JP4342831B2 - Display device - Google Patents

Description

【００１２】
本発明について、図１を用いて説明する。なお、ここでは平坦化膜としてＳＯＧ膜、具体的にはスピンコーティング法により形成するＳｉＯｘ膜（代表的には二酸化シリコン膜）を用いた例を示す。図１（Ａ）において、１０１は基板、１０２は下地膜、１０３はソース領域、１０４はドレイン領域、１０５はチャネル形成領域であり、これらは下地膜１０２上に設けられた半導体膜を用いて構成されている。また、１０６はゲート絶縁膜、１０７はゲート電極、１０８は第１パッシベーション膜である。ここまでは、公知の薄膜トランジスタの構造であり、各部分の材料については公知のあらゆる材料を用いることができる。
【００１３】
次に、本発明の薄膜トランジスタは、無機絶縁膜（特に好ましくは窒化絶縁膜）である第１パッシベーション膜１０８上に平坦化膜１０９としてＳＯＧ膜を用いる点に第１の特徴がある。平坦化膜１０９の膜厚は、１〜４μｍ（好ましくは１．５〜３μｍ）の範囲で選択すれば良く、これらはＳＯＧ膜の形成材料となる溶液の粘土やスピンコーティング時に回転数等により自由に設定することができる。そして、平坦化膜１０９には第１開口部（直径φ１で表される。）１１０が設けられ、平坦化膜１０９の上面及び前記第１開口部１１０の内壁面を覆うように無機絶縁膜（特に好ましくは窒化絶縁膜）である第２パッシベーション膜１１１が設けられている点が第２の特徴と言える。
【００１４】
さらに、第２パッシベーション膜１１１は、前記第１開口部１１０の底面において、第２開口部（直径φ２で表される。）１１２を有しており、この第２開口部１１２と同じ径で前記第１パッシベーション膜１０８及びゲート絶縁膜１０６にも開口部が形成されている点が第３の特徴である。即ち、第１開口部１１０の内側にゲート絶縁膜１０６、第１パッシベーション膜１０８及び第２パッシベーション膜１１１を含む積層体に設けられた第２開口部を有する点に特徴がある。また、ソース電極１１３は、第１開口部１１０及び第２開口部１１２を介してソース領域１０３に接続され、ドレイン電極１１４は同様にドレイン領域１０４に接続される。
【００１５】
なお、第１パッシベーション膜１０８及び第２パッシベーション膜１１１としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜もしくは酸化窒化アルミニウム膜を用いることができる。また、これらの膜を少なくとも一部に含む積層膜とすることも可能である。また、酸化シリコン膜上に第１パッシベーション膜１０８を設けた積層構造としても良い。また、直径φ１は、２〜１０μｍ（好ましくは３〜５μｍ）とし、直径φ２は、１〜５μｍ（好ましくは２〜３μｍ）とすれば良い。但し、フォトリソグラフィ工程の精度によっても開口部の直径のデザインルールは変わるため、これらの数値範囲に限定する必要はない。即ち、いずれにしてもφ１＜φ２の関係を満たせば良いのである。
【００１６】
ここで点線で囲まれた領域１１５の部分についての拡大図を図１（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）は、第１開口部１１０及び第２開口部１１２の一部を示している。このとき、図１（Ｂ）において、１１６で示される部分では、第１パッシベーション膜１０８と第２パッシベーション膜１１１が密着し、平坦化膜（ＳＯＧ膜）１０９を封止した状態を構成している。このとき、密着した領域、即ち第１パッシベーション膜１０８と第２パッシベーション膜１１１が接する領域の長さは、０．３〜３μｍ（好ましくは１〜２μｍ）もあれば良いが、基本的には、第１開口部１１０の半径が第２開口部１１２の半径よりも０．３〜３μｍだけ大きければ良い。
【００１７】
本発明で用いるＳＯＧ膜は、薄膜形成材料を含有した溶液をスピンコーティング法により塗布形成した後、加熱（焼成処理ともいう。）して溶媒を揮発させることで薄膜形成材料を架橋させて（典型的にはシロキサン結合を形成させて）薄膜化する技術であるため、焼成温度が不十分であると膜中に有機物が残ってしまい、後に脱ガスの原因ともなる。特に、ガラス基板、さらにはプラスチックフィルム上に薄膜トランジスタを形成して表示装置を構成する場合には、焼成温度がガラス基板やプラスチックフィルムの耐熱性で決まるため、焼成温度を低くせざるを得ない場合が多い。
【００１８】
しかしながら、本発明のように、密着性の良い無機絶縁膜同士（特に、バリア性の高い窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜が好適である。）でＳＯＧ膜を完全に封止しておくことは、薄膜トランジスタの上に形成する液晶素子やＥＬ素子の劣化を防ぐという意味においても非常に重要である。また、前掲のＳＯＧ膜の透水性や保水性も問題とならないため、薄膜トランジスタの動作性能の安定性を向上させる意味でも非常に重要と言える。
【００１９】
次に、図１に示した構造を有する薄膜トランジスタの作製方法について、図２を用いて説明する。まず、図２（Ａ）について説明する。基板１０１上に、下地膜１０２を形成し、その上に島状にエッチング加工した半導体膜を形成する。そして、その上にゲート絶縁膜１０６を形成し、ゲート電極１０７を形成し、ゲート電極１０７をマスクに用いて自己整合的にソース領域１０３及びドレイン領域１０４を形成する。このとき、同時にチャネル形成領域１０５が画定する。ソース領域１０３及びドレイン領域１０４を形成したら、加熱処理によりソース領域１０３及びドレイン領域１０４を活性化し、さらに第１パッシベーション膜１０８を形成した後、加熱処理により水素化処理を行う。ここまでの作製方法は公知の技術を用いて行えば良く、薄膜トランジスタを構成する材料としては、公知のあらゆる材料を用いることができる。
【００２０】
次に、平坦化膜１０９として、ＳＯＧ膜を形成する。本実施の形態では、図４（Ａ）もしくは図４（Ｂ）に示すプロセスチャートに沿って形成するが、ここで示した条件は一般的な条件であり、これに限定されるものではない。通常は、いきなり高温で焼成すると膜にクラックが入る恐れがあるため、図４（Ｂ）のように焼成工程の前にプリベークを設けると良い。回転数その他の条件は、必要な膜厚を勘案して設定すれば良い。なお、焼成工程においては、ＳＯＧ膜中への水分や酸素の吸着もしくは吸収を防ぐため、不活性雰囲気（窒素雰囲気もしくは希ガス雰囲気）で加熱することが望ましい。好ましくはプリベーク工程においても同様の配慮があると良い。
【００２１】
次に、図２（Ｂ）について説明する。平坦化膜１０９を形成したら、パターニングを行って平坦化膜１０９をエッチングし、第１開口部１１０を形成する。エッチング手段としては、プラズマダメージの問題がないウェットエッチング法が望ましいが、ドライエッチング法を用いても良い。このとき、第１開口部１１０の直径はφ１とする。
【００２２】
次に、図２（Ｃ）について説明する。第１開口部１１０を形成したら、平坦化膜１０９の上面及び第１開口部１１０の内壁面を覆うように第２パッシベーション膜１１１を形成する。第２パッシベーション膜１１１は、第１パッシベーション膜１０８と同一の材料としても良い。第２パッシベーション膜１１１の形成は、プラズマＣＶＤ法でもスパッタ法でも良い。そして、第２パッシベーション膜１１１を形成したら、フォトレジスト２０１を形成する。このフォトレジスト２０１は、第２パッシベーション膜１１１に対して第２開口部１１２を形成するためのマスクである。
【００２３】
次に、図２（Ｄ）について説明する。フォトレジスト２０１を形成したら、エッチング処理を行って第２パッシベーション膜１１１、第１パッシベーション膜１０８及びゲート絶縁膜１０６を順次エッチングし、第２開口部１１２を形成する。このとき、エッチング処理は、ドライエッチング処理でもウェットエッチング処理でも良いが、第２開口部１１２の形状を良好なものとするためには、ドライエッチング処理が好ましい。本発明では、平坦化膜１０９が第１パッシベーション膜１０８及び第２パッシベーション膜１１１によって封止されているため、どのようなエッチング手段を用いても後の工程に悪影響を与えることはない。このように、平坦化膜に設けられた開口部の内壁面を窒化シリコン膜等の窒化絶縁膜で保護しながら、その開口部の底面にさらに径の小さな開口部を設ける点が本発明の特徴の一つと言える。
【００２４】
また、ドライエッチング処理により第２開口部１１２を形成する際、ゲート絶縁膜１０６及び第１パッシベーション膜１０８をエッチングすることになるが、このエッチングは無機絶縁膜の組み合わせによって生産性を高めることが可能である。即ち、第１パッシベーション膜１０８として窒化シリコン膜を用い、ゲート絶縁膜１０６として酸化窒化シリコン膜を用いれば、第１パッシベーション膜１０８のエッチングの際にはゲート絶縁膜１０６をエッチングストッパーとして機能させ、ゲート絶縁膜１０６のエッチングの際にはソース領域（シリコン膜）１０３をエッチングストッパーとして機能させることができる。
【００２５】
例えば、ゲート絶縁膜１０６に酸化窒化シリコン膜、第１パッシベーション膜１０８に窒化シリコン膜を用いた場合を考える。第１パッシベーション膜１０８として機能する窒化シリコン膜は、四フッ化炭素（ＣＦ₄）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス及び酸素（Ｏ₂）ガスを用いてエッチングできるが、これらのガスはシリコン膜もエッチングしてしまう。しかしながら、下地のゲート絶縁膜１０６として機能する酸化窒化シリコン膜がエッチングストッパーとして働くため、ソース領域１０３として機能するシリコン膜を消失させてしまうことはない。また、ゲート絶縁膜（ここでは酸化窒化シリコン膜）１０６は、三フッ化炭化水素（ＣＨＦ₃）ガスを用いることでエッチングでき、かつ、シリコン膜を殆どエッチングしないので、ソース領域１０３をエッチングストッパーとして機能させることが可能となる。
【００２６】
次に、図２（Ｅ）について説明する。第２開口部１１２を形成したら、その上に金属膜を形成し、エッチングによりパターン化してソース電極１１３及びドレイン電極１１４を形成する。これら電極を形成するために、チタン膜、窒化チタン膜、タングステン膜（合金を含む。）、アルミニウム膜（合金を含む。）もしくはこれらの積層膜を用いれば良い。
【００２７】
以上のようにして、図１（Ａ）、（Ｂ）で説明した構造の薄膜トランジスタを得ることができる。こうして得た薄膜トランジスタは、層間絶縁膜としてＳＯＧ膜を有すると共に、当該ＳＯＧ膜が平坦化膜としても機能する。また、このＳＯＧ膜が窒化絶縁膜（代表的には、窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜）に封止されているため、脱ガスによる問題も生じない。
【００２８】
以上のように、薄膜トランジスタを用いた表示装置を作製するにあたって、平坦化膜としてスピンコーティング法により形成する無機絶縁膜（ＳＯＧ膜）を用い、かつ、図１に示すコンタクト構造とすることにより、ＳＯＧ膜の透水性及び保水性の問題を解決し、表示装置の動作性能の安定性の向上を達成させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本実施の形態では、図１において、第１開口部１１０の形成位置を異なるものとした例について図３を用いて説明する。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）は、共に第２開口部まで形成した時点における断面構造を表している。また、必要に応じて図１で用いた符号を参考にする。
【００３０】
図３（Ａ）において、３０１は直径φ１の第１開口部であり、３０２は直径φ２の第２開口部である。図３（Ａ）の特徴は、第１開口部３０１が、ソース領域１０３の端部からはみ出して設けられている点にある。ＳＯＧ膜１０９は、第１パッシベーション膜１０８がエッチングストッパーとなってエッチングの進行が止まるため、本実施の形態の如き位置に形成することが可能である。また、図３（Ｂ）において、３０３は直径φ３の第１開口部であり、３０４は直径φ２の第２開口部である。図３（Ｂ）の特徴も、第１開口部３０３が、ソース領域１０３の側端部からはみ出して設けられている点にある。この場合もまたＳＯＧ膜１０９は、第１パッシベーション膜１０８がエッチングストッパーとなってエッチングの進行が止まる。
【００３１】
以上のように、平坦化膜として用いるＳＯＧ膜の下にエッチングストッパーとなり得る無機絶縁膜が存在するため、第１開口部の直径を大きくとっても何ら問題はなく、コンタクトホールを形成する際の設計マージンを広くとることができるという意味で非常に有用である。
【００３２】
〔実施の形態２〕
本実施の形態では、本発明をＥＬ表示装置等の発光装置に適用した例について説明する。図５において、図５（Ａ）は、発光装置の一画素における上面図（ただし、画素電極を形成したところまで。）であり、図５（Ｂ）はその回路図であり、図５（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれＡ−Ａ’もしくはＢ−Ｂ’における断面図に相当する図面である。
【００３３】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、発光装置の表示部は、ゲート配線５５１、データ配線５５２及び電源配線（定電圧もしくは定電流を供給する配線）５５３で囲まれた複数の画素をマトリクス配置で有し、各画素にはスイッチング素子として機能するＴＦＴ（以下、スイッチング用ＴＦＴという。）５５４、ＥＬ素子を発光させるための電流もしくは電圧を供給する手段として機能するＴＦＴ（以下、駆動用ＴＦＴという。）５５５、容量部５５６及びＥＬ素子５５７が設けられている。ＥＬ素子５５７は、ここでは図示されていなが、画素電極５５８の上方に発光層を設けることにより形成することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態において、スイッチング用ＴＦＴ５５４として、マルチゲート構造のｎチャネル型ＴＦＴを用い、駆動用ＴＦＴ５５５として、ｐチャネル型ＴＦＴを用いているが、発光装置の画素構成はこれに限定する必要はなく、公知のどのような構成に対しても本発明を適用できる。
【００３５】
図５（Ｃ）の断面図には、ｎチャネル型ＴＦＴ５５４及び容量部５５６が現れる。５０１は基板であり、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、シリコン基板もしくはプラスチック基板（プラスチックフィルムを含む。）を用いることができる。また、５０２は窒化酸化シリコン膜、５０３は酸化窒化シリコン膜であり、積層して下地膜として機能させる。勿論、これらの材料に限定する必要はない。さらに、酸化窒化シリコン膜５０３の上には、ｎチャネル型ＴＦＴ５５４の活性層が設けられ、該活性層は、ソース領域５０４、ドレイン領域５０５、ＬＤＤ領域５０６ａ〜５０６ｄ及びチャネル形成領域５０７ａ、５０７ｂを有し、ソース領域５０４とドレイン領域５０５の間に、二つのチャネル形成領域及び四つのＬＤＤ領域を有している。
【００３６】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ５５４の活性層は、ゲート絶縁膜５０８に覆われ、その上にゲート電極５０９ａ、５０９ｂ及びゲート電極５１０ａ、５１０ｂが設けられている。ゲート絶縁膜５０８は、本実施の形態では酸化窒化シリコン膜を用いるが、比誘電率の高い窒化アルミニウム膜等の前掲の窒化絶縁膜を用いると、素子の占有面積を小さくできるため、集積度の向上に有効である。
【００３７】
また、ゲート電極５０９ａ及び５１０ａとしては、窒化タンタル膜を用い、ゲート電極５０９ｂ及び５１０ｂとしては、タングステン膜を用いる。これらの金属膜は相互に選択比が高いため、エッチング条件を選択することにより図５（Ｂ）に示すような構造とすることが可能である。このエッチング条件については、本出願人による特開２００１−３１３３９７号公報を参照すれば良い。
【００３８】
また、ゲート電極を覆う第１パッシベーション膜５１１として窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜が設けられ、その上にＳＯＧ膜５１２が設けられる。さらに、ＳＯＧ膜５１１には第１開口部（図１参照）を覆うように第２パッシベーション膜５１３が設けられ、第１開口部の底面において第２開口部（図１参照）が設けられる。本実施の形態では、第２パッシベーション膜５１３として窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜を用いる。勿論、窒化アルミニウム膜や窒化酸化アルミニウム膜等の他の窒化絶縁膜を用いることも可能である。
【００３９】
また、データ配線５５２は、第１開口部を介してソース領域５０４に接続され、接続配線５１５は、第２開口部を介してドレイン領域５０５に接続される。接続配線５１５は、駆動用ＴＦＴ５５４のゲートに接続される配線である。これらデータ配線５５２及び接続配線５１５は、アルミニウムや銅といった低抵抗な金属を主成分とする配線を他の金属膜で挟んだ構造やこれらの金属の合金膜を用いれば良い。
【００４０】
また、５１６は駆動用ＴＦＴ５５５のソース領域であり、電源配線５５３が接続される。この接続に係るコンタクト部は、本発明の実施により第１開口部及び第２開口部が形成されている。さらに電源配線５５３は、駆動用ＴＦＴ５５５のゲート配線５１７に第１パッシベーション膜５１１及び第２パッシベーション膜５１３を介して対向すると共に保持容量５５６ａを形成している。さらに、ゲート配線５１７は、半導体膜５１８にゲート絶縁膜５０８を介して対向すると共に保持容量５５６ｂを形成している。この半導体膜５１８は、電源配線５５３が半導体膜５１９に接続されているため、そこから電荷を供給されて電極として機能する。このように、容量部５５６は、保持容量５５６ａ及び５５６ｂを並列に接続した構成となるため、非常に小さな面積で大容量を得られる。さらに、特に保持容量５５６ａは、誘電体として比誘電率の高い窒化シリコン膜を用いているため、大きな容量を確保できる。また、保持容量５５６ａの誘電体は、第１パッシベーション膜５１１及び第２パッシベーション膜５１３の積層構造からなるため、ピンホールの発生確率が極めて低く、信頼性の高い容量を形成することができる。
【００４１】
本発明を実施する場合、従来に比べて第２開口部を形成するためにフォトリソグラフィ工程で使用するマスク数が増加するが、そのマスク数の増加を逆に利用することにより、本実施の形態に示すように、新たに保持容量を形成することが可能となる。この点も本発明の大きな特徴の一つである。この本発明の特徴は、マスク増加のデメリットを補って余りあるものであり、結果的に産業の発達に大きく寄与するものである。例えば、高精細な画像表示を得るためには、表示部において各画素の面積に対する保持容量の相対的な占有面積を減らし開口率を向上させることが必要であるが、そのためには保持容量の増加は極めて有用である。
【００４２】
また、図５（Ｄ）において、５２０は駆動用ＴＦＴ５５５のドレイン領域であり、ドレイン配線５２１に接続される。そして、ドレイン配線５２１は、画素電極５５８に接続されて画素を構成する。本実施の形態では、画素電極５５８として可視光に対して透明な酸化物導電膜（代表的には、ＩＴＯ膜）を用いるが、これに限定されない。
【００４３】
以上の画素構成を有する発光装置において、実際にＥＬ素子まで形成した例を図６に示す。図６（Ａ）は、図５（Ｄ）に示した断面に相当する図面であり、画素電極５５８上に、ＥＬ素子５５７を形成した状態を示している。なお、図６（Ａ）の構造とした場合、画素電極５５８はＥＬ素子５５７の陽極に相当する。また、本明細書において、ＥＬ素子とは、陰極及び陽極の間にＥＬ層を設け、該ＥＬ層に電圧を印加するもしくは電流を注入することにより発光させる素子を指す。
【００４４】
この画素電極５５８の端部は、感光性有機樹脂膜５６１で覆われ、該感光性有機樹脂膜５６１は各画素を縁取るように格子状に設けられるか、又は行単位もしくは列単位でストライプ状に設けられる。いずれにしても、コンタクトホール上に形成することにより凹部を効率良く埋めることができ、全体の平坦化を兼ねることもできる。感光性有機樹脂膜５６１は、ポジ型であってもネガ型であっても良い。また、公知のレジスト材料（クロモフォアを含む高分子材料）を用いることも可能である。
【００４５】
また、感光性有機樹脂膜５６１の表面は、第３パッシベーション膜５６２としての窒化絶縁膜で覆われており、これにより感光性有機樹脂膜５６１からの脱ガスを抑制することができる。また、画素電極５５８上において、第３パッシベーション膜５６２はエッチングされて開口部が設けられており、該開口部において、ＥＬ層５６３と画素電極５６１が接する。ＥＬ層５６３は、発光層、電荷注入層もしくは電荷輸送層といった薄膜を積層して構成することが一般的であるが、発光が確認されているあらゆる構造及び材料を用いることができる。例えば、電子輸送層もしくはホールブロッキング層としてシリコンを含む有機系材料であるＳＡｌｑ（Ａｌｑ₃の３つの配位子の１つをトリフェニルシラノール構造で置換したもの）を用いることも可能である。
【００４６】
勿論、有機薄膜のみで構成する必要はなく、有機薄膜と無機薄膜を積層した構造としても良いし、高分子薄膜であっても低分子薄膜であっても良い。また、成膜方法は、高分子薄膜を用いるか低分子薄膜を用いるかによって異なるが、公知の方法で成膜すれば良い。
【００４７】
また、ＥＬ層５６３の上には、陰極５６４が設けられ、さらにその上には最終的に第４パッシベーション膜５６５としての窒化絶縁膜が設けられている。陰極５６４は、周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む金属薄膜を用いれば良いが、アルミニウムに０．２〜１．５ｗｔ％（好ましくは０．５〜１．０ｗｔ％）のリチウムを添加した金属膜が電荷注入性その他の点で好適である。なお、リチウムは拡散することによってＴＦＴの動作に害を及ぼすことが懸念されるが、本実施の形態は、第１パッシベーション５１１、第２パッシベーション膜５１３及び第３パッシベーション膜５６２で完全に保護されているため、リチウムの拡散は気にする必要がない。
【００４８】
ここで高周波放電によるスパッタ法で形成した窒化シリコン膜のリチウムに対するブロッキング効果を示すデータを図７に示す。図７（Ａ）は、高周波放電によるスパッタ法で形成した窒化シリコン膜（ＲＦ−ＳＰ ＳｉＮと表記）を誘電体としたＭＯＳ構造のＣ−Ｖ特性である。なお、「Ｌｉ−ｄｉｐ」とは、窒化シリコン膜上にリチウムを含む溶液をスピンコートしたという意味であり、試験のため、意図的にリチウムで汚染させたことを意味する。また、図７（Ｂ）は、比較のためプラズマＣＶＤ法で形成した窒化シリコン膜（ＣＶＤ ＳｉＮと表記）を誘電体としたＭＯＳ構造のＣ−Ｖ特性である。なお、図７（Ｂ）のデータは、金属電極としてアルミニウムにリチウムを添加した合金膜を用いている。これらに通常のＢＴ試験を施した（具体的には、１．７ＭＶの電圧印加に加えて±１５０℃で１時間の加熱処理を行った。）結果、図７（Ａ）に示すように、高周波放電によるスパッタ法で形成した窒化シリコン膜は殆どＣ−Ｖ特性に変化が見られなかったのに比べ、プラズマＣＶＤ法で形成した窒化シリコン膜はＣ−Ｖ特性に大きな変化が見られ、リチウムによる汚染が確認された。これらのデータは、高周波放電によるスパッタ法で形成した窒化シリコン膜がリチウム拡散に対して非常に有効なブロッキング効果を有していることを示唆している。
【００４９】
さらに、第２パッシベーション膜５１３もしくは第３パッシベーション膜５６２として窒化絶縁膜を用いることによって放熱効果を期待することができる。例えば、酸化シリコン膜の熱伝導率を１とすれば、窒化シリコン膜では約５、窒化アルミニウム膜では約３５〜１３０というように非常に高い熱伝導率を有するため、ＥＬ素子が発熱した場合においても効果的に放熱が行われ、自己発熱によるＥＬ層５６３の劣化を抑制することが可能である。
【００５０】
なお、第３パッシベーション膜５６２及び第４パッシベーション膜５６５としては、第１パッシベーション膜５１１や第２パッシベーション膜５１３で用いた窒化絶縁膜と同じ材料を用いることが可能である。
【００５１】
図６（Ａ）に示した構造とした場合、ＥＬ素子から発した光は、画素電極５５８を透過して基板５０１側から出射される。このとき、ＳＯＧ膜５１２は透光性であるため、ＥＬ素子からの発光を問題なく透過することができる。
【００５２】
次に、図６（Ｂ）は、画素電極５５８の代わりに反射性を有する金属膜５７１とした例であり、反射性を有する金属膜５７１としては、陽極として機能させるために白金（Ｐｔ）や金（Ａｕ）といった仕事関数の高い金属膜を用いる。また、これらの金属は、高価であるため、アルミニウム膜やタングステン膜といった適当な金属膜上に積層し、少なくとも最表面に白金もしくは金が露出するような画素電極としても良い。５７２はＥＬ層であり、図６（Ａ）の場合と同様に、発光が確認されているあらゆる構造及び材料を用いることができる。また、５７３は膜厚の薄い（好ましくは１０〜５０ｎｍ）金属膜であり、陰極として機能させるために周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む金属膜を用いる。さらに、金属膜５７３に積層して酸化物導電膜（代表的にはＩＴＯ膜）５７４を設け、その上に第４パッシベーション膜５７５を設ける。
【００５３】
図６（Ｂ）に示した構造とした場合、ＥＬ素子から発した光は、画素電極５７１で反射され、金属膜５７３及び酸化物導電膜５７４等を透過して基板出射される。このとき、画素電極５７１の下方は光が透過することもないため、メモリ素子や抵抗素子等を設けても良いし、感光性有機樹脂膜５６１が着色されていても構わない。そのため、設計の自由度が高く、また製造工程を簡略化することもできるため、全体として製造コストの低減に寄与する構造と言える。
【００５４】
〔実施の形態３〕
本実施の形態では、実施の形態２に示した発光装置において、ドレイン配線５２１と画素電極５５８との接続構造を変形した例を示す。なお、基本的な構造は図５（Ｃ）と変わらないので、本実施の形態では必要箇所のみ符号を付して説明する。
【００５５】
図８（Ａ）は、酸化物導電膜を用いて画素電極８０１を形成した後、ドレイン配線８０２を形成しており、画素電極８０１の端部を覆うようにドレイン配線８０２が接触した構造となっている。この構造を形成する場合、第２開口部８０３を形成してから画素電極８０１を形成しても良いし、画素電極８０１を形成してから第２開口部８０３を形成しても良い。いずれにしても、常にＳＯＧ膜５１２は第１パッシベーション膜５１１及び第２パッシベーション膜５１３によって封止されているため、ＥＬ素子の特性や薄膜トランジスタの電気特性に悪影響を与えることがない。
【００５６】
次に、図８（Ｂ）は、第１パッシベーション膜５１１の上に無機絶縁膜でなる層間絶縁膜８０４を設け、その上にドレイン配線８０５を設けている。それと同時に、接続配線８０６を形成する。接続配線８０６は、下層の容量配線５１７に接続されている。これらドレイン配線８０５及び接続配線８０６は、第１開口部８０８を有したＳＯＧ膜８０７に覆われ、かつ、該第１開口部８０８は、窒化絶縁膜でなる第２パッシベーション膜８０９に覆われている。第２パッシベーション膜８０９は、第１開口部８０８の底面において第２開口部８１０を有し、第１開口部８０８及び第２開口部８１０を介して酸化物導電膜でなる画素電極８１１とドレイン配線８０５が接続される。
【００５７】
このとき、接続配線８０６上には、接続配線８０６、第２パッシベーション膜８０９及び画素電極８１１で構成される保持容量８１２が形成される。図８（Ｂ）の構造とした場合、誘電体として比誘電率が高い第２パッシベーション膜８０９のみを用いることになるため、容量値の大きい保持容量を形成することが可能である。勿論、画素電極８１１と容量配線５１７を一対の電極として保持容量を形成することも可能であるが、その場合は、誘電体として第２パッシベーション膜８０９、層間絶縁膜８０４及び第１パッシベーション膜５１１を用いることになるので容量値は図８（Ｂ）の構造よりも劣ってしまうことになる。
【００５８】
次に、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）において、ドレイン配線８０５及び接続配線８０６を形成した後に別のパッシベーション膜として窒化絶縁膜８１３を設けた例である。こうした場合、保持容量８１４は、接続配線８０６、窒化絶縁膜８１３、第２パッシベーション膜８０９及び画素電極８１１で構成されることになる。この場合、図８（Ｂ）に比べて膜厚が厚くなった分、若干容量値は劣るが、誘電体を積層にすることでピンホールの問題等を低減することができ、保持容量としての信頼性を高まる。
【００５９】
以上のように、本発明は、実施の形態２に示される構造に限定されるものではなく、平坦化膜としてＳＯＧ膜を用いるトランジスタ構造のすべてに適用可能である。なお、本実施の形態に示す構造において、第２パッシベーション８０９や窒化絶縁膜８１３には、前掲の実施の形態１や実施の形態２で説明した窒化絶縁膜を用いることができる。
【００６０】
〔実施の形態４〕
本実施の形態では、実施の形態１〜３において、薄膜トランジスタとしてボトムゲート型の薄膜トランジスタ（具体的には、逆スタガ型ＴＦＴ）を用いた例を示す。即ち、実施の形態２もしくは３において、スイッチング用ＴＦＴ及び駆動用ＴＦＴとして、逆スタガ型ＴＦＴを用いても本発明を実施することができる。
【００６１】
本実施の形態について、図９を用いて説明する。図９（Ａ）において、９０１は基板、９０２はゲート電極、９０３はゲート絶縁膜、９０４はソース領域、９０５はドレイン領域、９０６ａ、９０６ｂはＬＤＤ領域、９０７はチャネル形成領域であり、これらはゲート電極９０２を覆って設けられたゲート絶縁膜９０３上に設けられた半導体膜を用いて構成されている。また、９０８、９０９は無機絶縁膜であり、本実施の形態では、９０８は酸化シリコン膜であり、９０９は窒化シリコン膜である。９０９は第１パッシベーション膜として機能し、９０８は下層になる半導体層と窒化シリコンからなる第１パッシベーション膜９０９との間のバッファ層として機能する。ここまでは、公知の薄膜トランジスタの構造であり、各部分の材料については公知のあらゆる材料を用いることができる。
【００６２】
次に、第１パッシベーション膜９０９上には、平坦化膜９１０としてＳＯＧ膜が設けられ、ＳＯＧ膜９１０には第１開口部（直径φ１で表される。）９１１が設けられている。さらに、ＳＯＧ膜９１０の上面及び前記第１開口部９１１の内壁面を覆うように無機絶縁膜からなる第２パッシベーション膜９１２が設けられ、該第２パッシベーション膜９１２には前記第１開口部９１１の底面において、第２開口部（直径φ２で表される。）９１３が設けられている。また、９１４はソース電極、９１５はドレイン電極である。
【００６３】
本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、第１パッシベーション膜９０９及び第２パッシベーション膜９１２としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜もしくは酸化窒化アルミニウム膜を用いることができる。また、これらの膜を少なくとも一部に含む積層膜とすることも可能である。また、直径φ１は、２〜１０μｍ（好ましくは３〜５μｍ）とし、直径φ２は、１〜５μｍ（好ましくは２〜３μｍ）とすれば良く、φ１＜φ２の関係を満たせば良い。
【００６４】
以上のように、本発明を実施するにあたって薄膜トランジスタの構造をトップゲート型のみもしくはボトムゲート型のみに限定する必要はなく、あらゆる構造の薄膜トランジスタに適用することができる。さらに、薄膜トランジスタに限らず、シリコンウェルを用いて形成されたＭＯＳ構造のトランジスタに適用しても良い。
【００６５】
〔実施の形態５〕
本実施の形態では、本発明を液晶表示装置に適用した例について説明する。図１０において、図１０（Ａ）は、液晶表示装置の一画素における上面図（ただし、画素電極を形成したところまで。）であり、図１０（Ｂ）はその回路図であり、図１０（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれＡ−Ａ’もしくはＢ−Ｂ’における断面図に相当する図面である。
【００６６】
図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、液晶表示装置の表示部は、ゲート配線７５１、データ配線７５２で囲まれた複数の画素をマトリクス配置で有し、各画素にはスイッチング素子として機能するＴＦＴ（以下、スイッチング用ＴＦＴという。）７５３、容量部７５４及び液晶素子７５５が設けられている。図１０（Ｂ）に示す回路図では、容量部７５４及び液晶素子７５５の双方が定電位線７５６に接続されているが、同一電位に保持する必要はなく、一方がコモン電位で他方がグラウンド電位（接地電位）であっても良い。また、ここでは図示されていなが、画素電極７５７の上方に液晶層を設けることにより形成することができる。なお、本実施の形態において、スイッチング用ＴＦＴ７５３として、マルチゲート構造のｎチャネル型ＴＦＴを用いているが、ｐチャネル型ＴＦＴを用いても良い。また、スイッチング用ＴＦＴのレイアウトは、実施者が適宜設定すれば良い。
【００６７】
図１０（Ｃ）の断面図には、スイッチング用ＴＦＴ７５３及び容量部７５４が示されている。７０１は基板であり、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、シリコン基板もしくはプラスチック基板（プラスチックフィルムを含む。）を用いることができる。また、７０２は窒化酸化シリコン膜、７０３は酸化窒化シリコン膜であり、積層して下地膜として機能させる。勿論、これらの材料に限定する必要はない。さらに、酸化窒化シリコン膜７０３の上には、スイッチング用ＴＦＴ７５３の活性層が設けられ、該活性層は、ソース領域７０４、ドレイン領域７０５、ＬＤＤ領域７０６ａ〜７０６ｄ及びチャネル形成領域７０７ａ、７０７ｂを有し、ソース領域７０４とドレイン領域７０５の間に、二つのチャネル形成領域及び四つのＬＤＤ領域を有している。
【００６８】
また、スイッチング用ＴＦＴ７５３の活性層は、ゲート絶縁膜７０８に覆われ、その上にゲート電極７０９ａ、７０９ｂ及びゲート電極７１０ａ、７１０ｂが設けられている。ゲート絶縁膜７０８は、本実施の形態では酸化窒化シリコン膜を用いる。また、ゲート電極７０９ａ及び７１０ａとしては、窒化タンタル膜を用い、ゲート電極７０９ｂ及び７１０ｂとしては、タングステン膜を用いる。これらの金属膜は相互に選択比が高いため、エッチング条件を選択することにより図１０（Ｂ）に示すような構造とすることが可能である。このエッチング条件については、本出願人による特開２００１−３１３３９７号公報を参照すれば良い。
【００６９】
また、ゲート電極を覆う第１パッシベーション膜７１１として窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜が設けられ、その上にＳＯＧ膜７１２が設けられる。さらに、ＳＯＧ膜７１１には第１開口部（図１参照）を覆うように第２パッシベーション膜７１３が設けられ、第１開口部の底面において第２開口部（図１参照）が設けられる。本実施の形態では、第２パッシベーション膜７１３として窒化シリコン膜もしくは窒化酸化シリコン膜を用いる。勿論、窒化アルミニウム膜や窒化酸化アルミニウム膜等の他の窒化絶縁膜を用いることも可能である。
【００７０】
また、データ配線７５２は、第１開口部を介してソース領域７０４に接続され、ドレイン配線７１５は、第２開口部を介してドレイン領域７０５に接続される。ドレイン配線７１５は、容量部において保持容量を構成する電極として用いられると共に、画素電極７５７と電気的に接続される。なお、本実施の形態では、画素電極７５７として可視光に対して透明な酸化物導電膜（代表的には、ＩＴＯ膜）を用いるが、これに限定されない。また、これらデータ配線７５２及びドレイン配線７１５は、アルミニウムや銅といった低抵抗な金属を主成分とする配線を他の金属膜で挟んだ構造やこれらの金属の合金膜を用いれば良い。
【００７１】
ドレイン配線７１５は、ゲート電極と同時に形成された（即ち、ゲート電極と同一面に形成された）容量配線７１６に第１パッシベーション膜７１１及び第２パッシベーション膜７１３を介して対向すると共に保持容量７５４ａを形成している。さらに、容量配線７１６は、半導体膜７１７にゲート絶縁膜７０８を介して対向すると共に保持容量７５４ｂを形成している。この半導体膜７１７は、ドレイン領域７０５と電気的に接続されているため、容量配線７１６に定電圧を印加することにより電極として機能する。このように、容量部７５４は、保持容量７５４ａ及び７５４ｂを並列に接続した構成となるため、非常に小さな面積で大容量を得られる。さらに、特に保持容量７５４ａは、誘電体として、比誘電率の高い窒化シリコン膜を用いているため、大きな容量を確保できる。
【００７２】
以上の画素構成を有する液晶表示装置において、実際に液晶素子まで形成した例を図１１に示す。図１１（Ａ）は、図１０（Ｃ）に示した断面に相当する図面であり、画素電極７５７上に、液晶素子７５５を形成した状態を示している。ドレイン配線７１５上には有機樹脂からなるスペーサ７２１が設けられ、その上から配向膜７２２が設けられている。スペーサ７２１及び配向膜７２２の形成順序は逆でも良い。さらに、別の基板（対向基板）７２３上に金属膜でなる遮光膜７２４、酸化物導電膜からなる対向電極７２５及び配向膜７２６を設けて、シール材（図示せず）を用いて配向膜７２２と配向膜７２６が向かい合うように貼り合わせる。さらに、シール材に設けられた液晶注入口から液晶７２７を注入し、液晶注入口を封止して液晶表示装置が完成する。なお、スペーサ７２１の形成以降の工程は、一般的な液晶のセル組み工程を適用すれば良いので、特に詳細な説明は行わない。
【００７３】
図１１（Ａ）に示した構造とした場合、光は、対向基板７２３側から入射し、液晶７２７で変調されて、基板７０１側から出射する。このとき、透過光は、平坦化膜に用いたＳＯＧ膜７１２を透過することになるが、ＳＯＧ膜７１２は可視光に対して透明であるため、問題なく光を透過することができる。
【００７４】
次に、図１１（Ｂ）は、画素電極７５７の代わりに反射性を有する金属膜からなるドレイン配線７３１をそのまま利用した例であり、反射性を有する金属膜としては、アルミニウム膜（アルミニウム合金膜を含む。）もしくは少なくとも表面に銀薄膜を有した導電膜を用いることができる。その他の図１１（Ａ）と同一の符号を付してある部分は、説明を省略する。図１１（Ｂ）に示した構造とした場合、光は、対向基板７２３側から入射し、液晶７２７で変調されて、再び対向基板７２３側から出射する。このとき、ドレイン配線７３１の下方は光が透過することもないため、メモリ素子や抵抗素子等を設けても良い。そのため、設計の自由度が高く、また製造工程を簡略化することもできるため、全体として製造コストの低減に寄与する構造と言える。
【００７５】
〔実施の形態６〕
本実施の形態では、図５に示した発光装置の全体の構成について、図１２を用いて説明する。図１２は、薄膜トランジスタが形成された素子基板をシーリング材によって封止することによって形成された発光装置の上面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＢ−Ｂ’における断面図、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
【００７６】
基板４０１上には、画素部（表示部）４０２、該画素部４０２を囲むように設けられたデータ線駆動回路４０３、ゲート線駆動回路４０４ａ、４０４ｂ及び保護回路４０５が配置され、これらを囲むようにしてシール材４０６が設けられている。画素部４０２の構造については、図６及びその説明を参照すれば良い。シーリング材４０６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が、図６に示したように絶縁膜のみで封止することも可能である。また、ＥＬ素子からの光の放射方向によっては、透光性材料を用いる必要がある。
【００７７】
このシール材４０６は、データ線駆動回路４０３、ゲート線駆動回路４０４ａ、４０４ｂ及び保護回路４０５の一部に重畳させて設けても良い。そして、該シール材４０６を用いてシーリング材４０７が設けられ、基板４０１、シール材４０６及びシーリング材４０７によって密閉空間４０８が形成される。シーリング材４０７には予め凹部の中に吸湿剤（酸化バリウムもしくは酸化カルシウム等）４０９が設けられ、上記密閉空間４０８の内部において、水分や酸素等を吸着して清浄な雰囲気に保ち、ＥＬ層の劣化を抑制する役割を果たす。この凹部は目の細かいメッシュ状のカバー材４１０で覆われており、該カバー材４１０は、空気や水分は通し、吸湿剤４０９は通さない。なお、密閉空間４０８は、窒素もしくはアルゴン等の希ガスで充填しておけばよく、不活性であれば樹脂もしくは液体で充填することも可能である。
【００７８】
また、基板４０１上には、データ線駆動回路４０３及びゲート線駆動回路４０４ａ、４０４ｂに信号を伝達するための入力端子部４１１が設けられ、該入力端子部４１１へはＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）４１２を介してビデオ信号等のデータ信号が伝達される。入力端子部４１１の断面は、図１２（Ｂ）の通りであり、ゲート配線もしくはデータ配線と同時に形成された配線４１３の上に酸化物導電膜４１４を積層した構造の入力配線とＦＰＣ４１２側に設けられた配線４１５とを、導電体４１６を分散させた樹脂４１７を用いて電気的に接続してある。なお、導電体４１６としては、球状の高分子化合物に金もしくは銀といったメッキ処理を施したものを用いれば良い。
【００７９】
また、図１２（Ｃ）において、点線で囲まれた領域４１８の拡大図を図１２（Ｄ）に示す。保護回路４０５は、薄膜トランジスタ４１９やコンデンサ４２０を組み合わせて構成すれば良く、公知の如何なる構成を用いても良い。本発明は、コンタクトホールの改善と同時に、フォトリソ工程を増加させることなく容量形成が可能である点を特徴としており、本実施の形態では、その特徴を活かしてコンデンサ４２０を形成しているのである。なお、薄膜トランジスタ４１９及びコンデンサ４２０の構造については、図６及びその説明を参照すれば十分に理解できるので、ここでの説明は省略する。
【００８０】
本実施の形態において、保護回路４０５は入力端子部４１１とデータ線駆動回路４０３との間に設けられ、両者の間に突発的なパルス信号等の静電気が入った際に、該パルス信号を外部へ逃がす役割を果たす。その際、まず瞬間的に入る高電圧の信号をコンデンサ４２０によって鈍らせ、その他の高電圧を薄膜トランジスタや薄膜ダイオードを用いて構成した回路によって外部へと逃がすことができる。勿論、保護回路は、他の場所、例えば画素部４０２とデータ線駆動回路４０３との間や画素部４０２とゲート線駆動回路４０４ａ、４０４ｂの間などに設けても構わない。
【００８１】
以上のように、本実施の形態では、本発明を実施するにあたって、入力端子部に設けられた静電気対策等の保護回路に用いられるコンデンサを同時形成する例を示しており、他の実施の形態１〜５のいずれの構成とも組み合わせて実施することが可能である。
【００８２】
〔実施の形態７〕
本発明の表示装置を表示部に用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはDigital Versatile Disc（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図１３に示す。
【００８３】
図１３（Ａ）はテレビであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明は表示部２００３に適用することができる。なお、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用のテレビが含まれる。
【００８４】
図１３（Ｂ）はデジタルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明は、表示部２１０２に適用することができる。
【００８５】
図１３（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明は、表示部２２０３に適用することができる。
【００８６】
図１３（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明は、表示部２３０２に適用することができる。
【００８７】
図１３（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明は表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に適用することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【００８８】
図１３（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明は、表示部２５０２に適用することができる。
【００８９】
図１３（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９等を含む。本発明は、表示部２６０２に適用することができる。
【００９０】
図１３（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明は、表示部２７０３に適用することができる。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。
【００９１】
以上の様に、本発明を実施して得た表示装置は、あらゆる電子機器の表示部として用いても良い。本発明により表示装置の動作性能の安定性を向上させ、かつ、回路設計における設計マージンの拡大を達成させることができるため、コストの低い表示装置を提供することができ、電子機器の部品コストを低減することができる。なお、本実施の形態の電子機器には、実施の形態１〜６に示したいずれの構成を有した表示装置を用いても良い。
【００９２】
〔実施の形態８〕
本実施の形態では、実施の形態２に示した発光装置とは異なる素子構造の発光装置（特に図６（Ｂ）の上面放射型に類似）の例について説明する。なお、基本的な構造は、図５及び図６に示した構造と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略し、必要に応じて符号を参照する。
【００９３】
図１４（Ａ）に示した発光装置において、電源配線５５３、ドレイン配線５２１及びデータ配線５５１のそれぞれは、積層構造の金属膜からなる。このとき、ドレイン配線５２１の構造に特徴がある。その点について、図１５に示す拡大図（図１４（Ａ）の１４００の点線で囲まれた部分の拡大図）を用いて説明する。
【００９４】
図１５において、５１２は平坦化膜として用いたＳＯＧ膜、５１３はその上の第２パッシベーション膜である。ドレイン配線５２１は、実際には第１配線１４０１、第２配線１４０２及び第３配線１４０３の三層構造となっている。第１配線１４０１としては、ドレイン領域（シリコン膜）とのオーミック接触が可能な材料が好ましく、具体的にはチタンが望ましい。膜厚は、１０〜１００ｎｍとすれば良い。第２配線１４０２としては、第３配線１４０３との選択比を確保でき、かつ、薄膜において仕事関数のなるべく高い材料が好ましく、具体的には、ＴｉＮ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｉ、ＺｎもしくはＳｎ等が挙げられる。膜厚は、１０〜１００ｎｍとすれば良い。また、第３配線１４０３としては、低抵抗な材料であることが好ましく、アルミニウムもしくは銅を主成分とする金属もしくは合金が望ましい。膜厚は、０．５〜１．５μｍとすれば良い。
【００９５】
本実施の形態において、第１配線１４０１はチタン膜であり、第２配線１４０２は窒化チタン膜もしくは窒化タングステン膜であり、第３配線１４０３はアルミニウム膜（アルミニウム合金膜もしくはアルミニウム膜に不純物を添加した膜を含む。）である。なお、第３配線１４０３の上に、さらに第４配線として窒化チタン膜を設けても良い。
【００９６】
本実施の形態において特徴的な点は、ドレイン配線５２１を形成した後、その上に感光性樹脂膜５６１を設け、該感光性樹脂膜５６１をマスクとして自己整合的に第３配線１４０３（もしくは第３配線１４０３及び第２配線１４０２）をエッチングする点にある。即ち、露出した第２配線１４０２（もしくは第１配線１４０１）がＥＬ素子の陽極として機能することになる。なお、窒化チタン膜を陽極として用いる際は、紫外光照射を予め施しておくことにより仕事関数を高めることができ、より陽極として作用しやすくすることができる。
【００９７】
上記エッチング方法としてはドライエッチング法でもウェットエッチング法でも良いが、ドライエッチング法を用いる場合は、エッチング用ガスにＢＣｌ₃とＣｌ₂とを用いれば良い。即ち、第３配線１４０３をエッチングした際に、第２配線１４０２もしくは第１配線１４０１がエッチングストッパーとして働くのであれば問題ない。
【００９８】
なお、感光性樹脂膜５６１は、その上に設けられるＥＬ素子の発光層や陰極の被覆性を良好なものとするため、その形状において上端部がなだらかであることが好ましい。即ち、図１５中に示す曲率半径（Ｒ）は、０．２〜３μｍとする。また、その下端部におけるテーパー角（第３配線１４０３となす角）（θ₁）は、３０°＜θ₁＜７０°（代表的には４０°＜θ₁＜５０°）の範囲から選択すれば良い。また、第３配線１４０３のエッチング後の形状においては、その下端部のテーパー角（第２配線１４０２となす角）（θ₂）は、やはり３０°＜θ₂＜７０°の範囲から選択すれば良い。このとき、θ₁＝θ₂とすることが望ましい。なお、３０°＜θ₂＜７０°とした理由は、７０°以上であっても３０°以下であっても、反射光が上方へ放射されにくいことによる。
【００９９】
こうしてドレイン配線５２１に凹部を設け、その上にスピンコーティング法により正孔注入層１４０４及び発光層１４０５を形成する。正孔注入層１４０４としては、第３配線１４０３の段差を滑らかにするため、スピンコーティング法によりPEDOT／PSS（ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）膜を形成することが好ましい。また、発光層１４０５としては、公知の材料を蒸着法、印刷法、スピンコーティング法、スプレー法もしくはインクジェット法により形成することが可能であるが、本実施の形態では、発光中心色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）をドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）膜を形成する。それぞれ膜厚は、１００〜１５０ｎｍとすれば良い。
【０１００】
また、発光層１４０５の上に膜厚２０〜１００ｎｍのごく薄い陰極１４０６を設ける。この程度まで薄い膜であれば十分に可視光に対する透過率を高くすることが可能である。陰極１４０６の材料としては、ＭｇＡｇ（マグネシウムと銀の合金）膜または周期表の１族もしくは２族に属する元素を含むアルミニウム膜（典型的には、アルミニウムとリチウムの合金膜）を用いることができる。
【０１０１】
また、陰極１４０６上には膜厚３０〜１００ｎｍの導電膜１４０７を設ける。膜厚が３０〜１００ｎｍと薄ければ十分に可視光に対する透過率を高くすることが可能である。この導電膜１４０７としては、アルミニウム膜（周期表の１族もしくは２族に属する元素を含んでいても良い。）が好ましい。アルミニウム膜は、水分や酸素に対するブロッキング効果が高く、またアルミニウム膜自体が酸素を取り込んで体積膨張する性質を持つため、酸素や水分に起因する経時劣化に対する耐性が強いという利点があり、保護膜として適していると言える。さらに、その表面に形成される酸化アルミニウム１４０８が、アルミニウム膜１４０７のピンホールを埋めてくれる（１４０９で示す部分）役割を果たすという利点もある。勿論、酸化アルミニウム膜１４０８は可視光に対する透過率が高いため、何ら問題はない。なお、導電膜１４０７として、公知の透明導電膜（酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛もしくはこれらを組み合わせた化合物からなる導電膜）を用いても良い。
【０１０２】
また、導電膜１４０７（導電膜１４０７がアルミニウム膜の場合は、酸化アルミニウム膜１４０８）の上にさらに透光性の絶縁膜（酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜もしくはダイヤモンドライクカーボン膜）１４１０を設けても良い。
【０１０３】
また、図１４（Ｂ）に示す発光装置のように、陰極１４０６の低抵抗化を図るため、導電膜１４０７上に補助電極１４１１を設けてもよい。補助電極１４１１としては、アルミニウムもしくは銅を含む合金膜を用いれば良く、発光層を形成した後なので蒸着法により形成することが望ましい。
【０１０４】
以上の構造とすることにより発光層１４０５で発生した光（直接光）のうち、発光層１４０５もしくは正孔注入層１４０４の膜中を伝播する横方向への光漏れを、第３配線１４０３の傾斜面で反射して上方へ戻す作用が働き、反射光成分が増加する。即ち、実効的な光（実効光）の取り出し効率を向上させることが可能であり、低消費電力で明るい発光装置を得ることができる（図１４中の矢印参照）。
【０１０５】
なお、本実施の形態は、実施の形態１〜４、６もしくは７のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０１０６】
〔実施の形態９〕
本実施の形態では、実施の形態８に示した発光装置において、第２配線１４０２もしくは第３配線１４０３のエッチング形状を工夫することにより所望の曲率半径のテール部分を形成する例について説明する。
【０１０７】
図１６（Ａ）は、実施の形態８において、感光性樹脂膜５６１を形成した後、第３配線１４０３をエッチングした所までを現した図面である。ここでは、第２配線１４０２にオーバーエッチングをかけることにより表面から５〜５０ｎｍの深さまでをエッチングし、テール部分１６０１において、第２配線１４０２に曲率を持たせることを特徴とする。このとき曲率半径（Ｒ）は、０．１〜１００μｍの範囲とすれば良い。
【０１０８】
図１６（Ｂ）は、実施の形態８において、感光性樹脂膜５６１を形成した後、第３配線１４０３をエッチングした所までを現した図面である。ここでは、第２配線１４０２をエッチングストッパーとして用いると共に、第２配線１４０２のテール部分１６０２に曲率を持たせることを特徴とする。このとき曲率半径（Ｒ）は、０．１〜１００μｍの範囲とすれば良い。
【０１０９】
図１６（Ｃ）は、実施の形態８において、感光性樹脂膜５６１を形成した後、第３配線１４０３をエッチングした所までを現した図面である。ここでは、第２配線１４０２にオーバーエッチングをかけることにより表面から５〜５０ｎｍの深さまでをエッチングし、テール部分１６０３において、第２配線１４０２及び第３配線１４０３の双方に曲率を持たせることを特徴とする。このとき曲率半径（Ｒ）は、０．１〜１００μｍの範囲とすれば良い。
【０１１０】
以上のように、第２配線１４０２もしくは第３配線１４０３またはこれら双方に曲率を持たせることにより発光層で発した光を効率良く上方へ反射することが可能となり、さらに光の取り出し効率を向上させることが可能である。
【０１１１】
〔実施の形態１０〕
本実施の形態では、実施の形態２〜４、６〜９における発光装置に適用可能な発光方式の例について説明する。説明には図１７を用いる。
【０１１２】
図１７（Ａ）は、ＥＬ素子として、白色発光する発光層を用い、当該発光層から発した光をカラーフィルタ（ＣＦ）で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のそれぞれの発光色に分離する方式である。例えば、発光層の内部に４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。なお、白色発光する発光層の構成及び材料は、公知の構成及び材料を用いれば良い。
【０１１３】
図１７（Ｂ）は、ＥＬ素子として、青色発光する発光層を用い、当該発光層から発した光を色変換層にて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のそれぞれの発光色に変換する方式（ＣＣＭ法（color changing mediums）とも呼ばれる。）である。この場合、色変換された光がブロードであるため、カラーフィルタ（ＣＦ）を設けて、急峻なピークを持つ光成分のみを取り出してコントラストを向上させると良い。なお、青色発光する発光層の構成及び材料は、公知の構成及び材料を用いれば良く、色変換層も公知の材料を用いれば良い。
【０１１４】
図１７（Ｃ）は、ＥＬ素子として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のそれぞれの発光に対応する三つの発光層を作り分ける方式である。この場合、メタルマスク等で作り分けが簡単な蒸着法が好ましいと言える。なお、赤色、緑色及び青色のそれぞれに発光する発光層の構成及び材料は、公知の構成及び材料を用いれば良い。
【０１１５】
なお、本実施の形態は、実施の形態１〜４、６〜９のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明により、回路設計における設計マージンの高いプロセスで、薄膜トランジスタの動作性能の安定性を確保した上で表示装置の作製が可能となり、表示装置の動作性能の安定性の向上を達成することができる。さらに、前掲の薄膜トランジスタを作製すると同時に、特にフォトリソ工程を増やすことなく小さな面積で大きな容量を形成することができ、表示装置の画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 薄膜トランジスタの構造を示す図。
【図２】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図３】 薄膜トランジスタの構造を示す図。
【図４】 ＳＯＧ膜形成のプロセスチャートを示す図。
【図５】 発光装置の画素構成を示す図。
【図６】 発光装置の断面構造を示す図。
【図７】 窒化シリコン膜を誘電体するＭＯＳ構造のＣ−Ｖ特性を示す図。
【図８】 発光装置の断面構造を示す図。
【図９】 逆スタガ型薄膜トランジスタの構造を示す図。
【図１０】 液晶表示装置の画素構成を示す図。
【図１１】 液晶表示装置の断面構造を示す図。
【図１２】 発光装置の外観構成を示す図。
【図１３】 電気器具の具体例を示す図。
【図１４】 発光装置の断面構造を示す図。
【図１５】 発光装置の断面構造の一部の拡大した図。
【図１６】 発光装置の断面構造の一部の拡大した図。
【図１７】 発光装置の発光方式を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor element (typically a transistor) and a manufacturing method thereof, and particularly belongs to the technical field of a display device using a thin film transistor as a device. That is, a technical field related to a display device typified by a liquid crystal display device or an electroluminescence display device, a technical field related to a sensor typified by a CMOS sensor or the like, and a technical field related to any semiconductor device mounted with other semiconductor integrated circuits. Belonging to.
[0002]
[Prior art]
In recent years, development of a liquid crystal display device and an electroluminescence display device in which thin film transistors (TFTs) are integrated on a glass substrate has been advanced. In each of these display devices, a thin film transistor is formed on a glass substrate by using a thin film forming technique, and a liquid crystal element or an electroluminescence (hereinafter simply referred to as EL) element is formed on various circuits constituted by the thin film transistor. This is one of the semiconductor devices characterized in that it is formed to function as a display device.
[0003]
Since a circuit composed of thin film transistors forms not only irregularities, an inorganic insulating film or an organic resin film formed by a spin coating method is used as a planarizing film when forming a liquid crystal element or an EL element thereon. (For example, refer nonpatent literature 1.).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-56182
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-68972
[0005]
The inorganic insulating film formed by the spin coating method is also referred to as an SOG (spin on glass) film. Each pixel provided in the display unit of the display device has a pixel electrode inside thereof, and the pixel electrode is connected to the thin film transistor through the contact hole provided in the planarization film described above. Yes.
[0006]
However, the SOG film is also known to have water permeability and water retention, and its use as an interlayer insulating film has been limited. That is, in the LSI field, it is used as a filling material for a stepped portion, but is not used as an interlayer insulating film. This is because when used as an interlayer insulating film, moisture and the like pass through, and there is a concern that the electrical characteristics (particularly leakage current) of the transistor formed thereunder may be adversely affected.
[0007]
Also, for example, as an interlayer insulating film having a laminated structure in which an SOG film is sandwiched between other insulating films formed by plasma CVD, the SOG film is exposed in the cross section of the contact hole (also referred to as via). A so-called poisoned via problem that corrodes wiring and the like as a source of moisture occurs.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems. In manufacturing a display device using an SOG film as an insulating film for planarizing unevenness caused by a semiconductor element (typically, a thin film transistor), It is an object of the present invention to provide a technique for solving the problems of water permeability and water retention and to achieve improvement in the stability of the operation performance of the display device. Another object is to improve the image quality of the display device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is characterized by solving the above-mentioned problems by the following means. That is, a display device using an SOG film as an insulating film for planarizing unevenness caused by a semiconductor element, particularly a transistor (hereinafter, simply referred to as a planarizing film), is a first display device that covers the semiconductor element. An SOG film is formed as a planarizing film on the inorganic insulating film, a first opening is formed in the planarizing film, a second inorganic insulating film covering the first opening is formed, and a photoresist or the like is again formed. A second opening is formed in the second inorganic insulating film, and the upper electrode and the lower electrode existing with the planarization film interposed therebetween are electrically connected. Further, a nitride insulating film is used as the first inorganic insulating film or the second inorganic insulating film.
[0010]
As the SOG film, there are an organic SOG film and an inorganic SOG film. In the present invention, an inorganic SOG film with less outgassing is preferable. As the inorganic SOG film, a SiOx film, a PSG (phosphorus silicate glass) film, a BSG (boron silicate glass) film, or a BPSG (boron phosphorus silicate glass) film formed by a spin coating method is suitable. A typical example of the SOG film is the OCD series of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. For example, an SOG film having a dielectric constant in the range of 2.5 to 3.0 may be used. Further, the SOG film may have the structure of Formula 1. Of course, other known SOG films may be used. Alternatively, a film formed with a solution containing a thin film forming material may be used.
[0011]
[Formula 1]

[0012]
The present invention will be described with reference to FIG. Here, an example is shown in which an SOG film, specifically, a SiOx film (typically a silicon dioxide film) formed by a spin coating method is used as the planarizing film. In FIG. 1A, reference numeral 101 denotes a substrate, 102 denotes a base film, 103 denotes a source region, 104 denotes a drain region, and 105 denotes a channel formation region, which are formed using a semiconductor film provided over the base film 102. Has been. Reference numeral 106 denotes a gate insulating film, 107 denotes a gate electrode, and 108 denotes a first passivation film. Up to this point, the structure is a known thin film transistor, and any known material can be used for each part.
[0013]
Next, the thin film transistor of the present invention has a first feature in that an SOG film is used as the planarizing film 109 on the first passivation film 108 which is an inorganic insulating film (particularly preferably a nitride insulating film). The thickness of the flattening film 109 may be selected in the range of 1 to 4 μm (preferably 1.5 to 3 μm), and these can be freely selected depending on the clay of the solution that forms the SOG film or the number of rotations during spin coating. Can be set to The planarizing film 109 is provided with a first opening (represented by a diameter φ1) 110, and an inorganic insulating film (covering the upper surface of the planarizing film 109 and the inner wall surface of the first opening 110). It can be said that the second feature is that the second passivation film 111 which is particularly preferably a nitride insulating film) is provided.
[0014]
Further, the second passivation film 111 has a second opening (represented by a diameter φ2) 112 on the bottom surface of the first opening 110, and the second opening 112 has the same diameter as the second opening 112. A third feature is that openings are also formed in the first passivation film 108 and the gate insulating film 106. In other words, the first opening 110 is characterized by having a second opening provided in a stacked body including the gate insulating film 106, the first passivation film 108, and the second passivation film 111. The source electrode 113 is connected to the source region 103 through the first opening 110 and the second opening 112, and the drain electrode 114 is similarly connected to the drain region 104.
[0015]
Note that as the first passivation film 108 and the second passivation film 111, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum nitride film, an aluminum nitride oxide film, or an aluminum oxynitride film can be used. It is also possible to form a laminated film including at least a part of these films. Alternatively, a stacked structure in which the first passivation film 108 is provided over the silicon oxide film may be employed. The diameter φ1 may be 2 to 10 μm (preferably 3 to 5 μm), and the diameter φ2 may be 1 to 5 μm (preferably 2 to 3 μm). However, since the design rule of the diameter of the opening varies depending on the accuracy of the photolithography process, it is not necessary to limit to these numerical ranges. That is, in any case, the relationship of φ1 <φ2 should be satisfied.
[0016]
Here, an enlarged view of a region 115 surrounded by a dotted line is shown in FIG. FIG. 1B shows part of the first opening 110 and the second opening 112. At this time, in the part indicated by 116 in FIG. 1B, the first passivation film 108 and the second passivation film 111 are in close contact with each other, and the planarization film (SOG film) 109 is sealed. . At this time, the length of the close contact region, that is, the region where the first passivation film 108 and the second passivation film 111 are in contact with each other may be 0.3 to 3 μm (preferably 1 to 2 μm). It is sufficient that the radius of the first opening 110 is larger by 0.3 to 3 μm than the radius of the second opening 112.
[0017]
The SOG film used in the present invention is formed by applying a solution containing a thin film forming material by spin coating, followed by heating (also referred to as a baking treatment) to volatilize the solvent to crosslink the thin film forming material (typically). Specifically, since this is a technique for forming a thin film by forming a siloxane bond, if the baking temperature is insufficient, organic substances remain in the film, which may cause degassing later. In particular, when a thin film transistor is formed on a glass substrate or a plastic film, the baking temperature is determined by the heat resistance of the glass substrate or the plastic film, and thus the baking temperature must be lowered. There are many.
[0018]
However, as in the present invention, it is not possible to completely seal the SOG film between inorganic insulating films having good adhesion (especially, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film having a high barrier property is preferable). It is also very important in terms of preventing the deterioration of the liquid crystal element and EL element formed on the thin film transistor. In addition, since the water permeability and water retention of the SOG film described above are not a problem, it can be said that it is very important in terms of improving the stability of the operation performance of the thin film transistor.
[0019]
Next, a method for manufacturing a thin film transistor having the structure illustrated in FIG. 1 is described with reference to FIGS. First, FIG. 2A will be described. A base film 102 is formed over the substrate 101, and a semiconductor film etched into an island shape is formed thereover. Then, a gate insulating film 106 is formed thereon, a gate electrode 107 is formed, and a source region 103 and a drain region 104 are formed in a self-aligning manner using the gate electrode 107 as a mask. At this time, a channel formation region 105 is defined at the same time. After the source region 103 and the drain region 104 are formed, the source region 103 and the drain region 104 are activated by heat treatment, and after the first passivation film 108 is formed, hydrogenation treatment is performed by heat treatment. The manufacturing method so far may be performed using a known technique, and any known material can be used as a material for forming the thin film transistor.
[0020]
Next, an SOG film is formed as the planarizing film 109. In this embodiment mode, the film is formed along the process chart shown in FIG. 4A or 4B. However, the conditions shown here are general conditions, and the present invention is not limited thereto. Usually, if the film is suddenly baked at a high temperature, there is a risk of cracks in the film. Therefore, it is preferable to provide a pre-bake before the baking process as shown in FIG. The rotational speed and other conditions may be set in consideration of the required film thickness. In the baking step, it is desirable to heat in an inert atmosphere (nitrogen atmosphere or rare gas atmosphere) in order to prevent moisture or oxygen from being absorbed or absorbed in the SOG film. Preferably, the same consideration should be given in the pre-bake process.
[0021]
Next, FIG. 2B will be described. After the planarization film 109 is formed, patterning is performed and the planarization film 109 is etched to form the first opening 110. As the etching means, a wet etching method with no problem of plasma damage is desirable, but a dry etching method may be used. At this time, the diameter of the first opening 110 is φ1.
[0022]
Next, FIG. 2C will be described. After the first opening 110 is formed, a second passivation film 111 is formed so as to cover the upper surface of the planarization film 109 and the inner wall surface of the first opening 110. The second passivation film 111 may be made of the same material as the first passivation film 108. The formation of the second passivation film 111 may be a plasma CVD method or a sputtering method. Then, after the second passivation film 111 is formed, a photoresist 201 is formed. The photoresist 201 is a mask for forming the second opening 112 in the second passivation film 111.
[0023]
Next, FIG. 2D will be described. After the photoresist 201 is formed, an etching process is performed to sequentially etch the second passivation film 111, the first passivation film 108, and the gate insulating film 106, thereby forming the second opening 112. At this time, the etching process may be a dry etching process or a wet etching process, but a dry etching process is preferable in order to improve the shape of the second opening 112. In the present invention, since the planarization film 109 is sealed by the first passivation film 108 and the second passivation film 111, any etching means is not adversely affected in the subsequent steps. As described above, the feature of the present invention is that an opening having a smaller diameter is provided on the bottom surface of the opening while protecting the inner wall surface of the opening provided in the planarizing film with a nitride insulating film such as a silicon nitride film. It can be said that.
[0024]
Further, when the second opening 112 is formed by dry etching, the gate insulating film 106 and the first passivation film 108 are etched. This etching can increase productivity by a combination of inorganic insulating films. It is. That is, if a silicon nitride film is used as the first passivation film 108 and a silicon oxynitride film is used as the gate insulating film 106, the gate insulating film 106 functions as an etching stopper when the first passivation film 108 is etched, and the gate When the insulating film 106 is etched, the source region (silicon film) 103 can function as an etching stopper.
[0025]
For example, a case where a silicon oxynitride film is used for the gate insulating film 106 and a silicon nitride film is used for the first passivation film 108 is considered. The silicon nitride film functioning as the first passivation film 108 is carbon tetrafluoride (CF _Four ) Gas, helium (He) gas and oxygen (O ₂ ) Etching can be performed using gases, but these gases also etch the silicon film. However, since the silicon oxynitride film functioning as the underlying gate insulating film 106 functions as an etching stopper, the silicon film functioning as the source region 103 is not lost. Further, the gate insulating film (here, silicon oxynitride film) 106 is formed using a hydrocarbon trifluoride (CHF). _Three ) Gas can be used for etching, and the silicon film is hardly etched, so that the source region 103 can function as an etching stopper.
[0026]
Next, FIG. 2E will be described. After the second opening 112 is formed, a metal film is formed thereon and patterned by etching to form the source electrode 113 and the drain electrode 114. In order to form these electrodes, a titanium film, a titanium nitride film, a tungsten film (including an alloy), an aluminum film (including an alloy), or a stacked film thereof may be used.
[0027]
As described above, the thin film transistor having the structure described in FIGS. 1A and 1B can be obtained. The thin film transistor thus obtained has an SOG film as an interlayer insulating film, and the SOG film also functions as a planarization film. Further, since this SOG film is sealed with a nitride insulating film (typically, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film), a problem due to degassing does not occur.
[0028]
As described above, when a display device using a thin film transistor is manufactured, an inorganic insulating film (SOG film) formed by a spin coating method is used as a planarization film, and the contact structure shown in FIG. The problem of water permeability and water retention of the film can be solved, and the stability of the operation performance of the display device can be improved.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
In this embodiment, an example in which the formation position of the first opening 110 in FIG. 1 is different will be described with reference to FIG. 3A and 3B both show a cross-sectional structure when the second opening is formed. Further, reference numerals used in FIG. 1 are referred to as necessary.
[0030]
In FIG. 3A, reference numeral 301 denotes a first opening having a diameter φ1, and 302 denotes a second opening having a diameter φ2. A feature of FIG. 3A is that the first opening 301 is provided so as to protrude from the end of the source region 103. The SOG film 109 can be formed in the position of this embodiment because the first passivation film 108 serves as an etching stopper to stop the progress of etching. In FIG. 3B, reference numeral 303 denotes a first opening having a diameter φ3, and 304 denotes a second opening having a diameter φ2. The feature of FIG. 3B is that the first opening 303 is provided so as to protrude from the side end of the source region 103. Also in this case, the progress of etching of the SOG film 109 is stopped by using the first passivation film 108 as an etching stopper.
[0031]
As described above, since there is an inorganic insulating film that can serve as an etching stopper under the SOG film used as the planarizing film, there is no problem even if the diameter of the first opening is increased, and the design margin for forming the contact hole It is very useful in the sense that it can be taken widely.
[0032]
[Embodiment 2]
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a light-emitting device such as an EL display device will be described. 5A is a top view of one pixel of a light-emitting device (however, up to a pixel electrode is formed), FIG. 5B is a circuit diagram thereof, and FIG. ) And (D) are drawings corresponding to cross-sectional views taken along line AA ′ or BB ′, respectively.
[0033]
As shown in FIGS. 5A and 5B, the display portion of the light-emitting device includes a plurality of pixels surrounded by a gate wiring 551, a data wiring 552, and a power supply wiring (wiring for supplying a constant voltage or a constant current) 553. TFTs functioning as switching elements (hereinafter referred to as switching TFTs) 554 and TFTs functioning as means for supplying current or voltage for causing EL elements to emit light (hereinafter referred to as driving). 555, a capacitor portion 556, and an EL element 557 are provided. Although not shown here, the EL element 557 can be formed by providing a light emitting layer above the pixel electrode 558.
[0034]
Note that although a multi-gate n-channel TFT is used as the switching TFT 554 and a p-channel TFT is used as the driving TFT 555 in this embodiment mode, the pixel structure of the light-emitting device needs to be limited to this. However, the present invention can be applied to any known configuration.
[0035]
In the cross-sectional view of FIG. 5C, an n-channel TFT 554 and a capacitor portion 556 appear. Reference numeral 501 denotes a substrate, which can be a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, or a plastic substrate (including a plastic film). Reference numeral 502 denotes a silicon nitride oxide film and 503 denotes a silicon oxynitride film, which are stacked to function as a base film. Of course, it is not necessary to limit to these materials. Further, an active layer of an n-channel TFT 554 is provided over the silicon oxynitride film 503, and the active layer includes a source region 504, a drain region 505, LDD regions 506a to 506d, and channel formation regions 507a and 507b. In addition, two channel formation regions and four LDD regions are provided between the source region 504 and the drain region 505.
[0036]
An active layer of the n-channel TFT 554 is covered with a gate insulating film 508, and gate electrodes 509a and 509b and gate electrodes 510a and 510b are provided thereon. As the gate insulating film 508, a silicon oxynitride film is used in this embodiment; however, when the above-described nitride insulating film such as an aluminum nitride film having a high relative dielectric constant is used, the area occupied by the element can be reduced. It is effective for improvement.
[0037]
Further, tantalum nitride films are used as the gate electrodes 509a and 510a, and tungsten films are used as the gate electrodes 509b and 510b. Since these metal films have a high selection ratio, a structure as shown in FIG. 5B can be obtained by selecting etching conditions. Regarding this etching condition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313397 by the present applicant may be referred to.
[0038]
In addition, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film is provided as the first passivation film 511 that covers the gate electrode, and an SOG film 512 is provided thereover. Further, the SOG film 511 is provided with a second passivation film 513 so as to cover the first opening (see FIG. 1), and a second opening (see FIG. 1) is provided on the bottom surface of the first opening. In this embodiment, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film is used as the second passivation film 513. Of course, other nitride insulating films such as an aluminum nitride film or an aluminum nitride oxide film can be used.
[0039]
The data wiring 552 is connected to the source region 504 through the first opening, and the connection wiring 515 is connected to the drain region 505 through the second opening. The connection wiring 515 is a wiring connected to the gate of the driving TFT 554. For the data wiring 552 and the connection wiring 515, a structure in which a wiring mainly composed of a low resistance metal such as aluminum or copper is sandwiched between other metal films or an alloy film of these metals may be used.
[0040]
Reference numeral 516 denotes a source region of the driving TFT 555 to which a power supply wiring 553 is connected. In the contact portion related to this connection, the first opening and the second opening are formed by implementing the present invention. Further, the power supply wiring 553 is opposed to the gate wiring 517 of the driving TFT 555 via the first passivation film 511 and the second passivation film 513 and forms a storage capacitor 556a. Further, the gate wiring 517 is opposed to the semiconductor film 518 with the gate insulating film 508 interposed therebetween and forms a storage capacitor 556b. Since the power supply wiring 553 is connected to the semiconductor film 519, the semiconductor film 518 functions as an electrode by being supplied with electric charges from the power supply wiring 553. Thus, since the capacitor portion 556 has a configuration in which the storage capacitors 556a and 556b are connected in parallel, a large capacity can be obtained with a very small area. Further, since the storage capacitor 556a uses a silicon nitride film having a high relative dielectric constant as a dielectric, a large capacity can be secured. Further, since the dielectric of the storage capacitor 556a has a stacked structure of the first passivation film 511 and the second passivation film 513, the probability of occurrence of pinholes is extremely low, and a highly reliable capacitor can be formed.
[0041]
When practicing the present invention, the number of masks used in the photolithography process to form the second opening is increased as compared with the conventional case. By utilizing the increase in the number of masks, the present embodiment As shown in FIG. 4, it is possible to newly form a storage capacitor. This is also one of the major features of the present invention. This feature of the present invention more than compensates for the disadvantage of increasing the mask, and as a result, greatly contributes to the development of the industry. For example, in order to obtain a high-definition image display, it is necessary to reduce the relative occupied area of the storage capacitor with respect to the area of each pixel in the display unit and improve the aperture ratio. Is extremely useful.
[0042]
In FIG. 5D, reference numeral 520 denotes a drain region of the driving TFT 555 which is connected to the drain wiring 521. The drain wiring 521 is connected to the pixel electrode 558 to constitute a pixel. In this embodiment, an oxide conductive film (typically an ITO film) that is transparent to visible light is used as the pixel electrode 558; however, the present invention is not limited to this.
[0043]
FIG. 6 shows an example in which EL elements are actually formed in the light emitting device having the above pixel configuration. FIG. 6A is a drawing corresponding to the cross section shown in FIG. 5D and shows a state where an EL element 557 is formed over the pixel electrode 558. Note that in the structure of FIG. 6A, the pixel electrode 558 corresponds to the anode of the EL element 557. In this specification, an EL element refers to an element that emits light by providing an EL layer between a cathode and an anode and applying a voltage or injecting current to the EL layer.
[0044]
The ends of the pixel electrodes 558 are covered with a photosensitive organic resin film 561, and the photosensitive organic resin film 561 is provided in a lattice shape so as to border each pixel, or in a stripe shape in units of rows or columns. Provided. In any case, the concave portion can be efficiently filled by forming the contact hole on the contact hole, and the entire surface can be flattened. The photosensitive organic resin film 561 may be a positive type or a negative type. In addition, a known resist material (polymer material including chromophore) can also be used.
[0045]
In addition, the surface of the photosensitive organic resin film 561 is covered with a nitride insulating film as the third passivation film 562, whereby degassing from the photosensitive organic resin film 561 can be suppressed. In addition, over the pixel electrode 558, the third passivation film 562 is etched to provide an opening, and the EL layer 563 and the pixel electrode 561 are in contact with each other in the opening. The EL layer 563 is generally formed by stacking thin films such as a light-emitting layer, a charge injection layer, or a charge transport layer, but any structure and material in which light emission has been confirmed can be used. For example, SAlq (Alq which is an organic material containing silicon as an electron transport layer or a hole blocking layer _Three It is also possible to use one in which one of the three ligands is substituted with a triphenylsilanol structure.
[0046]
Of course, it is not necessary to comprise only an organic thin film, a structure in which an organic thin film and an inorganic thin film are laminated, a polymer thin film, or a low molecular thin film may be used. The film forming method varies depending on whether a polymer thin film or a low molecular thin film is used, but may be formed by a known method.
[0047]
Further, a cathode 564 is provided on the EL layer 563, and a nitride insulating film as a fourth passivation film 565 is finally provided thereon. As the cathode 564, a metal thin film containing an element belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table may be used, but 0.2 to 1.5 wt% (preferably 0.5 to 1.0 wt%) lithium is added to aluminum. The added metal film is suitable in terms of charge injection and other points. Note that although lithium may be harmful to the operation of the TFT by diffusing, this embodiment is completely protected by the first passivation film 511, the second passivation film 513, and the third passivation film 562. Therefore, there is no need to worry about lithium diffusion.
[0048]
Here, data showing a blocking effect on lithium of a silicon nitride film formed by sputtering using high frequency discharge is shown in FIG. FIG. 7A shows CV characteristics of a MOS structure using a silicon nitride film (referred to as RF-SP SiN) formed by sputtering using high frequency discharge as a dielectric. Note that “Li-dip” means that a solution containing lithium was spin-coated on a silicon nitride film, and that it was intentionally contaminated with lithium for the test. FIG. 7B shows CV characteristics of a MOS structure in which a silicon nitride film (denoted as CVD SiN) formed by plasma CVD is used as a dielectric for comparison. Note that the data in FIG. 7B uses an alloy film in which lithium is added to aluminum as a metal electrode. These were subjected to a normal BT test (specifically, a heat treatment was performed at ± 150 ° C. for 1 hour in addition to a voltage application of 1.7 MV). As a result, as shown in FIG. The silicon nitride film formed by the plasma CVD method shows a significant change in the CV characteristics compared to the silicon nitride film formed by the sputtering method using the high frequency discharge, while the CV characteristics hardly change. Contamination by was confirmed. These data suggest that a silicon nitride film formed by sputtering using high frequency discharge has a very effective blocking effect against lithium diffusion.
[0049]
Further, by using a nitride insulating film as the second passivation film 513 or the third passivation film 562, a heat dissipation effect can be expected. For example, if the thermal conductivity of the silicon oxide film is 1, the silicon nitride film has a very high thermal conductivity of about 5 and the aluminum nitride film has about 35 to 130. Therefore, when the EL element generates heat, In addition, heat can be effectively dissipated and deterioration of the EL layer 563 due to self-heating can be suppressed.
[0050]
Note that the third passivation film 562 and the fourth passivation film 565 can be formed using the same material as the nitride insulating film used in the first passivation film 511 and the second passivation film 513.
[0051]
In the case of the structure shown in FIG. 6A, light emitted from the EL element passes through the pixel electrode 558 and is emitted from the substrate 501 side. At this time, since the SOG film 512 is translucent, light emitted from the EL element can be transmitted without any problem.
[0052]
Next, FIG. 6B shows an example in which a reflective metal film 571 is used instead of the pixel electrode 558, and the reflective metal film 571 is made of platinum (Pt) or the like in order to function as an anode. A metal film having a high work function such as gold (Au) is used. Further, since these metals are expensive, they may be stacked on an appropriate metal film such as an aluminum film or a tungsten film, and may be a pixel electrode in which platinum or gold is exposed at least on the outermost surface. Reference numeral 572 denotes an EL layer, and any structure and material in which light emission is confirmed can be used as in the case of FIG. Reference numeral 573 denotes a thin metal film (preferably 10 to 50 nm), and a metal film containing an element belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table is used to function as a cathode. Further, an oxide conductive film (typically an ITO film) 574 is provided over the metal film 573, and a fourth passivation film 575 is provided thereover.
[0053]
In the case of the structure shown in FIG. 6B, light emitted from the EL element is reflected by the pixel electrode 571, passes through the metal film 573, the oxide conductive film 574, and the like and is emitted from the substrate. At this time, since light does not transmit below the pixel electrode 571, a memory element, a resistance element, or the like may be provided, or the photosensitive organic resin film 561 may be colored. Therefore, the degree of freedom in design is high, and the manufacturing process can be simplified. Therefore, it can be said that the structure contributes to a reduction in manufacturing cost as a whole.
[0054]
[Embodiment 3]
In this embodiment, an example in which the connection structure between the drain wiring 521 and the pixel electrode 558 is modified in the light-emitting device described in Embodiment 2 will be described. Note that since the basic structure is the same as that in FIG. 5C, only necessary portions are denoted by reference numerals in this embodiment.
[0055]
FIG. 8A shows a structure in which the drain wiring 802 is formed after the pixel electrode 801 is formed using an oxide conductive film, and the drain wiring 802 is in contact with the end portion of the pixel electrode 801. ing. In the case of forming this structure, the pixel electrode 801 may be formed after the second opening 803 is formed, or the second opening 803 may be formed after the pixel electrode 801 is formed. In any case, since the SOG film 512 is always sealed by the first passivation film 511 and the second passivation film 513, the EL element characteristics and the thin film transistor electrical characteristics are not adversely affected.
[0056]
Next, in FIG. 8B, an interlayer insulating film 804 made of an inorganic insulating film is provided over the first passivation film 511, and a drain wiring 805 is provided thereover. At the same time, a connection wiring 806 is formed. The connection wiring 806 is connected to the lower-layer capacitor wiring 517. The drain wiring 805 and the connection wiring 806 are covered with an SOG film 807 having a first opening 808, and the first opening 808 is covered with a second passivation film 809 made of a nitride insulating film. . The second passivation film 809 has a second opening 810 on the bottom surface of the first opening 808, and the pixel electrode 811 made of an oxide conductive film and the drain wiring through the first opening 808 and the second opening 810. 805 is connected.
[0057]
At this time, a storage capacitor 812 including the connection wiring 806, the second passivation film 809, and the pixel electrode 811 is formed over the connection wiring 806. In the case of the structure shown in FIG. 8B, since only the second passivation film 809 having a high relative dielectric constant is used as a dielectric, a storage capacitor having a large capacitance value can be formed. Needless to say, a storage capacitor can be formed using the pixel electrode 811 and the capacitor wiring 517 as a pair of electrodes. In that case, the second passivation film 809, the interlayer insulating film 804, and the first passivation film 511 are used as dielectrics. Since it will be used, the capacitance value will be inferior to the structure of FIG.
[0058]
Next, FIG. 8C illustrates an example in which the nitride insulating film 813 is provided as another passivation film after the drain wiring 805 and the connection wiring 806 are formed in FIG. 8B. In such a case, the storage capacitor 814 includes the connection wiring 806, the nitride insulating film 813, the second passivation film 809, and the pixel electrode 811. In this case, the capacitance value is slightly inferior to the thickness of FIG. 8B, but the problem of pinholes can be reduced by stacking the dielectric, and as the storage capacitor, Increase reliability.
[0059]
As described above, the present invention is not limited to the structure shown in Embodiment Mode 2, and can be applied to all transistor structures using an SOG film as a planarization film. Note that in the structure described in this embodiment, the nitride insulating film described in Embodiments 1 and 2 can be used for the second passivation 809 and the nitride insulating film 813.
[0060]
[Embodiment 4]
In this embodiment, an example in which a bottom-gate thin film transistor (specifically, an inverted staggered TFT) is used as the thin film transistor in Embodiments 1 to 3 is described. That is, in the second or third embodiment, the present invention can be implemented even when an inverted staggered TFT is used as the switching TFT and the driving TFT.
[0061]
This embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 9A, 901 is a substrate, 902 is a gate electrode, 903 is a gate insulating film, 904 is a source region, 905 is a drain region, 906a and 906b are LDD regions, and 907 is a channel formation region. A semiconductor film is provided over a gate insulating film 903 provided so as to cover the electrode 902. Reference numerals 908 and 909 denote inorganic insulating films. In this embodiment, reference numeral 908 denotes a silicon oxide film, and 909 denotes a silicon nitride film. Reference numeral 909 functions as a first passivation film, and 908 functions as a buffer layer between the lower semiconductor layer and the first passivation film 909 made of silicon nitride. Up to this point, the structure is a known thin film transistor, and any known material can be used for each part.
[0062]
Next, an SOG film is provided as a planarization film 910 on the first passivation film 909, and a first opening (represented by a diameter φ1) 911 is provided in the SOG film 910. Further, a second passivation film 912 made of an inorganic insulating film is provided so as to cover the upper surface of the SOG film 910 and the inner wall surface of the first opening 911, and the second passivation film 912 has the first opening 911. A second opening (represented by a diameter φ2) 913 is provided on the bottom surface. Reference numeral 914 denotes a source electrode, and 915 denotes a drain electrode.
[0063]
In this embodiment mode, as in Embodiment Mode 1, the first passivation film 909 and the second passivation film 912 include a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum nitride film, and an aluminum nitride oxide film. A film or an aluminum oxynitride film can be used. It is also possible to form a laminated film including at least a part of these films. The diameter φ1 may be 2 to 10 μm (preferably 3 to 5 μm), the diameter φ2 may be 1 to 5 μm (preferably 2 to 3 μm), and the relationship φ1 <φ2 may be satisfied.
[0064]
As described above, it is not necessary to limit the structure of a thin film transistor to only a top gate type or only a bottom gate type in practicing the present invention, and the present invention can be applied to thin film transistors having any structure. Further, the present invention is not limited to a thin film transistor, and may be applied to a MOS transistor formed using a silicon well.
[0065]
[Embodiment 5]
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a liquid crystal display device will be described. 10A is a top view of one pixel of the liquid crystal display device (however, up to the point where a pixel electrode is formed), FIG. 10B is a circuit diagram thereof, and FIG. C) and (D) are drawings corresponding to cross-sectional views taken along the line AA ′ or BB ′, respectively.
[0066]
As shown in FIGS. 10A and 10B, the display portion of the liquid crystal display device includes a plurality of pixels surrounded by a gate wiring 751 and a data wiring 752 in a matrix arrangement, and each pixel has a switching element. A functioning TFT (hereinafter referred to as a switching TFT) 753, a capacitor portion 754, and a liquid crystal element 755 are provided. In the circuit diagram illustrated in FIG. 10B, both the capacitor portion 754 and the liquid crystal element 755 are connected to the constant potential line 756; however, it is not necessary to maintain the same potential, one is a common potential and the other is a ground potential. (Ground potential) may be used. Although not shown here, it can be formed by providing a liquid crystal layer above the pixel electrode 757. Note that in this embodiment, an n-channel TFT having a multi-gate structure is used as the switching TFT 753; however, a p-channel TFT may be used. The layout of the switching TFT may be set as appropriate by the practitioner.
[0067]
In the cross-sectional view of FIG. 10C, a switching TFT 753 and a capacitor portion 754 are shown. Reference numeral 701 denotes a substrate, which can be a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, or a plastic substrate (including a plastic film). Reference numeral 702 denotes a silicon nitride oxide film and 703 denotes a silicon oxynitride film, which are stacked to function as a base film. Of course, it is not necessary to limit to these materials. Further, an active layer of a switching TFT 753 is provided over the silicon oxynitride film 703. The active layer includes a source region 704, a drain region 705, LDD regions 706a to 706d, and channel formation regions 707a and 707b. Between the source region 704 and the drain region 705, there are two channel forming regions and four LDD regions.
[0068]
An active layer of the switching TFT 753 is covered with a gate insulating film 708, and gate electrodes 709a and 709b and gate electrodes 710a and 710b are provided thereon. As the gate insulating film 708, a silicon oxynitride film is used in this embodiment. A tantalum nitride film is used as the gate electrodes 709a and 710a, and a tungsten film is used as the gate electrodes 709b and 710b. Since these metal films have a high selection ratio, the structure shown in FIG. 10B can be obtained by selecting etching conditions. Regarding this etching condition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313397 by the present applicant may be referred to.
[0069]
Further, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film is provided as the first passivation film 711 covering the gate electrode, and an SOG film 712 is provided thereon. Further, the SOG film 711 is provided with a second passivation film 713 so as to cover the first opening (see FIG. 1), and a second opening (see FIG. 1) is provided on the bottom surface of the first opening. In this embodiment, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film is used as the second passivation film 713. Of course, other nitride insulating films such as an aluminum nitride film or an aluminum nitride oxide film can be used.
[0070]
The data wiring 752 is connected to the source region 704 through the first opening, and the drain wiring 715 is connected to the drain region 705 through the second opening. The drain wiring 715 is used as an electrode that forms a storage capacitor in the capacitor portion and is electrically connected to the pixel electrode 757. Note that although an oxide conductive film (typically an ITO film) that is transparent to visible light is used as the pixel electrode 757 in this embodiment, the present invention is not limited to this. In addition, the data wiring 752 and the drain wiring 715 may have a structure in which a wiring mainly composed of a low resistance metal such as aluminum or copper is sandwiched between other metal films or an alloy film of these metals.
[0071]
The drain wiring 715 is opposed to the capacitor wiring 716 formed at the same time as the gate electrode (that is, formed on the same surface as the gate electrode) with the first passivation film 711 and the second passivation film 713 interposed therebetween, and has a storage capacitor 754a. Forming. Further, the capacitor wiring 716 faces the semiconductor film 717 through the gate insulating film 708 and forms a storage capacitor 754b. Since this semiconductor film 717 is electrically connected to the drain region 705, it functions as an electrode by applying a constant voltage to the capacitor wiring 716. As described above, since the capacitor portion 754 has a configuration in which the storage capacitors 754a and 754b are connected in parallel, a large capacity can be obtained with a very small area. Furthermore, since the storage capacitor 754a uses a silicon nitride film having a high relative dielectric constant as a dielectric, a large capacity can be secured.
[0072]
FIG. 11 shows an example in which liquid crystal elements are actually formed in the liquid crystal display device having the above pixel configuration. FIG. 11A is a drawing corresponding to the cross section shown in FIG. 10C and shows a state in which a liquid crystal element 755 is formed over the pixel electrode 757. A spacer 721 made of an organic resin is provided on the drain wiring 715, and an alignment film 722 is provided thereon. The order of forming the spacers 721 and the alignment film 722 may be reversed. Further, a light-shielding film 724 made of a metal film, a counter electrode 725 made of an oxide conductive film, and an alignment film 726 are provided over another substrate (counter substrate) 723, and an alignment film 722 is formed using a sealant (not shown). And the alignment film 726 are attached so as to face each other. Further, liquid crystal 727 is injected from a liquid crystal injection port provided in the sealant, and the liquid crystal injection port is sealed to complete a liquid crystal display device. In addition, since the process after formation of the spacer 721 should just apply the cell assembly process of a general liquid crystal, detailed description is not performed.
[0073]
In the case of the structure shown in FIG. 11A, light enters from the counter substrate 723 side, is modulated by the liquid crystal 727, and is emitted from the substrate 701 side. At this time, the transmitted light is transmitted through the SOG film 712 used for the planarization film. However, since the SOG film 712 is transparent to visible light, it can transmit light without any problem.
[0074]
Next, FIG. 11B shows an example in which a drain wiring 731 made of a reflective metal film is used as it is instead of the pixel electrode 757. As the reflective metal film, an aluminum film (aluminum alloy film) is used. Or a conductive film having a silver thin film at least on the surface can be used. Description of other portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. In the case of the structure shown in FIG. 11B, light is incident from the counter substrate 723 side, modulated by the liquid crystal 727, and emitted from the counter substrate 723 side again. At this time, since light does not transmit below the drain wiring 731, a memory element, a resistance element, or the like may be provided. Therefore, the degree of freedom in design is high, and the manufacturing process can be simplified. Therefore, it can be said that the structure contributes to a reduction in manufacturing cost as a whole.
[0075]
[Embodiment 6]
In this embodiment, the entire structure of the light-emitting device illustrated in FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a top view of a light-emitting device formed by sealing an element substrate on which a thin film transistor is formed with a sealing material, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. FIG. 12C is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
[0076]
On the substrate 401, a pixel portion (display portion) 402, a data line driver circuit 403, gate line driver circuits 404a and 404b, and a protection circuit 405 provided so as to surround the pixel portion 402 are arranged so as to surround them. A sealing material 406 is provided. The structure of the pixel portion 402 may be referred to FIG. As the sealing material 406, a glass material, a metal material (typically stainless steel material), a ceramic material, or a plastic material (including a plastic film) can be used. However, as shown in FIG. It is also possible to stop. In addition, a light-transmitting material needs to be used depending on the light emission direction from the EL element.
[0077]
The sealant 406 may be provided so as to overlap with part of the data line driver circuit 403, the gate line driver circuits 404a and 404b, and the protection circuit 405. A sealing material 407 is provided using the sealing material 406, and a sealed space 408 is formed by the substrate 401, the sealing material 406, and the sealing material 407. The sealing material 407 is previously provided with a hygroscopic agent (barium oxide, calcium oxide, or the like) 409 in the recess, and adsorbs moisture, oxygen, etc. in the sealed space 408 to maintain a clean atmosphere. Plays a role in suppressing deterioration. This concave portion is covered with a fine mesh-shaped cover material 410, and the cover material 410 allows air and moisture to pass therethrough and does not allow the moisture absorbent 409 to pass. Note that the sealed space 408 may be filled with a rare gas such as nitrogen or argon, and may be filled with a resin or a liquid if inactive.
[0078]
An input terminal portion 411 for transmitting signals to the data line driver circuit 403 and the gate line driver circuits 404a and 404b is provided on the substrate 401, and an FPC (flexible printed circuit) 412 is provided to the input terminal portion 411. A data signal such as a video signal is transmitted via the. A cross section of the input terminal portion 411 is as shown in FIG. 12B. The input terminal portion 411 is provided on the side of the FPC 412 and the input wiring having a structure in which the oxide conductive film 414 is stacked over the wiring 413 formed simultaneously with the gate wiring or the data wiring. The wiring 415 thus formed is electrically connected using a resin 417 in which a conductor 416 is dispersed. Note that the conductor 416 may be a spherical polymer compound that is plated with gold or silver.
[0079]
FIG. 12D is an enlarged view of a region 418 surrounded by a dotted line in FIG. The protection circuit 405 may be configured by combining the thin film transistor 419 and the capacitor 420, and any known configuration may be used. The present invention is characterized in that a capacitor can be formed without increasing the photolithography process simultaneously with the improvement of the contact hole, and in this embodiment, the capacitor 420 is formed by taking advantage of the feature. . Note that the structure of the thin film transistor 419 and the capacitor 420 can be fully understood with reference to FIG. 6 and the description thereof, and thus the description thereof is omitted here.
[0080]
In this embodiment mode, the protection circuit 405 is provided between the input terminal portion 411 and the data line driver circuit 403. When static electricity such as a sudden pulse signal enters between the two, the pulse signal is externally transmitted. Play the role of escape. At that time, a high voltage signal that enters momentarily can be blunted by the capacitor 420, and other high voltages can be released to the outside by a circuit configured using a thin film transistor or a thin film diode. Needless to say, the protection circuit may be provided at another location, for example, between the pixel portion 402 and the data line driver circuit 403 or between the pixel portion 402 and the gate line driver circuits 404a and 404b.
[0081]
As described above, in this embodiment, an example in which a capacitor used in a protection circuit such as a countermeasure against static electricity provided in an input terminal portion is simultaneously formed in implementing the present invention is shown. It can be implemented in combination with any of the configurations 1 to 5.
[0082]
[Embodiment 7]
As an electronic device using the display device of the present invention as a display unit, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, an audio playback device (car audio, audio component, etc.), a notebook type personal computer, Reproducing a recording medium such as a game machine, a portable information terminal (mobile computer, cellular phone, portable game machine or electronic book), an image reproducing apparatus (specifically, a digital versatile disc (DVD)) provided with a recording medium, And a device provided with a display capable of displaying the image). Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
[0083]
FIG. 13A illustrates a television which includes a housing 2001, a support base 2002, a display portion 2003, a speaker portion 2004, a video input terminal 2005, and the like. The present invention can be applied to the display portion 2003. Note that all information display televisions such as a personal computer, a TV broadcast reception, and an advertisement display are included.
[0084]
FIG. 13B illustrates a digital camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an image receiving portion 2103, operation keys 2104, an external connection port 2105, a shutter 2106, and the like. The present invention can be applied to the display portion 2102.
[0085]
FIG. 13C illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion 2203, a keyboard 2204, an external connection port 2205, a pointing mouse 2206, and the like. The present invention can be applied to the display portion 2203.
[0086]
FIG. 13D illustrates a mobile computer, which includes a main body 2301, a display portion 2302, a switch 2303, operation keys 2304, an infrared port 2305, and the like. The present invention can be applied to the display portion 2302.
[0087]
FIG. 13E shows a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 2401, a housing 2402, a display portion A2403, a display portion B2404, a recording medium (DVD, etc.). A reading unit 2405, operation keys 2406, a speaker unit 2407, and the like are included. Although the display portion A 2403 mainly displays image information and the display portion B 2404 mainly displays character information, the present invention can be applied to the display portions A, B 2403, and 2404. Note that an image reproducing device provided with a recording medium includes a home game machine and the like.
[0088]
FIG. 13F illustrates a goggle type display (head mounted display), which includes a main body 2501, a display portion 2502, and an arm portion 2503. The present invention can be applied to the display portion 2502.
[0089]
FIG. 13G illustrates a video camera, which includes a main body 2601, a display portion 2602, a housing 2603, an external connection port 2604, a remote control receiving portion 2605, an image receiving portion 2606, a battery 2607, an audio input portion 2608, operation keys 2609, and the like. . The present invention can be applied to the display portion 2602.
[0090]
FIG. 13H illustrates a mobile phone, which includes a main body 2701, a housing 2702, a display portion 2703, an audio input portion 2704, an audio output portion 2705, operation keys 2706, an external connection port 2707, an antenna 2708, and the like. The present invention can be applied to the display portion 2703. Note that the display portion 2703 can suppress current consumption of the mobile phone by displaying white characters on a black background.
[0091]
As described above, the display device obtained by implementing the present invention may be used as a display unit of any electronic device. According to the present invention, the stability of the operation performance of the display device can be improved and the design margin can be expanded in the circuit design. Therefore, a low-cost display device can be provided, and the component cost of the electronic equipment can be reduced. Can be reduced. Note that a display device having any of the structures described in Embodiments 1 to 6 may be used for the electronic device of this embodiment.
[0092]
[Embodiment 8]
In this embodiment, an example of a light-emitting device having an element structure different from that of the light-emitting device described in Embodiment 2 (particularly similar to the top emission type in FIG. 6B) will be described. Since the basic structure is the same as the structure shown in FIGS. 5 and 6, detailed description thereof is omitted here, and reference numerals are referred to as necessary.
[0093]
In the light-emitting device illustrated in FIG. 14A, each of the power supply wiring 553, the drain wiring 521, and the data wiring 551 is formed of a metal film having a stacked structure. At this time, the structure of the drain wiring 521 is characterized. This point will be described with reference to an enlarged view shown in FIG. 15 (an enlarged view of a portion surrounded by a dotted line 1400 in FIG. 14A).
[0094]
In FIG. 15, 512 is an SOG film used as a planarizing film, and 513 is a second passivation film thereon. The drain wiring 521 actually has a three-layer structure of a first wiring 1401, a second wiring 1402, and a third wiring 1403. The first wiring 1401 is preferably made of a material that can make ohmic contact with the drain region (silicon film), and specifically titanium. The film thickness may be 10 to 100 nm. The second wiring 1402 is preferably made of a material that can secure a selection ratio with respect to the third wiring 1403 and has a work function as high as possible in the thin film. Specifically, TiN, Pt, Cr, W, Ni, Zn, or Sn. Etc. The film thickness may be 10 to 100 nm. The third wiring 1403 is preferably made of a low resistance material, and is preferably a metal or alloy containing aluminum or copper as a main component. The film thickness may be 0.5 to 1.5 μm.
[0095]
In this embodiment, the first wiring 1401 is a titanium film, the second wiring 1402 is a titanium nitride film or a tungsten nitride film, and the third wiring 1403 is an aluminum film (an impurity is added to the aluminum alloy film or the aluminum film). Including a membrane). Note that a titanium nitride film may be further provided as a fourth wiring over the third wiring 1403.
[0096]
A characteristic point in this embodiment is that after the drain wiring 521 is formed, a photosensitive resin film 561 is provided on the drain wiring 521, and the third wiring 1403 (or the first wiring is formed in a self-aligning manner using the photosensitive resin film 561 as a mask. The third wiring 1403 and the second wiring 1402) are etched. That is, the exposed second wiring 1402 (or the first wiring 1401) functions as an anode of the EL element. When the titanium nitride film is used as an anode, the work function can be increased by preliminarily irradiating with ultraviolet light, so that it can more easily function as an anode.
[0097]
As the etching method, either a dry etching method or a wet etching method may be used. However, when the dry etching method is used, the etching gas is BCl. _Three And Cl ₂ Can be used. That is, there is no problem if the second wiring 1402 or the first wiring 1401 functions as an etching stopper when the third wiring 1403 is etched.
[0098]
Note that the photosensitive resin film 561 preferably has a gentle upper end portion in order to improve the coverage of the light emitting layer and the cathode of the EL element provided thereon. That is, the radius of curvature (R) shown in FIG. 15 is 0.2 to 3 μm. Further, the taper angle at the lower end (angle formed with the third wiring 1403) (θ ₁ ) Is 30 ° <θ ₁ <70 ° (typically 40 ° <θ ₁ <50 °) may be selected. In the shape of the third wiring 1403 after etching, the taper angle (angle formed with the second wiring 1402) (θ ₂ ) Is still 30 ° <θ ₂ It may be selected from a range of <70 °. At this time, θ ₁ = Θ ₂ Is desirable. 30 ° <θ ₂ The reason why the angle is set to <70 ° is that the reflected light is less likely to be radiated upward, whether it is 70 ° or more or 30 ° or less.
[0099]
In this way, a recess is provided in the drain wiring 521, and a hole injection layer 1404 and a light emitting layer 1405 are formed thereon by spin coating. As the hole injection layer 1404, it is preferable to form a PEDOT / PSS (poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) film by a spin coating method in order to smooth the step of the third wiring 1403. The light-emitting layer 1405 can be formed using a known material by an evaporation method, a printing method, a spin coating method, a spray method, or an inkjet method. In this embodiment mode, a light-emitting center dye (1, 1) is used. , 4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene (TPB), 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylamino-styryl) -4H-pyran (DCM1), Nile red, coumarin 6 and the like ) Doped polyvinylcarbazole (PVK) films, each having a thickness of 100 to 150 nm. There.
[0100]
In addition, a very thin cathode 1406 with a thickness of 20 to 100 nm is provided over the light emitting layer 1405. If the film is thin to this extent, the transmittance for visible light can be sufficiently increased. As a material for the cathode 1406, an MgAg (magnesium-silver alloy) film or an aluminum film (typically an aluminum-lithium alloy film) containing an element belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table can be used. .
[0101]
A conductive film 1407 with a thickness of 30 to 100 nm is provided over the cathode 1406. If the film thickness is as thin as 30 to 100 nm, the transmittance for visible light can be sufficiently increased. The conductive film 1407 is preferably an aluminum film (which may contain an element belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table). The aluminum film has a high blocking effect against moisture and oxygen, and the aluminum film itself has the property of taking up oxygen and volume-expanding, so it has the advantage of having a strong resistance to deterioration with time due to oxygen and moisture. It can be said that it is suitable. Further, there is an advantage that the aluminum oxide 1408 formed on the surface plays a role of filling a pinhole of the aluminum film 1407 (portion indicated by 1409). Needless to say, the aluminum oxide film 1408 has no problem because it has a high transmittance to visible light. Note that as the conductive film 1407, a known transparent conductive film (a conductive film made of indium oxide, tin oxide, zinc oxide, or a combination thereof) may be used.
[0102]
Further, a light-transmitting insulating film (a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a diamond-like carbon film) is formed over the conductive film 1407 (in the case where the conductive film 1407 is an aluminum film, an aluminum oxide film 1408). 1410 may be provided.
[0103]
In addition, as in the light-emitting device illustrated in FIG. 14B, an auxiliary electrode 1411 may be provided over the conductive film 1407 in order to reduce the resistance of the cathode 1406. As the auxiliary electrode 1411, an alloy film containing aluminum or copper may be used. Since the light emitting layer is formed, the auxiliary electrode 1411 is preferably formed by an evaporation method.
[0104]
With the above structure, out of the light (direct light) generated in the light emitting layer 1405, light leakage in the lateral direction propagating through the film of the light emitting layer 1405 or the hole injection layer 1404 is caused by the inclination of the third wiring 1403. The action of reflecting on the surface and returning upward works, and the reflected light component increases. That is, effective light (effective light) extraction efficiency can be improved, and a bright light-emitting device with low power consumption can be obtained (see arrows in FIG. 14).
[0105]
Note that this embodiment mode can be implemented by freely combining with any structure of Embodiment Modes 1, 4, 6 or 7.
[0106]
[Embodiment 9]
In this embodiment, an example in which a tail portion having a desired radius of curvature is formed by devising an etching shape of the second wiring 1402 or the third wiring 1403 in the light-emitting device described in Embodiment 8 will be described.
[0107]
FIG. 16A is a drawing showing the portion up to the point where the third wiring 1403 is etched after the formation of the photosensitive resin film 561 in the eighth embodiment. Here, the second wiring 1402 is overetched to a depth of 5 to 50 nm from the surface, and the tail wiring 1602 has a curvature in the tail portion 1601. At this time, the radius of curvature (R) may be in the range of 0.1 to 100 μm.
[0108]
FIG. 16B is a diagram showing the portion up to the point where the third wiring 1403 is etched after the formation of the photosensitive resin film 561 in the eighth embodiment. Here, the second wiring 1402 is used as an etching stopper, and the tail portion 1602 of the second wiring 1402 has a curvature. At this time, the radius of curvature (R) may be in the range of 0.1 to 100 μm.
[0109]
FIG. 16C is a view showing the portion up to the point where the third wiring 1403 is etched after the formation of the photosensitive resin film 561 in the eighth embodiment. Here, the second wiring 1402 is overetched to a depth of 5 to 50 nm from the surface so that both the second wiring 1402 and the third wiring 1403 have a curvature in the tail portion 1603. And At this time, the radius of curvature (R) may be in the range of 0.1 to 100 μm.
[0110]
As described above, by providing curvature to the second wiring 1402 or the third wiring 1403 or both, it is possible to efficiently reflect light emitted from the light emitting layer upward, and to further improve the light extraction efficiency. It is possible.
[0111]
[Embodiment 10]
In this embodiment, examples of light-emitting methods that can be applied to the light-emitting devices in Embodiments 2 to 4 and 6 to 9 will be described. FIG. 17 is used for the description.
[0112]
In FIG. 17A, a light-emitting layer that emits white light is used as an EL element, and light emitted from the light-emitting layer is emitted from each of red (R), green (G), and blue (B) with a color filter (CF). This is a method of separating into emission colors. For example, white light emission can be obtained by dispersing an appropriate amount of four types of dyes (TPB, coumarin 6, DCM1, Nile red) inside the light emitting layer. In addition, what is necessary is just to use a well-known structure and material for the structure and material of the light emitting layer which light-emits white light.
[0113]
FIG. 17B illustrates a light emitting layer that emits blue light as an EL element, and light emitted from the light emitting layer emits red (R), green (G), and blue (B) light in the color conversion layer. This is a method of converting to a color (also called CCM method (color changing mediums)). In this case, since the color-converted light is broad, it is preferable to provide a color filter (CF) to extract only the light component having a steep peak and improve the contrast. In addition, the structure and material of the light emitting layer which emits blue light may be a known structure and material, and the color conversion layer may be a known material.
[0114]
FIG. 17C illustrates a method in which three light emitting layers corresponding to light emission of red (R), green (G), and blue (B) are separately formed as EL elements. In this case, it can be said that a vapor deposition method that is easy to make with a metal mask or the like is preferable. In addition, what is necessary is just to use a well-known structure and material as a structure and material of the light emitting layer which light-emits each of red, green, and blue.
[0115]
Note that this embodiment can be implemented by freely combining with any structure of Embodiments 1 to 4 and 6 to 9.
[0116]
【The invention's effect】
According to the present invention, a display device can be manufactured in a process with a high design margin in circuit design while ensuring the stability of the operation performance of the thin film transistor, and the improvement in the stability of the operation performance of the display device can be achieved. . Furthermore, at the same time as the above-described thin film transistor is manufactured, a large capacity can be formed with a small area without increasing the number of photolithography processes, and the image quality of the display device can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates a structure of a thin film transistor.
FIGS. 2A and 2B illustrate a manufacturing process of a thin film transistor. FIGS.
FIG. 3 illustrates a structure of a thin film transistor.
FIG. 4 is a diagram showing a process chart for forming an SOG film.
FIG. 5 illustrates a pixel structure of a light emitting device.
FIG 6 illustrates a cross-sectional structure of a light-emitting device.
FIG. 7 is a diagram showing CV characteristics of a MOS structure that dielectrics a silicon nitride film.
FIG 8 illustrates a cross-sectional structure of a light-emitting device.
FIG 9 illustrates a structure of an inverted staggered thin film transistor.
FIG 10 illustrates a pixel structure of a liquid crystal display device.
FIG. 11 illustrates a cross-sectional structure of a liquid crystal display device.
FIG. 12 illustrates an external structure of a light-emitting device.
FIG. 13 is a diagram showing a specific example of an electric appliance.
FIG 14 illustrates a cross-sectional structure of a light-emitting device.
FIG. 15 is an enlarged view of a part of a cross-sectional structure of a light-emitting device.
FIG. 16 is an enlarged view of a part of a cross-sectional structure of a light-emitting device.
FIG 17 illustrates a light-emitting method of a light-emitting device.

Claims (7)

A pixel portion including a plurality of pixels, the plurality of pixels have a semiconductor element and said semiconductor element and electrically connected to the storage capacitor, respectively,
The semiconductor element is
A semiconductor film;
A gate insulating film formed on the semiconductor film;
A gate electrode formed on the gate insulating film ,
The holding capacity is
A first conductive film formed on the gate insulating film;
A first inorganic insulating film formed on the first conductive film;
A second inorganic insulating film formed on the first inorganic insulating film;
A second conductive film formed on the second inorganic insulating film,
The gate insulating film, the first inorganic insulating film is formed on the gate electrode and the first over the conductive film,
An SOG film having a first opening is formed on the first inorganic insulating film,
The second inorganic insulating film that seals the SOG film together with the first inorganic insulating film is formed on the first insulating film and the SOG film,
A second opening is formed in the gate insulating film, the first inorganic insulating film, and the second inorganic insulating film;
The second opening is formed inside the first opening,
A display device , wherein a wiring electrically connected to the semiconductor film through the second opening is formed on the second inorganic insulating film . In claim 1,
The second opening is formed inside the first opening formed on the semiconductor film, and is not formed inside the first opening formed on the first conductive film. Characteristic display device. A pixel portion including a plurality of pixels, the plurality of pixels have a semiconductor element and said semiconductor element and electrically connected to the storage capacitor, respectively,
The semiconductor element is
A first semiconductor film;
A gate insulating film formed on the first semiconductor film;
A gate electrode formed on the gate insulating film ,
The holding capacity is
A second semiconductor film;
The gate insulating film formed on the second semiconductor film;
A first conductive film formed on the gate insulating film;
A first inorganic insulating film formed on the first conductive film;
A second inorganic insulating film formed on the first inorganic insulating film;
A second conductive film formed on the second inorganic insulating film,
The gate insulating film, the first inorganic insulating film is formed on the gate electrode and the first over the conductive film,
An SOG film having a first opening is formed on the first inorganic insulating film,
The second inorganic insulating film that seals the SOG film together with the first inorganic insulating film is formed on the first insulating film and the SOG film,
A second opening is formed in the gate insulating film, the first inorganic insulating film, and the second inorganic insulating film;
The second opening is formed inside the first opening,
A display device , wherein a wiring electrically connected to the first semiconductor film through the second opening is formed on the second inorganic insulating film . In claim 3,
The holding capacity is
A first storage capacitor composed of the second semiconductor film, the gate insulating film, and the first conductive film;
A display device comprising: the first conductive film, the first inorganic insulating film, the second inorganic insulating film, and a second storage capacitor including the second conductive film. In claim 3 or claim 4,
The second opening is formed inside the first opening formed on the first semiconductor film, and is not formed inside the first opening formed on the first conductive film. A display device characterized by that. In any one of Claims 1 thru | or 5,
The gate electrode and the first conductive film are in contact with the gate insulating film, respectively.
The display device, wherein the wiring and the second conductive film are in contact with the second inorganic insulating film, respectively. In any one of Claims 1 thru | or 6 ,
The first inorganic insulating film and the second inorganic insulating film are respectively a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum nitride film, an aluminum nitride oxide film, or an aluminum oxynitride film. Display device.

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