(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＯＱ基板上に形成された半導体素子部と、半導体素子部周辺に石英と熱膨張係数の異なる絶縁膜を形成するＳＯＱ基板を用いた半導体基板の製造方法において、前記絶縁膜を形成する前に、前記半導体素子部周辺に前記絶縁膜の分離部材を設け、前記絶縁膜を形成した後に、前記分離部材の上面の前記絶縁膜を除去することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項２】
ＳＯＱ基板上に形成された半導体素子部と、半導体素子部周辺に石英と熱膨張係数の異なる絶縁膜を形成するＳＯＱ基板を用いた透過型液晶表示装置用半導体基板の製造方法において、前記絶縁膜を形成する前に、画素周辺部及びまたは前記半導体素子部周辺に前記絶縁膜の分離部材を設け、前記絶縁膜を形成した後に、前記分離部材の上面の前記絶縁膜を除去することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁膜が窒化シリコン膜であり、前記分離部材が酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁膜形成後、前記分離部材を除去することを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＱ基板を用いた半導体基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁体層上に設けられたシリコン層を半導体装置の形成に利用するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術は、α線耐性、ラッチアップ特性、あるいはショートチャネルの抑制効果など、通常の単結晶シリコン基板では達成し得ない優れた特性を示すため、半導体装置の高集積化を目的として開発が進められている。
【０００３】
最近では、１００ｎｍ以下の厚さにまで薄膜化されたＳＯＩ層にデバイスを形成したものによって、優れたショートチャネル抑制効果が見いだされている。また、このようにして形成されたＳＯＩデバイスは、放射線耐性に優れていることによる高信頼性を備えるとともに、寄生容量の低減による素子の高速化や低消費電力化を図れること、あるいは完全空乏型電界効果トランジスタを作製できることによるプロセスルールの微細化を図れることなどの優れた点を備えている。
【０００４】
このようなＳＯＩ構造を形成する方法としては、単結晶シリコン基板の貼り合わせによるＳＯＩ基板の製造方法がある。一般に貼り合わせ法と呼ばれるこの方法は、単結晶シリコン基板と支持基板とを酸化膜を介して重ね合わせ、基板表面のＯＨ基を利用して室温程度で貼り合わせた後、単結晶シリコン基板を研削や研磨、またはエッチングによって薄膜化し、続いて７００℃〜１２００℃程度の熱処理によってシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）して、貼り合わせ強度を上げて、単結晶シリコン層を支持基板上に形成するものである。この手法では、単結晶シリコン基板を直接、薄膜化するので、シリコン薄膜の結晶性に優れ、高性能のデバイスを作成できる。また、この貼り合わせ法を応用したものとして、単結晶シリコン基板に水素イオンを注入し、これを支持基板と貼り合わせた後、４００℃〜６００℃程度の熱処理によって薄膜シリコン層を単結晶シリコン基板の水素注入領域から分離し、次に１１００℃程度までの熱処理で貼り合わせ強度を上げる手法や、表面を多孔質化したシリコン基板上に単結晶シリコン層をエピタキシャル成長させ、これを支持基板と貼り合わせた後にシリコン基板を除去し、多孔質シリコン層をエッチングすることにより支持基板上にエピタキシャル単結晶シリコン薄膜を形成する手法などが知られている。
【０００５】
貼り合わせ法によるＳＯＩ基板は通常のバルク半導体基板（半導体集積回路）と同様に、様々なデバイスの作製に用いることができるが、従来のバルク基板と異なる点として、支持基板に様々な材料を使用することが可能である点を挙げることができる。すなわち、支持基板としては、通常のシリコン基板はもちろんのこと、透光性を備えた石英基板、あるいはガラス基板などを用いることができる。従って、透光性基板上に単結晶シリコン薄膜を形成することによって、光透過性を必要とするデバイス、例えば、透過型の液晶装置などの電気光学装置においても、アクティブマトリクス基板上に、結晶性に優れた単結晶シリコン層を用いて高性能なトランジスタ素子を形成することができる。すなわち、画素電極を駆動する画素スイッチング用ＭＩＳ形トランジスタや、画像表示領域の周辺領域で駆動回路を構成する駆動回路用ＭＩＳ形トランジスタを単結晶シリコン層であるＳＯＩ層に形成することにより表示の微細化、高速化を図ることができる。（特許文献１参照）
【０００６】
図３は従来技術によるＳＯＩ基板を用いたＬＳＩプロセスの絶縁膜形成工程を示す工程断面図であり、透過型液晶表示装置に用いる例である。（Ａ）はＳＯＩ基板、（Ｂ）はシリコン基板を加工した図、（Ｃ）は絶縁膜を形成した図である。
【０００７】
（Ａ）においてＳＯＩ基板は、絶縁基板にシリコン基板１を使用し、表面に酸化シリコン膜２を介して単結晶シリコン基板（以下、シリコン膜という）３が貼り合わされたＳＯＩ基板である。
（Ｂ）は、液晶画素電極を駆動するのに必要な複数の半導体素子部４以外を除去した図である。
（Ｃ）は、その上に絶縁膜（例えば窒化シリコン膜）５を形成した図である。窒化シリコン膜５はＬＳＩ製造プロセスの中で幾度も形成され、除去される。熱膨張係数は、シリコン膜３が３．９×１０−６／℃、窒化シリコン膜５が３．５×１０−６／℃であり、殆んど同じであり、熱膨張係数に起因する熱応力の発生は少なかった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１４２６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、透過型液晶表示装置のコントラストを上げるために、透過型液晶表示装置に使用するＳＯＩ基板として光透過率の高い石英を使用したＳＯＱ基板を用いた場合、支持基板である石英基板と半導体プロセスで形成される絶縁膜において、例えば９００℃〜１１００℃程度で形成する窒化シリコン膜の熱膨張係数（３．５×１０−６／℃）と石英基板の熱膨張係数（０．５×１０−６／℃）間では熱膨張係数が大きく違う。９００℃〜１１００℃から室温（２５℃）まで温度を下げると窒化シリコン膜には強い引張り応力が発生し、窒化シリコン膜の剥離あるいは窒化シリコン膜に囲繞された半導体素子部に悪影響を与える。
【００１０】
かかる問題点に鑑みて、本発明の課題は、支持基板（石英）とシリコン膜上に形成される窒化シリコン膜との熱膨張係数の差により発生する熱応力を緩和する半導体基板を形成可能な半導体基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ＳＯＱ基板上に形成された半導体素子部と、半導体素子部周辺に石英と熱膨張係数の異なる絶縁膜を形成するＳＯＱ基板を用いた半導体基板の製造方法において、前記絶縁膜を形成する前に、前記半導体素子部周辺に前記絶縁膜の分離部材を設け、前記絶縁膜を形成した後に、前記分離部材の上面の前記絶縁膜を除去する半導体基板の製造方法とする。
【００１２】
ＳＯＱ基板上に形成された半導体素子部と、半導体素子部周辺に石英と熱膨張係数の異なる絶縁膜を形成するＳＯＱ基板を用いた透過型液晶表示装置用半導体基板の製造方法において、前記絶縁膜を形成する前に、画素周辺部及びまたは前記半導体素子部周辺に前記絶縁膜の分離部材を設け、前記絶縁膜を形成した後に、前記分離部材の上面の前記絶縁膜を除去する半導体基板の製造方法とする。
【００１３】
前記絶縁膜が窒化シリコン膜であり、前記分離部材が酸化シリコン膜である前記の半導体基板の製造方法とする。
【００１４】
前記絶縁膜形成後、前記分離部材を除去する前記の半導体基板の製造方法とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、ＳＯＱ基板を用いた半導体基板において、石英基板と絶縁膜の熱膨張係数差による応力を緩和できるので、半導体素子のクラック防止や応力による劣化を防止できる。光透過率の高い石英基板を使用し、単結晶シリコン基板を使用できるので、コントラストの高い高精細な液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ＳＯＱ基板上に形成された半導体素子部と、半導体素子部周辺に石英と熱膨張係数の異なる絶縁膜を形成するＳＯＱ基板を用いた半導体基板の製造方法において、前記半導体素子部周辺に前記絶縁膜の分離部材を設ける半導体基板の製造方法とし、前記絶縁膜は窒化シリコン膜とし、窒化シリコン膜形成後、前記分離部材は除去する半導体基板の製造方法とする。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明によるＳＯＱ基板を用いたＬＳＩプロセスの絶縁膜形成工程を示す工程断面図であり、透過型液晶表示装置に用いる例である。（Ａ）はＳＯＱ基板、（Ｂ）はシリコン膜を加工した図、（Ｃ）は絶縁膜Ｉを形成した図、（Ｄ）は絶縁膜をパターニングした図、（Ｅ）は絶縁膜IIを形成した図、（Ｆ）は半導体素子部と分離部材部の上面の窒化シリコン膜を除去した図（Ｇ）は絶縁膜Ｉを除去した図である。
【００２２】
（Ａ）においてＳＯＱ基板は、絶縁基板に石英基板１１を使用し、表面に酸化シリコン膜１２を介してシリコン膜１３が貼り合わされている。
（Ｂ）は、液晶画素電極を駆動するのに必要な複数の半導体素子部１４以外のシリコン膜１３を除去した図である。
（Ｃ）は、その上に石英基板１１と熱膨張係数の近い絶縁膜（例えば酸化シリコン膜）１５を形成した図である。熱膨張係数は、石英基板０．５×１０−６／℃、酸化シリコンが０．５×１０−６／℃であり、同じである。
【００２３】
（Ｄ）は、酸化シリコン膜１５をパターニングし、次に形成する窒化シリコン膜を分離するための分離部材部１６を半導体素子部１４の周囲に形成し、その余の部分を除去した図である。（Ｃ）の絶縁膜１５形成時にマスキングした蒸着により直接（Ｄ）の状態の分離部材部１６を形成しても良い。
【００２４】
（Ｅ）は、窒化シリコン膜１７を形成した図である。
【００２５】
（Ｆ）は半導体素子部１４と分離部材部１６の上面の窒化シリコン膜１７を除去した図で、図２はその上面図である。図２においては液晶表示装置の４つの画素部を示している。窒化シリコン膜１７は半導体素子部１４の周囲に形成された分離部材１６で分断されている。図示していないが、画素部境界に分離部材１６を設けても良い。窒化シリコン膜１７を分離部材１６で分断しているので、石英基板１１に直接形成される窒化シリコン膜１７の面積が減少し応力が緩和される。また、半導体素子部１４に影響を与える窒化シリコン膜１７は分離部材１６の内周と半導体素子部１４の外周間の微小部分になるので、半導体素子１４のクラック防止や応力による劣化を防止できる。
（Ｇ）は分離部材１６を除去した例であり、より窒化シリコン膜の引張り応力が緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるＳＯＱ基板を用いたＬＳＩプロセスの絶縁膜形成工程を示す工程断面図
【図２】半導体素子部と分離部材部の上面の窒化シリコン膜を除去した上面図
【図３】従来技術によるＳＯＩ基板を用いたＬＳＩプロセスの絶縁膜形成工程を示す工程断面図
【符号の説明】
【００２７】
１    絶縁基板（シリコン基板）
２    シリコン酸化膜
３    単結晶シリコン基板（シリコン膜）
４    半導体素子部
５    絶縁膜（窒化シリコン膜）
１１    石英基板
１２    絶縁膜（酸化シリコン膜）
１３    単結晶シリコン膜（基板）
１４    半導体素子部
１５    絶縁膜Ｉ（酸化シリコン膜）
１６    分離部材部
１７    絶縁膜II（窒化シリコン膜）
【図１】
0005538673.tif 000002
【図２】
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【図３】
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