JP3169724B2 - Light valve device, method of manufacturing light valve device, and image projection device - Google Patents

Light valve device, method of manufacturing light valve device, and image projection device

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JP3169724B2
JP3169724B2 JP00958693A JP958693A JP3169724B2 JP 3169724 B2 JP3169724 B2 JP 3169724B2 JP 00958693 A JP00958693 A JP 00958693A JP 958693 A JP958693 A JP 958693A JP 3169724 B2 JP3169724 B2 JP 3169724B2
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thin film
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博昭 鷹巣
芳和 小島
邦博 高橋
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セイコーインスツルメンツ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、少なくともチャネル領
域は単結晶半導体である半導体薄膜上に形成したMOS
型トランジスタをスイッチング素子とし、基板間に液晶
層を封止し、該液晶層に対し該スイッチング素子により
選択的に給電して動作する光弁装置に関する。
The present invention relates to a MOS transistor in which at least a channel region is formed on a semiconductor thin film which is a single crystal semiconductor.
The present invention relates to a light valve device that uses a type transistor as a switching element, seals a liquid crystal layer between substrates, and operates by selectively supplying power to the liquid crystal layer by the switching element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からこの種の光弁装置として、非晶
質シリコン薄膜又は多結晶シリコン薄膜をガラス基板に
堆積して薄膜トランジスタを形成し、スイッチ動作させ
るアクティブLCDが知られている。この非晶質又は多
結晶シリコン薄膜は、化学的気相成長法によりガラス基
板上に容易に堆積できるため、比較的大面積のアクティ
ブマトリクス型の光弁装置を製造するのに適している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of light valve device, an active LCD in which an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film is deposited on a glass substrate to form a thin film transistor and perform a switching operation is known. Since this amorphous or polycrystalline silicon thin film can be easily deposited on a glass substrate by a chemical vapor deposition method, it is suitable for manufacturing an active matrix type light valve device having a relatively large area.

【0003】しかし、従来の非晶質シリコン薄膜あるい
は多結晶シリコン薄膜を用いたアクティブマトリクス光
弁装置は、比較的大面積の画像面を必要とする直視型表
示装置に適している一方、トランジスタ素子の微細化及
び高密度化には必ずしも適していない。
However, a conventional active matrix light valve device using an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film is suitable for a direct-view type display device requiring a relatively large area image surface, while having a transistor element. However, it is not necessarily suitable for miniaturization and high density.

【0004】前記非晶質シリコン薄膜あるいは多結晶シ
リコン薄膜の欠点を補うものとして、最近、絶縁体の担
体層上に単結晶半導体薄膜層を形成し、MOS型トラン
ジスタを該単結晶半導体薄膜層に形成して、スイッチン
グ素子を構成した光弁装置が提案されている。該単結晶
半導体薄膜層として、例えばシリコン単結晶半導体薄膜
層を用いた場合は、動作速度の高速性、トランジスタ素
子等の高密度化の点に関しては、前記非晶質シリコン半
導体膜や多結晶シリコン薄膜よりも優れている。
In order to compensate for the disadvantages of the amorphous silicon thin film or the polycrystalline silicon thin film, recently, a single crystal semiconductor thin film layer is formed on an insulating carrier layer, and a MOS transistor is added to the single crystal semiconductor thin film layer. A light valve device formed to constitute a switching element has been proposed. For example, when a silicon single crystal semiconductor thin film layer is used as the single crystal semiconductor thin film layer, the amorphous silicon semiconductor film or the polycrystalline silicon Better than thin films.

【0005】図4は、前記光弁装置に用いられる、担体
層上に単結晶半導体薄膜層を積層した半導体複合基板の
断面図を示す。図4において、液晶層、対向する基板や
偏光板等は省略している。図4において、絶縁体である
担体層29の上に、接着層30と絶縁体層31を介し
て、単結晶半導体薄膜層25と絶縁体である層間分離領
域32が形成されている。該単結晶半導体薄膜層にはソ
ース領域21、ドレイン領域22が不純物ドーピングに
より形成され、該単結晶半導体薄膜層の上にはゲート絶
縁膜26、ゲート電極24が形成され、トランジスタ素
子20が構成されている。ソース領域とドレイン領域
は、ソース電極27と画素電極28を併用するドレイン
電極が形成される。さらに、表面の平坦化のための絶縁
膜33が形成されて、半導体複合基板が構成される。絶
縁体層31としては、シリコンを酸化させたシリコン酸
化膜、単結晶半導体薄膜層25としてはシリコン単結晶
が通常用いられる。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor composite substrate used for the light valve device, in which a single crystal semiconductor thin film layer is laminated on a carrier layer. In FIG. 4, a liquid crystal layer, an opposing substrate, a polarizing plate, and the like are omitted. In FIG. 4, a single crystal semiconductor thin film layer 25 and an interlayer separation region 32 as an insulator are formed on a carrier layer 29 as an insulator via an adhesive layer 30 and an insulator layer 31. A source region 21 and a drain region 22 are formed in the single crystal semiconductor thin film layer by impurity doping, and a gate insulating film 26 and a gate electrode 24 are formed on the single crystal semiconductor thin film layer to form a transistor element 20. ing. In the source region and the drain region, a drain electrode using both the source electrode 27 and the pixel electrode 28 is formed. Further, an insulating film 33 for flattening the surface is formed to form a semiconductor composite substrate. As the insulator layer 31, a silicon oxide film obtained by oxidizing silicon is usually used, and as the single crystal semiconductor thin film layer 25, a silicon single crystal is usually used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
基板を上記の構成にすると、単結晶半導体のMOS型ト
ランジスタは多結晶やアモルファス半導体のMOS型ト
ランジスタでは発生しなかった、光照射するとトランジ
スタのOFFリーク電流が増加するという問題点があっ
た。
However, when the semiconductor substrate is configured as described above, the MOS transistor of a single crystal semiconductor does not occur in the MOS transistor of a polycrystalline or amorphous semiconductor. There is a problem that the current increases.

【0007】本発明の主たる目的は、光照射時における
上記した単結晶半導体薄膜層の単結晶半導体チャネル形
成領域とは反射側の絶縁体層との界面近傍の寄生チャネ
ルの発生およびMOS型トランジスタのバイポーラアク
ションの発生を防止し、光照射によるトランジスタのO
FFリーク電流を抑制することである。
A main object of the present invention is to generate a parasitic channel near the interface between the above-mentioned single crystal semiconductor thin film layer and the insulating layer on the reflection side when irradiating the single crystal semiconductor thin film layer and to generate a MOS transistor. Bipolar action is prevented, and O
The purpose is to suppress the FF leak current.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために採用した主たる手段は、光弁装置を構成す
る半導体複合基板に形成されたMOS型トランジスタを
構成する半導体薄膜層において、単結晶半導体であるチ
ャネル形成領域の不純物濃度をチャネル形成領域以外の
不純物濃度より低くした。
According to the present invention, a main means adopted to achieve the above object is a semiconductor thin film layer forming a MOS type transistor formed on a semiconductor composite substrate forming a light valve device. The impurity concentration in the channel formation region, which is a single crystal semiconductor, is lower than the impurity concentration in regions other than the channel formation region.

【0009】本発明は、上記目的を達成するために採用
した他の手段は、MOS型トランジスタ形成層である単
結晶半導体薄膜層の不純物濃度を光照射時においても寄
生チャネルや、バイポーラアクションが生じないように
十分濃くし、かつ、本来のチャネルのしきい値制御を該
不純物とは反対の導電型の不純物を本来のチャネル形成
領域にドープすることにより行った。
Another means adopted in order to achieve the above object of the present invention is that a parasitic channel or a bipolar action occurs even when the impurity concentration of a single crystal semiconductor thin film layer which is a MOS transistor forming layer is irradiated with light. The impurity concentration was made sufficiently high so that the threshold of the original channel was controlled by doping an impurity of the opposite conductivity type to the original channel formation region.

【0010】本発明は、上記目的を達成するために採用
した他の手段は、単結晶半導体薄膜層のチャネル形成領
域下部のソース領域とドレイン領域に隣接して、該ソー
ス領域とドレイン領域とは逆導電型の濃い不純物濃度領
域を設けた。それにより、前記絶縁体層と単結晶半導体
薄膜層界面近傍に反転層が形成されたとしても、ソース
領域とドレイン領域に隣接した前記濃い不純物濃度領域
には反転層が形成されない。
According to another aspect of the present invention, there is provided a single crystal semiconductor thin film layer having a source region and a drain region adjacent to a source region and a drain region below a channel forming region. A region with a high impurity concentration of the opposite conductivity type was provided. Thus, even if an inversion layer is formed near the interface between the insulator layer and the single crystal semiconductor thin film layer, no inversion layer is formed in the dense impurity concentration region adjacent to the source region and the drain region.

【0011】本発明は、上記目的を達成するために採用
した他の手段は、単結晶半導体薄膜層に対してゲート電
極とは反射側の絶縁体層の下側表面であり、かつ、MO
S型トランジスタのチャネル形成領域に対応する部分
に、電極を設け、前記電極に電圧を供給できるようにし
た。
According to another aspect of the present invention, a gate electrode is a lower surface of an insulating layer on a reflection side with respect to a single-crystal semiconductor thin film layer.
An electrode is provided in a portion corresponding to a channel formation region of the S-type transistor so that a voltage can be supplied to the electrode.

【0012】本発明は、上記目的を達成するために採用
した他の手段は、単結晶半導体薄膜層のチャネル形成領
域以外にキャリア再結合用領域を設けることにより、光
照射時においても基板電位の変化を抑止するようにし
た。
Another means adopted in order to achieve the above object of the present invention is to provide a carrier recombination region other than a channel formation region of a single crystal semiconductor thin film layer so that a substrate potential can be maintained even during light irradiation. Change is suppressed.

【0013】[0013]

【作用】上記手段を採用することにより、光照射時にお
ける寄生チャネルやバイポーラアクションの発生による
OFFリーク電流の発生または増加を防止することがで
き、また、MOSトランジスタのしきい値電圧の変動を
抑制することができる。その結果、光照射時において光
弁装置を安定に動作させることができる。
By adopting the above means, it is possible to prevent the occurrence or increase of OFF leak current due to the occurrence of a parasitic channel or a bipolar action during light irradiation, and to suppress the fluctuation of the threshold voltage of the MOS transistor. can do. As a result, the light valve device can be operated stably during light irradiation.

【0014】[0014]

【実施例】実施例の説明に先立ち、単結晶半導体のMO
S型トランジスタの光照射によるOFFリーク電流発生
機構について解明したので以下にNチャネルMOS型ト
ランジスタを例に詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of the embodiments, the MO of a single crystal semiconductor
Since the mechanism of generating an OFF leak current due to light irradiation of the S-type transistor has been elucidated, an N-channel MOS transistor will be described in detail below as an example.

【0015】図5は、光照射の有無によるNチャネルM
OS型トランジスタのドレイン電流−ゲート電圧特性の
変化を示した模式図である。光を照射しない場合は、a
のようにMOS型トランジスタのOFFリーク電流は極
めて小さくトランジスタの動作上支障ない。
FIG. 5 shows an N channel M according to the presence or absence of light irradiation.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a change in drain current-gate voltage characteristics of an OS transistor. If no light is applied, a
As described above, the OFF leakage current of the MOS transistor is extremely small and does not hinder the operation of the transistor.

【0016】ところが、光を照射するとbのようにMO
S型トランジスタのしきい値電圧が低下し、OFFリー
ク電流も増加する。しきい値電圧が低下しているという
ことはMOS型トランジスタのチャネル領域、ソース領
域、ドレイン領域以外の内部領域の電位が上昇している
ことを示している。
However, when light is irradiated, MO is increased as shown by b.
The threshold voltage of the S-type transistor decreases, and the OFF leak current also increases. The decrease in the threshold voltage indicates that the potential of the internal region other than the channel region, the source region, and the drain region of the MOS transistor is increasing.

【0017】図6は光を照射しない状態におけるNチャ
ネルMOSトランジスタのソース領域−内部領域−ドレ
イン領域にわたるエネルギーバンドの模式図である。ド
レイン領域803に一定の正電圧を加えた状態を示して
いる。この状態でトランジスタに光が照射されると、光
のエネルギーにより主として空乏層領域804において
多数の電子、正孔が発生する。これらの発生量は受ける
光の照度に従って増加する。本発明者の実験によると白
色光の光照度(lx)とMOSトランジスタのOFFリ
ーク電流の関係がリニア(比例)である。
FIG. 6 is a schematic diagram of an energy band over a source region, an internal region, and a drain region of an N-channel MOS transistor in a state where light is not irradiated. This shows a state where a constant positive voltage is applied to the drain region 803. When light is applied to the transistor in this state, a large number of electrons and holes are generated mainly in the depletion layer region 804 by light energy. The amount of these generations increases according to the illuminance of the received light. According to the experiment of the present inventors, the relationship between the illuminance (lx) of white light and the OFF leak current of the MOS transistor is linear (proportional).

【0018】発生した電子、正孔のうち電子はエネルギ
ーバンドの傾斜に従ってドレイン領域803及びソース
領域801に入るが、正孔は内部領域802に蓄積す
る。すると、内部領域802の電位は上昇することにな
り、図7に示すようなエネルギーバンド構造となる。
Among the generated electrons and holes, the electrons enter the drain region 803 and the source region 801 according to the gradient of the energy band, but the holes accumulate in the internal region 802. Then, the potential of the internal region 802 rises, and an energy band structure as shown in FIG. 7 is obtained.

【0019】内部領域802の電位上昇によってNチャ
ネルMOS型トランジスタのしきい値電圧は低下する。
また、図1〜図3に示した本発明にかかる光弁装置の実
施例における内部領域120の下地絶縁膜102との界
面近傍において、寄生チャネルが発生し易くなる。
The threshold voltage of the N-channel MOS transistor decreases due to the rise in the potential of internal region 802.
In addition, in the embodiment of the light valve device according to the present invention shown in FIGS. 1 to 3, a parasitic channel is easily generated in the vicinity of the interface between the internal region 120 and the base insulating film 102.

【0020】さらに、内部領域802の電位が上昇する
と、ソース領域801からドレイン領域803に大量の
電子が流入するという光照射をトリガーとするバイポー
ラアクションが発生する。このバイポーラアクション
は、ソース領域801より電子が内部領域802を拡散
してドレイン領域803に達することにより、発生する
ため、拡散するソース領域801とドレイン領域803
との距離が短いほど電子が生き残り易く、1μm以下に
なると、極めて容易に発生する。
Further, when the potential of the internal region 802 rises, a bipolar action triggered by light irradiation that a large amount of electrons flow from the source region 801 to the drain region 803 occurs. This bipolar action occurs when electrons diffuse from the source region 801 to the internal region 802 and reach the drain region 803, so that the diffused source region 801 and the drain region 803 are diffused.
The shorter the distance is, the easier the electrons survive.

【0021】この現象は単結晶半導体のMOS型トラン
ジスタの固有のものであり、内部領域802の結晶性が
優れているために発生する。多結晶やアモルファス半導
体のMOS型トランジスタでは、電子が内部領域802
中で容易に再結合し、消滅するためにこの現象は発生し
ない。以上のメカニズムにより、光照射によって、単結
晶半導体のMOS型トランジスタのOFFリーク電流が
増大する。以上、NチャネルMOS型トランジスタを例
にして説明したが、PチャネルMOS型トランジスタの
場合は、光照射により内部領域の電位が降下し、キャリ
アとして正孔が流れる点がNチャネルの場合と逆であ
り、同様のメカニズムによりOFFリークが増大する。
This phenomenon is peculiar to a single crystal semiconductor MOS transistor, and occurs because the crystallinity of the internal region 802 is excellent. In a polycrystalline or amorphous semiconductor MOS transistor, electrons are transferred to the inner region 802.
This phenomenon does not occur because they recombine and dissipate easily within. With the above mechanism, OFF leakage current of a single crystal semiconductor MOS transistor is increased by light irradiation. As described above, the N-channel MOS type transistor has been described as an example. In the case of the P-channel MOS type transistor, the potential of the internal region is decreased by light irradiation, and the point where holes flow as carriers is opposite to the case of the N-channel type. Yes, OFF leakage increases by a similar mechanism.

【0022】また、光照射による単結晶半導体のMOS
型トランジスタのOFFリーク電流は、MOS型トラン
ジスタを構成する半導体層の膜厚と関係があることを解
明したので以下に述べる。一例として、MOS型トラン
ジスタを構成する半導体層が単結晶である場合のチャネ
ル長2μm、チャネル幅20μmのNチャネルMOS型
トランジスタの光照射時のOFFリーク電流と、半導体
層膜厚との関係を図8に示す。
Further, a MOS of a single crystal semiconductor by light irradiation
It has been clarified that the OFF leak current of the type transistor is related to the thickness of the semiconductor layer forming the MOS type transistor, and will be described below. As an example, the graph shows the relationship between the OFF leak current and the semiconductor layer thickness during light irradiation of an N-channel MOS transistor having a channel length of 2 μm and a channel width of 20 μm when the semiconductor layer forming the MOS transistor is a single crystal. FIG.

【0023】図8に示したように、半導体層膜厚が0.
3μm以上の領域において、光照射によってOFFリー
ク電流が発生しており、それ以上の膜厚になるとOFF
リーク電流の値は急激に増加することがわかる。一方、
半導体層膜厚が0.3μm以下になると、光は半導体層
を透過してしまい、キャリアを発生するのに十分なエネ
ルギーを与えないため、光照射によるMOS型トランジ
スタのOFFリーク電流増加は生じない。
As shown in FIG.
In a region of 3 μm or more, an OFF leak current is generated by light irradiation.
It can be seen that the value of the leak current sharply increases. on the other hand,
When the thickness of the semiconductor layer is 0.3 μm or less, light penetrates the semiconductor layer and does not give sufficient energy to generate carriers. Therefore, an increase in OFF leak current of the MOS transistor due to light irradiation does not occur. .

【0024】以上述べた光照射によるMOS型トランジ
スタのOFFリーク電流増加のメカニズムによると、光
照射時におけるOFFリーク電流の増加を抑止するため
には、半導体層を薄膜化することや、図6に示したトラ
ンジスタの内部領域802の電位変動を防止すること、
又は電位が変動しても寄生チャネルやバイポーラアクシ
ョンを起こさないようなMOS型トランジスタ構造を形
成することが重要であることが判った。
According to the mechanism of the increase in the OFF leak current of the MOS transistor due to the light irradiation described above, in order to suppress the increase in the OFF leak current during the light irradiation, it is necessary to reduce the thickness of the semiconductor layer, Preventing potential fluctuations in the internal region 802 of the transistor shown,
Alternatively, it has been found that it is important to form a MOS transistor structure that does not cause a parasitic channel or a bipolar action even when the potential fluctuates.

【0025】このためには、MOS型トランジスタを構
成する半導体層の膜厚を0.3μm以下にすることや内
部領域裏面に絶縁層を介して電極を設けること、光照射
により発生したキャリアを直ちに再結合させて、消滅さ
せる領域を設けること、内部領域における不純物濃度を
高く設定することにより内部領域の電位が変動しても、
十分に高い寄生チャネルのしい値電圧を有するように
し、またソース領域と内部領域との電位障壁を確保でき
るようにすることなどが有効な手段となる。
For this purpose, the thickness of the semiconductor layer constituting the MOS transistor is reduced to 0.3 μm or less, an electrode is provided on the back surface of the internal region via an insulating layer, and carriers generated by light irradiation are immediately removed. Even if the potential of the internal region fluctuates by providing a region to be recombined and disappearing, and setting the impurity concentration in the internal region to be high,
An effective means is to have a sufficiently high parasitic channel with a good value voltage and to secure a potential barrier between the source region and the internal region.

【0026】次に、本発明による光弁装置の実施例につ
いて説明する。図1は、本発明による光弁装置の模式的
断面図を示す。この光弁装置は、下方又は上方より光を
照射して光学的なシャッターとして使用されるものであ
る。図1において、支持体である支持基板101の上に
接着剤層103を介して下地絶縁膜102が接着され
る。該下地絶縁膜102の上に単結晶半導体薄膜層から
成るMOS型トランジスタ素子100と素子分離絶縁膜
104が形成される。MOS型トランジスタは、単結晶
半導体薄膜108に構成されるソース領域105とドレ
イン領域106とチャネル形成領域107とを含み、さ
らに、該チャネル形成領域上にはゲート絶縁膜109を
介してゲート電極110が構成される。ソース領域10
5は、配線電極111と中間絶縁膜119に開けたコン
タクトホールを介して電気的に接続される。さらに配線
電極111は、単結晶半導体薄膜層108へ入射する光
を遮断するように遮光膜の機能をも有するように形成さ
れる。素子分離絶縁膜104の上に、液晶材料などから
なる電気光学的材料を駆動するための駆動電極112が
形成される。該駆動電極112は、前記単結晶半導体薄
膜に形成されたドレイン領域106と電気的に接続され
る。前記MOS型トランジスタ素子100や駆動電極1
12あるいは中間絶縁膜119の上には保護膜113を
形成して表面を平坦化し、電気光学材料として液晶を使
用する場合は、液晶分子配向用の配向膜114が形成さ
れる。対向基板115の表面には電気光学材料へ電圧を
供給するための対向電極116が形成され、その上にさ
らに配向膜117が形成される。
Next, an embodiment of the light valve device according to the present invention will be described. FIG. 1 shows a schematic sectional view of a light valve device according to the present invention. This light valve device emits light from below or above and is used as an optical shutter. In FIG. 1, a base insulating film 102 is bonded to a support substrate 101 as a support via an adhesive layer 103. On the base insulating film 102, a MOS transistor device 100 and a device isolation insulating film 104 each composed of a single crystal semiconductor thin film layer are formed. The MOS transistor includes a source region 105, a drain region 106, and a channel formation region 107 which are formed in a single crystal semiconductor thin film 108. Further, a gate electrode 110 is formed on the channel formation region via a gate insulating film 109. Be composed. Source area 10
5 is electrically connected to the wiring electrode 111 via a contact hole formed in the intermediate insulating film 119. Further, the wiring electrode 111 is formed to have a function of a light-shielding film so as to block light incident on the single crystal semiconductor thin film layer 108. A drive electrode 112 for driving an electro-optical material such as a liquid crystal material is formed on the element isolation insulating film 104. The drive electrode 112 is electrically connected to the drain region 106 formed on the single crystal semiconductor thin film. The MOS transistor element 100 and the driving electrode 1
When a liquid crystal is used as an electro-optical material, an alignment film 114 for aligning liquid crystal molecules is formed. A counter electrode 116 for supplying a voltage to the electro-optic material is formed on the surface of the counter substrate 115, and an alignment film 117 is further formed thereon.

【0027】そして、前記MOS型トランジスタを形成
した複合基板と、前記対向基板とをギャップを設けて貼
り合わせ、そのGapに、例えば液晶材料からなる電気
光学材料層118を封入して光弁装置が構成される。図
2は、本発明による光弁装置の他の模式的断面図を示
す。
Then, the composite substrate on which the MOS transistor is formed and the opposing substrate are bonded together with a gap therebetween, and an electro-optical material layer 118 made of, for example, a liquid crystal material is sealed in the gap. Be composed. FIG. 2 shows another schematic sectional view of the light valve device according to the present invention.

【0028】図2において、下地絶縁膜102の上に単
結晶半導体薄膜層から成るMOS型トランジスタ素子1
00と素子分離絶縁膜104が形成される。MOS型ト
ランジスタは、単結晶半導体薄膜108に構成されるソ
ース領域105とドレイン領域106とチャネル形成領
域107とを含み、さらに、該チャネル形成領域上には
ゲート絶縁膜109を介してゲート電極110が構成さ
れる。ソース領域105は、配線111と中間絶縁膜1
19に開けたコンタクトホールを介して電気的に接続さ
れる。さらに配線111は、単結晶半導体薄膜層108
へ入射する光を遮断するように遮光膜の機能をも有する
ように形成される。素子分離絶縁膜104の上に、液晶
材料などからなる電気光学的材料を駆動するための駆動
電極112が形成される。該駆動電極112は、前記単
結晶半導体薄膜に形成されたドレイン領域106と電気
的に接続される。前記MOS型トランジスタ素子100
や駆動電極112あるいは中間絶縁膜119の上には保
護膜113を形成して支持体である支持基板101と接
着剤層103を介して接着される。該下地絶縁膜102
の下面に該MOS型トランジスタ素子の少なくとも該チ
ャネル領域107への入光を防止するように遮光膜13
0が形成される。電気光学材料として液晶を使用する場
合は、該下地絶縁膜102及び該遮光膜103下面に、
液晶分子配向用の配向膜114が形成される。対向基板
115の表面には電気光学材料118へ電圧を供給する
ための対向電極116が形成され、その上にさらに配向
膜117が形成される。
In FIG. 2, a MOS transistor element 1 comprising a single-crystal semiconductor thin film layer on a base insulating film 102
00 and an element isolation insulating film 104 are formed. The MOS transistor includes a source region 105, a drain region 106, and a channel formation region 107 which are formed in a single crystal semiconductor thin film 108. Further, a gate electrode 110 is formed on the channel formation region via a gate insulating film 109. Be composed. The source region 105 includes the wiring 111 and the intermediate insulating film 1.
19 are electrically connected via a contact hole opened. Further, the wiring 111 has a single crystal semiconductor thin film layer 108.
It is formed so as to also have a function of a light-shielding film so as to block light incident on the light source. A drive electrode 112 for driving an electro-optical material such as a liquid crystal material is formed on the element isolation insulating film 104. The drive electrode 112 is electrically connected to the drain region 106 formed on the single crystal semiconductor thin film. The MOS transistor element 100
A protective film 113 is formed on the drive electrode 112 or the intermediate insulating film 119, and is bonded to a support substrate 101 as a support via an adhesive layer 103. The base insulating film 102
A light shielding film 13 is formed on the lower surface of the MOS transistor element so as to prevent light from entering at least the channel region 107 of the MOS transistor element.
0 is formed. When a liquid crystal is used as the electro-optic material, the lower insulating film 102 and the lower surface of the light shielding film 103
An alignment film 114 for liquid crystal molecule alignment is formed. A counter electrode 116 for supplying a voltage to the electro-optic material 118 is formed on the surface of the counter substrate 115, and an alignment film 117 is further formed thereon.

【0029】そして、前記MOS型トランジスタを形成
した複合基板の該下地絶縁膜側と、前記対向基板とをギ
ャップを設けて貼り合わせ、そのGapに、例えば液晶
材料からなる電気光学材料層118を封入して光弁装置
が構成される。図3は、本発明による光弁装置の他の模
式的断面図を示す。
Then, the base insulating film side of the composite substrate on which the MOS transistor is formed and the counter substrate are bonded to each other with a gap provided therebetween, and the gap is filled with an electro-optical material layer 118 made of, for example, a liquid crystal material. Thus, a light valve device is configured. FIG. 3 shows another schematic sectional view of the light valve device according to the present invention.

【0030】図3において、図2と異なる点は、MOS
型トランジスタの素子分離を、該単結晶半導体薄膜10
8をエッチング除去して行っている点であり、該駆動電
極112と電気光学材料118との距離が図2の例に比
べて短くなり、より低電圧で電気光学物質の駆動が可能
となる。その他は、図2と同様である。通常この種の光
弁装置には液晶が使用されるが、この場合は、対向基板
115と支持基板101の外部に偏光板が配設されて光
弁装置に入射し、出射する光を視覚化するものである
が、図1から図3においては省略した。本実施例、図1
から図3に示すMOS型トランジスタにおいて単結晶半
導体薄膜層108のチャネル形成領域107の不純物濃
度は、従来のMOS型トランジスタの場合と逆にソース
領域105やドレイン領域106以外の内部領域120
よりも低濃度になるように設定されている。
FIG. 3 is different from FIG.
The element isolation of the type transistor is performed using the single crystal semiconductor thin film 10.
8 is removed by etching, the distance between the drive electrode 112 and the electro-optical material 118 is shorter than in the example of FIG. 2, and the electro-optical material can be driven at a lower voltage. Others are the same as FIG. Normally, liquid crystal is used in this type of light valve device. In this case, a polarizing plate is provided outside the counter substrate 115 and the support substrate 101 so that light entering and exiting the light valve device can be visualized. However, they are omitted in FIGS. 1 to 3. This embodiment, FIG.
In the MOS transistor shown in FIG. 3, the impurity concentration of the channel formation region 107 of the single crystal semiconductor thin film layer 108 is different from that of the conventional MOS transistor in the internal region 120 other than the source region 105 and the drain region 106.
It is set so that the density becomes lower than that.

【0031】言い換えれば、内部領域120の不純物濃
度が高いため、内部領域120の電位が光により発生し
たキャリアによって変動させられた場合にも、寄生チャ
ネルは発生し難い。またソース領域105と内部領域1
20との電位障壁の高さは、従来の構造のMOS型トラ
ンジスタに比べて高いため、バイポーラアクションを発
生し難い。さらに、内部領域120内のキャリアのライ
フタイムも短くなるため、バイポーラアクションはより
発生し難くなる。
In other words, since the impurity concentration of the internal region 120 is high, even when the potential of the internal region 120 is changed by carriers generated by light, a parasitic channel hardly occurs. The source region 105 and the internal region 1
Since the height of the potential barrier with respect to 20 is higher than that of a MOS transistor having a conventional structure, bipolar action hardly occurs. Furthermore, since the lifetime of the carrier in the inner region 120 is also shortened, the bipolar action is less likely to occur.

【0032】図9は、図1から図3の光弁装置で用いら
れるMOS型トランジスタ素子部をさらに具体的に説明
するための模式的断面図であり、各構成要素は同一の番
号を付して描かれている。図9において、下地絶縁膜1
02はシリコン酸化膜である。単結晶半導体薄膜層10
8はシリコン単結晶である。すなわち、図1から図3の
MOS型トランジスタは通常のSilicon On Insulator
(以下SOIと言う)型MOSトランジスタと呼ばれる
ものである。このMOS型トランジスタも図1から図3
と同じく、チャネル形成領域107の不純物濃度が内部
領域120よりも低く設定されている。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the MOS transistor element portion used in the light valve device of FIGS. 1 to 3 more specifically. It is drawn. In FIG. 9, the base insulating film 1
02 is a silicon oxide film. Single crystal semiconductor thin film layer 10
8 is a silicon single crystal. In other words, the MOS transistors shown in FIGS.
(Hereinafter referred to as SOI) type MOS transistor. This MOS transistor is also shown in FIGS.
Similarly, the impurity concentration of the channel formation region 107 is set lower than that of the internal region 120.

【0033】より具体的には、NチャネルMOSトラン
ジスタを構成する場合において、単結晶半導体薄膜10
8に、ソース、ドレイン領域とは逆導電型の不純物、例
えばボロンを、高い濃度で導入しておく。そして、その
後に該不純物を熱処理などによる方法で拡散させてお
く。これは、例えば単結晶半導体薄膜108としてシリ
コン単結晶を用い、P型不純物としてボロンを用いる場
合、シリコン単結晶と下地絶縁膜102であるシリコン
酸化膜との界面のシリコン単結晶中のボロンが、極端に
減少する性質がある。このP型不純物の減少により、下
地絶縁膜102の界面近傍のシリコン単結晶薄膜108
が反転し、光照射時にはより寄生チャネルが誘起されや
すくなる。この低い電圧で形成される寄生チャネルを防
止し、また、バイポーラアクションを防止する目的で、
上記したように、あらかじめ高い濃度の不純物を単結晶
シリコンに導入しておく。そして、さらにソース、ドレ
イン領域と同導電型の不純物を、該チャネル形成領域1
07を含むシリコン単結晶薄膜108の表面にカウンタ
ドープする。このようにして、チャネル形成領域107
の不純物は内部領域120よりも濃度が薄く設定され
る。
More specifically, in forming an N-channel MOS transistor, the single-crystal semiconductor thin film 10
In FIG. 8, an impurity of a conductivity type opposite to that of the source and drain regions, for example, boron is introduced at a high concentration. Then, the impurities are diffused by a method such as heat treatment. For example, when silicon single crystal is used as the single crystal semiconductor thin film 108 and boron is used as a P-type impurity, boron in the silicon single crystal at the interface between the silicon single crystal and the silicon oxide film serving as the base insulating film 102 is It has the property of extremely decreasing. Due to the decrease of the P-type impurities, the silicon single crystal thin film 108 near the interface of the base insulating film 102 is formed.
Are inverted, and a parasitic channel is more likely to be induced during light irradiation. In order to prevent the parasitic channel formed at this low voltage and to prevent the bipolar action,
As described above, high-concentration impurities are introduced into single-crystal silicon in advance. Then, impurities of the same conductivity type as the source and drain regions are further added to the channel forming region 1.
The surface of the silicon single-crystal thin film 108 containing 07 is counter-doped. Thus, the channel formation region 107
Is set to have a lower concentration than the internal region 120.

【0034】さらに、場合によっては、チャネル領域1
07はソース、ドレイン領域と同導電型としてもよい。
また、他の方法としてイオン注入法により、注入エネル
ギーを適当に設定し、ボロンを深くイオン注入し、内部
領域120がチャネル形成領域107に比べ、十分に高
い不純物濃度分布となるようにすれば、カウンタドープ
工程を省略することも可能である。
Further, in some cases, the channel region 1
07 may be of the same conductivity type as the source and drain regions.
As another method, if the implantation energy is appropriately set by ion implantation and boron ions are implanted deeply so that the internal region 120 has a sufficiently high impurity concentration distribution as compared with the channel formation region 107, It is also possible to omit the counter doping step.

【0035】図10は、図1から図3に示した本発明に
よる光弁装置に用いられる複合基板の他の一実施例を示
す模式的断面図である。図10において、各構成要素は
図9と同一の番号を付している。図9の実施例と異なる
点は、ソース領域105とドレイン領域106が、例え
ばシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜102に接してい
る点である。このような構造をとることにより、ソース
領域やドレイン領域に形成される寄生容量を低減するこ
とができ、そのために、トランジスタ素子の動作スピー
ドを向上させることができる。他の部分の構造は、図9
の実施例の場合と同様である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing another embodiment of the composite substrate used in the light valve device according to the present invention shown in FIGS. In FIG. 10, the components are denoted by the same reference numerals as in FIG. The difference from the embodiment of FIG. 9 is that the source region 105 and the drain region 106 are in contact with the base insulating film 102 made of, for example, a silicon oxide film. With such a structure, the parasitic capacitance formed in the source region and the drain region can be reduced, so that the operation speed of the transistor element can be improved. The structure of the other parts is shown in FIG.
This is the same as the embodiment.

【0036】図11(a)と(b)は、本発明による光
弁装置に用いられる複合基板の他の一実施例を示す模式
的断面図であり、特にMOS型トランジスタの素子分離
領域の構造を明示するものである。図11(a)は、デ
バイス形成層である単結晶半導体薄膜層108をエッチ
ング除去することにより、素子分離領域130を形成し
た例を、図11(b)は、単結晶半導体薄膜層108と
してシリコン単結晶を用い、前記素子分離領域を選択的
に配置したシリコン酸化膜からなる素子分離領域131
を形成した例をそれぞれ示す。他の部分については、図
9の実施例の場合と同様である。
FIGS. 11A and 11B are schematic sectional views showing another embodiment of the composite substrate used in the light valve device according to the present invention. In particular, the structure of the element isolation region of the MOS transistor is shown. Is specified. FIG. 11A shows an example in which an element isolation region 130 is formed by etching and removing a single crystal semiconductor thin film layer 108 as a device formation layer, and FIG. An element isolation region 131 made of a silicon oxide film using a single crystal and selectively disposing the element isolation region.
Are shown below. Other parts are the same as those in the embodiment of FIG.

【0037】以上の実施例で説明したように、下地絶縁
膜上に形成されたSOI型のMOSトランジスタのチャ
ネル形成領域の不純物濃度が内部領域の不純物濃度より
低く設定されているため、光照射時においても寄生チャ
ネルやバイポーラアクションの発生が防止でき、安定し
たトランジスタ動作が可能となるものである。
As described in the above embodiment, the impurity concentration of the channel forming region of the SOI type MOS transistor formed on the base insulating film is set lower than the impurity concentration of the internal region. In this case, the occurrence of a parasitic channel or a bipolar action can be prevented, and a stable transistor operation can be achieved.

【0038】図12(d)は、本発明による光弁装置に
用いられる複合基板上のNチャネルMOS型トランジス
タの他の実施例を示す模式的断面図であり、図12
(a)から図12(d)はその製造方法を工程順に示
す。図12(d)に示すように、絶縁板基体を構成する
シリコン酸化膜202上の第1導電型であるP型の半導
体からなるデバイス形成層212にNMOSトランジス
タが形成されている。ソース領域208、ドレイン領域
209は第2導電型のn型の不純物層からなり、各々シ
リコン酸化膜202と接合している。デバイス形成層内
部領域210には、デバイス形成層内部領域210とシ
リコン酸化膜202の接合部213に寄生チャネルが発
生するのを防止するのに十分な濃度(例えば1×1017
cm-3)のP型の不純物が導入されている。デバイス形
成層表面部分のソース領域208、ドレイン領域209
間に形成されるチャネル領域206は、デバイス形成層
内部領域210の不純物濃度を高くした分NMOSトラ
ンジスタのしきい値があがるので、このしきい値を下げ
るために、実効上チャネル領域206のP型の不純物濃
度を下げるべく、n型の不純物が導入されている。さら
に場合によっては、チャネル領域206は薄いN型とし
ても良い。
FIG. 12D is a schematic sectional view showing another embodiment of the N-channel MOS transistor on the composite substrate used in the light valve device according to the present invention.
12A to 12D show the manufacturing method in the order of steps. As shown in FIG. 12D, an NMOS transistor is formed in a device formation layer 212 made of a P-type semiconductor, which is a first conductivity type, on a silicon oxide film 202 constituting an insulating plate base. The source region 208 and the drain region 209 are made of an n-type impurity layer of the second conductivity type, and are respectively connected to the silicon oxide film 202. The device forming layer inner region 210 has a sufficient concentration (for example, 1 × 10 17) to prevent the occurrence of a parasitic channel at the junction 213 between the device forming layer inner region 210 and the silicon oxide film 202.
cm −3 ) of P-type impurities are introduced. Source region 208 and drain region 209 on the surface of the device formation layer
Since the threshold value of the NMOS transistor rises as the impurity concentration of the device forming layer internal region 210 increases, the channel region 206 formed between the P-type regions of the effective channel region 206 increases the threshold value. In order to lower the impurity concentration of n, an n-type impurity is introduced. In some cases, the channel region 206 may be thin N-type.

【0039】本願によるNMOSトランジスタにおいて
は、チャネル領域206以外の部分のデバイス形成層内
部領域210においては、不純物濃度が濃いため、ソー
ス領域208、ドレイン領域209とデバイス形成層内
部領域210の接合容量が大きくなるが、ソース領域2
08、ドレイン領域209の底部は各々シリコン酸化膜
202と接合しているので、通常の半導体基板において
不純物濃度を高くした場合程、接合容量が大きくならな
いので、トランジスタの動作スピードの低下はほとんど
ない。
In the NMOS transistor according to the present application, since the impurity concentration is high in the device forming layer internal region 210 other than the channel region 206, the junction capacitance between the source region 208 and the drain region 209 and the device forming layer internal region 210 is increased. Source region 2
08 and the bottom of the drain region 209 are each joined to the silicon oxide film 202, so that the junction capacitance does not increase as the impurity concentration is increased in a normal semiconductor substrate, so that the operation speed of the transistor hardly decreases.

【0040】次に、本発明によるNMOSトランジスタ
の製造方法について説明する。図12(a)に示すよう
に、支持基板201上に絶縁体基板を構成するシリコン
酸化膜202を介して1μm以下の厚みを有し、半導体
基板を構成する単結晶シリコンデバイス形成層203を
有するSOI基板を用意し、Nチャネルトランジスタを
形成する単結晶シリコンデバイス形成層203部分に寄
生チャネルの発生を防止するのに十分な不純物濃度(例
えば1×1017cm-3)になるようにボロン等のP型不
純物をイオン注入法などで導入した後、拡散、活性化し
ておく。ここでP型の不純物濃度は、単結晶シリコンデ
バイス形成層203内でほぼ均一に分布するように熱処
理を施す。ボロンは、酸化雰囲気で熱処理を行うと、偏
析により単結晶シリコンデバイス層203のシリコン酸
化膜202との界面において、濃度低下を起こすので、
窒素雰囲気による熱処理が好ましい。
Next, a method of manufacturing an NMOS transistor according to the present invention will be described. As shown in FIG. 12A, a single crystal silicon device forming layer 203 having a thickness of 1 μm or less on a supporting substrate 201 via a silicon oxide film 202 forming an insulator substrate and forming a semiconductor substrate is provided. An SOI substrate is prepared, and boron or the like is formed to have an impurity concentration (for example, 1 × 10 17 cm −3 ) sufficient to prevent generation of a parasitic channel in a single crystal silicon device formation layer 203 where an N-channel transistor is formed. After introducing the P-type impurity by ion implantation or the like, diffusion and activation are performed. Here, heat treatment is performed so that the P-type impurity concentration is substantially uniformly distributed in the single crystal silicon device formation layer 203. When boron is heat-treated in an oxidizing atmosphere, the concentration of boron is reduced at the interface between the single crystal silicon device layer 203 and the silicon oxide film 202 due to segregation.
Heat treatment in a nitrogen atmosphere is preferred.

【0041】次に、図12(b)に示すようにトランジ
スタ形成領域204を残して、単結晶シリコンデバイス
形成層203をエッチング除去し、各トランジスタの分
離を行う。なお、図示しないが、トランジスタ間の素子
分離はLOCOS法等により行ってもよい。また、前述
のP型の不純物導入は、図12(b)に示した素子分離
を行った後に施してもよい。
Next, as shown in FIG. 12B, the single crystal silicon device forming layer 203 is removed by etching while leaving the transistor forming region 204, and each transistor is separated. Although not shown, element isolation between transistors may be performed by a LOCOS method or the like. The above-described introduction of the P-type impurity may be performed after the element isolation shown in FIG.

【0042】次に、図12(c)に示すようにMOSト
ランジスタのゲート絶縁膜205を熱酸化法又はCVD
法により形成した後、P型不純物を導入した領域の表面
部分にN型の不純物によるしきい値制御用のイオン注入
を行い、トランジスタ形成領域204の表面部分にP型
不純物濃度を実効的に低下させたチャネル領域206を
形成する。N型不純物としては、砒素が拡散係数が小さ
いためよいが、場合によってリンやアンチモンを用いて
もよい。
Next, as shown in FIG. 12C, the gate insulating film 205 of the MOS transistor is formed by thermal oxidation or CVD.
After the formation by the method, ion implantation for threshold control with N-type impurities is performed on the surface portion of the region into which the P-type impurity is introduced, and the P-type impurity concentration is effectively reduced on the surface portion of the transistor formation region 204. The formed channel region 206 is formed. As the N-type impurity, arsenic may have a small diffusion coefficient, but phosphorus or antimony may be used in some cases.

【0043】次に、図12(d)に示すように、通常の
ICプロセスによりゲート電極207を形成し、ゲート
電極207下のN型不純物を導入したチャネル領域20
6をはさむソース領域208とドレイン領域209をシ
リコン酸化膜202に接合するようにイオン注入法など
で形成することによりNチャネルMOSトランジスタが
完成する。
Next, as shown in FIG. 12D, a gate electrode 207 is formed by a normal IC process, and a channel region 20 under the gate electrode 207 doped with an N-type impurity is formed.
An N-channel MOS transistor is completed by forming the source region 208 and the drain region 209 sandwiching 6 by an ion implantation method or the like so as to be joined to the silicon oxide film 202.

【0044】図13は、本発明による半導体装置の製造
方法のもう一つの実施例を示す模式的断面図である。図
12(a)、(b)の工程の後に、図13に示すように
N型不純物のプリデポジションや分子層ドーピング技術
によって、N型不純物含有層211を形成した後、熱拡
散によりチャネル領域206を形成する。この後、図示
しないがN型不純物含有層211を除去し、ゲート絶縁
膜205を形成し、図12(d)に示すように通常のI
CプロセスによりNチャネルMOSトランジスタを形成
する。
FIG. 13 is a schematic sectional view showing another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. After the steps of FIGS. 12A and 12B, an N-type impurity-containing layer 211 is formed by N-type impurity pre-deposition or molecular layer doping technique as shown in FIG. Step 206 is formed. Thereafter, although not shown, the N-type impurity-containing layer 211 is removed, a gate insulating film 205 is formed, and as shown in FIG.
An N-channel MOS transistor is formed by a C process.

【0045】以上NチャネルMOSトランジスタを例に
あげて説明してきたが、本発明は導電型を反対にするこ
とにより、PチャネルMOSに適用できるものはもちろ
んである。本発明の実施例である図12および図13に
おいて説明したように、SOI基板の第1導電型のシリ
コンデバイス形成層に形成されたMOSトランジスタの
チャネル領域部分にシリコンデバイス層とは反対導電型
の第2導電型の不純物をドーピングしたことにより、チ
ャネル領域の第1導電型の不純物濃度は、トランジスタ
内部領域の第1導電型の不純物濃度に比べて実効的に低
いものになり、またトランジスタ内部領域の第1導電型
不純物濃度は容易に反転しないように高く設定してある
ため、光照射時においても寄生チャネルやバイポーラア
クションの発生を防止することができる。すなわち、こ
れらの実施例によれば、任意にしきい値制御ができ、か
つ、光照射時のOFFリーク電流の少ないMOS型トラ
ンジスタが得られる。また、このMOS型トランジスタ
を特別な装置を用いることなく、通常のICプロセスで
製造することができるので、簡便な量産性にも優れた製
造方法である。このようにして製造したMOS型トラン
ジスタを形成した複合基板を図1から図3で説明した光
弁装置に用いることにより、光が照射された状態におい
ても寄生チャネルの発生を防止することができ、安定に
光弁装置を駆動することができる。
The N-channel MOS transistor has been described above as an example. However, the present invention can be applied to a P-channel MOS by reversing the conductivity type. As described with reference to FIGS. 12 and 13, which are the embodiments of the present invention, the channel region of the MOS transistor formed in the first conductivity type silicon device formation layer of the SOI substrate has the opposite conductivity type to the silicon device layer. By doping the second conductivity type impurity, the first conductivity type impurity concentration in the channel region is effectively lower than the first conductivity type impurity concentration in the transistor internal region. Since the first conductivity type impurity concentration is set high so as not to be easily inverted, it is possible to prevent the occurrence of a parasitic channel and a bipolar action even during light irradiation. That is, according to these embodiments, it is possible to obtain a MOS transistor capable of arbitrarily controlling the threshold value and having a small OFF leak current during light irradiation. In addition, since this MOS transistor can be manufactured by an ordinary IC process without using any special device, the manufacturing method is simple and excellent in mass productivity. By using the composite substrate on which the MOS transistor manufactured in this manner is formed in the light valve device described with reference to FIGS. 1 to 3, it is possible to prevent the occurrence of a parasitic channel even in a state where light is irradiated, The light valve device can be driven stably.

【0046】以上、図9〜図13で説明したMOS型ト
ランジスタのソース領域及びドレイン領域とは濃い不純
物濃度の内部抵抗と接するため、接合耐圧低下や、ホッ
トキャリア発生等の不具合を生じるおそれがある。これ
を防止するためには、図示しないが、少なくともドレイ
ン領域と内部領域との間に、ドレイン領域と同一導電型
の薄い不純物濃度領域を設けた、いわゆるLDDまたは
DDD構造をとることが有効である。
As described above, since the source region and the drain region of the MOS transistor described with reference to FIGS. 9 to 13 are in contact with the internal resistance having a high impurity concentration, there is a possibility that problems such as a reduction in junction breakdown voltage and generation of hot carriers may occur. . To prevent this, although not shown, it is effective to adopt a so-called LDD or DDD structure in which a thin impurity concentration region of the same conductivity type as the drain region is provided at least between the drain region and the internal region. .

【0047】図14は、本発明による光弁装置に用いら
れる複合基板上のMOS型トランジスタの他の実施例を
示す模式的断面図であり、濃い不純物濃度領域を、下地
絶縁膜と、ソース領域およびドレイン領域間に形成した
実施例を示す。本実施例においても、前述した図12、
図13の場合と同様に、単結晶半導体としてシリコン基
板を、下地絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いている。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a MOS transistor on a composite substrate used in the light valve device according to the present invention, wherein a high impurity concentration region is formed by a base insulating film and a source region. And an embodiment formed between drain regions. Also in this embodiment, FIG.
As in the case of FIG. 13, a silicon substrate is used as a single crystal semiconductor and a silicon oxide film is used as a base insulating film.

【0048】図14に示すように、シリコン基板301
上のシリコン酸化膜である下地絶縁膜302上に形成さ
れたMOSトランジスタにおいてゲート電極305下に
ゲート絶縁膜308を介してソース領域303とドレイ
ン領域304間にチャネル形成領域306を有する。隣
接するトランジスタとの素子分離はシリコン酸化膜より
なる素子分離領域310により行われる。そしてチャネ
ル領域306下の内部領域307内に、ソース領域30
3とドレイン領域304とにそれぞれ隣接してソース、
ドレイン領域と逆導電型の濃い不純物濃度領域309を
形成してある。このソース、ドレイン領域と逆導電型の
濃い不純物濃度領域309はIC製造プロセス中、ソー
ス、ドレイン領域を形成する前にイオン注入法などで形
成する。
As shown in FIG. 14, a silicon substrate 301
In a MOS transistor formed over a base insulating film 302 which is an upper silicon oxide film, a channel forming region 306 is provided between a source region 303 and a drain region 304 below a gate electrode 305 via a gate insulating film 308. Element isolation from an adjacent transistor is performed by an element isolation region 310 made of a silicon oxide film. Then, in the internal region 307 below the channel region 306, the source region 30 is formed.
3 and the drain region 304, respectively.
A high impurity concentration region 309 of the opposite conductivity type to the drain region is formed. The source / drain region and the impurity concentration region 309 of the opposite conductivity type are formed by an ion implantation method or the like before forming the source / drain region during the IC manufacturing process.

【0049】図15は、本発明による光弁装置用の複合
基板の他の実施例を示す模式的断面図である。図14に
示した例と異なる点は、LDDあるいはDDD構造と呼
ばれる高耐圧構造をとっている点である。図14に示し
たように、濃い不純物濃度領域309とソース領域30
3及びドレイン領域304とが接する場合は接合耐圧が
低下するために、ソース領域303とドレイン領域30
4間にソース、ドレイン領域と同導電型の薄い不純物濃
度領域311を形成して耐圧を向上させている。一般的
な製造方法としては、ゲート電極305を形成した後、
イオン注入法によりソース、ドレイン領域と同導電型の
薄い不純物濃度領域311を形成し、次に絶縁膜より成
るサイドスペーサ312を形成し再びイオン注入法によ
りソース領域313とドレイン領域304を形成する。
その他の部分については図14と同一の符号を記して説
明に代える。
FIG. 15 is a schematic sectional view showing another embodiment of the composite substrate for a light valve device according to the present invention. The difference from the example shown in FIG. 14 is that a high breakdown voltage structure called an LDD or DDD structure is adopted. As shown in FIG. 14, the high impurity concentration region 309 and the source region 30
3 and the drain region 304 are in contact with each other, the junction breakdown voltage is reduced.
4, a thin impurity concentration region 311 of the same conductivity type as the source and drain regions is formed to improve the breakdown voltage. As a general manufacturing method, after forming the gate electrode 305,
A thin impurity concentration region 311 of the same conductivity type as the source and drain regions is formed by ion implantation, a side spacer 312 made of an insulating film is formed, and a source region 313 and a drain region 304 are formed again by ion implantation.
The other parts are denoted by the same reference numerals as in FIG. 14 and will not be described.

【0050】図14、図15の実施例によれば、MOS
トランジスタにおいて、チャネル領域下部にソース、ド
レイン領域に隣接してソース、ドレイン領域と逆導電型
の濃い不純物濃度領域を設けてある。光照射により正規
のしきい値よりも低いゲート電圧印加時に下地絶縁膜界
面付近に反転層が形成されても、反転層はソース、ドレ
イン領域と逆導電型の濃い不純物濃度領域に阻まれてソ
ース、ドレイン領域と接触しないため、実質的な寄生チ
ャネルは発生しない。又、濃い不純物濃度領域により、
キャリアは再結合しやすく、バイポーラアクションも起
こり難い。なお、図示しないが隣接するトランジスタと
の素子分離はシリコン酸化膜に代えてシリコンを除去す
ることによって行っても良い。
According to the embodiment shown in FIGS.
In the transistor, a deep impurity concentration region having a conductivity type opposite to that of the source and drain regions is provided below the channel region adjacent to the source and drain regions. Even if an inversion layer is formed near the interface of the base insulating film when a gate voltage lower than the normal threshold is applied by light irradiation, the inversion layer is blocked by the source and drain regions and the impurity concentration region of the opposite conductivity type and has a high impurity concentration. Since no contact is made with the drain region, a substantial parasitic channel does not occur. Also, due to the high impurity concentration region,
Carriers are easy to recombine and bipolar actions are unlikely. Although not shown, element isolation from an adjacent transistor may be performed by removing silicon instead of a silicon oxide film.

【0051】上述したように、本実施例図14、図15
によれば、MOSトランジスタにおいて、チャネル領域
下部にソース、ドレイン領域に隣接してソース、ドレイ
ン領域と逆導電型の濃い不純物濃度領域を設けてあるた
め、下地絶縁膜界面付近に反転層が形成されてもソー
ス、ドレイン領域とは分離されるため、光照射時におい
ても実質的には寄生チャネルやバイポーラアクションの
発生を防止することができ、光弁装置に用いた場合にも
安定動作することができる。
As described above, in this embodiment, FIGS.
According to this, in the MOS transistor, the source and drain regions are provided adjacent to the source and drain regions below the channel region, and the impurity concentration region of the opposite conductivity type is provided at a lower portion. Therefore, an inversion layer is formed near the interface of the base insulating film. However, since it is separated from the source and drain regions, the occurrence of a parasitic channel or a bipolar action can be substantially prevented even during light irradiation, and stable operation can be achieved even when used in a light valve device. it can.

【0052】図16は、図2に示した本発明による光弁
装置に用いられる複合基板上のMOS型トランジスタの
他の実施例を示す模式的断面図であり、ソース・ドレイ
ン間部の電位変動を抑制して、トランジスタのOFFリ
ーク電流を抑止するために下地絶縁膜の単結晶半導体薄
膜層とは反対側の表面に電極を形成した例を示す。以
下、NMOSトランジスタとPMOSトランジスタによ
って本実施例を説明する。NMOSおよびPMOSトラ
ンジスタは、光弁装置の複合基板の周辺部に形成される
集積回路部に構成される。該集積回路により、光の透過
量を制御して表示動作するマトリクスアレイ部を駆動す
るものである。下地絶縁膜401上のデバイス形成層4
10に選択酸化膜102により互いに素子分離されたN
MOSトランジスタ403とPMOSトランジスタ40
4が形成されている。また図示しないが各素子は配線に
より接続され、集積回路を形成している。NMOSトラ
ンジスタ403とPMOSトランジスタ404のソー
ス、ドレイン間部分の下に埋め込み絶縁膜401を介し
てそれぞれ独立した電極405および406が形成され
ている。
FIG. 16 is a schematic sectional view showing another embodiment of the MOS type transistor on the composite substrate used in the light valve device according to the present invention shown in FIG. An example is shown in which an electrode is formed on the surface of the base insulating film opposite to the single crystal semiconductor thin film layer in order to suppress the OFF leakage current of the transistor. Hereinafter, the present embodiment will be described using an NMOS transistor and a PMOS transistor. The NMOS and PMOS transistors are configured in an integrated circuit section formed around the composite substrate of the light valve device. The integrated circuit drives a matrix array section that performs a display operation by controlling the amount of transmitted light. Device forming layer 4 on base insulating film 401
10, N is separated from each other by a selective oxide film 102.
MOS transistor 403 and PMOS transistor 40
4 are formed. Although not shown, each element is connected by wiring to form an integrated circuit. Under the portion between the source and the drain of the NMOS transistor 403 and the PMOS transistor 404, independent electrodes 405 and 406 are formed via a buried insulating film 401, respectively.

【0053】図17は図3に示した本発明による光弁装
置に用いられる複合基板の他の実施例を示す模式的断面
図である。図16に示した例と異なる点は、素子分離が
デバイス形成層410をエッチング除去した領域414
により行われている点である。エッチング除去による素
子分離は選択酸化膜による方法に比べて微細加工の面で
有利である。その他の部分については図12と同一の符
号を記して説明に代える。
FIG. 17 is a schematic sectional view showing another embodiment of the composite substrate used in the light valve device according to the present invention shown in FIG. The difference from the example shown in FIG. 16 is that the element isolation region 414 where the device formation layer 410 is etched away.
This is the point that is performed. Element isolation by etching is advantageous in terms of fine processing as compared with a method using a selective oxide film. The other parts are denoted by the same reference numerals as in FIG. 12 and will not be described.

【0054】図16、図17の実施例によれば、NMO
Sトランジスタ403とPMOSトランジスタ404下
の下地絶縁膜401下にはそれぞれ独立した電極40
5、406が形成されているため、例えばNMOS側に
は−20Vを、PMOS側には+20Vを印加すること
が可能であり、このことにより光照射時においてもソー
ス・ドレイン間部の電位変動を抑制して、寄生チャネル
およびバイポーラアクションの発生を防止することがで
きる。また、図16、図17においては、電極405と
電極406は独立しているが、PMOSの方がバックチ
ャネルが形成されにくいことを利用し、電極を共通にし
て、共通の電位にして、例えば、−5Vから−10Vの
間にある電圧をかけて寄生チャネルの発生を防止するこ
ともできる。
According to the embodiment of FIGS. 16 and 17, the NMO
Under the underlying insulating film 401 under the S transistor 403 and the PMOS transistor 404, independent electrodes 40 are provided respectively.
5, 406 can be applied, for example, -20 V can be applied to the NMOS side and +20 V can be applied to the PMOS side. This makes it possible to reduce potential fluctuations between the source and the drain even during light irradiation. This can prevent the occurrence of the parasitic channel and the bipolar action. In FIGS. 16 and 17, the electrode 405 and the electrode 406 are independent from each other. However, by making use of the fact that the back channel is less likely to be formed in the PMOS, the electrodes are made common and the common potential is set. , -5V to -10V can be applied to prevent the occurrence of a parasitic channel.

【0055】従って、集積回路全体の動作は極めて安定
した正確なものとなる。また、図2、図3に示した光弁
装置において、MOS型トランジスタ素子100の下の
遮光膜130をアルミニウムやクロムなどの導電性材料
で形成し、上述したように電圧を印加することにより、
効果的にマトリクスアレイ部をMOS型トランジスタ素
子100のOFFリーク電流の発生を防止することがで
きる。
Therefore, the operation of the whole integrated circuit becomes extremely stable and accurate. In the light valve device shown in FIGS. 2 and 3, the light-shielding film 130 under the MOS transistor element 100 is formed of a conductive material such as aluminum or chromium, and by applying a voltage as described above,
It is possible to effectively prevent the occurrence of the OFF leak current of the MOS transistor element 100 in the matrix array section.

【0056】図16、図17の実施例において、埋込み
絶縁膜401の膜厚は薄いほど効果は大きい。その理由
を以下に説明する。図18は、MOS型トランジスタの
しきい値電圧変動量ΔVTHと基板電位との関係をゲート
絶縁膜の膜厚をパラメータとして表した模式図である。
In the embodiment shown in FIGS. 16 and 17, the effect is greater as the thickness of the buried insulating film 401 is smaller. The reason will be described below. FIG. 18 is a schematic diagram showing the relationship between the threshold voltage variation ΔV TH of a MOS transistor and the substrate potential using the thickness of the gate insulating film as a parameter.

【0057】図18に示したように、基板電位の変化に
対する、しきい値電圧変動量ΔVTHはゲート絶縁膜が薄
い場合より厚い場合の方が大きい。換言すれば、ゲート
絶縁膜膜厚が厚い場合の方が、基板電位変化によるしき
い値電圧変動を受けやすいということである。
As shown in FIG. 18, the threshold voltage variation ΔV TH with respect to the change in the substrate potential is larger when the gate insulating film is thicker than when it is thin. In other words, the case where the thickness of the gate insulating film is large is more susceptible to threshold voltage fluctuation due to a change in substrate potential.

【0058】図16、図17において、埋込み絶縁膜4
01をゲート絶縁膜、電極405及び406をゲート電
極とみれば、一つのMOS型トランジスタとみたてるこ
とができる。ここで、埋込み絶縁膜401の膜厚をより
薄く、好ましくはゲート絶縁膜420の膜厚と同等ある
いはそれ以下に設定することにより、光照射時において
もソース、ドレイン間部の電位を一定に保つことが可能
となりトランジスタのOFFリーク電流抑制に有効に作
用する。
In FIG. 16 and FIG.
If 01 is a gate insulating film and electrodes 405 and 406 are gate electrodes, they can be regarded as one MOS transistor. Here, by setting the thickness of the buried insulating film 401 to be thinner, preferably equal to or less than the thickness of the gate insulating film 420, the potential between the source and the drain is kept constant even during light irradiation. This is effective in suppressing the OFF leak current of the transistor.

【0059】図19(a)〜図19(d)は、図17の
実施例にかかる複合基板の製造方法の工程順断面図であ
る。図19(a)に示すように、通常のICプロセスを
用いてNMOSトランジスタ403とPMOSトランジ
スタ404等からなる集積回路を形成し、この集積回路
上に保護膜412を堆積させる。
FIGS. 19A to 19D are cross-sectional views in the order of steps of a method for manufacturing a composite substrate according to the embodiment of FIG. As shown in FIG. 19A, an integrated circuit including an NMOS transistor 403 and a PMOS transistor 404 is formed using a normal IC process, and a protective film 412 is deposited on the integrated circuit.

【0060】次に、図19(b)に示すように接着剤層
413を介して支持基板421を接着する。ここで接着
剤層413と支持基板421を透明材料とすると光透過
型の装置、例えば光弁用複合基板へ適用可能となる。次
に、図19(c)に示すように、SOIのシリコン支持
基板420をエッチング除去する。このエッチングはエ
ッチャントにKOH溶液やヒドラジン溶液を用いること
により行われ、下地絶縁膜401が露出した時点で進行
が止まる。
Next, as shown in FIG. 19B, a support substrate 421 is bonded via an adhesive layer 413. Here, if the adhesive layer 413 and the support substrate 421 are made of a transparent material, it can be applied to a light transmission type device, for example, a composite substrate for a light valve. Next, as shown in FIG. 19C, the silicon support substrate 420 of SOI is removed by etching. This etching is performed by using a KOH solution or a hydrazine solution as an etchant, and stops when the base insulating film 401 is exposed.

【0061】なお、エッチングに先立ち、あらかじめ研
磨等によりシリコン支持基板420を薄膜化しておいて
も良い。次に、図19(d)に示すようにNMOSトラ
ンジスタ403とPMOSトランジスタ404下の下地
絶縁膜401下にそれぞれ独立した電極405、406
を形成する。電極405、406は例えばアルミニウム
やクロム等の金属材料よりなり、スパッタリング法等に
よってデポジションした後不用部分をエッチング除去す
ることにより行う。以上により図17に示す複合基板が
完成する。
Prior to the etching, the silicon support substrate 420 may be thinned beforehand by polishing or the like. Next, as shown in FIG. 19D, independent electrodes 405 and 406 are formed under the base insulating film 401 below the NMOS transistor 403 and the PMOS transistor 404, respectively.
To form The electrodes 405 and 406 are made of, for example, a metal material such as aluminum or chromium. The electrodes 405 and 406 are formed by removing unnecessary portions by etching after being deposited by a sputtering method or the like. Thus, the composite substrate shown in FIG. 17 is completed.

【0062】このように、図19(a)から図19
(d)に示した工程に液晶セル組立工程を付加すると図
3に示した光弁装置を形成することができる。また図2
に示した光弁装置も、素子分離方式が異なるのみで、他
は図19(a)から図19(d)に示した方法と同様の
工程に、液晶セル組み工程を付加することで形成するこ
とができる。
As described above, FIG. 19A to FIG.
When the liquid crystal cell assembling step is added to the step shown in (d), the light valve device shown in FIG. 3 can be formed. FIG. 2
19 is formed by adding a liquid crystal cell assembling step to the same steps as those shown in FIGS. 19 (a) to 19 (d) except for the element isolation method. be able to.

【0063】上述したように本発明によればSOI基板
上のMOS型集積回路において、下地絶縁膜下に電極を
設け、電圧を供給できるようにしてあるため、所定の電
圧を供給することにより、光照射時においても下地絶縁
膜界面付近の反転層形成すなわちバックチャネルやバイ
ポーラアクションの発生を防止することができ、安定し
て動作する集積回路を製造することができる。
As described above, according to the present invention, in a MOS type integrated circuit on an SOI substrate, an electrode is provided under a base insulating film so that a voltage can be supplied. Even during light irradiation, formation of an inversion layer near the interface with the base insulating film, that is, occurrence of a back channel or a bipolar action can be prevented, and an integrated circuit that operates stably can be manufactured.

【0064】図20(a)〜図20(d)は、図3の実
施例にかかる光弁装置の製造方法の工程順断面図であ
る。図20(a)〜図20(d)においては、第1の支
持基板101がシリコンである場合について説明する。
FIGS. 20A to 20D are cross-sectional views in the order of steps of a method of manufacturing the light valve device according to the embodiment of FIG. FIGS. 20A to 20D illustrate a case where the first support substrate 101 is made of silicon.

【0065】まず、図20(a)に示すように、第1の
支持基板601上に下地絶縁膜602を介し、単結晶半
導体薄膜層603を有する、いわゆるSOI基板を用意
する。SOI基板は、2枚の単結晶出願基板のうち少な
くとも一方に絶縁膜を形成し絶縁膜を挟むように互いに
張り合わせた後、一方の単結晶シリコン基板を所要の膜
厚まで薄膜化して形成したいわゆる張り合わせ(Bondin
g) ウエハがSIMOX法や、再結晶化法により形成さ
れたSOI基板に比べて結晶性に優れているため好まし
い。
First, as shown in FIG. 20A, a so-called SOI substrate having a single crystal semiconductor thin film layer 603 is prepared on a first support substrate 601 with a base insulating film 602 interposed therebetween. An SOI substrate is formed by forming an insulating film on at least one of two single crystal application substrates, bonding them together so as to sandwich the insulating film, and then thinning one of the single crystal silicon substrates to a required thickness. Bonding (Bondin
g) The wafer is preferable because it has better crystallinity than an SOI substrate formed by a SIMOX method or a recrystallization method.

【0066】次に、図20(b)に示すように、通常の
ICプロセスを用い、MOS型トランジスタ及び駆動電
極609、配線611等よりなる光弁用素子を形成す
る。ここでは、NチャネルMOSトランジスタを有する
場合について説明する。まず、単結晶半導体薄膜層60
3にボロンなどにP型不純物を寄生チャネルを防止する
のに十分な濃度(例えば1×1017cm-3)になるよう
にイオン注入方などで導入した後、拡散、活性化してお
く。ここでP型不純物は単結晶半導体薄膜層603内で
ほぼ均一な濃度分布となるように熱処理を施す。ボロン
をP型不純物とした場合、熱処理は酸化雰囲気中で行う
と単結晶半導体薄膜層603の下地絶縁膜との界面付近
において偏析により不純物濃度の低下を起こすため、窒
素雰囲気中にて熱処理することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 20B, a light valve element including a MOS transistor, a drive electrode 609, a wiring 611, and the like is formed using a normal IC process. Here, the case where an N-channel MOS transistor is provided will be described. First, the single crystal semiconductor thin film layer 60
In FIG. 3, a P-type impurity such as boron is introduced by ion implantation so as to have a concentration (for example, 1 × 10 17 cm −3 ) sufficient to prevent a parasitic channel, and then diffused and activated. Here, heat treatment is performed so that the P-type impurity has a substantially uniform concentration distribution in the single crystal semiconductor thin film layer 603. When boron is used as a P-type impurity, the heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere, the impurity concentration decreases due to segregation near the interface between the single crystal semiconductor thin film layer 603 and the base insulating film. Is preferred.

【0067】次に、トランジスタ形成領域以外の単結晶
半導体薄膜層603をエッチング除去し、各トランジス
タの分離を行う。この素子分離は単結晶半導体薄膜層6
03を酸化して行うLOCOS法によっても良く、この
場合は、最終的には図2に示した実施例にかかる光弁装
置となる。
Next, the single crystal semiconductor thin film layer 603 other than the transistor formation region is removed by etching, and each transistor is separated. This element separation is performed by the single crystal semiconductor thin film layer 6.
The LOCOS method performed by oxidizing 03 may be used. In this case, the light valve device according to the embodiment shown in FIG. 2 is finally obtained.

【0068】次に、ゲート絶縁膜608を熱酸化法又は
CVD法により形成した後、単結晶半導体薄膜層603
の表面付近にN型の不純物をイオン注入法、分子層ドー
ピング法、あるいはプリデポジッション法等により導入
し、しきい値電圧制御を行い、P型の不純物濃度を内部
領域に比べて、実効的に低下させたチャネル領域604
を形成する。場合によってはチャネル領域604を薄い
N型としても良い。N型の不純物としては、砒素が熱拡
散係数が小さくて好ましいが、場合によってはリンやア
ンチモンを用いてもよい。また、前述のP型不純物を単
結晶半導体薄膜層603の内部領域で高く、チャネル領
域604で低くするように、イオン注入エネルギー及び
拡散条件を適切に設定すれば、N型不純物導入によるチ
ャネル領域604の形成工程は省略することも可能であ
る。続いて、ポリシリコン等よりなるゲート電極607
を所定の形状にゲート絶縁膜608上に形成し、ゲート
電極607下のチャネル領域604を挟むようにソース
領域605及びドレイン領域606をN型不純物のイオ
ン注入などにより形成する。
Next, after the gate insulating film 608 is formed by a thermal oxidation method or a CVD method, the single crystal semiconductor thin film layer 603 is formed.
N-type impurities are introduced into the vicinity of the surface by ion implantation, molecular layer doping, or pre-deposition, and the threshold voltage is controlled. Channel region 604 reduced to
To form In some cases, the channel region 604 may be a thin N-type. As the N-type impurity, arsenic is preferable because of its small thermal diffusion coefficient, but phosphorus or antimony may be used in some cases. If the ion implantation energy and diffusion conditions are appropriately set so that the above-mentioned P-type impurity is high in the internal region of the single-crystal semiconductor thin film layer 603 and low in the channel region 604, the channel region 604 by the introduction of the N-type impurity is formed. Can be omitted. Subsequently, a gate electrode 607 made of polysilicon or the like is used.
Is formed on the gate insulating film 608 in a predetermined shape, and the source region 605 and the drain region 606 are formed by ion implantation of N-type impurities or the like so as to sandwich the channel region 604 below the gate electrode 607.

【0069】このように形成されたNチャネルMOSト
ランジスタのドレイン領域606に駆動電極609を、
ソース領域605にMOSトランジスタの遮光も兼ねた
配線611を接続するように形成し、全体を保護膜61
2で覆い、光弁用素子が形成される。
A drive electrode 609 is provided on the drain region 606 of the N-channel MOS transistor thus formed.
The source region 605 is formed so as to be connected to the wiring 611 which also serves as a light shielding of the MOS transistor, and the whole is formed with the protective film
2 to form a light valve element.

【0070】次に、図20(c)に示すように保護膜6
12上に平坦化を兼ねた接着剤層613を塗布し、第2
の支持基板614を接着する。ここで、接着剤層613
及び第2の支持基板614を透明材料とすると光透過型
の光弁装置用の複合基板を形成できる。続いて、第1の
支持基板601(ここではシリコン)を除去する。除去
には、エッチャントにKOH溶液やヒドラジン溶液を用
いたエッチングを用いても良いし、研磨により行っても
良いし、又はこれらを組合せて行ってもよい。エッチン
グによれば、SiO2 やSiN等よりなる下地絶縁膜6
02が露出した時点で進行が止まるので好都合である。
Next, as shown in FIG.
An adhesive layer 613 which also serves as a flattening is applied on
Is bonded. Here, the adhesive layer 613
When the second support substrate 614 is made of a transparent material, a composite substrate for a light transmission type light valve device can be formed. Subsequently, the first support substrate 601 (here, silicon) is removed. For the removal, etching using a KOH solution or a hydrazine solution as an etchant may be used, polishing may be performed, or a combination thereof may be performed. According to the etching, the base insulating film 6 made of SiO 2 , SiN, etc.
This is convenient because the progress stops when 02 is exposed.

【0071】次に、図20(d)に示すように露出した
下地絶縁膜602上に図15(b)で形成したMOSト
ランジスタ領域の少なくともチャネル領域604をカバ
ーするように遮光膜615を形成する。この遮光膜61
5は、実際の使用上MOSトランジスタの動作に支障な
いレベルの光を照射して用いる場合には省いてもよい。
また、Al、Cr等の導電性材料により形成し、図17
に示した例で説明したように所要の電圧を印加できるよ
うにすることも可能である。続いて、電気光学材料61
7を液晶とする場合には、下地絶縁膜602及び遮光膜
615上にポリイミドなどから成る配向膜を形成する。
Next, a light-shielding film 615 is formed on the exposed underlying insulating film 602 as shown in FIG. 20D so as to cover at least the channel region 604 of the MOS transistor region formed in FIG. . This light shielding film 61
The reference numeral 5 may be omitted when light is irradiated and used at a level that does not hinder the operation of the MOS transistor in actual use.
Further, it is formed of a conductive material such as Al, Cr, etc.
It is also possible to apply a required voltage as described in the example shown in FIG. Subsequently, the electro-optic material 61
When the liquid crystal 7 is liquid crystal, an alignment film made of polyimide or the like is formed on the base insulating film 602 and the light-shielding film 615.

【0072】一方、対向基板619の表面には、対向電
極618を形成し、その上にさらに配向膜617が形成
する。配向膜617上にラビング処理等によって配向機
能を持たせた後、光弁素子を有する基板と、対向基板と
を所定のギャップを設けて貼り合わせ、ギャップ内に例
えば液晶材料からなる電気光学材料層617を封入し
て、図3に示した光弁装置が完成する。
On the other hand, a counter electrode 618 is formed on the surface of the counter substrate 619, and an alignment film 617 is further formed thereon. After the alignment film 617 is provided with an alignment function by a rubbing process or the like, a substrate having a light valve element and an opposing substrate are bonded to each other with a predetermined gap, and an electro-optical material layer made of, for example, a liquid crystal material is provided in the gap. 617 is sealed, and the light valve device shown in FIG. 3 is completed.

【0073】なお、図示しないが、図20(c)の後、
下地絶縁膜602下に接着剤層を介して透明材料からな
る第3の支持基板を接着し、図20(c)で示した第2
の支持基板614及び接着剤層613を除去し、保護膜
612の平坦化処理を行った後、保護膜612上に配向
膜を形成し配向処理を行い、対向電極及び配向処理され
た配向膜を有する対向基板と、所定の間隙を設けて貼り
合わせ、間隙内に液晶等よりなる電気光学材料層を封入
すれば、図1に略等しい光弁装置が完成する。この場合
は第2の支持基板614及び接着剤層613は透明材料
である必要はない。この場合、図1の例と異なる点は、
トランジスタ間の素子分離方法が図1のLOCOS法に
代えて単結晶半導体薄膜層を除去することにより行われ
ている点であり、図20(b)に示したIC工程におい
て、素子分離をLOCOS法で行えば、図1と等しい光
弁装置が完成する。
Although not shown, after FIG.
A third support substrate made of a transparent material is bonded under the base insulating film 602 via an adhesive layer, and the second support substrate shown in FIG.
After the support substrate 614 and the adhesive layer 613 are removed and the protective film 612 is flattened, an alignment film is formed on the protective film 612 and alignment processing is performed. When a predetermined gap is provided to the opposing substrate and bonded to each other, and an electro-optical material layer made of liquid crystal or the like is sealed in the gap, a light valve device substantially equivalent to FIG. 1 is completed. In this case, the second support substrate 614 and the adhesive layer 613 need not be made of a transparent material. In this case, the difference from the example of FIG.
The element isolation method between the transistors is performed by removing the single crystal semiconductor thin film layer instead of the LOCOS method of FIG. 1. In the IC process shown in FIG. Then, the light valve device equivalent to FIG. 1 is completed.

【0074】図21は、本発明にかかる光弁装置におけ
るMOS型トランジスタの他の実施例を示す模式的断面
図である。下地絶縁膜702上の半導体薄膜層701上
のMOS型トランジスタ710には、ソース領域70
3、度領域704、ゲート絶縁膜708、ゲート電極7
05及び単結晶半導体より成るチャネル領域706が形
成されている。
FIG. 21 is a schematic sectional view showing another embodiment of the MOS transistor in the light valve device according to the present invention. The MOS transistor 710 on the semiconductor thin film layer 701 on the base insulating film 702 has a source region 70
3, degree region 704, gate insulating film 708, gate electrode 7
05 and a channel region 706 made of a single crystal semiconductor are formed.

【0075】さらに、半導体薄膜層701のソース領域
703、ドレイン領域704及びチャネル領域706以
外の内部領域には、ライフタイムキラーが導入されたキ
ャリア再結合領域709を形成してある。図21に示し
たMOS型トランジスタに光が照射され、電子、正孔が
発生しても、キャリア再結合用領域709が存在するた
め、発生した電子、正孔はここで再結合し消滅する。従
って、光照射による内部領域の電位変動は起こらず、寄
生チャネルやバイポーラアクションの発生を有効に防
止、トランジスタのOFFリーク電流増加を抑止する。
Further, a carrier recombination region 709 into which a lifetime killer is introduced is formed in an internal region other than the source region 703, the drain region 704 and the channel region 706 of the semiconductor thin film layer 701. Even when light is applied to the MOS transistor shown in FIG. 21 to generate electrons and holes, the generated electrons and holes recombine and disappear here because the carrier recombination region 709 exists. Therefore, the potential change in the internal region due to the light irradiation does not occur, and the occurrence of the parasitic channel and the bipolar action is effectively prevented, and the increase in the OFF leak current of the transistor is suppressed.

【0076】ライフタイムキラーとしては、Si、Au
などの原素をイオン注入法等で導入するとよい。又、S
iのイオン注入などにより、結晶性を壊して多結晶又は
アモルファス化したキャリア再結合用領域709を形成
することも同様に有効である。キャリア再結合領域は、
接合リーク電流低減のために好ましくは、ソース領域7
03、ドレイン領域704及びチャネル領域706以外
の内部領域に形成する方が良いが、実際には、製造工程
の簡略化ができるなどの利点があって、なおかつ、接合
リーク電流がデバイスの使用上問題ない場合において
は、ソース領域703及びドレイン領域704の一部又
は全てを含むように形成しても良い。
Lifetime killers include Si, Au
It is preferable to introduce an element such as an ion by an ion implantation method or the like. Also, S
It is also effective to form the carrier recombination region 709 which has been broken into polycrystal or amorphous by ion implantation of i or the like. The carrier recombination region is
In order to reduce the junction leakage current, preferably, the source region 7
03, the drain region 704 and the channel region 706 are preferably formed in an internal region. However, in actuality, there are advantages such as simplification of a manufacturing process, and the junction leakage current is a problem in use of the device. In the case where the source region 703 and the drain region 704 are not provided, a part or all of the source region 703 and the drain region 704 may be formed.

【0077】図22(a)〜図22(d)は、図21に
示したMOS型トランジスタを含む光弁装置の製造方法
の工程順断面図である。図22(a)〜図22(d)に
おいては、第1の支持基板901がシリコンである場合
について説明する。
FIGS. 22A to 22D are cross-sectional views in the order of steps of a method of manufacturing the light valve device including the MOS transistor shown in FIG. FIGS. 22A to 22D illustrate a case where the first support substrate 901 is silicon.

【0078】まず、図22(a)に示すように、第1の
支持基板901上に下地絶縁膜902を介し、単結晶半
導体薄膜層903を有するSOI基板を用意する。SO
I基板は、図20(a)で説明した「張り合わせ法」に
より形成されたものが好ましい。
First, as shown in FIG. 22A, an SOI substrate having a single crystal semiconductor thin film layer 903 is prepared over a first supporting substrate 901 with a base insulating film 902 interposed therebetween. SO
The I substrate is preferably formed by the “lamination method” described with reference to FIG.

【0079】次に、図22(b)に示すように、通常の
ICプロセスを用い、MOS型トランジスタ及び駆動電
極909、配線911等によりなる光弁用素子を形成す
る。まず、単結晶半導体薄膜層903の内の、後にチャ
ネル領域904となる表面側を除く内部領域にイオン注
入法等で、金やシリコン等のライフタイムキラー原子を
導入する。あるいはシリコン等のイオン注入等により、
内部領域の結晶性を破壊し、多結晶化又はアモルファス
化させることによって、キャリア再結合領域920を形
成する。
Next, as shown in FIG. 22B, a light valve element including a MOS transistor, a driving electrode 909, a wiring 911 and the like is formed by using a normal IC process. First, a lifetime killer atom such as gold or silicon is introduced by ion implantation or the like into an internal region of the single crystal semiconductor thin film layer 903 except for a surface side to be a channel region 904 later. Alternatively, by ion implantation of silicon or the like,
The carrier recombination region 920 is formed by destroying the crystallinity of the internal region and making the internal region polycrystalline or amorphous.

【0080】次に、トランジスタ形成領域以外の単結晶
半導体薄膜層903をエッチング除去し、各トランジス
タの分離を行う。この素子分離工程は単結晶半導体薄膜
層903を酸化して行うLOCOS法によっても良い。
次に、ゲート絶縁膜908を熱酸化法等で形成し、トラ
ンジスタのしきい値電圧制御用の不純物をイオン注入法
等で導入し、チャネル領域904を形成する。続いて、
ゲート絶縁膜908上にポリシリコン等よりなるゲート
電極907を所定の形状に形成し、ゲート電極907下
のチャネル領域904を挟むように、ソース領域905
及びドレイン領域906をイオン注入法等により形成す
る。
Next, the single crystal semiconductor thin film layer 903 other than the transistor formation region is removed by etching, and each transistor is separated. This element isolation step may be performed by a LOCOS method performed by oxidizing the single crystal semiconductor thin film layer 903.
Next, a gate insulating film 908 is formed by a thermal oxidation method or the like, and an impurity for controlling a threshold voltage of the transistor is introduced by an ion implantation method or the like, so that a channel region 904 is formed. continue,
A gate electrode 907 made of polysilicon or the like is formed on the gate insulating film 908 in a predetermined shape, and the source region 905 is sandwiched between the channel region 904 below the gate electrode 907.
And a drain region 906 is formed by an ion implantation method or the like.

【0081】ここで、前述のキャリア再結合用領域形成
工程は、素子分離工程の後に行っても良い。また、上述
製法において、ソース領域905及びドレイン領域90
6が深く形成されると、キャリア再結合用領域920と
重なってしまう。デバイス特性上、好ましくは、ソース
領域905及びドレイン領域906はキャリア再結合用
領域920に重ならないようにチャネル領域904と等
しいか、それ以下に浅く形成するとよい。
Here, the above-described step of forming the region for carrier recombination may be performed after the element separation step. In the above-described manufacturing method, the source region 905 and the drain region 90
When 6 is formed deeply, it overlaps with the carrier recombination region 920. From the viewpoint of device characteristics, the source region 905 and the drain region 906 are preferably formed to be equal to or less than the channel region 904 so as not to overlap the carrier recombination region 920.

【0082】また、図示しないが、図22(a)に示し
たSOI基板の製造工程において、下地絶縁膜902と
単結晶半導体薄膜層903との間に、多結晶シリコンや
アモルファスシリコン層を形成したり、ライフタイムキ
ラーを導入したりして、キャリア再結合用領域920と
なる層を予め形成しておき、単結晶半導体薄膜層903
をチャネル領域904の膜厚に一致する膜厚に形成して
おくと、ICプロセスにおいて、キャリア再結合用領域
920を新たに形成する必要がなくなる。
Although not shown, a polycrystalline silicon or amorphous silicon layer is formed between the base insulating film 902 and the single crystal semiconductor thin film layer 903 in the manufacturing process of the SOI substrate shown in FIG. By introducing a lifetime killer or the like, a layer serving as the carrier recombination region 920 is formed in advance, and the single crystal semiconductor thin film layer 903 is formed.
Is formed so as to have the same thickness as that of the channel region 904, it is not necessary to newly form the carrier recombination region 920 in the IC process.

【0083】このように形成されたNMOSトランジス
タのドレイン領域906に駆動電極909を、ソース領
域905にMOS型トランジスタの遮光の役割も兼ねた
配線911を接続するように形成し、全体を保護膜91
2で覆い、光弁用素子が形成される。
The drive electrode 909 is connected to the drain region 906 of the NMOS transistor thus formed, and the wiring 911 also serving as a light-shielding function of the MOS transistor is connected to the source region 905.
2 to form a light valve element.

【0084】次に、図22(c)に示すように保護膜9
12上に平坦化を兼ねた接着剤層913を塗布し、第2
の支持基板914を接着する。ここで、接着剤層913
及び第2の支持基板914を透明材料とすると光透過型
の光弁装置用の複合基板を形成できる。続いて、第1の
支持基板901(ここではシリコン)を除去する。除去
には、エッチャントにKOH溶液やヒドラジン溶液を用
いたエッチングを用いても良いし、研磨により行っても
良いし、又はこれらを組合わせて行ってもよい。エッチ
ングによれば、SiO2 やSiN等よりなる下地絶縁膜
902が露出した時点で進行が止まるので好都合であ
る。
Next, as shown in FIG.
12 is coated with an adhesive layer 913 which also serves as a flattening,
Is bonded. Here, the adhesive layer 913
When the second support substrate 914 is made of a transparent material, a composite substrate for a light transmission type light valve device can be formed. Subsequently, the first support substrate 901 (here, silicon) is removed. For the removal, etching using a KOH solution or hydrazine solution as an etchant may be used, polishing may be performed, or a combination thereof may be performed. According to the etching, the progress is stopped when the base insulating film 902 made of SiO 2 , SiN or the like is exposed, which is convenient.

【0085】次に、図22(d)に示すように露出した
下地絶縁膜902上に図22(b)で形成したMOSト
ランジスタ領域の少なくともチャネル領域904をカバ
ーするように遮光膜915を形成する。この遮光膜91
5は、実際の使用上MOSトランジスタの動作に支障な
いレベルの光を照射して用いる場合には省いてもよい。
また、Al、Cr等の導電性材料により形成し、図17
に示した例で説明したように所要の電圧を印加できるよ
うにすることも可能である。続いて、電気光学材料91
7を液晶とする場合には、下地絶縁膜902及び遮光膜
915上にポリイミドなどから成る配向膜を形成する。
Next, a light-shielding film 915 is formed on the exposed underlying insulating film 902 as shown in FIG. 22D so as to cover at least the channel region 904 of the MOS transistor region formed in FIG. 22B. . This light shielding film 91
The reference numeral 5 may be omitted when light is irradiated and used at a level that does not hinder the operation of the MOS transistor in actual use.
Further, it is formed of a conductive material such as Al, Cr, etc.
It is also possible to apply a required voltage as described in the example shown in FIG. Subsequently, the electro-optic material 91
When the liquid crystal 7 is a liquid crystal, an alignment film made of polyimide or the like is formed on the base insulating film 902 and the light-shielding film 915.

【0086】一方、対向基板919の表面には、対向電
極918を形成し、その上にさらに配向膜916が形成
する。配向膜916上にラビング処理等によって配向機
能を持たせた後、光弁素子を有する基板と、対向基板と
を所定のギャップを設けて貼り合わせ、ギャップ内に例
えば液晶材料からなる電気光学材料層917を封入し
て、図3に示した光弁装置が完成する。
On the other hand, a counter electrode 918 is formed on the surface of the counter substrate 919, and an alignment film 916 is further formed thereon. After the alignment film 916 is provided with an alignment function by a rubbing process or the like, a substrate having a light valve element and a counter substrate are attached with a predetermined gap provided therebetween, and an electro-optical material layer made of, for example, a liquid crystal material is provided in the gap 917 is sealed, and the light valve device shown in FIG. 3 is completed.

【0087】なお、図示しないが、図22(c)の後、
下地絶縁膜902下に接着剤層を介して透明材料からな
る第3の支持基板を接着し、図22(c)で示した第2
の支持基板914及び接着剤層913を除去し、保護膜
912の平坦化処理を行った後、保護膜912上に配向
膜を形成し配向処理を行い、対向電極及び配向処理され
た配向膜を有する対向基板と、所定の間隙を設けて貼り
合わせ、間隙内に液晶等よりなる電気光学材料層を封入
すれば、図1に略等しい光弁装置が完成する。この場合
は第2の支持基板914及び接着剤層913は透明材料
である必要はない。
Although not shown, after FIG.
A third support substrate made of a transparent material is bonded under the base insulating film 902 via an adhesive layer, and the second support substrate shown in FIG.
After the support substrate 914 and the adhesive layer 913 are removed and the protective film 912 is planarized, an alignment film is formed on the protective film 912 and the alignment process is performed. When a predetermined gap is provided to the opposing substrate and bonded to each other, and an electro-optical material layer made of liquid crystal or the like is sealed in the gap, a light valve device substantially equivalent to FIG. 1 is completed. In this case, the second support substrate 914 and the adhesive layer 913 need not be made of a transparent material.

【0088】図23は、本発明にかかわる実施例を示
し、本発明にかかわる光弁装置を用いたビデオプロジェ
クタの模式的大断面図である。ビデオプロジェクタ50
0は、3個のアクティブマトリクス透過型光弁装置50
1乃至503を内蔵している。白色光源ランプ504か
ら放射された白色光は反射鏡M1により反射された後、
3色分解フィルタ505により赤色光、青色光及び緑色
光に分解される。ダイクロイックミラーDM1により選
択的に反射された赤色光は反射鏡M2により反射された
後、コンデンサレンズC1により集光され、第1の光弁
装置501に入射される。光弁装置501によりビデオ
信号に従って変調された赤色光はダイクロイックミラー
DM3及びDM4を通過した後、拡大レンズ506を介
して前方に拡大投影される。同様にして、ダイクロイッ
クミラーDM1を通過した青色光はダイクロイックミラ
ーDM2によって選択的に反射され、コンデンサレンズ
C2によって集光された後、第2の光弁装置502に入
射される。ここで、ビデオ信号に従って変調された後、
ダイクロイックミラーDM3及びDM4を介して共通の
拡大レンズ506に入射される。さらに、緑色光はダイ
クロイックミラーDM1及びDM2を通過した後、コン
デンサレンズC3によって集光され、第3の光弁装置5
03に入射される。ここで、ビデオ信号に従って変調さ
れた後、反射鏡M3及びダイクロイックミラーDM4に
よって反射され、拡大レンズ506に向かう。このよう
にして、3個の光弁装置によって各々変調された3原色
光は最終的に拡大レンズ506により合成された前方に
拡大された二次画像を投影する。用いられる光弁装置
は、図1−3、および図5−23により説明したよう
に、光照射時においてもOFFリーク電流を抑止したも
のであるため、安定して動作することができる。また、
その寸法はセンチメートルオーダであり、この寸法に対
応して種々の光学部品及び白色光ランプの寸法も小型化
することができる。従って、全体としてビデオプロジェ
クタ500の形状寸法は従来のものに比べて著しく小さ
くすることができる。
FIG. 23 shows an embodiment according to the present invention, and is a schematic large sectional view of a video projector using a light valve device according to the present invention. Video projector 50
0 denotes three active matrix transmission type light valve devices 50
1 to 503 are incorporated. After the white light emitted from the white light source lamp 504 is reflected by the reflecting mirror M1,
The three-color separation filter 505 separates the light into red light, blue light, and green light. The red light selectively reflected by the dichroic mirror DM1 is reflected by the reflecting mirror M2, is then condensed by the condenser lens C1, and is incident on the first light valve device 501. The red light modulated by the light valve device 501 according to the video signal passes through dichroic mirrors DM3 and DM4, and is enlarged and projected forward through an enlargement lens 506. Similarly, the blue light that has passed through the dichroic mirror DM1 is selectively reflected by the dichroic mirror DM2, condensed by the condenser lens C2, and then enters the second light valve device 502. Here, after being modulated according to the video signal,
The light is incident on a common magnifying lens 506 via dichroic mirrors DM3 and DM4. Further, after passing through the dichroic mirrors DM1 and DM2, the green light is condensed by the condenser lens C3, and is condensed by the third light valve device 5
03. Here, after being modulated according to the video signal, the light is reflected by the reflecting mirror M3 and the dichroic mirror DM4, and travels to the magnifying lens 506. In this manner, the three primary color lights modulated respectively by the three light valve devices finally project a forward enlarged secondary image synthesized by the magnifying lens 506. As described with reference to FIGS. 1-3 and 5-23, the light valve device used suppresses the OFF leak current even during light irradiation, and thus can operate stably. Also,
The dimensions are on the order of centimeters, and the dimensions of various optical components and white light lamps can be reduced correspondingly. Therefore, the overall shape and size of the video projector 500 can be significantly reduced as compared with the conventional one.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ばMOSトランジスタの単結晶半導体薄膜層からなるチ
ャネル形成領域に光が照射されたときに発生する寄生チ
ャネル、およびバイポーラアクションに起因するOFF
リーク電流の増加による光弁装置への悪影響を抑制する
ことができ、安定に動作する光弁装置を提供することが
できるという優れた効果を有する。
As described above, according to the present invention, a parasitic channel generated when light is irradiated to a channel formation region formed of a single crystal semiconductor thin film layer of a MOS transistor, and OFF caused by a bipolar action.
This has an excellent effect that an adverse effect on the light valve device due to an increase in leakage current can be suppressed, and a light valve device that operates stably can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による光弁装置の一実施例を示す模式的
断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of a light valve device according to the present invention.

【図2】本発明による光弁装置の他の実施例を示す模式
的断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another embodiment of the light valve device according to the present invention.

【図3】本発明による光弁装置の他の実施例を示す模式
的断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing another embodiment of the light valve device according to the present invention.

【図4】従来から知られた、光弁装置用の単結晶半導体
薄膜を構成した複合基板の模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventionally known composite substrate including a single crystal semiconductor thin film for a light valve device.

【図5】光照射の有無によるNチャネルMOS型トラン
ジスタのドレイン電流−ゲート電圧特性の変化を示した
模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a change in drain current-gate voltage characteristics of an N-channel MOS transistor depending on the presence or absence of light irradiation.

【図6】光を照射しない状態におけるNチャネルMOS
型トランジスタのソース領域−内部領域−ドレイン領域
にわたるエネルギーバンドの模式図である。
FIG. 6 shows an N-channel MOS in a state where no light is irradiated.
FIG. 4 is a schematic diagram of an energy band extending from a source region to an inner region to a drain region of a type transistor.

【図7】光を照射した状態におけるチャネルMOS型ト
ランジスタのソース領域−内部領域−ドレイン領域にわ
たるエネルギーバンドの模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of an energy band over a source region, an inner region, and a drain region of a channel MOS transistor in a state where light is irradiated.

【図8】チャネル長2μm、チャネル幅20μmのNチ
ャネルMOS型トランジスタの光照射時のOFFリーク
電流と半導体層膜厚との関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an OFF leak current and a semiconductor layer thickness when light is irradiated to an N-channel MOS transistor having a channel length of 2 μm and a channel width of 20 μm.

【図9】本発明による光弁装置に用いられる、複合基板
上に形成されたMOS型トランジスタの他の実施例を示
す模式的断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a MOS transistor formed on a composite substrate used in the light valve device according to the present invention.

【図10】本発明による光弁装置に用いられる複合基板
上に形成されたMOS型トランジスタの他の実施例を示
す模式的断面図であり、ソース領域とドレイン領域が下
地絶縁体層表面に接しているMOS型トランジスタを示
す。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing another embodiment of a MOS transistor formed on a composite substrate used in a light valve device according to the present invention, in which a source region and a drain region are in contact with a surface of a base insulator layer. MOS type transistors are shown.

【図11】(a)、(b)は、本発明による光弁装置に
用いられる複合基板上のMOS型トランジスタの他の実
施例を示す模式的断面図であり、MOS型トランジスタ
素子の素子分離領域を模式的に示す。
FIGS. 11A and 11B are schematic cross-sectional views showing another embodiment of the MOS transistor on the composite substrate used in the light valve device according to the present invention. The area is shown schematically.

【図12】本発明による光弁装置に用いられる複合基板
上のMOS型トランジスタの他の実施例を示す模式的断
面図であり、(a)〜(d)はその製造方法を工程順に
示す。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the MOS transistor on the composite substrate used in the light valve device according to the present invention, and (a) to (d) show the manufacturing method in the order of steps.

【図13】本発明による光弁装置に用いられる複合基板
の製造方法の他の一実施例を示す模式的断面図である。
FIG. 13 is a schematic sectional view showing another embodiment of the method of manufacturing a composite substrate used in the light valve device according to the present invention.

【図14】本発明による光弁装置に用いられる複合基板
上のMOS型トランジスタの他の実施例を示す模式的断
面図であり、ソース領域とドレイン領域の近傍にソース
領域とドレイン領域と逆導電型の濃い不純物濃度領域を
持つMOS型トランジスタを示す。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the MOS transistor on the composite substrate used in the light valve device according to the present invention. 5 shows a MOS transistor having a heavily doped region.

【図15】本発明による光弁装置に用いられる複合基板
上のMOS型トランジスタの他の実施例を示す模式的断
面図であり、高耐圧MOS型トランジスタの構造を示
す。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the MOS transistor on the composite substrate used in the light valve device according to the present invention, showing the structure of the high breakdown voltage MOS transistor.

【図16】本発明による光弁装置に用いられる複合基板
上のMOS型トランジスタの他の実施例を示す模式的断
面図であり、チャネル形成領域の下の絶縁体に寄生チャ
ネル防止用の電極を設けたMOS型トランジスタを示
す。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the MOS transistor on the composite substrate used in the light valve device according to the present invention, in which an electrode for preventing a parasitic channel is provided on an insulator below a channel formation region. 2 shows a MOS transistor provided.

【図17】本発明による光弁装置に用いられる複合基板
上のMOS型トランジスタの他の実施例を示す模式的断
面図である。
FIG. 17 is a schematic sectional view showing another embodiment of the MOS transistor on the composite substrate used in the light valve device according to the present invention.

【図18】MOS型トランジスタのしきい値電圧反動量
ΔVTHと基板電位との関係をゲート絶縁膜の膜厚のパラ
メータとして表した模式図である。
FIG. 18 is a schematic diagram showing a relationship between a threshold voltage reaction amount ΔV TH of a MOS transistor and a substrate potential as a parameter of a thickness of a gate insulating film.

【図19】(a)〜(d)は、図17に示すMOS型ト
ランジスタを形成した複合基板の製造方法を工程順に示
す。
19 (a) to (d) show a method of manufacturing a composite substrate on which the MOS transistors shown in FIG. 17 are formed in the order of steps.

【図20】(a)〜(d)は、図3に係る光弁装置の製
造方法を工程順に示すフロー図である。
20 (a) to (d) are flowcharts showing a method of manufacturing the light valve device according to FIG. 3 in the order of steps.

【図21】本発明にかかる光弁装置におけるMOS型ト
ランジスタの他の実施例を示す模式的断面図である。
FIG. 21 is a schematic sectional view showing another embodiment of the MOS transistor in the light valve device according to the present invention.

【図22】(a)〜(d)は、図21に示したMOS型
トランジスタを含む光弁装置の製造方法の工程順断面図
である。
FIGS. 22A to 22D are cross-sectional views in the order of steps of a method for manufacturing a light valve device including the MOS transistor shown in FIG.

【図23】本発明の光弁装置を投射型プロジェクターに
適用した画像プロジェクション装置の断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view of an image projection device in which the light valve device of the invention is applied to a projection type projector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 MOS型トランジスタ 101 支持基板 102 下地絶縁膜 103 接着剤層 104 素子分離絶縁膜 105 ソース領域 106 ドレイン領域 107 チャネル形成領域 108 単結晶半導体薄膜層 109 ゲート絶縁膜 110 ゲート電極 111 ソース電極 112 駆動電極 113 保護膜 114 配向膜 115 対向基板 116 対向電極 117 配向膜 119 中間絶縁膜 120 内部領域 REFERENCE SIGNS LIST 100 MOS transistor 101 support substrate 102 base insulating film 103 adhesive layer 104 element isolation insulating film 105 source region 106 drain region 107 channel forming region 108 single crystal semiconductor thin film layer 109 gate insulating film 110 gate electrode 111 source electrode 112 drive electrode 113 Protective film 114 Alignment film 115 Counter substrate 116 Counter electrode 117 Alignment film 119 Intermediate insulating film 120 Internal region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平4−238268 (32)優先日 平成4年9月7日(1992.9.7) (33)優先権主張国 日本(JP) (56)参考文献 特開 平3−142418(JP,A) 特開 平2−81476(JP,A) 特開 昭63−101832(JP,A) 特開 平4−10434(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1362 G02F 1/1343 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 4-238268 (32) Priority date September 7, 1992 (197.9.7) (33) Priority claim country Japan (JP) (56) References JP-A-3-142418 (JP, A) JP-A-2-81476 (JP, A) JP-A-63-101832 (JP, A) JP-A-4-10434 (JP, A) ( 58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/1362 G02F 1/1343 H01L 29/78

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下地絶縁層の上に形成された半導体薄膜
層に形成された単結晶半導体薄膜層からなり 前記半導
体薄膜層の不純物濃度より不純物濃度が薄いチャネル形
成領域と、前記チャネル形成領域を挟んで設けられたソ
ース領域と、及びドレイン領域と、前記チャネル領域の
上に順次形成されたゲート絶縁膜とゲート電極と、が順
次積層形成されて成るMOS型トランジスタと、 前記半導体薄膜層上に素子分離絶縁膜を介して設けら
れ、前記ドレイン領域と電気的接続された画素電極と、 所定の間隔を介して対向基板と前記半導体膜層とが対向
して接着され、該間隔には封入された電気光学物質とか
らなり、 前記MOS型トランジスタにより前記画素電極に選択的
に給電することにより、該電気光学物質の光透過量が変
化して動作する光弁装置であって、 該単結晶半導体層薄膜層の該ソース領域と該ドレイン領
域の間の光照射に伴うリーク電流の発生を防止したこと
を特徴とする光弁装置。
1. A semiconductor thin film formed on a base insulating layer
Made of single-crystal semiconductor thin film layer formed on the layer, the semiconductor
Channel type whose impurity concentration is lower than that of the body thin film layer
And a source provided with the channel formation region interposed therebetween.
Source region, a drain region, and the channel region.
The gate insulating film and the gate electrode sequentially formed on the
A MOS transistor that is formed in the next lamination, and a MOS transistor that is provided on the semiconductor thin film layer through an element isolation insulating film.
A pixel electrode electrically connected to the drain region, and a counter substrate and the semiconductor film layer facing each other with a predetermined distance therebetween.
The gap is filled with electro-optical material
And selectively connected to the pixel electrode by the MOS transistor.
Power, the light transmission amount of the electro-optical material changes.
1. A light valve device which operates in an integrated manner, wherein generation of a leak current due to light irradiation between the source region and the drain region of the single crystal semiconductor layer thin film layer is prevented.
【請求項2】 請求項1記載の光弁装置において、 第1導電型の半導体から成る前記半導体薄膜層と、前記
半導体薄膜層に形成される第2導電型の不純物層からな
前記ソース領域、前記ドレイン領域と、第1の導電型
前記チャネル形成領域とからなり、前記第1導電型の
半導体は前記ソース領域と前記ドレイン領域との間であ
り、半導体薄膜層内の前記下地絶縁層との界面近傍に形
成される寄生チャネルと、前記ソース領域と前記ドレイ
ン領域との間で発生するバイポーラアクションとを防止
するのに十分な不純物濃度を有することを特徴とする光
弁装置。
2. A light valve apparatus according to claim 1, said semiconductor thin film layer made of a semiconductor of a first conductivity type comprise impurity layer of a second conductivity type formed in said <br/> semiconductor thin film layer said source region, said drain region, consists of a first conductivity type the channel formation region of the first conductivity type semiconductor is between the source region and the drain region, wherein the semiconductor thin film layer A light valve device having an impurity concentration sufficient to prevent a parasitic channel formed near an interface with a base insulating layer and a bipolar action generated between the source region and the drain region. .
【請求項3】 請求項1記載の光弁装置において、前記
MOS型トランジスタの、前記単結晶半導体チャネル結
晶領域は、前記ソース領域及び前記ドレイン領域と同一
導電型であり、前記チャネル形成領域の下部であり、該
ソース領域と該ドレイン領域との間の該半導体薄膜層は
該ソース領域及び該ドレイン領域と逆導電型であること
を特徴とする光弁装置。
3. A light valve apparatus according to claim 1, wherein the MOS transistor, the single crystal semiconductor channel crystal region is the source region and the same conductivity type as said drain region, a lower portion of the channel forming region Wherein the semiconductor thin film layer between the source region and the drain region is of a conductivity type opposite to that of the source region and the drain region.
【請求項4】 請求項1記載の光弁装置において、 第1導電型の半導体から成る前記半導体薄膜層と、前記
半導体薄膜層に形成される第2導電型の不純物層から成
前記ソース領域および前記ドレイン領域とから成り、
前記ソース領域と前記ドレイン領域の少なくとも一方の
領域は下地絶縁層と接合しており、前記ソース領域と
ドレイン領域の少なくとも一方の領域の近傍であり、
かつ、下地絶縁層と接合するチャネル形成領域下方の半
導体薄膜層に対して、前記第1導電型の半導体より濃度
の高い第1導電型の不純物領域を形成したことを特徴と
する光弁装置。
4. A light valve apparatus according to claim 1, said semiconductor thin film layer made of a semiconductor of a first conductivity type, consisting impurity layer of a second conductivity type formed in said <br/> semiconductor thin film layer consists of a said source region and said drain region,
At least one region of the drain region and the source region is bonded to the base insulating layer, prior to said source region
A vicinity of the at least one region of the serial drain region,
A light valve device wherein a first conductivity type impurity region having a higher concentration than the first conductivity type semiconductor is formed in a semiconductor thin film layer below a channel formation region to be joined to a base insulating layer.
【請求項5】 請求項1記載の光弁装置において、 該下地絶縁層の該半導体薄膜層とは反対側の表面であ
り、該半導体薄膜層の単結晶半導体チャネル形成領域に
対応する該表面の領域には導電層が形成され、該導電層
に所定の電圧を供給することを特徴とする光弁装置。
5. The light valve device according to claim 1, wherein a surface of the base insulating layer opposite to the semiconductor thin film layer corresponds to a single crystal semiconductor channel formation region of the semiconductor thin film layer. A light valve device, wherein a conductive layer is formed in a region, and a predetermined voltage is supplied to the conductive layer.
【請求項6】 請求項1記載の光弁装置において、該M
OS型トランジスタは、LDD又はDDD構造を有する
ことを特徴とする光弁装置。
6. The light valve device according to claim 1, wherein the M
A light valve device, wherein the OS transistor has an LDD or DDD structure.
【請求項7】 請求項1記載の光弁装置において、 該下地絶縁層の膜厚は、該ゲート絶縁膜の膜厚と同等又
はそれ以下であることを特徴とする光弁装置。
7. The light valve device according to claim 1, wherein the thickness of the base insulating layer is equal to or less than the thickness of the gate insulating film.
【請求項8】 請求項1記載の光弁装置において、該M
OS型トランジスタ内に該チャネル形成領域、該ソー
ス、該ドレイン領域以外の光照射により発生する、電
子、正孔のキャリアを再結合させて消滅させるためのキ
ャリア再結合用領域を有することを特徴とする光弁装
置。
8. The light valve device according to claim 1, wherein the M
The OS type transistor has a carrier recombination region for recombination and elimination of electron and hole carriers generated by light irradiation other than the channel formation region, the source, and the drain region. Light valve device.
【請求項9】 請求項記載の光弁装置において、該キ
ャリア再結合用領域にはライフタイムキラー原子を含ん
でいることを特徴とする光弁装置。
9. The light valve device according to claim 8 , wherein the carrier recombination region contains a lifetime killer atom.
【請求項10】 請求項記載の光弁装置において、該
キャリア再結合用領域は、結晶性を破壊してあり、多結
晶又はアモルファスのいずれか一つの材料であることを
特徴とする光弁装置。
10. The light valve according to claim 8 , wherein the carrier recombination region has been destroyed in crystallinity and is made of one of polycrystalline and amorphous materials. apparatus.
【請求項11】 下地絶縁層の上に単結晶半導体薄膜層
を形成する工程と、該単結晶半導体薄膜層に第1導電型
の不純物を導入拡散する工程と、該第1導電型不純物導
入領域の表面部分に第2導電型不純物を導入する工程
と、該2導電型不純物導入領域の上にゲート絶縁膜を介
してゲート電極を形成する工程と、該電極下の該第2導
電型不純物導入領域部分を挟んで第2導電型の不純物を
導入してソース領域とドレイン領域を形成する工程とを
含む複合基板を形成する工程と、電極が形成された対向
基板と該複合基板とを間隙を設けて積層接着する工程
と、該間隙に電気光学物質を充填する工程から成る光弁
装置の製造方法。
11. A step of forming a single crystal semiconductor thin film layer on a base insulating layer, a step of introducing and diffusing a first conductivity type impurity into the single crystal semiconductor thin film layer, and a step of introducing the first conductivity type impurity. Introducing a second conductivity type impurity into a surface portion of the semiconductor device, forming a gate electrode on the second conductivity type impurity introduction region via a gate insulating film, and introducing the second conductivity type impurity under the electrode. Forming a source substrate and a drain region by introducing an impurity of the second conductivity type across the region, forming a composite substrate; and forming a gap between the opposing substrate on which the electrodes are formed and the composite substrate. A method of manufacturing a light valve device, comprising the steps of providing, laminating and bonding, and filling the gap with an electro-optical material.
【請求項12】 請求項11記載の光弁装置の製造方法
において、 前記単結晶半導体薄膜層に第1導電型の不純物を導入拡
散する工程の不純物拡散には、窒素雰囲気中での熱処理
を用いることを特徴とする光弁装置の製造方法。
12. The method for manufacturing a light valve device according to claim 11 , wherein a heat treatment in a nitrogen atmosphere is used for the impurity diffusion in the step of introducing and diffusing a first conductivity type impurity into the single crystal semiconductor thin film layer. A method for manufacturing a light valve device.
【請求項13】 請求項11記載の光弁装置の製造方法
において、 前記単結晶半導体薄膜層の前記第1導電型不純物導入領
域の表面部分に、前記第2導電型不純物を導入する工程
において、NチャネルMOSトランジスタ領域には、前
記第2導電型不純物にヒ素を用いることを特徴とする光
弁装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a light valve device according to claim 11 , wherein the step of introducing the second conductivity type impurity into a surface portion of the first conductivity type impurity introduction region of the single crystal semiconductor thin film layer comprises: A method of manufacturing a light valve device, wherein arsenic is used as the second conductivity type impurity in an N-channel MOS transistor region.
【請求項14】 下地絶縁層の上に単結晶半導体薄膜層
を形成する工程と、該単結晶半導体薄膜層に第1導電型
の不純物を、下地絶縁層側に高く、表面側に低い濃度分
布となるように導入拡散する工程と、前記単結晶半導体
薄膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工
程と、第2導電型の不純物を導入してソース領域とドレ
イン領域とを形成する工程を含む複合基板を形成する工
程と、電極が形成された対向基板と、該複合基板とを間
隙を設けて積層接着する工程と、該間隙に電気光学物質
を充填する工程からなる光弁装置の製造方法。
14. A step of forming a single-crystal semiconductor thin-film layer on a base insulating layer, and distributing a first conductivity type impurity in the single-crystal semiconductor thin-film layer on the base insulating layer side high and on the surface side low concentration. Forming a gate electrode on the single crystal semiconductor thin film via a gate insulating film, and forming a source region and a drain region by introducing a second conductivity type impurity. A light valve device comprising: a step of forming a composite substrate including a step; a step of laminating and bonding a counter substrate having electrodes formed thereon to the composite substrate with a gap provided therebetween; and a step of filling the gap with an electro-optical material. Manufacturing method.
【請求項15】 請求項14記載の光弁装置の製造方法
において、 前記下地絶縁膜層の上に前記単結晶半導体
薄膜層を形成する工程は、2枚の単結晶シリコン基板の
うち、少なくとも一方の表面に絶縁層を形成し、該絶縁
層を挟むように互いに張り合わせ、熱処理によって強固
に接着させた後、一方の単結晶シリコン基板を所要の膜
厚まで薄膜化することにより、前記単結晶半導体薄膜層
を形成する工程より成ることを特徴とする光弁装置の製
造方法。
15. The method for manufacturing a light valve device according to claim 14 , wherein the step of forming the single crystal semiconductor thin film layer on the base insulating film layer is at least one of two single crystal silicon substrates. Forming an insulating layer on the surface of the substrate, bonding the insulating layers to each other so as to sandwich the insulating layer, and firmly adhering the substrate by heat treatment. A method for manufacturing a light valve device, comprising a step of forming a thin film layer.
【請求項16】 請求項1記載の抗弁装置を用い、発光
源と、該発光源からの光を光弁装置を通して該光弁装置
上の画像をレンズにより拡大投影する画像プロジェクシ
ョン装置。
16. Light emission using the defense device according to claim 1.
A light source through the light valve device and a light valve device.
Image projection that enlarges and projects the above image with a lens
Device.
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