半导体装置及显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单晶硅基板、ＳＯＩ基板、半导体装置、显示装置、以及半导体装置的制造方法。本发明专利技术的半导体装置在绝缘基板上具有，包含由ＳｉＯ２膜、多晶硅构成的非单晶硅薄膜的ＭＯＳ型的非单晶硅薄膜晶体管，具有单晶硅薄膜的ＭＯＳ型的单晶硅薄膜晶体管，金属配线。由此，形成非单晶硅薄膜和单晶硅薄膜设备，提供集成高性能系统的半导体装置以及其制造方法，以及形成该半导体装置的单晶硅薄膜设备的单晶硅基板。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及例如在由TFT等驱动的有源矩阵驱动液晶显示装置等中，实现了于同 一基板上将周边驱动电路或控制电路一体地集成化的液晶显示装置的电路性能改善的半 导体装置以及其制造方法，以及该半导体装置制造时使用的单晶硅基板。此外，本专利技术涉及 SOI (Silicon on Insulator,绝缘体上硅)基板，显示装置以及半导体装置的制造方法，详 细地，涉及例如使用将氢离子注入的单晶硅片结合在基板上并在氢离子的注入层进行分割 而得到具有单晶硅薄膜的SOI基板的显示装置以及半导体装置的制造方法。
技术介绍
现有技术中，在玻璃基板上形成非晶硅(以下略计为a-Si)或多晶硅(以下略计为P-Si)的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,以下计为TFT)，进行液晶显示面板或有机EL面板等的驱动，所谓进行有源矩阵驱动的液晶显示装置为公用技术。 特别地，使用迁移率高的高速动作的p-Si，集成有周边驱动器的设备被广泛使用。但是，为了满足要求更高性能的图像处理器或定时控制器等的系统集成化，就要求更高性能的Si设备。 这样多晶硅中，由结晶性的不完全性导致的能带隙中定域能级以及结晶晶粒边界 附近的缺陷造成迁移率的低下，或S系数(亚阈值系数)的增大，因此存在晶体管的性能不 足以形成高性能的Si设备的问题。 于是为了形成更高性能的硅设备，进行了预先形成由单晶硅薄膜形成的薄膜晶 体管等设备，将其贴合在绝缘基板上，形成半导体装置的技术的研究(例如，参照国际公 开公报W093/15589 (国际公开日1993年8月5日)，J. P. Salerno, "Single Crystal Silicon AM!XDs，，， Conference Record of the 1994International Display Research Conference (皿C) P. 39-44(1994)， 或Q_Y. Tong&U. Goesele， SEMICONDUCTOR WAFER BONDING -SCIENCE ANDTECHN0L0GY， John Wiley&Sons Inc. ， New York(1999))。 上述国际公开公报W093/15589中，记述有在玻璃基板上使用采用粘合剂将预先 做成的单结晶薄膜晶体管转印的半导体装置，从而做成有源矩阵型液晶表示装置的表示面 板的显示器的技术。 但是上述现有的半导体装置以及其制造方法中，为了将高性能的设备的单晶硅薄 膜晶体管结合在玻璃基板上而使用了粘合剂，所以存在结合作业困难，生产性不好等问题。 另外，完成的半导体装置中由于用粘着剂粘着，所以存在耐热性的问题。由于以后无法形成 高品质的无机绝缘膜或TFT，制作有源矩阵基板的场合，在形成包含TFT阵列的设备后有必 要结合在基板上，因此存在尺寸成本，配线形成的问题。 进而上述国际公开公报W093/15589中，只是单纯地公开了在玻璃基板上形成单CN 晶硅薄膜设备的技术，以其构成不能得到近年来所要求的高性能高机能的半导体装置。 进而War證，et. Al. ， 2002IEEE International SOI Conference :Oct，pp. 123-125 (2002)中记载的构成中，公开了通过红外线越过基板检测对准标记从而进行对准的技术，由于光波长较长无法提高分辨率，所以难以进行高精度的对准。L. PAllen， et. Al. ， 2002 IEEE International SOI Conference :Oct，pp. 192-193(2002)中，公开了以约一千五百个原子块构成的卤素气体簇离子束(GasCluster Ion Beam :GCIB)均一地腐蚀BOX(Burried Oxide)上的硅。 另外现有技术中也存在下述问题。薄膜晶体管技术(Thin FilmTransistor :TFT)为例如在玻璃基板上等透光性非晶体材料上形成硅膜等半导体膜，从而加工晶体管的技术。该TFT技术随着使用液晶显示器的个人电脑信息终端的普及而发展。 该TFT技术中，例如用激光等的热熔化基板上的非晶硅膜，形成多晶膜。加工该多晶膜或非晶硅膜，形成作为开关元件的MOS型TFT。这样使用由硅膜形成的设备(MOS型TFT)，制作液晶显示面板或有机EL面板等显示面板。通过M0S型的TFT，有源矩阵驱动显示面板的像素。 这样的构成被使用在TFT-液晶显示器(LCD :Liquid Crystal Display)装置， TFT-有机电致发光(OLED :Organic Light Emitting Diode)显示装置等中。 其中开关元件的有源矩阵驱动中，要求有更高性能的硅设备的同时，也要求周边 驱动器，定时控制器的系统集成化。 但是现有的非晶硅膜，多晶硅膜中不能得到所需的性能。 多晶硅膜等中，由结晶性的不完全性导致的能带隙中定域能级以及结晶晶粒边界 附近的缺陷能带隙内的定域能级的存在，即，如果存在该定域能级，则迁移率下降，另外由 于亚阈值系数(S系数)增大，因此存在晶体管的性能不足以形成高性能的Si设备的问题 另外，硅膜的结晶性如果不完全，硅栅极绝缘膜界面上容易形成固定电荷。因此薄 膜晶体管的阈值电压难以控制，并且不能得到希望的阈值电压。 另外，例如TFT液晶显示器中，通过激光的加热等将非晶硅膜加工为多晶硅膜。其 中，激光照射的能量存在一定的动摇，因此得到的多晶硅膜的晶粒不一致。因此，迁移率或 阈值电压中产生较大的变动。 另外采用等离子CVD(Chemical V即or D印osition)法等成膜的非晶硅膜由激光 加热后结晶的场合下，硅膜周边由于加热瞬间上升为硅的熔点附近的温度。因此在采用无 碱高应变点玻璃作为基板的场合下，碱金属等从玻璃向硅处扩散。于是存在得到的晶体管 的性能下降的问题。 对于该问题，在对多晶硅的结晶均一化，高性能化的研究的另外，也在进行使用单 晶硅的设备的研究。 作为使用该单晶硅的设备的 一 个例子是SOI基板，其中SOI表示Si 1 iconon Insulator的意思。SOI基板的SOI技术主要表示在非晶质基板上形成单晶半导体薄膜的 技术。该SOI技术用语在形成多晶硅膜的场合几乎不使用。SOI技术是1980年左右开始研 究的领域。 SOI基板的一个例子是SMOX(S印aration by Implanted Oxgen)基板。该SIMOX 基板现在在市场上有售。SIMOX基板由在硅晶片中注入氧元素而形成。其中为了以规定深度注入比较重的氧元素，由于注入时的加速电压硅晶片的结晶受到很大的破坏。因此SIM0X基板中存在基板上得到的单晶硅的性能不好的问题。另外二氧化硅膜层的根据化学计量法的偏差的绝缘性不良。此外由于要大量注入氧元素，离子注入的成本增大。 对于该问题，例如日本国的公开专利公报"特开平5-211128 (公开日1993年8月20日)"中记载的薄的半导体材料膜的制造方法中，公开了将单晶硅片结合在以氧化硅膜覆盖的硅基板上而进行薄膜化的技术。 通过该技术，单晶硅基板上形成氧化膜，上面形成单晶硅薄膜。 此外日本国的公开专利公报"特开2000-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，在绝缘基板上不同的区域分别形成非单晶硅薄膜构成的非单晶硅薄膜设备，以及单晶硅薄膜构成的单晶硅薄膜设备，作为所述非单晶硅薄膜使用连续晶界硅。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高藤裕，糸贺隆志，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]