(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板の表面に半導体基板を貼り合わせる工程と、
前記半導体基板を薄膜化した半導体層を形成する工程と、
前記半導体層による吸収波長のレーザを前記半導体層に対して照射することにより、前記半導体層の表層部を溶融させる工程と、を有し、
前記支持基板と前記半導体層とは、熱膨張係数の異なる材料で形成され、
前記半導体層は、前記支持基板より熱伝導率の高い材料で形成され、
前記半導体基板の薄膜化は、前記半導体基板の水素イオン注入層において前記半導体基板を分離することによって行い、
前記半導体層に対する前記レーザの照射は、前記半導体基板の分離によって露出した前記半導体層の表面に焦点を合わせて行うことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体層に対する前記レーザの照射は、前記半導体層を走査するように行うことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体層に対する前記レーザの照射は、前記半導体層における半導体素子の形成領域のみに対して行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気光学装置の製造方法。
【請求項４】
前記レーザは、エキシマレーザであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気光学装置の製造方法。
【請求項５】
前記レーザは、連続波アルゴンレーザであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学装置の製造方法、電気光学装置および電子機器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 lnsulator）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等を目的としてその開発が進められている。
【０００３】
このようなＳＯＩ構造（絶縁体層上にシリコン層を形成した構造）を形成する方法としては、例えば単結晶シリコン基板の貼り合わせによる方法がある。一般に貼り合わせ法と呼ばれるこの方法は、シリコン層としての単結晶シリコン基板と絶縁体層としての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、エッチング等によって薄膜化し、続いて６００℃〜１２００℃程度の熱処理によってシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）させることにより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。この手法によれば、単結晶シリコン基板を直接薄膜化するので、シリコン薄膜が結晶性に優れたものとなり、したがって高性能のデバイスを作製することが可能となる。
【０００４】
また、特許文献１には、単結晶シリコン基板と光透過性絶縁基板とを重ね合わせ、光透過性基板側からレーザを照射して両者の密着性を向上させ、その後に単結晶シリコン基板の表面をポリッシングまたはエッチングして薄膜化する技術が開示されている。しかしながら、ポリッシングやエッチング等により単結晶シリコン基板を超薄膜化する場合には、良好な面内均一性を得るのが困難である。
【０００５】
そこで、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に、第１の熱処理を行って水素注入領域を脆弱化させ、単結晶シリコン基板から薄膜シリコン層を分離する技術が開発されている。さらに、単結晶シリコン基板と支持基板との貼り合わせ界面に対して第２の熱処理を行うことにより、貼り合わせ界面における密着性を向上させている。
【特許文献１】特開平６−２０８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、透過型液晶装置などの電気光学装置に上記ＳＯＩ構造の複合半導体基板を用いる場合には、支持基板として石英基板などの光透過性基板が用いられるため、該光透過性基板とシリコン層との熱膨張係数が異なることになる。この場合、高温で熱処理を行うと、単結晶シリコン層に大きな熱応力が作用して、スリップや転位、格子欠陥、ＨＦ欠陥等が発生し、デバイス特性に支障をきたすおそれがある。さらには、単結晶シリコン層に反りや割れ等が生じて破壊に至り、デバイスの歩留まりが低下することになる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、半導体層に形成された格子欠陥等を修復することが可能であり、また半導体層の破壊を防止することが可能な、電気光学装置の製造方法の提供を目的とする。さらには、表示品質に優れた低コストの電気光学装置および電子機器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る電気光学装置の製造方法は、支持基板の表面に半導体基板を貼り合わせる工程と、前記半導体基板を薄膜化して、前記支持基板の表面に半導体層を形成する工程と、前記半導体層による吸収波長のレーザを前記半導体層に対して照射することにより、前記半導体層の表層部を溶融させる工程と、を有することを特徴とする。
半導体層の低層部は、格子欠陥等のない規則的な結晶格子で構成されている。そこで、半導体層の表層部を溶融させることにより、低層部の結晶格子を核として規則的に再結晶させることができる。これにより、半導体層に形成された格子欠陥等を修復することが可能になる。一方、レーザ照射により発生した熱は、半導体層と支持基板との貼り合わせ界面に伝達されるので、貼り合わせ界面の密着性を向上させることができる。したがって、貼り合わせ界面の密着性を向上させるための第２の熱処理を兼ねることができる。
【０００９】
なお、前記支持基板と前記半導体層とは、熱膨張係数の異なる材料からなっていてもよい。
支持基板と半導体層との熱膨張係数が異なる場合には、熱処理によって半導体層に格子欠陥等が形成されるおそれがある。しかしながら、本発明の構成によれば、半導体層に形成された格子欠陥等を修復することが可能になる。また、支持基板と半導体層とが熱膨張係数の異なる材料からなる場合には、高温の熱処理によって半導体層が破壊されるおそれがある。しかしながら、レーザ照射により半導体基板を加熱すれば、レーザの照射領域のみが部分的に加熱されるので、半導体基板に大きな熱応力が作用することはない。したがって、熱処理による半導体層の破壊を防止することが可能になる。
【００１０】
また、前記半導体層に対する前記レーザの照射は、前記半導体層を走査するように行うことが望ましい。
この構成によれば、半導体層の全面を順次加熱することができるので、半導体層の破壊を防止しつつ、半導体層の全面にわたって格子欠陥等を修復することができる。
【００１１】
また、前記半導体層に対する前記レーザの照射は、前記半導体層における半導体素子の形成領域のみに対して行うことが望ましい。
この構成によれば、レーザ照射に伴うエネルギ消費量が低減され、また熱処理時間が短縮されるので、製造コストを低減することができる。
【００１２】
なお、前記半導体基板の薄膜化は、前記半導体基板の水素イオン注入層において前記半導体基板を分離することによって行ってもよい。
水素イオン注入層において半導体基板を分離する工程では、熱処理によって半導体層に格子欠陥が形成されるおそれがあり、また半導体層が破壊されるおそれがある。しかしながら、本発明の構成によれば、半導体層の格子欠陥等を修復することが可能になる。また、半導体層の破壊を防止することが可能になる。
【００１３】
また、前記半導体層に対する前記レーザの照射は、前記半導体層の表面に焦点を合わせて行うことが望ましい。
この構成によれば、半導体層の低層部を溶解させることなく、半導体層を表層部から中層部にかけて溶解させることができる。これにより、半導体層の全体を規則的に再結晶させることが可能になり、半導体層の格子欠陥等を確実に修復することができる。
【００１４】
なお、前記レーザは、エキシマレーザであってもよい。また、前記レーザは、連続波アルゴンレーザであってもよい。
エキシマレーザや連続波アルゴンレーザは、半導体層の吸収波長であって支持基板の透過波長であるレーザ光を照射することができる。これにより、支持基板にダメージを与えることなく、半導体層のみを加熱することができる。
【００１５】
一方、本発明に係る電気光学装置は、上述した電気光学装置の製造方法を使用して製造したことを特徴とする。
上述した電気光学装置の製造方法を使用することにより、半導体層の格子欠陥等を修復することが可能になるので、表示品質に優れた電気光学装置を提供することができる。また、半導体層の破壊を防止することが可能になり、歩留まりが向上するので、低コストの電気光学装置を提供することができる。
【００１６】
一方、本発明に係る電子機器は、上述した電気光学装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、表示品質に優れた低コストの電子機器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】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。
[第１実施形態]
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係るＳＯＩ構造の複合半導体基板（貼り合せ基板）の製造方法を示す工程断面図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を適宜異ならせてある。
【００１８】
本実施形態では、まず図１（Ａ）に示すように、厚さが例えば７５０μｍの単結晶シリコン基板（半導体基板）２００を用意し、その第１の面２０１および第２の面２０２を鏡面研磨加工する。その後、単結晶シリコン基板２００の第１の面２０１および第２の面２０２を熱酸化して、シリコン酸化膜（絶縁層）２１０，２１１を形成する。このシリコン酸化膜２１０，２１１の厚さは、後述する貼り合わせ工程において貼り合わせ面が親水性となる厚さ以上であればよいが、本例では２００ｎｍ程度に形成する。
【００１９】
次に、図１（Ｂ）に示すように、シリコン酸化膜２１０を介して単結晶シリコン基板２００に水素イオンを注入する。その結果、単結晶シリコン基板２００の内部には、図１（Ｂ）中に破線で示すような進入深さ分布を示す水素イオン注入層２０５が形成される。このときの水素イオン注入条件としては、例えば加速エネルギを６０〜１５０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２〜１５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２とする。なお、水素イオンの加速電圧を変えて水素イオンの注入深さを変えることで、膜厚の異なる単結晶シリコン層を有する複合半導体基板を得ることができる。
【００２０】
次に、図１（Ｃ）に示すように、単結晶シリコン基板２００を貼り合わせる支持基板５００を準備する。支持基板５００として、ガラスや石英などの光透過性材料からなる基板（光透過性基板）を採用した場合には、得られた複合半導体基板を、透過型の電気光学装置、例えぱ透過型の液晶装置（ライトパルブ）などに応用することができる。続いて、支持基板５００の表面全体に、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより、シリコン酸化膜やＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラス）などの酸化膜（絶縁層）５１０を形成する。次いで、この酸化膜５１０の表面５０１を、ＣＭＰ法などによって研磨することにより平坦化する。ここで、酸化膜５１０の厚さは、例えば、約４００〜１０００ｎｍ、より好ましくは８００ｎｍ程度とする。なお、支持基板５００として石英などのＳｉ０２を主成分とする基板を用いた場合には、この酸化膜５１０の形成工程を省くこともできる。
【００２１】
次に、図１（Ｄ）に示すように、単結晶シリコン基板２００の酸化膜２１０側の表面と、支持基板５００のシリコン酸化膜２１０側の表面とを接合させ、酸化膜２１０，５１０を介して単結晶シリコン基板２００を支持基板５００上に室温〜２００℃程度で貼り合わせる。ここで、前記酸化膜（絶縁層）２１０，５１０は、単結晶シリコン基板（半導体基板）２００と支持基板５００との密着性を確保するために形成されたものである。すなわち、基板表面のＯＨ基の作用により、図１（Ｅ）に示すように単結晶シリコン基板２００と支持基板５００とが絶縁層５５０（酸化膜２１０，５１０）を介して貼り合わされ、これにより複合半導体基板（貼合せ基板）６００が形成される。
【００２２】
なお、支持基板５００と絶縁層５５０との間に、モリブデン、タングステンなどの膜（不図示）を形成しておいてもよい。このような膜は熱伝導性膜として機能するので、支持基板５００の温度分布を改善することができる。したがって、支持基板５００と単結晶シリコン基板２００とを貼り合わせる工程においては、この熱伝導性膜によって貼り合わせ界面の温度分布を均一化することが可能になり、貼り合わせ界面における密着性が均一化されて、貼り合わせ強度を向上させることができる。さらに、透過型の液晶装置などに用いる場合には、モリブデン、タングステンなどの膜は、遮光層として機能させることができる。なお、このような膜に用いることができる材料として、上記に挙げたもの以外にも、タンタル、コパルト、チタン等の高融点金属またはそれらを含む合金、もしくは多結晶シリコン、タングステンシリサイド、モリプデンシリサイド等に代表されるシリサイド膜などを挙げることができる。
【００２３】
次に、図２（Ａ）に示すように、貼り合わせ後の複合半導体基板６００における単結晶シリコン基板２００を、例えば２００ｎｍ程度に薄膜化して、単結晶シリコン層２２０を形成する。この単結晶シリコン層２２０は、図１（Ｅ）に示す半導体基板２００を例えば４００℃〜７００℃の低温で熱処理することにより、水素イオン注入層２０５の位置で単結晶シリコン基板を分離切断することによって形成する。この分離切断現象は、単結晶シリコン基板２００内に導入された水素イオンによって単結晶シリコンの結合が分断されるために生じるものであり、水素イオン注入層におけるイオン濃度のピーク位置でより顕著なものとなる。したがって、熱処理によって分離切断される位置は、前記イオン濃度のピーク位置と略一致する。
【００２４】
なお、図２（Ａ）に示すように、上記の分離切断によって露出した単結晶シリコン層２２０の表面は、数ｎｍ程度の凹凸を有するため、ＣＭＰ法により平滑化を行うか、もしくは水素雰囲気中で熱処理を行う水素アニール法によって表面を平滑化しておくのが好ましい。また、このようにして分離された単結晶シリコン基板については、そのまま別のＳＯＩ基板の作製に用いることができる。
【００２５】
ところで、単結晶シリコン基板の製造過程において、また上述した単結晶シリコン基板の分離工程において、単結晶シリコン基板に熱処理が施される。この熱処理により、単結晶シリコン層にスリップや転位、格子欠陥、ＨＦ欠陥等が発生し、デバイス特性に支障をきたすおそれがある。
そこで、図２（Ｂ）に示すように、単結晶シリコン層２２０にレーザ６３０を照射して、その表層部を溶融させることにより、単結晶シリコン層２２０に発生した格子欠陥等を修復する。
【００２６】
そのレーザとして、単結晶シリコン層２２０による吸収波長の光を照射しうるものを採用する。具体的には、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）やＫｒＦ（波長２４９ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）、ＸｅＦ（波長３５０ｎｍ）等のエキシマレーザを採用する。なお、ＣＷ（連続波）Ａｒレーザ（波長４８８ｎｍ、５１５ｎｍ）を採用することも可能である。
【００２７】
このようなレーザを単結晶シリコン層２２０に照射することにより、単結晶シリコン層がレーザ光を吸収して発熱する。その際、単結晶シリコン層２２０の温度がシリコンの溶融温度である１４１４℃以上となるように、レーザのエネルギ密度および照射時間をコントロールする。これにより、レーザ照射領域における単結晶シリコンを溶融させることができる。なお、単結晶シリコン層２２０の低層部、すなわち単結晶シリコン層２２０における支持基板５００との貼り合わせ界面付近は、格子欠陥等のない規則的な結晶格子で構成されている。そのため、この結晶格子を核として、溶融した単結晶シリコンを冷却過程で規則的に再結晶させることができる。これにより、単結晶シリコン層に形成されたスリットや転位、格子欠陥、ＨＦ欠陥等を修復することが可能になる。
【００２８】
なお、レーザ光の焦点は、単結晶シリコン層２２０の表面に一致させておくことが望ましい。これにより、単結晶シリコン層２２０の表層部から中層部にかけて溶融を進行させることが可能になる。さらに、レーザのエネルギ密度や照射時間をコントロールすることにより、単結晶シリコン層２２０の低層部以外をすべて溶融させることができる。これにより、単結晶シリコン層２２０の全体を規則的に再結晶させることが可能になり、単結晶シリコン層に形成された格子欠陥等を確実に修復することができる。
【００２９】
さらに、レーザ照射により発生し単結晶シリコン基板２００に拡散された熱は、単結晶シリコン層２２０と支持基板５００との貼り合わせ界面に伝達される。一般に、光透過性材料からなる支持基板５００の熱伝導率より単結晶シリコン層２２０の熱伝導率の方が高いので、単結晶シリコン層２２０で発生した熱は迅速に貼り合わせ界面まで伝達される。そして、貼り合わせ界面に伝達された熱は、その界面に存在する水素（Ｈ）を揮散させ、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を発生させる。これにより、貼り合わせ界面の密着性が向上する。このように、単結晶シリコン層２２０にレーザを照射することにより、単結晶シリコン層の格子欠陥等の修復と、貼り合わせ強度の向上とを、同時に行うことができるのである。これにより、貼り合わせ強度向上のための熱処理を別途行う必要がなく、製造効率を低下させることがない。
【００３０】
なお、貼り合わせ界面の温度が高いほど密着性は向上し、特に貼り合わせ界面の温度が１１００℃を超える場合に密着性が急激に向上することが知られている。そして、上述したようにレーザの照射領域を１４１４℃付近まで加熱した場合には、熱伝達により貼り合わせ界面の温度を１１００℃以上とすることも可能になる。この場合には、貼り合わせ界面の密着性を十分に確保することができる。
【００３１】
なお、レーザ光は指向性が高いことから、単結晶シリコン層２２０の全面に対して同時に照射するのは困難である。そこで、複合半導体基板またはレーザを移動させることにより、単結晶シリコン層２２０を走査するようにレーザを照射する。これにより、単結晶シリコン層２２０の全面に対してレーザを照射することができる。この場合、単結晶シリコン層２２０では、レーザの照射領域のみが発熱し、その熱が単結晶シリコン層２２０に拡散されて、当該領域が冷却される。このように部分的な加熱および冷却が、単結晶シリコン層２２０において順次行われることになる。したがって、単結晶シリコン層２２０と支持基板５００との熱膨張係数が異なる場合でも、熱処理により大きな熱応力が作用することはなく、単結晶シリコン層の反りや割れ等による破壊を防止することができる。
【００３２】
ただし、レーザの照射は、単結晶シリコン層２２０における半導体素子の形成領域２２５のみに行えば十分である。後述するように、電気光学装置に用いられる複合半導体基板では、その支持基板５００の表面に形成された単結晶シリコン層２２０をパターニングして、薄膜トランジスタ等の半導体素子が形成される。したがって、この半導体素子の形成領域２２５について、単結晶シリコン層２２０における格子欠陥等の修復および貼り合わせ強度の確保を行えば十分だからである。このように、半導体素子の形成領域２２５のみにレーザ照射を行うことにより、レーザ照射によるエネルギ消費量が低減され、また熱処理時間が短縮されるので、製造コストを低減することができる。
【００３３】
続いて、図２（Ｃ）に示すように、前記単結晶シリコン層２２０上にレジスト層を形成し、さらに露光・現像処理を行うことにより、半導体素子の形成領域２２５を覆うレジストパターン６２０を形成する。ここで、半導体素子の形成領域２２５とは、単結晶シリコン層２２０において、能動素子、例えぱスイッチング素子や諭理回路、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）による素子等を形成する領域である。
【００３４】
そのレジストパターン６２０をマスクにして、図２（Ｄ）に示すように、単結晶シリコン層２２０における半導体素子の形成領域２２５以外の領域をエッチング除去する。単結晶シリコン層２２０のエッチングについては、形成する単結晶シリコンパターン２２０Ｂにダメージが与えられないよう、ウエットエッチングを採用するのが好ましい。そして、レジストパターンを除去することにより、半導体素子の形成領域２２５に単結晶シリコンパターン２２０Ｂを形成する。
以上により、第１実施形態の複合半導体基板６００が形成される。
【００３５】
［第２実施形態］
上記の第１実施形態で説明した方法を各種電気光学装置の製造に適用することができる。そこで、本実施形態では、第１実施形態で形成した複合半導体基板（貼り合せ基板）６００を用いて、液晶装置（電気光学装置）のアクティブマトリクス基板（半導体装置）を構成した例を説明する。
【００３６】
（液晶装置の全体構成）
図３は、液晶装置を対向基板側から見た場合の平面図であり、図４は、対向基板を含めて示す図３のＨ−Ｈ'断面図である。
図３において、液晶装置１００のアクティブマトリクス基板１０の上には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、その内側領域には、遮光性材料からなる額縁５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１および外部入力端子１０２がアクティブマトリクス基板１０の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って形成されている。
【００３７】
走査線に供給される走査信号の遅延が問題にならない場合には、走査線駆動回路１０４は片側だけでもよいことは言うまでもない。また、データ線駆動回路１０１を画像表示領域１０ａの辺に沿って両側に配列してもよい。例えば、奇数列のデータ線は画像表示領域１０ａの一方の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給し、偶数列のデータ線は画像表示領域１０ａの反対側の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給するようにしてもよい。このようにデータ線を櫛歯状に駆動するようにすれば、データ線駆動回路１０１の形成面積を拡張することが出来るため、複雑な回路を構成することが可能となる。さらにアクティブマトリクス基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられており、さらに、額縁５３の下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路が設けられることもある。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０６が形成されている。
【００３８】
そして、図４に示すように、シール材５２とほぼ同じ輪郭をもつ対向基板２０が、このシール材５２によりアクティブマトリクス基板１０に固着されている。なお、シール材５２は、アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０とをそれらの周辺で貼り合わせるための光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などからなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするため、グラスファイバーやガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。
【００３９】
詳しくは後述するが、アクティブマトリクス基板１０には、画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、アクティブマトリクス基板１０に形成されている画素電極（後述する）の周辺領域と対向する領域に、ブラックマトリクスやブラックストライプなどと呼ばれる遮光膜２３が形成され、その上層側には、ＩＴＯ膜からなる対向電極が形成されている。
【００４０】
このように形成した液晶装置は、たとえば、後述する投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）において使用される。この場合、３枚の液晶装置１００がＲＧＢ用のライトバルブとして各々使用され、各液晶装置１００の各々には、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになる。従って、本実施形態の液晶装置１００にはカラーフィルタが形成されていない。
【００４１】
ただし、対向基板２０において各画素電極９ａに対向する領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜とともに形成することにより、投射型液晶表示装置以外にも、後述するモバイルコンピュータ、携帯電話機、液晶テレビなどといった電子機器のカラー液晶表示装置として用いることができる。
【００４２】
さらに、対向基板２０において、各画素に対応してマイクロレンズを形成することにより、入射光の画素電極９ａに対する集光効率を高めることができるので、明るい表示を行うことができる。さらにまた、対向基板２０に何層もの屈折率の異なる干渉層を積層することにより、光の干渉作用を利用して、ＲＧＢ色をつくり出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付きの対向基板によれば、より明るいカラー表示を行うことができる。
【００４３】
（液晶装置の構成および動作）
次に、アクティブマトリクス型の液晶装置（電気光学装置）の電気的構成および動作について、図５ないし図７を参照して説明する。
【００４４】
図５は、液晶装置の画像表示領域を構成するためにマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、および配線などの等価回路図である。図６は、データ線、走査線、画素電極などが形成されたアクティブマトリクス基板において相隣接する画素の平面図である。図７は、図６のＡ−Ａ'線に相当する位置での断面、およびアクティブマトリクス基板と対向基板との間に電気光学物質としての液晶を封入した状態の断面を示す説明図である。なお、これらの図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００４５】
図５に示すように、液晶装置の画像表示領域において、マトリクス状に形成された複数の画素の各々には、画素電極９ａ、および画素電極９ａを制御するための画素スイッチング用のＭＩＳ形トランジスタ３０が形成されている。また、画素信号を供給するデータ線６ａが、該ＭＩＳ形トランジスタ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎは、この順に線順次に供給する。また、ＭＩＳ形トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２・・・Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＭＩＳ形トランジスタ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＭＩＳ形トランジスタ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎが各画素に所定のタイミングで書き込まれる。このようにして画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎは、後述する対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。
【００４６】
ここで、保持された画素信号がリークするのを防ぐことを目的に、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０（キャパシタ）を付加することがある。この蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧は、例えば、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い表示を行うことのできる液晶装置が実現できる。なお、蓄積容量７０は、容量を形成するための配線である容量線３ｂとの間に形成してもよく、あるいは前段の走査線３ａとの間に形成してもよい。
【００４７】
図６において、液晶装置のアクティブマトリクス基板上には、複数の透明な画素電極９ａ（点線で囲まれた領域）がマトリクス状の画素毎に形成され、画素電極９ａの縦横の境界領域に沿ってデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂおよびＭＩＳ形トランジスタ３０が形成されている。
【００４８】
図７に示すように、液晶装置は、アクティブマトリクス基板１０と、これに対向配置される対向基板２０とを備えている。
アクティブマトリクス基板１０の基体は、石英基板や耐熱性ガラス板などの透明基板１０ｂからなる。その基体の表面側には層間絶縁膜１２が形成され、この層間絶縁膜１２の表面側には、各画素電極９ａをスイッチング制御する画素スイッチング用のＭＩＳ形トランジスタ３０が形成されている。アクティブマトリクス基板１０における以上の構成は、前述した複合半導体基板６００を採用することによって実現されている。すなわち、図７の透明基板１０ｂが図２（Ｄ）の支持基板５００に対応し、図７の層間絶縁膜１２が図２（Ｄ）の絶縁層５５０に対応し、図７の半導体層１ａが図２（Ｄ）の単結晶シリコン層２２０に対応している。なお図７に示すように、透明基板１０ｂと層間絶縁膜１２との間には、クロム膜などからなる遮光膜１１ａが形成されている。この遮光膜１１ａは、ＭＩＳ形トランジスタ３０と平面的に重なる領域に形成され、ＭＩＳ形トランジスタ３０に対する戻り光の入射を防止しうるようになっている。
【００４９】
図７に示すように、上述したＭＩＳ形トランジスタ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、半導体層１ａには、走査線３ａからの電界によりチャネルが形成されるチャネル領域１ａ'、低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄ、並びに高濃度ドレイン領域１ｅが形成されている。また、半導体層１ａの上層側には、この半導体層１ａと走査線３ａとを絶縁するゲート絶縁膜２が形成されている。
【００５０】
このように構成したＭＩＳ形トランジスタ３０の表面側には、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４、７が形成されている。層間絶縁膜４の表面には、データ線６ａが形成され、このデータ線６ａは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。層間絶縁膜７の表面には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等の透明な導電性薄膜からなる画素電極９ａが形成されている。この画素電極９ａは、層間絶縁膜４、７およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。この画素電極９ａの表面側には、ポリイミド膜に対してラビング処理を施した配向膜１６が形成されている。
なお、高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対して、走査線３ａと同層の容量線３ｂ（上電極）が、ゲート絶縁膜２と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して対向配置されている。これにより、蓄積容量７０が構成されている。
【００５１】
一方、対向基板２０の基体は、石英基板や耐熱性ガラス板などの透明基板２０ｂからなる。この透明基板２０ｂの表面側には遮光膜２３が形成され、遮光膜２３の表面側にはＩＴＯ等からなる対向電極２１が形成されている。この対向電極２１の上層側にも、ポリイミド膜に対してラビング処理を施した配向膜２２が形成されている。
【００５２】
このように構成したアクティブマトリクス基板１０と対向基板２０とは、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置されている。そして、これらの各基板と前記のシール材とにより囲まれた空間内には、電気光学物質としての液晶５０が封入されている。この液晶５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなり、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、配向膜１６，２２により所定の配向状態をとる。
【００５３】
なお、対向基板２０およびアクティブマトリクス基板１０の外側には、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルムや位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置される。
【００５４】
以上に詳述したように、第２実施形態に係る液晶装置は、第１実施形態に係る電気光学装置の製造方法を使用して形成された複合半導体基板を備える構成とした。第１実施形態に係る電気光学装置の製造方法を使用することにより、半導体層の格子欠陥等を修復することが可能になるので、表示品質に優れた電気光学装置を提供することができる。また、半導体層の破壊を防止することが可能になり、歩留まりが向上するので、低コストの電気光学装置を提供することができる。
【００５５】
［電子機器］
次に、電気光学装置を備えた電子機器の一例である投射型液晶表示装置を、図８、図９を参照して説明する。
まず図８には、上記の各形態に係る電気光学装置と同様に構成された液晶装置１００を備えた電子機器の構成をブロック図で示してある。
【００５６】
図８において、電子機器が、表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、駆動回路１００４、液晶装置１００、クロック発生回路１００８、および電源回路１０１０を含んで構成される。表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、光ディスクなどのメモリ、テレビ信号の画信号を同調して出力する同調回路などを含んで構成され、クロック発生回路１００８からのクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号を処理して表示情報処理回路１００２に出力する。この表示情報処理回路１００２は、たとえば増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、あるいはクランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成され、クロック信号に基づいて入力された表示情報からデジタル信号を順次生成し、クロック信号ＣＬＫとともに駆動回路１００４に出力する。駆動回路１００４は、液晶装置１００を駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に所定の電源を供給する。なお、液晶装置１００を構成するアクティブマトリクス基板の上に、駆動回路１００４や表示情報処理回路１００２を形成してもよい。
【００５７】
このような構成の電子機器として、図９に示す投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）を挙げることができる。図９に示す投射型液晶表示装置１１００では、上述した液晶装置１００を含む液晶モジュールが、ＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂとして採用されている。この液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプなどの白色光源のランプユニット１１０２から光が出射されると、３枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分離され（光分離手段）、対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ（液晶装置１００／液晶ライトバルブ）に各々導かれる。この際に、光成分Ｂは、光路が長いので、光損失を防ぐために入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３、および出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによって各々変調された３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂは、ダイクロイックプリズム１１１２（光合成手段）に３方向から入射して再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０などにカラー画像として投射される。
【００５８】
以上に詳述した投射型表示装置は、第２実施形態の電気光学装置を備える構成とした。この構成によれば、表示品質に優れた低コストの電気光学装置が採用されているので、表示品質に優れた低コストの投射型表示装置を提供することができる。
【００５９】
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、実施形態として説明した液晶装置の具体的な構成はほんの一例に過ぎず、これ以外の種々の構成を有する液晶装置に本発明を適用することができる。また本発明は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ、登録商標）、あるいはプラズマ発光や電子放出による蛍光等を用いた様々な電気光学素子を用いた電気光学装置および該電気光学装置を備えた電子機器に対しても適用可能であるということは言うまでもない。さらに本発明は、光スイッチ等の光学素子に適用することも可能である。
また、本発明における単結晶半導体層としては、単結晶シリコンに限定されることなく、例えば単結晶ゲルマニウム等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】複合半導体基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図２】複合半導体基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】液晶装置を対向基板側から見た場合の平面図である。
【図４】対向基板を含めて示す図３のＨ−Ｈ'断面図である。
【図５】液晶装置の画像表示領域における等価回路図である。
【図６】アクティブマトリクス基板において相隣接する画素の平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ'線に相当する位置での側面断面図である。
【図８】液晶装置を備えた電子機器のブロック図である。
【図９】電子機器の一例である投射型液晶表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６１】
２２０半導体層  ５００支持基板
【図１】
0004759919.tif 000002
【図２】
0004759919.tif 000003
【図３】
0004759919.tif 000004
【図４】
0004759919.tif 000005
【図５】
0004759919.tif 000006
【図６】
0004759919.tif 000007
【図７】
0004759919.tif 000008
【図８】
0004759919.tif 000009
【図９】
0004759919.tif 000010