TW563257B - Manufacturing method of semiconductor substrate, semiconductor substrate, electro-optical device, and electronic machine - Google Patents

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Description

563257 A7 B7 五、發明説明（1 ) 【發明所屬之技術領域】 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是關於具備有SOI構造之半導體基板之製造方 法，以該方法製造出的半導體基板，使用該半導體基板的 光墊裝置以及電子機器，更詳細而言，即是關於半導體基 板之SOI構造的形成技術。 【先行技術】 將被設置於絕緣層上之矽層利用在半導體裝置之形成 的S〇I(Silicon On Insulator)技術，因具有α線耐性、自鎖 耐性、或是短路溝道之抑制效果等，在通常之單晶矽基板 無法達成之優良特性，故以半導體裝置之高積體化爲目的 則持續地被開發。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於最近，依據在薄膜化至l〇〇nm以下厚度的SIO層上形 成裝置，可得到優良短路溝道抑制效果。再者，如此一來 所形成之SOI裝置是具備因放射線優良而所產生之高信賴 性，並且具備有達成因降低寄生容量而產生之元件高速化 或低消耗電力化，或者達成因可以製作完全空泛型場效電 晶體而所產生之製程定則之微細化等之優良點。 作爲形成如此之SOI構造的方法，有依據單晶矽基板 之貼合而產生之SOI基板的製造方法。一般，被稱爲貼合 方法之方法是透過氧化膜重疊單晶矽基板和支持基板，利 用基板表面之0H基以室溫左右貼合後，硏削或硏磨，再者 藉由蝕刻予以薄膜化，接著，依據70(TC〜120(TC左右之熱 處理予以矽氧烷結合（Si-0-Si)，提高貼合強度，在支持基板 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4- 563257 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 上形成單晶矽層者。於該手法中，因直接使單晶矽基板予 以薄膜化，故可以作成矽薄膜之結晶性優良，高性能的裝 置（阿部孝夫著作「矽」培風館ρ·330)。 再者，作爲適用該貼合法者，所知的有將氫注入於單 晶矽基板，將此與支持基板貼合後，依據400〜600 °C左右 之熱處理將薄膜矽層自單晶矽基板的氫注入區域分離，接 著以1100°C左右之熱處理提高貼合強度的手法（M. Bruelet Al·，Electrochem. Soc. Proc· Vol. 97-27，ρ·3)，或使表面予 以孔質化的矽基板上磊晶生長單晶矽層，將此與支持基板 貼合後除去矽基板，藉由鈾刻多孔質矽層，在支持基板上 形成磊晶單晶矽薄膜的手法（特開平4-34641 8號公報）等。 藉由貼合法之SOI基板通常與體半導體基板（半導體積 體電路）相同，可以使用於製作各種裝置，但是與以往之體 基板不同之點，可以舉出有在支持基板上可使用各種材料 之點。即是，作爲支持基板，當然可以使用通常之矽基板 ，除此之外，還可使用具有透光性之石英基板，或是玻璃 基板。因此，依據於透光性基板上形成單晶矽薄膜，即使 針對需要光透過性之裝置，例如透過型之液晶裝置等的光 電裝置，亦可以在主動矩陣基板上，使用結晶性優良之單 晶矽層而形成高性能電晶體元件。即是，依據將驅動畫素 之畫素開關用MIS型電晶體，或在畫像顯示區域之周邊區 域構成驅動電路的驅動電路用MIS形電晶體形成爲單晶矽 層的SOI層，則可以達到顯示之微細化、高速化。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ΙΦ 項再填> 裝· 訂 ΙΦ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 563257 A7 B7 五、發明説明（3 ) 【發明所欲解決之課題】 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在此，於使用透過型之液晶裝置等之光電裝置使用SOI 基板之時，因爲支持基板之石英基板等的透光性基板和SOI 層的熱膨脹係數不同，故在用以提高上述貼合強度之熱處 理，或以900 °C〜1100 °C左有所進行之氧化工程的半導體製 程中，因熱膨脹係數之不同而發生熱應力，其結果於SOI 層上導入密接錯位或裂紋，裝置特性上有招來故障的可能 性。該尤其是SOI層之膜厚爲厚之時（例如，支持基板爲525 // m之石英基板時，SOI層爲0·5 // m以上）則成爲問題。（T· Abe et al., Jpn. J. Appl. Phys. 32( 1993) p.334) 在此，於液晶裝置所使用之SOI基板中，在畫像顯示 區域構成畫素開關用MIS型電晶體的單晶矽層，爲了抑制 光漏洩電流以成爲極薄爲最佳，具體而言，爲100nm以下爲 最佳。對此，驅動電路用MIS型電晶體因求取高速動作， 故針對構成驅動電路用MIS型電晶體之單晶矽層，以事先 縮小薄膜電阻爲最佳。因此，畫像顯示區域周邊之單晶矽 層是先形成較厚爲最佳，最佳爲200〜400nm左右。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了如此地使單晶砂層之厚度部分不同，可考慮的有 選擇性氧化單晶矽基板之表面後，藉由濕蝕刻除去由該表 面氧化所形成之犧牲氧化膜的方法。若依據該方法，在除 去犧牲氧化膜之後的狀中’形成有犧牲氧化膜之區域中 ，殘留薄單晶矽層，對此於形成犧牲氧化膜之區域上，殘 留厚單晶矽層。 但是’於液晶裝置等所使用之S 01基板中，因支持基 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6- 563257 A7 B7 五、發明説明（4 ) 板和SOI層之熱膨脹係數不同，故藉由犧牲氧化使單晶矽 層之厚度部分性不同之方法，藉由上述理由爲困難。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，爲了提高於貼合SOI基板中貼合強度，雖然施 予高溫回火爲有效，但是該亦依據上述理由，雖然充分提 高貼合強度但卻無法執行所需之700〜1 200 °C左右的熱處理 〇 本發明是鑒於所涉及之問題點，提供一種針對支持基 板和SOI層之熱膨脹係數不同之SOI基板，可形成具有即 使執行高溫製程亦無缺陷之SOI層的半導體之製造方法， 以該方法所製造出之半導體基板、使用該半導體基板的光 電裝置以及電子機器。 【用以解決課題之手段】 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 爲了解決上述課題，本發明所涉及之半導體基板之製 造方法，是具有持有第1熱膨脹係數之支持基板，和形成於 上述支持基板上的絕緣體層，和形成於該絕緣體層上之持 有第2熱膨脹係數的單晶半導體層的半導體基板之製造方法 ’其特徵爲：於上述支持基板上形成上述單晶半導體層， 且於上述單晶半導體層之規定區域的周邊形成溝，然後施 予熱處理。 若依據本發明所涉及之構成，因在上述單晶半導體層 之規定區域的周邊形成溝，故即使發生因熱處理時熱膨脹 係數不同所引起之熱應力，亦可在溝區域緩和。 因此，對於支持基板和半導體層之熱膨脹係數不同之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -7- 563257 A7 B7 五、發明説明（5 ) SOI基板，可以製造具有即使執行氧化工程等之熱處理亦無 缺陷之早晶半導體層的半導體基板。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其結果，對於在半導體基板上所形成之各個半導體裝 置，因可提供適當厚度之單晶半導體層，故形成於半導體 基板之半導體裝置中，以大電流、局頻率所驅動之半導體 裝置是可以執行形成厚第2單晶半導體層，以低電壓所驅動 之半導體裝置是可以執行形成薄第1單晶半導體層等之設計 ，可以將形成於單晶半導體層之半導體裝置之特性利用至 最大限度。 再者，針對貼合SOI基板，爲了提高貼合強度，可以 施予需要之高溫回火。 上述之半導體基板之製造方法中，上述熱處理是在700 °C〜1200°C之範圍下進行。 若依據本發明所涉及之構成，以熱處理充分地提局貼 合SOI基板中貼合強度。再者，因形成有溝，故可緩和熱 應力，不導入缺陷。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 於上述半導體基板之製造方法中，上述規定區域之周 邊，爲上述半導體基板之外周爲最佳。在此，半導體基板 是指自半導體基板母材所切出的各個1C晶片。 若依據本發明所涉及之構成，於上述單晶半導體層上 形成溝的區域，因爲劃片半導體基板之區域’故不影響半 導體之佈局，可任意電路設計。 於上述半導體基板之製造方法中，上述規定區域之周 邊爲兀件分離區域爲最佳。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210乂 297公釐） -8- 563257 A7 B7 五、發明説明（6) 若依據本發明所涉及之構成，因可以在上述單晶半導 體層上形成多數溝，故可更確實地緩和熱應力。再者，因 可以兼作元件分離之工程，故有不增加工程數之優點。 於上述半導體基板之製造方法中，上述溝的寬度於上 述半導體基板熱處理時，在上述規定區域內所發生之寬度 ’是比持有上述第1熱膨脹係數之支持基板和持有上述第2 熱膨脹係數之單晶半導體層的熱膨脹差還大爲最佳。 若依據本發明所涉及之呈，因發生於上述第1熱處理時 之熱膨脹差比上述溝之寬度大，故在上述溝內熱膨脹差被 吸收，可緩和因熱膨脹係數不同所引起的熱應力。 於上述半導體基板之製造方法中，上述熱處理是在氧 化ί哀境下執行爲最佳。 若依據本發明所涉及之構成，可以兼作以熱處理提高 貼合SOI基板中之貼合強度的工程和各種目的之氧化工程 〇 於上述半導體基板之製造方法中，以上述氧化環境中 之熱處理工程進行上述單晶半導體層之膜厚調整爲最佳。 若依據本發明所涉及之構成，因可以兼作用以調整上 述單晶半導體層之膜厚的氧化工程，和提高貼合強度的回 火工程，故有不會增加工程數的優點。 本發明所涉及之半導體基板之製造方法，是具有持有 第1熱膨脹係數之支持基板，和形成於上述支持基板上的絕 緣體層，和形成於該絕緣體層上之持有第2熱膨脹係數的單 晶半導體層的半導體基板之製造方法，其特徵爲：包含有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） i: li- I - - VI-I- - - Mi 1 ϋ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ i# 經濟部智慧財產^7員工消費合作社印製 -9- 563257 A7 ________ B7____ 五、發明説明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述半導體基板中之溫度朝向持有上述第1熱膨脹係數之 支持基板和上述第2熱膨脹係數之單晶半導體層中熱膨脹係 數較小之一方而變大之狀態下，執行熱處理之工程。 若依據本發明所涉及之構成，因上述支持基板和上述 半導體層之熱膨脹成爲同程度，故高溫時之熱應力變小。 並且，若先於上述單晶半導體層之規定區域周邊形成溝， 則當然可以更緩和熱應力。 本發明所涉及之半導體基板，是具有持有第1熱膨脹係 數之支持基板，和形成於上述支持基板上的絕緣體層，和 形成於該絕緣體層上之持有第2熱膨脹係數的單晶半導體層 的半導體基板之製造方法，其特徵爲：上述絕緣層之至少 一部分是由在至少1 200 °C以下之熱處理時具有流動性或是 彈性之物質所構成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若依據本發明所涉及之構成，即使於熱處理時產生熱 膨脹差，上述絕緣體層之至少一部，因具有流動性或爲彈 性，故可以緩和熱應力。再者，即使藉由本發明之另外的 構成無形成溝，亦可以緩和熱應力，並且，依其所需即使 事先形成上述溝亦可。 以上述半導體積板之製造方法所製造的半導體基板， 或是上述半導體基板中，上述單晶半導體層爲單晶矽爲最 佳。再者，單晶半導體層除了單晶矽以外，即使使用單晶 鍺等亦可。 以上述半導體基板之製造方法所製造的半導體基板， 或是上述半導體基板中，上述支持基板可使用各種裁量。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 563257 A7 B7 五、發明説明（8 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 即是，作爲支持基板，可以使用具有透光性之石英基板或 是玻璃基板等之透光性基板。因此，依據於透光型基板上 形成單晶半導體層，即使對於約要光透過性之裝置，例如 透過型之液晶裝置等的光電裝置，亦可在主動矩陣基板上 ，使用結晶性優良之單晶半導體層形成高性能之電晶體元 件。即是，藉由在爲單晶矽層的SOI層上形成驅動畫素電 極之畫素開關用MIS型電晶體或在畫像顯示區域之周邊區 域構成驅動電路之驅動電路用MIS型電晶體，可以達成顯 示之微細化、高速化。 在此，若使用玻璃基板作爲支持基板，則本發明亦可 適用於如液晶裝置般之比較低價的泛用型裝置。 再者，使用石英基板作爲支持基板時，因支持基板之 耐熱性高，故於單晶半導體層之裝置製程中，可以高溫執 行熱處理。例如，依據適用用以提昇MIS型電晶體等之半 導體裝置之特性的熱處理，或熱氧化膜之形成、高溫回火 等之製程，可以在半導體基板上形成高性能之半導體裝置 〇 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 上述半導體基板中，形成於上述半導體基板之外周之 溝的寬度爲120// m以上爲最佳。 若依據本發明所涉及之構成，上述支持基板爲石英， 當上述單晶半導體層爲矽時，即使製作1邊爲40mm之半導 體基板時，亦可以在上述溝緩和在1 200 °C之熱處理所產生 之熱膨脹差。 於上述半導體基板中，於上述元件分離區域所形成之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 . 563257 A7 B7 五、發明説明（9) 溝的寬度爲0.1// m以上爲最佳。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 若依據本發明所涉及之構成，上述支持基板爲石英， 上述單晶半導體層爲矽之時，即使在製作1邊爲25 # m之半 導體元件時，亦可以在上述溝緩和以1 200 °C之熱處理所產 生的熱膨脹差。 針對本發明所涉及之半導體基板，可以使用於各種半 導體裝置之製造，例如可以製造像液晶裝置般之光電裝置 〇 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 此時，於半導體基板，和對向基板之間挾持光電物質 而形成，並在上述支持基板之單晶半導體層之畫像顯示區 域上對應著畫素配列而被配置成矩陣狀的多數第1開關元件 ;和被配置在位於上述畫像顯示區域之周邊的周邊區域上 ，至少部分性地構成周邊電路的多數第2開關元件，構成上 述第1開關元件之畫像顯示區域之單晶半導體層的厚度，是 比構成上述第2開關元件之周邊區域之單晶半導體層薄爲最 佳。當如此地構成時，針對畫素開關用MIS型電晶體，因 該所形成之單晶半導體層爲薄，故可以抑制在光射入之光 電效果所發生之洩漏電流，再者，因可以將驅動電路中單 晶半導體層之薄膜電阻抑制成較低，故即使在大電流驅動 或高頻率驅動之狀況下，特性要惡化也較難。 因此，針對驅動電路用MIS型電晶體可以提高信賴性 〇 本發明之電子機器，其特徵爲：具備有光源；和射入 自上述光源所射出之光而施予對應著畫像資訊之調製的上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 563257 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10) 述之光電裝置；和投射藉由上述光電裝置而所調製之光的 投射手段。 【發明之實施形態】 以下，參照圖面說明本發明之實施形態。 (實施形態1 ) 第1圖（A)〜（E)及第2圖（A)〜（B)各是表示本發明之實 施形態1所涉及之SOI構造之半導體基板（貼合基板）之製造 方法的工程剖面圖。 於本形態中，首先，如第1圖（A)所示般，準備例如厚度 750 // m之單晶矽基板200(單晶半導體基板）後，於其第1面 201及第2面202中之至少第1面21的全面上，形成矽氧化膜 2 0 1。該砂氧化膜2 1 0是於貼合工程中，第1面2 0 1若爲親水性 之厚度以上即可，配合例如裝置特性而形成200nm〜400nm 左右。 接著，如第1圖（B)所示般，自第1面201側注入氫離子4 於矽氧化膜210所形成之單晶矽基板200。該結果，在單晶 矽基板200之內部形成具有以第1圖（B)之虛線所示之進入深 度分布的離子注入層。此時之離子注入條件爲例如加速能 量 60 〜150keV，投配量 5x l〇16cm_2 〜10x 1016 cm·2。 接著，如第1圖（C)所示般，準備支持基板500後，在支 持基板500之表面全體上，藉由濺鍍法、CVD法等之方法予 以硏磨，使表面平坦爲最佳。在此，氧化膜5 10之膜厚最佳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） - - ! - - --1- - - -- a· 111 — j .............. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— # -13- 563257 A7 B7 五、發明説明（11) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲約400〜lOOOnm，更佳爲800nm左右。而且，假設支持基 板爲以石英等之SiCh主成份之基板時，則可以省下氧化膜 形成之工程。 如此之氧化膜210、5 10是爲了確保單晶矽基板200和支 持基板500之密著性而所設置者。於支持基板500上，即使 爲具有玻璃、石英玻璃等之透光性的基板亦可。作爲支持 基板500，若使用由玻璃或石英玻璃等之透光性材料所構成 之基板，則可將本發明應用至透過型之光電裝置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著，如第1圖（D)所示般，使絕緣膜210、5 10可成爲接 合面地重疊單晶矽基板200之第1面201，和支持基板500之表 面，而以室溫〜200°C予以貼合。其結果，利用基板表面之 〇H基，如第1圖（E)所示般，形成經由絕緣膜550(氧化膜210 、5 10)貼合單晶矽層220和支持基板500的貼合基板600(半導 體基板）。在此，單晶矽層220是藉由以400°C〜60(TC之低溫 施予熱處理，在上述離子注入層之位置分離切斷單晶矽基 板200者。該現象是爲了藉由被導入於單晶矽基板200內之 離子，分斷半導體結晶之結合而所產生者，在離子注入層 中之離子濃度之峰値位置更爲顯著，因此，藉由熱處理而 分離切斷的位置，是與上述離子濃度之峰値位置相同。並 且，依據上述分離切斷而露出的單晶矽層220之表面因具有 數nm左右之凹凸，故依據藉由CMP法執行平滑化，或是 依據在氫環境中執行熱處理之氫回火法而先使表面平滑化 爲最佳。 而且，於支持基板500之表面中，於氧化膜510之下層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -14- 563257 A7 B7 五、發明説明（12) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 側上，即使形成鉬、鎢等之膜亦可。如此之膜，因作爲熱 傳導性膜發揮功能，故可以改善支持基板500之溫度分布。 因此，例如，於貼合支持基板500和單晶矽基板200之工程 中，因依據該熱傳導性膜使貼合界面之溫度分布均勻化， 故在該界面貼合成爲均勻，可以提昇貼合強度。並且，於 使用於透過型之液晶裝置等之時，i目、鑛等之膜是作爲遮 光層發揮功能。而且，可以使用於如此之膜的材料除上述 舉出的例之外，即使使用鉬、鈷、鈦等之高熔點金屬或是 含有此些之合金，或是以多晶矽、鎢矽化物、鉬矽化物等 爲代表之矽化膜等亦可。 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 接著，如第2圖（A)所示般，使用微影成像技術圖案製作 單晶矽層220，於單晶矽層上形成溝，形成島狀之單晶矽層 230。在此，單晶矽層230之溝260是形成在多數形成半導體 基板而構成的半導體基板母材中，各個半導體基板之周邊 區域（劃片區域），或是單晶矽層230上所形成之半導體元件 之元件分離區域上爲最佳。再者，溝之寬度是比回火半導 體基板600之時的單晶矽層230與支持基板500之熱膨脹差還 大爲最佳。在此，熱膨脹差是指支持基板之熱膨脹係數和 單晶矽層之熱膨脹係數之差的絕對値，乘上單晶矽層之大 小和溫度變化量 藉由（式1 ) I支持基板之熱膨脹係數-單晶矽層之熱膨脹係數I X單 晶矽層之大小X溫度變化 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 563257 A7 B7 五、發明説明（13) 而算出。在此，單晶矽層之大小是指單晶矽層之溝的 寬度方向的長度。而且，一般熱膨脹差雖然也依存於單晶 矽層之厚度，但是，通常，對於支持基板之厚度，單晶矽 層之厚度因是其1000分之左右非常的薄，故對於幫助爲非 常小。因此，於熱膨脹差之算出中，即使無視單晶矽層之 厚度亦可。 再者，對於如此所算出之熱膨脹差，爲了持有某種程 度之餘裕，將稍微大的値當作實際溝的寬度爲最佳。 而且例如鄰接之單晶矽層之大小爲不同時，亦需考慮 鄰接單晶矽層彼此之熱膨脹差而決定實際之溝的寬度。如 此之時，注視於一方之單晶矽層而算出與支持基板之熱膨 脹差（將該値當作熱膨脹差1)。接著，注視於另單晶矽層而 算出與支持基板之熱膨脹差（將該値當作熱膨脹差2)。然後 5 若藉由（式2 ) (熱張差1+熱膨膜差2) /2 而所算出之値決定溝之寬度即可。 具體而言，即是構成半導體基板材之支持基板500爲石 英，當多數製作1邊爲40mm之半導體基板之時，若在半導 體基板之周邊形成寬120// m之溝，即可以執行至120(TC爲 止的熱處理。再者，若執行1 000 °C爲止之熱處理時，則在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填· 填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16- 563257 A7 _____B7 _ 五、發明説明（14) 半導體基板之周邊形成寬度100// m之溝即可。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，於半導體元件之周邊形成溝時，爲了執行1200 I的熱處理若爲1邊25 // m之半導體元件，則在周邊形成持 有0.1 // m寬度之溝即可。在此，溝之深度若成爲到達絕緣 膜5 50之深度，則即使確實地執行熱處理缺陷亦不會被導入 至單晶矽層230。而且，至少若成爲即使在最高熱處理溫度 的熱應力下不導入密接錯位程度的深度即可，該是藉由熱 膨脹係數差及單晶矽層230之厚度、面積所決定。 接著，如第2圖（B)所示般，執行700〜1 200°C左右的熱 處理。該是爲了提昇貼合強度而所執行之工程。該是爲了 提昇半導體基板600之氧化膜210、5 10之貼合界面的密著性 ，以熱處理除去存在於貼合界面之Η，使Si - 0 - Si結合。 而且，在半導體基板600中之溫度朝向熱膨脹係數小側 而變大之狀態下執行熱處理爲更佳。其結果，各熱膨脹成 爲相同程度熱應力變小。例如，若以燈回火、雷射回火、 或藉由微波之回火等不均勻地執行熱處理即可。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，單晶矽層230因藉由溝260而被分斷，故即使執 行高溫回火，亦可以緩和藉由支持基板500和單晶矽層230 之熱膨脹係數之差而所產生之熱應力。依此，於單晶砂層 230上藉由熱應力保持錯位或裂紋不被導入的高品質結晶性 。再者，可以執行用以提昇貼合強度之充分回火。 如此一來，於所形成之貼合基板6 0 0中，配合目的可以 使單晶矽層之厚度部分性不同。可想像的有例如，於選擇 地氧化單晶矽基板表面後，藉由濕鈾刻除去依據該表面氧 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐1 ~' -17 - 563257 A7 ____ B7 五、發明説明（15) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 所形成之犧牲氧化膜的方法。若依據該方法除去犧牲氧化 膜後之狀態中，在形成有犧牲氧化膜之區域中，殘留薄單 晶矽層，對此，無形成犧牲氧化膜之區域中，則殘留後單 晶矽層。如此之構成的半導體基板爲特別適用於光電裝置 之基板。在此於貼合基板600上因形成緩和熱應力之溝260 ，故可以執行上述犧牲氧化工程。而且，提昇上述貼合強 度之熱處理可以兼作犧牲氧化工程。 於如此之本形態中，製造SOI構造之貼合基板600(半導 體基板），式於單晶矽層220之規定區域的周邊形成溝260， 於形成單晶矽層230後（溝形成工程），高溫回火半導體基板 260而提昇貼合強度（貼合強度向上工程）。其結果，因熱膨 脹係數之不同而引起高溫回火時之熱應力，是利用溝260而 被緩和，不會將缺陷導入至單晶矽層230，貼合強度變高， 並且可以製造具有結晶性優良之單晶矽層2 3 0的半導體基板 600 ° 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 因此，可以對單晶矽層220執行犧牲氧化工程，因此， 可以製造具備厚度部分性不同之單晶半導體層220、230的 貼合基板600，於貼合基板600上所形成之半導體裝置中， 以大電流、高頻率所驅動之但導體裝置是可以執行如形成 厚的第2單晶半導體層230般之設計，以低電壓驅動之半導 體裝置是可以執行如形成薄的第1單晶半導體層220般之設 計。依此，對於形成在貼合基板600的各個半導體裝置可以 提供最適當厚度之單晶半導體層，故可以將半導體裝置之 特性利用至最大限度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） -18- 563257 A7 B7 五、發明説明（16) (實施形態1之變形） 如上述實施形態1中，如第2圖（C)所示般，在絕緣膜550 之至少一部分上，先形成PSG(磷矽酸鹽玻璃）、BSG(硼矽酸 鹽玻璃）、BPSG(硼磷矽酸鹽玻璃）等之至少至少在1 200 °C以 下之熱處理時持有流動性或彈性的層5 2 0最佳。若爲在半導 體製程中一般所使用之BPSG，則在85CTC以上持有流動性 。依據B、P之濃度可從700°C持有流動性。因依據該流動 性之層520可更緩和熱應力，故適用於熱膨脹係數不同之 SOI基板。再者，因即使此時不形成溝亦可充分緩和熱應力 ，故即使不形成溝亦可。並且，將PSG、BSG、BPSG適用 於流動性之層520石，將氮化等之保護層設置在上部，使壞 影響不會波及形成於單晶矽層230之半導體元件爲佳。 (實施形態2 ) 可以將上述實施形態1中所說明之方法適用至各種半導 體裝置之製造。在此，使用實施形態1中所說明之貼合基板 600，說明構成液晶裝置之主動矩陣基板（半導體裝置）之例 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —0 項再填. 裝 、訂 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 (液晶裝置之全體構成） 第3圖是從對向基板側觀看形成於液晶裝置上之各構成 要素的平面圖，第4圖是含有對向基板之第5圖的H-H’剖面 圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） -19- 563257 A7 ________ B7_ 五、發明説明（17) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於第3圖中，在液晶裝置100之主動矩陣基板1 0上，沿 著其邊緣設置有密封材料5 2，於其內側區域上，形成有由 遮光性材料所構成之框緣5 3。於密封材料5 2之外側區域上 ’沿著主動矩陣基板1 0之一邊設置有資料線驅動電路1 0 1及 外部輸入端子1Q2，掃描線驅動電路UM是延著鄰接於該一 邊的2邊而所形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若被供給於掃描線之掃描訊號的延遲不造成問題，掃 描線驅動電路1 04即使僅有單側當然亦可。再者，即使沿著 畫像顯示區域1 0a邊將資料線驅動電路1 〇 1配列在兩側亦可 。例如，即使爲奇數列之資料線是自沿著畫像顯示區域1 〇a 之一方的邊而所配設之資料線驅動電路，給畫像訊號，偶 數列之資料線是自沿著畫像顯示區域10a之相反側而所配設 之資料線驅動電路，供給畫像訊號亦可。若將如此之資料 線驅動成梳齒狀，因可以擴張資料線驅動電路1 0 1之形成面 積，故可構成複雜電路。而且，於主動矩陣基板1 〇之殘留 一邊上，設置有用以連接被設置在畫像顯示區域1 〇a之兩側 的掃描線驅動電路104間的多數配線105，並且，利用框緣53 之下方等，也設置預充電電路或檢查電路。再者，在對向 基板2 0之偶角部之至少一處，型持有用以取得主動矩陣基 板10和對向基板20之間電氣性導通的上下導通材料106。 然後，如第4圖所示般，持有與第3圖所示之密封材料 52幾乎相同輪廓之對向基板20藉由該密封材料52被固黏於 主動矩陣基板10上。並且，密封材料52是由用以將主動矩 陣基板10和對向基板20在該周邊予以貼合之光硬化性樹脂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -20- 563257 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（18) 或熱硬化性樹脂所構成之黏著劑，兩基板間之距離配合有 用以當作規定値之玻璃纖維或是玻璃珠等之間隔材料。 詳細說明如後述，於主動矩陣基板10上，矩陣狀地形 成有畫素電極9a。對此，於對向基板20上，與被形成於主 動矩陣基板10上的畫素電極（後述）之縱橫的境界區域相向的 區域，形成有被稱爲黑矩陣或黑條紋等的遮光膜23，於其 上層側上，形成有由ITO膜所構成之對向電極21。 如此所形成之液晶裝置，是例如被使用於後述之投射 型液晶顯示裝置（液晶投影機）中。此時，3片之液晶裝置1〇〇 各當作RGB用之光閥被使用，經由RGB色分解用之二向色 鏡而被分解的各色光當作投射光而各被射入於各液晶裝置 100上。因此，於上述各形態之液晶裝置100上並無形成彩 色濾光片。 但是，依據於對向基板20中與各畫素電極9a相向之區 域上，形成RGB彩色濾光片含其保護膜，除了投射型液晶 顯示裝置之外，亦可以當作如攜帶型電腦、行動電話、液 晶電視等之電子機器的彩色顯示裝置使用。 而且，對於對向基板20，依據對應於各畫素地形成微 透鏡，因可提高對射入光之畫素電極9a之集光效率，固可 以執行明亮之顯示。而且，即使依據在對向基板20上疊層 幾層折射率不同之干涉層，利用光之干涉作用，而形成可 發出RGB色的二向色濾光片亦可。若依據附有該二向色濾 光片之對向基板，則可以執行更明亮之彩色顯示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） i-ϋ .^ϋ·* ϋ·— —^ϋ ei—ϋ αϋϋ 1§_11 i mmmmmmie mu i-i— I 一；> 1 - —ϋ ml Bti HI ϋϋ— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -21 - 563257 A7 B7 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 五、發明説明（19) (液晶裝置100之構成及動作） 接著，針對主動矩陣型之液晶裝置（光電裝置）之電氣性 構成及動作，參照第5圖至第7圖予以說明。 第5圖是爲了構成液晶裝置1 0 0之畫像顯示區域1 〇 a而矩 陣狀所形成的多數畫素中之各種元件及配線等之等效電路 圖。第6圖是在形成畫素電極等之主動矩陣基板中相鄰接之 畫素的平面圖。第7圖是表示相當於第6圖A-A，位置的剖面 及將作爲光電物質之液晶峰入至主動矩陣基板和對向基板 之間之狀態剖面的說明圖。並且，於該些圖中，爲了使各 層獲各構件在圖面上成爲可辨識之大小，故各層或各構件 縮尺有所不同。 第5圖中，在液晶裝置1〇〇之畫像顯示區域l〇a，被矩陣 狀所形成之多數畫素的各個上，形成有用以控制畫素電極 9a及畫素電極9a的畫素開關用之MIS型電晶體30，供給畫 素訊號之資料線6a是被電氣性地連接於該MIS型電晶體30 之源極。寫入於資料線6a之畫素訊號SI、S2.....Sn是依 此順序線依次地供給。再者，掃描線3a是被電氣性地連接 至MIS型電晶體30之閘及，在規定之時機，脈衝性地將掃 描訊號G 1、G2.....Gm依此順線順序地施加至掃描線3a 而構成之。畫素電極9a是被電性連接至MIS型電晶體3〇之 汲極，依據使爲開關元件之MIS型電晶體30僅在一定期間 成爲ON狀態，而使自資料線被供給之畫素訊號s 1、32、 …、S η在規定時機寫入各畫素。如此一來，經由畫素電極 9a被寫入至液晶之規定電平的畫素訊號SI、S2.....Sn ^ (請先閲讀背面之注意事 J# 項再填* 裝”-- 填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22- 563257 A7 B7 五、發明説明（20) 在後述被形成於對向基板之對向電極之間被一定期間保持 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在此，以防止被保持之畫素訊號洩漏爲目的，則施加 與被形成於畫素電極9a和對向電極之間的液晶容量並列的 存儲容量70(電容）。依據該存持容量70，畫素電極9a之電壓 僅保持比施加源極電壓之時間長3位數之時間。依此，改善 電赫之保持特性，可以實現可執行對比度高之顯示的液晶 裝置。並且，作爲形成存儲容量70之方法，無論是形成在 與用以形成容量之配線的容量線3b之間，或是形成在與前 段掃描線3a之間中之任一情況亦可。 於第6圖中，在液晶裝置100之主動矩陣基板10上，在 每各畫素上矩陣狀地形成多數透明之畫素電極9a(以虛線所 包圍之區域），沿著畫素電極9a之縱橫境界區域形成資料線 6 a (以中心線表75 )、掃描線3 a (以實線表75 )及容量線（以實線 表示）。 如第7圖所示般，液晶裝置100是具備有主動矩陣基板 10和與此相向配置之對向基板20。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 於本形態中’主動矩陣基板1 0之基體是由後述貼合之 基板600所構成，對向基板20之基體是由石英基板或耐熱性 玻璃板等的透明基板20b所構成。於主動矩陣基板10上形成 有畫像電極9a，於其上策上形成有施予拋光處理等之規定 配項處理之配相膜16。畫素電極9a是由例如IT〇（Indium Tin Oxide)膜等之透明導電性薄膜所構成。再者，配向膜16是依 據對例如聚醯亞胺薄膜等之有機薄膜執行拋闖里而所形成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -23- 563257 A7 B7 五、發明説明（21) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 。而且，於對向基板20中，即使於對向電極2 1之上層側， 亦形成有由聚醯亞胺膜所構成之配向膜22，該配相膜22亦 爲對聚醯亞胺膜施予光光處理的膜。 於主動矩陣基板10之畫像顯示區域10a中，在連接於各 畫素電極9a之位置上，形成有開關控制各畫素電極9a之畫 素開關用之MIS型電晶體30。再者，於貼合基板600之內部 上，與MIS型電晶體30平面性重疊區域上，形成有由鉻膜 所構成之遮光膜1 la。於該遮光膜1 la之表面側上形成層間 絕緣膜12，於該層堅決緣膜12之表面側上形成有MIS型電 晶體30。即是，層間絕緣膜12是爲了將構成MIS型電晶體 30之半導體層la自遮光膜11a電氣性絕緣而所設置者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第6圖及第7圖所示般，畫素開關用之MIS型電晶體 30是具有LDD(Lightly Doped Drain)構造，於半導體層la上 ，型持有藉由來自掃描線3a之電場而形成通道之通道區域 la>、低濃度源極區域lb、低濃度汲極區域le、高濃度源極 區域Id以及高濃度汲極區域le。再者，於半導體層la之上 層側上，形成有絕緣該半導體層la和掃描線3a之閘極絕緣 膜2。 在此，半導體層la是以後述之方法所形成之單晶矽層 〇 如此構成之MIS型電晶體30之表面側上，形成有由矽 氧化膜所構成之層間絕緣膜4、7。於層間絕緣膜4之表面上 ，形成資料線6a，該資料線6a是經由被形成於層間絕緣膜4 之觸孔而電氣性連接於高濃度源極區域1 d。層間絕緣膜7之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -24- 563257 A7 B7 五、發明説明（22) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表面形成有由ITO膜所構成之畫素電極9a。畫素電極9a是 經由層間絕緣膜4、7極被形成在閘極絕緣膜2上之觸孔而電 氣性連接於高濃度汲極區域1 e。於該畫素電極9a之表面側 上形成有由聚醯亞胺膜所構成之配向膜16。該配向膜16是 對聚醯亞胺膜施予拋光處理的膜。 再者，對於自高濃度汲極區域le之延伸部分If(下電極) ，經由與閘極絕緣膜2a同時所形成之絕緣膜（介電體膜）， 依據與作爲上電極的和掃描線3a同層之容量線3b相向，而 構成存儲容量70。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 而且，MIS型電晶體30最好是持有LDD構造，即使具 有不執行注入不純物離子至低濃度源極區域lb及相當於低 濃度汲極區域1 c之區域的補償構造亦可。再者，即使MIS 型電晶體30是將閘極電極（掃描線3a之一部分）當作罩幕在 高濃度注入不純物離子，自己整合地形成高濃度之源極及 汲極區域的自調整型之TFT亦可。再者，於本形態中，雖 然爲僅將MIS型電晶體30之閘極電極（掃描線3a)配置1個在 源極-汲極區域之間的單閘構造，但是，即使於該間配置兩 個以上之閘極電極亦可。此時，於各個閘極電極上被施加 相同之訊號。如此若以雙閘或是三閘以上構成MIS型電晶 體3 0，則可以防止通道和源極-汲極區域之接合部中之洩漏 電流，可以降低OFF時之電流。若將該些閘極電極之至少1 個形成LDD構造或補償構造，則更可降低OFF電流，取得 安定的開關元件。 如此構成的主動矩陣基板10和對向基板20是被配置成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇乂297公釐） -25- 563257 A7 B7 五、發明説明（23) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 畫素電極9a和對向電極21可面對面，而且，於該些基板間 ，藉由上述密封材料53(參照第5圖及第6圖）所包圍之空間內 ，封入當作光電物質之液晶50，而被挾持。液晶50是在不 施加來自畫素電極9a之電場的狀態下藉由配向膜而取得規 定配向狀態。液晶50是由混合一種或多種之向列型液晶者 而所構成。 而且，於對向基板20及主動矩陣基板10之光射入側之 面或是光射出側上，配合所使用液晶50之種類，即是TN(扭 轉向歹ίΐ)模態、STN(超扭轉向歹ίί)模態等之動作模態，或正常 白色模態/正常黑色模態之外，而將偏光膜、相位差膜、偏 光板等配置成規定的方向。 (驅動電路之構成） 經濟部智慧財產¾員工消費合作社印製 再者，於第3圖中，本形態之液晶裝置1 〇〇，是利用主 動矩陣基板10之表面側中之畫像顯示區域10a的周邊區域， 而形成有資料線驅動電路101及掃描線驅動電路1 〇4(周邊電 路）。如此之資料線驅動電路101及掃描線驅動電路104基本 上是藉由第8圖及第9圖所示之N通道型之MIS型電晶體和 P通道型之MIS型電晶體所構成。 第8圖是表示構成掃描線驅動電路104及資料線驅動電 路101等之周邊電路的MIS型電晶體之構成的平面圖。第9 圖是以第8圖之B-B’線切斷構成該周邊電路之MIS型電晶體 時的剖面圖。而且，於第9圖中也表示形成在主動矩陣基板 10之畫像顯示區域10a之畫素開關用MIS型電晶體30。 $紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210乂297公釐) ~~~ -26- 563257 A7 _ _ B7_ 五、發明説明（24) C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於第8圖及第9圖中，構成周邊電路之MIS型電晶體， 是作爲由P通道型之MIS型電晶體80和N通道型之MIS型 電晶體90所構成之相輔型MIS電晶體而所構成。構成該些 之驅動電路用之MIS型晶體80、90之半導體層60(以點線表 示輪廓），是經由形成在貼合基板600上之層間絕緣膜12而形 成島狀。 在MIS型電晶體80、90上，高電位線71和低電位線72 是經由觸孔63、64MIS型電晶體80、90而各被電氣性地連接 於半導體層6〇之源極區域。再者，輸入配線66是被電氣性 連接於功通的閘極電極65，輸出配線67是經由觸孔、69， 而各被電氣性連接於半導體層60之汲極區域。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 如此之周邊電路區域因也經與畫像顯示區域1 〇a相同之 製程而所形成，故於周邊電路區域上’亦形成有層間絕緣 膜4、7及閘極絕緣膜2。再者，驅動電路用之MIS型電晶體 80、90也和畫素開關用之MIS型電晶體30相同，具有LDD 構造，於通道形成區域8 1、9 1之兩側上，具備有由高濃度 源極區域82、92及低濃度源極區域83、93所構成之源極區域 ，和高濃度汲極區域84、94及低濃度汲極區域所構成之汲 極區域° 再者，半導體層60是與半導體層la相同，爲以後述之 方法所形成之單晶矽層。 (畫像顯示區域和周邊電路區域的差異） 於如此構成之畫像顯示區域l〇a及周邊電路區域中’從 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） -27- 563257 A7 ____B7 五、發明説明（25) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第9圖可知，構成畫素開關用之MIS型電晶體30的半導體層 la，是形成比構成驅動電路用之MIS型電晶體80、90的半 導體層60薄。例如，構成畫素開關用之MIS型電晶體30的 半導體層1A，爲厚度100nm以下的單晶矽層，構成驅動電 路用之MI型電晶體80、90之半導體層60爲厚度200〜500nm 左右的單晶矽層。 因此，於畫素開關用之MIS型電晶體30中，因構成此 之半導體層1 a爲薄，故可以抑制光洩漏電流。對此，於驅 動電路用之MIS型電晶體80、90中，因構成此之半導體層 60爲厚，故藉由薄膜電阻低，流動大電流等，而可快速動 作。 (主動矩陣基板之製造方法） 爲了製造如此構成之主動矩陣基板1 〇，使用實施形態1 中所說明之方法製造貼合基板。但是，於本實施形態中， 如以下說明般，在貼合基板600之內部事先形成遮光膜lla( 參照第7圖）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於第10圖〜第14圖中之任一，皆表示本形態之主動矩 陣基板10之製造方法的工程剖面圖。 於本形態中，首先，如第10圖（A)所示般，於單晶矽基 板200(單晶半導體基板）之第1面201及第2面202中，至少在 第1面201之全面上形成矽氧化膜210。 接著，如第10圖（B)所示般，在具有如石英基板或耐熱 性玻璃基板等般之透光性的支持基板500之全表面上，形成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -28- 563257 A7 B7 五、發明説明（2β) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鎢矽化膜等之遮光膜後，使用微影成像技術圖案製作該遮 光膜，而形成遮光膜lla。接著，於支持基板500之全表面上 ，藉由濺鍍法、cvd法，形成矽氧化膜、NSG(非摻雜砂酸鹽 玻璃）、PSG(磷矽酸鹽玻璃）、BSG(硼矽酸鹽玻璃）、BPSG(硼 磷矽酸鹽玻璃）等之氧化膜5 1 0後，使用CMP法之方法硏磨 該氧化膜510表面，使表面予以平坦化。在此’氧化膜510 之膜厚最佳是設爲約400〜lOOOnm，更佳是設爲800nm左右 〇 而且，形成氧化膜5 10前，對遮光膜11 a形成氮化膜等 之保護層，即使當作抑制遮光膜之氧化等之化學變化的構 造亦可。 針對支持基板500，最佳是在氮氣體等之不活性氣體環 境下，以大約850〜1 300°C，最佳是以1000°C之高溫實施回 火處理，事先執行前處理使在之後所實施之高溫製程中不 發生彎曲爲最佳。即是，配合在製造工程中所處理之最高 溫度，以相同之溫度或其以上之溫度事先熱處理支持基板 5 0 0爲最佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如此之氧化膜210、5 10是爲了確保單晶矽基板200和支 持基板500之密著性而所設置者。 接著，如第10圖（C)所示般，在使絕緣膜210、5 10可成 爲接合面地重疊單晶矽基板200之第1面201，和支持基板500 之表面的狀態下，藉由例如以300 °C施予2時間熱處理，則 如第10圖（D)所示般，貼合單晶矽基板2〇〇和支持基板5〇〇， 依其所需調整單晶矽層220之膜厚，形成經由層間絕緣膜12( I紙張尺度適用巾國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐)' -29- 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 563257 A7 B7 五、發明説明（27) 氧化膜210、5 10)貼合單晶矽層220和支持基板500的貼合基 板600(半導體基板）（貼合工程）。 接著，如第1圖（A)所示般，使用微影成像技術，圖案製 作單晶矽層220，將單晶矽層230形成島狀。在此，溝260是 被形成在畫像顯示區域1 0a和周邊電路區域之境界部及無被 圖示之主動矩陣基板10之周邊區域（劃片區域）上。 接著，如第11圖（B)所示般，疊層矽氮化膜270後，使用 微影成像技術圖案製作矽氧化膜及矽氮化膜後予以圖案製 作，而形成由矽氮化膜所成之耐酸化罩幕層275。該耐化性 罩幕層275上，相當於液晶裝置之畫像顯示區域10a之區域 則成爲開口 276，耐酸化罩幕層275是覆蓋被形成於畫像顯 示區域1 0a之周邊的周邊電路區域。而且，於耐酸化罩幕層 275和單晶矽層230之間，存在有緩和應力等之薄的矽氧化 膜 250。 在此，矽氧化膜250可省略。 接著，如第11圖（C)所示般，依據在含有水蒸氣之環境 的熱處理，氧化自單晶矽層230之耐酸化罩幕層275的開口 276露出的部分，形成由矽氧化膜所構成之犧牲氧化膜280( 犧牲氧化工程）。再者，同時提昇貼合強度。 接著，除去由矽氮化膜所構成之耐酸化罩幕層275及犧 牲氧化膜。 如此一來，所形成的貼合基板600中，犧牲氧化膜280 因成爲部分性地氧化單晶矽層230者，故在畫像顯示區域10a 中犧牲氧化膜280之下層上，殘留著薄的第1單晶半導體層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -30- 563257 A7 B7 五、發明説明（28) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 240。對此，在單晶矽層230中無形成犧牲氧化膜280之周邊 電路區域上，形成相當於單晶砂層230之厚度的第2單晶半 導體層245，其厚度比第1單晶半導體層240厚許多。 接著，如第12圖（A)所示般，使用微影成像技術，圖案 製作第1單晶半導體層240及第2單晶半導體層245，將構成畫 素開關用之MIS型電晶體30之半導體層la，和構成驅動電 路用之MIS型電晶體80、90之半導體層60形成島狀。在此 ，構成畫素開關用之MIS型電晶體30的半導體la爲厚度 100nm以下之單晶矽層，構成驅動電路用之MIS型電晶體 80、90的半導體層60是厚度爲200〜500nm左右的單晶 矽層。 接著，如第12圖（B)所示般，使用熱氧化法等，在半導 體膜1 a、60之表面上形成由矽氧化膜所構成之閘極絕緣膜2 。並且，雖然省略圖示，但是經由規定之光阻罩幕將不純 物離子注入於半導體1 a之延伸部分，在與容量線3b之間形 成用以構成存儲電溶70之下電極。 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 接著，依據CVD法，在基板全表面上形成350nm左右 厚度的掃描線3a、容量線3b及用以形成閘極電極65的多晶 矽膜，及鉬膜、鎢膜、鈦膜、鈷膜，或由該些金屬之矽化 膜所構成之導電膜厚，如第12圖（C)所示般，使用微影成像 技術予以圖案製作，而形成掃描線3a、容量線3b及閘極電 極65 〇 接著，如第13圖（A)所示般，對於在以光阻罩幕301覆蓋 用以形成P通道型之驅動電路用之MIS型電晶體80之半導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210〆297公釐） -31 - 563257 A7 B7 五、發明説明（29) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 體層60的狀態下，構成畫素開關用之MIS型電晶體30之半 導體層1 a，和構成N通道型之驅動電路用之MIS型電晶體 90的半導體層60，將掃描線3a或閘極電極65當作掩模，以 大約O.lx 1013/c m2〜大約10x 1013/c m2之摻雜量注入低濃度 之不純物離子，對於掃描線3a和閘極電極65，自己整合地 形成低濃度源極區域lb、93及低濃度汲極區域lc、95。在此 ，因位於掃描線3 a和閘極電極6 5之正下方，故不導入不純 物離子之部分則如此地成爲半導體層1 a和60的通道區域1 a， 、91 0 接著，如第13圖（B)所示般，形成比掃描線3a及閘極電 極65更寬，並且覆蓋用以形成P通道型之驅動電路用之MIS 型電晶體80的半導體層60，於該狀態中，以大約〇.lx i〇"/c m2〜大約10x 1015/c m2之摻雜量注入高濃度之不純物離子， 而形成高濃度區域lb、92及汲極區域Id、94。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 而且，雖然省略圖示，但是在覆蓋N通道型之MIS型 電晶體30、90側之狀態下，將閘極電極當作罩幕，而對用 以形成P通道型之驅動電路用之MIS型電晶體8〇的半導體 層60，以大約O.lx 1015/c rri〜大約10x 1015/c m2之摻雜量注 入硼離子後，在形成比閘極電極65還寬的罩幕之狀態下， 對用以形成P通道之驅動電路用之MIS型電晶體8〇的半導 體層60，以大約O.lx 1015/c m2〜大約10x l〇15/c m2之摻雜量 注入高濃度之不純物（硼離子），如第13圖（C)所示般，形成 低濃度源極區域8 3、低濃度汲極區域8 5及通道區域8 1，同 時形成高濃度源極區域82及汲極區域84。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -32- 563257 A7 B7 五、發明説明（3〇) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 接著，依據CVD法在掃描線3a之表面側上，形成由矽 氧化膜等所構成之層間絕緣膜4後，使用微影成像技術，各 形成觸孔。 接著，如第14圖（A)所示般，在層間絕緣膜4之表面側以 濺鍍法等形成厚度350nm左右之厚度的用以構成資料線6a( 源極電極）等之鋁膜、鈦氮化物膜、鈦膜、或是以該些金屬 中之任一者爲主成份之合金屬所構成之導電膜後，微影成 像技術予以圖案製作，而形成資料線6a、高電位線7 1、低 電位線72、輸入配線66、輸出配線67。其結果，於周邊電 路區域中，完成P通道型及N通道型電晶體80、90。 接著，如第14圖（B)所示般，依據電漿CVD法在資料線 6a等之表面側上，形成由矽氮化膜或矽氧化膜等所構成之 層間絕緣膜5後，使用微影成像技術，在層間絕緣膜5上形 成觸孔。 之後，如第7圖及第9圖所示般，將畫素電極9a形成爲 規定圖案後，形成配向膜。其結果，爲成主動矩陣基板10 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 (電子機器之適用） 接著，參照第15圖、第16圖說明當作具有光電裝置之 電子機器之一例的投射型液晶顯示裝置。 首先，於第15圖上使以方塊圖方式表示具備有與上述 各形態所涉及之光電裝置相同構成之液晶裝置100的電子機 器之構成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -33- 563257 A7 B7 五、發明説明（31) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於第15圖中，電子機器是含有顯示資訊輸出源1000、 顯示資訊處理電路1002、驅動電路1004、液晶裝置100、時 脈發生電路100 8及電源電路1〇1〇而所構成。顯示資訊輸出源 1000是含有 ROM(Read Only Memory)、RAM(Randam Access Memory)、光碟等之記憶體、調諧電視訊號之畫像訊號並予 以輸出之調諧電路而所構成，根據來自時脈發生電路1 008 之時脈，處理規定格式之畫像訊號而輸出至顯示資訊處理 電路1002。該顯示資訊處理電路1002是含有放大•及性反轉 電路、相展開電路、低壓電路、r修正電路或是箝位電路 等之眾知的各種處理電路而所構成，由根據時鐘訊號所輸 入之顯示資訊依序生成數位訊號，與時脈訊號CLK同時輸 出至驅動電路1004。驅動電路1004是驅動液晶裝置1〇〇。電 源電路1010是將規定之電源供給至上述的各電路上。即是 ，在構成液晶裝置100之主動矩陣基板上即使形成驅動電路 1 004亦可，除此之外，於主動矩陣基板上即使形成顯示資 訊處理電路1002亦可。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 作爲如此構成的電子機器，可舉出如第16圖所示般之 後述投射型液晶顯示裝置（投影機）的例子。
第1 6圖所示之投射型液晶顯示裝置1 1 〇〇，是準備3個含 有於主動矩陣基板上搭載上述驅動電路1 004之液晶裝置1 00 的液晶模組，構成當作各RGB用之光閥l〇〇R、10G、10B所 使用的投影機。於該液晶投影機1102中，當由金屬鹵化物 燈等之白色光源的燈元件1102射出光時，依據3片鏡1106及2 片二向色鏡1108，分離成對應於R、G、B3原色之光成份R 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -34- 563257 A7 B7 五、發明説明（32) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、G、B(光分離裝置），各被引導至所對應之光閥100R、 100B、100G(液晶裝置100/液晶光閥）。此時，光成份B因光 路較長，故爲了防止光損失經由入射透鏡11 22、中繼透鏡 1 123、及射出透鏡1124所構成之中繼透鏡系統1121而被引導 。然後，對應於藉由光閥l〇〇R、l〇〇G、100B而各被調製之3 原色的光成份R、G、B，是自3方向被射入至二向色稜鏡 1112(光合成裝置），再次被合成後，經由投射透鏡1114而作 爲彩色畫像被投射至螢幕1120等。 而且，本發明之技術範圍並不限定於上述實施形態者 ，在不脫離本發明之主旨範圍下可做各種變更。例如，作 爲實施形態所說明之液晶裝置之具體構成只不過爲一例而 已，其他可將本發明適用於具有各種構成之液晶裝置上。 再者，本發明即使對使用電致發光裝置（EL)、數位微鏡裝置 (DMD)，或是使用電漿發光或藉由電子放射的螢光等之各種 光學元件的光電裝置及具有該光電裝置之電子機器，當然 亦可以適用。 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 【發明之效果】 如以上之說明般，本發明所涉及之半導體基板之製造 方法，是在具有持有第1熱膨脹係數之支持基板，和被形成 在上述支持基板上之絕緣層，和持有被形成在該絕緣體層 上之第2熱膨脹係數的單晶半導體層的半導體基板，形成上 述單晶半導體層於上述支持基板上，且於上述單晶半導體 層之規定區域的周邊形成溝，然後施予熱處理。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -35- 563257 A7 B7 五、發明説明（33) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 結果，上述單晶半導體層因在規定區域周邊之溝被 分斷，故即使發生因熱膨脹係數不同而引起熱應力’亦可 在溝區域予以緩和。 因此，在支持基板和半導體層之熱膨脹係數不同的SOI 基板中，可以製造具備有即使執行熱處理亦無缺陷之單晶 半導體層的半導體基板。 其結果，對被形成在半導體之各個半導體裝置，因可 提供適當之厚度之單晶半導體層，故被形成在半導體基板 之半導體裝置中，以大電流、高頻率所驅動之半導體裝置 是可以執行形成厚第2單晶半導體層’以低電壓所驅動之半 導體裝置是可以執行形成薄第1單晶半導體層等之設計，可 以將形成於單晶半導體層之半導體裝置之特性利用至最大 限度。 【圖面之簡單說明】 第1圖（A)〜（D)各表示本發明之實施形態1所涉及之 半導體之製造方法的工程剖面圖。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 第2圖（A)〜（C)各表示本發明之實施形態1及其變形 例所涉及之半導體之製造方法的工程剖面圖。 第3圖是從對向基板側觀看本發明之實施形態3所涉及 之液晶裝置及被形成於其上之各構成要素的平面圖。 第4圖是第3圖之H-H’剖面圖。 第5圖是液晶裝置之畫像顯示區域中，被形成矩陣狀所 配置之多數晝素的各種元件、配線等之等效電路圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210乂297公釐） -36- 563257 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（34) 第6圖是表示液晶裝置中，被形成在主動矩陣基板上之 各畫素構成的平面圖。 第7圖是在相當於第6圖之A-A’線的位置上切斷第3圖及 第4圖所示之液晶裝置之畫像顯示區域之一部分時的剖面圖 〇 第8圖是形成於第3圖及第4圖所示之晶裝置之畫像顯示 區域之周邊區域上的電路平面圖。 第9圖是第8圖所示之驅動電路用之MIS型電晶體之剖 面圖。 第10圖（A)〜（D)是表示使用於第3圖及第4圖所示之液晶 裝置的主動矩陣基板之製造方法的工程剖面圖。 第11圖（A)〜（C)是表示使用於第3圖及第4圖所示之液晶 裝置之主動矩陣基板之製造方法的工程剖面圖。 第12圖（A)〜（C)是表示使用於第3圖及第4圖所示之液晶 裝置之主動矩陣基板之製造方法的工程剖面圖。 第13圖（A)〜（C)是表示使用於第3圖及第4圖所示之液晶 裝置之主動矩陣基板之製造方法的工程剖面圖。 第14圖（A)、（B)是表示使用於第3圖及第4圖所示之液晶 裝置之主動矩陣基板之製造方法的工程剖面圖。 第1 5圖是表示將本發明所涉及之液晶裝置當作顯示部 使用的電子機器之電路構成的方塊圖。 第1 6圖是表示當作使用本發明所涉及之液晶裝置的電 子機器之一例的投射型光電裝置之光學系統構成的剖面圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ J ^ J 裝 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -37- 563257 A7 B7 五、發明説明（35) 【符號說明】 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 10 主動矩陣基板 30 畫素開關用之MIS型電晶體 80、90 驅動電路用之MIS型電晶體 100 液晶裝置 200 單晶矽基板（單晶半導體基板） 240 第1單晶半導體層 245 第2單晶半導體層 210 、 510 、550 絕緣膜 275 耐酸化罩幕層 280 犧牲氧化膜 500 支持基板 600 貼合基板（半導體基板） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -38-

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 563；2^ 六、申請專利範圍1 第9111 8713號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國92年6月5日修正 1· 一種半導體基板之製造方法，是具有持有第1熱膨脹 係數之支持基板，和形成於上述支持基板上的絕緣體層， 和形成於該絕緣體層上之持有第2熱膨脹係數的單晶半導體 層的半導體基板之製造方法，其特徵爲： 於上述支持基板上形成上述單晶半導體層，且於上述 單晶半導體層之規定區域的周邊形成溝，然後施予熱處理 〇 2·如申請專利範圍第1項所記載之半導體基板之製造方 法，其中，上述熱處理是在700°C〜1200 °C之範圍下進行。 3·如申請專利範圍第1項或第2項所記載之半導體基板之 製造方法，其中，上述規定區域之周邊爲上述半導體基板 之外周。 4·如申請專利範圍第1項或第2項所記載之半導體基板之 製造方法，其中，上述規定區域之周邊爲元件分離區域。 5·如申請專利範圍第1項或第2項所記載之半導體基板之 製造方法，其中，上述溝的寬度於上述半導體基板熱處理 時’在上述規定區域內所發生之寬度，是比持有上述第1熱 膨脹係數之支持基板和持有上述第2熱膨脹係數之單晶半導 體層的熱膨脹差還大。 6·如申請專利範圍第1項或第2項所記載之半導體基板之 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---!—----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧鰣產馬員工消費合作社印製 563257 A8 B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍2 製造方法，其中，上述熱處理是在氧化環境下進行。 7.如申請專利範圍第6項所記載之半導體基板之製造方 法’其中，以上述氧化環境中之熱處理工程進行上述單晶 半導體層之膜厚調整。 8·—種半導體基板之製造方法，是具有持有第1熱膨脹 係數之支持基板，和形成於上述支持基板上的絕緣體層， 和形成於該絕緣體層上之持有第2熱膨脹係數的單晶半導體 層的半導體基板之製造方法，其特徵爲： 包含有在上述半導體基板中之溫度朝向持有上述第1熱 膨脹係數之支持基板和上述第2熱膨脹係數之單晶半導體層 中熱膨脹係數較小之一方而變大之狀態下，執行熱處理之 工程。 9. 一種半導體基板，其特徵爲：在形成有絕緣體層的支 持基板上，夾著溝而配置有第1單結晶半導體層與第2單結 晶半導體層； 上述溝的寬度，是在上述支持基板與上述第1單結晶半 導體層的熱膨脹差爲熱膨脹差1，上述支持基板與上述第2 單結晶半導體層的熱膨脹差爲熱膨脹差2時，設定爲（熱膨 脹1 +熱膨脹2) /2。 10. —種半導體基板，是具有持有第1熱膨脹係數之支持 基板，和形成於上述支持基板上的絕緣體層，和形成於該 絕緣體層上之持有第2熱膨脹係數的單晶半導體層的半導體 基板，其特徵爲： 上述絕緣層之至少一部分是由在至少1 200 °C以下之環 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羡) -ι^ϋ _ - — .......-I 8ii mu «m in I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 - 2- 563257 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍3 境下具有流動性或是彈性之物質所構成。 11. 如申請專利範圍第10項所記載之半導體基板，其中 ，上述絕緣體層的至少一部份是由PSG或BSG或BPSG所 構成。 12. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載之半導體基板 ，其中，上述單晶半導體層爲單晶矽。 13. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載之半導體基板 ，其中，上述支持基板爲透光性基板。 14. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載之半導體基板 ，其中，上述支持基板爲玻璃基板。 i 5 .如申請專利範圍第9項或第10項所記載之半導體基板 ，其中，上述支持基板爲石英基板。 16. 如申請專利範圍第15項所記載之半導體基板，其中 ，形成於上述半導體基板之外周之溝的寬度爲120// m以上 〇 17. 如申請專利範圍第15項所記載之半導體基板，其中 ，形成於上述元件分離區域之溝的寬度爲0.1 // m以上。 18. —種光電裝置，其特徵爲：是具備有 在申請專利範圍第12項至第17項所記載之半導體基板 與對向基板之間挾持光電物質而形成，並在上述支持基板 之單晶半導體層之晝像顯示區域上對應著畫素配列而被配 置成矩陣狀的多數第1開關元件；和 被配置在位於上述畫像顯示區域之周邊的周邊區域上 ，至少部分性地構成周邊電路的多數第2開關元件， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） m u JT—il·— —yi l·—— II ϋϋ —ϋ ft— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -3- 563257 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍4 構成上述第1開關元件之畫像顯示區域之單晶半導體層 的厚度，是比構成上述第2開關元件之周邊區域之單晶半導 體層薄。 19.一種電子機器，其特徵爲：具備有光源；和射入自 上述光源所射出之光而施予對應著晝像資訊之調製的申請 專利範圍的1 8項所記載之光電裝置；和投射藉由上述光電 裝置而所調製之光的投射手段。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局興工消费合作社印製 適 準 標 家 I釐 公 97 2 563257 —_____附样—了 92.6· 年月口.i 1 第91118713號專利申請案 中文圖式修正頁 民國92年6月5日修正 CQ 009 ω
    563257 fhj 年月 M 14 ^ 1 06
    563257 5
    (V) s) •u s u ei城 ㈣ 函寸I f S00
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