JP2004006837A

JP2004006837A - 半導体素子

Info

Publication number: JP2004006837A
Application number: JP2003117900A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 山崎　舜平; Tomohito Murakami; 村上　智史; Shigeharu Monoe; 物江　滋春
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2023-04-23
Also published as: JP3745343B2

Abstract

【課題】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。
【解決手段】半導体、該半導体に接するゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜を介して前記活性層に対向するゲート電極、前記活性層の上方に設けられた第１無機絶縁膜、該第１無機絶縁膜の上に設けられたＳＯＧ膜、該ＳＯＧ膜の上に設けられた第２無機絶縁膜及び該第２無機絶縁膜の上に設けられた配線を有する半導体素子であって、前記ＳＯＧ膜に設けられた第１開口部の内壁面が前記第２無機絶縁膜に覆われると共に、前記第１開口部の内側に前記ゲート絶縁膜、前記第１無機絶縁膜及び前記第２無機絶縁膜を含む積層体に設けられた第２開口部を有し、前記第１開口部及び前記第２開口部を介して前記半導体と前記配線が接続されていることを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子（代表的にはトランジスタ）及びその作製方法に関するものであり、特に薄膜トランジスタをデバイスとして用いた表示装置の技術分野に属する。即ち、液晶表示装置もしくはエレクトロルミネセンス表示装置等に代表される表示装置に係る技術分野又はＣＭＯＳセンサ等に代表されるセンサに係る技術分野その他の半導体集積回路を搭載するあらゆる半導体装置に係る技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を集積化してなる液晶表示装置やエレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置の開発が進んでいる。これらの表示装置は、いずれもガラス基板上に薄膜形成技術を用いて薄膜トランジスタを作り込み、その薄膜トランジスタで構成された様々な回路上に液晶素子やエレクトロルミネセンス（以下、単にＥＬと略す。）素子を形成して表示装置として機能させることを特徴とした半導体装置の一つである。
【０００３】
薄膜トランジスタで構成された回路は、少なからず凹凸を形成するため、その上に液晶素子やＥＬ素子を形成するにあたって、平坦化膜としてスピンコーティング法により形成する無機絶縁膜や有機樹脂膜等を用いることが行われている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−５６１８２号公報
【特許文献２】
特開平１０−６８９７２号公報
【０００５】
スピンコーティング法により形成される無機絶縁膜は、ＳＯＧ（スピンオングラス）膜とも呼ばれる。表示装置の表示部に設けられた各画素は、その内側に画素電極を有し、この画素電極が、前掲の平坦化膜に設けられたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタに接続された構成をなしている。
【０００６】
しかしながら、ＳＯＧ膜は、透水性及び保水性を有することも知られており、層間絶縁膜としての用途が限られていた。即ち、ＬＳＩの分野では段差部の穴埋め材として用いることはあっても、層間絶縁膜として用いることはない。これは層間絶縁膜として用いた場合に水分等を通してしまうため、その下に形成されたトランジスタの電気特性（特にリーク電流等）に悪影響を与えることが懸念されるためである。
【０００７】
また、例えばＳＯＧ膜を他のプラズマＣＶＤ法により形成した絶縁膜等で挟んだ積層構造の層間絶縁膜としても、コンタクトホール（ヴィアとも呼ばれる。）の断面ではＳＯＧ膜が露出してしまい、そこが水分の供給源となって配線等を腐食する、いわゆるポイズンドヴィアの問題が起こる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前掲の問題に鑑みてなされたものであり、半導体素子（代表的には薄膜トランジスタ）に起因する凹凸を平坦化する絶縁膜としてＳＯＧ膜を用いた表示装置の作製にあたって、ＳＯＧ膜の透水性及び保水性の問題を解決する技術を提供し、表示装置の動作性能の安定性の向上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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段により前掲の課題を解決することを特徴とするものである。即ち、半導体素子、特にトランジスタに起因する凹凸を平坦化する絶縁膜（以下、単に平坦化膜という。）としてＳＯＧ膜を用いた表示装置であって、前記半導体素子を覆って設けられた第１無機絶縁膜上に平坦化膜としてＳＯＧ膜を形成し、該平坦化膜に第１の開口を形成した後、該第１の開口を覆う第２無機絶縁膜を形成し、改めてフォトレジスト等を用いて第２無機絶縁膜に第２の開口を形成し、平坦化膜を挟んで存在する上部電極と下部電極とを電気的に接続することを特徴とする。さらに、これら第１無機絶縁膜もしくは第２無機絶縁膜として、窒化絶縁膜を用いることを特徴とする。
【００１０】
なお、ＳＯＧ膜としては、有機系ＳＯＧ膜と無機系ＳＯＧ膜があるが、本発明では脱ガスの少ない無機系ＳＯＧ膜の方が好ましい。無機系ＳＯＧ膜としては、スピンコーティング法により形成するＳｉＯｘ膜、ＰＳＧ（リンシリケートグラス）膜、ＢＳＧ（ボロンシリケートグラス）膜もしくはＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートグラス）膜が好適である。また、具体的なＳＯＧ膜の代表的な例としては、東京応化工業株式会社のＯＣＤシリーズが挙げられる。例えば、誘電率が２．５から３．０の範囲にあるＳＯＧ膜を用いてもよい。また、ＳＯＧ膜は式１の構造を有するものであってもよい。勿論、その他の公知のＳＯＧ膜を用いても良い。また、薄膜形成材料を含有した溶液を形成した膜を用いてもよい。
【００１１】
【式１】

【００１２】
本発明について、図１を用いて説明する。なお、ここでは平坦化膜としてＳＯＧ膜、具体的にはスピンコーティング法により形成するＳｉＯｘ膜（代表的には二酸化シリコン膜）を用いた例を示す。図１（Ａ）において、１０１は基板、１０２は下地膜、１０３はソース領域、１０４はドレイン領域、１０５はチャネル形成領域であり、これらは下地膜１０２上に設けられた半導体膜を用いて構成されている。また、１０６はゲート絶縁膜、１０７はゲート電極、１０８は第１パッシベーション膜である。ここまでは、公知の薄膜トランジスタの構造であり、各部分の材料については公知のあらゆる材料を用いることができる。
【００１３】
次に、本発明の薄膜トランジスタは、無機絶縁膜（特に好ましくは窒化絶縁膜）である第１パッシベーション膜１０８上に平坦化膜１０９としてＳＯＧ膜を用いる点に第１の特徴がある。平坦化膜１０９の膜厚は、１〜４μｍ（好ましくは１．５〜３μｍ）の範囲で選択すれば良く、これらはＳＯＧ膜の形成材料となる溶液の粘土やスピンコーティング時に回転数等により自由に設定することができる。そして、平坦化膜１０９には第１開口部（直径φ１で表される。）１１０が設けられ、平坦化膜１０９の上面及び前記第１開口部１１０の内壁面を覆うように無機絶縁膜（特に好ましくは窒化絶縁膜）である第２パッシベーション膜１１１が設けられている点が第２の特徴と言える。
【００１４】
さらに、第２パッシベーション膜１１１は、前記第１開口部１１０の底面において、第２開口部（直径φ２で表される。）１１２を有しており、この第２開口部１１２と同じ径で前記第１パッシベーション膜１０８及びゲート絶縁膜１０６にも開口部が形成されている点が第３の特徴である。即ち、第１開口部１１０の内側にゲート絶縁膜１０６、第１パッシベーション膜１０８及び第２パッシベーション膜１１１を含む積層体に設けられた第２開口部を有する点に特徴がある。また、ソース電極１１３は、第１開口部１１０及び第２開口部１１２を介してソース領域１０３に接続され、ドレイン電極１１４は同様にドレイン領域１０４に接続される。
【００１５】
なお、第１パッシベーション膜１０８及び第２パッシベーション膜１１１としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜もしくは酸化窒化アルミニウム膜を用いることができる。また、これらの膜を少なくとも一部に含む積層膜とすることも可能である。また、酸化シリコン膜上に第１パッシベーション膜１０８を設けた積層構造としても良い。また、直径φ１は、２〜１０μｍ（好ましくは３〜５μｍ）とし、直径φ２は、１〜５μｍ（好ましくは２〜３μｍ）とすれば良い。但し、フォトリソグラフィ工程の精度によっても開口部の直径のデザインルールは変わるため、これらの数値範囲に限定する必要はない。即ち、いずれにしてもφ１＜φ２の関係を満たせば良いのである。
【００１６】
ここで点線で囲まれた領域１１５の部分についての拡大図を図１（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）は、第１開口部１１０及び第２開口部１１２の一部を示している。このとき、図１（Ｂ）において、１１６で示される部分では、第１パッシベーション膜１０８と第２パッシベーション膜１１１が密着し、平坦化膜（ＳＯＧ膜）１０９を封止した状態を構成している。このとき、密着した領域、即ち第１パッシベーション膜１０８と第２パッシベーション膜１１１が接する領域の長さは、０．３〜３μｍ（好ましくは１〜２μｍ）もあれば良いが、基本的には、第１開口部１１０の半径が第２開口部１１２の半径よりも０．３〜３μｍだけ大きければ良い。
【００１７】
本発明で用いるＳＯＧ膜は、薄膜形成材料を含有した溶液をスピンコーティング法により塗布形成した後、加熱（焼成処理ともいう。）して溶媒を揮発させることで薄膜形成材料を架橋させて（典型的にはシロキサン結合を形成させて）薄膜化する技術であるため、焼成温度が不十分であると膜中に有機物が残ってしまい、後に脱ガスの原因ともなる。特に、ガラス基板、さらにはプラスチックフィルム上に薄膜トランジスタを形成して表示装置を構成する場合には、焼成温度がガラス基板やプラスチックフィルムの耐熱性で決まるため、焼成温度を低くせざるを得ない場合が多い。
【００１８】
しかしながら、本発明のように、密着性の良い無機絶縁膜同士（特に、バリア性の高い窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜が好適である。）でＳＯＧ膜を完全に封止しておくことは、薄膜トランジスタの上に形成する液晶素子やＥＬ素子の劣化を防ぐという意味においても非常に重要である。また、前掲のＳＯＧ膜の透水性や保水性も問題とならないため、薄膜トランジスタの動作性能の安定性を向上させる意味でも非常に重要と言える。
【００１９】
次に、図１に示した構造を有する薄膜トランジスタの作製方法について、図２を用いて説明する。まず、図２（Ａ）について説明する。基板１０１上に、下地膜１０２を形成し、その上に島状にエッチング加工した半導体膜を形成する。そして、その上にゲート絶縁膜１０６を形成し、ゲート電極１０７を形成し、ゲート電極１０７をマスクに用いて自己整合的にソース領域１０３及びドレイン領域１０４を形成する。このとき、同時にチャネル形成領域１０５が画定する。ソース領域１０３及びドレイン領域１０４を形成したら、加熱処理によりソース領域１０３及びドレイン領域１０４を活性化し、さらに第１パッシベーション膜１０８を形成した後、加熱処理により水素化処理を行う。ここまでの作製方法は公知の技術を用いて行えば良く、薄膜トランジスタを構成する材料としては、公知のあらゆる材料を用いることができる。
【００２０】
次に、平坦化膜１０９として、ＳＯＧ膜を形成する。本実施の形態では、図４（Ａ）もしくは図４（Ｂ）に示すプロセスチャートに沿って形成するが、ここで示した条件は一般的な条件であり、これに限定されるものではない。通常は、いきなり高温で焼成すると膜にクラックが入る恐れがあるため、図４（Ｂ）のように焼成工程の前にプリベークを設けると良い。回転数その他の条件は、必要な膜厚を勘案して設定すれば良い。なお、焼成工程においては、ＳＯＧ膜中への水分や酸素の吸着もしくは吸収を防ぐため、不活性雰囲気（窒素雰囲気もしくは希ガス雰囲気）で加熱することが望ましい。好ましくはプリベーク工程においても同様の配慮があると良い。
【００２１】
次に、図２（Ｂ）について説明する。平坦化膜１０９を形成したら、パターニングを行って平坦化膜１０９をエッチングし、第１開口部１１０を形成する。エッチング手段としては、プラズマダメージの問題がないウェットエッチング法が望ましいが、ドライエッチング法を用いても良い。このとき、第１開口部１１０の直径はφ１とする。
【００２２】
次に、図２（Ｃ）について説明する。第１開口部１１０を形成したら、平坦化膜１０９の上面及び第１開口部１１０の内壁面を覆うように第２パッシベーション膜１１１を形成する。第２パッシベーション膜１１１は、第１パッシベーション膜１０８と同一の材料としても良い。第２パッシベーション膜１１１の形成は、プラズマＣＶＤ法でもスパッタ法でも良い。そして、第２パッシベーション膜１１１を形成したら、フォトレジスト２０１を形成する。このフォトレジスト２０１は、第２パッシベーション膜１１１に対して第２開口部１１２を形成するためのマスクである。
【００２３】
次に、図２（Ｄ）について説明する。フォトレジスト２０１を形成したら、エッチング処理を行って第２パッシベーション膜１１１、第１パッシベーション膜１０８及びゲート絶縁膜１０６を順次エッチングし、第２開口部１１２を形成する。このとき、エッチング処理は、ドライエッチング処理でもウェットエッチング処理でも良いが、第２開口部１１２の形状を良好なものとするためには、ドライエッチング処理が好ましい。本発明では、平坦化膜１０９が第１パッシベーション膜１０８及び第２パッシベーション膜１１１によって封止されているため、どのようなエッチング手段を用いても後の工程に悪影響を与えることはない。このように、平坦化膜に設けられた開口部の内壁面を窒化シリコン膜等の窒化絶縁膜で保護しながら、その開口部の底面にさらに径の小さな開口部を設ける点が本発明の特徴の一つと言える。
【００２４】
また、ドライエッチング処理により第２開口部１１２を形成する際、ゲート絶縁膜１０６及び第１パッシベーション膜１０８をエッチングすることになるが、このエッチングは無機絶縁膜の組み合わせによって生産性を高めることが可能である。即ち、第１パッシベーション膜１０８として窒化シリコン膜を用い、ゲート絶縁膜１０６として酸化窒化シリコン膜を用いれば、第１パッシベーション膜１０８のエッチングの際にはゲート絶縁膜１０６をエッチングストッパーとして機能させ、ゲート絶縁膜１０６のエッチングの際にはソース領域（シリコン膜）１０３をエッチングストッパーとして機能させることができる。
【００２５】
例えば、ゲート絶縁膜１０６に酸化窒化シリコン膜、第１パッシベーション膜１０８に窒化シリコン膜を用いた場合を考える。第１パッシベーション膜１０８として機能する窒化シリコン膜は、四フッ化炭素（ＣＦ_４）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス及び酸素（Ｏ_２）ガスを用いてエッチングできるが、これらのガスはシリコン膜もエッチングしてしまう。しかしながら、下地のゲート絶縁膜１０６として機能する酸化窒化シリコン膜がエッチングストッパーとして働くため、ソース領域１０３として機能するシリコン膜を消失させてしまうことはない。また、ゲート絶縁膜（ここでは酸化窒化シリコン膜）１０６は、三フッ化炭化水素（ＣＨＦ_３）ガスを用いることでエッチングでき、かつ、シリコン膜を殆どエッチングしないので、ソース領域１０３をエッチングストッパーとして機能させることが可能となる。
【００２６】
次に、図２（Ｅ）について説明する。第２開口部１１２を形成したら、その上に金属膜を形成し、エッチングによりパターン化してソース電極１１３及びドレイン電極１１４を形成する。これら電極を形成するために、チタン膜、窒化チタン膜、タングステン膜（合金を含む。）、アルミニウム膜（合金を含む。）もしくはこれらの積層膜を用いれば良い。
【００２７】
以上のようにして、図１（Ａ）、（Ｂ）で説明した構造の薄膜トランジスタを得ることができる。こうして得た薄膜トランジスタは、層間絶縁膜としてＳＯＧ膜を有すると共に、当該ＳＯＧ膜が平坦化膜としても機能する。また、このＳＯＧ膜が窒化絶縁膜（代表的には、窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜）に封止されているため、脱ガスによる問題も生じない。
【００２８】
以上のように、薄膜トランジスタを用いた表示装置を作製するにあたって、平坦化膜としてスピンコーティング法により形成する無機絶縁膜（ＳＯＧ膜）を用い、かつ、図１に示すコンタクト構造とすることにより、ＳＯＧ膜の透水性及び保水性の問題を解決し、表示装置の動作性能の安定性の向上を達成させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本実施の形態では、図１において、第１開口部１１０の形成位置を異なるものとした例について図３を用いて説明する。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）は、共に第２開口部まで形成した時点における断面構造を表している。また、必要に応じて図１で用いた符号を参考にする。
【００３０】
図３（Ａ）において、３０１は直径φ１の第１開口部であり、３０２は直径φ２の第２開口部である。図３（Ａ）の特徴は、第１開口部３０１が、ソース領域１０３の端部からはみ出して設けられている点にある。ＳＯＧ膜１０９は、第１パッシベーション膜１０８がエッチングストッパーとなってエッチングの進行が止まるため、本実施の形態の如き位置に形成することが可能である。また、図３（Ｂ）において、３０３は直径φ３の第１開口部であり、３０４は直径φ２の第２開口部である。図３（Ｂ）の特徴も、第１開口部３０３が、ソース領域１０３の側端部からはみ出して設けられている点にある。この場合もまたＳＯＧ膜１０９は、第１パッシベーション膜１０８がエッチングストッパーとなってエッチングの進行が止まる。
【００３１】
以上のように、平坦化膜として用いるＳＯＧ膜の下にエッチングストッパーとなり得る無機絶縁膜が存在するため、第１開口部の直径を大きくとっても何ら問題はなく、コンタクトホールを形成する際の設計マージンを広くとることができるという意味で非常に有用である。
【００３２】
〔実施の形態２〕
本実施の形態では、本発明をＥＬ表示装置等の発光装置に適用した例について説明する。図５において、図５（Ａ）は、発光装置の一画素における上面図（ただし、画素電極を形成したところまで。）であり、図５（Ｂ）はその回路図であり、図５（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれＡ−Ａ’もしくはＢ−Ｂ’における断面図に相当する図面である。
【００３３】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、発光装置の表示部は、ゲート配線５５１、データ配線５５２及び電源配線（定電圧もしくは定電流を供給する配線）５５３で囲まれた複数の画素をマトリクス配置で有し、各画素にはスイッチング素子として機能するＴＦＴ（以下、スイッチング用ＴＦＴという。）５５４、ＥＬ素子を発光させるための電流もしくは電圧を供給する手段として機能するＴＦＴ（以下、駆動用ＴＦＴという。）５５５、容量部５５６及びＥＬ素子５５７が設けられている。ＥＬ素子５５７は、ここでは図示されていなが、画素電極５５８の上方に発光層を設けることにより形成することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態において、スイッチング用ＴＦＴ５５４として、マルチゲート構造のｎチャネル型ＴＦＴを用い、駆動用ＴＦＴ５５５として、ｐチャネル型ＴＦＴを用いているが、発光装置の画素構成はこれに限定する必要はなく、公知のどのような構成に対しても本発明を適用できる。
【００３５】
図５（Ｃ）の断面図には、ｎチャネル型ＴＦＴ５５４及び容量部５５６が現れる。５０１は基板であり、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、シリコン基板もしくはプラスチック基板（プラスチックフィルムを含む。）を用いることができる。また、５０２は窒化酸化シリコン膜、５０３は酸化窒化シリコン膜であり、積層して下地膜として機能させる。勿論、これらの材料に限定する必要はない。さらに、酸化窒化シリコン膜５０３の上には、ｎチャネル型ＴＦＴ５５４の活性層が設けられ、該活性層は、ソース領域５０４、ドレイン領域５０５、ＬＤＤ領域５０６ａ〜５０６ｄ及びチャネル形成領域５０７ａ、５０７ｂを有し、ソース領域５０４とドレイン領域５０５の間に、二つのチャネル形成領域及び四つのＬＤＤ領域を有している。
【００３６】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ５５４の活性層は、ゲート絶縁膜５０８に覆われ、その上にゲート電極５０９ａ、５０９ｂ及びゲート電極５１０ａ、５１０ｂが設けられている。ゲート絶縁膜５０８は、本実施の形態では酸化窒化シリコン膜を用いるが、比誘電率の高い窒化アルミニウム膜等の前掲の窒化絶縁膜を用いると、素子の占有面積を小さくできるため、集積度の向上に有効である。
【００３７】
また、ゲート電極５０９ａ及び５１０ａとしては、窒化タンタル膜を用い、ゲート電極５０９ｂ及び５１０ｂとしては、タングステン膜を用いる。これらの金属膜は相互に選択比が高いため、エッチング条件を選択することにより図５（Ｂ）に示すような構造とすることが可能である。このエッチング条件については、本出願人による特開２００１−３１３３９７号公報を参照すれば良い。
【００３８】
また、ゲート電極を覆う第１パッシベーション膜５１１として窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜が設けられ、その上にＳＯＧ膜５１２が設けられる。さらに、ＳＯＧ膜５１１には第１開口部（図１参照）を覆うように第２パッシベーション膜５１３が設けられ、第１開口部の底面において第２開口部（図１参照）が設けられる。本実施の形態では、第２パッシベーション膜５１３として窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜を用いる。勿論、窒化アルミニウム膜や窒化酸化アルミニウム膜等の他の窒化絶縁膜を用いることも可能である。
【００３９】
また、データ配線５５２は、第１開口部を介してソース領域５０４に接続され、接続配線５１５は、第２開口部を介してドレイン領域５０５に接続される。接続配線５１５は、駆動用ＴＦＴ５５４のゲートに接続される配線である。これらデータ配線５５２及び接続配線５１５は、アルミニウムや銅といった低抵抗な金属を主成分とする配線を他の金属膜で挟んだ構造やこれらの金属の合金膜を用いれば良い。
【００４０】
また、５１６は駆動用ＴＦＴ５５５のソース領域であり、電源配線５５３が接続される。この接続に係るコンタクト部は、本発明の実施により第１開口部及び第２開口部が形成されている。さらに電源配線５５３は、駆動用ＴＦＴ５５５のゲート配線５１７に第１パッシベーション膜５１１及び第２パッシベーション膜５１３を介して対向すると共に保持容量５５６ａを形成している。さらに、ゲート配線５１７は、半導体膜５１８にゲート絶縁膜５０８を介して対向すると共に保持容量５５６ｂを形成している。この半導体膜５１８は、電源配線５５３が半導体膜５１９に接続されているため、そこから電荷を供給されて電極として機能する。このように、容量部５５６は、保持容量５５６ａ及び５５６ｂを並列に接続した構成となるため、非常に小さな面積で大容量を得られる。さらに、特に保持容量５５６ａは、誘電体として比誘電率の高い窒化シリコン膜を用いているため、大きな容量を確保できる。また、保持容量５５６ａの誘電体は、第１パッシベーション膜５１１及び第２パッシベーション膜５１３の積層構造からなるため、ピンホールの発生確率が極めて低く、信頼性の高い容量を形成することができる。
【００４１】
本発明を実施する場合、従来に比べて第２開口部を形成するためにフォトリソグラフィ工程で使用するマスク数が増加するが、そのマスク数の増加を逆に利用することにより、本実施の形態に示すように、新たに保持容量を形成することが可能となる。この点も本発明の大きな特徴の一つである。この本発明の特徴は、マスク増加のデメリットを補って余りあるものであり、結果的に産業の発達に大きく寄与するものである。例えば、高精細な画像表示を得るためには、表示部において各画素の面積に対する保持容量の相対的な占有面積を減らし開口率を向上させることが必要であるが、そのためには保持容量の増加は極めて有用である。
【００４２】
また、図５（Ｄ）において、５２０は駆動用ＴＦＴ５５５のドレイン領域であり、ドレイン配線５２１に接続される。そして、ドレイン配線５２１は、画素電極５５８に接続されて画素を構成する。本実施の形態では、画素電極５５８として可視光に対して透明な酸化物導電膜（代表的には、ＩＴＯ膜）を用いるが、これに限定されない。
【００４３】
以上の画素構成を有する発光装置において、実際にＥＬ素子まで形成した例を図６に示す。図６（Ａ）は、図５（Ｄ）に示した断面に相当する図面であり、画素電極５５８上に、ＥＬ素子５５７を形成した状態を示している。なお、図６（Ａ）の構造とした場合、画素電極５５８はＥＬ素子５５７の陽極に相当する。また、本明細書において、ＥＬ素子とは、陰極及び陽極の間にＥＬ層を設け、該ＥＬ層に電圧を印加するもしくは電流を注入することにより発光させる素子を指す。
【００４４】
この画素電極５５８の端部は、感光性有機樹脂膜５６１で覆われ、該感光性有機樹脂膜５６１は各画素を縁取るように格子状に設けられるか、又は行単位もしくは列単位でストライプ状に設けられる。いずれにしても、コンタクトホール上に形成することにより凹部を効率良く埋めることができ、全体の平坦化を兼ねることもできる。感光性有機樹脂膜５６１は、ポジ型であってもネガ型であっても良い。また、公知のレジスト材料（クロモフォアを含む高分子材料）を用いることも可能である。
【００４５】
また、感光性有機樹脂膜５６１の表面は、第３パッシベーション膜５６２としての窒化絶縁膜で覆われており、これにより感光性有機樹脂膜５６１からの脱ガスを抑制することができる。また、画素電極５５８上において、第３パッシベーション膜５６２はエッチングされて開口部が設けられており、該開口部において、ＥＬ層５６３と画素電極５６１が接する。ＥＬ層５６３は、発光層、電荷注入層もしくは電荷輸送層といった薄膜を積層して構成することが一般的であるが、発光が確認されているあらゆる構造及び材料を用いることができる。例えば、電子輸送層もしくはホールブロッキング層としてシリコンを含む有機系材料であるＳＡｌｑ（Ａｌｑ_３の３つの配位子の１つをトリフェニルシラノール構造で置換したもの）を用いることも可能である。
【００４６】
勿論、有機薄膜のみで構成する必要はなく、有機薄膜と無機薄膜を積層した構造としても良いし、高分子薄膜であっても低分子薄膜であっても良い。また、成膜方法は、高分子薄膜を用いるか低分子薄膜を用いるかによって異なるが、公知の方法で成膜すれば良い。
【００４７】
また、ＥＬ層５６３の上には、陰極５６４が設けられ、さらにその上には最終的に第４パッシベーション膜５６５としての窒化絶縁膜が設けられている。陰極５６４は、周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む金属薄膜を用いれば良いが、アルミニウムに０．２〜１．５ｗｔ％（好ましくは０．５〜１．０ｗｔ％）のリチウムを添加した金属膜が電荷注入性その他の点で好適である。なお、リチウムは拡散することによってＴＦＴの動作に害を及ぼすことが懸念されるが、本実施の形態は、第１パッシベーション５１１、第２パッシベーション膜５１３及び第３パッシベーション膜５６２で完全に保護されているため、リチウムの拡散は気にする必要がない。
【００４８】
ここで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７に示す。図７（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（ＲＦ−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７（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（ＣＶＤ　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７（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７（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。
【００４９】
さらに、第２パッシベーション膜５１３もしくは第３パッシベーション膜５６２として窒化絶縁膜を用いることによって放熱効果を期待することができる。例えば、酸化シリコン膜の熱伝導率を１とすれば、窒化シリコン膜では約５、窒化アルミニウム膜では約３５〜１３０というように非常に高い熱伝導率を有するため、ＥＬ素子が発熱した場合においても効果的に放熱が行われ、自己発熱によるＥＬ層５６３の劣化を抑制することが可能である。
【００５０】
なお、第３パッシベーション膜５６２及び第４パッシベーション膜５６５としては、第１パッシベーション膜５１１や第２パッシベーション膜５１３で用いた窒化絶縁膜と同じ材料を用いることが可能である。
【００５１】
図６（Ａ）に示した構造とした場合、ＥＬ素子から発した光は、画素電極５５８を透過して基板５０１側から出射される。このとき、ＳＯＧ膜５１２は透光性であるため、ＥＬ素子からの発光を問題なく透過することができる。
【００５２】
次に、図６（Ｂ）は、画素電極５５８の代わりに反射性を有する金属膜５７１とした例であり、反射性を有する金属膜５７１としては、陽極として機能させるために白金（Ｐｔ）や金（Ａｕ）といった仕事関数の高い金属膜を用いる。また、これらの金属は、高価であるため、アルミニウム膜やタングステン膜といった適当な金属膜上に積層し、少なくとも最表面に白金もしくは金が露出するような画素電極としても良い。５７２はＥＬ層であり、図６（Ａ）の場合と同様に、発光が確認されているあらゆる構造及び材料を用いることができる。また、５７３は膜厚の薄い（好ましくは１０〜５０ｎｍ）金属膜であり、陰極として機能させるために周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む金属膜を用いる。さらに、金属膜５７３に積層して酸化物導電膜（代表的にはＩＴＯ膜）５７４を設け、その上に第４パッシベーション膜５７５を設ける。
【００５３】
図６（Ｂ）に示した構造とした場合、ＥＬ素子から発した光は、画素電極５７１で反射され、金属膜５７３及び酸化物導電膜５７４等を透過して基板出射される。このとき、画素電極５７１の下方は光が透過することもないため、メモリ素子や抵抗素子等を設けても良いし、感光性有機樹脂膜５６１が着色されていても構わない。そのため、設計の自由度が高く、また製造工程を簡略化することもできるため、全体として製造コストの低減に寄与する構造と言える。
【００５４】
〔実施の形態３〕
本実施の形態では、実施の形態２に示した発光装置において、ドレイン配線５２１と画素電極５５８との接続構造を変形した例を示す。なお、基本的な構造は図５（Ｃ）と変わらないので、本実施の形態では必要箇所のみ符号を付して説明する。
【００５５】
図８（Ａ）は、酸化物導電膜を用いて画素電極８０１を形成した後、ドレイン配線８０２を形成しており、画素電極８０１の端部を覆うようにドレイン配線８０２が接触した構造となっている。この構造を形成する場合、第２開口部８０３を形成してから画素電極８０１を形成しても良いし、画素電極８０１を形成してから第２開口部８０３を形成しても良い。いずれにしても、常にＳＯＧ膜５１２は第１パッシベーション膜５１１及び第２パッシベーション膜５１３によって封止されているため、ＥＬ素子の特性や薄膜トランジスタの電気特性に悪影響を与えることがない。
【００５６】
次に、図８（Ｂ）は、第１パッシベーション膜５１１の上に無機絶縁膜でなる層間絶縁膜８０４を設け、その上にドレイン配線８０５を設けている。それと同時に、接続配線８０６を形成する。接続配線８０６は、下層の容量配線５１７に接続されている。これらドレイン配線８０５及び接続配線８０６は、第１開口部８０８を有したＳＯＧ膜８０７に覆われ、かつ、該第１開口部８０８は、窒化絶縁膜でなる第２パッシベーション膜８０９に覆われている。第２パッシベーション膜８０９は、第１開口部８０８の底面において第２開口部８１０を有し、第１開口部８０８及び第２開口部８１０を介して酸化物導電膜でなる画素電極８１１とドレイン配線８０５が接続される。
【００５７】
このとき、接続配線８０６上には、接続配線８０６、第２パッシベーション膜８０９及び画素電極８１１で構成される保持容量８１２が形成される。図８（Ｂ）の構造とした場合、誘電体として比誘電率が高い第２パッシベーション膜８０９のみを用いることになるため、容量値の大きい保持容量を形成することが可能である。勿論、画素電極８１１と容量配線５１７を一対の電極として保持容量を形成することも可能であるが、その場合は、誘電体として第２パッシベーション膜８０９、層間絶縁膜８０４及び第１パッシベーション膜５１１を用いることになるので容量値は図８（Ｂ）の構造よりも劣ってしまうことになる。
【００５８】
次に、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）において、ドレイン配線８０５及び接続配線８０６を形成した後に別のパッシベーション膜として窒化絶縁膜８１３を設けた例である。こうした場合、保持容量８１４は、接続配線８０６、窒化絶縁膜８１３、第２パッシベーション膜８０９及び画素電極８１１で構成されることになる。この場合、図８（Ｂ）に比べて膜厚が厚くなった分、若干容量値は劣るが、誘電体を積層にすることでピンホールの問題等を低減することができ、保持容量としての信頼性を高まる。
【００５９】
以上のように、本発明は、実施の形態２に示される構造に限定されるものではなく、平坦化膜としてＳＯＧ膜を用いるトランジスタ構造のすべてに適用可能である。なお、本実施の形態に示す構造において、第２パッシベーション８０９や窒化絶縁膜８１３には、前掲の実施の形態１や実施の形態２で説明した窒化絶縁膜を用いることができる。
【００６０】
〔実施の形態４〕
本実施の形態では、実施の形態１〜３において、薄膜トランジスタとしてボトムゲート型の薄膜トランジスタ（具体的には、逆スタガ型ＴＦＴ）を用いた例を示す。即ち、実施の形態２もしくは３において、スイッチング用ＴＦＴ及び駆動用ＴＦＴとして、逆スタガ型ＴＦＴを用いても本発明を実施することができる。
【００６１】
本実施の形態について、図９を用いて説明する。図９（Ａ）において、９０１は基板、９０２はゲート電極、９０３はゲート絶縁膜、９０４はソース領域、９０５はドレイン領域、９０６ａ、９０６ｂはＬＤＤ領域、９０７はチャネル形成領域であり、これらはゲート電極９０２を覆って設けられたゲート絶縁膜９０３上に設けられた半導体膜を用いて構成されている。また、９０８、９０９は無機絶縁膜であり、本実施の形態では、９０８は酸化シリコン膜であり、９０９は窒化シリコン膜である。９０９は第１パッシベーション膜として機能し、９０８は下層になる半導体層と窒化シリコンからなる第１パッシベーション膜９０９との間のバッファ層として機能する。ここまでは、公知の薄膜トランジスタの構造であり、各部分の材料については公知のあらゆる材料を用いることができる。
【００６２】
次に、第１パッシベーション膜９０９上には、平坦化膜９１０としてＳＯＧ膜が設けられ、ＳＯＧ膜９１０には第１開口部（直径φ１で表される。）９１１が設けられている。さらに、ＳＯＧ膜９１０の上面及び前記第１開口部９１１の内壁面を覆うように無機絶縁膜からなる第２パッシベーション膜９１２が設けられ、該第２パッシベーション膜９１２には前記第１開口部９１１の底面において、第２開口部（直径φ２で表される。）９１３が設けられている。また、９１４はソース電極、９１５はドレイン電極である。
【００６３】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、第１パッシベーション膜９０９及び第２パッシベーション膜９１２としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜もしくは酸化窒化アルミニウム膜を用いることができる。また、これらの膜を少なくとも一部に含む積層膜とすることも可能である。また、直径φ１は、２〜１０μｍ（好ましくは３〜５μｍ）とし、直径φ２は、１〜５μｍ（好ましくは２〜３μｍ）とすれば良く、φ１＜φ２の関係を満たせば良い。
【００６４】
以上のように、本発明を実施するにあたって薄膜トランジスタの構造をトップゲート型のみもしくはボトムゲート型のみに限定する必要はなく、あらゆる構造の薄膜トランジスタに適用することができる。さらに、薄膜トランジスタに限らず、シリコンウェルを用いて形成されたＭＯＳ構造のトランジスタに適用しても良い。
【００６５】
〔実施の形態５〕
本実施の形態では、本発明を液晶表示装置に適用した例について説明する。図１０において、図１０（Ａ）は、液晶表示装置の一画素における上面図（ただし、画素電極を形成したところまで。）であり、図１０（Ｂ）はその回路図であり、図１０（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれＡ−Ａ’もしくはＢ−Ｂ’における断面図に相当する図面である。
【００６６】
図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、液晶表示装置の表示部は、ゲート配線７５１、データ配線７５２で囲まれた複数の画素をマトリクス配置で有し、各画素にはスイッチング素子として機能するＴＦＴ（以下、スイッチング用ＴＦＴという。）７５３、容量部７５４及び液晶素子７５５が設けられている。図１０（Ｂ）に示す回路図では、容量部７５４及び液晶素子７５５の双方が定電位線７５６に接続されているが、同一電位に保持する必要はなく、一方がコモン電位で他方がグラウンド電位（接地電位）であっても良い。また、ここでは図示されていなが、画素電極７５７の上方に液晶層を設けることにより形成することができる。なお、本実施の形態において、スイッチング用ＴＦＴ７５３として、マルチゲート構造のｎチャネル型ＴＦＴを用いているが、ｐチャネル型ＴＦＴを用いても良い。また、スイッチング用ＴＦＴのレイアウトは、実施者が適宜設定すれば良い。
【００６７】
図１０（Ｃ）の断面図には、スイッチング用ＴＦＴ７５３及び容量部７５４が示されている。７０１は基板であり、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、シリコン基板もしくはプラスチック基板（プラスチックフィルムを含む。）を用いることができる。また、７０２は窒化酸化シリコン膜、７０３は酸化窒化シリコン膜であり、積層して下地膜として機能させる。勿論、これらの材料に限定する必要はない。さらに、酸化窒化シリコン膜７０３の上には、スイッチング用ＴＦＴ７５３の活性層が設けられ、該活性層は、ソース領域７０４、ドレイン領域７０５、ＬＤＤ領域７０６ａ〜７０６ｄ及びチャネル形成領域７０７ａ、７０７ｂを有し、ソース領域７０４とドレイン領域７０５の間に、二つのチャネル形成領域及び四つのＬＤＤ領域を有している。
【００６８】
また、スイッチング用ＴＦＴ７５３の活性層は、ゲート絶縁膜７０８に覆われ、その上にゲート電極７０９ａ、７０９ｂ及びゲート電極７１０ａ、７１０ｂが設けられている。ゲート絶縁膜７０８は、本実施の形態では酸化窒化シリコン膜を用いる。また、ゲート電極７０９ａ及び７１０ａとしては、窒化タンタル膜を用い、ゲート電極７０９ｂ及び７１０ｂとしては、タングステン膜を用いる。これらの金属膜は相互に選択比が高いため、エッチング条件を選択することにより図１０（Ｂ）に示すような構造とすることが可能である。このエッチング条件については、本出願人による特開２００１−３１３３９７号公報を参照すれば良い。
【００６９】
また、ゲート電極を覆う第１パッシベーション膜７１１として窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜が設けられ、その上にＳＯＧ膜７１２が設けられる。さらに、ＳＯＧ膜７１１には第１開口部（図１参照）を覆うように第２パッシベーション膜７１３が設けられ、第１開口部の底面において第２開口部（図１参照）が設けられる。本実施の形態では、第２パッシベーション膜７１３として窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜を用いる。勿論、窒化アルミニウム膜や窒化酸化アルミニウム膜等の他の窒化絶縁膜を用いることも可能である。
【００７０】
また、データ配線７５２は、第１開口部を介してソース領域７０４に接続され、ドレイン配線７１５は、第２開口部を介してドレイン領域７０５に接続される。ドレイン配線７１５は、容量部において保持容量を構成する電極として用いられると共に、画素電極７５７と電気的に接続される。なお、本実施の形態では、画素電極７５７として可視光に対して透明な酸化物導電膜（代表的には、ＩＴＯ膜）を用いるが、これに限定されない。また、これらデータ配線７５２及びドレイン配線７１５は、アルミニウムや銅といった低抵抗な金属を主成分とする配線を他の金属膜で挟んだ構造やこれらの金属の合金膜を用いれば良い。
【００７１】
ドレイン配線７１５は、ゲート電極と同時に形成された（即ち、ゲート電極と同一面に形成された）容量配線７１６に第１パッシベーション膜７１１及び第２パッシベーション膜７１３を介して対向すると共に保持容量７５４ａを形成している。さらに、容量配線７１６は、半導体膜７１７にゲート絶縁膜７０８を介して対向すると共に保持容量７５４ｂを形成している。この半導体膜７１７は、ドレイン領域７０５と電気的に接続されているため、容量配線７１６に定電圧を印加することにより電極として機能する。このように、容量部７５４は、保持容量７５４ａ及び７５４ｂを並列に接続した構成となるため、非常に小さな面積で大容量を得られる。さらに、特に保持容量７５４ａは、誘電体として、比誘電率の高い窒化シリコン膜を用いているため、大きな容量を確保できる。
【００７２】
以上の画素構成を有する液晶表示装置において、実際に液晶素子まで形成した例を図１１に示す。図１１（Ａ）は、図１０（Ｃ）に示した断面に相当する図面であり、画素電極７５７上に、液晶素子７５５を形成した状態を示している。ドレイン配線７１５上には有機樹脂からなるスペーサ７２１が設けられ、その上から配向膜７２２が設けられている。スペーサ７２１及び配向膜７２２の形成順序は逆でも良い。さらに、別の基板（対向基板）７２３上に金属膜でなる遮光膜７２４、酸化物導電膜からなる対向電極７２５及び配向膜７２６を設けて、シール材（図示せず）を用いて配向膜７２２と配向膜７２６が向かい合うように貼り合わせる。さらに、シール材に設けられた液晶注入口から液晶７２７を注入し、液晶注入口を封止して液晶表示装置が完成する。なお、スペーサ７２１の形成以降の工程は、一般的な液晶のセル組み工程を適用すれば良いので、特に詳細な説明は行わない。
【００７３】
図１１（Ａ）に示した構造とした場合、光は、対向基板７２３側から入射し、液晶７２７で変調されて、基板７０１側から出射する。このとき、透過光は、平坦化膜に用いたＳＯＧ膜７１２を透過することになるが、ＳＯＧ膜７１２は可視光に対して透明であるため、問題なく光を透過することができる。
【００７４】
次に、図１１（Ｂ）は、画素電極７５７の代わりに反射性を有する金属膜からなるドレイン配線７３１をそのまま利用した例であり、反射性を有する金属膜としては、アルミニウム膜（アルミニウム合金膜を含む。）もしくは少なくとも表面に銀薄膜を有した導電膜を用いることができる。その他の図１１（Ａ）と同一の符号を付してある部分は、説明を省略する。図１１（Ｂ）に示した構造とした場合、光は、対向基板７２３側から入射し、液晶７２７で変調されて、再び対向基板７２３側から出射する。このとき、ドレイン配線７３１の下方は光が透過することもないため、メモリ素子や抵抗素子等を設けても良い。そのため、設計の自由度が高く、また製造工程を簡略化することもできるため、全体として製造コストの低減に寄与する構造と言える。
【００７５】
〔実施の形態６〕
本実施の形態では、図５に示した発光装置の全体の構成について、図１２を用いて説明する。図１２は、薄膜トランジスタが形成された素子基板をシーリング材によって封止することによって形成された発光装置の上面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＢ−Ｂ’における断面図、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
【００７６】
基板４０１上には、画素部（表示部）４０２、該画素部４０２を囲むように設けられたデータ線駆動回路４０３、ゲート線駆動回路４０４ａ、４０４ｂ及び保護回路４０５が配置され、これらを囲むようにしてシール材４０６が設けられている。画素部４０２の構造については、図６及びその説明を参照すれば良い。シーリング材４０６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が、図６に示したように絶縁膜のみで封止することも可能である。また、ＥＬ素子からの光の放射方向によっては、透光性材料を用いる必要がある。
【００７７】
このシール材４０６は、データ線駆動回路４０３、ゲート線駆動回路４０４ａ、４０４ｂ及び保護回路４０５の一部に重畳させて設けても良い。そして、該シール材４０６を用いてシーリング材４０７が設けられ、基板４０１、シール材４０６及びシーリング材４０７によって密閉空間４０８が形成される。シーリング材４０７には予め凹部の中に吸湿剤（酸化バリウムもしくは酸化カルシウム等）４０９が設けられ、上記密閉空間４０８の内部において、水分や酸素等を吸着して清浄な雰囲気に保ち、ＥＬ層の劣化を抑制する役割を果たす。この凹部は目の細かいメッシュ状のカバー材４１０で覆われており、該カバー材４１０は、空気や水分は通し、吸湿剤４０９は通さない。なお、密閉空間４０８は、窒素もしくはアルゴン等の希ガスで充填しておけばよく、不活性であれば樹脂もしくは液体で充填することも可能である。
【００７８】
また、基板４０１上には、データ線駆動回路４０３及びゲート線駆動回路４０４ａ、４０４ｂに信号を伝達するための入力端子部４１１が設けられ、該入力端子部４１１へはＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）４１２を介してビデオ信号等のデータ信号が伝達される。入力端子部４１１の断面は、図１２（Ｂ）の通りであり、ゲート配線もしくはデータ配線と同時に形成された配線４１３の上に酸化物導電膜４１４を積層した構造の入力配線とＦＰＣ４１２側に設けられた配線４１５とを、導電体４１６を分散させた樹脂４１７を用いて電気的に接続してある。なお、導電体４１６としては、球状の高分子化合物に金もしくは銀といったメッキ処理を施したものを用いれば良い。
【００７９】
また、図１２（Ｃ）において、点線で囲まれた領域４１８の拡大図を図１２（Ｄ）に示す。保護回路４０５は、薄膜トランジスタ４１９やコンデンサ４２０を組み合わせて構成すれば良く、公知の如何なる構成を用いても良い。本発明は、コンタクトホールの改善と同時に、フォトリソ工程を増加させることなく容量形成が可能である点を特徴としており、本実施の形態では、その特徴を活かしてコンデンサ４２０を形成しているのである。なお、薄膜トランジスタ４１９及びコンデンサ４２０の構造については、図６及びその説明を参照すれば十分に理解できるので、ここでの説明は省略する。
【００８０】
本実施の形態において、保護回路４０５は入力端子部４１１とデータ線駆動回路４０３との間に設けられ、両者の間に突発的なパルス信号等の静電気が入った際に、該パルス信号を外部へ逃がす役割を果たす。その際、まず瞬間的に入る高電圧の信号をコンデンサ４２０によって鈍らせ、その他の高電圧を薄膜トランジスタや薄膜ダイオードを用いて構成した回路によって外部へと逃がすことができる。勿論、保護回路は、他の場所、例えば画素部４０２とデータ線駆動回路４０３との間や画素部４０２とゲート線駆動回路４０４ａ、４０４ｂの間などに設けても構わない。
【００８１】
以上のように、本実施の形態では、本発明を実施するにあたって、入力端子部に設けられた静電気対策等の保護回路に用いられるコンデンサを同時形成する例を示しており、他の実施の形態１〜５の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。
【００８２】
〔実施の形態７〕
本発明の表示装置を表示部に用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図１３に示す。
【００８３】
図１３（Ａ）はテレビであり、筐体２００１、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。本発明は表示部２００３に適用することができる。なお、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のテレビが含まれる。
【００８４】
図１３（Ｂ）はデジタルカメラであり、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。本発明は、表示部２１０２に適用することができる。
【００８５】
図１３（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明は、表示部２２０３に適用することができる。
【００８６】
図１３（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明は、表示部２３０２に適用することができる。
【００８７】
図１３（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（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２４０５、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が、本発明は表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に適用することができる。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。
【００８８】
図１３（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明は、表示部２５０２に適用することができる。
【００８９】
図１３（Ｇ）はビデオカメラであり、本体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２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９等を含む。本発明は、表示部２６０２に適用することができる。
【００９０】
図１３（Ｈ）は携帯電話であり、本体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。本発明は、表示部２７０３に適用することができる。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。
【００９１】
以上の様に、本発明を実施して得た表示装置は、あらゆる電子機器の表示部として用いても良い。本発明により表示装置の動作性能の安定性を向上させ、かつ、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ができるため、コストの低い表示装置を提供することができ、電子機器の部品コストを低減することができる。なお、本実施の形態の電子機器には、実施の形態１〜６に示したいずれの構成を有した表示装置を用いても良い。
【００９２】
〔実施の形態８〕
本実施の形態では、実施の形態２に示した発光装置とは異なる素子構造の発光装置（特に図６（Ｂ）の上面放射型に類似）の例について説明する。なお、基本的な構造は、図５及び図６に示した構造と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略し、必要に応じて符号を参照する。
【００９３】
図１４（Ａ）に示した発光装置において、電源配線５５３、ドレイン配線５２１及びデータ配線５５１のそれぞれは、積層構造の金属膜からなる。このとき、ドレイン配線５２１の構造に特徴がある。その点について、図１５に示す拡大図（図１４（Ａ）の１４００の点線で囲まれた部分の拡大図）を用いて説明する。
【００９４】
図１５において、５１２は平坦化膜として用いたＳＯＧ膜、５１３はその上の第２パッシベーション膜である。ドレイン配線５２１は、実際には第１配線１４０１、第２配線１４０２及び第３配線１４０３の三層構造となっている。第１配線１４０１としては、ドレイン領域（シリコン膜）とのオーミック接触が可能な材料が好ましく、具体的にはチタンが望ましい。膜厚は、１０〜１００ｎｍとすれば良い。第２配線１４０２としては、第３配線１４０３との選択比を確保でき、かつ、薄膜において仕事関数のなるべく高い材料が好ましく、具体的には、ＴｉＮ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉ、ＺｎもしくはＳｎ等が挙げられる。膜厚は、１０〜１００ｎｍとすれば良い。また、第３配線１４０３としては、低抵抗な材料であることが好ましく、アルミニウムもしくは銅を主成分とする金属もしくは合金が望ましい。膜厚は、０．５〜１．５μｍとすれば良い。
【００９５】
本実施の形態において、第１配線１４０１はチタン膜であり、第２配線１４０２は窒化チタン膜もしくは窒化タングステン膜であり、第３配線１４０３はアルミニウム膜（アルミニウム合金膜もしくはアルミニウム膜に不純物を添加した膜を含む。）である。なお、第３配線１４０３の上に、さらに第４配線として窒化チタン膜を設けても良い。
【００９６】
本実施の形態において特徴的な点は、ドレイン配線５２１を形成した後、その上に感光性樹脂膜５６１を設け、該感光性樹脂膜５６１をマスクとして自己整合的に第３配線１４０３（もしくは第３配線１４０３及び第２配線１４０２）をエッチングする点にある。即ち、露出した第２配線１４０２（もしくは第１配線１４０１）がＥＬ素子の陽極として機能することになる。なお、窒化チタン膜を陽極として用いる際は、紫外光照射を予め施しておくことにより仕事関数を高めることができ、より陽極として作用しやすくすることができる。
【００９７】
上記エッチング方法としてはドライエッチング法でもウェットエッチング法でも良いが、ドライエッチング法を用いる場合は、エッチング用ガスにＢＣｌ_３とＣｌ_２とを用いれば良い。即ち、第３配線１４０３をエッチングした際に、第２配線１４０２もしくは第１配線１４０１がエッチングストッパーとして働くのであれば問題ない。
【００９８】
なお、感光性樹脂膜５６１は、その上に設けられるＥＬ素子の発光層や陰極の被覆性を良好なものとするため、その形状において上端部がなだらかであることが好ましい。即ち、図１５中に示す曲率半径（Ｒ）は、０．２〜３μｍとする。また、その下端部におけるテーパー角（第３配線１４０３となす角）（θ_１）は、３０°＜θ_１＜７０°（代表的には４０°＜θ_１＜５０°）の範囲から選択すれば良い。また、第３配線１４０３のエッチング後の形状においては、その下端部のテーパー角（第２配線１４０２となす角）（θ_２）は、やはり３０°＜θ_２＜７０°の範囲から選択すれば良い。このとき、θ_１＝θ_２とすることが望ましい。なお、３０°＜θ_２＜７０°とした理由は、７０°以上であっても３０°以下であっても、反射光が上方へ放射されにくいことによる。
【００９９】
こうしてドレイン配線５２１に凹部を設け、その上にスピンコーティング法により正孔注入層１４０４及び発光層１４０５を形成する。正孔注入層１４０４としては、第３配線１４０３の段差を滑らかにするため、スピンコーティング法によりＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）膜を形成することが好ましい。また、発光層１４０５としては、公知の材料を蒸着法、印刷法、スピンコーティング法、スプレー法もしくはインクジェット法により形成することが可能であるが、本実施の形態では、発光中心色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）をドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）膜を形成する。それぞれ膜厚は、１００〜１５０ｎｍとすれば良い。
【０１００】
また、発光層１４０５の上に膜厚２０〜１００ｎｍのごく薄い陰極１４０６を設ける。この程度まで薄い膜であれば十分に可視光に対する透過率を高くすることが可能である。陰極１４０６の材料としては、ＭｇＡｇ（マグネシウムと銀の合金）膜または周期表の１族もしくは２族に属する元素を含むアルミニウム膜（典型的には、アルミニウムとリチウムの合金膜）を用いることができる。
【０１０１】
また、陰極１４０６上には膜厚３０〜１００ｎｍの導電膜１４０７を設ける。膜厚が３０〜１００ｎｍと薄ければ十分に可視光に対する透過率を高くすることが可能である。この導電膜１４０７としては、アルミニウム膜（周期表の１族もしくは２族に属する元素を含んでいても良い。）が好ましい。アルミニウム膜は、水分や酸素に対するブロッキング効果が高く、またアルミニウム膜自体が酸素を取り込んで体積膨張する性質を持つため、酸素や水分に起因する経時劣化に対する耐性が強いという利点があり、保護膜として適していると言える。さらに、その表面に形成される酸化アルミニウム１４０８が、アルミニウム膜１４０７のピンホールを埋めてくれる（１４０９で示す部分）役割を果たすという利点もある。勿論、酸化アルミニウム膜１４０８は可視光に対する透過率が高いため、何ら問題はない。なお、導電膜１４０７として、公知の透明導電膜（酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛もしくはこれらを組み合わせた化合物からなる導電膜）を用いても良い。
【０１０２】
また、導電膜１４０７（導電膜１４０７がアルミニウム膜の場合は、酸化アルミニウム膜１４０８）の上にさらに透光性の絶縁膜（酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜もしくはダイヤモンドライクカーボン膜）１４１０を設けても良い。
【０１０３】
また、図１４（Ｂ）に示す発光装置のように、陰極１４０６の低抵抗化を図るため、導電膜１４０７上に補助電極１４１１を設けてもよい。補助電極１４１１としては、アルミニウムもしくは銅を含む合金膜を用いれば良く、発光層を形成した後なので蒸着法により形成することが望ましい。
【０１０４】
以上の構造とすることにより発光層１４０５で発生した光（直接光）のうち、発光層１４０５もしくは正孔注入層１４０４の膜中を伝播する横方向への光漏れを、第３配線１４０３の傾斜面で反射して上方へ戻す作用が働き、反射光成分が増加する。即ち、実効的な光（実効光）の取り出し効率を向上させることが可能であり、低消費電力で明るい発光装置を得ることができる（図１４中の矢印参照）。
【０１０５】
なお、本実施の形態は、実施の形態１〜４、６もしくは７のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０１０６】
〔実施の形態９〕
本実施の形態では、実施の形態８に示した発光装置において、第２配線１４０２もしくは第３配線１４０３のエッチング形状を工夫することにより所望の曲率半径のテール部分を形成する例について説明する。
【０１０７】
図１６（Ａ）は、実施の形態８において、感光性樹脂膜５６１を形成した後、第３配線１４０３をエッチングした所までを現した図面である。ここでは、第２配線１４０２にオーバーエッチングをかけることにより表面から５〜５０ｎｍの深さまでをエッチングし、テール部分１６０１において、第２配線１４０２に曲率を持たせることを特徴とする。このとき曲率半径（Ｒ）は、０．１〜１００μｍの範囲とすれば良い。
【０１０８】
図１６（Ｂ）は、実施の形態８において、感光性樹脂膜５６１を形成した後、第３配線１４０３をエッチングした所までを現した図面である。ここでは、第２配線１４０２をエッチングストッパーとして用いると共に、第２配線１４０２のテール部分１６０２に曲率を持たせることを特徴とする。このとき曲率半径（Ｒ）は、０．１〜１００μｍの範囲とすれば良い。
【０１０９】
図１６（Ｃ）は、実施の形態８において、感光性樹脂膜５６１を形成した後、第３配線１４０３をエッチングした所までを現した図面である。ここでは、第２配線１４０２にオーバーエッチングをかけることにより表面から５〜５０ｎｍの深さまでをエッチングし、テール部分１６０３において、第２配線１４０２及び第３配線１４０３の双方に曲率を持たせることを特徴とする。このとき曲率半径（Ｒ）は、０．１〜１００μｍの範囲とすれば良い。
【０１１０】
以上のように、第２配線１４０２もしくは第３配線１４０３またはこれら双方に曲率を持たせることにより発光層で発した光を効率良く上方へ反射することが可能となり、さらに光の取り出し効率を向上させることが可能である。
【０１１１】
〔実施の形態１０〕
本実施の形態では、実施の形態２〜４、６〜９における発光装置に適用可能な発光方式の例について説明する。説明には図１７を用いる。
【０１１２】
図１７（Ａ）は、ＥＬ素子として、白色発光する発光層を用い、当該発光層から発した光をカラーフィルタ（ＣＦ）で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のそれぞれの発光色に分離する方式である。例えば、発光層の内部に４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。なお、白色発光する発光層の構成及び材料は、公知の構成及び材料を用いれば良い。
【０１１３】
図１７（Ｂ）は、ＥＬ素子として、青色発光する発光層を用い、当該発光層から発した光を色変換層にて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のそれぞれの発光色に変換する方式（ＣＣＭ法（ｃｏｌｏｒ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｍｅｄｉｕｍｓ）とも呼ばれる。）である。この場合、色変換された光がブロードであるため、カラーフィルタ（ＣＦ）を設けて、急峻なピークを持つ光成分のみを取り出してコントラストを向上させると良い。なお、青色発光する発光層の構成及び材料は、公知の構成及び材料を用いれば良く、色変換層も公知の材料を用いれば良い。
【０１１４】
図１７（Ｃ）は、ＥＬ素子として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のそれぞれの発光に対応する三つの発光層を作り分ける方式である。この場合、メタルマスク等で作り分けが簡単な蒸着法が好ましいと言える。なお、赤色、緑色及び青色のそれぞれに発光する発光層の構成及び材料は、公知の構成及び材料を用いれば良い。
【０１１５】
なお、本実施の形態は、実施の形態１〜４、６〜９のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明により、回路設計における設計マージンの高いプロセスで、薄膜トランジスタの動作性能の安定性を確保した上で表示装置の作製が可能となり、表示装置の動作性能の安定性の向上を達成することができる。さらに、前掲の薄膜トランジスタを作製すると同時に、特にフォトリソ工程を増やすことなく小さな面積で大きな容量を形成することができ、表示装置の画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄膜トランジスタの構造を示す図。
【図２】薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図３】薄膜トランジスタの構造を示す図。
【図４】ＳＯＧ膜形成のプロセスチャートを示す図。
【図５】発光装置の画素構成を示す図。
【図６】発光装置の断面構造を示す図。
【図７】窒化シリコン膜を誘電体するＭＯＳ構造のＣ−Ｖ特性を示す図。
【図８】発光装置の断面構造を示す図。
【図９】逆スタガ型薄膜トランジスタの構造を示す図。
【図１０】液晶表示装置の画素構成を示す図。
【図１１】液晶表示装置の断面構造を示す図。
【図１２】発光装置の外観構成を示す図。
【図１３】電気器具の具体例を示す図。
【図１４】発光装置の断面構造を示す図。
【図１５】発光装置の断面構造の一部の拡大した図。
【図１６】発光装置の断面構造の一部の拡大した図。
【図１７】発光装置の発光方式を示す図。

Claims

半導体、該半導体に接するゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜を介して前記活性層に対向するゲート電極、前記活性層の上方に設けられた第１無機絶縁膜、該第１無機絶縁膜の上に設けられたＳＯＧ膜、該ＳＯＧ膜の上に設けられた第２無機絶縁膜及び該第２無機絶縁膜の上に設けられた配線を有する半導体素子であって、前記ＳＯＧ膜に設けられた第１開口部の内壁面が前記第２無機絶縁膜に覆われると共に、前記第１開口部の内側に前記ゲート絶縁膜、前記第１無機絶縁膜及び前記第２無機絶縁膜を含む積層体に設けられた第２開口部を有し、前記第１開口部及び前記第２開口部を介して前記半導体と前記配線が接続されていることを特徴とする半導体素子。
半導体、該半導体に接するゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜を介して前記活性層に対向するゲート電極、前記活性層の上方に設けられた第１無機絶縁膜、該第１無機絶縁膜の上に設けられたＳＯＧ膜、該ＳＯＧ膜の上に設けられた第２無機絶縁膜及び該第２無機絶縁膜の上に設けられた配線を有する半導体素子であって、前記ＳＯＧ膜に設けられた第１開口部の内壁面が前記第２無機絶縁膜に覆われると共に、前記第１開口部の底面において前記第１無機絶縁膜と前記第２無機絶縁膜が０．３〜３μｍに渡って接する領域を有し、前記第１開口部の内側に前記ゲート絶縁膜、前記第１無機絶縁膜及び前記第２無機絶縁膜を含む積層膜に設けられた第２開口部を有し、前記第１開口部及び前記第２開口部を介して前記半導体と前記配線が接続されていることを特徴とする半導体素子。
請求項１または請求項２において、前記第１無機絶縁膜及び前記第２無機絶縁膜は、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜もしくは酸化窒化アルミニウム膜であることを特徴とする半導体素子。