion is thermally oxidized.

【0208】この後、表面SiN膜を剥離し、TFTを
形成していく工程により、熱酸化及びCVD法を用いる
ことにより裏面側は更に補強される。特にLOCOS酸
化法等に用いられるLp−SiN膜207は、膜の内部
応力が〜1010dyn/cm程度のテンシルな膜で
あり、裏面補強膜としては最適である。209はゲート
電極、210はMOSトランジスタのソース及びドレイ
ンである。
Thereafter, in the step of removing the front surface SiN film and forming the TFT, the back side is further reinforced by using the thermal oxidation and the CVD method. In particular, the Lp-SiN film 207 used for the LOCOS oxidation method or the like is a tensil film having an internal stress of about 10 10 dyn / cm 2 and is most suitable as a backside reinforcing film. 209 is a gate electrode, 210 is the source and drain of the MOS transistor.

【0209】非透光性基板201を裏面からエッチング
した場合、透光領域の膜強度が非透光性基板上面の絶縁
膜202及びSi層203のみで決定されるが、これら
はTFTの制約から、膜構成における自由度は狭い。し
かし、本実施例によればTFTの制約を受けずに裏面の
膜強度を向上できる。
When the non-light-transmitting substrate 201 is etched from the back surface, the film strength of the light-transmitting region is determined only by the insulating film 202 and the Si layer 203 on the upper surface of the non-light-transmitting substrate. The degree of freedom in the film configuration is narrow. However, according to the present embodiment, the film strength on the back surface can be improved without being restricted by the TFT.

【0210】(実施例15) 図25の如く、SiN絶縁層251を透光領域中央部
から周辺部へ向かって小さくなる様にパターニングした
以外は実施例11と同様にして液晶画像表示装置を作成
した。
Example 15 As shown in FIG. 25, a liquid crystal image display device was manufactured in the same manner as in Example 11 except that the SiN x insulating layer 251 was patterned so as to become smaller from the center of the light-transmitting region toward the periphery. Created.

【0211】本実施例によれば、透光領域の強度の調節
が可能となり、特に強度の弱い透光領域の中心部の強度
を補強することができる。
According to this embodiment, the intensity of the light-transmitting region can be adjusted, and the strength at the center of the light-transmitting region, which is particularly weak, can be reinforced.

【0212】以上詳述したように、本発明の液晶画像表
示装置は、経済性に優れて、大面積に亘り均一平坦な、
極めて優れた結晶性を有するSi単結晶基板を用いてお
り、半導体能動素子が欠陥の著しく少ないSi単結晶層
上に作成されているため、上記半導体素子の浮遊容量が
低減し、高速動作が可能で、ラッチアップ現象等のな
い、耐放射線特性の優れた素子及び回路を液晶画像表示
画素と同一基板上に集積した高性能な装置が提供でき
る。
As described in detail above, the liquid crystal image display device of the present invention is excellent in economical efficiency and has a uniform flatness over a large area.
Uses a Si single crystal substrate with extremely excellent crystallinity, and the semiconductor active element is formed on a Si single crystal layer with extremely few defects. Therefore, the floating capacitance of the semiconductor element is reduced and high-speed operation is possible. Thus, it is possible to provide a high-performance device in which elements and circuits having excellent anti-radiation characteristics and having no latch-up phenomenon are integrated on the same substrate as liquid crystal image display pixels.

【0213】また、本発明液晶画像表示装置は、多孔
質基板或いは多孔質層を選択除去することにより、非透
明基板上に形成された良質な単結晶層に作成されること
によって、高性能なものとなる。また、Si基板を非透
明基板に採用することにより熱的、機械的、化学的或い
は物理的にも従来のシリコン集積回路プロセスと極めて
整合性の良い出発材料となり得る。
Further, the liquid crystal image display device of the present invention is formed on a high-quality single crystal layer formed on a non-transparent substrate by selectively removing the porous substrate or the porous layer, thereby achieving high performance. It becomes something. Further, by adopting the Si substrate as the non-transparent substrate, it can be a starting material that is extremely compatible with the conventional silicon integrated circuit process in terms of thermal, mechanical, chemical or physical properties.

【0214】また、一般にかなり光の強度の強い光源を
投影型液晶画像表示装置に使用すると周辺回路部分に光
が当たると半導体層中に光励起電流が誘起され誤動作の
原因となる場合があるが、本発明による装置において
は、周辺回路部分は遮光されているために、係る問題点
を回避することができる。
In general, when a light source having a considerably high light intensity is used for a projection type liquid crystal image display device, when light hits a peripheral circuit portion, a photoexcitation current is induced in the semiconductor layer, which may cause a malfunction. In the device according to the present invention, since the peripheral circuit portion is shielded from light, such a problem can be avoided.

【0215】更に、本発明の液晶画像表示装置は、非透
光性基板を除去した透光領域にSiN絶縁層が設けら
れているため、該領域の強度が補強され、信頼性が向上
する。
[0215] Further, the liquid crystal image display device of the present invention, since the SiN x insulating layer is provided in the light transmitting region removing the light non-transparent substrate, the strength of the region is reinforced, and the reliability is improved .

【0216】(実施例16) 図26に周辺駆動回路にCMOSインバータ、画素電極
のスイッチング素子にPMOSトランジスタを用いた従
来の液晶表示装置の一例を示す。本図はトランジスタ等
半導体装置を組み込んだ側の基板のみの断面図である。
図中61は支持基板、62は下地絶縁層、63は素子分
離酸化膜、64はNMOSトランジスタのソース領域、
65はNMOSトランジスタのドレイン領域、66はP
MOSトランジスタのドレイン領域、67はPMOSト
ランジスタのソース領域、68はゲート酸化膜、69は
ゲート電極、70はNMOSトランジスタのチャネル領
域、71はPMOSトランジスタのチャネル領域、72
はN型電界緩和領域、73はP型電界緩和領域、74は
Al(配線)電極、75はNMOSトランジスタ、7
6、77はPMOSトランジスタ、78は保持容量部、
79がCMOSインバータ、80、81は層間絶縁膜、
82は共通電極、83は画素電極である。84は裏面充
填材、85は裏面電極である。
Embodiment 16 FIG. 26 shows an example of a conventional liquid crystal display device using a CMOS inverter as a peripheral drive circuit and a PMOS transistor as a switching element of a pixel electrode. This drawing is a cross-sectional view of only the substrate on which the semiconductor device such as a transistor is incorporated.
In the figure, 61 is a supporting substrate, 62 is a base insulating layer, 63 is an element isolation oxide film, 64 is a source region of an NMOS transistor,
65 is the drain region of the NMOS transistor, 66 is P
A drain region of a MOS transistor, 67 a source region of a PMOS transistor, 68 a gate oxide film, 69 a gate electrode, 70 a channel region of an NMOS transistor, 71 a channel region of a PMOS transistor, 72
Is an N-type electric field relaxation region, 73 is a P-type electric field relaxation region, 74 is an Al (wiring) electrode, 75 is an NMOS transistor, 7
6, 77 are PMOS transistors, 78 is a storage capacitor unit,
79 is a CMOS inverter, 80 and 81 are interlayer insulating films,
82 is a common electrode, and 83 is a pixel electrode. 84 is a back surface filler and 85 is a back surface electrode.

【0217】上記のように構成した基板と、共通電極を
設けたもう一方の基板とをスペーサを介して対向配置
し、液晶を封入してパネルとする。
The substrate configured as described above and the other substrate on which the common electrode is provided are opposed to each other via a spacer, and liquid crystal is sealed to form a panel.

【0218】液晶表示装置は反射型、透過型何れも光が
画像表示部を通過し得ることが必須条件である。従って
従来は一枚の石英板が用いられている。一方、トランジ
スタの活性層としてはSiが一般にも良く知られている
が、活性層として最も望ましい単結晶Siはその製造が
極めて困難であり、石英上に形成することが事実上でき
なかった。そのため、画素表示部にトランジスタを形成
する場合、及び周辺の駆動回路と共に集積化する場合に
は石英上でも形成可能な多結晶Siが用いられてきた。
In the liquid crystal display device, it is an essential condition that light can pass through the image display unit in both the reflection type and the transmission type. Therefore, conventionally, one quartz plate has been used. On the other hand, although Si is generally well known as an active layer of a transistor, it is extremely difficult to produce single crystal Si, which is most desirable as an active layer, and it has been virtually impossible to form it on quartz. Therefore, when a transistor is formed in a pixel display portion or when integrated with peripheral driving circuits, polycrystalline Si that can be formed on quartz has been used.

【0219】しかしながら、より高品質な画像要求に応
じて画面をより高精細化し、高速駆動するためには多結
晶Siでは限界があり、単結晶Siを用いた半導体装置
を有する液晶表示装置の構成が望まれていた。
However, there is a limit in polycrystalline Si in order to make a screen more fine and to drive at high speed in response to a demand for higher quality images, and the structure of a liquid crystal display device having a semiconductor device using single crystal Si is limited. Was desired.

【0220】そこで本実施例は、半導体又は導電体を基
板とし、絶縁層を介して単結晶Si薄膜を形成した後、
画像表示部のみ上記基板を除去して透明化し、且つ周辺
駆動回路部の基板には裏面電位の制御手段を設けて基板
電位を制御することにより、半導体装置の性能を高めて
高速化を実現した液晶表示装置である。
In this embodiment, a semiconductor or conductor is used as a substrate, and a single-crystal Si thin film is formed via an insulating layer.
Only the image display section is made transparent by removing the above-mentioned substrate, and the substrate of the peripheral drive circuit section is provided with control means for the back surface potential to control the substrate potential, thereby improving the performance of the semiconductor device and achieving high speed. It is a liquid crystal display device.

【0221】即ち半導体又は導電体基板上に絶縁層を介
して形成された単結晶Si薄膜により活性層を形成した
半導体能動素子を有するアクティブマトリクス方式の液
晶表示装置であって、画像表示部が上記基板を除去して
上記絶縁層のみもしくは除去した後に透明性充填材を充
填することにより透明性を有し、周辺駆動回路部には上
記基板が残され且つ裏面電位制御手段を有していること
を特徴とするものである。
That is, an active matrix type liquid crystal display device having a semiconductor active element in which an active layer is formed by a single crystal Si thin film formed on a semiconductor or conductor substrate with an insulating layer interposed therebetween, wherein The substrate is removed and only the insulating layer is removed or a transparent filler is filled after the substrate is removed to have transparency, and the peripheral driving circuit portion has the substrate remaining and has a back surface potential control means. It is characterized by the following.

【0222】本実施例に係る単結晶Si薄膜は従来のS
IMOX(Separationby Implant
ed Oxigen)法でも得られるが、実施例では
孔質Si基体を用いた方法により得たものを用いる。後
者の製造方法で得られる多結晶Si薄膜はほとんど欠陥
が無く、トランジスタの活性層として理想的な半導体で
ある。
The single crystal Si thin film according to the present embodiment is
IMOX (Separationby Implant)
It obtained even ed Oxigen) method, but in the embodiment Ru with those obtained by a method using multi <br/> porous Si substrate. The polycrystalline Si thin film obtained by the latter manufacturing method has few defects and is an ideal semiconductor as an active layer of a transistor.

【0223】本実施例は、周辺駆動回路に消費電力の少
ないCMOSインバータ、画素電極のスイッチングに裏
面リークがなく耐圧性の高いPMOSトランジスタ、基
板にP型Si基板を用い、該基板の裏面にアルミニウム
等金属電極を設けて基板電位を制御している。透光性の
充填材84には、Si系の樹脂を用いた。
The present embodiment uses a CMOS inverter with low power consumption in the peripheral drive circuit, a PMOS transistor with high withstand voltage without back surface leakage for switching the pixel electrode, a P-type Si substrate as the substrate, and an aluminum substrate on the back surface of the substrate. An equimetal electrode is provided to control the substrate potential. As the translucent filler 84, a Si-based resin was used.

【0224】本実施例では、下地絶縁層に8000Åの
Si酸化膜を、SiのエッチングにはKOHの30%水
溶液を用い、100℃にて4μm/minのエッチング
レートを得た。この時の耐エッチング膜として、LP−
CVD(Low Pressure Chemical
Vapor Deposition)で堆積した50
00ÅのSi窒化膜を使用した。この膜の厚さは厚い方
が望ましいが、6000〜8000Å以上では膜にクラ
ックが入り易く、耐エッチング性を劣化させる。従って
1000〜6000Å程度が望ましい。
In this example, an 8000 ° Si oxide film was used for the base insulating layer, and a 30% aqueous solution of KOH was used for etching Si, and an etching rate of 4 μm / min was obtained at 100 ° C. At this time, LP-
CVD (Low Pressure Chemical Chemical)
50 deposited by Vapor Deposition
A 00 ° Si nitride film was used. It is desirable that the thickness of this film is large, but if it is 6000 to 8000 ° or more, the film is easily cracked and the etching resistance is deteriorated. Therefore, about 1000-6000 ° is desirable.

【0225】図27に上記裏面電極の配線状態を示し
た。図中90は共通電極を設けた対向基板であり、接着
材91により基板と対向配置し、液晶92を挟持してい
る。また、93がCMOSインバータ等駆動回路部上の
パッドで有り、94のボンディングワイヤーによりパッ
ケージ95側に接続され、一方裏面電極85はペースト
導電材料を介してパッケージ95に固定され、ボンディ
ングワイヤー96により該パッケージ95側に接続され
電位が制御されている。またSi支持基板の厚みは55
0μmであり、チップ全体の強度を保つのに充分であ
る。
FIG. 27 shows the wiring state of the back electrode. In the figure, reference numeral 90 denotes a counter substrate provided with a common electrode, which is disposed to face the substrate with an adhesive 91 and sandwiches a liquid crystal 92. Reference numeral 93 denotes a pad on a driving circuit unit such as a CMOS inverter, which is connected to the package 95 by a bonding wire 94, while the back surface electrode 85 is fixed to the package 95 via a paste conductive material. The potential is controlled by being connected to the package 95 side. The thickness of the Si support substrate is 55
0 μm, which is sufficient to maintain the strength of the entire chip.

【0226】また、図28は本実施例を実現するために
とった別の形態を示す。図28は裏面電極をデバイス領
域の上面に設けた構造であり、501は素子間を分離す
る分離層、502は裏面電極である。本方法では、デバ
イスを形成後、コンタクトホールを加工する際に層間絶
縁膜63、下地絶縁膜62を貫通する開口部503を設
ける。コンタクトのオーミック性を向上させるためにボ
ロンを1×1015cm−2イオン注入し、低抵抗p型
拡散層504を形成した後Alを堆積することで図28
の構造を得た。
FIG. 28 shows another embodiment of the present invention. FIG. 28 shows a structure in which a back electrode is provided on the upper surface of the device region. Reference numeral 501 denotes a separation layer for separating elements, and reference numeral 502 denotes a back electrode. In this method, an opening 503 penetrating the interlayer insulating film 63 and the base insulating film 62 is formed when the contact hole is processed after the device is formed. In order to improve the ohmic property of the contact, boron is ion-implanted at 1 × 10 15 cm −2 , a low-resistance p-type diffusion layer 504 is formed, and then Al is deposited.
The structure was obtained.

【0227】本構成で、下地絶縁層の膜厚(TBOX
を8000Åとし、VSS=0V、VDD=14V、裏
面電位を2〜5Vとして良好に駆動することができた。
そして、表示部の光透過率を90%以上とした64階
調、40万画素の液晶表示装置を実現した。
In this structure, the thickness of the base insulating layer (T BOX )
Was set to 8000 °, V SS = 0 V, V DD = 14 V, and the back surface potential was set to 2 to 5 V.
Then, a liquid crystal display device having 64 gradations and 400,000 pixels in which the light transmittance of the display section was 90% or more was realized.

【0228】本実施例の液晶表示装置は、単結晶Si薄
膜を半導体装置の活性層に用いたことにより、装置全体
に用いた半導体装置を従来の多結晶TFTより5〜10
0倍高速駆動させることができ、更に裏面電位を制御す
ることにより周辺駆動回路に用いた半導体装置の寄生素
子のリーク電流を充分小さくすることで回路の性能を高
めることができるため32階調以上の高精細で画素数数
万以上の高画質な画像表示を行うことができる液晶表示
装置を、更に画像表示部の基板のみ除去することにより
単結晶Siを用いた回路でも表示部を透明化した上で充
分な強度を確保した液晶表示装置である。
In the liquid crystal display device of this embodiment, the single crystal Si thin film is used for the active layer of the semiconductor device.
It can be driven 0 times faster, and furthermore, by controlling the back potential, the leakage current of the parasitic element of the semiconductor device used for the peripheral drive circuit can be sufficiently reduced to improve the performance of the circuit. The liquid crystal display device capable of high-definition, high-quality image display with tens of thousands of pixels or more is further made transparent by removing the substrate of the image display unit even in a circuit using single crystal Si. This is a liquid crystal display device having sufficient strength secured above.

【0229】(実施例17) 上記のようなボンディングを必要としないためには、同
一基板上に画像表示領域と周辺回路を設けることが考え
られる。
(Embodiment 17 ) In order to eliminate the above-mentioned bonding, it is conceivable to provide an image display area and peripheral circuits on the same substrate.

【0230】図29は同一基板上に液晶画素部と周辺回
路とを設けた場合の模式断面図である。
FIG. 29 is a schematic sectional view in the case where a liquid crystal pixel portion and peripheral circuits are provided on the same substrate.

【0231】図29に示すように同一基板絶縁層506
上に、画素TFTと画素電極を含む画像表示領域507
と、これを駆動する周辺回路508とを形成し、互いに
データ線とゲート線とで接続され、画像表示領域は光を
透過させるために、例えば半導体基板をKOHなどのエ
ッチング液でエッチングすることにより透明化し、周辺
回路領域は、周辺回路内のデバイス特性(例えばMOS
のリーク電流量など)が、周辺回路裏面の電位の影響を
受けるので、所定の電位を印加できるよう裏面に半導体
もしくは導電体基板509を残すことで、前記構造が実
現できる。
As shown in FIG. 29, the same substrate insulating layer 506
Above, an image display area 507 including a pixel TFT and a pixel electrode
And a peripheral circuit 508 for driving the same, are connected to each other by a data line and a gate line, and the image display region is formed by etching a semiconductor substrate with an etching solution such as KOH in order to transmit light. The peripheral circuit area is made transparent and the device characteristics (for example, MOS
Leakage current amount) is affected by the potential on the back surface of the peripheral circuit, and the above structure can be realized by leaving the semiconductor or conductive substrate 509 on the back surface so that a predetermined potential can be applied.

【0232】しかしながら、同一基板内で透明基板領域
と導電体基板領域を形成する際、当然ながら基板膜厚の
遷移する領域510が生じ、図29に示すように周辺回
路形成の領域の一部が遷移領域にまでおよんだ場合、導
電体基板の遷移領域は膜厚が一定でないため、電界のか
かり方が異なってきて周辺回路に、デバイス特性のばら
つきが発生する、画像表示領域の一部が遷移領域におよ
んだ場合、透明化が不完全な欠陥画素となる等の悪影響
を与える問題がある。
However, when the transparent substrate region and the conductor substrate region are formed in the same substrate, a region 510 where the substrate film thickness changes naturally occurs, and as shown in FIG. When the transition region is reached, the transition region of the conductive substrate has a non-uniform film thickness, so the manner in which an electric field is applied varies, causing variations in device characteristics in peripheral circuits. In the case of reaching the area, there is a problem that the transparency becomes incomplete and defective pixels are caused.

【0233】本実施例は、絶縁層を介して半導体もしく
は導電体基板となっている部分と絶縁層のみからなる部
分を有し、半導体もしくは導電体基板となっている部分
上部に周辺回路、絶縁層のみからなる部分に画像表示領
域を設け、両者の間の接続が周辺回路及び画像表示領域
内において使用しているものと同一の配線材料にてなさ
れ、且つ半導体もしくは導電体基板厚の遷移領域よりも
配線領域が広いことを特徴とする液晶表示装置である。
This embodiment has a semiconductor or conductor substrate portion with an insulating layer interposed therebetween and a portion consisting only of an insulating layer, and a peripheral circuit and insulating layer are provided above the semiconductor or conductor substrate portion. An image display area is provided in a portion consisting of only the layers, the connection between the two is made with the same wiring material as that used in the peripheral circuit and the image display area, and the transition area of the semiconductor or conductor substrate thickness This is a liquid crystal display device characterized in that the wiring area is wider than that of the liquid crystal display device.

【0234】即ち、本実施例は、上記遷移領域上に周辺
回路及び画像表示領域が存在しないため、周辺回路に悪
影響を及ぼすことがない。
That is, in this embodiment, since the peripheral circuit and the image display area do not exist on the transition area, there is no adverse effect on the peripheral circuit.

【0235】ここで、遷移領域よりも配線領域が広いと
は、配線領域を遷移領域+0.3mm以上とることが望
ましい。これは遷移領域の形成される位置のアライメン
トマージンを見込んだ値であり、例えアライメントずれ
が生じても遷移領域は領域507,508にかかること
はない。
Here, that the wiring area is wider than the transition area, it is desirable that the wiring area be equal to or more than the transition area + 0.3 mm. This is a value in consideration of the alignment margin at the position where the transition region is formed, and the transition region does not cover the regions 507 and 508 even if the misalignment occurs.

【0236】図30は本実施例液晶表示装置の要部断
面図であり、図31は平面図である。平面図は後述の各
実施例と共通するものである。509は半導体もしくは
導電体基板、506は絶縁層、508は周辺回路形成領
域、507は画像表示領域、511は508と507と
を電気的に絶縁する分離領域である。510は基板膜厚
の遷移領域である。
FIG. 30 is a sectional view of a principal part of the liquid crystal display device of this embodiment , and FIG. 31 is a plan view. The plan view is common to each embodiment described later. 509 is a semiconductor or conductor substrate, 506 is an insulating layer, 508 is a peripheral circuit formation region, 507 is an image display region, and 511 is a separation region for electrically insulating 508 and 507. Reference numeral 510 denotes a transition region of the substrate film thickness.

【0237】周辺回路形成領域508と画像表示領域5
07は絶縁層上の半導体領域に半導体デバイス製造工程
により作成される。これらは例えばLOCOS工程、ト
レンチ分離工程、PN接合分離工程などで形成された素
子分離領域511により電気的に分離されている。配線
部材512は周辺回路形成領域508と画像表示領域5
07を接続するもので、配線部材にはAl,Ti,T
a,Mo,Cu,Wなどの金属、TiSi,TaSi
,WSi,MoSiなどのシリサイドの他、多孔
質SiやITOがCVD法、スパッタ法、蒸着法などに
よって膜堆積後、フォトリソグラフィ工程により所望の
パターンが形成され用いられる。
Peripheral circuit formation area 508 and image display area 5
07 is formed in the semiconductor region on the insulating layer by a semiconductor device manufacturing process. These are electrically isolated by, for example, an element isolation region 511 formed in a LOCOS step, a trench isolation step, a PN junction isolation step, or the like. The wiring member 512 includes the peripheral circuit formation region 508 and the image display region 5.
07, Al, Ti, T
a, Mo, Cu, metal such as W, TiSi 2 , TaSi
In addition to silicide such as 2 , WSi 2 , and MoSi 2 , porous Si and ITO are used after a film is deposited by a CVD method, a sputtering method, an evaporation method, or the like, and then a desired pattern is formed by a photolithography process.

【0238】これら配線部材512は通常数千Åの膜
厚、1〜100μm程度の幅で形成される。
These wiring members 512 are usually formed with a thickness of several thousand Å and a width of about 1 to 100 μm.

【0239】周辺回路508は遷移領域510を除いた
半導体もしくは導電体基板上に形成し、画像表示領域5
07は遷移領域を除いた透明基板上に形成し、両領域を
電気的に絶縁し、所望の端子を配線部材512で接続す
ることで、特性ばらつきの少ない周辺回路と、画像欠陥
の少ない画像表示領域とを同一基板上に形成することが
でき、低コストで微細なパターニングが可能な高解像度
液晶表示装置を実現することができる。
The peripheral circuit 508 is formed on a semiconductor or conductive substrate except for the transition region 510, and the image display region 5
Reference numeral 07 is formed on a transparent substrate excluding the transition region, electrically insulates both regions from each other, and connects a desired terminal with a wiring member 512 to form a peripheral circuit with less characteristic variation and an image display with less image defects. The region can be formed on the same substrate, and a high-resolution liquid crystal display device capable of fine patterning at low cost can be realized.

【0240】(実施例18) 図32は本発明の液晶表示装置の他の実施例を示す要部
断面図である。
[0240] (Embodiment 18) FIG. 32 is a fragmentary cross-sectional view showing another embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.

【0241】図32に示す態様は配線部材を2層(51
3,514)設けた多重配線の場合であり、実施例17
で示した効果に加え断線等に強い利点がある。エッチン
グの結果生じる膜厚の遷移領域は一般に数百μmの幅が
あり、例えば500μm幅の遷移領域に10μmピッチ
で配線を形成するとすると、長さ500μm、幅7μm
といった細長い配線で領域508と507を接続しなけ
ればならず、配線の断線は深刻な問題である。多重配線
構造をとれば冗長性が増し、断線に対し強くなる。多重
配線とする場合の組み合せは種々考えられ、例えば51
3をAl,514を多結晶Si、513をITO,51
4をAlなどである。また、配線部材を3層以上設ける
ことも可能である。
In the embodiment shown in FIG. 32, the wiring member has two layers (51
3,514) is the case of multiple wires provided, Example 17
In addition to the effects described above, there is a strong advantage against disconnection. The transition region of the film thickness resulting from the etching generally has a width of several hundred μm. For example, if wirings are formed at a pitch of 10 μm in the transition region having a width of 500 μm, the length is 500 μm and the width is 7 μm.
The regions 508 and 507 must be connected by a long and thin wiring, and disconnection of the wiring is a serious problem. With a multi-wiring structure, redundancy is increased and resistance to disconnection is increased. Various combinations in the case of multiplex wiring are conceivable.
3 is Al, 514 is polycrystalline Si, 513 is ITO, 51
4 is Al or the like. In addition, three or more wiring members can be provided.

【0242】(実施例19) 図33は配線部材に単結晶Siを用いた場合を示し、図
33(a)は単結晶Si516を表面に、図33(b)
は単結晶Si516を埋め込みで形成した場合を示す。
単結晶Si516は分離領域511と電気的に絶縁して
いる。
(Embodiment 19 ) FIG. 33 shows a case in which single-crystal Si is used for the wiring member. FIG. 33 (a) shows single-crystal Si 516 on the surface and FIG.
Shows a case where single crystal Si 516 is formed by embedding.
Single crystal Si 516 is electrically insulated from isolation region 511.

【0243】単結晶配線を用いると、数十Ω/□という
低抵抗の配線を基板表面の平坦性をそこなうことなく形
成できるので、例えば液晶表示装置に本発明を用いた場
合、段差に起因する液晶の配向乱れを低減することがで
きる。
When a single crystal wiring is used, a wiring having a low resistance of several tens of Ω / □ can be formed without deteriorating the flatness of the substrate surface. For example, when the present invention is used in a liquid crystal display device, the wiring is caused by steps. Disorder of liquid crystal alignment can be reduced.

【0244】(実施例20) 図34は、周辺回路508と画像表示部507が完全分
離された構造をなす場合を示している。
(Embodiment 20 ) FIG. 34 shows a case where the peripheral circuit 508 and the image display unit 507 have a completely separated structure.

【0245】本実施例では周辺回路508と画像表示部
507とが完全分離されているので絶縁されているのは
勿論のこと、これらの間の容量結合も小さくなるので画
像表示部507でのクロストークや周辺回路508の誤
動作といった問題が低減される。
In this embodiment, since the peripheral circuit 508 and the image display unit 507 are completely separated from each other, they are insulated from each other, and the capacitive coupling between them is reduced. Problems such as talk and malfunction of the peripheral circuit 508 are reduced.

【0246】(実施例21) 図35に示した本実施例は、一般的な半導体製造工程に
より作成した液晶表示装置の例である。周辺回路508
及び画像表示領域507は絶縁層上の半導体層中につく
りこまれ、両者はLOCOS絶縁膜517によって絶縁
されている。また配線部材512はこのLOCOS51
7上に形成され、コンタクトホールを介して周辺回路5
08と画像表示領域507とを相互に接続している。L
OCOS517のある領域を境に周辺回路下には半導体
基板509があり、その電位を所望の値VRefに設定
することでデバイスの特性ばらつきを抑えている。51
5は配線512と、領域508,507とが不必要な場
所で短絡するのを防ぐための絶縁膜である。
Embodiment 21 This embodiment shown in FIG. 35 is an example of a liquid crystal display device manufactured by a general semiconductor manufacturing process. Peripheral circuit 508
The image display area 507 is formed in the semiconductor layer on the insulating layer, and both are insulated by the LOCOS insulating film 517. Further, the wiring member 512 is formed by the LOCOS 51
7 formed on the peripheral circuit 5 through a contact hole.
08 and the image display area 507 are mutually connected. L
A semiconductor substrate 509 is provided below the peripheral circuit with a certain region of the OCOS 517 as a boundary, and by setting its potential to a desired value V Ref , variation in device characteristics is suppressed. 51
Reference numeral 5 denotes an insulating film for preventing the wiring 512 and the regions 508 and 507 from being short-circuited at unnecessary places.

【0247】以上の説明はTFTを用いた表示装置を例
にとって行なってきたが、本発明はTFTに限定される
ものではなく、ダイオードやMIM素子を用いたアクテ
ィブマトリクス液晶表示装置や駆動回路を内蔵した単純
マトリクス型液晶表示装置においても同様の効果が得ら
れることは言うまでもない。
Although the above description has been made with reference to a display device using a TFT as an example, the present invention is not limited to a TFT, but includes an active matrix liquid crystal display device using a diode or an MIM element or a drive circuit. Needless to say, the same effect can be obtained in the simple matrix type liquid crystal display device described above.

【0248】画像表示部と周辺回路との接続が微細なパ
ターニングで低コストに行なうことができる。また、周
辺回路が確実に半導体もしくは導電体基板上に形成され
るので、周辺回路のデバイス特性のばらつきが低減され
る。透明化が不完全な画像欠陥の領域を低減できる。
The connection between the image display section and the peripheral circuit can be made at low cost by fine patterning. In addition, since the peripheral circuit is reliably formed on the semiconductor or conductive substrate, variations in device characteristics of the peripheral circuit are reduced. It is possible to reduce an area of an image defect where transparency is incomplete.

【0249】(実施例22) 次にCMOSインバータの特性を利用し、これを周辺駆
動回路に用い、スイッチング素子にはPMOSトランジ
スタを用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置
について説明する。
(Embodiment 22 ) Next, an active matrix type liquid crystal display device using the characteristics of a CMOS inverter and using it in a peripheral drive circuit and using PMOS transistors as switching elements will be described.

【0250】図36(a)に本実施例の液晶表示装置の
各画素の等価回路を示した。520はゲート電極、52
1は蓄積容量部、522は液晶容量である。従来の液晶
表示装置においては、トランジスタの活性層は多結晶S
i薄膜である。
FIG. 36A shows an equivalent circuit of each pixel of the liquid crystal display device of this embodiment . 520 is a gate electrode, 52
Reference numeral 1 denotes a storage capacitor, and 522 denotes a liquid crystal capacitor. In a conventional liquid crystal display device, the active layer of the transistor is made of polycrystalline S
i-thin film.

【0251】現在では上記のように、例えば一つの表示
装置内でも複数の種類の半導体装置を組み合わせて回路
を形成するのが一般的である。しかしながら、半導体装
置はそれぞれ特性が異なり、複数種の半導体装置を同じ
基板上に形成することによって、個々の装置に最適の条
件に設定することができず、各装置の有する問題を解決
できないままに用いることにもなってしまう。
At present, as described above, it is common to form a circuit by combining a plurality of types of semiconductor devices, for example, even within one display device. However, semiconductor devices have different characteristics, and by forming a plurality of types of semiconductor devices on the same substrate, it is not possible to set optimal conditions for each device, and the problems of each device cannot be solved. It will also be used.

【0252】図36(b)にSIMOX(Separa
tion by Implanted Oxigen)
基板を用いて形成したNMOSトランジスタ523、P
MOSトランジスタ524を有するCMOSインバータ
の等価回路を示す。CMOSインバータの基板側には、
支持基板をゲート電極、支持基板と活性層間の絶縁層を
ゲート絶縁層とする寄生MOSトランジスタが発生す
る。従来のCMOSインバータの場合、この寄生MOS
トランジスタのしきい値電圧の絶対値を大きくする事が
困難であり、Vbackをいかなる値に設定しても、寄
生NMOS又はPMOSトランジスタが動作し、リーク
電流が流れてしまう。図36(c)にこのCMOSトラ
ンジスタの入出力特性を示す。本図に示したように、V
back=0V付近では、寄生PMOSトランジスタが
動作しているためにVinがVDDに近づいてもPMO
Sトランジスタのリーク電流により、出力が完全にV
SSまで落ちない。一方Vback=3V付近では、寄
生NMOSトランジスタが動作しているためにVin
SSに近づいてもNMOSトランジスタのリーク電流
により、出力が完全にVDDにまで上がらない。
FIG. 36B shows a SIMOX (Separa)
Tion by Implanted Oxigen)
NMOS transistor 523 formed using a substrate, P
4 shows an equivalent circuit of a CMOS inverter having a MOS transistor 524. On the substrate side of the CMOS inverter,
A parasitic MOS transistor having a supporting substrate as a gate electrode and an insulating layer between the supporting substrate and an active layer as a gate insulating layer is generated. In the case of a conventional CMOS inverter, this parasitic MOS
It is difficult to increase the absolute value of the threshold voltage of the transistor, and no matter what value Vback is set, the parasitic NMOS or PMOS transistor operates and a leak current flows. FIG. 36C shows the input / output characteristics of this CMOS transistor. As shown in FIG.
back = in the vicinity of 0V, V in order to parasitic PMOS transistor is operating even closer to V DD PMO
The output is completely V
Does not fall to SS . On the other hand in the vicinity of the V back = 3V, due to the leakage current of the NMOS transistor even if V in is close to the V SS in order to parasitic NMOS transistor is in operation, the output does not rise up to the completely V DD.

【0253】CMOSインバータには上記のような問題
が有るが、薄膜単結晶上に作製したNMOSトランジス
タを単独では例えば、静特性に段差ができる「キンク」
現象が見られ、これを緩和させるために、発生したホー
ルが逃げる通路を与える必要が有る。
Although the CMOS inverter has the above-described problems, the use of an NMOS transistor formed on a thin-film single crystal alone causes, for example, a "kink" in which there is a step in static characteristics.
A phenomenon has been observed, and in order to alleviate this phenomenon, it is necessary to provide a passage through which the generated hole escapes.

【0254】また、PMOSトランジスタにおいてはソ
ース・ドレインとチャネル領域間の寄生容量により駆動
速度が限定されてしまう。
In the PMOS transistor, the driving speed is limited by the parasitic capacitance between the source / drain and the channel region.

【0255】このように、半導体能動素子の特性はそれ
ぞれ異なり、また、半導体能動素子を組み込む用途によ
っても求める特性や条件が異なり、複数の半導体能動素
子を同じ基板上に形成する場合には、それらの条件等が
相反する場合も有り、より望む特性を得るための方法が
望まれていた。
As described above, the characteristics of the semiconductor active elements are different from each other, and the required characteristics and conditions are also different depending on the application in which the semiconductor active elements are incorporated. If a plurality of semiconductor active elements are formed on the same substrate, May be contradictory, and a method for obtaining more desired characteristics has been desired.

【0256】本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検
討を行った結果、各半導体能動素子の特性がその活性層
の膜厚により有る程度制御できることに着目し、本実施
例を達成するに至った。例えば、上記したCMOSイン
バータの入出力特性を改良するためには活性層を従来よ
りも厚く、高速駆動を優先して完全空乏型を設計するに
は活性層を薄く、またNMOSトランジスタの「キン
ク」の防止には厚い活性層を、さらに、耐圧性の付与に
はNMOS、PMOSトランジスタの活性層を厚く設計
することが有効である。
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, have noticed that the characteristics of each semiconductor active element can be controlled to some extent by the thickness of its active layer. Reached. For example, in order to improve the input / output characteristics of the above-mentioned CMOS inverter, the active layer is made thicker than before, and in order to design a fully depleted type with priority on high-speed driving, the active layer is made thinner. It is effective to design a thick active layer to prevent the occurrence of a voltage drop, and to thicken the active layers of the NMOS and PMOS transistors to provide withstand voltage.

【0257】本実施例は上記の観点に鑑み、複数の半導
体能動素子を用いる半導体装置において、それぞれによ
り優れた特性を引き出すためには、求める特性に応じて
活性層の膜厚を制御するという手段を講じたものであ
る。
In view of the above-mentioned point of view, in this embodiment, in a semiconductor device using a plurality of semiconductor active elements, in order to obtain more excellent characteristics, means for controlling the thickness of the active layer in accordance with the required characteristics. It was taken.

【0258】即ち本実施例は、絶縁層上に形成した単結
晶半導体薄膜により形成した活性層を有する複数の半導
体能動素子を有する半導体装置において、該半導体能動
素子の活性層の膜厚が少なくとも2種類存在することを
特徴とする半導体装置を提供するものである。本発明に
おいて、複数の半導体能動素子は、複数の種類の素子を
用いることだけでなく、同じ素子を複数個用いる場合も
含んでいる。
That is, in this embodiment, in a semiconductor device having a plurality of semiconductor active elements having an active layer formed of a single-crystal semiconductor thin film formed on an insulating layer, the thickness of the active layer of the semiconductor active element is at least two. It is intended to provide a semiconductor device characterized in that there are different types. In the present invention, the plurality of semiconductor active elements include not only the use of a plurality of types of elements but also the use of a plurality of the same elements.

【0259】さらに本実施例は、上記手段を応用し、周
辺駆動回路にCMOSインバータを、画素のスイッチン
グ素子にPMOS或いはNMOSトランジスタを用いた
アクティブマトリクス方式の液晶表示装置であって、上
記CMOSインバータの活性層の膜厚が、上記スイッチ
ング素子の活性層の膜厚よりも厚いことを特徴とする液
晶表示装置を提供するものである。
Further, the present embodiment is an active matrix type liquid crystal display device using the above means and using a CMOS inverter as a peripheral drive circuit and a PMOS or NMOS transistor as a pixel switching element. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device wherein the thickness of the active layer is larger than the thickness of the active layer of the switching element.

【0260】本実施例に係る、異なる活性層の形成方法
について説明する。
A method for forming a different active layer according to this embodiment will be described.

【0261】活性層は、単結晶半導体薄膜よりなるが、
説明の都合上通常最も良く用いられているSiについて
説明する。単結晶Si薄膜の形成方法としては、多孔質
Si基体上に単結晶Si薄膜をエピタキシャル成長させ
た後、基板を貼り合わせて多孔質Si基体をエッチング
除去するか、或いは貼り合わせ前に多孔質Si基体をエ
ッチング除去しておいて基板に貼り合わせて得られる方
法が良い。このようにして得た単結晶Si薄膜はほとん
ど欠陥が無く、高速駆動を行うことができる。
The active layer is made of a single crystal semiconductor thin film.
For convenience of explanation, the most commonly used Si will be described. As a method for forming a single-crystal Si thin film, a single-crystal Si thin film is epitaxially grown on a porous Si substrate, and then the substrates are bonded together to remove the porous Si substrate by etching. Is preferred to be obtained by etching and bonding the substrate to a substrate. The single crystal Si thin film thus obtained has few defects and can be driven at high speed.

【0262】本実施例に係る単結晶Si層は上述した実
施例と同様に単結晶Si基体を多孔質化した多孔質Si
基体を用いて形成したものである。
The single-crystal Si layer according to the present embodiment is made of porous Si obtained by making the single-crystal Si substrate porous as in the above-described embodiment.
It is formed using a substrate.

【0263】次に、活性層の厚さを変える方法について
説明する。
Next, a method of changing the thickness of the active layer will be described.

【0264】図37にその方法を2つ挙げた。先ず単結
晶Si層527を下地絶縁層526上に有する支持基板
525を用意し、表面を100〜500Å熱酸化し、パ
ッドSiO層528を形成する。LP−CVDにより
SiN層529を1000〜3000Å堆積した後、パ
ターニングを行い、図37(a)を得る。次に塩素系の
ガスを用いてSiO層528とSiN層529が除去
された部分の単結晶Siを表面よりエッチングする。例
えば、元のSi層527の厚さを10000Åとした
時、2000〜6000Åエッチングする。これにより
図37(b)を得る。この後、SiO層528、Si
N層529を順次除去すると、厚い単結晶Si層Aと薄
い単結晶Si層Bが得られる。また、(a)を用意した
後に、900〜1200℃で酸素又は水蒸気ガス雰囲気
中で熱処理することにより、SiN層529で覆われて
いない部分だけ酸化することができる(c)。元のSi
層527の厚さを10000Åとした時、選択SiO
層が6000〜15000Åになるまで酸化する。この
後、この選択SiO層を含めて不要な部分をエッチン
グすることにより(b)の異なる膜厚の単結晶Si層が
得られる。
FIG. 37 shows two methods. First, a support substrate 525 having a single crystal Si layer 527 on a base insulating layer 526 is prepared, and the surface is thermally oxidized at 100 to 500 ° to form a pad SiO 2 layer 528. After depositing a SiN layer 529 at 1000 to 3000 ° by LP-CVD, patterning is performed to obtain FIG. Next, the portion of the single crystal Si from which the SiO 2 layer 528 and the SiN layer 529 have been removed is etched from the surface using a chlorine-based gas. For example, when the thickness of the original Si layer 527 is 10000, etching is performed at 2000 to 6000. Thus, FIG. 37B is obtained. After this, the SiO 2 layer 528, Si
When the N layer 529 is sequentially removed, a thick single-crystal Si layer A and a thin single-crystal Si layer B are obtained. Further, after preparing (a), by performing a heat treatment in an oxygen or steam gas atmosphere at 900 to 1200 ° C., only the portion not covered with the SiN layer 529 can be oxidized (c). Original Si
When the thickness of the layer 527 is 10000 °, the selected SiO 2
Oxidize the layer to 6000-15000 °. Thereafter, unnecessary portions including the selective SiO 2 layer are etched to obtain a single crystal Si layer having a different thickness (b).

【0265】このようにして設計条件に合わせて単結晶
Siの膜厚を変え半導体能動素子を形成する。
Thus, the semiconductor active element is formed by changing the thickness of single crystal Si according to the design conditions.

【0266】本実施例は、複数の半導体能動素子を有す
る半導体装置の場合に、各活性層を望ましい状態に変
え、結果的に、同じ装置内に異なる膜厚の活性層を存在
させることによって、各素子の特性を向上せしめ、延て
は装置全体の性能を高めたものである。
In the present embodiment, in the case of a semiconductor device having a plurality of semiconductor active elements, each active layer is changed to a desired state, and as a result, active layers having different thicknesses exist in the same device. The characteristics of each element are improved, and the performance of the entire device is improved.

【0267】より具体的には、装置の目的に応じて膜厚
を設定する。例えば、高耐圧、高電圧が要求される場合
には、膜厚を厚く設定することが効果的である。これは
個々のトランジスタの性能向上のみならず、厚膜化によ
り寄生素子(例えば寄生PMOSトランジスタ等)の動
作を抑制する効果も有り、有効である。また、比較的低
い電圧で高速性が要求される場合には薄膜が望ましい。
薄膜にすると、個々のトランジスタの性能向上のみなら
ず、主に寄生容量の減少効果による回路全体の特性向上
にも有効である。
More specifically, the film thickness is set according to the purpose of the apparatus. For example, when a high withstand voltage and a high voltage are required, it is effective to set the film thickness thick. This is effective not only in improving the performance of individual transistors but also in suppressing the operation of a parasitic element (for example, a parasitic PMOS transistor or the like) by increasing the film thickness. When high speed is required at a relatively low voltage, a thin film is desirable.
The thin film is effective not only for improving the performance of each transistor but also for improving the characteristics of the entire circuit mainly due to the effect of reducing the parasitic capacitance.

【0268】本実施例に係る活性層の膜厚の最適値は目
的とする装置によっても異なる。例えばNMOSトラン
ジスタであれば、ホットキャリアの発生がPMOSトラ
ンジスタより顕著であるため、耐圧性が低下し易い。従
って、高耐圧、高電圧の要求される回路では、NMOS
トランジスタの活性層の最適値はPMOSトランジスタ
よりも厚くなる。
The optimum value of the thickness of the active layer according to the present embodiment differs depending on the intended apparatus. For example, in the case of an NMOS transistor, the generation of hot carriers is more remarkable than in the case of a PMOS transistor, so that the withstand voltage tends to decrease. Therefore, in circuits requiring high withstand voltage and high voltage, NMOS
The optimum value of the active layer of the transistor is thicker than that of the PMOS transistor.

【0269】図38に本実施例の液晶表示装置の断面図
を示す。基本的な構成は前述した図26に示される液晶
表示装置と同じであり、重複する説明は省く。本実施例
においては、周辺駆動回路に使用したCMOSインバー
タ59の活性層の膜厚が厚く、8000〜10000
Å、一方、画素電極のスイッチングに用いるPMOSト
ランジスタ57の活性層は2000〜6000Åであ
る。また、駆動回路のCMOSインバータにおけるPM
OSトランジスタとNMOSトランジスタの活性層の間
はそれぞれ接合分離されている。本実施例においては、
前記した単結晶Si薄膜の製造法により活性層を形成し
ているため、支持基板61としてSi基板を用い、透明
性の必要な表示部をエッチング除去したくり抜き部84
としているが、上記単結晶Si薄膜はガラス等透明基板
上にも形成できるため、全面ガラス基板にすることもで
きる。
[0269] illustrates a cross-sectional view of a liquid crystal display equipment of this embodiment in FIG. 38. The basic configuration is the same as that of the liquid crystal display device shown in FIG. 26 described above, and duplicate description will be omitted. In this embodiment, the thickness of the active layer of the CMOS inverter 59 used for the peripheral drive circuit is large, and is 8000 to 10000.
{On the other hand, the active layer of the PMOS transistor 57 used for switching the pixel electrode is 2000-6000 °. Also, PM in the CMOS inverter of the drive circuit
Junctions are separated between the active layers of the OS transistor and the NMOS transistor. In this embodiment,
Since the active layer is formed by the above-described method of manufacturing a single-crystal Si thin film, a hollow portion 84 in which a display portion requiring transparency is removed by etching using a Si substrate as the support substrate 61 is used.
However, since the single-crystal Si thin film can be formed on a transparent substrate such as glass, the entire glass substrate can be used.

【0270】図39(a)に本実施例の等価回路図を示
す。300が信号線310を駆動するための水平シフト
レジスタ、301〜303がそれぞれ赤(R)、緑
(G)、青(B)のビデオ信号線、304が信号をバッ
ファー容量へMOS転送するためのトランジスタ、30
5は各信号線の信号を一旦蓄えておくバッファー容量、
306はバッファー容量に蓄えられた信号を画素部へ転
送するためのMOSトランジスタスイッチ、307は液
晶容量、308はゲート線69を駆動するための垂直シ
フトレジスタ、309が表示部であり、図39(b)に
示すように該表示部309は支持基板を除去したくり抜
き部84であり、周辺の駆動回路が形成された部分はS
i基板の残った不透明部312である。
FIG. 39 (a) shows an equivalent circuit diagram of this embodiment. Reference numeral 300 denotes a horizontal shift register for driving the signal line 310, reference numerals 301 to 303 denote red (R), green (G), and blue (B) video signal lines, respectively, and reference numeral 304 denotes a MOS for transferring a signal to a buffer capacity by MOS. Transistor, 30
5 is a buffer capacity for temporarily storing the signal of each signal line,
306 is a MOS transistor switch for transferring the signal stored in the buffer capacity to the pixel unit, 307 is a liquid crystal capacity, 308 is a vertical shift register for driving the gate line 69, and 309 is a display unit. As shown in b), the display portion 309 is a hollow portion 84 from which the supporting substrate is removed, and the portion where the peripheral driving circuit is formed is S
This is the remaining opaque portion 312 of the i-substrate.

【0271】本実施例において、駆動回路に用いたPM
OS、NMOSトランジスタ55、56のソース、ドレ
イン64〜67は下地酸化膜12から数千Å以上離れて
いるために、下地酸化膜12の上面に支持基板電位によ
る反転層が形成されても、ソース/ドレイン間に電流が
流れることがない。このため寄生MOSトランジスタの
動作を問題にする必要がなく、その入出力特性は、V
DD=8V、VSS=−6V、下地絶縁膜厚=5000
Åで図36(c)に示した理想曲線を示す。
In this embodiment, the PM used in the drive circuit
Since the OS and the sources and drains 64 to 67 of the NMOS transistors 55 and 56 are separated from the base oxide film 12 by several thousand degrees or more, even if an inversion layer is formed on the upper surface of the base oxide film 12 by the potential of the supporting substrate, the source No current flows between the drain / drain. Therefore, there is no need to consider the operation of the parasitic MOS transistor, and its input / output characteristics are V
DD = 8 V, V SS = −6 V, base insulating film thickness = 5000
Å indicates the ideal curve shown in FIG.

【0272】尚、このように、下地酸化膜をゲート酸化
膜とするMOSトランジスタが動作しないための、ソー
ス/ドレイン底面から下地酸化膜上面までの距離は、主
にチャネル領域の不純物濃度により異なるが、2000
〜10000Å程度に設定するのが好ましい。また、例
えこの距離がなくても寄生MOSトランジスタのしきい
値の絶対値を大きくして動作を制御することができる。
As described above, the distance from the bottom surface of the source / drain to the upper surface of the underlying oxide film varies depending on the impurity concentration of the channel region, because the MOS transistor using the underlying oxide film as the gate oxide film does not operate. , 2000
It is preferable to set the temperature to about 10,000 °. Even without this distance, the operation can be controlled by increasing the absolute value of the threshold value of the parasitic MOS transistor.

【0273】本実施例においては、比較的薄い下地絶縁
膜厚5000Åでも充分寄生トランジスタをオフさせる
ことができるため、容易に高電圧駆動が可能となった。
本実施例ではVDD−VSS=14Vが可能となったた
め、液晶表示に用いられる液晶には±5V以上の電圧を
印加することが可能となった。以上の結果、10万画素
以上の液晶パネルを64階調以上の高階調で実現でき
た。
In this embodiment, since the parasitic transistor can be sufficiently turned off even with a relatively small thickness of the base insulating film of 5000 Å, high-voltage driving can be easily performed.
Since in this embodiment enables V DD -V SS = 14V, the liquid crystal used for the liquid crystal display has become possible to apply a voltage higher than ± 5V. As a result, a liquid crystal panel having 100,000 pixels or more was realized with a high gradation of 64 gradations or more.

【0274】本実施例においては画素部のスイッチング
素子にPMOSトランジスタを使用したが、NMOSト
ランジスタを用いても同様の構成が可能である。
In this embodiment, a PMOS transistor is used as a switching element in a pixel portion. However, a similar configuration can be made by using an NMOS transistor.

【0275】[0275]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると従
来の問題点を解決し、画像品質の高い優れた液晶画像表
示装置が提供できる。
As described above, according to the present invention, the conventional problems can be solved and an excellent liquid crystal image display device having high image quality can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の
模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional active matrix type liquid crystal display device.

【図2】従来のSOI技術を用いた液晶表示装置の製造
工程を説明する為の模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a liquid crystal display device using a conventional SOI technology .

【図3】従来のSOI技術を用いた液晶表示装置の製造
工程を説明する為の模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a liquid crystal display device using a conventional SOI technology .

【図4】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.

【図5】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.

【図6】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.

【図7】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.

【図8】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.

【図9】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.

【図10】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおけ
るエッチング特性を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.

【図11】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおけ
るエッチング特性を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.

【図12】本発明の液晶表示装置の製造工程の一例を説
明する為の模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining an example of a manufacturing process of the liquid crystal display device of the present invention.

【図13】本発明の液晶表示装置の製造工程の他の例
説明する為の模式図である。
FIG. 13 is a schematic view for explaining another example of the manufacturing process of the liquid crystal display device of the present invention.

【図14】本発明の液晶表示装置の製造工程の他の例
説明する為の模式図である。
FIG. 14 is a schematic view for explaining another example of the manufacturing process of the liquid crystal display device of the present invention.

【図15】本発明の液晶表示装置の製造工程の他の例
説明する為の模式図である。
FIG. 15 is a schematic view for explaining another example of the manufacturing process of the liquid crystal display device of the present invention.

【図16】下地絶縁層の厚さとCMOSの動作電圧の関
係を示す模式図である。
FIG. 16 is a schematic diagram showing the relationship between the thickness of a base insulating layer and the operating voltage of a CMOS.

【図17】本発明の液晶表示装置の半導体基体部分の製
造方法を説明する為の模式図である。
FIG. 17 is a schematic view for explaining a method for manufacturing a semiconductor substrate portion of the liquid crystal display device of the present invention.

【図18】本発明の実施例の液晶表示装置半導体基体
の製造工程を説明する為の模式図である。
FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the semiconductor substrate of the liquid crystal display device according to the example of the present invention.

【図19】本発明の実施例の液晶表示装置の液晶画素部
下側の様子を説明する為の模式図である。
19 is a schematic diagram for a state of the liquid crystal pixel lower side of the liquid crystal display device of the embodiment will be described of the present invention.

【図20】本発明の実施例の液晶表示装置の液晶画素部
下側の様子を説明する為の模式図である。
20 is a schematic diagram for a state of the liquid crystal pixel lower side of the liquid crystal display device of the embodiment will be described of the present invention.

【図21】本発明の実施例液晶表示装置半導体基体
の製造工程を説明する為の模式図である。
FIG. 21 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the semiconductor substrate of the liquid crystal display device according to the example of the present invention.

【図22】本発明の実施例液晶表示装置半導体基体
を示す模式的断面図である。
FIG. 22 is a schematic sectional view showing a semiconductor substrate of a liquid crystal display device according to an example of the present invention.

【図23】本発明の実施例液晶表示装置の一部分を示
す模式的断面図である。
FIG. 23 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to an example of the present invention.

【図24】本発明の実施例液晶表示装置の製造工程を
説明する為の模式図である。
FIG. 24 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the liquid crystal display device according to the example of the present invention.

【図25】本発明の実施例液晶表示装置の一部分を示
す模式的底面図である。
FIG. 25 is a schematic bottom view showing a part of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.

【図26】本発明の実施例にかかる従来の液晶表示装置
を示す模式的断面図である。
FIG. 26 is a schematic sectional view showing a conventional liquid crystal display device according to an example of the present invention.

【図27】本発明の実施例の液晶表示装置の裏面電極の
構造を示す模式的断面図である。
FIG. 27 is a schematic sectional view showing the structure of the back electrode of the liquid crystal display device according to the example of the present invention.

【図28】本発明の実施例の液晶表示装置の裏面電極の
構造を示す模式的断面図である。
FIG. 28 is a schematic sectional view showing a structure of a back electrode of the liquid crystal display device according to the example of the present invention.

【図29】本発明の実施例の液晶表示装置の一部分を説
明する為の模式図である。
FIG. 29 is a schematic diagram for explaining a part of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.

【図30】本発明の実施例液晶表示装置の一部分を示
す模式的断面図である。
FIG. 30 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to an example of the present invention.

【図31】本発明の実施例の液晶表示装置の模式的平面
図である。
FIG. 31 is a schematic plan view of a liquid crystal display device according to an example of the present invention.

【図32】本発明の実施例液晶表示装置の一部分を示
す模式的断面図である。
FIG. 32 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to an example of the present invention.

【図33】本発明の実施例液晶表示装置の一部分を示
す模式的断面図である。
FIG. 33 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to an example of the present invention.

【図34】本発明の実施例液晶表示装置の一部分を示
す模式的断面図である。
FIG. 34 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to an example of the present invention.

【図35】本発明の実施例液晶表示装置の一部分を示
す模式的断面図である。
FIG. 35 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to an example of the present invention.

【図36】MOSトランジスタの動作を説明する為の模
式図である。
FIG. 36 is a schematic diagram for explaining the operation of the MOS transistor.

【図37】本発明の実施例の液晶表示装置の半導体層の
形成方法を説明する為の模式図である。
FIG. 37 is a schematic view for explaining a method for forming a semiconductor layer of the liquid crystal display device according to the example of the present invention.

【図38】本発明の実施例の液晶表示装置を示す模式的
断面図である。
FIG. 38 is a schematic sectional view showing a liquid crystal display device according to an example of the present invention.

【図39】本発明の実施例の液晶表示装置の回路構成を
説明する為の模式図である。
FIG. 39 is a schematic diagram for explaining a circuit configuration of a liquid crystal display device according to an example of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/786 (31)優先権主張番号 特願平4−40490 (32)優先日 平4(1992)1月31日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平4−40448 (32)優先日 平4(1992)1月31日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平4−40453 (32)優先日 平4(1992)1月31日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平4−40449 (32)優先日 平4(1992)1月31日 (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 星 淳一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 石崎 明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 光地 哲伸 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 須川 成利 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 井上 俊輔 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 小泉 徹 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 渡邉 高典 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 宮脇 守 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−198428(JP,A) 特開 平4−299317(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/136 500 G02F 1/1345 H01L 29/786──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/786 (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 4-40490 (32) Priority date Hei 4 (1992) January 31, ( 33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 4-40448 (32) Priority date Hei 4 (January 31, 1992) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) ) Priority claim number Japanese Patent Application No. 4-40453 (32) Priority Date Hei 4 (January 31, 1992) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 4-40449 ( 32) Priority Date Hei 4 (1992) January 31 (33) Priority Country Japan (JP) (72) Inventor Junichi Hoshi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Akira Ishizaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Tetsunobu Kochi Shimomaru, Ota-ku, Tokyo 3-30-2 Child Inside Canon Inc. (72) Inventor Narito Sugawa 3-30-2 Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Shunsuke Inoue 3-chome Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo 30-2 Canon Inc. (72) Inventor Toru Koizumi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Takanori Watanabe 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo No. Canon Inc. (72) Inventor Mamoru Miyawaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) References JP-A-2-198428 (JP, A) JP-A-4- 299317 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02F 1/136 500 G02F 1/1345 H01L 29/786

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 画像表示部のスイッチング素子と周辺回
路を備える一方の基板と、透明電極を備える他方の基板
と、前記一方の基板と前記他方の基板とで挟持した液晶
材料を有するアクティブマトリックス液晶表示装置にお
いて、 前記一方の基板は、前記スイッチング素子と前記周辺回
路を含むエピタキシャル半導体層を有し、前記エピタキ
シャル半導体層の下部に絶縁層があり、 前記絶縁層の下部で前記画像表示部下以外に、単結晶半
導体層があることを特徴とするアクティブマトリックス
液晶表示装置。
1. An active matrix liquid crystal including a substrate provided with a switching element and a peripheral circuit of an image display unit, another substrate provided with a transparent electrode, and a liquid crystal material sandwiched between the one substrate and the other substrate. In the display device, the one substrate includes an epitaxial semiconductor layer including the switching element and the peripheral circuit, an insulating layer below the epitaxial semiconductor layer, and a portion below the insulating layer other than below the image display portion. An active matrix liquid crystal display device comprising a single crystal semiconductor layer.
【請求項2】 前記エピタキシャル半導体領域と前記単
結晶半導体層はSiを含むことを特徴とする請求項1に
記載のアクティブマトリックス液晶表示装置。
2. The active matrix liquid crystal display device according to claim 1, wherein the epitaxial semiconductor region and the single crystal semiconductor layer include Si.
【請求項3】 前記絶縁層は酸化Siを含むことを特徴
とする請求項1または2に記載のアクティブマトリック
ス液晶表示装置。
3. The active matrix liquid crystal display device according to claim 1, wherein the insulating layer contains Si oxide.
【請求項4】 前記絶縁層の下部の前記画像表示部下に
透明部材があることを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載のアクティブマトリックス液晶表示装置。
4. The active matrix liquid crystal display device according to claim 1, wherein a transparent member is provided below the image display section below the insulating layer.
【請求項5】 前記透明部材は窒化Siを含むことを特
徴とする請求項4に記載のアクティブマトリックス液晶
表示装置。
5. The active matrix liquid crystal display device according to claim 4, wherein the transparent member contains Si nitride.
【請求項6】 前記透明部材は樹脂を含むことを特徴と
する請求項4に記載のアクティブマトリックス液晶表示
装置。
6. The active matrix liquid crystal display according to claim 4, wherein the transparent member includes a resin.
【請求項7】 前記単結晶半導体層は、前記画像表示部
の周りで前記絶縁層に向かってテーパー形状になってい
ることを特徴とする請求項2に記載のアクティブマトリ
ックス液晶表示装置。
7. The active matrix liquid crystal display device according to claim 2, wherein the single crystal semiconductor layer has a tapered shape around the image display section toward the insulating layer.
【請求項8】 前記スイッチング素子と前記周辺回路は
トランジスタを含むことを特徴とする請求項2に記載の
アクティブマトリックス液晶表示装置。
8. The active matrix liquid crystal display device according to claim 2, wherein the switching element and the peripheral circuit include a transistor.
【請求項9】 前記周辺回路のトランジスタの活性層の
厚さは前記スイッチング素子の活性層の厚さより厚いこ
とを特徴とする請求項8に記載のアクティブマトリック
ス液晶表示装置。
9. The active matrix liquid crystal display device according to claim 8, wherein the thickness of the active layer of the transistor of the peripheral circuit is larger than the thickness of the active layer of the switching element.
【請求項10】 前記スイッチング素子のトランジスタ
はMOS構造であり、前記周辺回路のトランジスタはC
MOS構造であることを特徴とする請求項8に記載のア
クティブマトリックス液晶表示装置。
10. The transistor of the switching element has a MOS structure, and the transistor of the peripheral circuit is C
The active matrix liquid crystal display device according to claim 8, wherein the active matrix liquid crystal display device has a MOS structure.
【請求項11】 前記単結晶半導体層に電位規定手段を
設けたことを特徴とする請求項1に記載のアクティブマ
トリックス液晶表示装置。
11. The active matrix liquid crystal display device according to claim 1, wherein a potential regulating means is provided in said single crystal semiconductor layer.
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