JP3154100B2 - Manufacturing method of liquid crystal image display device - Google Patents
Manufacturing method of liquid crystal image display deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、透光部を有する液
晶画像表示装置の製造方法に関する。The present invention relates to relates to the production how the liquid crystal image display device having a light-transmitting portion.
【0002】[0002]
【従来の技術】絶縁物上の単結晶Si半導体層の形成
は、シリコンオンインシュレーター(SOI)技術とし
て広く知られ、通常のSi集積回路を作製するバルクS
i基体では到達しえない数々の優位点をSOI技術を利
用したデバイスが有することから多くの研究が成されて
きた。即ち、SOI技術を利用することで、 .誘電体分離が容易で高集積化が可能、 .対放射線耐性に優れている、 .浮遊容量が低減され高速化が可能、 .ウエル工程が省略できる、 .ラッチアップを防止できる、 .薄膜化による完全空乏型電界効果トランジスタが可
能、等の優位点が得られる。2. Description of the Related Art The formation of a single-crystal Si semiconductor layer on an insulator is widely known as a silicon-on-insulator (SOI) technique, and is used to fabricate a normal Si integrated circuit.
Much research has been done because devices utilizing SOI technology have numerous advantages that cannot be achieved with i-substrates. That is, by using the SOI technology,. Easy dielectric separation and high integration. Excellent radiation resistance. The stray capacitance is reduced and the speed can be increased. Well steps can be omitted. Latch-up can be prevented. Advantages such as the possibility of a fully depleted field-effect transistor by thinning can be obtained.
【0003】上記したようなデバイス特性上の多くの利
点を実現するために、ここ数十年に渡り、SOI構造の
形成方法について研究されてきている。この内容は、例
えば、Special Issue:“Single−
crystal silicon on non−si
ngle−crystal insulators”;
edited by G.W.Cullen,Jour
nal of Crystal Growth,vol
ume 63,no 3,pp429〜590(198
3).にまとめられている。[0003] In order to realize many of the above advantages in device characteristics, researches have been made on a method of forming an SOI structure for several decades. This content is, for example, Special Issue: “Single-
crystal silicon on non-si
ngle-crystal insulators ";
edited by G. W. Cullen, Jour
nal of Crystal Growth, vol.
ume 63, no 3, pp. 429-590 (198
3). It is summarized in.
【0004】また、古くは、単結晶サファイア基体上
に、SiをCVD法(化学気相法)で、ヘテロエピタキ
シーさせて形成するSOS(シリコンオンサファイア)
が知られており、最も成熟したSOI技術として一応の
成功を収めはしたが、Si層と下地サファイア基体界面
の格子不整合により大量の結晶欠陥、サファイア基体か
らのアルミニュームのSi層への混入、そして何よりも
基体の高価格と大面積化への遅れにより、その応用の広
がりが妨げられている。比較的近年には、サファイア基
体を使用せずにSOI構造を実現しようという試みが行
なわれている。この試みは、次の二つに大別される。 (1)Si単結晶基体を表面酸化後に、窓を開けてSi
基体を部分的に表出させ、その部分をシードとして横方
向へエピタキシャル成長させ、SiO2 上へ単結晶Si
層を形成する技術。 (2)Si単結晶基体そのものの表面を活性層として使
用し、その下部にSiO2 を形成する技術。In the past, SOS (silicon-on-sapphire) formed by heteroepitaxially forming Si on a single-crystal sapphire substrate by CVD (chemical vapor deposition).
Is known as the most mature SOI technology, but it has achieved some success. And, above all, the cost of substrates and the delay in increasing their area have hindered their application. In recent years, attempts have been made to realize an SOI structure without using a sapphire substrate. This attempt is roughly divided into the following two. (1) After oxidizing the surface of the Si single crystal substrate, open a window to open the Si
Base was partially exposed and is epitaxially laterally the part as a seed, a single crystal Si onto SiO 2
Technology for forming layers. (2) A technique in which the surface of a Si single crystal substrate itself is used as an active layer, and SiO 2 is formed below the active layer.
【0005】上記(1)を実現する手段として、CVD
法により、直接、単結晶層Siを横方向エピタキシャル
成長させる方法、非晶質Siを堆積して、熱処理により
固相横方向エピタキシャル成長させる方法、非晶質或い
は、多結晶Si層に電子線、レーザー光等のエネルギー
ビームを収束して照射し、溶融再結晶により単結晶層を
SiO2 上に成長させる方法、そして、棒状ヒーターに
より帯状に溶融領域を走査する方法(Zone mel
ting recrystallization)が知
られている。これらの方法にはそれぞれ一長一短がある
が、その制御性、生産性、均一性、品質に多大の問題を
残しており、いまだに、工業的に実用化したものはな
い。例えば、CVD法は平坦薄膜化するには、犠牲酸化
が必要となり、固相成長法ではその結晶性が悪い。ま
た、ビームアニール法では、収束ビーム走査による処理
時間と、ビームの重なり具合、焦点調整などの制御性に
問題がある。このうち、Zone Melting R
ecrystallization法がもっとも成熟し
ており、比較的大規模な集積回路も試作されてはいる
が、依然として、亜粒界等の結晶欠陥は、多数残留して
おり、少数キャリヤーデバイスを作成するにいたってい
ない。また、何れの方法もSi基体を必要とするためガ
ラスのような透明な非晶質絶縁物基体上に良質な単結晶
Si層は得られない。As means for realizing the above (1), CVD is used.
A method in which a single-crystal layer Si is directly laterally epitaxially grown by a method, a method in which amorphous Si is deposited and a solid-phase laterally epitaxial growth is performed by heat treatment, and an electron beam or a laser beam is applied to an amorphous or polycrystalline Si layer. A method in which a single crystal layer is grown on SiO 2 by converging and irradiating an energy beam such as a laser beam and melting and recrystallizing, and a method in which a molten region is scanned in a band shape by a rod-shaped heater (Zone mel
Ting recrys tallization is known. Although each of these methods has advantages and disadvantages, it still has significant problems in controllability, productivity, uniformity, and quality, and there is no industrially practical method yet. For example, in the CVD method, sacrificial oxidation is required to make the thin film flat, and in the solid phase growth method, the crystallinity is poor. Further, the beam annealing method has a problem in controllability such as processing time by convergent beam scanning, beam overlap, focus adjustment, and the like. Among them, Zone Melting R
Although the crystallization method is the most mature and relatively large-scale integrated circuits have been prototyped, a large number of crystal defects such as sub-grain boundaries still remain, leading to the production of minority carrier devices. Absent. In addition, any of these methods requires a Si substrate, so that a high-quality single-crystal Si layer cannot be obtained on a transparent amorphous insulator substrate such as glass.
【0006】上記(2)の方法であるSi基体をエピタ
キシャル成長の種子として用いない方法においては、次
の3種類の方法が挙げられる。The method (2) in which the Si substrate is not used as a seed for epitaxial growth includes the following three methods.
【0007】.V型の溝が表面に異方性エッチングさ
れたSi単結晶基体に酸化膜を形成し、該酸化膜上に多
結晶Si層をSi基体と同じ程厚く堆積した後、Si基
体の裏面から研磨によって、厚い多結晶Si層上にV溝
に囲まれて誘電分離されたSi単結晶領域を形成する方
法である。この方法においては、結晶性は、良好である
が、多結晶Siを数百μmも厚く堆積する工程と、単結
晶Si基体を裏面より研磨して分離したSi活性層のみ
を残す工程とを要するために、制御性及び生産性の点か
ら問題がある。[0007] An oxide film is formed on a Si single crystal substrate having a V-shaped groove anisotropically etched on its surface, and a polycrystalline Si layer is deposited on the oxide film as thick as the Si substrate, and then polished from the back surface of the Si substrate. Is to form a dielectrically separated Si single crystal region surrounded by V-grooves on a thick polycrystalline Si layer. In this method, although the crystallinity is good, a step of depositing polycrystalline Si several hundred μm thick and a step of polishing a single-crystal Si substrate from the back surface to leave only a separated Si active layer are required. Therefore, there is a problem in terms of controllability and productivity.
【0008】.サイモックス(SIMOX:Sepe
ration by ion implanted o
xygen)と称されるSi単結晶基体中に酸素のイオ
ン注入によりSiO2 層を形成する方法であり、Siプ
ロセスと整合性が良いため現在もっとも成熟した方法で
ある。しかしながら、SiO2 層形成をするためには、
酸素イオンを1018ions/cm2 以上も注入する必
要があり、その注入時間は長大であり、生産性は高いと
はいえず、また、ウエハーコストは高い。更に、結晶欠
陥は多く残存し、工業的に見て、少数キャリヤーデバイ
スを作製できる充分な品質に至っていない。[0008] Simox (SIMOX: Sepe
ratio by ion implanted o
xygen) is a method of forming an SiO 2 layer by ion implantation of oxygen into a Si single crystal substrate, and is the most mature method at present because of its good compatibility with the Si process. However, in order to form a SiO 2 layer,
It is necessary to implant oxygen ions at 10 18 ions / cm 2 or more, the implantation time is long, the productivity is not high, and the wafer cost is high. Furthermore, many crystal defects remain, and from an industrial point of view, the quality has not reached a level sufficient to produce a minority carrier device.
【0009】.多孔質Siの酸化による誘電体分離に
よりSOI構造を形成する方法である。この方法は、P
型Si単結晶基体表面にN型Si層をプロトンイオン注
入(イマイ他、J.Crystal Growth,v
ol 63,547(1983))、もしくは、エピタ
キシャル成長とパターニングによって島状に形成し、表
面よりSi島を囲むようにHF溶液中の陽極化成法によ
りP型のSi基体のみを多孔質化したのち、増速酸化に
よりN型Si島を誘電体分離する方法である。本方法で
は、分離されているSi領域は、デバイス工程のまえに
決定されており、デバイス設計の自由度を制限する場合
があるという問題点がある。[0009] This is a method of forming an SOI structure by dielectric isolation by oxidation of porous Si. This method uses P
Ion implantation of an N-type Si layer on the surface of a single-crystal Si single crystal substrate (Imai et al., J. Crystal Growth, v.
ol 63, 547 (1983)) or an island formed by epitaxial growth and patterning, and only the P-type Si substrate is made porous by anodizing in an HF solution so as to surround the Si island from the surface. This is a method of separating an N-type Si island from a dielectric by accelerated oxidation. In this method, the separated Si region is determined before the device process, and there is a problem that the degree of freedom in device design may be limited.
【0010】ところで、透光性基体上に半導体素子を形
成することは、光受光素子であるコンタクトセンサー、
投影型液晶画像表示装置を構成するうえにおいて重要で
ある。更に、センサーや表示装置の画素(絵素)をより
一層、高密度化、高解像度化、高精細化するには、高性
能な駆動素子が必要となる。また、画素を切り替えるス
イッチング素子とその駆動回路及び周辺回路の端子数は
膨大なものとなり、両者を別々に作成して後の相互の接
続はもはや機械的な接続では不可能な密度となる。その
結果、上記半導体素子、及び周辺駆動回路は同一の基体
内に同一のプロセスを経ることにより、作成されること
が望ましく、その相互間の接続は、通常の集積回路内で
行われているように導電性薄膜のパターニングによって
成されるべきものであり、そのことにより初めて、高密
度実装が可能となるのである。さらに作成されるべき製
品の高性能化という必然的な工業的要請から透光性基体
上に設けられる素子としても優れた結晶性を有する単結
晶層を用いて作成されることが必要となる。[0010] By the way, forming a semiconductor element on a light-transmitting substrate requires a contact sensor, which is a light receiving element,
This is important in configuring a projection type liquid crystal image display device. Further, in order to further increase the density, resolution and definition of pixels (picture elements) of sensors and display devices, high-performance driving elements are required. In addition, the number of switching elements for switching pixels, the number of terminals of driving circuits and peripheral circuits thereof are enormous, and the two are separately formed, and the mutual connection thereafter has a density that is no longer possible by mechanical connection. As a result, it is desirable that the semiconductor element and the peripheral drive circuit are formed in the same base by performing the same process, and the connection between them is performed in a normal integrated circuit. In this case, high-density mounting can be realized only by patterning a conductive thin film. Further, due to the inevitable industrial demand for higher performance of the product to be produced, it is necessary that the device provided on the light-transmitting substrate be produced using a single crystal layer having excellent crystallinity.
【0011】しかしながら、ガラスに代表される透光性
基体上には一般には、その結晶構造の無秩序性を反映し
て、非晶質か、良くて、多結晶層しか形成されず、その
欠陥の多い結晶構造に、要求される或いは今後要求され
るに十分な性能を持った駆動素子を作成することは困難
であった。それは、基体の結晶構造が非晶質であること
によっており、単にSi層を堆積しても、良質な単結晶
層は得られない。Si単結晶基体を用いる前述した何れ
の方法を用いても光透過性基体上に良質な単結晶層を得
るという目的には不適当である。However, on a light-transmitting substrate represented by glass, generally, only amorphous or, at best, a polycrystalline layer is formed, reflecting the disorder of its crystal structure. It has been difficult to produce a drive element having the required or required performance in many crystal structures. This is due to the fact that the crystal structure of the base is amorphous, and a high quality single crystal layer cannot be obtained simply by depositing a Si layer. Any of the above-described methods using a Si single crystal substrate is not suitable for the purpose of obtaining a good quality single crystal layer on a light transmitting substrate.
【0012】尚、ガラスに代表される透光性基体とSi
基体との貼り合わせ、及び研磨によるSiの薄膜化によ
り、透光性基体上に単結晶薄膜Siを作成しようとする
試み(阿部、桑原、中里、内山、吉沢、電子情報通信学
会技術研究報告、SDM90−156、77(199
0))は有るが、両者の熱膨張係数の差が1桁も有るた
め、成功した例はない。A light-transmitting substrate represented by glass and Si
Attempts to create a single-crystal thin film Si on a translucent substrate by bonding with a substrate and thinning Si by polishing (Abe, Kuwabara, Nakazato, Uchiyama, Yoshizawa, IEICE technical report, SDM 90-156, 77 (199
0)), but there is no successful example because the difference between the two coefficients of thermal expansion is as large as one digit.
【0013】従って従来より、フラットパネルディスプ
レイとして、或いは、プロジェクションテレビとして商
品化されてきたアクティブマトリクス素子を設けた液晶
表示装置は、ガラス基板上にアモルファス又は多結晶の
Si半導体層を形成して薄膜トランジスタ(TFT)と
したものを用いていた。Therefore, a liquid crystal display device provided with an active matrix element, which has been commercialized as a flat panel display or a projection television, has a thin film transistor in which an amorphous or polycrystalline Si semiconductor layer is formed on a glass substrate. (TFT).
【0014】図1に、従来用いられてきたアクティブマ
トリクス型液晶表示装置を説明する為の模式図を示し
た。1は画素スイッチ、5は液晶画素、6は透明基板、
2はバッファ部、3は水平シフトレジスタ部、4は垂直
シフトレジスタ部、である。テレビの輝度信号や音声信
号は、ある帯域に圧縮され、その周波数に追随できる駆
動能力を持った水平シフトレジスタ3によって駆動して
いるバッファ部2に送られる。次に、垂直シフトレジス
タ4によって画素スイッチ1がONしている期間に液晶
に信号が転送される。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a conventional active matrix type liquid crystal display device. 1 is a pixel switch, 5 is a liquid crystal pixel, 6 is a transparent substrate,
Reference numeral 2 denotes a buffer unit, 3 denotes a horizontal shift register unit, and 4 denotes a vertical shift register unit. The luminance signal and the audio signal of the television are compressed into a certain band and sent to the buffer unit 2 driven by the horizontal shift register 3 having a driving ability capable of following the frequency. Next, a signal is transferred to the liquid crystal by the vertical shift register 4 while the pixel switch 1 is ON.
【0015】各回路に要求される性能は、高品位テレビ
を念頭に考えるとフレーム周波数60Hz、走査線本数
約1000本、水平走査期間約30μsec(有効走査
期間27μsec)、水平画素数約1500個、とする
と、テレビ信号は、約45MHzの周波数でバッファ部
に転送されてくる。また、走査線1本当りの信号転送に
許される期間は、1〜2μsecとなる。従って、各要
素回路に要求される性能としては、水平シフトレジス
タの駆動能力は、45MHz以上。垂直シフトレジス
タの駆動能力は、500kHz以上。水平シフトレジ
スタで駆動され、テレビ信号をバッファ部に転送するト
ランスファスイッチの駆動能力は、45MHz以上。
画素スイッチの駆動能力は、500kHz以上。とな
る。ここで言う駆動能力とは、液晶画素にある階調数N
を出そうとした場合、液晶の最大又は最少の透過率を与
える電圧をVm、V−T(電圧−透過率)曲線から得ら
れる液晶の閾値電圧をVtとすると、上記期間内に、 Vm−(Vm−Vt)/N[V] 以上の電圧が転送されることを意味する。Considering the high-definition television, the performance required for each circuit is as follows: a frame frequency of 60 Hz, a number of scanning lines of about 1,000, a horizontal scanning period of about 30 μsec (effective scanning period of 27 μsec), a number of horizontal pixels of about 1500, Then, the television signal is transferred to the buffer unit at a frequency of about 45 MHz. The period allowed for signal transfer per scanning line is 1-2 μsec. Therefore, as the performance required for each element circuit, the driving capability of the horizontal shift register is 45 MHz or more. The driving capability of the vertical shift register is 500 kHz or more. The drive capability of the transfer switch, which is driven by the horizontal shift register and transfers the television signal to the buffer unit, is 45 MHz or more.
The driving capability of the pixel switch is 500 kHz or more. Becomes The driving capability referred to here is the number of gradations N in the liquid crystal pixel.
When Vm is the voltage that gives the maximum or minimum transmittance of the liquid crystal and Vt is the threshold voltage of the liquid crystal obtained from the VT (voltage-transmittance) curve, Vm− (Vm-Vt) / N [V] This means that a voltage higher than or equal to the voltage is transferred.
【0016】これから明らかなように、画素スイッチ、
及び、垂直シフトレジスタは、比較的駆動能力が小さく
ても良いが、水平シフトレジスタ、及びバッファ部は、
高速の駆動を必要とされる。このため、現状の液晶表示
素子では、画素スイッチや垂直シフトレジスタは、ガラ
ス基板上に堆積された多結晶SiやアモルファスSiT
FTで液晶とモノリシックに形成し、その他の周辺回路
は、ICチップを外から実装することで対応している。As can be seen, the pixel switch
And, the vertical shift register may have relatively small driving capability, but the horizontal shift register and the buffer unit
High-speed driving is required. For this reason, in the current liquid crystal display device, pixel switches and vertical shift registers are made of polycrystalline Si or amorphous SiT deposited on a glass substrate.
It is formed monolithically with the liquid crystal by FT, and other peripheral circuits are supported by mounting an IC chip from outside.
【0017】この場合に明るい表示画像を得る為には液
晶画素部を透過する光の光量を上げなければならない。
一方、ICチップを実装する為にガラス基板はある値以
上の強度をもたなければならず、その厚みが大きいもの
を利用していた。よって、透過光量を十分に上げ且つ厚
いガラス基板を用いることは製造コストも高くする原因
となっていた。本発明者らの知見によれば、液晶画素部
の下の基体の透明部分は薄く高光透過率とし、且つ十分
な機械的強度を有することが必要であることが判明し
た。In this case, in order to obtain a bright display image, the amount of light transmitted through the liquid crystal pixel portion must be increased.
On the other hand, in order to mount an IC chip, a glass substrate must have a strength equal to or higher than a certain value, and a glass substrate having a large thickness has been used. Therefore, sufficiently increasing the amount of transmitted light and using a thick glass substrate has caused a rise in manufacturing cost. According to the knowledge of the present inventors, it has been found that the transparent portion of the base under the liquid crystal pixel portion needs to be thin and have high light transmittance and have sufficient mechanical strength.
【0018】しかも、このような構成は、液晶画像表示
装置に限らず、密着型イメージセンサやX線マスク又は
ビューファインダー、圧力センサ、マイクロメカニクス
等の半導体光学部材にも応用可能であることも、判明し
たのである。Moreover, such a configuration is not limited to a liquid crystal image display device, and can be applied to semiconductor optical members such as a contact type image sensor, an X-ray mask or a viewfinder, a pressure sensor, and micromechanics. It turned out.
【0019】一方で、多結晶シリコンTFTによって、
周辺回路までモノリシックに形成しようとする試みはな
されているが、個々のTFTの駆動能力が小さいため、
トランジスタサイズを大きくしたり、回路上複雑な工夫
が必要である。On the other hand, by using a polycrystalline silicon TFT,
Attempts have been made to form the peripheral circuits monolithically, but since the driving capability of each TFT is small,
It is necessary to increase the size of the transistor and to make the circuit complicated.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】表示装置の画素(絵
素)をより一層、高密度化、高解像度化、高精細化する
には、高性能な駆動素子が必要となる。また、画素を切
り替えるスイッチング素子とその駆動回路及び周辺回路
の端子数は膨大なものとなり、前述したように両者を別
々に作成した後の相互の接続は、もはや機械的な接続
(ワイヤーボンデング、バンプ接続等)では不可能な密
度となる。その結果、上記半導体素子及び、周辺駆動回
路は同一の基板内に同一のプロセスを経ることにより、
作成されることが望ましく、その相互間の接続は、通常
の集積回路工程で行なわれているように導電性薄膜のパ
ターニングによってなされるべきものであり、そのこと
により初めて、高密度実装が可能となるのである。さら
に作成されるべき製品の高性能化という必然的な工業的
要請から透光性基板上に設けられる素子としても最も優
れた結晶性を有する単結晶層を用いて作成されることが
必要となる。In order to further increase the density, resolution and definition of pixels (picture elements) of a display device, a high-performance driving element is required. In addition, the number of terminals of the switching element for switching pixels and the number of terminals of its driving circuit and peripheral circuits become enormous, and as described above, the mutual connection after separately creating both is no longer a mechanical connection (wire bonding, wire bonding, Bump connection etc.), the density becomes impossible. As a result, the semiconductor device and the peripheral driving circuit are processed in the same process in the same substrate,
It is desirable to make them, and the connection between them should be made by patterning of a conductive thin film as is done in a normal integrated circuit process. It becomes. In addition, due to the inevitable industrial demand for higher performance of the product to be produced, it is necessary to use a single crystal layer having the highest crystallinity as an element provided on a light-transmitting substrate. .
【0021】従って、非晶質Siや、多結晶Siではそ
の欠陥の多い結晶構造ゆえに要求される或いは今後要求
されるに十分な性能を持った駆動素子を作成することは
非常に困難である。Therefore, it is very difficult to produce a driving element having the required or sufficient performance in amorphous Si or polycrystalline Si due to the crystal structure having many defects.
【0022】そして、本発明者らは、上述した基体の技
術的課題とは別に、高性能な液晶画像表示装置を得る為
には、液晶画素部のスイッチング素子の構成と、周辺回
路の半導体素子の構成とを新たな観点から設計しなけれ
ばならないことに気づいたのである。In addition to the above-mentioned technical problems of the base, the present inventors have found that in order to obtain a high-performance liquid crystal image display device, the structure of the switching element of the liquid crystal pixel portion and the semiconductor element of the peripheral circuit I realized that I had to design the structure from a new point of view.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明は、基体と該基体
上に形成された液晶画素部とを有し、前記基体における
前記液晶画素部の下方の部分が透光性である液晶画像表
示装置の製造方法において、多孔質化された第1の基体
上に形成された単結晶半導体層を、透光性絶縁層を介し
て、非透光性の第2の基体に貼り合わせ、前記第1の基
体をエッチングを含む処理により除去し、前記第2の基
体の前記透光性絶縁層上に前記液晶画素部を形成した
後、前記液晶画素部の下方にある前記第2の基体の一部
を、前記単結晶半導体層が形成されていない面側から除
去することにより透光部を形成して、前記液晶画素部に
光入射可能とした液晶画像表示装置の製造方法である。 This onset bright [Means for solving problems], substrate and the substrate and a liquid crystal pixel portion formed on body, the liquid crystal image lower portion of the liquid crystal pixel portion in the substrate is translucent In a method for manufacturing a display device, a porous first substrate is provided.
The single crystal semiconductor layer formed above is interposed with a light-transmitting insulating layer
And bonded to the non-light-transmitting second base,
Removing the body by a process including etching;
The liquid crystal pixel portion was formed on the transparent insulating layer of the body
And a part of the second base below the liquid crystal pixel portion.
From the side where the single crystal semiconductor layer is not formed.
Forming a light transmitting portion by removed by a method for producing a liquid crystal image display device capable of light incident on the liquid crystal pixel portion.
【0024】[0024]
【0025】本発明によれば、経済性に優れて、大面積
に渡り均一平坦な、極めて優れた結晶性を有するSi単
結晶基板を用い、半導体能動素子を欠陥の著しく少ない
Si単結晶層上に作成することにより、上記半導体素子
の浮遊容量が低減し、高速動作が可能で、ラッチアップ
現象等のない、耐放射線特性の優れた素子及び回路を液
晶画像表示画素と同一基板上に集積した高性能な装置が
提供できる。According to the present invention, an Si single crystal substrate which is economically excellent, has excellent flatness over a large area and has extremely excellent crystallinity is used, and a semiconductor active element is formed on an Si single crystal layer having extremely few defects. By reducing the stray capacitance of the semiconductor device, high-speed operation is possible, and there are no latch-up phenomena, etc., and elements and circuits excellent in radiation resistance are integrated on the same substrate as the liquid crystal image display pixel. A high-performance device can be provided.
【0026】更に、本発明による液晶画像表示装置にお
ける可視光領域の光に関して非透過性の基板は厚みが約
600μmと厚いため、液晶画素部の下方を精度良く除
去するには工夫がいる。後述するように、基板除去後の
斜面とメンブレンのなす角は55°〜90°であること
が好ましく、90°であることがより好ましい。更に、
メンブレンに達した時点で確実に該基板の除去が終了す
ることが好ましいが、本発明では該基板として異方性エ
ッチング特性を有する基板を使用しているため、55°
以上の角度で精度良い除去が可能となる。Further, since the substrate that is impermeable to light in the visible light region in the liquid crystal image display device according to the present invention has a thickness of about 600 μm, there is a contrivance for accurately removing the portion below the liquid crystal pixel portion. As will be described later, the angle between the slope after removing the substrate and the membrane is preferably 55 ° to 90 °, and more preferably 90 °. Furthermore,
Although it is preferable that the removal of the substrate is surely completed when the membrane reaches the membrane, the present invention uses a substrate having anisotropic etching characteristics as the substrate.
With the above angle, accurate removal can be performed.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様例を図面
を参照しながら詳述する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0028】図2は、本発明の液晶画像表示装置の製造
方法の一実施形態の工程を模式的に示した模式図であ
る。図2(a)において、基板7は非透光性基板、8は
透光性絶縁層、9は半導体単結晶層である。この基板構
造はSOI構造として広く知られており、2枚の半導体
基板を絶縁物層を介して貼り合せ、片方の基板を薄層化
するもので、絶縁層を自由に選択できるという点におい
て適している。図2(a)に示されたSOI基板に公知
の集積回路プロセス技術を用いて、図2(b)に示され
るように液晶画像表示装置に必要な各半導体能動素子で
ある、画素スイッチング素子10及び、駆動回路11、
周辺回路12を作成する。そののちに、図2(c)にあ
るように、カバーガラス15と封止材13を用いて、液
晶14を封入する。この液晶部分には、配向膜、対向電
極、フィルター、偏光板等が必要であることはいうまで
もないが、これらは公知の技術事項であるのでここでは
省略する。このままでは、基板は可視光に対して透過で
はないので、光源を基板の裏に配置した投射型表示装置
としては使用されない。そこで、最後に図2(d)に示
したように液晶画素部の下方16にあたる非透光性基板
7を裏面より、透光性絶縁層8まで除去して実質的に光
透過にし、投射型液晶画像表示装置を作成する。機械的
強度或いは、信頼性向上要請から部分的に除去した領域
16を透明性樹脂、スピンオングラス等で充填すること
も可能である。[0028] Figure 2, manufacture of the liquid crystal image display device of the present invention
FIG. 3 is a schematic view schematically showing steps of an embodiment of the method . In FIG. 2 (a), the substrate 7 non translucent substrate, the 8
Translucent insulating layer, 9 is a semiconductor single crystal layer. This substrate structure is widely known as an SOI structure, and two semiconductor substrates are bonded together via an insulating layer to make one of the substrates thinner, and is suitable in that the insulating layer can be freely selected. ing. Using known integrated circuit process technology SOI substrate shown in FIG. 2 (a), which are the semiconductor active devices required for a liquid crystal picture display device as shown in FIG. 2 (b), the pixel Sui switching element 10 and a drive circuit 11,
The peripheral circuit 12 is created. Thereafter, as shown in FIG. 2C, the liquid crystal 14 is sealed using the cover glass 15 and the sealing material 13. Needless to say, the liquid crystal portion requires an alignment film, a counter electrode, a filter, a polarizing plate, and the like, but these are well-known technical items and will not be described here. In this state, since the substrate is not transparent to visible light, it is not used as a projection display device in which a light source is arranged behind the substrate. Therefore, finally, as shown in FIG. 2D, the non-light-transmitting substrate 7 below the liquid crystal pixel portion 16 is removed from the back surface to the light-transmitting insulating layer 8 so that the light-transmitting insulating layer 8 is substantially light-transmitted. Create a liquid crystal image display device. It is also possible to fill the region 16 that has been partially removed due to a request for improvement in mechanical strength or reliability with a transparent resin, spin-on glass, or the like.
【0029】更に、本発明の液晶画像表示装置は、非透
光性基板を除去することにより得られる透光領域にSi
Nx 絶縁層を少なくとも設けて、該透光領域の機械的強
度を補強し、信頼性を向上させることが好ましい。Further, in the liquid crystal image display device of the present invention, the light-transmitting region obtained by removing the non-light-transmitting substrate
At least provided N x insulating layer, and the mechanical strength of the translucent regions, it is preferable to improve the reliability.
【0030】SiNx 絶縁層の形成方法はスパッタ或い
は、減圧CVD、プラズマCVD法が挙げられるが、制
御性の面から減圧CVD法が好ましい。膜構成として
は、デバイスの上層膜(保護膜)に設けても、層間絶縁
膜(配線間膜)に設けても下地絶縁膜に設けてもよく、
また、これらの複数部分に設けてもよい。更に、SiN
x 絶縁層の膜厚及びパターニングにより強度をコントロ
ールすることも可能である。The method for forming the SiN x insulating layer includes sputtering, low pressure CVD, and plasma CVD, but low pressure CVD is preferable from the viewpoint of controllability. The film configuration may be provided on the upper layer film (protective film) of the device, may be provided on the interlayer insulating film (inter-wiring film), or may be provided on the base insulating film.
Moreover, you may provide in these several parts. Furthermore, SiN
The strength can be controlled by the thickness and patterning of the x insulating layer.
【0031】図3は、本発明の液晶画像表示装置の製造
方法の他の実施形態の工程を模式的に示した模式図であ
る。本例は、図3(a)〜(c)は図2(a)〜(c)
と同じ工程であり、図3(d)に示したように、液晶画
素部の下方16にあたる非透光性基板7を裏面より、透
光性絶縁層8まで除去して実質的に光透過にした後、更
に、補強層として該透光領域に裏面よりSiNx 絶縁層
17を形成し、投射型液晶画像表示装置を作成する。FIG. 3 shows the production of the liquid crystal image display device of the present invention.
It is the schematic diagram which showed typically the process of other embodiment of the method . In this example, FIGS. 3A to 3C show FIGS. 2A to 2C.
3D, the non-light-transmitting substrate 7 below the liquid crystal pixel portion 16 is removed from the back surface to the light-transmitting insulating layer 8 as shown in FIG. After that , a SiN x insulating layer 17 is further formed on the light-transmitting region from the back surface as a reinforcing layer, thereby producing a projection type liquid crystal image display device.
【0032】また、上述した表示装置においては、スイ
ッチング素子10の半導体活性層の層厚を、駆動回路1
1を含む周辺回路12の半導体活性層の層厚より薄くす
ることにより高性能な装置とすることができる。In the above-described display device, the thickness of the semiconductor active layer of the switching element 10 is set to
By making the thickness of the semiconductor active layer of the peripheral circuit 12 including the semiconductor device 1 smaller than that of the semiconductor device, a high-performance device can be obtained.
【0033】 次に、本発明の液晶画像表示装置の製造
方法に用いられる多孔質半導体(第1の基体)について
説明する。Next, a porous semiconductor (first base) used in the method for manufacturing a liquid crystal image display device of the present invention will be described.
【0034】本発明において用いる多孔質半導体として
の多孔質Siは、Uhlir等によって1956年に半
導体の電解研磨の研究過程において発見された(A.U
hlir,Bell Syst.Tech.J.,vo
l 35,333(1956))。また、ウナガミ等
は、陽極化成におけるSiの溶解反応を研究し、HF溶
液中のSiの陽極反応には正孔が必要であり、その反応
は、次のようであると報告している(T.ウナガミ:
J.Electrochem.Soc.,vol.12
7,476(1980))。The porous Si used as the porous semiconductor used in the present invention was discovered by Uhlir et al. In 1956 in the course of research on the electropolishing of semiconductors (AU).
hlir, Bell Syst. Tech. J. , Vo
l 35, 333 (1956)). In addition, Unagami et al. Studied the dissolution reaction of Si in anodization and reported that the anodic reaction of Si in an HF solution requires holes, and the reaction is as follows (T Eel:
J. Electrochem. Soc. , Vol. 12
7, 476 (1980)).
【0035】 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、正孔と電子を表して
いる。また、n及びλは夫々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。Si + 2HF + (2-n) e + → SiF 2 + 2H + + ne − SiF 2 + 2HF → SiF 4 + H 2 SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6 or Si + 4HF + (4-λ) e + → SiF 4 + 4H + + λe - where SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6, e + , e -, respectively, represent the holes and electrons. Further, n and λ are the number of holes required for dissolving the Si1 atom, respectively, and it is assumed that porous Si is formed when the condition of n> 2 or λ> 4 is satisfied.
【0036】このように、多孔質Siを作成するために
は、正孔が必要であり、N型Siに比べてP型Siの方
が多孔質Siに変質し易い。しかし、N型Siも正孔の
注入があれば、多孔質Siに変質することが知られてい
る(R.P.Holmstrom and J.Y.C
hi.Appl.Phys.Lett.Vol.42,
386(1983))。As described above, holes are required to form porous Si, and P-type Si is more easily transformed into porous Si than N-type Si. However, it is known that N-type Si is also transformed into porous Si when holes are injected (RP Holmstrom and JYC).
hi. Appl. Phys. Lett. Vol. 42,
386 (1983)).
【0037】この多孔質Si層は、単結晶Siの密度
2.33g/cm3 に比べて、HF溶液濃度を50〜2
0%に変化させることで、その密度を1.1〜0.6g
/cm3 の範囲に変化させることができる。この多孔質
Si層は、透過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る。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、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。This porous Si layer has a HF solution concentration of 50 to 2 compared to the density of single crystal Si of 2.33 g / cm 3.
By changing the density to 0%, the density is 1.1 to 0.6 g.
/ Cm 3 . According to observation with a transmission electron microscope, the porous Si layer has holes having an average diameter of about 600 °. Although the density is less than half that of single crystal Si, single crystallinity is maintained, and a single crystal Si layer can be epitaxially grown on the porous layer.
【0038】一般にSi単結晶を酸化すると、その体積
は約2.2倍に増大するが、多孔質Siの密度を制御す
ることにより、その体積膨張を抑制することが可能とな
り、基体の反りと、表面残留単結晶層に導入されるクラ
ックを回避できる。単結晶Siの多孔質Siに対する酸
化後の体積比Rは次のように表わすことができる。In general, when a Si single crystal is oxidized, its volume increases about 2.2 times. However, by controlling the density of porous Si, it becomes possible to suppress the volume expansion of the Si single crystal. In addition, cracks introduced into the surface remaining single crystal layer can be avoided. The volume ratio R of single-crystal Si to porous Si after oxidation can be expressed as follows.
【0039】R=2.2×(A/2.33) ここで、Aは多孔質Siの密度である。もし、R=1、
即ち酸化後の体積膨張がない場合には、A=1.06
(g/cm3 )となり、多孔質Si層の密度を1.06
にすれば、体積膨張を抑制することができる。R = 2.2 × (A / 2.33) where A is the density of the porous Si. If R = 1,
That is, when there is no volume expansion after oxidation, A = 1.06
(G / cm 3 ) and the density of the porous Si layer is 1.06
By doing so, volume expansion can be suppressed.
【0040】また、多孔質層はその内部に大量の空隙が
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、非多孔質Si層のエッチン
グ速度に比べて、著しく増速される。Further, since the porous layer has a large amount of voids formed therein, the density is reduced to less than half. As a result, the surface area increases dramatically compared to the volume,
The chemical etching rate is significantly increased compared to the etching rate of the non-porous Si layer.
【0041】 本発明の液晶画像表示装置の製造方法
は、以上説明した多孔質Si層の性質を利用したもので
あり、本発明によれば、透光性の絶縁層を介して非透光
性の第2の基体上に単結晶Si層を形成した後、必要な
領域のみ非透光性基体部分を除去することで、非透光性
基体上に形成された単結晶Si層の必要な領域のみ部分
的に光照射することが可能となり、ガラスに代表される
透光性基体を用いずに、容易に、しかも生産性、均一
性、制御性、経済性の面で卓越した、結晶性が単結晶ウ
エハ並に優れたSi層を持つ透光性のSOI構造を作成
することが可能となる。The method for manufacturing a liquid crystal image display device of the present invention utilizes the properties of the porous Si layer described above, and according to the present invention, non-light-transmitting via a light-transmitting insulating layer.
After forming a single crystal Si layer on the second substrate of sex, by removing necessary area only non-light-transmitting base portion, necessary for the single crystal Si layer formed non-translucent on a substrate It is possible to irradiate light only in a part of the area, and without using a translucent substrate typified by glass, it is easy to use and has excellent crystallinity in terms of productivity, uniformity, controllability, and economy. Can produce a light-transmitting SOI structure having a Si layer as excellent as a single crystal wafer.
【0042】先ず、本発明に好適に用いることができる
エッチング液について説明する。First, an etching solution that can be suitably used in the present invention will be described.
【0043】図4から図11に、多孔質Siと非多孔質
Si個別に各々に対する、弗酸、弗酸とアルコールとの
混合液、弗酸と過酸化水素水との混合液、弗酸とアルコ
ールと過酸化水素水との混合液、バッファード弗酸、バ
ッファード弗酸とアルコールとの混合液、バッファード
弗酸と過酸化水素水との混合液、及びバッファード弗酸
とアルコールと過酸化水素水との混合液によるエッチン
グ特性をそれぞれ示す。FIGS. 4 to 11 show that the porous Si and the non-porous Si are respectively separated from hydrofluoric acid, a mixed solution of hydrofluoric acid and alcohol, a mixed solution of hydrofluoric acid and aqueous hydrogen peroxide, and a mixture of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide. A mixture of alcohol and hydrogen peroxide, buffered hydrofluoric acid, a mixture of buffered hydrofluoric acid and alcohol, a mixture of buffered hydrofluoric acid and hydrogen peroxide, and a mixture of buffered hydrofluoric acid and alcohol The etching characteristics of a mixed solution with hydrogen oxide water are shown.
【0044】多孔質Siは単結晶Siを陽極化成によっ
て作成し、その条件を以下に示す。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。The porous Si is prepared by anodizing single-crystal Si, and the conditions are as follows. The starting material of porous Si formed by anodization is not limited to single-crystal Si, but may be Si having another crystal structure.
【0045】 印加電圧 :2.6(V) 電流密度 :30(mA・cm-2) 陽極化成溶液 :HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間 :2.4(時間) 多孔質Siの厚み:300(μm) Porosity:56(%) 図4に、多孔質Siと非多孔質である単結晶Siを弗酸
に浸潤し、攪拌したときのエッチングされた多孔質Si
と単結晶Siの厚みのエッチング時間依存性を示す。Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 2.4 ( Time) Thickness of porous Si: 300 (μm) Porosity: 56 (%) FIG. 4 shows that porous Si and non-porous single-crystal Si are infiltrated with hydrofluoric acid and etched when stirred. Si
And the etching time dependence of the thickness of single crystal Si.
【0046】上記条件により作成した多孔質Siを室温
において49%弗酸(白丸)に浸潤し、攪拌した。後
に、該多孔質Siの厚みの減少を測定した。多孔質Si
は急速にエッチングされ、40分ほどで90μm、更
に、80分経過させると205μmも、高度の表面性を
有して、均一にエッチングされる。エッチング速度は溶
液濃度及び、温度に依存する。The porous Si prepared under the above conditions was infiltrated with 49% hydrofluoric acid (open circles) at room temperature and stirred. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. Porous Si
Is rapidly etched, having a high degree of surface properties, and being uniformly etched to 90 μm in about 40 minutes and to 205 μm after 80 minutes. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.
【0047】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいて49%弗酸(黒丸)に浸潤し、攪拌した。後に、
該単結晶Siの厚みの減少を測定した。単結晶Siは、
80分経過した後にも、60Å以下しかエッチングされ
なかった。Further, single crystal Si having a thickness of 500 μm was soaked in 49% hydrofluoric acid (black circles) at room temperature and stirred. later,
The decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. Single crystal Si
Even after a lapse of 80 minutes, the etching was less than 60 °.
【0048】図5に、多孔質Siと非多孔質である単結
晶Siを弗酸とアルコールとの混合液に攪拌することな
しに浸潤した時のエッチングされた多孔質Siと単結晶
Siの厚みのエッチング時間依存性を示す。FIG. 5 shows the thicknesses of the etched porous Si and the single-crystal Si when the porous Si and the non-porous single-crystal Si were infiltrated into the mixed solution of hydrofluoric acid and alcohol without stirring. Of FIG.
【0049】上記条件により作成した多孔質Siを室温
において49%弗酸とアルコールとの混合液(10:
1)(白丸)に攪拌することなしに浸潤した。後に、該
多孔質Siの厚みの減少を測定した。多孔質Siは急速
にエッチングされ、40分ほどで85μm、更に、80
分経過させると195μmも、高度の表面性を有して、
均一にエッチングされる。エッチング速度は溶液濃度及
び、温度に依存する。The porous Si prepared under the above conditions was mixed at room temperature with a mixture of 49% hydrofluoric acid and alcohol (10:
1) (white circles) infiltrated without stirring. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. The porous Si is rapidly etched to 85 μm in about 40 minutes,
After lapse of minutes, 195 μm has a high degree of surface properties,
Etched uniformly. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.
【0050】特に、アルコールを添加することによっ
て、エッチングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエ
ッチング表面から、攪拌することなく、除去でき、均一
に且つ効率よく多孔質Siをエッチングすることができ
る。In particular, by adding alcohol, bubbles of the reaction gas generated by the etching can be instantaneously removed from the etched surface without stirring, and the porous Si can be etched uniformly and efficiently.
【0051】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいて49%弗酸とアルコールとの混合液(10:1)
(黒丸)に攪拌することなしに浸潤した。後に、該単結
晶Siの厚みの減少を測定した。単結晶Siは、80分
経過した後にも、60Å以下しかエッチングされなかっ
た。Further, a single-crystal Si having a thickness of 500 μm is mixed with 49% hydrofluoric acid and alcohol at room temperature (10: 1).
(Black circles) infiltrated without stirring. Later, the decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. The single crystal Si was etched only 60 ° or less even after 80 minutes.
【0052】図6に、多孔質Siと非多孔質である単結
晶Siを弗酸と過酸化水素水との混合液に浸潤し、攪拌
した時のエッチングされた多孔質Siと単結晶Siの厚
みのエッチング時間依存性を示す。FIG. 6 shows that the porous Si and the non-porous single-crystal Si were infiltrated into a mixed solution of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution, and were stirred and stirred. 4 shows the etching time dependency of the thickness.
【0053】上記条件により作成した多孔質Siを室温
において49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液
(1:5)(白丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該多孔
質Siの厚みの減少を測定した。多孔質Siは急速にエ
ッチングされ、40分ほどで112μm、更に、80分
経過させると256μmも、高度の表面性を有して、均
一にエッチングされる。エッチング速度は溶液濃度及
び、温度に依存する。The porous Si prepared under the above conditions was infiltrated at room temperature in a mixed solution (1: 5) of 49% hydrofluoric acid and 30% aqueous hydrogen peroxide (open circles) and stirred. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. The porous Si is rapidly etched, having a high surface property of 112 μm in about 40 minutes and 256 μm after 80 minutes, and is uniformly etched. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.
【0054】特に、過酸化水素水を添加することによっ
て、Siの酸化を増速し、反応速度を無添加に比べて増
速することが可能となり、更に過酸化水素水の比率を変
えることにより、その反応速度を制御することができ
る。In particular, by adding the hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared with the case of not adding the hydrogen peroxide solution. , Its reaction rate can be controlled.
【0055】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいて49%弗酸と30%過酸化水素水との混合液
(1:5)(黒丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該単結
晶Siの厚みの減少を測定した。単結晶Siは、80分
経過した後にも、60Å以下しかエッチングされなかっ
た。Further, 500 μm-thick single-crystal Si was infiltrated at room temperature into a mixed solution (1: 5) of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide (black circle) and stirred. Later, the decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. The single crystal Si was etched only 60 ° or less even after 80 minutes.
【0056】図7に、多孔質Siと非多孔質である単結
晶Siを弗酸とアルコールと過酸化水素水との混合液に
攪拌することなしに浸潤した時のエッチングされた多孔
質Siと単結晶Siの厚みのエッチング時間依存性を示
す。FIG. 7 shows that the porous Si and the non-porous single-crystal Si were infiltrated into a mixed solution of hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide without stirring, and the porous Si and the non-porous single crystal Si were infiltrated. 4 shows the etching time dependency of the thickness of single crystal Si.
【0057】上記条件により作成した多孔質Siを室温
において49%弗酸とアルコールと30%過酸化水素水
との混合液(10:6:50)(白丸)に攪拌すること
なしに浸潤した。後に、該多孔質Siの厚みの減少を測
定した。多孔質Siは急速にエッチングされ、40分ほ
どで106μm、更に、80分経過させると244μm
も、高度の表面性を有して、均一にエッチングされる。
エッチング速度は溶液濃度及び、温度に依存する。The porous Si produced under the above conditions was infiltrated at room temperature into a mixed solution (10: 6: 50) of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide (open circle) without stirring. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. The porous Si is rapidly etched to 106 μm in about 40 minutes, and 244 μm after 80 minutes.
Also have a high degree of surface properties and are uniformly etched.
The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.
【0058】特に、アルコールを添加することによっ
て、エッチングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエ
ッチング表面から、攪拌することなく、除去でき、均一
にかつ効率よく多孔質Siをエッチングすることができ
る。In particular, by adding alcohol, bubbles of the reaction gas generated by the etching can be instantaneously removed from the etching surface without stirring, and the porous Si can be etched uniformly and efficiently.
【0059】また特に、過酸化水素水を添加することに
よって、Siの酸化を増速し、反応速度を無添加に比べ
て増速することが可能となり、更に過酸化水素水の比率
を変えることにより、その反応速度を制御することがで
きる。In particular, by adding a hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared with the case of not adding the hydrogen peroxide solution. With this, the reaction speed can be controlled.
【0060】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいて49%弗酸とアルコールと30%過酸化水素水と
の混合液(10:6:50)(黒丸)に攪拌することな
しに浸潤した。後に、該単結晶Siの厚みの減少を測定
した。単結晶Siは、80分経過した後にも、60Å以
下しかエッチングされなかった。図8に、多孔質Siと
非多孔質である単結晶Siをバッファード弗酸に浸潤
し、攪拌した時のエッチングされた多孔質Siと単結晶
Siの厚みのエッチング時間依存性を示す。Further, single-crystal Si having a thickness of 500 μm was infiltrated at room temperature into a mixed solution (10: 6: 50) of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide (black circle) without stirring. Later, the decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. The single crystal Si was etched only 60 ° or less even after 80 minutes. FIG. 8 shows the etching time dependency of the thickness of the etched porous Si and single-crystal Si when porous Si and non-porous single-crystal Si are infiltrated with buffered hydrofluoric acid and stirred.
【0061】上記条件により作成した多孔質Siを室温
においてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
4 F+H2 O)(白丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該
多孔質Siの厚みの減少を測定した。多孔質Siは急速
にエッチングされ、40分ほどで70μm、更に、12
0分経過させると140μmも、高度の表面性を有し
て、均一にエッチングされる。エッチング速度は溶液濃
度及び、温度に依存する。The porous Si produced under the above conditions was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH) at room temperature.
4 F + H 2 O) infiltrate the (open circles), and stirred. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. The porous Si is rapidly etched to 70 μm in about 40 minutes, and
After elapse of 0 minutes, even 140 μm is uniformly etched with a high degree of surface property. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.
【0062】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH4
F+H2 O)(黒丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該単
結晶Siの厚みの減少を測定した。単結晶Siは、12
0分経過した後にも、100Å以下しかエッチングされ
なかった。Further, 500 μm-thick single-crystal Si was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH 4) at room temperature.
F + H 2 O) (filled circles) and stirred. Later, the decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. Single crystal Si is 12
Even after a lapse of 0 minutes, the etching was less than 100 °.
【0063】図9に、多孔質Siと非多孔質である単結
晶Siをバッファード弗酸とアルコールとの混合液に攪
拌することなしに浸潤したときのエッチングされた多孔
質Siと単結晶Siの厚みのエッチング時間依存性を示
す。FIG. 9 shows etched porous Si and single-crystal Si when porous Si and non-porous single-crystal Si were infiltrated into a mixed solution of buffered hydrofluoric acid and alcohol without stirring. 4 shows the etching time dependence of the thickness of the film.
【0064】上記条件により作成した多孔質Siを室温
においてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
4 F+H2 O)とアルコールとの混合液(10:1)
(白丸)に攪拌することなしに浸潤した。後に、該多孔
質Siの厚みの減少を測定した。多孔質Siは急速にエ
ッチングされ、40分ほどで67μm、更に、120分
経過させると112μmも、高度の表面性を有して、均
一にエッチングされる。エッチング速度は溶液濃度及
び、温度に依存する。The porous Si prepared under the above conditions was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH) at room temperature.
4 F + H 2 O) and alcohol mixture (10: 1)
(Open circles) infiltrated without stirring. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. Porous Si is rapidly etched, having a high surface property of 67 μm in about 40 minutes and 112 μm after 120 minutes, and is uniformly etched. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.
【0065】特に、アルコールを添加することによっ
て、エッチングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエ
ッチング表面から、攪拌することなく、除去でき、均一
に且つ効率よく多孔質Siをエッチングすることができ
る。In particular, by adding alcohol, bubbles of the reaction product gas can be instantaneously removed from the etched surface without stirring, and the porous Si can be uniformly and efficiently etched.
【0066】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH4
F+H2 O)とアルコールとの混合液(10:1)(黒
丸)に攪拌することなしに浸潤した。後に、該単結晶S
iの厚みの減少を測定した。単結晶Siは、120分経
過した後にも、100Å以下しかエッチングされなかっ
た。Further, 500 μm-thick single-crystal Si was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH 4) at room temperature.
F + H 2 O) and an alcohol mixture (10: 1) (filled circles) without stirring. Later, the single crystal S
The decrease in the thickness of i was measured. The single crystal Si was etched only 100 ° or less even after elapse of 120 minutes.
【0067】図10に、多孔質Siと非多孔質である単
結晶Siをバッファード弗酸と過酸化水素水との混合液
に浸潤し、攪拌した時のエッチングされた多孔質Siと
単結晶Siの厚みのエッチング時間依存性を示す。FIG. 10 shows that porous Si and non-porous single-crystal Si were infiltrated into a mixed solution of buffered hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution, and were etched when stirred. 4 shows the etching time dependency of the thickness of Si.
【0068】上記条件により作成した多孔質Siを室温
においてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
4 F+H2 O)と30%過酸化水素水との混合液(1:
5)(白丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該多孔質Si
の厚みの減少を測定した。多孔質Siは急速にエッチン
グされ、40分ほどで88μm、更に、120分経過さ
せると147μmも、高度の表面性を有して、均一にエ
ッチングされる。エッチング速度は溶液濃度及び、温度
に依存する。The porous Si produced under the above conditions was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH) at room temperature.
4 F + H 2 O) and mixed solution of 30% hydrogen peroxide (1:
5) Infiltrated (white circle) and stirred. Later, the porous Si
Was measured for a decrease in thickness. Porous Si is rapidly etched, having a high surface property of 88 μm in about 40 minutes and 147 μm after 120 minutes, and is uniformly etched. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.
【0069】特に、過酸化水素水を添加することによっ
て、Siの酸化を増速し、反応速度を無添加にくらべて
増速することが可能となり、更に過酸化水素水の比率を
変えることにより、その反応速度を制御することができ
る。In particular, by adding the hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared with the case of not adding the hydrogen peroxide solution. , Its reaction rate can be controlled.
【0070】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH4
F+H2 O)と30%過酸化水素水との混合液(1:
5)(黒丸)に浸潤し、攪拌した。後に、該単結晶Si
の厚みの減少を測定した。単結晶Siは、120分経過
した後にも、100Å以下しかエッチングされなかっ
た。Further, 500 μm-thick single-crystal Si was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH 4) at room temperature.
F + H 2 O) and a mixture of 30% hydrogen peroxide solution (1:
5) Infiltrated (black circles) and stirred. Later, the single crystal Si
Was measured for a decrease in thickness. The single crystal Si was etched only 100 ° or less even after elapse of 120 minutes.
【0071】図11に、多孔質Siと非多孔質である単
結晶Siをバッファード弗酸とアルコールと過酸化水素
水との混合液に攪拌することなしに湿潤した時のエッチ
ングされた多孔質Siと単結晶Siの厚みのエッチング
時間依存性を示す。FIG. 11 shows the etched porous material obtained when the porous Si and the non-porous single-crystal Si were wetted without being stirred in a mixed solution of buffered hydrofluoric acid, alcohol and aqueous hydrogen peroxide. 4 shows the etching time dependency of the thickness of Si and single crystal Si.
【0072】上記条件により作成した多孔質Siを室温
においてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH
4 F+H2 O)とアルコールと30%過酸化水素水との
混合液(10:6:50)(白丸)に攪拌することなし
に浸潤した。後に、該多孔質Siの厚みの減少を測定し
た。多孔質Siは急速にエッチングされ、40分ほどで
83μm、更に、120分経過させると140μmも、
高度の表面性を有して、均一にエッチングされる。エッ
チング速度は溶液濃度及び、温度に依存する。The porous Si produced under the above conditions was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH) at room temperature.
4 F + H 2 O), a mixture of alcohol and 30% aqueous hydrogen peroxide (10: 6: 50) (open circles) was infiltrated without stirring. Later, the decrease in the thickness of the porous Si was measured. Porous Si is rapidly etched, 83 μm in about 40 minutes, and 140 μm after 120 minutes.
It has a high degree of surface properties and is uniformly etched. The etching rate depends on the solution concentration and the temperature.
【0073】特に、アルコールを添加することによっ
て、エッチングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエ
ッチング表面から、攪拌することなく、除去でき、均一
に且つ効率よく多孔質Siをエッチングすることができ
る。In particular, by adding alcohol, bubbles of the reaction gas generated by the etching can be instantaneously removed from the etching surface without stirring, and the porous Si can be etched uniformly and efficiently.
【0074】また特に、過酸化水素水を添加することに
よって、Siの酸化を増速し、反応速度を無添加にくら
べて増速することが可能となり、更に過酸化水素水の比
率を変えることにより、その反応速度を制御することが
できる。In particular, by adding the hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated, and the reaction rate can be increased as compared with the case of not adding the hydrogen peroxide solution. With this, the reaction speed can be controlled.
【0075】また、500μm厚の単結晶Siを室温に
おいてバッファード弗酸(4.5%HF+36%NH4
F+H2 O)とアルコールと30%過酸化水素水との混
合液(10:6:50)(黒丸)に攪拌することなしに
浸潤した。後に、該単結晶Siの厚みの減少を測定し
た。単結晶Siは、120分経過した後にも、100Å
以下しかエッチングされなかった。Further, 500 μm-thick single-crystal Si was treated with buffered hydrofluoric acid (4.5% HF + 36% NH 4) at room temperature.
F + H 2 O), a mixture of alcohol and 30% aqueous hydrogen peroxide (10: 6: 50) (filled circles) was infiltrated without stirring. Later, the decrease in the thickness of the single crystal Si was measured. The single crystal Si is kept at 100 ° even after 120 minutes.
Only the following were etched.
【0076】以上説明したエッチング液によるエッチン
グ後の多孔質Siと単結晶Siを水洗し、その表面を二
次イオンにより微量分析したところ何ら不純物は検出さ
れなかった。The porous Si and the single crystal Si after the etching with the etching solution described above were washed with water, and the surface thereof was subjected to microanalysis with secondary ions. As a result, no impurities were detected.
【0077】尚、過酸化水素水の溶液濃度は、ここでは
30%であるが、過酸化水素水の添加効果がそこなわれ
ず、且つ製造工程等で実用上差し支えない濃度で設定さ
れる。Although the solution concentration of the hydrogen peroxide solution is 30% here, it is set to a concentration that does not impair the effect of adding the hydrogen peroxide solution and that is practically acceptable in the manufacturing process and the like.
【0078】溶液濃度及び温度の条件は、弗酸、バッフ
ァード弗酸及び上記過酸化水素水、又は上記アルコール
の効果を奏し、エッチング速度が製造工程等で実用上差
し支えない範囲で設定される。The conditions of the solution concentration and the temperature are set within a range where the effects of hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid and the above-mentioned aqueous hydrogen peroxide or the above-mentioned alcohol are exhibited, and the etching rate is practically acceptable in the manufacturing process and the like.
【0079】本願では、一例として、前述した溶液濃
度、室温の場合について取り上げたが、本発明は係る条
件に限定されるものではない。In the present application, the case of the above-mentioned solution concentration and room temperature is taken as an example, but the present invention is not limited to such conditions.
【0080】HF濃度は、エッチング液に対して、好ま
しくは1〜95%、より好ましくは5〜90%、更に好
ましくは5〜80%の範囲で設定される。The HF concentration is set in the range of preferably 1 to 95%, more preferably 5 to 90%, and still more preferably 5 to 80% with respect to the etching solution.
【0081】バッファード弗酸中のHF濃度は、エッチ
ング液に対して、好ましくは1〜95%、より好ましく
は1〜85%、更に好ましくは1〜70%の範囲で設定
され、バッファード弗酸中のNH4 F濃度は、エッチン
グ液に対して、好ましくは1〜95%、より好ましくは
5〜90%、更に好ましくは5〜80%の範囲で設定さ
れる。The HF concentration in the buffered hydrofluoric acid is preferably set in the range of 1 to 95%, more preferably 1 to 85%, and still more preferably 1 to 70% with respect to the etching solution. The NH 4 F concentration in the acid is set in the range of preferably 1 to 95%, more preferably 5 to 90%, and still more preferably 5 to 80% with respect to the etching solution.
【0082】H2 O2 濃度は、エッチング液に対して、
好ましくは1〜95%、より好ましくは5〜90%、更
に好ましくは10〜80%で、且つ上記過酸化水素水の
効果を奏する範囲で設定される。The H 2 O 2 concentration is determined by
It is preferably set in the range of 1 to 95%, more preferably 5 to 90%, and still more preferably 10 to 80%, and within a range in which the effect of the hydrogen peroxide solution is exhibited.
【0083】アルコール濃度は、エッチング液に対し
て、好ましくは80%以下、より好ましくは60%以
下、更に好ましくは40%以下で、且つ上記アルコール
の効果を奏する範囲で設定される。The alcohol concentration is set to preferably 80% or less, more preferably 60% or less, and still more preferably 40% or less with respect to the etching solution, and is set within a range in which the effect of the alcohol is exerted.
【0084】温度は、好ましくは0〜100℃、より好
ましくは5〜80℃、更に好ましくは5〜60℃の範囲
で設定される。The temperature is set in the range of preferably 0 to 100 ° C., more preferably 5 to 80 ° C., and still more preferably 5 to 60 ° C.
【0085】本発明に用いられるアルコールはエチルア
ルコールの他、イソプロピルアルコールなど製造工程等
に実用上差し支えなく、更に上記アルコール添加効果を
望むことのできるアルコールを用いることができる。The alcohol used in the present invention may be ethyl alcohol, isopropyl alcohol, or any other alcohol that can be used in the production process or the like and has the above-mentioned effect of alcohol addition.
【0086】次に基体を多孔質化した後に単結晶をエピ
タキシャル成長させる方法について説明する。Next, a method for epitaxially growing a single crystal after making the substrate porous will be described.
【0087】図12(a)に示すように、先ず、Si単
結晶基体を用意して、HF溶液を用いた陽極化成(An
odization)法によって、その全部を多孔質化
して多孔質単結晶Si基体18とする。種々の成長法に
より、エピタキシャル成長を多孔質化した基体表面に行
い、薄膜単結晶層19を形成する。As shown in FIG. 12 (a), first, a Si single crystal substrate was prepared and anodized (An) using an HF solution.
The entirety of the substrate is made porous by an oxidation method to form a porous single-crystal Si substrate 18. Epitaxial growth is performed on the porous substrate surface by various growth methods to form a thin film single crystal layer 19.
【0088】 図12(b)に示すように、もう一つの
Si基体20を用意して、その表面に透光性の絶縁層2
1を形成した後、多孔質Si基体上の単結晶Si層上に
形成した透光性の絶縁層22表面に、絶縁層21を表面
に持つSi基体を貼りつける。この貼り付け工程は、洗
浄した表面同士を密着させ、その後酸化雰囲気或いは、
窒素雰囲気中で加熱する。絶縁層22は最終的な活性層
である単結晶層19の界面準位を低減させるために形成
するものである。As shown in FIG. 12B, another Si substrate 20 is prepared, and a light-transmitting insulating layer 2 is formed on its surface.
After forming 1, the Si substrate having the insulating layer 21 on the surface is attached to the surface of the light- transmitting insulating layer 22 formed on the single-crystal Si layer on the porous Si substrate. In this attaching step, the cleaned surfaces are brought into close contact with each other, and then, in an oxidizing atmosphere or
Heat in a nitrogen atmosphere. Insulating layer 22 is for generating in order to reduce the interface state is the final active layer monocrystalline layer 19.
【0089】図12(c)に示すように、多孔質Si基
体18を全部、上記多孔質Siの選択エッチング液によ
って、多孔質Siのみを無電解湿式化学エッチングして
絶縁層21,22上に薄膜化した単結晶Si層19を残
存させ形成する。本工程により、絶縁層21,22を介
したSi基体20上に結晶性がSiウエハーと同等な単
結晶Si層19が平坦に、しかも均一に薄層化されて、
ウエハー全域に、大面積に形成される。As shown in FIG. 12C, the entire porous Si substrate 18 is subjected to electroless wet chemical etching of only the porous Si with the above-mentioned porous Si selective etching solution to form an insulating layer 21 or 22 thereon. The thin-film single-crystal Si layer 19 is left and formed. According to this step, the single-crystal Si layer 19 having the same crystallinity as the Si wafer is flattened and uniformly thinned on the Si base 20 via the insulating layers 21 and 22.
A large area is formed over the entire area of the wafer.
【0090】次に、図12(d)に示すように、透光性
にする裏面領域を除いて、全てをエッチング防止膜23
で被覆した後、開口部から絶縁層21の絶縁面、或いは
単結晶Si層19の単結晶面が露出するまで、Si基体
20或いはSi基体20及び絶縁層21,22をエッチ
ングして除去する。図12はSi基体20のみをエッチ
ングして除去した例を示してある。エッチング防止膜2
3としては、Si 3 N 4 層やアピエゾンワックスを用いる
ことができる。 Next, as shown in FIG. 12D, the entire surface of the etching prevention film 23 is removed except for the back surface region to be made translucent.
Then, the Si substrate 20 or the Si substrate 20 and the insulating layers 21 and 22 are removed by etching until the insulating surface of the insulating layer 21 or the single crystal surface of the single crystal Si layer 19 is exposed from the opening. FIG. 12 shows an example in which only the Si base 20 is removed by etching. Etching prevention film 2
For 3, use a Si 3 N 4 layer or Apiezon wax
be able to.
【0091】図12(e)に示すように、エッチング防
止膜23を剥離した後には、一部分が透光性になったS
i基体20、絶縁層21,22上に結晶性がシリコンウ
エハーと同等な単結晶Si層19が平坦に、しかも均一
に薄層化されて、ウエハー全域に、大面積に形成され
る。As shown in FIG. 12E, after the etching prevention film 23 is peeled off, the partially transparent S
A single-crystal Si layer 19 having a crystallinity equivalent to that of a silicon wafer is flattened and uniformly thinned on the i-substrate 20 and the insulating layers 21 and 22 to form a large area over the entire wafer.
【0092】透光性になった領域の表面の薄層(Mem
brane)(単結晶Si層、或いは単結晶Si層と絶
縁層)の直下に支持体は存在していない。A thin layer (Mem) on the surface of the light-transmitting region
There is no support directly underneath (a single crystal Si layer or a single crystal Si layer and an insulating layer).
【0093】上述した基体を透光性にする前に電子デバ
イスを単結晶半導体層に形成する方法について説明す
る。A method for forming an electronic device on a single-crystal semiconductor layer before making the above-described substrate translucent will be described.
【0094】先ず、図12(a)の工程と同様にして、
多孔質単結晶Si基体18上に薄膜単結晶層19を形成
する(図13(a))。First, in the same manner as in the step of FIG.
A thin film single crystal layer 19 is formed on a porous single crystal Si substrate 18 (FIG. 13A) .
【0095】次に、図12(b)の工程と同様にして、
もう一つのSi基体20の表面に絶縁層21を形成し、
多孔質Si基体上の単結晶Si層上に形成した絶縁層2
2表面に貼りつける(図13(b))。 Next, in the same manner as in the step of FIG.
An insulating layer 21 is formed on the surface of another Si substrate 20,
It was formed on the single crystal Si layer on the multi-porous Si substrate insulating layer 2
It stuck on the second surface Ritsukeru (FIG 13 (b)).
【0096】図12(c)の工程と同様にして、多孔質
Si基体18をエッチングして絶縁層21,22上に薄
膜化した単結晶Si層19を残存させ形成する。さら
に、単結晶Si層19にトランジスタ、ダイオード、コ
ンデンサ、抵抗等の電子デバイス或いはそれらの集積回
路24を形成する(図13(c))。[0096] In analogy to the procedure of FIG. 12 (c), the porous Si substrate 18 et etching to be left single-crystal Si layer 19 is thinned on the insulating layers 21 and 22 formed. Further
Next, an electronic device such as a transistor, a diode, a capacitor, and a resistor or an integrated circuit 24 thereof is formed on the single-crystal Si layer 19 (FIG . 13C) .
【0097】次に、図12(d)の工程と同様にして、
透光性にする裏面領域を除いて、全てをエッチング防止
膜23で被覆した後、開口部から絶縁層21の絶縁面、
或いは単結晶Si層19の単結晶面が露出するまで、S
i基体20或いはSi基体20及び絶縁層21,22を
エッチングして除去する。透光性にする領域には、少な
くとも1個以上の電子デバイスが含まれている。図13
(d)にはSi基体20のみをエッチングして除去した
例を示してある。Next, in the same manner as in the step of FIG.
Except for the back surface region to be translucent, after covering all with the etching prevention film 23, the insulating surface of the insulating layer 21 through the opening,
Alternatively, until the single crystal surface of the single crystal Si layer 19 is exposed, S
The i-base 20 or the Si base 20 and the insulating layers 21 and 22 are removed by etching. The region on the transparent, contains at least one or more electronic devices. FIG.
(D) shows an example in which only the Si substrate 20 is removed by etching.
【0098】 図13(e)に示すように、エッチング
防止膜23を剥離した後には、一部分が透光性になった
Si基体20、絶縁層21,22上の単結晶Si層19
中に電子デバイス24が形成されており、しかも透光性
になっている。[0098] Figure 13 (e), the after peeling the anti-etching film 23, Si substrate 20 a portion became translucent, single crystal on the insulating layer 21, 22 Si layer 19
An electronic device 24 is formed therein, and is translucent.
【0099】透光性になった領域の表面の電子デバイス
が組み込まれている薄層(Membrane)(単結晶
Si層、或いは単結晶Si層と絶縁層)の直下に支持体
は存在していない。The support does not exist directly under the thin layer (single-crystal Si layer or the single-crystal Si layer and the insulating layer) in which the electronic device is incorporated on the surface of the light-transmitting region. .
【0100】次に、多孔質化を行なう前に単結晶層を形
成し、その後、陽極化成により選択的に、基体のみを多
孔質化する方法について説明する。Next, a method for forming a single crystal layer before making the porous body and then selectively making only the substrate porous by anodizing will be described.
【0101】先ず、図14(a)に示すように、種々の
薄膜成長法によるエピタキシャル成長により低不純物濃
度層32を形成する。或いは、P型Si単結晶基体31
の表面にプロトンをイオン注入してN型単結晶層32を
形成する。First, as shown in FIG. 14A, a low impurity concentration layer 32 is formed by epitaxial growth using various thin film growth methods. Alternatively, the P-type Si single crystal substrate 31
Ions are implanted into the surface of the substrate to form an N-type single crystal layer 32.
【0102】次に、図14(b)に示すように、P型S
i単結晶基体31を裏面よりHF溶液を用いた陽極化成
(Anodization)法によって、多孔質単結晶
Si基体33に変質させる。Next, as shown in FIG.
The i-single-crystal substrate 31 is transformed from the back surface into a porous single-crystal Si substrate 33 by an anodization method using an HF solution.
【0103】図12(b)の工程と同様にして、もう一
つのSi基体34の表面に絶縁層35を形成し多孔質S
i基体上の単結晶Si層上に形成した絶縁層36表面に
貼り付ける(図14(c))。[0103] In analogy to the procedure of FIG. 12 (b), an insulating layer 35 to another Si substrate 3 fourth surface multi porous S
on the surface of the insulating layer 36 formed on the single-crystal Si layer on the i-base
Pasting Ri attached (FIG. 14 (c)).
【0104】図12(c)の工程と同様にして、多孔質
Si基体33をエッチングして絶縁層35,36上に薄
膜化した単結晶Si層32を残存させ形成する(図14
(d))。[0104] In analogy to the procedure of FIG. 12 (c), the porous Si substrate 33 et etching to form a monocrystalline Si layer 32 is thinned is left on the insulating layers 35 and 36 (FIG. 14
(D)) .
【0105】次に、図12(d)の工程と同様にして、
透光性にする裏面領域を除いて、全てをエッチング防止
膜37で被覆した後、開口部から絶縁層35の絶縁面、
或いは単結晶Si層32の単結晶面が露出するまで、S
i基体34或いはSi基体34及び絶縁層35,36を
エッチングして除去する。図14(e)にはSi基体3
4のみをエッチングして除去した例を示してある。Next, in the same manner as in the step of FIG.
Except for the back surface region to be light-transmitting, the entire surface is covered with the etching prevention film 37, and then the insulating surface of the insulating layer 35 is opened through the opening.
Alternatively, until the single crystal surface of the single crystal Si layer 32 is exposed, S
The i-base 34 or the Si base 34 and the insulating layers 35 and 36 are removed by etching. Figure 14 (e) Si substrate 3 to
An example in which only 4 is removed by etching is shown.
【0106】図14(f)に示すように、エッチング防
止膜37を剥離した後には、一部分が透光性になったS
i基体34、絶縁層35,36上に結晶性がシリコンウ
エハーと同等な単結晶Si層32が平坦に、しかも均一
に薄層化されて、ウエハー全域に、大面積に形成され
る。As shown in FIG. 14 (f), after the etching prevention film 37 is peeled off, the partially transparent S
A single-crystal Si layer 32 having a crystallinity equivalent to that of a silicon wafer is flattened and uniformly thinned on the i-substrate 34 and the insulating layers 35 and 36 to form a large area over the entire wafer.
【0107】透光性になった領域の表面の薄層(Mem
brane)(単結晶Si層、或いは単結晶Si層と絶
縁層)の直下に支持体は存在していない。The thin layer (Mem) on the surface of the light-transmitting region
There is no support directly underneath (a single crystal Si layer or a single crystal Si layer and an insulating layer).
【0108】次に基体を透光性にする前に電子デバイス
を単結晶半導体層に形成する方法について説明する。Next, a method for forming an electronic device on a single crystal semiconductor layer before making the substrate light-transmitting will be described.
【0109】 先ず、図14(a)の工程と同様にし
て、種々の薄膜成長法によるエピタキシャル成長により
低不純物濃度層32を形成する(図15(a))。或い
は、P型Si単結晶基体41の表面にプロトンをイオン
注入してN型単結晶層32を形成する。First, similarly to the step of FIG. 14A, the low impurity concentration layer 32 is formed by epitaxial growth using various thin film growth methods (FIG. 15A). Alternatively, protons are ion-implanted into the surface of the P-type Si single-crystal substrate 41 to form the N-type single-crystal layer 32.
【0110】次に、図14(b)の工程と同様にして、
P型Si単結晶基体31を裏面よりHF溶液を用いた陽
極化成(Anodization)法によって、多孔質
単結晶Si基体33に変質させる(図15(b))。Next, in the same manner as in the step of FIG.
The P-type Si single crystal substrate 31 is transformed from the back surface into a porous single crystal Si substrate 33 by an anodization method using an HF solution (FIG . 15B) .
【0111】図14(c)の工程と同様にして、もう一
つのSi基体34の表面に絶縁層35を形成し、多孔質
Si基体上の単結晶Si層上に形成した絶縁層36表面
に貼り付ける(図15(c))。[0111] In analogy to the procedure of FIG. 14 (c), the formation of the insulating layer 35 on the surface of another Si substrate 34, a multi-porous Si insulating layer was formed on the single crystal Si layer on the substrate 3 6 surface
The pasting Ri attached (FIG. 15 (c)).
【0112】図14(d)の工程と同様にして、多孔質
Si基体33をエッチングして絶縁層35,36上に薄
膜化した単結晶Si層32を残存させ形成する(図15
(d))。[0112] In analogy to the procedure of FIG. 1 4 (d), the porous Si substrate 33 et etching to form a monocrystalline Si layer 32 is thinned is left on the insulating layers 35 and 36 (FIG. 15
(D)).
【0113】 ここで、図15(d)に示すように、単
結晶Si層32にトランジスタ、ダイオード、コンデン
サ、抵抗等の電子デバイス或いはそれらの集積回路38
を形成する。Here, as shown in FIG. 15D , electronic devices such as transistors, diodes, capacitors, and resistors or integrated circuits 38 thereof are formed on the single crystal Si layer 32.
To form
【0114】 次に、図14(e)の工程と同様にし
て、透光性にする裏面領域を除いて、全てをエッチング
防止膜37で被覆した後、開口部から絶縁層35の絶縁
面、或いは単結晶Si層32の単結晶面が露出するま
で、Si基体34或いはSi基体34及び絶縁層35,
36をエッチングして除去する。透光性にする領域に
は、少なくとも1個以上の電子デバイスが含まれてい
た。図15(e)にはSi基体34のみをエッチングし
て除去した例を示してある[0114] Next, in the same manner as the process of FIG. 14 (e), the except backside region to translucent, after covering all the etching prevention film 37, the insulating surface of the insulating layer 35 from the opening, Alternatively, until the single crystal plane of the single crystal Si layer 32 is exposed, the Si base 34 or the Si base 34 and the insulating layer 35,
36 is removed by etching. The region to be translucent contained at least one or more electronic devices. There shows an example of etching away only the Si substrate 34 in FIG. 15 (e)
【0115】 図15(f)に示すように、エッチング
防止膜37を剥離した後には、一部分が透光性になった
Si基体37、絶縁層35,36上の単結晶Si層32
中に電子デバイス37が形成されており、しかも透光性
になっている[0115] Figure 15 (f), the after peeling the anti-etching film 37, Si substrate 37 a portion became translucent, single crystal Si layer on the insulating layer 35, 36 32
The electronic device 37 is formed therein, and is translucent.
【0116】透光性になった領域の表面の電子デバイス
が組み込まれている薄層(Membrane)(単結晶
Si層、或いは単結晶Si層と絶縁層)の直下に支持体
は存在していない。The support does not exist directly under the thin layer (single-crystal Si layer or the single-crystal Si layer and the insulating layer) in which the electronic device is incorporated on the surface of the light-transmitting region. .
【0117】本発明において、多孔質化Si基体の上に
Siをエピタキシャル成長させる単結晶Si薄膜の厚さ
は好ましくは50μm以下、更に好ましくは20μm以
下である。[0117] In the present invention, the thickness of that is epitaxially grown Si on a porous Si substrate monocrystalline Si thin film is preferably 50μm or less, more preferably 20μm or less.
【0118】 また、本発明においては、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、これを更に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。[0118] In the present invention, cemented Ri alignment is easy adhesion sufficiently enough can not be peeled off in the van der Waals force by simply contacting at room temperature the respective surface after cleaning, but still this Heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 200 to 900 ° C., preferably 600 to 900 ° C., and the substrates are completely bonded.
【0119】 本発明の製造方法においては、上記のよ
うにして単結晶Si層を形成した基板を用いて、通常の
方法により回路を形成し、液晶表示装置を構成すること
ができる[0119] In manufacturing methods of the present invention uses the substrate formed with the single crystal Si layer as described above, to form a circuit by conventional methods, it is possible to configure the liquid crystal display device
【0120】本発明においては、第2の基体として半導
体もしくは導電体を用いることにより、本発明により得
られる液晶表示装置において、裏面電位を制御すること
ができる。 In the present invention, a semiconductor is used as the second substrate.
Of the present invention by using a conductor or a conductor.
Control of back surface potential in liquid crystal display device
Can be.
【0121】 本発明による液晶表示装置において、制
御する裏面電極の電位は、支持基板をゲート電極、下地
絶縁層をゲート絶縁膜とする寄生トランジスタのオフ領
域であり、図16に示すように、CMOSインバータ等
PMOSトランジスタとNMOSトランジスタを併用す
る場合には、両寄生トランジスタのオフ領域が重なる部
分を採用する。また、その電極の取り出しには表示装置
の機能に支障を来さない範囲でいかなる手段をとっても
構わないが、基板に半導体を用いて基板裏面から取り出
す場合、アルミニウム等金属電極を介して配線すること
により制御が容易になる。また、後述するように基板の
上側から取り出しを行っても良い。このように上側から
取り出すと、パッケージ側への配線が容易で小型化、組
み立て歩留が向上する。[0121] Oite the liquid crystal display device according to the present invention, the potential of the back electrode for controlling is off region of the parasitic transistor to the gate electrode support substrate, a base insulating layer and the gate insulating film, as shown in FIG. 16 When a PMOS transistor such as a CMOS inverter and an NMOS transistor are used together, a portion where the off regions of both parasitic transistors overlap is adopted. In addition, any means may be used to take out the electrodes as long as the function of the display device is not hindered.However, when taking out from the back surface of the substrate using a semiconductor, it is necessary to wire through a metal electrode such as aluminum. Control becomes easier. Alternatively, the substrate may be taken out from the upper side as described later. When the package is taken out from the upper side in this manner, wiring to the package side is easy, the size is reduced, and the assembly yield is improved.
【0122】 また、本発明に用いることができる導電
体基板は、単結晶Si薄膜形成時に加熱処理して貼り合
わせるため、900℃以上の高融点を有する金属が望ま
しい。半導体基板を用いる場合には、通常良く用いられ
ているP型或いはN型のSi基板を用いることができ
る。[0122] The conductive substrate that can be used in the present invention is preferably a metal having a high melting point of 900 ° C or higher because it is bonded by heat treatment when a single-crystal Si thin film is formed. When a semiconductor substrate is used, a P-type or N- type Si substrate, which is commonly used, can be used.
【0123】 本発明において、画素部の下方の第2の
基体は裏面からエッチング除去して透明化を図る。エッ
チングはSiと下地絶縁層のエッチングレートの比が充
分とれる(10:1以上)エッチング液を用いるのが望
ましい。例えば絶縁層として最も一般的なSiO2を用
いる場合、エッチング液としてKOH、エチレンジアミ
ン水溶液が用いられる。KHOは10〜70%の水溶液
で、液温は50〜120℃、望ましくはKOH20〜5
0%、液温70〜110℃である。この時、Siのエッ
チレートは1〜10μm/minが得られる。また、エ
チレンジアミン水溶液は、正確には、エチレン、ピロカ
ラコール、水の混合液であり、その組成は例えば10:
1:10である。液温は80〜150℃、エッチレート
は0.5〜5μm/minが実現できる。更に精密なエ
ッチングレートの制御にはピラジンを5〜20%添加す
ると良い。図17にエッチングした状態を示した。図1
7のように、耐エッチング層で周辺駆動回路部を保護し
て基板をエッチング除去し、周辺駆動部の基板を残す。
図17において1000は耐エッチング層、1001は
裏面電極、1002は基板、1003は酸化シリコン
層、1004はエッチングストッパ、1005は酸化シ
リコン層、1006はデバイスを形成する為の半導体層
である。In the present invention, the second portion below the pixel portion
The base is made transparent by etching away from the back surface. For the etching, it is desirable to use an etchant that can provide a sufficient ratio of the etching rate of Si to the base insulating layer (10: 1 or more). For example, when the most common SiO 2 is used as the insulating layer, KOH or an aqueous solution of ethylenediamine is used as an etching solution. KHO is a 10-70% aqueous solution, the liquid temperature is 50-120 ° C., preferably KOH 20-5%.
0%, liquid temperature 70 to 110 ° C. At this time, an etch rate of 1 to 10 μm / min is obtained for Si. The aqueous solution of ethylenediamine is, to be precise, a mixture of ethylene, pyrocaracol and water, and the composition thereof is, for example, 10:
1:10. A liquid temperature of 80 to 150 ° C. and an etch rate of 0.5 to 5 μm / min can be realized. For more precise control of the etching rate, 5-20% of pyrazine is preferably added. FIG. 17 shows the etched state. FIG.
As shown in FIG. 7, the peripheral drive circuit portion is protected by the etching resistant layer and the substrate is removed by etching, leaving the substrate of the peripheral drive portion.
In FIG. 17, reference numeral 1000 denotes an anti-etching layer, 1001 denotes a back electrode , 1002 denotes a substrate, 1003 denotes a silicon oxide layer, 1004 denotes an etching stopper, 1005 denotes a silicon oxide layer, and 1006 denotes a semiconductor layer for forming a device.
【0124】このくり抜き部は強度が充分であればその
ままでも構わないが、補強するために光透過性の充填材
を充填しても良い。充填材として好ましくは一般に最も
良く用いられているSi系樹脂が挙げられる。The hollow portion may be left as long as it has sufficient strength, but may be filled with a light-transmitting filler for reinforcement. As the filler, a Si-based resin, which is generally most often used, is exemplified.
【0125】本発明の液晶表示装置は、周辺駆動回路の
基板の電位を制御することにより、寄生MOSトランジ
スタの動作によるリーク電流が減少し、該駆動回路に用
いた半導体装置のチャネル電位が安定する。更に、活性
層が単結晶Si薄膜からなるため、半導体装置を多結晶
TFTで作成した場合の5〜100倍高速で動作させる
ことができる。また、裏面からエッチングすることによ
り、画像表示部の基板を除去して画像表示部のみ透明化
すると共に、残された基板により剛性が保たれる。In the liquid crystal display device of the present invention, by controlling the potential of the substrate of the peripheral drive circuit, the leakage current due to the operation of the parasitic MOS transistor is reduced, and the channel potential of the semiconductor device used in the drive circuit is stabilized. . Further, since the active layer is made of a single-crystal Si thin film, the semiconductor device can be operated at a speed 5 to 100 times faster than when the semiconductor device is made of a polycrystalline TFT. In addition, by etching from the back surface, the substrate of the image display unit is removed to make only the image display unit transparent, and the rigidity is maintained by the remaining substrate.
【0126】また本発明においては、例えば駆動回路に
低消費電力のCMOSインバータ、スイッチング素子に
裏面リークが無く耐圧性の高いPMOSトランジスタを
用いれば、消費電力を低減した液晶表示装置が、両方に
PMOSトランジスタを用いれば、安価な液晶表示装置
を、駆動回路にNMOSトランジスタ、スイッチング素
子にPMOSトランジスタを用いれば裏面リークがな
く、しかも安価な液晶表示装置を提供できる。In the present invention, for example, if a low power consumption CMOS inverter is used for the driving circuit and a high withstand voltage PMOS transistor having no back surface leakage is used for the switching element, the liquid crystal display device with reduced power consumption can use both of the PMOS transistors. If a transistor is used, an inexpensive liquid crystal display device can be provided, and if an NMOS transistor is used for a drive circuit and a PMOS transistor is used for a switching element, an inexpensive liquid crystal display device can be provided without back surface leakage.
【0127】以下、具体的な実施例によって本発明を説
明する。Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples.
【0128】[0128]
【実施例】(実施例1) 300μmの厚みを持ったP型(100)単結晶Si基
板にHF溶液中において陽極化成を施し、多孔質Si基
板を形成した。EXAMPLES (Example 1) A P-type (100) single-crystal Si substrate having a thickness of 300 μm was anodized in an HF solution to form a porous Si substrate.
【0129】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.
【0130】 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 2.4 (時間) 多孔質Siの厚み: 300 (μm) Porosity: 56 (%) こうして得られたP型(100)多孔質Si基板上に減
圧CVD法により、Siエピタキシャル層を1.0μm
の層厚で成長させた。堆積条件は、以下の通りである。Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 2.4 ( Time) Thickness of porous Si: 300 (μm) Porosity: 56 (%) On the P-type (100) porous Si substrate thus obtained, a Si epitaxial layer was formed to 1.0 μm by low pressure CVD.
With a layer thickness of The deposition conditions are as follows.
【0131】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1×10-2Torr 成長速度: 3.3 nm/sec 次に、このエピタキシャル層の表面に1000Åの酸化
層を形成し、その酸化表面に、表面に5000Åの酸化
層、1000Åの窒化層を形成したもう一方のSi基板
を重ねあわせ、窒素雰囲気中で800℃、0.5時間加
熱することにより、2つのSi基板を、強固に貼り合せ
た。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1 × 10 −2 Torr Growth rate: 3.3 nm / sec Next, a 1000 ° oxide layer is formed on the surface of the epitaxial layer. On the oxidized surface, another Si substrate on which a 5000 ° oxide layer and a 1000 ° nitride layer were formed was superposed, and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere to form two Si substrates. , Firmly bonded together.
【0132】その後、該貼り合せた基板を49%弗酸と
アルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)中で撹拌することなく選択エッチングした。
65分後には、非多孔質Si層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対するエッ
チング速度は、極めて低く65分後でもエッチング量は
50Å以下であり、多孔質層のエッチング速度との選択
比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチ
ング量(数十Å)は実用上無視できる程度のものであっ
た。こうしたところ、200μmの厚みをもった多孔質
化されたSi基板は、除去され、SiO2 上に1.0μ
mの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。ソースガ
スとして、SiH2 Clを用いた場合には、成長温度を
数十度上昇させる必要があるが、多孔質基板に特有な増
速エッチング特性は、維持された。Then, the bonded substrates were mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50), and was selectively etched without stirring.
After 65 minutes, only the non-porous Si layer remains without being etched, and single-crystal Si is used as an etch stop material.
The porous Si substrate was selectively etched and completely removed. The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, the etching amount is not more than 50 ° even after 65 minutes, and the selectivity with the etching rate of the porous layer reaches more than tenth power. The etching amount (several tens of mm) in the porous layer was practically negligible. Such places, Si substrate made porous having a thickness of 200μm is removed, 1.0 micron on SiO 2
A single-crystal Si layer having a thickness of m was formed. When SiH 2 Cl was used as the source gas, the growth temperature had to be raised by several tens of degrees, but the accelerated etching characteristic peculiar to the porous substrate was maintained.
【0133】上記単結晶Si薄膜に電解効果トランジス
タを作成し、相互に接続することにより、相補性素子、
及びその集積回路を作成し、液晶画像表示装置に必要な
画素切り替え素子、駆動周辺回路を形成した。尚、各ト
ランジスタの製造方法については公知のMOS集積回路
製造技術を用いた。A field effect transistor is formed on the single crystal Si thin film and connected to each other to form a complementary element,
And an integrated circuit thereof, and a pixel switching element and a driving peripheral circuit necessary for the liquid crystal image display device were formed. Note that a known MOS integrated circuit manufacturing technique was used for the manufacturing method of each transistor.
【0134】カバーガラスにブラックマトリクス及びカ
ラーフィルターを形成した後共通電極を形成し、配向処
理した。アクティブ・マトリクス基板に配向処理を施
し、シール材を印刷したのち両者を組立て液晶を注入し
た。この液晶に関する諸工程は、公知の液晶表示装置製
造技術を適用した。After a black matrix and a color filter were formed on the cover glass, a common electrode was formed and an alignment treatment was performed. An active matrix substrate was subjected to an orientation treatment, a seal material was printed, and then both were assembled to inject a liquid crystal. For the various steps relating to the liquid crystal, a known liquid crystal display device manufacturing technique was applied.
【0135】この後Si基板側に液晶画素部の直下を除
いて耐弗酸性ゴムを被覆し、弗酸、酢酸、硝酸の混合液
を用いて、絶縁層までSi基板を部分的に除去し、更に
信頼性向上のため除去された凹部に透明樹脂を充填し
て、光透過による投射型液晶画像表示装置を完成した。Thereafter, the Si substrate side was coated with a hydrofluoric acid-resistant rubber except for a portion immediately below the liquid crystal pixel portion, and the Si substrate was partially removed to the insulating layer using a mixed solution of hydrofluoric acid, acetic acid and nitric acid. Further, a transparent resin was filled in the recesses removed for improving the reliability, and a projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.
【0136】(実施例2) 200μmの厚みを持ったP型(100)Si基板上に
常圧CVD法により、Siエピタキシャル層を5μmの
厚みに成長させた。堆積条件は、以下の通りである。Example 2 A 5 μm thick Si epitaxial layer was grown on a 200 μm thick P-type (100) Si substrate by atmospheric pressure CVD. The deposition conditions are as follows.
【0137】 反応ガス流量: SiH2 Cl2 1000 SCCM H2 230 l/min. 温度: 1080 ℃ 圧力: 760 Torr 時間: 1 min. こうして得られたSi基板にHF溶液中において陽極化
成を施し、多孔質層を形成した。Reaction gas flow rate: SiH 2 Cl 2 1000 SCCM H 2 230 l / min. Temperature: 1080 ° C. Pressure: 760 Torr Time: 1 min. The Si substrate thus obtained was anodized in an HF solution to form a porous layer.
【0138】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.
【0139】 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 1.6 (時間) 多孔質Siの厚み: 200 (μm) Porosity: 56 (%) 前述したようにこの陽極化成では、P型(100)Si
基板のみが多孔質化されSiエピタキシャル層には変化
がなかった。Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 1.6 ( Time) Porous Si thickness: 200 (μm) Porosity: 56 (%) As described above, in this anodization, P-type (100) Si
Only the substrate was made porous, and there was no change in the Si epitaxial layer.
【0140】次に、このエピタキシャル層の表面に10
00Åの酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に50
00Åの酸化層と500Åの窒化膜とを形成して絶縁層
を配したもう一方のSi基板を重ねあわせ、窒素雰囲気
中で800℃、0.5時間加熱することにより、2つの
Si基板に、強固に貼り合せた。Next, 10 .ANG.
An oxide layer is formed on the oxidized surface.
The other Si substrate on which an oxide layer of 00 ° and a nitride film of 500 ° were formed and an insulating layer was arranged was superimposed, and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere to form two Si substrates. Laminated firmly.
【0141】その後、該貼り合せた基板を49%弗酸と
アルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)中で撹拌することなく選択エッチングを施し
た。65分後には、単結晶Si層だけがエッチングされ
ずに残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料とし
て、多孔質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去
された。非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対する
エッチング速度は、極めて低く、65分後でもエッチン
グ量は50Å以下であり、多孔質層のエッチング速度と
の選択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層における
エッチング量(数十Å)は実用上無視できる程度のもの
であった。そうしたところ、200μmの厚みをもった
多孔質化されたSi基板は、除去され、SiO2 上に5
μmの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。透過電
子顕微鏡による断面観察の結果、Si層には新たな結晶
欠陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されてい
ることが確認された。上記単結晶Si薄膜にバイポーラ
及び電解効果トランジスタを作成し、相互に接続するこ
とにより、相補性素子、及びその集積回路を作成し、液
晶画像表示装置に必要な画素切り替え素子、駆動周辺回
路を形成した。尚、各トランジスタの製造方法について
は公知のMOS及びBi−CMOS集積回路製造技術を
用いた。Then, the bonded substrates were mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50), selective etching was performed without stirring. After 65 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as an etch stop material, and completely removed. The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, the etching amount is not more than 50 ° even after 65 minutes, and the selectivity with the etching rate of the porous layer reaches not less than tenth power, The amount of etching (several tens of square meters) in the non-porous layer was practically negligible. As a result, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed and 5 μm was deposited on SiO 2.
A single-crystal Si layer having a thickness of μm was formed. As a result of a cross-sectional observation with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the Si layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained. Bipolar and field effect transistors are formed on the single crystal Si thin film and connected to each other to form a complementary element and its integrated circuit to form a pixel switching element and a driving peripheral circuit necessary for a liquid crystal image display device. did. In addition, as a method of manufacturing each transistor, a known MOS and Bi-CMOS integrated circuit manufacturing technology was used.
【0142】カバーガラスにブラックマトリクス及びカ
ラーフィルターを形成した後共通電極を形成し、配向処
理した。アクティブ・マトリクス基板に配向処理を施
し、シール材を印刷したのち両者を組立てて液晶を注入
した。この液晶に関する諸工程は、公知の液晶表示装置
製造技術を適用した。After a black matrix and a color filter were formed on the cover glass, a common electrode was formed and an alignment treatment was performed. The active matrix substrate was subjected to an orientation treatment, a seal material was printed, and then both were assembled to inject a liquid crystal. For the various steps relating to the liquid crystal, a known liquid crystal display device manufacturing technique was applied.
【0143】こののちSi基板側に液晶画素部の直下を
除いて耐弗酸性ゴムを被覆し、弗酸、酢酸、硝酸の混合
液を用いて、絶縁層までSi基板を部分的に除去し、更
に信頼性向上のため除去された凹部にスピンオングラス
を充填して、光透過による投射型液晶画像表示装置を完
成した。Thereafter, the Si substrate side was coated with a hydrofluoric acid-resistant rubber except for a portion immediately below the liquid crystal pixel portion, and the Si substrate was partially removed to the insulating layer using a mixed solution of hydrofluoric acid, acetic acid and nitric acid. Further, spin-on-glass was filled in the recesses removed for improving reliability, and a projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.
【0144】(実施例3) 200μmの厚みを持ったP型(100)Si基板表面
にプロトンのイオン注入によって、N型Si層を1μm
形成した。H+ 注入量は5×1015(ions/cm
2 )であった。この基板に50%のHF溶液中において
陽極化成を施した。この時の電流密度は、100mA/
cm2 であった。この時の多孔質化速度は、8.4μm
/min.であり、200μmの厚みを持ったP型(1
00)Si基板全体は、24分で多孔質化された。この
陽極化成では、P型(100)Si基板のみが多孔質化
され、N型Si層には変化がなかった。Example 3 An N-type Si layer was formed to a thickness of 1 μm on a 200 μm-thick P-type (100) Si substrate by proton ion implantation.
Formed . The H + implantation amount is 5 × 10 15 (ions / cm
2 ). The substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 100 mA /
cm 2 . The porosity at this time is 8.4 μm
/ Min. And a P-type (1
00) The entire Si substrate was made porous in 24 minutes. In this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the N-type Si layer did not change.
【0145】次に、このN型Si層の表面に1000Å
の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に5000Å
の酸化窒化層を形成したもう一方のSi基板を重ねあわ
せ、窒素雰囲気中で800℃、0.5時間加熱すること
により、2つのSi基板を強固に貼り合せた。Next, the surface of the N-type Si layer is 1000 °
An oxide layer of 5,000 Å on the oxidized surface
The other Si substrate on which the oxynitride layer was formed was overlapped, and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere to firmly bond the two Si substrates.
【0146】その後、貼り合せた基板に49%弗酸とア
ルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:6:
50)中で撹拌することなく選択エッチングを施した。
65分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに
残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多
孔質Si基板は選択エッチングされ、完全に除去され
た。非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対するエッ
チング速度は、極めて低く65分後でもエッチング量は
50Å以下であり、多孔質層のエッチング速度との選択
比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチ
ング量(数十Å)は実用上無視できる程度のものであっ
た。そうしたところ、200μmの厚みをもった多孔質
化されたSi基板は、除去され、SiO2 上に1.0μ
mの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。透過電子
顕微鏡による断面観察の結果、Si層には新たな結晶欠
陥は導入されておらず、良好な結晶性が維持されている
ことが確認された。Then, a mixed solution of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10: 6:
In step 50), selective etching was performed without stirring.
After 65 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as an etch stop material, and completely removed. The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, the etching amount is not more than 50 ° even after 65 minutes, and the selectivity with the etching rate of the porous layer reaches more than tenth power. The etching amount (several tens of mm) in the porous layer was practically negligible. Such places, Si substrate made porous having a thickness of 200μm is removed, 1.0 micron on SiO 2
A single-crystal Si layer having a thickness of m was formed. As a result of a cross-sectional observation with a transmission electron microscope, no new crystal defects were introduced into the Si layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0147】上記単結晶Si薄膜にバイポーラ及び電解
効果トランジスタを作成し、相互に接続することによ
り、相補性素子、及びその集積回路を作成し、液晶画像
表示装置に必要な画素切り替え素子、駆動周辺回路を形
成した。尚、各トランジスタの製造方法については公知
のMOS及びBi−CMOS集積回路製造技術を用い
た。A bipolar element and a field effect transistor are formed on the single-crystal Si thin film and connected to each other to form a complementary element and an integrated circuit thereof. A circuit was formed. In addition, as a method of manufacturing each transistor, a known MOS and Bi-CMOS integrated circuit manufacturing technology was used.
【0148】カバーガラスにブラックマトリクス及びカ
ラーフィルターを形成した後共通電極を形成し、配向処
理した。アクティブ・マトリクス基板に配向処理を施
し、シール材を印刷したのち両者を組立てて液晶を注入
した。この液晶に関する諸工程は、公知の液晶表示装置
製造技術を適用した。After a black matrix and a color filter were formed on the cover glass, a common electrode was formed and an alignment treatment was performed. The active matrix substrate was subjected to an orientation treatment, a seal material was printed, and then both were assembled to inject a liquid crystal. For the various steps relating to the liquid crystal, a known liquid crystal display device manufacturing technique was applied.
【0149】この後Si基板裏面側に液晶画素部の直下
を除いてアピエゾンワックスを被覆し、弗酸、酢酸、硝
酸の混合液を用いて、絶縁層までSi基板を部分的に除
去し、更に信頼性向上のため除去された凹部にクリヤー
モールドを充填して、光透過による投射型液晶画像表示
装置を完成した。Thereafter, the back surface of the Si substrate was coated with apiezone wax except for the portion immediately below the liquid crystal pixel portion, and the Si substrate was partially removed to the insulating layer using a mixed solution of hydrofluoric acid, acetic acid, and nitric acid. Further, a clear mold was filled in the recesses removed for improving the reliability, and a projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.
【0150】(実施例4) 500μmの厚みを持ったP型(100)単結晶Si基
板に50%のHF溶液中において陽極化成を施した。こ
の時の電流密度は、10mA/cm2 であった。10分
で表面に20μmの厚みを持った多孔質層が形成された
該P型(100)多孔質Si基板上に減圧CVD法によ
り、Siエピタキシャル層を0.5μmの厚みに低温成
長させた。堆積条件は、以下の通りである。Example 4 A P-type (100) single crystal Si substrate having a thickness of 500 μm was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 10 mA / cm 2 . A low-pressure CVD method was used to grow a Si epitaxial layer to a thickness of 0.5 μm on the P-type (100) porous Si substrate having a porous layer having a thickness of 20 μm formed on the surface in 10 minutes. The deposition conditions are as follows.
【0151】 ガス: SiH2 Cl2 (0.6 l/min) H2 (100 l/min) 温度: 850 ℃ 圧力: 50 Torr 成長速度: 0.1 μm/min 次に、このエピタキシャル層の表面を50nm熱酸化し
た。該熱酸化膜上に0.8μmの酸化層を表面に有する
別のSi基板を重ねあわせ、窒素雰囲気中で900℃、
1.5時間加熱することにより、2つの基板を、強固に
貼り合せた。Gas: SiH 2 Cl 2 (0.6 l / min) H 2 (100 l / min) Temperature: 850 ° C. Pressure: 50 Torr Growth rate: 0.1 μm / min Next, the surface of this epitaxial layer Was thermally oxidized by 50 nm. Another Si substrate having an oxide layer of 0.8 μm on the surface is superimposed on the thermal oxide film, and 900 ° C.
By heating for 1.5 hours, the two substrates were firmly bonded.
【0152】その後に、Si基板を裏面から研削により
490μmの厚みで除去して多孔質層を表出させた。Thereafter, the Si substrate was removed from the back surface by grinding to a thickness of 490 μm to expose the porous layer.
【0153】その後、該貼り合せた基板に49%弗酸と
アルコールと過酸化水素水との混合液(10:6:5
0)中で撹拌することなく選択エッチングを施した。1
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si層は選択エッチングされ、完全に除去された。Then, a mixed solution (10: 6: 5) of 49% hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide solution was applied to the bonded substrate.
Selective etching was performed without stirring in 0). 1
After 5 minutes, only the single-crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si layer was selectively etched using the single-crystal Si as an etch stop material, and completely removed.
【0154】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く、15分後でも40
Å弱程度であり、多孔質層のエッチング速度との選択比
は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチン
グ量(数十Å)は実用上無視できる程度のものであっ
た。Si3 N4 層を除去した後には、絶縁層を表面に有
するSi基板上に0.5μmの厚みを持った単結晶Si
層が形成出来た。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low.
It was about weak, the selectivity with the etching rate of the porous layer reached more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of squares) in the non-porous layer was practically negligible. After removing the Si 3 N 4 layer, a 0.5 μm-thick single-crystal Si film was formed on a Si substrate having an insulating layer on the surface.
A layer could be formed.
【0155】また、Si3 N4 層の代りに、アピエゾン
ワックス、或いは、エレクトロンワックスを被覆した場
合にも同様の効果があり、多孔質化されたSi層のみを
完全に除去しえる。The same effect can be obtained also when the piezo wax or the electron wax is coated instead of the Si 3 N 4 layer, and only the porous Si layer can be completely removed.
【0156】上記単結晶Si薄膜に電解効果トランジス
タを作成し、相互に接続することにより、相補性素子、
及びその集積回路を作成し、液晶画像表示装置に必要な
画素切り替え素子、駆動周辺回路を形成した。尚、各ト
ランジスタの製造方法については公知のMOS集積回路
製造技術を用いた。A field effect transistor is formed on the single crystal Si thin film and connected to each other to form a complementary element,
And an integrated circuit thereof, and a pixel switching element and a driving peripheral circuit necessary for the liquid crystal image display device were formed. Note that a known MOS integrated circuit manufacturing technique was used for the manufacturing method of each transistor.
【0157】カバーガラスにブラックマトリクス及びカ
ラーフィルターを形成した後共通電極を形成し、配向処
理した。アクティブ・マトリクス基板に配向処理を施
し、シール材を印刷したのち両者を組立てて液晶を注入
した。この液晶に関する諸工程は、公知の液晶表示装置
製造技術を適用した。After a black matrix and a color filter were formed on the cover glass, a common electrode was formed and an alignment process was performed. The active matrix substrate was subjected to an orientation treatment, a seal material was printed, and then both were assembled to inject a liquid crystal. For the various steps relating to the liquid crystal, a known liquid crystal display device manufacturing technique was applied.
【0158】この後Si基板裏面側に液晶画素部の直下
を除いてアピエゾンワックスを被覆し、弗酸、酢酸、硝
酸の混合液を用いて、絶縁層までSi基板を部分的に除
去し、更に信頼性向上のため除去された凹部にクリヤー
モールドを充填して、光透過による投射型液晶画像表示
装置を完成した。Thereafter, the back surface of the Si substrate was coated with apiezone wax except for a portion immediately below the liquid crystal pixel portion, and the Si substrate was partially removed to the insulating layer using a mixed solution of hydrofluoric acid, acetic acid, and nitric acid. Further, a clear mold was filled in the recesses removed for improving the reliability, and a projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.
【0159】以上の実施例に示したように、本発明によ
る液晶画像表示装置は、経済性に優れて、大面積に亘り
均一平坦な、極めて優れた結晶性を有するSi単結晶基
板を用いており、半導体能動素子が欠陥の著しく少ない
Si単結晶層上に作成されているため、上記半導体素子
の浮遊容量が低減し、高速動作が可能で、ラッチアップ
現象等のない、耐放射線特性の優れた素子及び回路を液
晶画像表示画素と同一基板上に集積した高性能な装置が
提供できる。[0159] As shown in the above embodiment, the present invention
The liquid crystal image display device uses an Si single crystal substrate which is excellent in economical efficiency, has excellent flatness over a large area, and has extremely excellent crystallinity. Integrates elements and circuits with high radiation resistance, low stray capacitance of the above semiconductor elements, high-speed operation, no latch-up phenomenon, etc. on the same substrate as the liquid crystal image display pixels. A high-performance device can be provided.
【0160】また、本発明による液晶画像表示装置は、
多孔質基板或いは多孔質層を選択除去することにより、
非透明基板上に形成された良質な単結晶層に作成される
ことによって、高性能なものとなる。また、Si基板を
非結晶基板に採用することにより熱的、機械的、化学的
或いは物理的にも従来のシリコン集積回路プロセスとき
わめて整合性の良い出発材料となり得る。Also, the liquid crystal image display device according to the present invention
By selectively removing the porous substrate or porous layer,
By being formed on a high quality single crystal layer formed on a non-transparent substrate, high performance is obtained. In addition, by employing a Si substrate as an amorphous substrate, it can be a starting material that is extremely compatible with conventional silicon integrated circuit processes in terms of thermal, mechanical, chemical, or physical properties.
【0161】また、一般にかなり光の強度の強い光源を
投影型液晶画像表示装置に使用すると周辺回路部分に光
が当たると半導体層中に光励起電流が誘起され誤動作の
原因となる場合があるが、本発明による装置において
は、周辺回路部分は遮光されているために、係る問題点
を回避することができる。In general, when a light source having a considerably high light intensity is used in a projection type liquid crystal image display device, when light hits a peripheral circuit portion, a photoexcitation current is induced in the semiconductor layer, which may cause a malfunction. In the device according to the present invention, since the peripheral circuit portion is shielded from light, such a problem can be avoided.
【0162】 (参考実施例5) 200μmの厚みを持ったP型(100)単結晶Si基
体をHF溶液中において陽極化成を行った Reference Example 5 A 200 μm thick P-type (100) single crystal Si substrate was anodized in an HF solution.
【0163】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.
【0164】 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 1.6 (時間) 多孔質Siの厚み: 200 (μm) Porosity: 56 (%) 該P型(100)多孔質Si基体上にMBE(分子線エ
ピタキシー:Molecular Beam Epit
axy)法により、Siエピタキシャル層を0.5μm
低温成長させた。堆積条件は、以下の通りである。Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 1.6 ( Time) Thickness of porous Si: 200 (μm) Porosity: 56 (%) MBE (Molecular Beam Epitaxy) on the P-type (100) porous Si substrate
axy) method to make the Si epitaxial layer 0.5 μm
Low temperature growth. The deposition conditions are as follows.
【0165】 温度: 700℃ 圧力: 1×10-9Torr 成長速度: 0.1 nm/sec 次に、このエピタキシャル層の表面に100nmの酸化
層を形成し、その酸化表面に、表面に500nmの酸化
層を形成したもう一方のSi基体を重ねあわせ、酸素雰
囲気中で800℃、0.5時間加熱することにより、両
者のSi基体は、強固に接合された。Temperature: 700 ° C. Pressure: 1 × 10 −9 Torr Growth rate: 0.1 nm / sec Next, a 100 nm oxide layer is formed on the surface of the epitaxial layer, and a 500 nm oxide layer is formed on the oxide surface. The other Si substrate on which the oxide layer was formed was overlapped and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in an oxygen atmosphere, whereby the two Si substrates were firmly joined.
【0166】その後、該貼り合せた基体を49%弗酸と
アルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)で撹拌することなく選択エッチングする。6
5分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基体は選択エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrate was mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50), selective etching without stirring. 6
After 5 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as an etch stop material, and completely removed.
【0167】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く65分後でも50Å
以下程度であり、多孔質層のエッチング速度との選択比
は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチン
グ量(数十Å)は実用上無視できる膜厚減少である。即
ち、200μmの厚みをもった多孔質化されたSi基体
は、除去され、SiO2 上に0.5μmの厚みを持った
単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 65 minutes.
The etching rate of the non-porous layer (several tens of millimeters) is a thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 0.5 μm was formed on SiO 2 .
【0168】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observing the cross section with a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0169】この後、基体全体をSi3 N4 で被覆し、
透光性にする領域の裏面のSi3 N4 のみをエッチング
して除去する。この基体を先ず弗硝酸(84:16)溶
液で19分エッチングし、10μmだけSi基体を残
す。次に弗硝酸酢酸(1:3:8)溶液で10分エッチ
ングすると、Si3 N4 の開口部のみがエッチングさ
れ、SiO2 が露出した。Si3 N4 を除去した後に
は、基体の一部分が透光性になった結晶性がSiウエハ
ー並に優れたSi層を持つSOI基材が作製できた。Thereafter, the entire substrate was coated with Si 3 N 4 ,
Only the Si 3 N 4 on the back surface of the region to be light-transmitting is removed by etching. This substrate is first etched with a fluorinated nitric acid (84:16) solution for 19 minutes, leaving a 10 μm Si substrate. Next, when etching was performed for 10 minutes using a fluorinated nitric acid (1: 3: 8) solution, only the opening of Si 3 N 4 was etched, exposing SiO 2 . After the removal of Si 3 N 4 , an SOI substrate having a Si layer having a translucency in a part of the substrate and having a crystallinity superior to that of a Si wafer could be produced.
【0170】 (参考実施例6)参考 実施例5と同様にしてP型(100)単結晶Si基
体をHF溶液中において陽極化成を行い、得られたP型
(100)多孔質Si基体上にプラズマCVD法によ
り、Siエピタキシャル層を0.5μm低温成長させ
た。堆積条件は、以下の通りである。 Reference Example 6 A P-type (100) single-crystal Si substrate was anodized in an HF solution in the same manner as in Reference Example 5, and the resulting P-type (100) porous Si substrate was An Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 0.5 μm by a plasma CVD method. The deposition conditions are as follows.
【0171】 ガス: SiH4 高周波電力: 100W 温度: 800℃ 圧力: 1×10-2Torr 成長速度: 2.5 nm/sec 次に、このエピタキシャル層の表面に100nmの酸化
層を形成し、その酸化表面に、表面に500nmの酸化
層を形成したもう一方のSi基体を重ねあわせ、酸素雰
囲気中で900℃、0.5時間加熱することにより、両
者のSi基体は、強固に接合された。Gas: SiH 4 High frequency power: 100 W Temperature: 800 ° C. Pressure: 1 × 10 −2 Torr Growth rate: 2.5 nm / sec Next, a 100 nm oxide layer is formed on the surface of the epitaxial layer. The other Si substrate having a 500 nm oxide layer formed on the oxidized surface was overlaid and heated in an oxygen atmosphere at 900 ° C. for 0.5 hour, whereby the two Si substrates were firmly joined.
【0172】その後、該貼り合わせた基体を49%弗酸
と30%過酸化水素水との混合液(1:5)で撹拌しな
がら選択エッチングする。62分後には、単結晶Si層
だけがエッチングされずに残り、単結晶Siをエッチ・
ストップの材料として、多孔質Si基体は選択エッチン
グされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrates are selectively etched while being stirred with a mixed solution (1: 5) of 49% hydrofluoric acid and 30% hydrogen peroxide solution. After 62 minutes, only the single crystal Si layer remains without being etched, and the single crystal Si is etched.
As a stop material, the porous Si substrate was selectively etched and completely removed.
【0173】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く62分後でも50Å
以下程度であり、多孔質層のエッチング速度との選択比
は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチン
グ量(数十Å)は実用上無視できる膜厚減少である。即
ち、200μmの厚みをもった多孔質化されたSi基体
は除去され、SiO2 上に0.5μmの厚みを持った単
結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 62 minutes.
The etching rate of the non-porous layer (several tens of millimeters) is a thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 0.5 μm was formed on SiO 2 .
【0174】この後、基体全体をSi3 N4 で被覆し、
透光性にする領域の裏面のSi3 N4 のみをエッチング
して除去する。この基体を先ず弗硝酸(84:16)溶
液で19分エッチングし、10μmだけSi基体を残
す。次に弗硝酸酢酸(1:3:8)溶液で10分エッチ
ングすると、Si3 N4 の開口部のみがエッチングさ
れ、SiO2 が露出した。Si3 N4 を除去した後に
は、基体の一部分が透光性になった結晶性がSiウエハ
ー並に優れたSi層を持つSOI基材が作成できた。Thereafter, the entire substrate was coated with Si 3 N 4 ,
Only the Si 3 N 4 on the back surface of the region to be light-transmitting is removed by etching. This substrate is first etched with a fluorinated nitric acid (84:16) solution for 19 minutes, leaving a 10 μm Si substrate. Next, when etching was performed for 10 minutes using a fluorinated nitric acid (1: 3: 8) solution, only the opening of Si 3 N 4 was etched, exposing SiO 2 . After the removal of Si 3 N 4 , an SOI substrate having a Si layer having a translucency in a part of the substrate and having a crystallinity superior to that of a Si wafer was obtained.
【0175】 (参考実施例7)参考 実施例5と同様にしてP型(100)単結晶Si基
体をHF溶液中において陽極化成を行い、得られたP型
(100)多孔質Si基体上にバイアス・スパッター法
により、Siエピタキシャル層を0.5μm低温成長さ
せた。堆積条件は、以下の通りである。 Reference Example 7 Anodization of a P-type (100) single-crystal Si substrate in an HF solution was performed in the same manner as in Reference Example 5, and the resulting P-type (100) porous Si substrate was The Si epitaxial layer was grown at a low temperature of 0.5 μm by the bias sputtering method. The deposition conditions are as follows.
【0176】 RF周波数: 100MHz 高周波電力: 600W 温度: 300℃ Ar圧力: 8×10-3Torr 成長時間: 60分 ターゲット直流バイアス:−200V 基体直流バイアス: +5V 次に、このエピタキシャル層の表面に100nmの酸化
層を形成し、その酸化表面に、表面にSiO2 (300
nm)/Si3 N4 (100nm)を形成したもう一方
のSi基体を重ねあわせ、窒素雰囲気中で900℃、
0.5時間加熱することにより、両者のSi基体は、強
固に接合された。RF frequency: 100 MHz High frequency power: 600 W Temperature: 300 ° C. Ar pressure: 8 × 10 −3 Torr Growth time: 60 minutes Target DC bias: −200 V Substrate DC bias: +5 V Next, the surface of this epitaxial layer is 100 nm. Is formed on the oxidized surface, and SiO 2 (300
nm) / Si 3 N 4 (100 nm) and another Si substrate on which the other Si substrate is formed is superposed at 900 ° C. in a nitrogen atmosphere.
By heating for 0.5 hour, both Si substrates were firmly joined.
【0177】その後、該貼り合わせた基体を49%弗酸
とアルコールとの混合液(10:1)で撹拌することな
く選択エッチングする。82分後には、単結晶Si層だ
けがエッチングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ス
トップの材料として、多孔質Si基体は選択エッチング
され、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrates are selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and alcohol (10: 1) without stirring. After 82 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0178】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く82分後でも50Å
以下程度であり、多孔質層のエッチング速度との選択比
は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチン
グ量(数十Å)は実用上無視できる膜厚減少である。即
ち、200μmの厚みをもった多孔質化されたSi基体
は除去され、SiO2 /Si3 N4 上に0.5μmの厚
みを持った単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 82 minutes.
The etching rate of the non-porous layer (several tens of millimeters) is a thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 0.5 μm was formed on SiO 2 / Si 3 N 4 .
【0179】この後、基体全体をエッチング防止膜とし
てSi3 N4 で被覆し、透光性にする領域の裏面のSi
3 N4 のみをエッチングして除去する。この基体を先ず
弗硝酸(84:16)溶液で19分エッチングし、10
μmだけSi基体を残す。次に弗硝酸酢酸(1:3:
8)溶液で10分エッチングすると、Si3 N4 の開口
部のみがエッチングされ、Si3 N4 が露出した。Si
3 N4 を除去した後には、基体の一部分が透光性になっ
た結晶性がSiウエハー並に優れたSi層を持つSOI
基材が作成できた。Thereafter, the entire substrate is covered with Si 3 N 4 as an etching prevention film, and Si on the back surface of the region to be light-transmissive is formed.
Only 3 N 4 are removed by etching. This substrate is first etched with a hydrofluoric acid (84:16) solution for 19 minutes,
The Si substrate is left by μm. Next, fluorinated nitric acid (1: 3:
8) After etching with the solution for 10 minutes, only the openings of Si 3 N 4 were etched, exposing Si 3 N 4 . Si
After removing the 3 N 4 , a part of the substrate becomes light-transmitting, and the SOI has a Si layer having a crystallinity as excellent as a Si wafer.
The substrate was created.
【0180】 (参考実施例8) 200μmの厚みを持ったN型(100)単結晶Si基
体を実施例5と同じ条件で、HF溶液中において陽極化
成を行い、得られたN型(100)多孔質Si基体上に
液相成長法により、Siエピタキシャル層を5μm低温
成長させた。成長条件は、以下の通りである。 Reference Example 8 An N-type (100) monocrystal Si substrate having a thickness of 200 μm was anodized in an HF solution under the same conditions as in Example 5 to obtain an N-type (100). A 5 μm low-temperature Si epitaxial layer was grown on a porous Si substrate by a liquid phase growth method. The growth conditions are as follows.
【0181】 溶媒: Sn 温度: 900℃ 成長雰囲気: H2 成長時間: 50分 次に、このエピタキシャル層の表面に100nmの酸化
層を形成し、その酸化表面に、表面に500nmの酸化
層を形成したもう一方のSi基体を重ねあわせ、窒素雰
囲気中で1000℃、0.5時間加熱することにより、
両者のSi基体は、強固に接合された。Solvent: Sn Temperature: 900 ° C. Growth atmosphere: H 2 Growth time: 50 minutes Next, a 100 nm oxide layer is formed on the surface of the epitaxial layer, and a 500 nm oxide layer is formed on the oxide surface. The other Si substrate was stacked and heated at 1000 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere.
Both Si substrates were firmly joined.
【0182】その後、該貼り合わせた基体を49%弗酸
で撹拌しながら選択エッチングする。78分後には、単
結晶Si層だけがエッチングされずに残り、単結晶Si
をエッチ・ストップの材料として、多孔質Si基体は選
択エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrates are selectively etched while stirring with 49% hydrofluoric acid. After 78 minutes, only the single-crystal Si layer remains without being etched, and the single-crystal Si layer remains.
Was used as an etch stop material, the porous Si substrate was selectively etched and completely removed.
【0183】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く78分後でも50Å
以下程度であり、多孔質層のエッチング速度との選択比
は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチン
グ量(数十Å)は実用上無視できる膜厚減少である。即
ち、200μmの厚みをもった多孔質化されたSi基体
は除去され、SiO2 上に5μmの厚みを持った単結晶
Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and is 50 ° even after 78 minutes.
The etching rate of the non-porous layer (several tens of millimeters) is a thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 5 μm was formed on SiO 2 .
【0184】この後、基体全体をエッチング防止膜とし
てSiO2 で被覆し、透光性にする領域の裏面のSiO
2 のみをエッチングして除去する。この基体をエチレン
ジアミン(17ml)+水(8ml)+ピロカテコール
(3g)で4時間エッチングすると、SiO2 の開口部
のみがエッチングされ、Si層直下のSiO2 層が露出
した。エッチング防止膜のSiO2 を除去した後には、
基体の一部分が透光性になった結晶性がSiウエハー並
に優れたSi層を持つSOI基材が作成できた。Thereafter, the entire substrate is covered with SiO 2 as an etching prevention film, and the SiO 2 on the back surface of the region to be light-transmissive is formed.
Only 2 is removed by etching. When this substrate was etched with ethylenediamine (17 ml) + water (8 ml) + pyrocatechol (3 g) for 4 hours, only the SiO 2 opening was etched, exposing the SiO 2 layer immediately below the Si layer. After removing the SiO 2 of the etching prevention film,
An SOI substrate having a Si layer in which a part of the substrate became translucent and having excellent crystallinity comparable to that of a Si wafer was produced.
【0185】 (参考実施例9)参考 実施例5と同様にしてP型(100)単結晶Si基
体をHF溶液中において陽極化成を行い、得られたP型
(100)多孔質Si基体上に減圧CVD法により、S
iエピタキシャル層を1μm成長させた。堆積条件は、
以下の通りである。 Reference Example 9 Anodization of a P-type (100) single-crystal Si substrate in an HF solution was performed in the same manner as in Reference Example 5, and the resulting P-type (100) porous Si substrate was By the low pressure CVD method, S
An i-epitaxial layer was grown at 1 μm. The deposition conditions are
It is as follows.
【0186】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1×10-2Torr 成長速度: 3.3 nm/sec 次に、このエピタキシャル層の表面に100nmの酸化
層を形成し、その酸化表面に、表面に500nmの酸化
層を形成したもう一方のSi基体を重ねあわせ、窒素雰
囲気中で1000℃、0.5時間加熱することにより、
両者のSi基体は、強固に接合された。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1 × 10 -2 Torr Growth rate: 3.3 nm / sec Next, a 100 nm oxide layer is formed on the surface of the epitaxial layer. On the oxidized surface, another Si substrate having a 500 nm oxide layer formed on the surface is superimposed and heated at 1000 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere.
Both Si substrates were firmly joined.
【0187】その後、該貼り合わせた基体をバッファー
ド弗酸(36%NH4 F+4.5%HF+H2 O)とア
ルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:6:
50)で撹拌することなく選択エッチングする。205
分後には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残
り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔
質Si基体は選択エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrate was treated with a mixed solution of buffered hydrofluoric acid (36% NH 4 F + 4.5% HF + H 2 O), alcohol and 30% hydrogen peroxide (10: 6:
In step 50), selective etching is performed without stirring. 205
After a minute, only the single-crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single-crystal Si as a material for the etch stop and completely removed.
【0188】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く205分後でも10
0Å以下程度であり、多孔質層のエッチング速度との選
択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッ
チング量(数十Å)は実用上無視できる膜厚減少であ
る。即ち、200μmの厚みを持った多孔質化されたS
i基体は除去され、SiO2 上に1μmの厚みを持った
単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 205 minutes.
It is about 0 ° or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of degrees) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness. That is, porous S having a thickness of 200 μm
The i-substrate was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 1 μm was formed on SiO 2 .
【0189】ソースガスとして、SiH2 Cl2 を用い
た場合には、成長温度を数十度上昇させる必要がある
が、多孔質基体に特有な増速エッチング特性は維持され
た。When SiH 2 Cl 2 was used as the source gas, the growth temperature had to be raised by several tens of degrees, but the accelerated etching characteristic peculiar to the porous substrate was maintained.
【0190】単結晶Si層上にMOSFETを作成し
た。尚、MOSFETの製造方法については公知の集積
回路製造技術が用いられるので、ここでは説明を省略す
る。A MOSFET was formed on a single crystal Si layer. Since a known integrated circuit manufacturing technique is used for the method of manufacturing the MOSFET, the description is omitted here.
【0191】この後、基体全体をエッチング防止膜とし
てSiO2 で被覆し、透光性にする領域の裏面のSiO
2 のみをエッチングして除去する。この基体を6MKO
Hで200分エッチングすると、SiO2 の開口部のみ
がエッチングされ、Si層直下のSiO2 層が露出し
た。エッチング防止膜のSiO2 を除去した後には、基
体の一部分が透光性になった結晶性がSiウエハー並に
優れたSi層を持つSOI基材が作成できた。Thereafter, the entire substrate is covered with SiO 2 as an etching prevention film, and the SiO 2 on the back surface of the region to be light-transmissive is formed.
Only 2 is removed by etching. This substrate is 6MKO
After etching with H for 200 minutes, only the opening of SiO 2 was etched, exposing the SiO 2 layer immediately below the Si layer. After removing the SiO 2 of the etching preventing film, an SOI substrate having a Si layer having a part of the substrate light-transmitting and having excellent crystallinity comparable to that of a Si wafer was formed.
【0192】 (参考実施例10) 200μmの厚みを持ったP型(100)Si基体上に
CVD法により、Siエピタキシャル層を1μm成長さ
せた。堆積条件は、以下の通りである。 Reference Example 10 A 1 μm-thick Si epitaxial layer was grown on a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm by a CVD method. The deposition conditions are as follows.
【0193】 反応ガス流量: SiH2 Cl2 1000 SCCM H2 230 l/min. 温度: 1080 ℃ 圧力: 80 Torr 時間: 2 min. この基体を50%のHF溶液中において陽極化成を行っ
た。この時の電流密度は、100mA/cm2 であっ
た。また、この時の多孔質化速度は、8.4μm/mi
n.であり、200μmの厚みを持ったP型(100)
Si基体全体は、24分で多孔質化された。前述したよ
うにこの陽極化成では、P型(100)Si基体のみが
多孔質化されSiエピタキシャル層には変化がなかっ
た。Reaction gas flow rate: SiH 2 Cl 2 1000 SCCM H 2 230 l / min. Temperature: 1080 ° C. Pressure: 80 Torr Time: 2 min. This substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 100 mA / cm 2 . At this time, the rate of making porous is 8.4 μm / mi.
n. And a P-type (100) having a thickness of 200 μm
The entire Si substrate was made porous in 24 minutes. As described above, in this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the Si epitaxial layer did not change.
【0194】次に、このエピタキシャル層の表面に10
0nmの酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に50
0nmの酸化層を形成したもう一方のSi基体を重ねあ
わせ、窒素雰囲気中で900℃、0.5時間加熱するこ
とにより、両者のSi基体は、強固に接合された。Next, 10 .ANG.
An oxide layer having a thickness of 0 nm is formed.
The other Si substrate on which the 0 nm oxide layer was formed was overlapped and heated in a nitrogen atmosphere at 900 ° C. for 0.5 hour, whereby both Si substrates were firmly joined.
【0195】その後、該貼り合わせた基体をバッファー
ド弗酸(36%NH4 F+4.5%HF+H2 O)と3
0%過酸化水素水との混合液(1:5)で撹拌しながら
選択エッチングする。191分後には、単結晶Si層だ
けがエッチングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ス
トップの材料として、多孔質Si基体は選択エッチング
され、完全に除去された。Then, the bonded substrate was mixed with buffered hydrofluoric acid (36% NH 4 F + 4.5% HF + H 2 O).
Selective etching is performed while stirring with a mixed solution (1: 5) with 0% hydrogen peroxide solution. After 191 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0196】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く191分後でも10
0Å以下程度であり、多孔質層のエッチング速度との選
択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッ
チング量(数十Å)は実用上無視できる膜厚減少であ
る。即ち、200μmの厚みを持った多孔質化されたS
i基体は除去され、SiO2 上に1.0μmの厚みを持
った単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 191 minutes.
It is about 0 ° or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of degrees) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness. That is, porous S having a thickness of 200 μm
The i-base was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 1.0 μm was formed on SiO 2 .
【0197】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0198】この後、基体全体をSi3 N4 で被覆し、
透光性にする領域の裏面のSi3 N4 のみをエッチング
して除去する。この基体を先ず弗硝酸(84:16)溶
液で19分エッチングし、10μmだけSi基体を残
す。次に弗硝酸酢酸(1:3:8)溶液で10分エッチ
ングすると、Si3 N4 の開口部のみがエッチングさ
れ、SiO2 が露出した。Si3 N4 を除去した後に
は、基体の一部分が透光性になった結晶性がSiウエハ
ー並に優れたSi層を持つSOI基材が作成できた。Thereafter, the entire substrate was covered with Si 3 N 4 ,
Only the Si 3 N 4 on the back surface of the region to be light-transmitting is removed by etching. This substrate is first etched with a fluorinated nitric acid (84:16) solution for 19 minutes, leaving a 10 μm Si substrate. Next, when etching was performed for 10 minutes using a fluorinated nitric acid (1: 3: 8) solution, only the opening of Si 3 N 4 was etched, exposing SiO 2 . After the removal of Si 3 N 4 , an SOI substrate having a Si layer having a translucency in a part of the substrate and having a crystallinity superior to that of a Si wafer was obtained.
【0199】 (参考実施例11) 200μmの厚みを持ったP型(100)Si基体上に
常圧CVD法により、Siエピタキシャル層を5μm成
長させた。堆積条件は、以下の通りである。 Reference Example 11 A Si epitaxial layer was grown to 5 μm on a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm by atmospheric pressure CVD. The deposition conditions are as follows.
【0200】 反応ガス流量: SiH2 Cl2 1000 SCCM H2 230 l/min. 温度: 1080 ℃ 圧力: 760 Torr 時間: 1 min. 上記Si基体をHF溶液中において陽極化成を行った。Reaction gas flow rate: SiH 2 Cl 2 1000 SCCM H 2 230 l / min. Temperature: 1080 ° C. Pressure: 760 Torr Time: 1 min. The Si substrate was anodized in an HF solution.
【0201】陽極化成条件は以下の通りであった。The anodizing conditions were as follows.
【0202】 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 1.6 (時間) 多孔質Siの厚み: 200 (μm) Porosity: 56 (%) 前述したようにこの陽極化成では、P型(100)Si
基体のみが多孔質化されSiエピタキシャル層には変化
がなかった。Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 1.6 ( Time) Porous Si thickness: 200 (μm) Porosity: 56 (%) As described above, in this anodization, P-type (100) Si
Only the substrate was made porous, and there was no change in the Si epitaxial layer.
【0203】次に、このエピタキシャル層の表面に10
0nmの酸化層を形成し、その酸化表面に、表面に50
0nmの酸化層を形成したもう一方のSi基体を重ねあ
わせ、酸素雰囲気中で900℃、0.5時間加熱するこ
とにより、両者のSi基体は、強固に接合された。Next, the surface of the epitaxial layer is
An oxide layer having a thickness of 0 nm is formed.
The other Si substrate on which the 0 nm oxide layer was formed was overlapped and heated in an oxygen atmosphere at 900 ° C. for 0.5 hour, whereby the two Si substrates were firmly joined.
【0204】その後、該貼り合わせた基体を49%弗酸
とアルコールとの混合液(10:1)で撹拌することな
く選択エッチングする。275分後には、単結晶Si層
だけがエッチングされずに残り、単結晶Siをエッチ・
ストップの材料として、多孔質Si基体は選択エッチン
グされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrates are selectively etched with a mixture of 49% hydrofluoric acid and alcohol (10: 1) without stirring. After 275 minutes, only the single crystal Si layer remains without being etched, and the single crystal Si is etched.
As a stop material, the porous Si substrate was selectively etched and completely removed.
【0205】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く275分後でも10
0Å以下程度であり、多孔質層のエッチング速度との選
択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッ
チング量(数十Å)は実用上無視できる膜厚減少であ
る。即ち、200μmの厚みを持った多孔質化されたS
i基体は除去され、SiO2 上に5μmの厚みを持った
単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, even after 275 minutes.
It is about 0 ° or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of degrees) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness. That is, porous S having a thickness of 200 μm
The i-substrate was removed, and a single-crystal Si layer having a thickness of 5 μm was formed on SiO 2 .
【0206】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope, S
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0207】この後、基体全体をSi3 N4 で被覆し、
透光性にする領域の裏面のSi3 N4 のみをエッチング
して除去する。この基体を先ず弗硝酸(84:16)溶
液で19分エッチングし、10μmだけSi基体を残
す。次に弗硝酸酢酸(1:3:8)溶液で10分エッチ
ングすると、Si3 N4 の開口部のみがエッチングさ
れ、SiO2 が露出した。Si3 N4 を除去した後に
は、基体の一部分が透光性になった結晶性がSiウエハ
ー並に優れたSi層を持つSOI基材が作成できた。Thereafter, the entire substrate is coated with Si 3 N 4 ,
Only the Si 3 N 4 on the back surface of the region to be light-transmitting is removed by etching. This substrate is first etched with a fluorinated nitric acid (84:16) solution for 19 minutes, leaving a 10 μm Si substrate. Next, when etching was performed for 10 minutes using a fluorinated nitric acid (1: 3: 8) solution, only the opening of Si 3 N 4 was etched, exposing SiO 2 . After the removal of Si 3 N 4 , an SOI substrate having a Si layer having a translucency in a part of the substrate and having a crystallinity superior to that of a Si wafer was obtained.
【0208】 (参考実施例12) 200μmの厚みを持ったP型(100)Si基体表面
にプロトンのイオン注入によって、N型Si層を1μm
形成した。H+注入量は5×1015(ions/cm2)
であった。この基体に50%のHF溶液中において陽極
化成を行った。この時の電流密度は、100mA/cm
2であった。この時の多孔質化速度は、8.4μm/m
in.であり、200μmの厚みを持ったP型(10
0)Si基体全体は、24分で多孔質化された。前述し
たようにこの陽極化成では、P型(100)Si基体の
みが多孔質化されN型Si層には変化がなかった。 Reference Example 12 An N-type Si layer was formed to a thickness of 1 μm by ion implantation of protons on the surface of a P-type (100) Si substrate having a thickness of 200 μm.
Formed. The H + implantation amount is 5 × 10 15 (ions / cm 2 )
Met. This substrate was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time is 100 mA / cm
Was 2 . The porosity rate at this time is 8.4 μm / m
in. And a P-type (10 μm) having a thickness of 200 μm.
0) The entire Si substrate was made porous in 24 minutes. As described above, in this anodization, only the P-type (100) Si substrate was made porous, and the N-type Si layer did not change.
【0209】次に、このN型Si層の表面に100nm
の酸化層を形成し、その酸化表面に、表面にSiO2
(200nm)/Si3 N4 (100nm)を形成した
もう一方のSi基体を重ねあわせ、酸素雰囲気中で80
0℃、0.5時間加熱することにより、両者のSi基体
は、強固に接合された。Next, the surface of the N-type Si layer is
Formed on the oxidized surface, SiO 2 on the surface
(200 nm) / Si 3 N 4 (100 nm) is formed on another Si substrate, and the substrate is placed in an oxygen atmosphere.
By heating at 0 ° C. for 0.5 hour, both Si substrates were firmly joined.
【0210】その後、該貼り合わせた基体をバッファー
ド弗酸(36%NH4 F+4.5%HF+H2 O)で撹
拌しながら選択エッチングする。258分後には、単結
晶Si層だけがエッチングされずに残り、単結晶Siを
エッチ・ストップの材料として、多孔質Si基体は選択
エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrates are selectively etched with buffered hydrofluoric acid (36% NH 4 F + 4.5% HF + H 2 O) while stirring. After 258 minutes, only the single crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single crystal Si as a material for the etch stop, and completely removed.
【0211】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く258分後でも10
0Å以下程度であり、多孔質層のエッチング速度との選
択比は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッ
チング量(数十Å)は実用上無視できる膜厚減少であ
る。即ち、200μmの厚みを持った多孔質化されたS
i基体は除去され、SiO2 /Si3 N4 上に1.0μ
mの厚みを持った単結晶Si層が形成できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, and is 10
It is about 0 ° or less, the selectivity with respect to the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several tens of degrees) in the non-porous layer is a practically negligible decrease in film thickness. That is, porous S having a thickness of 200 μm
i Substrate is removed and 1.0 μm on SiO 2 / Si 3 N 4
A single-crystal Si layer having a thickness of m was formed.
【0212】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0213】この後、基体全体をエッチング防止膜とし
てSi3 N4 で被覆し、透光性にする領域の裏面のSi
3 N4 のみをエッチングして除去する。この基体を先ず
弗硝酸(84:16)溶液で19分エッチングし、10
μmだけSi基体を残す。次に弗硝酸酢酸(1:3:
8)溶液で10分エッチングすると、Si3 N4 の開口
部のみがエッチングされ、Si3 N4 が露出した。エッ
チング防止膜のSi3 N4 を除去した後には、基体の一
部分が透光性になった結晶性がSiウエハー並に優れた
Si層を持つSOI基材が作成できた。Thereafter, the entire substrate is covered with Si 3 N 4 as an etching prevention film, and the Si on the back surface of the region to be light-transmissive is formed.
Only 3 N 4 are removed by etching. This substrate is first etched with a hydrofluoric acid (84:16) solution for 19 minutes,
The Si substrate is left by μm. Next, fluorinated nitric acid (1: 3:
8) After etching with the solution for 10 minutes, only the openings of Si 3 N 4 were etched, exposing Si 3 N 4 . After the removal of the Si 3 N 4 of the etching prevention film, a SOI substrate having a Si layer in which a part of the substrate became transparent and had excellent crystallinity comparable to that of a Si wafer was produced.
【0214】 (参考実施例13) 500μmの厚みを持ったP型(100)単結晶Si基
体を50%のHF溶液中において陽極化成を行った。こ
の時の電流密度は、10mA/cm2であった。10分
で表面に20μmの厚みを持った多孔質層が形成され
た。該P型(100)多孔質Si基体上に減圧CVD法
により、Siエピタキシャル層を0.5μmに低温成長
させた。堆積条件は、以下の通りである。 Reference Example 13 A P-type (100) single-crystal Si substrate having a thickness of 500 μm was anodized in a 50% HF solution. The current density at this time was 10 mA / cm 2 . A porous layer having a thickness of 20 μm was formed on the surface in 10 minutes. An Si epitaxial layer was grown on the P-type (100) porous Si substrate at a low temperature of 0.5 μm by a low pressure CVD method. The deposition conditions are as follows.
【0215】 ガス: SiH2 Cl2 (0.6 l/min) H2 (100 l/min) 温度: 850 ℃ 圧力: 50 Torr 成長速度: 0.1 μm/min 次に、このエピタキシャル層の表面を50nm熱酸化し
た。該熱酸化膜上に800nmの酸化層を表面に有する
Si基体を重ねあわせ、酸素雰囲気中で900℃、1.
5時間加熱することにより、両者の基体は、強固に接合
された。Gas: SiH 2 Cl 2 (0.6 l / min) H 2 (100 l / min) Temperature: 850 ° C. Pressure: 50 Torr Growth rate: 0.1 μm / min Next, the surface of this epitaxial layer Was thermally oxidized by 50 nm. An Si substrate having an 800 nm oxide layer on the surface is superimposed on the thermal oxide film, and 900 ° C. in an oxygen atmosphere.
By heating for 5 hours, both substrates were firmly joined.
【0216】その後に、Si基体の裏面から490μm
研削により除去して多孔質層を表出させた。Thereafter, 490 μm from the back surface of the Si substrate.
It was removed by grinding to expose the porous layer.
【0217】プラズマCVD法によってSi3 N4 を
0.1μm堆積して、貼り合わせた2枚の基体を被覆し
て、多孔質基体上の窒化膜のみを反応性イオンエッチン
グによって除去する。Si 3 N 4 is deposited to a thickness of 0.1 μm by a plasma CVD method to cover the two bonded substrates, and only the nitride film on the porous substrate is removed by reactive ion etching.
【0218】その後、該貼り合せた基体を49%弗酸と
アルコールと過酸化水素水との混合液(10:6:5
0)で撹拌することなく選択エッチングする。15分後
には、単結晶Si層だけがエッチングされずに残り、単
結晶Siをエッチ・ストップの材料として、多孔質Si
層は選択エッチングされ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrate was treated with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide (10: 6: 5).
In step 0), selective etching is performed without stirring. After 15 minutes, only the single-crystal Si layer remains without being etched, and the single-crystal Si is used as an etch stop material to form a porous Si layer.
The layer was selectively etched and completely removed.
【0219】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く、15分後でも40
Å弱程度であり、多孔質層のエッチング速度との選択比
は十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチン
グ量(数Å)は実用上無視できる膜厚減少である。Si
3 N4 層を除去した後には、絶縁層を表面に有するSi
基体上に0.5μmの厚みを持った単結晶Si層が形成
できた。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low.
Å is weak, the selectivity with the etching rate of the porous layer reaches more than ten-fiveth power, and the etching amount (several Å) in the non-porous layer is a film thickness reduction that can be ignored in practical use. Si
3 After removal of the N 4 layer, Si having an insulating layer on the surface
A single-crystal Si layer having a thickness of 0.5 μm was formed on the substrate.
【0220】また、Si3 N4 層の代わりに、アピエゾ
ンワックス、或いは、エレクトロンワックスを被覆した
場合にも同様の効果があり、多孔質化されたSi層のみ
を排除しえる。[0220] The same effect can also be obtained when apiesone wax or electron wax is coated instead of the Si 3 N 4 layer, and only the porous Si layer can be eliminated.
【0221】この後、基体全体をエッチング防止膜とし
てSiO2 で被覆し、透光性にする領域の裏面のSiO
2 のみをエッチングして除去する。この基体をエチレン
ジアミン(17ml)+水(8ml)+ピロカテコール
(3g)で4時間エッチングすると、SiO2 の開口部
のみがエッチングされ、Si層直下のSiO2 層が露出
した。エッチング防止膜のSiO2 を除去した後には、
基体の一部分が透光性になった結晶性がSiウエハー並
に優れたSi層を持つSOI基材が作成できた。Thereafter, the entire substrate is coated with SiO 2 as an etching prevention film, and SiO 2 on the back surface of the region to be light-transmitting is formed.
Only 2 is removed by etching. When this substrate was etched with ethylenediamine (17 ml) + water (8 ml) + pyrocatechol (3 g) for 4 hours, only the SiO 2 opening was etched, exposing the SiO 2 layer immediately below the Si layer. After removing the SiO 2 of the etching prevention film,
An SOI substrate having a Si layer in which a part of the substrate became translucent and having excellent crystallinity comparable to that of a Si wafer was produced.
【0222】 (参考実施例14)参考 実施例10と同様にしてP型(100)Si基体上
にCVD法により、Siエピタキシャル層を1μm成長
させ、基体を50%のHF溶液中において陽極化成を行
った。 Reference Example 14 A Si epitaxial layer was grown to 1 μm on a P-type (100) Si substrate by CVD in the same manner as in Reference Example 10, and the substrate was anodized in a 50% HF solution. went.
【0223】次に、このエピタキシャル層の表面に80
0nmの酸化層を表面に有するSi基体を重ねあわせ、
窒素雰囲気中で1100℃、0.5時間加熱することに
より、両者のSi基体は、強固に接合された。Next, the surface of the epitaxial layer is
A Si substrate having a 0 nm oxide layer on the surface is superimposed,
By heating at 1100 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere, both Si substrates were firmly joined.
【0224】プラズマCVD法によってSi3 N4 を
0.1μm堆積して、貼り合わせた2枚の基体を被覆し
て、多孔質基体上の窒化膜のみを反応性イオンエッチン
グによって除去する。[0224] Si 3 N 4 is deposited to a thickness of 0.1 µm by a plasma CVD method to cover the two bonded substrates, and only the nitride film on the porous substrate is removed by reactive ion etching.
【0225】その後、該貼り合わせた基体を49%弗酸
と過酸化水素水との混合液(1:5)で撹拌しながら選
択エッチングする。62分後には、単結晶Si層だけが
エッチングされずに残り、単結晶Siをエッチ・ストッ
プの材料として、多孔質Si基体は選択エッチングさ
れ、完全に除去された。Thereafter, the bonded substrates are selectively etched while being stirred with a mixed solution (1: 5) of 49% hydrofluoric acid and hydrogen peroxide solution. After 62 minutes, only the single-crystal Si layer remained without being etched, and the porous Si substrate was selectively etched using the single-crystal Si as a material for the etch stop and completely removed.
【0226】非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対
するエッチング速度は、極めて低く62分後でも50Å
弱程度であり、多孔質層のエッチング速度との選択比は
十の五乗以上にも達し、非多孔質層におけるエッチング
量(数十Å)は実用上無視できる膜厚減少である。即
ち、200μmの厚みを持った多孔質化されたSi基体
は除去され、Si3 N4 層を除去した後には、絶縁性基
体上に1μmの厚みを持った単結晶Si層が形成でき
た。The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution was extremely low, even after 62 minutes.
The selectivity with the etching rate of the porous layer is as high as ten-fifth power or more, and the etching amount (several tens of square meters) in the non-porous layer is a thickness reduction that can be ignored in practical use. That is, the porous Si substrate having a thickness of 200 μm was removed, and after removing the Si 3 N 4 layer, a single-crystal Si layer having a thickness of 1 μm was formed on the insulating substrate.
【0227】透過電子顕微鏡による断面観察の結果、S
i層には新たな結晶欠陥は導入されておらず、良好な結
晶性が維持されていることが確認された。As a result of observation of a cross section by a transmission electron microscope,
No new crystal defects were introduced into the i-layer, and it was confirmed that good crystallinity was maintained.
【0228】単結晶Si層上にMOSFETを作成し
た。尚、MOSFETの製造方法については公知の集積
回路製造技術が用いられるので、ここでは説明を省略す
る。A MOSFET was formed on a single crystal Si layer. Since a known integrated circuit manufacturing technique is used for the method of manufacturing the MOSFET, the description is omitted here.
【0229】この後、基体全体をエッチング防止膜とし
てSiO2 で被覆し、透光性にする領域の裏面のSiO
2 のみをエッチングして除去する。この基体を6MKO
Hで200分エッチングすると、SiO2 の開口部のみ
がエッチングされ、Si層直下のSiO2 層が露出し
た。エッチング防止膜のSiO2 を除去した後には、基
体の一部分が透光性になった結晶性がSiウエハー並に
優れたSi層を持つSOI基材が作成できた。Thereafter, the entire substrate is covered with SiO 2 as an etching prevention film, and the SiO 2 on the back surface of the region to be made transparent is formed.
Only 2 is removed by etching. This substrate is 6MKO
After etching with H for 200 minutes, only the opening of SiO 2 was etched, exposing the SiO 2 layer immediately below the Si layer. After removing the SiO 2 of the etching preventing film, an SOI substrate having a Si layer having a part of the substrate light-transmitting and having excellent crystallinity comparable to that of a Si wafer was formed.
【0230】 以上の参考実施例に示したように、多孔
質Si基体を少なくとも湿式化学エッチングを含む工程
により除去することによって非透光性の絶縁物基体(S
i基体上に絶縁層を形成したもの)上の表面に単結晶半
導体層を形成し、該絶縁物基体の一部分を、単結晶半導
体層が形成されていない面(裏面)から表面付近の絶縁
層、或いは単結晶半導体層が露出するまで、少なくとも
湿式化学エッチングを含む処理により除去し、連続なる
薄層を直下の支持体なしに残存させ、非透光性基体を部
分的に透光性に変えることができる。[0230] The above reference as illustrated in the examples, a multi-porous Si substrate is removed by a process including at least wet chemical etching of the non-light-transmitting insulator substrate (S
i) a single-crystal semiconductor layer is formed on the surface of the substrate, and a portion of the insulator substrate is moved from the surface on which the single-crystal semiconductor layer is not formed (the back surface) to the insulating layer near the surface. Alternatively, at least until the single crystal semiconductor layer is exposed, the layer is removed by a process including wet chemical etching, and a continuous thin layer is left without a support directly therebelow, and the non-light-transmitting substrate is partially made light-transmitting. be able to.
【0231】 また、本参考実施例によれば、透光性に
変える前に、少なくとも透光性になる部分に電子デバイ
スを形成して後、上記の方法により透光性に変えること
ができる。Further, according to the present embodiment , before changing to a light-transmitting property, an electronic device can be formed at least in a portion to be light-transmitting, and then can be changed to a light-transmitting property by the above-described method.
【0232】 本参考実施例によれば、非透光性絶縁性
基体上に単結晶Si層を形成した後、必要な領域のみ非
透光性基体部分を除去することにより、透光性に変える
ことができ、ガラスに体表される透光性基体を用いず
に、容易に、しかも生産性、均一性、制御性、経済性の
面で卓越した、結晶性が単結晶ウエハー並に優れたSi
層を持つ透光性のSOI構造の基材を作成することが可
能になる。According to the present embodiment , after a single-crystal Si layer is formed on a non-light-transmitting insulating substrate, the light-transmitting portion is changed to light-transmitting by removing a non-light-transmitting substrate portion only in a necessary region. It is easy to use and does not use a translucent substrate represented by glass, and is excellent in productivity, uniformity, controllability, and economy, and has excellent crystallinity comparable to that of a single crystal wafer. Si
It becomes possible to create a light-transmitting SOI structure substrate having a layer.
【0233】 また、本参考実施例による透光性SOI
基材は、ビューファインダー、コンタクトセンサ、或い
は液晶ディスプレイ用の透光性基体として利用でき、更
に、X線マスク、圧力センサ、及びマイクロメカニクス
等に応用され得る。Further, the light-transmitting SOI according to the present reference example
The substrate can be used as a viewfinder, a contact sensor, or a translucent substrate for a liquid crystal display, and can be applied to an X-ray mask, a pressure sensor, micromechanics, and the like.
【0234】(実施例15) 図18は、本実施例の概略工程図である。(Embodiment 15) FIG. 18 is a schematic process chart of this embodiment.
【0235】300μmの厚みを持ったP型(100)
単結晶Si基板にHF溶液中において陽極化成を施し、
多孔質Si基板を形成した。P-type (100) having a thickness of 300 μm
Anodizing a single crystal Si substrate in an HF solution,
A porous Si substrate was formed.
【0236】陽極化成条件は以下の通りであった。Anodizing conditions were as follows.
【0237】 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 2.4 (時間) 多孔質Siの厚み: 300 (μm) Porosity: 56 (%) こうして得られたP型(100)多孔質Si基板101
上に減圧CVD法により、Siエピタキシャル層102
を1.0μmの層厚で成長させた。堆積条件は、以下の
通りである。Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 2.4 ( Time) Thickness of porous Si: 300 (μm) Porosity: 56 (%) P-type (100) porous Si substrate 101 thus obtained
The Si epitaxial layer 102 is formed thereon by the low pressure CVD method.
Was grown with a layer thickness of 1.0 μm. The deposition conditions are as follows.
【0238】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1×10-2Torr 成長速度: 3.3 nm/sec 次に、このエピタキシャル層102の表面に1000Å
の酸化層103を形成し、その酸化表面に、表面に50
00Åの酸化層104、1000Åの窒化層105を形
成したもう一方のSi基板107を重ね合せ、窒素雰囲
気中で800℃、0.5時間加熱することにより、2つ
のSi基板を、強固に貼り合せた。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1 × 10 −2 Torr Growth rate: 3.3 nm / sec Next, the surface of the epitaxial layer 102 is exposed to 1000 ° C.
Is formed on the oxidized surface, and 50
The other Si substrate 107 on which the 00 ° oxide layer 104 and the 1000 ° nitride layer 105 are formed is superposed and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere, thereby firmly bonding the two Si substrates. Was.
【0239】その後、該貼り合せた基板を49%弗酸と
アルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)中で撹拌することなく選択エッチングした。
65分後には、非多孔質Si層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Si基板101は選択エッチングされ、完全に除
去された。非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対す
るエッチング速度は、極めて低く65分後でもエッチン
グ量は50Å以下であり、多孔質層のエッチング速度と
の選択比は十の五乗以下にも達し、非多孔質層101に
おけるエッチング量(数十Å)は実用上無視できる程度
のものであった。こうしたところ、200μmの厚みを
持った多孔質化されたSi基板101は、除去され、S
iO2 103上に1.0μmの厚みを持った単結晶Si
層102が形成できた。ソースガスとして、SiH2 C
lを用いた場合には、成長速度を数十度上昇させる必要
があるが、多孔質基板に特有な増速エッチング特性は、
維持された。Then, the bonded substrates were mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50), and was selectively etched without stirring.
After 65 minutes, only the non-porous Si layer remains without being etched, and single-crystal Si is used as an etch stop material.
The porous Si substrate 101 was selectively etched and completely removed. The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, the etching amount is not more than 50 ° even after 65 minutes, and the selectivity with the etching rate of the porous layer reaches not more than the tenth power. The etching amount (several tens of mm) in the porous layer 101 was negligible for practical use. In this case, the porous Si substrate 101 having a thickness of 200 μm is removed and S
Single crystal Si having a thickness of 1.0 μm on iO 2 103
The layer 102 was formed. SiH 2 C as source gas
When l is used, the growth rate needs to be increased by several tens of degrees, but the accelerated etching characteristic peculiar to the porous substrate is as follows.
Maintained.
【0240】上記単結晶Si薄膜102に電解効果トラ
ンジスタを作成し、相互に接続することにより、相補性
素子、及びその集積回路を作成し、液晶画像表示装置に
必要な画素切り替え素子、駆動周辺回路を形成した。
尚、各トランジスタの製造方法については公知のMOS
集積回路製造技術を用いた。A field effect transistor is formed on the single crystal Si thin film 102 and connected to each other to form a complementary element and an integrated circuit thereof, and a pixel switching element and a driving peripheral circuit required for a liquid crystal image display device. Was formed.
The method of manufacturing each transistor is described in a well-known MOS.
Integrated circuit manufacturing technology was used.
【0241】カバーガラスにブラックマトリクス及びカ
ラーフィルターを形成した後に共通電極を形成し、配向
処理した。アクティブ・マトリクス基板に配向処理を施
し、シール材を印刷したのち両者を組立て液晶を注入し
た。この液晶に関する諸工程は、公知の液晶表示装置製
造技術を適用した。After a black matrix and a color filter were formed on the cover glass, a common electrode was formed and an alignment treatment was performed. An active matrix substrate was subjected to an orientation treatment, a seal material was printed, and then both were assembled to inject a liquid crystal. For the various steps relating to the liquid crystal, a known liquid crystal display device manufacturing technique was applied.
【0242】この後液晶画素部の下部のSi基板107
を以下の方法で除去した。Thereafter, the Si substrate 107 below the liquid crystal pixel portion
Was removed by the following method.
【0243】30重量%のKOH水溶液を約110℃に
加熱し、SiNをマスクとしてSiの(100)方向に
エッチングを進行させた。エッチレートは結晶面に対し
て異方性を示し、(100)面に対しては約300μm
/hである。エッチング後の形状を図19に示すが、エ
ッチング後の斜面のなす角は55°であり、高い異方性
を示していることが分かる。また、絶縁層104に達す
るとエッチングは実質的に終了する。即ち、横方向への
サイドエッチレートは非常に小さい。この方法により高
い精度で液晶画素部の下部のSi基板107の除去が可
能となる。A 30% by weight aqueous KOH solution was heated to about 110 ° C., and etching was advanced in the (100) direction of Si using SiN as a mask. The etch rate is anisotropic with respect to the crystal plane, and is about 300 μm with respect to the (100) plane.
/ H. The shape after the etching is shown in FIG. 19, and the angle formed by the slope after the etching is 55 °, indicating that the anisotropy is high. When the insulating layer 104 is reached, the etching is substantially completed. That is, the side etch rate in the lateral direction is very small. According to this method, the Si substrate 107 under the liquid crystal pixel portion can be removed with high accuracy.
【0244】最後に、信頼性向上のため除去された凹部
にスピンオングラスを充填し、光透過による投射型液晶
画像表示装置を完成した。Finally, spin-on-glass was filled in the recesses removed for improving the reliability, and a projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.
【0245】(実施例16) Si基板107の除去を以下の方法で行った以外は、実
施例15と同様にして液晶画像表示装置を完成した。(Example 16) A liquid crystal image display device was completed in the same manner as in Example 15 except that the Si substrate 107 was removed by the following method.
【0246】エチレンジアミン75ml、カテコール1
2g、水24ml、ピラジン0.45gの割合で作成し
た混液を約115℃に加熱し、SiNをマスクとしてエ
ッチングを行った。本方法は、SiO2 に対する選択比
が1000以上と非常に高く、SiO2 をメンブレン及
び耐エッチングマスクとして使用可能である。75 ml of ethylenediamine, catechol 1
A mixed solution prepared at a ratio of 2 g, 24 ml of water and 0.45 g of pyrazine was heated to about 115 ° C., and etching was performed using SiN as a mask. This method has a very high selectivity to SiO 2 of 1000 or more, and SiO 2 can be used as a membrane and an etching resistant mask.
【0247】(実施例17) Si基板107の除去をRIEで行った以外は、実施例
15と同様にして液晶画像表示装置を完成した。マスク
パターンに対してほぼ垂直にエッチングすることができ
た。(Example 17) A liquid crystal image display device was completed in the same manner as in Example 15 except that the Si substrate 107 was removed by RIE. The etching could be performed almost perpendicularly to the mask pattern.
【0248】(実施例18) Si基板107の除去を以下の方法で行った以外は、実
施例15と同様にして液晶画像表示装置を完成した。(Example 18) A liquid crystal image display device was completed in the same manner as in Example 15 except that the Si substrate 107 was removed by the following method.
【0249】ヒドラジンと水の1:1水溶液を約100
℃に加熱し、SiO2 をマスクとして、異方性エッチン
グを行った。エッチレートは2μm/minである。A 1: 1 aqueous solution of hydrazine and water was added to about 100
C., and anisotropic etching was performed using SiO 2 as a mask. The etch rate is 2 μm / min.
【0250】(実施例19) 可視光領域の光に対して非透過性の基板として、表面に
Al2 O3 (ルビー)膜を有するAl基板を使用し、C
l系のガスでプラズマエッチングによりAlを除去した
以外は実施例15と同様にして液晶画像表示装置を完成
した。Example 19 An Al substrate having an Al 2 O 3 (ruby) film on its surface was used as a substrate impermeable to light in the visible light region.
A liquid crystal image display device was completed in the same manner as in Example 15 except that Al was removed by plasma etching with an l-based gas.
【0251】本発明によれば異方性エッチング特性を有
する基板を自由に選定できるため、本実施例の如く基板
としてルビー膜等を選ぶことにより、きれいな液晶面を
得ることができる。According to the present invention, since a substrate having anisotropic etching characteristics can be freely selected, a clear liquid crystal surface can be obtained by selecting a ruby film or the like as the substrate as in this embodiment.
【0252】(実施例20) Si基板を図20に示す如く、りんごの形に除去した以
外は実施例15と同様にして液晶画像表示装置を完成し
た。Example 20 A liquid crystal image display device was completed in the same manner as in Example 15 except that the Si substrate was removed in the form of an apple as shown in FIG.
【0253】本発明によれば精度良いエッチングが可能
であるため、本実施例の如く種々の模様をバックライト
により浮かび上がらせることも可能である。According to the present invention, since accurate etching is possible, various patterns can be made to emerge by a backlight as in this embodiment.
【0254】以上の実施例に示したように、本発明によ
る液晶画像表示装置は、経済性に優れて、大面積に亘り
均一平坦な、極めて優れた結晶性を有するSi単結晶基
板を用いており、半導体能動素子が欠陥の著しく少ない
Si単結晶層上に作成されているため、上記半導体素子
の浮遊容量が低減し、高速動作が可能で、ラッチアップ
現象等のない、耐放射線特性の優れた素子及び回路を液
晶画像表示画素と同一基板上に集積した高性能な装置が
提供できる。[0254] As shown in the above embodiments, the present invention
The liquid crystal image display device uses an Si single crystal substrate which is excellent in economical efficiency, has excellent flatness over a large area, and has extremely excellent crystallinity. Integrates elements and circuits with high radiation resistance, low stray capacitance of the above semiconductor elements, high-speed operation, no latch-up phenomenon, etc. on the same substrate as the liquid crystal image display pixels. A high-performance device can be provided.
【0255】また、本発明による液晶画像表示装置は、
多孔質基板或いは多孔質層を異方性エッチングにて選択
除去することにより、非透明基板上に形成された良質な
単結晶層に作成されることによって、高性能なものとな
る。また、Si基板を非透明電極に採用することにより
熱的、機械的、化学的或いは物理的にも従来のシリコン
集積回路プロセスと極めて整合性の良い出発材料となり
得る。Also, the liquid crystal image display device according to the present invention
By selectively removing the porous substrate or the porous layer by anisotropic etching, a high-quality single-crystal layer formed on a non-transparent substrate can be obtained, thereby improving the performance. In addition, by employing a Si substrate for the non-transparent electrode, it can be used as a starting material that is extremely thermally, mechanically, chemically or physically compatible with the conventional silicon integrated circuit process.
【0256】また、一般にかなり光の強度の強い光源を
投影型液晶画像表示装置に使用すると周辺回路部分に光
が当たると半導体層中に光励起電流が誘起され誤動作の
原因となる場合があるが、本発明による装置において
は、周辺回路部分は遮光されているために、係る問題点
を回避することができる。In general, when a light source having a considerably high light intensity is used for a projection type liquid crystal image display device, when light hits a peripheral circuit portion, a photoexcitation current is induced in the semiconductor layer, which may cause a malfunction. In the device according to the present invention, since the peripheral circuit portion is shielded from light, such a problem can be avoided.
【0257】更に、本発明による液晶画像表示装置は、
非透光性基板に異方性エッチング特性を有する基板を用
いるため、液晶画素部の下方を精度良く除去することが
できる。Further, the liquid crystal image display device according to the present invention
Since a substrate having anisotropic etching characteristics is used as the non-light-transmitting substrate, a portion below the liquid crystal pixel portion can be accurately removed.
【0258】(実施例21) 図21に本実施例の製造工程の概略を示す。Embodiment 21 FIG. 21 shows an outline of the manufacturing process of this embodiment.
【0259】300μmの厚みを持ったP型(100)
単結晶Si基板にHF溶液中において陽極化成を施し、
多孔質Si基板を形成した。P-type (100) having a thickness of 300 μm
Anodizing a single crystal Si substrate in an HF solution,
A porous Si substrate was formed.
【0260】陽極化成条件は以下の通りであった。Anodizing conditions were as follows.
【0261】 印加電圧: 2.6 (V) 電流密度: 30 (mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:1:1 時間: 2.4 (時間) 多孔質Siの厚み: 300 (μm) Porosity: 56 (%) こうして得られたP型(100)多孔質Si基板101
上に減圧CVD法により、Siエピタキシャル層102
を1.0μmの層厚で成長させた。堆積条件は、以下の
通りである。Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm −2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1: 1: 1 Time: 2.4 ( Time) Thickness of porous Si: 300 (μm) Porosity: 56 (%) P-type (100) porous Si substrate 101 thus obtained
The Si epitaxial layer 102 is formed thereon by the low pressure CVD method.
Was grown with a layer thickness of 1.0 μm. The deposition conditions are as follows.
【0262】 ソースガス: SiH4 キャリヤーガス: H2 温度: 850℃ 圧力: 1×10-2Torr 成長速度: 3.3 nm/sec 次に、このエピタキシャル層102の表面に1000Å
の酸化層103を形成し、その酸化膜表面に5000Å
の酸化層104、1000Åの窒化層105及び補強材
として、2000Å以上のSiHx 絶縁層106を形成
したもう一方のSi基板107を重ね合せ、窒素雰囲気
中で800℃、0.5時間加熱することにより、2つの
Si基板を、強固に貼り合せた。Source gas: SiH 4 Carrier gas: H 2 Temperature: 850 ° C. Pressure: 1 × 10 −2 Torr Growth rate: 3.3 nm / sec Next, the surface of the epitaxial layer 102 is exposed to 1000 ° C.
Is formed on the surface of the oxide film.
Oxide layer 104, 1000 ° nitride layer 105 and another Si substrate 107 on which a 2000 ° or more SiH x insulating layer 106 is formed as a reinforcing material, and heated at 800 ° C. for 0.5 hour in a nitrogen atmosphere. As a result, the two Si substrates were firmly bonded.
【0263】その後、該貼り合せた基板を49%弗酸と
アルコールと30%過酸化水素水との混合液(10:
6:50)中で撹拌することなく選択エッチングした。
65分後には、非多孔質Si層だけがエッチングされず
に残り、単結晶Siをエッチ・ストップの材料として、
多孔質Si基板101は選択エッチングされ、完全に除
去された。非多孔質Si単結晶の該エッチング液に対す
るエッチング速度は、極めて低く65分後でもエッチン
グ量は50Å以下であり、多孔質層のエッチング速度と
の選択比は十の五乗以下にも達し、非多孔質層101に
おけるエッチング量(数十Å)は実用上無視できる程度
のものであった。こうしたところ、200μmの厚みを
持った多孔質化されたSi基板101は、除去され、S
iO2 103上に1.0μmの厚みを持った単結晶Si
層102が形成できた。ソースガスとして、SiH2 C
lを用いた場合には、成長温度を数十度上昇させる必要
があるが、多孔質基板に特有な増速エッチング特性は、
維持された。Then, the bonded substrate was mixed with a mixture of 49% hydrofluoric acid, alcohol and 30% hydrogen peroxide solution (10:
6:50), and was selectively etched without stirring.
After 65 minutes, only the non-porous Si layer remains without being etched, and single-crystal Si is used as an etch stop material.
The porous Si substrate 101 was selectively etched and completely removed. The etching rate of the non-porous Si single crystal with respect to the etching solution is extremely low, the etching amount is not more than 50 ° even after 65 minutes, and the selectivity with the etching rate of the porous layer reaches not more than the tenth power. The etching amount (several tens of mm) in the porous layer 101 was negligible for practical use. In this case, the porous Si substrate 101 having a thickness of 200 μm is removed and S
Single crystal Si having a thickness of 1.0 μm on iO 2 103
The layer 102 was formed. SiH 2 C as source gas
When l is used, the growth temperature needs to be raised by several tens of degrees, but the accelerated etching characteristic peculiar to the porous substrate is as follows.
Maintained.
【0264】上記単結晶Si薄膜102に電解効果トラ
ンジスタを作成し、相互に接続することにより、相補性
素子、及びその集積回路を作成し、液晶画像表示装置に
必要な画素切り替え素子、駆動周辺回路を形成した。
尚、各トランジスタの製造方法については公知のMOS
集積回路製造技術を用いた。A field effect transistor is formed on the single crystal Si thin film 102 and connected to each other to form a complementary element and an integrated circuit thereof, and a pixel switching element and a driving peripheral circuit required for a liquid crystal image display device. Was formed.
The method of manufacturing each transistor is described in a well-known MOS.
Integrated circuit manufacturing technology was used.
【0265】カバーガラスにブラックマトリクス及びカ
ラーフィルターを形成した後に共通電極を形成し、配向
処理した。アクティブ・マトリクス基板に配向処理を施
し、シール材を印刷したのち両者を組立て液晶を注入し
た。この液晶に関する諸工程は、公知の液晶表示装置製
造技術を適用した。After a black matrix and a color filter were formed on the cover glass, a common electrode was formed and an alignment process was performed. An active matrix substrate was subjected to an orientation treatment, a seal material was printed, and then both were assembled to inject a liquid crystal. For the various steps relating to the liquid crystal, a known liquid crystal display device manufacturing technique was applied.
【0266】この後Si基板107側に液晶画素部の直
下を除いて耐弗酸性ゴムを被覆し、弗酸、酢酸、硝酸の
混合液を用いて、絶縁層104までSi基板107を部
分的に除去し、光透過による投射型液晶画像表示装置を
完成した。Then, the Si substrate 107 side is coated with a hydrofluoric acid-resistant rubber except for a portion immediately below the liquid crystal pixel portion, and the Si substrate 107 is partially covered up to the insulating layer 104 using a mixed solution of hydrofluoric acid, acetic acid and nitric acid. Then, the projection type liquid crystal image display device by light transmission was completed.
【0267】本実施例の如く、Si基板上に絶縁膜を形
成した基板とSi基板を多孔質化した後、多孔質Si上
にSiをエピタキシャル成長した基板のボンディングに
よって形成される基板では、Si単結晶膜の下地絶縁膜
に対する制約はないため、厚みを数μmにすることも可
能であり、また、SiN膜等も使用することができる。As in the present embodiment, a substrate formed by bonding a substrate having an insulating film formed on a Si substrate and a substrate obtained by making the Si substrate porous and then epitaxially growing Si on the porous Si is made of a single Si substrate. Since there is no restriction on the underlying insulating film of the crystal film, the thickness can be reduced to several μm, and a SiN film or the like can be used.
【0268】また、SOI基板作成時に膜強度向上のた
めの光透過膜を非透光性基板と単結晶TFTの間に設け
ることにより、TFTを形成する上で製造上の制約を受
けることがなく、自由度のある製造方法を提供すること
が可能となる。更に、非透光層除去前に補強層が形成さ
れるため、非透光層除去時のダメージも回避できる。Further, by providing a light transmitting film for improving the film strength between the non-light transmitting substrate and the single crystal TFT at the time of producing the SOI substrate, there is no restriction on the production in forming the TFT. , A flexible manufacturing method can be provided. Further, since the reinforcing layer is formed before the removal of the non-light-transmitting layer, damage at the time of removing the non-light-transmitting layer can be avoided.
【0269】 (参考実施例22) SiNx絶縁層を、図22の如くSiの選択エッチング
(N/P+)により、絶縁膜下側に5000ÅのSi層
110を残し、そのSi層110を800〜1000℃
程度で熱酸化し、Si層110を透光性とした後、その
熱酸化膜110上に、CVD法によりSiNx絶縁層1
11を形成した以外は実施例21と同様にして、液晶画
像表示装置を作成した。本実施例によれば、2層の補強
膜により強度の向上が可能である。 Reference Example 22 As shown in FIG. 22, the SiN x insulating layer was subjected to selective etching of silicon (N / P + ) to leave a 5000 ° Si layer 110 under the insulating film, and the Si layer 110 was 800 ~ 1000 ° C
After thermally oxidizing the Si layer 110 to make it translucent, the SiN x insulating layer 1 is formed on the thermally oxidized film 110 by CVD.
A liquid crystal image display device was prepared in the same manner as in Example 21 except that No. 11 was formed. According to this embodiment, the strength can be improved by the two-layered reinforcing film.
【0270】また、SiNx 絶縁層上に更にITOの如
く透光性薄膜の導電膜を形成することにより裏面電位の
コントロールが可能となる。Further, by forming a light-transmitting thin-film conductive film such as ITO on the SiN x insulating layer, the back potential can be controlled.
【0271】(実施例23) 図23の如く、SiTFTの層間絶縁膜として、膜強度
の大きいLp−SiN156を用いた以外は実施例1と
同様にして液晶画像表示装置を作成した。Lp−SiN
膜を層間絶縁膜として使用した場合の問題点は金属膜と
の密着性、H2のプロテクト効果、等がある。Example 23 As shown in FIG. 23, a liquid crystal image display device was prepared in the same manner as in Example 1 except that Lp-SiN 156 having a large film strength was used as the interlayer insulating film of the SiTFT. Lp-SiN
Adhesion to the problem metal film in the case of using the film as an interlayer insulating film, H 2 protected effectively, and the like.
【0272】金属膜との密着性については、SiO2 又
はBPSG等の膜でサンドイッチ構造をとることにより
問題解決する。また、H2 プロテクト効果については、
あらかじめMOSチャネル部の不純物濃度をコントロー
ルしておくことにより、Vth(しきい値電圧)を制御
できる。With respect to the adhesion to the metal film, the problem can be solved by forming a sandwich structure with a film such as SiO 2 or BPSG. Regarding the H 2 protection effect,
Vth (threshold voltage) can be controlled by controlling the impurity concentration of the MOS channel portion in advance.
【0273】 (参考実施例24) 図24に示すようにO+を1×1018cm-2程度200
kevでイオン注入し、これを1300℃程度の熱処理
を加えることにより基板201中にSiO2層202が
形成される。( Reference Example 24) As shown in FIG. 24, O + was approximately 1 × 10 18 cm −2 200
By ion implantation at kev and performing a heat treatment at about 1300 ° C., an SiO 2 layer 202 is formed in the substrate 201.
【0274】以上の様にして作成した基板201に熱酸
化法及びLP−CVD法によりSiO2 204/SiN
x 205の2層膜が表裏に形成される。続いて、裏面を
パターニングし、パネル部の窓あけを行う。The substrate 201 prepared as described above is subjected to thermal oxidation and LP-CVD to form SiO 2 204 / SiN.
two-layered film of x 205 is formed on the front and back. Subsequently, the back surface is patterned, and the window of the panel portion is opened.
【0275】次に、KOH系等によりSiのエッチング
を行う。Lp−SiN膜はKOHのマスク材となる。S
iのエッチングにおいて、全てをエッチング又は一部を
残しエッチングする。続いてこれを熱酸化することによ
り、パネル部裏面のみ熱酸化される。Next, etching of Si is performed using a KOH system or the like. The Lp-SiN film serves as a mask material for KOH. S
In the etching of i, all or part of the etching is performed. Subsequently, this is thermally oxidized, so that only the rear surface of the panel portion is thermally oxidized.
【0276】この後、表面SiN膜を剥離し、TFTを
形成していく工程により、熱酸化及びCVD法を用いる
ことにより裏面側は更に補強される。特にLOCOS酸
化法等に用いられるLp−SiN膜207は、膜の内部
応力が〜1010dyn/cm2 程度のテンシルな膜であ
り、裏面補強膜としては最適である。209はゲート電
極、210はMOSトランジスタのソース及びドレイン
である。Thereafter, in the step of peeling off the surface SiN film and forming the TFT, the back side is further reinforced by using thermal oxidation and CVD. In particular, the Lp-SiN film 207 used for the LOCOS oxidation method or the like is a tensil film having an internal stress of about 10 10 dyn / cm 2 , and is optimal as a backside reinforcing film. 209 is a gate electrode, 210 is the source and drain of the MOS transistor.
【0277】非透光性基板201を裏面からエッチング
した場合、透光領域の膜強度が非透光性基板上面の絶縁
膜202及びSi層203のみで決定されるが、これら
はTFTの制約から、膜構成における自由度は狭い。し
かし、本実施例によればTFTの制約を受けずに裏面の
膜強度を向上できる。When the non-light-transmitting substrate 201 is etched from the back surface, the film strength of the light-transmitting region is determined only by the insulating film 202 and the Si layer 203 on the upper surface of the non-light-transmitting substrate. The degree of freedom in the film configuration is narrow. However, according to the present embodiment, the film strength on the back surface can be improved without being restricted by the TFT.
【0278】(実施例25) 図25の如く、SiNx 絶縁層251を透光領域中央部
から周辺部へ向かって小さくなる様にパターニングした
以外は実施例21と同様にして液晶画像表示装置を作成
した。Example 25 As shown in FIG. 25, a liquid crystal image display device was manufactured in the same manner as in Example 21 except that the SiN x insulating layer 251 was patterned so as to become smaller from the center of the light-transmitting region toward the periphery. Created.
【0279】本実施例によれば、透光領域の強度の調節
が可能となり、特に強度の弱い透光領域の中心部の強度
を補強することができる。According to this embodiment, the intensity of the light-transmitting region can be adjusted, and the strength at the center of the light-transmitting region, which is particularly weak, can be reinforced.
【0280】 以上詳述したように、本発明による液晶
画像表示装置は、経済性に優れて、大面積に亘り均一平
坦な、極めて優れた結晶性を有するSi単結晶基板を用
いており、半導体能動素子が欠陥の著しく少ないSi単
結晶層上に作成されているため、上記半導体素子の浮遊
容量が低減し、高速動作が可能で、ラッチアップ現象等
のない、耐放射線特性の優れた素子及び回路を液晶画像
表示画素と同一基板上に集積した高性能な装置が提供で
きる。As described in detail above, the liquid crystal image display device according to the present invention uses an Si single crystal substrate which is economically excellent, has uniform flatness over a large area, and has extremely excellent crystallinity. Since the active element is formed on the Si single crystal layer having extremely few defects, the floating capacitance of the semiconductor element is reduced, high-speed operation is possible, there is no latch-up phenomenon, etc. A high-performance device in which a circuit is integrated on the same substrate as a liquid crystal image display pixel can be provided.
【0281】また、本発明による液晶画像表示装置は、
多孔質基板或いは多孔質層を選択除去することにより、
非透明基板上に形成された良質な単結晶層に作成される
ことによって、高性能なものとなる。また、Si基板を
非透明基板に採用することにより熱的、機械的、化学的
或いは物理的にも従来のシリコン集積回路プロセスと極
めて整合性の良い出発材料となり得る。Also, the liquid crystal image display device according to the present invention
By selectively removing the porous substrate or porous layer,
By being formed on a high quality single crystal layer formed on a non-transparent substrate, high performance is obtained. Further, by adopting the Si substrate as the non-transparent substrate, it can be a starting material that is extremely compatible with the conventional silicon integrated circuit process in terms of thermal, mechanical, chemical or physical properties.
【0282】また、一般にかなり光の強度の強い光源を
投影型液晶画像表示装置に使用すると周辺回路部分に光
が当たると半導体層中に光励起電流が誘起され誤動作の
原因となる場合があるが、本発明による装置において
は、周辺回路部分は遮光されているために、係る問題点
を回避することができる。In general, when a light source having a considerably high light intensity is used in a projection type liquid crystal image display device, when light hits a peripheral circuit portion, a photoexcitation current is induced in the semiconductor layer, which may cause a malfunction. In the device according to the present invention, since the peripheral circuit portion is shielded from light, such a problem can be avoided.
【0283】更に、本発明による液晶画像表示装置は、
非透光性基板を除去した透光領域にSiNx 絶縁層を設
けることにより、該領域の強度が補強され、信頼性が向
上する。Furthermore, the liquid crystal image display device according to the present invention
An SiN x insulating layer is provided in the light-transmitting region where the non-light-transmitting substrate has been removed.
By doing so , the strength of the area is reinforced and reliability is improved.
【0284】 (実施例26) 図26に周辺駆動回路にCMOSインバータ、画素電極
のスイッチング素子にPMOSトランジスタを用いた液
晶表示装置の一例を示す。本図はトランジスタ等半導体
装置を組み込んだ側の基板のみの断面図である。図中6
1は支持基板、62は下地絶縁層、63は素子分離酸化
膜、64はNMOSトランジスタのソース領域、65は
NMOSトランジスタのドレイン領域、66はPMOS
トランジスタのドレイン領域、67はPMOSトランジ
スタのソース領域、68はゲート酸化膜、69はゲート
電極、70はNMOSトランジスタのチャネル領域、7
1はPMOSトランジスタのチャネル領域、72はN型
電界緩和領域、73はP型電界緩和領域、74はAl
(配線)電極、75はNMOSトランジスタ、76、7
7はPMOSトランジスタ、78は保持容量部、79が
CMOSインバータ、80、81は層間絶縁膜、82は
共通電極、83は画素電極である。84は裏面充填材、
85は裏面電極である。Embodiment 26 FIG. 26 shows an example of a liquid crystal display device using a CMOS inverter as a peripheral drive circuit and a PMOS transistor as a switching element of a pixel electrode. This drawing is a cross-sectional view of only the substrate on which the semiconductor device such as a transistor is incorporated. 6 in the figure
1 is a supporting substrate, 62 is a base insulating layer, 63 is an element isolation oxide film, 64 is a source region of an NMOS transistor, 65 is a drain region of an NMOS transistor, and 66 is a PMOS.
A drain region of a transistor, 67 a source region of a PMOS transistor, 68 a gate oxide film, 69 a gate electrode, 70 a channel region of an NMOS transistor, 7
1 is a channel region of a PMOS transistor, 72 is an N-type electric field relaxation region, 73 is a P-type electric field relaxation region, and 74 is Al
(Wiring) electrodes, 75 are NMOS transistors, 76, 7
7 is a PMOS transistor, 78 is a storage capacitor, 79 is a CMOS inverter, 80 and 81 are interlayer insulating films, 82 is a common electrode, and 83 is a pixel electrode. 84 is a backside filler,
85 is a back electrode.
【0285】上記のように構成した基板と、共通電極を
設けたもう一方の基板とをスペーサを介して対向配置
し、液晶を封入してパネルとする。The substrate configured as described above and the other substrate provided with the common electrode are arranged to face each other with a spacer interposed therebetween, and liquid crystal is sealed to form a panel.
【0286】液晶表示装置は反射型、透過型何れも光が
画像表示部を通過し得ることが必須条件である。従って
従来は一枚の石英板が用いられている。一方、トランジ
スタの活性層としてはSiが一般にも良く知られている
が、活性層として最も望ましい単結晶Siはその製造が
極めて困難であり、石英上に形成することが事実上でき
なかった。そのため、画素表示部にトランジスタを形成
する場合、及び周辺の駆動回路と共に集積化する場合に
は石英上でも形成可能な多結晶Siが用いられてきた。In the liquid crystal display device, it is an essential condition that light can pass through the image display unit in both the reflection type and the transmission type. Therefore, conventionally, one quartz plate has been used. On the other hand, although Si is generally well known as an active layer of a transistor, it is extremely difficult to produce single crystal Si, which is most desirable as an active layer, and it has been virtually impossible to form it on quartz. Therefore, when a transistor is formed in a pixel display portion or when integrated with peripheral driving circuits, polycrystalline Si that can be formed on quartz has been used.
【0287】しかしながら、より高品質な画像要求に応
じて画面をより高精細化し、高速駆動するためには多結
晶Siでは限界があり、単結晶Siを用いた半導体装置
を有する液晶表示装置の構成が望まれていた。However, there is a limit in polycrystalline Si in order to make the screen higher in definition and drive at a higher speed in response to a demand for higher quality images, and the structure of a liquid crystal display device having a semiconductor device using single crystal Si is limited. Was desired.
【0288】そこで本実施例は、半導体又は導電体を基
板とし、絶縁層を介して単結晶Si薄膜を形成した後、
画像表示部のみ上記基板を除去して透明化し、且つ周辺
駆動回路部の基板には裏面電位の制御手段を設けて基板
電位を制御することにより、半導体装置の性能を高めて
高速化を実現した液晶表示装置である。In this embodiment, a semiconductor or conductor is used as a substrate, and a single-crystal Si thin film is formed via an insulating layer.
Only the image display section is made transparent by removing the above-mentioned substrate, and the substrate of the peripheral drive circuit section is provided with control means for the back surface potential to control the substrate potential, thereby improving the performance of the semiconductor device and achieving high speed. It is a liquid crystal display device.
【0289】即ち半導体又は導電体基板上に絶縁層を介
して形成された単結晶Si薄膜により活性層を形成した
半導体能動素子を有するアクティブマトリクス方式の液
晶表示装置であって、画像表示部が上記基板を除去して
上記絶縁層のみもしくは除去した後に透明性充填材を充
填することにより透明性を有し、周辺駆動回路部には上
記基板が残され且つ裏面電位制御手段を有していること
を特徴とするものである。That is, an active matrix type liquid crystal display device having a semiconductor active element in which an active layer is formed by a single crystal Si thin film formed on a semiconductor or conductor substrate via an insulating layer, wherein the image display portion is The substrate is removed and only the insulating layer is removed or a transparent filler is filled after the substrate is removed to have transparency, and the peripheral driving circuit portion has the substrate remaining and has a back surface potential control means. It is characterized by the following.
【0290】 本実施例に係る単結晶Si薄膜は多孔質
Si基体を用いた方法により得られる。後者の製造方法
で得られる多結晶Si薄膜はほとんど欠陥が無く、トラ
ンジスタの活性層として理想的な半導体である。[0290] Single-crystal Si thin film according to the present embodiment is obtained by a method using a multi-porous Si substrate. The polycrystalline Si thin film obtained by the latter manufacturing method has few defects and is an ideal semiconductor as an active layer of a transistor.
【0291】本実施例は、周辺駆動回路に消費電力の少
ないCMOSインバータ、画素電極のスイッチングに裏
面リークがなく耐圧性の高いPMOSトランジスタ、基
板にP型Si基板を用い、該基板の裏面にアルミニウム
等金属電極を設けて基板電位を制御している。透光性の
充填材84には、Si系の樹脂を用いた。In this embodiment, a CMOS inverter with low power consumption is used for the peripheral drive circuit, a PMOS transistor having high withstand voltage without back surface leakage for switching the pixel electrode, and a P-type Si substrate for the substrate. An equimetal electrode is provided to control the substrate potential. As the translucent filler 84, a Si-based resin was used.
【0292】本実施例では、下地絶縁層に8000Åの
Si酸化膜を、SiのエッチングにはKOHの30%水
溶液を用い、100℃にて4μm/minのエッチング
レートを得た。この時の耐エッチング膜として、LP−
CVD(Low Pressure Chemical
Vapor Deposition)で堆積した50
00ÅのSi窒化膜を使用した。この膜の厚さは厚い方
が望ましいが、6000〜8000Å以上では膜にクラ
ックが入り易く、耐エッチング性を劣化させる。従って
1000〜6000Å程度が望ましい。In this example, an 8000 ° Si oxide film was used for the base insulating layer, and a 30% aqueous solution of KOH was used for etching Si, and an etching rate of 4 μm / min was obtained at 100 ° C. At this time, LP-
CVD (Low Pressure Chemical Chemical)
50 deposited by Vapor Deposition
A 00 ° Si nitride film was used. It is desirable that the thickness of this film is large, but if it is 6000 to 8000 ° or more, the film is easily cracked and the etching resistance is deteriorated. Therefore, about 1000-6000 ° is desirable.
【0293】図27に上記裏面電極の配線状態を示し
た。図中90は共通電極を設けた対向基板であり、接着
材91により基板と対向配置し、液晶92を挟持してい
る。また、93がCMOSインバータ等駆動回路部上の
パッドで有り、94のボンディングワイヤーによりパッ
ケージ95側に接続され、一方裏面電極85はペースト
導電材料を介してパッケージ95に固定され、ボンディ
ングワイヤー96により該パッケージ95側に接続され
電位が制御されている。またSi支持基板の厚みは55
0μmであり、チップ全体の強度を保つのに充分であ
る。FIG. 27 shows the wiring state of the back electrode. In the figure, reference numeral 90 denotes a counter substrate provided with a common electrode, which is disposed to face the substrate with an adhesive 91 and sandwiches a liquid crystal 92. Reference numeral 93 denotes a pad on a driving circuit unit such as a CMOS inverter, which is connected to the package 95 by a bonding wire 94, while the back surface electrode 85 is fixed to the package 95 via a paste conductive material. The potential is controlled by being connected to the package 95 side. The thickness of the Si support substrate is 55
0 μm, which is sufficient to maintain the strength of the entire chip.
【0294】また、図28は本実施例を実現するために
とった別の形態を示す。図28は裏面電極をデバイス領
域の上面に設けた構造であり、501は素子間を分離す
る分離層、502は裏面電極である。本方法では、デバ
イスを形成後、コンタクトホールを加工する際に層間絶
縁膜63、下地絶縁膜62を貫通する開口部503を設
ける。コンタクトのオーミック性を向上させるためにボ
ロンを1×1015cm-2イオン注入し、低抵抗p型拡散
層504を形成した後Alを堆積することで図28の構
造を得た。FIG. 28 shows another embodiment for realizing this embodiment. FIG. 28 shows a structure in which a back electrode is provided on the upper surface of the device region. Reference numeral 501 denotes a separation layer for separating elements, and reference numeral 502 denotes a back electrode. In this method, an opening 503 penetrating the interlayer insulating film 63 and the base insulating film 62 is formed when the contact hole is processed after the device is formed. 28 was obtained by implanting 1 × 10 15 cm −2 ions of boron in order to improve the ohmic properties of the contact, forming a low-resistance p-type diffusion layer 504 and then depositing Al.
【0295】本構成で、下地絶縁層の膜厚(TBOX )を
8000Åとし、VSS=0V、VDD=14V、裏面電位
を2〜5Vとして良好に駆動することができた。そし
て、表示部の光透過率を90%以上とした64階調、4
0万画素の液晶表示装置を実現した。With this structure, the film could be favorably driven with the thickness (T BOX ) of the base insulating layer set to 8000 °, V SS = 0 V, V DD = 14 V, and the back potential of 2 to 5 V. Then, 64 gradations, with the light transmittance of the display unit being 90% or more,
A liquid crystal display device of 100,000 pixels has been realized.
【0296】本実施例の液晶表示装置は、単結晶Si薄
膜を半導体装置の活性層に用いたことにより、装置全体
に用いた半導体装置を従来の多結晶TFTより5〜10
0倍高速駆動させることができ、更に裏面電位を制御す
ることにより周辺駆動回路に用いた半導体装置の寄生素
子のリーク電流を充分小さくすることで回路の性能を高
めることができるため32階調以上の高精細で画素数数
万以上の高画質な画像表示を行うことができる液晶表示
装置を、更に画像表示部の基板のみ除去することにより
単結晶Siを用いた回路でも表示部を透明化した上で充
分な強度を確保した液晶表示装置である。In the liquid crystal display device of this embodiment, the single crystal Si thin film is used for the active layer of the semiconductor device, so that the semiconductor device used for the entire device is 5 to 10 times smaller than the conventional polycrystalline TFT.
It can be driven 0 times faster, and furthermore, by controlling the back potential, the leakage current of the parasitic element of the semiconductor device used for the peripheral drive circuit can be sufficiently reduced to improve the performance of the circuit. The liquid crystal display device capable of high-definition, high-quality image display with tens of thousands of pixels or more is further made transparent by removing the substrate of the image display unit even in a circuit using single crystal Si. This is a liquid crystal display device having sufficient strength secured above.
【0297】(実施例27) 上記のようなボンディングを必要としないためには、同
一基板上に画像表示領域と周辺回路を設けることが考え
られる。(Embodiment 27) In order to eliminate the need for the above bonding, it is conceivable to provide an image display area and peripheral circuits on the same substrate.
【0298】図29は同一基板上に液晶画素部と周辺回
路とを設けた場合の模式断面図である。FIG. 29 is a schematic sectional view in the case where a liquid crystal pixel portion and peripheral circuits are provided on the same substrate.
【0299】図29に示すように同一基板絶縁層506
上に、画素TFTと画素電極を含む画像表示領域507
と、これを駆動する周辺回路508とを形成し、互いに
データ線とゲート線とで接続され、画像表示領域は光を
透過させるために、例えば半導体基板をKOHなどのエ
ッチング液でエッチングすることにより透明化し、周辺
回路領域は、周辺回路内のデバイス特性(例えばMOS
のリーク電流量など)が、周辺回路裏面の電位の影響を
受けるので、所定の電位を印加できるよう裏面に半導体
もしくは導電体基板509を残すことで、前記構造が実
現できる。As shown in FIG. 29, the same substrate insulating layer 506
Above, an image display area 507 including a pixel TFT and a pixel electrode
And a peripheral circuit 508 for driving the same, are connected to each other by a data line and a gate line, and the image display region is formed by etching a semiconductor substrate with an etching solution such as KOH in order to transmit light. The peripheral circuit area is made transparent and the device characteristics (for example, MOS
Leakage current amount) is affected by the potential on the back surface of the peripheral circuit, and the above structure can be realized by leaving the semiconductor or conductive substrate 509 on the back surface so that a predetermined potential can be applied.
【0300】しかしながら、同一基板内で透明基板領域
と導電体基板領域を形成する際、当然ながら基板膜厚の
遷移する領域510が生じ、図29に示すように周辺回
路形成の領域の一部が遷移領域にまでおよんだ場合、導
電体基板の遷移領域は膜厚が一定でないため、電界のか
かり方が異なってきて周辺回路に、デバイス特性のばら
つきが発生する、画像表示領域の一部が遷移領域におよ
んだ場合、透明化が不完全な欠陥画素となる等の悪影響
を与える問題がある。However, when the transparent substrate region and the conductor substrate region are formed on the same substrate, a region 510 where the substrate film thickness changes naturally occurs, and as shown in FIG. When the transition region is reached, the transition region of the conductive substrate has a non-uniform film thickness, so the manner in which an electric field is applied varies, causing variations in device characteristics in peripheral circuits. In the case of reaching the area, there is a problem that the transparency becomes incomplete and defective pixels are caused.
【0301】本実施例は、絶縁層を介して半導体もしく
は導電体基板となっている部分と絶縁層のみからなる部
分を有し、半導体もしくは導電体基板となっている部分
上部に周辺回路、絶縁層のみからなる部分に画像表示領
域を設け、両者の間の接続が周辺回路及び画像表示領域
内において使用しているものと同一の配線材料にてなさ
れ、且つ半導体もしくは導電体基板厚の遷移領域よりも
配線領域が広いことを特徴とする画像表示装置である。The present embodiment has a portion that is a semiconductor or conductor substrate with an insulating layer interposed therebetween, and a portion that is composed only of an insulating layer. An image display area is provided in a portion consisting of only the layers, the connection between the two is made with the same wiring material as that used in the peripheral circuit and the image display area, and the transition area of the semiconductor or conductor substrate thickness An image display device characterized in that the wiring area is wider than that of the image display device.
【0302】即ち、本実施例は、上記遷移領域上に周辺
回路及び画像表示領域が存在しないため、周辺回路に悪
影響を及ぼすことがない。That is, in this embodiment, since the peripheral circuit and the image display area do not exist on the transition area, there is no adverse effect on the peripheral circuit.
【0303】ここで、遷移領域よりも配線領域が広いと
は、配線領域を遷移領域+0.3mm以上とることが望
ましい。これは遷移領域の形成される位置のアライメン
トマージンを見込んだ値であり、例えアライメントずれ
が生じても遷移領域は領域507,508にかかること
はない。Here, that the wiring area is wider than the transition area means that the wiring area is preferably not less than the transition area + 0.3 mm. This is a value in consideration of the alignment margin at the position where the transition region is formed, and the transition region does not cover the regions 507 and 508 even if the misalignment occurs.
【0304】図30は本発明による画像表示装置の要部
断面図であり、図31は平面図である。平面図は後述の
各実施例と共通するものである。509は半導体もしく
は導電体基板、506は絶縁層、508は周辺回路形成
領域、507は画像表示領域、511は508と507
とを電気的に絶縁する分離領域である。510は基板膜
厚の遷移領域である。FIG. 30 is a sectional view of a main part of an image display device according to the present invention, and FIG. 31 is a plan view. The plan view is common to each embodiment described later. 509 is a semiconductor or conductor substrate, 506 is an insulating layer, 508 is a peripheral circuit formation region, 507 is an image display region, 511 is 508 and 507
Are electrically isolated from each other. Reference numeral 510 denotes a transition region of the substrate film thickness.
【0305】周辺回路形成領域508と画像表示領域5
07は絶縁層上の半導体領域に半導体デバイス製造工程
により作成される。これらは例えばLOCOS工程、ト
レンチ分離工程、PN接合分離工程などで形成された素
子分離領域511により電気的に分離されている。配線
部材512は周辺回路形成領域508と画像表示領域5
07を接続するもので、配線部材にはAl,Ti,T
a,Mo,Cu,Wなどの金属、TiSi2 ,TaSi
2 ,WSi2 ,MoSi2 などのシリサイドの他、多孔
質SiやITOがCVD法、スパッタ法、蒸着法などに
よって膜堆積後、フォトリソグラフィ工程により所望の
パターンが形成され用いられる。Peripheral circuit formation area 508 and image display area 5
07 is formed in the semiconductor region on the insulating layer by a semiconductor device manufacturing process. These are electrically isolated by, for example, an element isolation region 511 formed in a LOCOS step, a trench isolation step, a PN junction isolation step, or the like. The wiring member 512 includes the peripheral circuit formation region 508 and the image display region 5.
07, Al, Ti, T
metals such as a, Mo, Cu, W, TiSi 2 , TaSi
In addition to silicide such as 2 , WSi 2 , and MoSi 2 , porous Si and ITO are used after a film is deposited by a CVD method, a sputtering method, an evaporation method, or the like, and a desired pattern is formed by a photolithography process.
【0306】これら配線部材512は通常数千Åの膜
厚、1〜100μm程度の幅で形成される。These wiring members 512 are usually formed with a thickness of several thousand Å and a width of about 1 to 100 μm.
【0307】周辺回路508は遷移領域510を除いた
半導体もしくは導電体基板上に形成し、画像表示領域5
07は遷移領域を除いた透明基板上に形成し、両領域を
電気的に絶縁し、所望の端子を配線部材512で接続す
ることで、特性ばらつきの少ない周辺回路と、画像欠陥
の少ない画像表示領域とを同一基板上に形成することが
でき、低コストで微細なパターニングが可能な高解像度
の画像表示装置を実現することができる。The peripheral circuit 508 is formed on a semiconductor or conductive substrate excluding the transition region 510, and
Reference numeral 07 is formed on a transparent substrate excluding the transition region, electrically insulates both regions from each other, and connects a desired terminal with a wiring member 512 to form a peripheral circuit with less characteristic variation and an image display with less image defects. The region can be formed on the same substrate, and a high-resolution image display device capable of fine patterning at low cost can be realized.
【0308】(実施例28) 図32は本発明による画像表示装置の他の態様を示す要
部断面図である。(Embodiment 28) FIG. 32 is a cross-sectional view of main parts showing another embodiment of the image display device according to the present invention.
【0309】図32に示す態様は配線部材を2層(51
3,514)設けた多重配線の場合であり、実施例27
で示した効果に加え断線等に強い利点がある。エッチン
グの結果生じる膜厚の遷移領域は一般に数百μmの幅が
あり、例えば500μm幅の遷移領域に10μmピッチ
で配線を形成するとすると、長さ500μm、幅7μm
といった細長い配線で領域508と507を接続しなけ
ればならず、配線の断線は深刻な問題である。多重配線
構造をとれば冗長性が増し、断線に対し強くなる。多重
配線とする場合の組み合せは種々考えられ、例えば51
3をAl,514を多結晶Si、513をITO,51
4をAlなどである。また、配線部材を3層以上設ける
ことも可能である。In the embodiment shown in FIG. 32, the wiring member has two layers (51
3,514) provided in the case of the multiple wiring.
In addition to the effects described above, there is a strong advantage against disconnection. The transition region of the film thickness resulting from the etching generally has a width of several hundred μm. For example, if wirings are formed at a pitch of 10 μm in the transition region having a width of 500 μm, the length is 500 μm and the width is 7 μm.
The regions 508 and 507 must be connected by a long and thin wiring, and disconnection of the wiring is a serious problem. With a multi-wiring structure, redundancy is increased and resistance to disconnection is increased. Various combinations in the case of multiplex wiring are conceivable.
3 is Al, 514 is polycrystalline Si, 513 is ITO, 51
4 is Al or the like. In addition, three or more wiring members can be provided.
【0310】(実施例29) 図33は配線部材に単結晶Siを用いた場合を示し、図
33(a)は単結晶Si516を表面に、図33(b)
は単結晶Si516を埋め込みで形成した場合を示す。
単結晶Si516は分離領域511と電気的に絶縁して
いる。(Example 29) FIG. 33 shows the case where single crystal Si is used for the wiring member. FIG. 33 (a) shows single crystal Si 516 on the surface and FIG.
Shows a case where single crystal Si 516 is formed by embedding.
Single crystal Si 516 is electrically insulated from isolation region 511.
【0311】単結晶配線を用いると、数十Ω/□という
低抵抗の配線を基板表面の平坦性をそこなうことなく形
成できるので、例えば液晶表示装置に本発明を用いた場
合、段差に起因する液晶の配向乱れを低減することがで
きる。When a single crystal wiring is used, a wiring having a low resistance of several tens of Ω / □ can be formed without deteriorating the flatness of the substrate surface. For example, when the present invention is used in a liquid crystal display device, it is caused by a step. Disorder of liquid crystal alignment can be reduced.
【0312】(実施例30) 図34は、周辺回路508と画像表示部507が完全分
離された構造をなす場合を示している。(Embodiment 30) FIG. 34 shows a case where the peripheral circuit 508 and the image display unit 507 have a completely separated structure.
【0313】本実施例では周辺回路508と画像表示部
507とが完全分離されているので絶縁されているのは
勿論のこと、これらの間の容量結合も小さくなるので画
像表示部507でのクロストークや周辺回路508の誤
動作といった問題が低減される。In this embodiment, since the peripheral circuit 508 and the image display unit 507 are completely separated from each other, they are not only insulated, but also the capacitive coupling between them is reduced. Problems such as talk and malfunction of the peripheral circuit 508 are reduced.
【0314】 (参考実施例31) 図35に示した本実施例は、一般的な半導体製造工程に
より作成した液晶表示装置の例である。周辺回路508
及び画像表示領域507は絶縁層上の半導体層中につく
りこまれ、両者はLOCOS絶縁膜517によって絶縁
されている。また配線部材512はこのLOCOS51
7上に形成され、コンタクトホールを介して周辺回路5
08と画像表示領域507とを相互に接続している。L
OCOS517のある領域を境に周辺回路下には半導体
基板509があり、その電位を所望の値VRefに設定す
ることでデバイスの特性ばらつきを抑えている。515
は配線512と、領域508,507とが不必要な場所
で短絡するのを防ぐための絶縁膜である。 Reference Example 31 The present embodiment shown in FIG. 35 is an example of a liquid crystal display device manufactured by a general semiconductor manufacturing process. Peripheral circuit 508
The image display area 507 is formed in the semiconductor layer on the insulating layer, and both are insulated by the LOCOS insulating film 517. Further, the wiring member 512 is formed by the LOCOS 51
7 formed on the peripheral circuit 5 through a contact hole.
08 and the image display area 507 are mutually connected. L
A semiconductor substrate 509 is provided below the peripheral circuit with a certain region of the OCOS 517 as a boundary, and the potential of the semiconductor substrate 509 is set to a desired value V Ref to suppress variations in device characteristics. 515
Is an insulating film for preventing the wiring 512 and the regions 508 and 507 from being short-circuited at unnecessary places.
【0315】以上の説明はTFTを用いた表示装置を例
にとって行なってきたが、本発明においてはTFTに限
定されるものではなく、ダイオードやMIM素子を用い
たアクティブマトリクス液晶表示装置や駆動回路を内蔵
した単純マトリクス型液晶表示装置においても同様の効
果が得られることは言うまでもない。[0315] The foregoing description has been made as an example a display device using the TFT, is not limited to the TFT in the present invention, an active matrix liquid crystal display device and a driving circuit using a diode, an MIM element It goes without saying that a similar effect can be obtained even in a built-in simple matrix type liquid crystal display device.
【0316】画像表示部と周辺回路との接続が微細なパ
ターニングで低コストに行なうことができる。また、周
辺回路が確実に半導体もしくは導電体基板上に形成され
るので、周辺回路のデバイス特性のばらつきが低減され
る。透明化が不完全な画像欠陥の領域を低減できる。The connection between the image display section and the peripheral circuit can be made at low cost by fine patterning. In addition, since the peripheral circuit is reliably formed on the semiconductor or conductive substrate, variations in device characteristics of the peripheral circuit are reduced. It is possible to reduce an area of an image defect where transparency is incomplete.
【0317】(実施例32) 次にCMOSインバータの特性を利用し、これを周辺駆
動回路に用い、スイッチング素子にはPMOSトランジ
スタを用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置
について説明する。(Example 32) Next, an active matrix type liquid crystal display device using the characteristics of a CMOS inverter and using it in a peripheral drive circuit and using PMOS transistors as switching elements will be described.
【0318】図36(a)に液晶表示装置の各画素の等
価回路を示した。520はゲート電極、521は蓄積容
量部、522は液晶容量である。従来の液晶表示装置に
おいては、トランジスタの活性層は多結晶Si薄膜であ
る。FIG. 36A shows an equivalent circuit of each pixel of the liquid crystal display device. 520 is a gate electrode, 521 is a storage capacitor, and 522 is a liquid crystal capacitor. In a conventional liquid crystal display device, the active layer of the transistor is a polycrystalline Si thin film.
【0319】現在では上記のように、例えば一つの表示
装置内でも複数の種類の半導体装置を組み合わせて回路
を形成するのが一般的である。しかしながら、半導体装
置はそれぞれ特性が異なり、複数種の半導体装置を同じ
基板上に形成することによって、個々の装置に最適の条
件に設定することができず、各装置の有する問題を解決
できないままに用いることにもなってしまう。At present, as described above, it is general that a circuit is formed by combining a plurality of types of semiconductor devices, for example, in one display device. However, semiconductor devices have different characteristics, and by forming a plurality of types of semiconductor devices on the same substrate, it is not possible to set optimal conditions for each device, and the problems of each device cannot be solved. It will also be used.
【0320】図36(b)にSIMOX(Separa
tion by Implanted Oxigen)
基板を用いて形成したNMOSトランジスタ523、P
MOSトランジスタ524を有するCMOSインバータ
の等価回路を示す。CMOSインバータの基板側には、
支持基板をゲート電極、支持基板と活性層間の絶縁層を
ゲート絶縁層とする寄生MOSトランジスタが発生す
る。従来のCMOSインバータの場合、この寄生MOS
トランジスタのしきい値電圧の絶対値を大きくする事が
困難であり、Vbackをいかなる値に設定しても、寄生N
MOS又はPMOSトランジスタが動作し、リーク電流
が流れてしまう。図36(c)にこのCMOSトランジ
スタの入出力特性を示す。本図に示したように、Vback
=0V付近では、寄生PMOSトランジスタが動作して
いるためにVinがVDDに近づいてもPMOSトランジス
タのリーク電流により、出力が完全にVSSまで落ちな
い。一方Vback=3V付近では、寄生NMOSトランジ
スタが動作しているためにVinがVSSに近づいてもNM
OSトランジスタのリーク電流により、出力が完全にV
DDにまで上がらない。FIG. 36B shows a SIMOX (Separa)
Tion by Implanted Oxigen)
NMOS transistor 523 formed using a substrate, P
4 shows an equivalent circuit of a CMOS inverter having a MOS transistor 524. On the substrate side of the CMOS inverter,
A parasitic MOS transistor having a supporting substrate as a gate electrode and an insulating layer between the supporting substrate and an active layer as a gate insulating layer is generated. In the case of a conventional CMOS inverter, this parasitic MOS
It is difficult to increase the absolute value of the threshold voltage of the transistor, setting V back to any value, the parasitic N
The MOS or PMOS transistor operates and leak current flows. FIG. 36C shows the input / output characteristics of this CMOS transistor. As shown in this figure, V back
= In the vicinity of 0V, due to the leakage current of the PMOS transistor even if V in is close to the V DD in order to parasitic PMOS transistor is in operation, the output is not completely drop to V SS. On the other hand V back = in the vicinity of 3V, V in order to parasitic NMOS transistor is operating even if close to the V SS NM
The output is completely V
Does not go up to DD .
【0321】CMOSインバータには上記のような問題
が有るが、薄膜単結晶上に作製したNMOSトランジス
タを単独では例えば、静特性に段差ができる「キンク」
現象が見られ、これを緩和させるために、発生したホー
ルが逃げる通路を与える必要が有る。Although the CMOS inverter has the above-mentioned problems, the NMOS transistor formed on a thin film single crystal can be used alone to form, for example, a “kink” in which there is a step in static characteristics.
A phenomenon has been observed, and in order to alleviate this phenomenon, it is necessary to provide a passage through which the generated hole escapes.
【0322】また、PMOSトランジスタにおいてはソ
ース・ドレインとチャネル領域間の寄生容量により駆動
速度が限定されてしまう。In a PMOS transistor, the driving speed is limited by the parasitic capacitance between the source / drain and the channel region.
【0323】このように、半導体能動素子の特性はそれ
ぞれ異なり、また、半導体能動素子を組み込む用途によ
っても求める特性や条件が異なり、複数の半導体能動素
子を同じ基板上に形成する場合には、それらの条件等が
相反する場合も有り、より望む特性を得るための方法が
望まれていた。As described above, the characteristics of the semiconductor active elements are different from each other, and the required characteristics and conditions are also different depending on the application in which the semiconductor active elements are incorporated. If a plurality of semiconductor active elements are formed on the same substrate, May be contradictory, and a method for obtaining more desired characteristics has been desired.
【0324】 本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意
検討を行った結果、各半導体能動素子の特性がその活性
層の膜厚によりある程度制御できることに着目し、本実
施例を達成するに至った。例えば、上記したCMOSイ
ンバータの入出力特性を改良するためには活性層を従来
よりも厚く、高速駆動を優先して完全空乏型を設計する
には活性層を薄く、またNMOSトランジスタの「キン
ク」の防止には厚い活性層を、さらに、耐圧性の付与に
はNMOS、PMOSトランジスタの活性層を厚く設計
することが有効である。[0324] The present inventors have result of intensive studies to solve the above problems, paying attention to the characteristics of the semiconductor active element can be Oh Ru degree controlled by the thickness of the active layer, to achieve the present embodiment Reached. For example, in order to improve the input / output characteristics of the above-mentioned CMOS inverter, the active layer is made thicker than before, and in order to design a fully depleted type with priority on high-speed driving, the active layer is made thinner. It is effective to design a thick active layer to prevent the occurrence of a voltage drop, and to thicken the active layers of the NMOS and PMOS transistors to provide withstand voltage.
【0325】本実施例は上記の観点に鑑み、複数の半導
体能動素子を用いる半導体装置において、それぞれによ
り優れた特性を引き出すためには、求める特性に応じて
活性層の膜厚を制御するという手段を講じたものであ
る。In the present embodiment, in view of the above viewpoint, in a semiconductor device using a plurality of semiconductor active elements, in order to obtain more excellent characteristics, means for controlling the film thickness of the active layer in accordance with the required characteristics. It was taken.
【0326】 即ち本実施例は、絶縁層上に形成した単
結晶半導体薄膜により形成した活性層を有する複数の半
導体能動素子を有する半導体装置において、該半導体能
動素子の活性層の膜厚が少なくとも2種類存在すること
を特徴とする半導体装置を提供するものである。本実施
例において、複数の半導体能動素子は、複数の種類の素
子を用いることだけでなく、同じ素子を複数個用いる場
合も含んでいる。That is, in this embodiment, in a semiconductor device having a plurality of semiconductor active elements having an active layer formed of a single crystal semiconductor thin film formed on an insulating layer, the thickness of the active layer of the semiconductor active element is at least 2 It is intended to provide a semiconductor device characterized in that there are different types. This implementation
In the example , the plurality of semiconductor active elements include not only the case where a plurality of types of elements are used but also the case where a plurality of the same elements are used.
【0327】さらに本実施例は、上記手段を応用し、周
辺駆動回路にCMOSインバータを、画素のスイッチン
グ素子にPMOS或いはNMOSトランジスタを用いた
アクティブマトリクス方式の液晶表示装置であって、上
記CMOSインバータの活性層の膜厚が、上記スイッチ
ング素子の活性層の膜厚よりも厚いことを特徴とする液
晶表示装置を提供するものである。Further, the present embodiment is an active matrix type liquid crystal display device using the above-mentioned means and using a CMOS inverter as a peripheral drive circuit and a PMOS or NMOS transistor as a pixel switching element. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device wherein the thickness of the active layer is larger than the thickness of the active layer of the switching element.
【0328】本実施例に係る、異なる活性層の形成方法
について説明する。A method for forming a different active layer according to this embodiment will be described.
【0329】 活性層は、単結晶半導体薄膜よりなる
が、説明の都合上通常最も良く用いられているSiにつ
いて説明する。単結晶Si薄膜の形成方法としては、多
孔質Si基体上に単結晶Si薄膜をエピタキシャル成長
させた後、基板を貼り合わせて多孔質Si基体をエッチ
ング除去する。このようにして得た単結晶Si薄膜はほ
とんど欠陥が無く、高速駆動を行うことができる。 The active layer is made of a single crystal semiconductor thin film. For convenience of explanation, the most commonly used Si will be described. As a method of forming single-crystal Si thin film, after the single-crystal Si thin film is epitaxially grown on the porous Si substrate, etched porous Si substrate by bonding the substrate. Thus single-crystal Si thin film obtained by almost no defects, Ru can perform high-speed driving.
【0330】本実施例に係る単結晶Si層は上述した実
施例と同様に単結晶Si基体を多孔質化した多孔質Si
基体を用いて形成したものである。The single-crystal Si layer according to this embodiment is made of porous Si obtained by making the single-crystal Si substrate porous as in the above-described embodiment.
It is formed using a substrate.
【0331】次に、活性層の厚さを変える方法について
説明する。Next, a method of changing the thickness of the active layer will be described.
【0332】図37にその方法を2つ挙げた。先ず単結
晶Si層527を下地絶縁層526上に有する支持基板
525を用意し、表面を100〜500Å熱酸化し、パ
ッドSiO2 層528を形成する。LP−CVDにより
SiN層529を1000〜3000Å堆積した後、パ
ターニングを行い、図37(a)を得る。次に塩素系の
ガスを用いてSiO2 層528とSiN層529が除去
された部分の単結晶Siを表面よりエッチングする。例
えば、元のSi層527の厚さを10000Åとした
時、2000〜6000Åエッチングする。これにより
図37(b)を得る。この後、SiO2 層528、Si
N層529を順次除去すると、厚い単結晶Si層Aと薄
い単結晶Si層Bが得られる。また、(a)を用意した
後に、900〜1200℃で酸素又は水蒸気ガス雰囲気
中で熱処理することにより、SiN層529で覆われて
いない部分だけ酸化することができる(c)。元のSi
層527の厚さを10000Åとした時、選択SiO2
層が6000〜15000Åになるまで酸化する。この
後、この選択SiO2 層を含めて不要な部分をエッチン
グすることにより(b)の異なる膜厚の単結晶Si層が
得られる。FIG. 37 shows two methods. First, a support substrate 525 having a single crystal Si layer 527 on a base insulating layer 526 is prepared, and the surface is thermally oxidized at 100 to 500 ° to form a pad SiO 2 layer 528. After depositing a SiN layer 529 at 1000 to 3000 ° by LP-CVD, patterning is performed to obtain FIG. Next, the portion of the single crystal Si from which the SiO 2 layer 528 and the SiN layer 529 have been removed is etched from the surface using a chlorine-based gas. For example, when the thickness of the original Si layer 527 is 10000, etching is performed at 2000 to 6000. Thus, FIG. 37B is obtained. After this, the SiO 2 layer 528, Si
When the N layer 529 is sequentially removed, a thick single-crystal Si layer A and a thin single-crystal Si layer B are obtained. Further, after preparing (a), by performing a heat treatment in an oxygen or steam gas atmosphere at 900 to 1200 ° C., only the portion not covered with the SiN layer 529 can be oxidized (c). Original Si
When the thickness of the layer 527 is 10000 °, the selected SiO 2
Oxidize the layer to 6000-15000 °. Thereafter, unnecessary portions including the selective SiO 2 layer are etched to obtain a single crystal Si layer having a different thickness (b).
【0333】このようにして設計条件に合わせて単結晶
Siの膜厚を変え半導体能動素子を形成する。Thus, the semiconductor active element is formed by changing the thickness of the single crystal Si according to the design conditions.
【0334】本実施例は、複数の半導体能動素子を有す
る半導体装置の場合に、各活性層を望ましい状態に変
え、結果的に、同じ装置内に異なる膜厚の活性層を存在
させることによって、各素子の特性を向上せしめ、延て
は装置全体の性能を高めたものである。In the present embodiment, in the case of a semiconductor device having a plurality of semiconductor active elements, each active layer is changed to a desired state, and as a result, active layers having different thicknesses exist in the same device. The characteristics of each element are improved, and the performance of the entire device is improved.
【0335】より具体的には、装置の目的に応じて膜厚
を設定する。例えば、高耐圧、高電圧が要求される場合
には、膜厚を厚く設定することが効果的である。これは
個々のトランジスタの性能向上のみならず、厚膜化によ
り寄生素子(例えば寄生PMOSトランジスタ等)の動
作を抑制する効果も有り、有効である。また、比較的低
い電圧で高速性が要求される場合には薄膜が望ましい。
薄膜にすると、個々のトランジスタの性能向上のみなら
ず、主に寄生容量の減少効果による回路全体の特性向上
にも有効である。More specifically, the film thickness is set according to the purpose of the apparatus. For example, when a high withstand voltage and a high voltage are required, it is effective to set the film thickness thick. This is effective not only in improving the performance of individual transistors but also in suppressing the operation of a parasitic element (for example, a parasitic PMOS transistor or the like) by increasing the film thickness. When high speed is required at a relatively low voltage, a thin film is desirable.
The thin film is effective not only for improving the performance of each transistor but also for improving the characteristics of the entire circuit mainly due to the effect of reducing the parasitic capacitance.
【0336】本実施例に係る活性層の膜厚の最適値は目
的とする装置によっても異なる。例えばNMOSトラン
ジスタであれば、ホットキャリアの発生がPMOSトラ
ンジスタより顕著であるため、耐圧性が低下し易い。従
って、高耐圧、高電圧の要求される回路では、NMOS
トランジスタの活性層の最適値はPMOSトランジスタ
よりも厚くなる。The optimum value of the thickness of the active layer according to the present embodiment differs depending on the intended apparatus. For example, in the case of an NMOS transistor, the generation of hot carriers is more remarkable than in the case of a PMOS transistor, so that the withstand voltage tends to decrease. Therefore, in circuits requiring high withstand voltage and high voltage, NMOS
The optimum value of the active layer of the transistor is thicker than that of the PMOS transistor.
【0337】図38に本発明による液晶表示装置の実施
例の断面図を示す。基本的な構成は前述した図26に示
される液晶表示装置と同じであり、重複する説明は省
く。本実施例においては、周辺駆動回路に使用したCM
OSインバータ59の活性層の膜厚が厚く、8000〜
10000Å、一方、画素電極のスイッチングに用いる
PMOSトランジスタ57の活性層は2000〜600
0Åである。また、駆動回路のCMOSインバータにお
けるPMOSトランジスタとNMOSトランジスタの活
性層の間はそれぞれ接合分離されている。本実施例にお
いては、前記した単結晶Si薄膜の製造法により活性層
を形成しているため、支持基板61としてSi基板を用
い、透明性の必要な表示部をエッチング除去したくり抜
き部84としているが、上記単結晶Si薄膜はガラス等
透明基板上にも形成できるため、全面ガラス基板にする
こともできる。FIG. 38 is a sectional view showing an embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. The basic configuration is the same as that of the liquid crystal display device shown in FIG. 26 described above, and duplicate description will be omitted. In this embodiment, the CM used for the peripheral drive circuit is used.
The thickness of the active layer of the OS inverter 59 is large,
On the other hand, the active layer of the PMOS transistor 57 used for switching the pixel electrode is 2000-600.
0 °. In addition, the active layers of the PMOS transistor and the NMOS transistor in the CMOS inverter of the drive circuit are respectively junction-separated. In the present embodiment, since the active layer is formed by the above-described method for manufacturing a single-crystal Si thin film, a Si substrate is used as the support substrate 61, and a hollow portion 84 in which a display portion requiring transparency is etched away. However, since the single-crystal Si thin film can be formed on a transparent substrate such as glass, the entire surface can be a glass substrate.
【0338】図39(a)に本実施例の等価回路図を示
す。300が信号線310を駆動するための水平シフト
レジスタ、301〜303がそれぞれ赤(R)、緑
(G)、青(B)のビデオ信号線、304が信号をバッ
ファー容量へMOS転送するためのトランジスタ、30
5は各信号線の信号を一旦蓄えておくバッファー容量、
306はバッファー容量に蓄えられた信号を画素部へ転
送するためのMOSトランジスタスイッチ、307は液
晶容量、308はゲート線69を駆動するための垂直シ
フトレジスタ、309が表示部であり、図39(b)に
示すように該表示部309は支持基板を除去したくり抜
き部84であり、周辺の駆動回路が形成された部分はS
i基板の残った不透明部312である。FIG. 39 (a) shows an equivalent circuit diagram of this embodiment. Reference numeral 300 denotes a horizontal shift register for driving the signal line 310, reference numerals 301 to 303 denote red (R), green (G), and blue (B) video signal lines, respectively, and reference numeral 304 denotes a MOS for transferring a signal to a buffer capacity by MOS. Transistor, 30
5 is a buffer capacity for temporarily storing the signal of each signal line,
306 is a MOS transistor switch for transferring the signal stored in the buffer capacity to the pixel unit, 307 is a liquid crystal capacity, 308 is a vertical shift register for driving the gate line 69, and 309 is a display unit. As shown in b), the display portion 309 is a hollow portion 84 from which the supporting substrate is removed, and the portion where the peripheral driving circuit is formed is S
This is the remaining opaque portion 312 of the i-substrate.
【0339】本実施例において、駆動回路に用いたPM
OS、NMOSトランジスタ55、56のソース、ドレ
イン64〜67は下地酸化膜12から数千Å以上離れて
いるために、下地酸化膜12の上面に支持基板電位によ
る反転層が形成されても、ソース/ドレイン間に電流が
流れることがない。このため寄生MOSトランジスタの
動作を問題にする必要がなく、その入出力特性は、VDD
=8V、VSS=−6V、下地絶縁膜厚=5000Åで図
36(c)に示した理想曲線を示す。In this embodiment, the PM used for the drive circuit
Since the OS and the sources and drains 64 to 67 of the NMOS transistors 55 and 56 are separated from the base oxide film 12 by several thousand degrees or more, even if an inversion layer is formed on the upper surface of the base oxide film 12 by the potential of the supporting substrate, the source No current flows between the drain / drain. Therefore there is no need to issue the operation of a parasitic MOS transistor, the input-output characteristic, V DD
= 8 V, V SS = −6 V, base insulating film thickness = 5000 °, and shows the ideal curve shown in FIG.
【0340】尚、このように、下地酸化膜をゲート酸化
膜とするMOSトランジスタが動作しないための、ソー
ス/ドレイン底面から下地酸化膜上面までの距離は、主
にチャネル領域の不純物濃度により異なるが、2000
〜10000Å程度に設定するのが好ましい。また、例
えこの距離がなくても寄生MOSトランジスタのしきい
値の絶対値を大きくして動作を制御することができる。As described above, the distance from the bottom surface of the source / drain to the top surface of the base oxide film depends on the impurity concentration of the channel region, because the MOS transistor using the base oxide film as the gate oxide film does not operate. , 2000
It is preferable to set the temperature to about 10,000 °. Even without this distance, the operation can be controlled by increasing the absolute value of the threshold value of the parasitic MOS transistor.
【0341】本実施例においては、比較的薄い下地絶縁
膜厚5000Åでも充分寄生トランジスタをオフさせる
ことができるため、容易に高電圧駆動が可能となった。
本実施例ではVDD−VSS=14Vが可能となったため、
液晶表示に用いられる液晶には±5V以上の電圧を印加
することが可能となった。以上の結果、10万画素以上
の液晶パネルを64階調以上の高階調で実現できた。In this embodiment, since the parasitic transistor can be sufficiently turned off even with a relatively small thickness of the base insulating film of 5000 °, high voltage driving can be easily performed.
In this embodiment, since V DD -V SS = 14 V is possible,
A voltage of ± 5 V or more can be applied to the liquid crystal used for the liquid crystal display. As a result, a liquid crystal panel having 100,000 pixels or more was realized with a high gradation of 64 gradations or more.
【0342】本実施例においては画素部のスイッチング
素子にPMOSトランジスタを使用したが、NMOSト
ランジスタを用いても同様の構成が可能である。In this embodiment, a PMOS transistor is used for the switching element in the pixel portion. However, a similar configuration can be made by using an NMOS transistor.
【0343】 (参考実施例33) 次に、別の参考実施例としてSOI(Silicon
on Insulator)上に形成したCMOS回路
で実現したLSIを図40(a)に示す。図中411は
支持基板、412は下地絶縁層、413は素子分離酸化
膜、414はNMOSソース領域、415はNMOSド
レイン領域、416はPMOSドレイン領域、417は
PMOSソース領域、418はゲート酸化膜、419は
ゲート電極、420はNMOSチャネル領域、421は
PMOSチャネル領域、424〜427は電極、440
は層間絶縁膜である。本実施例において、NMOSトラ
ンジスタの活性層厚は4000〜10000Å、PMO
Sトランジスタの活性層厚は500〜3000Åであ
る。 Reference Example 33 Next, as another reference example, SOI (Silicon) was used.
FIG. 40A shows an LSI realized by a CMOS circuit formed on an “on-insulator”. In the figure, 411 is a supporting substrate, 412 is a base insulating layer, 413 is an element isolation oxide film, 414 is an NMOS source region, 415 is an NMOS drain region, 416 is a PMOS drain region, 417 is a PMOS source region, 418 is a gate oxide film, 419 is a gate electrode, 420 is an NMOS channel region, 421 is a PMOS channel region, 424 to 427 are electrodes, 440
Is an interlayer insulating film. In this embodiment, the active layer thickness of the NMOS transistor is 4000 to 10,000
The active layer thickness of the S transistor is 500 to 3000 °.
【0344】図に示す通り、NMOSトランジスタのソ
ース414、ドレイン415は下地絶縁層に達していな
い。このNMOS、PMOSトランジスタの静特性を図
40(b)、(c)に示す。このように、通常NMOS
トランジスタで見られる「キンク」が見られず、また、
裏面のリーク電流が流れていないため、支持基板411
のSi電位を0〜+7Vの範囲で自由に設定することが
できる。As shown in the figure, the source 414 and the drain 415 of the NMOS transistor do not reach the underlying insulating layer. The static characteristics of the NMOS and PMOS transistors are shown in FIGS. Thus, the normal NMOS
"Kink" seen in the transistor is not seen,
Since no leakage current flows on the back surface, the support substrate 411
Can be set freely within the range of 0 to + 7V.
【0345】本実施例のNMOS、PMOSトランジス
タを用いてCMOSリングオシレータ及びシフトレジス
タを構成したところ、ゲート長0.2〜3.0μmの範
囲で、リングオシレータ、シフトレジスタの動作を確認
し、特にNMOSトランジスタの耐圧性が向上したた
め、ゲート長0.5μmでも7Vの駆動が可能であっ
た。When a CMOS ring oscillator and a shift register were constructed using the NMOS and PMOS transistors of this embodiment, the operation of the ring oscillator and the shift register was confirmed within the gate length range of 0.2 to 3.0 μm. Since the breakdown voltage of the NMOS transistor was improved, it was possible to drive 7 V even with a gate length of 0.5 μm.
【0346】本実施例を応用すると、例えば通常のCM
OSインバータでは、PMOSトランジスタとNMOS
トランジスタの電流駆動力を揃え、オン・オフ特性を対
等にして回路設計の自由度を向上するために、PMOS
トランジスタとNMOSトランジスタの面積を変えてい
るが、これを活性層の膜厚を変えることでNMOSトラ
ンジスタを小面積化し、装置全体の集積度を向上させる
こともできる。When this embodiment is applied, for example, a normal CM
In an OS inverter, a PMOS transistor and an NMOS transistor
In order to improve the degree of freedom in circuit design by equalizing the current driving power of the transistors and making the on / off characteristics equal, PMOS
Although the area of the transistor and the area of the NMOS transistor are changed, the area of the NMOS transistor can be reduced by changing the thickness of the active layer to improve the degree of integration of the entire device.
【0347】 (参考実施例34) 更に別の参考実施例を図41に示す。本実施例は、10
V以上の高耐圧MOSFETと完全空乏型高速CMOS
ロジックを集積化した半導体装置である。図中、611
は支持基板、612は下地絶縁層、613は素子分離酸
化膜、614はNMOSソース領域、615はNMOS
ドレイン領域、616はPMOSドレイン領域、617
はPMOSソース領域、618はゲート酸化膜、619
はゲート電極、620はNMOSチャネル領域、621
はPMOSチャネル領域、624は高耐圧NMOSソー
ス、及びドレイン電極、625はCMOSロジック側の
PMOS,NMOSトランジスタの電極、640は層間
絶縁膜、643は高耐圧NMOSドレイン電界緩和領
域、644は高耐圧NMOSソース領域、645はNM
OSドレイン領域である。( Reference Example 34) FIG. 41 shows still another reference example. In this embodiment, 10
High breakdown voltage MOSFET of more than V and fully depleted high-speed CMOS
This is a semiconductor device in which logic is integrated. In the figure, 611
Is a supporting substrate, 612 is a base insulating layer, 613 is an element isolation oxide film, 614 is an NMOS source region, and 615 is an NMOS.
A drain region 616 is a PMOS drain region;
Is a PMOS source region, 618 is a gate oxide film, 619
Is a gate electrode, 620 is an NMOS channel region, 621
Is a PMOS channel region, 624 is a high-breakdown-voltage NMOS source and drain electrode, 625 is a CMOS logic-side PMOS and NMOS transistor electrode, 640 is an interlayer insulating film, 643 is a high-breakdown-voltage NMOS drain electric field relaxation region, and 644 is a high-breakdown-voltage NMOS. Source area, 645 is NM
This is an OS drain region.
【0348】本実施例の高耐圧NMOS FETはドレ
イン近傍で発生したホールが耐圧を劣化させることな
く、図42に示すように、15V以上の耐圧を示した。
これは活性層の膜厚を高めてホールの逃げ道を確保した
ことによる。一方、ロジック部のNMOSトランジスタ
は活性層の膜厚が薄く、耐圧は8Vであるものの、ドレ
イン、ソース容量が小さく、また、チャネル部が完全空
乏化されたことにより、バルク上に形成した同じ回路と
比べて2倍程度の動作速度の改善が見られた。The high-breakdown-voltage NMOS FET of this embodiment showed a withstand voltage of 15 V or more as shown in FIG. 42 without the hole generated near the drain deteriorating the withstand voltage.
This is because the thickness of the active layer was increased to secure a hole escape route. On the other hand, although the NMOS transistor in the logic section has a thin active layer and a withstand voltage of 8 V, the drain and source capacitances are small, and the same circuit formed on the bulk due to the complete depletion of the channel section. The operation speed was improved about twice as much as that of FIG.
【0349】 (参考実施例35) 図43に更に別の参考実施例の、高速Bi−CMOS
SRAM(バイポーラ型トランジスタのCMOSインバ
ータを用いたスタチック ランダムアクセスメモリ)の
主要部断面を示す。[0349] (Reference Example 35) Still another reference example in FIG. 43, a high speed Bi-CMOS
1 shows a cross section of a main part of an SRAM (static random access memory using a CMOS inverter of a bipolar transistor).
【0350】先ずSRAMについて簡単に説明する。図
44に本実施例におけるロジック回路搭載スタティック
RAMの全体構成図を示す。後述のクロック整形回路7
05より入力されたクロックは、初段のクロックドライ
バーA701で6つに分割され、次段のクロックドライ
バーB703を駆動する。該初段のクロックドライバー
A701は、一部のクロックドライバーB703、ロジ
ック回路(例えばフリップフロップ702)などと共
に、1000個のゲートを有するゲートアレイ704上
に作られている。ゲートアレイ704の周囲は、SRA
Mのマクロセルが512word×18bit構成で配
置され、さらにその周囲を入出力回路706が囲ってい
る。First, the SRAM will be briefly described. FIG. 44 shows an overall configuration diagram of a static RAM mounted with a logic circuit in this embodiment. Clock shaping circuit 7 described later
The clock input from 05 is divided into six by the first stage clock driver A 701 and drives the next stage clock driver B 703. The first-stage clock driver A 701 is formed on a gate array 704 having 1000 gates together with a part of the clock driver B 703 and a logic circuit (for example, a flip-flop 702). The area around the gate array 704 is SRA
M macro cells are arranged in a 512 word × 18 bit configuration, and an input / output circuit 706 surrounds them.
【0351】次に上記SRAMマクロセルの詳細を図4
5に示す。1つのマクロセルは64本のワード線(水平
方向のライン)、9ビットのデータ線(1セル当たり2
本有る垂直方向のライン)上にアレイ状に配置されたメ
モリセル811、該ワード線をドライブする64のワー
ド線ドライバー1〜64:809、810、ワード線を
選択するためのデコーダ802、ワード線を選択するコ
ードを一旦蓄えておくアドレスラッチ801、選択され
たメモリセル811にデータを書き込むための電流スイ
ッチ803、各メモリセル811に書かれたデータを読
み出すためのセンス・アンプ808、読み出されたデー
タを増幅しておく出力バッファー807、及びメモリセ
ルデータを消去する放電回路806などにより構成され
る804のアレイ1として破線で囲った部分がチップ上
で多数繰り返されている。但しワード線ドライバーはア
レイ間で共通になっていることが図に示されている。Next, the details of the SRAM macro cell will be described with reference to FIG.
It is shown in FIG. One macro cell has 64 word lines (horizontal lines) and a 9-bit data line (2 lines per cell).
Main <br/> Mo Li cells 811 arranged in an array in the vertical direction of the line) on the certain word line driver 64 for driving the word lines 1 to 64: 809 and 810, for selecting a word line Decoder 802, an address latch 801 for temporarily storing a code for selecting a word line, a current switch 803 for writing data to a selected memory cell 811, and a sense switch for reading data written in each memory cell 811. The portion surrounded by a broken line as an array 1 of 804 including an amplifier 808, an output buffer 807 for amplifying the read data, and a discharge circuit 806 for erasing the memory cell data is repeated many times on the chip. I have. However, the figure shows that the word line driver is common between the arrays.
【0352】図44中のクロック整形回路の詳細を図4
6に示す。クロック整形回路は、入力信号P1、N1の
立ち上がり、立ち下がりの遅れを解消し、より理想形に
近いパルス信号を出力P0、N0として得るための回路
であり、入力信号を差動増幅するバッファー902、差
動増幅で構成される整形回路903、遅延回路901よ
りなる。VCCは高圧側電源、VEEは低圧側電源を示して
いる。The details of the clock shaping circuit in FIG. 44 are shown in FIG.
6 is shown. The clock shaping circuit is a circuit for eliminating delays in rising and falling of the input signals P1 and N1 and obtaining a more ideal pulse signal as the outputs P0 and N0, and a buffer 902 for differentially amplifying the input signals. , A shaping circuit 903 constituted by differential amplification, and a delay circuit 901. V CC indicates a high voltage side power supply, and V EE indicates a low voltage side power supply.
【0353】尚、本実施例では、ワードドライバー、電
流スイッチ、放電回路、パルス整形回路をバイポーラト
ランジスタで構成しその他の回路部はCMOSインバー
タで構成した。In this embodiment, the word driver, the current switch, the discharge circuit and the pulse shaping circuit are constituted by bipolar transistors, and the other circuit sections are constituted by CMOS inverters.
【0354】次に図43に示したCMOSインバータと
バイポーラ型トランジスタについて説明する。図43中
711は支持基板、712は下地絶縁層、713は素子
分離酸化膜、714はNMOSソース領域、715はN
MOSドレイン領域、716はPMOSドレイン領域、
717はPMOSソース領域、718はゲート酸化膜、
719はゲート電極、720はNMOSチャネル領域、
721はPMOSチャネル領域、724はNMOSソー
ス電極、725はNMOSドレイン電極、726はPM
OSドレイン電極、727はPMOSソース電極、73
0はNPNバイポーラトランジスタ、731はNMOS
トランジスタ、732はPMOSトランジスタ、740
はコレクタ埋込層、741はコレクタ引出し層、742
は真性コレクタ領域、743はp型ベース領域、744
はn+ 型エミッタ領域、745はエミッタ領域、746
はコレクタ領域、747はベース領域、748はエミッ
タ電極、750は層間絶縁膜である。Next, the CMOS inverter and the bipolar transistor shown in FIG. 43 will be described. 43, reference numeral 711 denotes a support substrate, 712 denotes a base insulating layer, 713 denotes an element isolation oxide film, 714 denotes an NMOS source region, and 715 denotes N.
MOS drain region, 716 is a PMOS drain region,
717 is a PMOS source region, 718 is a gate oxide film,
719 is a gate electrode, 720 is an NMOS channel region,
721 is a PMOS channel region, 724 is an NMOS source electrode, 725 is an NMOS drain electrode, and 726 is PM
OS drain electrode, 727 is a PMOS source electrode, 73
0 is NPN bipolar transistor, 731 is NMOS
Transistor 732 is a PMOS transistor 740
Is a collector buried layer, 741 is a collector extraction layer, 742
Is an intrinsic collector region, 743 is a p-type base region, 744
Is an n + type emitter region, 745 is an emitter region, and 746 is an emitter region.
Is a collector region, 747 is a base region, 748 is an emitter electrode, and 750 is an interlayer insulating film.
【0355】本実施例においてはコレクタ埋込層抵抗を
充分に低くするために活性層の厚さを1.0μmとし、
MOSトランジスタ側は接合容量を低減するために完全
空乏型として、活性層厚を500〜3000Åとする。In this embodiment, the thickness of the active layer is set to 1.0 μm in order to sufficiently reduce the resistance of the buried collector layer.
The MOS transistor side is a fully depleted type in order to reduce the junction capacitance, and has an active layer thickness of 500 to 3000 °.
【0356】本実施例では、コレクタ基板容量をほぼ0
fFとした。また、SOI MOSを用いることで、バ
イポーラ構成のロジックに比べ、速度で約10%劣化し
たものの、消費電力を1/10に抑えることができた。In this embodiment, the capacity of the collector substrate is almost zero.
fF. Further, by using the SOI MOS, the power consumption could be reduced to 1/10, though the speed was reduced by about 10% as compared with the logic having the bipolar configuration.
【0357】本実施例にも具体的に挙げたように、半導
体能動素子はその用途によって求められる特性や条件が
異なっており、同じ基板の上で異なる要求を満足するた
めには、半導体活性層の膜厚を変えて要求される特性を
充分に引き出す本実施例の構成は非常に簡単でかつ有効
な手段である。本実施例により、従来のよりも性能の高
い半導体装置をコストの上昇をさせることなく得ること
ができる。As specifically described in the present embodiment, the semiconductor active element has different characteristics and conditions required depending on the application, and in order to satisfy different requirements on the same substrate, it is necessary to use a semiconductor active layer. The structure of the present embodiment for sufficiently obtaining the required characteristics by changing the film thickness is a very simple and effective means. According to the present embodiment , it is possible to obtain a semiconductor device having higher performance than the conventional one without increasing the cost.
【0358】[0358]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると従
来の問題点を解決した優れた駆動素子が得られ、画像品
質の高い優れた液晶画像表示装置が提供できる。As described above, according to the present invention, an excellent driving element which solves the conventional problems can be obtained, and an excellent liquid crystal image display device having high image quality can be provided.
【図1】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の
模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional active matrix type liquid crystal display device.
【図2】本発明の一実施態様の基本工程を説明する為の
模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a basic process of one embodiment of the present invention.
【図3】本発明の別の実施態様の基本工程を説明する為
の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a basic process of another embodiment of the present invention.
【図4】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.
【図5】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.
【図6】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.
【図7】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.
【図8】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.
【図9】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおける
エッチング特性を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.
【図10】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおけ
るエッチング特性を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.
【図11】多孔質シリコンと非多孔質シリコンとにおけ
るエッチング特性を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing etching characteristics of porous silicon and non-porous silicon.
【図12】本発明の実施態様の基本工程を説明する為の
模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a basic process of the embodiment of the present invention.
【図13】本発明の他の実施態様の基本工程を説明する
為の模式図である。FIG. 13 is a schematic view for explaining a basic process of another embodiment of the present invention.
【図14】本発明の他の実施態様の基本工程を説明する
為の模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram for explaining a basic process of another embodiment of the present invention.
【図15】本発明の他の実施態様の基本工程を説明する
為の模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram for explaining a basic process of another embodiment of the present invention.
【図16】下地絶縁層の厚さとCMOSの動作電圧の関
係を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing the relationship between the thickness of a base insulating layer and the operating voltage of a CMOS.
【図17】本発明の液晶表示装置の半導体基体部分の製
造方法を説明する為の模式図である。FIG. 17 is a schematic view for explaining a method for manufacturing a semiconductor substrate portion of the liquid crystal display device of the present invention.
【図18】本発明の実施例15による液晶表示装置の製
造工程を説明する為の模式図である。18 is a schematic diagram for explaining a manufacturing <br/> granulation process of a liquid crystal display equipment according to an embodiment 15 of the present invention.
【図19】本発明の実施例16による液晶表示装置の液
晶画素部下方の様子を説明する為の模式図である。19 is a schematic diagram for explaining a state of the liquid <br/> crystal pixel subordinate side of the liquid crystal display device according to Embodiment 16 of the present invention.
【図20】本発明の実施例20による液晶表示装置の液
晶画素部下方の様子を説明する為の模式図である。It is a schematic view for explaining a state of the liquid <br/> crystal pixel subordinate side of the liquid crystal display device according to an embodiment 20 of Figure 20 the present invention.
【図21】本発明の実施例21による液晶表示装置の製
造工程を説明する為の模式図である。21 is a schematic diagram for explaining a manufacturing <br/> granulation process of a liquid crystal display equipment according to an embodiment 21 of the present invention.
【図22】本発明の参考実施例22による液晶表示装置
を示す模式的断面図である。LCD equipment according Reference Example 22 [Figure 22] The present invention
It is a schematic sectional view showing a.
【図23】本発明の実施例23による液晶表示装置の一
部分を示す模式的断面図である。FIG. 23 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to Embodiment 23 of the present invention.
【図24】本発明の参考実施例24による液晶表示装置
の製造工程を説明する為の模式図である。According Reference Example 24 [Figure 24] The present invention is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a liquid crystal display device.
【図25】本発明の実施例25による液晶表示装置の一
部分を示す模式的底面図である。FIG. 25 is a schematic bottom view showing a part of a liquid crystal display device according to Embodiment 25 of the present invention.
【図26】本発明の実施例26による液晶表示装置を示
す模式的断面図である。FIG. 26 is a schematic sectional view showing a liquid crystal display device according to Embodiment 26 of the present invention.
【図27】本発明の実施例26による液晶表示装置の裏
面電極の配線状態を示す模式的断面図である。FIG. 27 is a schematic sectional view showing a wiring state of a back electrode of a liquid crystal display device according to Embodiment 26 of the present invention.
【図28】本発明の実施例26による液晶表示装置の裏
面電極の他の配線状態を示す模式的断面図である。FIG. 28 is a schematic sectional view showing another wiring state of the back electrode of the liquid crystal display device according to Embodiment 26 of the present invention.
【図29】本発明にかかる液晶表示装置の一部分を説明
する為の模式図である。29 is a schematic view illustrating a portion of the liquid crystal display device according to the present invention.
【図30】本発明の実施例27による液晶表示装置の一
部分を示す模式的断面図である。FIG. 30 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to Embodiment 27 of the present invention.
【図31】本発明の実施例27による液晶表示装置の模
式的平面図である。FIG. 31 is a schematic plan view of a liquid crystal display device according to Embodiment 27 of the present invention.
【図32】本発明の実施例28による液晶表示装置の一
部分を示す模式的断面図である。FIG. 32 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to Embodiment 28 of the present invention.
【図33】本発明の実施例29による液晶表示装置の一
部分を示す模式的断面図である。FIG. 33 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to Embodiment 29 of the present invention.
【図34】本発明の実施例30による液晶表示装置の一
部分を示す模式的断面図である。FIG. 34 is a schematic sectional view showing a part of a liquid crystal display according to Embodiment 30 of the present invention.
【図35】本発明の参考実施例31による液晶表示装置
の一部分を示す模式的断面図である。FIG. 35 is a schematic cross-sectional view of a portion of a liquid crystal display device according to Reference Example 31 of the present invention.
【図36】MOSトランジスタの動作を説明する為の模
式図である。FIG. 36 is a schematic diagram for explaining the operation of the MOS transistor.
【図37】本発明にかかる単結晶Si層の厚さを変える
方法を説明する模式図である。FIG. 37: Changing the thickness of the single crystal Si layer according to the present invention
It is a schematic diagram explaining a method .
【図38】本発明の実施例32による液晶表示装置を示
す模式的断面図である。FIG. 38 is a schematic sectional view showing a liquid crystal display device according to Embodiment 32 of the present invention.
【図39】本発明の実施例32による液晶表示装置の回
路構成を説明する為の模式図である。FIG. 39 is a schematic diagram for explaining a circuit configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 32 of the present invention.
【図40】本発明の参考実施例33のLSIを構成する
CMOSトランジスタを説明する為の模式図である。FIG. 40 is a schematic diagram for explaining a CMOS transistor included in an LSI according to a thirty-third embodiment of the present invention;
【図41】本発明の参考実施例34によるCMOS回路
の模式的断面図である。41 is a schematic sectional view of a CMOS circuit according to Reference Example 34 of the present invention.
【図42】本発明の参考実施例34によるMOSトラン
ジスタの特性を示すグラフである。FIG. 42 is a graph showing characteristics of a MOS transistor according to Reference Example 34 of the present invention .
【図43】本発明の参考実施例35によるSRAMの模
式的断面図である。43 is a schematic cross-sectional view of the SRAM according to Reference Example 35 of the present invention.
【図44】本発明の参考実施例35によるSRAMの回
路ブロックの構成を説明する為の模式図である。FIG. 44 is a schematic diagram for explaining the configuration of a circuit block of the SRAM in accordance with Reference Example 35 of the present invention.
【図45】図44に示したSRAMの回路構成図であ
る。FIG. 45 is a circuit configuration diagram of the SRAM shown in FIG. 44;
【図46】本発明の参考実施例35に用いられるクロッ
ク整形回路の回路構成図である。FIG. 46 is a circuit configuration diagram of a clock shaping circuit used in Embodiment 35 of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/786 H01L 29/78 626C 627Z 627D (31)優先権主張番号 特願平4−40490 (32)優先日 平成4年1月31日(1992.1.31) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平4−40448 (32)優先日 平成4年1月31日(1992.1.31) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平4−40453 (32)優先日 平成4年1月31日(1992.1.31) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平4−40449 (32)優先日 平成4年1月31日(1992.1.31) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 星 淳一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 石崎 明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 光地 哲伸 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 須川 成利 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 井上 俊輔 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 小泉 徹 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 渡邉 高典 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 宮脇 守 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−299317(JP,A) 特開 平2−198428(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1368 G02F 1/13 101 G02F 1/1333 500 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 29/786 H01L 29/78 626C 627Z 627D (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 4-40490 (32) Priority date 1992 January 31 (199.2.1.31) (33) Priority claiming country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 4-40448 (32) Priority date January 31, 1992 (1992. 1.31) (33) Priority claiming country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 4-40453 (32) Priority date January 31, 1992 (199.2.1.31) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 4-40449 (32) Priority date January 31, 1992 (199.2.1.31) (33) Priority claim country Japan (JP) (72) Inventor Junichi Hoshi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Akira Ishizaki Tokyo 3-30-2 Shimomaruko, Ta-ku Canon Inc. (72) Inventor Tetsunobu Kochi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Narutari Sugawa Daejeon, Tokyo 3-30-2 Shimomaruko-ku Canon Inc. (72) Inventor Shunsuke Inoue 3-30-2 Shimomaruko 3-chome Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Toru Koizumi 3-chome Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo 30-2 Canon Inc. (72) Inventor Takanori Watanabe 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Mamoru Miyawaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo No. Canon Inc. (56) References JP-A-4-299317 (JP, A) JP-A-2-198428 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1368 G02F 1/13 101 G02F 1/1333 500
Claims (7)
とを有し、 前記基体における前記液晶画素部の下方の部分が透光性
である液晶画像表示装置の製造方法において、多孔質化された第1の基体上に形成された単結晶半導体
層を、 透光性絶縁層を介して、非透光性の第2の基体に貼り合
わせ、 前記第1の基体をエッチングを含む処理により除去し、 前記第2の基体の前記透光性絶縁層上に前記液晶画素部
を形成した後、前記液晶画素部の下方にある前記第2の
基体の一部を、前記単結晶半導体層が形成されていない
面側から除去することにより透光部を形成して、 前記液
晶画素部に光入射可能としたことを特徴とする液晶画像
表示装置の製造方法。1. A and a substrate and a liquid crystal pixel portions formed on said substrate, in the manufacturing method of the liquid crystal image display device lower portion of the liquid crystal pixel portion in the substrate is translucent, porous Single crystal semiconductor formed on a first substrate
The layer is bonded to the non-light-transmitting second substrate via the light-transmitting insulating layer.
Then, the first substrate is removed by a process including etching, and the liquid crystal pixel portion is formed on the light-transmitting insulating layer of the second substrate.
After the formation of the second pixel, the second
A part of the base is not provided with the single crystal semiconductor layer.
A method for manufacturing a liquid crystal image display device, characterized in that a light transmitting portion is formed by removing the light from the surface side so that light can enter the liquid crystal pixel portion.
結晶半導体層に半導体素子を形成する工程を有すること
を特徴とする請求項1記載の液晶画像表示装置の製造方
法。2. A Following removal of the first substrate, a manufacturing method of claim 1 a liquid crystal image display device, wherein further comprising the step of forming a semiconductor element on the monocrystalline semiconductor layer.
化されることを特徴とする請求項1記載の液晶画像表示
装置の製造方法。3. A liquid crystal image display according to claim 1, wherein said first substrate is made porous by anodization
Device manufacturing method.
徴とする請求項1記載の液晶画像表示装置の製造方法。4. A process according to claim 1 liquid crystal image display device according the first substrate, characterized in that it consists of Si.
を特徴とする請求項1記載の液晶画像表示装置の製造方
法。5. The method according to claim 1, wherein said single crystal semiconductor layer is made of Si .
徴とする請求項1記載の液晶画像表示装置の製造方法。 6. The method according to claim 1, wherein said second substrate is made of Si .
あることを特徴とする請求項1記載の液晶画像表示装置
の製造方法。7. The method according to claim 1, wherein the etching is wet etching.
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