JP4666277B2

JP4666277B2 - 電気光学装置の製造方法

Info

Publication number: JP4666277B2
Application number: JP2004008980A
Authority: JP
Inventors: 淳人安井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: JP2005203595A

Description

本発明は、電気光学装置の製造方法、電気光学装置および電子機器に関するものである。

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

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

また、特許文献１には、単結晶シリコン基板と光透過性絶縁基板とを重ね合わせ、光透過性基板側からレーザを照射して両者の密着性を向上させ、その後に単結晶シリコン基板の表面をポリッシングまたはエッチングして薄膜化する技術が開示されている。しかしながら、ポリッシングやエッチング等により単結晶シリコン基板を超薄膜化する場合には、良好な面内均一性を得るのが困難である。

そこで、単結晶シリコン基板に水素イオンを注入し、これを支持基板と貼り合わせた後に、第１の熱処理を行って水素注入領域を脆弱化させ、薄膜シリコン層を単結晶シリコン基板から分離する技術が開発されている。さらに、単結晶シリコン基板と支持基板との貼り合わせ界面に対して第２の熱処理を行うことにより、貼り合わせ界面における密着性を向上させている。
特開平６−２０８９５号公報

しかしながら、透過型の液晶装置などの電気光学装置に上記ＳＯＩ構造を具備した基板を用いる場合には、支持基板として石英基板などの光透過性基板が用いられるため、該光透過性基板とシリコン基板との熱膨張係数が異なることになる。この場合、高温で熱処理を行うと、大きな熱応力が作用して単結晶シリコン基板に反りや割れ等が生じ、単結晶シリコン基板が破壊されるという問題がある。これに伴なって、電気光学装置の歩留まりが低下することになる。一方、単結晶シリコン基板の破壊を回避するためには、第１の熱処理を４００〜７００℃程度の低温で行う必要があるが、この場合には熱処理に長時間を要し、製造効率が低下するという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、熱処理による半導体基板の破壊を防止することが可能であり、また製造効率を向上させることが可能な、電気光学装置の製造方法の提供を目的とする。また、低コストの電気光学装置および電子機器の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るひとつの電気光学装置の製造方法は、半導体基板の表面に第１酸化膜を形成する工程と、前記第１酸化膜を介して前記半導体基板に水素イオンを注入することにより、水素イオン注入層を形成する工程と、支持基板の表面に金属膜および第２酸化膜を順に形成する工程と、前記第１酸化膜の表面と前記第２酸化膜の表面とを接合させて、前記支持基板に前記半導体基板を貼り合わせ、複合半導体基板を形成する工程と、前記半導体基板による吸収波長のレーザを前記半導体基板に対して照射することにより、前記半導体基板の水素イオン注入層において前記半導体基板を分離する工程と、を有し、前記支持基板は、前記レーザの透過性を有し、前記半導体基板に対する前記レーザの照射は、前記半導体基板を下側に向けて前記支持基板を支持しつつ、前記支持基板の上側から行い、前記支持基板の支持は、前記複合半導体基板の側面に形成された溝部に、ホルダを係合させることによって行い、前記溝部は、前記半導体基板および前記支持基板の両面周縁部に施された面取りによって形成されていることを特徴とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る電気光学装置の製造方法は、支持基板の表面に半導体基板を貼り合わせる工程と、前記半導体基板による吸収波長のレーザを前記半導体基板に対して照射することにより、前記半導体基板の水素イオン注入層において前記半導体基板を分離する工程と、を有することを特徴とする。
レーザ照射により半導体基板を加熱すれば、水素イオン注入層において半導体基板を分離することができる。一方、レーザ照射により発生した熱は、半導体基板と支持基板との貼り合わせ界面に伝達されるので、貼り合わせ界面の密着性を向上させることができる。
これにより、貼り合わせ強度を向上させるための第２の熱処理が不要となる。したがって、熱処理時間を短縮することが可能になり、製造効率を向上させることができる。

なお、前記支持基板と前記半導体基板とは、熱膨張係数の異なる材料からなっていてもよい。
支持基板と半導体基板との熱膨張係数が異なる場合には、熱処理によって半導体基板が破壊されるおそれがある。しかしながら、レーザ照射により半導体基板を加熱すれば、レーザの照射領域のみが部分的に加熱されるので、半導体基板に大きな熱応力が作用することはない。したがって、熱処理による半導体基板の破壊を防止することが可能になる。

また、前記半導体基板に対する前記レーザの照射は、前記半導体基板を走査するように行うことが望ましい。
この構成によれば、半導体基板の全面を順次加熱することができるので、半導体基板の破壊を防止しつつ、水素イオン注入層において半導体基板を分離することができる。また、製造効率を向上させることができる。

また、前記支持基板は、前記レーザの透過性を有し、前記半導体基板に対する前記レーザの照射は、前記半導体基板を下側に向けて前記支持基板を支持しつつ、前記支持基板の上側から行うことが望ましい。
この構成によれば、レーザ照射により分離した半導体基板を自重で落下させることが可能になる。したがって、製造装置を簡略化することが可能になり、また製造効率を向上させることができる。

また、前記半導体基板に対する前記レーザの照射は、前記支持基板と前記半導体基板との貼り合わせ界面の温度が、１１００℃以上となるように行うことが望ましい。
一般に、貼り合わせ界面の温度が高いほど密着性が向上し、特に貼り合わせ界面の温度が１１００℃を超える場合に密着性が急激に向上することが知られている。そこで、熱伝達により貼り合わせ界面の温度が１１００℃以上となるようにレーザを照射すれば、貼り合わせ界面の密着性を十分に確保することができる。

また、前記半導体基板に対する前記レーザの照射は、前記半導体基板の水素イオン注入層における水素イオン濃度のピーク位置に、前記レーザの焦点を合わせて行うことが望ましい。
半導体基板の分離現象は、半導体基板内に導入された水素イオンによって半導体結晶の結合が分断されるために生じるものであり、水素イオン注入層における水素イオン濃度のピーク位置でより顕著なものとなる。そこで、水素イオン注入層におけるイオン濃度のピーク位置にレーザの焦点を合わせてレーザを照射することにより、半導体基板を効率的に分離させることが可能になる。これにより、製造効率を向上させることができる。

なお、前記レーザは、エキシマレーザであってもよい。また、前記レーザは、連続波アルゴンレーザであってもよい。
エキシマレーザや連続波アルゴンレーザは、半導体基板の吸収波長であって支持基板の透過波長であるレーザ光を照射することができる。これにより、支持基板にダメージを与えることなく、半導体基板のみを加熱することができる。

一方、本発明に係る電気光学装置は、上述した電気光学装置の製造方法を使用して製造したことを特徴とする。
上述した電気光学装置の製造方法を使用することにより、半導体基板の破壊が防止されて歩留まりが向上するとともに、製造効率が向上する。したがって、低コストの電気光学装置を提供することができる。

一方、本発明に係る電子機器は、上述した電気光学装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、低コストの電子機器を提供することができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。
[第１実施形態]
図１〜図３は、それぞれ本発明の第１実施形態に係るＳＯＩ構造の複合半導体基板（貼り合せ基板）の製造方法を示す工程断面図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を適宜異ならせてある。

本実施形態では、まず図１（Ａ）に示すように、厚さが例えば７５０μｍの単結晶シリコン基板（半導体基板）２００を用意し、その第１の面２０１および第２の面２０２を鏡面研磨加工する。その後、単結晶シリコン基板２００の第１の面２０１および第２の面２０２を熱酸化して、シリコン酸化膜（絶縁層）２１０，２１１を形成する。このシリコン酸化膜２１０，２１１の厚さは、後述する貼り合わせ工程において貼り合わせ面が親水性となる厚さ以上であればよいが、本例では２００ｎｍ程度に形成する。

次に、図１（Ｂ）に示すように、シリコン酸化膜２１０を介して単結晶シリコン基板２００に水素イオンを注入する。その結果、単結晶シリコン基板２００の内部には、図１（Ｂ）中に破線で示すような進入深さ分布を示す水素イオン注入層２０５が形成される。このときの水素イオン注入条件としては、例えば加速エネルギを６０〜１５０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２〜１５×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２とする。なお、水素イオンの加速電圧を変えて水素イオンの注入深さを変えることで、膜厚の異なる単結晶シリコン層を有する複合半導体基板を得ることができる。

次に、図１（Ｃ）に示すように、単結晶シリコン基板２００を貼り合わせる支持基板５００を準備する。支持基板５００として、ガラスや石英などの光透過性材料からなる基板（光透過性基板）を採用した場合には、得られた複合半導体基板を、透過型の電気光学装置、例えば透過型の液晶装置（ライトパルブ）などに応用することができる。続いて、支持基板５００の表面全体に、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより、シリコン酸化膜やＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラス）などの酸化膜（絶縁層）５１０を形成する。次いで、この酸化膜５１０の表面５０１を、ＣＭＰ法などによって研磨することにより平坦化する。ここで、酸化膜５１０の厚さは、例えば、約４００〜１０００ｎｍ、より好ましくは８００ｎｍ程度とする。なお、支持基板５００として石英などのＳｉ０_２を主成分とする基板を用いた場合には、この酸化膜５１０の形成工程を省くこともできる。

次に、図１（Ｄ）に示すように、単結晶シリコン基板２００の酸化膜２１０側の表面と、支持基板５００のシリコン酸化膜２１０側の表面とを接合させ、酸化膜２１０，５１０を介して単結晶シリコン基板２００を支持基板５００上に室温〜２００℃程度で貼り合わせる。ここで、前記酸化膜（絶縁層）２１０，５１０は、単結晶シリコン基板（半導体基板）２００と支持基板５００との密着性を確保するために形成されたものである。すなわち、基板表面のＯＨ基の作用により、図１（Ｅ）に示すように単結晶シリコン基板２００と支持基板５００とが絶縁層５５０（酸化膜２１０，５１０）を介して貼り合わされ、これにより複合半導体基板（貼合せ基板）６００が形成される。

なお、支持基板５００と絶縁層５５０との間に、モリブデン、タングステンなどの膜（不図示）を形成しておいてもよい。このような膜は熱伝導性膜として機能するので、支持基板５００の温度分布を改善することができる。したがって、支持基板５００と単結晶シリコン基板２００とを貼り合わせる工程においては、この熱伝導性膜によって貼り合わせ界面の温度分布を均一化することが可能になり、貼り合わせ界面における密着性が均一化されて、貼り合わせ強度を向上させることができる。さらに、透過型の液晶装置などに用いる場合には、モリブデン、タングステンなどの膜は、遮光層として機能させることができる。なお、このような膜に用いることができる材料として、上記に挙げたもの以外にも、タンタル、コパルト、チタン等の高融点金属またはそれらを含む合金、もしくは多結晶シリコン、タングステンシリサイド、モリプデンシリサイド等に代表されるシリサイド膜などを挙げることができる。

次に、貼り合わせ後の複合半導体基板６００につき、単結晶シリコン基板２００を例えば２００ｎｍ程度に薄膜化して、単結晶シリコン層を形成する。この薄膜化は、単結晶シリコン基板２００にレーザを照射し、水素イオン注入層において単結晶シリコン基板２００を分離させることによって行う。

図２は、単結晶シリコン基板の薄膜化工程の説明図であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線における側面断面の拡大図である。図２（ｂ）に示すように、単結晶シリコン基板２００および支持基板５００の両面周縁部には面取りが施されている。そのため、単結晶シリコン基板２００および支持基板５００を貼り合せた複合半導体基板６００の側面には、溝部６１０が形成される。そこで、この溝部６１０に係合する一対のホルダ６５０，６５０を用意する。図２（ａ）に示すように、このホルダ６５０，６５０は、それぞれ複合半導体基板の円周の１／４程度と係合するように形成され、複合半導体基板６００の直径の両端部に配置される。そして、図２（ｂ）に示すように、このホルダ６５０，６５０を用いて、単結晶シリコン基板２００が下向きとなるように、複合半導体基板６００を保持する。

次に、複合半導体基板６００の上方（すなわち、支持基板５００の裏側）から、光透過性を有する支持基板５００を介して、単結晶シリコン基板２００にレーザ６３０を照射する。レーザとして、単結晶シリコン基板２００の吸収波長であって支持基板５００の透過波長である光を照射しうるものを採用する。具体的には、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）やＫｒＦ（波長２４９ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）、ＸｅＦ（波長３５０ｎｍ）等のエキシマレーザを採用する。なお、ＣＷ（連続波）Ａｒレーザ（波長４８８ｎｍ、５１５ｎｍ）を採用することも可能である。

このようなレーザを単結晶シリコン基板２００に照射すると、レーザ光が単結晶シリコン基板２００に吸収されて、単結晶シリコン基板が部分的に発熱する。なお、単結晶シリコン基板２００の水素イオン注入層２０５には、水素イオンに基づく微小な空乏（マイクロキャビティ）が形成されている。この微小空乏が単結晶シリコン基板２００の発熱によって膨張し、拡張空乏が形成される。そして、拡張空乏の形成領域に単結晶シリコン基板２００の脆弱層が形成され、この脆弱層において単結晶シリコン基板２００が分離する。これにより、図３（Ａ）に示すように、支持基板５００の表面に単結晶シリコン層２２０が形成される。なお、上述した分離切断現象は、単結晶シリコン基板内に導入された水素イオンによって単結晶シリコンの結合が分断されるために生じるものであり、水素イオン注入層におけるイオン濃度のピーク位置でより顕著なものとなる。したがって、水素イオン注入層におけるイオン濃度のピーク位置にレーザの焦点を一致させて、レーザを照射することが望ましい。これにより、イオン濃度のピーク位置において単結晶シリコン基板を効率的に分離させることができる。

図２（ｂ）に戻り、レーザ照射により発生し単結晶シリコン基板２００に拡散された熱は、単結晶シリコン基板２００と支持基板５００との貼り合わせ界面に伝達される。一般に、光透過性材料からなる支持基板５００より単結晶シリコン基板２００の熱伝導率の方が高いので、単結晶シリコン基板２００で発生した熱は迅速に貼り合わせ界面まで伝達される。そして、貼り合わせ界面に伝達された熱は、その界面に存在する水素（Ｈ）を揮散させ、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を発生させる。これにより、貼り合わせ界面の密着性が向上する。このように、レーザ照射により、単結晶シリコン基板２００の分離と、貼り合わせ界面の密着性確保とを、同時に行うことができる。これにより、第２の熱処理を行う必要がなくなるので、熱処理時間が短縮されて、製造効率を向上させることができる。

なお、貼り合わせ界面の温度が高いほど密着性は向上し、特に貼り合わせ界面の温度が１１００℃を超える場合に密着性が急激に向上することが知られている。そして、上述したようにレーザの照射領域を１４１４℃付近まで加熱した場合には、熱伝達により貼り合わせ界面の温度を１１００℃以上とすることも可能になる。この場合には、貼り合わせ界面の密着性を十分に確保することができる。

なお、レーザ光は指向性が高いことから、単結晶シリコン基板２００の全面に対して同時にレーザを照射するのは困難である。そこで、複合半導体基板またはレーザを移動させることにより、単結晶シリコン基板２００を走査するようにレーザを照射する。これにより、単結晶シリコン基板２００の全面に対してレーザを照射することが可能になる。

この点、従来では、炉内で複合半導体基板の全体を熱処理することにより、水素イオン注入層において単結晶シリコン基板を剥離させていた。なお、単結晶シリコン基板と支持基板との熱膨張係数が異なる場合に、複合半導体基板の全体に対して高温の熱処理を行うと、熱応力により単結晶シリコン基板が破壊するおそれがある。そこで、複合半導体基板に対する第１の熱処理を、４００〜７００℃程度の低温で行っていた、これにより、熱処理に長時間を要し、製造効率が低下していた。

しかしながら、本実施形態では、複合半導体基板またはレーザを移動させつつ、単結晶シリコン基板２００を走査するようにレーザを照射する。この場合、レーザの照射領域のみが発熱し、その熱が単結晶シリコン基板２００に拡散されて、当該領域が冷却される。このように部分的な加熱および冷却が、単結晶シリコン基板２００において順次行われることになる。したがって、単結晶シリコン基板２００と支持基板５００との熱膨張係数が異なる場合でも、熱処理により大きな熱応力が作用することはなく、単結晶シリコン基板２００の反りや割れ等による破壊を防止することができる。これに伴って、レーザの照射領域を高温に加熱することができる。具体的には、レーザのエネルギ密度および照射時間をコントロールすることにより、レーザの照射領域を１０００℃以上に加熱することも可能になる。これにより、熱処理時間を短縮することが可能になり、製造効率を向上させることができる。また、レーザの照射領域の温度を、シリコンの溶融温度である１４１４℃以下に抑えることにより、単結晶シリコン基板２００の結晶性変化を防止することも可能である。

加えて、本実施形態では、ホルダ６５０，６５０を用いて単結晶シリコン基板２００が下向きとなるように複合半導体基板６００を保持し、複合半導体基板６００の上方からレーザを照射する構成とした。この場合、レーザ照射により剥離した単結晶シリコン基板の表層部は自重で落下する。すなわち、電気光学装置に利用する支持基板を保持した状態で、不要となる単結晶基板の表層部を除去することができる。したがって、製造装置を簡略化することが可能になり、製造コストを低減することができる。なお、落下した単結晶シリコン基板の表層部を回収して、他の複合半導体基板の製造に利用することも可能である。

なお、図３（Ａ）に示すように、上記の分離切断によって露出した単結晶シリコン層２２０の表面は、数ｎｍ程度の凹凸を有するため、ＣＭＰ法により平滑化を行うか、もしくは水素雰囲気中で熱処理を行う水素アニール法によって表面を平滑化しておくのが好ましい。また、このようにして分離された単結晶シリコン基板については、そのまま別のＳＯＩ基板の作製に用いることができる。

続いて、図３（Ｂ）に示すように、前記単結晶シリコン層２２０上にレジスト層を形成し、さらに露光・現像処理を行うことにより、半導体素子の形成領域２２５を覆うレジストパターン６２０を形成する。ここで、半導体素子の形成領域とは、単結晶シリコン層２２０において、能動素子、例えばスイッチング素子や諭理回路、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）による素子等を形成する領域である。

そのレジストパターン６２０をマスクにして、図３（Ｃ）に示すように、単結晶シリコン層２２０における半導体素子の形成領域２２５以外の領域をエッチング除去する。単結晶シリコン層２２０のエッチングについては、形成する単結晶シリコンパターン２２０Ｂにダメージが与えられないよう、ウエットエッチングを採用するのが好ましい。そして、レジストパターンを除去することにより、半導体素子の形成領域２２５に単結晶シリコンパターン２２０Ｂを形成する。
以上により、第１実施形態の複合半導体基板６００が形成される。

［第２実施形態］
上記の第１実施形態で説明した方法を各種電気光学装置の製造に適用することができる。そこで、本実施形態では、第１実施形態で形成した複合半導体基板（貼り合せ基板）６００を用いて、液晶装置（電気光学装置）のアクティブマトリクス基板（半導体装置）を構成した例を説明する。

（液晶装置の全体構成）
図４は、液晶装置を対向基板側から見た場合の平面図であり、図５は、対向基板を含めて示す図４のＨ−Ｈ'断面図である。
図４において、液晶装置１００のアクティブマトリクス基板１０の上には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、その内側領域には、遮光性材料からなる額縁５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１および外部入力端子１０２がアクティブマトリクス基板１０の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って形成されている。

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

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

詳しくは後述するが、アクティブマトリクス基板１０には、画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、アクティブマトリクス基板１０に形成されている画素電極（後述する）の周辺領域と対向する領域に、ブラックマトリクスやブラックストライプなどと呼ばれる遮光膜２３が形成され、その上層側には、ＩＴＯ膜からなる対向電極が形成されている。

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

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

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

（液晶装置の構成および動作）
次に、アクティブマトリクス型の液晶装置（電気光学装置）の電気的構成および動作について、図６ないし図８を参照して説明する。

図６は、液晶装置の画像表示領域を構成するためにマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、および配線などの等価回路図である。図７は、データ線、走査線、画素電極などが形成されたアクティブマトリクス基板において相隣接する画素の平面図である。図８は、図７のＡ−Ａ'線に相当する位置での断面、およびアクティブマトリクス基板と対向基板との間に電気光学物質としての液晶を封入した状態の断面を示す説明図である。なお、これらの図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

図６に示すように、液晶装置の画像表示領域において、マトリクス状に形成された複数の画素の各々には、画素電極９ａ、および画素電極９ａを制御するための画素スイッチング用のＭＩＳ形トランジスタ３０が形成されている。また、画素信号を供給するデータ線６ａが、該ＭＩＳ形トランジスタ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎは、この順に線順次に供給する。また、ＭＩＳ形トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２・・・Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＭＩＳ形トランジスタ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＭＩＳ形トランジスタ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎが各画素に所定のタイミングで書き込まれる。このようにして画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎは、後述する対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。

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

図７において、液晶装置のアクティブマトリクス基板上には、複数の透明な画素電極９ａ（点線で囲まれた領域）がマトリクス状の画素毎に形成され、画素電極９ａの縦横の境界領域に沿ってデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂおよびＭＩＳ形トランジスタ３０が形成されている。

図８に示すように、液晶装置は、アクティブマトリクス基板１０と、これに対向配置される対向基板２０とを備えている。
アクティブマトリクス基板１０の基体は、石英基板や耐熱性ガラス板などの透明基板１０ｂからなる。その基体の表面側には層間絶縁膜１２が形成され、この層間絶縁膜１２の表面側には、各画素電極９ａをスイッチング制御する画素スイッチング用のＭＩＳ形トランジスタ３０が形成されている。アクティブマトリクス基板１０における以上の構成は、前述した複合半導体基板６００を採用することによって実現されている。すなわち、図８の透明基板１０ｂが図３（Ｃ）の支持基板５００に対応し、図８の層間絶縁膜１２が図３（Ｃ）の絶縁層５５０に対応し、図８の半導体層１ａが図３（Ｃ）の単結晶シリコン層２２０に対応している。なお図８に示すように、透明基板１０ｂと層間絶縁膜１２との間には、クロム膜などからなる遮光膜１１ａが形成されている。この遮光膜１１ａは、ＭＩＳ形トランジスタ３０と平面的に重なる領域に形成され、ＭＩＳ形トランジスタ３０に対する戻り光の入射を防止しうるようになっている。

図８に示すように、上述したＭＩＳ形トランジスタ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、半導体層１ａには、走査線３ａからの電界によりチャネルが形成されるチャネル領域１ａ'、低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄ、並びに高濃度ドレイン領域１ｅが形成されている。また、半導体層１ａの上層側には、この半導体層１ａと走査線３ａとを絶縁するゲート絶縁膜２が形成されている。

このように構成したＭＩＳ形トランジスタ３０の表面側には、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４、７が形成されている。層間絶縁膜４の表面には、データ線６ａが形成され、このデータ線６ａは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。層間絶縁膜７の表面には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等の透明な導電性薄膜からなる画素電極９ａが形成されている。この画素電極９ａは、層間絶縁膜４、７およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。この画素電極９ａの表面側には、ポリイミド膜に対してラビング処理を施した配向膜１６が形成されている。
なお、高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対して、走査線３ａと同層の容量線３ｂ（上電極）が、ゲート絶縁膜２と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して対向配置されている。これにより、蓄積容量７０が構成されている。

一方、対向基板２０の基体は、石英基板や耐熱性ガラス板などの透明基板２０ｂからなる。この透明基板２０ｂの表面側には遮光膜２３が形成され、遮光膜２３の表面側にはＩＴＯ等からなる対向電極２１が形成されている。この対向電極２１の上層側にも、ポリイミド膜に対してラビング処理を施した配向膜２２が形成されている。

このように構成したアクティブマトリクス基板１０と対向基板２０とは、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置されている。そして、これらの各基板と前記のシール材とにより囲まれた空間内には、電気光学物質としての液晶５０が封入されている。この液晶５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなり、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、配向膜１６，２２により所定の配向状態をとる。

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

以上に詳述したように、第２実施形態に係る液晶装置は、第１実施形態に係る電気光学装置の製造方法を使用して形成された複合半導体基板を備える構成とした。第１実施形態に係る電気光学装置の製造方法を使用することにより、半導体基板の破壊が防止されて歩留まりが向上する。また、複合半導体基板の製造効率が向上する。したがって、低コストの液晶装置を提供することができる。

［電子機器］
次に、電気光学装置を備えた電子機器の一例である投射型液晶表示装置を、図９、図１０を参照して説明する。
まず図９には、第２実施形態に係る電気光学装置と同様に構成された液晶装置１００を備えた電子機器の構成をブロック図で示してある。

図９における電子機器は、表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、駆動回路１００４、液晶装置１００、クロック発生回路１００８、および電源回路１０１０を含んで構成される。表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、光ディスクなどのメモリ、テレビ信号の画信号を同調して出力する同調回路などを含んで構成され、クロック発生回路１００８からのクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号を処理して表示情報処理回路１００２に出力する。この表示情報処理回路１００２は、たとえば増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、あるいはクランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成され、クロック信号に基づいて入力された表示情報からデジタル信号を順次生成し、クロック信号ＣＬＫとともに駆動回路１００４に出力する。駆動回路１００４は、液晶装置１００を駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に所定の電源を供給する。なお、液晶装置１００を構成するアクティブマトリクス基板の上に、駆動回路１００４や表示情報処理回路１００２を形成してもよい。

このような構成の電子機器として、図１０に示す投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）を挙げることができる。図１０に示す投射型液晶表示装置１１００では、上述した液晶装置１００を含む液晶モジュールが、ＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂとして採用されている。この液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプなどの白色光源のランプユニット１１０２から光が出射されると、３枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分離され（光分離手段）、対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ（液晶装置１００／液晶ライトバルブ）に各々導かれる。この際に、光成分Ｂは、光路が長いので、光損失を防ぐために入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３、および出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによって各々変調された３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂは、ダイクロイックプリズム１１１２（光合成手段）に３方向から入射して再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０などにカラー画像として投射される。

以上に詳述した投射型表示装置は、第２実施形態の電気光学装置を備える構成とした。この構成によれば、低コストの電気光学装置が採用されているので、低コストの投射型表示装置を提供することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、実施形態として説明した液晶装置の具体的な構成はほんの一例に過ぎず、これ以外の種々の構成を有する液晶装置に本発明を適用することができる。また本発明は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ、登録商標）、あるいはプラズマ発光や電子放出による蛍光等を用いた様々な電気光学素子を用いた電気光学装置および該電気光学装置を備えた電子機器に対しても適用可能であるということは言うまでもない。さらに本発明は、光スイッチ等の光学素子に適用することも可能である。
また、本発明における単結晶半導体層としては、単結晶シリコンに限定されることなく、例えば単結晶ゲルマニウム等を用いることができる。

複合半導体基板の製造方法を示す工程断面図である。単結晶シリコン基板の分離工程の説明図である。複合半導体基板の製造方法を示す工程断面図である。液晶装置を対向基板側から見た場合の平面図である。対向基板を含めて示す図４のＨ−Ｈ'断面図である。液晶装置の画像表示領域における等価回路図である。アクティブマトリクス基板において相隣接する画素の平面図である。図７のＡ−Ａ'線に相当する位置での側面断面図である。液晶装置を備えた電子機器のブロック図である。電子機器の一例である投射型液晶表示装置の概略構成図である。

符号の説明

２００半導体基板２０５水素イオン注入層５００支持基板６３０レーザ

Claims

半導体基板の表面に第１酸化膜を形成する工程と、
前記第１酸化膜を介して前記半導体基板に水素イオンを注入することにより、水素イオン注入層を形成する工程と、
支持基板の表面に金属膜および第２酸化膜を順に形成する工程と、
前記第１酸化膜の表面と前記第２酸化膜の表面とを接合させて、前記支持基板に前記半導体基板を貼り合わせ、複合半導体基板を形成する工程と、
前記半導体基板による吸収波長のレーザを前記半導体基板に対して照射することにより、前記半導体基板の水素イオン注入層において前記半導体基板を分離する工程と、を有し、
前記支持基板は、前記レーザの透過性を有し、
前記半導体基板に対する前記レーザの照射は、前記半導体基板を下側に向けて前記支持基板を支持しつつ、前記支持基板の上側から行い、
前記支持基板の支持は、前記複合半導体基板の側面に形成された溝部に、ホルダを係合させることによって行い、
前記溝部は、前記半導体基板および前記支持基板の両面周縁部に施された面取りによって形成されていることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
前記支持基板と前記半導体基板とは、熱膨張係数の異なる材料からなることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造方法。
前記半導体基板に対する前記レーザの照射は、前記半導体基板を走査するように行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気光学装置の製造方法。
前記半導体基板に対する前記レーザの照射は、前記支持基板と前記半導体基板との貼り合わせ界面の温度が、１１００℃以上となるように行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気光学装置の製造方法。
前記半導体基板に対する前記レーザの照射は、前記半導体基板の水素イオン注入層における水素イオン濃度のピーク位置に、前記レーザの焦点を合わせて行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気光学装置の製造方法。
前記レーザは、エキシマレーザであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電気光学装置の製造方法。
前記レーザは、連続波アルゴンレーザであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電気光学装置の製造方法。