JP4260334B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタ(以下、TFTという)で構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。特に本発明は、良好な形状のコンタクトホールを備えた液晶表示装置に代表される電気光学装置、および電気光学装置を搭載した電子機器に関する。尚、明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能する装置全般を指し、上記電気光学装置およびその電気光学装置を搭載した電子機器も半導体装置に含む。
【0002】
【従来の技術】
絶縁表面上にTFT(薄膜トランジスタ)で形成した大面積集積回路を有する半導体装置の開発が進んでいる。アクティブマトリクス型液晶表示装置、EL表示装置、密着型イメージセンサ等はその代表例として知られている。
【0003】
絶縁表面上に設けられたTFT上に有機樹脂膜を直接形成すると、TFT特性が悪くなり、信頼性が低下していた。その問題を解決するため、従来ではTFT上に無機絶縁膜(パッシベーション膜とも呼ばれる)を形成した後、有機樹脂膜を積層形成している。
【0004】
通常、TFTはコンタクトホールにより配線と接続されている。従って、上記無機絶縁膜を設けた場合、TFTのゲート電極、ソース電極、またはドレイン電極を覆う無機絶縁膜及び有機樹脂膜に上層配線と接続するためのコンタクトホールを開口する必要がある。例えば、TFTを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の場合、画素TFTのドレイン電極と画素電極とを接続するためのコンタクトホールを開口する。
【0005】
図17(A)〜(D)を用いて以下に従来の工程を説明する。ここでは、アクティブマトリクス型液晶表示装置に適用した場合の例を示す。なお、簡略化するため、画素TFTを図示していないが、第1の導電膜11は画素TFTのドレイン電極と同一または、電気的に接続している。また、基板10と第1の導電膜11との間には、単層または複数層の絶縁膜を有しているが図示しない。
【0006】
図17(A)は、画素TFTが形成された基板10上に、画素TFTのドレイン電極と同一、または電気的に接続している第1の導電膜11が形成され、その上に無機絶縁膜12と有機樹脂膜13とが積層形成された状態を示したものである。
【0007】
次いで、フォトリソグラフィ法によりレジストマスク14を用いて1回目のパターニングを行い有機樹脂膜13のみに第1のコンタクトホールを開口した状態が図17(B)である。
【0008】
次いで、レジストマスク14を除去した後、フォトリソグラフィ法によりレジストマスク15を用いて2回目のパターニングを行い、無機絶縁膜12のみに第2のコンタクトホールを開口した状態が図17(C)である。この第2のコンタクトホールは第1のコンタクトホールの底部を開口するため、第2のコンタクトホールは第1のコンタクトホールよりも小さい開口径となる。
【0009】
次いで、レジストマスク15を除去した後、透明導電膜からなる画素電極16を形成した状態が図17(D)である。
【0010】
このように、2回のパターニング工程を経て開口されるため、コンタクトホールの形状は、図17(D)に示すように段差を有している。
【0011】
また、上記従来の作製方法の他に、無機絶縁膜を形成した直後にパターニングを行い、その後、有機樹脂膜を形成し、再度パターニングを行いコンタクトホールを開口する方法もある。この場合にも2回のパターニングが必要であった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の方法では、2回のパターニング(有機樹脂膜のパターニングと、無機絶縁膜のパターニング)を必要としていた。そのため、プロセス数、マスク数ともに増加し、コストアップにつながっていた。
【0013】
また、この2回のパターニングではそれぞれ異なるフォトマスクを用いるため、マスクの重ね合せ精度が不良であった場合にはコンタクト不良が生じていた。また、図17に示した従来例において、2回目のパターニングで開口されるコンタクトホールの開口径は、重ね合せ時のマージンを考えると1回目のパターニングで開口されるコンタクトホールの開口径と比較して1.5〜2倍の大きさになり、コンタクトホールの微細化が困難となっていた。
【0014】
また、従来のコンタクトホールの形状(図17(D)にその一例を示す)は、開口径の異なる2つのコンタクトホールを重ねた複雑な形状であるため、後に形成する第2の導電膜にカバレッジ不良が生じる場合があった。
【0015】
本発明はこのような課題を解決するための技術であり、半導体装置の作製方法において、材料及び膜厚の異なる積層膜(無機絶縁膜と有機樹脂膜の積層膜)を同時に一回のエッチングによりコンタクトホールを開口することで、工程数を低減させることを目的とする。
【0016】
また、半導体装置において、コンタクトホールの形状を均一、且つ適切なものとすることにより半導体装置の動作性能および信頼性を向上させることを目的とする。
【0017】
また、他の目的としてアクティブマトリクス型液晶表示装置において、カバレッジの良好な画素電極を形成し、歩留まりを向上させるための構造を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本明細書で開示する本発明の構成は、
絶縁表面上に形成された第1の導電膜と、
前記第1の導電膜を覆う無機絶縁膜と、
前記無機絶縁膜を覆う有機樹脂膜と、
前記無機絶縁膜及び前記有機樹脂膜を貫くコンタクトホールと、
前記有機樹脂膜上に形成された第2の導電膜が、前記コンタクトホールの底面で前記第1の導電膜と接続されていることを特徴とする半導体装置である。
【0019】
また、上記構成において、前記コンタクトホールは、1回のエッチング工程を経て形成されたことを特徴としている。
【0020】
また、上記各構成において、前記コンタクトホールの底面と接する無機絶縁膜のエッジ部はテーパー状に、水平面から30°〜80°の角度範囲を有していることを特徴としている。
【0021】
また、上記各構成において、前記無機絶縁膜と接する有機樹脂膜のエッジ部は、水平面から50°〜90°の角度範囲を有していることを特徴としている。
【0022】
また、上記各構成において、前記第1の導電膜はTFTと電気的に接続されていることを特徴としている。
【0023】
また、上記各構成において、前記第2の導電膜は画素電極であることを特徴としている。
【0024】
上記各構成において、前記無機絶縁膜は窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜であることを特徴としている。
【0025】
また、上記構造を実現するための発明の構成は、
第1の導電膜を形成する工程と、
前記第1の導電膜上に無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜上に有機樹脂膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜と前記有機樹脂膜との積層膜を一度でコンタクトホールを開口する工程と、
前記コンタクトホールに第2の導電膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【0026】
また、上記構成において、前記コンタクトホールを開口する工程は、フッ素系のエッチャントガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用いたドライエッチングであることを特徴としている。
【0027】
また、上記各構成において、前記無機絶縁膜の前記有機樹脂膜に対するエッチングレートの選択比が1.6〜2.9であることを特徴としている。
【0028】
また、上記各構成において、前記無機絶縁膜はエッチングレートの異なる無機絶縁膜の積層膜であることを特徴としている。前記無機絶縁膜を積層膜とする場合は、エッチングレートの高い無機絶縁膜を下層として用いてコンタクトホールの形状の均一性を保つことができる。
【0029】
また、上記各構成において、前記無機絶縁膜は窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜であることを特徴としている。
【0030】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図1〜図7を用いて説明する。
【0031】
図1(A)〜図1(C)は本願発明を示した工程図である。
【0032】
まず、基板500上に、第1の導電膜501、無機絶縁膜502、有機樹脂膜503を積層形成する。(図1(A))
【0033】
図1(A)の状態を得た後、フォトリソグラフィ法によりレジストマスク504を形成し、積層形成された無機絶縁膜502と有機樹脂膜503との積層膜を同時に1回でエッチングしてコンタクトホールの開口を行う。(図1(B))このエッチングは、少なくともフッ素系のエッチャントガスと酸素を含む混合ガスを用いたドライエッチングである。
【0034】
本明細書中でいうフッ素系のエッチャントガスとは、フッ素若しくはフッ素を一部に含む気体を指し、例えば、F2、BF3、SiF4、HF、CF4等の単体気体若しくは混合気体、さらにこれらの単一気体若しくは混合気体を塩素を含まない気体(例えばH2、O2、N2等)で希釈したものを指す。
【0035】
次いで、レジストマスク504を除去した後、第2の導電膜505を形成し、第1の導電膜501と第2の導電膜505とを電気的に接続させる。(図1(C))
【0036】
以上が本願発明の工程である。上記工程のうち、図1(B)の工程における、いくつかの実験を試みた。
【0037】
図1(A)の状態を得るため、基板500上に被接続層となる第1の導電膜501として、スパッタ法によるTi膜を形成し、無機絶縁膜502として、SiH4/NH3/N2O/ArまたはSiH4/NH3/N2/N2O/Arを用いて330nmの窒化酸化シリコン膜(SiOxNyで表される)を形成した。次いで、有機樹脂膜503として、塗布法により1μmのアクリル樹脂膜を積層形成した。
【0038】
そして、フォトリソグラフィ法によりレジストマスク504を形成し、ここでは、少なくともCF4と酸素を含む混合ガスを用いてドライエッチングを行った。
【0039】
(実験1)
まず、ドライエッチングにおけるCF4と酸素の流量の比率を変えて実験を行った。RF電力を400W(2.56W/cm2)、ガス圧を0.4Torr、He流量を35sccm、CF4流量/酸素流量をそれぞれ40sccm/60sccm、45sccm/55sccm、50sccm/50sccm、55sccm/45sccm、60sccm/40sccmと振り、実験を行った。
【0040】
この実験結果を図2(A)及び図2(B)に示す。図2(A)には、CF4の流量比率を大きくすると、エッチングガスに対するアクリル樹脂膜のエッチングレートは下がり、エッチングガスに対する窒化酸化シリコン膜のエッチングレートは上がることが示されている。なお、図2(B)は図2(A)を元にして得られた選択比(アクリル樹脂膜のエッチングレート/窒化酸化シリコン膜のエッチングレート、窒化酸化シリコン膜のエッチングレート/Ti膜のエッチングレート)を示すグラフである。
【0041】
また、それぞれの流量条件に対応する写真図を図3、図4に示した。
【0042】
図3、図4の写真図のうち、CF4流量の条件が45sccm〜55sccm、好ましくは50sccm(図3(C))である時、最もコンタクトホール形状が良好であった。この時のコンタクトホールの底面と接する無機絶縁膜のエッジ部はテーパー状に、水平面から70°を有している。また、図2(B)より、最もコンタクトホール形状が良好である条件の選択比(アクリル樹脂膜のエッチングレート/窒化酸化シリコン膜のエッチングレート)は1.6〜2.9、好ましくは1.9である。
【0043】
また、アクリルに代えてポリイミド等の有機樹脂膜で実験を行っても、同様の結果が得られた。また、窒化酸化シリコン膜に代えて窒化シリコン膜等の窒素を含む無機絶縁膜で実験を行っても、同様の結果が得られた。
【0044】
上記実験結果から、ドライエッチングにおける選択比(有機樹脂膜のエッチングレート/窒素を含む無機絶縁膜のエッチングレート)を1.6〜2.9、好ましくは、1.9とすることにより、開口する膜の材料及び膜厚が異なっていても、形成されるコンタクトホールの形状及び大きさの両方がほぼ同じように開口できることを本発明人は見い出した。
【0045】
なお、図3(C)においては、コンタクトホール上部において、わずかにオーバーハング形状となっているものの、第2の導電膜のカバレッジには影響しなかった。オーバーハング形状が生じる理由は、完全な異方性エッチングがなされていないためであるが、他のエッチング条件(ガス圧、RF電力等)を調節することでさらに良好なコンタクトホール形状を得ることができる。以下に他のエッチング条件を調節した実験を示す。
【0046】
(実験2)
次に、ドライエッチングにおけるCF4と酸素の流量の比率を50/50とし、ガス圧を変えて実験を行った。RF電力を400W(2.56W/cm2)、He流量を35sccm、ガス圧をそれぞれ0.2Torr、0.3Torr、0.4Torr、0.5Torrと振り、実験を行った。
【0047】
この実験結果を図6(A)及び図6(B)に示す。図6(A)はエッチングレートの圧力依存性のグラフであり、図6(B)は選択比の圧力依存性のグラフを示している。実験では圧力を低くすると、コンタクトホール上部におけるオーバーハングを抑えることができた。
【0048】
(実験3)
次に、ドライエッチングにおけるCF4と酸素の流量の比率を50/50とし、RF電力を変えて実験を行った。ガス圧を0.4Torr、He流量を35sccm、RF電力をそれぞれ300W、400W、500W、600Wと振り、実験を行った。
【0049】
この実験結果を図7(A)及び図7(B)に示す。図7(A)はエッチングレートのRF電力依存性のグラフであり、図7(B)は選択比のRF電力依存性のグラフを示している。RF電力を高くすると、コンタクトホール上部におけるオーバーハングを抑えることができた。
【0050】
実験1〜3の結果から得られる好ましい範囲のうち、1条件(CF4と酸素とHeの流量の比率を50/50/35、ガス圧を0.3Torr、RF電力を400W)を用いれば、コンタクトホールは複数の段差を有するテーパー形状に開口され、図5(A)及び図5(B)に示すようにコンタクトホール上部におけるオーバーハングのない、望ましい形状に開口される。なお、図5(C)は図5(B)に相当するコンタクトホールの拡大模式図である。
【0051】
本願発明を利用することによって、コンタクトホールの底面と接する無機絶縁膜のエッジ部(図5(C)中のa)はテーパー状に、水平面から30°〜80°の角度範囲とすることができる。また、無機絶縁膜と接する有機樹脂膜のエッジ部(図5(C)中のb)は、水平面から50°〜90°の角度範囲とすることができる。図5(C)中のbの点で無機絶縁膜の側面と有機樹脂膜の側面は一致している。
【0052】
また、本願発明を利用することによって、コンタクトホールの直径を精度よく3μm以下、好ましくは、1.2μm以下の微細な形状にすることができる。
【0053】
さらに、以下に示す実施例でもって詳細な説明を行うこととする。
【0054】
【実施例】
[実施例1]
本発明の実施例について図8〜図11を用いて説明する。ここでは、同一基板上に画素回路とその画素回路を制御するための駆動回路とを同時に作製する方法について説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路では、シフトレジスタ回路、バッファ回路等の基本回路であるCMOS回路と、サンプリング回路を形成するnチャネル型TFTとを図示することとする。
【0055】
図8(A)において、基板101には、石英基板やシリコン基板を使用することが望ましい。本実施例では石英基板を用いた。その他にも金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを基板としても良い。本実施例の場合、800℃以上の温度に耐えうる耐熱性を要求されるので、それを満たす基板であればどのような基板を用いても構わない。
【0056】
そして、基板101のTFTが形成される表面には、20〜100nm(好ましくは40〜80nm)の厚さの非晶質構造を含む半導体膜102を減圧熱CVD方、プラズマCVD法またはスパッタ法で形成する。なお、本実施例では60nm厚の非晶質シリコン膜を形成するが、後に熱酸化工程があるのでこの膜厚が最終的なTFTの活性層の膜厚になるわけではない)
【0057】
また、非晶質構造を含む半導体膜としては、非晶質半導体膜、微結晶半導体膜があり、さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜も含まれる。
【0058】
次に、非晶質シリコン膜102上に珪素(シリコン)を含む絶縁膜でなるマスク膜103を形成し、パターニングによって開口部104a、104bを形成する。この開口部は、次の結晶化工程の際に結晶化を助長する金属元素を添加するための添加領域となる。(図8(A))
【0059】
なお、珪素を含む絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜を用いることができる。窒化酸化シリコン膜は、珪素、窒素及び酸素を所定の量で含む絶縁膜であり、SiOxNyで表される絶縁膜である。窒化酸化シリコン膜はSiH4、N2O及びNH3を原料ガスとして作製することが可能であり、含有する窒素濃度が25atomic%以上50atomic%未満とすると良い。
【0060】
また、このマスク膜103のパターニングを行うと同時に、後のパターニング工程の基準となるマーカーパターンを形成しておく。マスク膜103をエッチングする際に非晶質シリコン膜102も僅かにエッチングされるが、この段差が後にマスク合わせの時にマーカーパターンとして用いることができるのである。
【0061】
次に、特開平10−247735号公報(米国出願番号09/034,041に対応)に記載された技術に従って、結晶構造を含む半導体膜を形成する。同公報記載の技術は、非晶質構造を含む半導体膜の結晶化に際して、結晶化を助長する元素(ニッケル、コバルト、ゲルマニウム、錫、鉛、パラジウム、鉄、銅から選ばれた一種または複数種の元素)を用いる結晶化手段である。
【0062】
具体的には、非晶質構造を含む半導体膜の表面に金属元素を保持させた状態で加熱処理を行い、非晶質構造を含む半導体膜を、結晶構造を含む半導体膜に変化させるものである。なお、結晶化手段としては、特開平7−130652号公報の実施例1に記載された技術を用いても良い。また、結晶質構造を含む半導体膜には、いわゆる単結晶半導体膜も多結晶半導体膜も含まれるが、同公報で形成される結晶構造を含む半導体膜は結晶粒界を有している。
【0063】
なお、同公報では金属元素を含む層をマスク膜上に形成する際にスピンコート法を用いているが、金属元素を含む薄膜をスパッタ法や蒸着法といった気相法を用いて成膜する手段をとっても良い。
【0064】
また、非晶質シリコン膜は含有水素量にもよるが、好ましくは400〜550℃で1時間程度の加熱処理を行い、水素を十分に脱離させてから結晶化させることが望ましい。その場合、含有水素量を5atom%以下とすることが好ましい。
【0065】
結晶化工程は、まず400〜500℃で1時間程度の熱処理工程を行い、水素を膜中から脱離させた後、500〜650℃(好ましくは550〜600℃)で6〜16時間(好ましくは8〜14時間)の熱処理を行う。
【0066】
本実施例では、金属元素としてニッケルを用い、570℃で14時間の熱処理を行う。その結果、開口部104a、104bを起点として概略基板と平行な方向(矢印で示した方向)に結晶化が進行し、巨視的な結晶成長方向が揃った結晶構造を含む半導体膜(本実施例では結晶質シリコン膜)105a〜105dが形成される。(図8(B))
【0067】
次に、結晶化の工程で用いたニッケルを結晶質シリコン膜から除去するゲッタリング工程を行う。本実施例では、先ほど形成したマスク膜103をそのままマスクとして15族に属する元素(本実施例ではリン)を添加する工程を行い、開口部104a、104bで露出した結晶質シリコン膜に1×1019〜1×1020atoms/cm3の濃度でリンを含むリン添加領域(以下、ゲッタリング領域という)106a、106bを形成する。(図8(C))
【0068】
次に、窒素雰囲気中で450〜650℃(好ましくは500〜550℃)、4〜24時間(好ましくは6〜12時間)の熱処理工程を行う。この熱処理工程により結晶質シリコン膜中のニッケルは矢印の方向に移動し、リンのゲッタリング作用によってゲッタリング領域106a、106bに捕獲される。即ち、結晶質シリコン膜中からニッケルが除去されるため、ゲッタリング後の結晶質シリコン膜107a〜107dに含まれるニッケル濃度は、1×1017atms/cm3以下、好ましくは1×1016atms/cm3にまで低減することができる。
【0069】
次に、マスク膜103を除去し、結晶質シリコン膜107a〜107d上に後の不純物添加時のために保護膜108を形成する。保護膜108は100〜200nm(好ましくは130〜170nm)の厚さの窒化酸化シリコン膜または酸化シリコン膜を用いると良い。この保護膜108は不純物添加時に結晶質シリコン膜が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な濃度制御を可能にするための意味がある。
【0070】
そして、その上にレジストマスク109を形成し、保護膜108を介してp型を付与する不純物元素(以下、p型不純物元素という)を添加する。p型不純物元素としては、代表的には13族に属する元素、典型的にはボロンまたはガリウムを用いることができる。この工程(チャネルドープ工程という)はTFTのしきい値電圧を制御するための工程である。なお、ここではジボラン(B2H6)を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でボロンを添加する。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても良い。
【0071】
この工程により1×1015〜1×1018atoms/cm3(代表的には5×1016〜5×1017atoms/cm3)の濃度でp型不純物元素(本実施例ではボロン)を含む不純物領域110a、110bを形成する。なお、本明細書中では上記濃度範囲でp型不純物元素を含む不純物領域(但し、リンは含まれていない領域)をp型不純物領域(b)と定義する。(図8(D))
【0072】
次に、レジストマスク109を除去し、結晶質シリコン膜をパターニングして島状の半導体層(以下、活性層という)111〜114を形成する。なお、活性層111〜114は、ニッケルを選択的に添加して結晶化することによって、非常に結晶性の良い結晶質シリコン膜で形成されている。具体的には、棒状または柱状の結晶が、特定の方向性を持って並んだ結晶構造を有している。また、結晶化後、ニッケルをリンのゲッタリング作用により除去又は低減しており、活性層111〜114中に残存する金属元素の濃度は、1×1017atms/cm3以下、好ましくは1×1016atms/cm3である。(図8(E))
【0073】
また、pチャネル型TFTの活性層111は意図的に添加された不純物元素を含まない領域であり、nチャネル型TFTの活性層112〜114はp型不純物領域(b)となっている。本明細書中では、この状態の活性層111〜114は全て真性または実質的に真性であると定義する。即ち、TFTの動作に支障をきたさない程度に不純物元素が意図的に添加されている領域も実質的に真性な領域と考えて良い。
【0074】
次に、プラズマCVD法またはスパッタ法により10〜100nm厚の珪素を含む絶縁膜を形成する。本実施例では、30nm厚の窒化酸化シリコン膜を形成する。この珪素を含む絶縁膜は、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層で用いても構わない。
【0075】
次に、800〜1150℃(好ましくは900〜1000℃)の温度で15分〜8時間(好ましくは30分〜2時間)の熱処理工程を、酸化性雰囲気下で行う(熱酸化工程)。本実施例では酸素雰囲気中に3体積%の塩化水素を添加した雰囲気中で950℃、80分の熱処理工程を行う。なお、図8(D)の工程で添加されたボロンはこの熱酸化工程の間に活性化される。(図9(A))
【0076】
この熱酸化工程の間、珪素を含む絶縁膜とその下の活性層111〜114との界面においても酸化反応が進行する。本願発明ではそれを考慮して最終的に形成されるゲート絶縁膜115の膜厚が50〜200nm(好ましくは100〜150nm)となるように調節する。本実施例の熱酸化工程では、60nm厚の活性層のうち25nmが酸化されて活性層111〜114の膜厚は35nmとなる。また、30nm厚の珪素を含む絶縁膜に対して50nm厚の熱酸化膜が加わるので、最終的なゲート絶縁膜115の膜厚は105nmとなる。
【0077】
次に、新たにレジストマスク116〜119を形成する。そして、n型を付与する不純物元素(以下、n型不純物元素という)を添加してn型を呈する不純物領域120〜122を形成する。なお、n型不純物元素としては、代表的には15族に属する元素、典型的にはリンまたは砒素を用いることができる。(図9(B))
【0078】
この不純物領域120〜122は、後にCMOS回路およびサンプリング回路のnチャネル型TFTにおいて、LDD領域として機能させるための不純物領域である。なお、ここで形成された不純物領域にはn型不純物元素が2×1016〜5×1019atoms/cm3(代表的には5×1017〜5×1018atoms/cm3)の濃度で含まれている。本明細書中では上記濃度範囲でn型不純物元素を含む不純物領域をn型不純物領域(b)と定義する。
【0079】
なお、ここではフォスフィン(PH3)を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でリンを1×1018atoms/cm3の濃度で添加する。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても良い。この工程では、ゲート膜115を介して結晶質シリコン膜にリンを添加する。
【0080】
次に、600〜1000℃(好ましくは700〜800℃)の不活性雰囲気中で熱処理を行い、図9(B)の工程で添加されたリンを活性化する。本実施例では800℃、1時間の熱処理を窒素雰囲気中で行う。(図9(C))
【0081】
この時、同時にリンの添加時に損傷した活性層及び活性層とゲート絶縁膜との界面を修復することが可能である。この活性化工程は電熱炉を用いたファーネスアニールが好ましいが、ランプアニールやレーザーアニールといった光アニールを併用しても良い。
【0082】
この工程によりn型不純物領域(b)120〜122の境界部、即ち、n型不純物領域(b)の周囲に存在する真性又は実質的に真性な領域(勿論、p型不純物領域(b)も含む)との接合部が明確になる。このことは、後にTFTが完成した時点において、LDD領域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形成しうることを意味する。
【0083】
次に、ゲート配線となる導電膜を形成する。なお、ゲート配線は単層の導電膜で形成しても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜とすることが好ましい。本実施例では、第1の導電膜123と第2の導電膜124とでなる積層膜を形成する。(図9(D))
【0084】
ここで第1の導電膜123、第2の導電膜124としては、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、クロム(Cr)、シリコン(Si)から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする導電膜(代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン膜、窒化チタン膜)、または前記元素を組み合わせた合金膜(代表的にはMo−W合金、Mo−Ta合金)を用いることができる。
【0085】
なお、第1の導電膜123は10〜50nm(好ましくは20〜30nm)とし、第2の導電膜124は200〜400nm(好ましくは250〜350nm)とすれば良い。本実施例では、第1の導電膜123として、50nm厚の窒化タングステン(WN)膜を、第2の導電膜124として、350nm厚のタングステン膜を用いる。なお、図示しないが、第1の導電膜123の下にシリコン膜を2〜20nm程度の厚さで形成しておくことは有効である。これによりその上に形成される導電膜の密着性の向上と、酸化防止を図ることができる。
【0086】
また、第1の導電膜123として窒化タンタル膜、第2の導電膜としてタンタル膜を用いることも有効である。
【0087】
次に、第1の導電膜123と第2の導電膜124とを一括でエッチングして400nm厚のゲート配線125〜128を形成する。この時、駆動回路に形成されるゲート配線126、127はn型不純物領域(b)120〜122の一部とゲート絶縁膜115を介して重なるように形成する。この重なった部分が後にLov領域となる。なお、ゲート配線128a、128bは断面では二つに見えるが実際は連続的に繋がった一つのパターンから形成されている。(図9(E))
【0088】
次に、レジストマスク129を形成し、p型不純物元素(本実施例ではボロン)を添加して高濃度にボロンを含む不純物領域130、131を形成する。本実施例ではジボラン(B2H6)を用いたイオンドープ法(勿論、イオンインプランテーション法でも良い)により3×1020〜3×1021atoms/cm3(代表的には5×1020〜1×1021atoms/cm3)濃度でボロンを添加する。なお、本明細書中では上記濃度範囲でp型不純物元素を含む不純物領域をp型不純物領域(a)と定義する。(図10(A))
【0089】
次に、レジストマスク129を除去し、ゲート配線及びpチャネル型TFTとなる領域を覆う形でレジストマスク132〜134を形成する。そして、n型不純物元素(本実施例ではリン)を添加して高濃度にリンを含む不純物領域135〜141を形成する。ここでも、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法(勿論、イオンインプランテーション法でも良い)で行い、この領域のリンの濃度は1×1020〜1×1021atoms/cm3(代表的には2×1020〜5×1021atoms/cm3)とする。(図10(B))
【0090】
なお、本明細書中では上記濃度範囲でn型不純物元素を含む不純物領域をn型不純物領域(a)と定義する。また、不純物領域135〜141が形成された領域には既に前工程で添加されたリンまたはボロンが含まれるが、十分に高い濃度でリンが添加されることになるので、前工程で添加されたリンまたはボロンの影響は考えなくて良い。
【0091】
次に、レジストマスク132〜134を除去し、珪素を含む絶縁膜でなるキャップ膜142を形成する。膜厚は25〜100nm(好ましくは30〜50nm)とすれば良い。本実施例では25nm厚の窒化珪素膜を用いることとする。
【0092】
次に、ゲート配線125〜128をマスクとして自己整合的にn型不純物元素(本実施例ではリン)を添加する。こうして形成された不純物領域143〜146には前記n型不純物領域(b)の1/2〜1/10(代表的には1/3〜1/4)の濃度(但し、前述のチャネルドープ工程で添加されたボロン濃度よりも5〜10倍高い濃度、代表的には1×1016〜5×1018atoms/cm3、典型的には3×1017〜3×1018atoms/cm3、)でリンが添加されるように調節する。なお、本明細書中では上記濃度範囲でn型不純物元素を含む不純物領域(但し、p型不純物領域(a)を除く)をn型不純物領域(c)と定義する。(図10(C))
【0093】
この工程では105nmの膜厚の絶縁膜(キャップ膜142とゲート絶縁膜115との積層膜)を通してリンを添加することになるが、ゲート配線134a、134bの側壁に形成されたキャップ膜もマスクとして機能する。即ち、キャップ膜142の膜厚に相当する長さのオフセット領域が形成されることになる。オフ電流値を下げるためにはLDD領域とゲート配線の重なりを極力抑えることが重要であり、そういう意味でオフセット領域を設けることは有効と言える。
【0094】
このオフセット領域の長さは、実際にゲート配線の側壁に形成されるキャップ膜の膜厚や不純物元素を添加する際の回り込み現象(マスクの下に潜り込むように不純物が添加される現象)によって決まるが、LDD領域とゲート配線との重なりを抑えるという観点からすれば、本実施例のようにn型不純物領域(c)を形成する際に、前もってキャップ膜を形成しておくことは非常に有効である。
【0095】
なお、この工程ではゲート配線で隠された部分を除いて全ての不純物領域にも1×1016〜5×1018atoms/cm3の濃度でリンが添加されているが、非常に低濃度であるため各不純物領域の機能には影響を与えない。また、n型不純物領域(b)143〜146には既にチャネルドープ工程で1×1015〜1×1018atoms/cm3の濃度のボロンが添加されているが、この工程ではp型不純物領域(b)に含まれるボロンの5〜10倍の濃度でリンが添加されるので、この場合もボロンはn型不純物領域(b)の機能には影響を与えないと考えて良い。
【0096】
但し、厳密にはn型不純物領域(b)147、148のうちゲート配線に重なった部分のリン濃度が2×1016〜5×1019atoms/cm3のままであるのに対し、ゲート配線に重ならない部分はそれに1×1016〜5×1018atoms/cm3の濃度のリンが加わっており、若干高い濃度でリンを含むことになる。
【0097】
次に、第1層間絶縁膜149を形成する。第1層間絶縁膜149としては、珪素を含む絶縁膜、具体的には窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜またはそれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。また、膜厚は100〜400nmとすれば良い。
【0098】
その後、それぞれの濃度で添加されたn型またはp型不純物元素を活性化するために熱処理工程を行った。この工程はファーネスアニール法、レーザーアニール法、ランプアニール法またはそれらを併用して行うことができる。ファーネスアニール法で行う場合は、不活性雰囲気中において500〜800℃、好ましくは550〜600℃で行えば良い。本実施例では600℃、4時間の熱処理を行い、不純物元素を活性化する。(図10(D))
【0099】
なお、本実施例では窒化シリコン膜と窒化酸化シリコン膜とを積層した状態でゲート配線を覆い、その状態で活性化工程を行っている。本実施例ではタングステンを配線材料として用いているが、タングステン膜は非常に酸化に弱いことが知られている。即ち、保護膜で覆って酸化してもピンホールが保護膜に存在すればただちに酸化されてしまう。ところが、本実施例では窒化シリコン膜と窒化酸化シリコン膜を積層しているため、ピンホールの問題を気にせずに高い温度で活性化工程を行うことが可能である。
【0100】
次に、活性化工程の後、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜4時間の熱処理を行い、活性層の水素化を行う。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。
【0101】
活性化工程を終えたら、第1層間絶縁膜149の上に500nm〜1.5μm厚の第2層間絶縁膜150を形成する。本実施例では第2層間絶縁膜150として800nm厚の酸化シリコン膜をプラズマCVD法により形成する。こうして第1層間絶縁膜(窒化酸化シリコン膜)149と第2層間絶縁膜(酸化シリコン膜)150との積層膜でなる1μm厚の層間絶縁膜を形成する。
【0102】
なお、後の工程で耐熱性が許せば、第2層間絶縁膜150として、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等の有機樹脂膜を用いることも可能である。
【0103】
その後、それぞれのTFTの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が開口され、ソース配線151〜154と、ドレイン配線155〜157を形成する。なお、CMOS回路を形成するためにドレイン配線155はpチャネル型TFTとnチャネル型TFTとの間で共通化されている。また、図示していないが、本実施例ではこの配線を、Ti膜を200nm、Tiを含むアルミニウム膜500nm、Ti膜100nmをスパッタ法で連続して形成した3層構造の積層膜とする。
【0104】
次に、パッシベーション膜158として、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜で50〜500nm(代表的には200〜300nm)の厚さで形成する。本実施例では、パッシベーション膜158として膜厚300nmの窒化酸化シリコン膜を形成した。(図11(A))この時、本実施例では膜の形成に先立ってH2、NH3等の水素を含むガスを用いてプラズマ処理を行い、成膜後に熱処理を行う。この前処理により励起された水素が第1、第2層間絶縁膜中に供給される。この状態で熱処理を行うことで、パッシベーション膜158の膜質を改善するとともに、第1、第2層間絶縁膜中に添加された水素が下層側に拡散するため、効果的に活性層を水素化することができる。
【0105】
また、パッシベーション膜158を形成した後に、さらに水素化工程を行っても良い。例えば、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られる。
【0106】
その後、有機樹脂からなる第3層間絶縁膜159を約1μmの厚さに形成する。有機樹脂としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用することができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお上述した以外の有機樹脂膜や有機系SiO化合物などを用いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合するタイプのアクリルを用い、300℃で焼成して形成する。
【0107】
次に、画素回路となる領域において、第3層間絶縁膜159上に遮蔽膜160を形成する。なお、本明細書中では光と電磁波を遮るという意味で遮蔽膜という文言を用いる。遮蔽膜160はアルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)から選ばれた元素でなる膜またはいずれかの元素を主成分とする膜で100〜300nmの厚さに形成する。本実施例では1wt%のチタンを含有させたアルミニウム膜を125nmの厚さに形成する。
【0108】
なお、第3層間絶縁膜159上に酸化シリコン膜等の絶縁膜を5〜50nm形成しておくと、この上に形成する遮蔽膜の密着性を高めることができる。また、有機樹脂で形成した第3層間絶縁膜159の表面にCF4ガスを用いたプラズマ処理を施すと、表面改質により膜上に形成する遮蔽膜の密着性を向上させることができる。
【0109】
また、このチタンを含有させたアルミニウム膜を用いて、遮蔽膜だけでなく他の接続配線を形成することも可能である。例えば、駆動回路内で回路間をつなぐ接続配線を形成できる。但し、その場合は遮蔽膜または接続配線を形成する材料を成膜する前に、予め第3層間絶縁膜にコンタクトホールを開口しておく必要がある。
【0110】
次に、遮蔽膜160の表面に陽極酸化法またはプラズマ酸化法(本実施例では陽極酸化法)により20〜100nm(好ましくは30〜50nm)の厚さの酸化物161を形成する。本実施例では遮蔽膜160としてアルミニウムを主成分とする膜を用いたため、陽極酸化物161として酸化アルミニウム膜(アルミナ膜)が形成される。(図11(B))遮蔽膜160の表面には厚さ約50nmの陽極酸化物161が形成され、遮蔽膜160の膜厚は90nmとなる。なお、陽極酸化法に係わる数値は、実施者が適宜設定すればよい。
【0111】
また、ここでは陽極酸化法を用いて遮蔽膜表面のみに絶縁膜を設ける構成としたが、絶縁膜をプラズマCVD法、熱CVD法またはスパッタ法などの気相法によって形成しても良い。その場合も膜厚は20〜100nm(好ましくは30〜50nm)とすることが好ましい。また、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、DLC(Diamond like carbon)膜、酸化タンタル膜または有機樹脂膜を用いても良い。さらに、これらを組み合わせた積層膜を用いても良い。
【0112】
次に、第3層間絶縁膜159、パッシベーション膜158を貫きドレイン配線157に達するコンタクトホールを開口する。
【0113】
本実施例では、レジストマスク(図示しない)を形成した後、CF4と酸素(O2)を含む混合ガスを用いたドライエッチングにより、1度のエッチングで同時に第3層間絶縁膜(アクリル)159及びパッシベーション膜(窒化酸化シリコン膜)158を貫くコンタクトホールを開口した。
【0114】
また、本実施例において、第3層間絶縁膜のエッチングレートとパッシベーション膜のエッチングレートの比(選択比)が2:1となるように、CF4流量及びO2流量を調節した。こうすることによって、図5(A)及び図5(B)に示した良好な形状を有するコンタクトホールを開口することができる。
【0115】
本実施例においては、CF4流量を50sccm、O2流量を50sccm、He流量を35sccmとし、RF電力400W、ガス圧0.3Torrとしてドライエッチングを行った。
【0116】
次いで、こうして形成されたコンタクトホールに、画素電極162を形成する。なお、画素電極163は隣接する別の画素の画素電極である。画素電極162、163は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜を用いれば良い。ここでは透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ(ITO)膜を110nmの厚さにスパッタ法で形成する。(図12(A))
【0117】
また、この時、画素電極162と遮蔽膜160とが陽極酸化物161を介して重なり、保持容量(キャパシタンス・ストレージ)164を形成する。なお、この場合、遮蔽膜160をフローティング状態(電気的に孤立した状態)か固定電位、好ましくはコモン電位(データとして送られる画像信号の中間電位)に設定しておくことが望ましい。
【0118】
こうして同一基板上に、駆動回路と画素回路とを有したアクティブマトリクス基板が完成した。なお、図12(A)においては、駆動回路にはpチャネル型TFT301、nチャネル型TFT302、303が形成され、画素回路にはnチャネル型TFTでなる画素TFT304が形成される。
【0119】
駆動回路のpチャネル型TFT301には、チャネル形成領域201、ソース領域202、ドレイン領域203がそれぞれp型不純物領域(a)で形成される。但し、厳密にはソース202領域及びドレイン領域203に1×1016〜5×1018atoms/cm3の濃度でリンを含んでいる。
【0120】
また、nチャネル型TFT302には、チャネル形成領域204、ソース領域205、ドレイン領域206、そしてチャネル形成領域とドレイン領域との間に、ゲート絶縁膜を介してゲート配線と重なった領域(本明細書中ではこのような領域をLov領域という。なお、ovはoverlapの意味で付した。)207が形成される。この時、Lov領域207は2×1016〜5×1019atoms/cm3の濃度でリンを含み、且つ、ゲート配線と全部重なるように形成される。
【0121】
また、nチャネル型TFT303には、チャネル形成領域208、ソース領域209、ドレイン領域210、そしてチャネル形成領域を挟むようにしてLDD領域211、212が形成される。即ち、ソース領域とチャネル形成領域との間及びドレイン領域とチャネル形成領域との間にLDD領域が形成される。
【0122】
なお、この構造ではLDD領域211、212の一部がゲート配線と重なるように配置されたために、ゲート絶縁膜を介してゲート配線と重なった領域(Lov領域)とゲート配線と重ならない領域(本明細書中ではこのような領域をLoff領域という。なお、offはoffsetの意味で付した。)が実現されている。
【0123】
また、LDD領域211はさらにLov領域、Loff領域に区別できる。また、前述のLov領域には2×1016〜5×1019atoms/cm3の濃度でリンが含まれるが、Loff領域はその1〜2倍(代表的には1.2〜1.5倍)の濃度でリンが含まれる。
【0124】
また、画素TFT304には、チャネル形成領域213、214、ソース領域215、ドレイン領域216、Loff領域217〜220、Loff領域218、219に接したn型不純物領域(a)221が形成される。この時、ソース領域215、ドレイン領域216はそれぞれn型不純物領域(a)で形成され、Loff領域217〜220はn型不純物領域(c)で形成される。
【0125】
本実施例では、画素回路および駆動回路が要求する回路仕様に応じて各回路を形成するTFTの構造を最適化し、半導体装置の動作性能および信頼性を向上させることができる。具体的には、nチャネル型TFTは回路仕様に応じてLDD領域の配置を異ならせ、Lov領域またはLoff領域を使い分けることによって、同一基板上に高速動作またはホットキャリア対策を重視したTFT構造と、低オフ電流動作を重視したTFT構造とを実現できる。
【0126】
また、チャネル長3〜7μmに対してnチャネル型TFT302のLov領域207の長さ(幅)は0.3〜3.0μm、代表的には0.5〜1.5μmとすれば良い。また、nチャネル型TFT303のLov領域の長さ(幅)は0.3〜3.0μm、代表的には0,5〜1.5μm、Loff領域の長さ(幅)は1.0〜3.5μm、代表的には1.5〜2.0μmとすれば良い。また、画素TFT304に設けられるLoff領域217〜220の長さ(幅)は0.5〜3.5μm、代表的には2.0〜2.5μmとすれば良い。
【0127】
また、本実施例では保持容量の誘電体として比誘電率が7〜9と高いアルミナ膜を用いたことで、必要な容量を形成するために必要な保持容量の占有面積を少なくすることができる。さらに、本実施例のように画素TFT上に形成される遮蔽膜を保持容量の一方の電極とすることで、アクティブマトリクス型液晶表示装置の画像表示部の開口率を向上させることができる。
【0128】
なお、本発明は本実施例に示した保持容量の構造に限定される必要はない。例えば、本出願人による特開平11−133463号公報や特開平11−97702号公報に記載された構造の保持容量を用いることもできる。
【0129】
ここでアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。図12(B)に示すように、図12(A)の状態の基板に対し、配向膜401を形成する。本実施例では配向膜としてポリイミド膜を用いる。また、対向基板402には、透明導電膜からなる対向電極403と、配向膜404とを形成する。なお、対向基板には必要に応じてカラーフィルターや遮蔽膜を形成しても良い。
【0130】
次に、配向膜を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するように調節する。そして、画素回路と、駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とを、公知のセル組み工程によってシール材やスペーサ(共に図示せず)などを介して貼りあわせる。その後、両基板の間に液晶405を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図12(B)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。
【0131】
次に、このアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を、図13の斜視図を用いて説明する。なお、図13は、図8〜図12の断面構造図と対応付けるため、共通の符号を用いている。アクティブマトリクス基板は、石英基板101上に形成された、画素回路801と、走査(ゲート)信号駆動回路802と、画像(ソース)信号駆動回路803で構成される。画素回路の画素TFT304はnチャネル型TFTであり、周辺に設けられる駆動回路はCMOS回路を基本として構成されている。走査信号駆動回路802と、画像信号駆動回路803はそれぞれゲート配線128とソース配線154で画素回路801に接続されている。また、FPC804が接続された外部入出力端子805から駆動回路の入出力端子までの接続配線806、807が設けられている。
【0132】
次に、図13に示したアクティブマトリクス型液晶表示装置の回路構成の一例を図14に示す。本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、画像信号駆動回路901、走査信号駆動回路(A)907、走査信号駆動回路(B)911、プリチャージ回路912、画素回路906を有している。なお、本明細書中において、駆動回路には画像信号処理回路901および走査信号駆動回路907が含まれる。
【0133】
なお、本実施例の構成は、図8〜12に示した工程に従ってTFTを作製することによって容易に実現することができる。また、本実施例では画素回路と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の作製工程に従えば、その他にも信号分割回路、分周波回路、D/Aコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路、さらにはマイクロプロセッサ回路などの信号処理回路(論理回路と言っても良い)を同一基板上に形成することも可能である。
【0134】
このように本発明は、同一基板上に画素回路と該画素回路を制御するための駆動回路とを少なくとも含む半導体装置、例えば同一基板上に信号処理回路、駆動回路および画素回路とを具備した半導体装置を実現しうる。
【0135】
また、本実施例の図9(B)までの工程を行うと、結晶格子に連続性を持つ特異な結晶構造の結晶質シリコン膜が形成される。以下、本出願人が実験的に調べた結晶構造の特徴について概略を説明する。なお、この特徴は、本実施例によって完成されたTFTの活性層を形成する半導体層の特徴と一致する。
【0136】
上記結晶質シリコン膜は、微視的に見れば複数の針状又は棒状の結晶(以下、棒状結晶と略記する)が集まって並んだ結晶構造を有する。このことはTEM(透過型電子顕微鏡法)による観察で容易に確認できる。
【0137】
また、電子線回折及びエックス線(X線)回折を利用すると結晶質シリコン膜の表面(チャネルを形成する部分)が、結晶軸に多少のずれが含まれているものの主たる配向面として{110}面を有することを確認できる。この時、電子線回折で分析を行えば{110}面に対応する回折斑点がきれいに現れるのを確認することができる。また、各斑点は同心円上に分布を持っていることも確認できる。
【0138】
また、個々の棒状結晶が接して形成する結晶粒界をHR−TEM(高分解能透過型電子顕微鏡法)により観察すると、結晶粒界において結晶格子に連続性があることを確認できる。これは観察される格子縞が結晶粒界において連続的に繋がっていることから容易に確認することができる。
【0139】
なお、結晶粒界における結晶格子の連続性は、その結晶粒界が「平面状粒界」と呼ばれる粒界であることに起因する。本明細書における平面状粒界の定義は、「Characterization of High-Efficiency Cast-Si Solar Cell Wafers by MBIC Measurement ;Ryuichi Shimokawa and Yutaka Hayashi,Japanese Journal of Applied Physics vol.27,No.5,pp.751-758,1988」に記載された「Planar boundary 」である。
【0140】
上記論文によれば、平面状粒界には双晶粒界、特殊な積層欠陥、特殊なtwist 粒界などが含まれる。この平面状粒界は電気的に不活性であるという特徴を持つ。即ち、結晶粒界でありながらキャリアの移動を阻害するトラップとして機能しないため、実質的に存在しないと見なすことができる。
【0141】
特に結晶軸(結晶面に垂直な軸)が〈110〉軸である場合、{211}双晶粒界はΣ3の対応粒界とも呼ばれる。Σ値は対応粒界の整合性の程度を示す指針となるパラメータであり、Σ値が小さいほど整合性の良い粒界であることが知られている。
【0142】
実際に本実施例の結晶質シリコン膜を詳細にTEMを用いて観察すれば、結晶粒界の殆ど(90%以上、典型的には95%以上)がΣ3の対応粒界、典型的には{211}双晶粒界であることが判る。
【0143】
二つの結晶粒の間に形成された結晶粒界において、両方の結晶の面方位が{110}である場合、{111}面に対応する格子縞がなす角をθとすると、θ=70.5°の時にΣ3の対応粒界となることが知られている。本実施例の結晶質シリコン膜は、結晶粒界において隣接する結晶粒の各格子縞がまさに約70.5°の角度で連続しており、その事からこの結晶粒界はΣ3の対応粒界であると言える。
【0144】
なお、θ= 38.9 °の時にはΣ9の対応粒界となるが、この様な他の対応粒界も存在する。いずれにしても不活性であることに変わりはない。
【0145】
この様な対応粒界は、同一面方位の結晶粒の間にしか形成されない。即ち、本実施例の結晶質シリコン膜は面方位が概略{110}で揃っているからこそ、広範囲に渡ってこの様な対応粒界を形成しうる。
【0146】
この様な結晶構造(正確には結晶粒界の構造)は、結晶粒界において異なる二つの結晶粒が極めて整合性よく接合していることを示している。即ち、結晶粒界において結晶格子が連続的に連なり、結晶欠陥等に起因するトラップ準位を非常に作りにくい構成となっている。従って、この様な結晶構造を有する半導体薄膜は実質的に結晶粒界が存在しないと見なすことができる。
【0147】
またさらに、800〜1150℃という高い温度での熱処理工程(実施例1における熱酸化工程に相当する)によって結晶粒内に存在する欠陥が殆ど消滅していることがTEM観察によって確認されている。これはこの熱処理工程の前後で欠陥数が大幅に低減されていることからも明らかである。
【0148】
この欠陥数の差は電子スピン共鳴分析(Electron Spin Resonance :ESR)によってスピン密度の差となって現れる。現状では本実施例の結晶質シリコン膜のスピン密度は少なくとも 5×1017spins/cm3以下(好ましくは 3×1017spins/cm3以下)であることが判明している。ただし、この測定値は現存する測定装置の検出限界に近いので、実際のスピン密度はさらに低いと予想される。
【0149】
以上の事から、本実施例の結晶質シリコン膜は結晶粒内の欠陥が極端に少なく、結晶粒界が実質的に存在しないと見なせるため、単結晶シリコン膜又は実質的な単結晶シリコン膜と考えて良い。
【0150】
[実施例2]
本発明は従来のMOSFET上に層間絶縁膜を形成し、その上にTFTを形成する際に用いることも可能である。即ち、三次元構造の半導体装置を実現することも可能である。また、基板としてSIMOX、Smart−Cut(SOITEC社の登録商標)、ELTRAN(キャノン株式会社の登録商標)などのSOI基板を用いることも可能である。
【0151】
なお、本実施例の構成は、実施例1のいずれの構成と自由に組み合わせることが可能である。
【0152】
[実施例3]
本発明はアクティブマトリクス型ELディスプレイに適用することも可能である。その例を図15に示す。
【0153】
図15はアクティブマトリクス型ELディスプレイの回路図である。81は画素回路を表しており、その周辺にはX方向駆動回路82、Y方向駆動回路83が設けられている。また、画素回路81の各画素は、スイッチ用TFT84、コンデンサ85、電流制御用TFT86、有機EL素子87を有し、スイッチ用TFT84にX方向信号線88a(または88b)、Y方向信号線89a(または89b、89c)が接続される。また、電流制御用TFT86には、電源線90a、90bが接続される。
【0154】
本実施例のアクティブマトリクス型ELディスプレイでは、実施の形態で示した手法により、コンタクトホール形成時に一回のエッチングで同時に積層膜を開口する。
【0155】
なお、本実施例のアクティブマトリクス型ELディスプレイに対して、実施例1〜2のいずれの構成を組み合わせても良い。
【0156】
[実施例4]
本発明によって作製された液晶表示装置は様々な液晶材料を用いることが可能である。そのような材料として、TN液晶、PDLC(ポリマー分散型液晶)、FLC(強誘電性液晶)、AFLC(反強誘性電液晶)、またはFLCとAFLCの混合物(反強誘電性混合液晶)が挙げられる。
【0157】
例えば、「H.Furue et al.;Charakteristics and Drivng Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability,SID,1998」、「T.Yoshida et al.;A Full-Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time,841,SID97DIGEST,1997」、「S.Inui et al.;Thresholdless antiferroelectricity in liquid crystals and its application to displays,671-673,J.Mater.Chem.6(4),1996」、または米国特許第5,594,569号に開示された材料を用いることができる。
【0158】
特に、電場に対して透過率が連続的に変化する電気光学応答特性を示す無しきい値反強誘電性混合液晶(Thresholdless Antiferroelectric LCD:TL−AFLCと略記する)にはV字型(またはU字型)の電気光学応答特性を示すものがあり、その駆動電圧が約±2.5V程度(セル厚約1μm〜2μm)のものも見出されている。そのため、画素回路用の電源電圧が5〜8V程度で済む場合があり、駆動回路と画素回路を同じ電源電圧で動作させる可能性が示唆されている。即ち、液晶表示装置全体の低消費電力化を図ることができる。
【0159】
また、強誘電性液晶や反強誘電性液晶はTN液晶に比べて応答速度が速いという利点をもつ。本発明で用いるようなTFTは非常に動作速度の速いTFTを実現しうるため、強誘電性液晶や反強誘電性液晶の応答速度の速さを十分に生かした画像応答速度の速い液晶表示装置を実現することが可能である。
【0160】
また、一般に、無しきい値反強誘電性混合液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。このため、無しきい値反強誘電性混合液晶を液晶表示装置に用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。そういった意味で実施例1の図8(A)で示した保持容量は小さい面積で大きな容量を蓄積することができるので好ましい。
【0161】
なお、本実施例の液晶表示装置をパーソナルコンピュータ等の電子機器の表示ディスプレイとして用いることが有効であることは言うまでもない。
【0162】
また、本実施例の構成は、実施例1〜3のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【0163】
[実施例5]
本実施例では、コンタクトホールの形状の均一性を向上させるために、上記実施の形態とは異なる例を図16に示す。
【0164】
まず、基板1600上に順次、第1の導電膜1601、第1絶縁膜1602、薄い第2絶縁膜1603、有機樹脂膜1604を積層形成する。(図16(A))
【0165】
なお、第1絶縁膜は100〜400nm厚の窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を用いることができる。本実施例では、プラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3を原料ガスとし、200nm厚の窒化酸化シリコン膜(但し窒素濃度が25〜50atomic%)を用いた。
【0166】
また、第2絶縁膜は、20〜50nm厚の酸化シリコン膜を用いることができる。本実施例では、プラズマCVD法で30nm厚の酸化シリコン膜を用いた。
【0167】
また、有機樹脂膜は、塗布法により1μmのアクリル樹脂膜を積層形成した。
【0168】
図16(A)の状態を得た後、フォトリソグラフィ法によりレジストマスク1605を形成し、積層形成された第1絶縁膜1602及び第2絶縁膜1603と有機樹脂膜1604との積層膜を同時に1回でエッチングしてコンタクトホールの開口を行う。(図16(B))このエッチングは、少なくともフッ素系のエッチャントガスと酸素を含む混合ガスを用いたドライエッチングである。本実施例においては、CF4流量を50sccm、O2流量を50sccm、He流量を35sccmとし、RF電力400W、ガス圧0.3Torrとしてドライエッチングを行った。
【0169】
次いで、レジストマスク1605を除去した後、第2の導電膜1606を形成し、第1の導電膜1601と第2の導電膜1606とを電気的に接続させる。(図16(C))
【0170】
なお、ここでの第2絶縁膜は、有機樹脂膜1604及び第1絶縁膜と比べてエッチングレートが遅いものを選択しているが、膜厚が薄いため、条件を変えることなく除去することができる。また、このような第2絶縁膜を用いることで、有機樹脂のエッチング残りをなくすことができるため、形状のバラツキが少ないコンタクトホールを形成することができる。
【0171】
なお、本実施例は、実施例1乃至4のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
【0172】
〔実施例6〕
本実施例では、EL(エレクトロルミネセンス)表示装置を作製した例について説明する。本発明を用いてコンタクトホールを形成し、4201、4202で示したTFTを作製した。なお、図18(A)は本発明のEL表示装置の上面図であり、図18(B)はその断面図である。
【0173】
図18(A)において、4001は基板、4002は画素部、4003はソース側駆動回路、4004はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線4005を経てFPC(フレキシブルプリントサーキット)4006に至り、外部機器へと接続される。
【0174】
このとき、画素部4002、ソース側駆動回路4003及びゲート側駆動回路4004を囲むようにして第1シール材4101、カバー材4102、充填材4103及び第2シール材4104が設けられている。
【0175】
また、図18(B)は図18(A)をA−A’で切断した断面図に相当し、基板4001の上にソース側駆動回路4003に含まれる駆動TFT(但し、ここではnチャネル型TFTとpチャネル型TFTを図示している。)4201及び画素部4002に含まれる電流制御用TFT(EL素子への電流を制御するTFT)4202が形成されている。
【0176】
本実施例では、駆動TFT4201には図12のpチャネル型TFTまたはnチャネル型TFTと同じ構造のTFTが用いられ、電流制御用TFT4202には図12のpチャネル型TFTと同じ構造のTFTが用いられる。また、画素部4002には電流制御用TFT4202のゲートに接続された保持容量(図示せず)が設けられる。
【0177】
駆動TFT4201及び画素TFT4202の上には樹脂材料でなる層間絶縁膜(平坦化膜)4301が形成され、その上に画素TFT4202のドレインと電気的に接続する画素電極(陽極)4302が形成される。画素電極4302としては仕事関数の大きい透明導電膜が用いられる。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。
【0178】
そして、画素電極4302の上には絶縁膜4303が形成され、絶縁膜4303は画素電極4302の上に開口部が形成されている。この開口部において、画素電極4302の上にはEL(エレクトロルミネッセンス)層4304が形成される。EL層4304は公知の有機EL材料または無機EL材料を用いることができる。また、有機EL材料には低分子系(モノマー系)材料と高分子系(ポリマー系)材料があるがどちらを用いても良い。
【0179】
EL層4304の形成方法は公知の蒸着技術もしくは塗布法技術を用いれば良い。また、EL層の構造は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。
【0180】
EL層4304の上には遮光性を有する導電膜(代表的にはアルミニウム、銅もしくは銀を主成分とする導電膜またはそれらと他の導電膜との積層膜)からなる陰極4305が形成される。また、陰極4305とEL層4304の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中で両者を連続成膜するか、EL層4304を窒素または希ガス雰囲気で形成し、酸素や水分に触れさせないまま陰極4305を形成するといった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー方式(クラスターツール方式)の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【0181】
そして陰極4305は4306で示される領域において配線4005に電気的に接続される。配線4005は陰極4305に所定の電圧を与えるための配線であり、異方導電性フィルム4307を介してFPC4006に電気的に接続される。
【0182】
以上のようにして、画素電極(陽極)4302、EL層4304及び陰極4305からなるEL素子が形成される。このEL素子は、第1シール材4101及び第1シール材4101によって基板4001に貼り合わされたカバー材4102で囲まれ、充填材4103により封入されている。
【0183】
カバー材4102としては、ガラス材、金属材(代表的にはステンレス材)、セラミックス材、プラスチック材(プラスチックフィルムも含む)を用いることができる。プラスチック材としては、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。
【0184】
但し、EL素子からの光の放射方向がカバー材側に向かう場合にはカバー材は透明でなければならない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透明物質を用いる。
【0185】
また、充填材4103としては紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。この充填材4103の内部に吸湿性物質(好ましくは酸化バリウム)もしくは酸素を吸着しうる物質を設けておくとEL素子の劣化を抑制できる。
【0186】
また、充填材4103の中にスペーサを含有させてもよい。このとき、スペーサを酸化バリウムで形成すればスペーサ自体に吸湿性をもたせることが可能である。また、スペーサを設けた場合、スペーサからの圧力を緩和するバッファ層として陰極4305上に樹脂膜を設けることも有効である。
【0187】
また、配線4005は異方導電性フィルム4307を介してFPC4006に電気的に接続される。配線4005は画素部4002、ソース側駆動回路4003及びゲート側駆動回路4004に送られる信号をFPC4006に伝え、FPC4006により外部機器と電気的に接続される。
【0188】
また、本実施例では第1シール材4101の露呈部及びFPC4006の一部を覆うように第2シール材4104を設け、EL素子を徹底的に外気から遮断する構造となっている。こうして図18(B)の断面構造を有するEL表示装置となる。
【0189】
[実施例7]
本実施例では、実施例6に示したEL表示装置の画素部に用いることができる画素構造の例を図19(A)〜(C)に示す。なお、本実施例において、4601はスイッチング用TFT4602のソース配線、4603はスイッチング用TFT4602のゲート配線、4604は電流制御用TFT、4605はコンデンサ、4606、4608は電流供給線、4607はEL素子とする。
【0190】
図19(A)は、二つの画素間で電流供給線4606を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素が電流供給線4606を中心に線対称となるように形成されている点に特徴がある。この場合、電流供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0191】
また、図19(B)は、電流供給線4608をゲート配線4603と平行に設けた場合の例である。なお、図19(B)では電流供給線4608とゲート配線4603とが重ならないように設けた構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を介して重なるように設けることもできる。この場合、電流供給線4608とゲート配線4603とで専有面積を共有させることができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0192】
また、図19(C)は、図19(B)の構造と同様に電流供給線4608をゲート配線4603と平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線4608を中心に線対称となるように形成する点に特徴がある。また、電流供給線4608をゲート配線4603のいずれか一方と重なるように設けることも有効である。この場合、電流供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0193】
〔実施例8〕
本実施例では、EL表示装置の画素構造の例を図20(A)、(B)に示す。本発明を用いてコンタクトホールを形成し、4707、4709で示したTFTを作製した。なお、本実施例において、4701はスイッチング用TFT4702のソース配線、4703はスイッチング用TFT4702のゲート配線、4704は電流制御用TFT、4705はコンデンサ(省略することも可能)、4706は電流供給線、、4707は電源制御用TFT、4709は電源制御用ゲート配線、4708はEL素子とする。電源制御用TFT4707の動作については特願平11−341272号を参照すると良い。
【0194】
また、本実施例では電源制御用TFT4707を電流制御用TFT4704とEL素子4708との間に設けているが、電源制御用TFT4707とEL素子4708との間に電流制御用TFT4704が設けられた構造としても良い。また、電源制御用TFT4707は電流制御用TFT4704と同一構造とするか、同一の活性層で直列させて形成するのが好ましい。
【0195】
また、図20(A)は、二つの画素間で電流供給線4706を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素が電流供給線4706を中心に線対称となるように形成されている点に特徴がある。この場合、電流供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0196】
また、図20(B)は、ゲート配線4703と平行に電流供給線4710を設け、ソース配線4701と平行に電源制御用ゲート配線4711を設けた場合の例である。なお、図20(B)では電流供給線4710とゲート配線4703とが重ならないように設けた構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を介して重なるように設けることもできる。この場合、電流供給線4710とゲート配線4703とで専有面積を共有させることができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0197】
〔実施例9〕
本実施例では、EL表示装置の画素構造の例を図21(A)、(B)に示す。本発明を用いてコンタクトホールを形成して4802、4804、4807で示したTFTを作製した。なお、本実施例において、4801はスイッチング用TFT4802のソース配線、4803はスイッチング用TFT4802のゲート配線、4804は電流制御用TFT、4805はコンデンサ(省略することも可能)、4806は電流供給線、、4807は消去用TFT、4808は消去用ゲート配線、4809はEL素子とする。消去用TFT4807の動作については特願平11−338786号を参照すると良い。
【0198】
消去用TFT4807のドレインは電流制御用TFT4804のゲートに接続され、電流制御用TFT4804のゲート電圧を強制的に変化させることができるようになっている。なお、消去用TFT4807はnチャネル型TFTとしてもpチャネル型TFTとしても良いが、オフ電流を小さくできるようにスイッチング用TFT4802と同一構造とすることが好ましい。
【0199】
また、図21(A)は、二つの画素間で電流供給線4806を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素が電流供給線4806を中心に線対称となるように形成されている点に特徴がある。この場合、電流供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0200】
また、図21(B)は、ゲート配線4803と平行に電流供給線4810を設け、ソース配線4801と平行に消去用ゲート配線4811を設けた場合の例である。なお、図21(B)では電流供給線4810とゲート配線4803とが重ならないように設けた構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を介して重なるように設けることもできる。この場合、電流供給線4810とゲート配線4803とで専有面積を共有させることができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0201】
〔実施例10〕
上記各実施例で示したEL表示装置は画素内にいくつのTFTを設けた構造としても良い。例えば、四つ乃至六つまたはそれ以上のTFTを設けても構わない。本発明はEL表示装置の画素構造に限定されずに実施することが可能である。
【0202】
〔実施例11〕
本願発明を実施して形成されたCMOS回路や画素部は様々な電気光学装置(アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリクス型EL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願発明を実施できる。
【0203】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター(リア型またはフロント型)、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22、図23及び図24に示す。
【0204】
図22(A)はパーソナルコンピュータであり、本体2001、画像入力部2002、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2003やその他の駆動回路に適用することができる。
【0205】
図22(B)はビデオカメラであり、本体2101、表示部2102、音声入力部2103、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やその他の駆動回路に適用することができる。
【0206】
図22(C)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体2201、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やその他の駆動回路に適用できる。
【0207】
図22(D)はゴーグル型ディスプレイであり、本体2301、表示部2302、アーム部2303等を含む。本発明は表示部2302やその他の駆動回路に適用することができる。
【0208】
図22(E)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、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(Digtial 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やその他の駆動回路に適用することができる。
【0209】
図22(F)はデジタルカメラであり、本体2501、表示部2502、接眼部2503、操作スイッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。本願発明を表示部2502やその他の駆動回路に適用することができる。
【0210】
図23(A)はフロント型プロジェクターであり、投射装置2601、スクリーン2602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やその他の駆動回路に適用することができる。
【0211】
図23(B)はリア型プロジェクターであり、本体2701、投射装置2702、ミラー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やその他の駆動回路に適用することができる。
【0212】
なお、図23(C)は、図23(A)及び図23(B)中における投射装置2601、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2801、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23(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。
【0213】
また、図23(D)は、図23(C)中における光源光学系2801の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系2801は、リフレクター2811、光源2812、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23(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。
【0214】
ただし、図23に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及びEL表示装置での適用例は図示していない。
【0215】
図24(A)は携帯電話であり、本体2901、音声出力部2902、音声入力部2903、表示部2904、操作スイッチ2905、アンテナ2906等を含む。本願発明を音声出力部2902、音声入力部2903、表示部2904やその他の駆動回路に適用することができる。
【0216】
図24(B)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体3001、表示部3002、3003、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やその他の駆動回路に適用することができる。
【0217】
図24(C)はディスプレイであり、本体3101、支持台3102、表示部3103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特に大画面化した場合において有利であり、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。
【0218】
以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜10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。
【0219】
【発明の効果】
本願発明を用いることで材料及び膜厚の異なる積層膜(無機絶縁膜と有機樹脂膜の積層膜)を同時に一回のドライエッチングによりコンタクトホールを開口することで、工程数を低減させることができる。
【0220】
また、コンタクトホールの形状を均一、且つ適切なものとすることにより半導体装置の動作性能および信頼性を向上させることができる。
【0221】
また、アクティブマトリクス型液晶表示装置において、カバレッジの良好な画素電極を形成し、歩留まりを向上させることができる。加えて、微細なコンタクトホールを開口することができるので、各TFTの微細化を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明の作製工程を示す図。
【図2】 エッチングレート及び選択比のCF4流量比依存性を示すグラフ。
【図3】 CF4/O2=40/60、45/55、50/50のコンタクトホール近傍における写真図。
【図4】 CF4/O2=55/45、60/40のコンタクトホール近傍における写真図。
【図5】 コンタクトホール拡大写真図及び模式図。
【図6】 エッチングレート及び選択比のガス圧依存性を示すグラフ。
【図7】 エッチングレート及び選択比のRF電力依存性を示すグラフ。
【図8】 画素回路と駆動回路の作製工程を示す図。
【図9】 画素回路と駆動回路の作製工程を示す図。
【図10】 画素回路と駆動回路の作製工程を示す図。
【図11】 画素回路と駆動回路の作製工程を示す図。
【図12】 画素回路と駆動回路の作製工程を示す図およびクティブマトリクス型液晶表示装置の断面構造図。
【図13】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の斜視図。
【図14】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の回路ブロック図。
【図15】 アクティブマトリクス型EL表示装置の構成を示す図。
【図16】 本願発明の作製工程を示す図。(実施例5)
【図17】 従来例を示す図。
【図18】 アクティブマトリクス型EL表示装置の構成を示す図。
【図19】 アクティブマトリクス型EL表示装置の画素構造を示す図。
【図20】 アクティブマトリクス型EL表示装置の画素構造を示す図。
【図21】 アクティブマトリクス型EL表示装置の画素構造を示す図。
【図22】 電子機器の一例を示す図。
【図23】 電子機器の一例を示す図。
【図24】 電子機器の一例を示す図。
Claims (3)
- 第1の導電膜を形成する工程と、
前記第1の導電膜上に第1の絶縁膜および該第1の絶縁膜上の第2の絶縁膜からなる無機絶縁膜と有機樹脂膜との積層膜を形成する工程と、
前記積層膜に一度のエッチングでコンタクトホールを開口する工程と、
前記コンタクトホールの底面で前記第1の導電膜と接続するように、前記有機樹脂膜上および前記コンタクトホールに第2の導電膜を形成する工程と、を有し、
前記エッチングはフッ素系のエッチャントガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用いたドライエッチングであり、
前記第2の絶縁膜の膜厚は20〜50nmであり、且つ前記第2の絶縁膜は前記有機樹脂膜および前記第1の絶縁膜よりもエッチングレートが遅いことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1において、前記フッ素系のエッチャントガスとはF2、BF3、SiF4、HF若しくはCF4、またはこれらを塩素を含まない気体で希釈したものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項1または請求項2において、前記第1の絶縁膜の膜厚は100〜400nmであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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