JP3587520B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の半導体装置は、絶縁性表面を有する基板上にマトリクス状に構成された複数の画素電極をそれぞれ駆動する複数の薄膜トランジスタを有し、各薄膜トランジスタには画素液晶容量と並列に容量成分がそれぞれ接続されてなる半導体装置において、該薄膜トランジスタのチャネル領域は、レーザー光の走査による照射によって結晶化されたケイ素膜よりなり、該薄膜トランジスタのチャネル領域と同一層のケイ素膜により該容量成分の一方の電極が構成されてなると共に、該薄膜トランジスタのチャネル領域と該容量成分の一方の電極とがレーザー走査方向に対して垂直な同一ラインに沿って配置されており、前記薄膜トランジスタのチャネル領域表面の自乗平均面粗さRms(ch)と、その薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の自乗平均面粗さRms(cs)との差の絶対値|Rms(ch)−Rms(cs)|は、その薄膜トランジスタのチャネル領域表面およびその薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の自乗平均面粗さの平均値と、その薄膜トランジスタに対してレーザー走査方向に並ぶ他の薄膜トランジスタのチャネル領域表面およびその薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の自乗平均面粗さの平均値との差の絶対値よりも小さくなっている。
ここで、△Vgはパルスオフの際のゲート電圧変化であり、Cgd/(CLC+Cs+Cgd)の値は特にα値と呼ばれている。
ここで、S0は基準面の面積、Z0は基準面の高さ、F(X,Y)は座標(X,Y)における指定面の高さを表す。また、自乗平均面粗さRmsとは、基準面から指定面までの偏差の自乗を平均した値の平方根であり、次式で表される。
さて、実際には、ある程度の△Vdを考えてCs容量が設定されている。CsあるいはCgd容量が設計値よりずれることで△Vdが変動した際に、液晶パネルにおいて縞むらとして確認されるのであるが、実際には設計値に対する△Vdのずれが0.1Vを超えると、液晶の透過率としては最大10%程度変化することになり、誰の目にも縞むらとして確認されることになる。よって、表示上の縞むらをほぼ見えなくするには、△Vdのずれを0.1V以下に抑える必要がある。このためには、図7からわかるように、CsあるいはCgd容量が単独で変化した最悪の場合を考えると、CsあるいはCgd容量の設計値よりの容量増加を15%以下に抑えるか、CsとCgdの両方がそれぞれ容量増加した場合にはその差の絶対値(絶対差)を15%以下に抑える必要がある。また、完全に縞むらを消すためには、△Vdのずれをさらに上記の半分の0.05V以下に抑える必要があり、このためには、CsあるいはCgdが単独で変化した最悪の場合を考えると、CsあるいはCgdの設計値よりの容量増加を5%以下に抑えるか、CsとCgdの両方がそれぞれ容量増加した場合にはその絶対差を同じく5%以下に抑える必要がある。
本発明を用いた第1の実施形態について説明する。本実施形態は、ガラス基板上に半導体装置としてN型TFTを有するアクティブマトリクス基板を作製する際の工程において、説明を行う。該N型TFTは、液晶表示装置において画素スイッチング素子として機能し、そのドレイン領域側には画素液晶容量と並列に補助容量Csが設けられている。
(実施形態2)
本発明を用いた第2の実施形態について説明する。本実施形態でも、ガラス基板上に半導体装置としてN型TFTを有するアクティブマトリクス基板を作製する際の工程において、説明を行う。該N型TFTは、液晶表示装置において画素スイッチング素子として機能し、そのドレイン領域側には画素液晶容量と並列に補助容量Csが設けられている。
(実施形態3)
本発明を用いた第3の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態1および実施形態2に比較して、さらにCs容量を拡大したレイアウトにて、ガラス基板上に半導体装置としてN型TFTを有するアクティブマトリクス基板を作製する際の工程において、説明を行う。
102、202 No.nのゲートバスライン
103、203 No.n+1のゲートバスライン
104、204 No.mのソースバスライン
105、205 No.m+1のソースバスライン
106、206 画素電極
107、207 TFTチャネル領域
108、208 Cs電極
109、209 強光走査方向
301、401 ガラス基板
302、402 下地膜
303、403 非晶質ケイ素膜
304、404 レーザー光
305、405 レジストマスク
306、406 不純物
307、407 TFTチャネル領域
308、408 TFTソース領域
309、409 TFTドレイン領域およびCs下部電極
310、410 ゲート絶縁膜
311a、411a ゲート電極
311b、411b Cs上部電極
312、412 層間絶縁腹
313、413 ソース電極
314、414 画素電極
Claims (17)
- 絶縁性表面を有する基板上にマトリクス状に構成された複数の画素電極をそれぞれ駆動する複数の薄膜トランジスタを有し、各薄膜トランジスタには画素液晶容量と並列に容量成分がそれぞれ接続されてなる半導体装置において、
該薄膜トランジスタのチャネル領域は、レーザー光の走査による照射によって結晶化されたケイ素膜よりなり、該薄膜トランジスタのチャネル領域と同一層のケイ素膜により該容量成分の一方の電極が構成されてなると共に、該薄膜トランジスタのチャネル領域と該容量成分の一方の電極とがレーザー走査方向に対して垂直な同一ラインに沿って配置されており、
前記薄膜トランジスタのチャネル領域表面の平均面粗さRa(ch)と、その薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の平均面粗さRa(cs)との差の絶対値|Ra(ch)−Ra(cs)|が、その薄膜トランジスタのチャネル領域表面およびその薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の平均面粗さの平均値と、その薄膜トランジスタに対してレーザー走査方向に並ぶ他の薄膜トランジスタのチャネル領域表面およびその薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の平均面粗さRa(cs’)の平均値との差の絶対値よりも小さくなっている、半導体装置。 - 前記薄膜トランジスタのチャネル領域表面の平均面粗さRa(ch)と、該薄膜トランジスタに接続された前記容量成分の電極表面の平均面粗さRa(Cs)との差の絶対値|Ra(ch)−Ra(Cs)|が、5nm以下である請求項1に記載の半導体装置。
- 前記薄膜トランジスタのチャネル領域表面の平均面粗さRa(ch)と、該薄膜トランジスタに接続された前記容量成分の電極表面の平均面粗さRa(Cs)との差の絶対値|Ra(ch)−Ra(Cs)|が、2nm以下である請求項1に記載の半導体装置。
- 前記平均面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM)にて、10μm□以下の測定エリアに対して測定された値である請求項2または3に記載の半導体装置。
- 絶縁性表面を有する基板上にマトリクス状に構成された複数の画素電極をそれぞれ駆動する複数の薄膜トランジスタを有し、各薄膜トランジスタには画素液晶容量と並列に容量成分がそれぞれ接続されてなる半導体装置において、
該薄膜トランジスタのチャネル領域は、レーザー光の走査による照射によって結晶化されたケイ素膜よりなり、該薄膜トランジスタのチャネル領域と同一層のケイ素膜により該容量成分の一方の電極が構成されてなると共に、該薄膜トランジスタのチャネル領域と該容量成分の一方の電極とがレーザー走査方向に対して垂直な同一ラインに沿って配置されており、
前記薄膜トランジスタのチャネル領域表面の自乗平均面粗さRms(ch)と、その薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の自乗平均面粗さRms(cs)との差の絶対値|Rms(ch)−Rms(cs)|は、その薄膜トランジスタのチャネル領域表面およびその薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の自乗平均面粗さの平均値と、その薄膜トランジスタに対してレーザー走査方向に並ぶ他の薄膜トランジスタのチャネル領域表面およびその薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の自乗平均面粗さの平均値との差の絶対値よりも小さくなっている、半導体装置。 - 前記薄膜トランジスタのチャネル領域表面の自乗平均面粗さRms(ch)と、該薄膜トランジスタに接続された前記容量成分の電極表面の自乗平均面粗さRms(Cs)との差の絶対値|Rms(ch)−Rms(Cs)|が、6nm以下である請求項5に記載の半導体装置。
- 前記薄膜トランジスタのチャネル領域表面の自乗平均面粗さRms(ch)と、該薄膜トランジスタに接続された前記容量成分の電極表面の自乗平均面粗さRms(Cs)との差の絶対値|Rms(ch)−Rms(Cs)|が、2.5nm以下である請求項6に記載の半導体装置。
- 前記自乗平均面粗さRmsは、原子間力顕微鏡(AFM)にて、10μm□以下の測定エリアに対して測定された値である請求項6または7に記載の半導体装置。
- 絶縁性表面を有する基板上にマトリクス状に構成された複数の画素電極をそれぞれ駆動する複数の薄膜トランジスタを有し、各薄膜トランジスタには画素液晶容量と並列に容量成分がそれぞれ接続されてなる半導体装置において、
該薄膜トランジスタのチャネル領域は、レーザー光の走査による照射によって結晶化されたケイ素膜よりなり、該薄膜トランジスタのチャネル領域と同一層のケイ素膜により該容量成分の一方の電極が構成されてなると共に、該薄膜トランジスタのチャネル領域と該容量成分の一方の電極とがレーザー走査方向に対して垂直な同一ラインに沿って配置されており、
該薄膜トランジスタのチャネル領域のフラット面に対する実際の表面積比S/S 0 (ch)と、その薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面におけるフラット面に対する実際の表面積比S/S 0 (Cs)との差の絶対値|S/S 0 (ch)−S/S 0 (Cs)|が、その薄膜トランジスタのチャネル領域およびその薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の表面積比の平均値と、その薄膜トランジスタに対してレーザー走査方向に並ぶ他の薄膜トランジスタのチャネル領域表面およびその薄膜トランジスタに接続された該容量成分の電極表面の表面積比の平均値との差の絶対値よりも小さくなっている、半導体装置。 - 前記薄膜トランジスタのチャネル領域表面の基準面積に対する表面積比S/S0(ch)と、該薄膜トランジスタに接続された前記容量成分の電極表面の表面積比S/S0(Cs)との差の絶対値|S/S0(ch)−S/S0(Cs)|が、0.15以下である請求項9に記載の半導体装置。
- 前記薄膜トランジスタのチャネル領域表面の基準面積に対する表面積比S/S0(ch)と、該薄膜トランジスタに接続された前記容量成分の電極表面の表面積比S/S0(Cs)との差の絶対値|S/S0(ch)−S/S0(Cs)|が、0.05以下である請求項10に記載の半導体装置。
- 前記表面積比S/S0は、原子間力顕微鏡(AFM)にて、10μm□以下の測定エリアに対して測定された値である請求項10または11に記載の半導体装置。
- 前記容量成分は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域と同一層のケイ素膜を下部電極とするとともに、該薄膜トランジスタのゲート電極と同一層を上部電極として、該薄膜トランジスタのゲート絶縁膜と同一層により形成されている請求項1〜12のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記薄膜トランジスタのチャネル領域、および該薄膜トランジスタに接続された該容量成分の一方の電極部を構成する結晶性ケイ素膜の厚さが、20nm以上60nm以下の範囲内である請求項1〜13のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記レーザー光がパルスレーザーであり、該パルスレーザーの走査ピッチPに対して、少なくとも前記薄膜トランジスタのチャネル領域を中心として(1/5)P幅以内のライン上に、該薄膜トランジスタに接続された容量成分の前記電極の面積50%以上の領域が、含まれるよう配置されている請求項13または14に記載の半導体装置。
- 少なくとも前記薄膜トランジスタのチャネル領域を中心として(1/5)P幅以内のライン上に、そのトランジスタに接続された容量成分の前記電極の面積80%以上の領域が、含まれるよう配置されている請求項15に記載の半導体装置。
- 少なくとも前記薄膜トランジスタのチャネル領域を中心として(1/5)P幅以内のライン上に、そのトランジスタに接続された容量成分の前記電極の全てが含まれるよう配置されている請求項16に記載の半導体装置。
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