DE60208446T2

DE60208446T2 - Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE60208446T2
Application number: DE60208446T
Authority: DE
Inventors: Takao Yonehara; Kiyofumi Sakaguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP2002229473A; EP1482353A1; EP1229380B1; DE60208446D1; EP1229380A1; DE60203426D1; US20020102758A1; US6891578B2; EP1482353B1; DE60203426T2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung und insbesondere eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der ein Anzeigeabschnitt und ein Peripherieschaltungsabschnitt auf einer einzigen Halbleiterdünnschicht ausgebildet sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zur Erhöhung der Ansteuerungsleistungsfähigkeit einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gibt es einen Trend zur Verwendung von einkristallinem Silizium als Halbleiter für einen Anzeigebereich und einen Peripheriebereich. Dies ist ein Versuch zur Ausbildung eines Ansteuerungselementes, Schaltungselementes und dergleichen auf einer einkristallinen Siliziumsubstratoberfläche. 4 zeigt ein Beispiel.
Gemäß 4 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein einkristallines Siliziumsubstrat; das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine LOCOS-Isolationsschicht; das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Lichtabschirmschicht; das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine isolierende Schicht; das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine reflektierende Elektrode; das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Bildelementelektrode; das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Flüssigkristallschicht; das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine gemeinsame transparente Elektrode; das Bezugszeichen 20 bezeichnet ein Schaltungselement und dergleichen; das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Peripherieschaltung; das Bezugszeichen 111 bezeichnet einen Anzeigebereich; das Bezugszeichen 112 bezeichnet einen Peripheriebereich; und das Bezugszeichen 51 bezeichnet ein Versiegelungsmaterial. Einzelheiten des Schaltungselementes und dergleichen sind nicht dargestellt. Das Schaltungselement und dergleichen und die Peripherieschaltung sind unter Verwendung des einkristallinen Siliziumsubstrats als Basis zur Erhörung der Ansteuerungsleistungsfähigkeit ausgebildet.
Wenn ein einkristallines Siliziumsubstrat als aktive Schicht eines Ansteuerungselementes und dergleichen verwendet wird, kann sich die Ansteuerungsleistungsfähigkeit auf Grund von durch das Ansteuerungselement und dergleichen erzeugter Wärme verschlechtern. Wenn zudem Mikrostrukturierungs-/Integrationstechniken für Halbleitervorrichtungen wiederholt zur Ausbildung von Peripherieschaltungen verwendet werden, kann zudem die Chipwärmedichte von diesen Schaltungen stark ansteigen.
Zur Lösung dieser Probleme wird eine Technik zum Abschleifen eines Halbleiterbereichs 55 von der Seite einer unteren Oberfläche 52 des Substrates unter Verwendung eines Rückseitenschleifers verwendet, um die Halbleitervorrichtung dünn auszubilden.
Da jedoch der meiste Teil des Substrates abgeschliffen wird, ist die Technik unter Verwendung eines Rückseitenschleifers für eine effektive Verwendung von begrenzten Ressourcen nicht vorzuziehen. Selbst mit dieser Abschleiftechnik kann außerdem die Vorrichtung lediglich mehrere hundert Mikrometer dünn gemacht werden. Daher kann keine ausreichende Maßnahme gegen Wärmeerzeugung erhalten werden.
Die Druckschrift EP 0 858 110 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung mit den Schritten Ausbilden einer Anzeigeschaltung auf einem Substrat mit einer Trennschicht, und Trennen der Anzeigeschaltungsschicht von dem Substrat.
Die Druckschrift EP 0 849 788 A beschreibt ein Verfahren zur Trennung einer Halbleiterschicht von einem Halbleitersubstrat unter Verwendung von Ionenimplantation.
ERFINDUNGSZUSAMMENFASSUNG
Die Erfindung erfolgte in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme und hat zur Aufgabe, eine dünne Halbleitervorrichtung zur Verwendung für einen Anzeigebereich und einen Peripherieschaltungsbereich sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Abwandlungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehend wiedergegebenen Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Teile bei allen Figuren bezeichnen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die beiliegende Zeichnung, die einen Teil der vorliegenden Spezifikation bildet, stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, und dient zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Erfindungsprinzipien.
Die 1A bis 1F zeigen schematische Schnittansichten eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Die 2A bis 2F zeigen schematische Schnittansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
3 zeigt eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung; und
4 zeigt eine schematische Schnittansicht zur Beschreibung des Standes der Technik.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1A bis 1F beschrieben.
Zunächst wird gemäß 1A ein Element 120 mit einer Halbleiterschicht auf einem Halbleiterbereich 130 über eine Trennschicht 100 hergestellt. Schaltelemente 109 werden in einem Anzeigebereich 111 der Halbleiterschicht 110 ausgebildet. Peripherieschaltungselemente 10 werden in einem Peripheriebereich 112 ausgebildet (1B). Als Schaltungselement kann beispielsweise ein MOS-Transistor verwendet werden. Die Peripherieschaltungselemente können beispielsweise einen Mikroprozessor und Speicher beinhalten. Der Peripheriebereich 112 kann beispielsweise eine Logikschaltung, einen Datensignalprozessor, eine Hochfrequenzschaltung, eine Energieversorgungsschaltung, eine Schaltung mit hoher Durchbruchsspannung, eine Analogschaltung, eine Audioquellenschaltung, eine Oszillationsschaltung, einen optischen Wellenleiter, eine mikrotechnische Vorrichtung, ein Bioelement, und verschiedene Sensorschaltungen beinhalten.
Sodann wird ein Bildanzeigeabschnitt 113 auf dem Anzeigebereich 111 ausgebildet (1C). Der Bildanzeigeabschnitt 113 beinhaltet beispielsweise eine Schutzschicht 114 wie etwa eine isolierende Schicht, eine TN-Flüssigkristallschicht 115 oder dergleichen, eine transparente Abdeckung 116, und ein Flüssigkristallsiegel 117. Das Bezugszeichen 118 in 1C bezeichnet eine Schutzschicht aus SiO₂ oder dergleichen.
Danach wird die Halbleiterschicht 110 von dem Element 120 an der Trennschicht 100 getrennt. Das Trennverfahren wird nachstehend beschrieben. Der Trennschritt kann vor der Ausbildung des Bildanzeigeabschnitts 113 ausgeführt werden, und dann kann der Anzeigeabschnitt ausgebildet werden.
Auf diese Weise können der auf der Halbleiterschicht 110 ausgebildete Anzeigebereich 111 und Peripheriebereich 112 dünner gemacht werden. 3 zeigt eine Draufsicht eines durch das vorstehend angeführte Verfahren hergestellten transparenten Leuchtmittels. Gemäß 3 bezeichnen die Bezugszeichen 500 bis 503 Ansteuerungsschaltungen; das Bezugszeichen 504 bezeichnet einen Speicher; das Bezugszeichen 505 bezeichnet eine schnurlose Kommunikationsschaltung; und das Bezugszeichen 506 bezeichnet einen Prozessor. Die Elemente sind nicht auf diese Schaltungen beschränkt. Dabei wird eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung als Anzeigevorrichtung verwendet. Anstelle einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann jedoch eine DMD, eine organische EL, eine (beispielsweise in der Druckschrift JP-A-11-316397 beschriebene) papierartige Anzeige oder eine Plasmaanzeige verwendet werden.
Wenn die Trennschicht eine poröse Struktur aufweist, kann die auf der Halbleiterschicht 110 verbleibende Trennschicht belassen werden. Da hierbei die poröse Struktur einen hohen Widerstand aufweist, kann jeglicher Leckstrom zwischen den Elementen unterdrückt werden. Da zudem die Trennschicht als Herausziehungsstelle (englisch: gettering site) dient, steigt die Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Metallkontamination während der Vorgänge. Die auf der Halbleiterschicht 110 verbleibende Trennschicht 100 kann nach Bedarf durch einen Ätzvorgang oder einen Poliervorgang entfernt werden.
Falls das bei den vorstehend beschriebenen Schritten hergestellte Leuchtmittel als Anzeigevorrichtung in Reflexionsbauart zu verwenden ist, werden keine weiteren besonderen Vorgänge benötigt. Falls jedoch das Leuchtmittel als Anzeigevorrichtung in Transmissionsbauart zu verwenden ist, ist der nachstehend beschriebene Schritt auch noch nötig. Die Halbleiterschicht 110 bei jedem Bildelementabschnitt wird von der Seite der Trennschicht 100 durch einen Ätzvorgang oder dergleichen entfernt (ausgehöhlt), um Licht durchzulassen, wie es in 1E gezeigt ist. Jeder ausgehöhlte Abschnitt 150 kann durch ein transparentes Versiegelungsmaterial 151 wie etwa ein transparentes Harz oder Glasmaterial nach Bedarf versiegelt werden (1F).
Nach dem Trennvorgang (oder in einigen Fällen nach der Entfernung der verbleibenden Trennschicht), kann die Vorrichtung mit einem Glassubstrat oder Siliziumsubstrat verbunden werden, oder sie kann unmittelbar mit einer Wärmesenke verbunden sein.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 2A bis 2F beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dahingehend, dass jeder Bildelementabschnitt 150 einer Halbleiterschicht 110 in einem Anzeigebereich 111 vor der Ausbildung eines Bildanzeigeabschnitts 113 ausgehöhlt wird.
Gemäß 2A wird ein Element 120 mit der Halbleiterschicht 110 auf einem Halbleiterbereich 130 über eine Trennschicht 100 hergestellt. Gemäß 2B werden Schaltelemente 109 im Anzeigebereich 111 ausgebildet, und Peripherieelemente 108 werden in einem Peripheriebereich 112 ausgebildet.
Danach wird jeder Bildelementabschnitt 150 im Anzeigebereich 111 durch einen Ätzvorgang oder dergleichen entfernt (ausgehöhlt). Der ausgehöhlte Abschnitt wird mit einem transparenten Versiegelungsmaterial 151 gefüllt. Danach wird der Anzeigeabschnitt 113 im Anzeigebereich 111 ausgebildet. Die Einzelheiten sind dieselben wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
Danach wird gemäß 2E die Halbleiterschicht 110 an der Trennschicht 100 getrennt. Auf diese Weise können der auf der Halbleiterschicht 110 ausgebildete Anzeigebereich 111 und Peripheriebereich 112 dünner gemacht werden. Gemäß 2F kann die verbleibende Trennschicht 110 entfernt werden.
Die Trennschicht, die Halbleiterschicht, das Element und das Trennverfahren bei dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel sind nachstehend beschrieben.
Im Einzelnen ist die Trennschicht 100 eine durch eine ionenimplantierte Schicht ausgebildete poröse Siliziumschicht, die durch Implantieren von Wasserstoffionen, Heliumionen, Stickstoffionen oder Edelgasionen bis zu einer gewünschten Tiefe eines einkristallinen Siliziumwafers ausgebildet ist.
Bei einem nicht beanspruchten Beispiel wird zur Ausbildung des Elementes 120 eine nicht poröse Dünnschicht wie etwa eine einkristalline Siliziumschicht auf der porösen Siliziumschicht durch CVD oder dergleichen aufgewachsen. Die Trennschicht 100 kann aus einer Vielzahl von Schichten mit verschiedenen Porositäten ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine zweischichtige Struktur mit einer hochporösen Schicht und einer gering porösen Schicht von der Seite des Halbleiterbereichs 130 ausgebildet sein. Alternativ kann eine dreischichtige Struktur mit einer gering porösen Schicht, einer hoch porösen Schicht, und einer gering porösen Schicht von der Seite des Halbleiterbereichs 130 ausgebildet sein. Die Porosität einer hoch porösen Schicht kann 10% bis 90% betragen. Die Porosität einer gering porösen Schicht kann 0% bis 70% betragen. Zur Ausbildung einer Vielzahl von Schichten mit verschiedenen Porositäten wird die Stromdichte bei der Anodisierung verändert, oder die Art oder Konzentration einer Anodisierungslösung wird gewechselt.
Wenn eine poröse Schicht durch Anodisierung ausgebildet wird, wird ein Schutzschichtausbildungsvorgang zur Ausbildung einer Schutzschicht wie etwa einer Nitridschicht oder einer Oxidschicht auf den inneren Wänden der Poren in der porösen Schicht oder ein Ausheilungsvorgang in einer Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre vorzugsweise durchgeführt, bevor die Halbleiterschicht 110 auf der porösen Schicht aufgewachsen wird. Es ist außerdem vorzuziehen, den Ausheilungsvorgang nach dem Schutzschichtausbildungsvorgang auszuführen.
Wenn die Halbleiterschicht 110 durch CVD aufzuwachsen ist, wird die Halbleiterschicht 110 vorzugsweise bei 20 nm/min oder weniger auf eine vorbestimmte Dicke (beispielsweise 10 nm) langsam gewachsen.
Als Halbleiterschicht 110 kann eine einkristalline Siliziumdünnschicht oder eine Verbindungshalbleiterschicht wie etwa GaAs, InP oder eine GaN-Schicht verwendet werden. Wenn die Halbleiterschicht aus einkristallinem Silizium ausgebildet wird, kann SiH₂Cl₂-, SiHCl₃-, SiCl₄-, SiH₄- oder HCl-Gas als Quellgas hinzugefügt werden. Das Ausbildungsverfahren ist nicht auf einen CVD-Vorgang beschränkt, und ein MBE-Vorgang oder ein Zerstäubungsvorgang kann ebenso verwendet werden.
Nachdem die poröse Schicht einem ersten Ausheilungsvorgang in einer Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre unterzogen wird, wird vorzugsweise ein zweiter Ausheilvorgang bei einer höheren Temperatur als der für den ersten Ausheilvorgang ausgeführt. Die erste Ausheiltemperatur kann 800°C bis 1000°C betragen, und die zweite Ausheiltemperatur kann 900°C bis zum Schmelzpunkt betragen. Mit diesem Vorgang können Poren auf der Oberfläche der porösen Schicht ausreichend versiegelt werden. Der erste Ausheilvorgang kann beispielsweise bei 950°C ausgeführt werden, und der zweite Ausheilvorgang kann bei 1100°C ausgeführt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, bei dem eine Trennschicht durch Ionenimplantation ausgebildet wird, ist die Implantation von Ionen in einer gewünschten vorbestimmten Tiefe vorzuziehen, nachdem die Peripherieelemente 108 und die Schaltelemente 109 auf der Halbleiterschicht 110 ausgebildet sind. Zur Ausbildung von Elementen ist normalerweise eine Vorgangstemperatur von etwa 800°C nötig. Der Grund hierfür ist, dass eine Trennschicht, bei der Wasserstoffionen oder dergleichen implantiert werden, eine Gerinnung von Mikroaktivstellen (Mikroblasen) und eine Trennung oder Diffusion von Wasserstoffionen oder dergleichen bei 400°C bis 600°C verursacht. Wenn Maßnahmen gegen derartige Phänomene ergriffen werden, können die Peripherieelemente und Schaltelemente nach der Ionenimplantation ausgebildet werden.
Als Element 120 können nicht nur durch das CZ-Verfahren, das MCZ-Verfahren oder FZ-Verfahren hergestellte einkristalline Siliziumwafer, sondern auch Wafer mit einer in Wasserstoff ausgeheilten Substratoberfläche oder epitaktische Siliziumwafer verwendet werden. Nicht nur Silizium, sondern auch ein Verbindungshalbleitersubstrat wie etwa ein GaAs-Substrat oder ein InP-Substrat können verwendet werden.
Als Trennverfahren wird ein Fluid wie etwa eine Flüssigkeit oder ein Gas nahe der Seitenoberfläche der Trennschicht injiziert, oder es wird ein Hochdruck durch ein Fluid unter statischem Druck aufgebracht. Zur Trennung unter einem statischen Druck ist beispielsweise der nachstehend angeführte Druckaufbringungsmechanismus nötig. Genauer sind ein Ausbildungselement zur Ausbildung eines abgeschlossenen Raums durch Umgeben zumindest eines Teils des Peripherieabschnitts des Elementes sowie ein zum Anlegen eines höheren Drucks als dem der Umgebung an den abgeschlossenen Raum befähigter Druckaufbringungsmechanismus erforderlich. Als Flüssigkeit ist beispielsweise Wasser, ein Ätzmittel oder ein Alkohol vorzuziehen. Als Gas werden beispielsweise Luft, Stickstoff oder Argongas bevorzugt. Eine Ultraschallwelle kann an das Fluid angelegt werden.
Insbesondere wenn die Trennschicht durch Implantieren von Wasserstoffionen oder dergleichen ausgebildet wird, und die resultierende Struktur bei etwa 400°C bis 600°C ausgeheilt wird, gerinnt eine durch Ionenimplantation ausgebildete Mikroaktivstellenschicht. Das Element kann unter Verwendung dieses Phänomens getrennt werden.
Alternativ kann ein Abschnitt durch eine äußere Kraft wie etwa eine Zugkraft, eine Scherkraft oder eine Druckkraft getrennt werden. Außerdem kann das Element durch Erwärmen der Trennschicht durch einen Laser oder dergleichen getrennt werden.
Beispiele für die vorliegende Erfindung werden nachstehend beschrieben.
(Vergleichsbeispiel 3, nicht beansprucht)
Ein erstes einkristallines p- oder n-Siliziumsubstrat mit einem Durchmesser von 300 mm und einem spezifischen Widerstand von 0,01 Ω·cm wurde in einer HF-Lösung anodisiert. Die Anodisierungsbedingungen waren
Stromdichte: 7 mA·cm 2
Anodisierungslösung: HF : H₂O : C₂H₅OH = 1 : 1 : 1
Zeit: 11 min
Dicke der porösen Siliziumschicht: 12 μm.
Die Porosität der porösen Siliziumschicht wurde derart eingestellt, dass eine hochqualitative Siliziumepitaxieschicht auf der porösen Siliziumschicht ausgebildet werden konnte, und die poröse Siliziumschicht konnte als Trennschicht verwendet werden. Im Einzelnen betrug die Porosität 20%. Die Dicke der porösen Siliziumschicht ist nicht auf die vorstehend angeführte Dicke beschränkt, und kann mehrere hundert μm bis 0,1 μm betragen. Der spezifische Widerstand des Substrats ist nicht auf den vorstehend angeführten besonderen Wert beschränkt. Das Substrat weist typischer Weise einen spezifischen Widerstand im Bereich von 0,01 bis 50 Ω·cm, vorzugsweise 0,005 bis 1 Ω·cm, und noch bevorzugter von 0,005 bis 0,1 Ω·cm auf.
Dieses einkristalline Siliziumsubstrat wurde in einer Sauerstoffatmosphäre bei 400°C für eine Stunde oxidiert. Mit dieser Oxidation wurden die inneren Wände der Poren in der porösen Siliziumschicht mit einer thermischen Oxidschicht bedeckt. Die Oberfläche der porösen Siliziumschicht wurde in Flusssäure verarbeitet, um lediglich die Oxidschicht auf der Oberfläche der porösen Siliziumschicht zu entfernen, während die Oxidschicht auf den inneren Wänden der Poren verblieb. Danach wurde eine 0,15 μm dicke einkristalline Siliziumschicht auf der porösen Siliziumschicht durch CVD (chemische Gasphasenabscheidung) aufgewachsen. Die Aufwachsbedingungen waren
Quellgas : SiH₂Cl₂/H₂
Gasflussrate: 0,5/180 l/min
Gasdruck: 80 Torr
Temperatur: 950°C
Wachstumsrate: 0,3 μm/min.
Die einkristalline Siliziumschicht kann auf der porösen Siliziumschicht mit einem Dickebereich von mehreren nm bis zu mehreren hundert μm gemäß den Anwendungsbereichen oder den herzustellenden Vorrichtungen aufgewachsen werden.
Vor dem epitaktischen Wachstum wurde ein Ausheilvorgang in einer Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre ausgeführt. Der Zweck war die Versiegelung von Oberflächenporen.
Zusätzlich zu diesem Ausheilvorgang können kleine Siliziumatome durch ein Quellgas oder dergleichen zur Kompensierung der Oberflächenporenversiegelung hinzugefügt werden.
Ein resultierendes Substrat kann als ein Wafer gehandhabt werden, der einem normalen Epitaxiewafer identisch ist. Ein Unterscheidungspunkt ist lediglich, dass die poröse Schicht unter der Epitaxieschicht ausgebildet ist.
Auf dieser Epitaxieschicht wurden Schaltelemente für eine 11-Zoll-Aktivmatrix-LCD im Zentrum des Wafers ausgebildet, und periphere Schieberegister, Ansteuerungsschaltungen, ein Mikroprozessor, eine Logik-IC und Speicher wurden am Peripherieabschnitt ausgebildet. Mit denselben Vorgängen wie bei der normalen Herstellung konnte eine LSI mit einer identischen Leistungsfähigkeit zu einer bekannten LSI ausgebildet werden.
Ein Flüssigkristallanzeigeabschnitt wird durch die nachstehend angeführten Vorgänge ausgebildet.

1) Eine Halbleiterschicht wird ausgebildet (beispielsweise 0,15 μm). Diese Schicht ist bereits als Epitaxieschicht ausgebildet.
2) Eine Gate-Isolationsschicht wird ausgebildet (beispielsweise 0,1 μm).
3) Die Halbleiterschicht und die Gate-Isolationsschicht werden strukturiert (Mesa-Ätzvorgang, LOCOS oder Grabenvorgang).
4) Eine Gate-Elektrode wird ausgebildet (eine Gate-Elektrode mit einer Dicke von beispielsweise 0,5 μm wird aus Polysilizium mit geringem spezifischem Widerstand ausgebildet). Dieser Vorgang beinhaltet außerdem die Dotierung mit Bor oder Phosphor.
5) Die Gate-Elektrode wird strukturiert.
6) Ionen werden in den Sourcebereich und den Drainbereich implantiert.
7) Eine isolierende Schicht wird ausgebildet (beispielsweise 0,7 μm).
8) Kontaktlöcher für die Verschaltung und eine Drain-Elektrode werden ausgebildet.
9) Eine Aluminiumverschaltung wird ausgebildet und strukturiert (beispielsweise 0,6 μm).
10) Eine dielektrische Zwischenschicht wird ausgebildet (beispielsweise 0,6 μm).
11) Kontaktlöcher werden ausgebildet (substratseitige Bildelementelektroden).
12) Bildelementelektroden wie etwa aus ITO werden ausgebildet.
13) Eine Ausrichtungsschicht wird ausgebildet
14) Eine transparente Gegenelektrode wie etwa aus ITO wird auf der gesamten Oberfläche eines transparenten Glassubstrats (Gegensubstrat) ausgebildet.
15) Ein TN-Flüssigkristall wird injiziert.

Somit sind die Aktivmatrixflüssigkristallanzeigezellen vervollständigt. Nach der Ausbildung der Epitaxieschicht und vor der Ausbildung der Vorrichtung wird außerdem die Epitaxieschicht in Wasserstoffatmosphäre ausgeheilt.
Bei Schritt 3) der Halbleiterschichtstrukturierung wird die Halbleiterschicht (erfindungsgemäß die Epitaxieschicht) bei jedem Bildelementabschnitt vollständig entfernt. Nachdem das Element an der Trennschicht getrennt wird und die verbleibende poröse Siliziumschicht entfernt ist, kann mit diesem Vorgang eine ausreichende Lichtmenge durch jeden Bildelementabschnitt passieren.
Die Siliziumschicht an jedem Bildelementabschnitt kann verbleiben. Nachdem hierbei das Element an der porösen Schicht getrennt wird, und die verbleibende poröse Schicht entfernt wird, kann die Siliziumschicht bei jedem Bildelementabschnitt von der unteren Seite ausgehöhlt werden, um Licht passieren zu lassen (entsprechend dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel). Für eine Vorrichtung in der Reflexionsbauart kann dieser Vorgang weggelassen werden.
Die verbleibende poröse Schicht kann belassen werden. Ein verbleibender Siliziumbereich der porösen Siliziumschicht wird verarmt und weist einen hohen spezifischen Widerstand auf. Mit dieser Struktur kann ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb und eine geringe Leistungsaufnahme einer Vorrichtung verwirklicht werden, als ob eine SOI-Struktur verwendet worden wäre.
Wenn ein Grabenelement zur Isolation verwendet wird, kann die Fläche des Peripherieschaltungselementabschnitts oder der Schaltungselemente verringert werden. Wenn ein Graben oder LOCOS die poröse Siliziumschicht erreicht, kann eine Isolation zwischen Elementen wie bei SOI + Elementisolation sowie ein hoher spezifischer Widerstand der porösen Siliziumschicht erzielt werden.
Danach wurde das Element an der als Trennschicht wirkenden porösen Siliziumschicht getrennt. Zur Trennung wurde der Druck eines Fluids verwendet. Als Fluid kann beispielsweise ein Gas, eine Flüssigkeit, oder feste Körner oder Pulver enthaltendes Gas oder Flüssigkeit verwendet werden. Bei Beispiel 1 wurde ein Wasserstrahl (nachstehend mit „WJ" bezeichnet) verwendet. Alternativ kann ein Luftstrahl, ein Stickstoffstrahl oder ein anderer Gasstrahl, ein Flüssigkeitsstrahl außer Wasser, ein Flüssigkeitsstrahl mit Eis- oder Plastikteilchen oder Schleifmittelteilchen, oder deren statischer Druck angewendet werden. Als charakteristisches Merkmal eines Fluids kann dieses in eine sehr kleine Lücke zur Erhöhung des inneren Drucks und zur Verteilung des äußeren Drucks eindringen. Als ein anderes charakteristisches Merkmal kann ein Abschnitt, der am leichtesten getrennt werden kann, selektiv getrennt werden, da kein außerordentlicher Druck teilweise angelegt wird. Dies ist eine optimale Maßnahme zur Trennung der gesamten Dünnschicht, auf der die Halbleitervorrichtungen bereits ausgebildet wurden, wie bei der vorliegenden Erfindung.
Beim Trennvorgang stützt die gesamte Oberfläche des transparenten Glassubstrats die obere Oberflächenseite des ersten Substrats. Anstelle des Glassubstrats kann eine flexible Schicht oder ein Plastiksubstrat verwendet werden.
Ein Fluid wird auf einen Abschnitt nahe der Kante des durch die gesamte Oberfläche des transparenten Glassubstrats gestützten ersten Substrats angewendet, um die gesamte poröse Siliziumschicht zu trennen.
Die auf der Vorrichtungsschichtseite verbleibende poröse Siliziumschicht kann entfernt werden oder nicht. Wenn die Anzeigevorrichtung als Anzeigevorrichtung in Transmissionsbauart verwendet wird, wird zumindest die auf der unteren Oberfläche der Bildelementabschnitte verbleibende poröse Siliziumschicht entfernt. Falls die Epitaxieschicht nicht von der oberen Oberflächenseite entfernt wird, wird die Epitaxieschicht dabei ebenfalls entfernt. Nachdem die Epitaxieschicht entfernt ist, kann ein transparentes Harz oder fluidisiertes Glasmaterial aufgebracht werden.
Wenn eine Wärmesenke oder dergleichen mit einem von dem Anzeigebereich verschiedenen Abschnitt verbunden wird, können die Wärmeableitungseigenschaften verbessert werden.
Da eine einkristalline Siliziumschicht für den Flüssigkristallanzeigeabschnitt verwendet werden kann, kann eine hoch präzise Flüssigkristallanzeigevorrichtung selbst durch Mikrostrukturierung ausgebildet werden, die zum hochschnellen Schalten befähigt ist.
Da sowohl der Anzeigebereich als auch der Peripherieschaltungsbereich dünner gemacht werden können, kann eine flexible filmartige Anzeigevorrichtung hergestellt werden. Wenn Peripherievorrichtungen auch integriert ausgebildet werden, um eine für einen Computer benötigte Vorrichtungsgruppe um die Anzeigevorrichtung auszubilden, kann auch ein anzeigeintegrierter Computer hergestellt werden.
Die nach dem Trennvorgang verbliebene substratseitige Struktur kann bei demselben Vorgang nach Entfernung der verbleibenden porösen Schicht wieder verwendet werden, und falls nötig, wurde ein Entfernen der in dem Vorrichtungsvorgang ausgebildeten und an der Kante oder dergleichen verbliebenen Schicht, und falls es außerdem nötig war, eine Oberflächenneupolierung ausgeführt. Das Substrat kann außerdem zu einem anderen Zweck verwendet werden. Das Substrat kann beispielsweise als Scheinwafer verwendet werden.
Selbst wenn der Vorgang zur Verwendung des verbleibenden Substrats zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung wiederholt wurde, verschlechterte sich die Vorrichtung oder der Flüssigkristallanzeigeabschnitt auf Grund der Wiederholung des Vorgangs nicht, weil die Schicht, auf der die Vorrichtung auszubilden war, bei jeder Wiederholung neu epitaktisch gewachsen wurde.
(Vergleichsbeispiel 2, nicht beansprucht)
Bei Beispiel 1 wurde eine einzelne poröse Schicht verwendet. Bei Beispiel 2 wurden zwei poröse Schichten mit verschiedenen Porositäten ausgebildet.
Zunächst wurde die Oberfläche eines einkristallinen Siliziumsubstrats unter den nachstehend wiedergegebenen Bedienungen anodisiert.
Stromdichte: 8 mA·cm^–2
Anodisierungslösung: HF: H₂O : C₂H₅OH = 1 : 1 : 1
Zeit: 5 min
Dicke der porösen Siliziumschicht: 6 μm.
Danach wurde der Anodisierungsvorgang unter den nachstehend wiedergegebenen Bedingungen ausgeführt.
Stromdichte: 33 mA·cm^–2
Anodisierungslösung: HF: H²O : C₂H₅OH = 1 : 1 : 1
Zeit: 80 s
Dicke der porösen Siliziumschicht: 3 μm
Mit diesen Vorgängen wurde eine hoch poröse Schicht mit einer Porosität von 45% und eine gering poröse Schicht mit einer Porosität von 20% von der Seite des einkristallinen Siliziumsubstrats ausgebildet. Danach wurde eine Anzeigevorrichtung gemäß demselben Ablauf wie bei Beispiel 1 hergestellt.
Die Dicken der zwei porösen Schichten müssen nicht unbedingt 6 μm bzw. 3 μm betragen. Die Dicken können durch Verändern der Anodisierungsbedingungen geändert werden.
Die Anodisierungslösung muss nicht unbedingt HF: H₂O C₂H₅OH = 1 : 1 : 1 sein. Anstelle von Ethanol kann ein anderer Alkohol wie etwa IPA (Isopropylalkohol) verwendet werden. Ein als oberflächenaktiver Stoff dienender Alkohol zielt darauf ab, ein Anhaften von reaktiven Blasen auf einer Wasseroberfläche zu verhindern. Daher kann ein anderer oberflächenaktiver Stoff als Alkohol verwendet werden. Alternativ können auf der Oberfläche anhaftende Blasen durch eine Ultraschallwelle ohne Hinzufügen eines oberflächenaktiven Stoffes entfernt werden.
(Beispiel 3)
Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat mit einem spezifischen Widerstand von 14 Ω·cm wurde hergestellt. Die Ebenenorientierung war <100>. Auf der Oberfläche des einkristallinen Siliziumsubstrats wurden TFT im Anzeigebereich als Schaltelemente ausgebildet, und Ansteuerungsschaltungen, Speicher und ein Mikroprozessor wurden als Peripherieschaltungen ausgebildet.
Danach wurden Wasserstoffionen von der Seite der Schaltungsausbildungsschicht in einer vorbestimmten Tiefe implantiert (bei Beispiel 3 in einer Tiefe von 10 μm von der Oberflächenseite), wodurch eine ionenimplantierte Schicht ausgebildet wurde. Die Dosis lag bei mehreren 10¹⁶ bis 10¹⁷/cm². Vor der Implantation kann eine Schutzschicht auf der obersten Oberfläche ausgebildet werden.
Sodann wurde ein Bildanzeigebereich gemäß demselben Ablauf wie bei Beispiel 1 ausgebildet. Danach wurde Wasser in die Seitenoberfläche der ionenimplantierten Schicht als Fluid zum Ausführen des Trennvorgangs injiziert. Alternativ kann eine Ausheilung bei 400°C bis 600°C zur Trennung ausgeführt werden.
Zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung kann ein kommerziell erhältlicher 6-, 8- oder 12 Zoll Einkristallsiliziumwafer verwendet werden. Anstatt dessen kann der Peripherieabschnitt eines kreisförmigen Wafers zur Ausbildung eines rechteckigen Wafers entfernt werden, und dann der Anzeigebereich und Peripheriebereich ausgebildet werden.
Erfindungsgemäß kann eine Dünnschichthalbleitervorrichtung mit einem Anzeigebereich und einem Peripherieschaltungsbereich hergestellt werden. Wenn zudem ein Anzeigebereich und ein Peripherieschaltungsbereich auf einem einzelnen Wafer ausgebildet sind, kann eine kompakte und dünne Anzeigevorrichtung hergestellt werden.
Da viele ersichtlich weit verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben werden können, ohne von dessen durch die Ansprüche definierten Bereich abzuweichen, ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf ihre spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern darauf, was in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.
Die Beschreibung umfasst zusätzlich den nachstehenden nicht beanspruchten Gegenstand:

1. Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung, mit: dem Schritt zur Herstellung eines Elementes mit einer Halbleiterschicht auf einer Trennschicht mit einem ersten Bereich mit einem Schaltelement und einem zweiten Bereich mit einer Peripherieschaltung; dem Schritt zur Ausbildung eines Bildanzeigeabschnitts auf dem ersten bereich; und dem Schritt zum Trennen des ersten und des zweiten Bereichs von dem Element zusammen mit dem Bildanzeigeabschnitt.
2. Verfahren nach Gegenstand 1, wobei das Element erhalten wird, indem eine poröse Schicht auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrates ausgebildet wird, die Halbleiterschicht auf einer Oberfläche der porösen Schicht ausgebildet wird, und dann der erste und der zweite Bereich ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Gegenstand 2, wobei die Halbleiterschicht auf der Oberfläche der porösen Schicht nach Ausbildung einer Schutzschicht auf den inneren Porenwänden in der porösen Schicht ausgebildet wird.
4. Verfahren nach Gegenstand 1, wobei das Element erhalten wird, indem der erste und der zweite Bereich auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats ausgebildet wird, und Ionen von der Oberflächenseite bis zu einer vorbestimmten Tiefe zur Ausbildung der Trennschicht implantiert werden.
5. Verfahren nach Gegenstand 2, wobei das Halbleitersubstrat ein einkristallines Siliziumsubstrat oder ein Verbindungshalbleitersubstrat ist.
6. Verfahren nach Gegenstand 4, wobei das Halbleitersubstrat ein einkristallines Siliziumsubstrat oder ein Verbindungshalbleitersubstrat ist.
7. Verfahren nach Gegenstand 1, wobei der Trennschritt durch Injizieren eines aus einer Flüssigkeit oder eines Gases ausgebildeten Fluids auf oder nahe einer Seitenoberfläche der Trennschicht ausgeführt wird.
8. Verfahren nach Gegenstand 1, wobei der Trennschritt unter einem statischen Druck ausgeführt wird.
9. Verfahren nach Gegenstand 1, wobei das Element erneut unter Verwendung eines Restelementes ausgebildet wird, das nach Trennung des ersten und des zweiten Bereichs von dem Element verbleibt.
10. Anzeigevorrichtung mit: einer auf einer Trennoberfläche ausgelegten Halbleiterschicht mit einem ersten Bereich mit einem Schaltelement und einem zweiten Bereich mit einer Peripherieschaltung; und einem auf den ersten Bereich ausgelegten Bildanzeigebereich.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung mit den Schritten: Vorbereiten eines Elements (120) durch Durchführen der Schritte a) Ausbilden eines ersten Bereichs (111) mit einem Schaltelement (109) und eines zweiten Bereichs (112) mit einer Peripherieschaltung (108) in einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats, und dann b) Ausbilden einer Trennschicht (100) in dem Halbleitersubstrat durch Implantieren von Ionen in das Halbleitersubstrat durch die Oberfläche des Halbleitersubstrats, Ausbilden eines Bildanzeigeabschnitts (113) auf dem ersten Bereich, und Trennen des ersten und des zweiten Bereichs von dem Element zusammen mit dem Bildanzeigeabschnitt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat ein einkristallines Siliziumsubstrat oder ein Verbindungshalbleitersubstrat ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Trennschritt ausgeführt wird, indem ein aus einer Flüssigkeit oder ein Gas ausgebildetes Fluid an oder nahe einer Seitenoberfläche der Trennschicht injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Trennschritt unter einem statischen Druck ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Element erneut unter Verwendung eines Restelements ausgebildet wird, das verbleibt, nachdem der erste und der zweite Bereich von dem Element getrennt wurden.