JP2021060486A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】圧電効果を有するＰＺＴ（チタン酸ジルコン鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３））センサと積層して、アクティブ領域を形成する。【解決手段】ＰＺＴ（チタン酸ジルコン鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３））センサを有する半導体装置であって、前記ＰＺＴセンサは、ガラス基板１００の上に形成された下部電極１０１、ＰＺＴ１０２、上部電極１０３、前記上部電極を覆う第１の無機絶縁膜１０４、前記第１の無機絶縁膜１０４の上に形成され、前記無機絶縁膜１０４に形成された第１のスルーホール１３０を介して前記上部電極１０３と接続した上部配線１０５を有し、前記ＰＺＴセンサを覆ってポリイミド膜１０６が形成され、前記ポリイミド膜１０６の上にアクティブ領域が形成され、前記ポリイミド膜１０６の厚さは、５μｍ以上であることを特徴とする半導体装置。【選択図】図２

Description

本発明は、強誘電体薄膜を圧電素子、あるいは、焦電素子として用いたセンサを有する半導体装置に関する。
強誘電体をマイクロセンサやマイクロアクチュエータとして用いたデバイスが開発されている。このようなデバイスとして、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、インクジェット用薄膜ヘッド等を挙げることが出来る。
強誘電体の中でも、チタン酸ジルコン鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３、以後ＰＺＴという）は優れた圧電特性を有している。特許文献１には、高電圧による分極処理を不用とし、使用環境による分極劣化を防止したＰＺＴを有する圧電デバイスの構造、及び、その製造方法が記載されている。
ＷＯ２０１４／０４５９１４
強誘電体を単独のアクチュエータあるいは単独のセンサとして使用するのではなく、例えば、表示パネルに組み込んで使用したい場合がある。有機ＥＬ表示装置、液晶表示装置等では、画素が形成される領域は平坦である必要がある。しかし、例えば、ＰＺＴ等の強誘電体を用いたセンサはある程度の厚さが必要である。このようなセンサと画素形成領域を積層して形成する場合、センサの存在している部分と存在していない部分とで、凹凸が発生する。
また、センサは、表示領域全面に形成するのではなく、一部の領域のみに形成したい場合がある。そうすると、センサが形成された領域とその他の領域との間に輝度むらや色むらが発生するおそれがある。センサに限らず、強誘電体のアクチュエータを用いる場合も同様である。
このような、輝度むらや色むらの発生は、有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置に限らず、他の表示装置についても同様である。さらに、表示装置に限らず、センサ等を積層して用いる、表示装置以外の他の機能を有する半導体装置についても、性能のむらを生ずるおそれがある。
本発明の課題は、表示装置等の半導体装置において、機能領域と積層して強誘電体によるセンサ、あるいは、アクチュエータを用いた場合に、領域毎に機能にむらが発生することを防止することである。
本発明は上記課題を解決するものであり、主な具体的な手段は次のとおりである。
（１）ＰＺＴ（チタン酸ジルコン鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３））センサを有する半導体装置であって、前記ＰＺＴセンサは、ガラス基板の上に形成された下部電極、ＰＺＴ、上部電極、前記上部電極を覆う第１の無機絶縁膜、前記第１の無機絶縁膜の上に形成され、前記無機絶縁膜に形成された第１のスルーホールを介して前記上部電極と接続した上部配線を有し、前記ＰＺＴセンサを覆ってポリイミド膜が形成され、前記ポリイミド膜の上にアクティブ領域が形成され、前記ポリイミド膜の厚さは、５μｍ以上であることを特徴とする半導体装置。
（２）ＰＺＴ（チタン酸ジルコン鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３））センサを有する半導体装置であって、前記ＰＺＴセンサは、第１のポリイミド膜の上に形成された下部電極、ＰＺＴ、上部電極、前記上部電極を覆う第１の無機絶縁膜、前記第１の無機絶縁膜の上に形成され、前記無機絶縁膜に形成された第１のスルーホールを介して前記上部電極と接続した上部配線を有し、前記ＰＺＴセンサを覆って第２のポリイミド膜が形成され、前記第２のポリイミド膜の上にアクティブ領域が形成され、前記第２のポリイミド膜の厚さは、５μｍ以上であることを特徴とする半導体装置。
（３）ＰＺＴ（チタン酸ジルコン鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３））センサを有する半導体装置であって、前記ＰＺＴセンサは、第１のポリイミド膜を覆って形成された第１の無機絶縁膜の上に形成された下部電極、ＰＺＴ、上部電極、前記上部電極を覆う第１の無機絶縁膜、前記第２の無機絶縁膜の上に形成され、前記無機絶縁膜に形成された第１のスルーホールを介して前記上部電極と接続した上部配線を有し、前記ＰＺＴセンサを覆って第２のポリイミド膜が形成され、前記第２のポリイミド膜の上にアクティブ領域が形成され、前記第２のポリイミド膜の厚さは、５μｍ以上であることを特徴とする半導体装置。
ＰＺＴセンサを有する有機ＥＬ表示装置の平面図である。 ＰＺＴセンサを含む、表示領域の断面図である。 ＰＺＴセンサを含まない、表示領域の断面図である。 ＨＡＰＴＩＣセンサ（ＰＺＴセンサアレイ）の平面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 図４のＣ−Ｃ断面図である。 ＰＺＴセンサを形成するプロセスを示す図である。 実施例２の断面図である。 実施例３の途中工程を示す断面図である。 実施例３の途中工程を示す、図９に続く断面図である。
以下に本発明の内容を、実施例を用いて説明する。実施例では、強誘電体によるセンサ、あるいは、アクチュエータとして、ＰＺＴを用いたセンサで代表させて説明する。また、以下の実施例では、有機ＥＬ表示装置において、ＰＺＴセンサを積層した構成について説明するが、この構成は、液晶表示装置等の他の表示装置、あるいは、他の半導体装置についても同様に適用することができる。
図１は本発明が適用される有機ＥＬ表示装置の例を示す平面図である。図１において、画素、映像信号線、走査線、電源線等が形成された表示領域２０の周辺に、走査線、映像信号線、電源線等からの引出し線２１が存在している周辺領域３０が形成されている。周辺領域３０には、走査線駆動回路等が形成される場合もある。
表示領域２０のｙ方向の上下には、ＰＺＴセンサの１次元アレイで構成されるいわゆるＨＡＰＴＩＣセンサ１０がｘ方向に帯状に形成されている。この場合のＨＡＰＴＩＣセンサ１０は、例えば、人が表示領域２０のいずれかの場所をタッチした場合の、タッチ位置を検出するタッチセンサとして使用することが出来る。
すなわち、個別のＰＺＴセンサから所定の振動を発生させ、他のＰＺＴセンサによってこの振動を検知する。そして、例えば、画面を人がタッチした場合に、ＰＺＴセンサから送られた振動が変化するので、この変動を他のＰＺＴセンサによって検知し、タッチ位置を割り出すものである。この場合、振動発生のためのＰＺＴセンサと検知するためにＰＺＴセンサを別々に配置してもよいし、同じＰＺＴセンサを所定の時間を振動発生用として用い、他の時間を検出用のセンサとして用いる、タイムシェアリング方式でもよい。
図１におけるＨＡＰＴＩＣセンサ１０は表示領域２０の上側端部及び下側端部からやや内側に配置しているが、場所はこれに限られず、センサが動作しやすい任意の場所に配置させることが出来る。また、ＨＡＰＴＩＣセンサ１０は、ｙ方向に延びる帯状に形成してもよい。さらに、表示領域２０ではなく、周辺領域３０に形成してもよい。
図１のｙ方向下側には端子領域４０が存在し、端子領域４０にはドライバＩＣ５０が搭載されている。例えば、ドライバＩＣ５０の左側に、ＰＺＴセンサを駆動するための回路が形成されており、ドライバＩＣ５０の右側に有機ＥＬ表示パネルの表示領域４０を駆動するための回路が形成されている。また、端子領域４０には、ＨＡＰＴＩＣセンサ１０や、有機ＥＬ表示装置に電源や信号を供給するために、フレキシブル配線基板６０が接続している。なお、端子領域４０の面積を小さくするために、ドライバＩＣ５０はフレキシブル配線基板６０に搭載される場合もある。
図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、ＰＺＴセンサが存在する領域における断面図である。ＰＺＴセンサは、ＰＺＴによる圧電効果、あるいは、焦電効果（逆圧電効果）を利用したセンサである。図２において、基板１００の上にセンサを構成するための下部電極１０１が形成されている。基板１００は、ノンアルカリガラスで形成され、厚さは例えば０．５ｍｍである。基板１１０に対して５５０℃以上の耐熱性が要求される場合は、シリコン基板等を使用することが出来るが、この場合、大きな基板面積を確保することが困難である。すなわち、有機ＥＬ表示装置では、大きなマザー基板に複数の表示パネルを形成するので、ＰＺＴセンサもガラス基板が使用できるようなプロセスによって構成することが望ましい。
図２において、下部電極１０１は、チタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）の積層膜で構成されている。チタン膜が基板１００側であり、白金膜が、ＰＺＴ膜１０２と接触する側である。下部電極１０１の上層に白金を用いるのは、ＰＺＴ膜１０２を結晶化しやすくするためである。下部電極１０１の厚さは、合計で、数百ｎｍであるが、５００ｎｍよりも薄い。
下部電極１０１の上に、圧電特性を有する、ＰＺＴ膜１０２を形成する。ＰＺＴ膜１０２は、例えば２乃至３μｍ程度の厚さである。ＰＺＴ膜１０２は、例えば、ＲＦマグネトロンスパッタリングによって形成することが出来る。
ＰＺＴ膜１０２の上に、上部電極１０３を形成する。上部電極１０３は、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、あるいは、モリブデンタングステン合金（ＭｏＷ）で形成され、厚さは、数百ｎｍであるが、５００ｎｍよりも薄い。上部電極１０３は、ＰＺＴ膜１０２あるいは下部電極１０１よりも、やや小さな面積で形成される。
上部電極１０３、ＰＺＴ膜１０２、下部電極１０１を覆ってシリコン酸化（ＳｉＯ）膜あるいはシリコン窒化（ＳｉＮ）膜等で形成された無機絶縁膜１０４を形成する。無機絶縁膜１０４の厚さは、例えば、２００ｎｍ程度である。この無機絶縁膜１０４にスルーホール１３０を形成し、上部電極１０３と上部配線１０５の接続を可能にする。なお、下部電極１０１は図４及び図６に示すように、スルーホール１３１を介して下部配線１４０と接続する。
上部配線１０５は、チタン（Ｔｉ）、チタンとアルミニウムの積層膜（Ｔｉ／Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデンタングステン合金（ＭｏＷ）、モリブデンとアルミニウムの積層膜（Ｍｏ／Ａｌ）、モリブデンタングステン合金とアルミニウムの積層膜（ＭｏＷ／Ａｌ）のいずれかで形成される。上部配線１０５の厚さは、例えば数百ｎｍである。上部配線１０５の厚さは、下部電極１０１あるいは上部電極１０３の厚さよりも大きい。
以上のようにしてＰＺＴセンサは形成されるが、ＰＺＴセンサの厚さは、電極を入れると３乃至４μｍ程度と厚い。ＰＺＴセンサによって、大きな凹凸が形成されるので、ＰＺＴセンサに積層して表示領域を形成することは困難である。本発明は、ＰＺＴセンサを覆って、厚さが５μｍ乃至１０μｍ程度のポリイミド膜１０６を形成することによって、表面を平坦化し、ＰＺＴセンサと積層して表示領域を形成することを可能にしている。ポリイミド膜１０６を５μｍ以上としたのは、ポリイミド膜１０６の表面を十分に平坦化させるためである。１０μｍ以下としたのは、平坦なポリイミド膜１０６を安定して形成するための、プロセス条件を考慮したものである。但し、ポリイミド膜１０６を複数のプロセスに分けて形成すれば１０μｍ以上の厚さとすることもできる。なお、ここでの厚さは、ＰＺＴセンサが形成されていない位置における最大の厚さであり、ＰＺＴセンサが形成されている位置においては５μｍ以下の厚さとなっていてもよい。
ポリイミドは、優れた耐熱性を有するので、後で形成される、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を構成する半導体層１０８の形成温度にも耐えることが出来る。有機ＥＬ表示装置の場合、ポリイミド膜１０６には、画像形成用の光は透過しないので、より耐熱性の優れた非透明のポリイミドを使用することも出来る。なお、１０μｍ程度のポリイミド膜１０６を１回の塗布によって形成できない場合は、複数回に分けて形成することが出来る。
図２において、平坦化されたポリイミド膜１０６の上にバリア膜１０７を形成する。バリア膜１０７は、例えば、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜、シリコン窒化（ＳｉＮ）膜、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜の３層構造である。バリア膜１０７は、ポリイミド膜１０６からの水分等がＴＦＴ用の半導体層１０８を汚染することを防止する役割を有する。
バリア膜１０７の上に、ＴＦＴを構成する半導体層１０８を形成する。半導体は、比較的低温で形成することが出来る酸化物半導体を用いることが望ましいが、耐熱性のポリイミドを用いることによって低温ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を用いることも出来る。半導体層１０８はゲート電極１１０に対応する部分にチャネル領域１０８１が形成され、チャネル領域１０８１の両側にソース／ドレイン領域１０８２が形成される。
半導体層１０８を覆ってゲート絶縁膜１０９が形成され、その上に、ゲート電極１１０が形成される。ゲート電極１１０は走査線と同じ材料で同じ層に形成される。ゲート電極１１０を覆って層間絶縁膜１１１が形成される。層間絶縁膜１１１の上にコンタクト電極１１２を形成する。コンタクト電極１１２は映像信号線と同じ層に形成される。コンタクト電極１１２は、層間絶縁膜１１１及びゲート絶縁膜１０９に形成されたスルーホール１３３を介してＴＦＴのソース／ドレイン領域１０８２の一方と接続する。ＴＦＴのソース／ドレイン領域１０８２の他方は、図示しない部分において、層間絶縁膜１１１の上に形成された映像信号線と接続する。
スルーホール１３３の形成と同時に、層間絶縁膜１１１、ゲート絶縁膜１０９、バリア膜１０７、ポリイミド膜１０６を貫通して、スルーホール１３２を形成する。このスルーホール１３２を介して、ＰＺＴセンサの上部配線１０５と配線引出し線１１を接続する。これによって、映像信号線とセンサ用配線引出し線１１を同じ層に形成することが出来るので、センサ駆動回路と表示装置駆動回路を共通のドライバＩＣ５０に形成することが出来る。また、フレキシブル配線基板６０をセンサ用と表示装置用に、共通に形成し、接続することが出来る。
図２において、層間絶縁膜１１１、コンタクト電極１１２等を覆って有機パッシベーション膜１１３を形成し、その上に有機ＥＬ膜１１７のための反射電極１１４とアノード１１５を積層して形成する。有機パッシベーション膜１１３は平坦化膜としての役割を有しているので、２μｍ乃至３μｍ程度に厚く形成される。有機パッシベーション膜１１３にスルーホール１３４を形成して、コンタクト電極１１２と、反射電極１１４及びアノード１１５を接続する。反射電極１１４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金で形成し、アノード１１５は透明金属酸化物導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成する。
アノード１１５及び有機パッシベーション膜１１３を覆ってバンク１１６を構成するための、有機膜を形成する。画素が形成される部分、すなわち、アノード１１５が形成された部分には、この有機膜にホールを形成する。この有機膜のホール以外の部分がバンク１１６になる。
有機膜のホール部分に発光層である、有機ＥＬ膜１１７が形成される。有機ＥＬ膜１１７は、複数の有機膜によって形成される。有機ＥＬ膜１１７は非常に薄いので、いわゆる段切れが生じやすいが、バンク１１６によって、段切れが生ずるのを防止している。
有機ＥＬ膜１１７を覆ってカソード１１８が金属酸化物による透明導電膜、あるいは、金属薄膜で形成される。カソード１１８は表示領域全面に、各画素共通に形成される。有機ＥＬ膜１１７は、不純物、特に水分によって特性が劣化するので、保護膜１１９によって、外部からの水分の影響を防止する。保護膜１１９は、通常、有機膜と無機膜の積層構造で形成される。
図３は、図１において、ＨＡＰＴＩＣセンサ１０が存在しない部分の表示領域２０の断面図である。図３において、基板１００の上に無機絶縁膜１０４が形成され、その上に平坦化膜としてのポリイミド膜１０６が、５乃至１０μｍの厚さで形成されている。絶縁膜１０４、ポリイミド膜１０６は図２で説明したのと同様である。
図２、図３に示すように、ポリイミド膜１０６が厚く形成されているので、ＰＺＴセンサが存在している部分と存在していない部分との間には、凹凸が存在していない。したがって、表示領域２０全てにおいて、平坦な構成とすることが出来、均一な画像を形成することが出来る。
図４は図１のＨＡＰＴＩＣセンサ１０におけるＰＺＴセンサアレイの平面図である。図４において、ＰＺＴ膜１０２は各センサ共通に、幅ｙ２でｘ方向に延在している。ＰＺＴ膜１０２のｘ方向の幅は、図１に示す表示領域の横幅と同等である。下部電極１０１及び上部電極１０３が形成された部分が個別のセンサ素子となる。各センサの平面方向の大きさは、上部電極１０３の面積、ｘ１×ｙ１によって規定されている。
図４において、ｘ１は例えば、１０ｍｍ、ｙ１は例えば１０ｍｍである。下部電極１０１は上部電極１０３よりも片側１０μｍ程度大きく形成されている。すなわち、図４におけるｄ１及びｄ２は１０μｍである。また、ＰＺＴのｙ方向の幅ｙ２は、上部電極１０３よりも若干大きく形成され、１０．０３ｍｍ程度である。例えば、図４における、ｄ３、ｄ４は１０μｍである。各センサの下部電極１０１の間隔ｓ１は１００μｍである。したがって、各センサは、１．１４ｍｍのピッチでｘ方向に配列している。
上部電極１０３と接続する上部配線１０５のｘ方向の幅ｘ２は１００乃至５００μｍであり、下部電極１０１と接続する下部配線１４０の幅ｘ３は１００乃至５００μｍである。上部配線１０５は、スルーホール１３０によって上部電極１０３と接続し、下部配線１４０はスルーホール１３１によって下部電極１０１と接続している。
図５は、図４のＢ−Ｂ断面図であり、ＰＺＴセンサと上部配線１０５の関係を示す断面図である。図５の構成は、図２で説明したのと同様である。図５に示すように、ＰＺＴセンサは、５μｍ乃至１０μｍの、厚いポリイミド膜１０６によって覆われているので、ポリイミド膜１０６の上側表面は平坦になっている。
図６は、図４のＣ−Ｃ断面図であり、ＰＺＴセンサと下部配線１０１の関係を示す断面図である。図６において、基板１００の上に形成された下部電極１０１と下部配線１４０とは、絶縁膜１０４に形成されたスルーホール１３１によって接続している。下部電極１０１及び下部配線１４０は厚いポリイミド膜１０６によって覆われているので、ポリイミド膜１０６の上側表面は図５と同様に、平坦になっている。
図７は、ＰＺＴセンサ部分を形成するためのプロセスを示す図である。図７において、左側はプロセスチャート、右側は対応するＰＺＴセンサの断面図である。図７の断面図は図５と同じであるが、便宜上、下部電極１０１をＭ１、上部電極１０３をＭ２、上部配線１０５をＭ３等のように、名前を付している。図７の左側のチャートにおいて、下部電極Ｍ１はスパッタリングによって成膜する。下部電極Ｍ１は、チタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）の積層膜であるが、連続してスパッタリングによって成膜する。その後、下部電極Ｍ１に対して、フォトリソグラフィ（ＰＥＰ：ｐｈｏｔｏ ｅｎｇｌａｖｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）を行い、その後、ドライエッチングによって、下部電極Ｍ１のパターニングを行う。
その後、ＰＺＴを例えば、ＲＦマグネトロンスパッタリングによって形成する。その後、ＰＺＴに対してフォトリソグラフィ（ＰＺＴ／ＰＥＰ）を行い、その後、ドライエッチングまたはウェットエッチングによって、ＰＺＴのパターニングを行う。
上部電極Ｍ２をスパッタリングによって成膜し、その後、上部電極Ｍ２に対してフォトリソグラフィ（Ｍ２／ＰＥＰ）を行う。その後、ドライエッチングまたはウェットエッチングによって、上部電極Ｍ２のパターニングを行う。
下部電極Ｍ１、ＰＺＴ、上部電極Ｍ２を覆って無機膜である層間絶縁膜１０４を形成する。層間絶縁膜１０４は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成することが出来る。その後、上部電極Ｍ２と対応する部分の層間絶縁膜１０４にスルーホール１３０を形成するためのフォトリソグラフィ（Ｃｏｎｔａｃｔ／ＰＥＰ）を行い、その後ドライエッチングによってスルーホール１３０を形成する。
その後、上部配線Ｍ３をスパッタリングによって成膜し、上部配線Ｍ３に対してフォトリソグラフィを行う（Ｍ３／ＰＥＰ）。その後、ドライエッチングまたはウェットエッチングによって、上部配線Ｍ３のパターニングを行う。
このようにして形成されたＰＺＴセンサを覆って、表面を平坦化するために、ポリイミド膜ＰＩを５μｍ乃至１０μｍの厚さで形成する。ポリイミド膜ＰＩの形成は例えば、次のようにして行われる。すなわち、ポリアミック酸を含むポリイミドの原料をスリットコータ等で塗布する。ポリイミド材料は、例えば、東レ製の「フォトニースＤＬ−１００１−Ｃ」であり、具体的な成分は、ガンマブチロラクトン（ＧＢＬ）４０％、乳酸エチル（ＥＬ）４０％、ポリアミック酸１２％である。このうち、ポリアミック酸がイミド化し、ポリイミドとなる。この材料を例えば１２．５μｍ塗布する。
この材料を塗布後、プリベークを１０５℃で３分行い、固化、乾燥させる。この時、溶剤が飛散し、厚さは６．５μｍ程度になる。その後、ポリイミドを焼成する。焼成の手順は、大きく４段階に分けられる。第１段階は、常温において炉内の雰囲気を酸素が１０ｐｐｍ以下になるように窒素で置換する。第２段階は、４℃／分の温度勾配によって、基板を加熱する。第２段階において、ポリアミック酸をイミド化する反応が進行する。その後、第３段階において、高温で３０分程度保持することによって、ポリイミド分子を配向させる。その後、第４段階において窒素雰囲気中において自然冷却する。焼成後のポリイミドの厚さは５μｍ程度になる。
このように、ポリイミドは、乾燥及び焼成期間において膜厚が減少するので、ポリイミドの原料を塗布した状態の膜厚は、最終膜厚に比較して非常に大きい。したがって、例えば、ポリイミド膜を１０μｍ程度の膜厚にしたい場合、ポリイミドを２回に分けて形成することも出来る。
その後、ポリイミドを覆って、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜、シリコン窒化（ＳｉＮ）膜等によってバリア膜（Ｂａｒｒｉｅｒ）を形成する。ポリイミドからは、大量の水分が放出される。また、ポリイミドから焼成等によって水分を放出させても、表示領域を形成するまでに、時間があると、この間にポリイミドが水分を吸収し、その後、この水分が放出される。ポリイミド膜１０６を形成後、ただちにバリア膜１０７を形成することによって、ポリイミド層１０６が外部から水分を吸収することを防止することが出来る。
ところで、ポリイミド膜１０６とガラス基板１００との接着力は小さいので、ガラス基板１００に直接ポリイミド膜１０６を形成すると、ポリイミド膜１０６が剥離しやすい。本発明の構成では、ガラス基板１００は、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜、あるいは、シリコン窒化（ＳｉＮ）膜、あるいは、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜とシリコン窒化（ＳｉＮ）膜の積層膜による無機絶縁膜１０４よって覆われているので、ポリイミド膜１０６とガラス基板１００の接着力は安定しており、信頼性の高い、ＨＡＰＴＩＣセンサを有する表示装置を実現することが出来る。
図１の構成は、膜厚の非常に大きいポリイミド膜１０６にスルーホール１３２を形成することによって、ＰＺＴセンサの上部電極１０３、あるいは、下部電極１０１を、センサ用引出し配線１１等と接続している。しかし、膜厚が１０μｍもあるようなポリイミド膜１０６にスルーホール１３２を形成することが困難な場合がある。
このような場合、ＰＺＴセンサ用引出し配線１１と、表示領域２０用の引出し配線２１を各々別な層から引出すことも出来る。図８はこの様子を示す断面図である。図８において、端子領域４０においては、ＰＺＴセンサの上部配線１０５を覆うポリイミド膜１０６は形成されていない。つまり、図２におけるスルーホール１３２は不要である。ＰＺＴセンサの上部配線１０５は、端子領域４０において、ＰＺＴセンサ用のフレキシブル配線基板６１に接続している。
図８の場合、表示領域用の引出し線２１はポリイミド膜１０６の上に形成されている。したがって、表示領域用のフレキシブル配線基板６０とＰＺＴセンサ用のフレキシブル配線基板６１は別個に端子領域４０に接続されることになる。なお、図８では、ＰＺＴセンサ用ドライバＩＣ５２、表示領域用ドライバＩＣ５１は、別個に各々のフレキシブル配線基板に搭載される。
ガラスのような、剛性を有する基板を用いない、フレキシブルな表示装置に対する需要が存在する。本発明は、このような構成にも対応することが出来る。すなわち、ＰＺＴセンサをポリイミド膜の上に形成することによって、ＨＡＰＴＩＣセンサを有するフレキシブルな表示装置を実現することが出来る。
図９及び図１０は、このような表示装置を実現するためのプロセスを示す断面図である。図９において、ガラス基板１００の上に第２のポリイミド膜２００を形成する。第２のポリイミド膜２００は、ガラス基板の代わりであり、フレキシブル基板としての役割を有する。第２のポリイミド膜２００は、後で除去されるガラス基板１００の上に、実施例１で説明したポリイミド膜１０６の形成と同様な方法で形成することが出来る。その後、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜及びシリコン窒化（ＳｉＮ）膜によって第２バリア膜２０１を形成する。第２バリア膜２０１は、実施例１で説明したバリア膜１０７と同様な構成とすることが出来る。第２バリア膜２０１から上の層は、実施例１で説明した構成と同じである。
図１０は、図９の構成から、ガラス基板１００を剥離している状態を示す断面図である。ガラス基板１００の剥離は、例えば、ガラス基板１００と第２ポリイミド膜２００との境界にレーザを照射する、レーザアブレーションによって行うことが出来る。ポリイミド膜２００とガラス基板１００との接着はもともと弱いので、ガラス基板１００は比較的容易にポリイミド膜２００から剥離することが出来る。
図１０の構成は、ポリイミド膜が２層形成されているので、各々のポリイミド膜の厚さを極端に大きくする必要が無いため、プロセス負荷が小さい。また、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜及びシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で形成されたバリア膜が２層形成されているので、有機ＥＬ膜１１７等への外部からの水分等の影響を軽減することが出来る。したがって、信頼性の高い、ＨＡＰＴＩＣセンサを有するフレキシブル表示装置を実現することが出来る。なお、信頼性の上から問題無ければ、第２のバリア膜２０１を省略し、第２ポリイミド膜２００の上に直接ＰＺＴセンサを形成してもよい。
以上の説明は、表示装置として有機ＥＬ表示装置の場合を説明したが、本発明の構成は液晶表示装置、マイクロＬＥＤ表示装置等の他の表示装置にも使用することが出来る。さらに、ＰＺＴセンサと組み合わせで使用する他の半導体装置に対しても適用することが出来る。この場合、実施例１乃至３における表示領域はアクティブ領域ということが出来る。
また、強誘電体を用いた、圧電素子、あるいは、焦電素子としては、ＰＺＴ以外の材料も存在するが、本発明は、これらの材料を用いたセンサについても同様に適用することが出来る。
１０…ＨＡＰＴＩＣセンサ（ＰＺＴセンサアレイ）、 １１…センサ用引出し配線、 ２０…表示領域、 ２１…表示装置用引出し配線、 ３０…周辺領域、 ４０…端子領域、 ５０…ドライバＩＣ、 ５１…表示装置用ドライバＩＣ、 ５２…センサ用ドライバＩＣ、 ６０…フレキシブル配線基板、 ６１…センサ用フレキシブル配線基板、 １００…基板、 １０１…下部電極、 １０２…ＰＺＴ膜、 １０３…上部電極、 １０４…絶縁膜、 １０５…上部配線、 １０６…ポリイミド膜、 １０７…バリア膜、 １０８…半導体層、 １０９…ゲート絶縁膜、 １１０…ゲート電極、 １１１…層間絶縁膜、 １１２…コンタクト電極、 １１３…有機パッシベーション膜、 １１４…反射電極、 １１５…アノード、 １１６…バンク、 １１７…有機ＥＬ膜、 １１８…カソード、 １１９…保護膜、 １２０…発光、 １３０…スルーホール、 １３１…スルーホール、 １３２…スルーホール、 １３３…スルーホール、 ２００…第２ポリイミド膜、 ２０１…第２バリア膜

Claims (10)

  1. ＰＺＴ（チタン酸ジルコン鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３））センサを有する半導体装置であって、
    前記ＰＺＴセンサは、ガラス基板の上に形成された下部電極、ＰＺＴ、上部電極、前記上部電極を覆う第１の無機絶縁膜、前記第１の無機絶縁膜の上に形成され、前記無機絶縁膜に形成された第１のスルーホールを介して前記上部電極と接続した上部配線を有し、
    前記ＰＺＴセンサを覆ってポリイミド膜が形成され、
    前記ポリイミド膜の上に複数のＴＦＴが形成され、
    前記ポリイミド膜の厚さは、５μｍ以上であることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記複数のＴＦＴは、表示装置に用いられるスイッチング素子であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記ポリイミド膜の厚さは１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  4. 前記ガラス基板と接触して前記無機絶縁膜が形成され、前記無機絶縁膜は、前記ポリイミド膜と接触していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  5. 前記ポリイミド膜の上には第２の無機絶縁膜が形成され、前記第２の無機絶縁膜の上に前記複数のＴＦＴが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  6. 前記ポリイミド膜には第２のスルーホールが形成され、前記第２のスルーホールを介して、前記上部電極と引出し配線が接続し、
    前記引出し配線は前記複数のＴＦＴと電気的に接続された配線と同じ層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  7. ＰＺＴ（チタン酸ジルコン鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３））センサを有する半導体装置であって、
    前記ＰＺＴセンサは、第１のポリイミド膜の上に形成された下部電極、ＰＺＴ、上部電極、前記上部電極を覆う第１の無機絶縁膜、前記第１の無機絶縁膜の上に形成され、前記無機絶縁膜に形成された第１のスルーホールを介して前記上部電極と接続した上部配線を有し、
    前記ＰＺＴセンサを覆って第２のポリイミド膜が形成され、
    前記第２のポリイミド膜の上に複数のＴＦＴが形成され、
    前記第２のポリイミド膜の厚さは、５μｍ以上であることを特徴とする半導体装置。
  8. 前記第１のポリイミド膜の厚さは５μｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
  9. ＰＺＴ（チタン酸ジルコン鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３））センサを有する半導体装置であって、
    前記ＰＺＴセンサは、第１のポリイミド膜を覆って形成された第１の無機絶縁膜の上に形成された下部電極、ＰＺＴ、上部電極、前記上部電極を覆う第１の無機絶縁膜、前記第２の無機絶縁膜の上に形成され、前記無機絶縁膜に形成された第１のスルーホールを介して前記上部電極と接続した上部配線を有し、
    前記ＰＺＴセンサを覆って第２のポリイミド膜が形成され、
    前記第２のポリイミド膜の上に複数のＴＦＴが形成され、
    前記第２のポリイミド膜の厚さは、５μｍ以上であることを特徴とする半導体装置。
  10. 前記第１のポリイミド膜の厚さは５μｍ以上であることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
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