JP2003043950A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
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Abstract
素電極にITO膜を用いると、配線と画素電極との接す
る領域におけるコンタクト抵抗が高くなってしまい、信
頼性の高い液晶表示装置を作製することが困難であっ
た。 【解決手段】配線を複数の導電膜の積層構造とし、ドレ
イン電極部の最上層のアルミニウムからなる導電膜を除
去した後に、画素電極となるITO膜を形成することに
より、信頼性の高い液晶表示装置を実現することができ
る。
Description
された半導体膜を活性層として作製した半導体装置およ
びその作製方法に関する。なお、本明細書において、半
導体装置とは、トランジスタ、特に電界効果型トランジ
スタ、代表的にはMOS(Metal Oxide Semiconducto
r)トランジスタや薄膜トランジスタ(Thin Film Trans
istor:以下、TFTとする)といった装置を指し、該半
導体装置を用いて作製された回路を駆動回路や画素部に
有する液晶表示装置、該液晶表示装置を表示部に用いた
電気器具もその範疇に含まれるものとする。
形成されたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の開
発が活発に進められてきている。なかでも、小型の液晶
パネル(以下、液晶表示装置という)を用いる液晶プロ
ジェクタの普及が急速に進んでいる。パーソナルコンピ
ュータ(PC)の画面をスクリーン上に投影することの
できるプロジェクターが発表されて以来、企業のプレゼ
ンテーションでの使用など需要が増大し続けている。ま
た、近年では、家庭でも大画面で映像を楽しもうとする
(ホームシアター)動きが盛んになり、学校の授業に使
用するという計画も進行中である。使用される場が広が
ってくるにつれ便利性が求められるため、小型化、高輝
度化、高精細化ならびに低価格化などを進めるための開
発が続けられている。
いられるアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素部
には数百万個の各画素があり、各画素にはTFTが形成
されており、各画素のTFTには画素電極が設けられて
いる。液晶を挟んだ対向基板側には対向電極が設けられ
ており、液晶を誘電体とした一種のコンデンサを形成し
ている。そして、各画素に印加する電位をTFTのスイ
ッチング機能により制御して、このコンデンサへの電荷
を制御することで液晶を駆動して透過光量を制御して画
像を表示する仕組みになっている。
その容量が減少するため、透過光量が変化して画像表示
のコントラストを低下させる原因となっていた。そこ
で、従来では容量配線を設けて、液晶を誘電体とするコ
ンデンサとは別のコンデンサ(保持容量)を並列に設け
てあった。この保持容量は、液晶を誘電体とするコンデ
ンサが損失する容量を補う働きをしている。
量を形成して十分な容量を確保しようとすると、開口率
を犠牲にしなければならなかった。特に、液晶プロジェ
クタに用いられるような小型の高精細な液晶表示装置で
は、一個当たりの画素面積も小さいため、容量配線によ
る開口率の低下は問題となっていた。
口率を犠牲にすることなく保持容量を形成し、光もれを
遮断することができる構造として、ソース電極およびド
レイン電極の形成後、層間膜を形成し、該層間膜上にア
ルミニウムからなる遮光膜を形成し、遮光膜を陽極酸化
して遮光膜の上面および側面にAl2O3からなる陽極酸
化膜を形成し、その上に透明画素電極を形成して、遮光
膜/Al2O3膜/透明画素電極からなる保持容量を有す
る画素構造を開示している。
Tが形成されていない面(以下、基板裏面という)側か
らの光や、上面から入射した光が基板中を乱反射した光
によって、光リーク電流が増えてしまいオフ電流が高く
なってしまう。リーク電流が高くなれば、補償するため
の保持容量を大きくしなければならず、開口率の問題を
考えると、活性層の下側にも遮光膜を形成する必要があ
った。
小化は、液晶表示装置の小型化と同時に高精細化が求め
られる限り続くことが十分予想される。例えば対角0.
9インチ小型の液晶表示装置で、XGA(1024×7
68画素)という高精細な表示を実現するためには、画
素のひとつひとつのサイズが、18μm×18μmとい
う極めて小さな面積となっている。
また高精細化のためには画素数を増やして対応してきて
いるが、画素サイズが小型化し続けるなかで、開口率の
向上および画素数の向上を同時に満たすような画素構造
の設計をすることは、極めて難しい問題である。遮光膜
を形成し、さらに開口率の向上および画素数の向上を同
時に満たすような画素構造を実現しようとすれば、当然
工程数が増え、工程も複雑になるため、歩留まりが悪く
なり液晶表示装置の製造コストがあがってしまうという
問題があった。
を解決するための技術であり、TFTと保持容量の構成
に関し、従来技術より工程数を増加することなく、開口
率が高く高精細な表示を行うことができ、さらに、信頼
性の高いアクティブマトリクス型液晶表示装置を実現す
ることを課題としている。また、十数μm角という非常
に小さな画素サイズで設計された液晶表示装置および該
液晶表示装置を表示部に用いた電気器具においても明る
い高精細な画像表示を実現することを課題とする。
を用い、画素電極にITO膜(酸化インジウムと酸化ス
ズとの化合物)を用いるとコンタクト抵抗が高くなって
しまうという問題点が残っていた。本発明はコンタクト
抵抗を低くし、信頼性の高いアクティブマトリクス型液
晶表示装置を実現することを課題としている。
を解決するために、ソース線とTFTを電気的に接続す
る配線およびTFTと画素電極とを電気的に接続する配
線と同一の面上に遮光膜を形成し、該遮光膜上に絶縁膜
を形成した後、有機絶縁膜を用いて層間絶縁膜を形成す
る。この層間絶縁膜に絶縁膜および配線に達するコンタ
クトホールを形成して、画素電極を形成している。また
遮光膜/絶縁膜/画素電極で保持容量を形成している。
ス領域およびドレイン領域を含む活性層、ゲート絶縁膜
およびゲート電極を含み、ゲート電極は活性層より下層
(基板側)に形成された下部遮光膜を兼ねるゲート線に
接続されている。
る配線およびTFTと画素電極とを電気的に接続する配
線と同一の工程で遮光膜を形成しているため、工程数を
増やさなくてもよい。さらに、下部遮光膜および遮光膜
を有しているため、光もれによるリーク電流の発生を防
ぐことができる。
ウムからなる導電膜を除去することでコンタクト抵抗を
低くすることができる。
発明の画素構造について説明する。
るゲート線101が形成されている。ゲート線101上
には下地絶縁膜102、半導体層109、ゲート絶縁膜
110の順に形成されている。ゲート絶縁膜110上の
ゲート電極114はゲート線101と接続されている。
ゲート電極114上には第1層間絶縁膜、第2層間絶縁
膜が積層されており、第2層間絶縁膜上にTFT(特に
チャネル形成領域)の遮光膜122および配線120、
121が形成されている。遮光膜122上には酸化絶縁
膜123が形成されている。酸化絶縁膜123の形成方
法としては、陽極酸化法を用いればよい。次いで、ドレ
イン電極部の最上層のアルミニウムを除去した後、第3
層間絶縁膜124を形成し、画素電極125が形成され
る。ここで、ドレイン電極部121のアルミニウムの除
去と第3層間絶縁膜124の除去の順番を入れ替えるこ
とも可能である。
ソース線115とを電気的に接続する配線120および
TFTと画素電極125とを電気的に接続する配線12
1と同一の工程において形成されている。この遮光膜1
22、該遮光膜122上に形成された絶縁膜123、該
絶縁膜123上に形成された画素電極125から保持容
量126を形成している点に特徴がある。また、画素電
極125で遮光膜122および絶縁膜123を覆うので
はなく、第3層間絶縁膜124を形成した後、この第3
層間絶縁膜に絶縁膜123および配線121に達するコ
ンタクトホールを形成し、画素電極125を形成してい
る。従来、画素電極で遮光膜を覆う画素構造が一般的で
あったが、この方法では、画素電極を形成してできる段
差が遮光膜の外側になるため、ラビング処理後に配向不
良を起こし、光もれを起こす原因となっていた。
25を形成した後形成される段差が、遮光膜122の真
上に形成されるため(図5(C))、光もれを防ぐこと
ができる。また、保持容量は前記段差の内側の絶縁膜1
23の膜厚が均一であって、容量が均一に得られる領域
で形成されている。
遮光膜(ゲート線)101を有しているため、半導体層
に当たる可能性があった基板裏面側の光や、上面から入
射した光が基板中を乱反射した光を遮ることができる。
容量の一方の電極として用いる遮光膜122がTFTと
ソース線115とを電気的に接続する配線120および
TFTと画素電極125とを電気的に接続する配線12
1と同一の工程において形成されているため、工程数を
増やさずに保持容量を形成することができる。
膜123を陽極酸化法により形成する場合、遮光膜12
2は配線120、121とは接続されていないため、配
線120、121に陽極酸化膜が形成されることはな
く、さらに、TFTに陽極酸化時に電流が流れてしまう
こともない。
イン電極部121の最上層のアルミニウムを除去してい
るので、画素電極とのコンタクト抵抗を低くすることが
できる。
用いてアクティブマトリクス基板を作製する工程につい
て説明する。なお、本明細書において、アクティブマト
リクス基板とは駆動回路および画素部(TFTおよび保
持容量を有する)が同一基板上に作製された基板のこと
をいう。
にポリシリコン膜およびWSix膜を積層し、これらの
膜を所望の形状にパターニングして基板裏側からの光を
遮光するための下部遮光膜101を形成する。下部遮光
膜を形成する膜としては、ポリシリコン膜、WSix(x
=2.0〜2.8)膜、Al、Ta、W、Cr、Mo等
の導電性材料からなる膜のいずれか一種または複数種を
成膜すればよい。なお、下部遮光膜101は、ゲート線
としての機能も果たす。本実施例では、ポリシリコン膜
を下部遮光膜101aとして膜厚50nm、WSix膜
を第2下部遮光膜101bとして膜厚100nmで積層
して形成した。以下では、下部遮光膜101をゲート線
101と称する(図1(A))。
102を形成する。下地絶縁膜102は、シリコンを含
む絶縁膜(例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン
膜、窒化シリコン膜等)をプラズマCVD法またはスパ
ッタ法などで形成する。
D法により非晶質半導体膜を形成する。非晶質半導体膜
としては、特に限定はないが、好ましくはシリコンもし
くはシリコンゲルマニウム(SixGe1-x:0<x<
1、代表的には、x=0.001〜0.05)合金など
で形成するとよい。なお、本実施例では、非晶質半導体
膜としてアモルファスシリコン膜103を膜厚65nm
に形成した(図1(B))。
結晶化する。まず、アモルファスシリコン膜103上に
マスク104を形成して、アモルファスシリコン膜10
3に選択的に結晶化を促進する作用を有する触媒元素
(例えばNi)を含有する触媒元素含有層105を形成
する。続いて、窒素雰囲気において600℃(500〜
700℃)、12時間(4〜12時間)の加熱処理を行
って、結晶質シリコン膜106を形成する。なお、触媒
元素含有層105を形成した後、アモルファスシリコン
膜103中に含まれる水素を低減するために、450℃
で1時間、水素出しのための加熱処理を行ってもよい。
また、結晶化のための加熱処理後、結晶質シリコン膜の
結晶性をさらに向上させるために、レーザー照射を行っ
てもよい(図1(B))。
元素をゲッタリングするための加熱処理工程を行う。触
媒元素は、シリコン膜中に深いエネルギー準位を形成し
てキャリアを捕獲し再結合してしまい、電気特性や悪影
響を及ぼす。また、結晶質半導体膜中に残留した触媒元
素は結晶粒界に偏析してしまい、この偏析が微弱な電流
の逃げ道となりオフ電流の突発的な増加の原因になると
も考えられている。そこで、TFTの特性に悪影響を及
ぼさない程度にまで、残留触媒元素の濃度を低減する必
要がある。そこで、触媒元素ゲッタリング作用を有する
不純物元素を選択的に結晶質シリコン膜に添加する。マ
スク107は、触媒元素含有層105を形成する工程で
用いたマスク104を除去せずに用いている。続いて、
不純物元素を添加してゲッタリング領域108を形成す
る。なお、本実施例ではゲッタリング作用を有する不純
物元素として周期表の15族に属する元素、代表的には
リン(P)を添加した。この後、700℃(600〜8
00℃)で12時間の加熱処理を行って結晶質シリコン
膜105中の触媒元素(Ni)をゲッタリング領域10
8に捕獲させる。ゲッタリングのための加熱処理工程が
終了したら、ゲッタリング領域108は除去する。な
お、上記した半導体膜の結晶化のためおよび触媒元素の
ゲッタリングのための加熱処理はロータリーポンプやメ
カニカルブースターポンプにより排気を行った減圧雰囲
気(圧力1.33〜133Pa)において行うことが好
ましい(図1(C))。
を向上させるための加熱処理を行う。減圧CVD装置に
より20nm厚の酸化シリコン膜(図示せず)を成膜
し、950℃で加熱酸化処理を行う。この処理により、
結晶質シリコン膜上に結晶質シリコン膜が酸化されて形
成された膜(熱酸化膜)が形成される。以上の加熱処理
により結晶質シリコン膜は、膜厚35nm程度になる。
この結晶質シリコン膜を所望の形状にパターニングし
て、後のTFTの活性層となる半導体層109を形成す
る。
膜110を形成する(図1(D))。続いて、ゲート絶
縁膜110を介してp型を付与する不純物元素(以下、
p型不純物元素とする)を添加する。p型不純物元素と
しては、代表的に周期表の13族に属する元素、典型的
にはボロンまたはガリウムを用いることができる。この
工程(チャネルドープ工程という)はTFTのしきい値
電圧を制御するための工程である。この工程により、後
のTFTの活性層となる半導体層109に1×1015〜
1×1018atoms/cm3(代表的には、5×10
16〜5×1017atoms/cm3)の濃度でp型不純
物元素が添加される。
し、n型不純物元素(本実施例では、リン)を添加し
て、高濃度にリンを含む不純物領域111を形成する。
この領域には、リンが1×1020〜5×1022atom
s/cm3、代表的には2×102 0〜1×1022ato
ms/cm3の濃度が含まれるようにする。
するコンタクトホールを形成する。その後、ゲート電極
となる導電膜を形成する。なお、ゲート電極は、単層の
導電膜で形成してもよいが、必要に応じて2層、3層と
いった積層膜とすることが好ましい。本実施例では、導
電膜(A)112および導電膜(B)113からなる積
層膜を形成する(図2(A))。
TaN膜、導電膜(B)113としてW膜を用いるが、
タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(M
o)、タングステン(W)、クロム(Cr)、シリコン
(Si)から選ばれた元素、または前記元素を主成分と
する導電膜(代表的には、窒化タンタル膜、窒化タング
ステン膜、窒化チタン膜等)、または前記元素を組み合
わせた合金膜(代表的にはMo−W合金膜、Mo−Ta
合金膜、タングステンシリサイド膜等)を用いることが
できる。なお、導電膜(A)112は、10〜50nm
(好ましくは、20〜30nm)とし、導電膜(B)1
13は200〜400nm(好ましくは、250〜35
0nm)の厚さで成膜すればよい。その後、導電膜
(A)112および導電膜(B)113を所望の形状に
パターニングして、ゲート電極114、ソース線115
および容量電極116を形成する(図2(B))。
用いて、n型を付与する不純物元素(以下、n型不純物
元素とする)を後のTFTの活性層となる半導体層に添
加する。n型不純物元素としては、周期表の15族に属
する元素、典型的にはリンまたはヒ素を用いることがで
きる。このn型不純物元素が添加された領域は、LDD
領域117として機能させるための低濃度不純物領域で
あり、n型不純物元素が1×1016〜5×1018ato
ms/cm3(代表的には、1×1017〜5×1018a
toms/cm3)の濃度で含まれている。
域をマスクで覆い、後のpチャネル型TFTの活性層と
なる半導体層にp型不純物元素としてボロンを3×10
20〜3×1021atoms/cm3、代表的には5×1
020〜1×1021atoms/cm3の濃度が含まれる
ように添加する(図示せず)。
リコン膜、酸化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜を
50〜500nm、代表的には200〜300nmの厚
さで形成する。本実施例では、プラズマCVD法で、2
00nm厚の窒化酸化シリコン膜を形成した(図2
(B))。
濃度で添加されたn型およびp型の不純物元素を活性化
するための加熱処理を行った。この工程は、電気炉を用
いたアニール法、レーザーアニール法、ランプアニール
法またはそれらを併用して行うことができる。電気炉を
用いたアニール法を行う場合は、不活性ガス雰囲気中に
おいて、550〜1000℃で行えばよい。本実施例で
は、950℃、30分の加熱処理を行い、不純物元素の
活性化を行う。
いる導電膜は、非常に酸化されやすく、酸化すると抵抗
率が上がってしまうという問題があった。そこで、本実
施形態における活性化のための加熱処理は、ロータリー
ポンプおよびメカニカルブースターポンプにより排気を
行って雰囲気中の酸素濃度を低減し、減圧の雰囲気下で
加熱処理を行うことが好ましい。
層中のダングリングボンドを終端する水素化のため、水
素雰囲気中で、410℃で1時間の加熱処理を行う。水
素化の他の手段として、プラズマにより励起された水素
を用いるプラズマ水素化を行ってもよい。
を用いて形成する場合には、水素化のための加熱処理
は、保持容量の誘電体となる絶縁膜を形成した後に行っ
てもよい。
0〜1000nm(本実施例では800nm)に形成す
る。第2層間絶縁膜としては、アクリル、ポリイミド、
ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)といった有
機絶縁膜、もしくは、酸化窒化シリコン膜もしくは窒化
酸化シリコン膜といった無機絶縁膜を用いればよい。
トホールをゲート絶縁膜110、第1層間絶縁膜118
および第2層間絶縁膜119に、ソース線115および
容量電極116に達するコンタクトホールを第1層間絶
縁膜118および第2層間絶縁膜119に形成する。次
いで、それぞれのTFTを電気的に接続する配線および
TFT(チャネル形成領域)を遮光するための遮光膜を
形成するために導電膜を形成し、所望の形状にパターニ
ングして配線120、121および上部遮光膜122を
形成する(図2(C)及び図4)。配線材料としては、
チタン(Ti)を主成分とする導電膜を膜厚50〜10
0nmに成膜した後、アルミニウム(Al)を主成分と
する導電膜を膜厚300〜500nmに成膜し、その上
にチタン(Ti)を主成分とする導電膜を膜厚50〜1
00nmに成膜した後、さらにアルミニウム(Al)を
主成分とする導電膜を膜厚50〜100nmに成膜する
積層構造とした(図3(A))。ここで、Tiを主成分
とする導電膜\アルミニウムを主成分とする導電膜の2
層構造としても良いが、後工程でアルミニウムを主成分
とする導電膜を除去した際、周辺回路部の配線層がチタ
ンを主成分とする導電膜単層となりアルミニウムに比べ
て高抵抗化してしまう。なお、配線および遮光膜を形成
するための導電膜としては、タンタル(Ta)を主成分
とする膜、アルミニウム(Al)を主成分とする導電膜
またはチタン(Ti)を主成分とする膜のいずれかを積
層させて形成すればよい。
たはプラズマ酸化法(本実施例では陽極酸化法)により
20〜100nm(好ましくは30〜50nm)の厚さ
の酸化膜123を形成する。本実施例では遮光膜122
としてチタンを主成分とする膜とアルミニウムを主成分
とする膜とを積層して用いており、最上層にあるアルミ
ニウムを主成分とする膜が陽極酸化され、陽極酸化絶縁
膜123として酸化アルミニウム膜(アルミナ膜)が形
成される。この酸化絶縁膜123を保持容量の誘電体と
して用いる。なお、タンタル(Ta)またはチタン(T
i)を陽極酸化して得られる酸化絶縁膜も誘電率が高い
ため、保持容量の誘電体として好適に用いることができ
る(図5(A))。
ルカリイオン濃度の小さい酒石酸エチレングリコール溶
液を作製する。これは15%の酒石酸アンモニウム水溶
液とエチレングリコールとを2:8で混合した溶液であ
り、これにアンモニア水を加え、pHが7±0.5とな
るように調節する。そして、この溶液中に陰極となる白
金電極を設け、遮光膜122が形成されている基板を溶
液に浸し、遮光膜122を陽極として、一定(数mA〜
数十mA)の直流電流を流す。本実施例では1枚の基板
に200mAの電流を流した。
化物の成長に従い時間と共に変化するが、定電流のまま
一定の昇圧レートで電圧を上昇させて、到達電圧45V
に達したところで陽極酸化処理を終了させる。このよう
にして遮光膜122の表面には厚さ約50nmの陽極酸
化絶縁膜123を形成することができる。なお、ここで
示した陽極酸化法に係わる数値は一例にすぎず、作製す
る素子の大きさ等によって当然最適値は変化しうるもの
である。
のは、遮光膜122だけである。配線120、121は
遮光膜122と接続していないため、陽極酸化膜が形成
されることはない。また、陽極酸化の際にTFTに電流
が流れることもないためTFTの劣化を防ぐことができ
る。
表面のみに絶縁膜を設ける構成としたが、絶縁膜をプラ
ズマCVD法、熱CVD法またはスパッタ法などの気相
法によって形成しても良い。また、酸化シリコン膜、窒
化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、DLC(Diamond
Like Carbon)膜、酸化タンタル膜または有機絶縁膜を
用いても良い。さらに、これらを組み合わせた積層膜を
用いても良い。
となっている配線120、121の4層目のアルミニウ
ムを主成分とする導電膜を除去する(図3(A))。ア
ルミニウムを主成分とする導電膜の除去には、混酸アル
ミ液(和光純薬工業株式会社製、硝酸:2.0%、酢
酸:9.8%、リン酸:72.3%含有)を用いること
ができる。
ルミニウム膜に陽極酸化膜を形成すると膜厚約50nm
のAlOx膜が形成された。後のアルミニウム膜除去の
際、10〜20nm程度AlOx膜はエッチングされ
る。このAlOx膜上に200μm×1700μmのI
TO膜(酸化インジウムと酸化スズとの化合物)を形成
し、Al−AlOx膜−ITO膜間に5Vの電圧をかけ
たところ、1.3×10-11Aの微少なリーク電流が測
定された(図6)。
る。第3層間絶縁膜124は、平坦化する必要があるた
め、ポリイミド、アクリルといった有機絶縁膜を用いて
膜厚1.5μmに形成する。続いて、保持容量となる領
域の層間絶縁膜はエッチングして除去し、酸化絶縁膜1
23を露出させる。また、同一の工程において第3層間
絶縁膜124にドレイン配線121に達するコンタクト
ホールを形成し(図5(B))、画素電極125を形成
する(図5(C))。画素電極125は、一部の領域で
酸化絶縁膜123に接し、遮光膜122を下部電極、陽
極酸化膜123を誘電体、画素電極125を上部電極と
した第1保持容量126が形成される。本実施例では、
透過型の液晶表示装置とするために、ITO膜(酸化イ
ンジウムと酸化スズとの化合物)を用いて、膜厚100
nmでスパッタ法により成膜する。なお、第2保持容量
127は、半導体層109、ゲート絶縁膜110および
容量電極116からなる。
アルミニウムを主成分とする導電層を除去しないものに
比べてコンタクト抵抗が5〜6桁低いアクティブマトリ
クス基板を作成することが出来る。また、こうして形成
されたアクティブマトリクス基板に液晶層を配向させる
配向膜を形成し、公知のセル組み技術を用いて対向電極
および配向膜が形成された対向基板およびアクティブマ
トリクス基板を貼り合わせた後、液晶を注入し封止する
ことでアクティブマトリクス型液晶表示装置を完成する
ことができる。
を用いてアクティブマトリクス基板を作製する工程につ
いて説明する(図7)。
例1と同様にすればよい。
トホールをゲート絶縁膜110、第1層間絶縁膜118
および第2層間絶縁膜119に、ソース線115および
容量電極116に達するコンタクトホールを第1層間絶
縁膜118および第2層間絶縁膜119に形成する。次
いで、それぞれのTFTを電気的に接続する配線および
TFT(チャネル形成領域)を遮光するための遮光膜を
形成するために導電膜を形成し、所望の形状にパターニ
ングして配線128、129および上部遮光膜130を
形成する。配線材料としては、チタン(Ti)を主成分
とする導電膜を膜厚50〜100nmに成膜した後、ア
ルミニウム(Al)を主成分とする導電膜を膜厚300
〜500nmに成膜する積層構造とした。なお、配線お
よび遮光膜を形成するための導電膜としては、タンタル
(Ta)を主成分とする膜、アルミニウム(Al)を主
成分とする導電膜またはチタン(Ti)を主成分とする
膜のいずれかを積層させて形成すればよい(図3(B)
および図7(A))。
たはプラズマ酸化法(本実施例では陽極酸化法)により
20〜100nm(好ましくは30〜50nm)の厚さ
の酸化膜131を形成する。本実施例では遮光膜130
としてチタンを主成分とする膜とアルミニウムを主成分
とする膜とを積層して用いており、最上層にあるアルミ
ニウムを主成分とする膜が陽極酸化され、陽極酸化絶縁
膜131として酸化アルミニウム膜(アルミナ膜)が形
成される。この酸化絶縁膜131を保持容量の誘電体と
して用いる。なお、タンタル(Ta)またはチタン(T
i)を陽極酸化して得られる酸化絶縁膜も誘電率が高い
ため、保持容量の誘電体として好適に用いることができ
る(図7(A))。
のは、遮光膜130だけである。配線128、129は
遮光膜130と接続していないため、陽極酸化膜が形成
されることはない。また、陽極酸化の際にTFTに電流
が流れることもないためTFTの劣化を防ぐことができ
る。
る。第3層間絶縁膜132は、平坦化する必要があるた
め、ポリイミド、アクリルといった有機絶縁膜を用いて
形成する。続いて、第3層間絶縁膜132をエッチング
し、遮光膜130および配線129の一部を露出させる
(図7(B))。
線129の2層目のアルミニウムを主成分とする導電膜
を除去する(図3(B))。本実施例ではICP(Indu
ctively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチ
ング法を用い、エッチング用ガスにBCl3とCl2を用
い、それぞれのガス流量比を40/40sccmとし、
1.2Paの圧力でコイル型の電極に450WのRF電
力、及び基板側に100WのRF電力を投入してプラズ
マを生成してエッチングを行った。
(C))。画素電極133は、一部酸化絶縁膜131に
接するように形成される。本実施例では、透過型の液晶
表示装置とするために、ITO膜(酸化インジウムと酸
化スズとの化合物)を用いて、膜厚100nmでスパッ
タ法により成膜する。ここまでの工程により、遮光膜1
30を下部電極、陽極酸化膜131を誘電体、画素電極
133を上部電極とした保持容量134が形成される。
アルミニウムを主成分とする導電層を除去しないものに
比べてコンタクト抵抗が5〜6桁低いアクティブマトリ
クス基板を作成することが出来る。また、こうして形成
されたアクティブマトリクス基板に液晶層を配向させる
配向膜を形成し、公知のセル組み技術を用いて対向電極
および配向膜が形成された対向基板およびアクティブマ
トリクス基板を貼り合わせた後、液晶を注入し封止する
ことでアクティブマトリクス型液晶表示装置を完成する
ことができる。
を用いてアクティブマトリクス基板を作製する工程につ
いて説明する(図8)。
例2と同様にすればよい。
132はエッチングして除去し、酸化絶縁膜131を露
出させる。また、同一の工程において第3層間絶縁膜1
32にドレイン配線135の線幅より大きいコンタクト
ホールを形成する(図3(C))および図8(A))。
これにより、画素電極136の断線を防ぐことが出来
る。
線135の2層目のアルミニウムを主成分とする導電膜
を除去する(図3(C))。アルミニウムを主成分とす
る導電膜の除去には、混酸アルミ液(和光純薬工業株式
会社製、硝酸:2.0%、酢酸:9.8%、リン酸:7
2.3%含有)を用いることができる。
(B))。画素電極136は、一部の領域で酸化絶縁膜
131に接し、遮光膜130を下部電極、陽極酸化膜1
31を誘電体、画素電極136を上部電極とした第1保
持容量137が形成される。本実施例では、透過型の液
晶表示装置とするために、ITO膜(酸化インジウムと
酸化スズとの化合物)を用いて、膜厚100nmでスパ
ッタ法により成膜する。なお、第2保持容量127は、
半導体層109、ゲート絶縁膜110および容量電極1
16からなる。
アルミニウムを主成分とする導電層を除去しないものに
比べてコンタクト抵抗が7〜8桁低いアクティブマトリ
クス基板を作成することが出来る。また、こうして形成
されたアクティブマトリクス基板に液晶層を配向させる
配向膜を形成し、公知のセル組み技術を用いて対向電極
および配向膜が形成された対向基板およびアクティブマ
トリクス基板を貼り合わせた後、液晶を注入し封止する
ことでアクティブマトリクス型液晶表示装置を完成する
ことができる。
ィブマトリクス基板を用いて作製されたアクティブマト
リクス型液晶表示装置の一例について説明する。
は基板100上に形成された画素部と駆動回路とその他
の信号処理回路とで構成される。画素部にはTFT(画
素TFTともいう)と保持容量とが設けられ、画素部の
周辺に設けられる駆動回路はCMOS回路を基本として
構成されている。
ゲート線101と平行な方向に設けられ、保持容量の下
部電極として機能している。ソース線115は、ゲート
線101と垂直な方向に設けられている。
1、ソース線115が画素部に延在し、画素TFTに接
続している。また、フレキシブルプリント配線板(Flex
ible Printed Circuit :FPC)201が外部入力端子
202に接続していて画像信号などを入力するのに用い
る。FPC201は補強樹脂によって強固に接着されて
おり、接続配線で、それぞれの駆動回路に接続してい
る。また、対向基板200には図示していないが、透明
対向電極が設けられている。
なる構造の画素部について、図を用いて説明する。な
お、基本的な構造は、図5(C)に示した画素部と同一
構造であるので、相違点のみを説明する(図10及び図
11)。
にポリシリコン膜およびWSix膜を積層し、これらの
膜を所望の形状にパターニングして基板裏側からの光を
遮光するための下部遮光膜301、302を形成する。
以下では、下部遮光膜301をゲート線301と、下部
遮光膜302をソース線302称する。
る工程まで行う。次いで、ソース線302に達するコン
タクトホールを下地膜102とゲート絶縁膜110に形
成する。次いで、導電膜を形成し所望の形状にパターニ
ングして、ゲート電極114、ソース線138および容
量電極116を形成する。
リクス基板が完成する。
で、開口率を高めることが可能となる。
アクティブマトリクス型液晶表示装置をプロジェクタに
用いた例を図12に示す。
あり、投射装置2601、スクリーン2602等を含
む。
2701、投射装置2702、ミラー2703、スクリ
ーン2704等を含む。
図12(B)中における投射装置2601、2702の
構造の一例を示した図である。投射装置2601、27
02は、光源光学系2801、ミラー2802、280
4〜2806、ダイクロイックミラー2803、プリズ
ム2807、液晶表示装置2808、位相差板280
9、投射光学系2810で構成される。投射光学系28
10は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図12(C)中において矢
印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機
能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
おける光源光学系2801の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系2801は、リフレクタ
ー2811、光源2812、レンズアレイ2813、2
814、偏光変換素子2815、集光レンズ2816で
構成される。なお、図12(D)に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の光
学系を設けてもよい。
いては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示してお
り、反射型の液晶表示装置の適用例は図示していない。
は、他の電気器具の表示部に組み込んで用いることもで
きる。電気器具の例として、ビデオカメラ、デジタルカ
メラ、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディス
プレイ)、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モ
バイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)など
が挙げられる。それらの一例を図13及び図14に示
す。
あり、本体2001、画像入力部2002、表示部20
03、キーボード2004等を含む。
2101、表示部2102、音声入力部2103、操作
スイッチ2104、バッテリー2105、受像部210
6等を含む。
ービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部
2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表
示部2205等を含む。
あり、本体2301、表示部2302、アーム部230
3等を含む。
媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであ
り、本体2401、表示部2402、スピーカ部240
3、記録媒体2404、操作スイッチ2405等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Di
gital Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映
画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
体2501、表示部2502、接眼部2503、操作ス
イッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。
は表示用パネル、3002は操作用パネルである。表示
用パネル3001と操作用パネル3002とは接続部3
003において接続されている。接続部3003におけ
る、表示用パネル3001の表示部3004が設けられ
ている面と操作用パネル3002の操作キー3006が
設けられている面との角度θは、任意に変えることがで
きる。さらに、音声出力部3005、操作キー300
6、電源スイッチ3007、音声入力部3008を有し
ている。
り、本体3001、表示部3002、3003、記憶媒
体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006
等を含む。
3101、支持台3102、表示部3103等を含む。
く、あらゆる分野の電気器具に適用することが可能であ
る。また、本実施例の電気器具は実施例1〜5を組み合
わせて実現することができる。
加することなく、十分な保持容量を有し、コンタクト抵
抗が低く、開口率の高い半導体装置を作製することがで
きる。また、非常に小さな画素サイズで設計された液晶
表示装置および該液晶表示装置を表示部に用いた電気器
具においても明るい高精細な画像表示を実現することが
できる。
Claims (4)
- 【請求項1】複数の導電膜を積層して配線および遮光膜
を形成した後、前記配線の最上層の導電膜を除去し、前
記配線および前記遮光膜上に層間絶縁膜を形成した後、
前記層間絶縁膜に前記遮光膜および前記配線に達するコ
ンタクトホールを形成し、前記遮光膜上に絶縁膜を形成
した後、前記層間絶縁膜および前記絶縁膜上に画素電極
を形成する工程を含む半導体装置の作製方法。 - 【請求項2】複数の導電膜を積層して配線および遮光膜
を形成した後、前記配線および前記遮光膜上に層間絶縁
膜を形成し、前記層間絶縁膜に前記遮光膜および前記配
線に達するコンタクトホールを形成した後、前記遮光膜
上に絶縁膜を形成し、前記配線の最上層の導電膜を除去
した後、前記層間絶縁膜および前記絶縁膜上に画素電極
を形成する工程を含む半導体装置の作製方法。 - 【請求項3】基板にゲート線を形成する第1の工程と、
前記ゲート線上に下地絶縁膜を形成する第2の工程と、
前記下地絶縁膜上に半導体層を形成する第3の工程と、
前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成する第4の工程
と、前記下地絶縁膜および前記ゲート絶縁膜に前記ゲー
ト線に達するコンタクトホールを形成する第5の工程
と、前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート線と接続されたゲ
ート電極を形成する第6の工程と、前記半導体層に不純
物元素を添加する第7の工程と、前記ゲート電極上に第
1層間絶縁膜および第2層間絶縁膜を形成する第8の工
程と、前記第1層間絶縁膜および前記2層間絶縁膜に前
記半導体層に達するコンタクトホールを形成する第9の
工程と、複数の導電膜の積層からなる配線および遮光膜
を形成する第10の工程と、前記遮光膜上に陽極酸化法
を用いて絶縁膜を形成する第11の工程と、前記配線の
最上層の導電膜を除去する第12の工程と、第3層間絶
縁膜を形成する第13の工程と、前記第3層間絶縁膜に
前記絶縁膜および前記配線に達するコンタクトホールを
形成する第14の工程と、前記絶縁膜および前記第3層
間絶縁膜上に画素電極を形成する第15の工程と、を有
することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項4】基板にゲート線を形成する第1の工程と、
前記ゲート線上に下地絶縁膜を形成する第2の工程と、
前記下地絶縁膜上に半導体層を形成する第3の工程と、
前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成する第4の工程
と、前記下地絶縁膜および前記ゲート絶縁膜に前記ゲー
ト線に達するコンタクトホールを形成する第5の工程
と、前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート線と接続されたゲ
ート電極を形成する第6の工程と、前記半導体層に不純
物元素を添加する第7の工程と、前記ゲート電極上に第
1層間絶縁膜および第2層間絶縁膜を形成する第8の工
程と、前記第1層間絶縁膜および前記2層間絶縁膜に前
記半導体層に達するコンタクトホールを形成する第9の
工程と、複数の導電膜の積層からなる配線および遮光膜
を形成する第10の工程と、前記遮光膜上に陽極酸化法
を用いて絶縁膜を形成する第11の工程と、第3層間絶
縁膜を形成する第12の工程と、前記第3層間絶縁膜に
前記絶縁膜および前記配線に達するコンタクトホールを
形成する第13の工程と、前記配線の最上層の導電膜を
除去する第14の工程と、前記絶縁膜および前記第3層
間絶縁膜上に画素電極を形成する第15の工程と、を有
することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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US11942554B2 (en) | 2015-11-20 | 2024-03-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, display device including the semiconductor device, and an electronic device including the semiconductor device |
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