JP2003302917A - 半導体表示装置 - Google Patents
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Abstract
ができ、水分除去を目的とした加熱処理の処理時間を抑
えることができ、なおかつ層間絶縁膜中の水分が隣接す
る膜または電極に放出されるのを防ぐことができる、層
間絶縁膜を有する半導体表示装置の提供を課題とする。 【解決手段】 該TFTを覆うように、有機樹脂と比較
して水分を透過させにくい窒素を含む無機絶縁膜を成膜
する。次に、感光性のアクリル樹脂を含む有機樹脂を塗
布し、該膜を部分的に露光することで開口する。その
後、開口された有機樹脂膜を覆うように、有機樹脂と比
較して水分を透過させにくい窒素を含む無機絶縁膜を成
膜する。そして、該有機樹脂膜の開口部において、ゲー
ト絶縁膜と、2層の窒素を含む無機絶縁膜とをエッチン
グにより部分的に開口し、TFTの活性層を露出させ
る。
Description
絶縁膜に用いた半導体表示装置に関する。
大幅に進歩し、半導体装置の1つであるアクティブマト
リクス型の半導体表示装置への応用開発が進められてい
る。特に、多結晶半導体膜を用いたTFTは、従来の非
晶質半導体膜を用いたTFTよりも電界効果移動度(モ
ビリティともいう)が高いので、高速動作が可能であ
る。そのため、従来基板の外に設けられた駆動回路で行
っていた画素の制御を、画素と同一の基板上に形成した
駆動回路で行うことが可能である。
不純物が添加されることで得られる活性層と、ゲート電
極と、活性層とゲート電極の間に設けられたゲート絶縁
膜とからなる。そして一般的には、該TFTを覆って絶
縁膜からなる層間絶縁膜が形成され、該層間絶縁膜上に
TFTに電気的に接続される配線が形成される。
ないと、TFTに電気的に接続される配線を該層間絶縁
膜上に形成したときに、配線の断線を引き起こしたり、
配線が部分的に薄くなることで配線抵抗が高まったりす
る。また配線の他に、層間絶縁膜上に画素電極を形成す
る場合、層間絶縁膜の表面の凹凸によって画素電極の表
面に凹凸が形成されたり、画素電極の厚さを均一にする
ことができなかったりし、それが表示にむらとなって現
れることがある。
間絶縁膜の表面に凹凸が現れないように、例えば1〜5
μm程度に層間絶縁膜を十分厚くしておく必要がある。
機絶縁膜とする)と、絶縁性を有する有機樹脂からなる
絶縁膜(以下、有機樹脂膜とする)とに大別される。
の気相成長法を用いて成膜される。よって、無機絶縁膜
を層間絶縁膜とする場合、気相成長法を用いて、表面が
平坦化できる程度に厚く成膜しなくてはならないため、
処理に時間がかかるという欠点がある。
形成された基板に有機樹脂を塗布することで成膜できる
ので、容易に表面が平坦化された層間絶縁膜を形成する
ことができる。
続される配線は、コンタクトホールを開口した層間絶縁
膜上に導電性を有する膜(以下、導電膜)を成膜し、該
導電膜をエッチングすることによって形成される。
エッチングでもドライエッチングでもどちらでも用いる
ことができるが、ウェットエッチは等方性のエッチング
であるため、3μm以下の配線パターンの微細化に対応
できない。一方、ドライエッチは異方性のエッチングが
可能であるため、配線パターンの微細化に対応可能であ
る。
機樹脂膜からなる層間絶縁膜上の導電膜をドライエッチ
ングしたときに、該有機樹脂膜の表面が荒れてしまうこ
とである。該有機樹脂膜の表面が荒れてしまうと、該有
機樹脂膜上に形成される画素電極の表面の平坦性が損な
われるため、画素の表示に影響を与える。
に用いられるアルカリ性の水溶液中の水分を含んで膨潤
してしまうので、現像後に加熱処理して膜中の水分を飛
ばす工程を設ける必要がある。さらに、加熱処理して水
分を飛ばしても、隣接する膜や大気中の水分を吸湿し、
その膜中の水分が、有機樹脂膜に接して形成されている
配線を時間の経過と共に腐食させ、長期的なパネルの信
頼性を損なわせうる。
つつ表面の平坦性を得ることができ、水分除去を目的と
した加熱処理の処理時間を抑えることができ、なおかつ
層間絶縁膜中の水分が隣接する膜または電極に放出され
るのを防ぐことができる、層間絶縁膜を有する半導体表
示装置の提供を課題とする。
は、少なからず凹凸を形成するため、その上に液晶素子
や発光素子を形成するにあたって、有機樹脂膜等により
平坦化することが一般的に行われている。しかしなが
ら、本出願人の研究により以下の事実が判明した。即
ち、層間絶縁膜として樹脂膜を用い、ドライエッチング
技術を用いてコンタクトホールを形成した場合、完成し
た薄膜トランジスタのしきい値電圧(Vth)が大きく
ばらついてしまうという事実が判明している。例えば、
図24に示すデータは、SOI基板上に形成した薄膜ト
ランジスタのしきい値電圧のばらつきについて、調べた
結果である。図中の黒丸印は、層間絶縁膜として窒化シ
リコン膜(SiN)とアクリル膜の積層構造を用いた場
合、また図中の白抜き三角印は、層間絶縁膜として窒化
酸化シリコン膜(SiNO)と酸化窒化シリコン膜(S
iON)の積層構造を用いた場合を示している。また、
いずれの場合もコンタクトホールの開口にはドライエッ
チング技術を用いている。なお、「SiNO」と「Si
ON」の表記の違いは、前者は酸素よりも窒素を多く含
み、後者は窒素よりも酸素を多く含むという意味で使い
分けている。
きを統計処理により評価したグラフであり、横軸にチャ
ネル長(キャリア移動の長さ)、縦軸にVthばらつき
を表している。近年、統計処理として「四分位偏差」と
いうものが知られている。四分位偏差とは、正規確率グ
ラフにおいて、25%の値と75%の値の差であり、異
常値に影響されない統計処理として注目されている。本
出願人は、この四分位偏差(25%分位偏差ともい
う。)を元に、16%の値と84%の値の差を16%分
位偏差と定義し、その値を「Vthばらつき」として縦
軸にプロットしている。なお、16%分位偏差は、正規
確率分布で言う±σに相当するため、それぞれ係数をか
けて±3σと見なせる値としたものをデータプロットに
用いている。同データを見る限り、層間絶縁膜にアクリ
ル膜を用いたものは、ばらつきがnチャネル型TFTで
約4倍、pチャネル型TFTで約2倍の差が出ており、
明らかにアクリル膜を用いた方がばらつきが大きい。本
出願人は、ドライエッチング時のプラズマダメージがア
クリル膜に電荷を捕獲させ、その結果としてしきい値電
圧がばらつく要因となっているのではないかと推測して
いる。
のであり、有機樹脂膜を層間絶縁膜として用いた表示装
置の作製にあたって、薄膜トランジスタをそのしきい値
電圧をばらつかせることなく作製する技術を提供し、表
示装置の動作性能の安定性の向上及び回路設計における
設計マージンの拡大を達成させることを課題とする。ま
た、併せて表示装置の画質の向上を達成することを課題
とする。
光性アクリル樹脂を含む有機樹脂膜の周囲を、有機樹脂
と比較して水分を透過させにくい窒素を含む絶縁膜で囲
むようにした。
Tを覆うように、有機樹脂と比較して水分を透過させに
くい窒素を含む無機絶縁膜を成膜する。次に、感光性の
アクリル樹脂を含む有機樹脂を塗布し、該膜を部分的に
露光することで開口する。その後、開口された有機樹脂
膜を覆うように、有機樹脂と比較して水分を透過させに
くい窒素を含む無機絶縁膜を成膜する。そして、該有機
樹脂膜の開口部において、ゲート絶縁膜と、2層の窒素
を含む無機絶縁膜とをエッチングにより部分的に開口
し、TFTの活性層を露出させる。
表面に配線または画素電極等の、水分の影響及び表面の
凹凸の影響を回避したい部分が形成される領域におい
て、有機樹脂膜が露出しないようにすることが肝要であ
る。またそれ以外の領域においても、完全に無機絶縁膜
で覆ってしまっても良い。
表されるような有機樹脂膜に比べて、ドライエッチング
によるエッチングダメージが少ないため、表面の荒れが
小さい。よって、後に形成される画素電極等の表面に凹
凸が現れたり、画素電極の厚さが不均一になったりする
のを防ぐことができるので、表示にむらが生じるのを防
ぐことができる。
水分を透過させにくい窒素を含む無機絶縁膜で覆うこと
で、有機樹脂膜からの水分の放出を抑えることができ、
また逆に有機樹脂が水分を含んで膨潤するのを防ぐこと
ができる。よって、配線が有機樹脂膜から放出される水
分により腐食するのを防ぐことができる。さらに、有機
発光素子(OLED:Organic Light Emitting Diode)
に代表される発光素子を用いた発光装置の場合、有機樹
脂膜から放出される水分により発光素子の輝度が劣化す
るのを防ぐことができる。
機絶縁膜で全体を覆ってしまうことで、現像の際に用い
られるアルカリ性の水溶液中の水分を含んで膨潤するの
を防ぐことができ、現像後の水分除去を目的とした加熱
処理の処理時間を抑えることができる。さらに、有機樹
脂膜中の水分が隣接する膜または電極に放出されるのを
より防ぐことができ、長期的なパネルの信頼性を高める
ことができる。
性のアクリル樹脂を用いている。感光性の有機樹脂に
は、光、電子、イオンなどのエネルギー線が露光された
箇所が除去されるポジ型と、露光された箇所が残るネガ
型とがある。図1に、ポジ型のアクリル樹脂の開口部
と、ネガ型のアクリル樹脂の開口部の断面図を示す。
示すように、第1無機絶縁膜7000を成膜した後に、
ポジ型のアクリルの有機樹脂膜を成膜し、該有機樹脂膜
の開口しようとする部分を感光させる。その後、現像に
より感光した部分を除去し、第1の無機絶縁膜7000
を露出させる。そして、該開口部が形成されたポジ型有
機樹脂膜7001と、第1無機絶縁膜7000の露出し
た部分を覆うように、第2無機絶縁膜7002を成膜す
る。
膜7001の断面の拡大図を示す。図1(B)に示すよ
うに、開口部の断面は曲線を描いており、ポジ型有機樹
脂膜7001の表面の各部位における接線の、基板方向
(水平方向)に対する傾きは、開口部から離れるほど小
さくなっている。言いかえると、各接点R1、R2、R
3における曲率半径は、開口部から離れるほど連続的に
長くなっていて、基板と平行な面内に主軸を有する放物
線を描いている。そして、全ての接点R1、R2、R3
の曲率中心はポジ型有機樹脂膜7006側(基板側)に
存在する。
ポジ型有機樹脂膜7001の途切れる部分の接点におけ
る接線の、基板に対する角度θを30°以上65°以下
にすることができる。
開口部における有機樹脂膜の表面の曲率中心が全て基板
側に存在しており、エッチング不良によって膜の一部が
開口したい部分に残りにくい。よって、コンタクト不良
が発生しにくく、歩留りの向上につながる。
示すように、第1無機絶縁膜7005を成膜した後に、
ネガ型のアクリルの有機樹脂膜を成膜し、該有機樹脂膜
の開口しようとする部分以外を感光させる。その後、現
像により感光していない部分を除去し、第1の無機絶縁
膜7005を露出させる。そして、該開口部が形成され
たネガ型有機樹脂膜7006と、第1無機絶縁膜700
5の露出した部分を覆うように、第2無機絶縁膜700
7を成膜する。
膜7006の断面の拡大図を示す。図1(D)に示すよ
うに、開口部の断面は曲線を描いており、ネガ型有機樹
脂膜7006の表面の各部位における接線の、基板方向
(水平方向)に対する傾きは、開口部の接点R0から開
口部の外側に向かって離れるほど小さくなっている。言
いかえると、各接点R1、R2、R3における曲率半径
は、接点R0から開口部の外側に向かって離れるほど連
続的に長くなっている。例えばポジ型の感光性アクリル
の場合、露光の条件にもよるが、端部において最小の曲
率半径が3〜30μm程度になる。そして接点R0から
開口部の中心に向かって接線の傾きが小さくなり、曲率
半径も連続的に長くなっている。そして、接点R0から
開口部の外側にある接点R1、R2、R3の曲率中心は
ネガ型有機樹脂膜7006側(基板側)に存在し、接点
R0から開口部の中心側にある接点R−1の曲率中心は
ネガ型有機樹脂膜7006の反対側(基板とは反対側)
に存在する。
開口部における有機樹脂膜の表面の曲率中心が、接点R
0から中心に向かって、基板とは反対側に存在する。接
点R0からネガ型の有機樹脂膜7006が途切れる所ま
での距離が長ければ長いほど、開口部の面積が小さくな
り、コンタクト不良を引き起こしやすくなる。この距離
はエッチングの条件や、開口する前の有機樹脂膜の厚さ
によって変わる。また図1ではアクリル樹脂の場合を例
に挙げて説明しているが、アクリル以外の有機樹脂膜を
用いた場合、その樹脂の組成によっても、接点R0から
有機樹脂膜7006が途切れる所までの距離が変わって
くる。よって、ネガ型の感光性有機樹脂を用い、図1
(C)、(D)に示した断面形状を形成する場合でも、
接点R0からネガ型の感光性有機樹脂7006が途切れ
る所までの距離を、開口部の面積を十分確保できる程度
に短くすることができれば用いることも可能である。
た断面形状を形成することができる有機樹脂のほうが、
図1(C)、(D)に示した断面形状を形成する有機樹
脂よりも、層間絶縁膜の一部として用いるのに好まし
い。ただし全てのポジ型の感光性有機樹脂が、図1
(A)、(B)に示した断面形状を形成することができ
るとは限らない。ポジ型のアクリルは図1(A)、
(B)に示した断面形状を形成することができるが、ポ
ジ型のポリイミドは形成することができない。
層間絶縁膜に開口を形成するためには一般的にドライエ
ッチングが用いられる。ドライエッチングは活性なラジ
カルや反応性ガスのプラズマを用いたエッチング法であ
る。層間絶縁膜はゲート絶縁膜の10倍程度の厚さを有
しているため、開口を目的としたドライエッチングに時
間がかかる。TFTの形成された基板がプラズマに曝さ
れている時間が長いと、ゲート絶縁膜にホールがトラッ
プされる所謂チャージングダメージにより、TFTの閾
値がプラス側へバラツキやすくなる。よって本発明のよ
うに感光性の有機樹脂を用いて、ウェットエッチングに
より開口を形成することで、ドライエッチングを用いる
時間を大幅に削減することができ、TFTの閾値のバラ
ツキを抑えることができる。
電極と、半導体表示装置の駆動回路に用いられる容量の
電極とを同時に形成し、またTFTに電気的に接続され
る配線と該容量のもう一方の電極とを同時に形成する。
そして、有機樹脂膜の開口部において、2層の無機絶縁
膜を2つの電極で挟んで重ね合わせることで、保持容量
を形成する。
ン基板上に形成されており、FPCのピン数を削減する
ことができ、物理的な衝撃耐性を高めることができ、半
導体表示装置自体の大きさを抑えることができる。また
FPCの接続不良に起因する歩留りの低下を抑えること
ができる。
設けられた複数の画素のうちの1つまたは幾つかを順に
選択する走査線駆動回路と、選択された画素に画像情報
を有する信号(ビデオ信号)を入力する信号線駆動回路
とが挙げられる。いずれの駆動回路も、本発明を用いて
形成することが可能である。特に本発明を用いて形成さ
れる容量は、例えば信号線駆動回路の、容量分割型のD
/A変換回路が有する容量として用いることが可能であ
る。
ントローラやCPU等の、半導体表示装置に用いられる
その他半導体回路も、本発明を用いて、ガラス基板上に
一体形成することが可能である。特に、本発明の容量を
用いて作製される容量は、昇圧回路、DRAM(Dynami
c Random Access Memory)、アナログラッチ、容量分割
型のD/A変換回路、静電対策用の保護回路など、あら
ゆる回路が有する容量に用いることができる。
置に用いられるその他回路も、ガラス基板上に一体形成
することで、FPCのピン数をさらに削減することがで
き、物理的な衝撃耐性を高めることができ、半導体表示
装置自体の大きさを抑えることができる。またFPCの
接続不良に起因する歩留りの低下をもっと抑えることが
できる。
ドを用いた場合の、開口部における断面の拡大図を示
す。ポジ型のアクリルを用いた場合と同様に、図2に示
すように、第1無機絶縁膜を成膜した後、ポジ型ポリイ
ミドを成膜する。そして、開口する部分を感光させ、現
像することによって開口部を形成し、第1の無機絶縁膜
7010を露出させる。そして開口部が形成されたポジ
型ポリイミド膜7011と、第1無機絶縁膜7010の
露出した部分を覆うように、第2無機絶縁膜7012を
成膜する。
011は、開口部において端部が十分に丸みを帯びてい
ないため、第2無機絶縁膜7012上に配線を形成した
ときに該端部において配線の膜厚が薄くなり、配線抵抗
を高めてしまう。また第2無機絶縁膜を気相成長法で形
成した場合、ポジ型ポリイミド膜7011の開口部にお
ける端部が、十分に丸みを帯びていないため、成膜した
際に端部7013に第2無機絶縁膜7012が他の部分
に比べて厚く成膜されてしまうことがある。これは、薄
膜を構成する材料分子が、被形成面に付着すると安定な
サイトを求めて表面を移動するが、コンタクトホールの
上端部の如き鋭角をもった形状(凸部となる形状)の部
分に集まりやすいためである。この傾向は、特に蒸着法
において顕著である。端部7013において第2無機絶
縁膜7012が部分的に厚く成膜されてしまうと、こと
さら端部において配線の膜厚が薄くなってしまい、配線
抵抗を高めてしまう。
が曲線を描かない断面形状を形成するポジ型の感光性ポ
リイミドや、その他の有機樹脂を、本発明の層間絶縁膜
の一部として用いるのは好ましくない。
ることにより、コンタクトホールを形成したときの、コ
ンタクトホール付近の断面について説明する。図1
(A)に示した状態まで形成した後、図3(A)に示す
ようにレジストマスク7021を形成し、第1無機絶縁
膜7000、第2無機絶縁膜7002及び第1無機絶縁
膜と半導体膜との間に形成されているゲート絶縁膜70
22とをドライエッチングして、コンタクトホール70
23を形成する。
コンタクトホール付近の様子であり、図面を見やすくす
るため、レジストマスク7021を除去した後の様子を
示している。図3(B)のA−A’における断面が、図
3(A)に相当する。
樹脂膜7001に形成された開口部7024内に形成さ
れる。そして、図3(C)に示すように、コンタクトホ
ール7023を覆って第2無機絶縁膜7002上に、導
電膜7025を成膜する。そして導電膜7025をパタ
ーニングして、配線を形成する。
1の開口部7024と、コンタクトホール7023との
位置関係を示す。図4(A)に、コンタクトホール70
23付近の上面図を示す。なお、図4(B)に、図4
(A)のA−A’における断面図を示す。
得られる配線7026は、開口部7024のほぼ中心に
形成されたコンタクトホール7023を介して、ゲート
絶縁膜7022の下に形成されている半導体膜7300
と接続している。
は、必ず開口部7024内に収まるように形成し、コン
タクトホール7023の形成により、コンタクトホール
7023においてポジ型有機樹脂膜7001が露出しな
いようにする。
トホール7023が開口部7024のほぼ中心に位置す
るようにレイアウトされているが、本発明はこの構成に
限定されない。コンタクトホール7023は開口部70
24内に収まっていれば良く、一方向に寄っていても良
い。
が開口部7024内において一方向に寄っている場合
の、コンタクトホール7023付近の上面図を示す。な
お、図4(D)に、図4(C)のB−B’における断面
図を示す。
得られる配線7026は、開口部7024内において、
図面で上側の方向に寄っているコンタクトホール702
3を介して、ゲート絶縁膜7022の下に形成されてい
る半導体膜(図示していない)と接続している。
TFTと容量の構造について、図5を用いて説明する。
にTFT8001が形成されている。TFT8001は
トップゲート型であり、半導体膜8002と、該半導体
膜8002と接しているゲート絶縁膜8003と、該ゲ
ート絶縁膜に接しているゲート電極8004とを有して
いる。半導体膜8002は絶縁表面8000と接してい
る。半導体膜8002はチャネル形成領域8005と、
該チャネル形成領域を挟んで存在している不純物領域8
006とを有している。
ている容量用第1電極8007は、ゲート電極8004
と同じ導電膜から形成することができる。
007を覆うように、第1無機絶縁膜8008が形成さ
れている。第1無機絶縁膜は、窒素を含む絶縁膜であ
り、後に形成される有機樹脂膜よりも水分を透過しにく
い性質を有している。
樹脂を塗布した後、焼成し、開口したい部分を感光して
現像することで、開口部を有する有機樹脂膜8009が
形成されている。この時点で、開口部において第1無機
絶縁膜8008の一部が露出している。
おいて露出している第1無機絶縁膜8008の一部を覆
って、第2無機絶縁膜8010を形成する。第2無機絶
縁膜8010は、第1無機絶縁膜8008と同様に、窒
素を含む絶縁膜であり、後に形成される有機樹脂膜より
も水分を透過しにくい性質を有している。
絶縁膜8010は、容量の誘電体として用いるため、厚
すぎると容量の容量値を小さくしてしまい、成膜にかか
る処理時間が抑えられなくなる。逆に薄すぎると、水分
の透過を防ぐという効果が薄くなってしまう。第1無機
絶縁膜8008と第2無機絶縁膜8010は、それぞれ
10nm〜200nm程度の膜厚を有しているのが好ま
しく、2層合わせた膜厚が20nm〜400nm程度で
あるのが好ましい。
いて、半導体膜の一部を露出させるように、ゲート絶縁
膜8003、第1無機絶縁膜8008及び第2無機絶縁
膜8010を、ドライエッチングして、コンタクトホー
ルを形成する。このとき、半導体膜8002はエッチン
グストッパーとしての効果を有している。
存在する第1無機絶縁膜8008及び第2無機絶縁膜8
010は、エッチングされないように、レジストマスク
で覆っておく。
る。現像液は一般的にアルカリの水溶液が用いられてお
り、水分を多く含んでいる。本発明では、有機樹脂膜8
009が第1無機絶縁膜8008及び第2無機絶縁膜8
010に覆われているため、直接現像液に曝されること
がない。よって、現像液の水分が有機樹脂膜8009に
入り込みにくく、膨潤しにくい。よって、現像液によっ
てレジストマスクを除去した後、水分除去を目的とした
加熱処理の時間を短縮化することができる。
第2無機絶縁膜8010上に導電膜を成膜する。そし
て、該導電膜をエッチングすることで、半導体膜800
2に接続された配線8011と、容量用第2電極801
2とが形成される。容量用第2電極8012は、第1無
機絶縁膜8008及び第2無機絶縁膜8010を間に挟
んで、容量用第1電極8007と重なっている。この、
容量用第2電極8012と、第1無機絶縁膜8008及
び第2無機絶縁膜8010と、容量用第1電極8007
とによって、保持容量8013が形成されている。
導体表示装置の駆動回路、CPU、コントローラ、その
他の回路に含まれる容量として用いることに特徴を有し
ている。
でもボトムゲート型でもどちらでも良い。
らに、半導体膜と容量用第1電極8007との間で保持
容量を形成しても良い。図21に、容量用の半導体膜8
050と、容量用第1電極8051とを、ゲート絶縁膜
8052を間に挟んで重ね合わせることで、第1の保持
容量8053を形成している例を示す。また図5(A)
と同様に、容量用第1電極8051と容量用第2電極8
054とを、間に第1の無機絶縁膜8055及び第2の
無機絶縁膜8056を挟んで重ね合わせることで、第2
の保持容量8057を形成している。このように、容量
を上下で形成することで、同じ面積での容量値を高める
ことができる。
合の、本発明の半導体表示装置の構造を示す。
にTFT8101が形成されている。TFT8101は
ボトムゲート型であり、半導体膜8102と、該半導体
膜8102と接しているゲート絶縁膜8103と、該ゲ
ート絶縁膜に接しているゲート電極8104とを有して
いる。ゲート電極8104は絶縁表面8100と接して
いる。半導体膜8102はチャネル形成領域8105
と、該チャネル形成領域を挟んで存在している不純物領
域8106とを有している。また8115は半導体膜に
不純物を添加するときにマスクとして用いる絶縁膜であ
り、ここではチャネル保護膜と呼ぶ。
る容量用第1電極8107は、ゲート電極8104と同
じ導電膜から形成することができる。
極8107を覆うように、第1無機絶縁膜8108が形
成されている。そして、第1無機絶縁膜上に感光性の有
機樹脂を塗布した後、焼成し、開口したい部分を感光し
て現像することで、開口部を有する有機樹脂膜8109
が形成されている。この時点で、開口部において第1無
機絶縁膜8108の一部が露出している。
おいて露出している第1無機絶縁膜8108の一部を覆
って、第2無機絶縁膜8110を形成する。第2無機絶
縁膜8110は、第1無機絶縁膜8108と同様に、窒
素を含む絶縁膜であり、後に形成される有機樹脂膜より
も水分を透過しにくい性質を有している。
絶縁膜8110は、容量の誘電体として用いるため、厚
すぎると容量の容量値を小さくしてしまい、成膜にかか
る処理時間が抑えられなくなる。逆に薄すぎると、水分
の透過を防ぐという効果が薄くなってしまう。また、ボ
トムゲート型のTFTの場合、容量用第1電極8107
と容量用第2電極8112との間にゲート絶縁膜810
3も存在しており、誘電体の一部として用いられる。よ
って、ゲート絶縁膜8103の膜厚を考慮して、第1無
機絶縁膜8108と第2無機絶縁膜8110の膜厚を決
める必要がある。第1無機絶縁膜8108と第2無機絶
縁膜8110は、それぞれ10nm〜200nm程度の
膜厚を有しているのが好ましく、ゲート絶縁膜と3層合
わせた膜厚が30nm〜500nm程度であるのが好ま
しい。
いて、半導体膜の一部を露出させるように、ゲート絶縁
膜8103、第1無機絶縁膜8108及び第2無機絶縁
膜8110を、ドライエッチングして、コンタクトホー
ルを形成する。このとき、半導体膜8102はエッチン
グストッパーとしての効果を有している。
存在する第1無機絶縁膜8108及び第2無機絶縁膜8
110は、エッチングされないように、レジストマスク
で覆っておく。
る。現像液は一般的にアルカリの水溶液が用いられてお
り、水分を多く含んでいる。本発明では、有機樹脂膜8
109が第1無機絶縁膜8108及び第2無機絶縁膜8
110に覆われているため、直接現像液に曝されること
がない。よって、現像液の水分が有機樹脂膜8109に
入り込みにくく、膨潤しにくい。よって、現像液によっ
てレジストマスクを除去した後、水分除去を目的とした
加熱処理の時間を短縮化することができる。
第2無機絶縁膜8110上に導電膜を成膜する。そし
て、該導電膜をエッチングすることで、半導体膜810
2に接続された配線8111と、容量用第2電極811
2とが形成される。容量用第2電極8112は、第1無
機絶縁膜8108及び第2無機絶縁膜8110を間に挟
んで、容量用第1電極8107と重なっている。この、
容量用第2電極8112と、第1無機絶縁膜8108及
び第2無機絶縁膜8110と、容量用第1電極8107
とによって、保持容量8113が形成されている。
示装置の駆動回路の構成について、一例を挙げて説明す
る。
ブロック図を示す。115は信号線駆動回路、116は
走査線駆動回路、120は画素部である。信号線駆動回
路115は、シフトレジスト回路115_1、レベルシ
フト回路115_2、サンプリング回路115_3を有
している。なお、図6では、レベルシフト回路115_
2をシフトレジスト回路115_1とサンプリング回路
115_3の間に設けられているが、シフトレジスト回
路115_1の中にレベルシフト回路115_2が組み
込まれている構成にしても良い。
電源電圧から、駆動回路に供給される様々な高さの電源
電圧を生成することができる。
信号(SP)がシフトレジスト回路115_1に供給さ
れると、シフトレジスト回路115_1ではビデオ信号
をサンプリングするタイミングを制御するための、タイ
ミング信号を生成する。
ト回路115_2に供給される。一方、昇圧回路121
において生成された電源電圧は、レベルシフと回路に供
給されており、レベルシフト回路115_2では、供給
された電源電圧を用いて、タイミング信号の電圧の振幅
を増幅する。
されたタイミング信号は、サンプリング回路115_3
に入力される。そしてサンプリング回路115_3に入
力されたビデオ信号は、サンプリング回路115_3に
入力されたタイミング信号に同期してサンプリングさ
れ、信号線を介して画素部120に入力される。
一例を示す。図6(B)に示した昇圧回路は、2つのn
チャネル型TFT122、123と、2つの保持容量1
24、125とを有している。なおここで示す昇圧回路
はほんの一例であり、本発明はこの昇圧回路に限定され
ない。
インには、共に電源電圧Vddが供給されている。なお
Vdd>Gndである。またnチャネル型TFT123
のゲートとドレインは、共にnチャネル型TFT122
のソースに接続されている。容量124が有する2つの
容量用電極は、1つはnチャネル型TFT122のソー
スに接続されており、もう1つにはクロック信号CLK
が供給されている。また、容量125が有する2つの容
量用電極は、1つはnチャネル型TFT123のソース
に接続されており、もう1つにはGndにおとされてい
る。nチャネル型TFT123のソースの電圧が、電源
電圧としてレベルシフト回路115_2に供給されてい
る。
路の上面図を示す。なお、図7(A)のA−A’におけ
る断面図が図7(B)に相当する。
24と、ゲート絶縁膜125と、ゲート電極126とを
有している。そしてnチャネル型TFT123は第1無
機絶縁膜128で覆われている。また第1無機絶縁膜1
28上に開口部を有する有機樹脂膜129が形成されて
おり、有機樹脂膜129を覆って第2無機絶縁膜130
が形成されている。
において、ゲート絶縁膜125、第1無機絶縁膜128
及び第2無機絶縁膜130に形成されたコンタクトホー
ルを介して、ゲート電極126と半導体膜124に接続
されている。また、配線131は、有機樹脂膜129の
開口部において、ゲート絶縁膜125、第1無機絶縁膜
128及び第2無機絶縁膜130に形成されたコンタク
トホールを介して、半導体膜124に接続されている。
膜129の開口部において、第1無機絶縁膜128及び
第2無機絶縁膜130を間に挟んで、配線131の一部
である第2容量用電極と重なっており、保持容量125
が形成されている。
回路はこの構成に限定されない。図23に、図6(B)
で示した昇圧回路とは異なる構成を有する昇圧回路の回
路図を示す。図23に示す昇圧回路は、1つの容量に対
して3つのTFTが対応しており、容量とそれに対応す
る3つのTFTを1つの単位とし、所望の電圧の値に合
わせて容量とTFTを増やすことができる。図23では
容量Cs1、Cs2、Cs3にそれぞれ対応するスイッ
チング素子としてのTFTSW1〜SW9が設けられて
いる。
極(第1電極)は、それぞれSW1、SW4、SW7を
間に介してグラウンドにおとされている。また、各容量
Cs1、Cs2、Cs3のもう一方の電極(第2電極)
は、それぞれSW2及びSW3、SW5及びSW6、S
W8及びSW9を間に介して第1電極と接続されてい
る。そして、SW2とSW3のノードにはVdd(Vd
d>グラウンド)が与えられている。SW5とSW6の
ノードは容量Cs1の第1電極に接続されている。ま
た、SW8とSW9のノードは、容量Cs2の第1電極
に接続されている。容量Cs3の第1の電極の電圧が後
段の回路に与えられる。
を例に挙げて説明したが、本発明を用いて作製される保
持容量は、これに限定されず、半導体表示装置の他の回
路において用いられる保持容量に用いることができる。
また、本実施の形態で示したような保持容量を用いた半
導体回路を、画素部とは異なる基板に形成していても良
い。
体表示装置の1つである発光装置の作製方法について説
明する、なお本実施例では、画素部および画素部の周辺
に設ける回路が有する保持容量を同時に作製する方法に
ついて詳細に説明する。
グ社の#7059ガラスや#1737ガラスなどに代表
されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウ
ケイ酸ガラスなどのガラスから成る基板5001上に酸
化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン
膜などの絶縁膜から成る下地膜5002を形成する。例
えば、プラズマCVD法でSiH4、NH3、N2Oから
作製される酸化窒化シリコン膜5002aを10〜20
0nm(好ましくは50〜100nm)形成し、同様に
SiH4、N2Oから作製される酸化窒化水素化シリコン
膜5002bを50〜200nm(好ましくは100〜
150nm)の厚さに積層形成する。本実施例では下地
膜5002を2層構造として示したが、前記絶縁膜の単
層膜または2層以上積層させた構造として形成しても良
い。
質構造を有する半導体膜をレーザー結晶化法や公知の熱
結晶化法を用いて作製した結晶質半導体膜で形成する。
この島状半導体層5003、5004の厚さは25〜8
0nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで形成す
る。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは
シリコンまたはシリコンゲルマニウム(SiGe)合金
などで形成すると良い。
するには、パルス発振型または連続発光型のエキシマレ
ーザーやYAGレーザー、YVO4レーザーを用いる。
これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器か
ら放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体
膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施
者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用
いる場合はパルス発振周波数300Hzとし、レーザー
エネルギー密度を100〜400mJ/cm2(代表的に
は200〜300mJ/cm2)とする。また、YAGレ
ーザーを用いる場合にはその第2高調波を用いパルス発
振周波数30〜300kHzとし、レーザーエネルギー
密度を300〜600mJ/cm2(代表的には350〜
500mJ/cm2)とすると良い。そして幅100〜1
000μm、例えば400μmで線状に集光したレーザー
光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光
の重ね合わせ率(オーバーラップ率)を50〜90%と
して行う。
ンゲルマニウムを用いるようにしても良い。シリコンゲ
ルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.0
1〜4.5atomic%程度であることが好ましい。
を覆うゲート絶縁膜5007を形成する。ゲート絶縁膜
5007はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、
厚さを40〜150nmとしてシリコンを含む絶縁膜で
形成する。本実施例では、120nmの厚さで酸化窒化
シリコン膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜はこのよう
な酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシ
リコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いて
も良い。例えば、酸化シリコン膜を用いる場合には、プ
ラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Orthosilicat
e)とO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度30
0〜400℃とし、高周波(13.56MHz)、電力
密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成するこ
とができる。このようにして作製される酸化シリコン膜
は、その後400〜500℃の熱アニールによりゲート
絶縁膜として良好な特性を得ることができる。また窒化
アルミニウムをゲート絶縁膜として用いることができ
る。窒化アルミニウムは熱伝導率が比較的高く、TFT
で発生した熱を効果的に拡散させることができる。また
アルミニウムの含まれない酸化珪素や酸化窒化珪素等を
形成した後、窒化アルミニウムを積層したものをゲート
絶縁膜として用いても良い。
電極を形成するための第1の導電膜5008と第2の導
電膜5009とを形成する。本実施例では、第1の導電
膜5008をTaで50〜100nmの厚さに形成し、
第2の導電膜5009をWで100〜300nmの厚さ
に形成する。
をArでスパッタすることにより形成する。この場合、
Arに適量のXeやKrを加えると、Ta膜の内部応力
を緩和して膜の剥離を防止することができる。また、α
相のTa膜の抵抗率は20μΩcm程度でありゲート電
極に使用することができるが、β相のTa膜の抵抗率は
180μΩcm程度でありゲート電極とするには不向き
である。α相のTa膜を形成するために、Taのα相に
近い結晶構造をもつ窒化タンタルを10〜50nm程度
の厚さでTaの下地に形成しておくとα相のTa膜を容
易に得ることができる。
としたスパッタ法で形成する。その他に6フッ化タング
ステン(WF6)を用いる熱CVD法で形成することも
できる。いずれにしてもゲート電極として使用するため
には低抵抗化を図る必要があり、W膜の抵抗率は20μ
Ωcm以下にすることが望ましい。W膜は結晶粒を大き
くすることで低抵抗率化を図ることができるが、W中に
酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され
高抵抗化する。このことより、スパッタ法による場合、
純度99.99または99.9999%のWターゲット
を用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がな
いように十分配慮してW膜を形成することにより、抵抗
率9〜20μΩcmを実現することができる。
8をTa、第2の導電膜5009をWとしたが、特に限
定されず、いずれもTa、W、Ti、Mo、Al、Cu
から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金
材料もしくは化合物材料で形成してもよい。また、リン
等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代
表される半導体膜を用いてもよい。本実施例以外の他の
組み合わせの一例は、第1の導電膜を窒化タンタル(T
aN)で形成し、第2の導電膜をWとする組み合わせ、
第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)で形成し、第2
の導電膜をAlとする組み合わせ、第1の導電膜を窒化
タンタル(TaN)で形成し、第2の導電膜をCuとす
る組み合わせで形成することが好ましい。また、第1の
導電膜及び第2の導電膜としてリン等の不純物元素をド
ーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜
や、AgPdCu合金を用いてもよい。
ングステン膜、アルミニウムとシリコンの合金(Al−
Si)膜、窒化チタン膜を順次積層した3層構造として
もよい。また、3層構造とする場合、タングステンに代
えて窒化タングステンを用いてもよいし、アルミニウム
とシリコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウ
ムとチタンの合金膜(Al−Ti)を用いてもよいし、
窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。
エッチングの方法や、エッチャントの種類を選択するこ
とが重要である。
成し、電極及び配線を形成するための第1のエッチング
処理を行う。本実施例ではICP(Inductively Couple
d 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CF4とCl2を混合し、1Paの圧
力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MH
z)電力を投入してプラズマを生成して行う。基板側
(試料ステージ)にも100WのRF(13.56MH
z)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印
加する。CF4とCl2を混合した場合にはW膜及びTa
膜とも同程度にエッチングされる。
マスクの形状を適したものとすることにより、基板側に
印加するバイアス電圧の効果により第1の導電層及び第
2の導電層の端部がテーパー形状となる。テーパー部の
角度は15〜45°となる。ゲート絶縁膜上に残渣を残
すことなくエッチングするためには、10〜20%程度
の割合でエッチング時間を増加させると良い。W膜に対
する酸化窒化シリコン膜の選択比は2〜4(代表的には
3)であるので、オーバーエッチング処理により、酸化
窒化シリコン膜が露出した面は20〜50nm程度エッ
チングされることになる。こうして、第1のエッチング
処理により第1の導電層と第2の導電層から成る第1の
形状の導電層5011〜5014(第1の導電層501
1a〜5014aと第2の導電層5011b〜5014
b)を形成する。このとき、ゲート絶縁膜5007にお
いては、第1の形状の導電層5011〜5014で覆わ
れない領域は20〜50nm程度エッチングされ薄くな
った領域が形成される。(図8(B))
を付与する不純物元素を添加する。(図8(C))ドー
ピングの方法はイオンドープ法もしくはイオン注入法で
行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1
013〜5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を
60〜100keVとして行う。N型を付与する不純物
元素として15族に属する元素、典型的にはリン(P)
または砒素(As)を用いるが、ここではリン(P)を
用いる。この場合、導電層5011〜5013がN型を
付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的
に第1の不純物領域5017〜5021が形成される。
第1の不純物領域5017〜5021には1×1020〜
1×1021atoms/cm3の濃度範囲でN型を付与
する不純物元素を添加する。
チング処理を行う。同様にICPエッチング法を用い、
エッチングガスにCF4とCl2とO2を混合して、1P
aの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.5
6MHz)電力を供給し、プラズマを生成して行う。基
板側(試料ステージ)には50WのRF(13.56M
Hz)電力を投入し、第1のエッチング処理に比べ低い
自己バイアス電圧を印加する。このような条件によりW
膜を異方性エッチングし、かつ、それより遅いエッチン
グ速度で第1の導電層であるTaを異方性エッチングし
て第2の形状の導電層5026〜5029(第1の導電
層5026a〜5029aと第2の導電層5026b〜
5029b)を形成する。このとき、ゲート絶縁膜50
07においては、第2の形状の導電層5026〜502
9で覆われない領域はさらに20〜50nm程度エッチ
ングされ薄くなった領域が形成される。
よるエッチング反応は、生成されるラジカルまたはイオ
ン種と反応生成物の蒸気圧から推測することができる。
WとTaのフッ化物と塩化物の蒸気圧を比較すると、W
のフッ化物であるWF6が極端に高く、その他のWC
l5、TaF5、TaCl5は同程度である。従って、C
F4とCl2の混合ガスではW膜及びTa膜共にエッチン
グされる。しかし、この混合ガスに適量のO2を添加す
るとCF4とO2が反応してCOとFになり、Fラジカル
またはFイオンが多量に発生する。その結果、フッ化物
の蒸気圧が高いW膜のエッチング速度が増大する。一
方、TaはFが増大しても相対的にエッチング速度の増
加は少ない。また、TaはWに比較して酸化されやすい
ので、O2を添加することでTaの表面が酸化される。
Taの酸化物はフッ素や塩素と反応しないためさらにT
a膜のエッチング速度は低下する。従って、W膜とTa
膜とのエッチング速度に差を作ることが可能となりW膜
のエッチング速度をTa膜よりも大きくすることが可能
となる。
ーピング処理を行う。この場合、第1のドーピング処理
よりもドーズ量を下げて高い加速電圧の条件としてN型
を付与する不純物元素をドーピングする。例えば、加速
電圧を70〜120keVとし、1×1013atoms
/cm2のドーズ量で行い、図8(C)で島状半導体層
に形成された第1の不純物領域の内側に新たな不純物領
域を形成する。ドーピングは、第2の形状の導電層50
26〜5028を不純物元素に対するマスクとして用
い、第2の導電層5026a〜5028aの下側の領域
にも不純物元素が添加されるようにドーピングする。こ
うして、第2の導電層5026a〜5028aと重なる
第3の不純物領域5032〜5037と、第1の不純物
領域と第3の不純物領域との間の第2の不純物領域50
42〜5047とを形成する。N型を付与する不純物元
素は、第2の不純物領域で1×1017〜1×1019at
oms/cm3の濃度となるようにし、第3の不純物領
域で1×1016〜1×1018atoms/cm3の濃度
となるようにする。
ネル型TFTを形成する島状半導体層5004に、第1
の導電型とは逆の導電型の第4の不純物領域5052〜
5057を形成する。第2の導電層5028bを不純物
元素に対するマスクとして用い、自己整合的に不純物領
域を形成する。このとき、Nチャネル型TFTを形成す
る島状半導体層5003および容量用第1電極5029
は、レジストマスク5200で全面を被覆しておく。不
純物領域5052〜5057にはそれぞれ異なる濃度で
リンが添加されているが、ジボラン(B2H6)を用いた
イオンドープ法で形成し、そのいずれの領域においても
不純物濃度を2×1020〜2×1021atoms/cm
3となるようにする。
に不純物領域が形成される。島状半導体層と重なる第2
の導電層5026〜5028がゲート電極として機能す
る。また、5029は容量用第1電極として機能する。
れの島状半導体層に添加された不純物元素を活性化する
工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる
熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、
またはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用
することができる。熱アニール法では酸素濃度が1pp
m以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で
400〜700℃、代表的には500〜600℃で行う
ものであり、本実施例では500℃で4時間の熱処理を
行う。ただし、5026〜5029に用いた配線材料が
熱に弱い場合には、配線等を保護するため層間絶縁膜
(シリコンを主成分とする)を形成した後で活性化を行
うことが好ましい。
中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行
い、島状半導体層を水素化する工程を行う。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。
〜200nmの厚さの酸化窒化シリコンからなる第1の
無機絶縁膜5060を、CVD法を用いて形成する。な
お、第1の無機絶縁膜は酸化窒化シリコン膜に限定され
ず、後に形成される有機樹脂膜への水分の出入りを抑え
ることができる、窒素を含む無機の絶縁膜であれば良
く、例えば窒化珪素、窒化アルミニウムまたは酸化窒化
アルミニウムを用いることができる。
的高く、TFTや発光素子などで発生した熱を効果的に
拡散させることができる。
ポジ型の感光性有機樹脂から成る有機樹脂膜5061を
成膜する。本実施例ではポジ型の感光性のアクリルを用
いて有機樹脂膜5061を形成するが、本発明はこれに
限定されない。
型の感光性アクリルを塗布し、焼成することで、有機樹
脂膜5061を形成する。なお有機樹脂膜5061の膜
厚は、焼成後、0.7〜5μm(さらに好ましくは2〜
4μm)程度になるようにする。
したい部分を露光する。そして、TMAH(テトラメチ
ルアンモニウムハイドロオキサイド)を主成分とする現
像液で現像した後、基板を乾燥させ、220℃、1時間
程度の焼成を行う。そして、図10(B)に示したよう
に有機樹脂膜5061に開口部が形成され、該開口部に
おいて第1の無機絶縁膜5060が一部露出された状態
になる。
しているので、発光素子から発せられる光が基板側に向
かっているときは、脱色処理を施す。この場合、焼成す
る前に、再び現像後の感光性アクリル全体を露光する。
このときの露光は、開口部を形成するための露光に比べ
て、やや強い光を照射したり、照射時間を長くしたりす
るようにし、完全に露光が行なわれるようにする。例え
ば、2μmの膜厚のポジ型のアクリル樹脂を脱色すると
き、超高圧水銀灯のスペクトル光であるg線(436n
m)とh線(405nm)とi線(365nm)とから成る
多波長光を利用する等倍投影露光装置(具体的にはCa
non製のMPA)を用いる場合、60sec程度照射
する。この露光により、ポジ型のアクリル樹脂が完全に
脱色される。
成を行なっているが、現像後にプリベークとして100
℃程度の低温で焼成してから、220℃の高温で焼成す
るようにしても良い。
無機絶縁膜5060が一部露出された該開口部と、有機
樹脂膜5061を覆って、RFスパッタ法を用いて窒化
珪素からなる第2の無機絶縁膜5062を成膜する。第
2の無機絶縁膜5062の膜厚は10〜200nm程度
が望ましい。また、第2の無機絶縁膜は酸化窒化シリコ
ン膜に限定されず、有機樹脂膜5061への水分の出入
りを抑えることができる、窒素を含む無機の絶縁膜であ
れば良く、例えば窒化珪素、窒化アルミニウムまたは酸
化窒化アルミニウムを用いることができる。
ミニウム膜は、その酸素と窒素のatomic%の割合が、そ
のバリア性に大きく関与している。酸素に対する窒素の
割合が高ければ高いほど、バリア性が高められる。ま
た、具体的には、窒素の割合が酸素の割合よりも高い方
が望ましい。
は緻密性が高く、バリア性に優れている。RFスパッタ
の条件は、例えば酸化窒化珪素膜を成膜する場合、Si
ターゲットで、N2、Ar、N2Oをガスの流量比が3
1:5:4となるように流し、圧力0.4Pa、電力3
000Wとして成膜する。また、例えば窒化珪素膜を成
膜する場合、Siターゲットで、チャンバー内のN2、
Arをガスの流量比が20:20となるように流し、圧
力0.8Pa、電力3000W、成膜温度を215℃と
して成膜する。
縁膜5060と、第2の無機絶縁膜とで、第1の層間絶
縁膜が形成される。
脂膜5061の開口部において、ゲート絶縁膜500
7、第1の無機絶縁膜5060及び第2の無機絶縁膜5
062に、ドライエッチング法を用いてコンタクトホー
ルを形成する。
の不純物領域5017、5019と、第4の不純物領域
5052、5057とが、一部露出された状態になる。
このドライエッチングの条件は、ゲート絶縁膜500
7、第1の無機絶縁膜5060及び第2の無機絶縁膜5
062の材料によって適宜設定する。本実施例では、ゲ
ート絶縁膜5007に酸化珪素、第1の無機絶縁膜50
60に酸化窒化珪素、第2の無機絶縁膜5062に窒化
珪素を用いているので、まず、CF4、O2、Heをエッ
チングガスとして窒化珪素からなる第2の無機絶縁膜5
062と酸化窒化珪素からなる第1の無機絶縁膜506
0をエッチングし、その後CHF3を用いて酸化珪素か
らなるゲート絶縁膜5007をエッチングする。
容量用電極5029上の第1の無機絶縁膜5060及び
第2の無機絶縁膜5062は、保持容量の誘電体として
用いるので、エッチングされないようレジストマスク等
で保護しておく。
ルにおいて有機樹脂膜5061が露出しないようにする
ことが肝要である。
2の無機絶縁膜5062上に導電膜を成膜し、パターニ
ングすることで、第1の不純物領域5017、5019
と、第4の不純物領域5052、5057とに接続され
た配線5064〜5067と、外部端子と電気的に接続
される引き出し用配線5068と、第2の容量用電極5
069とが形成される。なお、第2の容量用電極506
9と第1の容量用電極5029とが、有機樹脂膜506
1の開口部において、第1の無機絶縁膜5060及び第
2の無機絶縁膜5062を間に挟んで重なり合っている
部分において、保持容量5070が形成されている。
62上に、Ti膜を100nm、Al膜300nm、T
i膜150nmをスパッタ法で連続して形成した3層構
造の導電膜としたが本発明はこの構成に限定されない。
単層の導電膜で形成しても良いし、3層以外の複数の層
からなる導電膜で形成しても良い。また材料もこれに限
定されない。
Al膜を積層した導電膜を用いてもよいし、Ti膜を成
膜した後、Wを含むAl膜を積層した導電膜を用いても
良い。
0nmの厚さに形成し、パターニングを行うことで、配
線5067に接する画素電極5072を形成する。画素
電極5072を配線5067と接して重なるように配置
することで、コンタクトを取っている。また、酸化イン
ジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合した透
明導電膜を用いても良い。この画素電極5072が発光
素子の陽極となる(図11(B))。
樹脂膜を成膜し、開口したい部分を露光することで、開
口部を有する第2の層間絶縁膜5073を形成する。な
おこの工程により、画素電極5072と引き出し用配線
5068の一部が露出する。
の断面に丸みをもたせることができるので、後に形成さ
れる電界発光層や陰極のカバレッジを良好とすることが
でき、発光領域が減少するシュリンクとよばれる不良を
低減させることができる。
線5068の露出している部分を覆うように、第2の層
間絶縁膜5073上に窒化珪素からなる第3の層間絶縁
膜5074をRFスパッタ法を用いて形成する。なお、
第3の層間絶縁膜5074は窒化珪素に限定されず、第
2の層間絶縁膜5073への水分の出入りを抑えること
ができる、窒素を含む無機の絶縁膜であれば良く、例え
ば窒化珪素、窒化アルミニウムまたは酸化窒化アルミニ
ウムを用いることができる。
ーニングすることで、第2の層間絶縁膜5073の開口
部において、画素電極5072と引き出し用配線506
8の一部を露出させる。
において第2の層間絶縁膜5073が露出しないように
することが肝要である。
形成し、更に蒸着法により陰極(MgAg電極)507
6を形成する。このとき電界発光層5075及び陰極5
076を形成するに先立って画素電極5072に対して
熱処理を施し、水分を完全に除去しておくことが望まし
い。なお、本実施例ではOLEDの陰極としてMgAg
電極を用いるが、仕事関数の小さい導電膜であれば公知
の他の材料、例えばCa、Al、CaF、MgAg、A
lLiであっても良い。
素を含んだ第3の層間絶縁膜5074によって、AlL
i中のLiが、第3の層間絶縁膜5074よりも基板側
に入り込んでしまうのを防ぐことができる。
した窒化シリコン膜のリチウムに対するブロッキング効
果を示すデータを図25に示す。図25(A)は、高周
波放電によるスパッタ法で形成した窒化シリコン膜(R
F−SP SiNと表記)を誘電体としたMOS構造の
C−V特性である。なお、「Li−dip」とは、窒化
シリコン膜上にリチウムを含む溶液をスピンコートした
という意味であり、試験のため、意図的にリチウムで汚
染させたことを意味する。また、図25(B)は、比較
のためプラズマCVD法で形成した窒化シリコン膜(C
VD SiNと表記)を誘電体としたMOS構造のC−
V特性である。なお、図25(B)のデータは、金属電
極としてアルミニウムにリチウムを添加した合金膜を用
いている。これらに通常のBT試験を施した(具体的に
は、1.7MVの電圧印加に加えて±150℃で1時間
の加熱処理を行った。)結果、図25(A)に示すよう
に、高周波放電によるスパッタ法で形成した窒化シリコ
ン膜は殆どC−V特性に変化が見られなかったのに比
べ、プラズマCVD法で形成した窒化シリコン膜はC−
V特性に大きな変化が見られ、リチウムによる汚染が確
認された。これらのデータは、高周波放電によるスパッ
タ法で形成した窒化シリコン膜がリチウム拡散に対して
非常に有効なブロッキング効果を有していることを示唆
している。
の材料を用いることができる。本実施例では正孔輸送層
(Hole transporting layer)及び発光層(Emitting la
yer)でなる2層構造を電界発光層とするが、正孔注入
層、電子注入層若しくは電子輸送層のいずれかを設ける
場合もある。このように組み合わせは既に様々な例が報
告されており、そのいずれの構成を用いても構わない。
ング層として、SAlqやCAlqなどを用いても良
い。
400[nm](典型的には60〜150[nm])、陰極50
76の厚さは80〜200[nm](典型的には100〜1
50[nm])とすれば良い。
発光装置が完成する。図12(A)において5081は
画素部であり、5082は駆動回路やその他の回路に相
当する。なお、画素電極5072、電界発光層507
5、陰極5076の重なっている部分5080がOLE
Dに相当する。
5068と接続されている。引き出し用配線5068
は、FPCに接続される端子と電気的に接続されてい
る。このFPCと接続される部分(FPC接続部)50
83の断面構造を図12(B)に示す。
PC用の電極5085が、ゲート絶縁膜5007上に形
成されている。そして、FPC用の電極508は、有機
樹脂膜5061の開口部において、第1の無機絶縁膜5
060及び第2の無機絶縁膜5062に形成されたコン
タクトホール5086を介して、引き出し用配線506
8と接続されている。
て、有機樹脂膜5061の開口部が設けられ、さらに、
第1の無機絶縁膜5060及び第2の無機絶縁膜506
2がエッチングされて除去されることで、FPC用の電
極5085を露出する。その後、FPC用の電極508
5上に、画素電極5075と同じ透明導電膜から形成さ
れたFPC用端子5084が形成される。
する導電性の樹脂を介して、FPCの端子が接続され
る。
く、脱ガスの少ないシーリング材5088により封止さ
れている。なお図12(B)に示すように、カバー材5
087と、発光素子が形成された素子基板との密着性を
より高めるために、シーリング材5088を塗布する部
分において、第2の層間絶縁膜5073の表面に開口部
を複数形成することで凹凸を設けても良い。
体的な作製方法はほんの一例であり、本発明はこの構成
に限定されない。
した発光装置とは異なる断面構造を有する発光装置の構
成について説明する。
機絶縁膜7500を形成した後、コンタクトホールを形
成する前に透明導電膜を成膜し、パターニングすること
で、画素電極7501を形成する。そして、ゲート絶縁
膜7502、第1の無機絶縁膜7503及び第2の無機
絶縁膜7500を、有機樹脂膜7504の開口部におい
てエッチングしてコンタクトホールを形成し、TFT7
505と画素電極7501とを電気的に接続する配線7
506を形成する。
画素電極7501を形成することで、画素電極の表面を
研磨する工程を設けることができる。
機絶縁膜7510を形成した後、ゲート絶縁膜751
2、第1の無機絶縁膜7513及び第2の無機絶縁膜7
510を、有機樹脂膜7514の開口部においてエッチ
ングしてコンタクトホールを形成し、TFT7515と
電気的に接続する配線7516を形成する。
膜7510を覆って、第2の層間絶縁膜7517を形成
する。第2の層間絶縁膜7517は、ポジ型の感光性有
機樹脂膜でも、ネガ型の感光性有機樹脂膜でも良い。図
13(B)では、ポジ型のアクリルを用いて第2の層間
絶縁膜7517を形成している。
により開口部を形成して配線7516の一部を露出させ
る。その後、開口部を覆って、第2の層間絶縁膜751
7上に第3の層間絶縁膜7518を形成し、開口部にお
いて第3の層間絶縁膜7518を一部除去して配線75
16を一部露出させる。このとき、開口部において第2
の層間絶縁膜7517が露出しないようにする。
明導電膜を成膜し、パターニングすることで、配線75
16に接続された画素電極が形成される。
機絶縁膜7520上に画素電極7521を形成した後、
ネガ型のアクリルを用いて第3の層間絶縁膜7522を
形成した例を示している。ネガ型のアクリルを用いて第
3の層間絶縁膜7522を形成した場合、第3の層間絶
縁膜7522を脱色を目的とした露光をする必要がな
い。
の一部に正孔注入層としてポリチオフェン(PEDO
T)を用いた場合に、該PEDOT膜をパターニングし
て除去する例について説明する。
スピン塗布法を用いて成膜されるため、PEDOTを成
膜したくない部分にまで成膜される。そのため、画素電
極7530上にPEDOT膜7531を成膜した後、蒸
着用のマスクを用いて発光層7532及び陰極7533
を蒸着により成膜する。本実施例では発光層としてパラ
フェニレンビニレン(PPV)膜を用いるが、蒸着法に
より成膜することができる膜であれば良い。また本実施
例では陰極7533としてCaを用いるが、仕事関数の
小さい材料で、蒸着法により成膜することができる材料
であるならば、用いることができる。
ラズマを用いたアッシングによりPEDOTをパターニ
ングする。
電極は、陰極の抵抗を下げるために設ける電極であり、
陰極よりも抵抗の低い金属材料からなる。補助電極75
34は、陰極よりも抵抗の低い金属材料からなる導電膜
を成膜した後パターニングすることで得られる。
とを電気的に接続する保護膜7535を、蒸着用のマス
クを用いて蒸着により成膜する。保護膜7535は金属
材料からなり、陰極7533と同じ材料を用いていても
良い。
マスクとして、正孔注入層をパターニングする例を示し
ている。しかし、本実施例はこの構成に限定されない。
陰極をマスクとして正孔注入層以外の電界発光層をパタ
ーニングしても良い。
機絶縁膜7610を形成した後、陰極よりも抵抗の低い
金属材料からなる導電膜を成膜した後、パターニングす
ることで補助電極7634を形成する。そして、ゲート
絶縁膜7612、第1の無機絶縁膜7613及び第2の
無機絶縁膜7610を、有機樹脂膜7614の開口部に
おいてエッチングしてコンタクトホールを形成し、TF
T7615及び補助電極7634と電気的に接続する配
線7616を形成する。
15と接しており、陰極として機能している。
機絶縁膜7701上に陰極7700を形成した後、電界
発光層7702とITO膜7703を形成する。このと
きITO膜7703にLiを添加することで、仕事関数
を小さくすることができる。そして、Liが添加された
ITO膜7703を覆って、別途新たにITO膜770
4を成膜する。
下げるための補助電極と、FPCの端子に接続されるF
PC用端子との、電気的な接続について説明する。
層間絶縁膜6200上に、第3の層間絶縁膜6201が
形成された後、該第3の層間絶縁膜6201上に補助電
極6202が形成された時点での、発光装置の断面図を
示す。補助電極6202は、後に形成される陰極よりも
配線抵抗の低い材料で形成する。
導電膜で形成されたFPC用電極6204は、第2の層
間絶縁膜6200の開口部に形成されている。また、F
PC用電極6204上に、画素電極6206と同じ透明
導電膜で形成されたFPC用端子6205が形成されて
いる。
205においてFPC用端子6205は、第3の層間絶
縁膜6201に覆われている。
層間絶縁膜6201を一部エッチングして除去すること
で、FPC用端子6205と、画素電極6206を一部
露出させる。このとき、開口部において第2の層間絶縁
膜6200が露出しないようにする。
6210と陰極6211を積層した後、FPC用端子6
205と、陰極6211とに接続された保護電極621
2を形成する。
ングにより形成するとき、第3の層間絶縁膜6201で
画素電極6206が覆われているため、画素電極の表面
がエッチングにより荒れるのを防ぐことができる。
子が形成された基板(素子基板)の上面図を示す。基板
830に、画素部831、走査線駆動回路832、信号
線駆動回路833、FPC用端子6205が形成された
状態を示している。FPC用端子6205と各駆動回
路、画素部に形成されている電源線及び対向電極は、引
き回し配線835で接続されている。発光素子は、スト
ライプ状にレイアウトされた補助電極6202の間に形
成される。
を形成したICチップがCOG(Chip on Glass)法な
どにより素子基板に実装されていても良い。
素部及び駆動回路と同一基板上に形成された発光装置の
構成について説明する。
示す。コントローラは、インターフェース(I/F)65
0と、パネルリンクレシーバー(Panel Link Receive
r)651と、位相ロックドループ(PLL:Phase Locked
Loop)652と、信号変換部(FPGA:Field Programma
ble Logic Device)653と、SDRAM(Synchronou
sDynamic Random Access Memory)654、655
と、ROM(Read Only Memory)657と、電圧調整回
路658と、電源659とを有している。なお本実施例
ではSDRAMを用いているが、SDRAMの代わり
に、高速のデータの書き込みや読み出しが可能であるな
らば、DRAM(Dynamic Random AccessMemory)
や、SRAM(Static Random Access Memory)も用
いることが可能である。
示装置に入力されたデジタルビデオ信号は、パネルリン
クレシーバー651においてパラレル−シリアル変換さ
れてR、G、Bの各色に対応するデジタルビデオ信号と
して信号変換部653に入力される。
体表示装置に入力された各種信号をもとに、パネルリン
クレシーバー651においてHsync信号、Vsyn
c信号、クロック信号CLK、交流電圧(AC Cont)が
生成され、信号変換部653に入力される
示装置に入力される各種信号の周波数と、信号変換部6
53の動作周波数の位相とを合わせる機能を有してい
る。信号変換部653の動作周波数は半導体表示装置に
入力される各種信号の周波数と必ずしも同じではない
が、互いに同期するように信号変換部653の動作周波
数を位相ロックドループ652において調整する。
を制御するプログラムが記憶されており、信号変換部6
53はこのプログラムに従って動作する。
デオ信号は、一旦SDRAM654、655に書き込ま
れ、保持される。信号変換部653では、SDRAM6
54に保持されている全ビットのデジタルビデオ信号の
うち、全画素に対応するデジタルビデオ信号を1ビット
分づつ読み出し、信号線駆動回路に入力する。
応する、OLEDの発光期間の長さに関する情報を走査
線駆動回路に入力する。
Dの陽極と陰極の間の電圧を、信号変換部653から入
力される信号に同期して調整する。電源659は一定の
高さの電圧を、電圧調整回路658、信号線駆動回路6
60、走査線駆動回路661及び画素部662に供給し
ている。
容量を用いて作製することができる回路、例えば、PL
L652、SDRAM654、655に、実施の形態で
示した構成を有する容量を用いることが可能である。ま
た、パネルリンクレシーバー651も場合によっては容
量を用いていることもあり、その場合は実施の形態で示
した構成を有する容量を用いることが可能である。ま
た、電圧調整回路も容量分割型であれば、用いることが
できる。
組み合わせて実施することが可能である。
体表示装置の1つである液晶表示装置の構成について説
明する。
を示す。図18において、絶縁表面上にTFT9001
が形成されている。TFT9001はトップゲート型で
あり、半導体膜9002と、該半導体膜9002と接し
ているゲート絶縁膜9003と、該ゲート絶縁膜に接し
ているゲート電極9004とを有している。
ている容量用第1電極9007は、ゲート電極9004
と同じ導電膜から形成することができる。
007を覆うように、第1無機絶縁膜9008が形成さ
れている。第1無機絶縁膜9008は、窒素を含む絶縁
膜であり、後に形成される有機樹脂膜よりも水分を透過
しにくい性質を有している。
樹脂を塗布した後、焼成し、開口したい部分を感光して
現像することで、開口部を有する有機樹脂膜9009が
形成されている。この時点で、開口部において第1無機
絶縁膜9008の一部が露出している。
おいて露出している第1無機絶縁膜9008の一部を覆
って、第2無機絶縁膜9010を形成する。第2無機絶
縁膜9010は、第1無機絶縁膜9008と同様に、窒
素を含む絶縁膜であり、後に形成される有機樹脂膜より
も水分を透過しにくい性質を有している。
いて、半導体膜9002の一部を露出させるように、ゲ
ート絶縁膜9003、第1無機絶縁膜9008及び第2
無機絶縁膜9010をドライエッチングして、コンタク
トホールを形成する。半導体膜9002はエッチングス
トッパーとしての効果を有している。
在する第1無機絶縁膜9008及び第2無機絶縁膜90
10は、エッチングされないように、レジストマスクで
覆っておく。
第2無機絶縁膜9010上に導電膜を成膜する。そし
て、該導電膜をエッチングすることで、半導体膜900
2に接続された配線9011と、容量用第2電極901
2とが形成される。容量用第2電極9012は、第1無
機絶縁膜9008及び第2無機絶縁膜9010を間に挟
んで、容量用第1電極9007と重なっている。この、
容量用第2電極9012と、第1無機絶縁膜9008及
び第2無機絶縁膜9010と、容量用第1電極9007
とによって、保持容量9013が形成されている。
9012を覆うように、第2の無機絶縁膜9010上に
透明導電膜を形成し、パターニングすることで、画素電
極9015を形成する。画素電極9015は配線901
1の1つと、容量用第2電極9012と接続されてい
る。
及び容量用第2電極9012とを覆って、第2の無機絶
縁膜9010上にポジ型のアクリルを塗布し、焼成した
後部分的に露光し、現像することで、開口部を有する第
3の層間絶縁膜9017を形成する。第3の層間絶縁膜
9017は本実施例ではポジ型のアクリル用いたが、ネ
ガ型のアクリルであってもよい。画素電極9015は開
口部において露出している。この第3の層間絶縁膜90
17は基板間の間隔を一定に保つためのスペーサとして
用いる。その厚さは液晶の種類によって変わるが、0.
7μm〜数μm程度であることが望ましい。
液晶表示装置の配向膜にはポリイミド樹脂を用いる。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した。
021、対向電極9022および配向膜9023を形成
する。遮光膜9021はTi膜、Cr膜、Al膜などを
150〜300nmの厚さで形成する。そして、画素部と
駆動回路が形成された素子基板と対向基板とをシール材
9024で貼り合わせる。シール材9024にはフィラ
ー(図示せず)が混入されていて、このフィラーと第3
の層間絶縁膜9017によって、均一な間隔を持って2
枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液
晶9025を注入する。液晶材料には公知の液晶材料を
用いれば良い。例えば、TN液晶の他に、電場に対して
透過率が連続的に変化する電気光学応答性を示す、無し
きい値反強誘電性混合液晶を用いることもできる。この
無しきい値反強誘電性混合液晶には、V字型の電気光学
応答特性を示すものもある。このようにして図18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。
の液晶表示装置のほんの一例であり、本発明は図18に
示した構成に限定されない。
み合わせることが可能である。
体表示装置の1つである、液晶表示装置の駆動回路の構
成について説明する。
トリクス型液晶表示装置の概略ブロック図である。50
1は信号線駆動回路、503は走査線駆動回路、504
は画素部である。
回路501−1、ラッチ回路A501−2、ラッチ回路
B501−3、D/A変換回路501−5を有してい
る。その他、バッファ回路やレベルシフト回路(いずれ
も図示せず)を有している。また、説明の便宜上、DA
C501−5にはレベルシフト回路が含まれている。
路501と同じ構成を有する。なお、信号線駆動回路5
01は、奇数番目の信号線に映像信号(階調電圧信号)
を供給し、信号線側駆動回路B502は、偶数番目の信
号線に映像信号を供給するようになっている。
液晶表示装置においては、回路レイアウトの都合上、画
素部の上下を挟むように2つの信号線駆動回路および信
号線駆動回路Bを設けたが、回路レイアウト上、可能で
あれば、信号線駆動回路を1つだけ設けるようにしても
良い。
フトレジスト回路、バッファ回路、レベルシフタ回路を
有していても良い。
各画素にはスイッチング素子としてのTFTが配置され
ており、各画素TFTのソースとドレインは、一方が信
号線に、もう一方が画素電極に接続されている。また、
ゲートは走査線に電気的に接続されている。各画素TF
Tは、各画素TFTに電気的に接続された画素電極への
ビデオ信号の供給を制御している。各画素電極にビデオ
信号が供給され、各画素電極と対向電極の間に挟まれた
液晶に電圧が印加され液晶が駆動される。
する。シフトレジスト回路501−1では、入力された
クロック信号及びスタートパルスに基づいて、デジタル
ビデオ信号がラッチ回路A501−2にラッチされるタ
イミングを制御するタイミング信号を生成する。
れたタイミング信号に同期して、デジタルビデオ信号が
ラッチされる。ラッチ回路A(501−2)の全てのス
テージにおいてデジタルビデオ信号がラッチされると、
シフトレジスト回路501−1の動作タイミングに合わ
せて、ラッチ回路B(501−3)にラッチシグナル
(Latch Signal)が供給される。この瞬間、ラッチ回路
A(501−2)にラッチされているデジタルビデオ信
号は、ラッチ回路B(501−3)に一斉に送出され、
ラッチ回路B(501−3)の全ステージのラッチ回路
にラッチされる。
1−3)に送出し終えたラッチ回路A(501−2)に
は、シフトレジスト回路501−1からのタイミング信
号に基づき、再びデジタルビデオ信号のラッチが順次行
われる。
チされているデジタルビデオ信号が、D/A変換回路
(DAC)501−5に供給される。DAC501−5
は、デジタルビデオ信号をアナログのビデオ信号(アナ
ログビデオ信号)に変換し、各信号線に順次供給する。
レジスタ(図示せず)からのタイミング信号がバッファ
回路(図示せず)に供給され、対応する走査線(走査
線)に供給される。走査線には、1ライン分の画素TF
Tのゲート電極が接続されており、1ライン分全ての画
素TFTを同時にONにしなくてはならないので、バッ
ファ回路には電流容量の大きなものが用いられる。
号によって対応する画素TFTのスイッチングが行わ
れ、信号線駆動回路からのアナログビデオ信号(階調電
圧)が画素TFTに供給され、液晶分子が駆動される。
変換回路501−5は容量分割型であり、実施の形態で
示した構成の容量を有している。
路501−5の回路図を示す。図19(B)に示すDA
Cは、nビット(D0〜Dn-1)のデジタルデータを扱う
ことができる。なお、D0をLSBとし、Dn-1をMSB
とする。
は、nビットのデジタルデータ(D0〜Dn-1)の各ビッ
トが制御するn個のスイッチ(SW0〜SWn-1)と、各
スイッチ(SW0〜SWn-1)に接続された容量(C、2
C、…、2m-1C、C、2C、…、2n-m-1C)と、2つ
のリセットスイッチ(Res1およびRes2)とを有し
ている。これらの容量は単位容量Cの整数倍となってい
る。そして、これらの容量は、実施の形態で示した構成
の容量で形成されている。
対応する回路部と上位(n−m)ビットに対応する回路
部とを接続する容量Cを有している。図19(B)に示
されているように、下位mビットに対応する回路部のそ
れぞれの容量の一端は、共通接続端となっている。ま
た、上位(n−m)ビットに対応する回路部のそれぞれ
の容量の一端は、共通接続端となっている。なお、容量
CLは出力Voutに接続された信号線の負荷容量である。
また、グランド電源をVGとする。ただし、VGは任意の
定電源でもよい。
オフセット電源VB、電源VAが接続されている。なお、
VH>VLの場合と、VH<VLの場合とでは、出力Vout
には逆相のアナログ信号が出力される。なお、ここで
は、VH>VLの場合の出力を正相とし、VH<VLの場合
の出力を反転相とする。
れ、入力されるデジタルデータ(D0〜Dn-1)が0(L
o)の時、電源VLに接続され、入力デジタルデータが
1(Hi)の時、電源VHに接続されるようになってい
る。リセットスイッチRes1は、上位(n−m)ビッ
トに対応する容量(C、2C、…、2n-m-1C)へのVB
からの電荷の充電を制御している。また、リセットスイ
ッチRes2は、下位mビットに対応する容量(C、2
C、…、2m-1C)へのVAからの電荷の充電を制御して
いる。
電源VLに接続し、電源VAからの電圧の供給を行わない
ようにしても良い。
査線駆動回路は、液晶表示装置の駆動回路として用いら
れているが、発光装置やその他の半導体表示装置の駆動
回路として用いても良い。
画素部と同じ基板上にCPUを有していても良い。
が有する、半導体回路の一例である、マイクロプロセッ
サ3200の構成を示す。マイクロプロセッサ3200
はさまざまな回路で構成されている。図20(A)で
は、CPUコア3201、DRAM3204、クロック
コントローラ3203、キャッシュメモリ3202、キ
ャッシュコントローラ3205、シリアルインターフェ
ース3206、I/Oポート3207等から構成され
る。勿論、図20(A)に示すマイクロプロセッサは簡
略化した一例であり、実際のマイクロプロセッサはその
用途によって多種多様な構成を有している。
204に、実施の形態で示した構成を有する保持容量を
用いることができる。
導体回路の1つとして、ASIC(Application Specif
ic Integrated Circuit)のように、用途を特定したI
Cも含まれる。
ポリセル型スタンダードセルの概念図を示す。ポリセル
型スタンダードセルは、セルの高さを同一にして、レイ
アウト設計の短TAT化を実現させようとするものであ
る。図20(B)に示すポリセル型スタンダードセル
は、DRAMに、実施の形態で示した保持容量を形成す
ることができる。
明の半導体表示装置が有する半導体回路のほんの一例で
ある。本発明はこれに限定されない。
様々な電子機器への適用が可能である。その一例は、携
帯情報端末(電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電
話等)、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコ
ンピュータ、テレビ受像器、携帯電話、投影型表示装置
等が挙げられる。それら電子機器の具体例を図22に示
す。
01、支持台2002、表示部2003、スピーカー部
2004、ビデオ入力端子2005等を含む。本発明の
半導体表示装置を表示部2003に用いることで、本発
明の表示装置が完成する。なお、表示装置は、パソコン
用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示
用表示装置が含まれる。
り、本体2101、表示部2102、受像部2103、
操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッタ
ー2106等を含む。本発明の半導体表示装置を表示部
2102に用いることで、本発明のデジタルスチルカメ
ラが完成する。
ュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2
203、キーボード2204、外部接続ポート220
5、ポインティングマウス2206等を含む。本発明の
半導体表示装置を表示部2203に用いることで、本発
明のノート型パーソナルコンピュータが完成する。
り、本体2301、表示部2302、スイッチ230
3、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含
む。本発明の半導体表示装置を表示部2302に用いる
ことで、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本
体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部
B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部240
5、操作キー2406、スピーカー部2407等を含
む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表
示部B2404は主として文字情報を表示する。なお、
記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器な
ども含まれる。本発明の半導体表示装置を表示部A、B
2403、2404に用いることで、本発明の画像再生
装置が完成する。
(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体250
1、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明
の半導体表示装置を表示部2502に用いることで、本
発明のゴーグル型ディスプレイが完成する。
2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポ
ート2604、リモコン受信部2605、受像部260
6、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キ
ー2609等を含む。本発明の半導体表示装置を表示部
2602に用いることで、本発明のビデオカメラが完成
する。
体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力
部2704、音声出力部2705、操作キー2706、
外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。
なお、表示部2703は黒色の背景に白色の文字を表示
することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。
本発明の半導体表示装置を表示部2703に用いること
で、本発明の携帯電話が完成する。
く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能であ
る。また、本実施例は実施例1〜7に示したいずれの構
成とも組み合わせて実施することが可能である。
非感光性アクリル膜(膜厚:約1.3μm)に対してド
ライエッチング処理を施してパターン化した状態の断面
SEM(走査型電子顕微鏡)写真であり、図26(B)
はその模式図である。従来のように非感光性アクリル膜
に対してドライエッチング処理を施した場合、パターン
上部に曲面は殆ど形成されず、実質的に曲率半径(R)
のない上端部となる。また、パターンの下部は、テーパ
ー角(接触角)が約63°となっているが、この下端部
においても曲面は観察されない。
感光性アクリル膜(膜厚:約2.0μm)に対して露光
及び現像処理を施してパターン化した状態の断面SEM
写真であり、図27(B)はその模式図である。ポジ型
感光性アクリル膜の断面形状については、現像液による
エッチング処理後において非常になだらかな曲面を有
し、連続的に曲率半径(R)が変化している。また、接
触角も約32〜33°と小さな値が得られている。即
ち、図1(B)に示した形状そのままであり、本発明の
薄膜トランジスタ及び表示装置を作製するにあたって、
非常に有用な形状と言える。勿論、接触角の値はエッチ
ング条件や膜厚等によって変わるが、前掲のように30
°<θ<65°を満たせば良い。
感光性アクリル膜(膜厚:約1.4μm)に対して露光
及び現像処理を施してパターン化した状態の断面SEM
写真であり、図28(B)はその模式図である。ネガ型
感光性アクリル膜の断面形状については、現像液による
エッチング処理後においてなだらかなS字状の曲面を形
成し、パターン上端部においてはある曲率半径(R)を
もって湾曲している。また、接触角は約47°という値
が得られている。この場合、図28(B)のWで表すテ
ール(裾)の部分の長さが問題となる。特に、微細加工
の必要なコンタクトホール(開口部)においては、この
テール部分が長くなってしまうと、コンタクトホール内
で下層の電極もしくは配線が露出しない状況が発生する
恐れがあり、接触不良による断線が懸念される。ただ
し、このテール部分の長さ(W)が1μm以下(好まし
くは、コンタクトホールの半径未満の長さ)であれば、
そのような断線の可能性は低くなる。
感光性ポリイミド膜(膜厚:約1.5μm)に対して露
光及び現像処理を施してパターン化した状態の断面SE
M写真であり、図29(B)はその模式図である。ポジ
型感光性ポリイミド膜の断面形状については、現像液に
よるエッチング処理後において若干のテール部分(長さ
Wで表される。)と湾曲した上端部を有しているが、そ
の曲率半径(R)は小さい。
うな考察をすることができる。コンタクトホール(開口
部)形成後、電極もしくは配線となる金属膜を成膜する
際、スパッタ法、蒸着法もしくはCVD法等が用いられ
る。薄膜を構成する材料分子は、被形成面に付着すると
安定なサイトを求めて表面を移動するが、コンタクトホ
ールの上端部の如き鋭角をもった形状(凸部となる形
状)の部分に集まりやすいことが知られている。この傾
向は、特に蒸着法において顕著である。そのため、開口
部の断面形状が図26(A)に示したような形状である
と、開口部の縁に材料分子が集中してしまうため、その
部分だけ局部的に膜厚が厚くなり、ひさし状の凸部を形
成してしまう。これが後に断線(段切れ)等の不良の原
因となるため、好ましいものではない。従って、図26
(A)に示した非感光性アクリル膜及び図29(A)に
示したポジ型感光性ポリイミド膜は、被覆率(カバレッ
ジ)の観点から不利な材料と言える。
ように、コンタクトホールの下端部においてテール部分
が形成されるような形状は、場合によってはテール部分
がコンタクトホールの底面を覆ってしまい、接触不良を
招く恐れがあるため、接触性の観点から不利な材料と言
える。勿論、テール部分の長さが1μm以下(好ましく
は、コンタクトホールの半径未満の長さ)であれば問題
はない。
ドライエッチングによる表面の荒れを抑えることができ
る。よって、後に形成される画素電極等の表面に凹凸が
現れたり、画素電極の厚さが不均一になったりするのを
防ぐことができるので、表示にむらが生じるのを防ぐこ
とができる。
水分を透過させにくい窒素を含む無機絶縁膜で覆うこと
で、有機樹脂膜からの水分の放出を抑えることができ、
また逆に有機樹脂が水分を含んで膨潤するのを防ぐこと
ができる。よって、配線が有機樹脂膜から放出される水
分により腐食するのを防ぐことができる。さらに、有機
発光素子(OLED:Organic Light Emitting Diode)
に代表される発光素子を用いた発光装置の場合、有機樹
脂膜から放出される水分により発光素子の輝度が劣化す
るのを防ぐことができる。
機絶縁膜で全体を覆ってしまうことで、現像の際に用い
られるアルカリ性の水溶液中の水分を含んで膨潤するの
を防ぐことができ、現像後の水分除去を目的とした加熱
処理の処理時間を抑えることができる。さらに、有機樹
脂膜中の水分が隣接する膜または電極に放出されるのを
より防ぐことができ、長期的なパネルの信頼性を高める
ことができる。
層間絶縁膜に開口を形成するためには一般的にドライエ
ッチングが用いられる。ドライエッチングは活性なラジ
カルや反応性ガスのプラズマを用いたエッチング法であ
る。層間絶縁膜はゲート絶縁膜の10倍程度の厚さを有
しているため、開口を目的としたドライエッチングに時
間がかかる。TFTの形成された基板がプラズマに曝さ
れている時間が長いと、ゲート絶縁膜にホールがトラッ
プされる所謂チャージングダメージにより、TFTの閾
値がプラス側へバラツキやすくなる。よって本発明のよ
うに感光性の有機樹脂を用いて、ウェットエッチングに
より開口を形成することで、ドライエッチングを用いる
時間を大幅に削減することができ、TFTの閾値のバラ
ツキを抑えることができる。
図。
の断面図。
す図。
保持容量の断面図。
ック図。
図。
図。
図。
図。
図。
図。
ック図。
ック図。
ASICの構成を示すブロック図。
の図。
の回路図。
図。
図。
断面図。
断面図。
の断面図。
Claims (13)
- 【請求項1】TFTと、容量とを有する半導体表示装置
であって、 前記TFTは活性層と、前記活性層に接するゲート絶縁
膜と、前記ゲート絶縁膜に接するゲート電極とを有し、 前記TFTは第1の無機絶縁膜で覆われており、 前記第1の無機絶縁膜に接するように、第1の開口部と
第2の開口部を有するポジ型の感光性の有機樹脂膜が形
成されており、 前記有機樹脂膜を覆って第2の無機絶縁膜が形成されて
おり、 前記第1及び第2の無機絶縁膜は、前記第1の開口部に
おいて接しており、 前記第1の開口部において、前記ゲート絶縁膜と前記第
1及び第2の無機絶縁膜とに、前記活性層が露出するよ
うにコンタクトホールが形成されており、 前記第2の無機絶縁膜上に前記コンタクトホールを介し
て前記活性層に接している配線が形成されており、 前記容量は前記ゲート電極と同じ導電膜から形成された
第1の電極と、前記配線と同じ導電膜から形成された第
2の電極と、前記第2の開口部において前記第1の電極
及び前記第2の電極と重なっている前記第1及び第2の
無機絶縁膜の一部を有しており、 前記有機樹脂膜の表面の曲率半径は、前記第1及び第2
の開口部から離れるに従って連続的に長くなっているこ
とを特徴とする半導体表示装置。 - 【請求項2】TFTと、容量とを有する半導体表示装置
であって、 前記TFTは活性層と、前記活性層に接するゲート絶縁
膜と、前記ゲート絶縁膜に接するゲート電極とを有し、 前記TFTは第1の無機絶縁膜で覆われており、 前記第1の無機絶縁膜に接するように、第1の開口部と
第2の開口部を有するポジ型の感光性の有機樹脂膜が形
成されており、 前記有機樹脂膜を覆って第2の無機絶縁膜が形成されて
おり、 前記第1及び第2の無機絶縁膜は、前記第1の開口部に
おいて接しており、 前記第1の開口部において、前記ゲート絶縁膜と前記第
1及び第2の無機絶縁膜とに、前記活性層が露出するよ
うにコンタクトホールが形成されており、 前記第2の無機絶縁膜上に前記コンタクトホールを介し
て前記活性層に接している配線が形成されており、 前記容量は前記ゲート電極と同じ導電膜から形成された
第1の電極と、前記配線と同じ導電膜から形成された第
2の電極と、前記第2の開口部において前記第1の電極
及び前記第2の電極と重なっている前記第1及び第2の
無機絶縁膜の一部を有しており、 前記有機樹脂膜表面の、前記第1及び第2の開口部の端
部における断面形状は、基板と平行な面内に主軸を有す
る放物線を描いていることを特徴とする半導体表示装
置。 - 【請求項3】画素部と、前記画素部に画像を表示するた
めの信号を生成する半導体回路とを有する半導体表示装
置であって 前記画素部と前記半導体回路はTFTを有しており、 前記半導体回路は容量を有しており、 前記TFTは活性層と、前記活性層に接するゲート絶縁
膜と、前記ゲート絶縁膜に接するゲート電極とを有し、 前記TFTは第1の無機絶縁膜で覆われており、 前記第1の無機絶縁膜に接するように、第1の開口部と
第2の開口部を有するポジ型の感光性の有機樹脂膜が形
成されており、 前記有機樹脂膜を覆って第2の無機絶縁膜が形成されて
おり、 前記第1及び第2の無機絶縁膜は、前記第1の開口部に
おいて接しており、 前記第1の開口部において、前記ゲート絶縁膜と前記第
1及び第2の無機絶縁膜とに、前記活性層が露出するよ
うにコンタクトホールが形成されており、 前記第2の無機絶縁膜上に前記コンタクトホールを介し
て前記活性層に接している配線が形成されており、 前記容量は前記ゲート電極と同じ導電膜から形成された
第1の電極と、前記配線と同じ導電膜から形成された第
2の電極と、前記第2の開口部において前記第1の電極
及び前記第2の電極と重なっている前記第1及び第2の
無機絶縁膜の一部を有しており、 前記有機樹脂膜の表面の曲率半径は、前記第1及び第2
の開口部から離れるに従って連続的に長くなっているこ
とを特徴とする半導体表示装置。 - 【請求項4】画素部と、前記画素部に画像を表示するた
めの信号を生成する半導体回路とを有する半導体表示装
置であって 前記画素部と前記半導体回路はTFTを有しており、 前記半導体回路は容量を有しており、 前記TFTは活性層と、前記活性層に接するゲート絶縁
膜と、前記ゲート絶縁膜に接するゲート電極とを有し、 前記TFTは第1の無機絶縁膜で覆われており、 前記第1の無機絶縁膜に接するように、第1の開口部と
第2の開口部を有するポジ型の感光性の有機樹脂膜が形
成されており、 前記有機樹脂膜を覆って第2の無機絶縁膜が形成されて
おり、 前記第1及び第2の無機絶縁膜は、前記第1の開口部に
おいて接しており、 前記第1の開口部において、前記ゲート絶縁膜と前記第
1及び第2の無機絶縁膜とに、前記活性層が露出するよ
うにコンタクトホールが形成されており、 前記第2の無機絶縁膜上に前記コンタクトホールを介し
て前記活性層に接している配線が形成されており、 前記容量は前記ゲート電極と同じ導電膜から形成された
第1の電極と、前記配線と同じ導電膜から形成された第
2の電極と、前記第2の開口部において前記第1の電極
及び前記第2の電極と重なっている前記第1及び第2の
無機絶縁膜の一部を有しており、 前記有機樹脂膜表面の、前記第1及び第2の開口部の端
部における断面形状は、基板と平行な面内に主軸を有す
る放物線を描いていることを特徴とする半導体表示装
置。 - 【請求項5】請求項3または請求項4において、前記半
導体回路は、昇圧回路、容量分割型のD/A変換回路、
DRAM、アナログラッチまたは保護回路であることを
特徴とする半導体表示装置。 - 【請求項6】請求項1乃至請求項5のいずれか1項にお
いて、前記有機樹脂膜はアクリルであることを特徴とす
る半導体表示装置。 - 【請求項7】請求項1乃至請求項6のいずれか1項にお
いて、 前記有機樹脂膜は、前記開口部の端部における接線が、
基板に対して30°以上65°以下で傾いていることを
特徴とする半導体表示装置。 - 【請求項8】TFTと、容量と、発光素子とを有する半
導体表示装置であって、 前記TFTは活性層と、前記活性層に接するゲート絶縁
膜と、前記ゲート絶縁膜に接するゲート電極とを有し、 前記TFTは第1の無機絶縁膜で覆われており、 前記第1の無機絶縁膜に接するように、第1の開口部と
第2の開口部を有するポジ型の感光性の第1の有機樹脂
膜が形成されており、 前記第1の有機樹脂膜を覆って第2の無機絶縁膜が形成
されており、 前記第1及び第2の無機絶縁膜は、前記第1の開口部に
おいて接しており、 前記第1の開口部において、前記ゲート絶縁膜と前記第
1及び第2の無機絶縁膜とに、前記活性層が露出するよ
うにコンタクトホールが形成されており、 前記第2の無機絶縁膜上に前記コンタクトホールを介し
て前記活性層に接している配線が形成されており、 前記容量は前記ゲート電極と同じ導電膜から形成された
第1の電極と、前記配線と同じ導電膜から形成された第
2の電極と、前記第2の開口部において前記第1の電極
及び前記第2の電極と重なっている前記第1及び第2の
無機絶縁膜の一部を有しており、 前記配線に接して前記発光素子の画素電極が形成されて
おり、 前記配線、前記画素電極及び前記第2の電極を覆って、
前記第2の無機絶縁膜上に第2の有機樹脂膜が形成され
ており、 前記第2の有機樹脂膜は第3の開口部を有しており、 前記第2の有機樹脂膜上に第3の無機絶縁膜が形成され
ており、 前記第3の無機絶縁膜は前記第3の開口部において第4
の開口部を有しており、 前記第4の開口部において前記画素電極に接するよう
に、前記第3の無機絶縁膜上に電界発光層と、対向電極
とが積層されており、 前記第1、第2及び第3の有機樹脂膜の表面の曲率半径
は、前記第1、第2及び第3の開口部から離れるに従っ
て、それぞれ連続的に長くなっていることを特徴とする
半導体表示装置。 - 【請求項9】TFTと、容量と、発光素子とを有する半
導体表示装置であって、 前記TFTは活性層と、前記活性層に接するゲート絶縁
膜と、前記ゲート絶縁膜に接するゲート電極とを有し、 前記TFTは第1の無機絶縁膜で覆われており、 前記第1の無機絶縁膜に接するように、第1の開口部と
第2の開口部を有するポジ型の感光性の第1の有機樹脂
膜が形成されており、 前記第1の有機樹脂膜を覆って第2の無機絶縁膜が形成
されており、 前記第1及び第2の無機絶縁膜は、前記第1の開口部に
おいて接しており、 前記第1の開口部において、前記ゲート絶縁膜と前記第
1及び第2の無機絶縁膜とに、前記活性層が露出するよ
うにコンタクトホールが形成されており、 前記第2の無機絶縁膜上に前記コンタクトホールを介し
て前記活性層に接している配線が形成されており、 前記容量は前記ゲート電極と同じ導電膜から形成された
第1の電極と、前記配線と同じ導電膜から形成された第
2の電極と、前記第2の開口部において前記第1の電極
及び前記第2の電極と重なっている前記第1及び第2の
無機絶縁膜の一部を有しており、 前記配線に接して前記発光素子の画素電極が形成されて
おり、 前記配線、前記画素電極及び前記第2の電極を覆って、
前記第2の無機絶縁膜上に第2の有機樹脂膜が形成され
ており、 前記第2の有機樹脂膜は第3の開口部を有しており、 前記第2の有機樹脂膜上に第3の無機絶縁膜が形成され
ており、 前記第3の無機絶縁膜は前記第3の開口部において第4
の開口部を有しており、 前記第4の開口部において前記画素電極に接するよう
に、前記第3の無機絶縁膜上に電界発光層と、対向電極
とが積層されており、 前記第1、第2及び第3の有機樹脂膜表面の、前記第
1、第2及び第3の開口部の端部における断面形状は、
基板と平行な面内に主軸を有する放物線を描いているこ
とを特徴とする半導体表示装置。 - 【請求項10】請求項8または請求項9において、前記
第1、第2または第3の有機樹脂膜はアクリルであるこ
とを特徴とする半導体表示装置。 - 【請求項11】請求項8乃至請求項10のいずれか1項
において、 前記第1、第2または第3の有機樹脂膜は、前記開口部
の端部における接線が、基板に対して30°以上65°
以下で傾いていることを特徴とする半導体表示装置。 - 【請求項12】請求項8乃至請求項11のいずれか1項
において、前記第3の無機絶縁膜は、窒化珪素、酸化窒
化珪素または酸化窒化アルミニウムであることを特徴と
する半導体表示装置。 - 【請求項13】請求項1乃至請求項11のいずれか1項
において、前記第1または第2の無機絶縁膜は、窒化珪
素、酸化窒化珪素または酸化窒化アルミニウムであるこ
とを特徴とする半導体表示装置。
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