WO1999030370A1 - Dispositif a semi-conducteur et procede de fabrication, dispositif electro-optique et procede de fabrication, et appareil electronique y ayant recours - Google Patents

Description

明 細 書 半導体装置の製造方法及び半導体装置、 それを用いた電気光学装置の製造方 法及び電気光学装置並びにそれを用いた電子機器 技術分野

本発明は、 半導体装置の製造方法及び半導体装置の技術分野に関し、 特に 、 絶縁性基板上に薄膜トランジスタ （以下適宜、 T F Tと称す） 等のスイツ チング素子を構成する単結晶半導体薄膜を形成してなる半導体装置の製造方 法及この製造方法により製造された半導体装置、 更に、 この半導体装置を用 いた電気光学装置の製造方法及びこの製造方法により製造された電気光学装 置並びにこの電気光学装置を用いた電子機器の技術分野に関する。 背景技術

絶縁性基体上にシリコン単結晶薄膜を形成し、 そのシリコン単結晶薄膜に 半導体デバイスを形成する半導体技術は S 0 I ( S i l i c o n O n I n s u 1 a t o r ) 技術と呼ばれ、 素子の高速化や低消費電力化、 高集積化 等の利点を有することから広く研究されている。

この S 0 I技術の 1つとして、 単結晶シリコン基板の貼り合わせによる S 0 I基板の作製技術がある。 一般に貼り合わせ法と呼ばれるこの手法は、 単 結晶シリコン基板と支持基板 （絶縁性基板） とを水素結合力を利用して貼り 合わせた後、 熱処理によって貼り合わせ強度を強化し、 次いで単結晶シリコ ン基板を研削や研磨、 またはエッチングによって薄膜化することにより、 単 結晶シリコン層を支持基板上に形成するものである。 この手法では、 直接、 単結晶のシリコン基板を薄膜化するために、 シリコン薄膜の結晶性に優れ、 高性能のデバイスを作成できる。

また、 この貼り合わせ法を応用したものとして、 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、 熱処理によって薄膜 シリコン層を単結晶シリコン基板の水素注入領域から分離する手法 （U S P a t e n t N o .5 , 3 74 , 5 64 ) や、 表面を多孔質化したシリコン基板上 に単結晶シリコン層をェビタキシャル成長させ、 これを支持基板と貼り合わ せた後にシリコン基板を除去し、 多孔質シリコン層をエッチングすることに より支持基板上にェピタキシャル単結晶シリコン薄膜を形成する手法 （特開 平 4一 3464 1 8号） などが知られている。

このような貼り合わせ法による S 0 I基板は通常のバルク半導体基板 （半 導体集積回路） と同様に、 さまざまなデバイスの作製に用いられているが、 従来のバルク基板と異なる特徴として、 支持基板に様々な材料を使用するこ とが可能な点を挙げることができる。 即ち支持基板として通常のシリコン基 板はもちろんのこと、 透明な石英、 あるいはガラス基板などを用いることが できる。 その結果、 例えば透明な基板上に単結晶シリコン薄膜を形成するこ とによって、 光透過性を必要とするデバイス、 例えば透過型の液晶表示デバ イスなどの電気光学装置においても、 結晶性に優れた単結晶シリコンを用い て高性能なトランジス夕素子を形成することが可能となる。 発明の開示

しかしながら、 上述の貼り合わせ法による S 0 I技術を用いた製造方法に よれば、 光透過性の透明な支持基板と単結晶シリコン薄膜を貼り合わせた S 01基板、 特に、 支持基板材料に石英を含むガラスを用いた S 0 I基板では 、 貼り合わせ時に石英ガラス基板の熱伝導性が問題になる。 例えば石英ガラ スの熱伝導率は 1から 2 W/m · Kであり、 単結晶シリコン基板のそれに比 ベ 2桁も小さいため、 貼り合わせ面において周辺と中央部に熱分布の違いが 現れる。 その結果、 この貼り合わせ面内における熱分布の不均一によって接 合面における結合力の分布も不均一となり、 貼り合わせ面にボイ ドゃ欠陥が 生じる。

また U S P a t e n t N o . 5， 3 74， 5 64のように単結晶シリコ 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、 熱処理に よって薄膜シリコン層を単結晶シリコン基板の水素注入領域から分離する手 法を石英ガラス基板に応用したとき、 特に基板の分離工程において水素注入 領域における熱分布が不均一となり、 領域の一部で単結晶シリコン基板が単 結晶シリコン膜からはがれない問題点が現れている。

他方、 上述の製造方法により製造された半導体装置によれば、 その動作中 において発生する熱が、 熱伝導性の低い支持基板の存在により半導体装置外 に放熱され難いという問題点がある。 特に、 このように製造された半導体装 置を液晶装置等の電気光学装置の画素部におけるスィツチング素子として或 いは周辺回路部におけるスィ ツチング素子として用いると、 上述した放熱不 良により動作中にスィ ツチング素子の温度が上昇して当該スィツチング素子 の特性が劣化する等の問題が生じる。

更に、 このような電気光学装置においては、 半導体装置の発熱に加えて当 該電気光学装置に入射する投射光 （光源等から射出された光のうちの電気光 学装置への入射光） や戻り光 （電気光学装置から出射された光のうちその先 の光学部材で反射されて戻ってくる光） 等の光によっても温度上昇が起こる ため、 特に強力な投射光を用いるプロジェクタ用途の場合には、 上述した動 作中の放熱不良の問題はより深刻化してしまう。

本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、 単結晶半導体膜の貼り 合わせ法による S 0 I技術を用いて、 製造プロセス中における基板面内の熱 分布の均一性を高めることが可能である半導体装置の製造方法、 及びこの製 造方法により製造され、 動作中における放熱機能が高められた半導体装置、 並びにこの半導体装置を用いた液晶装置等の電気光学装置及び電子機器を提 供することを課題とする。

本発明の上記課題は、 支持基板の一方の表面に該支持基板よりも熱伝導率 の高い熱伝導性膜を形成する工程と、 前記熱伝導性膜上に第 1の絶縁体膜を 形成する工程と、 前記第 1の絶縁体膜上に単結晶半導体膜を加熱処理により 貼り合わせる工程とを含む半導体装置の製造方法により達成される。

本発明の半導体装置の製造方法によれば、 先ず、 支持基板の一方の表面に 熱伝導性膜が形成され、 その熱伝導性膜上に第 1の絶縁体膜が形成される。 そして、 第 1の絶縁体膜上に単結晶半導体膜が加熱処理により貼り合わせら れ、 貼り合わせ法による S 0 I技術を用いた半導体装置が製造される。 ここ で特に、 第 1の絶縁体膜と支持基板との間には、 熱導電性膜が介在している ため、 貼り合わせ工程における加熱処理が行われる際に、 熱伝導性膜が熱を 伝導するので基板面内における熱分布は均一化される。 従って、 加熱処理に よる貼り合わせ工程中における基板面内の熱分布の均一性が高いので、 基板 面内における貼り合わせの均一化を図ると共に貼り合わせの強度を高めるこ とができ、 最終的に製造される半導体装置における装置欠陥や装置劣化を低 減できる。 即ち、 比較的大面積の支持基板を用いても結晶性が単結晶並みに 優れた単結晶膜を有するため高性能であり、 しかも装置信頼性や装置品質が 安定した半導体装置を、 比較的容易に高い歩留まり且つ高い生産性で製造す ることが可能となる。

また、 本発明の製造方法により製造された半導体装置は、 単結晶半導体膜 に対して第 1の絶縁体膜を介して熱伝導性膜が対向配置されているので、 単 結晶半導体膜から発熱された熱を熱伝導性膜を介して放出する構成が可能と なる。 このように半導体装置の動作中における放熱機能を高めれば、 動作中 の発熱量の大きい大電力駆動用或いは高周波駆動用に当該半導体装置を用い ても動作温度を所定の温度範囲内に収めつつ正常に動作させることも可能と なる。 これらの結果、 本発明の製造方法により、 大電流駆動や高周波駆動さ せる状況下においても特性が劣化し難く正常に動作し得る高信頼性の半導体 装置を製造できる。

本発明の半導体装置の製造方法の一の態様では、 前記支持基板は、 光透過 性材料からなる。

この態様によれば、 支持基板が光透過性材料からなるため、 従来の単結晶 シリコン基板を用いる場合と異なり、 光透過性の支持基板上に単結晶半導体 膜を用いて当該半導体装置を形成することが可能となり、 例えば支持基板の 所定領域を光が透過すると共にそれ以外の領域に半導体装置が配置されてな る各種の電気光学装置を製造するなど、 本発明の半導体装置の用途を広げる ことができる。

この態様では、 前記光透過性材料は、 ガラスからなってもよい。

このように製造すれば、 光透過性の支持基板がガラスからなるため、 例え ば液晶パネルのような比較的安価な汎用的光学デバイスにも本発明の半導体 装置を応用することが可能となる。

この場合更に、 前記ガラスは、 石英ガラスからなってもよい。

このように構成すれば、 支持基板が石英ガラスからなるため、 支持基板の 耐熱性が上がるので単結晶半導体膜を熱処理することや、 単結晶半導体膜の 貼り付け後の高温プロセスが可能となり、 単結晶半導体膜を用いて形成する 例えば薄膜トランジス夕等の半導体装置の特性を熱処理により向上させたり 、 熱酸化膜形成、 高温アニーリング等の高温プロセスを利用して高性能の半 導体装置を製造できる。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様では、 前記単結晶半導体膜は、 シリコンからなる。

この態様によれば、 単結晶半導体膜は、 シリコンからなる単結晶シリコン 膜であるので、 例えば、 この単結晶シリコン膜に トランジスタのチャネル領 域を形成すれば、 トランジスタ特性に優れたシリコン · トランジスタを形成 することが可能となる。 尚、 単結晶シリコン膜以外にも、 単結晶ゲルマニウ ム膜等を用いてもよい。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様では、 前記単結晶半導体膜を貼 り合わせる工程は、 酸素を含む雰囲気で加熱処理をすることにより行われる この態様によれば、 単結晶半導体膜を貼り合わせる工程において、 酸素を 含む雰囲気で加熱処理をすることにより、 貼り合わせの界面を熱酸化させて 接合することになり、 支持基板と単結晶半導体基板の両基板の貼り合わせ面 の密着性が良くなる。 尚、 酸素を含む雰囲気以外にも、 アルゴン、 窒素等を 含む雰囲気で加熱処理をしてもよいが、 酸素を含む雰囲気で加熱処理すれば 比較的容易に密着性の良い貼り合わせ面が得られる。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様では、 前記熱伝導性膜は、 遮光 性材料からなる。

この態様によれば、 製造された半導体装置においては、 単結晶半導体膜に 対して第 1の絶縁体膜を介して対向配置される熱伝導性膜が遮光性材料から なるので、 支持基板側からの投射光、 戻り光等の入射光に対して単結晶半導 体膜を熱伝導性膜により遮光する構成も可能となる。 このように半導体装置 の動作中における遮光機能を高めれば、 特に装置自体からの発熱に加えて投 射光等の強力な光の入射に対しても、 当該半導体装置における温度上昇を抑 制することが可能となる。 同時に半導体装置の動作中に単結晶半導体膜にお ける光電効果により入射光が光リークを起こす事態も効果的に阻止し得る。 本発明の半導体装置の製造方法の他の態様では、 前記熱伝導性膜は、 高融 点金属を含む。

この態様によれば、 熱伝導性膜は、 高融点金属を含み、 例えば T i (チ夕 ン） 、 C r (クロム） 、 W (タングステン） 、 T a (タンタル） 、 M o (モ リブデン） 、 P d (鉛） のうちの少なくとも一つを含む、 金属単体、 合金、 金属シリサイ ド等から構成される。 従って、 熱伝導性膜の融点が高くなるの で、 その上層に形成される単結晶半導体膜を用いて半導体装置を形成する際 に高温プロセスを行っても、 当該熱伝導性膜が溶融したり、 変形又は破壊し ないで済む。 また、 高融点金属で形成されるので、 高い熱伝導能力も容易に 得られる。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様では、 前記熱伝導性膜は、 シリ コンを含む。

この態様によれば、 熱伝導性膜は、 シリコンを含み、 例えばシリコン単体 もしくはその合金或いは金属シリサイ ド等から構成される。 シリコンであれ ば、 その上層に形成される単結晶半導体膜により半導体デバイスを形成する 際に熱処理工程があっても、 それに耐えることができる。 また特に、 シリコ ンであれば基板との密着性が良くなり、 製造時の歩留まり及び装置信頼性の 向上も図れる。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様では、 前記熱伝導性膜と前記支 持基板の間に第 2の絶縁体膜を形成する工程を更に含む。

この態様によれば、 第 2の絶縁体膜を支持基板と熱伝導性膜との間に形成 するので、 支持基板と熱伝導性膜との両者に対する密着性が比較的良い材質 で当該第 2の絶縁体膜を形成すれば、 異なる材質からなる支持基板と熱伝導 性膜との密着性を全体として向上することが可能となり、 製造時の歩留まり 及び装置信頼性の向上も図れる。

この態様では、 前記第 2の絶縁体膜は、 シリコン酸化膜、 シリコン窒化膜 及び夕ンタル酸化膜のうち少なく とも一つを含んでもよい。

このように構成すれば、 例えばシリコン酸化膜又はそれを材料とする合金 、 シリコン窒化膜又はそれを材料とする合金、 若しくはタンタル酸化膜又は それを材料とする合金から構成される第 2の絶縁体膜は、 支持基板と熱伝導 性膜との密着性を高めるための下地絶縁膜として良好に機能し得、 熱分布の 基板面内における均一化を促進できる。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様では、 前記第 1の絶縁体膜を形 成する工程の後に、 前記第 1の絶縁体膜を平坦化する工程を更に含む。

この態様によれば、 第 1の絶縁体膜を形成後に、 第 1の絶縁体膜は平坦化 されるので、 その後に行われる単結晶半導体膜を貼り付ける工程により第 1 の絶縁体膜に貼り付けられた単結晶半導体膜の形成面の凹凸 （或いはモホロ ジー） を改善できる。 従って、 最終的に高性能で信頼性の高い半導体装置を 製造し得る。

この態様では、 前記第 1の絶縁体膜を平坦化する工程は、 前記第 1の絶縁 体膜を C M P (Mechanical Chemical Pol i shing : 機械化学的研磨） 処理によ り平坦化する工程を含んでもよい。

このように平坦化を行えば、 C M P処理により n m (ナノメーター） ォ一 ダ—での平坦化が可能となり、 それに応じて第 1の絶縁体膜に貼り付けられ た単結晶半導体膜の形成面の凹凸を顕著に改善できる。 本発明の半導体装置の製造方法の他の態様では、 前記第 1の絶縁体膜を形 成する工程の後に、 前記第 1の絶縁体膜を薄膜化する工程を更に含む。 この態様によれば、 第 1の絶縁体膜を形成後に、 第 1の絶縁体膜は薄膜化 されるので、 その薄さに応じて、 貼り合わせられた後の単結晶半導体膜と熱 伝導性膜との間の熱移動が容易になる。 このため、 熱伝導性膜を利用しての 基板面内における熱分布の均一化をより促進できる。 更に、 本発明により製 造された半導体装置の動作時においても、 単結晶半導体膜と熱伝導性膜との 間の熱移動が容易になるので、 熱伝導性膜による放熱機能をより向上させる ことも可能となる。 これに加えて、 第 1の絶縁体膜を誘電体膜として利用し て容量を構成すれば、 第 1の絶縁体膜の薄さに応じて大容量とすることもで きる。

この態様では、 前記第 1の絶縁体膜を薄膜化する工程は、 前記第 1の絶縁 体膜を C M P処理により薄膜化する工程を含んでもよい。

このように平坦化を行えば、 C M P処理により薄膜化を行いつつ、 n mォ —ダ一での平坦化も可能となり、 それに応じて第 1の絶縁体膜に貼り付けら れた単結晶半導体膜の形成面の凹凸を改善できる。

或いは、 この薄膜化する工程を含む態様では、 前記薄膜化する工程では、 前記第 1の絶縁体膜の厚みが 3 0 0 n m以下となるまで薄膜化してもよい。 この程度にまで薄膜化を行えば、 製造プロセス中における熱伝導性膜を利 用しての基板面内における熱分布の均一化を顕著に促進でき、 更に、 製造後 の半導体装置の動作時においても、 熱伝導性膜による放熱機能を顕著に向上 できる。 これに加えて、 第 1の絶縁体膜を誘電体膜として利用して容量を構 成すれば、 比較的容易に大容量化できる。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様では、 前記第 1の絶縁体膜は、 シリコンを含む合金からなる。

この態様によれば、 第 1の絶縁体膜がシリコンを含む合金 （例えば、 酸化 シリコンゃ金属シリサイ ド） からなるので、 第 1の絶縁体膜を介して熱の伝 導が比較的良好に行われ、 上述した熱伝導性膜による各種の効果が発揮され る。 特に、 上述した平坦化処理や薄膜化処理を第 1の絶縁体膜に対して比較 的容易に施すこともできる。

本発明の半導体装置の製造方法の他の態様では、 前記第 1の絶縁体膜上に 前記単結晶半導体膜を貼り合わせる工程の前に、 前記単結晶半導体膜の表面 に第 3の絶縁体膜を形成する工程を更に含む。

この態様によれば、 単結晶半導体膜を貼り合わせる前に、 単結晶半導体膜 の表面に第 3の絶縁体膜が形成されるので、 単結晶半導体膜は当該第 3の絶 縁体膜を介して第 1の絶縁体膜に貼り合わせられる。 この結果、 貼り合わせ の後に、 単結晶半導体膜の第 3の絶縁体膜と隣接しない側を剥がせば、 第 3 の絶縁膜に隣接する単結晶半導体膜の薄膜部分だけを第 3の絶縁体膜と共に 第 1の絶縁体膜に貼り付けた形で残せる。 この際、 熱伝導性膜の存在により 基板面内における熱分布が均一化されており、 単結晶半導体膜が局部的に剥 がれ難くならず、 薄い薄膜部分を良好に剥がせる。 或いは、 貼り合わせの後 に、 単結晶半導体膜の第 3の絶縁体膜と隣接しない側を研磨、 エッチング等 により削除すれば、 第 3の絶縁膜に隣接する単結晶半導体膜の薄膜部分だけ を第 3の絶縁体膜と共に第 1の絶縁体膜上に残せる。 この際、 熱伝導性膜の 存在により基板面内における熱分布が均一化されており、 薄い薄膜部分を第 1の絶縁体膜上に良好に残せる。

この態様では、 前記第 3の絶縁体膜を形成する工程において、 前記第 3の 絶縁体膜を前記単結晶半導体膜の表面を酸化又は窒化することにより形成し てもよい。

このように第 3の絶縁体膜を形成すれば、 単結晶半導体膜の表面に密着性 が良く薄い第 3の絶縁体膜を比較的容易に形成できる。

本発明の上記課題は、 支持基板の周辺領域に設けられる周辺回路の少なく とも一部を構成する半導体装置であって、 少なく とも前記周辺領域における 前記支持基板の一方の表面に形成されており前記支持基板よりも熱伝導率の 高い熱伝導性膜と、 該熱伝導性膜上に形成された第 1の絶縁体膜と、 該第 1 の絶縁体膜上に貼り合わせられており前記周辺回路の電流経路とされる単結 晶半導体膜とを備えた半導体装置により達成される。

本発明の半導体装置によれば、 単結晶半導体膜に対して第 1の絶縁体膜を 介して熱伝導性膜が対向配置されている。 従って、 動作時にその電流経路で ある単結晶半導体膜に電流が流れて発熱する熱を、 熱伝導性膜を介して放出 する構成が可能となる。 このように動作中における放熱機能を高めれば、 動 作中の発熱量の大きい大電力駆動用や高周波駆動用に用いても動作温度を所 定の温度範囲内に収めつつ正常に動作させることも可能となる。 従って、 本 発明の半導体装置によれば、 比較的大面積の支持基板上に形成可能であると 共に結晶性が単結晶並みに優れた単結晶膜を有するため高性能であり、 大電 流駆動や高周波駆動させる状況下においても特性が劣化し難く正常に動作し 得る高信頼性の半導体装置が実現される。

本発明の半導体装置の一の態様では、 前記熱伝導性膜は、 遮光性材料から なる。

この態様によれば、 単結晶半導体膜に対して第 1の絶縁体膜を介して対向 配置される熱伝導性膜が遮光性材料からなるので、 支持基板側からの投射光 、 戻り光等の入射光に対して単結晶半導体膜を熱伝導性膜により遮光する構 成も可能となる。 このように動作中における遮光機能を高めれば、 特に装置 自体からの発熱に加えて投射光等の強力な光の入射に対しても、 温度上昇を 抑制することが可能となる。 同時に単結晶半導体膜における光電効果により 入射光が光リークを起こす事態も効果的に阻止し得る。

本発明の半導体装置の他の態様では、 当該半導体装置は、 前記単結晶半導 体膜内にチャネル領域、 ソース領域及びドレイ ン領域を備えた単結晶薄膜ト ランジス夕からなる。

この態様によれば、 当該半導体装置は単結晶薄膜トランジスタからなるた め、 特にトランジスタ特性に劣る多結晶薄膜トランジスタやアモルファス薄 膜トランジス夕と比較して、 一般に大電力駆動や高周波駆動されてオン電流 時の発熱量が大きいため、 本発明による熱伝導性膜の放熱機能が極めて有効 に作用する。 本発明の上記課題は、 支持基板と対向基板との間に電気光学物質を挟持し てなり、 前記支持基板上における画像表示領域に画素配列に対応してマト リ クス状に配置された複数の第 1スィ ツチング素子と該画像表示領域の周辺に 位置する周辺領域に配置されており周辺回路を少なくとも部分的に構成する 複数の第 2スィツチング素子とを備えた電気光学装置を製造する電気光学装 置の製造方法であって、 前記支持基板の一方の表面に前記支持基板よりも熱 伝導率の高い熱伝導性膜を少なくとも前記第 2スィ ツチング素子に対向する 領域に形成する工程と、 前記熱伝導性膜上に第 1の絶縁体膜を形成する工程 と、 前記第 1の絶縁体膜上に前記第 2スィツチング素子の電流経路とされる 単結晶半導体膜を加熱処理により貼り合わせる工程とを含む電気光学装置の 製造方法によっても達成される。

本発明の電気光学装置の製造方法によれば、 例えば単結晶半導体膜、 第 1 の絶縁体膜及び熱伝導性膜の一部を個別又は一部同時にエッチングすること により、 熱伝導性膜は、 少なく とも第 2スイ ッチング素子に対向する領域に 形成される。 従って、 周辺回路を構成する第 2スイ ッチング素子の電流経路 とされる単結晶半導体膜の下側 （即ち支持基板側） では、 第 1の絶縁体膜と 支持基板との間に熱導電性膜が介在しているため、 貼り合わせ工程における 加熱処理が行われる際に、 基板面内における熱分布は均一化される。 従って 、 基板面内における貼り合わせの均一化を図り、 貼り合わせの強度を高める ことができ、 最終的に製造される第 2スイ ッチング素子ひいては電気光学装 置における装置欠陥や装置劣化を低減できる。

また、 本発明の製造方法により製造された電気光学装置における第 2スィ 、ソチング素子は、 単結晶半導体膜に対して第 1の絶縁体膜を介して熱伝導性 膜が対向配置されているので、 動作時に第 2スィ ツチング素子の電流経路で ある単結晶半導体膜に電流が流れて発熱する熱を、 熱伝導性膜を介して放出 する構成が可能となる。 このように第 2スイ ッチング素子の動作中における 放熱機能を高めれば、 動作中の発熱量の大きい大電力駆動用や高周波駆動用 に当該第 2スィツチング素子を用いても動作温度を所定の温度範囲内に収め つつ正常に動作させることも可能となる。

本発明の電気光学装置の製造方法の一の態様では、 前記熱伝導性膜は、 遮 光性材料からなる。

この態様によれば、 製造された半導体装置においては、 単結晶半導体膜に 対して第 1の絶縁体膜を介して対向配置される熱伝導性膜が遮光性材料から なるので、 支持基板側からの投射光、 戻り光等の入射光に対して単結晶半導 体膜を熱伝導性膜により遮光する構成も可能となる。 このように動作中にお ける遮光機能を高めれば、 特に装置自体からの発熱に加えて投射光等の強力 な光の入射に対しても、 温度上昇を抑制することが可能となり、 同時に単結 晶半導体膜における光電効果により入射光が光リークを起こす事態も効果的 に阻止し得る。

本発明の上記課題は、 支持基板と対向基板との間に電気光学物質を挟持し てなり、 前記支持基板上に、 画像表示領域に画素配列に対応してマトリクス 状に配置された複数の第 1スィツチング素子と、 前記画像表示領域の周辺に 位置する周辺領域に配置されており周辺回路を少なくとも部分的に構成する 複数の第 2スィ ツチング素子と、 少なく とも前記周辺領域における前記支持 基板の一方の表面に形成されており前記支持基板よりも熱伝導率の高い熱伝 導性膜と、 該熱伝導性膜上に形成された第 1の絶縁体膜とを備えており、 前 記第 2スィツチング素子は、 該第 1の絶縁体膜上に貼り合わせられた単結晶 半導体膜を電流経路として含んでなる電気光学装置によっても達成される。 本発明の電気光学装置によれば、 第 2スイッチング素子においては、 単結 晶半導体膜に対して第 1の絶縁体膜を介して熱伝導性膜が対向配置されてい る。 従って、 第 2スイッチング素子の動作時にその電流経路である単結晶半 導体膜に電流が流れて発熱する熱を、 熱伝導性膜を介して放出する構成が可 能となる。 このように第 2スイッチング素子の動作中における放熱機能を高 めれば、 動作中の発熱量の大きい大電力駆動用や高周波駆動用に用いても動 作温度を所定の温度範囲内に収めつつ正常に動作させることも可能となる。 従って、 本発明の電気光学装置によれば、 第 1及び第 2スイ ッチング素子を 比較的大面積の支持基板上における画像表示領域及び周辺領域に夫々形成可 能であると共に、 結晶性が単結晶並みに優れた単結晶膜を有するため高性能 であり大電流駆動や高周波駆動させる状況下においても特性が劣化し難く正 常に動作し得る高信頼性の第 2スィツチング素子を用いて、 周辺回路を構成 可能である。 尚、 第 1スイ ッチング素子については、 画像表示領域内にある ので、 一般に第 2スィ ツチング素子程には大電流駆動や高周波駆動されるこ とはないため、 熱伝導性膜により放熱を積極的に行う必要性は低い。 ただし

、 第 1スイ ッチング素子に対向する位置にも、 熱伝導性膜を設けて放熱を行 うようにしてもよい。

本発明の電気光学装置の一の態様では、 前記第 1スイ ッチング素子は、 前 記画像表示領域において前記第 1の絶縁体膜上に貼り合わせられた単結晶半 導体膜を電流経路として含んでなる。

この態様によれば、 第 1スイ ッチング素子も、 第 2スイッチング素子と同 様に第 1の絶縁体膜上に貼り合わせられた単結晶半導体膜を電流経路として 含んでなる。 従って、 同一基板上に同一膜から第 1及び第 2スイ ッチング素 子を形成可能であるので製造プロセスを効率的に行える。

本発明の電気光学装置の他の態様では、 前記第 2スイ ッチング素子は、 前 記単結晶半導体膜内にチャネル領域、 ソース領域及びドレイン領域を備えた 単結晶薄膜トランジスタからなる。

この態様によれば、 第 2スイ ッチング素子は単結晶薄膜トランジスタから なるので、 一般に大電力駆動や高周波駆動されてオン電流時の発熱量が大き くなり、 本発明による熱伝導性膜の放熱機能が極めて有効に作用する。 尚、 第 1スィ ツチング素子も、 第 2スィツチング素子と同様に薄膜トランジスタ から構成してもよい。

本発明の電気光学装置の他の態様では、 前記周辺回路は、 駆動回路からな る。

この態様によれば、 周辺回路は、 例えば走査線駆動回路やデータ線駆動回 路などの駆動回路からなるため、 これを構成する第 2スィ ツチング素子は、 大電力駆動や高周波駆動されてオン電流時の発熱量が大きくなり、 本発明に よる熱伝導性膜の放熱機能が極めて有効に作用する。

本発明の電気光学装置の他の態様では、 前記熱伝導性膜は、 遮光性材料か らなる。

この態様によれば、 第 2スイ ッチング素子において、 単結晶半導体膜に対 して第 1の絶縁体膜を介して対向配置される熱伝導性膜が遮光性材料からな るので、 支持基板側からの投射光、 戻り光等の入射光に対して単結晶半導体 膜を熱伝導性膜により遮光する構成も可能となる。 このように第 2スィッチ ング素子の動作中における遮光機能を高めれば、 特に装置自体からの発熱に 加えて投射光等の強力な光の入射に対しても、 温度上昇を抑制することが可 能となり、 同時に単結晶半導体膜における光電効果により入射光が光リーク を起こす事態も効果的に阻止し得る。 尚、 遮光膜は、 遮光のために形成すベ き領域の周囲も含めてベた塗り形成してもよいし、 形成すべき領域毎に島状 に形成してもよい。 他方、 単結晶半導体膜についても、 ベた塗りでも島状で もよい。

本発明の電気光学装置の他の態様では、 前記熱伝導性膜は、 導電性材料か らなり、 配線を構成する。

この態様によれば、 導電性材料からなる熱伝導性膜により配線を構成する ため、 製造プロセスにおいて熱伝導性膜を形成するのと同時にこの配線形成 工程を行えるので有利であり、 また熱伝導性膜と配線を構成する膜とを同じ にすることにより支持基板上における積層構造を単純化できる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、 前記熱伝導性膜は、 導電性材料か らなり、 容量の片側の電極を構成する。

この態様によれば、 導電性材料からなる熱伝導性膜により、 例えば画像表 示領域にある各画素における蓄積容量や周辺回路に含まれる容量などの片側 の電極を構成するため、 製造プロセスにおいて熱伝導性膜を形成するのと同 時にこの電極形成工程を行えるので有利であり、 また熱伝導性膜と容量の片 側の電極を構成する膜とを同じにすることにより支持基板上における積層構 造を単純化できる。 更にこのような構成において、 容量の片側の電極を、 遮 光性材料からなる熱伝導性膜で形成すれば、 この電極が形成された側におけ る遮光機能が高まり、 外部からの入射光による電子正孔対の形成を防止し光 電流の増加を押さえることも可能となる。

本発明の上記課題は、 上述した本発明の電気光学装置を備えた電子機器に よっても達成される。

本発明の電子機器によれば、 上述した本発明の電気光学装置を備えている ので、 第 1及び第 2スィヅチング素子を比較的大面積の支持基板上における 画像表示領域及び周辺領域に夫々形成可能であると共に、 結晶性が単結晶並 みに優れた単結晶膜を有するため高性能であり特に放熱機能が高く、 大電流 駆動や高周波駆動させる状況下においても正常に動作し得る第 2スィッチン グ素子を用いて構成された周辺回路により、 高品位の画像表示が可能で装置 信頼性の高い各種の電子機器を実現できる。

本発明の電子機器の一の態様では、 光源と投写レンズを更に備え、 前記熱 伝導性膜は遮光性材料からなり、 前記電気光学装置は前記光源からの光を変 調し、 前記投写レンズは前記電気光学装置により変調された光を投写する。 この態様によれば、 第 2スイ ッチング素子は、 放熱機能に加えて遮光機能 も高められており、 特に第 1や第 2スィ ツチング素子自体からの発熱に加え て、 光源からの投射光等の強力な光の入射に対しても、 温度上昇を抑制する ことが可能となる。 同時に単結晶半導体膜における光電効果により入射光が 光リークを起こす事態も効果的に阻止し得る。 これらの結果高品位の画像表 示が可能で装置信頼性の高いプロジェクタ等の電子機器を実現できる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明を適用した半導体装置の第 1実施例を示す断面図である。 図 2は、 本発明の第 1実施例における半導体装置の製造方法を示す工程図 である。

図 3は、 本発明の第 2実施例における半導体装置の製造方法を示す工程図 である。

図 4は、 本発明の第 3実施例における半導体装置の製造方法を示す工程図 である。

図 5は、 本発明の第 4実施例における半導体装置の製造方法を示す工程図 である。

図 6は、 透過型液晶パネルの平面レイァゥトを示した図式的平面図である 図 7は、 図 6の A— A， 断面図である。

図 8は、 透過型液晶パネルの画素部分の拡大平面図である。

図 9は、 図 8の B— B ' 断面図である。

図 1 0は、 図 8の蓄積容量に係る C— C， 断面図である。

図 1 1は、 図 8の蓄積容量の変形例に係る C— C ' 断面に対応する断面図 である。

図 1 2は、 周辺駆動回路を構成する薄膜トランジス夕の一の構成例の平面 図である。

図 1 3は、 周辺駆動回路を構成する薄膜トランジス夕の他の構成例の平面 図である。

図 1 4は、 周辺駆動回路を構成する薄膜トランジス夕の他の構成例の平面 図である。

図 1 5は、 周辺駆動回路を構成する薄膜トランジスタの他の構成例の平面 図である。

図 1 6は、 本発明の液晶パネルをライ トバルブに用いた投射型表示装置の 構成例を示すプロック図である。

図 1 7は、 本発明の液晶パネルを表示装置に用いたコンビュ一夕の外観図 である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明を実施するための最良の形態について実施例毎に図面に基づ いて説明する。

(第 1実施例）

図 1は本発明を適用した半導体装置の第 1実施例を示す断面図である。 ま た図 2は本発明の第 1実施例における半導体装置の製造方法を示す工程図で ある。 図 1に示すように本発明による半導体装置では、 絶縁性支持基板 1上 に熱伝導性膜 4が設けられ、 これらの上に形成した第 1の絶縁性膜の一例と しての層間絶縁体膜 3を介して、 単結晶半導体膜の一例としての単結晶シリ コン膜 2が形成されている。

この半導体装置の製造方法を図 2を用いて説明する。

先ず図 2 ( a ) に示すように、 絶縁性支持基板 1の一方の面に、 熱伝導性 膜 4を全面にわたり形成する。 本実施例においては支持基板として例えば厚 さ 0 . 4〜 1 . 1 m mの石英ガラス基板を用いる。 ただし、 この基板は石英 ガラス基板に限らず、 絶縁性の高い他のガラス基板でもよい。 場合によって は可とう性を有する基板でも構わない。 熱伝導性膜 4は、 例えばモリブデン ( M o ) をスパヅ夕法により 1 0 0〜 1 0 0 0 n m程度の厚さに堆積するこ とにより得る。 なお、 この熱伝導性膜 4は M oに限定されるものではなく、 作製するデバイスの熱プロセス最高温度に対して安定な材料であればどのよ うな材料を用いても問題はない。 例えば他にも W、 T a、 C o、 T i等の高 融点金属又はそれを材料とする合金若しくは多結晶シリコン、 Wシリサイ ド 、 M oシリサイ ド等に代表されるシリサイ ドが好ましい材料として用いられ 、 形成法もスパッタ法の他、 C V D法、 電子ビーム加熱蒸着法などを用いる ことができる。 なお望ましくは熱伝導能力が高いと同時に、 後述のように配 線や電極として利用可能にする等の理由から、 高い電気伝導性をもった高融 点金属又はその合金を使うことが望ましい。

次に熱伝導性膜 4とその上に形成される単結晶シリコン膜 2との間の電気 的絶縁を確保するために層間絶縁体膜 3を形成する。 この層間絶縁体膜 3に は例えばスパヅ夕法もしくは C V D法等により形成された 5 0〜 1 0 0 0 n m程度の膜厚のシリコン酸化膜が用いられる。 こう して得られた層間絶縁体 膜 3を表面に形成した支持基板 1は、 凹凸を改善することを目的として眉間 絶縁体膜 3をグロ一バルに研磨して平坦化してもよい。 研磨による平坦化の 手法としては、 例えば C MP (化学的機械研磨） 法を用いることも可能であ る。

次に図 2 (b) に示すように層間絶縁体膜 3を表面に形成した支持基板 1 と単結晶シリコン基板 2 0の貼り合わせを行う。 貼り合わせに用いる単結晶 シリコン基板 20は、 例えば厚さ 3 0 0〜 9 0 0〃 mであり、 例えばその表 面を予め 50〜 8 0 0 nm程度酸化又は窒化して、 酸化膜層又は窒化膜層を 形成しておいてもよい。 このことによって貼り合わせ後に形成される単結晶 シリコン膜 2と層間絶縁体膜 3の界面を熱酸化又は熱窒化で形成し、 電気特 性の良い界面を確保することも可能である。 貼り合わせ工程は、 例えば 3 0 0°Cで 2時間の熱処理によって 2枚の基板を直接貼り合わせる方法を採用し てもよい。 貼り合わせ強度を更に高めるために、 更に熱処理温度を上げて 4 50°C程度にしても良いが、 石英基板等からなる絶縁性支持基板 1と単結晶 シリコン基板 20と熱伝導性膜 3に用いられる材料の熱膨張係数には夫々大 きな相違があるため、 このまま加熱すると単結晶シリコン基板 20にクラヅ クなどの欠陥が発生し、 基板品質が劣化してしまうことが十分考えられる。 このようなクラックなどの欠陥の発生を抑制するために、 例えば一度 3 00 °Cにて貼り合わせのための熱処理を行った単結晶シリコン基板 2 0をゥエツ トエッチングまたは CMPによって 1 0 0〜 1 5 0 m程度まで薄く した後 に、 更に高温の熱処理を行ってもよい。 具体的には例えば 80°Cの KOH水 溶液を用い、 単結晶シリコン基板 20の厚さが 1 5 0〃mとなるようエッチ ングを行う。 この後、 貼り合わせた両基板を 45 0 °Cにて再び熱処理し、 貼 り合わせ強度を高めている。 さらに図 2 ( c ) に示すように、 この貼り合わ せ後の単結晶シリコン基板表面を研磨して、 厚さ 3〜 5 mの単結晶シリコ ン膜 2が形成される。

このようにして薄膜化した貼り合わせ後の単結晶シリコン基板は、 最後に PACE (P l a s ma A s s i s t e d C h em i c a l E t c h i n g ) 法によって層間絶縁体膜 3上に残された単結晶シリコン膜 2の膜厚 が 0 . 0 5〜 0 . 8 m程度になるまでエッチングして仕上げる。 この P A C E処理によって単結晶シリコン膜 2は、 例えば膜厚 l O O n mに対し、 そ の均一性は 1 0 %以内のものが得られる。

以上の工程により、 熱伝導性膜 4を有する半導体装置が得られる。

以上説明したように本実施形態の製造方法によれば、 層間絶縁体膜 3と支 持基板 1 との間には、 熱導電性膜 4が介在しているため、 支持基板 1上に直 接単結晶シリコン膜を貼り合わせる場合と比べて、 貼り合わせ工程における 加熱処理が行われる際に、 熱伝導性膜 4が熱を伝導するので基板面内におけ る熱分布はより均一化される。 従って、 基板面内における貼り合わせの均一 化を図り、 貼り合わせの強度を高めることができ、 最終的に製造される半導 体装置における装置欠陥や装置劣化を低減できる。 また、 本実施形態の製造 方法により製造された半導体装置は、 単結晶シリコン膜 2に対して層間絶縁 体膜 3を介して熱伝導性膜 4が対向配置されているので、 単結晶シリコン膜 2から発熱された熱を熱伝導性膜 4を介して放出する構成が可能となる。 こ のように半導体装置の動作中における放熱機能を高めれば、 動作中の発熱量 の大きい大電力駆動用や高周波駆動用に当該半導体装置を用いても、 動作温 度を所定の温度範囲内に収めつつ正常に動作させることも可能となる。 本実施形態では特に、 層間絶縁体膜 3の形成後に、 層間絶縁体膜 3を前述 した C M P処理により薄膜化することが好ましい。 このように薄膜化すると 、 眉間絶縁体膜 3の薄さに応じて、 貼り合わせられた後の単結晶シリコン膜 2と熱伝導性膜 4の間の熱移動が容易になるので、 熱伝導性膜 4を利用して の基板面内における熱分布の均一化をより促進できる。 更に、 本実施形態に より製造される薄膜トランジスタ等の半導体装置の動作時においても、 チヤ ネル、 ソース及びドレイ ン領域を構成する単結晶シリコン膜 2と熱伝導性膜 4との間の熱移動が容易になるので、 熱伝導性膜 4による放熱機能を向上で きる。 これに加えて、 層間絶縁体膜 3を誘電体膜として利用して蓄積容量等 の容量を構成すれば、 層間絶縁体膜 3の薄さに応じて大容量化できる。 特に、 このような層間絶縁体膜 3の薄膜化を前述のように C M P処理によ り行えば、 薄膜化のみならず、 n mオーダ一での平坦化も可能となり、 それ に応じて眉間絶縁体膜 3に貼り付けられた単結晶シリコン膜 2の形成面の凹 凸 （モホロジ一） を改善できる。 このような眉間絶縁体膜 3の薄膜化により 、 層間絶縁体膜 3の厚みは、 好ましくは 3 0 0 n m以下とされる。 この程度 にまで薄膜化を行えば、 製造プロセス中における熱伝導性膜 4を利用しての 基板面内における熱分布の均一化を顕著に促進でき、 更に、 製造後の薄膜ト ランジス夕等の動作時においても、 薄い層間絶縁体膜 3を介しての熱伝導性 膜 4による放熱機能を顕著に向上できる。 これに加えて、 眉間絶縁体膜 3を 誘電体膜として利用して蓄積容量等を構成すれば、 誘電体膜の薄さに応じて 大容量にできる。

尚、 層間絶縁体膜 3の厚みが 1 0 0 0 n m程度に厚くても、 上述した熱導 電性膜 4による効果は十分認識可能な程度に現われ、 また、 層間絶縁体膜 3 の厚みは、 既存の薄膜形成技術により、 5 0 n m程度にまでは比較的容易に 薄膜化可能である。

(第 2実施例）

図 3 ( a ) 〜 （ e ) は本発明の第 2実施例における半導体装置の製造方法 を示す工程図である。 図 1及び図 2と同一の符号が付いている個所は、 同一 の工程で形成される膜又は部材を示す。 この実施例においては図 2 ( a ) で 示す熱伝導性膜 4を含む支持基板 1の表面に層間絶縁体膜 3を形成するまで の工程は前述の第 1実施例とまったく同一である。

図 3 ( a ) は、 貼り合わせに用いる単結晶半導体基板の一例である単結晶 シリコン基板 2 0を示している。 この単結晶シリコン基板 2 0は、 例えば厚 さ 3 0 0〜 9 0 0〃 mであり、 その表面を予め 0 . 0 5〜 0 . 8 m程度酸 化し、 第 3の絶縁体膜の一例としての酸化膜層 5を形成したものである。 次 に図 3 ( b ) に示すように、 単結晶シリコン基板 2 0に水素イオン 1 4を注 入する。 例えば本実施例においては、 水素イオン （H + ) を加速電圧 1 0 O k e V、 ドーズ量 1 0 ^{1 6} c m— ²にて注入する。 この処理によって単結晶シリコ ン基板 2 0中に水素ィオンの高濃度層 1 5が形成される。

次に図 3 ( c ) に示すように、 イオン注入した単結晶シリコン基板 2 0を (図 3 (b) で示した状態から上下反転させて） 、 図 2にて説明したように 熱伝導性膜 4と層間絶縁体膜 3を形成した支持基板 1に貼り合わせる。 貼り 合わせ工程は、 例えば 3 0 0 °Cで 2時間の熱処理によって 2枚の基板を直接 貼り合わせる方法が採用できる。

更に図 3 (d) に示すように、 貼り合わせた単結晶シリコン基板 2 0の貼 り合わせ面側の酸化膜 5 (これら層間絶縁体膜 3と酸化膜 5は共に半導体装 置完成時には埋め込み酸化膜となる） と単結晶シリコン膜 2を支持基板 1上 に残したまま、 単結晶シリコン基板 2 0を支持基板 1から剥離するための熱 処理を行う。 この単結晶シリコン基板 2 0の剥離現象は、 単結晶シリコン基 板 2 0中に導入された水素イオンによって、 単結晶シリコン基板 2 0の表面 近傍のある層でシリコンの結合が分断されるために生じるものである。 本実 施例においては、 貼り合わせた 2枚の基板を毎分 2 0°C以上の昇温速度にて 6 0 0 °Cまで加熱する。 この熱処理によって、 貼り合わせた単結晶シリコン 基板 2 0が支持基板 1 と分離し、 支持基板 1表面には、 約 4 0 0 nmのシリ コン酸化膜 3とその上に約 2 0 0 nmの単結晶シリコン膜 2が形成される。 本実施例では熱伝導性膜 4が形成されているため、 従来例 （U S P a t e n t N o .5 , 3 7 4 , 5 6 4 ) のように水素イオンの高濃度層 1 5で、 局部的 に基板が剥がれないような問題点がなく、 従来例に比べて容易に単結晶シリ コン基板 2 0を単結晶シリコン膜 2から剥がすことが可能になる。 即ち、 こ のように単結晶シリコン基板 2 0を貼り合わせる前に、 単結晶シリコン基板 2 0の表面に第 3の絶縁体膜の一例たる酸化膜 5が形成されており、 熱伝導 性膜 4により基板面内の熱分布が均一化されるので、 基板面内の剥がれ易さ も均一化されるため、 水素イオンの高濃度層 1 5で良好に剥がせるのである 図 3 ( e ) は分離後の半導体装置を示す断面図である。 この半導体装置表 面は、 単結晶シリコン膜 2の表面に数 nm程度の凹凸が残っているため、 こ れを平坦化する必要がある。 このために本実施例においては C M P法を用い て基板表面を微量 （研磨量 1 0 n m未満） に研磨する夕ツチポリ ッシュを用 いる。 この平坦化の手法としては他にも水素雰囲気中にて熱処理を行う水素 ァニール法を用いることもできる。

以上により作製された半導体装置は、 さらに良好な単結晶シリコン膜厚の 均一性を有している。 例えば本実施例では第 1実施例で得られた半導体装置 に比べ、 単結晶シリコン膜 2の膜厚 2 0 0 n mに対して 5 %の均一性のもの が得られる。 以上の工程により、 水素イオンの高濃度注入領域における単 結晶シリコン基板 2 0の分離を容易にして製造プロセスにおける歩留まりを 向上させつつ、 熱伝導性膜 4を内蔵する半導体装置を作製できる。

(第 3実施例）

図 4 ( a ) 〜 （f ) は本発明の第 3実施例における半導体装置の製造方法 を示す工程図である。 図 1及び図 2と同一の符号がついている箇所は、 同一 の工程で形成される眉、 又は部材を示す。 この実施例においては図 2 ( a ) で示す熱伝導性膜 4を含む支持基板 1の表面に層間絶縁体膜 3を形成するま での工程は、 前述の第 1実施例とまったく同一である。

図 4 ( a ) は、 貼り合わせ用の単結晶シリコン膜 2を形成するための単結 晶半導体基板である単結晶シリコン基板 1 6を示している。 シリコン基板 1 6は、 例えば厚さ 6 0 0〃mであり、 H F /エタノール液中で陽極酸化する ことによりその表面を多孔質層 1 7にする。 この処理によって表面を 1 2 m程度多孔質化した単結晶シリコン基板 1 6に水素雰囲気中で 1 0 5 0 °Cの 熱処理を行うことにより、 多孔質層 1 7の表面を平滑化する。 これはこの後 に単結晶シリコン基板 1 6上に形成する単結晶シリコン膜の欠陥密度を低減 し、 その品質を向上させるものである。

次に図 4 ( b ) に示すように、 多孔質シリコン層 1 7の表面を平滑化した シリコン基板 1 6にェピタキシャル成長により単結晶シリコン腠 2を形成す る。 ェピタキシャル成長による単結晶シリコン膜 2の堆積膜厚は、 本実施例 においては 5 0 0 n mとしたが、 これは本発明の適用範囲を限定するもので はない。 単結晶シリコン層の膜厚は作製しょうとするデバイスに応じて任意 に選択することができる。

さらに図 4 ( c ) のように単結晶シリコン膜 2の表面を 5 0〜 4 0 0 n m 程度酸化し、 第 3の酸化膜の一例としての酸化膜 5を形成して、 これを貼り 合わせ後の半導体装置の埋め込み酸化膜とする。 次に図 4 ( d ) に示すよう に、 単結晶シリコン膜 2及び酸化膜層 5を形成した基板を （図 4 ( c ) で示 した状態から上下反転させて） 、 熱伝導性膜 4と層間絶縁体膜 3が形成され た絶縁性支持基板 1に貼り合わせる。 貼り合わせ工程は、 例えば 3 0 0 °Cで 2時間の熱処理によって 2枚の基板を直接貼り合わせる方法が採用できる。 次に図 4 ( e ) に示すように、 貼り合わせ面側の酸化膜層 5、 単結晶シリ コン膜 2、 及び多孔質化したシリコン層 1 7を残して単結晶シリコン基板 1 6を研削する。

次いで図 4 ( f ) に示すように、 多孔質シリコン層 1 7をエッチングによ り除去し、 支持基板上に単結晶シリコン膜 2を得る。 この多孔質シリコン層 1 7のエッチングは、 H F / H ₂ 0 ₂という組成のエッチング液を用いると、 単結晶シリコン膜 2に対して多孔質シリコン層 1 7が高いエッチング選択性 を示すため、 非常に良好な単結晶シリコン膜 2の膜厚均一性を保ちつつ、 多 孔質シリコン 1 7のみを完全に除去することができる。 このように多孔質シ リコン層 1 7を除去した半導体装置は、 単結晶シリコン膜 2の表面に数 n m 程度の凹凸が残っているため、 これを平坦化する必要がある。 このために本 実施例においては水素雰囲気中にて熱処理を行う水素ァニール法を用いる。 またこの平坦化の手法としては C M P法を用いて前記までの方法で形成した 半導体装置の単結晶シリコン膜 2の表面を微量 （研磨量 1 0 n m未満） に研 磨する夕ツチポリッシュを用いることもできる。

以上により作製された半導体装置は、 均一性が数％と第 1実施例に比べて 良好な単結晶シリコン膜厚を有する。

以上の工程により、 単結晶シリコン基板 1 6の貼り合せ及び除去を容易に して製造プロセスにおける歩留まりを向上させつつ、 熱伝導性膜 4を内蔵す る半導体装置を作製できる。

(第 4実施例）

図 5 ( a ) 〜 （ c ) は本発明の第 4実施例における半導体装置の製造方法 を示す工程図である。 図 1及び図 2と同一の符号が付いている個所は、 同一 の工程で形成される膜又は部材を示す。

先ず図 5 ( a ) に示すように、 絶縁性支持基板 1の一方の面に、 第 2の絶 縁体膜 6を全面に形成する。 第 2の絶縁体膜 6は後記する熱伝導性膜 4の支 持基板 1 との密着を高めるための下地膜として用いられる。 続いて、 熱伝導 性膜 4を全面にわたり形成する。 更に、 熱伝導性膜 4とその上に形成される 単結晶シリコン膜 2との間の電気的絶縁を確保するために層間絶縁体膜 3を 形成する。

次に図 5 ( b ) に示すように、 層間絶縁体膜 3を表面に形成した支持基板 1 と単結晶シリコン基板 2 0の貼り合わせを行う。 貼り合わせに用いる単結 晶シリコン基板 2 0は、 例えばその表面を予め 5 0 0〜 8 0 0 n m程度酸化 して酸化膜層を形成しておいてもよい。 このことによって貼り合わせ後に形 成される単結晶シリコン膜 2と層間絶縁体膜 3の界面を熱酸化で形成し、 電 気特性の良い界面を確保することも可能である。 貼り合わせ工程は、 例えば 3 0 0 °Cで 2時間の熱処理によって 2枚の基板を直接貼り合わせる方法を採 用してもよい。 貼り合わせ強度を更に高めるために、 更に熱処理温度を上げ て 4 5 0 °C程度にしても良いが、 石英基板と単結晶シリコン基板と熱伝導性 膜 3とに用いられる材料の熱膨張係数には夫々大きな相違があるため、 この まま加熱すると単結晶シリコン基板 2 0にクラックなどの欠陥が発生し、 基 板品質が劣化してしまうことが十分考えられる。 このようなクラックなどの 欠陥の発生を抑制するために、 例えば一度 3 0 0 °Cにて貼り合わせのための 熱処理を行つた単結晶シリコン基板 2 0をゥェヅ トェヅチングまたは C M P によって 1 0 0〜 1 5 0〃m程度まで薄く した後に、 更により高温の熱処理 を行ってもよい。 具体的には例えば 8 0 °Cの K 0 H水溶液を用い、 単結晶シ リコン基板 2 0の厚さが 1 5 0〃mとなるようエッチングを行う。 この後、 貼り合わせた両基板を 45 0 °Cにて再び熱処理し、 貼り合わせ強度を高めて いる。

次に図 5 ( c ) に示すように、 この貼り合わせ基板を研磨して、 単結晶シ リコン膜 2の厚さを 3〜5 mとする。 このようにして薄膜化した貼り合わ せ基板は、 最後に PACE (P l a s ma A s s i s t e d Ch em i c a 1 E t c h i n g) 法によって単結晶シリ コン膜 2の膜厚を 0. 05 〜 0. 8 m程度までエッチングして仕上げる。 この PACE処理によって 単結晶シリコン膜 2は、 例えば膜厚 1 0 0 nmに対しその均一性は 1 0 %以 内のものが得られる。

以上の工程により単結晶シリコン基板 2 0の貼り合せ及び除去を容易にし て製造プロセスにおける歩留まりを向上させつつ、 熱伝導性膜 4を内蔵する 半導体装置が得られる。

この実施例に用いられる第 2の絶縁体膜 6には、 熱伝導性の絶縁材料を使 うことが望ましい。 これは熱伝導性膜 4の下地として用い、 支持基板 1に対 する熱伝導性膜 4の密着性を上げるともに、 さらに熱均一性の良い状態を保 つためである。 この第 2の絶縁体膜 6としては、 例えばスパヅ夕法等により 形成された 1 00〜 1 00 0 nm程度の膜厚のシリコン酸化膜、 シリコン窒 化膜又は夕ンタル酸化膜若しくはそれらを材料とした合金を用いることが可 能である。 尚、 第 2の絶縁体膜 6として、 支持基板 1と熱伝導性膜 4との両 者に対する密着性が良い絶縁材料を使う程、 異なる材質からなる支持基板 1 と熱伝導性膜 4との密着性を全体として向上することが可能となり、 最終的 には製造時の歩留まり及び装置信頼性の向上も図れる。

なお本実施例は第 1実施例を応用した場合の半導体装置の形成方法である が、 第 2実施例及び第 3実施例についても同様に第 2の絶縁体膜 6を形成で きることは言うまでもない。 従って本実施例を、 第 2実施例又は第 3実施例 に適用し、 それそれ、 絶縁性支持基板 1の一方の面に第 2の絶縁体膜 6を全 面に形成することにより熱伝導性膜 4の基板との密着を高めるようにしても 、 均一性の良い半導体装置を形成できる。 W

(第 5実施例）

次に、 本発明の第 5実施例として、 上述のように本発明の製造方法により 製造された半導体装置を用いた電気光学装置の好適な例である透過型液晶装 置について図 6及び図 7を参照して説明する。 図 6は、 透過型液晶装置の平 面レイアウトを示した図式的な平面図であり、 図 7は、 その A— A ' 断面図 である。 なお、 図 6は理解を容易にするために説明に不要な箇所は省略して おり、 モデル的に描いている。

図 6に示すように、 ガラスよりなる光透過性の絶縁性支持基板 3 1上には 画像表示領域 2 0があり、 画素電極 1 9がマト リクス状に配置されている。 この絶縁性支持基板 3 1は、 上記した第 1から第 4実施例にて製造された半 導体装置の支持基板 1に相当する。 即ち、 本実施例においては、 上記第 1か ら第 4実施例により製造された半導体装置において、 絶縁性支持基板 1上に 形成した単結晶半導体膜 （単結晶シリコン膜） 2により各画素の第 1スイツ チング素子の一例としての T F Tを構成するものである。 画像表示領域 2 0 には、 複数の走査線と複数のデータ線が相交差して配置され、 マトリクス状 に配置された複数の画素には夫々、 画素電極 1 9と、 ゲートが走査線に、 ソ —スがデ一夕線に、 ドレインが画素電極 1 9に夫々接続された T F Tと、 画 素電極 1 9に電気的に接続されて画素電極 1 9に印加される電圧を保持する 蓄積容量 （保持容量） とが設けられている。

画像表示領域 2 0の周辺には、 各画素を駆動するための周辺回路の一例と しての走査線駆動回路 2 1及びデ一夕線駆動回路 2 2が形成されている。 走 査線駆動回路 2 1は走査線を順次走査し、 デ一夕線駆動回路 2 2はデータ線 に画像データに応じた画像信号を供給する。 またパッ ド領域 2 6を介して外 部から入力される画像データを取り込む入力回路 2 3や、 これらの回路を制 御するタイ ミング制御回路 2 4等の周辺回路が設けられている。 これらの周 辺回路はすべて各画素に設けられたスィ ツチング用の T F Tと同一工程また は異なる工程で形成される T F Tを能動素子あるいはスィ ツチング素子とし 、 これに抵抗や容量などの負荷素子組み合わせることで構成されている。 な お、 これらの周辺回路における各 T F Tも、 各画素に設けられた T F Τの場 合と同様に、 単結晶シリコン膜 2にソース領域、 ドレイ ン領域及びチャネル 領域が形成されるものであり、 他の抵抗素子等も単結晶シリコン膜 2により 形成することができる。

図 7に示すように、 液晶装置は、 表示画素と駆動回路を形成した光透過性 の絶縁性基板 3 1と、 透明導電膜 （ I TO) からなる対向電極 3 3が形成さ れたガラスよりなる光透過性基板 3 2とが一定間隔をおいて対向配置され、 周辺をシール材 3 5で封止して構成される。 一対の基板の隙間内には液晶 3 4として周知の TN (Tw i s t e d N ema t i c ) 型液晶または電圧 無印加状態で液晶分子がほぼ垂直に配向された H ome o t r o p i c配向 型や電圧無印加状態で液晶分子がねじれずにほぼ水平に配向された H o m o e n e o u s配向型液晶などが充填されて構成されている。 なお、 外部から 信号を入力できるように、 パッ ド領域 26は上記シ一ル材 3 5の外側に来る ようにシール材を設ける位置が設定されている。

なお、 支持基板 3 1の製造時には、 大型の製造用支持基板の状態で、 図 6 、 図 7に図示した支持基板 3 1をその大型基板に多数個同時に作成し、 支持 基板 3 1の製造完了後にスクライブして、 各支持基板 3 1に分割して構成す る。 このようにした方が、 製造上の効率も良く、 製造ばらつきも少なくなる 次に、 以上のように構成された液晶装置の各画素における構成について図 8及び図 9を参照して更に説明する。 図 8は、 本発明により作製された半導 体装置を用いた透過型液晶装置の画素部分の拡大平面図であり、 図 9は、 各 画素における T F T部分を示す図 8の B— B' 断面図である。

図 8及び図 9において、 各画素には、 画素電極 1 9への電荷書き込みを制 御するスィ ヅチング素子として T F T 5 0が形成されている。 各画素には、 チヤネル領域 2 a、 ソース領域 2 c及びドレイン領域 2 bとなる単結晶シリ コン膜 2が設けられ、 単結晶シリコン膜 2上にゲート絶縁膜 40を介してゲ —ト電極 7 aを形成することにより T F T 5 0が構成される。 ゲ一ト電極 7 aは走査線 7に電気的に接続され、 また、 ソース領域 2 cはデータ線 9に、 ドレイン領域 2 bは表示画素の画素電極 1 9及び蓄積容量 1 8へつながる ド レイン電極 8に接続されている。 また T F T 5 0のチャネル領域 2 aの遮光 、 及び表示画素間の光漏れを防ぐ遮光のために、 絶縁膜 4 1を介した上層に 上部遮光層 1 1を形成し、 T F T 5 0上及び互いに隣接する画素電極 1 9同 士の間隙を遮光している。

本実施形態では特に、 各画素の第 1スィ ツチング素子の一例である T F T 5 0並びに、 駆動回路、 表示信号処理、 入力回路及びタイ ミング制御回路等 の周辺回路を構成する第 2スィツチング素子の一例である T F Tの形成領域 の下には、 上記した第 1から第 4実施例により半導体装置を製造する際に形 成された熱伝導性膜 4が配置される構造となっている。 即ち、 熱伝導性膜 4 は、 前述の如く半導体装置の製造時における熱分布の均一化のためたけでな く、 製造後における半導体装置である単結晶シリコン膜 2に作り込んだ T F T 5 0の動作時の熱放出対策 （外部からの光による熱吸収の対策も含む） と して機能する。

更には、 本実施例のように、 T F T 5 0が形成された絶縁性支持基板 3 1 を、 ァクティブマトリヅクス型液晶装置の素子側基板として用いた場合は、 高融点金属等の遮光性材料からなる熱伝導性膜 4を、 液晶装置の駆動時の投 射光や戻り光等の外部光に対する遮光対策として用いることができる。 これについて図 9を用いて詳しく説明する。 T F T 5 0のチャネル領域 2 aと光透過性の絶縁性支持基板 3 1 との間には、 少なくともチャネル領域 2 aを支持基板 3 1側から （図中、 下側から） 覆うように熱伝導性膜 4が設け られている。 この時、 この熱伝導性膜 4には例えば M o、 W、 T a、 C o、 T i等の高融点金属又はそれを材料にした合金、 若しくは多結晶シリ コン、 Wシリサイ ド、 M oシリサイ ド等に代表されるシリサイ ドが好ましい材料と して用いられ、 形成法もスパッタ法の他、 C V D法、 電子ビーム加熱蒸着法 などを用いることができる。 このように熱伝導性膜 4が形成されるため基板 裏面からのいかなる入射光も遮ることが出来る構造になっている。 従来、 光透過性の絶縁性基板に貼り合わせて単結晶シリコン膜を形成する 例、 例えば特開平 4一 3 4 6 4 1 8号を本実施例のように、 スイ ッチング素 子に応用すると、 単結晶シリコン膜と絶縁性支持基板との間に遮光膜として 機能すべき膜がないため、 裏面から光が入ると直接シリコン単結晶膜に光が 入射して、 チャネルにおいて光により電子 · 正孔対が発生する、 この結果、 トランジスタの O F F状態においてリーク電流が増加する傾向が見られる。 しかしながら、 本実施例では、 基板裏面からの直接的な入射光 1 2 cや、 基 板裏面での反射光 1 2 bなどに対する遮光は、 遮光性材料からなる熱伝導性 膜 4により行われるので、 このようなリーク電流の増加傾向は見られない。 また、 この従来例では、 遮光膜として機能すべき膜がないため、 裏面から光 が入るとチャネルにおいてその光の吸収によってトランジス夕等の素子温度 が上昇し、 例えば素子に形成される P nジャンクションにおいて温度の上昇 によって、 p nの逆方向電流が上昇する。 その結果、 電圧の保持に必要な電 荷が p n接合における電流の増加によって減少し、 T F Tの移動度が低下す ることによる液晶への印加電圧不足をもたらしてしまう。 しかしながら、 本 実施例では、 基板裏面からの直接的な入射光 1 2 cや、 基板裏面での反射光 1 2 bなどに対する遮光は、 遮光性材料からなる熱伝導性膜 4により行われ るので、 更には T F T 5 0から発せられる熱についても熱伝導性膜 4により 放熱されるので総合して温度上昇は抑制されており、 上述した従来例の如き 液晶の書き込み不足も起こらないで済む。

また、 本実施例においては例えば図 8に示す画素電極 1 9に接続される蓄 積容量 1 8の下部に熱伝導性膜 4を残すように構成してもよい。

なお、 熱伝導性膜 4は所定の電源電位に接続されていることが、 上層の T F Tの動作の電気的安定のためには好ましい。

図 1 0に、 その時の蓄積容量の断面構造 （図 8における C一 C ' の断面図 ) を示す。 蓄積容量の一方の電極として用いられる ドレイ ン電極 8と蓄積容 量の他方の電極を構成している前段のゲート電極 7， との間には、 絶縁膜 4 2が介在され、 絶縁膜 4 2を挟んで両電極の重なる部分には蓄積容量 1 8が 構成されている。 そして、 ドレイン電極 8の下部にはスイ ッチング用の T F Tの下部に構成された遮光膜を構成する熱伝導性膜 4を延伸して構成する遮 光膜が形成されている。 これにより、 ドレイ ン電極 8の下部は外部の光から 遮光される。 このため、 例えばドレイン電極 8を光吸収係数の大きいシリコ ン系材料で構成しても配線の発熱を抑えることが可能になる。 これにより、 例えばゲート配線 7に良く使われる光吸収の大きいシリコン系材料をドレイ ン電極 8に使用する事が可能になる。 またチャネル領域 2 aに用いられる単 結晶シリコン膜 2を延長してドレイン電極 8を単結晶シリコン膜 2で形成し てもよい。 更に、 ドレイ ン電極 8における光吸収による発熱を、 熱伝導性膜 4を通して外部に発散することによって、 画素電極 1 9から ドレイン電極 8 に進入する熱を外部に発散する事が可能になる。

或いは、 本実施例においては例えば図 8に示す画素電極に接続される蓄積 容量 1 8を構成する一方の電極として熱伝導性膜 4を用いる様にしてもよい 図 1 1は、 このように構成した変形例における蓄積容量の断面図である。 蓄積容量の一方の電極はドレイン電極 8で構成され、 蓄積容量の他方の電極 は蓄積容量 1 8の遮光を兼ねる熱伝導性膜 4で構成される。 両電極間には上 記第 1から第 4実施例にて説明された眉間絶縁体膜 3が配置され、 この層間 絶縁体膜 3が誘電体膜として機能する。 この熱伝導性膜 4と ドレイン電極 8 の間で蓄積容量 1 8を構成する。 この時の層間絶縁体膜 3の膜厚は、 大容量 化を図るべく、 望ましくは 5 0〜 2 0 0 n mである。 この時の熱伝導性膜 4 は例えば液晶装置の対向電極 3 3に印加される電位 V L _Cと同じ電位などの電 源電位に接続されると良い。 また、 熱伝導性膜 4を図 1 0と同様にドレイ ン 電極 8の下部を覆うように T F Tの下部から延在させて配置してもよい。 こ の事によって、 たとえばゲート電極や走査線 7と同じ材料をドレイ ン電極 8 に用いることが可能である。 従って、 図 1 0ではゲート電極 7 aと ドレイン 電極 8の上方には眉間絶縁体膜 4 1が形成されることになり、 全体的に層が 少なくなる。 更に、 チャネル領域 2 aに用いられる単結晶シリコン膜 2を延 長してドレイン電極 8を単結晶シリコン膜 2で形成してもよい。 以上のよう に、 画素電極に接続される蓄積容量 1 8を構成する一方の電極として熱伝導 性膜 4を用いることにより、 ドレイン電極 8を完全に遮光するとともに、 同 時に十分な蓄積容量 1 8をドレイン電極 8下部に形成することが可能になり 、 液晶装置の動作時の各画素における電荷保持特性を向上する事が可能にな る。

なお以上説明した実施例において、 遮光膜のパターンは、 その上に形成さ れる T F Tの配置によって決定されるが、 本発明において遮光膜として用い られる熱伝導性膜 4は単結晶シリコン膜 2のパターニング後にパターニング することによって上記の遮光の目的を達する。 なお遮光膜のパ夕一ニングは 単結晶シリコン膜 2と層間絶縁体膜 3と連続工程で行ってもよいし、 それそ れ別： 1：程でパターニングしてもよい。

以上、 画素に用いられる T F T 5 0の遮光及び放熱について説明したが、 本実施例では、 図 6に示した走査線駆動回路 2 1、 データ線駆動回路 2 2等 の周辺回路を構成する T F Tゃパッ ド領域 2 6に設けられる静電気保護用の T F T等の遮光及び放熱用にも、 熱伝導性膜 4が用いられている。

次に、 図 6に示した走査線駆動回路 2 1、 データ線駆動回路 2 2等の周辺 回路を構成する第 2スィ ツチング素子の一例としての T F Tの具体的な構成 例について図 1 2から図 1 5を参照して説明する。

図 1 2に示した構成例では、 周辺回路を構成する T F Tは、 pチャネル型 の T F T 6 O pと nチャネル型の T F T 6 O nとからなる相補型 T F T 6 0 aとして構成されている。 特に図中斜線を囲む点線で輪郭を示した領域には 、 チャネル領域が形成された単結晶シリコン膜 2が島状に形成されている。 単結晶シリコン膜 2 と支持基板との間には、 眉間絶縁体膜を介して、 各単結 晶シリコン膜 2よりも一回り大きい平面形状を有すると共に遮光性材料から なる熱伝導性膜 4が島状に形成されている。 更に、 T F T 6 0 p及び 6 0 η には、 高電位線 6 1 と低電位線 6 2がコンタク トホール 6 3及び 6 4を介し てソース領域に夫々接続されており、 入力配線 6 6がゲ一ト電極 6 5に夫々 接続されており、 出力配線 6 7がコンタク トホール 6 8及び 6 9を介してド レイン領域に夫々接続されている。 従って、 各丁 丁 6 0 及び6 0 1 のチ ャネル領域は、 支持基板 1の側から見て島状の熱伝導性膜 4により覆われて おり、 熱伝導性膜 4により、 各チャネル領域に対する遮光機能と、 各 T F T からの放熱機能とが果たされる。

このように図 1 2に示した相補型 T F T 6 0 aによれば、 単結晶シリコン 膜 2に対して層間絶縁体膜を介して熱伝導性膜 4が対向配置されているので 、 周辺回路の動作時に、 T F T 6 0 p及び 6 0 nの電流経路である単結晶シ リコン膜 2に電流が流れて発熱する熱を、 熱伝導性膜 4を介して放出できる 。 このように動作中における放熱機能を高めれば、 動作中の発熱量の大きい 大電力駆動用や高周波駆動用に用いても正常に動作する。 更に熱伝導性膜 4 は、 遮光性材料からなるので、 支持基板側からの投射光、 戻り光等の入射光 に対して単結晶シリコン膜 2を熱伝導性膜 4により遮光できる。 このように 動作中における遮光機能を高めれば、 特に T F T 6 0 a等の装置自体からの 発熱に加えて、 投射光等の強力な光の入射に対しても、 温度上昇を抑制する ことが可能となる。 従って、 特に大電流駆動や高駆動周波数用で発熱量が基 本的に多い走査線駆動回路 2 1、 データ線駆動回路 2 2等の周辺回路を、 放 熱機能及び遮光機能の両者に優れた相補型 T F T 6 0 aから構成すると、 温 度上昇を抑える観点から非常に有利である。 同時に単結晶シリコン膜 4にお ける光電効果により入射光が光リークを起こす事態も、 相補型 T F T 6 0 a では、 熱伝導性膜 4により効果的に阻止できる。

次に、 図 1 3に示した構成例では、 図 1 2に示した相補型 T F T 6 0 aと 比べて、 熱伝導性膜の構成が若干異なる相補型 T F T 6 0 bとして構成され ている。 尚、 図 1 3において、 図 1 2と同一の構成要素には同一の参照符号 を付し、 その説明は省略する。

図 1 3において、 単結晶シリコン膜 2と支持基板との間には、 層間絶縁体 膜を介して、 各単結晶シリコン膜 2のチャネル領域よりはるかに大きく、 両 チャネル領域と共にゲート電極 6 5まで一挙に覆う平面形状を有すると共に 遮光性材料からなる熱伝導性膜 4， が島状に形成されている。 その他の構成 については図 1 2の相補型 T F T 6 0 aの場合と同様である。

従って、 図 1 3に示した相補型 T F T 6 0 bによれば、 図 1 2に示した相 補型 T F T 6 0 aよりも大面積の熱伝導性膜 4 ' により、 遮光機能と放熱機 能とが高められている。

次に、 図 1 4に示した構成例では、 図 1 3に示した相補型 T F T 6 0 bと 比べて、 熱伝導性膜等の構成が若干異なる相補型 T F T 6 0 cとして構成さ れている。 尚、 図 1 4において、 図 1 2又は図 1 3と同一の構成要素には同 一の参照符号を付し、 その説明は省略する。

図 1 4において、 単結晶シリコン膜 2と支持基板との間には、 層間絶縁体 膜を介して、 各単結晶シリコン膜 2のチャネル領域よりはるかに大きく、 ゲ ート電極 6 5の殆どの部分を覆う平面形状を有すると共に遮光性材料からな る熱伝導性膜 4 " がチャネル領域毎に分断されて島状に形成されている。 ま た、 各熱伝導性膜 4 " は、 T F T 6 0 p側ではコンタク トホール 7 1を介し て高電位線 6 1の電位に接続されており、 T F T 6 0 n側ではコンタク トホ —ル Ί 2を介して低電位線 6 2の電位に接続されている。 その他の構成につ いては図 1 3の相補型 T F T 6 0 bの場合と同様である。

従って、 図 1 4に示した相補型 T F T 6 0 cによれば、 図 1 2に示した相 補型 T F T 6 0 aと比較して熱伝導性膜 4 " の電位変動が少ないので、 熱伝 導性膜 4 " 上に層間絶縁体膜を介して形成された T F T 6 0 p及び 6 0 nの 特性が、 熱伝導性膜 4 " の電位変動により悪影響を受けることが殆ど又は全 く無くて済む。

次に、 図 1 5に示した構成例では、 図 1 3に示した相補型 T F T 6 0 bと 比べて、 配線パターン等が若干異なる相補型 T F T 6 0 dとして構成されて いる。 尚、 図 1 5において、 図 1 2、 図 1 3又は図 1 4と同一の構成要素に は同一の参照符号を付し、 その説明は省略する。

図 1 5において、 単結晶シリコン膜 2 " の各 T F T 6 O p及び 6 O nのチ ャネル領域は、 それそれコンタク ト 7 5側に突出して延在して、 コンタク ト W

7 5において熱伝導性膜 4 " にそれそれ接続されている。 ゲート電極 6 5 ， の端部は夫々、 コンタク ト 7 5側の単結晶シリコン膜とチャネルとの間がゲ —ト電極 6 5， の制御に係わらず導通しないように、 T字形に太められてい る。 単結晶シリコン膜 2を用いた T F Tは電荷移動度が大きいため、 T F T がオンからオフに切り替わってもチャネル領域に電荷が残ってしまいがちで ある。 この電荷はドレイン電極側に移動するとドレイン電圧を低下させるこ とにもなるので、 この残留した電荷をチャネルを突出させた単結晶シリコン 膜からコンタク ト 7 5を介して熱伝導性膜 4 " に引き抜くことにより、 T F Tの動作を安定化させる構成である。 図 1 5は、 その他の構成については図 1 4の相補型 T F T 6 0 cの場合と同様である。

従って、 図 1 5に示した相補型 T F T 6 0 dによれば、 コンタク ト 7 5に より高性能のトランジスタ特性を実現しつつ熱伝導性膜 4 " により遮光機能 と放熱機能とが高められている。

以上説明したように、 画素部を構成する第 1スィ ツチング素子としての T F T及び周辺回路を構成する第 2スイ ッチング素子としての T F Tは、 各 T F Tの下部全体に熱伝導性膜 4を形成することによって高い放熱機能と高い 遮光機能とを兼ね備えており、 特に周辺回路は、 高速なクロック信号により 高速動作する回路であって且つトランジス夕の形成密度が高いために熱発生 しやすいが、 本実施形態によれば、 この熱を良好に放熱することができる。 また上述の各実施例では、 透過型液晶装置を例にして説明したが、 これは 本発明の用途を限定するものではなく、 透過型の表示モ一ドを用いる他のデ ィスブレイデバイスや光学的な情報を読みとるィメージ入力デバイス （ィメ —ジセンサ） などさまざまな半導体装置にも適用できることは明らかである 。 その際においても前記半導体装置を駆動する トランジス夕素子等は前記実 施例のごとく半導体装置に設けられた熱導電性膜上に形成すればよい。 更に、 本発明の液晶装置は、 様々な電子機器に用いることができる。 このような構成の電子機器として、 図 1 6に示す液晶プロジェクタ、 図 1 7に示すマルチメディア対応のパーソナルコンビユー夕 （P C ) 及びェンジ ニアリング ' ワークステーション （EWS) 、 あるいは携帯電話、 ワードブ ロセヅサ、 テレビ、 ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレ コーダ、 電子手帳、 電子卓上計算機、 力一ナビゲーシヨン装置、 P O S端末 、 夕ツチパネルを備えた装置などを挙げることができる。

図 1 6は、 投写型表示装置の要部を示す概略構成図である。 図中、 1 1 0 は光源、 1 1 3， 1 1 4はダイクロイ ツクミラ一、 1 1 5， 1 1 6 , 1 1 7 は反射ミラー、 1 1 8， 1 1 9， 1 2 0はリ レーレンズ、 1 22， 1 23， 1 24は本発明の液晶装置を用いた液晶ライ トバルブ、 1 25はクロスダイ クロイツクブリズム、 1 2 6は投写レンズを示す。 光源 1 1 0はメタルハラ ィ ド等のランプ 1 1 1とランプの光を反射するリ フ レクタ 1 1 2とからなる 。 青色光 ·緑色光反射のダイクロイツクミラー 1 1 3は、 光源 1 1 0からの 白色光束のうちの赤色光を透過させるとともに、 青色光と緑色光とを反射す る。 透過した赤色光は反射ミラー 1 1 7で反射されて、 赤色光用液晶ライ ト バルブ 1 2 2に入射される。 一方、 ダイクロイ ヅクミラ一 1 1 3で反射され た色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイ ツクミラー 1 14によって反 射され、 緑色光用液晶ライ トバルブ 1 23に入射される。 一方、 青色光は第 2のダイクロイツクミラ一 1 1 4も透過する。 青色光に対しては、 長い光路 による光損失を防ぐため、 入射レンズ 1 1 8、 リ レーレンズ 1 1 9、 出射レ ンズ 1 2 0を含むリレーレンズ系からなる導光手段 1 2 1が設けられ、 これ を介して青色光が青色光用液晶ライ トバルブ 1 24に入射される。 各ラィ ト バルブにより変調された 3つの色光はクロスダイクロイ ツクブリズム 1 25 に入射する。 このプリズムは 4つの直角プリズムが貼り合わされ、 その内面 に赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に 形成されている。 これらの誘電体多層膜によって 3つの色光が合成されて、 カラー画像を表す光が形成される。 合成された光は、 投写光学系である投写 レンズ 1 2 6によってスクリーン 1 27上に投写され、 画像が拡大されて表 示される。 この各液晶ライ トバルブには本発明の液晶装置が用いられる。 図 1 7に示すパーソナルコンピュータ 1 2 0 0は、 キ一ポード 1 2 0 2を 備えた本体部 1 2 0 4と、 本発明の液晶装置を用いた液晶表示画面 1 2 0 6 とを有する。

以上のような本発明を用いた電子機器においては、 従来のァクティブマト リクス型液晶装置のように、 T F Tがアモルファスシリコンゃ多結晶シリコ ンではなく、 移動度がより大きい単結晶シリコンにより形成されているため 、 各画素への T F Tを介する電圧印加が短時間で済み、 駆動回路も高周波で の動作が可能となるため、 表示駆動の周波数を上げることができる。 同時に 、 従来の T F Tに比べて 0 F Fリークが極めて小さくできて画素での電荷保 持特性が向上し、 表示特性が優れた表示装置を提供することができる。 更に は、 光源の光を強く しても、 熱伝導性膜 4により熱発散や遮光をすることが できるので、 回路の誤動作をより一層防止することができる。 産業上の利用可能性

本発明に係る半導体装置は、 液晶装置等の電気光学装置における基板上に 設けられた周辺回路を構成するスィ ツチング素子として利用可能であり、 更 に、 電気光学装置以外の各種装置における電子回路を構成する半導体装置と して利用可能である。 また、 本発明に係る電気光学装置や電子機器は、 この ような半導体装置を用いて構成され、 製造時の高い歩留まりの結果、 比較的 低コス トで高い装置信頼性を持つ電気光学装置や電子機器として利用可能で ある。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 支持基板の一方の表面に該支持基板よりも熱伝導率の高い熱伝導性膜 を形成する工程と、

前記熱伝導性膜上に第 1の絶縁体膜を形成する工程と、

前記第 1の絶縁体膜上に単結晶半導体膜を加熱処理により貼り合わせるェ 程と

を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

2 . 前記支持基板は、 光透過性材料からなることを特徴とする請求項 1に 記載の半導体装置の製造方法。

3 . 前記光透過性材料は、 ガラスからなることを特徴とする請求項 2に記 載の半導体装置の製造方法。

4 . 前記ガラスは、 石英ガラスからなることを特徴とする請求項 3に記載 の半導体装置の製造方法。

5 . 前記単結晶半導体膜は、 シリコン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の製造方法。

6 . 前記単結晶半導体膜を貼り合わせる工程は、 酸素を含む雰囲気で加熱 処理をすることにより行われることを特徴とする請求項 1に記載の半導体装 置の製造方法。

7 . 前記熱伝導性膜は、 遮光性材料からなることを特徴とする請求項 1に記 載の半導体装置の製造方法。

8 . 前記熱伝導性膜は、 高融点金属を含むことを特徴とする請求項 1に記 載の半導体装置の製造方法。

9 . 前記熱伝導性膜は、 シリコンを含むことを特徴とする請求項 1に記載 の半導体装置の製造方法。

1 0 . 前記熱伝導性膜と前記支持基板の間に第 2の絶縁体膜を形成するェ 程を更に含むことを特徴とする請求項 1に記載の半導体装置の製造方法。

1 1 . 前記第 2の絶縁体膜は、 シリコン酸化膜、 シリコン窒化膜及びタン タル酸化膜のうち少なく とも一つを含むことを特徴とする請求項 1 0に記載 の半導体装置の製造方法。

1 2 . 前記第 1の絶縁体膜を形成する工程の後に、 前記第 1の絶縁体膜を 平坦化する工程を更に含むことを特徴とする請求項 1に記載の半導体装置の 製造方法。

1 3 前記第 1の絶縁体膜を平坦化する工程は、 前記第 1の絶縁体膜を C M P (Mechanical Chemical Pol ishing : 機械化学的研磨） 処理により平坦化す る工程を含むことを特徴とする請求項 1 2に記載の半導体装置の製造方法。

1 4 . 前記第 1の絶縁体膜を形成する工程の後に、 前記第 1の絶縁体膜を 薄膜化する工程を更に含むことを特徴とする請求項 1に記載の半導体装置の 製造方法。

1 5 . 前記第 1の絶縁体膜を薄膜化する工程は、 前記第 1の絶縁体膜を C M P (Mechani cal Chemical Pol ishing : 機械的化学研磨） 処理により薄膜化 する工程を含むことを特徴とする請求項 1 4に記載の半導体装置の製造方法 。

1 6 . 前記薄膜化する工程では、 前記第 1の絶縁体膜の厚みが 3 0 0 n m 以下となるまで薄膜化することを特徴とする請求項 1 4に記載の半導体装置 の製造方法。

1 7 . 前記第 1の絶縁体膜は、 シリコンを含む合金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の製造方法。

1 8 . 前記第 1の絶縁体膜上に前記単結晶半導体膜を貼り合わせる工程の 前に、 前記単結晶半導体膜の表面に第 3の絶縁体膜を形成する工程を更に含 むことを特徴とする請求項 1に記載の半導体装置の製造方法。

1 9 . 前記第 3の絶縁体膜を形成する工程において、 前記第 3の絶縁体膜 を前記単結晶半導体膜の表面を酸化又は窒化することにより形成することを 特徴とする請求項 1 8に記載の半導体装置の製造方法。

2 0 . 支持基板の周辺領域に設けられる周辺回路の少なくとも一部を構成 する半導体装置であって、 少なくとも前記周辺領域における前記支持基板の一方の表面に形成されて おり前記支持基板よりも熱伝導率の高い熱伝導性膜と、

該熱伝導性膜上に形成された第 1の絶縁体膜と、

該第 1の絶縁体膜上に貼り合わせられており前記周辺回路の電流経路とさ れる単結晶半導体膜と

を備えたことを特徴とする半導体装置。

2 1 . 前記熱伝導性膜は、 遮光性材料からなることを特徴とする請求項 2 2 に記載の半導体装置。

2 2 . 前記単結晶半導体膜内にチャネル領域、 ソース領域及びドレイン領域 を備えた単結晶薄膜トランジス夕からなることを特徴とする請求項 2 0に記 載の半導体装置。

2 3 . 支持基板と対向基板との間に電気光学物質を挟持してなり、 前記支 持基板上における画像表示領域に画素配列に対応してマトリクス状に配置さ れた複数の第 1スィ ツチング素子と該画像表示領域の周辺に位置する周辺領 域に配置されており周辺回路を少なくとも部分的に構成する複数の第 2スィ 、ソチング素子とを備えた電気光学装置を製造する電気光学装置の製造方法で あって、

前記支持基板の一方の表面に前記支持基板よりも熱伝導率の高い熱伝導性 膜を少なく とも前記第 2スィ ツチング素子に対向する領域に形成する工程と 、

前記熱伝導性膜上に第 1の絶縁体膜を形成する工程と、

前記第 1の絶縁体膜上に前記第 2スィ ツチング素子の電流経路とされる単 結晶半導体膜を加熱処理により貼り合わせる工程と

を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。

2 4 . 前記熱伝導性膜は、 遮光性材料からなることを特徴とする請求項 2 3 に記載の電気光学装置の製造方法。

2 5 . 支持基板と対向基板との間に電気光学物質を挟持してなり、 前記支 持基板上に、 画像表示領域に画素配列に対応してマトリクス状に配置された複数の第 1 スィツチング素子と、

前記画像表示領域の周辺に位置する周辺領域に配置されており周辺回路を 少なくとも部分的に構成する複数の第 2スィ ツチング素子と

少なくとも前記周辺領域における前記支持基板の一方の表面に形成されて おり前記支持基板よりも熱伝導率の高い熱伝導性膜と、

該熱伝導性膜上に形成された第 1の絶縁体膜と

を備えており、

前記第 2スィツチング素子は、 該第 1の絶縁体膜上に貼り合わせられた単 結晶半導体膜を電流経路として含んでなることを特徴とする電気光学装置。 2 6 . 前記第 1スイ ッチング素子は、 前記画像表示領域において前記第 1の 絶縁体膜上に貼り合わせられた単結晶半導体膜を電流経路として含んでなる ことを特徴とする請求項 2 5に記載の電気光学装置。

2 7 . 前記第 2スイ ッチング素子は、 前記単結晶半導体膜内にチャネル領域 、 ソース領域及びドレイン領域を備えた単結晶薄膜トランジスタからなるこ とを特徴とする請求項 2 5に記載の電気光学装置。

2 8 . 前記周辺回路は、 駆動回路からなることを特徴とする請求項 2 5に記 載の電気光学装置。

2 9 . 前記熱伝導性膜は、 遮光性材料からなることを特徴とする請求項 2 5 に記載の電気光学装置。

3 0 . 前記熱伝導性膜は、 導電性材料からなり、 配線を構成することを特徴 とする請求項 2 5に記載の電気光学装置。

3 1 . 前記熱伝導性膜は、 導電性材料からなり、 容量の片側の電極を構成す ることを特徴とする請求項 2 5に記載の電気光学装置。

3 2 . 請求項 2 5に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機 器。

3 3 . 光源と投写レンズを更に備え、

前記熱伝導性膜は遮光性材料からなり、 前記電気光学装置は前記光源から の光を変調し、 前記投写レンズは前記電気光学装置により変調された光を投 写することを特徴とする請求項 3 2に記載の電子機器。