JP2000349300A

JP2000349300A - 半導体装置およびその作製方法

Info

Publication number: JP2000349300A
Application number: JP2000090797A
Authority: JP
Inventors: Hideomi Suzawa; 英臣須沢; Yoshihiro Kusuyama; 義弘楠山
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2000-12-15
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: JP4260334B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体装置の作製方法において、材料及び膜
厚の異なる積層膜（無機絶縁膜と有機樹脂膜の積層膜）
を同時に一回のエッチングによりコンタクトホールを開
口することで、工程数を低減させることを課題とする。【解決手段】ドライエッチングにおける選択比（有機
樹脂膜５０３のエッチングレート／窒素を含む無機絶縁
膜５０２のエッチングレート）を１．６〜２．９、好ま
しくは、１．９とすることにより、開口する膜の材料及
び膜厚が異なっていても、形成されるコンタクトホール
の形状及び大きさの両方がほぼ同じように開口できる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は絶縁表面を有する基
板上に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成
された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関
する。特に本発明は、良好な形状のコンタクトホールを
備えた液晶表示装置に代表される電気光学装置、および
電気光学装置を搭載した電子機器に関する。尚、明細書
中において半導体装置とは、半導体特性を利用すること
で機能する装置全般を指し、上記電気光学装置およびそ
の電気光学装置を搭載した電子機器も半導体装置に含
む。

【０００２】

【従来の技術】絶縁表面上にＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）で形成した大面積集積回路を有する半導体装置の開
発が進んでいる。アクティブマトリクス型液晶表示装
置、ＥＬ表示装置、密着型イメージセンサ等はその代表
例として知られている。

【０００３】絶縁表面上に設けられたＴＦＴ上に有機樹
脂膜を直接形成すると、ＴＦＴ特性が悪くなり、信頼性
が低下していた。その問題を解決するため、従来ではＴ
ＦＴ上に無機絶縁膜（パッシベーション膜とも呼ばれ
る）を形成した後、有機樹脂膜を積層形成している。

【０００４】通常、ＴＦＴはコンタクトホールにより配
線と接続されている。従って、上記無機絶縁膜を設けた
場合、ＴＦＴのゲート電極、ソース電極、またはドレイ
ン電極を覆う無機絶縁膜及び有機樹脂膜に上層配線と接
続するためのコンタクトホールを開口する必要がある。
例えば、ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型液晶表
示装置の場合、画素ＴＦＴのドレイン電極と画素電極と
を接続するためのコンタクトホールを開口する。

【０００５】図１７（Ａ）〜（Ｄ）を用いて以下に従来
の工程を説明する。ここでは、アクティブマトリクス型
液晶表示装置に適用した場合の例を示す。なお、簡略化
するため、画素ＴＦＴを図示していないが、第１の導電
膜１１は画素ＴＦＴのドレイン電極と同一または、電気
的に接続している。また、基板１０と第１の導電膜１１
との間には、単層または複数層の絶縁膜を有しているが
図示しない。

【０００６】図１７（Ａ）は、画素ＴＦＴが形成された
基板１０上に、画素ＴＦＴのドレイン電極と同一、また
は電気的に接続している第１の導電膜１１が形成され、
その上に無機絶縁膜１２と有機樹脂膜１３とが積層形成
された状態を示したものである。

【０００７】次いで、フォトリソグラフィ法によりレジ
ストマスク１４を用いて１回目のパターニングを行い有
機樹脂膜１３のみに第１のコンタクトホールを開口した
状態が図１７（Ｂ）である。

【０００８】次いで、レジストマスク１４を除去した
後、フォトリソグラフィ法によりレジストマスク１５を
用いて２回目のパターニングを行い、無機絶縁膜１２の
みに第２のコンタクトホールを開口した状態が図１７
（Ｃ）である。この第２のコンタクトホールは第１のコ
ンタクトホールの底部を開口するため、第２のコンタク
トホールは第１のコンタクトホールよりも小さい開口径
となる。

【０００９】次いで、レジストマスク１５を除去した
後、透明導電膜からなる画素電極１６を形成した状態が
図１７（Ｄ）である。

【００１０】このように、２回のパターニング工程を経
て開口されるため、コンタクトホールの形状は、図１７
（Ｄ）に示すように段差を有している。

【００１１】また、上記従来の作製方法の他に、無機絶
縁膜を形成した直後にパターニングを行い、その後、有
機樹脂膜を形成し、再度パターニングを行いコンタクト
ホールを開口する方法もある。この場合にも２回のパタ
ーニングが必要であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の方法
では、２回のパターニング（有機樹脂膜のパターニング
と、無機絶縁膜のパターニング）を必要としていた。そ
のため、プロセス数、マスク数ともに増加し、コストア
ップにつながっていた。

【００１３】また、この２回のパターニングではそれぞ
れ異なるフォトマスクを用いるため、マスクの重ね合せ
精度が不良であった場合にはコンタクト不良が生じてい
た。また、図１７に示した従来例において、２回目のパ
ターニングで開口されるコンタクトホールの開口径は、
重ね合せ時のマージンを考えると１回目のパターニング
で開口されるコンタクトホールの開口径と比較して１．
５〜２倍の大きさになり、コンタクトホールの微細化が
困難となっていた。

【００１４】また、従来のコンタクトホールの形状（図
１７（Ｄ）にその一例を示す）は、開口径の異なる２つ
のコンタクトホールを重ねた複雑な形状であるため、後
に形成する第２の導電膜にカバレッジ不良が生じる場合
があった。

【００１５】本発明はこのような課題を解決するための
技術であり、半導体装置の作製方法において、材料及び
膜厚の異なる積層膜（無機絶縁膜と有機樹脂膜の積層
膜）を同時に一回のエッチングによりコンタクトホール
を開口することで、工程数を低減させることを目的とす
る。

【００１６】また、半導体装置において、コンタクトホ
ールの形状を均一、且つ適切なものとすることにより半
導体装置の動作性能および信頼性を向上させることを目
的とする。

【００１７】また、他の目的としてアクティブマトリク
ス型液晶表示装置において、カバレッジの良好な画素電
極を形成し、歩留まりを向上させるための構造を提供す
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本明細書で開示する本発明の構成は、絶縁表面上に
形成された第１の導電膜と、前記第１の導電膜を覆う無
機絶縁膜と、前記無機絶縁膜を覆う有機樹脂膜と、前記
無機絶縁膜及び前記有機樹脂膜を貫くコンタクトホール
と、前記有機樹脂膜上に形成された第２の導電膜が、前
記コンタクトホールの底面で前記第１の導電膜と接続さ
れていることを特徴とする半導体装置である。

【００１９】また、上記構成において、前記コンタクト
ホールは、1回のエッチング工程を経て形成されたこと
を特徴としている。

【００２０】また、上記各構成において、前記コンタク
トホールの底面と接する無機絶縁膜のエッジ部はテーパ
ー状に、水平面から３０°〜８０°の角度範囲を有して
いることを特徴としている。

【００２１】また、上記各構成において、前記無機絶縁
膜と接する有機樹脂膜のエッジ部は、水平面から５０°
〜９０°の角度範囲を有していることを特徴としてい
る。

【００２２】また、上記各構成において、前記第１の導
電膜はＴＦＴと電気的に接続されていることを特徴とし
ている。

【００２３】また、上記各構成において、前記第２の導
電膜は画素電極であることを特徴としている。

【００２４】上記各構成において、前記無機絶縁膜は窒
化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜であることを特
徴としている。

【００２５】また、上記構造を実現するための発明の構
成は、第１の導電膜を形成する工程と、前記第１の導電
膜上に無機絶縁膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜上
に有機樹脂膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜と前記
有機樹脂膜との積層膜を一度でコンタクトホールを開口
する工程と、前記コンタクトホールに第２の導電膜を形
成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の作
製方法である。

【００２６】また、上記構成において、前記コンタクト
ホールを開口する工程は、フッ素系のエッチャントガス
と酸素ガスとを含む混合ガスを用いたドライエッチング
であることを特徴としている。

【００２７】また、上記各構成において、前記無機絶縁
膜の前記有機樹脂膜に対するエッチングレートの選択比
が１．６〜２．９であることを特徴としている。

【００２８】また、上記各構成において、前記無機絶縁
膜はエッチングレートの異なる無機絶縁膜の積層膜であ
ることを特徴としている。前記無機絶縁膜を積層膜とす
る場合は、エッチングレートの高い無機絶縁膜を下層と
して用いてコンタクトホールの形状の均一性を保つこと
ができる。

【００２９】また、上記各構成において、前記無機絶縁
膜は窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜であるこ
とを特徴としている。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１〜図７を用いて説明する。

【００３１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は本願発明を示し
た工程図である。

【００３２】まず、基板５００上に、第１の導電膜５０
１、無機絶縁膜５０２、有機樹脂膜５０３を積層形成す
る。（図１（Ａ））

【００３３】図１（Ａ）の状態を得た後、フォトリソグ
ラフィ法によりレジストマスク５０４を形成し、積層形
成された無機絶縁膜５０２と有機樹脂膜５０３との積層
膜を同時に１回でエッチングしてコンタクトホールの開
口を行う。（図１（Ｂ））このエッチングは、少なくと
もフッ素系のエッチャントガスと酸素を含む混合ガスを
用いたドライエッチングである。

【００３４】本明細書中でいうフッ素系のエッチャント
ガスとは、フッ素若しくはフッ素を一部に含む気体を指
し、例えば、Ｆ₂、ＢＦ₃、ＳｉＦ₄、ＨＦ、ＣＦ₄等の単
体気体若しくは混合気体、さらにこれらの単一気体若し
くは混合気体を塩素を含まない気体（例えばＨ₂、Ｏ₂、
Ｎ₂等）で希釈したものを指す。

【００３５】次いで、レジストマスク５０４を除去した
後、第２の導電膜５０５を形成し、第１の導電膜５０１
と第２の導電膜５０５とを電気的に接続させる。（図１
（Ｃ））

【００３６】以上が本願発明の工程である。上記工程の
うち、図１（Ｂ）の工程における、いくつかの実験を試
みた。

【００３７】図１（Ａ）の状態を得るため、基板５００
上に被接続層となる第１の導電膜５０１として、スパッ
タ法によるＴｉ膜を形成し、無機絶縁膜５０２として、
ＳｉＨ₄／ＮＨ₃／Ｎ₂Ｏ／ＡｒまたはＳｉＨ₄／ＮＨ₃／
Ｎ₂／Ｎ₂Ｏ／Ａｒを用いて３３０ｎｍの窒化酸化シリコ
ン膜（ＳｉＯｘＮｙで表される）を形成した。次いで、
有機樹脂膜５０３として、塗布法により１μｍのアクリ
ル樹脂膜を積層形成した。

【００３８】そして、フォトリソグラフィ法によりレジ
ストマスク５０４を形成し、ここでは、少なくともＣＦ
₄と酸素を含む混合ガスを用いてドライエッチングを行
った。

【００３９】（実験１）まず、ドライエッチングにおけ
るＣＦ₄と酸素の流量の比率を変えて実験を行った。Ｒ
Ｆ電力を４００Ｗ（２．５６Ｗ／ｃｍ²）、ガス圧を
０．４Ｔｏｒｒ、Ｈｅ流量を３５ｓｃｃｍ、ＣＦ₄流量
／酸素流量をそれぞれ４０ｓｃｃｍ／６０ｓｃｃｍ、４
５ｓｃｃｍ／５５ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍ／５０ｓｃｃ
ｍ、５５ｓｃｃｍ／４５ｓｃｃｍ、６０ｓｃｃｍ／４０
ｓｃｃｍと振り、実験を行った。

【００４０】この実験結果を図２（Ａ）及び図２（Ｂ）
に示す。図２（Ａ）には、ＣＦ₄の流量比率を大きくす
ると、エッチングガスに対するアクリル樹脂膜のエッチ
ングレートは下がり、エッチングガスに対する窒化酸化
シリコン膜のエッチングレートは上がることが示されて
いる。なお、図２（Ｂ）は図２（Ａ）を元にして得られ
た選択比（アクリル樹脂膜のエッチングレート／窒化酸
化シリコン膜のエッチングレート、窒化酸化シリコン膜
のエッチングレート／Ｔｉ膜のエッチングレート）を示
すグラフである。

【００４１】また、それぞれの流量条件に対応する写真
図を図３、図４に示した。

【００４２】図３、図４の写真図のうち、ＣＦ₄流量の
条件が４５ｓｃｃｍ〜５５ｓｃｃｍ、好ましくは５０ｓ
ｃｃｍ（図３（Ｃ））である時、最もコンタクトホール
形状が良好であった。この時のコンタクトホールの底面
と接する無機絶縁膜のエッジ部はテーパー状に、水平面
から７０°を有している。また、図２（Ｂ）より、最も
コンタクトホール形状が良好である条件の選択比（アク
リル樹脂膜のエッチングレート／窒化酸化シリコン膜の
エッチングレート）は１．６〜２．９、好ましくは１．
９である。

【００４３】また、アクリルに代えてポリイミド等の有
機樹脂膜で実験を行っても、同様の結果が得られた。ま
た、窒化酸化シリコン膜に代えて窒化シリコン膜等の窒
素を含む無機絶縁膜で実験を行っても、同様の結果が得
られた。

【００４４】上記実験結果から、ドライエッチングにお
ける選択比（有機樹脂膜のエッチングレート／窒素を含
む無機絶縁膜のエッチングレート）を１．６〜２．９、
好ましくは、１．９とすることにより、開口する膜の材
料及び膜厚が異なっていても、形成されるコンタクトホ
ールの形状及び大きさの両方がほぼ同じように開口でき
ることを本発明人は見い出した。

【００４５】なお、図３（Ｃ）においては、コンタクト
ホール上部において、わずかにオーバーハング形状とな
っているものの、第２の導電膜のカバレッジには影響し
なかった。オーバーハング形状が生じる理由は、完全な
異方性エッチングがなされていないためであるが、他の
エッチング条件（ガス圧、ＲＦ電力等）を調節すること
でさらに良好なコンタクトホール形状を得ることができ
る。以下に他のエッチング条件を調節した実験を示す。

【００４６】（実験２）次に、ドライエッチングにおけ
るＣＦ₄と酸素の流量の比率を５０／５０とし、ガス圧
を変えて実験を行った。ＲＦ電力を４００Ｗ（２．５６
Ｗ／ｃｍ²）、Ｈｅ流量を３５ｓｃｃｍ、ガス圧をそれ
ぞれ０．２Ｔｏｒｒ、０．３Ｔｏｒｒ、０．４Ｔｏｒ
ｒ、０．５Ｔｏｒｒと振り、実験を行った。

【００４７】この実験結果を図６（Ａ）及び図６（Ｂ）
に示す。図６（Ａ）はエッチングレートの圧力依存性の
グラフであり、図６（Ｂ）は選択比の圧力依存性のグラ
フを示している。実験では圧力を低くすると、コンタク
トホール上部におけるオーバーハングを抑えることがで
きた。

【００４８】（実験３）次に、ドライエッチングにおけ
るＣＦ₄と酸素の流量の比率を５０／５０とし、ＲＦ電
力を変えて実験を行った。ガス圧を０．４Ｔｏｒｒ、Ｈ
ｅ流量を３５ｓｃｃｍ、ＲＦ電力をそれぞれ３００Ｗ、
４００Ｗ、５００Ｗ、６００Ｗと振り、実験を行った。

【００４９】この実験結果を図７（Ａ）及び図７（Ｂ）
に示す。図７（Ａ）はエッチングレートのＲＦ電力依存
性のグラフであり、図７（Ｂ）は選択比のＲＦ電力依存
性のグラフを示している。ＲＦ電力を高くすると、コン
タクトホール上部におけるオーバーハングを抑えること
ができた。

【００５０】実験１〜３の結果から得られる好ましい範
囲のうち、１条件（ＣＦ₄と酸素とＨｅの流量の比率を
５０／５０／３５、ガス圧を０．３Ｔｏｒｒ、ＲＦ電力
を４００Ｗ）を用いれば、コンタクトホールは複数の段
差を有するテーパー形状に開口され、図５（Ａ）及び図
５（Ｂ）に示すようにコンタクトホール上部におけるオ
ーバーハングのない、望ましい形状に開口される。な
お、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）に相当するコンタクトホー
ルの拡大模式図である。

【００５１】本願発明を利用することによって、コンタ
クトホールの底面と接する無機絶縁膜のエッジ部（図５
（Ｃ）中のａ）はテーパー状に、水平面から３０°〜８
０°の角度範囲とすることができる。また、無機絶縁膜
と接する有機樹脂膜のエッジ部（図５（Ｃ）中のｂ）
は、水平面から５０°〜９０°の角度範囲とすることが
できる。図５（Ｃ）中のｂの点で無機絶縁膜の側面と有
機樹脂膜の側面は一致している。

【００５２】また、本願発明を利用することによって、
コンタクトホールの直径を精度よく３μｍ以下、好まし
くは、１．２μｍ以下の微細な形状にすることができ
る。

【００５３】さらに、以下に示す実施例でもって詳細な
説明を行うこととする。

【００５４】

【実施例】[実施例１]本発明の実施例について図８〜図
１１を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素回
路とその画素回路を制御するための駆動回路とを同時に
作製する方法について説明する。但し、説明を簡単にす
るために、駆動回路では、シフトレジスタ回路、バッフ
ァ回路等の基本回路であるＣＭＯＳ回路と、サンプリン
グ回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴとを図示すること
とする。

【００５５】図８（Ａ）において、基板１０１には、石
英基板やシリコン基板を使用することが望ましい。本実
施例では石英基板を用いた。その他にも金属基板または
ステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを基板と
しても良い。本実施例の場合、８００℃以上の温度に耐
えうる耐熱性を要求されるので、それを満たす基板であ
ればどのような基板を用いても構わない。

【００５６】そして、基板１０１のＴＦＴが形成される
表面には、２０〜１００ｎｍ（好ましくは４０〜８０ｎ
ｍ）の厚さの非晶質構造を含む半導体膜１０２を減圧熱
ＣＶＤ方、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法で形成す
る。なお、本実施例では６０ｎｍ厚の非晶質シリコン膜
を形成するが、後に熱酸化工程があるのでこの膜厚が最
終的なＴＦＴの活性層の膜厚になるわけではない）

【００５７】また、非晶質構造を含む半導体膜として
は、非晶質半導体膜、微結晶半導体膜があり、さらに非
晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化
合物半導体膜も含まれる。

【００５８】次に、非晶質シリコン膜１０２上に珪素
（シリコン）を含む絶縁膜でなるマスク膜１０３を形成
し、パターニングによって開口部１０４a、１０４bを形
成する。この開口部は、次の結晶化工程の際に結晶化を
助長する金属元素を添加するための添加領域となる。
（図８（Ａ））

【００５９】なお、珪素を含む絶縁膜としては、酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜を用い
ることができる。窒化酸化シリコン膜は、珪素、窒素及
び酸素を所定の量で含む絶縁膜であり、ＳｉＯｘＮｙで
表される絶縁膜である。窒化酸化シリコン膜はＳｉ
Ｈ₄、Ｎ₂Ｏ及びＮＨ₃を原料ガスとして作製することが
可能であり、含有する窒素濃度が２５atomic%以上５０a
tomic%未満とすると良い。

【００６０】また、このマスク膜１０３のパターニング
を行うと同時に、後のパターニング工程の基準となるマ
ーカーパターンを形成しておく。マスク膜１０３をエッ
チングする際に非晶質シリコン膜１０２も僅かにエッチ
ングされるが、この段差が後にマスク合わせの時にマー
カーパターンとして用いることができるのである。

【００６１】次に、特開平１０−２４７７３５号公報
（米国出願番号０９／０３４，０４１に対応）に記載さ
れた技術に従って、結晶構造を含む半導体膜を形成す
る。同公報記載の技術は、非晶質構造を含む半導体膜の
結晶化に際して、結晶化を助長する元素（ニッケル、コ
バルト、ゲルマニウム、錫、鉛、パラジウム、鉄、銅か
ら選ばれた一種または複数種の元素）を用いる結晶化手
段である。

【００６２】具体的には、非晶質構造を含む半導体膜の
表面に金属元素を保持させた状態で加熱処理を行い、非
晶質構造を含む半導体膜を、結晶構造を含む半導体膜に
変化させるものである。なお、結晶化手段としては、特
開平７−１３０６５２号公報の実施例１に記載された技
術を用いても良い。また、結晶質構造を含む半導体膜に
は、いわゆる単結晶半導体膜も多結晶半導体膜も含まれ
るが、同公報で形成される結晶構造を含む半導体膜は結
晶粒界を有している。

【００６３】なお、同公報では金属元素を含む層をマス
ク膜上に形成する際にスピンコート法を用いているが、
金属元素を含む薄膜をスパッタ法や蒸着法といった気相
法を用いて成膜する手段をとっても良い。

【００６４】また、非晶質シリコン膜は含有水素量にも
よるが、好ましくは４００〜５５０℃で１時間程度の加
熱処理を行い、水素を十分に脱離させてから結晶化させ
ることが望ましい。その場合、含有水素量を５atom％以
下とすることが好ましい。

【００６５】結晶化工程は、まず４００〜５００℃で１
時間程度の熱処理工程を行い、水素を膜中から脱離させ
た後、５００〜６５０℃（好ましくは５５０〜６００
℃）で６〜１６時間（好ましくは８〜１４時間）の熱処
理を行う。

【００６６】本実施例では、金属元素としてニッケルを
用い、５７０℃で１４時間の熱処理を行う。その結果、
開口部１０４a、１０４bを起点として概略基板と平行な
方向（矢印で示した方向）に結晶化が進行し、巨視的な
結晶成長方向が揃った結晶構造を含む半導体膜（本実施
例では結晶質シリコン膜）１０５a〜１０５dが形成され
る。(図８（Ｂ）)

【００６７】次に、結晶化の工程で用いたニッケルを結
晶質シリコン膜から除去するゲッタリング工程を行う。
本実施例では、先ほど形成したマスク膜１０３をそのま
まマスクとして１５族に属する元素（本実施例ではリ
ン）を添加する工程を行い、開口部１０４a、１０４bで
露出した結晶質シリコン膜に１×１０¹⁹〜１×１０²⁰at
oms/cm³の濃度でリンを含むリン添加領域（以下、ゲッ
タリング領域という）１０６a、１０６bを形成する。
（図８（Ｃ））

【００６８】次に、窒素雰囲気中で４５０〜６５０℃
（好ましくは５００〜５５０℃）、４〜２４時間（好ま
しくは６〜１２時間）の熱処理工程を行う。この熱処理
工程により結晶質シリコン膜中のニッケルは矢印の方向
に移動し、リンのゲッタリング作用によってゲッタリン
グ領域１０６a、１０６bに捕獲される。即ち、結晶質シ
リコン膜中からニッケルが除去されるため、ゲッタリン
グ後の結晶質シリコン膜１０７a〜１０７dに含まれるニ
ッケル濃度は、１×１０¹⁷atms/cm³以下、好ましくは１
×１０¹⁶atms/cm³にまで低減することができる。

【００６９】次に、マスク膜１０３を除去し、結晶質シ
リコン膜１０７a〜１０７d上に後の不純物添加時のため
に保護膜１０８を形成する。保護膜１０８は１００〜２
００ｎｍ（好ましくは１３０〜１７０ｎｍ）の厚さの窒
化酸化シリコン膜または酸化シリコン膜を用いると良
い。この保護膜１０８は不純物添加時に結晶質シリコン
膜が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙
な濃度制御を可能にするための意味がある。

【００７０】そして、その上にレジストマスク１０９を
形成し、保護膜１０８を介してｐ型を付与する不純物元
素（以下、ｐ型不純物元素という）を添加する。ｐ型不
純物元素としては、代表的には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。なお、ここでは
ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を質量分離しないでプラズマ励起し
たイオンドープ法でボロンを添加する。勿論、質量分離
を行うイオンインプランテーション法を用いても良い。

【００７１】この工程により１×１０¹⁵〜１×１０¹⁸at
oms/cm³（代表的には５×１０¹⁶〜５×１０¹⁷atoms/c
m³）の濃度でｐ型不純物元素（本実施例ではボロン）を
含む不純物領域１１０a、１１０bを形成する。なお、本
明細書中では上記濃度範囲でｐ型不純物元素を含む不純
物領域（但し、リンは含まれていない領域）をｐ型不純
物領域（ｂ）と定義する。（図８（Ｄ））

【００７２】次に、レジストマスク１０９を除去し、結
晶質シリコン膜をパターニングして島状の半導体層（以
下、活性層という）１１１〜１１４を形成する。なお、
活性層１１１〜１１４は、ニッケルを選択的に添加して
結晶化することによって、非常に結晶性の良い結晶質シ
リコン膜で形成されている。具体的には、棒状または柱
状の結晶が、特定の方向性を持って並んだ結晶構造を有
している。また、結晶化後、ニッケルをリンのゲッタリ
ング作用により除去又は低減しており、活性層１１１〜
１１４中に残存する金属元素の濃度は、１×１０¹⁷atms
/cm³以下、好ましくは１×１０¹⁶atms/cm³である。（図
８（Ｅ））

【００７３】また、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層１１１
は意図的に添加された不純物元素を含まない領域であ
り、ｎチャネル型ＴＦＴの活性層１１２〜１１４はｐ型
不純物領域（ｂ）となっている。本明細書中では、この
状態の活性層１１１〜１１４は全て真性または実質的に
真性であると定義する。即ち、ＴＦＴの動作に支障をき
たさない程度に不純物元素が意図的に添加されている領
域も実質的に真性な領域と考えて良い。

【００７４】次に、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法
により１０〜１００ｎｍ厚の珪素を含む絶縁膜を形成す
る。本実施例では、３０ｎｍ厚の窒化酸化シリコン膜を
形成する。この珪素を含む絶縁膜は、他の珪素を含む絶
縁膜を単層または積層で用いても構わない。

【００７５】次に、８００〜１１５０℃（好ましくは９
００〜１０００℃）の温度で１５分〜８時間（好ましく
は３０分〜２時間）の熱処理工程を、酸化性雰囲気下で
行う（熱酸化工程）。本実施例では酸素雰囲気中に３体
積％の塩化水素を添加した雰囲気中で９５０℃、８０分
の熱処理工程を行う。なお、図８（Ｄ）の工程で添加さ
れたボロンはこの熱酸化工程の間に活性化される。（図
９（Ａ））

【００７６】この熱酸化工程の間、珪素を含む絶縁膜と
その下の活性層１１１〜１１４との界面においても酸化
反応が進行する。本願発明ではそれを考慮して最終的に
形成されるゲート絶縁膜１１５の膜厚が５０〜２００ｎ
ｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）となるように調節
する。本実施例の熱酸化工程では、６０ｎｍ厚の活性層
のうち２５ｎｍが酸化されて活性層１１１〜１１４の膜
厚は３５ｎｍとなる。また、３０ｎｍ厚の珪素を含む絶
縁膜に対して５０ｎｍ厚の熱酸化膜が加わるので、最終
的なゲート絶縁膜１１５の膜厚は１０５ｎｍとなる。

【００７７】次に、新たにレジストマスク１１６〜１１
９を形成する。そして、ｎ型を付与する不純物元素（以
下、ｎ型不純物元素という）を添加してｎ型を呈する不
純物領域１２０〜１２２を形成する。なお、ｎ型不純物
元素としては、代表的には１５族に属する元素、典型的
にはリンまたは砒素を用いることができる。（図９
（Ｂ））

【００７８】この不純物領域１２０〜１２２は、後にＣ
ＭＯＳ回路およびサンプリング回路のｎチャネル型ＴＦ
Ｔにおいて、ＬＤＤ領域として機能させるための不純物
領域である。なお、ここで形成された不純物領域にはｎ
型不純物元素が２×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms/cm³（代
表的には５×１０¹⁷〜５×１０¹⁸atoms/cm³）の濃度で
含まれている。本明細書中では上記濃度範囲でｎ型不純
物元素を含む不純物領域をｎ型不純物領域（ｂ）と定義
する。

【００７９】なお、ここではフォスフィン（ＰＨ₃）を
質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でリ
ンを１×１０¹⁸atoms/cm³の濃度で添加する。勿論、質
量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても
良い。この工程では、ゲート膜１１５を介して結晶質シ
リコン膜にリンを添加する。

【００８０】次に、６００〜１０００℃（好ましくは７
００〜８００℃）の不活性雰囲気中で熱処理を行い、図
９（Ｂ）の工程で添加されたリンを活性化する。本実施
例では８００℃、１時間の熱処理を窒素雰囲気中で行
う。（図９（Ｃ））

【００８１】この時、同時にリンの添加時に損傷した活
性層及び活性層とゲート絶縁膜との界面を修復すること
が可能である。この活性化工程は電熱炉を用いたファー
ネスアニールが好ましいが、ランプアニールやレーザー
アニールといった光アニールを併用しても良い。

【００８２】この工程によりｎ型不純物領域（ｂ）１２
０〜１２２の境界部、即ち、ｎ型不純物領域（ｂ）の周
囲に存在する真性又は実質的に真性な領域（勿論、ｐ型
不純物領域（ｂ）も含む）との接合部が明確になる。こ
のことは、後にＴＦＴが完成した時点において、ＬＤＤ
領域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形成
しうることを意味する。

【００８３】次に、ゲート配線となる導電膜を形成す
る。なお、ゲート配線は単層の導電膜で形成しても良い
が、必要に応じて二層、三層といった積層膜とすること
が好ましい。本実施例では、第１の導電膜１２３と第２
の導電膜１２４とでなる積層膜を形成する。（図９
（Ｄ））

【００８４】ここで第１の導電膜１２３、第２の導電膜
１２４としては、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、
モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃ
ｒ）、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）、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、
Ｍｏ−Ｔａ合金）を用いることができる。

【００８５】なお、第１の導電膜１２３は１０〜５０ｎ
ｍ（好ましくは２０〜３０ｎｍ）とし、第２の導電膜１
２４は２００〜４００ｎｍ（好ましくは２５０〜３５０
ｎｍ）とすれば良い。本実施例では、第１の導電膜１２
３として、５０ｎｍ厚の窒化タングステン（ＷＮ）膜
を、第２の導電膜１２４として、３５０ｎｍ厚のタング
ステン膜を用いる。なお、図示しないが、第１の導電膜
１２３の下にシリコン膜を２〜２０ｎｍ程度の厚さで形
成しておくことは有効である。これによりその上に形成
される導電膜の密着性の向上と、酸化防止を図ることが
できる。

【００８６】また、第１の導電膜１２３として窒化タン
タル膜、第２の導電膜としてタンタル膜を用いることも
有効である。

【００８７】次に、第１の導電膜１２３と第２の導電膜
１２４とを一括でエッチングして４００ｎｍ厚のゲート
配線１２５〜１２８を形成する。この時、駆動回路に形
成されるゲート配線１２６、１２７はｎ型不純物領域
（ｂ）１２０〜１２２の一部とゲート絶縁膜１１５を介
して重なるように形成する。この重なった部分が後にＬ
ov領域となる。なお、ゲート配線１２８a、１２８bは断
面では二つに見えるが実際は連続的に繋がった一つのパ
ターンから形成されている。（図９（Ｅ））

【００８８】次に、レジストマスク１２９を形成し、ｐ
型不純物元素（本実施例ではボロン）を添加して高濃度
にボロンを含む不純物領域１３０、１３１を形成する。
本実施例ではジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ
法（勿論、イオンインプランテーション法でも良い）に
より３×１０²⁰〜３×１０²¹atoms/cm³（代表的には５
×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³）濃度でボロンを添加
する。なお、本明細書中では上記濃度範囲でｐ型不純物
元素を含む不純物領域をｐ型不純物領域（ａ）と定義す
る。（図１０（Ａ））

【００８９】次に、レジストマスク１２９を除去し、ゲ
ート配線及びｐチャネル型ＴＦＴとなる領域を覆う形で
レジストマスク１３２〜１３４を形成する。そして、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１３５〜１４１を形成する。ここ
でも、フォスフィン（ＰＨ₃）を用いたイオンドープ法
（勿論、イオンインプランテーション法でも良い）で行
い、この領域のリンの濃度は１×１０²⁰〜１×１０²¹at
oms/cm³（代表的には２×１０²⁰〜５×１０²¹atoms/c
m³）とする。（図１０（Ｂ））

【００９０】なお、本明細書中では上記濃度範囲でｎ型
不純物元素を含む不純物領域をｎ型不純物領域（ａ）と
定義する。また、不純物領域１３５〜１４１が形成され
た領域には既に前工程で添加されたリンまたはボロンが
含まれるが、十分に高い濃度でリンが添加されることに
なるので、前工程で添加されたリンまたはボロンの影響
は考えなくて良い。

【００９１】次に、レジストマスク１３２〜１３４を除
去し、珪素を含む絶縁膜でなるキャップ膜１４２を形成
する。膜厚は２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜５０
ｎｍ）とすれば良い。本実施例では２５ｎｍ厚の窒化珪
素膜を用いることとする。

【００９２】次に、ゲート配線１２５〜１２８をマスク
として自己整合的にｎ型不純物元素（本実施例ではリ
ン）を添加する。こうして形成された不純物領域１４３
〜１４６には前記ｎ型不純物領域（ｂ）の１／２〜１／
１０（代表的には１／３〜１／４）の濃度（但し、前述
のチャネルドープ工程で添加されたボロン濃度よりも５
〜１０倍高い濃度、代表的には１×１０¹⁶〜５×１０¹⁸
atoms/cm³、典型的には３×１０¹⁷〜３×１０¹⁸atoms/c
m³、）でリンが添加されるように調節する。なお、本明
細書中では上記濃度範囲でｎ型不純物元素を含む不純物
領域（但し、ｐ型不純物領域（ａ）を除く）をｎ型不純
物領域（ｃ）と定義する。（図１０（Ｃ））

【００９３】この工程では１０５ｎｍの膜厚の絶縁膜
（キャップ膜１４２とゲート絶縁膜１１５との積層膜）
を通してリンを添加することになるが、ゲート配線１３
４a、１３４bの側壁に形成されたキャップ膜もマスクと
して機能する。即ち、キャップ膜１４２の膜厚に相当す
る長さのオフセット領域が形成されることになる。オフ
電流値を下げるためにはＬＤＤ領域とゲート配線の重な
りを極力抑えることが重要であり、そういう意味でオフ
セット領域を設けることは有効と言える。

【００９４】このオフセット領域の長さは、実際にゲー
ト配線の側壁に形成されるキャップ膜の膜厚や不純物元
素を添加する際の回り込み現象（マスクの下に潜り込む
ように不純物が添加される現象）によって決まるが、Ｌ
ＤＤ領域とゲート配線との重なりを抑えるという観点か
らすれば、本実施例のようにｎ型不純物領域（ｃ）を形
成する際に、前もってキャップ膜を形成しておくことは
非常に有効である。

【００９５】なお、この工程ではゲート配線で隠された
部分を除いて全ての不純物領域にも１×１０¹⁶〜５×１
０¹⁸atoms/cm³の濃度でリンが添加されているが、非常
に低濃度であるため各不純物領域の機能には影響を与え
ない。また、ｎ型不純物領域（ｂ）１４３〜１４６には
既にチャネルドープ工程で１×１０¹⁵〜１×１０¹⁸atom
s/cm³の濃度のボロンが添加されているが、この工程で
はｐ型不純物領域（ｂ）に含まれるボロンの５〜１０倍
の濃度でリンが添加されるので、この場合もボロンはｎ
型不純物領域（ｂ）の機能には影響を与えないと考えて
良い。

【００９６】但し、厳密にはｎ型不純物領域（ｂ）１４
７、１４８のうちゲート配線に重なった部分のリン濃度
が２×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms/cm³のままであるのに
対し、ゲート配線に重ならない部分はそれに１×１０¹⁶
〜５×１０¹⁸atoms/cm³の濃度のリンが加わっており、
若干高い濃度でリンを含むことになる。

【００９７】次に、第１層間絶縁膜１４９を形成する。
第１層間絶縁膜１４９としては、珪素を含む絶縁膜、具
体的には窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シ
リコン膜またはそれらを組み合わせた積層膜で形成すれ
ば良い。また、膜厚は１００〜４００ｎｍとすれば良
い。

【００９８】その後、それぞれの濃度で添加されたｎ型
またはｐ型不純物元素を活性化するために熱処理工程を
行った。この工程はファーネスアニール法、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。ファーネスアニール法で行う場合は、
不活性雰囲気中において５００〜８００℃、好ましくは
５５０〜６００℃で行えば良い。本実施例では６００
℃、４時間の熱処理を行い、不純物元素を活性化する。
（図１０（Ｄ））

【００９９】なお、本実施例では窒化シリコン膜と窒化
酸化シリコン膜とを積層した状態でゲート配線を覆い、
その状態で活性化工程を行っている。本実施例ではタン
グステンを配線材料として用いているが、タングステン
膜は非常に酸化に弱いことが知られている。即ち、保護
膜で覆って酸化してもピンホールが保護膜に存在すれば
ただちに酸化されてしまう。ところが、本実施例では窒
化シリコン膜と窒化酸化シリコン膜を積層しているた
め、ピンホールの問題を気にせずに高い温度で活性化工
程を行うことが可能である。

【０１００】次に、活性化工程の後、３〜１００％の水
素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜４時間の
熱処理を行い、活性層の水素化を行う。この工程は熱的
に励起された水素により半導体層のダングリングボンド
を終端する工程である。水素化の他の手段として、プラ
ズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）
を行っても良い。

【０１０１】活性化工程を終えたら、第１層間絶縁膜１
４９の上に５００ｎｍ〜１．５μm厚の第２層間絶縁膜
１５０を形成する。本実施例では第２層間絶縁膜１５０
として８００ｎｍ厚の酸化シリコン膜をプラズマＣＶＤ
法により形成する。こうして第１層間絶縁膜（窒化酸化
シリコン膜）１４９と第２層間絶縁膜（酸化シリコン
膜）１５０との積層膜でなる１μm厚の層間絶縁膜を形
成する。

【０１０２】なお、後の工程で耐熱性が許せば、第２層
間絶縁膜１５０として、ポリイミド、アクリル、ポリア
ミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテ
ン）等の有機樹脂膜を用いることも可能である。

【０１０３】その後、それぞれのＴＦＴのソース領域ま
たはドレイン領域に達するコンタクトホールが開口さ
れ、ソース配線１５１〜１５４と、ドレイン配線１５５
〜１５７を形成する。なお、ＣＭＯＳ回路を形成するた
めにドレイン配線１５５はｐチャネル型ＴＦＴとｎチャ
ネル型ＴＦＴとの間で共通化されている。また、図示し
ていないが、本実施例ではこの配線を、Ｔｉ膜を２００
ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜５００ｎｍ、Ｔｉ膜１
００ｎｍをスパッタ法で連続して形成した３層構造の積
層膜とする。

【０１０４】次に、パッシベーション膜１５８として、
窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化シリ
コン膜で５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３００
ｎｍ）の厚さで形成する。本実施例では、パッシベーシ
ョン膜１５８として膜厚３００ｎｍの窒化酸化シリコン
膜を形成した。（図１１（Ａ））この時、本実施例では
膜の形成に先立ってＨ₂、ＮＨ₃等の水素を含むガスを用
いてプラズマ処理を行い、成膜後に熱処理を行う。この
前処理により励起された水素が第１、第２層間絶縁膜中
に供給される。この状態で熱処理を行うことで、パッシ
ベーション膜１５８の膜質を改善するとともに、第１、
第２層間絶縁膜中に添加された水素が下層側に拡散する
ため、効果的に活性層を水素化することができる。

【０１０５】また、パッシベーション膜１５８を形成し
た後に、さらに水素化工程を行っても良い。例えば、３
〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃
で１〜１２時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズ
マ水素化法を用いても同様の効果が得られる。

【０１０６】その後、有機樹脂からなる第３層間絶縁膜
１５９を約１μｍの厚さに形成する。有機樹脂として
は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドア
ミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用すること
ができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法
が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低
減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお
上述した以外の有機樹脂膜や有機系SiO化合物などを用
いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合す
るタイプのアクリルを用い、３００℃で焼成して形成す
る。

【０１０７】次に、画素回路となる領域において、第３
層間絶縁膜１５９上に遮蔽膜１６０を形成する。なお、
本明細書中では光と電磁波を遮るという意味で遮蔽膜と
いう文言を用いる。遮蔽膜１６０はアルミニウム（Ａ
ｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）から選ばれた
元素でなる膜またはいずれかの元素を主成分とする膜で
１００〜３００ｎｍの厚さに形成する。本実施例では1w
t%のチタンを含有させたアルミニウム膜を１２５ｎｍの
厚さに形成する。

【０１０８】なお、第３層間絶縁膜１５９上に酸化シリ
コン膜等の絶縁膜を５〜５０ｎｍ形成しておくと、この
上に形成する遮蔽膜の密着性を高めることができる。ま
た、有機樹脂で形成した第３層間絶縁膜１５９の表面に
ＣＦ₄ガスを用いたプラズマ処理を施すと、表面改質に
より膜上に形成する遮蔽膜の密着性を向上させることが
できる。

【０１０９】また、このチタンを含有させたアルミニウ
ム膜を用いて、遮蔽膜だけでなく他の接続配線を形成す
ることも可能である。例えば、駆動回路内で回路間をつ
なぐ接続配線を形成できる。但し、その場合は遮蔽膜ま
たは接続配線を形成する材料を成膜する前に、予め第３
層間絶縁膜にコンタクトホールを開口しておく必要があ
る。

【０１１０】次に、遮蔽膜１６０の表面に陽極酸化法ま
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
の酸化物１６１を形成する。本実施例では遮蔽膜１６０
としてアルミニウムを主成分とする膜を用いたため、陽
極酸化物１６１として酸化アルミニウム膜（アルミナ
膜）が形成される。（図１１（Ｂ））遮蔽膜１６０の表
面には厚さ約５０ｎｍの陽極酸化物１６１が形成され、
遮蔽膜１６０の膜厚は９０ｎｍとなる。なお、陽極酸化
法に係わる数値は、実施者が適宜設定すればよい。

【０１１１】また、ここでは陽極酸化法を用いて遮蔽膜
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。その場合も膜厚は２０〜１
００ｎｍ（好ましくは３０〜５０ｎｍ）とすることが好
ましい。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樹脂膜を用いても良い。
さらに、これらを組み合わせた積層膜を用いても良い。

【０１１２】次に、第３層間絶縁膜１５９、パッシベー
ション膜１５８を貫きドレイン配線１５７に達するコン
タクトホールを開口する。

【０１１３】本実施例では、レジストマスク（図示しな
い）を形成した後、ＣＦ₄と酸素（Ｏ₂）を含む混合ガス
を用いたドライエッチングにより、１度のエッチングで
同時に第３層間絶縁膜（アクリル）１５９及びパッシベ
ーション膜（窒化酸化シリコン膜）１５８を貫くコンタ
クトホールを開口した。

【０１１４】また、本実施例において、第３層間絶縁膜
のエッチングレートとパッシベーション膜のエッチング
レートの比（選択比）が２：１となるように、ＣＦ₄流
量及びＯ₂流量を調節した。こうすることによって、図
５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示した良好な形状を有するコ
ンタクトホールを開口することができる。

【０１１５】本実施例においては、ＣＦ₄流量を５０ｓ
ｃｃｍ、Ｏ₂流量を５０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量を３５ｓｃ
ｃｍとし、ＲＦ電力４００Ｗ、ガス圧０．３Ｔｏｒｒと
してドライエッチングを行った。

【０１１６】次いで、こうして形成されたコンタクトホ
ールに、画素電極１６２を形成する。なお、画素電極１
６３は隣接する別の画素の画素電極である。画素電極１
６２、１６３は、透過型液晶表示装置とする場合には透
明導電膜を用い、反射型の液晶表示装置とする場合には
金属膜を用いれば良い。ここでは透過型の液晶表示装置
とするために、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１
１０ｎｍの厚さにスパッタ法で形成する。（図１２
（Ａ））

【０１１７】また、この時、画素電極１６２と遮蔽膜１
６０とが陽極酸化物１６１を介して重なり、保持容量
（キャハ゜シタンス・ストレーシ゛）１６４を形成する。なお、この場
合、遮蔽膜１６０をフローティング状態（電気的に孤立
した状態）か固定電位、好ましくはコモン電位（データ
として送られる画像信号の中間電位）に設定しておくこ
とが望ましい。

【０１１８】こうして同一基板上に、駆動回路と画素回
路とを有したアクティブマトリクス基板が完成した。な
お、図１２（Ａ）においては、駆動回路にはｐチャネル
型ＴＦＴ３０１、ｎチャネル型ＴＦＴ３０２、３０３が
形成され、画素回路にはｎチャネル型ＴＦＴでなる画素
ＴＦＴ３０４が形成される。

【０１１９】駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴ３０１に
は、チャネル形成領域２０１、ソース領域２０２、ドレ
イン領域２０３がそれぞれｐ型不純物領域（ａ）で形成
される。但し、厳密にはソース２０２領域及びドレイン
領域２０３に１×１０¹⁶〜５×１０¹⁸atoms/cm³の濃度
でリンを含んでいる。

【０１２０】また、ｎチャネル型ＴＦＴ３０２には、チ
ャネル形成領域２０４、ソース領域２０５、ドレイン領
域２０６、そしてチャネル形成領域とドレイン領域との
間に、ゲート絶縁膜を介してゲート配線と重なった領域
（本明細書中ではこのような領域をＬov領域という。な
お、ovはoverlapの意味で付した。）２０７が形成され
る。この時、Ｌov領域２０７は２×１０¹⁶〜５×１０¹⁹
atoms/cm³の濃度でリンを含み、且つ、ゲート配線と全
部重なるように形成される。

【０１２１】また、ｎチャネル型ＴＦＴ３０３には、チ
ャネル形成領域２０８、ソース領域２０９、ドレイン領
域２１０、そしてチャネル形成領域を挟むようにしてＬ
ＤＤ領域２１１、２１２が形成される。即ち、ソース領
域とチャネル形成領域との間及びドレイン領域とチャネ
ル形成領域との間にＬＤＤ領域が形成される。

【０１２２】なお、この構造ではＬＤＤ領域２１１、２
１２の一部がゲート配線と重なるように配置されたため
に、ゲート絶縁膜を介してゲート配線と重なった領域
（Ｌov領域）とゲート配線と重ならない領域（本明細書
中ではこのような領域をＬoff領域という。なお、offは
offsetの意味で付した。）が実現されている。

【０１２３】また、ＬＤＤ領域２１１はさらにＬov領
域、Ｌoff領域に区別できる。また、前述のＬov領域に
は２×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms/cm³の濃度でリンが含
まれるが、Ｌoff領域はその１〜２倍（代表的には１．
２〜１．５倍）の濃度でリンが含まれる。

【０１２４】また、画素ＴＦＴ３０４には、チャネル形
成領域２１３、２１４、ソース領域２１５、ドレイン領
域２１６、Ｌoff領域２１７〜２２０、Ｌoff領域２１
８、２１９に接したｎ型不純物領域（ａ）２２１が形成
される。この時、ソース領域２１５、ドレイン領域２１
６はそれぞれｎ型不純物領域（ａ）で形成され、Ｌoff
領域２１７〜２２０はｎ型不純物領域（ｃ）で形成され
る。

【０１２５】本実施例では、画素回路および駆動回路が
要求する回路仕様に応じて各回路を形成するＴＦＴの構
造を最適化し、半導体装置の動作性能および信頼性を向
上させることができる。具体的には、ｎチャネル型ＴＦ
Ｔは回路仕様に応じてＬＤＤ領域の配置を異ならせ、Ｌ
ov領域またはＬoff領域を使い分けることによって、同
一基板上に高速動作またはホットキャリア対策を重視し
たＴＦＴ構造と、低オフ電流動作を重視したＴＦＴ構造
とを実現できる。

【０１２６】また、チャネル長３〜７μｍに対してｎチ
ャネル型ＴＦＴ３０２のＬov領域２０７の長さ（幅）は
０．３〜３．０μｍ、代表的には０．５〜１．５μｍと
すれば良い。また、ｎチャネル型ＴＦＴ３０３のＬov領
域の長さ（幅）は０．３〜３．０μｍ、代表的には０，
５〜１．５μｍ、Ｌoff領域の長さ（幅）は１．０〜
３．５μｍ、代表的には１．５〜２．０μｍとすれば良
い。また、画素ＴＦＴ３０４に設けられるＬoff領域２
１７〜２２０の長さ（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表
的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。

【０１２７】また、本実施例では保持容量の誘電体とし
て比誘電率が７〜９と高いアルミナ膜を用いたことで、
必要な容量を形成するために必要な保持容量の占有面積
を少なくすることができる。さらに、本実施例のように
画素ＴＦＴ上に形成される遮蔽膜を保持容量の一方の電
極とすることで、アクティブマトリクス型液晶表示装置
の画像表示部の開口率を向上させることができる。

【０１２８】なお、本発明は本実施例に示した保持容量
の構造に限定される必要はない。例えば、本出願人によ
る特開平１１−１３３４６３号公報や特開平１１−９７
７０２号公報に記載された構造の保持容量を用いること
もできる。

【０１２９】ここでアクティブマトリクス基板から、ア
クティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説
明する。図１２（Ｂ）に示すように、図１２（Ａ）の状
態の基板に対し、配向膜４０１を形成する。本実施例で
は配向膜としてポリイミド膜を用いる。また、対向基板
４０２には、透明導電膜からなる対向電極４０３と、配
向膜４０４とを形成する。なお、対向基板には必要に応
じてカラーフィルターや遮蔽膜を形成しても良い。

【０１３０】次に、配向膜を形成した後、ラビング処理
を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配
向するように調節する。そして、画素回路と、駆動回路
が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板と
を、公知のセル組み工程によってシール材やスペーサ
（共に図示せず）などを介して貼りあわせる。その後、
両基板の間に液晶４０５を注入し、封止剤（図示せず）
によって完全に封止する。液晶には公知の液晶材料を用
いれば良い。このようにして図１２（Ｂ）に示すアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置が完成する。

【０１３１】次に、このアクティブマトリクス型液晶表
示装置の構成を、図１３の斜視図を用いて説明する。な
お、図１３は、図８〜図１２の断面構造図と対応付ける
ため、共通の符号を用いている。アクティブマトリクス
基板は、石英基板１０１上に形成された、画素回路８０
１と、走査（ゲート）信号駆動回路８０２と、画像（ソ
ース）信号駆動回路８０３で構成される。画素回路の画
素ＴＦＴ３０４はｎチャネル型ＴＦＴであり、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。走査信号駆動回路８０２と、画像信号駆動回路
８０３はそれぞれゲート配線１２８とソース配線１５４
で画素回路８０１に接続されている。また、ＦＰＣ８０
４が接続された外部入出力端子８０５から駆動回路の入
出力端子までの接続配線８０６、８０７が設けられてい
る。

【０１３２】次に、図１３に示したアクティブマトリク
ス型液晶表示装置の回路構成の一例を図１４に示す。本
実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、画像
信号駆動回路９０１、走査信号駆動回路（Ａ）９０７、
走査信号駆動回路（Ｂ）９１１、プリチャージ回路９１
２、画素回路９０６を有している。なお、本明細書中に
おいて、駆動回路には画像信号処理回路９０１および走
査信号駆動回路９０７が含まれる。

【０１３３】なお、本実施例の構成は、図８〜１２に示
した工程に従ってＴＦＴを作製することによって容易に
実現することができる。また、本実施例では画素回路と
駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の作製工程
に従えば、その他にも信号分割回路、分周波回路、Ｄ／
Ａコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路、さら
にはマイクロプロセッサ回路などの信号処理回路（論理
回路と言っても良い）を同一基板上に形成することも可
能である。

【０１３４】このように本発明は、同一基板上に画素回
路と該画素回路を制御するための駆動回路とを少なくと
も含む半導体装置、例えば同一基板上に信号処理回路、
駆動回路および画素回路とを具備した半導体装置を実現
しうる。

【０１３５】また、本実施例の図９（Ｂ）までの工程を
行うと、結晶格子に連続性を持つ特異な結晶構造の結晶
質シリコン膜が形成される。以下、本出願人が実験的に
調べた結晶構造の特徴について概略を説明する。なお、
この特徴は、本実施例によって完成されたＴＦＴの活性
層を形成する半導体層の特徴と一致する。

【０１３６】上記結晶質シリコン膜は、微視的に見れば
複数の針状又は棒状の結晶（以下、棒状結晶と略記す
る）が集まって並んだ結晶構造を有する。このことはＴ
ＥＭ（透過型電子顕微鏡法）による観察で容易に確認で
きる。

【０１３７】また、電子線回折及びエックス線（Ｘ線）
回折を利用すると結晶質シリコン膜の表面（チャネルを
形成する部分）が、結晶軸に多少のずれが含まれている
ものの主たる配向面として｛１１０｝面を有することを
確認できる。この時、電子線回折で分析を行えば｛１１
０｝面に対応する回折斑点がきれいに現れるのを確認す
ることができる。また、各斑点は同心円上に分布を持っ
ていることも確認できる。

【０１３８】また、個々の棒状結晶が接して形成する結
晶粒界をＨＲ−ＴＥＭ（高分解能透過型電子顕微鏡法）
により観察すると、結晶粒界において結晶格子に連続性
があることを確認できる。これは観察される格子縞が結
晶粒界において連続的に繋がっていることから容易に確
認することができる。

【０１３９】なお、結晶粒界における結晶格子の連続性
は、その結晶粒界が「平面状粒界」と呼ばれる粒界であ
ることに起因する。本明細書における平面状粒界の定義
は、「Characterization of High-Efficiency Cast-Si
Solar Cell Wafers by MBICMeasurement ；Ryuichi Shi
mokawa and Yutaka Hayashi，Japanese Journal ofAppl
ied Physics vol.27，No.5，pp.751-758，1988」に記載
された「Planar boundary 」である。

【０１４０】上記論文によれば、平面状粒界には双晶粒
界、特殊な積層欠陥、特殊なtwist粒界などが含まれ
る。この平面状粒界は電気的に不活性であるという特徴
を持つ。即ち、結晶粒界でありながらキャリアの移動を
阻害するトラップとして機能しないため、実質的に存在
しないと見なすことができる。

【０１４１】特に結晶軸（結晶面に垂直な軸）が〈１１
０〉軸である場合、｛２１１｝双晶粒界はΣ３の対応粒
界とも呼ばれる。Σ値は対応粒界の整合性の程度を示す
指針となるパラメータであり、Σ値が小さいほど整合性
の良い粒界であることが知られている。

【０１４２】実際に本実施例の結晶質シリコン膜を詳細
にＴＥＭを用いて観察すれば、結晶粒界の殆ど（９０％
以上、典型的には９５％以上）がΣ３の対応粒界、典型
的には｛２１１｝双晶粒界であることが判る。

【０１４３】二つの結晶粒の間に形成された結晶粒界に
おいて、両方の結晶の面方位が｛１１０｝である場合、
｛１１１｝面に対応する格子縞がなす角をθとすると、
θ＝70.5°の時にΣ３の対応粒界となることが知られて
いる。本実施例の結晶質シリコン膜は、結晶粒界におい
て隣接する結晶粒の各格子縞がまさに約70.5°の角度で
連続しており、その事からこの結晶粒界はΣ３の対応粒
界であると言える。

【０１４４】なお、θ＝ 38.9 °の時にはΣ９の対応粒
界となるが、この様な他の対応粒界も存在する。いずれ
にしても不活性であることに変わりはない。

【０１４５】この様な対応粒界は、同一面方位の結晶粒
の間にしか形成されない。即ち、本実施例の結晶質シリ
コン膜は面方位が概略｛１１０｝で揃っているからこ
そ、広範囲に渡ってこの様な対応粒界を形成しうる。

【０１４６】この様な結晶構造（正確には結晶粒界の構
造）は、結晶粒界において異なる二つの結晶粒が極めて
整合性よく接合していることを示している。即ち、結晶
粒界において結晶格子が連続的に連なり、結晶欠陥等に
起因するトラップ準位を非常に作りにくい構成となって
いる。従って、この様な結晶構造を有する半導体薄膜は
実質的に結晶粒界が存在しないと見なすことができる。

【０１４７】またさらに、８００〜１１５０℃という高
い温度での熱処理工程（実施例１における熱酸化工程に
相当する）によって結晶粒内に存在する欠陥が殆ど消滅
していることがＴＥＭ観察によって確認されている。こ
れはこの熱処理工程の前後で欠陥数が大幅に低減されて
いることからも明らかである。

【０１４８】この欠陥数の差は電子スピン共鳴分析（El
ectron Spin Resonance ：ＥＳＲ）によってスピン密度
の差となって現れる。現状では本実施例の結晶質シリコ
ン膜のスピン密度は少なくとも 5×10¹⁷spins/cm³以下
（好ましくは 3×10¹⁷spins/cm³以下）であることが判
明している。ただし、この測定値は現存する測定装置の
検出限界に近いので、実際のスピン密度はさらに低いと
予想される。

【０１４９】以上の事から、本実施例の結晶質シリコン
膜は結晶粒内の欠陥が極端に少なく、結晶粒界が実質的
に存在しないと見なせるため、単結晶シリコン膜又は実
質的な単結晶シリコン膜と考えて良い。

【０１５０】［実施例２］本発明は従来のＭＯＳＦＥＴ
上に層間絶縁膜を形成し、その上にＴＦＴを形成する際
に用いることも可能である。即ち、三次元構造の半導体
装置を実現することも可能である。また、基板としてＳ
ＩＭＯＸ、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（SOITEC社の登録商
標）、ＥＬＴＲＡＮ（キャノン株式会社の登録商標）な
どのＳＯＩ基板を用いることも可能である。

【０１５１】なお、本実施例の構成は、実施例１のいず
れの構成と自由に組み合わせることが可能である。

【０１５２】［実施例３］本発明はアクティブマトリク
ス型ＥＬディスプレイに適用することも可能である。そ
の例を図１５に示す。

【０１５３】図１５はアクティブマトリクス型ＥＬディ
スプレイの回路図である。８１は画素回路を表してお
り、その周辺にはＸ方向駆動回路８２、Ｙ方向駆動回路
８３が設けられている。また、画素回路８１の各画素
は、スイッチ用ＴＦＴ８４、コンデンサ８５、電流制御
用ＴＦＴ８６、有機ＥＬ素子８７を有し、スイッチ用Ｔ
ＦＴ８４にＸ方向信号線８８a（または８８b）、Ｙ方向
信号線８９a（または８９b、８９c）が接続される。ま
た、電流制御用ＴＦＴ８６には、電源線９０a、９０bが
接続される。

【０１５４】本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬデ
ィスプレイでは、実施の形態で示した手法により、コン
タクトホール形成時に一回のエッチングで同時に積層膜
を開口する。

【０１５５】なお、本実施例のアクティブマトリクス型
ＥＬディスプレイに対して、実施例１〜２のいずれの構
成を組み合わせても良い。

【０１５６】［実施例４］本発明によって作製された液
晶表示装置は様々な液晶材料を用いることが可能であ
る。そのような材料として、ＴＮ液晶、ＰＤＬＣ（ポリ
マー分散型液晶）、ＦＬＣ（強誘電性液晶）、ＡＦＬＣ
（反強誘性電液晶）、またはＦＬＣとＡＦＬＣの混合物
（反強誘電性混合液晶）が挙げられる。

【０１５７】例えば、「H.Furue et al.;Charakteristi
cs and Drivng Scheme of Polymer-Stabilized Monosta
ble FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Co
ntrast Ratio with Gray-Scale Capability,SID,199
8」、「T.Yoshida et al.;A Full-Color Thresholdless
Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Ang
le with Fast Response Time,841,SID97DIGEST,199
7」、「S.Inui et al.;Thresholdless antiferroelectr
icity in liquid crystals and its application to di
splays,671-673,J.Mater.Chem.6(4),1996」、または米
国特許第5,594,569号に開示された材料を用いることが
できる。

【０１５８】特に、電場に対して透過率が連続的に変化
する電気光学応答特性を示す無しきい値反強誘電性混合
液晶（Thresholdless Antiferroelectric LCD：ＴＬ−
ＡＦＬＣと略記する）にはＶ字型（またはＵ字型）の電
気光学応答特性を示すものがあり、その駆動電圧が約±
２．５Ｖ程度（セル厚約１μｍ〜２μｍ）のものも見出
されている。そのため、画素回路用の電源電圧が５〜８
Ｖ程度で済む場合があり、駆動回路と画素回路を同じ電
源電圧で動作させる可能性が示唆されている。即ち、液
晶表示装置全体の低消費電力化を図ることができる。

【０１５９】また、強誘電性液晶や反強誘電性液晶はＴ
Ｎ液晶に比べて応答速度が速いという利点をもつ。本発
明で用いるようなＴＦＴは非常に動作速度の速いＴＦＴ
を実現しうるため、強誘電性液晶や反強誘電性液晶の応
答速度の速さを十分に生かした画像応答速度の速い液晶
表示装置を実現することが可能である。

【０１６０】また、一般に、無しきい値反強誘電性混合
液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。こ
のため、無しきい値反強誘電性混合液晶を液晶表示装置
に用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要
となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反
強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。そういった意
味で実施例１の図８（Ａ）で示した保持容量は小さい面
積で大きな容量を蓄積することができるので好ましい。

【０１６１】なお、本実施例の液晶表示装置をパーソナ
ルコンピュータ等の電子機器の表示ディスプレイとして
用いることが有効であることは言うまでもない。

【０１６２】また、本実施例の構成は、実施例１〜３の
いずれの構成とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０１６３】［実施例５］本実施例では、コンタクトホ
ールの形状の均一性を向上させるために、上記実施の形
態とは異なる例を図１６に示す。

【０１６４】まず、基板１６００上に順次、第１の導電
膜１６０１、第１絶縁膜１６０２、薄い第２絶縁膜１６
０３、有機樹脂膜１６０４を積層形成する。（図１６
（Ａ））

【０１６５】なお、第１絶縁膜は１００〜４００ｎｍ厚
の窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化シ
リコン膜を用いることができる。本実施例では、プラズ
マＣＶＤ法でＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、ＮＨ₃を原料ガスとし、
２００ｎｍ厚の窒化酸化シリコン膜（但し窒素濃度が２
５〜５０atomic%）を用いた。

【０１６６】また、第２絶縁膜は、２０〜５０ｎｍ厚の
酸化シリコン膜を用いることができる。本実施例では、
プラズマＣＶＤ法で３０ｎｍ厚の酸化シリコン膜を用い
た。

【０１６７】また、有機樹脂膜は、塗布法により１μｍ
のアクリル樹脂膜を積層形成した。

【０１６８】図１６（Ａ）の状態を得た後、フォトリソ
グラフィ法によりレジストマスク１６０５を形成し、積
層形成された第１絶縁膜１６０２と有機樹脂膜１６０４
との積層膜を同時に１回でエッチングしてコンタクトホ
ールの開口を行う。（図１６（Ｂ））このエッチング
は、少なくともフッ素系のエッチャントガスと酸素を含
む混合ガスを用いたドライエッチングである。本実施例
においては、ＣＦ₄流量を５０ｓｃｃｍ、Ｏ₂流量を５０
ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量を３５ｓｃｃｍとし、ＲＦ電力４０
０Ｗ、ガス圧０．３Ｔｏｒｒとしてドライエッチングを
行った。

【０１６９】次いで、レジストマスク１６０５を除去し
た後、第２の導電膜１６０６を形成し、第１の導電膜１
６０１と第２の導電膜１６０６とを電気的に接続させ
る。（図１６（Ｃ））

【０１７０】なお、ここでの第２絶縁膜は、有機樹脂膜
１６０４及び第１絶縁膜と比べてエッチングレートが遅
いものを選択しているが、膜厚が薄いため、条件を変え
ることなく除去することができる。また、このような第
２絶縁膜を用いることで、有機樹脂のエッチング残りを
なくすことができるため、形状のバラツキが少ないコン
タクトホールを形成することができる。

【０１７１】なお、本実施例は、実施例１乃至４のいず
れか一と自由に組み合わせることができる。

【０１７２】〔実施例６〕本実施例では、ＥＬ（エレク
トロルミネセンス）表示装置を作製した例について説明
する。本発明を用いてコンタクトホールを形成し、４２
０１、４２０２で示したＴＦＴを作製した。なお、図１
８（Ａ）は本発明のＥＬ表示装置の上面図であり、図１
８（Ｂ）はその断面図である。

【０１７３】図１８（Ａ）において、４００１は基板、
４００２は画素部、４００３はソース側駆動回路、４０
０４はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は
配線４００５を経てＦＰＣ（フレキシブルプリントサー
キット）４００６に至り、外部機器へと接続される。

【０１７４】このとき、画素部４００２、ソース側駆動
回路４００３及びゲート側駆動回路４００４を囲むよう
にして第１シール材４１０１、カバー材４１０２、充填
材４１０３及び第２シール材４１０４が設けられてい
る。

【０１７５】また、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）をＡ−
Ａ’で切断した断面図に相当し、基板４００１の上にソ
ース側駆動回路４００３に含まれる駆動ＴＦＴ（但し、
ここではｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを図
示している。）４２０１及び画素部４００２に含まれる
電流制御用ＴＦＴ（ＥＬ素子への電流を制御するＴＦ
Ｔ）４２０２が形成されている。

【０１７６】本実施例では、駆動ＴＦＴ４２０１には図
１２のｐチャネル型ＴＦＴまたはｎチャネル型ＴＦＴと
同じ構造のＴＦＴが用いられ、電流制御用ＴＦＴ４２０
２には図１２のｐチャネル型ＴＦＴと同じ構造のＴＦＴ
が用いられる。また、画素部４００２には電流制御用Ｔ
ＦＴ４２０２のゲートに接続された保持容量（図示せ
ず）が設けられる。

【０１７７】駆動ＴＦＴ４２０１及び画素ＴＦＴ４２０
２の上には樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）４３
０１が形成され、その上に画素ＴＦＴ４２０２のドレイ
ンと電気的に接続する画素電極（陽極）４３０２が形成
される。画素電極４３０２としては仕事関数の大きい透
明導電膜が用いられる。透明導電膜としては、酸化イン
ジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜
鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウ
ムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリ
ウムを添加したものを用いても良い。

【０１７８】そして、画素電極４３０２の上には絶縁膜
４３０３が形成され、絶縁膜４３０３は画素電極４３０
２の上に開口部が形成されている。この開口部におい
て、画素電極４３０２の上にはＥＬ（エレクトロルミネ
ッセンス）層４３０４が形成される。ＥＬ層４３０４は
公知の有機ＥＬ材料または無機ＥＬ材料を用いることが
できる。また、有機ＥＬ材料には低分子系（モノマー
系）材料と高分子系（ポリマー系）材料があるがどちら
を用いても良い。

【０１７９】ＥＬ層４３０４の形成方法は公知の蒸着技
術もしくは塗布法技術を用いれば良い。また、ＥＬ層の
構造は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層ま
たは電子注入層を自由に組み合わせて積層構造または単
層構造とすれば良い。

【０１８０】ＥＬ層４３０４の上には遮光性を有する導
電膜（代表的にはアルミニウム、銅もしくは銀を主成分
とする導電膜またはそれらと他の導電膜との積層膜）か
らなる陰極４３０５が形成される。また、陰極４３０５
とＥＬ層４３０４の界面に存在する水分や酸素は極力排
除しておくことが望ましい。従って、真空中で両者を連
続成膜するか、ＥＬ層４３０４を窒素または希ガス雰囲
気で形成し、酸素や水分に触れさせないまま陰極４３０
５を形成するといった工夫が必要である。本実施例では
マルチチャンバー方式（クラスターツール方式）の成膜
装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。

【０１８１】そして陰極４３０５は４３０６で示される
領域において配線４００５に電気的に接続される。配線
４００５は陰極４３０５に所定の電圧を与えるための配
線であり、異方導電性フィルム４３０７を介してＦＰＣ
４００６に電気的に接続される。

【０１８２】以上のようにして、画素電極（陽極）４３
０２、ＥＬ層４３０４及び陰極４３０５からなるＥＬ素
子が形成される。このＥＬ素子は、第１シール材４１０
１及び第１シール材４１０１によって基板４００１に貼
り合わされたカバー材４１０２で囲まれ、充填材４１０
３により封入されている。

【０１８３】カバー材４１０２としては、ガラス材、金
属材（代表的にはステンレス材）、セラミックス材、プ
ラスチック材（プラスチックフィルムも含む）を用いる
ことができる。プラスチック材としては、ＦＲＰ（Ｆｉ
ｂｅｒｇｌａｓｓ−ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔ
ｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィル
ム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはア
クリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アル
ミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで
挟んだ構造のシートを用いることもできる。

【０１８４】但し、ＥＬ素子からの光の放射方向がカバ
ー材側に向かう場合にはカバー材は透明でなければなら
ない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリ
エステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透明
物質を用いる。

【０１８５】また、充填材４１０３としては紫外線硬化
樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポ
リビニルクロライド）、アクリル、ポリイミド、エポキ
シ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラ
ル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用い
ることができる。この充填材４１０３の内部に吸湿性物
質（好ましくは酸化バリウム）もしくは酸素を吸着しう
る物質を設けておくとＥＬ素子の劣化を抑制できる。

【０１８６】また、充填材４１０３の中にスペーサを含
有させてもよい。このとき、スペーサを酸化バリウムで
形成すればスペーサ自体に吸湿性をもたせることが可能
である。また、スペーサを設けた場合、スペーサからの
圧力を緩和するバッファ層として陰極４３０５上に樹脂
膜を設けることも有効である。

【０１８７】また、配線４００５は異方導電性フィルム
４３０７を介してＦＰＣ４００６に電気的に接続され
る。配線４００５は画素部４００２、ソース側駆動回路
４００３及びゲート側駆動回路４００４に送られる信号
をＦＰＣ４００６に伝え、ＦＰＣ４００６により外部機
器と電気的に接続される。

【０１８８】また、本実施例では第１シール材４１０１
の露呈部及びＦＰＣ４００６の一部を覆うように第２シ
ール材４１０４を設け、ＥＬ素子を徹底的に外気から遮
断する構造となっている。こうして図１８（Ｂ）の断面
構造を有するＥＬ表示装置となる。

【０１８９】［実施例７］本実施例では、実施例６に示
したＥＬ表示装置の画素部に用いることができる画素構
造の例を図１９（Ａ）〜（Ｃ）に示す。なお、本実施例
において、４６０１はスイッチング用ＴＦＴ４６０２の
ソース配線、４６０３はスイッチング用ＴＦＴ４６０２
のゲート配線、４６０４は電流制御用ＴＦＴ、４６０５
はコンデンサ、４６０６、４６０８は電流供給線、４６
０７はＥＬ素子とする。

【０１９０】図１９（Ａ）は、二つの画素間で電流供給
線４６０６を共通とした場合の例である。即ち、二つの
画素が電流供給線４６０６を中心に線対称となるように
形成されている点に特徴がある。この場合、電流供給線
の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精
細化することができる。

【０１９１】また、図１９（Ｂ）は、電流供給線４６０
８をゲート配線４６０３と平行に設けた場合の例であ
る。なお、図１９（Ｂ）では電流供給線４６０８とゲー
ト配線４６０３とが重ならないように設けた構造となっ
ているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、
絶縁膜を介して重なるように設けることもできる。この
場合、電流供給線４６０８とゲート配線４６０３とで専
有面積を共有させることができるため、画素部をさらに
高精細化することができる。

【０１９２】また、図１９（Ｃ）は、図１９（Ｂ）の構
造と同様に電流供給線４６０８をゲート配線４６０３と
平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線４６０８
を中心に線対称となるように形成する点に特徴がある。
また、電流供給線４６０８をゲート配線４６０３のいず
れか一方と重なるように設けることも有効である。この
場合、電流供給線の本数を減らすことができるため、画
素部をさらに高精細化することができる。

【０１９３】〔実施例８〕本実施例では、ＥＬ表示装置
の画素構造の例を図２０（Ａ）、（Ｂ）に示す。本発明
を用いてコンタクトホールを形成し、４７０７、４７０
９で示したＴＦＴを作製した。なお、本実施例におい
て、４７０１はスイッチング用ＴＦＴ４７０２のソース
配線、４７０３はスイッチング用ＴＦＴ４７０２のゲー
ト配線、４７０４は電流制御用ＴＦＴ、４７０５はコン
デンサ（省略することも可能）、４７０６は電流供給
線、、４７０７は電源制御用ＴＦＴ、４７０９は電源制
御用ゲート配線、４７０８はＥＬ素子とする。電源制御
用ＴＦＴ４７０７の動作については特願平１１−３４１
２７２号を参照すると良い。

【０１９４】また、本実施例では電源制御用ＴＦＴ４７
０７を電流制御用ＴＦＴ４７０４とＥＬ素子４７０８と
の間に設けているが、電源制御用ＴＦＴ４７０７とＥＬ
素子４７０８との間に電流制御用ＴＦＴ４７０４が設け
られた構造としても良い。また、電源制御用ＴＦＴ４７
０７は電流制御用ＴＦＴ４７０４と同一構造とするか、
同一の活性層で直列させて形成するのが好ましい。

【０１９５】また、図２０（Ａ）は、二つの画素間で電
流供給線４７０６を共通とした場合の例である。即ち、
二つの画素が電流供給線４７０６を中心に線対称となる
ように形成されている点に特徴がある。この場合、電流
供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさら
に高精細化することができる。

【０１９６】また、図２０（Ｂ）は、ゲート配線４７０
３と平行に電流供給線４７１０を設け、ソース配線４７
０１と平行に電源制御用ゲート配線４７１１を設けた場
合の例である。なお、図２０（Ｂ）では電流供給線４７
１０とゲート配線４７０３とが重ならないように設けた
構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線
であれば、絶縁膜を介して重なるように設けることもで
きる。この場合、電流供給線４７１０とゲート配線４７
０３とで専有面積を共有させることができるため、画素
部をさらに高精細化することができる。

【０１９７】〔実施例９〕本実施例では、ＥＬ表示装置
の画素構造の例を図２１（Ａ）、（Ｂ）に示す。本発明
を用いてコンタクトホールを形成して４８０２、４８０
４、４８０７で示したＴＦＴを作製した。なお、本実施
例において、４８０１はスイッチング用ＴＦＴ４８０２
のソース配線、４８０３はスイッチング用ＴＦＴ４８０
２のゲート配線、４８０４は電流制御用ＴＦＴ、４８０
５はコンデンサ（省略することも可能）、４８０６は電
流供給線、、４８０７は消去用ＴＦＴ、４８０８は消去
用ゲート配線、４８０９はＥＬ素子とする。消去用ＴＦ
Ｔ４８０７の動作については特願平１１−３３８７８６
号を参照すると良い。

【０１９８】消去用ＴＦＴ４８０７のドレインは電流制
御用ＴＦＴ４８０４のゲートに接続され、電流制御用Ｔ
ＦＴ４８０４のゲート電圧を強制的に変化させることが
できるようになっている。なお、消去用ＴＦＴ４８０７
はｎチャネル型ＴＦＴとしてもｐチャネル型ＴＦＴとし
ても良いが、オフ電流を小さくできるようにスイッチン
グ用ＴＦＴ４８０２と同一構造とすることが好ましい。

【０１９９】また、図２１（Ａ）は、二つの画素間で電
流供給線４８０６を共通とした場合の例である。即ち、
二つの画素が電流供給線４８０６を中心に線対称となる
ように形成されている点に特徴がある。この場合、電流
供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさら
に高精細化することができる。

【０２００】また、図２１（Ｂ）は、ゲート配線４８０
３と平行に電流供給線４８１０を設け、ソース配線４８
０１と平行に消去用ゲート配線４８１１を設けた場合の
例である。なお、図２１（Ｂ）では電流供給線４８１０
とゲート配線４８０３とが重ならないように設けた構造
となっているが、両者が異なる層に形成される配線であ
れば、絶縁膜を介して重なるように設けることもでき
る。この場合、電流供給線４８１０とゲート配線４８０
３とで専有面積を共有させることができるため、画素部
をさらに高精細化することができる。

【０２０１】〔実施例１０〕上記各実施例で示したＥＬ
表示装置は画素内にいくつのＴＦＴを設けた構造として
も良い。例えば、四つ乃至六つまたはそれ以上のＴＦＴ
を設けても構わない。本発明はＥＬ表示装置の画素構造
に限定されずに実施することが可能である。

【０２０２】〔実施例１１〕本願発明を実施して形成さ
れたＣＭＯＳ回路や画素部は様々な電気光学装置（アク
ティブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマト
リクス型ＥＬディスプレイ、アクティブマトリクス型Ｅ
Ｃディスプレイ）に用いることができる。即ち、それら
電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本願
発明を実施できる。

【０２０３】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフ
ロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型
ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、
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２２、図２３及び図２４に示す。

【０２０４】図２２（Ａ）はパーソナルコンピュータで
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。本発明を画像入力
部２００２、表示部２００３やその他の駆動回路に適用
することができる。

【０２０５】図２２（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
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。本発明を表示部２１０２やその他の駆動回
路に適用することができる。

【０２０６】図２２（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モ
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。本発明は表示部２２０５やその
他の駆動回路に適用できる。

【０２０７】図２２（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０
３等を含む。本発明は表示部２３０２やその他の駆動回
路に適用することができる。

【０２０８】図２２（Ｅ）はプログラムを記録した記録
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（Ｄ
ｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、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。本発明は表示部２４０２やその
他の駆動回路に適用することができる。

【０２０９】図２２（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
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。本願
発明を表示部２５０２やその他の駆動回路に適用するこ
とができる。

【０２１０】図２３（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶表
示装置２８０８やその他の駆動回路に適用することがで
きる。

【０２１１】図２３（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０
３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２
７０２の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他
の駆動回路に適用することができる。

【０２１２】なお、図２３（Ｃ）は、図２３（Ａ）及び
図２３（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２３（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。

【０２１３】また、図２３（Ｄ）は、図２３（Ｃ）中に
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２３（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。

【０２１４】ただし、図２３に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置及びＥＬ表示装置での適用
例は図示していない。

【０２１５】図２４（Ａ）は携帯電話であり、本体２９
０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示
部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６
等を含む。本願発明を音声出力部２９０２、音声入力部
２９０３、表示部２９０４やその他の駆動回路に適用す
ることができる。

【０２１６】図２４（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
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。本発明は表示部３００２、３００３やその他
の駆動回路に適用することができる。

【０２１７】図２４（Ｃ）はディスプレイであり、本体
３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。
本発明は表示部３１０３に適用することができる。本発
明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利
であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）の
ディスプレイには有利である。

【０２１８】以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて
広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能で
ある。また、本実施例の電子機器は実施例１〜１０のど
のような組み合わせからなる構成を用いても実現するこ
とができる。

【０２１９】

【発明の効果】本願発明を用いることで材料及び膜厚の
異なる積層膜（無機絶縁膜と有機樹脂膜の積層膜）を同
時に一回のドライエッチングによりコンタクトホールを
開口することで、工程数を低減させることができる。

【０２２０】また、コンタクトホールの形状を均一、且
つ適切なものとすることにより半導体装置の動作性能お
よび信頼性を向上させることができる。

【０２２１】また、アクティブマトリクス型液晶表示装
置において、カバレッジの良好な画素電極を形成し、歩
留まりを向上させることができる。加えて、微細なコン
タクトホールを開口することができるので、各ＴＦＴの
微細化を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の作製工程を示す図。

【図２】エッチングレート及び選択比のＣＦ₄流量比
依存性を示すグラフ。

【図３】ＣＦ₄／Ｏ₂＝４０／６０、４５／５５、５０
／５０のコンタクトホール近傍における写真図。

【図４】ＣＦ₄／Ｏ₂＝５５／４５、６０／４０のコン
タクトホール近傍における写真図。

【図５】コンタクトホール拡大写真図及び模式図。

【図６】エッチングレート及び選択比のガス圧依存性
を示すグラフ。

【図７】エッチングレート及び選択比のＲＦ電力依存
性を示すグラフ。

【図８】画素回路と駆動回路の作製工程を示す図。

【図９】画素回路と駆動回路の作製工程を示す図。

【図１０】画素回路と駆動回路の作製工程を示す図。

【図１１】画素回路と駆動回路の作製工程を示す図。

【図１２】画素回路と駆動回路の作製工程を示す図お
よびクティブマトリクス型液晶表示装置の断面構造図。

【図１３】アクティブマトリクス型液晶表示装置の斜
視図。

【図１４】アクティブマトリクス型液晶表示装置の回
路ブロック図。

【図１５】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構
成を示す図。

【図１６】本願発明の作製工程を示す図。（実施例
５）

【図１７】従来例を示す図。

【図１８】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構
成を示す図。

【図１９】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の画
素構造を示す図。

【図２０】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の画
素構造を示す図。

【図２１】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の画
素構造を示す図。

【図２２】電子機器の一例を示す図。

【図２３】電子機器の一例を示す図。

【図２４】電子機器の一例を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１９Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁表面上に形成された第１の導電膜と、
前記第１の導電膜を覆う無機絶縁膜と、前記無機絶縁膜
を覆う有機樹脂膜と、前記無機絶縁膜及び前記有機樹脂
膜を貫くコンタクトホールと、前記有機樹脂膜上に形成
された第２の導電膜が、前記コンタクトホールの底面で
前記第１の導電膜と接続されていることを特徴とする半
導体装置。
【請求項２】請求項１において、前記コンタクトホール
は、1回のエッチング工程を経て形成されたことを特徴
とする半導体装置。
【請求項３】請求項１または請求項２において、前記コ
ンタクトホールの底面と接する無機絶縁膜のエッジ部は
テーパー状に、水平面から３０°〜８０°の角度範囲を
有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一において、前
記無機絶縁膜と接する有機樹脂膜のエッジ部は、水平面
から５０°〜９０°の角度範囲を有していることを特徴
とする半導体装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一において、前
記第１の導電膜はＴＦＴと電気的に接続されていること
を特徴とする半導体装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか一において、前
記第２の導電膜は画素電極であることを特徴とする半導
体装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか一において、前
記無機絶縁膜は窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン
膜であることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか一に記載された
半導体装置とは、アクティブマトリクス型液晶表示装
置、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置またはアクテ
ィブマトリクス型ＥＣ表示装置であることを特徴とする
半導体装置。
【請求項９】請求項１乃至７のいずれか一に記載された
半導体装置とは、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロ
ジェクター、ゴーグル型ディスプレイ、カーナビゲーシ
ョン、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末であるこ
とを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】第１の導電膜を形成する工程と、前記第
１の導電膜上に無機絶縁膜を形成する工程と、前記無機
絶縁膜上に有機樹脂膜を形成する工程と、前記無機絶縁
膜と前記有機樹脂膜との積層膜を一度でコンタクトホー
ルを開口する工程と、前記コンタクトホールに第２の導
電膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体
装置の作製方法。
【請求項１１】請求項１０において、前記コンタクトホ
ールを開口する工程は、フッ素系のエッチャントガスと
酸素ガスとを含む混合ガスを用いたドライエッチングで
あることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】請求項１０または請求項１１において、
前記無機絶縁膜の前記有機樹脂膜に対するエッチングレ
ートの選択比が１．６〜２．９であることを特徴とする
半導体装置の作製方法。
【請求項１３】請求項１０乃至１２のいずれか一におい
て、前記無機絶縁膜はエッチングレートの異なる無機絶
縁膜の積層膜であることを特徴とする半導体装置の作製
方法。
【請求項１４】請求項１０乃至１３のいずれか一におい
て、前記無機絶縁膜は窒化シリコン膜または窒化酸化シ
リコン膜であることを特徴とする半導体装置の作製方
法。