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JP2008227157A - Semiconductor device and manufacturing method thereof, active matrix substrate, electro-optic device, and electronic apparatus - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof, active matrix substrate, electro-optic device, and electronic apparatus Download PDF

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JP2008227157A
JP2008227157A JP2007063493A JP2007063493A JP2008227157A JP 2008227157 A JP2008227157 A JP 2008227157A JP 2007063493 A JP2007063493 A JP 2007063493A JP 2007063493 A JP2007063493 A JP 2007063493A JP 2008227157 A JP2008227157 A JP 2008227157A
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crystal semiconductor
semiconductor layer
layer
single crystal
substrate
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JP2007063493A
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Tomoyuki Okuyama
智幸 奥山
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which reduces deterioration in the electrical characteristics of a semiconductor layer due to the floating effect of a substrate and which exhibits superior electrical characteristics, as well as to provide a manufacturing method for such a semiconductor device, an active matrix substrate, an electro-optic device, and an electronic apparatus. <P>SOLUTION: On the semiconductor device, a gate electrode 26 is formed on a substrate body 10A, and a monocrystal semiconductor layer 1 is formed on the gate electrode 26 via insulating layers 2, 11, while a non-monocrystal semiconductor layer 4 is formed which covers at least a channel region 1c on the monocrystal semiconductor layer 1 at the surface on the opposite side of the surface where the gate electrode 26 is formed on the monocrystal semiconductor layer 1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体装置とその製造方法、アクティブマトリクス基板、電気光学装置および電子機器に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, an active matrix substrate, an electro-optical device, and an electronic apparatus.

従来から、絶縁基板上に珪素膜を形成し、その珪素膜に半導体層を形成するSOI(Silicon On Insulator)技術が知られている。このSOI技術としては、単結晶珪素基板上に水素イオンを注入し、これを支持基板と貼り合わせた後、熱処理によって珪素薄膜を単結晶珪素基板の水素注入領域から分離する手法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、表面を多孔質化した珪素基板上に単結晶珪素薄膜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珪素基板を除去し、多孔質珪素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珪素薄膜を形成する手法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。上記の貼り合せ法によるSOI基板は通常のバルク半導体基板と異なり、例えば、石英やガラス等、透明な基板を支持基盤として用いることができる。これにより、光透過性を必要とする電気光学装置、例えば、透過型の液晶装置等にも高性能な半導体装置を形成することが可能となる。
米国特許第5374564号明細書 特開平4−346418号公報
Conventionally, an SOI (Silicon On Insulator) technique for forming a silicon film on an insulating substrate and forming a semiconductor layer on the silicon film is known. As this SOI technology, a method is disclosed in which hydrogen ions are implanted on a single crystal silicon substrate, bonded to a support substrate, and then a silicon thin film is separated from a hydrogen implanted region of the single crystal silicon substrate by heat treatment. (For example, refer to Patent Document 1). In addition, a single crystal silicon thin film is epitaxially grown on a silicon substrate having a porous surface, bonded to the support substrate, the silicon substrate is removed, and the porous silicon layer is etched, thereby epitaxially growing the single crystal silicon film on the support substrate. A technique for forming a crystalline silicon thin film is disclosed (for example, see Patent Document 2). An SOI substrate formed by the above bonding method is different from a normal bulk semiconductor substrate, and a transparent substrate such as quartz or glass can be used as a support base. Accordingly, a high-performance semiconductor device can be formed in an electro-optical device that requires light transmission, such as a transmissive liquid crystal device.
US Pat. No. 5,374,564 JP-A-4-346418

しかしながら、上記従来のSOI基板を用いたMIS(Metal Insulator Semiconductor)型半導体装置では、チャネル形成領域の下部が下地絶縁膜により完全に分離されているため、チャネル形成領域を所定の電位に保持することができないという課題がある。これにより、所謂、基板浮遊効果が生じ、チャネル形成領域が電気的に浮いた状態となる。このため、ドレイン電極に高い電圧を印加したとき、ドレイン領域近傍の高電界で加速されたキャリアと結晶格子との衝突によるインパクトイオン化現象により余剰キャリアが発生し、チャネルの下部に蓄積する。チャネルの下部に余剰キャリアが蓄積するとチャネル電位が上昇し、ソース・チャネル・ドレインのNPN(Nチャネル型の場合)構造が見掛け上のバイポーラ型半導体装置として動作する(寄生バイポーラ効果)という問題がある。これにより、異常電流が生じ、半導体装置のソース・ドレイン間耐圧が劣化するなど、半導体装置の電気的な特性が劣化するという問題がある。   However, in the MIS (Metal Insulator Semiconductor) type semiconductor device using the conventional SOI substrate, since the lower part of the channel formation region is completely separated by the base insulating film, the channel formation region is held at a predetermined potential. There is a problem that cannot be done. As a result, a so-called substrate floating effect is generated, and the channel formation region is in an electrically floating state. For this reason, when a high voltage is applied to the drain electrode, surplus carriers are generated by impact ionization due to collision between carriers accelerated by a high electric field in the vicinity of the drain region and the crystal lattice, and accumulate in the lower portion of the channel. When surplus carriers accumulate in the lower part of the channel, the channel potential rises, and there is a problem that the source / channel / drain NPN structure (in the case of the N channel type) operates as an apparent bipolar semiconductor device (parasitic bipolar effect). . As a result, an abnormal current is generated, and the electrical characteristics of the semiconductor device are deteriorated, for example, the breakdown voltage between the source and the drain of the semiconductor device is deteriorated.

そこで、この発明は、基板浮遊効果に起因する半導体層の電気的特性の劣化を抑制し、優れた電気的特性を示す半導体装置とその製造方法、アクティブマトリクス基板、電気光学装置および電子機器を提供するものである。   Accordingly, the present invention provides a semiconductor device that exhibits excellent electrical characteristics by suppressing deterioration of the electrical characteristics of the semiconductor layer caused by the substrate floating effect, a manufacturing method thereof, an active matrix substrate, an electro-optical device, and an electronic apparatus. To do.

上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置は、絶縁基板上に単結晶半導体層を有する薄膜トランジスタを備えた半導体装置であって、前記絶縁基板上にゲート電極が形成され、前記ゲート電極上に絶縁層を介して前記単結晶半導体層が形成され、前記単結晶半導体層の前記ゲート電極が形成された面とは反対側の面に前記単結晶半導体層の少なくともチャネル領域を覆う非単結晶半導体層が形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、薄膜トランジスタのドレインに高い電圧が印加されると、単結晶半導体層のドレイン領域近傍の高電界でキャリアが加速され、結晶格子とキャリアが衝突する。この衝突によるインパクトイオン化現象により余剰キャリアが発生する。発生した余剰キャリアは、単結晶半導体層のチャネル領域を覆う非単結晶半導体層に移動する。非単結晶半導体層に移動した余剰キャリアは、非単結晶半導体層に含まれる結晶欠陥によって捕獲され、結晶欠陥が余剰キャリアの再結合中心として働く。これにより、単結晶半導体層のチャネル領域に余剰キャリアが蓄積することが防止され、チャネル電位の上昇が防止される。
したがって、薄膜トランジスタのチャネル領域が電気的に浮いた状態であっても、チャネル電位の上昇が非単結晶半導体層によって防止され、半導体装置における寄生バイポーラ現象を防止して電気的特性を良好にし、優れた電気的特性を示す半導体装置を得ることができる。
In order to solve the above problems, a semiconductor device of the present invention is a semiconductor device including a thin film transistor having a single crystal semiconductor layer on an insulating substrate, wherein a gate electrode is formed on the insulating substrate, and the gate electrode The single crystal semiconductor layer is formed over the insulating layer, and a surface of the single crystal semiconductor layer opposite to the surface on which the gate electrode is formed covers at least the channel region of the single crystal semiconductor layer. A crystalline semiconductor layer is formed.
With this structure, when a high voltage is applied to the drain of the thin film transistor, carriers are accelerated by a high electric field in the vicinity of the drain region of the single crystal semiconductor layer, and the crystal lattice collides with the carriers. Surplus carriers are generated by the impact ionization phenomenon caused by the collision. The generated surplus carriers move to the non-single-crystal semiconductor layer that covers the channel region of the single-crystal semiconductor layer. Surplus carriers that have moved to the non-single-crystal semiconductor layer are captured by crystal defects included in the non-single-crystal semiconductor layer, and the crystal defects serve as recombination centers for the surplus carriers. Thus, excess carriers are prevented from accumulating in the channel region of the single crystal semiconductor layer, and an increase in channel potential is prevented.
Therefore, even when the channel region of the thin film transistor is in an electrically floating state, the increase in channel potential is prevented by the non-single-crystal semiconductor layer, the parasitic bipolar phenomenon in the semiconductor device is prevented, and the electrical characteristics are improved. A semiconductor device exhibiting excellent electrical characteristics can be obtained.

また、本発明の半導体装置は、前記非単結晶半導体層は前記単結晶半導体層の前記チャネル領域上に形成され、前記単結晶半導体層のソース領域およびドレイン領域にそれぞれ接続されたソース電極およびドレイン電極が前記単結晶半導体層の前記ゲート電極が形成された面とは反対側の面に設けられ、前記ソース電極および前記ドレイン電極は前記非単結晶半導体層と離間して設けられていることを特徴とする。
このように構成することで、単結晶半導体層を薄膜トランジスタの能動層として機能させることができる。また、非単結晶半導体層によってチャネル領域に余剰キャリアが蓄積することを防止し、寄生バイポーラ現象を防止できる。さらに、非単結晶半導体層はソース電極およびドレイン電極とは離間して設けられているので、非単結晶半導体層を、例えば接地電位の配線等に連結して接地することができる。これにより、チャネル電位の上昇をより効果的に防止することができる。
In the semiconductor device of the present invention, the non-single-crystal semiconductor layer is formed on the channel region of the single-crystal semiconductor layer, and is connected to the source region and the drain region of the single-crystal semiconductor layer, respectively. An electrode is provided on a surface of the single crystal semiconductor layer opposite to the surface on which the gate electrode is formed, and the source electrode and the drain electrode are provided separately from the non-single crystal semiconductor layer. Features.
With such a structure, the single crystal semiconductor layer can function as an active layer of the thin film transistor. In addition, excess carriers can be prevented from being accumulated in the channel region by the non-single-crystal semiconductor layer, and a parasitic bipolar phenomenon can be prevented. Further, since the non-single-crystal semiconductor layer is provided apart from the source electrode and the drain electrode, the non-single-crystal semiconductor layer can be grounded by being connected to, for example, a ground potential wiring. Thereby, an increase in channel potential can be prevented more effectively.

あるいは、本発明の半導体装置は、前記非単結晶半導体層は前記単結晶半導体層の前記チャネル領域と前記単結晶半導体層のソース領域およびドレイン領域上を含んで前記単結晶半導体層を覆うように形成され、前記単結晶半導体層の前記ゲート電極とは反対側に設けられたソース電極およびドレイン電極が前記非単結晶半導体層を介して前記ソース領域および前記ドレイン領域にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする。
このように構成することで、非単結晶半導体層によってチャネル領域に余剰キャリアが蓄積することを防止し、寄生バイポーラ現象を防止できる。また、上述のように、非単結晶半導体層をソース電極およびドレイン電極と離間して設ける場合と比較して、薄膜トランジスタの製造工程を簡略化し、半導体装置の生産性を向上させることができる。
Alternatively, in the semiconductor device of the present invention, the non-single-crystal semiconductor layer includes the channel region of the single-crystal semiconductor layer and the source region and drain region of the single-crystal semiconductor layer so as to cover the single-crystal semiconductor layer. A source electrode and a drain electrode provided on the opposite side of the gate electrode of the single crystal semiconductor layer are electrically connected to the source region and the drain region through the non-single crystal semiconductor layer, respectively. It is characterized by being.
With this configuration, it is possible to prevent excess carriers from being accumulated in the channel region by the non-single-crystal semiconductor layer, and to prevent a parasitic bipolar phenomenon. Further, as described above, the manufacturing process of the thin film transistor can be simplified and the productivity of the semiconductor device can be improved as compared with the case where the non-single-crystal semiconductor layer is provided apart from the source electrode and the drain electrode.

本発明の半導体装置は、前記非単結晶半導体層を構成する非単結晶半導体材料は、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンであることを特徴とする。
この様に構成することで、非単結晶半導体層が結晶欠陥を含んだ状態で形成される。これにより、非単結晶半導体層に含まれる結晶欠陥によって余剰キャリアを捕獲することができ、単結晶半導体層のチャネル領域に余剰キャリアが蓄積することが防止され、チャネル電位の上昇を防止することができる。
In the semiconductor device of the present invention, the non-single-crystal semiconductor material constituting the non-single-crystal semiconductor layer is amorphous silicon or polycrystalline silicon.
With such a structure, the non-single-crystal semiconductor layer is formed in a state including crystal defects. Accordingly, surplus carriers can be captured by crystal defects included in the non-single-crystal semiconductor layer, and accumulation of surplus carriers in the channel region of the single-crystal semiconductor layer is prevented, thereby preventing an increase in channel potential. it can.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、単結晶半導体基板の一方面側に絶縁層を形成し、前記絶縁層側から前記単結晶半導体基板中にイオン注入を行って所定の深さにイオン注入層を形成する工程と、絶縁基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極を覆って第一絶縁層を形成する工程と、前記絶縁基板の前記第一絶縁層側に、前記イオン注入層が形成された前記単結晶半導体基板の前記絶縁層側を貼り合わせた後、前記単結晶半導体基板をイオン注入層の部分で分離し、前記絶縁基板上に前記絶縁層および前記第一絶縁層を介して単結晶半導体層を形成する工程と、前記絶縁基板上に形成された前記単結晶半導体層をパターニングする工程と、パターニングした前記単結晶半導体層を覆う第二絶縁層を形成し、前記第二絶縁層に前記単結晶半導体層のチャネル領域に達する開口部を形成し、少なくとも前記開口部に前記チャネル領域を覆う非単結晶半導体層を形成する工程と、前記非単結晶半導体層上を含む前記第二絶縁層上に第三絶縁層を形成し、前記第三絶縁層および前記第二絶縁層に前記単結晶半導体層のソース領域およびドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、前記ドレイン領域および前記ソース領域に前記コンタクトホールを介してソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。   Further, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an insulating layer is formed on one surface side of a single crystal semiconductor substrate, and ions are implanted into the single crystal semiconductor substrate from the insulating layer side to form ions at a predetermined depth. Forming an implantation layer; forming a gate electrode on an insulating substrate; covering the gate electrode; forming a first insulating layer; and forming the ion implantation layer on the first insulating layer side of the insulating substrate. After bonding the insulating layer side of the single crystal semiconductor substrate formed with, the single crystal semiconductor substrate is separated at an ion implantation layer portion, and the insulating layer and the first insulating layer are formed on the insulating substrate. A step of forming a single crystal semiconductor layer, a step of patterning the single crystal semiconductor layer formed on the insulating substrate, a second insulating layer covering the patterned single crystal semiconductor layer, The single insulating layer Forming a non-single-crystal semiconductor layer covering the channel region at least in the opening, and forming the opening reaching the channel region of the crystalline semiconductor layer; and on the second insulating layer including the non-single-crystal semiconductor layer Forming a third insulating layer, forming contact holes reaching the source region and the drain region of the single crystal semiconductor layer in the third insulating layer and the second insulating layer, and contacting the drain region and the source region with the contact And a step of forming a source electrode and a drain electrode through holes.

このように製造することで、絶縁基板上に第一絶縁層および絶縁層を介して所定の厚みの単結晶半導体層を形成することができる。また、単結晶半導体層のゲート電極とは反対側に、単結晶半導体層のチャネル領域を覆うように非単結晶半導体層を形成することができる。さらに、第二絶縁層に設ける開口部と前記第三絶縁層および前記第二絶縁層に設けるコンタクトホールの位置関係を調整することで、非結晶半導体層とソース電極およびドレイン電極とを離間させて設けることができる。
したがって、薄膜トランジスタのチャネル領域が電気的に浮いた状態であっても、チャネル電位の上昇が非単結晶半導体層によって防止され、半導体装置における寄生バイポーラ現象を防止して電気的特性を良好にし、優れた電気的特性を示す半導体装置を製造することができる。また、非結晶半導体層とソース電極およびドレイン電極とを離間させて設けることができるので、非単結晶半導体層を、例えば接地電位の配線等に連結して接地することができ、チャネル電位の上昇をより効果的に防止することができる半導体装置を製造することができる。
By manufacturing in this way, a single crystal semiconductor layer having a predetermined thickness can be formed over the insulating substrate via the first insulating layer and the insulating layer. In addition, a non-single-crystal semiconductor layer can be formed on the opposite side of the single-crystal semiconductor layer from the gate electrode so as to cover the channel region of the single-crystal semiconductor layer. Further, by adjusting the positional relationship between the opening provided in the second insulating layer and the contact hole provided in the third insulating layer and the second insulating layer, the amorphous semiconductor layer is separated from the source electrode and the drain electrode. Can be provided.
Therefore, even when the channel region of the thin film transistor is in an electrically floating state, the increase in channel potential is prevented by the non-single-crystal semiconductor layer, the parasitic bipolar phenomenon in the semiconductor device is prevented, the electrical characteristics are improved, and excellent A semiconductor device exhibiting excellent electrical characteristics can be manufactured. Further, since the non-crystalline semiconductor layer and the source and drain electrodes can be provided apart from each other, the non-single-crystal semiconductor layer can be grounded by being connected to a wiring having a ground potential, for example, and the channel potential can be increased. Can be manufactured more effectively.

あるいは、本発明の半導体装置の製造方法は、単結晶半導体基板の一方面側に絶縁層を形成し、前記絶縁層側から前記単結晶半導体基板中にイオン注入を行ってイオン注入層を形成する工程と、絶縁基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極を覆って第一絶縁層を形成する工程と、前記絶縁基板の前記第一絶縁層側に、前記イオン注入層が形成された前記単結晶半導体基板の前記絶縁層側を貼り合わせた後、前記単結晶半導体基板をイオン注入層の部分で分離し、前記絶縁基板上に前記絶縁層および前記第一絶縁層を介して単結晶半導体層を形成する工程と、前記単結晶半導体層上に前記単結晶半導体層のチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域上を含んで非単結晶半導体層を形成する工程と、前記単結晶半導体層と前記非単結晶半導体層を一括してパターニングする工程と、パターニングした前記単結晶半導体層および前記非単結晶半導体層を覆う第二絶縁層を形成し、前記第二絶縁層に前記非単結晶半導体層の前記ソース領域および前記ドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、前記ドレイン領域および前記ソース領域に前記コンタクトホールを介してソース電極およびドレイン電極をそれぞれ形成する工程と、を有することを特徴とする。   Alternatively, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an insulating layer is formed on one surface side of a single crystal semiconductor substrate, and ion implantation is performed from the insulating layer side into the single crystal semiconductor substrate to form an ion implantation layer. A step of forming a gate electrode on an insulating substrate, forming a first insulating layer covering the gate electrode, and forming the ion implantation layer on the first insulating layer side of the insulating substrate. After bonding the insulating layer side of the single crystal semiconductor substrate, the single crystal semiconductor substrate is separated at an ion implantation layer portion, and the single crystal semiconductor is disposed on the insulating substrate via the insulating layer and the first insulating layer. Forming a layer; forming a non-single-crystal semiconductor layer on the single-crystal semiconductor layer including a channel region, a source region, and a drain region of the single-crystal semiconductor layer; and Non-single crystal Patterning a conductor layer collectively, forming a second insulating layer covering the patterned single crystal semiconductor layer and the non-single crystal semiconductor layer, and forming the source of the non-single crystal semiconductor layer in the second insulating layer Forming a contact hole reaching the drain region and the drain region, and forming a source electrode and a drain electrode in the drain region and the source region through the contact hole, respectively.

このように製造することで、絶縁基板上に第一絶縁層および絶縁層を介して所定の厚みの単結晶半導体層を形成することができる。また、上述のように、非単結晶半導体層をチャネル領域上にソース電極およびドレイン電極と離間して設ける場合、単結晶半導体層のパターニング、第二絶縁層の形成、第二絶縁層のパターニング、非単結晶半導体層の形成、および非単結晶半導体層のパターニングを行う必要がある。一方、本発明の製造方法によれば、単結晶半導体層と非単結晶半導体層のパターニングを一括して行うことができる。加えて、第三絶縁層を設ける必要がない。しかも、上述の場合と同様に単結晶半導体層に形成された薄膜トランジスタのチャネル領域を覆うように、ゲート電極の反対側に非単結晶半導体層を形成することができる。
したがって、非単結晶半導体層をチャネル領域上にソース電極およびドレイン電極と離間して設ける場合と比較して、工程数を著しく削減し、生産性を向上させることができる。また、薄膜トランジスタのチャネル領域が電気的に浮いた状態であっても、チャネル電位の上昇が非単結晶半導体層によって防止され、半導体装置における寄生バイポーラ現象を防止して電気的特性を良好にし、優れた電気的特性を示す半導体装置を製造することができる。
By manufacturing in this way, a single crystal semiconductor layer having a predetermined thickness can be formed over the insulating substrate via the first insulating layer and the insulating layer. As described above, when the non-single-crystal semiconductor layer is provided over the channel region so as to be separated from the source electrode and the drain electrode, patterning of the single-crystal semiconductor layer, formation of the second insulating layer, patterning of the second insulating layer, It is necessary to form a non-single crystal semiconductor layer and pattern the non-single crystal semiconductor layer. On the other hand, according to the manufacturing method of the present invention, the single crystal semiconductor layer and the non-single crystal semiconductor layer can be patterned in a lump. In addition, there is no need to provide a third insulating layer. Moreover, a non-single-crystal semiconductor layer can be formed on the opposite side of the gate electrode so as to cover the channel region of the thin film transistor formed in the single-crystal semiconductor layer as in the above case.
Therefore, the number of steps can be significantly reduced and productivity can be improved as compared with the case where the non-single-crystal semiconductor layer is provided over the channel region so as to be separated from the source electrode and the drain electrode. In addition, even when the channel region of the thin film transistor is in an electrically floating state, an increase in channel potential is prevented by the non-single-crystal semiconductor layer, and the parasitic bipolar phenomenon in the semiconductor device is prevented to improve the electrical characteristics. A semiconductor device exhibiting excellent electrical characteristics can be manufactured.

また、本発明のアクティブマトリクス基板は、絶縁基板上に複数の走査線および複数のデータ線が互いに交差して設けられ、前記走査線と前記データ線によって区画された各画素に単結晶半導体層を有する薄膜トランジスタが設けられたアクティブマトリクス基板であって、前記薄膜トランジスタは、前記絶縁基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に絶縁層を介して設けられた前記単結晶半導体層と、前記単結晶半導体層の前記ゲート電極とは反対側に前記単結晶半導体層の少なくともチャネル領域を覆うように形成された非単結晶半導体層と、を有することを特徴とする。
このように構成することで、薄膜トランジスタのドレインに高い電圧が印加された場合、単結晶半導体層のドレイン領域近傍の高電界でキャリアが加速され、結晶格子とキャリアが衝突する。この衝突によるインパクトイオン化現象により余剰キャリアが発生する。発生した余剰キャリアは単結晶半導体層のチャネル領域を覆う非単結晶半導体層に移動する。非単結晶半導体層に移動した余剰キャリアは非単結晶半導体層に含まれる結晶欠陥によって捕獲され、結晶欠陥が余剰キャリアの再結合中心として働く。これにより、単結晶半導体層のチャネル領域に余剰キャリアが蓄積することが防止され、チャネル電位の上昇が防止される。
したがって、薄膜トランジスタのチャネル領域が電気的に浮いた状態であっても、チャネル電位の上昇が非単結晶半導体層によって防止され、寄生バイポーラ現象を防止して、薄膜トランジスタの電気的特性を良好にすることができる。よって、スイッチング素子の信頼性が高く、低消費電力のアクティブマトリクス基板を得ることができる。
In the active matrix substrate of the present invention, a plurality of scanning lines and a plurality of data lines are provided on an insulating substrate so as to intersect each other, and a single crystal semiconductor layer is provided in each pixel partitioned by the scanning lines and the data lines. An active matrix substrate provided with a thin film transistor having the gate electrode formed on the insulating substrate, the single crystal semiconductor layer provided on the gate electrode with an insulating layer interposed therebetween, And a non-single-crystal semiconductor layer formed to cover at least a channel region of the single-crystal semiconductor layer on a side opposite to the gate electrode of the single-crystal semiconductor layer.
With this structure, when a high voltage is applied to the drain of the thin film transistor, carriers are accelerated by a high electric field in the vicinity of the drain region of the single crystal semiconductor layer, and the crystal lattice collides with the carriers. Surplus carriers are generated by the impact ionization phenomenon caused by the collision. The generated surplus carriers move to the non-single-crystal semiconductor layer that covers the channel region of the single-crystal semiconductor layer. Surplus carriers that have moved to the non-single-crystal semiconductor layer are captured by crystal defects contained in the non-single-crystal semiconductor layer, and the crystal defects serve as recombination centers for the surplus carriers. Thus, excess carriers are prevented from accumulating in the channel region of the single crystal semiconductor layer, and an increase in channel potential is prevented.
Therefore, even when the channel region of the thin film transistor is in an electrically floating state, the increase in channel potential is prevented by the non-single-crystal semiconductor layer, the parasitic bipolar phenomenon is prevented, and the electrical characteristics of the thin film transistor are improved. Can do. Therefore, an active matrix substrate with high switching element reliability and low power consumption can be obtained.

また、本発明の電気光学装置は、上記のアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に挟持された電気光学層と、を備えたことを特徴とする。
このように構成することで、電気光学装置を構成するアクティブマトリクス基板のスイッチング素子の信頼性を向上させ、低消費電力とすることができるので、高画質かつ低消費電力の電気光学装置を得ることができる。
The electro-optical device of the present invention includes the above active matrix substrate, a counter substrate facing the active matrix substrate, and an electro-optical layer sandwiched between the active matrix substrate and the counter substrate. It is characterized by that.
With this configuration, the reliability of the switching elements of the active matrix substrate constituting the electro-optical device can be improved and the power consumption can be reduced, so that an electro-optical device with high image quality and low power consumption can be obtained. Can do.

また、本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
このように構成することで、電子機器を構成する電気光学装置の画質を向上させ、低消費電力とすることができるので、高画質かつ低消費電力の品質の高い電子機器となる。
According to another aspect of the invention, an electronic apparatus includes the electro-optical device described above.
With this configuration, the image quality of the electro-optical device constituting the electronic apparatus can be improved and the power consumption can be reduced, so that the electronic apparatus can have high image quality and low power consumption.

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
<第一実施形態>
[液晶装置]
図1および図2に示すように、液晶装置100のアクティブマトリクス基板10上には、シール材52が対向基板20の縁に沿うように設けられており、対向基板20の縁の内側には並行して額縁としての遮光膜53(周辺見切り)が設けられている。シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路201および外部回路接続端子202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二辺に沿って設けられている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, in order to make each configuration easy to understand, the actual structure is different from the scale and number in each structure.
<First embodiment>
[Liquid Crystal Device]
As shown in FIGS. 1 and 2, a sealing material 52 is provided along the edge of the counter substrate 20 on the active matrix substrate 10 of the liquid crystal device 100, and is parallel to the edge of the counter substrate 20. Thus, a light shielding film 53 (peripheral parting) is provided as a frame. A data line driving circuit 201 and an external circuit connection terminal 202 are provided along one side of the active matrix substrate 10 in a region outside the sealing material 52, and the scanning line driving circuit 104 is provided on two sides adjacent to the one side. It is provided along.

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Aの両側に設けられた走査線駆動回路104間を接続するための複数の配線105が設けられている。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が設けられている。そして、図2に示すように、図1に示したシール材52とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板20がシール材52によりアクティブマトリクス基板10に固着されており、アクティブマトリクス基板10と対向基板20との間に液晶層50が封入されている。また、図1に示すシール材52に設けられた開口部は液晶注入口52aであり、封止材25によって封止されている。   Furthermore, a plurality of wirings 105 for connecting the scanning line driving circuits 104 provided on both sides of the image display area A are provided on the remaining side of the active matrix substrate 10. Further, at least one corner of the counter substrate 20 is provided with a vertical conductive material 106 for establishing electrical continuity between the active matrix substrate 10 and the counter substrate 20. As shown in FIG. 2, the counter substrate 20 having substantially the same contour as the seal material 52 shown in FIG. 1 is fixed to the active matrix substrate 10 by the seal material 52, and the active matrix substrate 10, the counter substrate 20, A liquid crystal layer 50 is sealed between the two. Further, the opening provided in the sealing material 52 shown in FIG. 1 is a liquid crystal injection port 52 a and is sealed by the sealing material 25.

また、図2に示すように、アクティブマトリクス基板10の基板本体10Aの上側(液晶層50側)には、例えばITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電性材料からなる画素電極9が平面視でマトリクス状に複数形成されている。画素電極9の上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜18が設けられている。配向膜18はポリイミドなどの有機材料によって形成されている。一方、対向基板20には、基板本体20A上の全面にわたって共通電極21が設けられ、共通電極21の下側(液晶層50側)には、配向膜18と同様に所定の配向処理が施された配向膜22が設けられている。共通電極21も画素電極9と同様、例えばITOなどの透明導電性材料によって形成されている。また配向膜22も配向膜18と同様の有機材料によって形成されている。また、対向基板20の基板本体20Aの液晶層50と反対側には、偏光子(図示省略)が形成されている。   Further, as shown in FIG. 2, on the upper side (liquid crystal layer 50 side) of the substrate body 10A of the active matrix substrate 10, a pixel electrode 9 made of a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) is seen in a plan view. A plurality of matrixes are formed. On the upper side of the pixel electrode 9, an alignment film 18 subjected to a predetermined alignment process such as a rubbing process is provided. The alignment film 18 is formed of an organic material such as polyimide. On the other hand, the counter substrate 20 is provided with a common electrode 21 over the entire surface of the substrate body 20A, and a predetermined alignment process is performed on the lower side (the liquid crystal layer 50 side) of the common electrode 21 in the same manner as the alignment film 18. An alignment film 22 is provided. Similar to the pixel electrode 9, the common electrode 21 is also formed of a transparent conductive material such as ITO. The alignment film 22 is also formed of the same organic material as the alignment film 18. Moreover, a polarizer (not shown) is formed on the opposite side of the counter substrate 20 from the liquid crystal layer 50 of the substrate body 20A.

このように構成され、画素電極9と共通電極21とが対面するように配置されたアクティブマトリクス基板10と対向基板20との間には、シール材52により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層50が形成される。液晶層50は、画素電極9からの電界が印加されていない状態で、配向膜18、22により所定の配向状態をとる。また、液晶層50は、例えば一種または数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。   Between the active matrix substrate 10 and the counter substrate 20, which are configured in this manner and arranged so that the pixel electrode 9 and the common electrode 21 face each other, liquid crystal is sealed in a space surrounded by a seal material 52, A liquid crystal layer 50 is formed. The liquid crystal layer 50 takes a predetermined alignment state by the alignment films 18 and 22 in a state where an electric field from the pixel electrode 9 is not applied. The liquid crystal layer 50 is made of, for example, a liquid crystal in which one kind or several kinds of nematic liquid crystals are mixed.

[アクティブマトリクス基板]
図3(a)および図3(b)に示すように、アクティブマトリクス基板10上の画像表示領域A(図1参照)内には、複数の透明な画素電極9がマトリクス状に設けられている。アクティブマトリクス基板10上には、画素電極9の縦横の境界に各々沿って、データ線6及び走査線3が設けられている。データ線6はy方向に延在し、複数本がx方向に所定間隔をおいて設けられている。また、これらデータ線6に交差してx方向に延在する複数本の走査線3がy方向に所定間隔をおいて設けられている。そして、隣り合う2本のデータ線6及び走査線3により囲まれた領域が画素領域C(図中の一点差線9’で示す領域)となっている。このような画素領域Cがアクティブマトリクス基板10上にマトリクス状に形成されている。
[Active matrix substrate]
As shown in FIGS. 3A and 3B, a plurality of transparent pixel electrodes 9 are provided in a matrix in the image display area A (see FIG. 1) on the active matrix substrate 10. . On the active matrix substrate 10, data lines 6 and scanning lines 3 are provided along the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrodes 9. The data lines 6 extend in the y direction, and a plurality of data lines 6 are provided at predetermined intervals in the x direction. Further, a plurality of scanning lines 3 intersecting these data lines 6 and extending in the x direction are provided at predetermined intervals in the y direction. A region surrounded by two adjacent data lines 6 and scanning lines 3 is a pixel region C (a region indicated by a one-dot difference line 9 ′ in the drawing). Such pixel regions C are formed in a matrix on the active matrix substrate 10.

各画素領域C内には、例えばITO等の透明導電性材料からなる平面視略矩形状の画素電極9が設けられている。薄膜トランジスタ(以下、TFT30という)は、データ線6及び走査線3との交差部の近傍に設けられている。TFT30は、基板本体10A上に形成された走査線3からy方向に分岐して形成されたゲート電極26上に、単結晶半導体層1、データ線6および画素電極9が積層されて形成されている。   In each pixel region C, a pixel electrode 9 having a substantially rectangular shape in a plan view made of a transparent conductive material such as ITO is provided. A thin film transistor (hereinafter referred to as TFT 30) is provided in the vicinity of the intersection with the data line 6 and the scanning line 3. The TFT 30 is formed by laminating the single crystal semiconductor layer 1, the data line 6, and the pixel electrode 9 on the gate electrode 26 that is formed by branching in the y direction from the scanning line 3 formed on the substrate body 10 </ b> A. Yes.

データ線6および画素電極9は、一部が単結晶半導体層1上に平面的に重なるように、x方向に凸状に延出させて設けられている。データ線6および画素電極9は、それぞれコンタクトホール5,8を介して、後述するソース電極およびドレイン電極にそれぞれ電気的に接続されている。画素電極9は、後述する単結晶半導体層1のドレイン領域にドレイン電極を介して電気的に接続されている。データ線6は、後述する単結晶半導体層1のソース領域にソース電極を介して電気的に接続されている。   The data line 6 and the pixel electrode 9 are provided so as to protrude in the x direction so as to partially overlap the single crystal semiconductor layer 1 in a planar manner. The data line 6 and the pixel electrode 9 are electrically connected to a source electrode and a drain electrode to be described later via contact holes 5 and 8, respectively. The pixel electrode 9 is electrically connected to the drain region of the single crystal semiconductor layer 1 described later via the drain electrode. The data line 6 is electrically connected to a source region of a single crystal semiconductor layer 1 described later via a source electrode.

[半導体装置]
図4に示すように、アクティブマトリクス基板10の基板本体10A上には、ゲート電極26が形成されている。ゲート電極26は上述のように走査線3から分岐して設けられ、例えば金属等の導電性材料によって形成されている。基板本体10Aは、例えば、石英等の透明絶縁材料によって形成されている。基板本体10A上には、ゲート電極26を覆って第一絶縁層11が形成されている。第一絶縁層11は、例えば、SiO(シリコン酸化物)等の透明絶縁材料によって形成されている。第一絶縁層11上には、絶縁層2を介して単結晶半導体層1が形成されている。絶縁層2は、例えば、SiO等によって形成され、単結晶半導体層1は、例えば、単結晶のSi(シリコン)等によって形成されている。
[Semiconductor device]
As shown in FIG. 4, a gate electrode 26 is formed on the substrate body 10 </ b> A of the active matrix substrate 10. As described above, the gate electrode 26 is branched from the scanning line 3 and is formed of a conductive material such as metal. The substrate body 10A is made of a transparent insulating material such as quartz, for example. A first insulating layer 11 is formed on the substrate body 10 </ b> A so as to cover the gate electrode 26. The first insulating layer 11 is formed of a transparent insulating material such as SiO 2 (silicon oxide), for example. A single crystal semiconductor layer 1 is formed on the first insulating layer 11 with an insulating layer 2 interposed therebetween. The insulating layer 2 is formed of, for example, SiO 2 or the like, and the single crystal semiconductor layer 1 is formed of, for example, single crystal Si (silicon) or the like.

単結晶半導体層1のゲート電極26に対向する部分がTFT30のチャネル領域1cとなっている。また、単結晶半導体層1には、チャネル領域1cに隣接して不純物が微量添加されたソース領域1sおよびドレイン領域1dが形成されている。TFT30はLDD(Lightly Doped Drain)構造を採用しており、ソース領域1sおよびドレイン領域1dに、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と、相対的に低い低濃度領域(LDD領域)とが形成されている。すなわち、チャネル領域1c側から順に形成された低濃度ソース領域と高濃度ソース領域とがソース領域1sを構成し、チャネル領域1c側から順に形成された低濃度ドレイン領域と高濃度ドレイン領域とがドレイン領域1dを構成している。   A portion of the single crystal semiconductor layer 1 facing the gate electrode 26 is a channel region 1 c of the TFT 30. In the single crystal semiconductor layer 1, a source region 1s and a drain region 1d to which a slight amount of impurities are added are formed adjacent to the channel region 1c. The TFT 30 employs an LDD (Lightly Doped Drain) structure, and the source region 1s and the drain region 1d have a high concentration region with a relatively high impurity concentration and a relatively low concentration region (LDD region), respectively. Is formed. That is, the low concentration source region and the high concentration source region formed in order from the channel region 1c side constitute the source region 1s, and the low concentration drain region and the high concentration drain region formed in order from the channel region 1c side are the drain. Region 1d is configured.

絶縁層2上には、単結晶半導体層1を覆って第二絶縁層12が形成されている。第二絶縁層12は、第一絶縁層11と同様に、例えば、SiO等の透明絶縁材料によって形成されている。第二絶縁層12には、単結晶半導体層1のチャネル領域1cに達する開口部12hが設けられている。開口部12hには非単結晶半導体層4が形成されている。非単結晶半導体層4としては、例えば、非晶質シリコンや、多結晶シリコン等の結晶欠陥を含む半導体材料によって形成されている。 A second insulating layer 12 is formed on the insulating layer 2 so as to cover the single crystal semiconductor layer 1. Similarly to the first insulating layer 11, the second insulating layer 12 is formed of a transparent insulating material such as SiO 2 . The second insulating layer 12 is provided with an opening 12 h that reaches the channel region 1 c of the single crystal semiconductor layer 1. A non-single crystal semiconductor layer 4 is formed in the opening 12h. The non-single crystal semiconductor layer 4 is formed of a semiconductor material including crystal defects such as amorphous silicon and polycrystalline silicon.

第二絶縁層12上には、非単結晶半導体層4を覆って第三絶縁層13が形成されている。第三絶縁層13は、第一絶縁層11と同様に、例えば、SiO等の透明絶縁材料によって形成されている。非単結晶半導体層4から離間して、第三絶縁層13および第二絶縁層12を貫通し、単結晶半導体層1のソース領域1sおよびドレイン領域1dに達するコンタクトホール14,15が形成されている。単結晶半導体層1のゲート電極26とは反対側には、ソース電極16およびドレイン電極17が形成されている。ソース電極16およびドレイン電極17は、それぞれコンタクトホール14,15を介して単結晶半導体層1のソース領域1sおよびドレイン領域1dに電気的に接続されている。 A third insulating layer 13 is formed on the second insulating layer 12 so as to cover the non-single-crystal semiconductor layer 4. The third insulating layer 13 is formed of a transparent insulating material such as SiO 2 as with the first insulating layer 11. Contact holes 14 and 15 are formed that are spaced apart from the non-single crystal semiconductor layer 4 and penetrate the third insulating layer 13 and the second insulating layer 12 to reach the source region 1s and the drain region 1d of the single crystal semiconductor layer 1. Yes. A source electrode 16 and a drain electrode 17 are formed on the opposite side of the single crystal semiconductor layer 1 from the gate electrode 26. The source electrode 16 and the drain electrode 17 are electrically connected to the source region 1s and the drain region 1d of the single crystal semiconductor layer 1 through contact holes 14 and 15, respectively.

ソース電極16およびドレイン電極17には、前述したように、それぞれデータ線6および画素電極9がコンタクトホール5,8を介して電気的に接続されている(図3参照)。
以上のように、単結晶半導体層1のゲート電極26が形成された面とは反対側の面に、単結晶半導体層1の少なくともチャネル領域1cを覆うように非単結晶半導体層4が形成されている。本実施形態では、特に、非単結晶半導体層4が単結晶半導体層1のチャネル領域上1cに形成され、非単結晶半導体層4はソース電極16およびドレイン電極17とは離間して設けられている。
As described above, the data line 6 and the pixel electrode 9 are electrically connected to the source electrode 16 and the drain electrode 17 through the contact holes 5 and 8, respectively (see FIG. 3).
As described above, the non-single crystal semiconductor layer 4 is formed on the surface of the single crystal semiconductor layer 1 opposite to the surface on which the gate electrode 26 is formed so as to cover at least the channel region 1c of the single crystal semiconductor layer 1. ing. In this embodiment, in particular, the non-single crystal semiconductor layer 4 is formed on the channel region 1c of the single crystal semiconductor layer 1, and the non-single crystal semiconductor layer 4 is provided apart from the source electrode 16 and the drain electrode 17. Yes.

次に、本実施形態の作用について説明する。
図4に示すように、TFT30のドレイン領域1dに高い電圧が印加されると、単結晶半導体層1のドレイン領域1d近傍の高電界でキャリアが加速され、結晶格子とキャリアが衝突する。この結晶格子とキャリア衝突によるインパクトイオン化現象により余剰キャリアが発生する。発生した余剰キャリアは、単結晶半導体層1のチャネル領域1cを覆う非単結晶半導体層4に移動する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 4, when a high voltage is applied to the drain region 1d of the TFT 30, carriers are accelerated by a high electric field in the vicinity of the drain region 1d of the single crystal semiconductor layer 1, and the crystal lattice collides with the carriers. Surplus carriers are generated by the impact ionization phenomenon caused by the collision of the crystal lattice and the carrier. The generated surplus carrier moves to the non-single-crystal semiconductor layer 4 covering the channel region 1c of the single-crystal semiconductor layer 1.

非単結晶半導体層4に移動した余剰キャリアは、非単結晶半導体層4に含まれる結晶欠陥によって捕獲され、結晶欠陥が余剰キャリアの再結合中心として働く。これにより、単結晶半導体層1のチャネル領域1cに余剰キャリアが蓄積することが防止され、チャネル電位の上昇が防止される。したがって、TFT30の単結晶半導体層1が絶縁層2上に形成され、チャネル領域1cが電気的に浮いた状態であっても、余剰キャリアの蓄積によるチャネル電位の上昇が非単結晶半導体層4によって防止される。よって、TFT30における寄生バイポーラ現象を防止してTFT30の電気的特性を良好にすることができる。   Surplus carriers that have moved to the non-single-crystal semiconductor layer 4 are captured by crystal defects included in the non-single-crystal semiconductor layer 4, and the crystal defects serve as recombination centers for the surplus carriers. This prevents excess carriers from accumulating in the channel region 1c of the single crystal semiconductor layer 1 and prevents an increase in channel potential. Therefore, even if the single crystal semiconductor layer 1 of the TFT 30 is formed on the insulating layer 2 and the channel region 1c is in an electrically floating state, the increase in channel potential due to the accumulation of surplus carriers is caused by the non-single crystal semiconductor layer 4. Is prevented. Therefore, the parasitic bipolar phenomenon in the TFT 30 can be prevented and the electrical characteristics of the TFT 30 can be improved.

さらに、ソース電極16およびドレイン電極17が、それぞれ単結晶半導体層1のソース領域1sおよびドレイン領域1dに接続され、非単結晶半導体層4はソース電極16およびドレイン電極17とは離間して設けられている。したがって、単結晶半導体層1をTFT30の能動層として機能させることができる。また、非単結晶半導体層4を、例えば接地電位の配線等に連結して接地することができる。これにより、TFT30の応答性、電気特性を向上させ、チャネル電位の上昇をより効果的に防止することができる。   Further, the source electrode 16 and the drain electrode 17 are connected to the source region 1 s and the drain region 1 d of the single crystal semiconductor layer 1, respectively, and the non-single crystal semiconductor layer 4 is provided apart from the source electrode 16 and the drain electrode 17. ing. Therefore, the single crystal semiconductor layer 1 can function as an active layer of the TFT 30. Further, the non-single-crystal semiconductor layer 4 can be grounded by being connected to a wiring having a ground potential, for example. Thereby, the responsiveness and electrical characteristics of the TFT 30 can be improved, and the increase in channel potential can be prevented more effectively.

[半導体装置の製造方法]
次に、本実施形態のTFT30の製造方法について説明する。
図5(a)に示すように、単結晶のSi等の単結晶半導体材料によって形成された単結晶半導体基板1mの一方面側を、例えば、1000℃程度の酸素雰囲気下で熱酸化し、SiOからなる絶縁層2を形成する。次いで、絶縁層2側から単結晶半導体基板1mに水素イオン(H)を注入し、水素イオン注入層1b(イオン注入層)を形成する。
[Method for Manufacturing Semiconductor Device]
Next, a manufacturing method of the TFT 30 of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 5 (a), one surface side of a single crystal semiconductor substrate 1m formed of a single crystal semiconductor material such as single crystal Si is thermally oxidized in an oxygen atmosphere at about 1000 ° C., for example. An insulating layer 2 made of 2 is formed. Next, hydrogen ions (H + ) are implanted into the single crystal semiconductor substrate 1m from the insulating layer 2 side to form a hydrogen ion implanted layer 1b (ion implanted layer).

その結果、図5(b)に示すように、単結晶半導体基板1mの内部には、所定の深さにイオン注入層1b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/cm〜15×1016atoms/cm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半導体層1を形成することができる。 As a result, as shown in FIG. 5B, an ion implantation layer 1b is formed at a predetermined depth inside the single crystal semiconductor substrate 1m. As hydrogen ion implantation conditions at this time, for example, the acceleration energy is set to 60 to 150 keV, and the dose is set to 5 × 10 16 atoms / cm 2 to 15 × 10 16 atoms / cm 2 . Note that the single crystal semiconductor layer 1 having a different thickness can be formed by changing the acceleration voltage of hydrogen ions to change the implantation depth of hydrogen ions.

次に、図6(a)に示すように、石英等の透明絶縁材料からなる基板本体10A上に、例えば、スパッタ法、フォトリソグラフィ法等によりゲート電極26を形成する。さらに、基板本体10A上にゲート電極26を覆って、例えば、低圧化学気相堆積法(LPCVD)法やプラズマ化学気相堆積法(PECVD法)により、SiO等の透明絶縁材料からなる第一絶縁層11を形成する。次いで、図6(b)に示すように、第一絶縁層11の表面を、例えば、CMP(化学的機械的研磨)により平坦化する。 Next, as shown in FIG. 6A, the gate electrode 26 is formed on the substrate body 10A made of a transparent insulating material such as quartz by, for example, sputtering, photolithography, or the like. Furthermore, the gate electrode 26 is covered on the substrate body 10A, and the first electrode made of a transparent insulating material such as SiO 2 is formed by, for example, a low pressure chemical vapor deposition method (LPCVD) method or a plasma chemical vapor deposition method (PECVD method). An insulating layer 11 is formed. Next, as shown in FIG. 6B, the surface of the first insulating layer 11 is planarized by, for example, CMP (chemical mechanical polishing).

次に、図7(a)、図7(b)に示すように、基板本体10Aの第一絶縁層11側に、水素イオン注入層1bが形成された単結晶半導体基板1mの絶縁層2側を接合させ、基板本体10A上に単結晶半導体基板1mを、例えば、室温〜200℃程度の温度で貼り合せる。本実施形態では、単結晶半導体基板1m側の絶縁層2と基板本体10A側の第一絶縁層11が、それぞれSiOによって形成されているので、上記の接合を良好に行うことができる。 Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, the insulating layer 2 side of the single crystal semiconductor substrate 1m in which the hydrogen ion implantation layer 1b is formed on the first insulating layer 11 side of the substrate body 10A. Then, the single crystal semiconductor substrate 1m is bonded onto the substrate body 10A at, for example, a temperature of about room temperature to 200 ° C. In the present embodiment, the insulating layer 2 and the substrate main body 10A side of the first insulating layer 11 of the single crystal semiconductor substrate 1m side, since each is formed by SiO 2, can be well joined above.

次に、図7(c)に示すように、単結晶半導体基板1mを水素イオン注入層1bの部分で分離し、基板本体10A上に絶縁層2および第一絶縁層11を介して単結晶半導体層1を形成する。これにより、石英等によって形成された基板本体10A上に第一絶縁層11および絶縁層2を介して所定の厚みの単結晶半導体層1を形成することができる。単結晶半導体基板1mの分離は、熱処理によって行うことができる。具体的には、図7(b)に示すように貼り合わされた基板本体10Aと単結晶半導体基板1mとを、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で、例えば、350℃〜700℃の熱処理を施す。   Next, as shown in FIG. 7C, the single crystal semiconductor substrate 1m is separated at the hydrogen ion implantation layer 1b, and the single crystal semiconductor is provided on the substrate body 10A via the insulating layer 2 and the first insulating layer 11. Layer 1 is formed. Thereby, the single crystal semiconductor layer 1 having a predetermined thickness can be formed on the substrate main body 10A formed of quartz or the like via the first insulating layer 11 and the insulating layer 2. The single crystal semiconductor substrate 1m can be separated by heat treatment. Specifically, the substrate main body 10A and the single crystal semiconductor substrate 1m bonded together as shown in FIG. 7B are heat-treated at, for example, 350 ° C. to 700 ° C. in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. Apply.

これにより、水素イオン注入層1bに形成された欠陥層領域にイオンが注入されてマイクロキャビティを生じ、半導体結晶の結合が分断される。その結果、水素イオン注入層1bにおけるイオン濃度のピーク位置において単結晶半導体基板1mは分離される。分離後の単結晶半導体層1の表面には数nm程度の凹凸が残っているため、例えば、CMP法を用いて表面を微量(研磨量10nm未満)に研磨するタッチポリッシュを用いて平坦化する。   As a result, ions are implanted into the defect layer region formed in the hydrogen ion implanted layer 1b to form a microcavity, and the bonding of the semiconductor crystal is broken. As a result, the single crystal semiconductor substrate 1m is separated at the peak position of the ion concentration in the hydrogen ion implanted layer 1b. Since unevenness of about several nanometers remains on the surface of the single crystal semiconductor layer 1 after separation, the surface is planarized by using, for example, a touch polish that polishes the surface to a slight amount (less than 10 nm of polishing amount) using the CMP method. .

次に、図8(a)に示すように、基板本体10A上に形成され、平坦化された単結晶半導体層1をフォトリソグラフィ法等によって、図8(b)に示すようにアイランド状にパターニングする。
さらに、フォトレジストをマスクとして単結晶半導体層1にドナーまたはアクセプタとなる不純物イオンを注入し、ソース領域1s、ドレイン領域1dを形成する。また、ゲート電極26と対向する部分がチャネル領域1cとなる。ここで、ソース領域1s、ドレイン領域1dには、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と、相対的に低い低濃度領域(LDD領域)とを形成する。
Next, as shown in FIG. 8A, the planarized single crystal semiconductor layer 1 formed on the substrate body 10A is patterned into an island shape as shown in FIG. 8B by photolithography or the like. To do.
Further, impurity ions serving as donors or acceptors are implanted into the single crystal semiconductor layer 1 using a photoresist as a mask to form a source region 1s and a drain region 1d. Further, the portion facing the gate electrode 26 becomes the channel region 1c. Here, in the source region 1s and the drain region 1d, a high concentration region having a relatively high impurity concentration and a low concentration region (LDD region) having a relatively low impurity concentration are formed.

次に、図8(c)に示すように、パターニングした単結晶半導体層1を覆うように、例えば、LPCVD法やPECVD法により、SiO等の絶縁材料によって第二絶縁層12を形成する。次いで、第二絶縁層12に、例えば、フォトリソグラフィ法等により、単結晶半導体層1のチャネル領域1cに達する開口部12hを形成する。次いで、開口部12hによって露出した単結晶半導体層1のチャネル領域1c上を含む第二絶縁層12上を覆うように、例えば、LPCVD法により、非晶質シリコンや多結晶シリコン等の結晶欠陥を含む半導体材料層を形成する。 Next, as shown in FIG. 8C, the second insulating layer 12 is formed of an insulating material such as SiO 2 by, for example, LPCVD or PECVD so as to cover the patterned single crystal semiconductor layer 1. Next, an opening 12 h reaching the channel region 1 c of the single crystal semiconductor layer 1 is formed in the second insulating layer 12 by, for example, photolithography. Next, crystal defects such as amorphous silicon and polycrystalline silicon are formed by, for example, LPCVD so as to cover the second insulating layer 12 including the channel region 1c of the single crystal semiconductor layer 1 exposed by the opening 12h. A semiconductor material layer is formed.

次に、図9(a)に示すように、第二絶縁層12上の非単結晶半導体材料層をフォトリソグラフィ法等によりパターニングして非単結晶半導体層4を形成する。これにより、単結晶半導体層1のゲート電極26が形成された面とは反対側の面に、単結晶半導体層1のチャネル領域1cを覆うように非単結晶半導体層4を形成することができる。   Next, as shown in FIG. 9A, the non-single-crystal semiconductor layer 4 is formed by patterning the non-single-crystal semiconductor material layer on the second insulating layer 12 by a photolithography method or the like. Thus, the non-single-crystal semiconductor layer 4 can be formed on the surface of the single crystal semiconductor layer 1 opposite to the surface on which the gate electrode 26 is formed so as to cover the channel region 1c of the single crystal semiconductor layer 1. .

次に、図9(b)に示すように、非単結晶半導体層4上を含む第二絶縁層12上に、例えば、LPCVD法やPECVD法により、SiO等の絶縁材料によって第三絶縁層13を形成する。次いで、フォトリソグラフィ法等により、第三絶縁層13および第二絶縁層12を貫通し、単結晶半導体層1のソース領域1sおよびドレイン領域1dに達するコンタクトホール14,15を形成する。次いで、コンタクトホール14,15の内部を含む第三絶縁層13上に金属等の導電性材料層を、例えば、スパッタ法等により形成し、フォトリソグラフィ法等によりパターニングする。 Next, as shown in FIG. 9B, the third insulating layer is formed on the second insulating layer 12 including the non-single crystal semiconductor layer 4 by an insulating material such as SiO 2 by, for example, LPCVD method or PECVD method. 13 is formed. Next, contact holes 14 and 15 that penetrate the third insulating layer 13 and the second insulating layer 12 and reach the source region 1s and the drain region 1d of the single crystal semiconductor layer 1 are formed by photolithography or the like. Next, a conductive material layer such as a metal is formed on the third insulating layer 13 including the inside of the contact holes 14 and 15 by, for example, a sputtering method or the like, and is patterned by a photolithography method or the like.

これにより、図9(c)に示すように、コンタクトホール14,15を介してソース領域1sおよびドレイン領域1dに接続されたソース電極16およびドレイン電極17が形成される。このように、第二絶縁層12に設ける開口部12hと第三絶縁層13および第二絶縁層12に設けるコンタクトホール14,15の位置関係を調整することで、非単結晶半導体層4とソース電極16およびドレイン電極17とを離間させて設けることができる。   As a result, as shown in FIG. 9C, the source electrode 16 and the drain electrode 17 connected to the source region 1s and the drain region 1d through the contact holes 14 and 15 are formed. Thus, by adjusting the positional relationship between the opening 12 h provided in the second insulating layer 12 and the contact holes 14 and 15 provided in the third insulating layer 13 and the second insulating layer 12, the non-single-crystal semiconductor layer 4 and the source The electrode 16 and the drain electrode 17 can be provided apart from each other.

以上説明したように、本実施形態の製造方法によれば、TFT30のチャネル領域1cを覆う非単結晶半導体層4が形成される。したがって、TFT30のチャネル領域1cが電気的に浮いた状態であっても、チャネル電位の上昇が非単結晶半導体層4によって防止され、TFT30における寄生バイポーラ現象を防止して電気的特性を良好にし、優れた電気的特性を示すTFT30を製造することができる。また、非単結晶半導体層4とソース電極16およびドレイン電極17とを離間させて設けることができるので、非単結晶半導体層4を、例えば接地電位の配線等に連結して接地することができ、チャネル電位の上昇をより効果的に防止すること可能となる。   As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, the non-single-crystal semiconductor layer 4 covering the channel region 1c of the TFT 30 is formed. Therefore, even if the channel region 1c of the TFT 30 is in an electrically floating state, the increase in channel potential is prevented by the non-single crystal semiconductor layer 4, and the parasitic bipolar phenomenon in the TFT 30 is prevented to improve the electrical characteristics. A TFT 30 exhibiting excellent electrical characteristics can be manufactured. Further, since the non-single-crystal semiconductor layer 4 and the source electrode 16 and the drain electrode 17 can be provided apart from each other, the non-single-crystal semiconductor layer 4 can be grounded by being connected to a wiring having a ground potential, for example. Therefore, it is possible to more effectively prevent the channel potential from increasing.

<第二実施形態>
次に、本発明の第二実施形態について、図1〜図7を援用し、図10〜図12を用いて説明する。本実施形態では上述の第一実施形態で説明した非単結晶半導体層4が単結晶半導体層1のソース領域1s上およびドレイン領域1d上を含んで形成され、ソース電極16およびドレイン電極17が非単結晶半導体層4に接続されている点で異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the non-single crystal semiconductor layer 4 described in the first embodiment is formed so as to include the source region 1s and the drain region 1d of the single crystal semiconductor layer 1, and the source electrode 16 and the drain electrode 17 are not formed. The difference is that it is connected to the single crystal semiconductor layer 4. Since the other points are the same as in the first embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

[半導体装置]
図10に示すように、非単結晶半導体層4は単結晶半導体層1のチャネル領域1cと単結晶半導体層1のソース領域1sおよびドレイン領域1d上を含んで単結晶半導体層1を覆うように形成されている。単結晶半導体層1のゲート電極26が形成された面とは反対側に設けられたソース電極16およびドレイン電極17は、非単結晶半導体層4を介して単結晶半導体層1のソース領域1sおよびドレイン領域1dにそれぞれ電気的に接続されている。
[Semiconductor device]
As shown in FIG. 10, the non-single crystal semiconductor layer 4 includes the channel region 1 c of the single crystal semiconductor layer 1 and the source region 1 s and drain region 1 d of the single crystal semiconductor layer 1 so as to cover the single crystal semiconductor layer 1. Is formed. The source electrode 16 and the drain electrode 17 provided on the side opposite to the surface on which the gate electrode 26 of the single crystal semiconductor layer 1 is formed are connected to the source region 1 s of the single crystal semiconductor layer 1 and the source region 1 s of the single crystal semiconductor layer 1 through the non-single crystal semiconductor layer 4. Each is electrically connected to the drain region 1d.

したがって、上述の第一実施形態と同様に、非単結晶半導体層4によってチャネル領域1cに余剰キャリアが蓄積することを防止し、寄生バイポーラ現象を防止できる。また、上述の第一実施形態のように、非単結晶半導体層4をソース電極16およびドレイン電極17と離間して設ける場合と比較して、TFT30の製造工程を簡略化し、生産性を向上させることができる。   Therefore, as in the first embodiment described above, it is possible to prevent excess carriers from accumulating in the channel region 1c by the non-single crystal semiconductor layer 4, and to prevent a parasitic bipolar phenomenon. Further, as compared with the case where the non-single crystal semiconductor layer 4 is provided apart from the source electrode 16 and the drain electrode 17 as in the first embodiment described above, the manufacturing process of the TFT 30 is simplified and the productivity is improved. be able to.

[半導体装置の製造方法]
次に、本実施形態のTFT30の製造方法について説明する。
図5〜図7に示すように、上述の第一実施形態と同様に、石英等によって形成された基板本体10A上に第一絶縁層11および絶縁層2を介して所定の厚みの単結晶半導体層1を形成し、図11(a)に示すように、単結晶半導体層1の表面を、例えばCMP法を用いて平坦化する。次いで、図11(b)に示すように、LPCVD法等により、単結晶半導体層1上の略全面に非単結晶半導体層4を形成する。非単結晶半導体層4は、第一実施形態と同様に、例えば、非晶質シリコンや多結晶シリコン等の結晶欠陥を含む半導体材料によって形成する。
[Method for Manufacturing Semiconductor Device]
Next, a manufacturing method of the TFT 30 of this embodiment will be described.
As shown in FIGS. 5 to 7, similarly to the first embodiment described above, a single crystal semiconductor having a predetermined thickness on a substrate body 10 </ b> A formed of quartz or the like via a first insulating layer 11 and an insulating layer 2. A layer 1 is formed, and as shown in FIG. 11A, the surface of the single crystal semiconductor layer 1 is planarized by using, for example, a CMP method. Next, as shown in FIG. 11B, a non-single-crystal semiconductor layer 4 is formed on substantially the entire surface of the single-crystal semiconductor layer 1 by LPCVD or the like. As in the first embodiment, the non-single-crystal semiconductor layer 4 is formed of a semiconductor material containing crystal defects such as amorphous silicon and polycrystalline silicon.

次に、図11(c)に示すように、フォトリソグラフィ法等により、単結晶半導体層1と非単結晶半導体層4を一括してパターニングする。次いで、第一実施形態と同様に、単結晶半導体層1にソース領域1s、ドレイン領域1dおよびチャネル領域1cを形成する。これにより、単結晶半導体層1はチャネル領域1c、ソース領域1dおよびドレイン領域1d上を含んで非単結晶半導体層4に覆われた状態になる。次いで、図12(a)に示すように、パターニングした単結晶半導体層1および非単結晶半導体層4を覆うように、例えば、LPCVD法やPECVD法等により、SiO等の絶縁材料を用いて第二絶縁層12を形成する。 Next, as shown in FIG. 11C, the single crystal semiconductor layer 1 and the non-single crystal semiconductor layer 4 are collectively patterned by a photolithography method or the like. Next, as in the first embodiment, the source region 1 s, the drain region 1 d, and the channel region 1 c are formed in the single crystal semiconductor layer 1. Thus, the single crystal semiconductor layer 1 is covered with the non-single crystal semiconductor layer 4 including the channel region 1c, the source region 1d, and the drain region 1d. Next, as shown in FIG. 12A, an insulating material such as SiO 2 is used to cover the patterned single crystal semiconductor layer 1 and non-single crystal semiconductor layer 4 by, for example, LPCVD method or PECVD method. The second insulating layer 12 is formed.

次いで、図12(b)に示すように、フォトリソグラフィ法等により、第二絶縁層12を貫通し非単結晶半導体層4のソース領域1sおよびドレイン領域1dに達するコンタクトホール14,15を形成する。そして、コンタクトホール14,15の内部を含む第二絶縁層12上に、例えば金属材料等の導電性材料層をスパッタ法等により形成し、フォトリソグラフィ法等によりパターニングする。これにより、図12(c)に示すように、ソース領域1sおよびドレイン領域1dにコンタクトホール14,15を介してソース電極16およびドレイン電極17がそれぞれ形成される。   Next, as shown in FIG. 12B, contact holes 14 and 15 that penetrate the second insulating layer 12 and reach the source region 1s and the drain region 1d of the non-single-crystal semiconductor layer 4 are formed by photolithography or the like. . Then, a conductive material layer such as a metal material is formed on the second insulating layer 12 including the insides of the contact holes 14 and 15 by a sputtering method or the like, and is patterned by a photolithography method or the like. As a result, as shown in FIG. 12C, the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed in the source region 1s and the drain region 1d through the contact holes 14 and 15, respectively.

このように製造することで、第一実施形態と同様に石英等の絶縁材料によって形成された基板本体10A上に第一絶縁層11および絶縁層2を介して所定の厚みの単結晶半導体層1を形成することができる。また、第一実施形態のように、非単結晶半導体層4をチャネル領域1c上にソース電極16およびドレイン電極17と離間して設ける場合、単結晶半導体層1のパターニング、第二絶縁層12の形成、第二絶縁層12のパターニング、非単結晶半導体層4の形成、および非単結晶半導体層4のパターニングをそれぞれ個別に行う必要がある。   By manufacturing in this way, the single crystal semiconductor layer 1 having a predetermined thickness is formed on the substrate main body 10A formed of an insulating material such as quartz as in the first embodiment via the first insulating layer 11 and the insulating layer 2. Can be formed. Further, when the non-single crystal semiconductor layer 4 is provided on the channel region 1c so as to be separated from the source electrode 16 and the drain electrode 17 as in the first embodiment, the patterning of the single crystal semiconductor layer 1 and the second insulating layer 12 It is necessary to individually perform the formation, the patterning of the second insulating layer 12, the formation of the non-single crystal semiconductor layer 4, and the patterning of the non-single crystal semiconductor layer 4.

一方、本実施形態の製造方法によれば、単結晶半導体層1と非単結晶半導体層4のパターニングを一括して行うことができる。加えて、第三絶縁層13を設ける必要がない。しかも、第一実施形態と同様に単結晶半導体層1に形成されたチャネル領域1cを覆うように、ゲート電極26の反対側に非単結晶半導体層4を形成することができる。   On the other hand, according to the manufacturing method of the present embodiment, the single crystal semiconductor layer 1 and the non-single crystal semiconductor layer 4 can be patterned at once. In addition, it is not necessary to provide the third insulating layer 13. Moreover, the non-single-crystal semiconductor layer 4 can be formed on the opposite side of the gate electrode 26 so as to cover the channel region 1c formed in the single-crystal semiconductor layer 1 as in the first embodiment.

したがって、非単結晶半導体層4をチャネル領域1c上にソース電極16およびドレイン電極17と離間して設ける場合と比較して、工程数を著しく削減し、生産性を向上させることができる。また、TFT30のチャネル領域1cが電気的に浮いた状態であっても、チャネル電位の上昇が非単結晶半導体層4によって防止され、TFT30における寄生バイポーラ現象を防止して電気的特性を良好にし、優れた電気的特性を示すTFT30を製造することができる。   Therefore, compared with the case where the non-single-crystal semiconductor layer 4 is provided on the channel region 1c so as to be separated from the source electrode 16 and the drain electrode 17, the number of steps can be significantly reduced and the productivity can be improved. Further, even when the channel region 1c of the TFT 30 is in an electrically floating state, the increase in channel potential is prevented by the non-single crystal semiconductor layer 4, and the parasitic bipolar phenomenon in the TFT 30 is prevented to improve the electrical characteristics. A TFT 30 exhibiting excellent electrical characteristics can be manufactured.

[電子機器]
次に、上述の実施形態において説明した液晶装置を備えた電子機器の例について説明する。
図13(a)に示すように、携帯電話500は上述の実施形態において説明した液晶装置100を用いた液晶表示部501をそなえている。また、図13(b)に示すようにワープロ、パソコン等の情報処理装置600はキーボード601などの入力部、情報処理装置本体603および上述の実施形態において説明した液晶装置100を用いた液晶表示部602を備えている。また、図13(c)に示すように腕時計700は上述の実施形態において説明した液晶装置100を用いた液晶表示部701を備えている。
[Electronics]
Next, an example of an electronic device including the liquid crystal device described in the above embodiment will be described.
As shown in FIG. 13A, the mobile phone 500 includes a liquid crystal display unit 501 using the liquid crystal device 100 described in the above embodiment. Further, as shown in FIG. 13B, an information processing apparatus 600 such as a word processor or a personal computer includes an input unit such as a keyboard 601, an information processing apparatus main body 603, and a liquid crystal display unit using the liquid crystal device 100 described in the above embodiment. 602. As shown in FIG. 13C, the wrist watch 700 includes a liquid crystal display unit 701 using the liquid crystal device 100 described in the above embodiment.

このように図13(a)〜図13(c)に示す電子機器は、表示部に上述の実施形態において説明した液晶装置100を備えているので、表示部の画質を向上させ、表示部を低消費電力化することができる。したがって、上述の各電子機器500,600,700は高画質かつ低消費電力の品質の高い電子機器となる。   As described above, the electronic apparatus illustrated in FIGS. 13A to 13C includes the liquid crystal device 100 described in the above embodiment in the display unit. Therefore, the image quality of the display unit is improved, and the display unit is provided. Low power consumption can be achieved. Therefore, each of the electronic devices 500, 600, and 700 described above is a high-quality electronic device with high image quality and low power consumption.

図14に示す投射型液晶表示装置(電子機器)800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822、823、824として採用されている。この液晶プロジェクタ800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812から光が出射されると、3枚のミラー815,816,817および2枚のダイクロイックミラー813,814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、対応するライトバルブ822、823、824(液晶装置)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818、リレーレンズ819、および出射レンズ820からなるリレーレンズ系821を介して導かれる。そして、ライトバルブ822、823、824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825(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826を介してスクリーン827などにカラー画像として投射される。   In the projection type liquid crystal display device (electronic device) 800 shown in FIG. 14, the liquid crystal module including the liquid crystal device 100 described above is employed as the RGB light valves 822, 823, and 824. In this liquid crystal projector 800, when light is emitted from a lamp unit 812 of a white light source such as a metal halide lamp, R, G, and B are reflected by three mirrors 815, 816, 817 and two dichroic mirrors 813, 814. The light components R, G, and B corresponding to the three primary colors are separated and guided to the corresponding light valves 822, 823, and 824 (liquid crystal devices), respectively. At this time, since the optical component B has a long optical path, the light component B is guided through a relay lens system 821 including an incident lens 818, a relay lens 819, and an exit lens 820 in order to prevent light loss. The light components R, G, and B corresponding to the three primary colors respectively modulated by the light valves 822, 823, and 824 are incident on the dichroic prism 825 (light combining means) from three directions and are combined again, and then the projection lens. A color image is projected onto a screen 827 or the like via 826.

上記の構成によれば、上述の実施形態において説明した液晶装置100からなるRGB用のライトバルブ822、823、824を備えているため、投射型液晶表示装置は表示する画像をより高品質化することができる。   According to the above configuration, since the RGB light valves 822, 823, and 824 including the liquid crystal device 100 described in the above embodiment are provided, the projection type liquid crystal display device improves the quality of the displayed image. be able to.

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、本発明は、反射型液晶表示装置、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、さまざま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。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the present invention uses various electro-optical elements using a reflective liquid crystal display device, electroluminescence (EL), a digital micromirror device (DMD, registered trademark), or fluorescence by plasma emission or electron emission. The present invention can also be applied to an electro-optical device and an electronic apparatus including the electro-optical device.

また、単結晶半導体基板の一方面に絶縁層を形成する方法としては、上述の熱酸化に代えてLPCVD法や、プラズマ化学気相堆積法(PECVD法)によって形成してもよい。また、基板本体上に形成される第一絶縁層の表面は上述の実施形態のように平坦化することが望ましいが、第一絶縁層の形成時に表面の十分な平坦性が確保できれば、平坦化を省略してもよい。また、単結晶半導体基板から分離後の単結晶半導体層の平坦化の手法としては上述のCMPの他にも水素雰囲気中にて熱処理を行う水素アニール法を用いることもできる。また、TFTはLDD(Lightly Doped Drain)構造でなく、通常のTFTを形成してもよい。   Further, as a method for forming an insulating layer on one surface of the single crystal semiconductor substrate, an LPCVD method or a plasma chemical vapor deposition method (PECVD method) may be used instead of the above-described thermal oxidation. In addition, it is desirable that the surface of the first insulating layer formed on the substrate body is flattened as in the above-described embodiment, but if the surface can be sufficiently flat when forming the first insulating layer, the surface is flattened. May be omitted. As a method for planarizing the single crystal semiconductor layer after being separated from the single crystal semiconductor substrate, a hydrogen annealing method in which heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere can be used in addition to the above-described CMP. Further, the TFT does not have an LDD (Lightly Doped Drain) structure, and a normal TFT may be formed.

本発明の第一実施形態における液晶装置の概略構成を表す平面図である。1 is a plan view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal device according to a first embodiment of the present invention. 図1のH−H’線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the H-H 'line | wire of FIG. アクティブマトリクス基板の画素領域を模式的に表す平面図である。It is a top view which represents typically the pixel area | region of an active matrix substrate. 第一実施形態における薄膜トランジスタの概略構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing schematic structure of the thin-film transistor in 1st embodiment. 同、薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of a thin-film transistor equally. 同、薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of a thin-film transistor equally. 同、薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of a thin-film transistor equally. 同、薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of a thin-film transistor equally. 同、薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of a thin-film transistor equally. 第二実施形態における薄膜トランジスタの概略構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing schematic structure of the thin-film transistor in 2nd embodiment. 同、薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of a thin-film transistor equally. 同、薄膜トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of a thin-film transistor equally. 電子機器の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of an electronic device. 電子機器の一例である投射型液晶表示装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the projection type liquid crystal display device which is an example of an electronic device.

符号の説明Explanation of symbols

1 単結晶半導体層、1b イオン注入層、1c チャネル領域、1d ドレイン領域、1m 単結晶半導体基板、1s ソース領域、2 絶縁層、3 走査線、4 非単結晶半導体層、6 データ線、10 アクティブマトリクス基板、10A 基板本体(絶縁基板)、11 第一絶縁層(絶縁層)、12 第二絶縁層、12h 開口部、13 第三絶縁層、14 コンタクトホール、15 コンタクトホール、16 ソース電極、17 ドレイン電極、20 対向基板、26 ゲート電極、30 TFT(薄膜トランジスタ)、50 液晶層(電気光学層)、100 液晶装置(電気光学装置)、500 携帯電話(電子機器)、600 情報処理装置(電子機器)、700 腕時計(電子機器)、800 プロジェクタ(電子機器)、C 画素領域(画素) 1 single crystal semiconductor layer, 1b ion implantation layer, 1c channel region, 1d drain region, 1m single crystal semiconductor substrate, 1s source region, 2 insulating layer, 3 scan line, 4 non-single crystal semiconductor layer, 6 data line, 10 active Matrix substrate, 10A substrate body (insulating substrate), 11 first insulating layer (insulating layer), 12 second insulating layer, 12h opening, 13 third insulating layer, 14 contact hole, 15 contact hole, 16 source electrode, 17 Drain electrode, 20 Counter substrate, 26 Gate electrode, 30 TFT (thin film transistor), 50 Liquid crystal layer (electro-optical layer), 100 Liquid crystal device (electro-optical device), 500 Mobile phone (electronic device), 600 Information processing device (electronic device) ), 700 Watch (electronic device), 800 Projector (electronic device), C Pixel area (pixel)

Claims (9)

絶縁基板上に単結晶半導体層を有する薄膜トランジスタを備えた半導体装置であって、
前記絶縁基板上にゲート電極が形成され、前記ゲート電極上に絶縁層を介して前記単結晶半導体層が形成され、前記単結晶半導体層の前記ゲート電極が形成された面とは反対側の面に前記単結晶半導体層の少なくともチャネル領域を覆う非単結晶半導体層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device including a thin film transistor having a single crystal semiconductor layer over an insulating substrate,
A gate electrode is formed on the insulating substrate, the single crystal semiconductor layer is formed on the gate electrode via an insulating layer, and the surface of the single crystal semiconductor layer opposite to the surface on which the gate electrode is formed And a non-single-crystal semiconductor layer covering at least a channel region of the single-crystal semiconductor layer.
前記非単結晶半導体層は前記単結晶半導体層の前記チャネル領域上に形成され、前記単結晶半導体層のソース領域およびドレイン領域にそれぞれ接続されたソース電極およびドレイン電極が前記単結晶半導体層の前記ゲート電極が形成された面とは反対側の面に設けられ、前記ソース電極および前記ドレイン電極は前記非単結晶半導体層と離間して設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The non-single-crystal semiconductor layer is formed on the channel region of the single-crystal semiconductor layer, and a source electrode and a drain electrode connected to a source region and a drain region of the single-crystal semiconductor layer, respectively, 2. The semiconductor according to claim 1, wherein the semiconductor device is provided on a surface opposite to a surface on which a gate electrode is formed, and the source electrode and the drain electrode are provided apart from the non-single-crystal semiconductor layer. apparatus. 前記非単結晶半導体層は前記単結晶半導体層の前記チャネル領域と前記単結晶半導体層のソース領域およびドレイン領域上を含んで前記単結晶半導体層を覆うように形成され、前記単結晶半導体層の前記ゲート電極とは反対側に設けられたソース電極およびドレイン電極が前記非単結晶半導体層を介して前記ソース領域および前記ドレイン領域にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The non-single-crystal semiconductor layer is formed to cover the single-crystal semiconductor layer including the channel region of the single-crystal semiconductor layer and the source and drain regions of the single-crystal semiconductor layer. 2. The source electrode and the drain electrode provided on a side opposite to the gate electrode are electrically connected to the source region and the drain region through the non-single crystal semiconductor layer, respectively. The semiconductor device described. 前記非単結晶半導体層を構成する非単結晶半導体材料は、非晶質シリコンまたは多結晶シリコン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半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the non-single-crystal semiconductor material constituting the non-single-crystal semiconductor layer is amorphous silicon or polycrystalline silicon. 単結晶半導体基板の一方面側に絶縁層を形成し、前記絶縁層側から前記単結晶半導体基板中にイオン注入を行って所定の深さにイオン注入層を形成する工程と、
絶縁基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極を覆って第一絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁基板の前記第一絶縁層側に、前記イオン注入層が形成された前記単結晶半導体基板の前記絶縁層側を貼り合わせた後、前記単結晶半導体基板をイオン注入層の部分で分離し、前記絶縁基板上に前記絶縁層および前記第一絶縁層を介して単結晶半導体層を形成する工程と、
前記絶縁基板上に形成された前記単結晶半導体層をパターニングする工程と、
パターニングした前記単結晶半導体層を覆う第二絶縁層を形成し、前記第二絶縁層に前記単結晶半導体層のチャネル領域に達する開口部を形成し、少なくとも前記開口部に前記チャネル領域を覆う非単結晶半導体層を形成する工程と、
前記非単結晶半導体層上を含む前記第二絶縁層上に第三絶縁層を形成し、前記第三絶縁層および前記第二絶縁層に前記単結晶半導体層のソース領域およびドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、前記ドレイン領域および前記ソース領域に前記コンタクトホールを介してソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an insulating layer on one side of the single crystal semiconductor substrate, and performing ion implantation from the insulating layer side into the single crystal semiconductor substrate to form an ion implantation layer at a predetermined depth;
Forming a gate electrode on an insulating substrate and covering the gate electrode to form a first insulating layer;
After the insulating layer side of the single crystal semiconductor substrate on which the ion implantation layer is formed is bonded to the first insulating layer side of the insulating substrate, the single crystal semiconductor substrate is separated at a portion of the ion implantation layer. Forming a single crystal semiconductor layer on the insulating substrate via the insulating layer and the first insulating layer;
Patterning the single crystal semiconductor layer formed on the insulating substrate;
A second insulating layer covering the patterned single crystal semiconductor layer is formed, an opening reaching the channel region of the single crystal semiconductor layer is formed in the second insulating layer, and at least the opening covers the channel region. Forming a single crystal semiconductor layer;
A third insulating layer is formed on the second insulating layer including the non-single-crystal semiconductor layer, and contacts reaching the source region and the drain region of the single-crystal semiconductor layer on the third insulating layer and the second insulating layer. Forming a hole, and forming a source electrode and a drain electrode through the contact hole in the drain region and the source region;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
単結晶半導体基板の一方面側に絶縁層を形成し、前記絶縁層側から前記単結晶半導体基板中にイオン注入を行ってイオン注入層を形成する工程と、
絶縁基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極を覆って第一絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁基板の前記第一絶縁層側に、前記イオン注入層が形成された前記単結晶半導体基板の前記絶縁層側を貼り合わせた後、前記単結晶半導体基板をイオン注入層の部分で分離し、前記絶縁基板上に前記絶縁層および前記第一絶縁層を介して単結晶半導体層を形成する工程と、
前記単結晶半導体層上に前記単結晶半導体層のチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域上を含んで非単結晶半導体層を形成する工程と、
前記単結晶半導体層と前記非単結晶半導体層を一括してパターニングする工程と、
パターニングした前記単結晶半導体層および前記非単結晶半導体層を覆う第二絶縁層を形成し、前記第二絶縁層に前記非単結晶半導体層の前記ソース領域および前記ドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、前記ドレイン領域および前記ソース領域に前記コンタクトホールを介してソース電極およびドレイン電極をそれぞれ形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an insulating layer on one side of the single crystal semiconductor substrate, and performing ion implantation from the insulating layer side into the single crystal semiconductor substrate to form an ion implantation layer;
Forming a gate electrode on an insulating substrate and covering the gate electrode to form a first insulating layer;
After bonding the insulating layer side of the single crystal semiconductor substrate on which the ion implantation layer is formed to the first insulating layer side of the insulating substrate, the single crystal semiconductor substrate is separated at a portion of the ion implantation layer. Forming a single crystal semiconductor layer on the insulating substrate via the insulating layer and the first insulating layer;
Forming a non-single-crystal semiconductor layer on the single-crystal semiconductor layer including the channel region, the source region, and the drain region of the single-crystal semiconductor layer;
Patterning the single crystal semiconductor layer and the non-single crystal semiconductor layer together;
A second insulating layer covering the patterned single crystal semiconductor layer and the non-single crystal semiconductor layer is formed, and contact holes reaching the source region and the drain region of the non-single crystal semiconductor layer are formed in the second insulating layer. Forming a source electrode and a drain electrode in the drain region and the source region through the contact holes, respectively.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
絶縁基板上に複数の走査線および複数のデータ線が互いに交差して設けられ、前記走査線と前記データ線によって区画された各画素に単結晶半導体層を有する薄膜トランジスタが設けられたアクティブマトリクス基板であって、
前記薄膜トランジスタは、前記絶縁基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に絶縁層を介して設けられた前記単結晶半導体層と、前記単結晶半導体層の前記ゲート電極とは反対側に前記単結晶半導体層の少なくともチャネル領域を覆うように形成された非単結晶半導体層と、を有することを特徴とするアクティブマトリクス基板。
An active matrix substrate in which a plurality of scanning lines and a plurality of data lines are provided on an insulating substrate so as to cross each other, and a thin film transistor having a single crystal semiconductor layer is provided in each pixel defined by the scanning lines and the data lines. There,
The thin film transistor includes a gate electrode formed on the insulating substrate, the single crystal semiconductor layer provided on the gate electrode with an insulating layer interposed therebetween, and the gate electrode of the single crystal semiconductor layer opposite to the gate electrode. An active matrix substrate, comprising: a non-single-crystal semiconductor layer formed so as to cover at least a channel region of the single-crystal semiconductor layer.
請求項7記載のアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に挟持された電気光学層と、を備えたことを特徴とする電気光学装置。   An electric matrix comprising: the active matrix substrate according to claim 7; a counter substrate facing the active matrix substrate; and an electro-optic layer sandwiched between the active matrix substrate and the counter substrate. Optical device. 請求項8記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the electro-optical device according to claim 8.
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