JP2019047135A - 半導体装置 - Google Patents
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- G02F1/133784—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by rubbing
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- G02F1/1345—Conductors connecting electrodes to cell terminals
- G02F1/13454—Drivers integrated on the active matrix substrate
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/136227—Through-hole connection of the pixel electrode to the active element through an insulation layer
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- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
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- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/1222—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
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- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
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- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
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- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78645—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate
Abstract
Description
置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置およ
びその様な電気光学装置を部品として搭載した電子機器に関する。
置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
いて薄膜トランジスタ(TFT)を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタは
ICや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に液晶表示装置のスイッチ
ング素子として開発が急がれている。
、画素電極の各々に接続するスイッチング素子としてTFTを用いたアクティブマトリク
ス型液晶表示装置が注目を集めている。
プが知られている。
用しないため、消費電力が少ないといった長所を有しており、モバイルコンピュータやビ
デオカメラ用の直視型表示ディスプレイとしての需要が高まっている。
反射して装置外部に出力される状態と、入射光が装置外部に出力されない状態とを選択し
、明と暗の表示を行わせ、さらにそれらを組み合わせることで、画像表示を行うものであ
る。一般に反射型の液晶表示装置における画素電極は、アルミニウム等の光反射率の高い
金属材料からなり、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子に電気的に接続している。
線(走査線)11と容量配線12の2本を線状形状にパターニング形成している。また、
ソース配線(信号線)14を線状形状にパターニング形成している。また、ソース配線1
4は行方向に、ゲート配線11は列方向にそれぞれ配置され、それぞれの配線同士を絶縁
するため、ゲート配線11とソース配線14との間には層間絶縁膜が設けられていた。ま
た、ソース配線14とゲート配線11は、一部交差しており、その交差部近傍に半導体層
10を活性層としたTFTが配置されていることが従来の特徴である。
15を形成することが知られている。この構造にした場合と、ソース配線と画素電極との
間を遮光膜(ブラックマトリクスとも呼ぶ)13で遮光する必要があった。
ターニングしていた。従って、従来では遮光膜自体を形成するための工程及びマスクが増
加する結果となっていた。また、遮光膜13で十分に遮光するためには、遮光膜13と画
素電極との間に層間絶縁膜を設けて絶縁することが必要となっていた。同様に層間絶縁膜
の層数が増加すると、工程数が増えるためコスト上昇を招いていた。また、層間絶縁性を
確保する上で不利となっていた。
に画素電極は形成される構造が知られている。しかしながら、この構造にした場合、層数
が増加して工程数が増えるため、コスト上昇を招いていた。
められている。各画素が高い開口率を持つことにより光利用効率が向上し、表示装置の省
電力化および小型化が達成できる。
微細化は1つの画素に占めるTFT及び配線の形成面積が大きくなり画素開口率を低減さ
せている。
必要な回路要素を効率よくレイアウトすることが不可欠である。
晶表示装置を実現するためには、従来にない全く新しい画素構成が求められている。
なく、高い開口率を実現した画素構造を有する液晶表示装置を提供することを課題とする
。
造を特徴としている。TFTを遮光する手段の一つとして、ゲート電極とソース配線とを
第1絶縁膜上に形成し、第1絶縁膜とは異なる第2絶縁膜上に形成されたゲート配線で活
性層となる半導体層の大部分を覆うことを特徴としている。また、画素間を遮光する手段
の一つとして、画素電極をソース配線と重ねて配置することも特徴としている。さらに、
TFTを遮光する手段の一つとして、対向基板上に遮光膜としてカラーフィルタ(赤色の
カラーフィルタ、または赤色のカラーフィルタと青色のカラーフィルタの積層膜)を素子
基板のTFTと重ねて配置することも特徴としている。
絶縁表面上にソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間
に挟まれるチャネル形成領域とを有する半導体層(第1の半導体層172)と、
前記半導体層(第1の半導体層172)上に第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に前記チャネル形成領域と重なる電極(ゲート電極を含む第1の電極
134)と、
前記第1絶縁膜上にソース配線と、
前記電極(ゲート電極を含む第1の電極134)及び前記ソース配線を覆う第2絶縁膜
と、
前記第2絶縁膜上に前記電極(ゲート電極を含む第1の電極134)と接続されたゲー
ト配線166とを有する半導体装置である。
絶縁表面上にソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間
に挟まれるチャネル形成領域とを有する半導体層(第1の半導体層172)と、
前記半導体層(第1の半導体層172)上に第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に前記チャネル形成領域と重なる電極(ゲート電極を含む第1の電極
134)と、
前記第1絶縁膜上にソース配線と、
前記電極及び前記ソース配線を覆う第2絶縁膜と、
前記第2絶縁膜上に前記電極と接続されたゲート配線と、
前記第2絶縁膜上に前記ソース配線及び前記半導体層(具体的にはソース領域またはド
レイン領域)と接続された接続電極165と、
前記第2絶縁膜上に前記半導体層(具体的にはドレイン領域またはドレイン領域)と接
続された画素電極167とを有する半導体装置である。
線と重なるように配置され、画素電極とソース配線との間の光漏れを遮る。
膜を間に挟んで前記ゲート配線と重なる領域を有することを特徴としている。
チャネル形成領域、あるいは、前記チャネル形成領域と前記ドレイン領域との間に存在す
る領域、あるいは、前記チャネル形成領域と前記ソース領域との間に存在する領域を少な
くとも含むことを特徴としており、外部からの光から保護されている。
ルチゲート構造の場合は、一つの半導体層に複数のチャネル形成領域が存在しており、あ
るチャネル形成領域とその他のチャネル形成領域との間に存在する領域と重なるように前
記ゲート配線を配置することが望ましい。
記ソース配線が同一材料で形成され、前記第2絶縁膜上に前記画素電極、前記接続電極、
及び前記ゲート配線が同一材料で形成されたことを特徴としている。
されたpoly−Si、W、WSiX、Al、Cu、Ta、Cr、またはMoから選ばれ
た元素を主成分とする膜またはそれらの積層膜からなることを特徴としている。
1絶縁膜はゲート絶縁膜である。
シリコンを主成分とする第1の絶縁層と、有機樹脂材料から成る第2の絶縁層とからなる
ことを特徴としている。
体として、前記画素電極に接続された半導体層(第2の半導体層173)と、隣りあう画
素のゲート配線に接続された電極(第2の電極135)とで保持容量を形成することを特
徴としている。また、この半導体層(第2の半導体層173)にはp型を付与する不純物
元素が添加されていることが好ましい。
絶縁表面上に形成された半導体層と、該半導体層上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上
に形成されたゲート電極とを含むTFTを備えた半導体装置において、
前記ゲート電極は、端部がテーパー形状である第1の導電層を下層とし、前記第1の導
電層より狭い幅を有する第2の導電層を上層とし、
前記半導体層は、前記絶縁膜を間に挟んで前記第2の導電層と重なるチャネル形成領域
と、該チャネル形成領域と接して形成された第3の不純物領域と、該第3の不純物領域と
接して形成された第2の不純物領域と、該第2の不純物領域と接して形成された第1の不
純物領域とを含むことを特徴とする半導体装置である。
は、前記第2の導電層の側斜面が水平面となす角度より小さい。また、本明細書中では便
宜上、テーパー角を有している側斜面をテーパー形状と呼び、テーパー形状を有している
部分をテーパー部と呼ぶ。
の導電層と重なることを特徴としている。この第3の不純物領域は、テーパー部を端部に
有する第1の導電層と、絶縁膜とを通過させて半導体層に不純物元素を添加するドーピン
グによって形成される。また、ドーピングにおいて、半導体層上に位置する材料層の膜厚
が厚くなればなるほどイオンの注入される深さが浅くなる。従って、テーパー形状となっ
ている導電層の膜厚による影響を受け、半導体層中に添加される不純物元素の濃度も変化
する。第1の導電層の膜厚が厚くなるに従って半導体層中の不純物濃度が低減し、薄くな
るにつれて濃度が増加する。
あることを特徴としている。
ーパー形状である部分を含むことを特徴としている。この第2の不純物領域は、絶縁膜を
通過させて半導体層に不純物元素を添加するドーピングによって形成される。従って、絶
縁膜のうち、テーパー形状である部分の影響を受け、第2の不純物領域の不純物濃度の分
布も変化する。絶縁膜の膜厚が厚くなるに従って第2の不純物領域中の不純物濃度が低減
し、薄くなるにつれて濃度が増加する。なお、第2の不純物領域は第3の不純物領域と同
一のドーピングによって形成されるが、第1の導電層と重なっていないため、第2の不純
物領域の不純物濃度は、第3の不純物領域の不純物濃度より高い。また、チャネル長方向
における前記第2の不純物領域の幅は、前記第3の不純物領域の幅と同じ、或いは前記第
3の不純物領域の幅よりも広い。
FTであることを特徴としている。また、本発明においてはnチャネル型TFTを用いて
画素TFTを形成する。また、これらのnチャネル型TFTやpチャネル型TFTを用い
たCMOS回路を備えた駆動回路を形成する。
一対の基板と、前記一対の基板間に保持された液晶とを備えた液晶表示装置であって、
前記一対の基板のうち、一方の基板には画素部と駆動回路とが設けられ、
前記画素部には、
絶縁表面上にソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との
間に挟まれるチャネル形成領域とを有する半導体層と、
前記半導体層上に第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に前記チャネル形成領域と重なる電極と、
前記第1絶縁膜上にソース配線と、
前記電極及び前記ソース配線を覆う第2絶縁膜と、
前記第2絶縁膜上に前記電極と接続されたゲート配線と、
前記第2絶縁膜上に前記ソース配線及び前記半導体層と接続された接続電極165と、
前記第2絶縁膜上に前記半導体層と接続された画素電極167とを備え、
他方の基板には、前記第1の半導体層と重なるように赤色カラーフィルタと青色カラー
フィルタとが積層された遮光膜を有することを特徴とする半導体装置である。
界が生じるように前記画素電極と前記コモン配線とが配置されたIPS方式の液晶表示装
置とすることができる。
ゲート配線166は、ゲート電極134と異なった絶縁膜上に形成されており、さらに
前記ゲート電極134とソース配線137が第1の絶縁膜上に形成され、前記ゲート配線
166と画素電極167は前記第1の絶縁膜とは異なる第2の絶縁膜上に形成されている
ことを特徴とする半導体装置である。
らの積層膜からなる反射型の液晶表示装置とすることができる。
型の液晶表示装置とすることができる。
絶縁表面上に結晶質半導体膜からなる半導体層を形成する第1工程と、
前記半導体層上に第1絶縁膜を形成する第2工程と、
前記第1絶縁膜上に前記半導体層と重なる電極と、ソース配線とを形成する第3工程と
、
前記電極及び前記ソース配線を覆う第2絶縁膜を形成する第4工程と、
前記第2絶縁膜上に前記電極と接続し、且つ前記半導体層と重なるゲート配線と、前記
半導体層と前記ソース配線とを接続する接続電極と、前記ソース配線と重なる画素電極と
を形成する第5工程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
絶縁表面上に結晶質半導体膜からなる第1の半導体層172及び第2の半導体層173を
形成する第1工程と、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層上に第1絶縁膜を形成する第2工程と、
前記第1絶縁膜上に前記第1の半導体層と重なる第1の電極134と、前記第2の半導
体層と重なる第2の電極135と、ソース配線137とを形成する第3工程と、
前記第1の電極134、前記第2の電極135、及び前記ソース配線137を覆う第2
絶縁膜を形成する第4工程と、
前記第2絶縁膜上に前記第1の電極134と接続し、且つ第1の半導体層と重なるゲー
ト配線166と、前記第1の半導体層と前記ソース配線とを接続する接続電極165と、
前記ソース配線と重なる画素電極167とを形成する第5工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の作製方法である。
画素のゲート配線と接続された前記第2の電極と重なっていることを特徴としている。
を有する液晶表示装置を実現することができる。
た素子基板及び対向基板と、前記間隙に保持された電気光学物質(液晶材料等)とを備え
ている。
示す。
置されたソース配線137と、ゲート配線とソース配線の交差部近傍の画素TFTを有す
る画素部と、nチャネル型TFTやpチャネル型TFTを有する駆動回路とを含む。
続したものを指している。また、ゲート配線は第2絶縁膜上に接して設けられたものであ
る。一方、島状の第1の電極134は、ソース配線137と同様に第1絶縁膜(以下、ゲ
ート絶縁膜とも呼ぶ)上に接して形成されたものである。
2絶縁膜(以下、層間絶縁膜とも呼ぶ)上に形成されたものである。
能となり、遮光することができる。
形成領域は、ゲート配線166により遮光されるよう配置する。また、チャネル形成領域
以外にも、チャネル形成領域と前記ドレイン領域との間に存在する領域(LDD領域、オ
フセット領域等)や、チャネル形成領域と前記ソース領域との間に存在する領域をゲート
配線166により遮光することが望ましい。
また、図1の構造はマルチゲート構造となっているため一つの半導体層には、複数のチャ
ネル形成領域が存在している。従って、あるチャネル形成領域とその他のチャネル形成領
域との間に存在する領域もゲート配線166によって遮光することが望ましい。
異なる絶縁膜上に接して形成されている。また、図1における画素構造においては、この
第1の電極134はゲート絶縁膜を介して第1の半導体層と重なるゲート電極となるだけ
でなく、隣りあう画素の保持容量を構成する電極の一つとなる役目をも果たしている。
をソース配線137と重ね、遮光することが可能となる。
との間隙等は、対向基板に設けたカラーフィルタにより遮光する。なお、赤色のカラーフ
ィルタ、または赤色のカラーフィルタと青色のカラーフィルタの積層膜、または赤色のカ
ラーフィルタと青色のカラーフィルタと緑色のカラーフィルタの積層膜を所定の位置(素
子基板のTFTの位置)にあわせてパターニングしたものを対向基板上に設ける。
り遮光され、さらに各画素の間隙は対向基板に設けられたカラーフィルタ(赤色のカラー
フィルタ、または赤色のカラーフィルタと青色のカラーフィルタの積層膜、または赤色の
カラーフィルタと青色のカラーフィルタと緑色のカラーフィルタの積層膜)により遮光す
ることができる。
、画素電極167と接続された第2の半導体層173と、第2の電極135とで形成して
いる。この時、第2の半導体層の一部にはp型を付与する不純物元素が添加されており、
第2の電極に電圧が印加された時、チャネル形成領域が形成されることによって保持容量
が形成される。さらに、第2の電極と画素電極とが重なっている箇所では、層間絶縁膜1
57、158を誘電体として保持容量が形成される。なお、ここでは第2の電極を用いて
保持容量を形成しているが、特に限定されず、容量配線や容量電極を配置する画素構造と
してもよい。
めに必要なマスク数は、5枚とすることができる。即ち、1枚目は、第1の半導体層17
2及び第2の半導体層173をパターニングするマスク、2枚目は、第1の電極134、
第2の電極135、及びソース配線137をパターニングするマスク、3枚目は、駆動回
路のpチャネル型TFT及び保持容量を形成するためにp型を付与する不純物元素を添加
する際、nチャネル型TFTを覆うためのマスク、4枚目は、第1の半導体層と第2の半
導体層と第1の電極と第2の電極とにそれぞれ達するコンタクトホールを形成するマスク
、5枚目は、接続電極165、205、ゲート配線166、及び画素電極167、175
をパターニングするためのマスクである。
%)の高い反射型液晶表示装置を実現することができる。
マスクが増加するが、透過型液晶表示装置を作製することもできる。透過型とした場合に
も、少ないマスク数で画素開口率を約56%とすることができる。
S方式の透過型液晶表示装置を作製することもできる。
こととする。
ネル型TFT及びpチャネル型TFT)を同時に作製する方法について詳細に説明する。
などに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガ
ラスからなる基板100上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜
などの絶縁膜から成る下地膜101を形成する。例えば、プラズマCVD法でSiH4、
NH3、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜102aを10〜200nm(好ましくは
50〜100nm)形成し、同様にSiH4、N2Oから作製される酸化窒化水素化シリコン
膜101bを50〜200nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積層形成する。
本実施例では下地膜101を2層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または2層以
上積層させた構造として形成しても良い。
知の熱結晶化法を用いて作製した結晶質半導体膜で形成する。この島状半導体層102〜
106の厚さは25〜80nm(好ましくは30〜60nm)
の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシ
リコンゲルマニウム(SiGe)合金などで形成すると良い。
エキシマレーザーやYAGレーザー、YVO4レーザーを用いる。これらのレーザーを用
いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体
膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、
エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数30Hzとし、レーザーエネルギー密
度を100〜400mJ/cm2(代表的には200〜300mJ/cm2)とする。また、YAGレー
ザーを用いる場合にはその第2高調波を用いパルス発振周波数1〜10kHzとし、レー
ザーエネルギー密度を300〜600mJ/cm2(代表的には350〜500mJ/cm2)とすると
良い。
そして幅100〜1000μm、例えば400μmで線状に集光したレーザー光を基板全
面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率(オーバーラップ率)を80
〜98%として行う。
ゲート絶縁膜107はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜150n
mとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、120nmの厚さで酸化窒化
シリコン膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定され
るものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。例
えば、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Ort
hosilicate)とO2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/cm2で放電させて形成することができる。
このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後400〜500℃の熱アニールによ
りゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
2の導電膜109とを形成する。本実施例では、第1の導電膜108をTaNで50〜1
00nmの厚さに形成し、第2の導電膜をWで100〜300nmの厚さに形成する。
る。W膜を形成する場合には、Wをターゲットとしたスパッタ法で形成する。その他に6
フッ化タングステン(WF6)を用いる熱CVD法で形成することもできる。いずれにし
てもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、W膜の抵抗率は20
μΩcm以下にすることが望ましい。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図る
ことができるが、W中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化
する。このことより、スパッタ法による場合、純度99.9999%または99.99%
のWターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮
してW膜を形成することにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現することができる。
、特に限定されず、いずれもTa、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、また
は前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等
の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。
本実施例以外の他の組み合わせの一例は、第1の導電膜をタンタル(Ta)で形成し、第
2の導電膜をWとする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)で形成し、第
2の導電膜をAlとする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)で形成し、
第2の導電膜をCuとする組み合わせで形成することが好ましい。
第1のエッチング処理を行う。本実施例では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CF4とCl2を混合し、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
て行う。基板側(試料ステージ)にも100WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的
に負の自己バイアス電圧を印加する。CF4とCl2を混合した場合にはW膜及びTaN膜
とも同程度にエッチングされる。
、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第1の導電層及び第2の導電層の端部がテ
ーパー形状となる。テーパー部の角度は15〜45°となる。
ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20%程度の割合
でエッチング時間を増加させると良い。W膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択比は2〜
4(代表的には3)であるので、オーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が
露出した面は20〜50nm程度エッチングされることになる。こうして、第1のエッチン
グ処理により第1の導電層と第2の導電層から成る第1の形状の導電層118〜124(
第1の導電層118a〜124aと第2の導電層118b〜124b)を形成する。11
7はゲート絶縁膜であり、第1の形状の導電層118〜124で覆われない領域は20〜
50nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
したが、複数のエッチングによって形成してもよいことは言うまでもない。
(図2(B))ドーピングの方法はイオンドープ法若しくはイオン注入法で行えば良い。
イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を
60〜100keVとして行う。n型を付与する不純物元素として15族に属する元素、
典型的にはリン(P)または砒素(As)を用いるが、ここではリン(P)を用いる。こ
の場合、導電層118〜122がn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己
整合的に第1の不純物領域125〜129が形成される。第1の不純物領域125〜12
9には1×1020〜1×1021atomic/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加
する。
法を用い、エッチングガスにCF4とCl2とO2を混合して、1Paの圧力でコイル型の電
極に500WのRF電力(13.56MHz)を供給し、プラズマを生成して行う。基板側(試料ス
テージ)には50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、第1のエッチング処理に比べ低い
自己バイアス電圧を印加する。このような条件によりW膜を異方性エッチングし、かつ、
それより遅いエッチング速度で第1の導電層であるTaNを異方性エッチングして第2の
形状の導電層131〜137(第1の導電層131a〜137aと第2の導電層131b
〜137b)を形成する。130はゲート絶縁膜であり、第2の形状の導電層131〜1
37で覆われない領域はさらに20〜50nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成さ
れる。
31〜137を形成したが、複数のエッチングによって形成してもよいことは言うまでも
ない。例えば、CF4とCl2の混合ガスによるエッチングを行った後、CF4とCl2とO
2の混合ガスによるエッチングを行ってもよい。
ルまたはイオン種と反応生成物の蒸気圧から推測することができる。WとTaNのフッ化
物と塩化物の蒸気圧を比較すると、Wのフッ化物であるWF6が極端に高く、その他のW
Cl5、TaF5、TaCl5は同程度である。従って、CF4とCl2の混合ガスではW膜
及びTaN膜共にエッチングされる。しかし、この混合ガスに適量のO2を添加するとC
F4とO2が反応してCOとFになり、FラジカルまたはFイオンが多量に発生する。その
結果、フッ化物の蒸気圧が高いW膜のエッチング速度が増大する。一方、TaNはFが増
大しても相対的にエッチング速度の増加は少ない。また、TaNはWに比較して酸化され
やすいので、O2を添加することでTaNの表面が多少酸化される。TaNの酸化物はフ
ッ素や塩素と反応しないためさらにTaN膜のエッチング速度は低下する。従って、W膜
とTaN膜とのエッチング速度に差を作ることが可能となりW膜のエッチング速度をTa
N膜よりも大きくすることが可能となる。
ピング処理よりもドーズ量を下げて高い加速電圧の条件としてn型を付与する不純物元素
をドーピングする。例えば、加速電圧を70〜120keVとし、1×1013/cm2のドー
ズ量で行い、図2(B)で島状半導体層に形成された第1の不純物領域の内側に新たな不
純物領域を形成する。ドーピングは、第2の形状の導電層131b〜135bを不純物元
素に対するマスクとして用い、第1の導電層131a〜135aの下側の領域にも不純物
元素が添加されるようにドーピングする。こうして、第1の導電層131a〜135aと
重なる第3の不純物領域143〜147と、第1の不純物領域と第3の不純物領域との間
の第2の不純物領域138〜142とを形成する。n型を付与する不純物元素は、第2の
不純物領域で1×1017〜1×1019atoms/cm3の濃度となるようにし、第3の不純物領
域で1×1016〜1×1018atoms/cm3の濃度となるようにする。
を行った例を示したが、レジストマスクを除去した後、第2のドーピング処理を行っても
よい。
に一導電型とは逆の導電型の不純物元素が添加された第4の不純物領域151〜156を
形成する。第2の導電層132、135を不純物元素に対するマスクとして用い、自己整
合的に不純物領域を形成する。このとき、nチャネル型TFTを形成する島状半導体層1
03、105、106はレジストマスク148〜150で全面を被覆しておく。不純物領
域151〜156にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、ジボラン(B2H6
)を用いたイオンドープ法で形成し、そのいずれの領域においても不純物濃度を2×10
20〜2×1021atoms/cm3となるようにする。実際には、第4の不純物領域に含まれるボ
ロンは、第2のドーピング処理と同様に半導体層上に位置するテーパー形状となっている
導電層や絶縁膜の膜厚による影響を受け、第4の不純物領域中に添加される不純物元素の
濃度は変化している。
重なる第2の導電層131〜134がゲート電極として機能する。また、137はソース
配線、134は、一部がゲート電極としての機能を果たす第1の電極、135は保持容量
を形成するための第2の電極として機能する。
に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用
いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニ
ール法(RTA法)を適用することができる。熱アニール法では酸素濃度が1ppm以下
、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜700℃、代表的には500〜
550℃で行うものであり、本実施例では500℃で4時間の熱処理を行う。ただし、1
31〜137に用いた配線材料が熱に弱い場合には、配線等を保護するため層間絶縁膜(
シリコンを主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜)を形成した後で活性化を行うことが
好ましい。
る部分には同じ符号を用いている。図3中の鎖線C−C’は図6中の鎖線C―C’で切断
した断面図に対応している。また、図3中の鎖線D−D’は図6中の鎖線D―D’で切断
した断面図に対応している。
処理を行い、島状半導体層を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された水素に
より半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プ
ラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。
化珪素膜からなる保護膜を形成し、上記水素化を行った後、YAGレーザー等のレーザー
光を照射すればよい。
で形成する。次いで、第1の層間絶縁膜157上に有機絶縁物材料から成る第2の層間絶
縁膜158を形成する。次いで、コンタクトホールを形成するためのエッチング工程を行
う。
ース配線159〜161、ドレイン領域とコンタクトを形成するドレイン配線162〜1
64を形成する。また、画素部407においては、画素電極167、ゲート配線166、
接続電極165を形成する。(図4)この接続電極165によりソース配線137は、画
素TFT404と電気的な接続が形成される。また、ゲート配線166は、第1の電極と
電気的な接続が形成される。また、画素電極167は、画素TFTの活性層に相当する島
状半導体層(図1中における第1の半導体層172に相当)及び保持容量を形成する島状
半導体層(図1中における第2の半導体層173に相当)とそれぞれ電気的な接続が形成
される。
型TFT403を有する駆動回路406と、画素TFT404、保持容量405とを有す
る画素部407を同一基板上に形成することができる。本明細書中ではこのような基板を
便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
形成する第2の導電層131と重なる第3の不純物領域143(GOLD領域)、ゲート
電極の外側に形成される第2の不純物領域138(LDD領域)とソース領域またはドレ
イン領域として機能する第1の不純物領域125を有している。pチャネル型TFT40
2にはチャネル形成領域169、ゲート電極を形成する第2の導電層132と重なる第4
の不純物領域153、ゲート電極の外側に形成される第4の不純物領域152、ソース領
域またはドレイン領域として機能する第4の不純物領域151を有している。nチャネル
型TFT403にはチャネル形成領域170、ゲート電極を形成する第2の導電層133
と重なる第3の不純物領域145(GOLD領域)、ゲート電極の外側に形成される第2
の不純物領域140(LDD領域)とソース領域またはドレイン領域として機能する第1
の不純物領域127を有している。
導電層134と重なる第3の不純物領域146(GOLD領域)、ゲート電極の外側に形
成される第2の不純物領域141(LDD領域)とソース領域またはドレイン領域として
機能する第1の不純物領域128を有している。また、保持容量405の一方の電極とし
て機能する半導体層には第4の不純物領域と同じ濃度で、それぞれp型を付与する不純物
元素が添加されており、第1の電極135とその間の絶縁層(ゲート絶縁膜と同じ層)と
で保持容量を形成している。また、ゲート電極としても機能する第2の電極を保持容量4
05の一方の電極としたため、半導体層にはp型を付与する不純物元素が添加されている
。対角4インチ以下の画面が小さい場合には、小さい保持容量でも十分であり開口率が重
視されるため、本実施例の容量構成とすることが好ましい。一方、大面積の画面が必要と
される場合には、保持容量が比較的大きくとれる図13に示す画素構造とすることが望ま
しい。
図2〜図6に対応する部分には同じ符号を用いている。図1中の鎖線A−A’は図4中の
鎖線A―A’で切断した断面図に対応している。また、図1中の鎖線B−B’は図6中の
鎖線B―B’で切断した断面図に対応している。
電極の機能を果たす第1の電極134とゲート配線166とを異なる層に形成し、ゲート
配線166で半導体層を遮光することを特徴としている。
間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置する。
上させることができる。
マスクの数を5枚(島状半導体層パターンマスク、第1配線パターンマスク(第1の電極
134、第2の電極135、ソース配線137を含む)、p型TFTのソース領域及びド
レイン領域形成のパターンマスク、コンタクトホールのパターンマスク、第2配線パター
ンマスク(画素電極167、接続電極165、ゲート配線166を含む)とすることがで
きる。その結果、工程を短縮し、製造コストの低減及び歩留まりの向上に寄与することが
できる。
を1枚増やし、さらにゲート電極と第1の電極を別の工程で形成してもよい。即ち、まず
、半導体層と重なりゲート電極となる部分だけを形成し、順次n型またはp型の不純物元
素を添加し、活性化を行った後、ゲート電極と重ねて第1の電極を形成する。この際、コ
ンタクトホールの形成を行うことなく、単なる重ね合わせでゲート電極と第1の電極との
コンタクトを形成する。また、第1の電極と同時にソース配線を形成する。こうすること
によって第1の電極及びソース配線の材料として低抵抗なアルミニウムや銅を用いること
が可能となる。
クス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5を用いる。
ティブマトリクス基板上に配向膜567を形成しラビング処理を行う。
、オーバーコート層573を形成する。カラーフィルタはTFTの上方で赤色のカラーフ
ィルタ570と青色のカラーフィルタ571とを重ねて形成し遮光膜を兼ねる構成とする
。実施例1の基板を用いた場合、少なくともTFTと、接続電極と画素電極との間を遮光
する必要があるため、それらの位置を遮光するように赤色のカラーフィルタと青色のカラ
ーフィルタを重ねて配置することが好ましい。
571、緑色のカラーフィルタ572とを重ね合わせてスペーサを形成する。各色のカラ
ーフィルタはアクリル樹脂に顔料を混合したもので1〜3μmの厚さで形成する。これは
感光性材料を用い、マスクを用いて所定のパターンに形成することができる。スペーサの
高さはオーバーコート層の厚さ1〜4μmを考慮することにより2〜7μm、好ましくは4
〜6μmとすることができ、この高さによりアクティブマトリクス基板と対向基板とを貼
り合わせた時のギャップを形成する。オーバーコート層は光硬化型または熱硬化型の有機
樹脂材料で形成し、例えば、ポリイミドやアクリル樹脂などを用いる。
が合うように対向基板に配置すると良い。また、駆動回路のTFT上にその位置を合わせ
てスペーサを対向基板上に配置してもよい。このスペーサは駆動回路部の全面に渡って配
置しても良いし、ソース線およびドレイン線を覆うようにして配置しても良い。
574を形成した後、ラビング処理を行う。
ル剤568で貼り合わせる。シール剤568にはフィラーが混入されていて、このフィラ
ーとスペーサによって均一な間隔を持って2枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基
板の間に液晶材料を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶材料には
公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図5に示すアクティブマトリクス型液晶
表示装置が完成する。
上面図を用いて説明する。なお、図5と対応する部分には同じ符号を用いた。
:Flexible Printed Circuit)を貼り付ける外部入力端子203、外部入力端子と各回路
の入力部までを接続する配線204などが形成されたアクティブマトリクス基板201と
、カラーフィルタなどが形成された対向基板202とがシール材568を間に挟んで貼り
合わされている。
色カラーフィルタまたは赤色と青色のカラーフィルタを積層させた遮光膜207が形成さ
れている。また、画素部407上の対向基板側に形成されたカラーフィルタ208は赤色
(R)、緑色(G)、青色(B)の各色のカラーフィルタが各画素に対応して設けられて
いる。実際の表示に際しては、赤色(R)のカラーフィルタ、緑色(G)のカラーフィル
タ、青色(B)のカラーフィルタの3色でカラー表示を形成するが、これら各色のカラー
フィルタの配列は任意なものとする。
ている。外部入力端子はアクティブマトリクス基板側に形成され、層間容量や配線抵抗を
低減し、断線による不良を防止するために画素電極と同じ層で形成される配線209によ
って層間絶縁膜158を間に挟んでゲート配線と同じ層で形成される配線211と接続す
る。
電性樹脂214で貼り合わされている。さらに補強板215で機械的強度を高めている。
。アクティブマトリクス基板側に設けられる外部入力端子が第1の電極及びソース配線と
同じ層で形成される配線211と、画素電極と同じ層で形成される配線209とから形成
されている。勿論、これは端子部の構成を示す一例であり、どちらか一方の配線のみで形
成しても良い。例えば、第1の電極及びソース配線と同じ層で形成される配線211で形
成する場合にはその上に形成されている層間絶縁膜を除去する必要がある。画素電極と同
じ層で形成される配線209は、Ti膜209a、Al膜209b、Sn膜209cの3
層構造で形成されている。FPCはベースフィルム212と配線213から形成され、こ
の配線213と画素電極と同じ層で形成される配線209とは、熱硬化型の接着剤214
とその中に分散している導電性粒子216とから成る異方性導電性接着剤で貼り合わされ
、電気的な接続構造を形成している。
を示している。導電性粒子216の外径は配線209のピッチよりも小さいので、接着剤
214中に分散する量を適当なものとすると隣接する配線と短絡することなく対応するF
PC側の配線と電気的な接続を形成することができる。
表示部として用いることができる。
ことができる。一方、透過型の液晶表示装置とする場合には画素部の各画素に設ける画素
電極を透明電極で形成すれば良い。本実施例では透過型の液晶表示装置に対応するアクテ
ィブマトリクス基板の作製方法について図9を用いて説明する。
って作製する。次いで、ソース配線137とソース領域を接続する接続電極165と、ゲ
ート配線300と、ドレイン電極と画素電極を接続する接続電極301を形成する。(図
9(A))これらの電極や配線は導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成した後
、パターニングする。接続電極301を例としてこの構成を図9(B)で詳細に説明する
と、Ti膜301aを50〜150nmの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはド
レイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成する。そのTi膜301a上に重ねて
Al膜301bを300〜400nmの厚さで形成し、さらにTi膜301cまたは窒化
チタン(TiN)膜を100〜200nmの厚さで形成して3層構造とする。その後、透
明導電膜を全面に形成し、フォトマスクを用いたパターニング処理およびエッチング処理
により画素電極303を形成する。画素電極303は、有機樹脂材料から成る第2の層間
絶縁膜上に形成され、コンタクトホールを介さずに画素TFT404の接続電極301と
重なる部分を設け電気的な接続を形成している。
チング処理をして画素電極を形成した後、接続電極を画素電極に接して一部積層させてコ
ンタクトホールを介さずに接続部を形成してもよい。
n2O3―SnO2;ITO)などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成して用いる
ことができる。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。また、IT
Oのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化イン
ジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)を用いても良い。酸化インジウム酸化亜鉛合金
は表面平滑性に優れ、ITOに対して熱安定性にも優れているので、接続電極301の端
面で、Al膜301bが画素電極303と接触して腐蝕反応をすることを防止できる。同
様に、酸化亜鉛(ZnO)も適した材料であり、さらに可視光の透過率や導電率を高める
ためにガリウム(Ga)を添加した酸化亜鉛(ZnO:Ga)などを用いることができる
。
なお、図9に対応する部分には同じ符号を用いた。
リクス基板側に設けられる外部入力端子が第1の電極及びソース配線と同じ層で形成され
る配線311と、画素電極と同じ層で形成される配線309とから形成されている。勿論
、これは端子部の構成を示す一例であり、どちらか一方の配線のみで形成しても良い。例
えば、第1の電極及びソース配線と同じ層で形成される配線311で形成する場合にはそ
の上に形成されている層間絶縁膜を除去する必要がある。
Ti膜309cの3層構造で形成されている。この配線309を形成した後、Alが露呈
している箇所に酸化物を形成する処理を行うことで、Al膜256bが画素電極257と
接触して腐蝕反応をすることを防止できる。
素電極と同じ層で形成される配線309とは、熱硬化型の接着剤314とその中に分散し
ている導電性粒子316とから成る異方性導電性接着剤で貼り合わされ、電気的な接続構
造を形成している。
基板を5枚のフォトマスクにより作製したが、さらに1枚のフォトマスクの追加(合計6
枚)で、透過型の液晶表示装置に対応したアクティブマトリクス基板を完成させることが
できる。本実施例では、実施例1と同様な工程として説明したが、このような構成は実施
例2に適用することができる。
、本実施例は実施例1とは、第2配線パターン以外の構成が同一である。ここでは実施例
1と異なる点について述べる。
この引き出し電極609は、ここでは図示しない画素電極、接続電極、ゲート配線と同時
に作製される。609aはAlからなる抵抗率の低い導電層、609bはAgを主成分と
する反射率の高い導電層である。このような組み合わせとすることにより反射率が高く、
且つ配線抵抗の低いアクティブマトリクス基板を実現できる。
11を用いて説明する。
nチャネル型TFT851を有するロジック回路部855と第2のnチャネル型TFT8
52から成るサンプリング回路部856とを有する駆動回路857と、画素TFT853
と保持容量854を有する画素部858とが形成されている。駆動回路857のロジック
回路部855のTFTはシフトレジスタ回路やバッファ回路などを形成し、サンプリング
回路部856のTFTは基本的にはアナログスイッチで形成する。
にチャネル形成領域やソース領域、ドレイン領域及びLDD領域などを設けて形成する。
下地膜や島状半導体層は実施例1と同様にして形成する。ゲート絶縁膜808上に形成す
るゲート電極809〜812は端部がテーパー形状となるように形成することに特徴があ
り、この部分を利用してLDD領域を形成している。このようなテーパー形状は実施例1
と同様に、ICPエッチング装置を用いたW膜の異方性エッチング技術により形成するこ
とができる。また、ソース配線813、第2の電極(容量電極)815もテーパー形状と
なる。
向上させるために設け、これによりホットキャリア効果によるオン電流の劣化を防止する
。このLDD領域はイオンドープ法により当該不純物元素のイオンを電界で加速して、ゲ
ート電極の端部及び該端部の近傍におけるゲート絶縁膜を通して半導体膜に添加する。
域835、第2のLDD領域834、ソースまたはドレイン領域833が形成され、第1
のLDD領域835はゲート電極810と重なるように形成されている。また、第1のL
DD領域835と第2のLDD領域834とに含まれるn型の不純物元素は、上層のゲー
ト絶縁膜やゲート電極の膜厚の差により第2のLDD領域834の方が高くなっている。
第2のnチャネル型TFT852も同様な構成とし、チャネル形成領域836、ゲート電
極と重なる第1のLDD領域839、第2のLDD領域838、ソースまたはドレイン領
域837から成っている。一方、pチャネル型TFT850はシングルドレインの構造で
あり、チャネル形成領域828の外側にp型不純物が添加された不純物領域829〜83
1が形成されている。
を目的としてマルチゲート構造で形成され、チャネル形成領域840の外側にゲート電極
と重なる第1のLDD領域843、第2のLDD領域842、ソースまたはドレイン領域
841が設けられている。また、保持容量854は島状半導体層807とゲート絶縁膜8
08と同じ層で形成される絶縁層と第2の電極815とから形成されている。島状半導体
層807にはp型不純物が添加されていて、抵抗率が低いことにより第2の電極に印加す
る電圧を低く抑えることができる。
ら成り、50〜500nmの厚さの第1の層間絶縁膜816と、ポリイミド、アクリル、ポ
リイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)などの有機絶縁物材料から成る第2の層
間絶縁膜817とで形成する。このように、第2の層間絶縁膜を有機絶縁物材料で形成す
ることにより、表面を良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘
電率が低いので、寄生容量を低減するできる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さ
ないので、第1の層間絶縁膜816と組み合わせて形成することが好ましい。
れたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。コンタクトホ
ールの形成はドライエッチング法により行う。この場合、エッチングガスにCF4、O2、
Heの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る層間絶縁膜をまずエッチングし、その後、続
いてエッチングガスをCF4、O2として保護絶縁膜をエッチングする。さらに、島状半導
体層との選択比を高めるために、エッチングガスをCHF3に切り替えてゲート絶縁膜を
エッチングすることにより、良好にコンタクトホールを形成することができる。
を形成し、エッチングによってソース及びドレイン配線818〜823と、画素電極82
7、ゲート配線826、接続電極825を形成する。このようにして図1で示すような画
素構成の画素部を有するアクティブマトリクス基板を形成することができる。また、本実
施例のアクティブマトリクス基板を用いても、実施例2で示すアクティブマトリクス型の
液晶表示装置を作製することができる。
を1枚増やし、さらにゲート電極と第1の電極を別の工程で形成してもよい。即ち、まず
、半導体層と重なりゲート電極となる部分だけを形成し、順次n型またはp型の不純物元
素を添加し、活性化を行った後、ゲート電極と重ねて第1の電極を形成する。この際、コ
ンタクトホールの形成を行うことなく、単なる重ね合わせでゲート電極と第1の電極との
コンタクトを形成する。また、第1の電極と同様にソース配線を形成する。こうすること
によって第1の電極及びソース配線の材料として低抵抗なアルミニウムや銅を用いること
が可能となる。
12を用いて説明する。
nチャネル型TFT951を有するロジック回路部955と第2のnチャネル型TFT9
52から成るサンプリング回路部956とを有する駆動回路957と、画素TFT953
と保持容量954を有する画素部958とが形成されている。駆動回路957のロジック
回路部955のTFTはシフトレジスタ回路やバッファ回路などを形成し、サンプリング
回路部956のTFTは基本的にはアナログスイッチで形成する。
化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などで50〜200nmの厚さに形成する。その後、レ
ーザー結晶化法や熱結晶化法で作製した結晶質半導体膜から島状半導体層903〜907
を形成する。その上にゲート絶縁膜908を形成する。そして、nチャネル型TFTを形
成する島状半導体層904、905と保持容量を形成する島状半導体層907に1×10
16〜1×1019/cm3の濃度でリン(P)に代表されるn型を付与する不純物元素を選択的
に添加する。
14、第2の電極(容量電極)915、及びソース配線913を形成する。ゲート配線、
第2の電極、ソース配線はAl等の抵抗率の低い材料で別途形成しても良い。そして、島
状半導体層903〜907ゲート電極909〜912及び第2の電極915の外側の領域
に1×1019〜1×1021/cm3の濃度でリン(P)に代表されるn型を付与する不純物元
素を選択的に添加する。こうして第1のnチャネル型TFT951、第2のnチャネル型
TFT952には、それぞれチャネル形成領域931、934、LDD領域933、93
6、ソースまたはドレイン領域932、935が形成される。画素TFT953のLDD
領域939はゲート電極912を用いて自己整合的に形成するものでチャネル形成領域9
37の外側に形成され、ソースまたはドレイン領域938は。第1及び第2のnチャネル
型TFTと同様にして形成されている。
ンなどの無機材料から成る第1の層間絶縁膜916と、ポリイミド、アクリル、ポリイミ
ドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)などの有機絶縁物材料から成る第2の層間絶縁
膜917とで形成する。その後、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの
島状半導体層に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形
成する。そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成しソース配線及びドレ
イン配線918〜923と、画素電極927、ゲート配線926、接続電極925を形成
する。このようにして図1で示すような画素構造構成の画素部を有するアクティブマトリ
クス基板を形成することができる。また、本実施例のアクティブマトリクス基板を用いて
も、実施例2で示すアクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製することができる。
重なるGOLD領域が形成された構造としてある。このGOLD領域によりドレイン領域
近傍に発生する高電界領域を緩和して、ホットキャリアの発生を防ぎ、このTFTの劣化
を防止することができる。このような構造のnチャネル型TFTはバッファ回路やシフト
レジスタ回路に適している。一方、サンプリング回路部956の第2のnチャネル型TF
T952はGOLD領域とLDD領域をソース側及びドレイン側に設けた構造であり、極
性反転して動作するアナログスイッチにおいてホットキャリアによる劣化を防ぎ、さらに
オフ電流を低減することを目的とした構造となっている。画素TFT953はLDD構造
を有し、マルチゲートで形成され、オフ電流の低減を目的とした構造となっている。一方
、pチャネル型TFTはシングルドレイン構造で形成され、チャネル形成領域928の外
側にp型の不純物元素が添加された不純物領域929、930を形成する。
る仕様に応じて各回路を構成するTFTを最適化し、各回路の動作特性と信頼性を向上さ
せることを特に考慮した構成となっている。
を1枚増やし、さらにゲート電極と第1の電極を別の工程で形成してもよい。即ち、まず
、半導体層と重なりゲート電極となる部分だけを形成し、順次n型またはp型の不純物元
素を添加し、活性化を行った後、ゲート電極と重ねて第1の電極を形成する。この際、コ
ンタクトホールの形成を行うことなく、単なる重ね合わせでゲート電極と第1の電極との
コンタクトを形成する。また、第1の電極と同時にソース配線を形成する。こうすること
によって第1の電極及びソース配線の材料として低抵抗なアルミニウムや銅を用いること
が可能となる。
ぞれ、A−A’断面図、G−G’断面図を示した。なお、本実施例は、実施例1と保持容
量の構成が異なるのみであり、それ以外の構成は実施例1とほぼ同一である。
半導体層1002と、容量電極1005とで形成している。なお、容量電極1005は、
容量配線1009と接続されている。また、容量電極1005は、第1の電極1004及
びソース配線1006と同じ絶縁膜上に同時に形成される。また、容量配線は、画素電極
1011、接続電極1010、ゲート配線1007と同じ絶縁膜上に同時に形成される。
画素TFTと同様にn型を付与する不純物元素が添加されている。本実施例のように保持
容量を形成する一方の電極が不純物領域1014となる保持容量を備えた画素構造とする
ことで、画素部が大面積化(例えば対角10インチ以上のパネル)しても対応できる。
を1枚増やし、さらにゲート電極と第1の電極及び容量配線を別の工程で形成してもよい
。即ち、まず、半導体層と重なりゲート電極となる部分だけを形成し、順次n型またはp
型の不純物元素を添加し、活性化を行った後、ゲート電極と重ねて第1の電極を形成する
。この際、コンタクトホールの形成を行うことなく、単なる重ね合わせでゲート電極と第
1の電極とのコンタクトを形成する。また、第1の電極と同時にソース配線、容量配線を
形成する。こうすることによって第1の電極及びソース配線の材料として低抵抗なアルミ
ニウムや銅を用いることが可能となる。また、容量配線に重なる半導体層にn型またはp
型の不純物元素を添加して保持容量の増加を図ることができる。
ことができる。
る結晶質半導体層の他の作製方法について示す。本実施例では特開平7−130652号
公報で開示されている触媒元素を用いる結晶化法を適用することもできる。以下に、その
場合の例を説明する。
で形成する。例えば、非晶質シリコン膜を55nmの厚さで形成する。そして、重量換算で
10ppmの触媒元素を含む水溶液をスピンコート法で塗布して触媒元素を含有する層を
形成する。触媒元素にはニッケル(Ni)、ゲルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、パラジ
ウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu
)、金(Au)などである。この触媒元素を含有する層170は、スピンコート法の他に
スパッタ法や真空蒸着法によって上記触媒元素の層を1〜5nmの厚さに形成しても良い。
質シリコン膜の含有水素量を5atom%以下にする。そして、ファーネスアニール炉を用い
、窒素雰囲気中で550〜600℃で1〜8時間の熱アニールを行う。以上の工程により
結晶質シリコン膜から成る結晶質半導体層を得ることができる。
と同様にしてアクティブマトリクス基板を完成させることができる。しかし、結晶化の工
程においてシリコンの結晶化を助長する触媒元素を使用した場合、島状半導体層中には微
量(1×1017〜1×1019atoms/cm3程度)の触媒元素が残留する。勿論、そのような
状態でもTFTを完成させることが可能であるが、残留する触媒元素を少なくともチャネ
ル形成領域から除去する方がより好ましかった。この触媒元素を除去する手段の一つにリ
ン(P)によるゲッタリング作用を利用する手段がある。
工程で同時に行うことができる。ゲッタリングに必要なリン(P)の濃度は高濃度n型不
純物領域の不純物濃度と同程度でよく、活性化工程の熱アニールにより、nチャネル型T
FTおよびpチャネル型TFTのチャネル形成領域から触媒元素をその濃度でリン(P)
を含有する不純物領域へ偏析させることができる。その結果その不純物領域には1×10
17〜1×1019atoms/cm3程度の触媒元素が偏析した。このようにして作製した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、良好な特性を
達成することができる。
る。
を図16に示す。それぞれ、A−A’断面図、H−H’断面図を示した。
マトリクス型の液晶表示装置の一例を示す。IPS方式は画素電極と共通配線(以下、コ
モン配線と呼ぶ)との両方を一方の基板に形成し、横方向に電界を印加することに特徴が
あり、液晶分子の長軸が基板面にほぼ平行な方向に配向制御されている。このIPS方式
とすることで視野角を広げることができる。
1104は第1の電極、1105は第2の電極、1106はソース配線、1107はゲー
ト配線、1108、1109はコモン配線、1110は接続電極、1111は画素電極で
ある。なお、画素電極とコモン配線は、基板面と平行な電界が生じるように配置されてい
る。また、コモン配線はソース配線と重なるように配置されており画素部の開口率を向上
させている。
1106は、第1の半導体層及び第2の半導体層を覆う絶縁膜上に同時に形成されている
。また、画素電極1111、接続電極1110、ゲート配線1107、及びコモン配線1
109は、ソース配線を覆う層間絶縁膜上に同時に形成されている。
1の電極はゲート電極として機能する。
をくの字の電極構造として、さらに視野角を広げてもよい。
で形成される。この第2の電極は隣り合う画素のゲート配線と電気的に接続されている。
また、第2の半導体層にはp型を付与する不純物元素が添加されている。
る画素構成である。
液晶表示装置を得る。画素間の隙間は実施例2と同様に対向基板に設けたカラーフィルタ
を用いて遮光する。ただし、IPS方式とするため、配向処理などを変更する必要がある
。
造を図18に示す。それぞれ、J−J’断面図、K−K’断面図を示した。なお、本実施
例は、実施例10と画素電極の構成が異なるのみであり、それ以外の構成は実施例10と
ほぼ同一である。
1204は第1の電極、1205は第2の電極、1206はソース配線、1207はゲー
ト配線、1208、1209はコモン配線、1210は第1の接続電極、1211は画素
電極、1212、1213は第2の接続電極である。
なお、画素電極とコモン配線は、基板面と平行な電界が生じるように配置されている。ま
た、画素電極1211は透光性を有する導電膜(ITO膜等)を用いており、マスクを1
枚増やして透光性を有する導電膜をパターニングして、第2の接続電極と画素電極とを重
ねあわせて電気的な接続を可能としている。画素電極として透光性を有する導電膜を用い
ることによって開口率を向上させている。また、コモン配線はソース配線と重なるように
配置されており画素部の開口率を向上させている。
1206は、第1の半導体層及び第2の半導体層を覆う絶縁膜上に同時に形成されている
。また、第1の接続電極1210、ゲート配線1207、及びコモン配線1209、第2
の接続電極1213、1212は、ソース配線を覆う層間絶縁膜上に同時に形成されてい
る。
1の電極はゲート電極として機能する。
をくの字の電極構造として、さらに視野角を広げてもよい。
で形成される。この第2の電極は隣り合う画素のゲート配線と電気的に接続されている。
また、第2の半導体層にはp型を付与する不純物元素が添加されている。
る画素構成である。
液晶表示装置を得る。画素間の隙間は実施例2と同様に対向基板に設けたカラーフィルタ
を用いて遮光する。ただし、IPS方式とするため、配向処理などを変更する必要がある
。
例は、実施例1と保持容量の構成が異なるのみであり、それ以外の構成は実施例1とほぼ
同一である。なお、同じ符号を用いた部分はそれぞれ実施例1と対応している。
択的にエッチングして層間絶縁膜を一部除去して、有機樹脂からなる層間絶縁膜1300
と層間絶縁膜157を選択的に残す。次いで、画素電極1302を形成する。
を含む半導体層と容量電極1301とで保持容量が形成される。加えて、層間絶縁膜15
7を誘電体として容量電極1301と画素電極1302とで保持容量が形成される。なお
、不純物領域153〜156には画素TFTと同様にn型またはp型を付与する不純物元
素が添加されている。
トリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリクス型ECディスプレイ)に用いること
ができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を実施
できる。
たはフロント型)、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。それらの一例を図20、図21、
及び図22に示す。
表示部2003、キーボード2004等を含む。本発明を画像入力部2002、表示部2
003に適用することができる。
03、操作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部2106等を含む。本発明を
表示部2102に適用することができる。
、カメラ部2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示部2205等を含む
。本発明は表示部2205に適用できる。
、信号ケーブル2302、頭部固定バンド2303、表示部2304、光学系2305、
表示装置2306等を含む。本発明は表示装置2306に用いることができる。
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(Di
gtial 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。
本発明は表示部2402に適用することができる。
3、操作スイッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。本発明を表示部2502に
適用することができる。
02等を含む。本発明は投射装置2601の一部を構成する液晶表示装置2808に適用
することができる。
ー2703、スクリーン2704等を含む。本発明は投射装置2702の一部を構成する
液晶表示装置2808に適用することができる。
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2
801、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21(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。
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28
12、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21(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。
合を示しており、反射型の電気光学装置での適用例は図示していない。
03、表示部2904、操作スイッチ2905、アンテナ2906等を含む。本発明を表
示部2904に適用することができる。
3、記憶媒体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006等を含む。本発明は表
示部3002、3003に適用することができる。
等を含む。本発明は表示部3103に適用することができる。本発明のディスプレイは大
画面化した場合においても有利であり、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。
が可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜12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。
グ条件で行ったが、絶縁膜の膜減り及び形状の均一性を向上させるため、複数回のエッチ
ング条件で行ってもよい。本実施例では第1のエッチング処理を2回のエッチング条件で
第1の形状の導電層を形成する例を示す。
側にLDD領域が形成されるが、本実施例は、作製工程におけるゲート電極近傍の片側の
断面拡大図を示す図24を用いて説明する。なお、簡略化のため、下地膜と基板は図示し
ていない。
100nmとし、第2の導電膜は、膜厚100〜400nmとすればよく、本実施例では
、膜厚30nmのTaNからなる第1の導電膜と膜厚370nmのWからなる第2の導電
膜を積層形成した。TaNは、非常に耐熱性が高いため、第1の導電膜の材料として好ま
しい。
ッチングを行って第1の形状の第2の導電層1404aを形成する。ここでは、TaNと
選択比が高いエッチングガスとしてCF4とCl2とO2からなる混合ガスを用いたため、
図24(A)に示した状態を得ることができる。表1に様々なエッチング条件と第2の導
電層(W)のエッチングレート、第1の導電層(TaN)のエッチングレート、または第
2の導電層(W)のテーパー角との関係を示す。
面と材料層の側面とがなす角を指している。
ッチング条件を、例えば表1中の条件4〜15のいずれか一に設定することで19度〜7
0度の範囲で自由に設定することができる。なお、エッチング時間は実施者が適宜設定す
ればよい。
1の導電膜である。
チングを行って、第1の形状の第1の導電層1403aを形成する。なお、第2のエッチ
ング条件でのエッチングの際、絶縁膜1402も若干エッチングされて第1の形状の絶縁
膜1402aとなる。ここでは、第2のエッチング条件のエッチングガスとしてCF4と
Cl2からなる混合ガスを用いた。第2のエッチング条件として、例えば、表1の条件1
〜3のいずれか一を用いればよい。このように第1のエッチング処理を2回のエッチング
条件で行うことによって、絶縁膜1402の膜減りを抑えることができる。
では、n型を付与するリンをイオンドーピング法を用い、第1の形状の第1の導電層14
03a及び第1の形状の第2の導電層1404aをマスクとして半導体層1401に添加
する。(図24(B))なお、図24(B)では、第2のエッチング条件のエッチングを
行った際、第1の形状の第2の導電層1404aも若干、エッチングされるが微小である
ため図24(A)と同一形状として図示した。
24(C)に示した状態を得る。本実施例では、第2のエッチング処理として、CF4と
Cl2からなる混合ガスを用いた第1のエッチング条件でエッチングを行った後、さらに
CF4とCl2とO2からなる混合ガスを用いた第2のエッチング条件でエッチングを行っ
た。これらのエッチング条件は、表1中のいずれか一条件を用い、エッチング時間を適宜
設定すればよい。また、各導電層のチャネル長方向の幅もエッチング条件によって自由に
設定することができる。この第2のエッチング処理によって、第2の形状のマスク140
5b、第2の形状の第1の導電層1403b、第2の形状の第2の導電層1404b、及
び第2の形状の絶縁膜1402bが形成される。
を形成し、第2の形状の第1の導電層1403bは非常に小さいテーパー角βを形成する
。また、第2の形状の絶縁膜においてもテーパー角γが部分的に形成される。
))第2のドーピング処理は、第1のドーピング処理よりも低濃度のドーピングを行う。
ここでは、n型を付与するリンをイオンドーピング法を用い、第2の形状の第2の導電層
1404bをマスクとして半導体層1401に添加する。
た、絶縁膜及び第1の導電層を挟んで第2の導電層と重なる半導体層は、チャネル形成領
域となる。なお、図示しないが、チャネル形成領域を挟んで両側に不純物領域1401a
〜1401cが左右対称に形成される。
イオンの注入される深さが浅くなる。従って、絶縁膜を挟んで第1の導電層と重なる不純
物領域1401c、即ち第3の不純物領域(GOLD領域)は、テーパー角βの側面を有
するテーパー形状の部分の影響を受けて、半導体層中に添加される不純物元素の濃度が変
化する。膜厚が厚くなればなるほど不純物濃度が低減し、薄くなればなるほど不純物濃度
が増加する。
形状の絶縁膜1402bの膜厚による影響を受け、半導体層中に添加される不純物元素の
濃度が変化する。即ち、テーパー角γの側面を有するテーパー形状となっている部分やそ
の他のテーパー形状となっている部分の膜厚による影響を受け、半導体層中に添加される
不純物元素の濃度が変化する。なお、第1の導電層と重なっていない不純物領域1401
bは、不純物領域1401cより濃度が高い。また、チャネル長方向における不純物領域
1401bの幅は、不純物領域1401cと同程度、もしくは不純物領域1401cより
広い。
添加された不純物濃度に加え、さらに第2のドーピング処理により添加されて高濃度不純
物領域となり、ソース領域またはドレイン領域として機能する。
作製すればよい。
とができる。
Cl2の混合ガスを用いた場合、あるいはCF4とCl2とO2の混合ガスに代えてSF6と
Cl2とO2の混合ガスを用いた場合、絶縁膜1402との選択比が非常に高いのでさらに
膜減りを抑えることができる。
Claims (1)
- 絶縁表面上にソース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に挟まれるチャネル形成領域とを有する半導体層と、
前記半導体層上に第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に前記チャネル形成領域と重なる電極と、
前記第1絶縁膜上にソース配線と、
前記電極及び前記ソース配線を覆う第2絶縁膜と、
前記第2絶縁膜上に前記電極と接続されたゲート配線とを有することを特徴とする半導体装置。
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