JP2006203121A - 半導体装置、アクティブマトリクス型電気光学装置、電子機器、および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体装置1では、ゲート電極15の上層側に第1層間絶縁膜50が形成され、ソース・ドレイン電極20、40は各々、第1層間絶縁膜60のコンタクトホール51、52を介してソース・ドレイン領域12、13に電気的に接続されている。ソース・ドレイン電極20、40の上層側には第2層間絶縁膜60が形成され、ITO層41は、第2層間絶縁膜60のコンタクトホール61を介してソース・ドレイン電極40に電気的に接続している。第1層間絶縁膜50および第2層間絶縁膜60は、膜内にアルキル基を含む有機ポリシラザン変性膜で構成され、その誘電率は3.5未満である。
【選択図】 図1
Description
(全体構成)
図1は、本発明を適用した半導体装置の特徴部分を模式的に示す断面図である。図2(a)、(b)は、本発明において、アルキル基を含む有機ポリシラザン溶液を焼成して有機ポリシラザン変性膜とする反応の説明図、および焼成前後の赤外分光分析結果の説明図である。
本形態の半導体装置1を製造するには、まず、各種の半導体プロセス(成膜プロセス、フォトリソグラフィ技術、不純物の導入プロセス)を用いて、基板2上に、ポリシリコン膜11、ゲート絶縁膜14、ゲート電極15、第1層間絶縁膜50、この第1層間絶縁膜50のコンタクトホール51、52を介してポリシリコン膜11のソース・ドレイン領域12、13に各々電気的に接続するソース・ドレイン電極20、40を備えたTFT10を低温プロセス(最高温度が600℃以下の条件)で形成する。次に、ソース・ドレイン電極20、40の上層側に第2層間絶縁膜60を形成する。その際、コンタクトホール61を形成する。次に、第2層間絶縁膜60の上層側には、第2層間絶縁膜60に形成されたコンタクトホール61を介して、ソース・ドレイン電極40に電気的に接続するITO層41を形成する。
本形態においては、第1層間絶縁膜50および第2層間絶縁膜60の形成工程では、まず、アルキル基を含む有機ポリシラザン溶液を基板2上にスピンコート法により塗布する塗布工程を行う。次に、乾燥工程を行い、溶剤を除去する。
上記形態では、2つの層間絶縁膜50、60の双方にアルキル基を含む有機ポリシラザン変性膜を用いたが、いずれか一方の層間絶縁膜にアルキル基を含む有機ポリシラザン変性膜を用いてもよい。また、層間絶縁膜を1層のみ備えた半導体装置に本発明を適用してもよい。
(全体構成)
図3、図4および図5を参照して、図1および図2を参照して説明した構成をトップエミッション型の有機EL表示装置(アクティブマトリクス型電気光学装置)に適用した場合を説明する。図3は、有機EL表示装置の電気的構成を示す等価回路図である。図4および図5は、図3に示す有機EL表示装置における画素を拡大して示す平面図、および断面図である。
このように構成した有機EL表示装置200において、走査線231が駆動されてTFT223がオン状態になると、そのときの信号線232の電位が保持容量235に保持され、この保持容量235の状態に応じて駆動用のTFT224の導通状態が制御される。また、駆動用のTFT224がオン状態になったとき、TFT224を介して電源線233から画素電極211に電流が流れ、有機EL素子201では、有機機能層210を通じて陰極層222に電流が流れる。そして、このときの電流量に応じて有機機能層210が発光する。そして、有機機能層210から発した光は、陰極層222を透過して、矢印Lで示すように、観測者側に出射される一方、有機機能層210から基板251に向けて出射された光は、反射層222によって反射され、矢印Lで示すように、観測者側に出射される。
このように構成した有機EL表示装置200において、本形態では、第1層間絶縁膜244a、および第2層間絶縁膜244bについては、ポリシラザン変性膜から構成し、かつ、ポリシラザン変性膜として、膜内にアルキル基を含む有機ポリシラザン変性膜が用いられている。このため、本形態では、第1層間絶縁膜244aを形成する際、有機ポリシラザン溶液を塗布する構成を採用するため、この有機ポリシラザン溶液を焼成してなる第1層間絶縁膜244a(有機ポリシラザン変性膜)は平坦化特性に優れている。従って、下層側導電膜(ゲート電極243、246)の厚さを約500nmまで厚くしてその電気的抵抗を低減することにより低消費電力化を図った場合でも、上層側導電膜(ソース・ドレイン電極247a、247b、248a、248b、電源線233、データ線232)については、凹凸が200nm以下の平坦な層間絶縁膜の表面に形成できる。また、第2層間絶縁膜244bを形成する際も、有機ポリシラザン溶液を塗布する構成を採用するため、この有機ポリシラザン溶液を焼成してなる第2層間絶縁膜244b(有機ポリシラザン変性膜)は平坦化特性に優れている。従って、下層側導電膜(ソース・ドレイン電極247a、247b、248a、248bや電源線233、データ線232)の厚さを約500nmまで厚くしてその電気的抵抗を低減することにより低消費電力化を図った場合でも、上層側導電膜(画素電極211)については、凹凸が200nm以下の平坦な層間絶縁膜の表面に形成できる。
上記形態では、2つの層間絶縁膜244a、244bの双方にアルキル基を含む有機ポリシラザン変性膜を用いたが、いずれか一方の層間絶縁膜にアルキル基を含む有機ポリシラザン変性膜を用いてもよい。また、上記形態では、トップエミッション型の有機EL表示装置に本発明を適用した例であったが、基板251側から表示光が出射されるボトムエミッション型の有機EL表示装置に本発明を適用してもよい。さらに、層間絶縁膜を1層のみ備えた有機EL装置に本発明を適用してもよい。
(全体構成)
図6、図7および図8を参照して、図1および図2を参照して説明した構成を液晶装置(電気光学装置)に適用した場合を説明する。図6は、画素スイッチング素子として薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリクス型液晶装置の電気的構成を示す等価回路図である。図7は、本形態の半透過反射型の電気光学装置に用いた素子基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図8は、半透過反射型の電気光学装置の画素の断面図である。
図7に示すように、アクティブマトリクス型液晶装置100を構成するにあたって、素子基板110(半導体装置)上には、複数の透明なITO(Indium Tin Oxide)膜からなる画素電極109aがマトリクス状に形成されており、これら各画素電極109aに対して画素スイッチング用のTFT130がそれぞれ接続している。また、画素電極109aの縦横の境界に沿って、データ線106a、走査線103a、および容量線103bが形成され、TFT130は、データ線106aおよび走査線103aに対して接続している。すなわち、データ線106aは、コンタクトホールを介してTFT130の高濃度ソース領域101dに電気的に接続し、走査線103aは、その突出部分がTFT130のゲート電極を構成している。なお、蓄積容量160は、画素スイッチング用のTFT130を形成するための半導体膜101aの延設部分101fを導電化したものを下電極とし、この下電極141に容量線103bが上電極として重なった構造になっている。
対向基板120では、素子基板110に形成されている画素電極109aの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜123が形成され、その上層側には、ITO膜からなる対向電極121が形成されている。また、対向電極121の上層側には、ポリイミド膜からなる配向膜122が形成され、この配向膜122は、ポリイミド膜に対してラビング処理が施された膜である。対向基板120において対向電極121の下層側には、フォトリソグラフィ技術、フレキソ印刷法、あるいはインクジェット法を利用して反射領域100bおよび透過領域100cに対向する領域にRGBのカラーフィルタ124が1μm〜数μmの厚さに形成されている。
このような構成のアクティブマトリクス型液晶装置100では、素子基板110の背面側に配置されたバックライト装置(図示せず)から出射された光のうち、透過領域100cに入射した光は、矢印LTで示すように、素子基板110の側から液晶層150に入射し、液晶層150で光変調された後、対向基板120の側から透過表示光として出射されて画像を表示する(透過モード)。また、対向基板120の側から入射した外光のうち、反射領域100bに入射した光は、矢印LRで示すように、液晶層150を通って反射層108aに届き、この反射層108aで反射されて再び、液晶層150を通って対向基板120の側から反射表示光として出射されて画像を表示する(反射モード)。このような表示を行う際、透過表示光は、液晶層150を一度だけ通過して出射されるのに対して、反射表示光は、液晶層150を2度、通過することになるが、本形態では、対向基板120に形成された層厚調整層125によって、反射領域100bにおける液晶層50の層厚は、透過領域100cにおける液晶層50の層厚よりもかなり薄い。このため、透過表示光および反射表示光の双方において、リタデーションを最適化することができるので、品位の高い表示を行うことができる。
このように構成したアクティブマトリクス型液晶装置100において、本形態では、第1層間絶縁膜104については、ポリシラザン変性膜から構成し、かつ、ポリシラザン変性膜として、膜内にアルキル基を含む有機ポリシラザン変性膜が用いられている。このため、本形態では、第1層間絶縁膜104を形成する際、有機ポリシラザン溶液を塗布する構成を採用するため、この有機ポリシラザン溶液を焼成してなる第1層間絶縁膜104は平坦化特性に優れている。従って、下層側導電膜(走査線103a)の厚さを約500nmまで厚くしてその電気的抵抗を低減することにより低消費電力化を図った場合でも、上層側導電膜(ソース・ドレイン電極106b、データ線106a)については、凹凸が200nm以下の平坦な第1層間絶縁膜104の表面に形成できる。
上記形態では、半透過反射型の液晶装置に本発明を適用した例であったが、全透過型の液晶装置に本発明を適用してもよい。さらに、層間絶縁膜を1層のみ備えた有機EL装置に本発明を適用してもよい。
次に、上述の有機EL装置を備えた電子機器の例について説明する。図9は上述した実施形態に係る表示装置を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータ(情報処理装置)の構成を示す斜視図である。同図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、上述した有機EL装置や液晶装置を表示装置1106として備えた表示装置ユニットとから構成されている。なお、上述した例に加えて、他の例として、携帯電話、腕時計型電子機器、液晶テレビ、ビューファインダ型やモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、電子ペーパー、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。本発明の電気光学装置は、こうした電子機器の表示部としても適用できる。
Claims (11)
- 少なくとも、半導体素子を備えた基板上に、異なる信号が印加される下層側導電膜および上層側導電膜が、ポリシラザン変性膜からなる層間絶縁膜を上下で挟むように形成された半導体装置において、
前記ポリシラザン変性膜は、膜内にアルキル基を含む有機ポリシラザン変性膜であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、前記有機ポリシラザン変性膜は、前記アルキル基としてメチル基を含んでいることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1または2において、前記有機ポリシラザン変性膜は、誘電率が3.5未満であることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記基板上には、前記半導体素子として、半導体膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、第1層間絶縁膜と、該第1層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して前記半導体膜のソース領域およびドレイン領域に各々電気的に接続し、前記ゲート電極とは異なる信号が印加されるソース電極およびドレイン電極とを下層側から上層側に向けてこの順に備えた薄膜トランジスタが形成され、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の上層側には第2層間絶縁膜が形成されているとともに、当該第2層間絶縁膜の上層側には、当該第2層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して、前記ソース電極および前記ドレイン電極のうちの一方側の電極に電気的に接続し、他方側の電極とは異なる信号が印加される上層電極が形成されており、
前記第1層間絶縁膜および前記第2層間絶縁膜のうちの少なくとも一方が前記有機ポリシラザン変性膜からなる層間絶縁膜として構成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項4に規定する半導体装置を素子基板として備えたアクティブマトリクス型電気光学装置であって、
前記素子基板には、マトリクス状に配置された多数の画素の各々に、前記薄膜トランジスタ、該薄膜トランジスタによって駆動制御される前記上層電極としての画素電極、該画素電極に積層された自発光素子の発光層、および当該発光層を前記画素電極との間に挟む対向電極が形成されていることを特徴とするアクティブマトリクス型電気光学装置。 - 請求項5において、前記発光層からみて前記画素電極の側は、当該発光層が発する光に対して反射性を備え、
前記発光層からみて前記対向電極の側は、当該発光層が発する光に対して透過性を備えていることを特徴とするアクティブマトリクス型電気光学装置。 - 請求項4に規定する半導体装置を素子基板として備えたアクティブマトリクス型電気光学装置であって、
前記素子基板には、マトリクス状に配置された多数の画素の各々に、前記薄膜トランジスタ、および該薄膜トランジスタによって駆動制御される前記上層電極としての画素電極を備え、
前記素子基板と、当該素子基板に対向配置された対向基板との間に液晶層が保持されていることを特徴とするアクティブマトリクス型電気光学装置。 - 請求項5ないし7のいずれかに記載のアクティブマトリクス型電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
- 少なくとも、半導体素子を備えた基板上に、異なる信号が印加される下層側導電膜および上層側導電膜が、ポリシラザン変性膜からなる層間絶縁膜を上下で挟むように形成された半導体装置の製造方法において、
前記半導体素子および前記下層側導電膜を形成した後、
前記層間絶縁膜を形成する工程では、アルキル基を含む有機ポリシラザン溶液を前記基板上に塗布する塗布工程と、該塗布工程を行った前記基板を相対湿度が60%以上の雰囲気中に保持する加湿工程と、該加湿工程を行った前記基板を最高温度が400℃以下の加熱雰囲気中に保持する焼成工程とを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 少なくとも、半導体素子を備えた基板上に、異なる信号が印加される下層側導電膜および上層側導電膜が、ポリシラザン変性膜からなる層間絶縁膜を上層で挟むように形成された半導体装置の製造方法において、
前記半導体素子および前記下層側導電膜を形成した後、
前記層間絶縁膜を形成する工程では、アルキル基を含む有機ポリシラザン溶液を前記基板上に塗布する塗布工程と、該塗布工程を行った前記基板を最高温度が400℃以下の酸素含有の加熱雰囲気中に保持する焼成工程とを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項9または10において、前記焼成工程における最高温度が350℃であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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