[发明专利]半导体装置及显示装置

说明书

本申请是申请日为2003年9月25日、申请号为“03159798.X”、发明名称为“单晶硅及SOI基板、半导体装置及其制造方法、显示装置”的中国专利申请的分案申请

技术领域

本发明涉及例如在由TFT等驱动的有源矩阵驱动液晶显示装置等中，实现了于同一基板上将周边驱动电路或控制电路一体地集成化的液晶显示装置的电路性能改善的半导体装置以及其制造方法，以及该半导体装置制造时使用的单晶硅基板。此外，本发明涉及SOI(Silicon on Insulator，绝缘体上硅)基板，显示装置以及半导体装置的制造方法，详细地，涉及例如使用将氢离子注入的单晶硅片结合在基板上并在氢离子的注入层进行分割而得到具有单晶硅薄膜的SOI基板的显示装置以及半导体装置的制造方法。

背景技术

现有技术中，在玻璃基板上形成非晶硅(以下略计为a-Si)或多晶硅(以下略计为p-Si)的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下计为TFT)，进行液晶显示面板或有机EL面板等的驱动，所谓进行有源矩阵驱动的液晶显示装置为公用技术。

特别地，使用迁移率高的高速动作的p-Si，集成有周边驱动器的设备被广泛使用。但是，为了满足要求更高性能的图像处理器或定时控制器等的系统集成化，就要求更高性能的Si设备。

这样多晶硅中，由结晶性的不完全性导致的能带隙中定域能级以及结晶晶粒边界附近的缺陷造成迁移率的低下，或S系数(亚阈值系数)的增大，因此存在晶体管的性能不足以形成高性能的Si设备的问题。

于是为了形成更高性能的硅设备，进行了预先形成由单晶硅薄膜形成的薄膜晶体管等设备，将其贴合在绝缘基板上，形成半导体装置的技术的研究(例如，参照国际公开公报W093/15589(国际公开日1993年8月5日)，J.P.Salerno，“Single Crystal Silicon AMLCDs”，Conference Record of the 1994International Display Research Conference(IDRC)P.39-44(1994)，或Q-Y.Tong&U.Goesele，SEMICONDUCTOR WAFER BONDING：SCIENCE ANDTECHNOLOGY，John Wiley&Sons Inc.，New York(1999))。

上述国际公开公报W093/15589中，记述有在玻璃基板上使用采用粘合剂将预先做成的单结晶薄膜晶体管转印的半导体装置，从而做成有源矩阵型液晶表示装置的表示面板的显示器的技术。

但是上述现有的半导体装置以及其制造方法中，为了将高性能的设备的单晶硅薄膜晶体管结合在玻璃基板上而使用了粘合剂，所以存在结合作业困难，生产性不好等问题。另外，完成的半导体装置中由于用粘着剂粘着，所以存在耐热性的问题。由于以后无法形成高品质的无机绝缘膜或TFT，制作有源矩阵基板的场合，在形成包含TFT阵列的设备后有必要结合在基板上，因此存在尺寸成本，配线形成的问题。

进而上述国际公开公报W093/15589中，只是单纯地公开了在玻璃基板上形成单晶硅薄膜设备的技术，以其构成不能得到近年来所要求的高性能高机能的半导体装置。

进而Warner，et.Al.，2002IEEE International SOI Conference：Oct，pp.123-125(2002)中记载的构成中，公开了通过红外线越过基板检测对准标记从而进行对准的技术，由于光波长较长无法提高分辨率，所以难以进行高精度的对准。

L.PAllen，et.Al.，2002 IEEE International SOI Conference：Oct，pp.192-193(2002)中，公开了以约一千五百个原子块构成的卤素气体簇离子束(Gas Cluster Ion Beam：GCIB)均一地腐蚀BOX(Burried Oxide)上的硅。

另外现有技术中也存在下述问题。薄膜晶体管技术(Thin FilmTransistor：TFT)为例如在玻璃基板上等透光性非晶体材料上形成硅膜等半导体膜，从而加工晶体管的技术。该TFT技术随着使用液晶显示器的个人电脑信息终端的普及而发展。

该TFT技术中，例如用激光等的热熔化基板上的非晶硅膜，形成多晶膜。加工该多晶膜或非晶硅膜，形成作为开关元件的MOS型TFT。这样使用由硅膜形成的设备(MOS型TFT)，制作液晶显示面板或有机EL面板等显示面板。通过MOS型的TFT，有源矩阵驱动显示面板的像素。