JP3609314B2

JP3609314B2 - 薄膜トランジスタ及びアクティブマトリクス回路

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Publication number: JP3609314B2
Application number: JP2000035740A
Authority: JP
Inventors: 潤小山; 保彦竹村
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1994-07-30
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: JP2000216403A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等の静電表示装置に用いられるアクティブマトリクス回路に関する。特にアクティブマトリクス回路のスイッチング素子として、活性層が結晶性の半導体薄膜である薄膜トランジスタを用いたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ駆動のためにアクティブマトリクス回路を用いる方式が注目されている。アクティブマトリクス回路は、画素電極と対向電極の間に液晶をはさんだコンデンサーを形成して、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって、このコンデンサーに出入りする電荷を制御するものであった。画像を安定に表示するためには、このコンデンサーの両極間の電圧が一定に保たれることが要求されていたが、いくつかの理由によって困難があった。
【０００３】
最大の問題は、ＴＦＴがオフ状態でもコンデンサーから電荷がリークすることであった。その他にも、コンデンサー内部のリークもあったが、一般には前者のＴＦＴからのリークの方が１桁程度大きかった。そして、このリークがはなはだしい場合には、フレーム周波数と同じ周期で画像の明暗が変化するフリッカーとよばれる現象が生じた。特に、活性層が結晶性の半導体被膜で構成されたＴＦＴにおいては、このリーク電流が著しく大きく、その対策が必要であった。
【０００４】
この問題を解決するには、画素容量に平行に補助の容量（付加容量とも言う）を付けることがなされてきた。これは、回路図で表せば図１（Ａ）のようになる。すなわち、このような補助容量によって、画素容量の電荷の放電の時定数が増加させ、画素電極のコンデンサーからの電荷の減少を抑制することができた。厳密には補助容量Ｃは必ずしも対向電極と同じ電位に保たれる必要はなく、多くの時間が一定の電位であればよい。
実際には、図１（Ｂ）に示すように補助容量に専用の配線Ｘ_ｎを設け、これを特定の電位に保つ方式や、図１（Ｃ）に示すように補助容量の電極を次段のゲイト配線Ｘ_ｎ＋１（あるいは、Ｘ_ｎ−１）と同電位に保つ方式が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、図１（Ｂ）の回路を作製するために、従来は、図２に示すように、補助容量２０１をゲイト配線２０５（Ｘ_ｎ）と同時に形成され、ゲイト配線と概略平行な補助容量専用の配線２０２（Ｘ_ｎ’）と画素電極２０３との間に、層間絶縁膜２０４を誘電体として挟んだ構造として形成されていた。
【０００６】
しかしながら、層間絶縁物２０４を誘電体とした場合、層間絶縁物２０４の膜厚が５０００Å以上と厚いため、極板間が広くなり容量が小さくなる原因であった。層間絶縁物２０４は、ゲイト配線２０２、２０５とソース配線２０６との間の寄生容量を低減する目的で設けられるものであるので、このように厚くすることが必要とされたのである。また、層間絶縁物２０４として、酸化珪素が用いられた場合には、誘電率が４程度と小さいため、このことも容量が小さくなる原因であった。
【０００７】
以上の理由により、品質の高い画像を表示するために十分な容量を得るためには、ゲイト配線２０２の面積を大きくすることが必要であったが、そのために画素の多くの部分が容量のためにとられてしまい、画素の開口率が低下し、画面が暗くなるという問題があった。本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、補助容量として、新しい構成を提案するものである。
【０００８】
【問題を解決するための手段】
本発明においては、補助容量として、ソース配線と同時に形成される配線と画素電極の間に形成される容量を用いるものである。そして、該配線材料としては、少なくとも表面が陽極酸化されたアルミニウムを主成分とする金属被膜によって少なくとも表面が被覆された被膜を用い、かつ、該配線と画素電極の間には窒化珪素を主成分とする被膜（以下、第２の層間絶縁物という）を設け、これを誘電体とすることを特徴とする。
【０００９】
アルミニウムを主成分とする金属被膜には、微量のシリコンや銅、スカンジウム（Ｓｃ）を含んでいてもよい。特に断らない限り、以下、アルミニウムとは、１０重量％以下の不純物を含有するものを意味する。
本発明においては、配線材料として、アルミニウムの単層膜だけでなく、チタンやその他の金属とアルミニウムの多層膜も用いられる。例えば、ＴＦＴの活性層に用いられるシリコンや他の配線のアルミニウムとのオーム接触性を得るために、アルミニウム膜の下に５０〜３００ｎｍのチタンもしくは窒化チタンを形成するとよい。
【００１０】
特に、本発明においてはアルミニウム膜は陽極酸化されるのであるが、陽極酸化時のヒロック（結晶の異常成長による表面の凹凸）を避けるために上記のような添加物を５重量％以下の濃度で混入することが好ましく、例えば、得られる陽極酸化物被膜の均一性はスカンジウムを０．１〜０．５重量％混入したもので良好であった。
さらに、アルミニウム膜中の酸素の濃度の小さいものほどヒロック発生を抑制する効果があった。本発明においては、ヒロックは可能な限り抑制されることが望まれた。これは、アルミニウム膜の凹凸によってその上の画素電極と導通してしまうためである。
また、誘電体として使用される窒化珪素を主成分とする被膜は、プラズマＣＶＤ法によって形成され、窒素と珪素を主成分とし、窒素／珪素比が１〜１．３４の範囲にあるものが好ましく、珪素に対して、１０原子％以下の水素や酸素、炭素を含有していても構わない。
本発明において、第２の層間絶縁物として窒化珪素を用いることは、その下のアルミニウム膜のヒロック発生を抑制する上で有効である。これは、特にアルミニウム膜に酸素が添加されるとヒロックが発生しやすいことと関係があり、アルミニウム膜表面を窒化珪素で被覆すると、ヒロックの発生が抑制された。
【００１１】
本発明の代表的な構成は図３に示されるものである。ここで、ゲイト配線Ｘ_ｎに概略垂直にソース配線Ｙ_ｍが設けられ、ゲイト配線Ｘ_ｎとソース配線Ｙ_ｍの間には従来と同様に層間絶縁物（以下、第１の層間絶縁物という）が設けられる。この構成自体は図２に示した従来のものと同様である。これに加えて、本発明ではソース配線Ｙ_ｍと概略平行に補助容量専用の配線Ｙ_ｍ’が設けられる。配線Ｙ_ｍ’はソース配線Ｙ_ｍと同時に形成されるもので、同じ層内に形成される。ソース配線Ｙ_ｍと配線Ｙ_ｍ’の上には第２の層間絶縁物が形成され、第２の層間絶縁物を介して、配線Ｙ_ｍ’の一部は画素電極と重なり、配線Ｙ_ｍ’と画素電極の間において、容量Ｃを構成する。
図２においては、１本のソース配線に対して、１本の補助容量専用の配線が設けられている。しかし、隣接する画素において、補助容量の配線を共有することにより、２本のソース配線に対して、１本の補助容量専用を割り当てることも可能である。
【００１２】
本発明において、第２の層間絶縁物の厚さは、従来の層間絶縁物（例えば、図２の２０４）のように厚くする必要はない。すなわち、図２における層間絶縁物２０４はゲイト配線とソース配線の間の寄生容量を低減する必要から十分な厚さが要求されたのであるが、本発明においては、画素電極は配線Ｙ_ｍ’以外の配線（例えば、ソース配線Ｙ_ｍ）と交差することはないので、画素電極と配線Ｙ_ｍ’との間の容量は大きければ大きいほど好ましい。このため、画素電極と配線Ｙ_ｍ’の間の第２の層間絶縁物は、絶縁性が保たれ、かつ、画素電極が配線Ｙ_ｍ’を乗り越える部分で断線しない範囲において、薄い方が好ましく、典型的には、５００〜４００ｎｍとされる。加えて、窒化珪素は誘電率が９程度と酸化珪素の誘電率よりも大きいため、図２の例に比較して、面積当たりの静電容量を大きくすることができる。
【００１３】
本発明においては、上記のように第２の層間絶縁物を薄くすることによって、十分な静電容量を得ることができるが、このことは、画素電極と配線Ｙ_ｍ’の間に十分な絶縁性が要求されることをも意味する。そのため、第２の層間絶縁物にピンホール等が発生することは避けねばならない。しかし、プラズマＣＶＤ法によって形成された被膜では、薄い膜で十分な絶縁性を示すものを得ることが極めて難しかった。本発明において、配線Ｙ_ｍ’の表面を陽極酸化するのは、このようなピンホールによる導通の防止を意図したためでもある。
【００１４】
本発明において陽極酸化物には、厚さ５〜２００ｎｍのバリヤ型の陽極酸化物を形成する。バリヤ型の陽極酸化物は硬度が高く、緻密であるため層間の導通を抑制させるのに好適である。バリヤ型の陽極酸化物を形成するには、実質的に中性で適切な電解溶液中において、陽極酸化すべきものを正電極に接続し、電圧を上昇させつつ、電流を印加すればよい。
【００１５】
例えば、電解溶液としては、Ｌ−酒石酸をエチレングリコールに１〜５％の濃度で希釈し、アンモニアを用いてｐＨを７前後に調整したものなどが用いられる。この溶液中に基板を浸し、定電流源の＋側を基板上のアルミニウム膜もしくはアルミニウムの配線に接続し、−側には白金等の電極を接続して定電流状態で電圧を印加し、５〜１５０Ｖ程度の電圧に達するまで酸化を継続する。さらに、所定の電圧に達したのち、定電圧状態で電流を加え、ほとんど電流が流れなくなるまで酸化を継続してもよい。この結果、アルミニウム膜表面に酸化アルミニウム被膜が得られる。酸化アルミニウム被膜の厚さは印加した電圧にほぼ比例し、電圧が高くなるほど厚い被膜が得られる。
【００１６】
ここで、酸化アルミニウム被膜の膜厚が厚いほど良好なバリヤとして機能するが、膜厚を厚くするためには印加電圧を高くする必要がある。しかし、印加電圧を高くすると、素子を破壊する恐れがある。そのため、素子を破壊しない程度の電圧とすることが好ましい。
【００１７】
本発明においては、配線Ｙ_ｍ’の陽極酸化はアルミニウム膜をエッチングした後でもよいし、エッチング前のアルミニウム膜の状態でもよい。前者の場合には、配線Ｙ_ｍ’の上面のみならず、側面にも陽極酸化物被膜が形成され、絶縁性が向上する。前者の方法を実施するには、図３のように配線Ｙ_ｍ’を終端において、統合し、これに電流を印加するという方法を採用すればよい。また、ソース配線Ｙ_ｍ上の第２の層間絶縁物の絶縁性を高めるために、配線Ｙ_ｍ’の陽極酸化と同様に陽極酸化をおこなってもよい。ただし、その際にはソース配線Ｙ_ｍがＴＦＴの活性層にコンタクトしていることに注意が必要である。
【００１８】
すなわち、図３より明らかなように、配線Ｙ_ｍ’は他の配線や素子とコンタクトを有しない上に、ゲイト配線Ｘ_ｎとは第１の層間絶縁物を介して分離されているので、第１の層間絶縁物が十分な厚さであれば、陽極酸化の際に、比較的高い電圧（３０〜１５０Ｖ）を印加しても他の配線や素子に対して悪影響を及ぼす可能性は極めて低い。一方、ソース配線Ｙ_ｍのようにＴＦＴの活性層とコンタクトを有している場合には、陽極酸化電圧が、ソース配線Ｙ_ｍからＴＦＴの活性層、さらにはゲイト絶縁膜にも及び、ＴＦＴ特性の悪化を招く。
【００１９】
後者の方法（アルミニウム膜の状態で陽極酸化をおこなう）を採用する場合には、上記のソース配線Ｙ_ｍと同様にアルミニウム膜がＴＦＴの活性層にコンタクトしていることを考慮して、陽極酸化電圧は比較的低く（５〜３０Ｖ）抑えることが必要である。また、後者の方法を採用すると、配線Ｙ_ｍ’の側面には陽極酸化物が形成されないので、画素電極との絶縁性がやや悪化する。そのため、第２の層間絶縁物は厚めにすることが望ましい。
なお、この場合においても、側面の露出したアルミニウム膜を覆って、窒化珪素膜が形成されるので、横方向のヒロックの発生は十分に抑制される。
【００２０】
本発明においては、上記の２通りの方法を組み合わせてもよい。例えば、アルミニウム膜を比較的低い電圧で陽極酸化した後、エッチングして、ソース配線Ｙ_ｍと配線Ｙ_ｍ’を形成し、その後、配線Ｙ_ｍ’を高い電圧で陽極酸化するという方法では、配線Ｙ_ｍ’の上面と側面に陽極酸化物を形成できるので、画素電極との絶縁性が向上し、かつ、ソース配線の上面には薄いながらも陽極酸化物が形成されているので、第２の層間絶縁物の絶縁性を向上せしめることができる。
【００２１】
本発明のアクティブマトリクス回路を液晶表示装置のように対向電極間の距離が短いものに用いる場合には、配線Ｙ_ｍ’のみならず、ソース配線Ｙ_ｍ上の第２の層間絶縁物の絶縁性も重要である。液晶表示装置では、対向基板とアクティブマトリクス基板の空隙が５μｍ程度しかなく、第２の層間絶縁物の絶縁性が不十分であれば、何らかの理由により、対向基板とショートする可能性が高いためである。そのため、本発明においてはソース配線Ｙ_ｍの上面も陽極酸化物で被覆されていることが望ましい。また、かくすることにより配線と対向電極との導通を抑制できるので、良品率を向上させることができる。
【００２２】
本発明はＴＦＴの活性層から延在させた不純物半導体領域を用いることによって、より大きな効果を得ることができる。すなわち、図５（Ａ）に示すように、画素電極と実質的に同じ電位に保たれる不純物半導体領域と本発明の配線Ｙ_ｍ’との間に第１の層間絶縁物を誘電体とする第１の容量Ｃ_１を、また、配線Ｙ_ｍ’と画素電極との間に第２の層間絶縁物を誘電体とする第２の容量Ｃ_２を形成すれば、Ｃ_１とＣ_２は並列の容量であり、Ｃ_１とＣ_２が可能な限り重なるようにすれば、開口率を低下させることなく、より大きな容量を得ることが可能である。
【００２３】
第１の層間絶縁物が第２の層間絶縁物と同様な窒化珪素を主成分とする被膜で構成されていると誘電率が高くより好ましい。ただし、その場合には、ゲイト配線Ｘ_ｎとソース配線Ｙ_ｍの間の寄生容量が増大する。また、Ｃ_１をより大きな静電容量とするためには、ゲイト絶縁膜もしくはそれと同じ層内の絶縁膜を除去し、不純物半導体領域と配線Ｙ_ｍ’の間隔を狭めることが効果的である。
【００２４】
【実施例】
〔実施例１〕
図３に本実施例で作製した補助容量を有する回路の上面からみた概略図（図３（Ａ））および回路図（図３（Ｂ））を示す。図において、Ｘ_ｎはゲイト配線である。また、Ｙ_ｍはソース配線であり、Ｙ_ｍ’は補助容量の専用配線である。配線Ｙ_ｍ’は適当な電位に保たれている。Ｃ_ＬＣは画素容量（画素電極とその上に存在すべき対向電極との間の容量）を示し、ＣはＹ_ｍ’と画素電極との重なりでできる補助容量である。
図６に本実施例の工程を示す。図６（Ａ−１）、（Ｂ−１）、（Ｃ−１）、（Ｄ−１）は断面図であり、（Ａ−２）、（Ｂ−２）、（Ｃ−２）、（Ｄ−２）は上面図である。
【００２５】
まず、基板６０１上に下地の酸化珪素膜６０２をプラズマＣＶＤ法によって１００〜５００ｎｍ、例えば、４００ｎｍに成膜した。これは、酸化珪素と窒化珪素の多層膜でもかまわない。
そして、活性層を形成するための非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって３０〜１５０ｎｍ、例えば、５０ｎｍに形成し、熱アニールやレーザーアニールを施して結晶化せしめた。さらに、この珪素膜をパターニングして島状領域６０３を形成した。そして、ゲイト絶縁膜６０４として酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって、１００ｎｍ形成した。
【００２６】
その後、厚さ１００ｎｍ〜３μｍ、例えば、５００ｎｍの多結晶シリコン膜を減圧ＣＶＤ法によって形成して、これをパターニングしてゲイト電極・配線（Ｘ_ｎに該当）６０５を形成した。多結晶シリコン膜には導電性を向上せしめるために、微量（１×１０^２０〜２×１０^２１原子／ｃｍ^３）の燐を添加した。
その後、イオンドーピング法によって、島状領域６０３にゲイト電極をマスクとして自己整合的に不純物を導入した。ここでは、不純物として硼素を導入した。この場合、ドーズ量を１×１０^１５原子／ｃｍ^２、加速電圧を６５ｋＶとした。この結果、Ｐ型の不純物領域６０６（ソース／ドレイン）が形成された。さらに、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、不純物領域６０６の活性化をおこなった。（図６（Ａ−１）、（Ａ−２））
【００２７】
次に、第１の層間絶縁膜６０７として、プラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜を６００ｎｍ形成した。ここで、図６（Ｂ−２）には示されてないが、第１の層間絶縁膜６０７は全面に積層している。（図６（Ｂ−１）、（Ｂ−２））
そして、第１の層間絶縁膜６０７とゲイト絶縁膜６０４をエッチングして、ＴＦＴのソース領域６０６にコンタクトホールを形成した。
【００２８】
その後、スパッタリング法によって、スカンジウムを０．１〜０．５重量％、好ましくは、０．１５〜０．３重量％、例えば、０．１８重量％含有するアルミニウム膜を形成した。アルミニウム膜の厚さは２００〜６００ｎｍが好ましい。本実施例では３００ｎｍとした。また、ＴＦＴの活性層のシリコンとのオーム接触性を得るためにアルミニウム膜の下に５０〜３００ｎｍのチタン膜を形成してもよい。
【００２９】
その後、アルミニウム膜に陽極酸化をおこなって膜表面に陽極酸化膜を形成した。この陽極酸化は、アンモニアによってｐＨ≒７に調整した１〜３％の酒石酸のエチレングリコール溶液に基板を浸し、白金を陰極、このアルミニウム膜を陽極として陽極酸化をおこなった。陽極酸化は、最初一定電流で２０Ｖまで電流を上げ、さらに、２０Ｖで定電圧状態で加え０．１ｍＡ以下になるまで酸化を継続した。このようにして、厚さ約３０ｎｍの陽極酸化物を形成した。
【００３０】
このようにして表面に陽極酸化膜が形成されたアルミニウム膜をエッチングして、ソース電極・配線（Ｙ_ｍに該当）６０８、および補助容量を形成するアルミニウム配線（Ｙ_ｍ’に該当）６０９を形成した。従来のの容量配線は、ゲイト線と同時に形成されるため、図２に示してあるようにゲイト線と概略平行に形成されてあったが、本実施例の容量配線はソース配線６０８と同時に形成されるため、ゲイト配線と概略直角に形成されていることが特徴である。（図６（Ｃ−１）、（Ｃ−２））
【００３１】
その後、第２の層間絶縁物６１０として、プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜を２００ｎｍ形成した。ここでは、ＮＨ_３／ＳｉＨ_４／Ｈ_２混合ガスを用いた。成膜時の基板温度は２５０〜３５０℃であった。一般に、アルミニウム膜上に直接、窒化珪素膜を形成すると、成膜時の温度上昇のために、アルミニウム表面にヒロックが発生するが、本実施例では、アルミニウム膜上に陽極酸化膜が形成されているため、ヒロックの発生が抑制された。
こうして成膜した窒化珪素膜をエッチングして、ＴＦＴのドレインにコンタクトホールを形成した。ここで図６（Ｄ−２）において第２の層間絶縁物６１０は示されていないが、実際には画素電極６１１の下層に積層してある。その後、画素電極６１１をＩＴＯで形成した。
【００３２】
以上の工程により、アルミニウムの配線６０９と画素電極６１１の重なる部分において、補助容量Ｃが形成された。（図６（Ｄ−１）、（Ｄ−２））
このようにして、形成された補助容量Ｃは、誘電体として誘電率が大きい窒化珪素膜が用いられて、しかも、極板間が従来のものに比べて約１／３と狭くなって容量が大きくなったので、２層目アルミニウム配線を微細化することが可能となり、画素の開口率を上げることができた。
【００３３】
〔実施例２〕
図４に本実施例で作製した補助容量を有する回路の上面からみた概略図（図４（Ａ））および回路図（図４（Ｂ））を示す。図において、Ｘ_ｎはゲイト配線である。また、Ｘ_ｎ＋１は次行のゲイト配線である。また、Ｙ_ｍはデータ線（ソース配線）である。Ｃ_ＬＣは画素容量（画素電極とその上に存在すべき対向電極との間の容量）を示し、Ｃは補助容量である。本実施例では、実施例１と異なり、容量専用の配線は設けずに、補助容量の一方の電極は次行のゲイト配線Ｘ_ｎ＋１に接続されている。
【００３４】
図７に本実施例の工程を示す。図７（Ａ−１）、（Ｂ−１）、（Ｃ−１）、（Ｄ−１）は断面図であり、（Ａ−２）、（Ｂ−２）、（Ｃ−２）、（Ｄ−２）は上面図である。
まず、基板７０１上に下地の酸化珪素膜７０２をプラズマＣＶＤ法によって３００ｎｍ形成した。そして、活性層を形成するための非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって５０ｎｍに形成し、熱アニールやレーザーアニールを施して結晶化せしめた。さらに、この珪素膜をパターニングして島状領域７０３を形成した。そして、ゲイト絶縁膜７０４として酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって、１２０ｎｍ形成した。
【００３５】
その後、３００〜８００ｎｍ、例えば、６００ｎｍのアルミニウム膜をスパッタリング法によって形成して、これをパターニングしてゲイト電極・配線（Ｘ_ｎに該当）７０５と次行のゲイト配線（Ｘ_ｎ＋１に該当）７０６を形成した。
その後、イオンドーピング法によって、島状領域７０３にゲイト電極７０５をマスクとして自己整合的に不純物として硼素を導入した。この場合、ドーズ量を１×１０^１４原子／ｃｍ^２、加速電圧を７０ｋＶとした。この結果、Ｐ型の不純物領域７０７（ソース／ドレイン）が形成された。さらに、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、不純物領域７０７の活性化をおこなった。（図７（Ａ−１）、（Ａ−２））
【００３６】
その後、第１の層間絶縁物７０８として、酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって６００ｎｍ形成した。（図７（Ｂ−１）、（Ｂ−２））
そして、第１の層間絶縁物７０８とゲイト絶縁膜７０４をエッチングして、ＴＦＴのソース領域７０７にコンタクトホールを形成した。また、このエッチング工程と独立に、あるいは同時、補助容量を形成するためのアルミニウムの配線と次行のゲイト配線７０６とを接続するために、次行のゲイト配線７０６にもコンタクトホール７１３を形成した。
【００３７】
その後、スカンジウムを０．１８重量％含む厚さ３００ｎｍのアルミニウム膜をスパッタ法によって成膜した。そして、実施例１と同様に陽極酸化をおこなってアルミニウム膜の表面に陽極酸化物を形成した。本実施例では、陽極酸化は、最初一定電流で１５Ｖまで電流を上げ、その状態で１時間保持して終了させた。このようにして、厚さ約２０ｎｍの陽極酸化物を形成した。
このように陽極酸化物を表面に形成したアルミニウム膜をエッチングしてソース電極（Ｙ_ｍに該当）７０９および補助容量を形成するアルミニウムの配線７１０を形成した。（図７（Ｃ−１）、（Ｃ−２））
【００３８】
その後、第２の層間絶縁物７１１として、プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜を１００ｎｍ形成した。ここでは、ＮＨ_３／ＳｉＨ_４／Ｎ_２Ｏ／Ｈ_２混合ガスを用いた。これをエッチングしてＴＦＴのドレインにコンタクトホールを形成した。さらに、画素電極７１２をＩＴＯで形成した。
以上の工程により、アルミニウムの配線７１０と画素電極７１２の重なる部分において、補助容量Ｃが形成された。（図７（Ｄ−１）、（Ｄ−２））
【００３９】
〔実施例３〕
図５に本実施例で作製した補助容量を有する回路の上面からみた概略図（図５（Ａ））および回路図（図５（Ｂ））を示す。図において、Ｘ_ｎはゲイト配線である。また、Ｙ_ｍはデータ線（ソース配線）であり、Ｙ_ｍ’は補助容量の専用配線である。Ｃ_ＬＣは画素容量（画素電極とその上に存在すべき対向電極との間の容量）を示し、Ｃは補助容量である。
図８に本実施例の工程を示す。図８（Ａ−１）、（Ｂ−１）、（Ｃ−１）、（Ｄ−１）は断面図であり、（Ａ−２）、（Ｂ−２）、（Ｃ−２）、（Ｄ−２）は上面図である。
【００４０】
まず、基板８０１上に下地の酸化珪素膜８０２を厚さ２００ｎｍ形成し、さらに、厚さ５０ｎｍの結晶性珪素の島状領域（活性層）８０３を形成した。本実施例では、島状領域８０３はＴＦＴの活性層であるとともに、補助容量Ｃ_１の電極としても利用する。このため、他の実施例のものに比較して大きく形成し、また、補助容量Ｃ_１のもう一方の電極であるアルミニウム配線Ｙ_ｍ’にあわせて、概略Ｌ字型となっている。
活性層上には、ゲイト絶縁膜８０４として酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって、１００ｎｍ形成した。
【００４１】
その後、３００〜８００ｎｍ、例えば、４００ｎｍのアルミニウム膜をスパッタリング法によって形成して、これをパターニングしてゲイト電極・配線（Ｘ_ｎに該当）８０５を形成した。アルミニウム膜にはスカンジウムを０．１８重量％含有せしめた。次に基板を、アンモニアでｐＨ≒７に調整した１〜３％の酒石酸のエチレングリコール溶液に浸し、白金を陰極、このゲイト配線８０５を陽極として陽極酸化をおこなった。陽極酸化は、最初一定電流で１５０Ｖまで電圧を上げ、その状態で１時間保持して終了させた。この結果、ゲイト配線８０５の周囲に陽極酸化物が約２００ｎｍ得られた。
【００４２】
その後、イオンドーピング法によって、島状領域８０３にゲイト電極８０５およびその側面の陽極酸化物をマスクとして自己整合的に不純物として燐を導入した。この場合、ドーズ量を１×１０^１５原子／ｃｍ^２、加速電圧を８０ｋＶとした。この結果、Ｎ型の不純物領域８０６（ソース／ドレイン）が形成された。（図８（Ａ−１）、（Ａ−２））
【００４３】
その後、ゲイト電極８０５下部のゲイト絶縁膜８０４を残して、エッチングをおこないゲイト絶縁膜を取り除き、島状の半導体領域８０３を露出させた。このエッチングにはドライエッチングを採用することが好ましい。ドライエッチング法においては、陽極酸化物（酸化アルミニウム）はほとんどエッチングされず、したがって、ゲイト電極８０５は全くダメージを受けることなく、ゲイト絶縁膜８０４のみをエッチングすることができる。
【００４４】
このようにゲイト絶縁膜をエッチングするのは、後に補助容量Ｃ_１を形成した際に、電極間を狭くして容量を大きくするためである。さらに、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、不純物領域８０６の活性化をおこなった。
その後、第１の層間絶縁膜８０７として、窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって４００ｎｍ形成した。（図８（Ｂ−１）、（Ｂ−２））
そして、第１の層間絶縁膜８０７をエッチングして、ＴＦＴのソース領域８０６にコンタクトホールを形成した。
【００４５】
その後、スカンジウムを０．１８重量％含む厚さ３００ｎｍのアルミニウム膜をスパッタ法によって成膜した。そして、実施例１と同様に、陽極酸化をおこなって膜表面に陽極酸化膜を形成した。本実施例では、陽極酸化は、最初一定電流で２０Ｖまで電流を上げ、その状態で１０分保持して終了させた。このようにして、厚さ約３０ｎｍの陽極酸化物を形成した。このようにして表面に陽極酸化物が形成されたアルミニウム膜をエッチングしてソース電極・配線（Ｙ_ｍに該当）８０８および補助容量を形成するアルミニウム配線（Ｙ_ｍ’に該当）８０９を形成した。（図８（Ｃ−１）、（Ｃ−２））
【００４６】
第２の層間絶縁物８１０として、プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜を１５０ｎｍ形成し、これをエッチングしてＴＦＴのドレインにコンタクトホールを形成した。その後、画素電極８１１をＩＴＯで形成した。（図８（Ｄ−１）、（Ｄ−２））
以上のような結果、アルミニウム配線８０９と島状の半導体領域８０３の重なる部分からなる補助容量Ｃ_１、および、アルミニウム配線８０９と画素電極８１１の重なる部分からなる補助容量Ｃ_２が形成された。このとき、２つの補助容量は並列につながっており、補助容量を大きくすることができた。さらに、いずれの補助容量も誘電率の高い窒化珪素膜であり、特にＣ_１に関しては、ゲイト絶縁膜８０４を除去したことによって、容量の大幅な改善が可能であった。
【００４７】
また、本実施例において、島状領域８０３を概略Ｌ字型に形成したため、２つの補助容量を概略同じ位置に形成することができ、面積当たりの容量を向上させることができた。このことにより、開口率を低下させることなく、容量を大きくすることができた。
以上の例においては、画素電極８１１とアルミニウム配線８０９、半導体領域８０３の重なりは概略Ｌ字型であったが、図８（Ａ−３）、（Ｄ−３）に示すように概略Ｔ字型とすることもできる。その場合には、図８（Ａ−３）に示すように、半導体領域８０３を概略Ｔ字型に形成した後、これに重なるようにアルミニウム配線８０９を形成すればよい。（図８（Ｄ−３））
同様に画素電極８１１とアルミニウム配線８０９、半導体領域８０３の重なりを概略十字型とすることもできる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のように、誘電率が高い窒化珪素を主成分とする第２の層間絶縁物を誘電体とし、表面に陽極酸化膜が形成されたアルミニウムの配線と画素電極を用いた容量を補助容量として用いることにより、アクティブマトリクス回路の特性を向上せしめること、あるいは、開口率を向上せしめることが可能となった。
また、本発明を実施するに必要な投資規模は小さく、有害物質の発生もない。以上のように、本発明は工業上有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】画素容量に並列に補助容量を付けた回路図を示す。
【図２】従来の補助容量を形成したＴＦＴの断面図を示す。
【図３】実施例１で作製したアクティブマトリクス回路を上面からみた概略図および回路図を示す。
【図４】実施例２で作製したアクティブマトリクス回路を上面からみた概略図および回路図を示す。
【図５】実施例３で作製したアクティブマトリクス回路を上面からみた概略図および回路図を示す。
【図６】実施例１のアクティブマトリクス回路の作製工程を示す。
【図７】実施例２のアクティブマトリクス回路の作製工程を示す。
【図８】実施例３のアクティブマトリクス回路の作製工程を示す。
【符号の説明】
６０１・・・・基板
６０２・・・・下地膜
６０３・・・・島状の半導体領域（活性層）
６０４・・・・ゲイト絶縁膜
６０５・・・・ゲイト電極
６０６・・・・不純物領域（ソース／ドレイン）
６０７・・・・第１の層間絶縁物
６０８・・・・ソース電極・配線
６０９・・・・補助容量を形成する配線
６１０・・・・第２の層間絶縁物
６１１・・・・画素電極

Claims

ソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、絶縁表面上に形成された薄膜トランジスタにおいて、
前記半導体層には、アルミニウムを主成分とする膜を有する配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記アルミニウムを主成分とする膜を有する配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とする薄膜トランジスタ。
ソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、絶縁表面上に形成された薄膜トランジスタにおいて、
前記ゲイト配線及び前記半導体層は酸化珪素膜に覆われ、
前記半導体層には、前記酸化珪素膜上に設けられたアルミニウムを主成分とする膜を有する配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記アルミニウムを主成分とする膜を有する配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とする薄膜トランジスタ。
ソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、絶縁表面上に形成された薄膜トランジスタにおいて、
前半導体層には、アルミニウムを主成分とする膜とチタン膜との多層膜を有する配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記多層膜を有する配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とする薄膜トランジスタ。
ソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、絶縁表面上形成された薄膜トランジスタにおいて、
前記ゲイト配線及び前記半導体層は酸化珪素膜に覆われ、
前記半導体層には、前記酸化珪素膜上に設けられたアルミニウムを主成分とする膜とチタン膜との多層膜を有する配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記多層膜を有する配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とする薄膜トランジスタ。
請求項３又は４において、前記多層膜を有する配線のチタン膜は、前記半導体層に接していることを特徴とする薄膜トランジスタ。
ソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、絶縁表面上に形成された薄膜トランジスタにおいて、
前記半導体層には、アルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との多層膜を有する配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記多層膜を有する配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とする薄膜トランジスタ。
絶縁表面上形成され、ソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有する薄膜トランジスタにおいて、
前記ゲイト配線及び前記半導体層は酸化珪素膜に覆われ、
前記半導体層には、前記酸化珪素膜上に設けられたアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との多層膜を有する配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記多層膜を有する配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とする薄膜トランジスタ。
請求項６又は７において、前記多層膜を有する配線の窒化チタン膜は、前記半導体層に接していることを特徴とする薄膜トランジスタ。
請求項１乃至８のいずれか一において、前記窒素と珪素を主成分とする膜は前記配線のアルミニウムを主成分とする膜と接していることを特徴とする薄膜トランジスタ。
請求項１乃至９のいずれか一において、前記配線のアルミニウムを主成分とする膜の表面はアルミニウムを主成分とする金属の陽極酸化物でなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
請求項１乃至１０のいずれか一において、前記配線のアルミニウムを主成分とする膜はスカンジウムを含むことを特徴とする薄膜トランジスタ。
請求項１乃至１１のいずれか一において、前記窒素と珪素を主成分とする膜は、水素を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ。
請求項１２において、前記水素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とする薄膜トランジスタ。
請求項１乃至１３のいずれか一において、前記窒素と珪素を主成分とする膜は、ＮＨ₃、ＳｉＨ₄及びＮ₂Ｏを少なくとも含む混合ガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により形成された膜であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタを複数有するアクティブマトリクス回路において、
前記薄膜トランジスタはソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、
前記半導体層には、アルミニウムを主成分とする膜を有するソース配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は前記ソース配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタを複数有するアクティブマトリクス回路において、
前記薄膜トランジスタはソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、
前記ゲイト配線及び前記半導体層は酸化珪素膜に覆われ、
前記半導体層には前記酸化珪素膜上に設けられたアルミニウムを主成分とする膜を有するソース配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記ソース配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタを複数有するアクティブマトリクス回路において、
前記薄膜トランジスタはソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、
前半導体層には、アルミニウムを主成分とする膜とチタン膜との多層膜を有するソース配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記ソース配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタを複数有するアクティブマトリクス回路において、
前記薄膜トランジスタはソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、
前記ゲイト配線及び前記半導体層は酸化珪素膜に覆われ、
前記半導体層には、前記酸化珪素膜上に設けられたアルミニウムを主成分とする膜とチタン膜との多層膜を有するソース配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記ソース配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項１７又は１８において、前記ソース配線のチタン膜は、前記半導体層に接していることを特徴とするアクティブマトリクス回路。
絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタを複数有するアクティブマトリクス回路において、
前記薄膜トランジスタはソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、
前記半導体層には、アルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との多層膜を有するソース配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記ソース配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
絶縁表面上の薄膜トランジスタを複数有するアクティブマトリクス回路において、
前記薄膜トランジスタはソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線を有し、
前記ゲイト配線及び前記半導体層は酸化珪素膜に覆われ、
前記半導体層には、前記酸化珪素膜上に設けられたアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との多層膜を有するソース配線が接続され、
前記薄膜トランジスタの前記半導体層及び前記ゲイト配線は、前記ソース配線上に設けられた窒素と珪素を主成分とする膜に覆われ、
前記窒素と珪素を主成分とする膜は窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項２０又は２１において、前記ソース配線の窒化チタン膜が前記半導体層に接していることを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項１５乃至２２のいずれか一において、前記窒素と珪素を主成分とする膜は前記ソース配線のアルミニウムを主成分とする膜と接していることを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項１５乃至２３のいずれか一において、前記ソース配線のアルミニウムを主成分とする膜の表面はアルミニウムを主成分とする金属の陽極酸化物でなることを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項１５乃至２４のいずれか一において、前記ソース配線のアルミニウムを主成分とする膜はスカンジウムを含むことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項１５乃至２５のいずれか一において、前記窒素と珪素を主成分とする膜は、水素を含むことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項２６において、前記水素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項１５乃至２７のいずれか一において、前記窒素と珪素を主成分とする膜は、ＮＨ₃、ＳｉＨ₄及びＮ₂Ｏを少なくとも含む混合ガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により形成された膜であることを特徴とするアクティブマトリクス回路。
絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタを複数有するアクティブマトリクス回路において、
前記絶縁表面上に、前記薄膜トランジスタのソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線とが形成され、
前記半導体層及び前記ゲイト配線を覆って第１の絶縁膜が形成され、
前記第１の絶縁膜上であって、同じ層にアルミニウムを主成分とする膜を有する第１の配線及び第２の配線が形成され、
前記第１の配線及び前記第２の配線を覆って、窒素と珪素を主成分とする第２の絶縁膜が形成され、
前記第１の配線は、前記半導体層に接続されており、
前記第２の配線は、前記第１の絶縁膜を介して前記半導体層の一部と重なっており、
前記第２の絶縁膜は、窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
絶縁表面上に設けられた薄膜トランジスタを複数有するアクティブマトリクス回路において、
前記絶縁表面上に、前記薄膜トランジスタのソース及びドレインが設けられた半導体層とゲイト配線とが形成され、
前記半導体層及び前記ゲイト配線を覆って、第１の絶縁膜が形成され、
前記第１の絶縁膜上であって、同じ層にアルミニウムを主成分とする膜を有する第１の配線及び第２の配線が形成され、
前記第１の配線及び前記第２の配線を覆って、窒素と珪素を主成分とする第２の絶縁膜が形成され、
前記第２の絶縁膜上に、前記半導体層に接続された画素電極が形成され、
前記第１の配線は、前記半導体層に接続されており、
前記第２の配線は、前記第１の絶縁膜を介して前記半導体層の一部と重なり、かつ、前記第２の絶縁膜を介して画素電極と重なっており、
前記第２の絶縁膜は、窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項２９または３０において、前記第１の絶縁膜は、窒素と珪素を主成分とし、窒素／珪素の組成比が１〜１．３４であり、かつ、酸素を含み、前記酸素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項２９乃至３１のいずれか一において、前記半導体層の一部において前記第２の配線と重なっている部分にＮ型の不純物が導入されていることを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項２９乃至３２のいずれか一において、前記窒素と珪素を主成分とする膜は、水素を含むことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項３３において、前記水素の濃度は、珪素に対して１０原子％を超えないことを特徴とするアクティブマトリクス回路。
請求項１５乃至３４のいずれか一に記載のアクティブマトリクス回路を用いたことを特徴とする表示装置。