JPH05218435A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05218435A
JPH05218435A JP4045192A JP4045192A JPH05218435A JP H05218435 A JPH05218435 A JP H05218435A JP 4045192 A JP4045192 A JP 4045192A JP 4045192 A JP4045192 A JP 4045192A JP H05218435 A JPH05218435 A JP H05218435A
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JP
Japan
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single crystal
layer
wiring
porous
substrate
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Application number
JP4045192A
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English (en)
Inventor
Tetsunobu Kouchi
哲伸 光地
Mamoru Miyawaki
守 宮脇
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体層を配線に用い、基板上の平担性の向
上した半導体装置を提供することにある。 【構成】 単結晶Si層を配線に用い、この配線とコン
タクトをとる領域以外においては、上記配線層上面下面
及び側壁が絶縁層で覆われていることを特徴とする半導
体装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単結晶半導体層からな
る配線を有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のLCDパネル技術における半導体
装置の要部の製造工程を図1に示す。絶縁層1と単結晶
半導体層2とから成るSOI基板を用意し(図1
(a))、LOCOS酸化3を行い(図1(b))、デ
バイス形成領域をSiO2 で絶縁分離する。その後、ゲ
ート酸化4し、CVD法でポリシリコン堆積後パターニ
ングしてポリゲート形成5を行った後(図1(c))、
ソース・ドレイン6をイオン注入、及びアニールにより
形成(図1(d))、その後、BPSGなどの層間絶縁
膜形成7を5000Å形成し(図1(e))、エッチン
グによりコンタクトホール形成(図1(f))、スパッ
タ法で5000ÅAlを堆積後パターニングして配線8
形成後(図1(g))、保護膜9を形成する(図1
(h))。
【0003】このような半導体装置のTFT(薄膜トラ
ンジスタ)には、多結晶Si又はアモルファスSiが使
用されている。多結晶Siはキャリア移動度が高く、駆
動回路の内蔵が可能などの特徴を有し、アモルファスS
iは低温プロセスで製造可能、大面積化が容易などの特
徴を有する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
多結晶Si又はアモルファスSiでは、抵抗が高く半導
体拡散層を配線として使えなかった。そのため基板上に
形成した多結晶Siやメタル材料を配線に用いるしかな
く、段差の大きな形状となり液晶特性に配向乱れなどの
悪影響を与えていた。基板上に形成したこれらの配線は
抵抗を下げかつ断線に対する耐性をもたせる必要があ
る。
【0005】本発明の目的は、半導体層を配線に用いる
ことのできる半導体装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、単結晶半導体
層を配線に用い、この配線とコンタクトをとる領域以外
においては、上記配線層上面下面及び側壁が絶縁層で覆
われていることを特徴とする半導体装置である。
【0007】
【実施例】図3は本発明の半導体装置の要部の製造工程
を示す。図3の(a)〜(c)は図1の(a)〜(c)
と同様であるが、本発明では配線層として単結晶配線を
用いて、ソース・ドレインを形成する(図3(d))。
その後、従来と同様に保護膜9を形成する。(図3
(e))。
【0008】本発明により、従来例とくらべ、層間絶縁
層7及びAl配線層8の膜厚をあわせて1μm程度の段
差を低減することができる。
【0009】これにより液晶の配向乱れを著しく低減
し、良好な画質の液晶表示装置を得ることができる。
【0010】本発明に係る単結晶層は、具体的には単結
晶Si層であり、単結晶Si層は、単結晶Si基体を多
孔質化したSi基体を用いて形成したものである。
【0011】この多孔質Si基体には、透過型電子顕微
鏡による観察によれば、平均約600Å程度の径の孔が
形成されており、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、その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。ただし、1000℃以
上では、内部の孔の再配列が起こり、増速エッチングの
特性が損われる。このため、Si層のエピタキシャル成
長には、分子線エピタキシャル成長法、プラズマCVD
法、熱CVD法、光CVD法、バイアス・スパッタ法、
液晶成長法等の低温成長が好適とされる。
【0012】ここでP型Siを多孔質化した後に単結晶
層をエピタキシャル成長させる方法について説明する。
【0013】先ず、Siを単結晶基体を用意し、それを
HF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/cm3 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/cm3 に変化さ
せることができる。この多孔質層は下記の理由により、
P型Si基体に形成され易い。
【0014】多孔質Siは半導体の電解研磨の研究過程
において発見された陽極化成におけるSiの溶解反応に
おいて、HF溶液中のSi陽極反応には正孔が必要であ
り、その反応は、次のように示される。
【0015】 Si+2HF+(2−n)e+ →SiF2 +2H+ +ne- SiF2 +2HF→SiF4 +H2 SiF4 +2HF→H2 SiF6 又は、 Si+4HF+(4−λ)e+ →SiF4 +4H+ +λe- SiF4 +2HF→H2 SiF6 ここで、e+ 及びe- はそれぞれ、正孔と電子を表わし
ている。また、n及びλはそれぞれ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。
【0016】以上のことから、正孔の存在するP型Si
は、多孔質化され易いと言える。
【0017】一方、高濃度N型Siも多孔質化されうる
ことが報告されており、従って、P型、N型の別にこだ
わらずに多孔質化を行うことができる。
【0018】また、多孔質層はその内部に大量空隙が形
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。
【0019】単結晶層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。
【0020】 印加電圧: 2.6(V) 電流密度: 30(mA・cm-2) 陽極化成溶液:HF:H2 O:C25 OH=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の厚さは好ましくは50μm以下、さらに好ま
しくは20μm以下である。
【0021】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。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Si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、これをさらに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。
【0022】さらに、上記の貼り合わせた2枚の基体全
体にSi3 4 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Si3 4 層のみを除去する。
このSi3 4 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。
【0023】また、液晶表示装置のみならず本発明の単
結晶半導体層を配線に用いる場合の具体的なパターンと
して下記の場合を挙げることができる。
【0024】1)SOI−LSTでの単結晶配線 近年、各地でシリコン・オン・インシュレーター(SO
I)基板上のデバイスが研究されているが、その配線部
材として本発明を用いることができる。
【0025】2)MOSソース・ドレイン共通層配線 絶縁膜上に形成されたMOSトランジスタのソース・ド
レイン拡散層と同一導電型の単結晶層を形成すること
で、ソース・ドレインの引き出し配線を形成できる。図
2に示した様に、ソース・ドレインの形成工程と同一の
工程で単結晶配線を形成すれば、更にプロセスを簡略化
することができる。また、本発明を使ってMOSを用い
た様々な回路、例えばソースフォロワ回路等を容易に構
成できることは言うまでもない。
【0026】3)バイポーラトランジスタのエミッタ・
コレクタ層共通配線 近年、高集積、高速、低消費電力、そして高機能化の要
求から、1チップ上にバイポーラトランジスタとMOS
FETを同時に形成するBiCMOS LSIの開発が
進んでいる。このLSIに用いられるバイポーラトラン
ジスタの主な用途は負荷駆動用であり、論理ブロックは
CMOSで組まれる。高負荷を駆動する場合、CMOS
ゲートに比較しBiCMOSゲートの遅延時間は大幅に
短縮される。
【0027】しかし、負荷が軽い条件では、CMOSが
バイポーラトランジスタを活性状態にするまでの時間が
長くなり、CMOSゲートにくらべ遅延時間は逆に増加
する。BiCMOSゲートの高速化のためには、このバ
イポーラトランジスタを活性状態にするまでの遅延時間
を小さくする必要がある。そのためにはバイポーラトラ
ンジスタの入力容量の低減が鍵となる。
【0028】BiCMOS LSIの他の問題は、バイ
ポーラトランジスタに必要な埋め込み層の存在により、
工程数が増加すること、MOSFETとバイポーラトラ
ンジスタ個々のプロセスパラメータの最適化が困難であ
ることがあげられる。
【0029】上記の要求を満たし、問題点が解決される
バイポーラトランジスタとして、薄膜SOI上に形成す
る横型バイポーラトランジスタが考案されている。
【0030】SOI上に形成するため寄生容量の大幅な
低減が可能となる。さらに、酸化膜で完全に素子分離さ
れているため、MOSとバイポーラ双方のプロセスパラ
メータを独立に最適化することが可能である。
【0031】このようなラテラルバイポーラトランジス
タのエミッタ・コレクタ配線にも本発明を適用して上記
同様の効果を得られる。また、本発明を使ってバイポー
ラ差動増幅回路など様々な回路を容易に構成できること
は言うまでもない。
【0032】4)液晶表示装置の共通層配線 TFTを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の
各画素は、一般にTFTを開閉するゲート線、TFTの
ソースにつながるソース線、TFTのドレインとつなが
る画素電極、画素電極との間に蓄積容量を形成するコモ
ン配線から成る。
【0033】これらのゲート線もしくはソース線もしく
はコモン線をAlやポリシリコン配線のかわりに本発明
の単結晶配線を用いることで、表面の段差を1μm前後
低減されたために配向乱れの少ない画質の良好な液晶表
示装置を実現することができる。
【0034】
【発明の効果】単結晶の半導体層を配線に用いることが
できるため、段差を低減でき基板上の平担性が向上し、
段差にともなう上部配線の断線などの問題が低減でき、
液晶特性に悪影響を与えない低抵抗配線が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体装置の製造工程を示す図である。
【図2】本発明の半導体装置の製造工程を示す図であ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶半導体層を配線に用い、この配線
    とコンタクトをとる領域以外においては、上記配線層上
    面下面及び側壁が絶縁層で覆われていることを特徴とす
    る半導体装置。
  2. 【請求項2】 単結晶半導体層が単結晶Siからなるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
JP4045192A 1992-01-31 1992-01-31 半導体装置 Pending JPH05218435A (ja)

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JP4045192A JPH05218435A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 半導体装置

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JP4045192A JPH05218435A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 半導体装置

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JP4045192A Pending JPH05218435A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0771025A2 (en) * 1995-10-23 1997-05-02 Motorola, Inc. Method of forming oxide isolation regions in a silicon-on-insulator (SOI) substrate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0771025A2 (en) * 1995-10-23 1997-05-02 Motorola, Inc. Method of forming oxide isolation regions in a silicon-on-insulator (SOI) substrate
EP0771025A3 (en) * 1995-10-23 1998-06-17 Motorola, Inc. Method of forming oxide isolation regions in a silicon-on-insulator (SOI) substrate

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

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Effective date: 20010807