JP2008020774A - 電子装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持電荷の減少による画像表示への影響を軽減した電子装置と表示装置を提供する事を目的とする。
【解決手段】半導体装置１４とキャパシタ１５とを備える電子装置２０にて、半導体装置１４は半導体膜２６と、ゲート絶縁膜２５と、ゲート電極Ｇと、ドレイン電極Ｄと、ソース電極Ｓと、第一層間絶縁膜２１と、第二層間絶縁膜２４とを備え、キャパシタ１５は互いに並列接続した第一キャパシタと第二キャパシタとから成り、第一キャパシタは第一電極層１８と第二電極層１９、並びに第一誘電体膜とから成り、第二キャパシタは第三電極層２２と第四電極層２３、並びに第二誘電体膜とから成り、第二電極層１９と第三電極層２２とが電気的に接続して居る。
【選択図】図１

Description

本発明は電気的に書き換え可能な表示装置、並びに此等表示装置に用いられる電子装置に関する。より具体的には薄膜半導体装置とキャパシタとを含む電子装置、及び此の電子装置と電気表示材料とを利用した表示装置に関する。電気表示材料としては液晶や電気泳動材料が挙げられる。取り分け本発明は、帯電微粒子に対して電界印加を制御する事に依り視認状態を変化させる電気泳動表示装置に関する。

電気泳動表示装置は行列状に複数の画素電極が配列された素子基板と、平面状の共通電極が形成された対向基板とから構成されている。素子基板と対向基板とは一定の間隙を保って各々の電極形成面が対向するように貼り合わされている。この間隙に電気泳動材料が挟持されて居る。電気泳動材料は分散媒に帯電微粒子から成る電気泳動粒子を分散させた物である。
斯うした構成にて画素電極と共通電極との間に電位差を与えると、電界の方向に応じて、帯電した電気泳動粒子がどちらか一方の電極に引き寄せられる。電気泳動粒子を着色粒子とし、共通電極と対向基板を透過性材料とすると、対向基板側に引き寄せられた電気泳動粒子の色が見える。斯うして各画素電極に印加する電圧を制御して、画像を表示する事が可能となる。

特開２００２−１６２６５１号公報 特開２００２−１６９１９０号公報

しかしながら従来の電気泳動表示装置では、画像保持（維持）期間にスイッチング素子や電気泳動材料を介した漏洩電流が生じ、此に依り画素電極での保持電荷が減少し、共通電極と画素電極との間の電位差が減少して電気泳動粒子が拡散して仕舞うとの課題を有して居た。換言すれば表示画像の明暗度（コントラスト）が徐々に低下し、更に電位差の無い状態が長期間継続すると、電気泳動粒子の拡散に依り画像が完全に消失して仕舞うとの課題が生じて居た。
そこで本発明は上述の諸事情を鑑み、保持電荷の減少による画像表示への影響を軽減する電子装置並びに表示装置を提供する事を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は半導体装置とキャパシタとを備える電子装置であって、半導体装置はソース領域とチャンネル形成領域とドレイン領域とを含む半導体膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、ドレイン領域に接続されたドレイン電極と、ソース領域に接続されたソース電極と、ゲート電極とドレイン電極とを分離する第一層間絶縁膜と、ドレイン電極とソース電極とを分離する第二層間絶縁膜とを備え、該キャパシタは互いに並列接続された第一キャパシタと第二キャパシタとを有し、該第一キャパシタは第一電極層と第二電極層、並びに該第一電極層と該第二電極層とに挟まれた第一誘電体膜とを有し、該第二キャパシタは第三電極層と第四電極層、並びに該第三電極層と該第四電極層とに挟まれた第二誘電体膜とを有し、該第二電極層と該第三電極層とが電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明は第一基板と第二基板、及び該第一基板と該第二基板との間に挟持された電気表示材料とを含む表示装置であって、該第一基板には、半導体装置とキャパシタとが形成され、該第二基板には、共通電極が形成され、該半導体装置は、ソース領域とチャンネル形成領域とドレイン領域とを含む半導体膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、該ドレイン領域に接続されたドレイン電極と、該ソース領域に接続されたソース電極と、該ゲート電極と該ドレイン電極とを分離する第一層間絶縁膜と、該ドレイン電極と該ソース電極とを分離する第二層間絶縁膜とを備え、該キャパシタは互いに並列接続された第一キャパシタと第二キャパシタとを有し、該第一キャパシタは、第一電極層と第二電極層、並びに該第一電極層と該第二電極層とに挟まれた第一誘電体膜とを有し、該第二キャパシタは、第三電極層と第四電極層、並びに該第三電極層と該第四電極層とに挟まれた第二誘電体膜とを有し、該第二電極層と該第三電極層とが電気的に接続されており、該第四電極と該共通電極とが電気表示材料を誘電体として挟持するキャパシタを為していることを特徴とする。

また、該電気表示材料は電気泳動材料で有ることを特徴とする。

又本発明の電子装置や表示装置では、第一キャパシタを為す第一電極層は半導体装置のソース領域と同一材料で同一層上に形成されて居ても良い。通常、半導体装置のソース・ドレイン領域は縮退半導体にて形成されるので、その場合、第一キャパシタの第一電極層も縮退半導体となる。半導体装置がガラスやプラスティック等の第一基板に酸化硅素膜等の下地保護膜を介して形成されて居れば、第一電極層もガラスやプラスティック等の第一基板に酸化硅素膜等の下地保護膜を介して形成される。

又本発明の電子装置や表示装置は、第一誘電体膜が半導体装置のゲート絶縁膜と同一材料で同一層上に形成されて居る事をも特徴とする。即ち、ゲート絶縁膜が酸化硅素膜にて半導体膜上に形成されて居れば、第一誘電体膜も同じ酸化硅素膜にて第一電極層を成す半導体膜上に形成される事になる。

更に本発明の電子装置や表示装置は、第二電極層がゲート電極と同一材料で同一層上に形成されて居る事をも特徴とする。ゲート電極が金属材料でゲート酸化膜上に形成されて居れば、第一キャパシタの第二電極層もゲート絶縁膜と同一材料から成る第一誘電体膜上にゲート電極と同じ金属材料から形成される。

又本発明の電子装置や表示装置は第二キャパシタを為す第三電極層が半導体装置のドレイン電極と同一材料で同一層上に形成されて居る事をも特徴とする。本発明では第一層間絶縁膜がゲート電極とドレイン電極とを分離する。例えばゲート電極上に第一層間絶縁膜が形成され、その第一層間絶縁膜上にドレイン電極が配線され得る。此の場合、第三電極層も第一層間絶縁膜上に形成される。ドレイン電極が金属材料にて形成されれば、第三電極層も矢張りドレイン電極と同じ金属材料にて形成される事になる。本発明では、半導体装置のゲート電極とドレイン電極とが第一層間絶縁膜にて分離されるので、第一キャパシタの第二電極層と第二キャパシタの第三電極層も同じ第一層間絶縁膜にて分離される。更に本発明では第二電極層と第三電極層とが電気的に接続されるので、此等の電極は第一層間絶縁膜に開口されたコンタクトホールにて電気的な導通が取られる事に成る。

又本発明の電子装置や表示装置は、第二誘電体膜が第二層間絶縁膜と同一材料で同一層上に形成されて居る事をも特徴とする。即ち、第二層間絶縁膜がポリイミド樹脂やアクリル樹脂などのプラスティック樹脂にてドレイン電極上に形成されて居れば、第二誘電体膜も同じプラスティック樹脂にてドレイン電極と同一材料から成る第三電極層上に形成される。

更に本発明の電子装置や表示装置は、第四電極層がソース電極と同一材料で同一層上に形成されて居る事をも特徴とする。ソース電極が透明導電性物質等の導電材料で第二層間絶縁膜上に形成されて居れば、第二キャパシタの第四電極層も第二層間絶縁膜と同一材料から成る第二誘電体膜上にソース電極と同一の導電材料から形成される。半導体装置のソース電極と第二キャパシタの第四電極とを画素電極として兼用する事も可能である。
本発明の電子装置や表示装置では第一キャパシタと第二キャパシタとが互いに並列接続されて居るので、前述の如く第一キャパシタ第二電極と第二キャパシタ第三電極とが電気的に導通が取られ、更に第一キャパシタ第一電極と第二キャパシタ第四電極とが電気的に導通が取られる事に成る。

又本発明は、上述した電子装置や表示装置を備えた電子機器でもある。ここで「電子機器」は、上述した電子装置や表示装置を備えるあらゆる機器を含む物で、ディスプレイ装置やテレビジョン装置、或いは電子ペーパ、時計、電卓、携帯電話、携帯情報端末等を含む。又「機器」との一般概念からはずれる物、例えば可撓性のある紙状乃至はフィルム状の物体や、此等の物体が貼り付けられた壁面等の不動産に属する物質、或いは車両や飛行体、船舶等の移動体に属する物も含む。

本発明に依れば各画素に設けられたキャパシタを大容量とする事が可能となるので、例えば記憶装置や表示装置に適応した際に電荷の保持特性が良好となる。逆に所定のキャパシタ容量を得るのに、相対的に小型なキャパシタとする事が可能となり、記憶装置の集積度向上や表示装置の解像度向上が可能となる。表示装置の場合、解像度の向上は面積階調に好都合で、美しい表示が得られる事となる。

以下に図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明するが、以下の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、本発明は本発明の趣旨を逸脱せぬ範囲で種々に変更可能な物である。
尚、本明細書では半導体装置のソース領域とドレイン領域とを区別せず、便宜上一方の領域をソース領域と名付け、他方の領域をドレイン領域と名付ける。物理的に厳密を期すならば、トランジスタのソース領域とドレイン領域とは、Ｎ型トランジスタでは電位の低い方がソース領域と定義され、Ｐ型トランジスタでは電位の高い方がソース領域と定義される。しかしどちらの領域の電位が高くなるかは動作状態に応じて変化する。その為にソース領域とドレイン領域とは一つのトランジスタ内で常に入れ替わり得る。本明細書では説明を明瞭とする目的でこうした厳密性を排し、便宜上一方の領域をソース領域と呼び、他方の領域をドレイン領域と呼ぶことにする。又ソース電極とはソース領域に電気的に接続する電極を意味し、ドレイン電極とはドレイン領域に電気的に接続する電極を意味する。ソース領域やドレイン領域は半導体膜に作られるが、ソース電極やドレイン電極は金属等の導電性物質から成る。

図１に本発明の実施形態としての表示装置を示す。本実施形態は、第一基板１１と第二基板１２、及び此等第一基板１１と第二基板１２との間に挟持された電気表示材料１３を含む表示装置１０に主として関する。第一基板１１には半導体装置１４とキャパシタ１５とを含む画素素子が複数個形成され、第二基板１２には共通電極１７が形成される。第一基板１１の画素素子は通常、行列状に配置されており、此故に第一基板１１はアクティブ・マトリックス基板とも呼ばれる電子装置２０である。本発明は斯うした電子装置２０にも関する。以下、明細書では表示装置１０と表示装置１０に用いられる電子装置（アクティブ・マトリックス基板）２０を例として説明するが、これ以外にも電子装置２０としてはキャパシタを利用する記憶装置などにも本発明は適応できる。表示装置１０に用いられる電気表示材料としては第一基板１１と第二基板１２との間に発生する電場に応じて表示を変える物が本発明に適しており、取り分け電気表示材料１３が電気泳動材料で有る場合に本発明の効果は大きくなる。従って、本発明は電気泳動材料が用いられる電気泳動表示装置に最も適している。電気泳動材料は流動性を有する分散媒中に帯電した微粒子（電気泳動粒子）を含有する。電気泳動表示装置は第一基板１１と第二基板１２との間に電気泳動材料が挟持され、第一基板１１と第二基板１２との間に発生する電場に応じて帯電微粒子の空間的分布状態を変える。この空間的分布状態の変化を利用して電気泳動表示装置は画像を表示ならしめる。図１では第一基板１１に設けられた画素電極（第四電極層２３）と第二基板１２に設けられた共通電極１７との間で縦方向に粒子の分布を変えて居るが、本発明は水平方向に粒子の分布を変える電気泳動表示装置にも有効である。微粒子が一種類で正又は負の一方に帯電している一粒子系も、或いは二種類の微粒子が異なった色を有し、それぞれが反対の極性に帯電する二粒子系も本発明では有効である。なお、電気表示材料１３は、液晶で有っても良い。

第一基板１１には複数の画素１６が行列状に配置され、電子装置２０を為して居る。図１では斯うした電子装置２０を用いた表示装置１０を示しており、電子装置２０の一画素分が描かれて居る。電子装置２０を為す各画素１６は少なくとも薄膜半導体装置などの半導体装置１４とキャパシタ１５とを備えて居る。半導体装置１４は、ソース領域とチャンネル形成領域とドレイン領域とを含む半導体膜２６と、ゲート絶縁膜２５と、ゲート電極Ｇとを有し、所謂電界効果型トランジスタを為す。トランジスタはそのドレイン領域に接続するドレイン電極Ｄと、ソース領域に接続するソース電極Ｓと、第一層間絶縁膜２１と、第二層間絶縁膜２４とを含む。第一層間絶縁膜２１はゲート電極Ｇとドレイン電極Ｄとを分離し、第二層間絶縁膜２４はドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとを分離する。一方、各画素１６を構成するキャパシタ１５は、図示しない互いに並列接続した第一キャパシタと第二キャパシタとから成る。第一キャパシタは第一電極層１８と第二電極層１９、並びに第一電極層１８と第二電極層１９とに挟まれた第一誘電体膜とから成る。又、第二キャパシタは第三電極層２２と第四電極層２３、並びに第三電極層２２と第四電極層２３とに挟まれた第二誘電体膜とからなる。本発明では第一キャパシタと第二キャパシタとが並列接続しているので、第一キャパシタの第二電極層１９と第二キャパシタの第三電極層２２とが電気的に接続して居り、第一キャパシタの第一電極層１８と第二キャパシタの第四電極層２３とが電気的に接続している。斯うした電子装置２０を利用して表示装置１０を為す場合、第一基板１１の各画素１６に形成された第四電極層２３と第二基板に形成された共通電極１７とが電気表示材料１３を誘電体として挟持する新たなキャパシタを為す。図１では電気表示材料１３として電気泳動材料が例示されているが、液晶等の電界応答型の表示材料ならば本発明を適応し得る。又本発明の電子装置２０を記憶装置として利用する場合、図１の電気泳動材料の代わりに強誘電体を用いて強誘電体記憶装置とする事も出来るし、本願発明の電子装置２０を単独で用いてキャパシタに電荷を貯める記憶装置（例えば、Dynamic Random Access Memory: ＤＲＡＭ）とする事も出来る。なお、電子装置２０を記憶装置として用いる場合、各画素１６は各記憶素子と呼び変えられる。

図２に本発明を表示装置に用いた場合の一画素分の等価回路を示す。半導体装置としては薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が使用され、電気表示材料として電気泳動材料４２を使用して居る。画素は行列状に配置され、図２はｉ行ｊ列に位置する画素３０の回路図を示す。ＴＦＴのゲート電極Ｇはｉ行目の走査線に接続され、ドレイン電極Ｄはｊ列目の信号線に接続される。ＴＦＴのソース電極Ｓは画素電極を為し、第二基板の共通電極４１とで電気泳動材料４２を挟持して表示用のキャパシタ４０をなす。共通電極４１は全画素に共通な電位（共通電極電位）を取る。ＴＦＴのソース領域と容量基準線との間には情報保持用のキャパシタが形成されて居る。キャパシタは第一キャパシタ３１と第二キャパシタ３２とが並列接続されて、容量を大きくして居る。第一キャパシタ３１は第一電極層３３と第一誘電体膜３４、及び第二電極層３５から成り、第一電極層３３がソース領域に接続し、第二電極層３５が容量基準線３９に接続する。同様に第二キャパシタ３２は第四電極層３６と第二誘電体膜３７、及び第三電極層３８から成り、第四電極層３６がソース領域に接続し、第三電極層３８が容量基準線３９に接続する。容量基準線３９には容量に対する基準電位（容量基準電位）が付与される。容量基準電位は共通電極電位と同じであっても構わないし、接地電位又は電源電位（Ｖｄｄ）に固定されていても構わない。ｉ行ｊ列の画素に画像信号（所定の電位）を書き込む場合には、ｉ行目の走査線を選択してＴＦＴをオン状態とし、ｊ列目の信号線より画像信号に対応する電位を表示用のキャパシタと情報保持用のキャパシタとに与える。本発明では情報保持用のキャパシタが第一キャパシタと第二キャパシタとの並列接続に成って居る為に容量が大きく、保持電荷の漏洩等に依る減少を抑制出来るとの効果が得られる。保持電荷減少を抑制出来るので（電荷保持特性が向上するので）、表示画像の明暗度は高く保たれ、画像消失の問題も発生しにくくなる。

次に図３を用いて本発明の実施形態としての電子装置２０の構造並びに製造方法を説明する。第一基板１１上に形成された第一キャパシタを為す第一電極層３３は、半導体装置のソース領域と同一材料で同一層上に形成されて居ても良い（図３（ａ））。同一材料とは同じ材質を利用して居るとの意味で、材質間の量比は異なり得る。例えば、シリコンにドナーイオンを添加してソース領域や第一電極層３３を作る場合、ソース領域と第一電極層３３とでシリコン中のドナーイオン濃度が異なって居ても同一材料である。同様に、シリコンゲルマンを半導体として用いる場合にシリコンとゲルマンとの比がソース領域と第一電極層３３とで異なって居ても同一材料である。通常、半導体装置のソース・ドレイン領域は、縮退半導体にて形成されるので、第一キャパシタの第一電極層３３も縮退半導体とするのが好ましい。縮退半導体を第一電極層３３に用いれば第一キャパシタの容量を大きく取られるとの効果がある。此に対して、第一電極層３３は半導体装置のチャンネル形成領域と同一材料で有っても構わない。チャンネル形成領域と同じ半導体膜（非縮退半導体）を第一電極層３３に用いれば、第二電極層３５を形成した後にイオン注入法でソース・ドレイン領域をゲート電極に対して自己整合的に形成出来、製造工程が簡略になるとの効果が認められる。半導体装置がガラスやプラスティック等の第一基板１１に酸化硅素膜等の下地保護膜を介して形成されて居れば、第一電極層３３もガラスやプラスティック等の第一基板１１に酸化硅素膜等の下地保護膜を介して形成される。第一誘電体膜は半導体装置のゲート絶縁膜４７と同一材料で同一層上に形成される。例えば、ゲート絶縁膜４７が酸化硅素膜にて半導体膜４８上に形成されて居れば、第一誘電体膜も同じ酸化硅素膜にて第一電極層３３を成す半導体膜４８上に形成される。

更に、電子装置２０や表示装置１０は、第二電極層３５がゲート電極Ｇと同一材料で同一層上に形成される。ゲート電極Ｇがアルミニウムやタンタル、銅と云った金属材料でゲート酸化膜上に形成されて居れば、第一キャパシタの第二電極層３５もゲート絶縁膜４７と同一材料から成る第一誘電体膜３４上にゲート電極Ｇと同じ金属材料から形成される。斯うした構成を取る事で簡単工程にて大きな容量を有する第一キャパシタが形成される。ゲート電極Ｇと第二電極層３５を形成後に第一層間絶縁膜４５を成膜する（図３（ａ）に示す）。第一層間絶縁膜４５は酸化珪素膜（ＳｉＯｘ、ｘは２以下の正数）等の比較的誘電率が小さい絶縁材料を用いて５００ｎｍ以上に厚く堆積する。酸化珪素膜以外に第一層間絶縁膜４５としてはフッ素添加酸化珪素膜（ＳｉＯＦ）や炭素添加酸化珪素膜（ＳｉＯＣ）等が用いられる。第一層間絶縁膜４５はゲート電極Ｇとドレイン電極５０（図３（ｃ）に示す）を分離し、本願構成ではゲート電極Ｇと同一材料から成る走査線とドレイン電極５０と同一材料から成る信号線を分離する。低誘電率の絶縁体を厚く堆積する事で信号線と走査線との間に生ずる寄生容量を最小と出来、電子装置２０や表示装置１０の高速動作並びに低消費電力動作に結びつく。

第一層間絶縁膜４５形成後にトランジスタ部とキャパシタ部とにコンタクトホール５１，５２を開口する（図３（ｂ））。トランジスタ部では第一層間絶縁膜４５とゲート絶縁膜４７とを貫通してソース領域とドレイン領域に達するコンタクトホール５１を、キャパシタ部では第一層間絶縁膜４５を貫通して第二電極層３５に達するコンタクトホール５２を開ける。次にドレイン電極５０や信号線、第三電極層３８（図３（ｃ）に示す）となる導電性物質を成膜し、更にパターニングを施す事で此等の電極や配線を作成する。要するに第二キャパシタを為す第三電極層３８は半導体装置のドレイン電極５０や信号線と同一材料で同一層上に形成される。此処の例では第一層間絶縁膜４５がゲート電極Ｇとドレイン電極５０とを分離して居る。実際、ゲート電極Ｇ上に第一層間絶縁膜４５が形成され、その第一層間絶縁膜４５上にドレイン電極５０が配線されて居る。此の場合、第三電極層３８も第一層間絶縁膜４５上に形成される。ドレイン電極５０がアルミニウムや銅と云った金属材料にて形成されれば、第三電極層３８も矢張りドレイン電極５０と同じ金属材料にて形成される事になる。本例では、半導体装置のゲート電極Ｇとドレイン電極５０とが第一層間絶縁膜４５にて分離されるので、第一キャパシタの第二電極層３５と第二キャパシタの第三電極層３８も同じ第一層間絶縁膜４５にて分離される。更に本例では、第二電極層３５と第三電極層３８とが電気的に接続されるので、此等の電極は第一層間絶縁膜４５に開口されたコンタクトホール５１，５２にて電気的な導通が取られる事に成る。

その後、第二層間絶縁膜４９を堆積する（図３（ｃ））。本例の電子装置２０や表示装置１０では、第二誘電体膜（図示せず）が第二層間絶縁膜４９と同一材料で同一層上に形成される。即ち、第二層間絶縁膜４９がポリイミド樹脂やアクリル樹脂などのプラスティック樹脂にてドレイン電極５０上に形成されて居れば、第二誘電体膜も同じプラスティック樹脂にてドレイン電極５０と同一材料から成る第三電極層３８上に形成される。第二層間絶縁膜４９としてはあらゆる絶縁膜が使用可能だが、誘電率が第一層間絶縁膜４５よりも大きい材料がより好ましく、可能な範囲で薄い方が好ましい。第二層間絶縁膜４９は第一層間絶縁膜４５よりも薄いのが好ましい。此は第二層間絶縁膜４９が第二キャパシタの第二誘電体膜としても機能する為、此の条件により第二キャパシタの容量を大きく出来るからである。第二層間絶縁膜４９となる高誘電率絶縁膜としては、窒化シリコン膜や、ポリマー樹脂に高誘電率フィラーを含有した複合材料などが使用できる。複合材料に使用されるポリマー樹脂としてはエポキシ樹脂やイミド樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂等が、高誘電率フィラーとしてはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）のナノ粒子（粒径が２０ｎｍから１００ｎｍ）等が用いられる。

第二層間絶縁膜４９堆積後に所定の位置にコンタクトホール５３を開口する。本例では少なくともソース領域に電気的に接続可能なコンタクトホール５３を第二層間絶縁膜４９に開ける。その後第四電極層３６を導電材料の堆積とパターニングにより形成する（図３（ｄ））。第四電極層３６はソース電極（図示せず）と同一材料で同一層上に形成されて居る。即ち、ソース電極が透明導電性物質等の導電材料で第二層間絶縁膜４９上に形成されて居れば、第二キャパシタの第四電極層３６も第二層間絶縁膜４９と同一材料から成る第二誘電体膜上にソース電極と同一の導電材料から形成される。半導体装置のソース電極と第二キャパシタの第四電極層３６とは表示装置１０の画素電極として兼用される事も可能である。本例の電子装置２０や表示装置１０では第一キャパシタと第二キャパシタとが互いに並列接続されて居るので、前述の如く第一キャパシタの第二電極層３５と第二キャパシタの第三電極層３８とが電気的に導通が取られ、更に第一キャパシタの第一電極層３３と第二キャパシタの第四電極層３６とが電気的に導通が取られる事に成る。この後必要に応じて保護膜を第四電極層３６上に形成し、電子装置２０は完成する。

上述の如く本例で説明した電子装置２０では画素乃至は記憶素子に使用されるキャパシタの容量を大きくでき、表示装置では明暗度の向上や画像の保持特性を向上させ、記憶装置では集積化や情報の誤認率低下につながる。

（実施例１）
図１に示す断面構造を有する対角２．１インチの電気泳動表示装置を作成した。第一基板１１には２４０行３２０列の行列状に画素が配置されている。一つの画素は１３２μｍの正方形を為す。薄膜半導体装置は低温工程（工程最高温度が４５０℃程度）で作成された多結晶シリコンＴＦＴである。ＴＦＴは、lightly-doped drain （ＬＤＤ）構造を取り、低濃度ソース・ドレイン領域には５×１０¹⁸ｃｍ^-3の濃度で燐がドープされており、高濃度ソース・ドレイン領域には１×１０²⁰ｃｍ^-3の濃度で燐がドープされて居る。キャパシタの第一電極層は高濃度ソース・ドレイン領域と同じ燐がドープされた多結晶シリコン膜から成る。ゲート絶縁膜と第一誘電体膜は酸化珪素膜から成り、厚みｔ₁は７５ｎｍ（＝７．５×１０^-8ｍ）である。酸化珪素膜の比誘電率ε₁は３．９である。ゲート電極と第二電極層とは共に５００ｎｍ厚のアルミニウムである。第一キャパシタは第二電極層と第一電極層との重なり部に形成され、その面積Ａ₁は凡そ１０⁴μｍ²（＝１０^-8ｍ²）で有る。従って、第一キャパシタの容量Ｃ₁は、ε₀を真空の誘電率として（ε₀＝８．８５×１０^-12 Ｆｍ^-1）、
Ｃ₁＝ε₀・ε₁・Ａ₁／ｔ₁
＝（８．８５×１０^-12Ｆｍ^-1）×３．９×（１０^-8ｍ²）／（７．５×１０^-8ｍ）
＝４．６×１０^-12Ｆ＝４．６ｐＦ
となる。

ゲート電極と第二電極層とを形成した後に炭素添加酸化珪素膜にて第一層間絶縁膜を８００ｎｍの厚みに堆積した。炭素添加酸化珪素膜はテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と酸素（Ｏ₂）を原材料とし、ＰＥＣＶＤ法にて堆積した。テトラエトキシシランを完全に酸化するにはテトラエトキシシラン１ｍｏｌに対して酸素分子１２ｍｏｌが必要になるが、ＰＥＣＶＤに依る堆積時に酸素分子を必要量よりも減らす事で（テトラエトキシシラン１ｍｏｌに対して酸素分子１２ｍｏｌ未満とする事で）、炭素添加酸化珪素膜が形成される。本実施例ではテトラエトキシシラン１ｍｏｌに対して酸素分子を１０ｍｏｌとして（本例ではＴＥＯＳ＝３００ｓｃｃｍ、Ｏ₂＝３０００ｓｃｃｍ）第一層間絶縁膜を堆積した。この膜の比誘電率は凡そ３．５である。

第一層間絶縁膜にコンタクトホールを開口した後に５００ｎｍ厚のアルミニウムでドレイン電極と信号線、並びに第三電極層を作成した。次にトランジスタの第二層間絶縁膜と第二キャパシタ第二誘電体膜と成る絶縁膜を形成した。この絶縁膜はアクリル樹脂にチタン酸バリウムのナノ粒子を１０％分散させた物で、比誘電率ε₂は凡そ１０である。絶縁膜の厚みｔ₂は５００ｎｍ（＝５×１０^-7ｍ）である。第二キャパシタは第三電極層と第四電極層との重なり部に形成され、その面積Ａ₂は凡そ１０⁴μｍ²（＝１０^-8ｍ²）で有る。従って、第二キャパシタの容量Ｃ₂は、ε₀を真空の誘電率として（ε₀＝８．８５×１０^-12 Ｆｍ^-1）、
Ｃ₂＝ε₀・ε₂・Ａ₂／ｔ₂
＝（８．８５×１０^-12Ｆｍ^-1）×１０×（１０^-8ｍ²）／（５×１０^-7ｍ）
＝１．８×１０^-12Ｆ＝１．８ｐＦ
となる。第一キャパシタと第二キャパシタとは並列接続接続されて居るので総容量Ｃ＝（Ｃ₁＋Ｃ₂）は６．４ｐＦと大きくなる。従来技術での容量はＣ１だけだったので、本発明により容量は約４０％増大した事になる。

本発明の表示装置を説明する断面図。 本発明の表示装置を説明する回路図。 本発明の電子装置とその製造方法を説明する図。

符号の説明

１０…表示装置、１１…第一基板、１２…第二基板、１３…電気表示材料、１４…半導体装置、１５…キャパシタ、１６…画素、１７…共通電極、１８…第一電極層、１９…第二電極層、２０…電子装置、２１…第一層間絶縁層、２２…第三電極層、２３…第四電極層、２４…第二層間絶縁層、２５…ゲート絶縁膜、２６…半導体膜、Ｇ…ゲート電極、Ｄ…ドレイン電極、Ｓ…ソース電極。

Claims (3)

1. 半導体装置とキャパシタとを備える電子装置であって、
   該半導体装置はソース領域とチャンネル形成領域とドレイン領域とを含む半導体膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、該ドレイン領域に接続されたドレイン電極と、該ソース領域に接続されたソース電極と、該ゲート電極と該ドレイン電極とを分離する第一層間絶縁膜と、該ドレイン電極と該ソース電極とを分離する第二層間絶縁膜とを備え、
   該キャパシタは、互いに並列接続された第一キャパシタと第二キャパシタとを有し、
   該第一キャパシタは、第一電極層と第二電極層、並びに該第一電極層と該第二電極層とに挟まれた第一誘電体膜とを有し、
   該第二キャパシタは、第三電極層と第四電極層、並びに該第三電極層と該第四電極層とに挟まれた第二誘電体膜とを有し、
   該第二電極層と該第三電極層とが電気的に接続されていることを特徴とする電子装置。
2. 第一基板と第二基板、及び該第一基板と該第二基板との間に挟持された電気表示材料とを含む表示装置であって、
   該第一基板には、半導体装置とキャパシタとが形成され、
   該第二基板には、共通電極が形成され、
   該半導体装置は、ソース領域とチャンネル形成領域とドレイン領域とを含む半導体膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、該ドレイン領域に接続されたドレイン電極と、該ソース領域に接続されたソース電極と、該ゲート電極と該ドレイン電極とを分離する第一層間絶縁膜と、該ドレイン電極と該ソース電極とを分離する第二層間絶縁膜とを備え、
   該キャパシタは、互いに並列接続された第一キャパシタと第二キャパシタとを有し、
   該第一キャパシタは、第一電極層と第二電極層、並びに該第一電極層と該第二電極層とに挟まれた第一誘電体膜とを有し、
   該第二キャパシタは、第三電極層と第四電極層、並びに該第三電極層と該第四電極層とに挟まれた第二誘電体膜とを有し、
   該第二電極層と該第三電極層とが電気的に接続されており、
   該第四電極と該共通電極とが、該電気表示材料を誘電体として挟持するキャパシタを為していることを特徴とする表示装置。
3. 前記電気表示材料が、電気泳動材料で有ることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
   

Images