專利名稱：薄膜半導(dǎo)體器件、其制造工藝以及液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜半導(dǎo)體器件的制作工藝。此外，本發(fā)明涉及使用該工藝制作的薄膜半導(dǎo)體器件和安裝有該薄膜半導(dǎo)體器件的裝置。
2.背景技術(shù)當(dāng)前，在用于透射式LCD(液晶顯示器)中的TFT(薄膜晶體管)中，主要使用多晶硅或非晶硅。使用薄膜單晶硅作為材料的TFT具有優(yōu)良的性能，使得電流驅(qū)動(dòng)能力高、閾電壓Vth變化小等。作為制作TFT的方法，例如，已經(jīng)提出一種方法，其中，晶體管和隔離區(qū)在SOI(絕緣體上的硅)基板上形成，并使用氫氟酸蝕刻絕緣膜來(lái)清除。例如，請(qǐng)參見如下文獻(xiàn)。
日本專利申請(qǐng)公開No.Hei 9-312349此外，當(dāng)前，作為具有為改善電流驅(qū)動(dòng)能力結(jié)構(gòu)的晶體管，正在開發(fā)一種雙柵極薄膜單晶硅晶體管。具有此結(jié)構(gòu)的晶體管能通過(guò)例如一種接合方法制作。該制作方法具有如下特點(diǎn)將背面柵極預(yù)先結(jié)合到層狀基板上以形成SOI基板。然而，該晶體管存在技術(shù)問(wèn)題，在于不能達(dá)到自對(duì)準(zhǔn)以及提高了制作成本。
在上述問(wèn)題中，關(guān)于自對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，例如，IBM已經(jīng)提出一種方法，稱為FinFET結(jié)構(gòu)方法。該制作方法具有如下特點(diǎn)從垂直的SOI層側(cè)面上蝕刻出一個(gè)柵極。該方法能使在兩側(cè)上的柵極的長(zhǎng)度相互完全相等，因此能制作出具有理想電性能的雙柵極晶體管。
然而，任何一個(gè)方法都具有一個(gè)問(wèn)題就是制作成本高。此外，上述提及的制作方法也存在關(guān)于批量生產(chǎn)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明并且其任務(wù)是解決上述一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明其特征在于，通過(guò)以下步驟來(lái)形成半導(dǎo)體器件以在多孔層上形成的薄膜半導(dǎo)體層作為基底，并堆疊到另一個(gè)基板上，(即，半封裝步驟后)，其后的處理為使薄膜半導(dǎo)體層的一部分從該另一個(gè)基板的分離表面上移除。此外，本發(fā)明的特征還在于，半導(dǎo)體器件進(jìn)一步在所述分離表面上形成，使得所述薄膜半導(dǎo)體層在兩個(gè)表面上都具有半導(dǎo)體器件。
下文將參考附圖中所描述的本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的其他特征和由此提供的益處進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1A到1I表示本發(fā)明中的基本工藝的一個(gè)實(shí)施例；圖2表示本發(fā)明中基本層狀結(jié)構(gòu)(單柵極結(jié)構(gòu))的一個(gè)實(shí)施例；圖3表示本發(fā)明中基本層狀結(jié)構(gòu)(雙柵極結(jié)構(gòu))的一個(gè)實(shí)施例；圖4表示本發(fā)明中基本層狀結(jié)構(gòu)(雙側(cè)電容器結(jié)構(gòu))的一個(gè)實(shí)施例；圖5A到5F表示根據(jù)第1實(shí)施例的制作工藝；圖6表示在第1實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)。
圖7A到7D-表示根據(jù)第2實(shí)施例的制作工藝；圖8表示在第2實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)；圖9A-到9D-表示根據(jù)第3實(shí)施例的制作工藝；圖10表示在第3實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)；圖11A-到11F-表示根據(jù)第4實(shí)施例的制作工藝；圖12表示在第4實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)；圖13A到13C-表示根據(jù)第5實(shí)施例的制作工藝；圖14表示根據(jù)第6實(shí)施例的制作工藝；圖15表示在第6實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)；圖16-表示根據(jù)第7實(shí)施例的制作工藝；圖17表示在第7實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)；和圖18表示在第8實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
(a)基本工藝圖1A到1I表示用于制作薄膜半導(dǎo)體器件工藝的基本工藝。首先，圖1A中對(duì)基板1進(jìn)行陽(yáng)極化處理。該陽(yáng)極化處理就是通過(guò)將基板(例如硅晶片)用作陽(yáng)極(+)和將反電極(例如鉑)作為陰極(-)而使電流通過(guò)，從而在基板1上形成陽(yáng)極化膜。作為用于該陽(yáng)極化處理的條件(電流密度、電解液濃度、陽(yáng)極化時(shí)間)，使用在已知工藝中使用過(guò)的那些條件。
因此，如圖1B所示，多孔層(陽(yáng)極化膜)2在所述基板的表面上形成。該多孔層在其中已形成了直徑為例如0.01μm的大量極小的孔，即，該層具有所謂海綿結(jié)構(gòu)。接著，如圖1C所示，薄膜半導(dǎo)體層3通過(guò)使用多孔層2作為基底而在第一基板1上形成。該多孔層2用作基底，因此可使具有十分優(yōu)良的晶體特性的薄膜半導(dǎo)體層3生長(zhǎng)。
然后，如圖1D所示，通過(guò)使用薄膜半導(dǎo)體層3將得到的產(chǎn)品加工成半導(dǎo)體器件。圖1D表示加工成作為半導(dǎo)體器件的TFT的工藝的一個(gè)實(shí)施例，其中，柵極電極4通過(guò)使用一種已知半導(dǎo)體工藝在薄膜半導(dǎo)體層3的上表面上形成柵極電極4。如下所述，該半導(dǎo)體器件不限于TFT。
隨后，在形成的半導(dǎo)體器件和另一個(gè)半導(dǎo)體器件之間形成布線。然后，如圖1E所示，將具有與粘接劑或接合劑相似功能的絕緣膜5涂覆或堆疊于該暴露表面之上以粘接或接合該半導(dǎo)體器件和第二基板6。
接著，如圖1F所示，使和第二基板6粘接或接合的半導(dǎo)體器件與第一基板1分離。在多孔層2處完成該分離。例如，通過(guò)使用機(jī)械破壞的方法進(jìn)行分離，該方法中，在多孔層2側(cè)施加外力以形成切口，并使該切口擴(kuò)大?？蛇x地，例如，通過(guò)使用超高壓水流(噴水器)切割多孔層2以進(jìn)行分離。
圖1G表示已分離的第一基板層狀結(jié)構(gòu)的橫截面圖。多孔層2留在基板1上，但多孔層2被移除。移除多孔層2，然后如圖1A所示在下一制作工藝中再次使用基板1。以此方式再次使用基板1，可使制作成本降低。
另一方面，圖1H表示第二基板的橫截面層狀結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)移至該第二基板。在該步驟中，進(jìn)行用于將殘留多孔層2從分離表面移除并部分移除暴露的薄膜半導(dǎo)體層3的步驟。通過(guò)該步驟，所述半導(dǎo)體器件與另一半導(dǎo)體器件電絕緣。在該階段對(duì)薄膜半導(dǎo)體層3進(jìn)行處理可實(shí)現(xiàn)高的處理精確度。
在圖1D所示的階段，薄膜半導(dǎo)體層3可被部分移除。在這種情況下，在隨后步驟中于多孔層2上形成包括不同膜材料的至少兩個(gè)區(qū)域。然而，膜材料的不同可能導(dǎo)致?lián)p壞，例如，薄膜半導(dǎo)體層3在移除多孔層2的過(guò)程中被剝離，這使制作成本增加。因此，本發(fā)明中，在圖1H所示的階段中對(duì)薄膜半導(dǎo)體層3進(jìn)行處理。
在圖1H所示的階段，優(yōu)選地將多孔層2完全移除。然而，只要不犧牲所述半導(dǎo)體器件的操作性能，多孔層2可殘留在所述基板整個(gè)表面或部分表面上。
隨后，進(jìn)行用于在分離表面上形成絕緣體的步驟。上述為基本工藝。通過(guò)使用該工藝，例如，可完成使薄膜半導(dǎo)體在多孔半導(dǎo)體上進(jìn)行外延生長(zhǎng)的處理，該多孔半導(dǎo)體是通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體基底的表面進(jìn)行陽(yáng)極化而形成的，從而形成半導(dǎo)體器件，并且使該半導(dǎo)體器件分離并轉(zhuǎn)移至另一基板。
根據(jù)要制作的半導(dǎo)體器件，作為該步驟的后續(xù)步驟，可進(jìn)行用于部分地移除分離表面上的絕緣體以暴露部分半導(dǎo)體器件的步驟。在這種情況下，隨后，例如，進(jìn)行用于在所述半導(dǎo)體器件的暴露部分上形成導(dǎo)電材料以在該導(dǎo)電材料和該半導(dǎo)體器件之間形成導(dǎo)電的步驟。
圖1I表示將基本工藝用于制作LCD的工藝時(shí)進(jìn)行的步驟，該步驟處于上述布線形成之后，并且表示在布線步驟之后用玻璃基板8密封該半導(dǎo)體器件上的液晶7的狀態(tài)。在該制作LCD的工藝中，如上述的第二基板6，使用玻璃基板。
此外，關(guān)于上述基本制作工藝，提出還包括用于形成遮光層步驟的工藝。提出了還包括該步驟的兩種工藝。第一種為還包括在圖1D階段的步驟的工藝。例如，在形成的所述半導(dǎo)體器件和另一個(gè)半導(dǎo)體器件之間形成布線之后，并在將該半導(dǎo)體器件粘接或接合到第二基板6之前，可提供用于在所述布線上形成遮光層的步驟。
另一種是還包括圖1H階段的步驟的工藝。例如，在用于在半導(dǎo)體器件的暴露部分上形成導(dǎo)電材料以在該導(dǎo)電材料和該半導(dǎo)體器件之間形成導(dǎo)電的步驟之后，可提供用于在分離表面上形成遮光層的步驟。通過(guò)提供用于形成遮光層的步驟，可完全為半導(dǎo)體器件例如TFT遮光。因此，可將上述基本工藝應(yīng)用于制作需要防止由于光照射而引起的故障的半導(dǎo)體器件的工藝。
在上述工藝的每一步驟中，還可以使用下述材料和條件。例如，作為第一基板，優(yōu)選地使用單晶半導(dǎo)體材料。也可使用多晶半導(dǎo)體材料?？蛇x地，在第一基板上，可使用元素半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體作為半導(dǎo)體材料。
作為元素半導(dǎo)體，例如，可使用硅(Si)或鍺(Ge)。作為化合物半導(dǎo)體，例如，可使用IV-IV族化合物半導(dǎo)體或III-V族化合物半導(dǎo)體。具體地，可使用硅和鍺的化合物，鎵和砷的化合物，鎵和磷的化合物，鎵、銦和磷的化合物或鎵和氮的化合物。
此外，作為薄膜半導(dǎo)體層，優(yōu)選地使用單晶半導(dǎo)體材料。例如，可通過(guò)使單晶體進(jìn)行外延生長(zhǎng)而生成具有優(yōu)良晶體性能的薄膜。如上所述可使用具有優(yōu)良的晶體性能的薄膜，因此，例如，可使TFT小型化。此外，在該薄膜半導(dǎo)體層中，元素半導(dǎo)體或半導(dǎo)體化合物可用作半導(dǎo)體材料。
作為元素半導(dǎo)體，例如，可使用硅(Si)或鍺(Ge)。作為化合物半導(dǎo)體，例如，可使用IV-IV族化合物半導(dǎo)體或III-V族化合物半導(dǎo)體。具體地，可使用硅和鍺的化合物，鎵和砷的化合物，鎵和磷的化合物，鎵、銦和磷的化合物或鎵和氮的化合物。
此外，理想的是，所述薄膜半導(dǎo)體層的厚度為幾百埃到約1μm，此外，優(yōu)選地，厚度為幾納米到幾百納米。當(dāng)所述薄膜半導(dǎo)體層的厚度在上述范圍內(nèi)時(shí)，可進(jìn)一步降低寄生電容，這樣可實(shí)現(xiàn)速度的提高和電能消耗的降低?；镜?，優(yōu)選的是，所述薄膜半導(dǎo)體層是由與制作用于基底的多孔層的材料相同的材料而形成的膜，但所述薄膜半導(dǎo)體層可以是由與制作用于基底的多孔層的材料不同的材料而形成的膜。例如，可使由鎵和砷的化合物組成的薄膜半導(dǎo)體層在多孔硅基板上進(jìn)行外延生長(zhǎng)。當(dāng)所述薄膜半導(dǎo)體層構(gòu)成透明電極的一部分時(shí)，則可形成電荷耦合器件(CCD)或CMOS(互補(bǔ)式MOS)傳感器。
理想的是，所述半導(dǎo)體器件包括MIS結(jié)構(gòu)、PN結(jié)結(jié)構(gòu)、雙極晶體管結(jié)構(gòu)、激光振蕩結(jié)構(gòu)和CCD結(jié)構(gòu)中的任何一個(gè)。作為MIS結(jié)構(gòu)，例如，優(yōu)選地為MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)。作為激光振蕩結(jié)構(gòu)，例如，優(yōu)選地為雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。CCD結(jié)構(gòu)是使得在半導(dǎo)體表面排列多個(gè)MOS結(jié)構(gòu)的電極的結(jié)構(gòu)。在CCD結(jié)構(gòu)中，通過(guò)信號(hào)向輸入部分輸入電荷，作用于每個(gè)電極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)沿所排列的電極轉(zhuǎn)移該輸入電荷，這樣完成了從輸出部分取出電壓的操作。
優(yōu)選的是，所述半導(dǎo)體器件包括MIS晶體管。此外，更優(yōu)選的是，所述半導(dǎo)體器件包括雙柵極結(jié)構(gòu)或其層狀結(jié)構(gòu)的一部分的MIS晶體管。通過(guò)使用雙柵極結(jié)構(gòu)的TFT，可制作具有高驅(qū)動(dòng)能力的薄膜半導(dǎo)體器件。此外，理想的是，該半導(dǎo)體器件包括薄膜半導(dǎo)體層兩側(cè)上的或其層狀結(jié)構(gòu)的一部分的電容器。該雙側(cè)電容器結(jié)構(gòu)制作可以具有更大電容的TFT。
在所述布線中，優(yōu)選的是使用包含鋁、鎢、硅化鎢、金、銀、銅、鉑和鈦中的任何一種的材料。通過(guò)如在常用MOS工藝中的在布線材料中使用上述材料，可以低成本制作薄膜半導(dǎo)體器件。此外，在粘接或接合步驟中，優(yōu)選的是，通過(guò)使用置于薄膜半導(dǎo)體層和第二基板之間具有粘接特性的材料實(shí)現(xiàn)粘接。此外，在粘接或接合步驟中，可通過(guò)在薄膜半導(dǎo)體層的表面和第二基板表面相互接觸的狀態(tài)下加熱而形成接合。
作為第二基板，可使用透明基板或具有撓性的基板例如塑料，也可使用硅基板。當(dāng)所述器件轉(zhuǎn)移至作為第二基板的透明玻璃基板、石英基板或塑料基板上時(shí)，在所述透明絕緣體基板上可制造TFT。此外，在透明絕緣體基板上形成TFT時(shí)，可裝配液晶面板以制作包括薄膜單晶體硅的LCD。
具體地，本發(fā)明可應(yīng)用于制作透射式LCD的工藝。分離的硅基板可反復(fù)地再使用。在應(yīng)用本發(fā)明于透射式LCD中，當(dāng)用光照射TFT部分時(shí)，TFT中出現(xiàn)故障，因此防止光照射TFT部分是很重要的。在本發(fā)明中，如上所述，形成遮光層為TFT部分完全地遮光，這樣使其更易于應(yīng)用在透射式LCD中。
更優(yōu)選地，在真空氣氛中進(jìn)行粘接或接合步驟。此外，理想的是，從分離的半導(dǎo)體器件的分離表面部分移除所述薄膜半導(dǎo)體層以使該半導(dǎo)體器件與另一半導(dǎo)體器件電絕緣的步驟，包括在所述半導(dǎo)體器件上用掩模蝕刻的步驟或通過(guò)激光照射切割薄膜半導(dǎo)體層的步驟。這樣，可使用與常用MOS工藝中相似的步驟，因此可以低成本制作薄膜半導(dǎo)體器件。
用于在分離的表面上形成絕緣體的步驟中，優(yōu)選的是，所述絕緣體包括硅化合物作為材料。作為該硅化合物，優(yōu)選地使用是硅的氧化物薄膜的二氧化硅和是氮化硅薄膜的氮化硅。通過(guò)在該絕緣膜中使用這些膜，可制作出優(yōu)質(zhì)的薄膜半導(dǎo)體器件。此外，理想的是，所述工藝還包括用于部分移除分離的表面上的絕緣體以暴露部分所述半導(dǎo)體器件的步驟。在這種情況下，優(yōu)選的是，該步驟包括用于在該半導(dǎo)體器件上用掩模蝕刻的步驟或通過(guò)激光照射切割該絕緣體的步驟。
此外，理想的是，用于在所述半導(dǎo)體器件的暴露部分上形成導(dǎo)電材料的導(dǎo)電材料具有光學(xué)透明的特性。該光學(xué)透明材料優(yōu)選地是包括銦、鈦和氧的化合物，錫和氧的化合物以及鋅和氧的化合物中任何一種的材料。
此外，優(yōu)選的是，用于在所述半導(dǎo)體器件的暴露部分上形成導(dǎo)電材料的導(dǎo)電材料為金屬。在這種情況下，作為金屬，可使用包含鋁、鎢、金、銀、銅、鉑和鈦中的任何一種的材料。相似地，在所述遮光層中，理想的是使用包含金屬的材料。作為在遮光層中使用的金屬，理想的是使用包含鋁、鎢、金、銀、銅、鉑、鈦、鎢硅化合物、和鈦硅化合物中的任何一種的材料。
在本發(fā)明中，分離前工藝和分離后工藝結(jié)合起來(lái)以實(shí)現(xiàn)薄膜半導(dǎo)體器件的制作，因此可以結(jié)合使用具有不同溫度條件的工藝。例如，在分離第一基板之前的工藝中，可通過(guò)使用高溫工藝制作TFT。因此，例如，可使用導(dǎo)熱爐，這樣，可通過(guò)高溫工藝而淀積具有優(yōu)良晶體性能的柵極氧化膜。此外，可實(shí)現(xiàn)每個(gè)器件層的雜質(zhì)擴(kuò)散，而不受溫度限制。
另一方面，在分離第一基板之后，可使用低溫工藝制作TFT，雖然溫度隨用于轉(zhuǎn)移的第二基板或粘接材料的耐溫性而變化。例如，在用于轉(zhuǎn)移的基板中使用玻璃時(shí)，可在低于玻璃熔化溫度的溫度范圍內(nèi)制作出TFT?？墒褂门c用于大尺寸LCD面板的低溫工藝相似的制作工藝。
如上所述，在本發(fā)明中，當(dāng)透明電極(ITO電極)轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘伲玟X、銀、鉑、金、鈀、鎂、鈦、鈷或鎢，可制作反射的LCD。在這種情況下，當(dāng)所述器件轉(zhuǎn)移至具有高導(dǎo)熱性的用于轉(zhuǎn)移的基板材料(第二基板)時(shí)，這有助于LCD的冷卻。例如，所述器件可轉(zhuǎn)移至一種金屬，例如鋁或鐵。
在第二基板中使用金屬作為轉(zhuǎn)移基板時(shí)，通過(guò)使用絕緣粘接劑有利地粘接該基板，例如，用絕緣膜涂覆該基板的表面或使絕緣膜貼于該基板。此外，當(dāng)沿著第二基板提供冷卻管以使冷卻介質(zhì)在該管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，可進(jìn)一步提高冷卻效率。例如，裝配在由不銹鋼制得的金屬板背部的冷卻水管，即使在所述器件用在高亮度投影儀中用強(qiáng)光照射所述器件的情況下也可以一直冷卻該器件，這樣可以防止由于熱引起的故障。
圖2至4表示可通過(guò)上述用于制作薄膜半導(dǎo)體器件的工藝制作的薄膜半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)。第一，如圖2所示，可實(shí)現(xiàn)具有MIS晶體管的薄膜半導(dǎo)體器件，該MIS晶體管結(jié)構(gòu)包括，例如，在厚度小至幾百埃到大約1μm的薄膜半導(dǎo)體層11的上表面上依次堆疊的絕緣體膜12和金屬柵極13。形成多孔半導(dǎo)體作為基底，因而使用厚度小至幾百埃到大約1μm且具有優(yōu)良晶體特性的薄膜半導(dǎo)體層可形成TFT。此外，在該薄膜半導(dǎo)體器件中，對(duì)在該半導(dǎo)體器件之間的薄膜半導(dǎo)體層進(jìn)行物理移除，因此，可實(shí)現(xiàn)其中每個(gè)半導(dǎo)體器件都電絕緣的島狀結(jié)構(gòu)，這樣使得集成程度進(jìn)一步增加。
此外，如圖3所示，可實(shí)現(xiàn)具有MIS晶體管的薄膜半導(dǎo)體器件，該MIS晶體管具有包括在厚度小至幾百埃到大約1μm的薄膜半導(dǎo)體層11的兩個(gè)表面上依次堆疊絕緣體膜12和金屬柵極13的雙柵極結(jié)構(gòu)。該雙柵極結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了具有大驅(qū)動(dòng)力的電路。也在這種情況下，對(duì)半導(dǎo)體器件間的薄膜半導(dǎo)體層進(jìn)行物理移除，因此可實(shí)現(xiàn)其中每個(gè)半導(dǎo)體器件都電絕緣的島狀結(jié)構(gòu)。
此外，如圖4所示，可實(shí)現(xiàn)具有雙側(cè)電容器的薄膜半導(dǎo)體器件，該雙側(cè)電容器包括在厚度小至幾百埃到大約1μm的薄膜半導(dǎo)體層11的兩個(gè)表面上依次堆疊絕緣體膜12和反電極14。該雙側(cè)電容器實(shí)現(xiàn)了具有大電容的TFT。在這種情況下，可移除半導(dǎo)體器件之間的薄膜半導(dǎo)體層以形成其中每個(gè)半導(dǎo)體器件都電絕緣的島狀結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的是，具有雙柵極結(jié)構(gòu)MIS晶體管的上述半導(dǎo)體器件(例如MIS晶體管)或薄膜半導(dǎo)體器件在薄膜半導(dǎo)體層11的兩側(cè)上還具有電容器，即雙側(cè)電容器。此外，優(yōu)選的是，所述半導(dǎo)體器件(例如MIS晶體管)或具有雙柵極結(jié)構(gòu)MIS晶體管的薄膜半導(dǎo)體器件還具有一個(gè)透明電極。
此外，理想的是，半導(dǎo)體器件(例如MIS晶體管)或具有雙柵極結(jié)構(gòu)MIS晶體管的薄膜半導(dǎo)體器件還具有為每種MIS晶體管遮光的遮光層。通過(guò)提供遮光層，可防止光照射引起的晶體管的故障。
通過(guò)結(jié)合在厚度為幾百埃到大約1μm的薄膜半導(dǎo)體層上形成的MIS晶體管、薄膜半導(dǎo)體兩側(cè)形成的電容器、構(gòu)成相對(duì)電極的透明電極、和置于該對(duì)透明電極之間的液晶層，可形成液晶顯示器。相似地，通過(guò)結(jié)合在厚度為幾百埃到大約1μm的薄膜半導(dǎo)體層上形成的雙柵極結(jié)構(gòu)MIS晶體管、薄膜半導(dǎo)體兩側(cè)上形成的電容器、構(gòu)成相對(duì)電極的透明電極、和置于該對(duì)透明電極之間的液晶層，可形成液晶顯示器。
如上所述，可使用通過(guò)使用厚度極小的半導(dǎo)體層形成的具有優(yōu)良晶體特性的TFT，以使該TFT可小型化，可以獲得具有高孔徑比的液晶顯示器。此外，在該液晶顯示器中，通過(guò)進(jìn)一步提供用于為晶體管遮光的遮光層，可防止該液晶顯示器免受晶體管故障的影響。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中使用這樣的方法，其中，進(jìn)行通過(guò)使用在多孔層的上表面上形成的薄膜半導(dǎo)體層以形成半導(dǎo)體器件的工藝，而且形成的半導(dǎo)體器件粘接或接合到第二基板，然后從第一基板上分離。因此，可重復(fù)使用第一基板，這樣降低了薄膜半導(dǎo)體器件的制作成本。此外，形成多孔層作為基底，因而可形成具有優(yōu)良晶體特性的薄膜半導(dǎo)體層，這樣使可以獲得具有優(yōu)良性能的半導(dǎo)體器件。
此外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將半導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)移至第二基板，然后將分離的表面上的薄膜半導(dǎo)體層被部分地移除以使半導(dǎo)體器件相互電絕緣。因此，可完全實(shí)現(xiàn)所述器件間的隔離。另外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將半導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)移至第二基板，然后半導(dǎo)體器件可進(jìn)一步在分離的表面上的薄膜半導(dǎo)體層上形成。因此，可相對(duì)容易地制成雙柵極結(jié)構(gòu)晶體管或雙側(cè)電容器。
本發(fā)明的工藝可應(yīng)用于，例如，下列用途。首先，該工藝不僅可以應(yīng)用于上述在液晶顯示器中使用的TFT，也應(yīng)用于電荷耦合器件(CCD)、CMOS傳感器、半導(dǎo)體集成電路和太陽(yáng)能電池。具體的，當(dāng)一部分透明電極由薄膜半導(dǎo)體構(gòu)成時(shí)，該工藝可應(yīng)用于CCD或CMOS傳感器。此外，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇用于第二基板的材料，該工藝可應(yīng)用于具有彎曲表面的TFT器件、CCD或CMOS傳感器。
下文將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于制作薄膜單晶體硅TFT的工藝。附圖中未具體表示出或本說(shuō)明書中未描述的性能將從本發(fā)明領(lǐng)域的已知技術(shù)中選出。
(1)實(shí)施例1在本實(shí)施例中，描述用于制作具有單柵極晶體管、一側(cè)具有電容器和一側(cè)具有遮光板的液晶顯示器的工藝。這里，根據(jù)圖5A至5F對(duì)一系列制作步驟a1至a36進(jìn)行描述。
首先，制備硅(Si)基板21。作為硅基板21，例如，使用8英寸P型、摻雜硼(B)、并且通過(guò)CZ方法制作且具有解理面(100)的單晶體硅基板。不用說(shuō)，對(duì)于硅基板的要求不限于上述那些(圖5A，a1硅基板)。
然后，對(duì)硅基板21進(jìn)行陽(yáng)極化以形成多孔表面。在該陽(yáng)極化中，作為電解溶液，使用HF∶C2H5OH＝1∶1。在陽(yáng)極化過(guò)程中改變電流密度以制備具有雙層狀結(jié)構(gòu)的多孔硅22(圖5A，a2陽(yáng)極化)。
使硅在作為基底的多孔硅22上進(jìn)行外延生長(zhǎng)。在該實(shí)施例中，淀積厚度為100nm的外延硅層23(圖5A，a3硅外延生長(zhǎng))。
然后，對(duì)該硅基板熱氧化以在外延硅層23表面上形成氧化膜24(圖5A，a4熱氧化)。
然后，用硼對(duì)外延硅層23進(jìn)行離子注入。該離子注入與溝道層的摻雜相應(yīng)。在本實(shí)施例中，用硼對(duì)該溝道層進(jìn)行注入，這樣該溝道層成為P型。在N型溝道層的形成中，可以用例如磷進(jìn)行摻雜(圖5A，a5溝道離子注入)。
然后，使用抗蝕劑25形成圖案以制備電容器的電極部分(圖5A，a6抗蝕劑圖案化)。
然后，用高濃度的砷對(duì)電容器的電極部分進(jìn)行注入，這樣該電極部分為高濃度N型(N++)。在該離子注入之后，移除抗蝕劑25(圖5A，a7電容器電極離子注入)。
接著，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)方法淀積多晶硅層26。該多晶硅層26構(gòu)成柵極電極材料(圖5A，a8多晶硅CVD)。
然后，對(duì)多晶硅層26進(jìn)行干蝕刻以形成柵極電極。該電極用作前柵極(圖5A，a9用于形成前柵極的干蝕刻)。
然后，對(duì)整個(gè)表面進(jìn)行離子注入以形成LDD(輕度摻雜漏極)。在本實(shí)施例中，用磷注入該表面，這樣LDD層為N型(N+)(圖5A，a10LDD離子注入)。
然后，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)方法在整個(gè)表面上淀積SiO2膜27(圖5A，a11二氧化硅CVD)。
然后，對(duì)整個(gè)表面進(jìn)行干蝕刻以形成側(cè)壁(圖5B，a12側(cè)壁形成)。
然后，進(jìn)行離子注入以形成源-漏極區(qū)域。在本實(shí)施例中，用砷注入該表面，這樣源-漏極區(qū)域?yàn)楦邼舛萅型(N++)(圖5B，a13源-漏極離子注入)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜28(圖5B，a14二氧化硅CVD)。
然后，為從前柵極中取出電極，通過(guò)干蝕刻形成接觸孔(圖5B，a15用于形成接觸孔的干蝕刻)。
接著，為形成電極，淀積導(dǎo)電電極材料層29。作為電極材料，使用通常用作制作集成電路的材料。具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu，Co，Mg，Pt，和Au；以及硅和一金屬的合金(硅化物)例如WSi，TiSi，和CoSi?？墒褂贸@些之外的其他任何具有導(dǎo)電性的材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射淀積Al(圖5B，a16Al濺射)。
然后，通過(guò)干蝕刻移除不必要電極材料，以形成電極構(gòu)件(圖5B，a17用于形成電極的干蝕刻)然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜30(圖5B，a18二氧化硅CVD)。
然后，為形成多層互聯(lián)，通過(guò)干蝕刻以形成接觸孔(圖5B，a19用于形成接觸孔的干蝕刻)。
接著，淀積用于為TFT部分遮光的遮光層31。作為用于遮光層的材料，可使用具有遮光性能的任何材料。具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu和Co；以及硅和一金屬的合金(硅化物)例如WSi和TiSi。可使用除這些之外的其他任何具有遮光性能的材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射淀積Ti(圖5B，a20BLK(覆蓋式)構(gòu)件濺射)。
然后，通過(guò)干蝕刻移除不必要的遮光材料，以形成遮光構(gòu)件(圖5C，a21用于BLK形成的干蝕刻)。
然后，將粘接劑涂覆于該表面以形成粘接層32。作為該粘接層的材料，使用具有粘接性能的材料。具體的，使用商業(yè)上可得的粘接劑或自粘劑。作為可選的接合材料，在該粘接層中，可使用材料例如SOG(旋涂玻璃)、PSG(磷硅酸鹽玻璃)、BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃)和溶膠凝膠。這些材料具有如下性能所涂覆材料粘附支撐基板，然后暴露于高溫以實(shí)現(xiàn)粘接。
在研磨和平坦化該材料的表面然后將其粘接基板時(shí)，提高了這些接合材料的粘接力。作為另外可選的接合材料，可使用具有可通過(guò)加熱粘接的性能的材料。例子包括通常用于生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物樹脂)。作為可選的粘接材料，可使用可重復(fù)粘接和剝離的自粘材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用商業(yè)中可得的粘接劑進(jìn)行粘接。(圖5C，a22涂敷粘接劑)。
接著，將玻璃基板33粘接于半導(dǎo)體器件。玻璃基板33是權(quán)利要求書中所限定的第二基板的例子。在該例中，理想的是，在TFT層和該玻璃基板之間無(wú)氣泡形成。例如，當(dāng)使用真空層壓機(jī)在真空中進(jìn)行粘接時(shí)，無(wú)氣泡形成。使用制造真空氣氛的設(shè)備在真空氣氛中可優(yōu)勢(shì)地進(jìn)行用于粘接的操作。在本實(shí)施例中，使用真空層壓機(jī)進(jìn)行粘接(圖5C，a23粘接)。
在將半導(dǎo)體器件粘接并固定于玻璃基板33之后，TFT部分在具有多層結(jié)構(gòu)的多孔硅22的一部分處從支撐基板(硅基板21)分離。該分離的半導(dǎo)體基板(硅基板21)可以再次使用?？梢允褂靡阎姆椒ǐ@得分離，例如一種方法，其中，在多孔硅22的一側(cè)施加外力以物理地形成切口，然后將基板機(jī)械地剝離；或者一種方法，其中使用超高壓水流切割多孔硅(圖5C，a24分離)。
然后，移除殘留在分離的表面上的多孔硅22?？赏ㄟ^(guò)使用化學(xué)藥品的蝕刻或在氣體氣氛中干蝕刻移除多孔硅22。使用旋轉(zhuǎn)蝕刻機(jī)作為移除設(shè)備時(shí)，可形成具有低粗糙度的光滑表面?？蛇x地，可使用研磨器或CMP(化學(xué)機(jī)械磨光器)。作為該化學(xué)藥品，可使用具有蝕刻多孔硅性能的試劑。例子包括氫氟酸和硝酸的混合物，氫氟酸、硝酸和醋酸的混合物，和氫氟酸與過(guò)氧化氫水溶液的混合物。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)蝕刻機(jī)操作用氫氟酸和硝酸的混合物進(jìn)行蝕刻(圖5C，a25多孔硅移除)。
接著，對(duì)在分離的表面上暴露的外延Si層23進(jìn)行干蝕刻以形成SOI島(圖5C，a26SOI島形成)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜34(圖5D，a27二氧化硅CVD)。
然后，為了形成接觸孔，對(duì)SiO2膜34進(jìn)行干蝕刻(圖5D，a28接觸孔形成)。
然后，淀積用于為TFT部分遮光的遮光層35。作為用于遮光層的材料，可使用具有遮光性能的任何材料。具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu和Co；以及硅和一金屬的合金例如WSi和TiSi?？墒褂贸@些之外的其他任何具有遮光性能材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射淀積鎢(W)(圖5D，a29BLK構(gòu)件濺射)。
然后，通過(guò)于蝕刻移除不必要的遮光層35的，以形成遮光構(gòu)件(圖5D，a30干蝕刻)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜36(圖5D，a31二氧化硅CVD)。
然后，為形成接觸孔，對(duì)SiO2膜36進(jìn)行干蝕刻(圖5E，a32接觸孔形成)。
然后，淀積透明電極層37。在該透明電極中，可使用通常用于TFT、太陽(yáng)能電池或有機(jī)EL元件中的材料。例子包括ITO，ZnO，和SnO。在本實(shí)施例中，ITO通過(guò)濺射淀積(圖5E，a33ITO濺射)。
然后，通過(guò)蝕刻移除不必要的透明電極材料，以形成透明電極構(gòu)件(圖5E，a34透明電極形成)。
這樣，完成了TFT單元(構(gòu)件)(圖5F，a35TFT單元完成)。
此外，裝配TFT和在其上具有反電極39的玻璃基板40，使電極39與該TFT面對(duì)，二者之間的空間用液晶材料38填充，以完成液晶顯示器(圖5F，a36液晶填充)。圖6表示本實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)。
(2)實(shí)施例2在本實(shí)施例中，描述用于制作具有雙柵極晶體管、雙側(cè)電容器和雙側(cè)上遮光板的液晶顯示器的工藝。在圖7A，b1到7D，b23和圖5A，a1到5F，a36中，相同部分或部位用相同數(shù)字表示。
進(jìn)行包括實(shí)施例1中圖5A，a1到5B，a17所示的步驟的工藝。因此獲得相同的層狀結(jié)構(gòu)(圖7A，b1)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜30(圖7A，b2二氧化硅CVD)。
然后，為了形成接觸孔，對(duì)SiO2膜30進(jìn)行干蝕刻(圖7A，b3接觸孔形成)。
然后，淀積用于為TFT部分遮光的遮光層31。作為用于遮光層的材料，可使用具有遮光性能的任何材料。具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu和Co；以及硅和一金屬的合金(硅化物)例如WSi和TiSi?？墒褂贸@些之外的其他任何具有遮光性能材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射淀積Ti(圖7A，b4金屬濺射)。
然后，通過(guò)干蝕刻移除不必要的遮光材料，以形成遮光構(gòu)件(圖57A，b5BLK形成)。
然后，將粘接劑涂覆于該表面以形成粘接層32。作為該粘接層的材料，使用具有粘接性能的材料。具體的，使用商業(yè)上可得的粘接劑或自粘劑。作為可選的接合材料，在該粘接層中，可使用材料例如SOG、PSG、BPSG和溶膠凝膠。這些材料具有如下性能所涂覆材料粘附到支撐基板，然后暴露于高溫以實(shí)現(xiàn)粘接。在研磨和平坦化該材料的表面然后將其粘接基板時(shí)，提高了這些接合材料的粘接力。作為另外可選的接合材料，可使用具有可通過(guò)加熱粘接性能的材料。例子包括通常用于生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的EVA。作為可選的粘接材料，可使用可重復(fù)粘接和剝離的自粘材料。在本實(shí)施例中，應(yīng)用SOG。在應(yīng)用SOG后，對(duì)生成物進(jìn)行烘烤然后打磨，以平坦化該表面(圖7A，b6涂敷粘接劑)。
接著，將玻璃基板33粘接于粘接層32。在該例中，理想的是，TFT層和該玻璃基板之間無(wú)氣泡形成。在本實(shí)施例中，對(duì)玻璃基板和已形成了TFT的Si基板進(jìn)行濕法清洗，這樣，該表面變?yōu)橛H水的。然后，進(jìn)行粘接。在粘接后，對(duì)生成物在高溫氣氛中進(jìn)行退火(圖7A，b7基板粘接)。
在將半導(dǎo)體器件粘接并固定于玻璃基板33之后，TFT部分在具有多層結(jié)構(gòu)的多孔硅22的一部分處從支撐基板(硅基板21)分離。該分離的半導(dǎo)體基板可以再次使用(圖7B，b8分離)。
然后，移除殘留于分離的表面上的多孔硅22。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)蝕刻機(jī)操作用氫氟酸和硝酸的混合物進(jìn)行的蝕刻(圖7B，b9多孔硅移除)。
然后，對(duì)在分離的表面上暴露的外延Si層23進(jìn)行干蝕刻以形成SOI島(圖7B，b10SOI島形成)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜34。SiO2膜34用作用于背面柵極的柵極氧化膜。同時(shí)，也用作用于雙側(cè)電容器的絕緣材料。使用具有高介電常數(shù)的材料時(shí)，可提高該電容器的電容。材料的具體例子包括SiN，PZT，SBT，Al2O3，HfO。此外，可使用在常用半導(dǎo)體器件中使用的高介電常數(shù)材料。在本實(shí)施例中，如上所述，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜34(圖7B，b11二氧化硅CVD)。
然后，為形成接觸孔，對(duì)SiO2膜34進(jìn)行干蝕刻(圖7B，b12接觸孔形成)。
然后，淀積導(dǎo)電層41，其中，導(dǎo)電層41用作用于背面柵極和雙側(cè)電容器的導(dǎo)電電極材料。作為該電極材料，可使用通常用于制作半導(dǎo)體集成電路的導(dǎo)電材料。具體的例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu，Co和Mg；硅和一金屬的合金例如WSi和TiSi。可使用除這些之外的其他任何具有導(dǎo)電性的材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射淀積鋁Al(圖7B，b13BLK構(gòu)件濺射)。
然后，通過(guò)干蝕刻移除導(dǎo)電層41不必要的電極材料部分，以形成電極構(gòu)件(圖7C，b14干蝕刻)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜42(圖7C，b15二氧化硅CVD)。
接著，淀積用于為TFT部分遮光的遮光層35。作為用于遮光層的材料，可使用具有遮光性能的任何材料。具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu和Co；以及硅和一金屬的合金例如WSi和TiSi?？墒褂贸@些之外的其他任何具有遮光性能材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)CVD方法淀積硅化鎢(WSi)(圖7C，b16金屬濺射)。
然后，通過(guò)干蝕刻移除不必要的遮光層35，以形成遮光構(gòu)件(圖7C，b17用于形成BLK的干蝕刻)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜36(圖7C，b18二氧化硅CVD)。
然后，為了形成接觸孔，對(duì)SiO2膜36進(jìn)行干蝕刻，形成接觸孔，從而在透明電極和漏極區(qū)之間實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電(圖7C，b19接觸孔形成)。
然后，形成透明電極37。作為透明電極材料，如結(jié)合實(shí)施例1中圖5-5a33所示的步驟所描述的，可使用常用的透明電極材料。在本實(shí)施例中，使用ITO(圖7D，b20ITO膜濺射)。
然后，通過(guò)蝕刻移除不必要的透明電極材料，以形成透明電極構(gòu)件(圖7D，b21透明電極形成)。
這樣，完成了TFT單元(構(gòu)件)(圖7D，b22)。
此外，裝配TFT和在其上具有反電極39的玻璃基板40，使電極39與該TFT面對(duì)，二者之間的空間用液晶材料38填充，以完成液晶顯示器(圖7D，b23液晶填充和LCD面板完成)。圖8表示本實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)。
(3)實(shí)施例3在本實(shí)施例中，描述用于制作具有雙柵極晶體管、一側(cè)上電容器和在雙側(cè)上遮光板的液晶顯示器的工藝。這里描述在圖9A到9D中所示的一系列制作步驟。在圖9A，c1到9D，c15；圖5A，a1到5F，a36和圖7A，b1到7D，b23中，相同部分或部位用相同數(shù)字表示。
進(jìn)行包3。括實(shí)施例1中的圖5A，a1到5D，a27所示的步驟的工藝。這里通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜34。同實(shí)施例2中圖7B，b13所示的步驟，SiO2膜34用作用于背面柵極的柵極氧化膜和用于雙側(cè)電容器的絕緣材料。使用具有高介電常數(shù)的材料時(shí)，可提高該電容器的電容。在本實(shí)施例中，如上所述，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜34(圖9A，c1)。
然后，為了形成接觸孔，對(duì)SiO2膜34進(jìn)行干蝕刻(圖9A，c2接觸孔形成)。
然后，為于TFT的外圍部分對(duì)SiO2膜34進(jìn)行干蝕刻，以形成溝槽43，以此為TFT的側(cè)邊區(qū)域遮光(圖9A，c3用于側(cè)邊遮光板的孔的形成)。
接著，淀積導(dǎo)電層41，其中，導(dǎo)電層41用作用于背面柵極和雙側(cè)電容器的導(dǎo)電電極材料。作為該電極材料，可使用通常用于制作半導(dǎo)體集成電路的導(dǎo)電材料。在這種情況下，優(yōu)選地使用可完全填充溝槽43的材料和淀積方法。這些材料的具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu，Co、Mg、Pt和Au；以及硅和一金屬的合金例如WSi和TiSi?？墒褂贸@些之外的其他任何具有導(dǎo)電性的材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)CVD法淀積WSi。導(dǎo)電層41用于在隨后步驟中接合布線到透明電極(圖9A，c4BLK構(gòu)件濺射)。
然后，通過(guò)干蝕刻移除不必要的電極材料(遮光材料)，以形成電極構(gòu)件。如圖所示，該電極構(gòu)件也用作在圖中看在垂直和水平方向上遮光的遮光層(圖9A，c5BLK形成)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜42(圖9B，c6二氧化硅CVD)。
然后，為了形成接觸孔，對(duì)SiO2膜42進(jìn)行干蝕刻。形成接觸孔以實(shí)現(xiàn)透明電極(下文描述透明電極37)和漏極部分之間的導(dǎo)電(圖9B，c7接觸孔形成)。
然后，淀積用于為TFT部分遮光的遮光層35。遮光層35在隨后步驟中接合布線于透明電極。作為用于遮光層的材料，可使用具有遮光性能的任何材料。具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu和Co；以及硅和一金屬的合金例如WSi和TiSi。可使用除這些之外的其他任何具有遮光性能材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)CVD方法淀積硅化鈦(TiSi)(圖9B，c8BLK構(gòu)件濺射)。
然后，通過(guò)干蝕刻移除不必要的遮光層35，以形成遮光構(gòu)件(圖9B，c9BLK形成)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜36(圖9B，c10二氧化硅CVD)。
然后，為了形成接觸孔，對(duì)SiO2膜36進(jìn)行干蝕刻。形成接觸孔以實(shí)現(xiàn)透明電極和漏極部分之間的導(dǎo)電(圖9C，c11接觸孔形成)。
接著，淀積透明電極層37。作為透明電極，如實(shí)施例1中圖5E，a33所示的步驟，使用常用的透明電極材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射淀積ITO(圖9C，C12ITO濺射)。
然后，通過(guò)蝕刻移除不必要的透明電極材料，以形成透明電極構(gòu)件(圖9C，c13透明電極形成)。
這樣，完成了TFT單元(構(gòu)件)(圖9D，c14TFT單元完成)。
此外，裝配TFT和在其上具有反電極39的玻璃基板40，使電極39與該TFT面對(duì)，二者之間的空間用液晶材料38填充，以完成液晶顯示器(圖9D，c15LCD面板完成)。圖10表示本實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)。
(4)實(shí)施例4在本實(shí)施例中，描述用于制作具有雙柵極晶體管、雙側(cè)電容器和完整(四側(cè))遮光板的液晶顯示器的另一工藝。在圖11A，d1到11F，d26和用于描述上述其他實(shí)施例的圖中，相同部分或部位用相同數(shù)字表示。
進(jìn)行包括實(shí)施例1如圖5A，a1到5B，a19所示步驟的工藝。因此，可獲得相同層狀結(jié)構(gòu)。圖11A，d1表示一種狀態(tài)，其中，已經(jīng)對(duì)構(gòu)成最上層的SiO2膜30進(jìn)行了干蝕刻以形成接觸孔(圖11A，d1)。
然后，為了形成多層互聯(lián)，淀積導(dǎo)電電極材料以形成導(dǎo)電層44。作為電極材料，使用常用于形成半導(dǎo)體集成電路的材料。具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu，Co，Mg，Pt，和Au；硅和一金屬的合金(硅化物)例如WSi、TiSi和CoSi?？墒褂贸@些之外的其他任何具有導(dǎo)電性的材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射淀積Al(圖11A，d2Al濺射)。
然后，通過(guò)于蝕刻移除不必要的多層互聯(lián)材料，以形成電極構(gòu)件(圖11A，d3電極形成)然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜45(圖11A，d4二氧化硅CVD)。
接著，淀積用于為TFT部分遮光的遮光層31。作為用于遮光層的材料，可使用具有遮光性能的任何材料。具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu和Co；以及硅和一金屬的合金(硅化物)例如WSi和TiSi?？墒褂贸@些之外的其他任何具有遮光性能材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射淀積Ti(圖11A，d5BLK材料濺射)。
然后，通過(guò)干蝕刻移除不必要的遮光材料，以形成遮光構(gòu)件(圖11A，d6BLK形成)。
然后，將粘接劑涂覆于該表面以形成粘接層32。與實(shí)施例1中圖5-3a22所示的步驟相似，作為該粘接層的材料，使用具有粘接性能的材料。在本實(shí)施例中，使用溶膠凝膠(圖11A，d7涂敷粘接劑)。
然后，將玻璃基板33粘接于所述半導(dǎo)體器件。在本實(shí)施例中，在粘接之后，對(duì)生成物進(jìn)行熱退火(圖11B，d8粘接至玻璃基板)。
在將半導(dǎo)體器件粘接并固定于玻璃基板33之后，TFT部分在具有多層結(jié)構(gòu)的多孔硅22的一部分處從支撐基板(硅基板21)分離。該分離的半導(dǎo)體基板可以再次使用(圖11B，d9分離)。
然后，移除殘留于分離的表面上的多孔硅22。在該多孔硅的移除中，通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)蝕刻機(jī)操作用氫氟酸和硝酸的混合物進(jìn)行蝕刻(圖11B，d10多孔硅移除)。
然后，對(duì)在分離的表面上暴露的外延Si層23進(jìn)行干蝕刻以形成SOI島(圖11B，d11SOI島形成)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜34。與實(shí)施例2中圖7-2b13所示的步驟相似，SiO2膜34用作用于背面柵極的柵極氧化膜和用于雙側(cè)電容器的絕緣材料。使用具有高介電常數(shù)的材料時(shí)，可提高該電容器的電容。在本實(shí)施例中，如上所述，SiO2膜34通過(guò)CVD方法淀積(圖11B，d12二氧化硅CVD)。
然后，為形成接觸孔，對(duì)SiO2膜34進(jìn)行干蝕刻(圖11C，d13接觸孔形成)。
用與實(shí)施例3中相同的方式對(duì)于TFT的外圍部分對(duì)SiO2膜34進(jìn)行干蝕刻，以形成溝槽43，以此為TFT的側(cè)邊區(qū)域遮光(圖11C，d14用于側(cè)邊遮光板的孔的形成)。
接著，淀積導(dǎo)電層41，其中，導(dǎo)電層41用作用于背面柵極和雙側(cè)電容器的導(dǎo)電電極材料。作為該電極材料，可使用通常用于制作半導(dǎo)體集成電路的導(dǎo)電材料。在這種情況下，優(yōu)選地使用可完全填充溝槽43的材料和淀積方法。這些材料的具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu，Co、Mg、Pt和Au；以及硅和一金屬的合金例如WSi和TiSi?？墒褂贸@些之外的其他任何具有導(dǎo)電性的材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)CVD方法淀積WSi。導(dǎo)電層41用于在隨后步驟中接合布線和透明電極(圖11C，d15BLK構(gòu)件濺射)。
然后，通過(guò)干蝕刻移除不必要的電極材料，以形成電極構(gòu)件。該電極構(gòu)件也用作在圖中的方向看在垂直和水平方向上遮光的遮光層(圖11C，d16BLK形成)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜42(圖11C，d17二氧化硅CVD)。
然后，為了形成接觸孔，對(duì)SiO2膜42進(jìn)行干蝕刻。(圖11D，d18接觸孔形成)。
然后，淀積用于為TFT部分遮光的遮光層35。遮光層35在隨后步驟中接合布線于透明電極。作為用于遮光層的材料，可使用具有遮光性能的任何材料。具體例子包括重金屬，例如Al，W，Ti，Cu和Co和硅和一金屬的合金例如WSi和TiSi?？墒褂贸@些之外的其他任何具有遮光性能材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)CVD方法淀積硅化鈦(TiSi)(圖11D，d19BLK構(gòu)件濺射)。
然后，通過(guò)干蝕刻移除不必要的遮光層35，以形成遮光構(gòu)件(圖11D，d20BLK形成)。
然后，通過(guò)CVD方法淀積SiO2膜36(圖11D，d21二氧化硅CVD)。
然后，為形成接觸孔，對(duì)SiO2膜36進(jìn)行干蝕刻。形成接觸孔以實(shí)現(xiàn)透明電極和漏極部分之間的導(dǎo)電(圖11E，d22接觸孔形成)。
接著，淀積透明電極層37。作為透明電極材料，如實(shí)施例1中圖5F，a33所示的步驟，使用常用的透明電極材料。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射淀積ITO(圖11E，d23ITO濺射)。
然后，通過(guò)蝕刻移除不必要的透明電極材料，以形成透明電極構(gòu)件(圖11E，d24透明電極形成)。
這樣，完成了TFT單元(構(gòu)件)(圖11E，d25TFT完成)。
此外，裝配TFT和在其上具有反電極39的玻璃基板40，使電極39與該TFT面對(duì)，二者之間的空間以液晶材料38填充，以完成液晶顯示器(圖11F，d26LCD面板完成)。圖12表示本實(shí)施例中制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)。
(5)實(shí)施例5在本實(shí)施例中，描述用于制作具有雙柵極晶體管、雙側(cè)電容器和完整(四側(cè))遮光板(無(wú)側(cè)壁)的液晶顯示器的另一工藝。在圖13A，e1到13C，e5和用于描述上述其他實(shí)施例的圖中，相同部分或部位用相同數(shù)字表示。
進(jìn)行包括實(shí)施例1中圖5A，a1到a10所示步驟的工藝。在該階段，獲得層狀結(jié)構(gòu)，其中，在通過(guò)干蝕刻處理成為電極構(gòu)件的多晶硅層26的上表面淀積SiO2膜27(圖13A，e1)。
然后，根據(jù)抗蝕劑圖案進(jìn)行干蝕刻。形成抗蝕劑圖案，從而形成LDD結(jié)構(gòu)(圖13A，e2形成抗蝕劑圖案)。
然后，進(jìn)行包括實(shí)施例1中圖5B，a13到a18所示步驟的工藝。具體地，進(jìn)行通過(guò)離子注入以形成源-漏極區(qū)域的步驟、形成接觸孔的步驟，形成電極的步驟等(圖13B，e3)。
然后，進(jìn)行包括實(shí)施例4中圖11A，d1到11F，d25所示步驟的工藝。具體地，依次進(jìn)行形成多層互聯(lián)電極的步驟，形成遮光層的步驟，粘接至玻璃基板上和從硅基板21分離的步驟和其他步驟，這樣完成TFT單元(圖13C，e4TFT單元完成)。
此外，裝配TFT和在其上具有反電極39的玻璃基板40，使電極39與該TFT面對(duì)，二者之間的空間用液晶材料38填充，以完成液晶顯示器。得到的結(jié)構(gòu)與圖12表示的橫截面結(jié)構(gòu)相同。(圖13C，e5LCD面板完成)。
(6)實(shí)施例6在本實(shí)施例中，描述用于制作具有雙柵極晶體管、雙側(cè)電容器和完整(四側(cè))遮光板的液晶顯示器的工藝。在本實(shí)施例中，多晶硅柵極用作布線。在圖14和用于描述上述其他實(shí)施例的圖中，相同部分或部位用相同數(shù)字表示。
進(jìn)行包括實(shí)施例1中圖5A，a1到5B，a18所示步驟的工藝。這里，柵極電極的上部分中無(wú)接觸孔形成。接觸孔只在源部分形成。
然后，跳過(guò)實(shí)施例1中圖5B，a19所示步驟，進(jìn)行包括圖5B，a20到5D，a27所示步驟的工藝。具體地，依次進(jìn)行堆疊遮光層31的步驟、粘接至玻璃基板和從硅基板21分離的步驟、形成SOI島的步驟和其他步驟。
接著，進(jìn)行包括實(shí)施例4中圖11C，d13到11F，d25所示步驟的工藝。具體地，進(jìn)行直到完成TFT單元的步驟。
此外，裝配TFT和在其上具有反電極39的玻璃基板40，使電極39于該TFT面對(duì)，二者之間的空間以液晶材料38填充(圖14，f4LCD面板完成)生成結(jié)構(gòu)與圖15表示的橫截面結(jié)構(gòu)相同。
(7)實(shí)施例7在本實(shí)施例中，描述上述實(shí)施例4的變形。圖16，g1和g2表示TFT單元層狀結(jié)構(gòu)的例子和完成的液晶顯示器的層狀結(jié)構(gòu)的例子。此外，圖17表示示意橫截面結(jié)構(gòu)。在圖16，g1和g2以及描述上述其他實(shí)施例的圖中，相同部分或部位用相同數(shù)字表示。
圖16，g1和g2所示的層狀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例4的不同在于，源電極由多層電極44構(gòu)成，柵極電極由單層構(gòu)成。另一不同在于，形成用于雙側(cè)電容器的電極構(gòu)件(金屬材料)46，而絕緣層47形成于電極構(gòu)件46和遮光層35之間。
(8)實(shí)施例8在本實(shí)施例中，描述通過(guò)結(jié)合上述實(shí)施例1和2獲得的變形。具體地，在本實(shí)施例中，表示具有單柵極晶體管(無(wú)LDD)、雙側(cè)電容器和在單側(cè)上的遮光板的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)的例子。圖18表示制作的液晶顯示器的示意橫截面結(jié)構(gòu)。在圖18和描述上述其他實(shí)施例的圖中，相同部分或部位用相同數(shù)字表示。
當(dāng)前公開的實(shí)施例應(yīng)當(dāng)考慮為說(shuō)明性的而非限定性的。本發(fā)明的范圍通過(guò)所附權(quán)利要求書而不是通過(guò)前述描述表示，且與其等同的意義和范圍內(nèi)產(chǎn)生的變化旨在包含于其內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜半導(dǎo)體器件，包括通過(guò)使用厚度為幾百埃到大約1μm的薄膜半導(dǎo)體層而形成的半導(dǎo)體器件，和通過(guò)部分地移除所述薄膜半導(dǎo)體層并使所述半導(dǎo)體器件相互電絕緣而獲得的島狀結(jié)構(gòu)。
2.一種薄膜半導(dǎo)體器件，其特征在于使用厚度為幾百埃到大約1μm的薄膜半導(dǎo)體層形成雙柵極結(jié)構(gòu)MIS晶體管。
3.一種薄膜半導(dǎo)體器件，其特征在于使用厚度為幾百埃到大約1μm的薄膜半導(dǎo)體層形成雙側(cè)電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜半導(dǎo)體器件，其中，雙側(cè)電容器是通過(guò)使用所述薄膜半導(dǎo)體層而形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的薄膜半導(dǎo)體器件；還包括一個(gè)透明電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜半導(dǎo)體器件；還包括可以為所述MIS晶體管的半導(dǎo)體器件遮光的遮光層。
7.液晶顯示器，包括通過(guò)使用厚度為幾百埃到大約1μm的薄膜半導(dǎo)體層形成的MIS晶體管，通過(guò)使用所述薄膜半導(dǎo)體層形成的雙側(cè)電容器，構(gòu)成相對(duì)電極的透明電極，和填充在所述透明電極之間的液晶材料層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的液晶顯示器，還包括可以為所述晶體管遮光的遮光層。
全文摘要
提供制作薄膜半導(dǎo)體器件的工藝，該工藝適合于批量生產(chǎn)并使生產(chǎn)成本降低。對(duì)第一基板進(jìn)行陽(yáng)極化以在其上形成多孔層。然后，在該多孔層上形成薄膜半導(dǎo)體層。通過(guò)使用該薄膜半導(dǎo)體層，形成半導(dǎo)體器件，且在各半導(dǎo)體器件之間形成布線。其后，將第一基板上的半導(dǎo)體器件粘接到第二基板上。將這些半導(dǎo)體器件與該第一基板分離。此外，通過(guò)將該薄膜半導(dǎo)體層從第二基板的分離表面移除而使這些半導(dǎo)體器件電絕緣。
文檔編號(hào)G02F1/136GK101026187SQ20071008961
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月17日
發(fā)明者田舍中博士 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社