JP2005301286A

JP2005301286A - 発光装置

Info

Publication number: JP2005301286A
Application number: JP2005116162A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishikawa; 明石川
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: JP4105173B2

Abstract

【課題】開口率を下げることなく、十分な遮光性と十分な保持容量とを両立することが可能な構造を有する発光装置を提供することを課題とする。
【解決手段】基板上に形成されたＴＦＴと、前記ＴＦＴの有する半導体層に接続された配線と、前記配線上に形成された第１の絶縁膜と、前記基板に達するように形成されたウィンドウと、前記第１の絶縁膜上に形成された遮光膜と、前記遮光膜及び前記ウィンドウの底面上に形成された第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上に形成され、前記配線に接続された陽極と、前記陽極上に形成された有機化合物を含む膜と、前記有機化合物を含む膜上に形成された陰極とを有し、前記遮光膜は、前記ウィンドウの側面から前記ＴＦＴを覆うように前記第１の絶縁膜上まで連続的に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１６

Description

本発明は、チャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域を含む半導体層に、特に結晶質半導体膜を用いた半導体素子、代表的には薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:ＴＦＴ）に関する。また、このようなＴＦＴを駆動回路や画素のスイッチング素子に用いた半導体装置（特に、液晶表示装置、発光装置に関する）およびその作製技術に関する。また、特に、遮光性を向上させた構造を有する半導体装置およびその作製技術に関する。

近年、小型軽量の特徴を生かした液晶プロジェクターが様々な場面で使用されるようになってきた。それにあわせるように、さらに小型で軽量の液晶プロジェクターを提供するための開発競争が激しく行われている。これらの液晶プロジェクターは、液晶表示装置に表示された画像等を投影する構成となっており、液晶表示装置の表示品質が液晶プロジェクターの性能に大きく影響してくる。

液晶表示装置は、ＴＦＴおよび画素電極が形成された基板（以下、ＴＦＴ基板という）と対向電極が形成された基板（以下、対向基板という）との間に液晶を封入し、画素電極と対向電極との間の電界で液晶の配向を制御して画像表示するものが主流である。

液晶表示装置としては、近年、画素部に数百万個の画素を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶パネル）が盛んに用いられている。このような液晶パネルは、各画素に電位を印加するスイッチング素子として各画素にＴＦＴが設けられており各ＴＦＴには画素電極が設けられて、ＴＦＴがon時には画素電極の電位が設定され、ＴＦＴがoff時には、保持容量素子（以下、保持容量という）に蓄えられた電荷によって画素電極の電位を保持している。

ＴＦＴがoff時の間、画素電極の電位が変動すると表示品質が劣化するため、アクティブマトリクス型のＴＦＴ基板には、ＴＦＴのリーク電流を抑制すること、画素毎の保持容量を十分にとること、保持容量に蓄積された電荷量がリーク電流により失われる電荷量に比べて十分に大きいことが要求される。

また、透過型液晶パネルの場合、輝度を高めるために、開口部、すなわち画素において表示を制御することを意図した領域（例えば、透過型の表示装置においては、光が透過して表示に寄与する領域、反射型の表示装置においては、光が反射され表示に寄与する領域、また有機発光素子を用いた表示装置では、電極に挟まれた有機発光層が発光し表示に寄与する領域等）が占める割合を高めることが要求される。

ところで、上記したような液晶パネル（特に、透過型液晶パネル）を液晶プロジェクターに用いる場合、ＴＦＴの半導体層に光が入射すると、光励起に起因するリーク電流（以下、光リーク電流という）が発生してしまい表示に悪影響を及ぼすため、液晶パネルには遮光層が設けられている。例えば、プロジェクターの光源を対向基板側に配置した場合、画素電極とＴＦＴとの間に遮光層を形成して光源からの光を遮光したり、基板と半導体層との間に遮光層を形成して投影レンズ等で反射された光を遮光したりしている。また、特開２０００−１６４８７５公報では、基板に凹部を設け、凹部内壁面全面に下部遮光膜を形成し、ＴＦＴのチャネル形成領域が該凹部内に埋設するように形成されている。また、上部遮光膜も併せて形成されている。

しかし、上記公報で開示された構造では、さまざまな配線が集中するＴＦＴ近傍に凹凸ができてしまうため、配線形成において配線短絡や断線を生じやすい、電界集中が起こって劣化しやすい等歩留まりを下げてしまう可能性が高い。

また、上記公報で開示された構造では上部遮光膜と下部遮光膜との間に隙間があり、このような構造では迷光による光リーク電流が生じてしまう可能性もある。さらに、基板に凹部を設けるために、基板の機械的強度が弱くなってしまう可能性もある。

高輝度、高精細化が要求されているプロジェクターは、まず光源に用いられるランプの強度を上げることで表示輝度を上げようとしており、また、光学系に用いるパネルの画素数を増やすことで高精細化をはかっている。しかし、従来の画素電極とＴＦＴとの間に遮光膜を形成したり、基板と半導体層との間に遮光膜を形成したりする方法は、遮光膜端部で回折した光が半導体層に入射してしまい、光リーク電流が発生してしまうという問題がある。
さらに、光源の高輝度化が進み、この回折光によるＴＦＴへの悪影響は、無視できないレベルになってきている。

また、遮光膜とＴＦＴとを隔てる絶縁膜を薄膜化することにより、ＴＦＴの位置における回折光強度を無視できる程度にまで低減し得るが、絶縁膜の薄膜化は、ＴＦＴと絶縁膜との間に発生する寄生容量を増大させてしまい、遮光膜の電位がＴＦＴの動作に影響してしまうという問題が発生する。

また、遮光膜の幅を拡げることにより、回折光がＴＦＴに入射してしまう問題については解決することができるが、当然、開口率の低下は否めない。しかも、表示の高精細化への要求に画素数を増加させることで対応しているため、それぞれの画素サイズは縮小しており、遮光膜の幅を広げることによる開口率の低下、それに伴う輝度の低下は大きな問題となる。

また、遮光膜の幅を広げるだけでは層間絶縁膜中の意図せぬ散乱による迷光がＴＦＴ（特に半導体層）に入射してしまう問題を解決することはできない。上記したような光源の高輝度に伴い、迷光の影響も無視できないものとなっている。

また、電界効果移動度の高さなどから積極的に用いられるようになってきた結晶構造を有する活性層を含むＴＦＴは、非晶質半導体層を含むＴＦＴに比べて光リーク電流が大きくなってしまう傾向があり、十分な保持容量を有していないと蓄えられた電荷がリーク電流のために減少し、透過光量が変化して画像表示のコントラスト低下の原因となっている。したがって、液晶パネルには十分な容量を確保できる保持容量素子を形成しておく必要がある。

しかし、十分な容量を確保するために保持容量の面積を平面的に拡げようとすると、画素の面積において保持容量素子の占める割合が大きくなって、開口率が低下してしまう。

さらに、歩留まりを向上させるために、保持容量による凹凸によって配線の断線等が生じないような構造とする必要がある。

そこで本発明では、上記のような問題を鑑み、開口率を下げることなく、十分な遮光性と十分な保持容量とを両立することが可能な構造を有する半導体装置を実現する方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明者は、ＴＦＴを被嵌するように遮光膜を形成することにより、ＴＦＴの半導体層に入射する回折光や迷光を低減する構造を考えた。

本発明を採用した画素の構造の一例を図１（Ａ）に示す。
画素電極とＴＦＴとの間に遮光膜を形成する。本明細書において、少なくとも一部が画素電極とＴＦＴとの間に形成された遮光膜を上部遮光膜という。画素において光が透過し、表示を制御する領域とＴＦＴとの間に溝を形成し、上部遮光膜となる導電膜を形成する。従来、ＴＦＴと画素電極との間に形成されていた遮光膜とは異なり、画素電極とＴＦＴとの間から光が透過する領域まで連続的に上部遮光膜が形成され、ＴＦＴが上部絶縁膜により被嵌された構造である。

他の発明を採用したＴＦＴの他の構造を図１（Ｂ）に示す。
半導体層、ゲート絶縁膜およびゲート電極からなるＴＦＴを形成し、層間絶縁膜を形成した後、後に光が透過し、表示を制御する領域とその周辺領域のゲート絶縁膜、層間絶縁膜を除去する。本明細書において、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜の一部が除去されたホール状の領域（壁面及び底面を有している）であり、表示装置において表示を制御することを意図した領域（開口部）とほぼ同じ面積を有する領域を簡単のためにホール、またはウィンドウと称することとする。ウィンドウの壁面には、上部遮光膜と絶縁膜が形成されており、その膜厚分、ウィンドウの面積より開口部の面積が狭くなるものの、ウィンドウの面積と開口部の面積とは実質的に同じ面積となると言える。

ここで図１（Ｂ）のウィンドウを図１（Ａ）の溝と比較すると、ウィンドウはアスペクト比が小さいため、上部遮光膜の形成が簡便である。次いで、遮光膜をＴＦＴ上からウィンドウの側面を覆うように連続的に、遮光膜を形成する。そして、ウィンドウの底面（特に光が透過する領域）に形成された遮光膜を除去した後、絶縁膜を形成し、アクリル等の透明な有機樹脂膜を用いてウィンドウの平坦化を行う。次いで、遮光膜と画素電極とが接触しないように絶縁膜を形成し、さらに画素電極を形成する。上部遮光膜によりＴＦＴが被嵌され、層間絶縁膜を除去してウィンドウを形成し、透光性の有機樹脂絶縁膜により平坦化した構造である。

上記のような構造の場合、このゲート絶縁膜、層間絶縁膜の一部が除去された領域（ウィンドウ）の面積は、画素において、表示を制御することを意図した領域（開口部）とほぼ等しい面積であり、かつ表示を制御することを意図した領域(開口部)は、前記少なくともゲート絶縁膜、層間絶縁膜の一部が除去された領域（ウィンドウ）より狭い面積となる。開口部がウィンドウより狭い面積となるのは、図１（Ｂ）に示すとおり、ウィンドウの壁面がテーパー状となるためである。

他の発明を採用した画素の他の構造を図１（Ｃ）に示す。図１（Ｃ）に示す例では、基板側から入射する光も遮光するために、半導体層を形成する前に、基板と半導体層の間に遮光膜を形成する。なお、基板と半導体層との間に形成されるこの遮光膜を本明細書において、以下、下部遮光膜という。次いで、半導体層、ゲート絶縁膜およびゲート電極からなるＴＦＴを形成し、層間絶縁膜を形成した後、後に表示を制御する領域となる領域およびその周辺領域に形成されたゲート絶縁膜、層間絶縁膜を除去してウィンドウを形成する。次いで、遮光膜をＴＦＴ上からウィンドウまで連続的に、遮光膜を形成する。そして、ウィンドウの底面に形成されている下部遮光膜および上部遮光膜を除去して開口部（表示を制御することを意図した領域）を形成する。次いで、絶縁膜を形成し、アクリル等の透明な有機樹脂膜を用いてウィンドウの平坦化を行う。次いで、遮光膜と画素電極とが接触しないように絶縁膜を形成した後、画素電極を形成する。ＴＦＴが上部遮光膜により被嵌され、下部遮光膜と上部遮光膜により完全に遮光された構造である。なお、下部遮光膜と上部遮光膜を接地電位とすれば、ＴＦＴを電気的に遮蔽することも可能である。

さらに、対向基板側にカラーフィルターを形成しようとすると、高精細化に伴う画素サイズの低下により、ＴＦＴ基板と対向基板とを整合させる精度が厳しくなってしまうという問題があった。そこで、ＴＦＴ基板側にカラーフィルターを形成する方法が考えられているが、液晶を配向させるにはカラーフィルターを形成した後、画素電極を形成しなければならない。しかし、カラーフィルターは１μｍ以上の厚さが必要であり、カラーフィルターに隔てられた画素電極とドレイン電極とを導通させることは難しかった。

そこで、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示す例において、ウィンドウの平坦化をＲ（赤）、Ｇ（緑）、またはＢ（青）に着色されたフォトレジスト膜を用いて行うことにより、対向基板に形成していたカラーフィルターと同様の機能が得られるようになる。

また、図示しないが図１（Ｂ）、（Ｃ）の構造において、上部遮光膜をアルミニウム等の反射率の高い材料で構成し、少なくともゲート絶縁膜、層間絶縁膜の一部が除去された領域（ウィンドウ）の底面の上部遮光膜を除去せず、反射板として用いれば、反射型の表示装置とすることも可能である。

本発明は、基板上のＴＦＴと、前記ＴＦＴと電気的に接続されている画素電極と、前記ＴＦＴと前記画素電極との間の遮光膜と、を有する半導体装置において、前記ＴＦＴ上には少なくとも１層の層間絶縁膜が形成され、前記画素電極と前記基板との間には前記層間絶縁膜を除去して形成されたウィンドウを有し、前記遮光膜は前記ウィンドウの底面から前記ＴＦＴを被嵌するように前記層間絶縁膜上まで連続的に形成されており、前記ウィンドウの面積は、開口部の面積とほぼ等しいことを特徴とする。

また本発明は基板上の下部遮光膜と、前記下部遮光膜上にＴＦＴと、前記ＴＦＴと電気的に接続されている画素電極と、前記ＴＦＴと前記画素電極との間の上部遮光膜と、を有する半導体装置において、前記ＴＦＴ上には少なくとも１層の層間絶縁膜が形成され、前記画素電極と前記基板との間には前記層間絶縁膜を除去して形成されたウィンドウを有し、前記上部遮光膜は前記ウィンドウの底面から前記ＴＦＴを被嵌するように前記層間絶縁膜上まで連続的に形成されており、前記ウィンドウの面積は、開口部の面積とほぼ等しいことを特徴とする。

また本発明は基板上の下部遮光膜と、前記下部遮光膜上にＴＦＴと、前記ＴＦＴと電気的に接続されている画素電極と、前記ＴＦＴと前記画素電極との間の上部遮光膜と、を有する半導体装置において、前記ＴＦＴ上には少なくとも１層の層間絶縁膜が形成され、前記画素電極と前記基板との間には前記層間絶縁膜を除去して形成されたウィンドウを有し、前記上部遮光膜は前記ウィンドウの底面から前記ＴＦＴを被嵌するように前記層間絶縁膜上まで連続的に形成されており、前記下部遮光膜と前記上部遮光膜とは、前記ウィンドウの底面で接していることを特徴とする。

また本発明は基板上の下部遮光膜と、前記下部遮光膜上にＴＦＴと、前記ＴＦＴと並列に形成された保持容量素子と、前記ＴＦＴと電気的に接続されている画素電極と、前記ＴＦＴと前記画素電極との間の上部遮光膜と、を有する半導体装置において、前記ＴＦＴおよび前記保持容量素子上には少なくとも１層の層間絶縁膜が形成されており、前記画素電極と前記基板との間には前記層間絶縁膜を除去して形成されたウィンドウを有し、前記下部遮光膜と前記上部遮光膜とは、前記ウィンドウの底面で接していることを特徴とする。

また本発明は基板上のＴＦＴと、前記ＴＦＴと電気的に接続されている画素電極と、前記ＴＦＴと前記画素電極との間の遮光膜と、を有する半導体装置において、前記ＴＦＴ上には少なくとも１層の層間絶縁膜が形成され、前記画素電極と前記基板との間には前記層間絶縁膜を除去して形成されたウィンドウを有し、前記ウィンドウは透光性有機絶縁膜により平坦化されており、前記遮光膜は前記ウィンドウの底面から前記ＴＦＴを被嵌するように前記層間絶縁膜上まで連続的に形成されていることを特徴とする。

また本発明は基板上の下部遮光膜と、前記下部遮光膜上にＴＦＴと、前記ＴＦＴと電気的に接続されている画素電極と、前記ＴＦＴと前記画素電極との間には複数の上部遮光膜と絶縁膜とが交互に積層された積層体と、を有する半導体装置において、前記ＴＦＴ上には少なくとも１層の層間絶縁膜が形成され、前記画素電極と前記基板との間に前記層間絶縁膜を除去して形成されたウィンドウを有し、前記ウィンドウは透光性有機絶縁膜により平坦化されており、前記積層された複数の上部遮光膜は前記ウィンドウの底面から前記ＴＦＴを被嵌するように形成されていることを特徴とする。

また本発明は基板上の下部遮光膜と、前記下部遮光膜上にＴＦＴと、前記ＴＦＴと電気的に接続されている画素電極と、前記ＴＦＴと前記画素電極との間に複数の上部遮光膜と絶縁膜とが交互に積層された積層体と、を有する半導体装置において、前記ＴＦＴ上には少なくとも１層の層間絶縁膜が形成され、前記画素電極と前記基板との間に前記層間絶縁膜を除去して形成されたウィンドウを有し、前記ウィンドウは透光性有機絶縁膜により平坦化されており、前記積層された複数の上部遮光膜は前記ウィンドウの底面から前記ＴＦＴを被嵌するように形成されており、前記積層体のうち少なくとも一つの上部遮光膜が前記ＴＦＴと前記画素電極とを電気的に接続していることを特徴とする。

また本発明は基板上の下部遮光膜と、前記下部遮光膜上にＴＦＴと、前記ＴＦＴと電気的に接続されている画素電極と、前記ＴＦＴと前記画素電極との間に複数の上部遮光膜と絶縁膜とが交互に積層された積層体と、を有する半導体装置において、前記ＴＦＴ上には少なくとも１層の層間絶縁膜が形成され、前記画素電極と前記基との間に前記層間絶縁膜を除去して形成されたウィンドウを有し、前記ウィンドウは透光性有機絶縁膜により平坦化されており、前記積層された複数の上部遮光膜は前記ウィンドウの底面から前記ＴＦＴを被嵌するように形成されており、前記積層体において、前記絶縁膜および前記絶縁膜を介して形成された複数の前記上部遮光膜とで保持容量素子を形成していることを特徴とする。

また本発明は基板上のＴＦＴと、前記ＴＦＴと電気的に接続されている画素電極と、前記ＴＦＴと前記画素電極との間に複数の上部遮光膜と絶縁膜とが交互に積層された積層体と、を有する半導体装置において、前記ＴＦＴ上には少なくとも１層の層間絶縁膜が形成され、前記画素電極と基板との間には前記層間絶縁膜を除去して形成されたウィンドウを有し、前記ＴＦＴと前記画素電極とを電気的に接続する配線は、前記ウィンドウの底面から前記ＴＦＴを被嵌するように形成された前記上部遮光膜の一層であり、前記ウィンドウの面積は、画素において表示を制御することを意図した領域とほぼ等しいことを特徴とする。

また上記発明において、前記基板と前記ＴＦＴとの間に下部遮光膜が形成されていることを特徴とする。

また上記発明において、前記上部遮光膜の第１層目（すなわち、積層体における複数の上部遮光膜の最下層）と前記下部遮光膜とは、前記画素電極と基板との間の前記ウィンドウの底辺において、接していることを特徴とする。

また上記発明において、前記ウィンドウは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に着色されたフォトレジスト膜および透光性の有機絶縁膜が形成されていることを特徴とする。

また本発明は絶縁表面に半導体層を形成する工程と、前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極上に第１層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１層間絶縁膜上に第２層間絶縁膜を形成する工程と、前記半導体層に達する第１のコンタクトホールを形成し、各ＴＦＴを電気的に接続するための配線を形成する工程と、前記配線を覆うように第３層間絶縁膜を形成する工程と、光が透過する領域とＴＦＴとの間に基板に達する溝を形成する工程と、前記第３層間絶縁膜上から前記溝まで連続的に遮光膜を形成する工程と、画素電極と配線とを接続するための第２のコンタクトホールを形成する工程と、前記遮光膜上に第４層間絶縁膜を形成する工程と、前記配線を露出させるために前記第２のコンタクトホールに成膜された絶縁膜の一部を除去する工程と、前記画素電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

また本発明は絶縁表面上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極上に第１層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１層間絶縁膜上に第２層間絶縁膜を形成する工程と、前記半導体層に達する第１のコンタクトホールを形成し、各ＴＦＴを電気的に接続するための配線を形成する工程と、前記配線を覆うように第３層間絶縁膜を形成する工程と、光が透過する領域の下地絶縁膜、ゲート絶縁膜、第１層間絶縁膜、第２層間絶縁膜を除去して基板に達するウィンドウを形成する工程と、前記第３層間絶縁膜上にＴＦＴを被嵌するように上部遮光膜を形成する工程と、前記ウィンドウ底面に形成された下部遮光膜を除去する工程と、前記上部遮光膜に第２のコンタクトホールを形成する工程と、前
記上部遮光膜上に第４層間絶縁膜を形成する工程と、光透過性を有する絶縁膜により、前記ウィンドウを平坦化する工程と、前記上部遮光膜上に第５層間絶縁膜を形成する工程と、前記配線が露出するように前記第２のコンタクトホールに埋まった絶縁膜の一部を除去する工程と、前記第５層間絶縁膜上に画素電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

また本発明は、絶縁表面上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極上に第１層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１層間絶縁膜上に第２層間絶縁膜を形成する工程と、前記半導体層に達する第１のコンタクトホールを形成し、各ＴＦＴを電気的に接続するための配線を形成する工程と、前記配線を覆うように第３層間絶縁膜を形成する工程と、光が透過する領域の下地絶縁膜、ゲート絶縁膜、第１層間絶縁膜、第２層間絶縁膜を除去して基板に達するウィンドウを形成する工程と、前記第３層間絶縁膜上にＴＦＴを被嵌するように上部第１遮光膜を形成する工程と、前記上部第１遮光膜および前記第３層間絶縁膜に前記配線に達する第２のコンタクトホールを形成する工程と、前記上部第１遮光膜上に第１絶縁膜を形成する工程と、前記配線が露出するように前記第２のコンタクトホールに埋まった前記第１絶縁膜を一部除去する工程と、前記第１絶縁膜上に上部第２遮光膜を形成する工程と、前記上部第２遮光膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、前記第２絶縁膜上に上部第３遮光膜を形成する工程と、前記ウィンドウ底面に形成された下部遮光膜、前記上部第１遮光膜、前記第１絶縁膜、前記上部第２遮光膜、前記第２絶縁膜、前記上部第３遮光膜を除去する工程と、前記上部第３遮光膜および前記第２絶縁膜に前記上部第２遮光膜に達する第３のコンタクトホールを形成する工程と、第４層間絶縁膜を形成する工程と、光透過性を有する絶縁膜により前記ウィンドウを平坦化する工程と、前記上部第３遮光膜上に第５層間絶縁膜を形成する工程と、前記上部第２遮光膜が露出するように前記第３のコンタクトホールに埋まった絶縁膜の一部を除去する工程と、前記第５層間絶縁膜上に画素電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

また上記発明において、絶縁表面上に下部遮光膜を形成する工程を含むことを特徴とする。

また上記発明において、前記下部遮光膜、前記第１の上部遮光膜および前記第３の上部遮光膜は、接地電位となるような配線を接続することを特徴とする。

また上記発明において、前記下部遮光膜および前記上部遮光膜は、前記ウィンドウの底面で接するように形成することを特徴とする。

また上記発明において、前記前記ウィンドウを平坦化する工程は、有機絶縁膜を用いて行うことを特徴とする。

また上記発明において、前記前記ウィンドウを平坦化する工程は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）もしくはＢ（青）に着色されたフォトレジスト膜および透明有機絶縁膜を積層して行うことを特徴とする。

また上記発明において、前記半導体層は、レーザ光を照射することにより結晶化することを特徴とする。

また上記発明において、前記半導体層は、触媒元素を用いて結晶化した後、前記触媒元素をゲッタリングして半導体層中の触媒元素濃度を低減させて得られる結晶質半導体膜であることを特徴とする。

以上のように、本発明は回折光や迷光など意図せずしてＴＦＴの半導体層に入射してしまう光により発生する光リーク電流を防ぐために、ＴＦＴを遮光膜で覆う構造としている。

本発明を用いることにより、遮光膜をＴＦＴを被嵌するように形成することにより、下部遮光膜と上部遮光膜とでＴＦＴを完全に覆うことができるため、光リーク電流を抑制することができる。また、開口率を下げずに十分な保持容量を確保することができる。

このようなＴＦＴの遮光技術を用いることにより、高画質、高精細、高輝度な表示の可能な表示装置を実現することができ、またこのような表示装置を電気器具の表示部に用いることで、高画質、高精細、高輝度な表示が可能な電気器具を実現することができる。

（実施形態１）
図１（Ａ）を用いて本発明を用いて作製された透過型液晶表示装置の構造を説明する。

基板１０上に下地絶縁膜１１が形成されており、下地絶縁膜１１上に半導体層１２、ゲート絶縁膜１３、ゲート電極１４からなるＴＦＴが形成されている。
ゲート電極１４上には、第１層間絶縁膜１５、第２層間絶縁膜１６が形成されている。必要に応じて第２層間絶縁膜１６は平坦化する。続いて、各ＴＦＴを電気的に接続する配線１７を半導体層１２のソース領域またはドレイン領域に接続して形成する。配線１７を覆って、第３層間絶縁膜１８を形成した後、ＴＦＴと開口部との境目に溝を形成する。溝は、基板に達するように形成する。次いで、導電膜をメタルＣＶＤ法により、第３層間絶縁膜１８上から溝に連続的に成膜して、遮光膜１９を形成する。
続いて、第４層間絶縁膜２０を形成した後、画素電極２１を遮光膜１９に接しないように形成する。

なお、半導体層１２から連続した領域２２（保持容量の一方の電極）、ゲート絶縁膜１３と同一層の絶縁膜２３（誘電体）およびゲート電極１４と同一層の容量配線２４（保持容量のもう一方の電極）により保持容量２０２が形成されている。

本発明の半導体装置は、画素部の各画素において、ＴＦＴ２０１と画素電極との間からＴＦＴ２０１と開口部（表示を制御することを意図した領域）との境目まで連続的に形成された遮光膜１９に覆われたＴＦＴ２０１を有し、画素の光が透過する領域において、画素電極と基板との間には、下地絶縁膜１１、ゲート絶縁膜１３、第１層間絶縁膜１５、第２層間絶縁膜１６、第３層間絶縁膜１８および第４層間絶縁膜２０が積層されている構造である。

また、図１（Ａ）に示す構造のＴＦＴにおいて、基板１０と半導体層１２との間に遮光膜（下部遮光膜）を設けた構造としてもよい。この場合、遮光膜が充填される溝の深さは、実施者が適宜決定すればよく、下部遮光膜に届く深さであっても届かない深さであってもよい。

（実施形態２）
図１（Ｂ）を用いて、本発明のＴＦＴの他の構造を説明する。なお、図１（Ａ）と同一のものを指す場合は、同一の符号を用いることとする。

基板１０上に下地絶縁膜１１が形成されており、下地絶縁膜１１上に半導体層１２、ゲート絶縁膜１３、ゲート電極１４からなるＴＦＴが形成されている。
ゲート電極１４上には、第１層間絶縁膜１５、第２層間絶縁膜１６が形成されている。必要に応じて、第２層間絶縁膜１６は平坦化する。続いて、各ＴＦＴを電気的に接続する配線１７を半導体層１２のソース領域またはドレイン領域に接続して形成する。配線１７を覆って、第３層間絶縁膜１８を形成した後、開口部（表示を制御することを意図した領域）よりやや広い範囲の第３層間絶縁膜１８、第２層間絶縁膜１６、第１層間絶縁膜１５、ゲート絶縁膜１３および下地絶縁膜１１を除去する。次いで、第３層間絶縁膜１８上からゲート絶縁膜および層間絶縁膜が除去された領域（ウィンドウ）の側面に沿って連続的に導電膜を形成し、上部遮光膜１９を形成する。次いで、ウィンドウ底面に形成された上部遮光膜１９を除去し、第４層間絶縁膜２０を形成する。その後、ウィンドウを光透過性の有機絶縁膜等３０により平坦化し、その上に第５層間絶縁膜３１を形成して、画素電極３２を形成する。

本発明のＴＦＴは、少なくともゲート絶縁膜および層間絶縁膜の一部が除去された領域（ウィンドウ）底面から遮光膜がＴＦＴを被嵌するように形成されており、ウィンドウの内部には、開口部がある。本実施例では、ウィンドウのアスペクト比が小さいため、上部遮光膜１９の作製は、メタルＣＶＤ法より簡便なスパッタ法を用いても良好なカバレッジを得ることができる。

また、遮光膜でＴＦＴを覆うことができるため、光リーク電流の発生を抑えることができる。

（実施形態３）
図１（Ｃ）を用いて、本発明のＴＦＴの他の構造を説明する。

基板１００上に下部遮光膜１０１が形成されており、下部遮光膜１０１上に下地絶縁膜１０２、半導体層１０３、ゲート絶縁膜１０４の順に形成されている。ゲート絶縁膜１０４上には、ゲート電極１０５、ゲート電極１０５上には、第１の層間絶縁膜１０７および第２の層間絶縁膜が１０８形成されており、第２の層間絶縁膜上には、半導体層１０３のソース領域またはドレイン領域に接続された配線１０９が形成され、配線１０９を覆って、第３の層間絶縁膜１１０が形成されている。また、第３の層間絶縁膜１１０上には上部遮光膜１１１が設けられている。

また、上部遮光膜１１１上には絶縁膜１１２を介して画素電極１１４が形成されている。画素電極１１４は、上部遮光膜１１１および第３の層間絶縁膜１１０に形成されたコンタクトホールを通じて、ＴＦＴのドレイン領域に接続された配線に接続されている。また、保持容量２０２は、半導体層１２０、絶縁膜１２１および容量配線１０６からなる。ドレイン領域から連続して半導体層１２０が形成されており、保持容量の一方の電極となっている。ゲート絶縁膜と同一の層の絶縁膜１２１は、保持容量の誘電体となり、ゲート電極と同一の層に形成された容量配線１０６は、保持容量のもう一方の電極となっている。

各画素には、このようなＴＦＴ２０１および保持容量２０２が形成されている。なお、開口部は、第３層間絶縁膜１１０、第２層間絶縁膜１０８、第１層間絶縁膜１０７、ゲート絶縁膜１０４および下部遮光膜１０１が除去されたウィンドウの内部に形成される。また、第２層間絶縁膜１０８上からウィンドウ壁面に連続して上部遮光膜が形成されている。ただし、ウィンドウ底面に形成された上部遮光膜は除去する。

下部遮光膜１０１と上部遮光膜１１１とは同じ接地電位となるようにウィンドウの底部で接して形成されており、図示していないが接地電位を与える配線と接続されている。

なお、ウィンドウは、アクリル等有機絶縁膜１１５を用いて平坦化されている。また、平坦化した後、画素電極１１４を形成する。画素電極１１４は、半導体層１０３のドレイン領域に接続された配線と導通をとり、ＴＦＴ２０１と画素電極１１４とは電気的に接続されている。

以上のように、上部遮光膜１１１が画素部のＴＦＴを被嵌するように形成され、下部遮光膜１０１および上部遮光膜１１１で完全に遮光された液晶パネルを作製することができる。

本実施例においては、本発明を用いてアクティブマトリクス基板を作製する工程について説明する。

まず、石英基板３００上に下部遮光膜３０１を形成するため、ポリシリコン膜およびＷＳｉx膜を積層して形成する。なお、下部遮光膜３０１は、要求水準を満たす遮光性を有し、ＴＦＴの活性化のための加熱処理に耐えうる耐熱性が必須であり、さらに接地電位とすることが好ましいため、導電膜であることが好ましい。そこで、下部遮光膜として用いる膜は、ポリシリコン膜、ＷＳｉx（x＝２．０〜２．８）膜、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ等の導電性材料からなるいずれかの膜一種または複数種を用いればよい（図２（Ａ））。

続いて、下部遮光膜３０１上に、下地絶縁膜３０２を形成する。下地絶縁膜３０２は、シリコンを含む絶縁膜（例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜等）をＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法にて形成する。そして、下地絶縁膜３０２上に非晶質半導体膜（図示せず）を形成する。非晶質半導体膜としては特に限定はないが、シリコン膜もしくはシリコンゲルマニウム（Ｓｉ_xＧｅ_1-x：０＜x＜１、代表的には、x＝０．００１〜０．０５）合金などで形成するとよい。なお、ここでは非晶質シリコン膜を膜厚６５ｎｍに形成する。

次いで、非晶質シリコン膜の結晶化を行う。炉を用いて６００℃で２４時間の加熱処理を行い、結晶質シリコン膜（図示せず）を形成する。なお、この結晶化処理においてシリコン膜表面に酸化シリコン膜が形成されるが、エッチング等で除去できるごく薄い膜であるため問題はない。

次いで、結晶質シリコン膜の表面に形成された酸化膜を除去した後、ゲート絶縁膜３０４を形成する前に半導体膜の膜質向上のための加熱処理を行う。結晶質シリコン膜を９００〜１０５０℃にて加熱処理し、結晶質半導体膜の表面に酸化膜を形成する。この酸化シリコン膜を除去する。最終的に結晶質シリコン膜の膜厚が３０〜５０ｎｍになるように結晶質シリコン膜を加熱処理することによりその表面に酸化シリコン膜を形成すればよい。本実施例では、結晶質シリコン膜の膜厚を３５ｎｍとする。続いて、得られた結晶質シリコン膜を所望の形状に形成し、後にＴＦＴのチャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域を含む領域と保持容量の一方の電極となる配線となる領域とを有する半導体層３０３を形成する。

次いで、半導体層上にゲート絶縁膜３０４を形成する（図２（Ｂ））。続いて、ゲート絶縁膜３０４を介してｎチャネル型ＴＦＴとなる領域の半導体層にｐ型を付与する不純物元素（以下、ｐ型不純物元素という）を添加する。ｐ型不純物元素としては、代表的に周期表の１３族に属する元素、典型的には、ボロン（Ｂ）、またはガリウム（Ｇａ）を用いることができる。この工程は、ＴＦＴのしきい値電圧の制御をするために行われており、チャネルドープ工程という。この工程により半導体層には、ｐ型不純物元素が１×１０¹⁵〜１×１０¹⁸／ｃｍ³の濃度で添加される。

次いで、レジストからなるマスクを形成し、ｎチャネル型ＴＦＴのソース領域、ドレイン領域および保持容量の一方の電極となる部分の半導体層にｎ型を付与する不純物元素（以下、ｎ型不純物元素という。またここでは、リンを用いる）を添加して、高濃度にリンを含むｎ型不純物領域を形成する。この領域には、１×１０²⁰〜５×１０²¹／ｃｍ³の濃度でリンが含まれるようにしている。

次いで、ゲート電極３０５ａと保持容量の一方の電極となる配線３０５ｂ（以下、容量配線という）とを形成する。ゲート電極３０５ａおよび容量配線３０５ｂの材料としては、ＴａＮ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、不純物元素が添加されたＳｉ等を用いることができる。なお、これら複数種の膜を積層してゲート電極としてもよい。

次いで、ゲート電極をマスクとして、半導体層にｎ型不純物元素を添加する。ここでは、ｎ型不純物元素としてリンを用いている。このｎ型不純物元素が添加された領域はｎチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ領域として機能させるための低濃度不純物領域であって、この低濃度ｎ型不純物領域には、１×１０¹⁶〜５×１０¹⁸／ｃｍ³の濃度で含まれている。

次いで、後のｎチャネル型ＴＦＴとなる領域をマスクで覆い、後のｐチャネル型ＴＦＴのソース領域またはドレイン領域となる半導体層にｐ型不純物元素としてボロンを３×１０²⁰〜５×１０²¹／ｃｍ³の濃度で含まれるように添加する（図示せず）。

次に、第１層間絶縁膜３０６として窒化シリコン膜、酸化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により、膜厚５０〜５００ｎｍで形成する。

その後、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化するための加熱処理を行う。加熱処理の方法としては、炉を用いる方法、レーザ光照射による方法、ランプアニール法、もしくはこれらを併用して行ってもよい。不活性気体雰囲気中において、５５０〜１０００℃で活性化を行う。

次いで、熱的に励起された水素により半導体層中のダングリングボンドを終端する水素化を行う。水素を含む雰囲気において、４１０℃で１時間の加熱処理を行う。その他の水素化の手段として、プラズマにより励起された水素を用いたプラズマ水素化処理を行ってもよい。

次いで、第２層間絶縁膜３０７を膜厚５００〜１０００ｎｍで形成する。第２層間絶縁膜３０７としては、アクリル、ポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機樹脂膜、もしくは酸化窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜といった無機絶縁膜を用いてもよい。なお、本実施例では酸化窒化シリコン膜を膜厚９００ｎｍで形成し、ＣＭＰ法により平坦化を行う（図２（Ｃ））。

続いて、半導体層３０３に達する第１コンタクトホールを形成し、それぞれのＴＦＴを電気的に接続する配線３０８を形成する。配線３０８の材料としては、チタンを主成分とする導電膜を膜厚５０〜１００ｎｍに形成した後、アルミニウムを主成分とする導電膜を膜厚３００〜５００ｎｍに形成する積層構造とすればよい。ただし、画素電極と接する最上層には、画素電極と接する際に電気的腐食を起こさない材料を用いる必要がある。

次いで、第３層間絶縁膜３０９を形成する。第３層間絶縁膜３０９は、酸化窒化シリコン膜を用いて膜厚６００ｎｍに形成する（図３（Ａ））。

次いで、開口部（表示を制御することを意図した領域）とほぼ一致する領域において、それまでの工程で形成された層間絶縁膜、ゲート絶縁膜および下地絶縁膜を除去して下部遮光膜を露出させる。なお、ゲート絶縁膜および層間絶縁膜が除去された領域（ウィンドウ）は実際に光が透過する領域（開口部）よりも広めの範囲で形成する。

次いで、上部遮光膜３１１を形成する。上部遮光膜として、光を透過せず、導電性を有する膜としてここでは、アルミニウムを主成分とする導電膜を膜厚１００〜２００ｎｍで形成する。なお、上部遮光膜を成膜する前にウィンドウは、深さと幅との比（アスペクト比）が小さいため、スパッタ法でも導電膜を良好なカバレージで成膜することができる。上部遮光膜は、下部遮光膜と接し同電位になるように形成する。なお、図示しないが、上部遮光膜および下部遮光膜には接地電位が与えられるような配線を接続する。

次いで、ウィンドウの底面に形成された下部遮光膜および上部遮光膜の除去とドレイン電極と画素電極とを導通させるための第２コンタクトホールを形成するための上部遮光膜の除去を行う。どちらの工程もレジストで形成したパターンをマスクとしてエッチングを行う。なお、エッチングする領域の高さが異なり、除去する膜の積層構造も異なるため、工程を簡便にするために、除去工程はわけて行う。ただし、どちらの工程が先になってもかまわない（図１４）。

続いて、上部遮光膜３１１上にプラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、もしくは、窒化酸化シリコン膜等からなる絶縁膜３１２を形成した後、ウィンドウをアクリル等の有機絶縁膜３１３等で平坦化する（図３（Ｂ））。

なお、Ｒ、Ｇ、Ｂに着色されたフォトレジスト膜を用いてウィンドウを埋め、その後アクリル等の有機樹脂膜を成膜してもよい。ウィンドウの平坦化に着色層を用いることにより、対向基板側に着色層を設けていた場合に生じていた色ずれに関する問題を解決することができる。

続いて、スパッタ法により、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、もしくは、窒化酸化シリコン膜等からなる第４層間絶縁膜３１４を形成し、コンタクトホールを埋めてしまった絶縁膜の一部を除去して、ドレイン電極を露出させた後、画素電極３１５を形成する。この時、上部遮光膜３１１と画素電極３１５が接してしまうことがないように絶縁膜を除去することが重要である。なお、本実施例では透過型の液晶表示装置を作製するので、画素電極を形成する材料は、透光性のＩＴＯ膜（酸化インジウムと酸化スズとの化合物）を用いてスパッタ法により膜厚１００ｎｍで形成する（図４、図１５）。なお、ＩＴＯ膜のかわりに遮光性の金属膜、例えばＡｌや導電性材料にＡｇをメッキした画素電極を形成すれば反射型の表示装置とすることができる。また、ウィンドウ底面に形成された上部遮光膜を除去せずに、そのまま反射板として用いてもよい。この場合、液晶は平坦化膜上に形成する透明な画素電極と対向電極とで制御する。

以上のような工程により、基板上に、下部遮光膜および上部遮光膜により覆われた下地絶縁膜、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極からなるＴＦＴ３２０と、一方の電極となる半導体層、誘電体となるゲート絶縁膜と同一層の絶縁膜およびゲート電極と同一層で形成された容量配線からなる保持容量３２１とを有し、画素面積に対する光が透過する領域の割合（開口率）が５０％を超えるアクティブマトリクス基板を作製することができる。

また、このようにして得られたアクティブマトリクス基板に液晶層を配向させる配向膜を形成し、公知のセル組み技術を用いて対向電極および配向膜が形成された対向基板およびアクティブマトリクス基板とを貼り合わせた後、液晶を注入することで、アクティブマトリクス型液晶表示装置を完成することができる。

本実施例では、複数枚の上部遮光膜を形成することにより少なくともゲート絶縁膜および層間絶縁膜の一部が除去された領域（ウィンドウ）の壁面に沿って保持容量を形成する方法について説明する。

実施例１で示した作製工程に従い、図３（Ａ）に示すウィンドウの底面の下部遮光膜が露出された状態にする（図５（Ａ））。

次いで、上部第１遮光膜４０１を形成する。上部第１遮光膜４０１としては、導電膜（アルミニウム、クロム、チタンから選ばれた元素を主成分とする導電膜）を膜厚１００〜２００ｎｍで形成する。続いて、上部第１遮光膜４０１および第３層間絶縁膜３０９に配線３０８に達する第２コンタクトホールを形成する。なお、第１コンタクトホールは、配線と半導体層とを接続させるためのコンタクトホールである。

次いで、上部第１遮光膜４０１上にプラズマＣＶＤ法などで、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜等からなる第１絶縁膜４０２を形成する。

次いで、第２コンタクトホールを埋めてしまった第１絶縁膜の一部を除去して上部第１遮光膜４０１を露出した後、第１絶縁膜４０２上に上部第２遮光膜４０３を形成する。なお、上部第２遮光膜４０３は画素電極と接続するため、画素電極として用いるＩＴＯ膜と接触して電気的な腐食を起こさないような材質の導電膜を積層させるなどして形成する。なお、本実施例では、アルミニウムを主成分とする導電膜を成膜した後、画素電極と接する側にタングステンを主成分とする導電膜を積層させた構造とする。なお、上部第２遮光膜４０３の膜厚は１００〜２００ｎｍとする。続いて、上部第２遮光膜４０３上に第１絶縁膜と同様に第２絶縁膜４０４を形成する。

次いで、第２絶縁膜４０４上に上部第３遮光膜４０５を形成する。なお、上部第３遮光膜は下部遮光膜３０１および上部第１遮光膜４０１と同電位（本実施例では、接地電位とする）となるように、下部遮光膜３０１または上部第１遮光膜４０１と電気的に接続させる。なお、接続のために開口率を下げてしまうような問題のない画素以外の領域で接続させて接地電位となるように配線を接続すればよい。

次いで、後に形成する画素電極と上部第２遮光膜４０３との導通をとるための第３コンタクトホール形成と、ウィンドウ底面の下部遮光膜３０１、上部第１遮光膜４０１、上部第２遮光膜４０３および上部第３遮光膜４０５の除去を行う。

次いで、上部第３遮光膜４０５上に第４層間絶縁膜４０６を形成する。なお、第４層間絶縁膜４０６も第１絶縁膜４０２および第２絶縁膜４０４と同様にプラズマＣＶＤ法により形成し、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等から選ばれた絶縁膜を用いればよい。

次いで、ウィンドウの平坦化を行う。平坦化膜４０７は、実施例１と同様にアクリル等の有機絶縁膜を用いて行えばよい。また、実施例１にも示したように、Ｒ、Ｇ、Ｂに着色されたフォトレジスト膜を用いてウィンドウを埋めた後、平坦化のためにアクリル等の有機樹脂膜を行ってもよい。

続いて、スパッタ法により、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、もしくは、窒化酸化シリコン膜等からなる第５層間絶縁膜４０８を全面に形成し、第３のコンタクトホールを埋めてしまった絶縁膜の一部を除去して、上部第２遮光膜４０３を露出させる。そして、上部第２遮光膜４０３と接することがないように、画素電極４０９を形成する。画素電極４０９を形成する材料は、透光性のＩＴＯ膜（酸化インジウムと酸化スズとの化合物）を用いてスパッタ法により膜厚１００ｎｍで形成する。

以上の工程により、上部第１遮光膜４０１を一方の容量配線とし、第１絶縁膜４０２を誘電体とし、上部第２遮光膜４０３をもう一方の容量配線とする第１保持容量５０２、および上部第２遮光膜４０３を一方の容量配線とし、第２絶縁膜４０４を誘電体とし、上部第３遮光膜４０５をもう一方の容量配線とする第２保持容量５０３がウィンドウの側面に沿って形成される。なお、第１保持容量および第２保持容量で十分な容量を得られるが、実施例１のように半導体層、ゲート絶縁膜と同一層の絶縁膜、ゲート電極と同一層の容量配線からなる保持容量を併せて形成してもよい。

保持容量素子の容量をさらに大きくするために、ウィンドウの底面に形成された下部遮光膜の一部を除去した後、露出した基板を削り、保持容量素子を基板の内部まで延長させてもよい。

また、配線３０８と上部第２遮光膜４０３、上部第２遮光膜４０３と画素電極４０９とが接続され、最終的に画素電極４０９と配線３０８とを電気的に接続して、ＴＦＴ５０１を画素のスイッチング素子とすることができる。また、本実施例のように配線と画素電極とを上部遮光膜を介した２段階の接続とすることにより、コンタクトホールのアスペクト比を低減できるため、加工が安易であり、さらに、成膜の際にスパッタ法でも良好なカバレッジを得ることができる。また、コンタクトホールが細く長い場合と比較して、コンタクト抵抗を低くすることができる。また、画素電極（ＩＴＯ）と第２の上部遮光膜とのコンタクトホールの位置を第２の上部遮光膜と配線とのコンタクトホールの位置からずらして形成すれば、遮光性が向上し、光励起によるリーク電流が発生する問題を解決することもできる。

以上のように、複数の上部遮光膜層をＴＦＴを被嵌するように形成することによりＴＦＴを完全に遮蔽することができ、かつ十分な容量を有する保持容量をウィンドウの側面に沿って形成することができるため、さらに開口率を上げることができる。

本実施例では、実施例１または２を用いて作製されたアクティブマトリクス基板を用いて作製されたアクティブマトリクス型液晶表示装置の一例について説明する。

図７において、アクティブマトリクス基板は基板上に形成された画素部と駆動回路とその他の信号処理回路とで構成される。画素部にはＴＦＴ（画素ＴＦＴともいう）と保持容量とが形成され、画素部周辺に形成される駆動回路は、ＣＭＯＳ回路を基本として構成される。

駆動回路からは、ゲート線、ソース線が画素部に延びて形成されており、画素ＴＦＴに接続している。また、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）が外部入力端子に接続していて画像信号などを入力するのに用いられる。なお、ＦＰＣは補強樹脂によって強固に接着されており、接続配線でそれぞれの駆動回路に接続されている。また対向基板には、図示していないが、対向電極が形成されている。

本発明を用いて形成されたアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ＴＦＴ上に遮光膜が被嵌するように形成されているため、迷光による光リーク電流の発生を抑えることができ、画素電極の電位が変動することなく、高品質な表示を行うことができる。

本発明を用いた他の構造の画素について図１３を用いて説明する。

実施例１の工程に従って第２層間絶縁膜１６まで形成する。続いて、半導体層達する第１コンタクトホールを形成する工程で、光が透過する領域とＴＦＴとの境目に溝を形成し、各ＴＦＴを電気的に接続する配線５０を形成する。配線は、第２層間絶縁膜上から溝を充填するように連続的に形成する。

続いて第３層間絶縁膜１８を形成し、上部遮光膜１９を形成する。続いて、画素電極と配線を接続するための第２コンタクトホールを形成し、第４層間絶縁膜２０を形成する。遮光膜と画素電極が接することがない程度に第２コンタクトホールに埋まった絶縁膜の一部を除去した後、画素電極２１を形成する。

また、他の例を図１３（Ｂ）に示す。実施例１の工程に従って第２層間絶縁膜１６まで形成し、続いて半導体層に達するコンタクトホールを形成し、開口部よりやや広い領域の下地絶縁膜１１、ゲート絶縁膜１３、第１層間絶縁膜１５、第２層間絶縁膜１６を除去してウィンドウを形成する。

続いて、各ＴＦＴを電気的に接続する配線を形成する。配線は、第２層間絶縁膜１６上からウィンドウの壁面に沿って連続的に形成する。ウィンドウの底面に形成された配線を除去した後、第３層間絶縁膜１８を形成し、続いて遮光膜１９を形成する。次いで、第４層間絶縁膜２０を形成した後、ウィンドウの平坦化膜３０を形成し、第５層間絶縁膜３１を形成する。そして、遮光膜と画素電極が接することがない程度に第２コンタクトホールに埋まった絶縁膜の一部を除去した後、画素電極３２を形成する。

以上のように、配線と遮光膜とを用いてもＴＦＴの半導体層を遮光することが可能である。

本実施例では、結晶質半導体層を形成する工程について説明する。

基板１２００上に下部遮光膜１２０１および下地絶縁膜１２０２を形成する。続いて、下地絶縁膜１２０２上に非晶質半導体膜として、非晶質シリコン膜１２０３を形成する。続いて、非晶質シリコン膜１２０３上にマスク１２０４を形成して、マスクの開口部から露出した非晶質シリコン膜に結晶化を促進する作用を有する金属元素（以下、触媒元素という）を添加して触媒含有層１２０５を形成する。触媒元素として用いることができるのは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ａｕといった金属元素である。本実施例では、触媒元素としてニッケル（Ｎｉ）を用いる（図８（Ａ））。

続いて、窒素雰囲気において６００℃（５００〜７００℃）で１２時間（４〜１２時間）の加熱処理を行い、結晶質シリコン膜１２０６を形成する（図８（Ｂ））。なお、結晶化のための加熱処理を行う前処理として、非晶質シリコン膜中に含まれる水素を低減させるために４５０℃で１時間の加熱処理を行ってもよい。また、さらに結晶化のための加熱処理を行った後、結晶質シリコン膜の結晶性を向上させるためにレーザ光の照射を行ってもよい（図８（Ｃ））。

次いで、結晶質シリコン膜中に含まれる触媒元素の濃度を低減させるための加熱処理を行う。触媒元素は、シリコン膜中の結晶粒界に偏析してしまい、この偏析が微弱な電流の逃げ道（リークパス）となり、オフ電流（ＴＦＴがオフ状態にある時の電流）の突発的な増加の原因になっていると考えられているためである。

まず、結晶質シリコン膜上にマスク１２０８を形成し、結晶質シリコン膜に周期表の１５族に属する元素（代表的には、リン）を添加する。マスク開口部から露出した結晶質シリコン膜には、１×１０¹⁹〜１×１０²⁰／ｃｍ³の濃度でリンを含むゲッタリングサイト１２０９が形成される。なお、本明細書において、周期表の１５族に属する元素が添加され加熱処理によって触媒元素が移動してくる領域をゲッタリングサイトという。

次いで、窒素雰囲気中で４５０〜６５０℃で４〜２４時間の加熱処理を行う。この加熱処理によって、結晶質シリコン膜中の触媒元素がゲッタリングサイトに移動するため、結晶質シリコン膜中の触媒元素濃度を１×１０¹⁷／ｃｍ³以下、好ましくは１×１０¹⁶／ｃｍ³以下にまで低減させることができる。

以上のようにして触媒元素を用いて得られた結晶質シリコン膜は、棒状または柱状の結晶が特定の方向性を持って並んだ結晶構造を有しており、非常に結晶性がよい。このような半導体層を用いることにより、特性のよいＴＦＴを作製することができる。なお、本実施例は、実施例１、２と組み合わせて用いることができる。

基板１１００上に、下部遮光膜１１０１および下地絶縁膜１１０２を形成する。続いて、下地絶縁膜１１０２上に膜厚２００ｎｍで非晶質シリコン膜１１０３を形成する。次いで、非晶質シリコン膜に触媒元素を添加する。本実施例では、触媒元素としてＮｉを用い、重量換算で１０ｐｐｍのＮｉを含む水溶液（酢酸ニッケル水溶液）をスピンコート法で塗布し触媒元素含有層１１０４を形成する。なお、スピンコート法以外にも、スパッタ法や蒸着法を用いて触媒元素を添加することも可能である（図９（Ａ））。

次いで、結晶化のための加熱処理の前に４００〜５００℃で１時間程度の加熱処理を行い、非晶質シリコン膜中に含まれる水素を脱離させる。その後、結晶化のための加熱処理を行うため、５００〜６５０℃で４〜１２時間の加熱処理を行い、結晶質シリコン膜１１０５を形成する（図９（Ｂ））。この後、さらに、結晶性を向上させるために、レーザ光を照射してもよい（図９（Ｃ））。

次いで、結晶質シリコン膜１１０５に残存する触媒元素の濃度を低減する工程を行う。結晶質シリコン膜１１０５には触媒元素が１×１０¹⁹／ｃｍ³以上の濃度で含まれていると考えられる。触媒元素が残留したままの結晶質シリコン膜１１０５を用いてＴＦＴを作製することは可能であるが、触媒元素が半導体層の欠陥に偏析してしまい、オフ電流値が突発的に上昇してしまうという問題があった。そこで、結晶質シリコン膜１１０５から触媒元素を除去し、１×１０¹⁷／ｃｍ³以下、好ましくは１×１０¹⁶／ｃｍ³以下の濃度にまで低減することを目的とした加熱処理を行う。

結晶質シリコン膜１１０５の表面に、バリア層１１０６を形成する。バリア層１１０６は、後にバリア層１１０６上に設けるゲッタリングサイト１１０７をエッチングにより除去する際に、結晶質シリコン膜１１０５がエッチングされないように設けている層である。

バリア層１１０６は、厚さ１〜１０ｎｍ程度とし、簡便にはオゾン水で結晶質シリコン膜を処理することにより形成されるケミカルオキサイドをバリア層とすればよい。他の例としては、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液をもちいても同様にケミカルオキサイドを形成することができる。また、他のバリア層の例として、酸化雰囲気中でのプラズマ処理や酸素含有雰囲気中で紫外線照射を行いオゾンを発生させて酸化処理を行い、バリア層を形成してもよい。さらに、別の例としてクリーンオーブンを用い、２００〜３５０℃程度に加熱してから薄い酸化膜を形成してバリア層としてもよい。

次いで、バリア層１１０６上にスパッタ法でゲッタリングサイト１１０７を形成する。ゲッタリングサイト１１０７としては、希ガスを１×１０²⁰／ｃｍ³以上の濃度で含む半導体膜、代表的には、非晶質シリコン膜を２５〜２５０ｎｍの厚さで形成する。ゲッタリングサイト１１０７は、ゲッタリング工程終了後にエッチングにより除去するため、結晶質シリコン膜１１０５とのエッチングの選択比が大きくなるように密度の低い膜とするのが好ましい。

ゲッタリングサイト１１０７は、Ａｒを５０sccm、成膜パワーを３ｋＷ、基板温度を１５０℃、成膜圧力を０．２〜１．０Ｐａとしてスパッタ法により成膜する。このようにして、希ガス元素を１×１０¹⁹〜１×１０²²／ｃｍ³の濃度で含むゲッタリングサイト１１０７を形成することができる。なお、希ガス元素は半導体膜中では、不活性であるため結晶質シリコン膜１１０５に悪影響を及ぼすことはなく、ゲッタリングを行うことができる。

次いで、ゲッタリングを確実に成し遂げるための加熱処理を行う。加熱処理は、炉を用いる加熱処理方法や、熱源にランプまたは加熱された気体を用いるＲＴＡ法で行えばよい。炉を用いる場合には、窒素雰囲気中にて４５０〜６００℃で０．５〜１２時間の加熱処理をすればよい。ＲＴＡ法を用いる場合には、半導体膜が瞬間的に６００〜１０００℃程度まで加熱されるようにすればよい。

このような加熱処理により、結晶質シリコン膜１１０５に残留している触媒元素がゲッタリングサイト１１０７に移動し、結晶質シリコン膜１１０５の触媒元素の濃度は、１×１０¹⁷／ｃｍ³以下、好ましくは１×１０¹⁶／ｃｍ³以下にまで低減することができる。なお、ゲッタリングのための加熱処理の際に、ゲッタリングサイト１１０７は結晶化することはない。これは、希ガス元素が加熱処理中も放出されずにゲッタリングサイトに残存しているためと思われる。

ゲッタリング処理が終了したら、ゲッタリングサイト１１０７をエッチングにより除去する。エッチングはＣｌＦ₃によるプラズマを用いないドライエッチング、あるいはヒドラジンやテトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド（（ＣＨ₃）₄ＮＯＨ）を含む水溶液などアルカリ溶液によるウェットエッチングを用いることができる。なお、このエッチング工程において、バリア層１１０６は結晶質半導体膜１１０５がエッチングされるのを妨げるエッチングストッパーとして機能する。また、ゲッタリングサイト１１０７のエッチングによる除去が終わったら、バリア層１１０６はフッ酸等で除去すればよい。

以上のようにして触媒元素を用いて得られた結晶質シリコン膜１１０５は、棒状または柱状の結晶が特定の方向性を持って並んだ結晶構造を有しており、非常に結晶性がよい。さらに結晶質シリコン膜中の触媒元素濃度を十分に低減することができているため、このような半導体層を用いることにより、特性のよいＴＦＴを作製することができる。なお、本実施例は、実施例１、２と組み合わせて用いることができる。

本発明を用いたＴＦＴ基板の画素電極上に電界を加えることで発光が得られる有機化合物を含む膜（有機化合物層という）と陰極とを形成することにより、発光装置を形成する方法について説明する。

実施例１に従って、基板上に、発光素子（陽極、有機化合物層、陰極からなる積層）に流れる電流を制御するためのＴＦＴ（電流制御用ＴＦＴ）を形成し、ウィンドウ３１０を形成し、上部遮光膜３１１、絶縁膜３１２を形成し、続いてウィンドウ３１０の平坦化を有機絶縁膜３１３を用いて行う。なお、本実施例において、電流制御用ＴＦＴはｐチャネル型ＴＦＴを適応すればよい。

次いで、第４層間絶縁膜３１４で絶縁膜３１２と有機絶縁膜３１３との段差を平坦化した後、画素電極（陽極ともいう）７００を形成し、図３（Ｂ）に示す状態まで形成する。なお、絶縁膜３１２と有機絶縁膜３１３との段差の平坦化は必ずしも必要ではないので、必要に応じて実施者が適宜行なえばよい。次いで、画素電極（陽極）７００を形成したら、陽極７００の端部を覆うために有機樹脂膜からなるバンク７０１を形成する。有機樹脂膜を形成することにより、陽極の端部に有機化合物層が形成されることがないため、有機化合物層の電界集中を防ぐことができる。次いで、光が透過する領域に形成されている有機樹脂膜を除去し陽極７００を露出させ、陽極７００上に絶縁膜７０２を形成し、絶縁膜上に有機化合物層７０３、陰極７０４を形成する。

絶縁膜７０２は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミドなどの有機樹脂膜をスピンコート法、蒸着法またはスパッタ法などを用いて、膜厚１〜５ｎｍで形成すればよい。

有機化合物７０３は、発光層の他に正孔注入層として、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層およびバッファー層といった複数の層を組み合わせて積層し形成すればよく、有機物化合層７０３としての膜厚は、１０〜４００ｎｍ程度が好ましい。

陰極７０４は、有機化合物層７０３形成後に、蒸着法により形成する。陰極７０４となる材料としては、ＭｇＡｇやＡｌ−Ｌｉ合金（アルミニウムとリチウムの合金）の他に、周期表の１族または２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜を用いてもよい。なお、陰極７０４の膜厚は、８０〜２００ｎｍ程度が好ましい。このようにして図１６（Ａ）に示すような発光装置を作製することができる。

なお、実施例１に従って絶縁膜３１２を形成した後にウィンドウ３１０の平坦化を行わず、図１６（Ｂ）に示すようにウィンドウの内部に陽極１７００、絶縁膜１７０１、有機化合物層１７０２、陰極１７０３を形成することもできる。このようにすることによって、陽極の端部に有機化合物層が形成されるのを防ぐためのバンクを形成する必要がないため、製造コストを低減することができる。

また、ウィンドウ３１０内に形成された開口部にあたる領域のガラス基板を掘って、ガラス基板の厚みを他の領域より薄くすることにより、発光素子の発光領域が広がるため、発光装置としての輝度を上げることも可能である。

このように、本発明の適応範囲は広く、液晶表示装置以外にも適応することができる。なお、本実施例を実施形態１〜３、実施例１〜２、４、５、６と組み合わせて適応し、発光装置を作製するが可能である。

本発明を実施して形成されたアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ（液晶表示装置またはＥＬ表示装置）を表示部に組み込み、高画質、高輝度な表示が可能な電気器具を実現することができる。

その様な電気器具としては、プロジェクター、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１０、図１１及び図１２に示す。

図１０（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。

図１０（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。

なお、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０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１０（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。

また、図１０（Ｄ）は、図１０（Ｃ）中における光源光学系２８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図１０（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。

図１１（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。

図１１（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。

図１１（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。

図１１（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。

図１１（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（ＤｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、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。

図１１（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。

図１２（Ａ）は携帯電話であり、３００１は表示用パネル、３００２は操作用パネルである。表示用パネル３００１と操作用パネル３００２とは接続部３００３において接続されている。接続部３００３における、表示用パネル３００１の表示部３００４が設けられている面と操作用パネル３００２の操作キー３００６が設けられている面との角度θは、任意に変えることができる。
さらに、音声出力部３００５、操作キー３００６、電源スイッチ３００７、音声入力部３００８を有している。

図１２（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３１０１、表示部３１０２、３１０３、記憶媒体３１０４、操作スイッチ３００５、アンテナ３１０６等を含む。

図１２（Ｃ）はディスプレイであり、本体３２０１、支持台３２０２、表示部３２０３等を含む。

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に適用することが可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜４を組み合わせて実現することができる。

本発明を用いて作製された半導体装置の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。電気器具の一例を示す図。電気器具の一例を示す図。電気器具の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。本発明の実施の一例を示す図。

Claims

基板上に形成されたＴＦＴと、
前記ＴＦＴの有する半導体層に接続された配線と、
前記配線上に形成された第１の絶縁膜と、
前記基板に達するように形成されたウィンドウと、
前記第１の絶縁膜上に形成された遮光膜と、
前記遮光膜及び前記ウィンドウの底面上に形成された第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上に形成され、前記配線に接続された陽極と、
前記陽極上に形成された有機化合物を含む膜と、
前記有機化合物を含む膜上に形成された陰極とを有し、
前記遮光膜は、前記ウィンドウの側面から前記ＴＦＴを覆うように前記第１の絶縁膜上まで連続的に形成されていることを特徴とする発光装置。
基板上に形成された下部遮光膜と、
前記下部遮光膜上に形成されたＴＦＴと、
前記ＴＦＴの有する半導体層に接続された配線と、
前記配線上に形成された第１の絶縁膜と、
前記基板に達するように形成されたウィンドウと、
前記第１の絶縁膜上に形成された上部遮光膜と、
前記上部遮光膜及び前記ウィンドウの底面上に形成された第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上に形成され、前記配線に接続された陽極と、
前記陽極上に形成された有機化合物を含む膜と、
前記有機化合物を含む膜上に形成された陰極とを有し、
前記上部遮光膜は、前記ウィンドウの側面から前記ＴＦＴを覆うように前記第１の絶縁膜上まで連続的に形成されていることを特徴とする発光装置。
基板上に形成された下部遮光膜と、
前記下部遮光膜上に形成されたＴＦＴと、
前記ＴＦＴの有する半導体層に接続された配線と、
前記配線上に形成された第１の絶縁膜と、
前記基板に達するように形成されたウィンドウと、
前記第１の絶縁膜上に形成された上部遮光膜と、
前記上部遮光膜及び前記ウィンドウの底面上に形成された第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上に形成され、前記配線に接続された陽極と、
前記陽極上に形成された第３の絶縁膜と、
前記第３の絶縁膜上に形成された有機化合物を含む膜と、
前記有機化合物を含む膜上に形成された陰極とを有し、
前記上部遮光膜は、前記ウィンドウの側面から前記ＴＦＴを覆うように前記第１の絶縁膜上まで連続的に形成されていることを特徴とする発光装置。
請求項３において、前記陽極、前記第３の絶縁膜、前記有機化合物を含む膜、及び前記陰極は前記ウィンドウ内部に形成されていることを特徴とする発光装置。
請求項３または４において、前記第３の絶縁膜は有機樹脂膜であることを特徴とする発光装置。
請求項２乃至５のいずれか一において、前記下部遮光膜と前記上部遮光膜とは、前記ウィンドウの底面で接していることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至６のいずれか一において、前記陰極は、ＭｇＡｇ、またはアルミニウムとリチウムとの合金であることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至７のいずれか一において、前記ウィンドウの壁面はテーパー状であることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至８のいずれか一に記載の発光装置はＥＬ表示装置であることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至９のいずれか一に記載の発光装置を表示部に組み込んだ電気器具。
請求項１０に記載の電気器具は、プロジェクター、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、携帯情報端末、携帯電話、電子書籍、またはディスプレイである。