JP2004241750A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and its manufacturing method solving the problem of crack of a semiconductor film, a capacitive electrode, etc., caused by a stress generated in forming a source electrode and a drain electrode in a semiconductor device having a thin-film transistor and more than two capacitive elements. <P>SOLUTION: Before a source electrode and a drain electrode are formed, a crystalline silicon film reducing stress is formed. After that, a contact hole connecting with the semiconductor film of a thin-film transistor is opened to form a metal film that becomes the source electrode and the drain electrode. By this invention, a semiconductor device having a TFT and a plurality of capacitive elements while inhibiting the stress crack of the semiconductor film, the capacitive electrode, etc. can be formed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜トランジスタ(以下、TFTという)及び容量素子(キャパシタ)で構成された半導体装置およびその作製方法に関する。また、TFT及び容量素子で構成された半導体装置を有する表示装置、特に液晶表示装置、EL表示装置及びプロジェクターを部品として搭載した電子機器およびその作製方法に関する。なお、本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しうる装置全般を指し、表示装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【0002】
【従来の技術】
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜(厚さ数〜数百nm程度)を用いてTFTを構成し、このTFTで形成した集積回路を有する半導体装置の開発が進んでいる。その代表例として、アクティブマトリクス型の液晶表示装置が知られている。特に、結晶性珪素膜を活性領域として用いるTFTは電界効果移動度が高いことから、様々な機能回路を形成することも可能である。
【0003】
例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、機能ブロックごとに画像表示を行う画素回路や、CMOS回路を基本としたシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、バッファ回路、サンプリング回路などの画素回路を制御するための駆動回路を一枚の基板上に形成することが可能であり、該回路をTFTで形成することが可能である。
【0004】
また、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置が使用される場がますます広がっており、それに伴って便利性が求められ、小型化、高輝度化、高精細化並びに低価格化などを進めるための開発が続けられている。
【0005】
例えば、液晶プロジェクターや電子機器の表示部に用いられるアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素部は数百万個の画素により構成されており、各画素にはTFTが設けられている。液晶を挟んだ対向基板側には対向電極が設けられ、液晶を誘電体とした一種のコンデンサを形成している。次に、TFTのスイッチング機能によりこのコンデンサに蓄積される電荷を制御する。これにより、各画素に印加する電位を制御して液晶を駆動し、透過又は反射される光量を制御して画像を表示する仕組みになっている。
【0006】
特に、液晶プロジェクターに用いられるような小型で高精細な透過型液晶表示装置において、小型化と同時に高精細化が求められる限り、画素サイズの縮小化が続くことは十分予想される。例えば、対角0.7インチ型の液晶表示装置で、XGA(1024×768画素)という高精細な表示を実現するためには、画素のひとつひとつのサイズが、14μm×14μmという極めて小さな面積となっている。
【0007】
透過型液晶表示装置においては、画素部に容量配線を用いて容量素子を形成して十分な容量を確保しようとすると、開口率を犠牲にしなければならない。現在、高輝度化のためには開口率を上昇させ、また高精細化のためには画素数を増加させることでこれらの問題に対応してきているが、画素サイズが小型化し続けるなかで、開口率の向上および画素数の増加を同時に満たし、かつ十分な容量の確保が可能な画素構造の設計をすることは、極めて難しい問題である。
【0008】
上記課題の解決方法として、開口率を上昇させるために、デッドスペースとなるTFTの面積及び容量素子の面積の縮小、ゲート電極及びソース配線の幅の縮小、TFT基板と対向基板の貼り合せマージンの縮小化などの改良がなされている。特に、容量素子の面積を縮小するためにスタックキャパシタを用いることは上記解決方法として有効である。(特許文献1)
【0009】
スタックキャパシタとは、2層以上の誘電体を介して3層以上の容量電極を積層した構造の容量素子のことである。本明細書では、容量電極が3層の場合のみを説明するが、該構造のみに限定されず、それ以上の複数の容量電極を有してもよい。また、本明細書では、第1の容量電極がTFTの半導体層と同時に、第2の容量電極がゲート電極と同時にそれぞれ形成され、両者を隔てる誘電体層がゲート絶縁膜である場合を中心に説明するが、必ずしもこの構成のみに限定されない。
【0010】
従来のスタックキャパシタの作製方法を図2に示す。パターニングとエッチングに関する公知の技術を用いて、基板上に形成された半導体膜を選択的にエッチングして、TFTの半導体膜14とスタックキャパシタの第1の容量電極15を形成した後、第1の誘電体となる絶縁膜13を形成する。次に、ゲート電極32及び第2の容量電極33を形成する。第2の容量電極33は、その電位が接地電位等に固定された容量配線となる。その後、第2の誘電体となる第2の絶縁膜34を形成する。(図2(A))。
【0011】
第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜の一部をエッチングしてコンタクトホール40を形成した後、接続配線であるソース電極、ドレイン電極及び第3の容量電極となる第2の導電膜35をTFTの半導体膜14と接続するように形成する。(図2(C))。
【0012】
続いて、第2の導電膜をエッチングしてソース電極、ドレイン電極41及び第3の容量電極42を形成した後、ソース電極及びドレイン電極、第2の絶縁膜及び第3の容量電極を覆って第3の絶縁膜36を形成する。(図2(D))。この後、第3の絶縁膜の一部をエッチングし、ソース電極及びドレイン電極に達するコンタクトホールを形成した後、第3の導電膜を成膜し、選択的にエッチングして接続配線38を形成する。(図2(E))。図1では図示しないが、第1の容量電極15と第3の容量電極42は電気的に接続され、所定の電圧を与えられるように他の配線又はTFTと接続されている。
【0013】
容量素子において、誘電体の膜厚を薄くすることで、より多くの容量電荷を保持することが可能である。
【0014】
しかし、誘電体の膜厚を薄く形成すると、スパッタリング法によって後の導電膜を成膜する際、スパッタリングの衝撃を受け、誘電体に欠陥が生じやすい。具体的には、第2の容量電極33及び第3の容量電極42を形成する際、それらの電極に接している第1の誘電体13及び第2の誘電体34に欠陥が生じてしまい、この結果、第1の容量電極15と第2の容量電極33との間、又は第2の容量電極33と第3の容量電極42との間で短絡する可能がある。
【0015】
また、誘電体である絶縁膜34上に第2の導電膜35を形成すると、導電膜35の応力により、TFTの半導体膜14や第1の容量電極15が割れ、亀裂が入るという問題が生じる。
【0016】
この問題の対策として、第2の導電膜を形成する際、下部構造に過大な応力が加わらない材料を使用することが挙げられる。しかしこの場合、第2の導電膜の材料に制限がある。例えば、第2の導電膜35として、不純物元素にリンを導入した半導体膜を用いる場合について述べる。リンを導入した半導体膜と、nチャネル型TFTを形成する半導体膜とは電気的に接続できるが、pチャネル型TFTを形成する半導体膜においてはpn接合が形成されてしまい、導通がとれなくなってしまう。このため、nチャネル型TFTの容量電極とpチャネル型TFTの容量電極とでは、異なる材料からなる導電膜を成膜しなければならない。これは、工程数が増加するという問題の要因となる。
【0017】
【特許文献1】
特開平5―243519号公報(第2頁〜第3頁、第1図)
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の課題を鑑みたものであり、TFTと複数の容量素子とを有する半導体装置に関し、従来より開口率が高く、高輝度かつ高精細な表示が可能な半導体装置を、歩留まり高く作製することを課題とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁表面上に縦に積層された複数の容量素子及び薄膜トランジスタを有する半導体装置であって、容量素子の誘電体と容量電極の間にバッファー層を設けることを特徴とする。
【0020】
すなわち、絶縁表面上に形成された薄膜トランジスタ、第1の容量素子、及び第2の容量素子を有する半導体装置であって、前記第1の容量素子と前記第2の容量素子は、前記絶縁表面に対して縦方向に積層され、前記第1の容量素子は、第1の誘電体を介して形成された第1の容量電極及び第2の容量電極を有し、前記第2の容量素子は、第2の誘電体を介して形成された前記第2の容量電極及び第3の容量電極を有し、前記薄膜トランジスタは、半導体膜で形成される活性領域とゲート電極、前記活性領域に接続する接続配線、及び前記ゲート電極と前記接続配線の間に形成された第1の絶縁膜を有し、前記第2の誘電体及び前記第3の容量電極の間、並びに前記第1の絶縁膜及び前記接続配線の間にバッファー層が形成されていることを特徴とする。
【0021】
なお、前記バッファー層は、前記第3の容量電極及び前記接続配線を形成する際に生じる応力を緩和する膜である。代表的には、結晶性半導体膜、又は非晶質半導体膜等で形成され、膜厚は、10〜100nmである。
【0022】
また、前記バッファー層は、前記薄膜トランジスタの活性領域に接していない。なお、接続配線は、ソース電極及びドレイン電極であって、前記薄膜トランジスタの活性領域に接続している。
【0023】
また、本発明は、絶縁表面上に形成された第1の容量電極及び第2の容量電極を有する第1の容量素子と、前記第2の容量電極及び第3の容量電極を有する第2の容量素子と、薄膜トランジスタとを有する半導体装置の作製方法であって、絶縁表面上に半導体膜を形成した後、該半導体膜をエッチングして前記薄膜トランジスタの活性領域及び前記第1の容量電極を形成し、前記活性領域及び前記第1の容量電極上に第1の絶縁膜及び第1の導電膜を順に形成し、前記第1の導電膜をエッチングして前記薄膜トランジスタのゲート電極及び前記第2の容量電極を形成した後、第3の絶縁膜及び第2の導電膜を形成し、前記第2の導電膜、前記第3の絶縁膜、前記第2の絶縁膜をエッチングして、前記薄膜トランジスタの活性領域の一部を露出した後、第3の導電膜を形成して前記第3の導電膜と前記薄膜トランジスタの活性領域とを接続し、前記第2の導電膜及び前記第3の導電膜をエッチングして接続配線、及び前記第3の容量電極を形成することを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明により作製することができる半導体装置の作製工程を、図1を用いて説明する。
【0025】
基板10上に下地絶縁膜11を形成する。基板10としては、ガラス基板や合成石英ガラス基板やシリコン基板、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用いても良い。また、処理温度に耐えうるプラスチック基板を用いてもよい。下地絶縁膜11には、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜を用いる。ここでは下地絶縁膜11として単層構造を用いる例を示したが、絶縁膜を2層以上積層させた構造を用いても良い。なお、該下地絶縁膜は、基板からの不純物元素の拡散を抑制するものであるため、石英ガラス基板等を基板に用いた場合は、下地絶縁膜を形成しなくてもよい。
【0026】
次いで、下地絶縁膜上に半導体膜を形成する。半導体膜を、公知の手段(スパッタリング法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により25〜200nm(好ましくは30〜100nm)の厚さで成膜した後、半導体膜を所望の形状にエッチングしてTFTの活性領域14と容量素子の第1の容量電極となる半導体膜15を形成する。なお、図1ではTFTの活性領域の半導体膜と、容量素子の半導体膜とに分離して形成しているが、これらを分離せず、繋げたままでもよい。また、図1(A)において、第1の容量素子は、半導体膜に不純物を添加して導電膜としているが、これに限られるものではない。すなわち、導電性を有する膜であればよい。
【0027】
また、公知の手段によって成膜された半導体膜が非晶質構造を有する場合には、公知の結晶化処理(レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)を行って結晶性半導体膜としてから、所望の形状にエッチングするのが望ましい。なお、半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム(SiGe)合金などで形成すると良い。
【0028】
次に、半導体膜14及び15を覆う第1の絶縁膜13を形成する。第1の絶縁膜は、ゲート絶縁膜として機能する。第1の絶縁膜を、公知の手段(プラズマCVD法、スパッタリング法など)により、厚さを40〜150nmとして絶縁膜の単層または積層構造で形成する。
【0029】
次に、第1の導電膜を成膜し、公知の技術を用いて、第1の導電膜を選択的にエッチングしてゲート電極32と第2の容量電極33を形成する。第2の容量電極は、その電位が接地電位等に固定された容量配線となる。第1の導電膜の材料としては、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。また、リン等の不純物元素をドーピングした結晶性珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。ここでは、第1の導電膜を単層構造としているが、2層以上積層させてもよい。
【0030】
次に、ゲート電極32と第1の容量電極33を覆うように第2の絶縁膜34を形成する。第2の絶縁膜34は公知の手段(プラズマCVD法、スパッタリング法など)により、厚さを40〜150nmとして絶縁膜の単層または積層構造で形成する。
【0031】
次に、ゲート電極32をマスクとして、半導体膜14に選択的に不純物元素を導入し、不純物領域16を形成する。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素、又はp型を付与する不純物元素を導入する。図1では、p型不純物を導入した例を示す。続いて、熱処理を行って、不純物元素の活性化を行う。(図1(A))
【0032】
次に、第2の絶縁膜34上に第2の導電膜20を形成する(図1(B))。図1では、2層の導電膜を積層する場合について示す。バッファ層(図1(B)における第2の絶縁膜34上に形成される第2の導電膜20)は、後に成膜される上層の導電膜21から加えられる応力を緩和するために成膜する。このため、第2の導電膜は、応力を緩和することが可能な材質を用いて成膜する。例えば、リンを添加した結晶性珪素膜は、導電性を有し、段差被覆性の良好なLPCVD法で成膜でき、且つ金属元素膜に比べて柔軟なので上層の導電膜21が第2の絶縁膜34に加える応力を緩和することが出来る。図1では、リン添加した結晶性珪素膜を第2の導電膜とするが、これに必ずしも限定されず、非晶質珪素膜を用いることもできる。また、有機導電材料(例えば、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体およびこれらの共重合体、オリゴフェニレン、オリゴチオフェン、ペンタセン、テトラセン、銅フタロシアニン、フッ素置換フタロシアニン、ペリレン誘導体等)を用いることもできる。なお、図1において、TFTの不純物添加領域(ソース領域及びドレイン領域)はp型であるが、第2の導電膜20は、リンを添加した結晶性珪素膜であり、n型半導体であるため、第2の導電膜とTFTの不純物添加領域とを直接接続することが出来ない。従って、第2の導電膜とTFTの半導体膜とを直接接続するコンタクトホールを開口する前に、第2の導電膜を成膜している。
【0033】
次に、半導体膜14に達するコンタクトホールを形成するためのエッチング処理を行う。エッチング処理は、以下の第1のエッチング条件乃至第3のエッチング条件により行う。もちろん、同じ材料で積層されている場合は、同じ条件でエッチングを行うことが可能であり、異なる材料であっても、同じ条件でエッチングを行うことができる場合もある。なお、いずれのエッチング条件もRIE(Reactive ion etching)法やECR(Electron Cyclotron Resonance)法などに代表されるドライエッチング法により行うのが望ましい。これは、ドライエッチングの方がウエットエッチングよりも異方性エッチングを行い易いためである。
【0034】
まず、第1のエッチング条件により第2の導電膜20を部分的にエッチングし、第2の絶縁膜34を部分的に露呈させる。次に、レジストからなるマスクをそのままの状態にし、第2のエッチング条件により第2の絶縁膜34をエッチングして第1の絶縁膜13を部分的に露呈させる。更に、第3のエッチング条件により第1の絶縁膜13をエッチングし、半導体膜14の一部を露呈させる。以上のような処理により、半導体膜14に達するコンタクトホールを形成する。
【0035】
次に、第2の導電膜20上に第3の導電膜21を形成する。第3の導電膜21は、TFTのp型不純物領域、n型不純物領域の両方と接続可能にするため、金属元素膜であることが望ましい。また、TFTの半導体膜と反応しにくい材料からなる膜であることが望ましい。代表的には、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Nd等の元素を含む金属元素膜を用いることができる。本実施の形態では、タングステン膜を形成する。(図1(C))。
【0036】
次に、第2の導電膜20及び第3の導電膜30を選択的にエッチングして、TFTの接続配線であるソース電極及びドレイン電極22及び第3の容量電極23を形成した後、第3の絶縁膜24を形成する。なお、ソース電極、ドレイン電極22及び第3の容量電極を形成する際のエッチングは、ゲート電極の段差を平坦化する前のエッチングなので等方性エッチングが望ましい。タングステン及びリンを添加した結晶性珪素膜は、等方性エッチングが可能となる材料である。また、ソース電極及びドレイン電極は、ゲート電極上の一部を覆うように形成することが好ましい。この構造により、迷光(TFTの上方に形成する遮光膜で遮られない光)がTFTの半導体膜へ入射することを抑制することができ、TFTのオフ電流を抑制することができる。(図1(D))。また、第2の導電膜はバッファー層として設けるが、導電性を有しているため、第3の容量電極23と同様に、容量電極としても機能する。
【0037】
第3の絶縁膜24を形成した後、第3の絶縁膜24を部分的にエッチングし、TFTのソース電極及びドレイン電極22を露呈してコンタクトホールを形成する。この後、第4の導電膜26を形成する。第4の導電膜の材料としては、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タングステン(W)、銅(Cu)等を用いることができる。また、TaN膜上にAlやCuを形成し、さらにTi膜を形成した積層構造としてもよい。
【0038】
なお、図示しないが、スタックキャパシタの半導体膜15と第3の容量電極23とは、電気的に接続され、所定の電位を与えられる構造となっている。
【0039】
上記の工程により、TFTとスタックキャパシタとを同時に形成することが可能である。なお、スタックキャパシタは、第1の容量素子及び第2の容量素子で構成されており、第1の容量素子の上に第2の容量素子が積層されている。すなわち、第1の容量素子は、第1の誘電体を介して形成された第1の容量電極及び第2の容量電極からなり、第2の容量素子は、第2の誘電体を介して形成された第2の容量電極及び第3の容量電極からなる。本実施の形態では、第1の容量素子と第2の容量素子とが積層されているため、容量素子の面積を縮小しながら十分な容量電荷が確保できる。
【0040】
また、第2の絶縁膜34と第3の導電膜21の間にバッファー層として第2の導電膜20を形成するため、第3の導電膜21を成膜する際に生じるスパッタ衝撃から第2の絶縁膜34を保護することが可能であり、第2の絶縁膜34を薄膜化できる。この結果、誘電体の表面積を拡大しなくとも、十分な容量電荷を保つことが可能となる。
【0041】
また、第2の導電膜を有することにより、第3の導電膜21を成膜する際に生じる応力を緩和することが可能である。このため、応力による半導体膜割れの現象を抑制することが可能であり、歩留まりの向上を実現することができる。
【0042】
さらに、第2の導電膜は、TFTの半導体膜と直接接続されない。このため、第2の導電膜は、n型半導体膜及びp型半導体膜を用いることができる。すなわち、nチャネル型TFT及びpチャネル型TFTに合わせて、第2の導電膜の極性を合わせる必要がなく、最小限の工程数でバッファ層を形成することができる。
【0043】
本発明を、プロジェクターのような投影型液晶表示装置に適応すると、画素の開口率を高めることができ、この結果、高輝度かつ高精細な表示を得ることができる表示装置を歩留まり高く作製することができる。
【0044】
以上の構成からなる本発明について、以下に示す実施例によりさらに詳細な説明を行うこととする。
【0045】
【実施例】
[実施例1]
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図3〜図10を用いて説明する。なお、本明細書ではCMOS回路である駆動回路と、画素TFT及び容量素子を有する画素部とを同一基板上に形成した基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【0046】
はじめに、基板500上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜からなる膜厚10〜150nm(好ましくは50〜100nm)の第1の下地膜(図示しない)を形成する。下地膜は2層以上の積層構造としても良いし、形成しなくてもよい。次に、本実施例の処理温度に耐え得るTa、W、Cr、Mo、Si等の導電性材料で形成される導電膜を形成し、該導電膜を所望の形状とし、下部遮光膜を形成する。下部遮光膜はゲート配線としての機能も有する。本実施例では膜厚85nmの結晶性珪素膜を形成し、続いて膜厚170nmのタングステンシリサイド(WSi(x=2.0〜2.8))を成膜した後、不要な部分をエッチングして下部遮光膜501、502を形成する。なお、本実施例では、下部遮光膜として、2層の積層膜を用いるが単層膜で形成してもよい。
【0047】
本実施例では、基板500に合成石英ガラス基板を用いる。なお、基板にはコーニング社の#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、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、シリコン基板、金属元素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用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【0048】
次に、基板500および下部遮光膜501、502上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る膜厚10〜650nm(好ましくは50〜600nm)の第2の下地膜503を形成する。本実施例では第2の下地膜503として単層構造を用いるが、絶縁膜を2層以上積層させた構造を用いても良い。本実施例では、第2の下地膜503として、プラズマCVD法を用い、SiH及びNOを反応ガスとして成膜される膜厚100nmの酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=27%、N=24%、H=17%)を形成する。
【0049】
次いで、第2の下地膜503上に半導体膜504を形成する。半導体膜504は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段(スパッタリング法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により、25〜200nm(好ましくは30〜100nm)の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム(SiGe)合金などで形成すると良い。(図3(A))
【0050】
次に、公知の結晶化処理(レーザ結晶化法、熱結晶化法、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)により、半導体膜を結晶化する。本実施例では、酢酸ニッケル溶液(重量換算濃度5ppm)をスピンコートにより膜上全面に塗布し、温度600℃の窒素雰囲気中に12時間曝す。(図3(B))
【0051】
また、非晶質半導体膜の結晶化方法にレーザ結晶化法も適用する場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザやYAGレーザ、YLFレーザ、YVOレーザ、もしくはYAlOレーザ等を用いることができる。これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザビーム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100〜800mJ/cm(代表的には200〜700mJ/cm)とする。また、YAGレーザ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1〜300Hzとし、レーザーエネルギー密度を300〜1000mJ/cm(代表的には350〜800mJ/cm)とすると良い。次に幅100〜1000μm、例えば400μmで線状に集光したレーザビームを基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザビームの重ね合わせ率(オーバーラップ率)を50〜98%として行ってもよい。
【0052】
続いて、活性領域となる半導体膜から、結晶化を助長するために用いた金属元素を除去または低減するために、ゲッタリングを行なう。ゲッタリングについては特開平10−270363号公報に開示している方法を適用すればよい。本実施例では、マスクとして、膜厚70nmの酸化珪素膜を形成し、エッチングを行って、所望の形状の酸化珪素膜508a〜508dを得る。次に、半導体膜に選択的にAr(アルゴン)を注入して不純物領域510a〜510fを形成し、熱処理を行うことで、活性領域となる半導体膜511a〜511dから金属元素を除去または半導体特性に影響しない程度にまで低減することができる。511a〜511dから除去された金属元素は、後の工程で510a〜510fと共にエッチングされ除去される。このようにして作製した活性領域を有するTFTは、オフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られるため、良好な電流電圧特性を達成することができる。(図3(C))
【0053】
次に、結晶性半導体膜をエッチングし、511a〜511dを所望の形状の半導体膜に形成する。なお、この工程の詳細は図示していない。なお、半導体膜511a〜511dを形成した後、TFTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。
【0054】
次いで、半導体膜511a〜511dを覆う第1のゲート絶縁膜512を形成する。(図4(A))。第1のゲート絶縁膜512はプラズマCVD法またはスパッタリング法を用い、厚さ20〜150nmの絶縁膜を形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚35nmの酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)を形成する。なお、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の絶縁膜を用いても良い。
【0055】
また、第1のゲート絶縁膜512に酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Orthosilicate)とOとを混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm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珪素膜は、その後の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。
【0056】
次に、ゲート絶縁膜を部分的にエッチングして、容量素子の電極の一方となる半導体膜511dを露出させ、該半導体膜511dに不純物元素を導入し、第1の容量電極を形成する。(図4(B))。このとき、他の領域は、レジスト513で覆われているため、不純物元素は導入されない。本実施例では、不純物元素としてP(リン)を用い、加速電圧10keV、不純物原子のドーズ量5×1014/cmとしてドーピング処理を行う。
【0057】
続いて、第2のゲート絶縁膜515を形成する。第2のゲート絶縁膜515はプラズマCVD法またはスパッタリング法を用い、厚さ20〜150nmの絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により50nmの厚さで酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)を形成した。なお、第2のゲート絶縁膜は、酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の絶縁膜を用いても良い。
【0058】
本実施例では、容量素子において誘電体として機能する絶縁膜をTFTのゲート絶縁膜に比べて薄くするため、2回に分けてゲート絶縁膜を形成しているが、1回で形成しても良い。
【0059】
次に、下部遮光膜と接続するコンタクトホールを形成した後、膜厚20〜100nmの第1の導電膜516aと、膜厚100〜400nmの第2の導電膜516bとを積層形成する。(図4(C))。本実施例では、膜厚150nmのn型結晶性珪素膜からなる第1の導電膜516aと、膜厚150nmのタングステンシリサイド(WSi)膜からなる第2の導電膜516bを積層する。n型結晶性珪素膜はプラズマCVD法で形成する。また、タングステンシリサイド(WSi)膜は、タングステンシリサイド(WSi)のターゲットを用いてスパッタリング法で形成する。
【0060】
なお、本実施例では、第1の導電膜516aをn型結晶性珪素膜、第2の導電膜516bをWSiとしたが、特に限定されず、いずれもTa、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。
【0061】
次に、ゲート電極及び第2の容量電極を形成するためのエッチング処理を行う。(図5(A))。本実施例ではエッチング条件として、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチング用ガスにCFとClとOとを用い、それぞれのガス流量比を25:25:10(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行い、導電膜517〜521を形成する。なお、該工程には、RIE法、ECR法などの他の公知のエッチング法を適用することも可能である。
【0062】
次に、第2のドーピング処理を行い、半導体膜にn型を付与する不純物元素を導入する。ドーピング処理はイオンドーピング法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドーピング法の条件は不純物原子のドーズ量を1×1013〜5×1014/cmとし、加速電圧を30〜80keVとして行う。本実施例では、不純物原子のドーズ量を1.5×1013/cmとし、加速電圧を70keV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、導電膜517〜521がn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に低濃度不純物領域523、524が形成される。低濃度不純物領域523、524には1×1018〜1×1020/cmの濃度範囲のn型を付与する不純物元素を導入する。ここで、pチャネル型TFTを形成する半導体膜にはレジストによるマスク522が形成されており、n型を付与する不純物元素は導入されない。
【0063】
次いで、図5(B)に示すように、第3のドーピング処理を行う。イオンドーピング法の条件は不純物原子のドーズ量を1×1013〜1×1015/cmとし、加速電圧を30〜120keVとして行う。このとき、pチャネル型TFTを形成する半導体膜にn型を付与する不純物元素を導入しないためにマスク525bを形成し、また、nチャネル型TFTを形成するための半導体膜に選択的に高濃度不純物領域を形成するためにマスク525a、525cを形成する。本実施例では不純物原子のドーズ量を1×1015/cmとし、加速電圧を40keVとして行った。こうして、高濃度不純物領域526、529が形成される。
【0064】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク532aおよび532bをパターニングして、図5(C)に示すように、第4のドーピング処理を行う。この第4のドーピング処理により、pチャネル型TFTの活性層となる半導体膜に、p型を付与する不純物元素が導入された不純物領域533を形成する。第2の導電膜518を不純物元素に対するマスクとして用い、p型を付与する不純物元素を導入して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、イオンドーピング法によりジボラン(B)を半導体膜に添加して、不純物領域533を形成する。イオンドーピング法の条件を、不純物原子のドーズ量1×1013〜1×1014/cmとし、加速電圧30〜120keVとして行う。この第4のドーピング処理の際には、nチャネル型TFTを形成する半導体膜はレジストからなるマスク532aおよび532bで覆われている。
【0065】
次に、図6(A)に示すように、第5のドーピング処理を行う。イオンドーピング法の条件は不純物原子のドーズ量を1×1013〜1×1015/cmとし、加速電圧を20〜120keVとして行う。このとき、nチャネル型TFTを形成する半導体層にp型を付与する不純物元素を導入しないためにマスク534a、534cを形成し、また、pチャネル型TFTを形成するための半導体層に選択的に高濃度不純物領域を形成するためにマスク534bを形成する。本実施例では不純物原子のドーズ量を1×1015/cmとし、加速電圧を40keVとして行う。こうして、高濃度不純物領域535及び低濃度不純物領域536が形成される。
【0066】
以上の工程により、それぞれの半導体膜に高濃度不純物領域および低濃度不純物領域が形成される。
【0067】
次いで、図6(B)に示すように、レジストからなるマスク534a〜534cを除去して第1の層間絶縁膜538を形成する。この第1の層間絶縁膜538としては、プラズマCVD法またはスパッタリング法を用い、厚さを100〜200nmの絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚150nmの酸化窒化珪素膜を形成する。もちろん、第1の層間絶縁膜538は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、窒化珪素膜など他の絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【0068】
次いで、第3の熱処理を行って、半導体膜の結晶性の回復、および、それぞれの半導体膜に導入された不純物元素の活性化を行う。ここでは、電気炉を用いて、酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で950℃、30分の加熱処理を施す。なお、該加熱処理の他に、レーザアニール法、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。本実施例では、基板に合成石英を用いているため第3の熱処理を高温で行えるが、耐熱温度が低いガラスやプラスチック等を基板に用いた場合は、基板の耐熱温度より低い温度で第3の加熱処理をする必要がある。
【0069】
また、第1の層間絶縁膜538を形成する前に熱処理を行っても良い。ただし、第1の導電膜及び第2の導電膜材料が熱に弱い場合には、本実施例のように第1の導電膜及び第2の導電膜等を保護するため第1の層間絶縁膜(珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形成した後で熱処理を行うことが好ましい。
【0070】
次に、熱処理(300〜550℃で1〜12時間の熱処理)を行うと水素化を行うことができる。この工程は第1の層間絶縁膜538に含まれる水素により半導体膜のダングリングボンドを終端する工程である。なお、第1の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体膜を水素化することもできる。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)や、3〜100%の水素を含む雰囲気中にて300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行っても良い。
【0071】
次に、図6(C)に示すように、第1の層間絶縁膜538上に第3の導電膜600を形成する。第3の導電膜600の材料としては、膜厚10〜100nmのリン等のn型不純物元素をドーピングした結晶性珪素膜に代表される導電膜が好ましい。第3の導電膜の膜厚が10nm未満では、後ほど形成する第3の導電膜であるタングステン膜を形成する際に生じるの応力の緩和の効果が低い。又、第3の導電膜の膜厚が100nm以上では、後ほど形成するソース電極及びドレイン電極および第2の容量電極を形成する際、それぞれの線の幅を均一に制御することが困難である。本実施例では、第3の導電膜600として、LPCVD法により膜厚50nmのn型結晶性珪素膜を形成する。
【0072】
次いで、図6(C)に示すように、TFTの半導体膜の各高濃度不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。本実施例では、エッチング条件として、RIEエッチング法により、エッチング用ガスにCFとClとOとを用い、それぞれのガス流量比を25:25:10(sccm)とし、106.4Paの圧力で電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してエッチングを行う。
【0073】
次に、第3の導電膜600および半導体膜上に、スパッタリング法を用いて第4の導電膜607であるタングステン膜を形成する。第4の導電膜607の厚さは50〜150nmが好ましい。これは、第4の導電膜の膜厚が50nmより薄いと、後ほど形成するコンタクトホールのエッチングストッパーとしての機能がなくなるためであり、また、膜厚が150nm以上だと、ソース電極及びドレイン電極および第3の容量電極を形成する際、等方性のエッチングを行うため、それぞれの線の幅を均一に制御することが困難であるためである。本実施例では、膜厚100nmのタングステン膜を形成する。なお、第4の導電膜607の材料としては、タングステンに限らない。例えば、窒化タンタル(TaN)膜上にアルミニウム(Al)膜や銅(Cu)膜を形成し、さらにチタン(Ti)膜を形成した積層膜をエッチングして配線を形成してもよい。
【0074】
次に、図7(A)に示すように、第3の導電膜及び第4の導電膜を選択的にエッチングして接続配線であるソース電極及びドレイン電極608〜613及び第3の容量電極614aを形成する。まず、第1のエッチング条件として、RIEエッチング法により、エッチング用ガスにSFとHeを用い、それぞれのガス流量比を20:20(sccm)とし、電極に300WのRF(13.56MHz)電力を投入して第4の導電膜607を部分的にエッチングする。続いて、第2のエッチング条件として、RIEエッチング法により、エッチング用ガスにSFとHeを用い、それぞれのガス流量比を20:20(sccm)とし、電極に300WのRF(13.56MHz)電力を投入して第3の導電膜を部分的にエッチングする。なお、エッチングされた第3の導電膜614bは、バッファー層として設けるが、導電性であるため、第4の導電膜と共に容量電極としても機能する。
【0075】
次に、図7(B)に示すように、第2の層間絶縁膜615を形成する。第2の層間絶縁膜615は、プラズマCVD法またはスパッタリング法を用い、厚さを100〜200nmの絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚120nmの窒化珪素膜を形成する。
【0076】
次いで、第2の層間絶縁膜615上に無機絶縁材料または有機絶縁材料からなる第3の層間絶縁膜539を形成する。本実施例では、膜厚0.45μmの窒化酸化珪素膜を形成する。
【0077】
次に、ソース電極及びドレイン電極608〜613に達するコンタクトホールを形成し、ソース電極及びドレイン電極608〜613とそれぞれ電気的に接続する配線540〜544を形成する。
【0078】
これらの配線は、膜厚60nmのチタン(Ti)膜、膜厚40nmの窒化チタン(TiN)膜、膜厚300の合金膜(AlとSiとの合金膜)及び膜厚100nmのタングステン(W)膜の積層膜をエッチングして形成する。
【0079】
次いで、図8(A)に示すように、第3の層間絶縁膜539および配線540〜544上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第4の層間絶縁膜560を形成する。本実施例では、膜厚0.45μmの窒化酸化珪素膜を形成する。
【0080】
次に、第4の層間絶縁膜560上にAl、Ti、W、Cr、または黒色樹脂等の高い遮光性を持つ膜を所望の形状にエッチングして遮光膜561、562を形成する。この遮光膜561、562は画素の開口部以外を遮光するように網目状に配置する。
【0081】
次に、図8(B)に示すように、遮光膜561、562を覆うように第5の層間絶縁膜563を形成する。こののち、接続配線544に通じるコンタクトホールを形成し、導電膜を100nm形成し、所望の形状にエッチングして画素電極564、565を形成する。本実施例では、ITOからなる膜を用いて画素電極を形成する。後にこの基板を用いて形成する液晶表示装置は、透過型液晶表示装置である。一方、画素電極に、銀やアルミニウム等反射性の高い元素からなる膜を用いると、反射型液晶表示装置用の基板を形成することができる。
【0082】
以上の様にして、nチャネル型TFT551とpチャネル型TFT552からなる駆動回路555、画素TFT553及び容量素子554とを有する画素部556を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【0083】
[実施例2]
本実施例では、実施例1で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図9を用いる。
【0084】
まず、実施例1に従い、図8(B)の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図8(B)のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極564、565上に配向膜567を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜567を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をエッチングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサを所望の位置に形成してもよい。本実施例においては、反射型液晶表示装置を形成するため、画素電極を、アルミニウム膜で形成する。
【0085】
次いで、対向基板569を用意する。次いで、対向基板569上に着色層570、平坦化膜573を形成する。
【0086】
次いで、平坦化膜573上に透明導電膜からなる対向電極576を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜577を形成し、ラビング処理を施す。
【0087】
次に、画素部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シール材568で貼り合わせる。シール材568にはフィラーが混入されており、このフィラーと柱状スペーサによって2枚の基板の間隔を均一に保ちながら貼り合わせることができる。その後、両基板の間に液晶材料575を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶材料575には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図9に示す反射型液晶表示装置が完成する。次に、必要があれば、アクティブマトリクス基板及び対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板569のみに偏光板(図示しない)を貼りつける。次に、公知の技術を用いてFPCを貼りつける(図示しない)。
【0088】
以上のようにして作製される液晶表示装置は、複数の容量素子を縦に積層して形成しており、十分な容量を確保しつつ開口率を上げるができる。このため、高輝度かつ高精細な表示を実現することが可能である。
【0089】
また、容量電極となる導電膜と誘電体との間にバッファ層を形成するため、容量電極となる導電膜を形成するときに発生する応力を緩和することができる。このため、応力による半導体膜割れの現象を抑制することが可能であり、歩留まりよく動作特性や信頼性を向上させた液晶表示装置を作製することも可能となる。
【0090】
すなわち、高輝度かつ高精細な表示を得ることができる液晶表示装置を歩留まり高く作製することができる。特に、プロジェクターのような投影型表示装置に本発明の液晶表示装置を用いると、輝度を高めることができ、高輝度かつ高精細な表示が可能となる。
【0091】
また、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【0092】
[実施例3]
本実施例では、本発明を用いて発光装置を作製した例について説明する。本明細書において、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにICを実装した表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electro Luminescence)が得られる化合物を含む層(以下、EL層と示す。)と陽極層と、陰極層とを有する。また、ルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【0093】
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成される全ての層をEL層と定義する。EL層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層及び電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層及び陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層及び陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層及び陰極層の順に積層した構造を有していることもある。
【0094】
図10は本実施例の発光装置の断面図である。基板700上に設けられた駆動回路は図7(B)の駆動回路555を用いて形成される。従って、構造の説明は実施例1のnチャネル型TFT551とpチャネル型TFT552の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではTFTをシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【0095】
配線701〜703はCMOS回路のソース配線及びドレイン配線として機能する。また、配線704及び705はソース配線とスイッチングTFTのソース領域とを、ドレイン配線とスイッチングTFTのドレイン領域とをそれぞれ電気的に接続する配線として機能する。図10において、基板上に設けられたスイッチングTFT603は図7(B)のnチャネル型TFT551を用いて形成される。したがって、構造の説明は、実施例1に記載のnチャネル型TFT551の説明を参照すれば良い。
【0096】
なお、本実施例では、スイッチングTFT603をチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【0097】
容量素子605は図7(B)の容量素子554を用いて形成される。従って、構造の説明は、実施例1の容量素子554の説明を参照すれば良い。
【0098】
電流制御TFT604は図7(B)のpチャネル型TFT552を用いて形成される。従って、構造の説明は実施例1のpチャネル型TFT552の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【0099】
また、配線706は電流制御TFTのソース配線(電源線に相当する)であり、配線707は電流制御TFTの画素電極711を上に重ねることで画素電極711と電流制御TFT604とを電気的に接続する電極である。
【0100】
なお、画素電極711は、透明導電膜からなる画素電極(発光素子の陽極)である。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、透明導電膜にガリウムを導入したものを用いても良い。画素電極711は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜710上に形成する。後に形成される発光層は、膜厚が非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。このため、画素電極を形成する前に層間絶縁膜を平坦化しておくことが望ましい。
【0101】
配線701〜708を形成後、図10に示すようにバンク712を形成する。バンク712は100〜400nmの無機絶縁膜もしくは有機樹脂膜をエッチングして形成すれば良い。
【0102】
なお、バンク712は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク712の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属元素粒子を導入して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は1×10〜1×1012Ωm(好ましくは1×10〜1×1010Ωm)となるようにカーボン粒子や金属元素粒子の導入量を調節すれば良い。
【0103】
画素電極711の上にはEL層713が形成される。本実施例では、有機発光材料を用いる。なお、図10では一画素しか図示していないが、本実施例ではR(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応したEL層を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を用いてEL層を形成している。具体的には、正孔注入層として20nm厚の銅フタロシアニン(CuPc)膜を設け、その上に発光層として70nm厚のトリス−8−キノリノラトアルミニウム錯体(Alq)膜を設けた積層構造としている。Alqにキナクリドン、ペリレンもしくはDCM1といった蛍光色素を導入することで発光色を制御することができる。
【0104】
但し、以上の例はEL層として用いることのできる発光材料の一例であって、これに限定する必要はない。有機材料及び無機材料を用いて発光層を形成してもよい。また、発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせてEL層(発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層)を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料をEL層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が20以下または連鎖する分子の長さが10μm以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として20nmのポリチオフェン(PEDOT)膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として100nm程度のパラフェニレンビニレン(PPV)膜を設けた積層構造としても良い。なお、PPVのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【0105】
次に、EL層713の上には導電膜からなる陰極714が設けられる。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のMgAg膜(マグネシウムと銀との合金膜)を用いても良い。陰極材料としては、周期表の1族もしくは2族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を導入した導電膜を用いれば良い。
【0106】
この陰極714まで形成された時点で発光素子715が完成する。なお、ここでいう発光素子715は、画素電極(陽極)711、EL層713及び陰極714で形成されたダイオードを指す。
【0107】
発光素子715を完全に覆うようにしてパッシベーション膜716を設けることは有効である。パッシベーション膜716としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜を用いることは有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層713の上方にも容易に成膜することができる。また、DLC膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、有機発光層713の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間にEL層713が酸化するといった問題を防止できる。
【0108】
さらに、パッシベーション膜716上に封止材717を設け、カバー材718を貼り合わせる。封止材717としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施例においてカバー材718はガラス基板や合成石英ガラス基板やプラスチック基板(プラスチックフィルムも含む)の両面に炭素膜(好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜)を形成したものを用いる。
【0109】
こうして図10に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク712を形成した後、パッシベーション膜716を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式(またはインライン方式)の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材718を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【0110】
こうして、基板にnチャネル型TFT601、pチャネル型TFT602、スイッチングTFT(nチャネル型TFT)603、電流制御TFT(pチャネル型TFT)604および容量素子605が形成される。
【0111】
また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、D/Aコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【0112】
さらに、発光素子を保護するための封止(または封入)工程まで行った後の本実施例の発光装置について図11を用いて説明する。なお、必要に応じて図10で用いた符号を引用する。
【0113】
図11(A)は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図11(B)は図11(A)をC−C’で切断した断面図である。図11(A)において、点線で示された801はソース側駆動回路、806は画素部、807はゲート側駆動回路である。また、901はカバー材、902は第1シール材、903は第2シール材であり、第1シール材902で囲まれた内側には封止材907が設けられる。
【0114】
904はソース側駆動回路801及びゲート側駆動回路807に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)905からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基盤(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
【0115】
次に、図11(A)におけるC−C‘の断面構造について、図11(B)を用いて説明する。基板700の上方には画素部806、ゲート側駆動回路807が形成されており、画素部806は電流制御TFT604とそのドレインに電気的に接続された画素電極711を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路807はnチャネル型TFT601とpチャネル型TFT602とを組み合わせたCMOS回路(実施例1及び図10参照)を用いて形成される。
【0116】
画素電極711は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極711の両端にはバンク712が形成され、画素電極711上にはEL層713および発光素子の陰極714が形成される。
【0117】
陰極714は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線904を経由してFPC905に電気的に接続されている。さらに、画素部806及びゲート側駆動回路807に含まれる素子は全て陰極714およびパッシベーション膜716で覆われている。
【0118】
また、第1シール材902によりカバー材901が貼り合わされている。なお、カバー材901と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。次に、第1シール材902の内側には封止材907が充填されている。なお、第1シール材902、封止材907としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第1シール材902はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、封止材907の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。
【0119】
発光素子を覆うようにして設けられた封止材907はカバー材901を接着するための接着剤としても機能する。また、本実施例ではカバー材901を構成するプラスチック基板901の材料としてFRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、マイラー、ポリエステルまたはアクリルを用いることができる。
【0120】
また、封止材907を用いてカバー材901を接着した後、封止材907の側面(露呈面)を覆うように第2シール材903を設ける。第2シール材903は第1シール材902と同じ材料を用いることができる。
【0121】
以上のような構造で発光素子を封止材907に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の有機発光層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。
【0122】
以上のようにして作製される発光装置における配線は、半導体膜との十分な接触がなされており、発光装置の動作特性や信頼性も十分なものとなり得る。また、本発明の構成を用いたアクティブマトリクス基板を発光装置に用いることにより、発光装置を歩留まりよく作製することが出来る。次に、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【0123】
なお、本実施例は実施例1と自由に組み合わせることが可能である。
[実施例4]
本発明を適用して、様々な表示装置(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発光装置)を作製することができる。即ち、それら表示装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
【0124】
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、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。それらの例を図12、図13及び図14に示す。
【0125】
図12(A)はパーソナルコンピュータであり、本体3001、画像入力部3002、表示部3003、キーボード3004等を含む。本発明を適用することにより、歩留まり高く高精細な表示が可能である低消費電力のパーソナルコンピュータを作製することが出来る。
【0126】
図12(B)はビデオカメラであり、本体3101、表示部3102、音声入力部3103、操作スイッチ3104、バッテリー3105、受像部3106等を含む。本発明を適用することで、歩留まり高く高精細な表示が可能なビデオカメラを作製することが出来る。
【0127】
図12(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3201、カメラ部3202、受像部3203、操作スイッチ3204、表示部3205等を含む。本発明を適応することで、歩留まり高く高精細な表示が可能である低消費電力のモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)を作製することが出来る。
【0128】
図12(D)はゴーグル型ディスプレイであり、本体3301、表示部3302、アーム部3303等を含む。本発明を適用することで、歩留まり高く高精細な表示が可能なゴーグル型ディスプレイを作製することが出来る。
【0129】
図12(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3401、表示部3402、スピーカ部3403、記録媒体3404、操作スイッチ3405等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Digital Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明を適用することで、歩留まり高く高精細な表示が可能なプレーヤーを作製することが出来る。
【0130】
図12(F)はデジタルカメラであり、本体3501、表示部3502、接眼部3503、操作スイッチ3504、受像部(図示しない)等を含む。本発明を適用することで、歩留まり高く高精細な表示が可能である低消費電力のデジタルカメラを作製することが出来る。
【0131】
図13(A)はフロント型プロジェクターであり、投射装置3601、スクリーン3602等を含む。本発明を適用すること、歩留まり高く高輝度フロント型プロジェクターを作製することが出来る。
【0132】
図13(B)はリア型プロジェクターであり、本体3701、投射装置3702、ミラー3703、スクリーン3704等を含む。本発明を適用することで、歩留まり高く高輝度リア型プロジェクターを作製することが出来る。
【0133】
なお、図13(C)は、図13(A)及び図13(B)中における投射装置3601、3702の構造の一例を示した図である。投射装置3601、3702は、光源光学系3801、ミラー3802、3804〜3806、ダイクロイックミラー3803、プリズム3807、液晶表示装置3808、位相差板3809、投射光学系3810で構成される。投射光学系3810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13(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。
【0134】
また、図13(D)は、図13(C)中における光源光学系3801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3801は、リフレクター3811、光源3812、レンズアレイ3813、3814、偏光変換素子3815、集光レンズ3816で構成される。なお、図13(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。
【0135】
ただし、図13に示したプロジェクターにおいては、透過型の液晶表示装置を用いた場合を示しており、反射型の液晶表示装置での適用例は図示していない。
【0136】
図14(A)は携帯電話であり、本体3901、音声出力部3902、音声入力部3903、表示部3904、操作スイッチ3905、アンテナ3906等を含む。本発明を適用することで、歩留まり高く高精細な表示が可能である低消費電力の携帯電話を作製することが出来る。
【0137】
図14(B)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体4001、表示部4002、4003、記憶媒体4004、操作スイッチ4005、アンテナ4006等を含む。本発明を適用することすることで、歩留まり高く高精細な表示が可能である低消費電力の携帯書籍を作製することが出来る。
【0138】
図14(C)はディスプレイであり、本体4101、支持台4102、表示部4103等を含む。本発明を適用したディスプレイは、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。
【0139】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざま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1〜4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。
【0140】
【発明の効果】
本発明の構成を採用することにより、以下に示すような有意性を得ることが出来る。
【0141】
TFTと、基板に対して縦に複数の容量素子を積層した半導体装置において、容量素子の誘電体である絶縁膜上に、後に形成する導電膜の応力を緩和するバッファー層である導電膜を形成し、該バッファー層及び絶縁膜の一部にコンタクトホールを形成する。この後、導電膜を成膜し、エッチングしてソース電極及びドレイン電極を形成する。この構造により、半導体膜や容量配線等の応力割れを抑制しつつ、TFTと複数の容量素子を有する半導体装置を形成することが可能である。
【0142】
TFTと、基板に対して縦に容量素子を積層した半導体装置において、バッファー層を誘電体である絶縁膜上に形成することによって、スパッタリング衝撃から誘電体である絶縁膜を保護することが可能となる。このため、スパッタリン法により容量電極を形成することが可能となり、容量電極を形成するための形成方法及び材料の選択比が増加する。
【0143】
TFTのゲート電極上の一部を覆うようにソース電極及びドレイン電極を形成することで、該電極が遮光膜として機能するため、迷光を遮ることができ、TFTのオフ電流を抑制することができる。
【0144】
すなわち、本発明により、高容量を保持することが可能な半導体装置を歩留まり高く作製することができる。特に、半導体装置が表示装置の場合、開口率を高めることが可能となるため、十分な容量を確保しつつ、高輝度かつ高精細な表示を実現することが可能な表示装置を、歩留まり高く作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概念の一例を示す図。
【図2】従来の例を示す図。
【図3】画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図4】画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図5】画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図6】画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図7】画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図8】画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図9】アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図10】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図11】(A)発光装置の上面図。
(B)発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図12】電子機器の例を示す図。
【図13】電子機器の例を示す図。
【図14】電子機器の例を示す図。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device including a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) and a capacitor (capacitor) and a manufacturing method thereof. In addition, the present invention relates to a display device including a semiconductor device including a TFT and a capacitor, particularly to an electronic device in which a liquid crystal display device, an EL display device, and a projector are mounted as components, and a method for manufacturing the electronic device. Note that in this specification, a semiconductor device generally means a device that can function by utilizing semiconductor characteristics, and a display device, a semiconductor circuit, and an electronic device are all semiconductor devices.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a TFT is formed using a thin film (having a thickness of about several to several hundred nm) formed on a substrate having an insulating surface, and a semiconductor device having an integrated circuit formed by the TFT has been developed. As a typical example, an active matrix type liquid crystal display device is known. In particular, since a TFT using a crystalline silicon film as an active region has high field-effect mobility, various functional circuits can be formed.
[0003]
For example, in an active matrix type liquid crystal display device, a pixel circuit for displaying an image for each functional block and a pixel circuit such as a shift register circuit, a level shifter circuit, a buffer circuit, and a sampling circuit based on a CMOS circuit are controlled. Can be formed on one substrate, and the circuit can be formed by TFT.
[0004]
In addition, the use of semiconductor devices typified by active matrix type liquid crystal display devices has been expanding more and more, and accordingly, convenience has been demanded, and miniaturization, high brightness, high definition, and low price have been achieved. Development to advance such things is continuing.
[0005]
For example, a pixel portion of an active matrix type liquid crystal display device used for a display portion of a liquid crystal projector or an electronic device is composed of millions of pixels, and each pixel is provided with a TFT. A counter electrode is provided on the counter substrate side sandwiching the liquid crystal, and forms a kind of capacitor using the liquid crystal as a dielectric. Next, the charge stored in this capacitor is controlled by the switching function of the TFT. Thus, the liquid crystal is driven by controlling the potential applied to each pixel, and the amount of transmitted or reflected light is controlled to display an image.
[0006]
In particular, in a small, high-definition transmissive liquid crystal display device used for a liquid crystal projector, as long as miniaturization and high definition are required, it is expected that the pixel size will continue to be reduced. For example, in order to realize a high-definition display of XGA (1024 × 768 pixels) with a 0.7-inch diagonal liquid crystal display device, each pixel has an extremely small area of 14 μm × 14 μm. ing.
[0007]
In a transmissive liquid crystal display device, when a capacitor is formed using a capacitor wiring in a pixel portion to secure a sufficient capacitance, the aperture ratio must be sacrificed. At present, these problems have been addressed by increasing the aperture ratio for higher brightness and increasing the number of pixels for higher definition. It is extremely difficult to design a pixel structure capable of simultaneously satisfying the increase in the rate and the increase in the number of pixels and securing a sufficient capacity.
[0008]
As a solution to the above problem, in order to increase the aperture ratio, the area of the TFT and the area of the capacitor which are dead spaces are reduced, the width of the gate electrode and the width of the source wiring are reduced, and the bonding margin between the TFT substrate and the counter substrate is reduced. Improvements such as miniaturization have been made. In particular, using a stacked capacitor to reduce the area of the capacitor is effective as the above solution. (Patent Document 1)
[0009]
The stack capacitor is a capacitive element having a structure in which three or more capacitance electrodes are stacked via two or more dielectrics. In this specification, only the case where the capacitance electrode has three layers will be described. However, the present invention is not limited to this structure, and a plurality of capacitance electrodes may be provided. In this specification, a case where the first capacitor electrode is formed simultaneously with the semiconductor layer of the TFT and the second capacitor electrode is formed simultaneously with the gate electrode, and the dielectric layer separating the two is a gate insulating film is mainly described. Although described, it is not necessarily limited to only this configuration.
[0010]
FIG. 2 shows a method for manufacturing a conventional stack capacitor. The semiconductor film formed on the substrate is selectively etched using a known technique related to patterning and etching to form the semiconductor film 14 of the TFT and the first capacitance electrode 15 of the stack capacitor, and then the first An insulating film 13 serving as a dielectric is formed. Next, a gate electrode 32 and a second capacitance electrode 33 are formed. The second capacitance electrode 33 is a capacitance wiring whose potential is fixed to a ground potential or the like. After that, a second insulating film 34 serving as a second dielectric is formed. (FIG. 2 (A)).
[0011]
After a part of the first insulating film and the second insulating film is etched to form a contact hole 40, a source electrode, a drain electrode, which is a connection wiring, and a second conductive film 35 which becomes a third capacitance electrode are formed. It is formed so as to be connected to the semiconductor film 14 of the TFT. (FIG. 2 (C)).
[0012]
Subsequently, after the second conductive film is etched to form the source electrode, the drain electrode 41, and the third capacitor electrode 42, the source electrode and the drain electrode, the second insulating film, and the third capacitor electrode are covered. A third insulating film 36 is formed. (FIG. 2 (D)). Thereafter, a part of the third insulating film is etched to form a contact hole reaching the source electrode and the drain electrode, and then a third conductive film is formed and selectively etched to form the connection wiring 38. I do. (FIG. 2E). Although not shown in FIG. 1, the first capacitance electrode 15 and the third capacitance electrode 42 are electrically connected, and are connected to another wiring or TFT so as to apply a predetermined voltage.
[0013]
In the capacitance element, it is possible to hold more capacitance charge by reducing the thickness of the dielectric.
[0014]
However, when the thickness of the dielectric is reduced, when the subsequent conductive film is formed by a sputtering method, the dielectric is likely to be damaged due to the impact of sputtering. Specifically, when forming the second capacitance electrode 33 and the third capacitance electrode 42, a defect occurs in the first dielectric 13 and the second dielectric 34 that are in contact with those electrodes, As a result, a short circuit may occur between the first capacitance electrode 15 and the second capacitance electrode 33 or between the second capacitance electrode 33 and the third capacitance electrode 42.
[0015]
Further, when the second conductive film 35 is formed on the insulating film 34 which is a dielectric, the stress of the conductive film 35 causes a problem that the semiconductor film 14 and the first capacitor electrode 15 of the TFT are cracked and cracked. .
[0016]
As a countermeasure against this problem, when forming the second conductive film, use of a material that does not apply excessive stress to the lower structure can be cited. However, in this case, the material of the second conductive film is limited. For example, a case where a semiconductor film in which phosphorus is introduced into an impurity element is used as the second conductive film 35 is described. Although the semiconductor film into which phosphorus is introduced and the semiconductor film forming the n-channel TFT can be electrically connected, a pn junction is formed in the semiconductor film forming the p-channel TFT, and conduction cannot be achieved. I will. For this reason, it is necessary to form conductive films made of different materials on the capacitance electrode of the n-channel TFT and the capacitance electrode of the p-channel TFT. This causes a problem that the number of steps increases.
[0017]
[Patent Document 1]
JP-A-5-243519 (pages 2 to 3, FIG. 1)
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and relates to a semiconductor device having a TFT and a plurality of capacitive elements. It is an object to manufacture.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a semiconductor device including a plurality of capacitor elements and a thin film transistor which are vertically stacked on an insulating surface, wherein a buffer layer is provided between a dielectric of the capacitor element and a capacitor electrode.
[0020]
That is, a semiconductor device including a thin film transistor, a first capacitor, and a second capacitor formed over an insulating surface, wherein the first capacitor and the second capacitor are formed on the insulating surface. The first capacitive element has a first capacitive electrode and a second capacitive electrode formed with a first dielectric interposed therebetween, and the second capacitive element has: The thin film transistor has the second capacitance electrode and the third capacitance electrode formed through a second dielectric, and the thin film transistor has an active region formed of a semiconductor film, a gate electrode, and a connection connected to the active region. A wiring, and a first insulating film formed between the gate electrode and the connection wiring, between the second dielectric and the third capacitor electrode, and between the first insulating film and the Buffer layer must be formed between connection wiring And it features.
[0021]
Note that the buffer layer is a film that relieves stress generated when the third capacitance electrode and the connection wiring are formed. Typically, it is formed of a crystalline semiconductor film, an amorphous semiconductor film, or the like, and has a thickness of 10 to 100 nm.
[0022]
Further, the buffer layer is not in contact with the active region of the thin film transistor. The connection wiring is a source electrode and a drain electrode, and is connected to the active region of the thin film transistor.
[0023]
In addition, the present invention provides a first capacitor having a first capacitor electrode and a second capacitor electrode formed on an insulating surface, and a second capacitor having the second capacitor electrode and a third capacitor electrode. A method for manufacturing a semiconductor device including a capacitor and a thin film transistor, wherein a semiconductor film is formed over an insulating surface, and the semiconductor film is etched to form an active region of the thin film transistor and the first capacitor electrode. Forming a first insulating film and a first conductive film in order on the active region and the first capacitor electrode, etching the first conductive film to form a gate electrode of the thin film transistor and the second capacitor; After forming the electrodes, a third insulating film and a second conductive film are formed, and the second conductive film, the third insulating film, and the second insulating film are etched to activate the thin film transistor. Expose part of the area Forming a third conductive film, connecting the third conductive film with the active region of the thin film transistor, etching the second conductive film and the third conductive film, and connecting wiring; The method is characterized in that the third capacitance electrode is formed.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A manufacturing process of a semiconductor device which can be manufactured according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0025]
A base insulating film 11 is formed on a substrate 10. The substrate 10 may be a glass substrate, a synthetic quartz glass substrate, a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless steel substrate on which an insulating film is formed. Alternatively, a plastic substrate that can withstand the processing temperature may be used. As the base insulating film 11, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is used. Although an example in which a single-layer structure is used as the base insulating film 11 is described here, a structure in which two or more insulating films are stacked may be used. Note that since the base insulating film suppresses diffusion of an impurity element from the substrate, the base insulating film need not be formed when a quartz glass substrate or the like is used as the substrate.
[0026]
Next, a semiconductor film is formed over the base insulating film. After forming a semiconductor film with a thickness of 25 to 200 nm (preferably 30 to 100 nm) by a known means (such as a sputtering method, an LPCVD method, or a plasma CVD method), the semiconductor film is etched into a desired shape. A semiconductor film 15 to be an active region 14 of the TFT and a first capacitor electrode of the capacitor is formed. Although the semiconductor film in the active region of the TFT and the semiconductor film of the capacitor are formed separately in FIG. 1, they may be connected without being separated. In FIG. 1A, the first capacitor is formed as a conductive film by adding impurities to a semiconductor film; however, the present invention is not limited to this. That is, any film having conductivity may be used.
[0027]
In the case where a semiconductor film formed by a known means has an amorphous structure, a known crystallization treatment (laser crystallization method, thermal crystallization method, or thermal crystallization using a catalyst such as nickel) is used. Method, etc. to form a crystalline semiconductor film, and then it is desirable to etch it into a desired shape. Note that there is no limitation on the material of the semiconductor film, but it is preferable that the semiconductor film be formed using silicon or a silicon germanium (SiGe) alloy.
[0028]
Next, a first insulating film 13 covering the semiconductor films 14 and 15 is formed. The first insulating film functions as a gate insulating film. The first insulating film is formed to have a thickness of 40 to 150 nm by a known means (a plasma CVD method, a sputtering method, or the like) to have a single-layer or stacked-layer structure of the insulating film.
[0029]
Next, a first conductive film is formed, and the gate electrode 32 and the second capacitor electrode 33 are formed by selectively etching the first conductive film using a known technique. The second capacitor electrode is a capacitor wire whose potential is fixed to a ground potential or the like. The first conductive film is formed of an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or an alloy or compound material containing these elements as main components. Alternatively, a semiconductor film typified by a crystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. Here, the first conductive film has a single-layer structure; however, two or more layers may be stacked.
[0030]
Next, a second insulating film 34 is formed so as to cover the gate electrode 32 and the first capacitor electrode 33. The second insulating film 34 is formed to have a thickness of 40 to 150 nm by a known means (a plasma CVD method, a sputtering method, or the like) and has a single-layer or stacked-layer structure of the insulating film.
[0031]
Next, using the gate electrode 32 as a mask, an impurity element is selectively introduced into the semiconductor film 14 to form the impurity region 16. As the impurity element, an impurity element imparting n-type or an impurity element imparting p-type is introduced. FIG. 1 shows an example in which a p-type impurity is introduced. Subsequently, heat treatment is performed to activate the impurity element. (Fig. 1 (A))
[0032]
Next, the second conductive film 20 is formed over the second insulating film 34 (FIG. 1B). FIG. 1 illustrates a case where two conductive films are stacked. The buffer layer (the second conductive film 20 formed over the second insulating film 34 in FIG. 1B) is formed to reduce stress applied from an upper conductive film 21 which is formed later. I do. Therefore, the second conductive film is formed using a material capable of relaxing stress. For example, a crystalline silicon film to which phosphorus is added has conductivity, can be formed by an LPCVD method with good step coverage, and is more flexible than a metal element film; The stress applied to the film 34 can be reduced. In FIG. 1, the crystalline silicon film to which phosphorus is added is used as the second conductive film; however, the present invention is not limited to this, and an amorphous silicon film can be used. Further, an organic conductive material (for example, polyphenylenevinylene derivative, polyfluorene derivative, polythiophene derivative, polyphenylene derivative and a copolymer thereof, oligophenylene, oligothiophene, pentacene, tetracene, copper phthalocyanine, fluorine-substituted phthalocyanine, perylene derivative, etc.) may be used. It can also be used. In FIG. 1, the impurity-added regions (source region and drain region) of the TFT are p-type, but the second conductive film 20 is a crystalline silicon film to which phosphorus is added, and is an n-type semiconductor. In addition, the second conductive film cannot be directly connected to the impurity-added region of the TFT. Therefore, the second conductive film is formed before opening a contact hole that directly connects the second conductive film to the semiconductor film of the TFT.
[0033]
Next, an etching process for forming a contact hole reaching the semiconductor film 14 is performed. The etching treatment is performed under the following first to third etching conditions. Of course, in the case where the layers are stacked using the same material, etching can be performed under the same conditions. Even when different materials are used, etching can be performed under the same conditions. Note that it is preferable that any of the etching conditions is performed by a dry etching method typified by a reactive ion etching (RIE) method or an electron cyclotron resonance (ECR) method. This is because dry etching is easier to perform anisotropic etching than wet etching.
[0034]
First, the second conductive film 20 is partially etched under the first etching condition to partially expose the second insulating film 34. Next, the mask made of resist is left as it is, and the second insulating film 34 is etched under the second etching condition to partially expose the first insulating film 13. Further, the first insulating film 13 is etched under the third etching condition, and a part of the semiconductor film 14 is exposed. By the above processing, a contact hole reaching the semiconductor film 14 is formed.
[0035]
Next, a third conductive film 21 is formed over the second conductive film 20. The third conductive film 21 is desirably a metal element film so as to be connectable to both the p-type impurity region and the n-type impurity region of the TFT. Further, it is desirable that the film be made of a material that does not easily react with the semiconductor film of the TFT. Typically, a metal element film containing an element such as Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, or Nd can be used. In this embodiment mode, a tungsten film is formed. (FIG. 1 (C)).
[0036]
Next, the second conductive film 20 and the third conductive film 30 are selectively etched to form a source electrode / drain electrode 22 and a third capacitance electrode 23 which are connection wirings of the TFT. Is formed. Note that the etching for forming the source electrode, the drain electrode 22, and the third capacitor electrode is etching before flattening the step of the gate electrode, and isotropic etching is preferable. A crystalline silicon film to which tungsten and phosphorus are added is a material that enables isotropic etching. Further, the source electrode and the drain electrode are preferably formed so as to cover part of the gate electrode. With this structure, stray light (light that is not blocked by a light-blocking film formed above the TFT) can be suppressed from entering the semiconductor film of the TFT, and off current of the TFT can be suppressed. (FIG. 1 (D)). In addition, the second conductive film is provided as a buffer layer, but since it has conductivity, it functions as a capacitor electrode similarly to the third capacitor electrode 23.
[0037]
After the formation of the third insulating film 24, the third insulating film 24 is partially etched to expose the source electrode and the drain electrode 22 of the TFT to form a contact hole. Thereafter, a fourth conductive film 26 is formed. As a material of the fourth conductive film, aluminum (Al), titanium (Ti), tungsten (W), copper (Cu), or the like can be used. Further, a laminated structure in which Al or Cu is formed on the TaN film and a Ti film is further formed may be used.
[0038]
Although not shown, the semiconductor film 15 of the stack capacitor and the third capacitance electrode 23 are electrically connected and have a structure in which a predetermined potential is applied.
[0039]
Through the above steps, a TFT and a stack capacitor can be simultaneously formed. Note that the stack capacitor includes a first capacitor and a second capacitor, and the second capacitor is stacked on the first capacitor. That is, the first capacitance element includes a first capacitance electrode and a second capacitance electrode formed via the first dielectric, and the second capacitance element is formed via the second dielectric. Composed of the second capacitance electrode and the third capacitance electrode. In this embodiment mode, since the first capacitor and the second capacitor are stacked, a sufficient capacitance charge can be secured while reducing the area of the capacitor.
[0040]
In addition, since the second conductive film 20 is formed as a buffer layer between the second insulating film 34 and the third conductive film 21, the second conductive film 20 is subjected to the second impact from the sputtering impact generated when forming the third conductive film 21. Can be protected, and the second insulating film 34 can be made thinner. As a result, sufficient capacitance charge can be maintained without increasing the surface area of the dielectric.
[0041]
In addition, by including the second conductive film, stress generated when the third conductive film 21 is formed can be reduced. For this reason, it is possible to suppress the phenomenon of semiconductor film cracking due to stress, and it is possible to improve the yield.
[0042]
Further, the second conductive film is not directly connected to the semiconductor film of the TFT. Therefore, an n-type semiconductor film and a p-type semiconductor film can be used for the second conductive film. That is, it is not necessary to match the polarity of the second conductive film in accordance with the n-channel TFT and the p-channel TFT, and the buffer layer can be formed with a minimum number of steps.
[0043]
When the present invention is applied to a projection-type liquid crystal display device such as a projector, the aperture ratio of pixels can be increased, and as a result, a display device capable of obtaining high-brightness and high-definition display can be manufactured with high yield. Can be.
[0044]
The present invention having the above configuration will be described in more detail with reference to the following examples.
[0045]
【Example】
[Example 1]
In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix substrate will be described with reference to FIGS. Note that in this specification, a substrate in which a driver circuit which is a CMOS circuit and a pixel portion including a pixel TFT and a capacitor are formed over the same substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.
[0046]
First, a first base film (not illustrated) with a thickness of 10 to 150 nm (preferably 50 to 100 nm) including an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed over the substrate 500. The base film may have a laminated structure of two or more layers, or may not be formed. Next, a conductive film made of a conductive material such as Ta, W, Cr, Mo, or Si that can withstand the processing temperature of this embodiment is formed, the conductive film is formed into a desired shape, and a lower light-shielding film is formed. I do. The lower light-shielding film also has a function as a gate wiring. In this embodiment, an 85 nm-thick crystalline silicon film is formed, and then a 170 nm-thick tungsten silicide (WSi x After forming (x = 2.0 to 2.8), unnecessary portions are etched to form lower light shielding films 501 and 502. In this embodiment, a two-layer laminated film is used as the lower light-shielding film, but may be formed as a single-layer film.
[0047]
In this embodiment, a synthetic quartz glass substrate is used as the substrate 500. In addition, an insulating film is formed on the surface of a glass substrate such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass represented by Corning # 7059 glass or # 1737 glass, a silicon substrate, a metal element substrate, or a stainless steel substrate. You may use what was done. Further, a plastic substrate having heat resistance enough to withstand the processing temperature of this embodiment may be used.
[0048]
Next, a second base film having a thickness of 10 to 650 nm (preferably 50 to 600 nm) made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed over the substrate 500 and the lower light-shielding films 501 and 502. 503 is formed. Although a single-layer structure is used as the second base film 503 in this embodiment, a structure in which two or more insulating films are stacked may be used. In the present embodiment, a plasma CVD method is used for the second 4 And N 2 A 100-nm-thick silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 27%, N = 24%, H = 17%) is formed using O as a reaction gas.
[0049]
Next, a semiconductor film 504 is formed over the second base film 503. As the semiconductor film 504, a semiconductor film having an amorphous structure is formed with a thickness of 25 to 200 nm (preferably 30 to 100 nm) by a known means (such as a sputtering method, an LPCVD method, or a plasma CVD method). The material of the semiconductor film is not limited, but is preferably formed using silicon or a silicon germanium (SiGe) alloy. (FIG. 3 (A))
[0050]
Next, the semiconductor film is crystallized by a known crystallization treatment (eg, a laser crystallization method, a thermal crystallization method, or a thermal crystallization method using a catalyst such as nickel). In this embodiment, a nickel acetate solution (concentration in terms of weight: 5 ppm) is applied over the entire surface of the film by spin coating, and is exposed to a nitrogen atmosphere at a temperature of 600 ° C. for 12 hours. (FIG. 3 (B))
[0051]
In the case where a laser crystallization method is also applied to the crystallization method of the amorphous semiconductor film, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, a YAG laser, a YLF laser, a YVO laser, 4 Laser or YAlO 3 A laser or the like can be used. In the case of using these lasers, a method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is linearly condensed by an optical system and irradiated to a semiconductor film is preferably used. The crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is set to 300 Hz, and the laser energy density is set to 100 to 800 mJ / cm. 2 (Typically 200 to 700 mJ / cm 2 ). When a YAG laser is used, its second harmonic is used, the pulse oscillation frequency is set to 1 to 300 Hz, and the laser energy density is set to 300 to 1000 mJ / cm. 2 (Typically 350 to 800 mJ / cm 2 ). Next, a laser beam condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear laser beam is set to 50 to 98%. You may.
[0052]
Subsequently, gettering is performed to remove or reduce a metal element used for promoting crystallization from the semiconductor film to be an active region. For gettering, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-270363 may be applied. In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 70 nm is formed as a mask, and etching is performed to obtain silicon oxide films 508a to 508d having desired shapes. Next, impurity regions 510a to 510f are formed by selectively implanting Ar (argon) into the semiconductor film, and heat treatment is performed to remove metal elements from the semiconductor films 511a to 511d to be active regions or to improve semiconductor characteristics. It can be reduced to such an extent that it does not affect. The metal element removed from 511a to 511d is etched and removed together with 510a to 510f in a later step. A TFT having an active region manufactured in this manner has a low off-current value and high field-effect mobility due to good crystallinity, so that good current-voltage characteristics can be achieved. (FIG. 3 (C))
[0053]
Next, the crystalline semiconductor film is etched to form 511a to 511d in a desired shape. The details of this step are not shown. Note that after the semiconductor films 511a to 511d are formed, a small amount of an impurity element (boron or phosphorus) may be doped in order to control the threshold value of the TFT.
[0054]
Next, a first gate insulating film 512 which covers the semiconductor films 511a to 511d is formed. (FIG. 4 (A)). As the first gate insulating film 512, an insulating film with a thickness of 20 to 150 nm is formed by a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, a 35-nm-thick silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) is formed by a plasma CVD method. Note that the gate insulating film is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film may be used.
[0055]
In the case where a silicon oxide film is used for the first gate insulating film 512, TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) and O 2 At a reaction pressure of 40 Pa, a substrate temperature of 300 to 400 ° C., and a high frequency (13.56 MHz) power density of 0.5 to 0.8 W / cm. 2 And can be formed by discharging. The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating film by subsequent thermal annealing at 400 to 500 ° C.
[0056]
Next, the gate insulating film is partially etched to expose the semiconductor film 511d to be one of the electrodes of the capacitor, and an impurity element is introduced into the semiconductor film 511d to form a first capacitor electrode. (FIG. 4 (B)). At this time, since the other region is covered with the resist 513, no impurity element is introduced. In this embodiment, P (phosphorus) is used as the impurity element, the acceleration voltage is 10 keV, and the dose of the impurity atoms is 5 × 10 5. 14 / Cm 2 As a doping process.
[0057]
Subsequently, a second gate insulating film 515 is formed. The second gate insulating film 515 is formed using a 20 to 150 nm-thick insulating film by a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, a silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) is formed with a thickness of 50 nm by a plasma CVD method. Note that the second gate insulating film is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film may be used.
[0058]
In this embodiment, in order to make the insulating film functioning as a dielectric in the capacitor element thinner than the gate insulating film of the TFT, the gate insulating film is formed in two steps. good.
[0059]
Next, after a contact hole connected to the lower light-shielding film is formed, a first conductive film 516a having a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film 516b having a thickness of 100 to 400 nm are stacked. (FIG. 4 (C)). In this embodiment, a first conductive film 516a made of an n-type crystalline silicon film having a thickness of 150 nm and a tungsten silicide (WSi x ) A second conductive film 516b made of a film is stacked. The n-type crystalline silicon film is formed by a plasma CVD method. In addition, tungsten silicide (WSi x ) Film is made of tungsten silicide (WSi x The target is formed by a sputtering method.
[0060]
In this embodiment, the first conductive film 516a is formed of an n-type crystalline silicon film, and the second conductive film 516b is formed of WSi. x However, the material is not particularly limited, and may be formed of an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component. . Further, an AgPdCu alloy may be used.
[0061]
Next, an etching process for forming a gate electrode and a second capacitor electrode is performed. (FIG. 5A). In this embodiment, as an etching condition, an inductively coupled plasma (ICP) etching method is used, and CF is used as an etching gas. 4 And Cl 2 And O 2 And a gas flow ratio of 25:25:10 (sccm), and a 500 W RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma and perform etching. Then, conductive films 517 to 521 are formed. Note that other known etching methods such as an RIE method and an ECR method can be applied to the step.
[0062]
Next, a second doping process is performed to introduce an n-type impurity element into the semiconductor film. The doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is that the dose of impurity atoms is 1 × 10 Thirteen ~ 5 × 10 14 / Cm 2 And an acceleration voltage of 30 to 80 keV. In this embodiment, the dose of impurity atoms is set to 1.5 × 10 Thirteen / Cm 2 And the acceleration voltage is set to 70 keV. As an impurity element imparting n-type, an element belonging to Group 15 of the periodic table, typically, phosphorus (P) or arsenic (As) is used. Here, phosphorus (P) is used. In this case, the conductive films 517 to 521 serve as a mask for the impurity element imparting n-type, and the low-concentration impurity regions 523 and 524 are formed in a self-aligned manner. 1 × 10 in the low concentration impurity regions 523 and 524 18 ~ 1 × 10 20 / Cm 3 The impurity element imparting the n-type in the concentration range is introduced. Here, a mask 522 made of a resist is formed in the semiconductor film forming the p-channel TFT, and an impurity element imparting n-type conductivity is not introduced.
[0063]
Next, as shown in FIG. 5B, a third doping process is performed. The condition of the ion doping method is that the dose of impurity atoms is 1 × 10 Thirteen ~ 1 × 10 Fifteen / Cm 2 And an acceleration voltage of 30 to 120 keV. At this time, a mask 525b is formed so as not to introduce an impurity element imparting n-type into the semiconductor film forming the p-channel TFT, and the semiconductor film for forming the n-channel TFT selectively has a high concentration. Masks 525a and 525c are formed to form impurity regions. In this embodiment, the dose of impurity atoms is set to 1 × 10 Fifteen / Cm 2 And the acceleration voltage was set to 40 keV. Thus, high concentration impurity regions 526 and 529 are formed.
[0064]
Next, after removing the resist mask, the resist masks 532a and 532b are newly patterned, and a fourth doping process is performed as shown in FIG. 5C. By the fourth doping process, an impurity region 533 in which an impurity element imparting p-type conductivity is introduced is formed in a semiconductor film to be an active layer of a p-channel TFT. Using the second conductive film 518 as a mask for the impurity element, an impurity element imparting p-type conductivity is introduced to form an impurity region in a self-aligned manner. In this embodiment, diborane (B 2 H 6 ) Is added to the semiconductor film to form an impurity region 533. The condition of the ion doping method is that the dose of impurity atoms is 1 × 10 Thirteen ~ 1 × 10 14 / Cm 2 And an acceleration voltage of 30 to 120 keV. In the fourth doping process, the semiconductor film forming the n-channel TFT is covered with resist masks 532a and 532b.
[0065]
Next, as shown in FIG. 6A, a fifth doping process is performed. The condition of the ion doping method is that the dose of impurity atoms is 1 × 10 Thirteen ~ 1 × 10 Fifteen / Cm 2 And an acceleration voltage of 20 to 120 keV. At this time, masks 534a and 534c are formed so as not to introduce an impurity element imparting p-type into the semiconductor layer forming the n-channel TFT, and selectively formed in the semiconductor layer for forming the p-channel TFT. A mask 534b is formed to form a high-concentration impurity region. In this embodiment, the dose of impurity atoms is set to 1 × 10 Fifteen / Cm 2 And the acceleration voltage is set to 40 keV. Thus, a high concentration impurity region 535 and a low concentration impurity region 536 are formed.
[0066]
Through the above steps, a high-concentration impurity region and a low-concentration impurity region are formed in each semiconductor film.
[0067]
Next, as shown in FIG. 6B, the masks 534a to 534c made of resist are removed to form a first interlayer insulating film 538. As the first interlayer insulating film 538, an insulating film with a thickness of 100 to 200 nm is formed by a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, a 150-nm-thick silicon oxynitride film is formed by a plasma CVD method. Of course, the first interlayer insulating film 538 is not limited to a silicon oxynitride film, and another insulating film such as a silicon nitride film may be used as a single layer or a stacked structure.
[0068]
Next, a third heat treatment is performed to recover the crystallinity of the semiconductor film and to activate the impurity element introduced into each semiconductor film. Here, heat treatment is performed at 950 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less using an electric furnace. Note that, other than the heat treatment, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. In this embodiment, the third heat treatment can be performed at a high temperature because synthetic quartz is used for the substrate. However, when glass or plastic having a low heat-resistant temperature is used for the substrate, the third heat treatment is performed at a temperature lower than the heat-resistant temperature of the substrate. Need to be heat-treated.
[0069]
Further, heat treatment may be performed before forming the first interlayer insulating film 538. However, when the first conductive film and the second conductive film are weak to heat, the first interlayer insulating film is used to protect the first conductive film and the second conductive film as in this embodiment. It is preferable to perform heat treatment after forming an insulating film containing silicon as a main component, for example, a silicon nitride film.
[0070]
Next, hydrogenation can be performed by performing heat treatment (heat treatment at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours). In this step, dangling bonds in the semiconductor film are terminated by hydrogen contained in the first interlayer insulating film 538. Note that the semiconductor film can be hydrogenated regardless of the presence of the first interlayer insulating film. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) or heat treatment at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen may be performed. good.
[0071]
Next, as shown in FIG. 6C, a third conductive film 600 is formed over the first interlayer insulating film 538. As a material of the third conductive film 600, a conductive film typified by a crystalline silicon film doped with an n-type impurity element such as phosphorus having a thickness of 10 to 100 nm is preferable. When the thickness of the third conductive film is less than 10 nm, the effect of relieving stress generated when forming a tungsten film as a third conductive film to be formed later is low. When the thickness of the third conductive film is 100 nm or more, it is difficult to uniformly control the width of each line when forming a source electrode and a drain electrode and a second capacitor electrode to be formed later. In this embodiment, a 50 nm-thick n-type crystalline silicon film is formed as the third conductive film 600 by an LPCVD method.
[0072]
Next, as shown in FIG. 6C, a contact hole reaching each high-concentration impurity region of the semiconductor film of the TFT is formed. In this embodiment, as an etching condition, CF is used as an etching gas by an RIE etching method. 4 And Cl 2 And O 2 The etching is performed by setting the respective gas flow ratios to 25:25:10 (sccm) and applying 500 W RF (13.56 MHz) power to the electrodes at a pressure of 106.4 Pa.
[0073]
Next, a tungsten film which is the fourth conductive film 607 is formed over the third conductive film 600 and the semiconductor film by a sputtering method. The thickness of the fourth conductive film 607 is preferably 50 to 150 nm. This is because if the thickness of the fourth conductive film is less than 50 nm, the contact hole formed later does not function as an etching stopper, and if the thickness is 150 nm or more, the source electrode, the drain electrode and This is because it is difficult to uniformly control the width of each line because isotropic etching is performed when forming the third capacitance electrode. In this embodiment, a 100-nm-thick tungsten film is formed. Note that the material of the fourth conductive film 607 is not limited to tungsten. For example, a wiring may be formed by forming an aluminum (Al) film or a copper (Cu) film on a tantalum nitride (TaN) film, and further etching a laminated film in which a titanium (Ti) film is formed.
[0074]
Next, as shown in FIG. 7A, the third conductive film and the fourth conductive film are selectively etched to form source and drain electrodes 608 to 613 serving as connection wirings and a third capacitor electrode 614a. To form First, as a first etching condition, SF is added to an etching gas by an RIE etching method. 6 Using He and He, the respective gas flow ratios are set to 20:20 (sccm), RF power (13.56 MHz) of 300 W is applied to the electrodes, and the fourth conductive film 607 is partially etched. Subsequently, as a second etching condition, SF was added to the etching gas by RIE etching. 6 Using He and He, the respective gas flow ratios are set to 20:20 (sccm), RF power (13.56 MHz) of 300 W is applied to the electrodes, and the third conductive film is partially etched. Note that the etched third conductive film 614b is provided as a buffer layer; however, since it is conductive, it functions as a capacitor electrode together with the fourth conductive film.
[0075]
Next, as shown in FIG. 7B, a second interlayer insulating film 615 is formed. The second interlayer insulating film 615 is formed with a thickness of 100 to 200 nm by a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, a silicon nitride film having a thickness of 120 nm is formed by a plasma CVD method.
[0076]
Next, a third interlayer insulating film 539 made of an inorganic insulating material or an organic insulating material is formed over the second interlayer insulating film 615. In this embodiment, a silicon nitride oxide film having a thickness of 0.45 μm is formed.
[0077]
Next, contact holes reaching the source and drain electrodes 608 to 613 are formed, and wirings 540 to 544 electrically connected to the source and drain electrodes 608 to 613 are formed.
[0078]
These wirings are a titanium (Ti) film having a thickness of 60 nm, a titanium nitride (TiN) film having a thickness of 40 nm, an alloy film having a thickness of 300 (alloy film of Al and Si), and a tungsten (W) film having a thickness of 100 nm. The stacked film is formed by etching.
[0079]
Next, as shown in FIG. 8A, a fourth interlayer insulating film 560 made of an inorganic insulating material or an organic insulating material is formed over the third interlayer insulating film 539 and the wirings 540 to 544. In this embodiment, a silicon nitride oxide film having a thickness of 0.45 μm is formed.
[0080]
Next, a film having a high light-shielding property such as Al, Ti, W, Cr, or a black resin is etched into a desired shape on the fourth interlayer insulating film 560 to form light-shielding films 561 and 562. The light-shielding films 561 and 562 are arranged in a mesh shape so as to shield light other than the openings of the pixels.
[0081]
Next, as shown in FIG. 8B, a fifth interlayer insulating film 563 is formed so as to cover the light shielding films 561 and 562. After that, a contact hole leading to the connection wiring 544 is formed, a conductive film is formed to a thickness of 100 nm, and the resultant is etched into a desired shape to form pixel electrodes 564 and 565. In this embodiment, a pixel electrode is formed using a film made of ITO. A liquid crystal display device to be formed later using this substrate is a transmissive liquid crystal display device. On the other hand, when a film made of a highly reflective element such as silver or aluminum is used for a pixel electrode, a substrate for a reflective liquid crystal display device can be formed.
[0082]
As described above, the pixel portion 556 including the driver circuit 555 including the n-channel TFT 551 and the p-channel TFT 552, the pixel TFT 553, and the capacitor 554 can be formed over the same substrate. Thus, the active matrix substrate is completed.
[0083]
[Example 2]
In this embodiment, a process for manufacturing a reflective liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 1 will be described below. FIG. 9 is used for the description.
[0084]
First, according to the first embodiment, after obtaining the active matrix substrate in the state of FIG. 8B, an alignment film 567 is formed on at least the pixel electrodes 564 and 565 on the active matrix substrate of FIG. I do. Note that in this embodiment, before forming the alignment film 567, a columnar spacer for maintaining a substrate interval may be formed at a desired position by etching an organic resin film such as an acrylic resin film. In this embodiment, a pixel electrode is formed of an aluminum film in order to form a reflective liquid crystal display device.
[0085]
Next, a counter substrate 569 is prepared. Next, a coloring layer 570 and a planarization film 573 are formed over the counter substrate 569.
[0086]
Next, a counter electrode 576 made of a transparent conductive film is formed at least in the pixel portion over the planarization film 573, an alignment film 577 is formed over the entire surface of the counter substrate, and rubbing treatment is performed.
[0087]
Next, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driver circuit are formed and the counter substrate are attached with a sealant 568. A filler is mixed in the sealant 568, and the two substrates can be bonded to each other with the filler and the columnar spacer while maintaining a uniform interval between the two substrates. Thereafter, a liquid crystal material 575 is injected between the two substrates, and completely sealed with a sealing agent (not shown). A known liquid crystal material may be used for the liquid crystal material 575. Thus, the reflection type liquid crystal display device shown in FIG. 9 is completed. Next, if necessary, the active matrix substrate and the counter substrate are cut into desired shapes. Further, a polarizing plate (not shown) is attached only to the opposite substrate 569. Next, an FPC is attached using a known technique (not shown).
[0088]
The liquid crystal display device manufactured as described above is formed by vertically stacking a plurality of capacitive elements, and can increase the aperture ratio while securing sufficient capacitance. For this reason, it is possible to realize high-brightness and high-definition display.
[0089]
Further, since the buffer layer is formed between the conductive film serving as the capacitor electrode and the dielectric, stress generated when the conductive film serving as the capacitor electrode is formed can be reduced. For this reason, it is possible to suppress the phenomenon of semiconductor film cracking due to stress, and it is also possible to manufacture a liquid crystal display device with improved operation characteristics and reliability with a high yield.
[0090]
That is, a liquid crystal display device capable of obtaining high-luminance and high-definition display can be manufactured with high yield. In particular, when the liquid crystal display device of the present invention is used for a projection display device such as a projector, luminance can be increased, and high-luminance and high-definition display can be performed.
[0091]
Further, such a liquid crystal display device can be used as a display portion of various electronic devices.
[0092]
[Example 3]
Example 1 In this example, an example in which a light-emitting device is manufactured using the present invention will be described. In this specification, a light emitting device is a general term for a display panel in which a light emitting element formed on a substrate is sealed between the substrate and a cover material, and a display module in which an IC is mounted on the display panel. is there. Note that the light-emitting element includes a layer containing a compound capable of obtaining luminescence (Electro Luminescence) generated by application of an electric field (hereinafter, referred to as an EL layer), an anode layer, and a cathode layer. In addition, luminescence includes light emission (fluorescence) when returning from the singlet excited state to the ground state and light emission (phosphorescence) when returning from the triplet excited state to the ground state. Including luminescence.
[0093]
Note that in this specification, all layers formed between an anode and a cathode in a light-emitting element are defined as EL layers. The EL layer specifically includes a light emitting layer, a hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and the like. Basically, a light-emitting element has a structure in which an anode layer, a light-emitting layer, and a cathode layer are sequentially stacked. In addition to this structure, an anode layer, a hole injection layer, a light-emitting layer, a cathode layer, and an anode layer , A hole injection layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode layer.
[0094]
FIG. 10 is a sectional view of the light emitting device of the present embodiment. A driver circuit provided over the substrate 700 is formed using the driver circuit 555 in FIG. Therefore, for the description of the structure, the description of the n-channel TFT 551 and the p-channel TFT 552 in Embodiment 1 may be referred to. In this embodiment, the TFT has a single gate structure, but may have a double gate structure or a triple gate structure.
[0095]
The wirings 701 to 703 function as a source wiring and a drain wiring of the CMOS circuit. Further, the wirings 704 and 705 function as wirings for electrically connecting the source wiring and the source region of the switching TFT and the drain wiring and the drain region of the switching TFT, respectively. In FIG. 10, a switching TFT 603 provided over a substrate is formed using the n-channel TFT 551 in FIG. 7B. Therefore, for the description of the structure, the description of the n-channel TFT 551 described in Embodiment 1 may be referred to.
[0096]
In this embodiment, the switching TFT 603 has a double gate structure in which two channel formation regions are formed, but has a single gate structure in which one channel formation region is formed or a triple gate structure in which three channel formation regions are formed. Is also good.
[0097]
The capacitor 605 is formed using the capacitor 554 in FIG. Therefore, for the description of the structure, the description of the capacitor 554 in Embodiment 1 may be referred to.
[0098]
The current control TFT 604 is formed using the p-channel TFT 552 in FIG. Therefore, the description of the structure may be referred to the description of the p-channel TFT 552 in Embodiment 1. In this embodiment, a single gate structure is used, but a double gate structure or a triple gate structure may be used.
[0099]
A wiring 706 is a source wiring (corresponding to a power supply line) of the current control TFT, and a wiring 707 electrically connects the pixel electrode 711 and the current control TFT 604 by overlapping the pixel electrode 711 of the current control TFT. Electrode.
[0100]
Note that the pixel electrode 711 is a pixel electrode (anode of a light emitting element) made of a transparent conductive film. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide, a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide, tin oxide, or indium oxide can be used. Alternatively, a transparent conductive film into which gallium is introduced may be used. The pixel electrode 711 is formed over the flat interlayer insulating film 710 before forming the wiring. Since a light-emitting layer formed later has a very small thickness, light emission failure may occur due to the presence of a step. For this reason, it is desirable to planarize the interlayer insulating film before forming the pixel electrode.
[0101]
After forming the wirings 701 to 708, a bank 712 is formed as shown in FIG. The bank 712 may be formed by etching an inorganic insulating film or an organic resin film having a thickness of 100 to 400 nm.
[0102]
Note that since the bank 712 is an insulating film, attention must be paid to electrostatic breakdown of elements during film formation. In this embodiment, carbon particles and metal element particles are introduced into the insulating film that is the material of the bank 712 to reduce the resistivity and suppress the generation of static electricity. At this time, the resistivity is 1 × 10 6 ~ 1 × 10 12 Ωm (preferably 1 × 10 8 ~ 1 × 10 10 Ωm) may be adjusted by adjusting the amount of carbon particles or metal element particles introduced.
[0103]
An EL layer 713 is formed over the pixel electrode 711. In this embodiment, an organic light emitting material is used. Although only one pixel is shown in FIG. 10, in this embodiment, EL layers corresponding to R (red), G (green), and B (blue) are separately formed. In this embodiment, the EL layer is formed using a low molecular weight organic light emitting material by a vapor deposition method. Specifically, a 20 nm thick copper phthalocyanine (CuPc) film is provided as a hole injection layer, and a 70 nm thick tris-8-quinolinolato aluminum complex (Alq 3 ) It has a laminated structure provided with a film. Alq 3 The emission color can be controlled by introducing a fluorescent dye such as quinacridone, perylene, or DCM1 into the dye.
[0104]
Note that the above example is an example of a light-emitting material that can be used as an EL layer, and there is no need to be limited to this. The light-emitting layer may be formed using an organic material and an inorganic material. In addition, an EL layer (a layer for performing light emission and carrier movement therefor) may be formed by freely combining a light emitting layer, a charge transport layer, or a charge injection layer. For example, in this embodiment, an example in which a low molecular weight organic light emitting material is used as the EL layer is shown, but a medium molecular weight organic light emitting material or a high molecular weight organic light emitting material may be used. Note that in this specification, an organic light-emitting material having no sublimability and having a number of molecules of 20 or less or a chain of molecules having a length of 10 μm or less is defined as a medium-molecular-weight organic light-emitting material. As an example of using a high molecular weight organic light emitting material, a 20 nm polythiophene (PEDOT) film is provided as a hole injection layer by spin coating, and a 100 nm paraphenylene vinylene (PPV) film is provided thereon as a light emitting layer. A stacked structure may be used. When a π-conjugated polymer of PPV is used, the emission wavelength can be selected from red to blue. Further, an inorganic material such as silicon carbide can be used for the charge transport layer and the charge injection layer. Known materials can be used for these organic light emitting materials and inorganic materials.
[0105]
Next, a cathode 714 including a conductive film is provided over the EL layer 713. In this embodiment, an alloy film of aluminum and lithium is used as the conductive film. Of course, a known MgAg film (an alloy film of magnesium and silver) may be used. As the cathode material, a conductive film made of an element belonging to Group 1 or 2 of the periodic table or a conductive film into which these elements are introduced may be used.
[0106]
The light emitting element 715 is completed at the time when the cathode 714 is formed. Note that the light-emitting element 715 here refers to a diode formed by the pixel electrode (anode) 711, the EL layer 713, and the cathode 714.
[0107]
It is effective to provide the passivation film 716 so as to completely cover the light emitting element 715. As the passivation film 716, an insulating film including a carbon film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film is used, and the insulating film is used as a single layer or as a stacked layer. At this time, it is preferable to use a film having good coverage as the passivation film, and it is effective to use a carbon film, particularly a DLC (diamond-like carbon) film. Since the DLC film can be formed in a temperature range from room temperature to 100 ° C. or less, it can be easily formed above the light-emitting layer 713 having low heat resistance. In addition, the DLC film has a high blocking effect against oxygen, and can suppress oxidation of the organic light-emitting layer 713. Therefore, the problem that the EL layer 713 is oxidized during the subsequent sealing step can be prevented.
[0108]
Further, a sealing material 717 is provided over the passivation film 716, and a cover material 718 is attached. As the sealing material 717, an ultraviolet curable resin may be used, and it is effective to provide a substance having a moisture absorbing effect or a substance having an antioxidant effect inside. In this embodiment, as the cover material 718, a glass substrate, a synthetic quartz glass substrate, a plastic substrate (including a plastic film), and a carbon film (preferably a diamond-like carbon film) formed on both surfaces is used.
[0109]
Thus, a light emitting device having a structure as shown in FIG. 10 is completed. Note that it is effective to continuously process the steps from the formation of the bank 712 to the formation of the passivation film 716 without opening to the atmosphere using a multi-chamber (or in-line) film forming apparatus. . Further, by further developing, it is also possible to continuously process up to the step of bonding the cover material 718 without releasing it to the atmosphere.
[0110]
Thus, an n-channel TFT 601, a p-channel TFT 602, a switching TFT (n-channel TFT) 603, a current control TFT (p-channel TFT) 604, and a capacitor 605 are formed on the substrate.
[0111]
In this embodiment, only the configuration of the pixel portion and the driving circuit is shown. However, according to the manufacturing process of this embodiment, other logic circuits such as a signal division circuit, a D / A converter, an operational amplifier, and a γ correction circuit are also provided. Can be formed on the same insulator, and further, a memory or a microprocessor can be formed.
[0112]
Further, the light emitting device of this embodiment after performing a sealing (or enclosing) step for protecting the light emitting element will be described with reference to FIG. Note that the reference numerals used in FIG.
[0113]
FIG. 11A is a top view showing a state in which light-emitting elements have been sealed, and FIG. 11B is a cross-sectional view of FIG. 11A taken along the line CC ′. In FIG. 11A, reference numeral 801 indicated by a dotted line denotes a source side driver circuit, 806 denotes a pixel portion, and 807 denotes a gate side driver circuit. Reference numeral 901 denotes a cover material, 902 denotes a first seal material, and 903 denotes a second seal material. A sealing material 907 is provided inside the first seal material 902.
[0114]
Reference numeral 904 denotes a wiring for transmitting a signal input to the source side driving circuit 801 and the gate side driving circuit 807, and receives a video signal and a clock signal from an FPC (flexible print circuit) 905 serving as an external input terminal. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The light-emitting device in this specification includes not only the light-emitting device main body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.
[0115]
Next, a cross-sectional structure taken along CC ′ in FIG. 11A is described with reference to FIG. A pixel portion 806 and a gate side driver circuit 807 are formed above the substrate 700. The pixel portion 806 is formed by a plurality of pixels including a current control TFT 604 and a pixel electrode 711 electrically connected to a drain thereof. . The gate driver circuit 807 is formed using a CMOS circuit (see Embodiment 1 and FIG. 10) in which an n-channel TFT 601 and a p-channel TFT 602 are combined.
[0116]
The pixel electrode 711 functions as an anode of the light emitting element. Further, banks 712 are formed at both ends of the pixel electrode 711, and an EL layer 713 and a cathode 714 of a light emitting element are formed on the pixel electrode 711.
[0117]
The cathode 714 also functions as a wiring common to all pixels, and is electrically connected to the FPC 905 via the connection wiring 904. Further, the elements included in the pixel portion 806 and the gate side driver circuit 807 are all covered with the cathode 714 and the passivation film 716.
[0118]
Further, a cover member 901 is attached to the first seal member 902. Note that a spacer made of a resin film may be provided to secure an interval between the cover member 901 and the light emitting element. Next, a sealing material 907 is filled inside the first sealing material 902. Note that an epoxy resin is preferably used for the first sealant 902 and the sealant 907. Further, it is desirable that the first sealant 902 be a material that does not transmit moisture and oxygen as much as possible. Further, a substance having a moisture absorbing effect or a substance having an antioxidant effect may be contained in the sealing material 907.
[0119]
The sealing material 907 provided so as to cover the light-emitting element also functions as an adhesive for bonding the cover material 901. Further, in this embodiment, FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), mylar, polyester, or acrylic can be used as the material of the plastic substrate 901 constituting the cover member 901.
[0120]
After the cover member 901 is bonded using the sealing member 907, a second sealing member 903 is provided so as to cover a side surface (exposed surface) of the sealing member 907. The same material as the first sealant 902 can be used for the second sealant 903.
[0121]
By enclosing the light-emitting element in the sealing material 907 with the above structure, the light-emitting element can be completely shut off from the outside, and a substance that promotes deterioration of the organic light-emitting layer due to oxidation, such as moisture or oxygen, from the outside can be obtained. Intrusion can be prevented. Therefore, a highly reliable light emitting device can be obtained.
[0122]
The wiring in the light-emitting device manufactured as described above has sufficient contact with the semiconductor film, and the operation characteristics and reliability of the light-emitting device can be sufficient. In addition, by using an active matrix substrate having the structure of the present invention for a light-emitting device, a light-emitting device can be manufactured with high yield. Next, such a light emitting device can be used as a display portion of various electronic devices.
[0123]
This embodiment can be freely combined with the first embodiment.
[Example 4]
Various display devices (an active matrix liquid crystal display device and an active matrix light emitting device) can be manufactured by applying the present invention. That is, the present invention can be applied to various electronic devices in which these display devices are incorporated in a display unit.
[0124]
Such electronic devices include video cameras, digital cameras, projectors, head-mounted displays (goggle-type displays), car navigation systems, car stereos, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.) and the like. No. Examples of these are shown in FIGS. 12, 13 and 14.
[0125]
FIG. 12A illustrates a personal computer, which includes a main body 3001, an image input portion 3002, a display portion 3003, a keyboard 3004, and the like. By applying the present invention, a low-power-consumption personal computer capable of performing high-definition display with high yield can be manufactured.
[0126]
FIG. 12B illustrates a video camera, which includes a main body 3101, a display portion 3102, an audio input portion 3103, operation switches 3104, a battery 3105, an image receiving portion 3106, and the like. By applying the present invention, a video camera capable of displaying images with high yield and high definition can be manufactured.
[0127]
FIG. 12C illustrates a mobile computer (mobile computer), which includes a main body 3201, a camera portion 3202, an image receiving portion 3203, operation switches 3204, a display portion 3205, and the like. By applying the present invention, a low-power-consumption mobile computer (mobile computer) capable of high-yield display with high yield can be manufactured.
[0128]
FIG. 12D illustrates a goggle-type display, which includes a main body 3301, a display portion 3302, an arm portion 3303, and the like. By applying the present invention, a goggle-type display capable of performing high-definition display with high yield can be manufactured.
[0129]
FIG. 12E illustrates a player using a recording medium on which a program is recorded (hereinafter, referred to as a recording medium), and includes a main body 3401, a display portion 3402, a speaker portion 3403, a recording medium 3404, operation switches 3405, and the like. The player can use a DVD (Digital Versatile Disc), a CD, or the like as a recording medium, and can enjoy music, movies, games, and the Internet. By applying the present invention, a player capable of performing high-definition display with high yield can be manufactured.
[0130]
FIG. 12F illustrates a digital camera, which includes a main body 3501, a display portion 3502, an eyepiece portion 3503, operation switches 3504, an image receiving portion (not shown), and the like. By applying the present invention, a digital camera with low power consumption and high yield and high-definition display can be manufactured.
[0131]
FIG. 13A illustrates a front type projector, which includes a projection device 3601, a screen 3602, and the like. By applying the present invention, a high-luminance front-type projector with high yield can be manufactured.
[0132]
FIG. 13B illustrates a rear projector, which includes a main body 3701, a projection device 3702, a mirror 3703, a screen 3704, and the like. By applying the present invention, a high-brightness rear-type projector with a high yield can be manufactured.
[0133]
Note that FIG. 13C is a diagram illustrating an example of the structure of the projection devices 3601 and 3702 in FIGS. 13A and 13B. The projection devices 3601 and 3702 include a light source optical system 3801, mirrors 3802 and 3804 to 3806, a dichroic mirror 3803, a prism 3807, a liquid crystal display device 3808, a phase difference plate 3809, and a projection optical system 3810. The projection optical system 3810 is configured by an optical system including a projection lens. In this embodiment, an example of a three-plate type is shown, but there is no particular limitation, and for example, a single-plate type may be used. Further, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film in the optical path indicated by the arrow in FIG. Good.
[0134]
FIG. 13D illustrates an example of the structure of the light source optical system 3801 in FIG. In this embodiment, the light source optical system 3801 includes a reflector 3811, a light source 3812, lens arrays 3813 and 3814, a polarization conversion element 3815, and a condenser lens 3816. Note that the light source optical system shown in FIG. 13D is an example and is not particularly limited. For example, a practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, and an IR film to the light source optical system.
[0135]
However, in the projector shown in FIG. 13, a case where a transmission type liquid crystal display device is used is shown, and an example of application to a reflection type liquid crystal display device is not shown.
[0136]
FIG. 14A illustrates a mobile phone, which includes a main body 3901, an audio output portion 3902, an audio input portion 3903, a display portion 3904, operation switches 3905, an antenna 3906, and the like. By applying the present invention, a low-power-consumption mobile phone capable of performing high-definition display with high yield can be manufactured.
[0137]
FIG. 14B illustrates a portable book (e-book) including a main body 4001, display portions 4002 and 4003, a storage medium 4004, operation switches 4005, an antenna 4006, and the like. By applying the present invention, a portable book with low power consumption and high yield and high-definition display can be manufactured.
[0138]
FIG. 14C illustrates a display, which includes a main body 4101, a support 4102, a display portion 4103, and the like. The display to which the present invention is applied is particularly advantageous when the screen is enlarged, and is advantageous for a display having a diagonal of 10 inches or more (particularly 30 inches or more).
[0139]
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and can be applied to electronic devices in various fields. Further, the electronic apparatus of the present embodiment can be realized by using a configuration composed of any combination of the first to fourth embodiments.
[0140]
【The invention's effect】
By employing the configuration of the present invention, the following significance can be obtained.
[0141]
In a semiconductor device in which a TFT and a plurality of capacitors are stacked vertically with respect to a substrate, a conductive film serving as a buffer layer for relaxing a stress of a conductive film to be formed later is formed over an insulating film serving as a dielectric of the capacitor. Then, a contact hole is formed in the buffer layer and a part of the insulating film. After that, a conductive film is formed and etched to form a source electrode and a drain electrode. With this structure, it is possible to form a semiconductor device having a TFT and a plurality of capacitive elements while suppressing stress cracks in a semiconductor film, a capacitor wiring, and the like.
[0142]
In a semiconductor device having a TFT and a capacitor vertically stacked on a substrate, it is possible to protect the dielectric insulating film from sputtering impact by forming a buffer layer on the dielectric insulating film. Become. For this reason, the capacitor electrode can be formed by the sputtering method, and the selection method of the forming method and the material for forming the capacitor electrode is increased.
[0143]
By forming a source electrode and a drain electrode so as to cover part of a gate electrode of a TFT, the electrodes function as a light-blocking film; thus, stray light can be blocked, and off current of the TFT can be suppressed. .
[0144]
That is, according to the present invention, a semiconductor device capable of holding high capacity can be manufactured with high yield. In particular, in the case where the semiconductor device is a display device, the aperture ratio can be increased. Therefore, a display device which can realize high-brightness and high-definition display while securing a sufficient capacity is manufactured with high yield. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the concept of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a conventional example.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.
FIG. 10 is a cross-sectional structural view of a driving circuit and a pixel portion of a light-emitting device.
FIG. 11A is a top view of a light-emitting device.
FIG. 2B is a cross-sectional structural view of a driving circuit and a pixel portion of a light-emitting device.
FIG. 12 illustrates an example of an electronic device.
FIG. 13 illustrates an example of an electronic device.
FIG. 14 illustrates an example of an electronic device.

Claims (12)

絶縁表面上に形成された薄膜トランジスタ、第1の容量素子、及び第2の容量素子を有する半導体装置であって、
前記第1の容量素子と前記第2の容量素子とは、前記絶縁表面に対して縦方向に積層され、
前記第1の容量素子は、第1の誘電体を介して形成された第1の容量電極及び第2の容量電極を有し、
第2の容量素子は、第2の誘電体を介して形成された前記第2の容量電極及び第3の容量電極を有し、
前記薄膜トランジスタは、半導体膜で形成された活性領域、ゲート電極、前記活性領域に接続する接続配線、及び前記ゲート電極と前記接続配線の間に形成された絶縁膜を有し、
前記第2の誘電体及び前記第3の容量電極の間、並びに前記絶縁膜及び前記接続配線の間にバッファー層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device including a thin film transistor, a first capacitor, and a second capacitor formed over an insulating surface,
The first capacitive element and the second capacitive element are vertically stacked on the insulating surface,
The first capacitor has a first capacitor electrode and a second capacitor electrode formed via a first dielectric,
The second capacitance element has the second capacitance electrode and the third capacitance electrode formed via a second dielectric,
The thin film transistor has an active region formed of a semiconductor film, a gate electrode, a connection wiring connected to the active region, and an insulating film formed between the gate electrode and the connection wiring,
A semiconductor device, wherein a buffer layer is formed between the second dielectric and the third capacitor electrode, and between the insulating film and the connection wiring.
請求項1において、前記バッファー層は、前記第3の容量電極及び前記接続配線を形成する際に生じる応力を緩和する膜であることを特徴とする半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the buffer layer is a film that relieves stress generated when forming the third capacitance electrode and the connection wiring. 請求項1又は請求項2において、前記バッファー層は、結晶性半導体膜、又は非晶質半導体膜であることを特徴とする半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the buffer layer is a crystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film. 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、前記バッファー層の厚さは、10〜100nmであることを特徴とする半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness of the buffer layer is 10 to 100 nm. 5. 請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、前記バッファー層は、前記薄膜トランジスタの活性領域に接していないことを特徴とする半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the buffer layer is not in contact with an active region of the thin film transistor. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、前記接続配線は、ソース電極及びドレイン電極であることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the connection wiring is a source electrode and a drain electrode. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の前記半導体装置を備えること徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device comprising the semiconductor device according to claim 1. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の前記半導体装置を備えることを特徴とする発光装置。A light-emitting device comprising the semiconductor device according to claim 1. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の前記半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising the semiconductor device according to claim 1. 絶縁表面上に形成された第1の容量電極及び第2の容量電極を有する第1の容量素子と、前記第2の容量電極及び第3の容量電極を有する第2の容量素子と、薄膜トランジスタとを有する半導体装置の作製方法であって、
絶縁表面上に半導体膜を形成した後、該半導体膜をエッチングして前記薄膜トランジスタの活性領域及び前記第1の容量電極を形成し、
前記活性領域及び前記第1の容量電極上に第1の絶縁膜及び第1の導電膜を順に形成し、
前記第1の導電膜をエッチングして前記薄膜トランジスタのゲート電極及び前記第2の容量電極を形成した後、
第3の絶縁膜及び第2の導電膜を形成し、前記第2の導電膜、前記第3の絶縁膜、前記第2の絶縁膜をエッチングして、前記薄膜トランジスタの活性領域の一部を露出した後、
第3の導電膜を形成して前記第3の導電膜と前記薄膜トランジスタの活性領域とを接続し、
前記第2の導電膜及び前記第3の導電膜をエッチングして前記薄膜トランジスタの接続配線、及び前記第3の容量電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A first capacitor having a first capacitor electrode and a second capacitor electrode formed on an insulating surface, a second capacitor having the second capacitor electrode and a third capacitor electrode, a thin film transistor, A method for manufacturing a semiconductor device having:
After forming a semiconductor film on an insulating surface, the semiconductor film is etched to form an active region of the thin film transistor and the first capacitor electrode,
Forming a first insulating film and a first conductive film on the active region and the first capacitor electrode in order,
After etching the first conductive film to form the gate electrode and the second capacitance electrode of the thin film transistor,
Forming a third insulating film and a second conductive film, etching the second conductive film, the third insulating film, and the second insulating film to expose a part of an active region of the thin film transistor; After doing
Forming a third conductive film, connecting the third conductive film to an active region of the thin film transistor,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second conductive film and the third conductive film are etched to form a connection wiring of the thin film transistor and the third capacitor electrode.
請求項10において、前記第2の導電膜は、結晶性半導体膜、又は非晶質半導体膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the second conductive film is a crystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film. 請求項10又は請求項11において、前記接続配線は、ソース電極及びドレイン電極であることを特徴とする半導体装置の作製方法。12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the connection wiring is a source electrode and a drain electrode.
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