JP4531164B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタ(以下、TFTと記す)で構成された回路を有する半導体装置を用いて構成される液晶表示装置およびその作製方法に関する。特に本発明は、反射型液晶表示装置を利用した電気光学装置、および電気光学装置を搭載した電子機器に好適に利用できる技術を提供する。尚、本明細書において液晶表示装置とは、液晶表示特性を利用することで機能する装置全般を指し、上記電気光学装置およびその電気光学装置を搭載した電子機器をその範疇に含んでいる。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯ワープロやノートパソコンやポケットテレビなどのいわゆるモバイルツールなどへの液晶表示装置の応用が急速に発展している。
【0003】
特に、反射型の液晶表示装置は、外部からの入射光を装置内で反射することによって表示を行うものである。従来の透過型の液晶表示装置においては光源であるバックライトを必要とするが、反射型の液晶表示装置では、上記の特性により、光源は原則として不要である。このため、大幅な消費電力の低減がはかられ、しかも薄形及び軽量化の効果も狙える。このため、屋外のような、自然の環境の中に光源があり、電源供給がおのずと制限され、重量の小さいことが要求されるような場での使用を前提とした、これらの表示装置として有効であることから、次第に注目を集めてきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来、反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置と比較して、表示が暗いといわれている。これは、反射型液晶表示装置はまだ、有効に入射光を利用するにいたっていないという液晶モード側の問題もある。しかし、バックライトという、使用できる光があらかじめ適切に用意されている透過型とは違って、反射型では必ずしも所望の光が表示装置へと供給されるとは限らない。このため、いかにこの限られた光を効果的に集めることができるかが、この反射型液晶表示装置の開発を行う上でのキーポイントのひとつとなっている。
【0005】
このような課題を解決しようとする手段のひとつに、ガラス基板に研磨剤などを使って傷をつけ、さらに薬液を使って、傷を深化させつつ、基板を洗浄するという方法がある。薬液に浸す時間を適切に選ぶことによって、基板の凹凸を制御し、これに反射膜を形成することで、所望の散乱性が得られるとしている。しかし、この方法では、凹凸を細かく制御するのが極めて困難であり、毎回安定して、所望の散乱特性が得られるとは限らない。しかも、きわめてメカニカルで粗い方法であり、近年のTFTプロセスなど微細パターン技術を適用するには不適切である。
【0006】
また、もうひとつの方法として、反射機能をもつ膜として、表示装置内に鏡面画素電極を用い、パネルの外に拡散フィルムと呼ばれる散乱性を持たせた層を形成する方法がある。従来の透過型表示装置とほとんど同じプロセスを用いてパネルが作製でき、さらに拡散フィルムが外付けであるため、生産性にもすぐれた方法でもある。しかし、前方散乱のみを起こし、後方散乱を全く起こさないという理想的な拡散フィルムはいまだ存在せず、これがコントラストを落とす一因になっている。さらに、基板の外に散乱性を持たせるため、基板の板厚が厚い場合、または画素サイズが非常に小さい場合、入射光と反射光とでそれぞれ異なった画素を通過する現象が無視できないことがあり、この場合はいわゆるオプティカルクロストークの原因にもなりうる。
【0007】
さらに、もうひとつの方法として、パネルの画素直下の層間膜にフォトリソグラフィー法を用いて、微細なパターンをつけ、その上に反射電極をつけることによって、反射電極自体に散乱性を持たせようとする試みもある。この方法なら表示装置の画質の劣化もなく、散乱性の制御も可能であるため、かなり有効な方法であると目される。しかし、素子基板に対して、パターニング工程が一つ以上増え、工程がそれだけ煩雑になり、さらに歩留りの低下も懸念される。
【0008】
本発明はこのような問題点を解決するための技術であり、TFTを用いて作製されるアクティブマトリクス型の反射型液晶表示装置において、入射光が効率よく反射及び乱反射する反射電極を形成することを目的としている。
【0009】
また、安定かつ平易なプロセスを用いることにより、工程数を削減して製造コストの低減および歩留まりの向上を実現することを目的としている。
【0010】
なお、工程数を削減して製造コストの低減および歩留まりを実現するためには、TFTの製造に要するフォトマスクの枚数を削減することが必要である。フォトマスクはフォトリソグラフィーの技術において、エッチング工程のマスクとするレジストパターンを基板上に形成するために用いる。従って、フォトマスクを1枚使用することは、その前後の工程において、被膜の成膜およびエッチングなどの工程の他に、レジスト剥離、洗浄や乾燥工程などが付加され、フォトリソグラフィーの工程においても、レジスト塗布、プレベーク、露光、現像、ポストベークなどの煩雑な工程が行われることを意味する。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明の構成は、
微粒子または有機物の小片を含有する有機樹脂材料から形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された反射電極とを備えたことを特徴とする半導体装置である。
【0012】
また、他の発明の構成は、
画素部に設けた画素TFTと、該画素部の周辺にpチャネル型TFTとnチャネル型TFTとを設けた駆動回路とを同一の基板上に有する半導体装置において、
微粒子または有機物の小片を含む有機樹脂材料からなる絶縁膜と、
前記絶縁膜上に画素電極とを有することを特徴とする半導体装置である。
【0013】
また、他の発明の構成は、
画素部に設けた画素TFTと、該画素部の周辺にpチャネル型TFTとnチャネル型TFTとを設けた駆動回路とを同一の基板上に有する半導体装置において、
前記駆動回路のpチャネル型TFTは、チャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域を形成する高濃度p型不純物領域を有し、
前記駆動回路のnチャネル型TFTと前記画素TFTとは、チャネル形成領域と、該チャネル形成領域に接して設けられLDD領域を形成する低濃度n型不純物領域と、該低濃度n型不純物領域の外側に設けられソース領域またはドレイン領域を形成する高濃度n型不純物領域とを有し、
前記画素部に設けた画素電極は光反射性表面を有し、微粒子または有機物の小片を含む有機絶縁物材料からなる絶縁膜上に形成され、少なくとも、前記画素TFTのゲート電極の上方に設けた無機絶縁物材料から成る保護膜と、前記保護膜上に密接して形成された前記絶縁膜とに設けられた開孔を介して、前記画素TFTに接続していること
を特徴とする半導体装置である。
【0014】
上記各構成において、前記有機樹脂材料に含まれる微粒子または有機物の小片の密度は、30000個/mm2〜50000個/mm2であることを特徴としている。30000個/mm2以下である場合には、ある程度有機樹脂膜の表面が平坦となるため、有機樹脂膜上に反射電極を形成すると鏡面となる部分が多くなってしまう。また、50000個/mm2以上である場合には、微粒子または有機物の小片の擬集が問題となってしまう。
【0015】
なお、本明細書中で微粒子とは、粒径0.1μm〜5μmの大きさで粒状のものを指しており、微粒子の材料としては、シリカ微粒子等の無機材料であっても、有機材料であってもよい。
【0016】
また、本明細書中で有機物の小片とは、1μm〜5μmの大きさのものを指しており、その形状は特に限定されない。代表的な有機物の小片の主成分としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
【0017】
また、本明細書中で微粒子または有機物の小片を含む含有する有機樹脂膜とは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を指す。また、該有機樹脂膜を塗布する方法としては、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、バーコート法またはカーテンコート法等が挙げられる。
【0018】
また、上記各構成において、前記有機樹脂材料に含まれる微粒子または有機物の小片により前記絶縁膜の表面は凹凸を有していることを特徴としている。
【0019】
また、上記各構成において、前記反射電極の表面は凹凸を有していることを特徴としている。なお、反射電極の表面に高低差が、最大で5μmの凹凸を形成することができる。
【0020】
また、上記各構成において、前記有機物の小片の材料は、前記有機樹脂材料と同一であることを特徴としている。こうすることによって、エッチングの際、有機樹脂材料と有機物の小片とを同時に除去することができる。
【0021】
また、上記各構成において、前記半導体装置は、反射型の液晶表示装置であることを特徴としている。
【0022】
また、上記構成を実現するための発明の構成は、
有機樹脂材料中に微粒子または有機物の小片を混合した後、微粒子または有機物の小片を含む有機樹脂材料を塗布することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【0023】
また、他の発明の構成は、
画素部に設けた画素TFTと、該画素部の周辺にpチャネル型TFTとnチャネル型TFTとを設けた駆動回路とを同一の基板上に有する半導体装置の作製方法において、
前記基板上に、下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に複数の島状半導体層を形成する工程と、
前記島状半導体層の選択された領域に、前記駆動回路のnチャネル型TFTと前記画素TFTとのLDD領域を形成する低濃度n型不純物領域を形成する工程と、
該低濃度n型不純物領域の外側にソース領域またはドレイン領域を形成する高濃度n型不純物領域を形成する工程と、
前記島状半導体層の選択された領域に、前記駆動回路のpチャネル型TFTのソース領域またはドレイン領域を形成する高濃度p型不純物領域を形成する工程と、
前記駆動回路のnチャネル型TFTと前記画素TFTとpチャネル型TFTとのゲート電極の上方に、無機絶縁物材料から成る保護膜を形成する工程と、
該保護膜に密接して微粒子または有機物の小片を含む有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜を形成する工程と、
前記画素TFTに接続する光反射性表面を有する画素電極を、前記層間絶縁膜上に形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【0024】
上記構成において、微粒子または有機物の小片を含む有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜を形成する前記工程は、微粒子または有機物の小片を含む有機樹脂材料を塗布する工程であることを特徴としている。
【0025】
また、他の発明の構成は、
微粒子または有機物の小片を散布した後、前記微粒子または前記有機物の小片を覆って有機樹脂材料を塗布することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下に示す実施例により詳細な説明を行う。
【0027】
[実施例1]
図1〜図3を用いて本発明の実施例を説明する。ここでは、画素部の画素TFTおよび保持容量と、表示領域の周辺に設けられる駆動回路のTFTを同時に作製する方法について工程に従って詳細に説明する。
【0028】
図1(A)において、基板101にはコーニング社の#7059ガラスや#1737ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板の他に、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)など光学的異方性を有しないプラスティック基板を用いることができる。ガラス基板を用いる場合には、ガラス歪み点よりも10〜20℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。そして、基板101のTFTを形成する表面に、基板101からの不純物拡散を防ぐために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの下地膜102を形成する。例えば、プラズマCVD法でSiH4、NH3、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜102aを10〜200nm(好ましくは50〜100nm)、同様にSiH4、N2Oから作製される酸化窒化水素化シリコン膜102bを50〜200nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積層形成する。
【0029】
酸化窒化シリコン膜は従来の平行平板型のプラズマCVD法を用いて形成する。酸化窒化シリコン膜102aは、SiH4を10SCCM、NH3を100SCCM、N2Oを20SCCMとして反応室に導入し、基板温度325℃、反応圧力40Pa、放電電力密度0.41W/cm2、放電周波数60MHzとした。一方、酸化窒化水素化シリコン膜102bは、SiH4を5SCCM、N2Oを120SCCM、H2を125SCCMとして反応室に導入し、基板温度400℃、反応圧力20Pa、放電電力密度0.41W/cm2、放電周波数60MHzとした。これらの膜は、基板温度を変化させ、反応ガスの切り替えのみで連続して形成することもできる。
【0030】
このようにして作製した酸化窒化シリコン膜102aは、密度が9.28×1022/cm3であり、フッ化水素アンモニウム(NH4HF2)を7.13%とフッ化アンモニウム(NH4F)を15.4%含む混合溶液(ステラケミファ社製、商品名LAL500)の20℃におけるエッチング速度が約63nm/minと遅く、緻密で硬い膜である。このような膜を下地膜に用いると、この上に形成する半導体層にガラス基板からのアルカリ金属元素が拡散するのを防ぐのに有効である。
【0031】
次に、25〜80nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで非晶質構造を有する半導体層103aを、プラズマCVD法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。例えば、プラズマCVD法で非晶質シリコン膜を55nmの厚さに形成する。非晶質構造を有する半導体膜には、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、下地膜102と非晶質半導体層103aとは両者を連続形成することも可能である。例えば、前述のように酸化窒化シリコン膜102aと酸化窒化水素化シリコン膜102bをプラズマCVD法で連続して成膜後、反応ガスをSiH4、N2O、H2からSiH4とH2或いはSiH4のみに切り替えれば、一旦大気雰囲気に晒すことなく連続形成できる。その結果、酸化窒化水素化シリコン膜102bの表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するTFTの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。
【0032】
そして、結晶化の工程を行い非晶質半導体層103aから結晶質半導体層103bを作製する。その方法としてレーザーアニール法や熱アニール法(固相成長法)、またはラピットサーマルアニール法(RTA法)を適用することができる。前述のようなガラス基板や耐熱性の劣るプラスチック基板を用いる場合には、特にレーザーアニール法を適用することが好ましい。RTA法では、赤外線ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどを光源に用いる。或いは特開平7−130652号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法で結晶質半導体層103bを形成することもできる。結晶化の工程ではまず、非晶質半導体層が含有する水素を放出させておくことが好ましく、400〜500℃、1時間程度の熱処理を行い含有する水素量を5atom%以下にしてから結晶化させると膜表面の荒れを防ぐことができるので良い。
【0033】
結晶化をレーザーアニール法にて行う場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやアルゴンレーザーをその光源とする。パルス発振型のエキシマレーザーを用いる場合には、レーザー光を線状に加工してレーザーアニールを行う。レーザーアニール条件は実施者が適宣選択するものであるが、例えば、レーザーパルス発振周波数30Hzとし、レーザーエネルギー密度を100〜500mJ/cm2(代表的には300〜400mJ/cm2)とする。そして線状ビームを基板全面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率(オーバーラップ率)を80〜98%として行う。このようにして図1(B)に示すように結晶質半導体層103bを得ることができる。
【0034】
そして、結晶質半導体層103b上にフォトマスク1(PM1)を用い、フォトリソグラフィーの技術を用いてレジストパターンを形成し、ドライエッチングによって結晶質半導体層を島状に分割し、島状半導体層104〜108を形成しする。ドライエッチングにはCF4とO2の混合ガスを用いる。
【0035】
このような島状半導体層に対し、TFTのしきい値電圧(Vth)を制御する目的でp型を付与する不純物元素を1×1016〜5×1017atoms/cm3程度の濃度で島状半導体層の全面に添加しても良い。半導体に対してp型を付与する不純物元素には、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)など周期律表第13族の元素が知られている。その方法として、イオン注入法やイオンドープ法を用いることができるが、大面積基板を処理するにはイオンドープ法が適している。イオンドープ法ではジボラン(B2H6)をソースガスとして用いホウ素(B)を添加する。このような不純物元素の注入は必ずしも必要でなく省略しても差し支えないが、特にnチャネル型TFTのしきい値電圧を所定の範囲内に収めるために好適に用いる手法である。
【0036】
ゲート絶縁膜109はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、膜厚を40〜150nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、120nmの厚さで酸化窒化シリコン膜から形成すると良い。また、SiH4とN2OにO2を添加させて作製された酸化窒化シリコン膜は、膜中の固定電荷密度が低減されているのでこの用途に対して好ましい材料となる。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い(図1(C))。
【0037】
図1(D)に示すように、ゲート絶縁膜109上にゲート電極を形成するための耐熱性導電層を形成する。耐熱性導電層は単層で形成しても良いが、必要に応じて二層あるいは三層といった複数の層から成る積層構造としても良い。このような耐熱性導電性材料を用い、例えば、導電性の窒化物金属膜から成る導電層(A)110と金属膜から成る導電層(B)111とを積層した構造とすると良い。導電層(B)111はタンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜(代表的にはMo−W合金膜、Mo−Ta合金膜)で形成すれば良く、導電層(A)110は窒化タンタル(TaN)、窒化タングステン(WN)、窒化チタン(TiN)膜、窒化モリブデン(MoN)などで形成する。また、導電層(A)110はタングステンシリサイド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを適用しても良い。導電層(B)111は低抵抗化を図るために含有する不純物濃度を低減させることが好ましく、特に酸素濃度に関しては30ppm以下とすると良かった。例えば、タングステン(W)は酸素濃度を30ppm以下とすることで20μΩcm以下の比抵抗値を実現することができた。
【0038】
導電層(A)110は10〜50nm(好ましくは20〜30nm)とし、導電層(B)111は200〜400nm(好ましくは250〜350nm)とすれば良い。Wをゲート電極とする場合には、Wをターゲットとしたスパッタ法で、アルゴン(Ar)ガスと窒素(N2)ガスを導入して導電層(A)111を窒化タングステン(WN)で50nmの厚さに形成し、導電層(B)110をWで250nmの厚さに形成する。その他の方法として、W膜は6フッ化タングステン(WF6)を用いて熱CVD法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、W膜の抵抗率は20μΩcm以下にすることが望ましい。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、W中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことより、スパッタ法による場合、純度99.9999%のWターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してW膜を形成することにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現することができる。
【0039】
一方、導電層(A)110にTaN膜を、導電層(B)111にTa膜を用いる場合には、同様にスパッタ法で形成することが可能である。TaN膜はTaをターゲットとしてスパッタガスにArと窒素との混合ガスを用いて形成し、Ta膜はスパッタガスにArを用いる。また、これらのスパッタガス中に適量のXeやKrを加えておくと、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することができる。α相のTa膜の抵抗率は20μΩcm程度でありゲート電極に使用することができるが、β相のTa膜の抵抗率は180μΩcm程度でありゲート電極とするには不向きであった。TaN膜はα相に近い結晶構造を持つので、この上にTa膜を形成すればα相のTa膜が容易に得られた。尚、図示しないが、導電層(A)110の下に2〜20nm程度の厚さでリン(P)をドープしたシリコン膜を形成しておくことは有効である。これにより、その上に形成される導電膜の密着性向上と酸化防止を図ると同時に、導電層(A)110または導電層(B)111が微量に含有するアルカリ金属元素がゲート絶縁膜109に拡散するのを防ぐことができる。いずれにしても、導電層(B)111は抵抗率を10〜50μΩcmの範囲ですることが好ましい。
【0040】
次に、フォトマスク2(PM2)を用い、フォトリソグラフィーの技術を使用してレジストマスク112〜117を形成し、導電層(A)110と導電層(B)111とを一括でエッチングしてゲート電極118〜122と容量配線123を形成する。ゲート電極118〜122と容量配線123は、導電層(A)から成る118a〜122aと、導電層(B)から成る118b〜122bとが一体として形成されている(図2(A))。
【0041】
導電層(A)および導電層(B)をエッチングする方法は実施者が適宣選択すれば良いが、前述のようにWを主成分とする材料で形成されている場合には、高速でかつ精度良くエッチングを実施するために高密度プラズマを用いたドライエッチング法を適用することが望ましい。高密度プラズマを得る手法の一つとして、誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)エッチング装置を用いると良い。ICPエッチング装置を用いたWのエッチング法は、エッチングガスにCF4とCl2の2種のガスを反応室に導入し、圧力0.5〜1.5Pa(好ましくは1Pa)とし、誘導結合部に200〜1000Wの高周波(13.56MHz)電力を印加する。この時、基板が置かれたステージには20Wの高周波電力が印加され、自己バイアスで負電位に帯電することにより、正イオンが加速されて異方性のエッチングを行うことができる。ICPエッチング装置を使用することにより、Wなどの硬い金属膜も2〜5nm/秒のエッチング速度を得ることができる。また、残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20%程度の割合でエッチング時間を増しオーバーエッチングをすると良い。しかし、この時に下地とのエッチングの選択比に注意する必要がある。例えば、W膜に対する酸化窒化シリコン膜(ゲート絶縁膜109)の選択比は2.5〜3であるので、このようなオーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は20〜50nm程度エッチングされて実質的に薄くなった。
【0042】
そして、nチャネル型TFTにLDD領域を形成するために、n型を付与する不純物元素添加の工程(n-ドープ工程)を行った。ここではゲート電極118〜122をマスクとして自己整合的にn型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加した。n型を付与する不純物元素として添加するリン(P)の濃度は1×1016〜5×1019atoms/cm3の濃度範囲で添加する。このようにして、図2(B)に示すように島状半導体層に低濃度n型不純物領域124〜129を形成する。
【0043】
次に、nチャネル型TFTにおいて、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度n型不純物領域の形成を行った(n+ドープ工程)。まず、フォトマスク3(PM3)を用い、レジストのマスク130〜134を形成し、n型を付与する不純物元素を添加して高濃度n型不純物領域135〜140を形成した。n型を付与する不純物元素にはリン(P)を用い、その濃度が1×1020〜1×1021atoms/cm3の濃度範囲となるようにフォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行った(図2(C))。
【0044】
そして、pチャネル型TFTを形成する島状半導体層104、106にソース領域およびドレイン領域とする高濃度p型不純物領域144、145を形成する。ここでは、ゲート電極118、120をマスクとしてp型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に高濃度p型不純物領域を形成する。このとき、nチャネル型TFTを形成する島状半導体膜105、107、108は、フォトマスク4(PM4)を用いてレジストマスク141〜143を形成し全面を被覆しておく。高濃度p型不純物領域144、145はジボラン(B2H6)を用いたイオンドープ法で形成する。この領域のボロン(B)濃度は3×1020〜3×1021atoms/cm3となるようにする(図2(D))。この高濃度p型不純物領域144、145には、前工程においてリン(P)が添加されていて、高濃度p型不純物領域144a、145aには1×1020〜1×1021atoms/cm3の濃度で、高濃度p型不純物領域144b、145bには1×1016〜5×1019atoms/cm3の濃度で含有しているが、この工程で添加するボロン(B)の濃度を1.5から3倍となるようにすることにより、pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として機能する上で何ら問題はなかった。
【0045】
その後、図3(A)に示すように、ゲート電極およびゲート絶縁膜上から保護絶縁膜146を形成する。保護絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。いずれにしても保護絶縁膜146は無機絶縁物材料から形成する。保護絶縁膜146の膜厚は100〜200nmとする。ここで、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法で、オルトケイ酸テトラエチル(Tetraethyl Orthosilicate:TEOS)とO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができる。酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3から作製される酸化窒化シリコン膜、またはSiH4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力20〜200Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(60MHz)電力密度0.1〜1.0W/cm2で形成することができる。また、SiH4、N2O、H2から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプラズマCVD法でSiH4、NH3から作製することが可能である。
【0046】
その後、それぞれの濃度で添加されたn型またはp型を付与する不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用することができる。熱アニール法では酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜700℃、代表的には500〜600℃で行うものであり、本実施例では550℃、4時間の熱処理を行った。また、基板101に耐熱温度が低いプラスチック基板を用いる場合にはレーザーアニール法を適用することが好ましい(図3(B))。
【0047】
活性化の工程の後、さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃、1〜12時間の熱処理を行い、島状半導体膜を水素化する工程を行った。この工程は熱的に励起された水素により島状半導体膜にある1016〜1018/cm3のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。
【0048】
活性化および水素化の工程が終了したら、有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜147aを塗布する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用することができる。この層間絶縁膜の直上に乗るべき反射電極に散乱特性を持たせるためには、層間絶縁膜は凹凸のついた形状でなければならない。有機絶縁膜物質を含む塗布液に2〜5ミクロン程度の大きさを持つ有機物の小片147bを加える。なお有機物の小片147bの形状は、小片の積み重なりを防止するため、球状のものを使用するのが好ましい。そして、超音波発生装置にてこの混合液を攪拌する。このとき、小片同士が凝集して、大きな塊ができるのを防止するために、混合液の粘度が10cp程度になるように溶剤による希釈を行った。この混合液を基板に塗布する。その後、ホットプレートで80℃、60秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンで250℃、60分焼成した。
【0049】
このようにして、有機絶縁膜の表面に凹凸部を形成することができた。ところで、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生容量を低減するできる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例のように、保護絶縁膜146として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜などと組み合わせて用いる必要がある。
【0050】
その後、フォトマスク5(PM5)を用い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの島状半導体膜に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成はドライエッチング法により行う。この場合、エッチングガスにCF4、O2、Heの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る層間絶縁膜をまずエッチングし、その後、続いてエッチングガスをCF4、O2として保護絶縁膜146をエッチングする。さらに、島状半導体層との選択比を高めるために、エッチングガスをCHF3に切り替えてゲート絶縁膜をエッチングすることにより、良好にコンタクトホールを形成することができる。
【0051】
そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、フォトマスク6(PM6)によりレジストマスクパターンを形成し、エッチングによってソース配線148〜152とドレイン配線153〜158を形成する。ここで、ドレイン配線157は画素電極として機能するものである。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ti膜を50〜150nmの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのTi膜上に重ねてアルミニウム(Al)を300〜400nmの厚さで形成して配線とした。
【0052】
この状態で水素化処理を行うとTFTの特性向上に対して好ましい結果が得られた。例えば、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃、1〜12時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。また、このような熱処理により保護絶縁膜146や、下地膜102にに存在する水素を島状半導体膜104〜108に拡散させ水素化をすることもできる。いずれにしても、島状半導体膜104〜108中の欠陥密度を1016/cm3以下とすることが望ましく、そのために水素を0.01〜0.1atomic%程度付与すれば良かった(図3(C))。
【0053】
こうして6枚のフォトマスクにより、同一の基板上に、駆動回路のTFTと画素部の画素TFTとを有した基板を完成させることができる。駆動回路には第1のpチャネル型TFT200、第1のnチャネル型TFT201、第2のpチャネル型TFT202、第2のnチャネル型TFT203、画素部には画素TFT204、保持容量205が形成されている。本明細書では便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【0054】
駆動回路の第1のpチャネル型TFT200には、島状半導体膜104にチャネル形成領域206、高濃度p型不純物領域から成るソース領域207a、207b、ドレイン領域208a,208bを有したシングルドレインの構造を有している。第1のnチャネル型TFT201には、島状半導体膜105にチャネル形成領域209、ゲート電極119と重ならないLDD領域210、ソース領域212、ドレイン領域211を有している。このLDD領域のチャネル長方向の長さは1.0〜4.0μm、好ましくは2.0〜3.0μmとした。nチャネル型TFTにおけるLDD領域の長さをこのようにすることにより、ドレイン領域近傍に発生する高電界を緩和して、ホットキャリアの発生を防ぎ、TFTの劣化を防止することができる。駆動回路の第2のpチャネル型TFT202は同様に、島状半導体膜106にチャネル形成領域213、高濃度p型不純物領域から成るソース領域214a、214b、ドレイン領域215a,215bを有したシングルドレインの構造を有している。第2のnチャネル型TFT203には、島状半導体膜107にチャネル形成領域216、LDD領域217、218、ソース領域220、ドレイン領域219が形成されている。このTFTのLDDの長さも1.0〜4.0μmとして形成した。画素TFT204には、島状半導体膜108にチャネル形成領域221、222、LDD領域223〜225、ソースまたはドレイン領域226〜228を有している。LDD領域のチャネル長方向の長さは0.5〜4.0μm、好ましくは1.5〜2.5μmである。さらに、容量配線123と、ゲート絶縁膜と同じ材料から成る絶縁膜と、画素TFT204のドレイン領域228に接続する半導体層229とから保持容量205が形成されている。図3(C)では画素TFT204をダブルゲート構造としたが、シングルゲート構造でも良いし、複数のゲート電極を設けたマルチゲート構造としても差し支えない。また、本実施例ではトップゲート型TFTとしたが、特に限定されず、例えばボトムゲート型TFTに適用してもよい。
【0055】
図7は画素部のほぼ一画素分を示す上面図である。図中に示すA−A'断面が図3(C)に示す画素部の断面図に対応している。画素TFT204は、ゲート配線を兼ねるゲート電極122は、図示されていないゲート絶縁膜を介してその下の島状半導体層108と交差している。図示はしていないが、島状半導体層には、ソース領域、ドレイン領域、LDD領域が形成されている。また、256はソース配線152とソース領域226とのコンタクト部、257はドレイン配線157とドレイン領域228とのコンタクト部である。保持容量205は、画素TFT204のドレイン領域228から延在する半導体層229とゲート絶縁膜を介して容量配線123が重なる領域で形成されている。この構成におて半導体層229には、価電子制御を目的とした不純物元素は添加されていない。
【0056】
以上の様な構成は、画素TFTおよび駆動回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するTFTの構造を最適化し、半導体装置の動作性能と信頼性を向上させることを可能としている。さらに耐熱性を有する導電性材料でゲート電極を形成することによりLDD領域やソース領域およびドレイン領域の活性化を容易としている。
【0057】
[実施例2]
本実施例では実施例1で作製したアクティブマトリクス基板から、図4に示したアクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。
【0058】
まず、配向膜174を形成する。通常液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂またはポリアミック酸系樹脂を用いる。配向膜を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するようにした。
【0059】
対向側の対向基板175には、遮光膜176、カラーフィルタ173、透明導電膜177および配向膜178を形成する。画素電極として機能するドレイン配線157に対向する位置には赤または緑または青のカラーフィルタ173が配置される。一方、ドレイン配線157には対向しない位置に遮光膜176が形成されているが、その遮光膜176はTi、Cr、Alなどを150〜300nmの厚さで形成されている。このような対向基板に対して、球状のスペーサ(図示せず)を散布する。また、球状のスペーサを散布するかわりに、柱状スペーサを配向膜174形成前、または配向膜174形成後に形成しても良い。
【0060】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール剤180で貼り合わせる。シール剤180にはフィラー179が混入されていて、このフィラー179とスペーサによって均一な間隔を持って2枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料181を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図4に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。
【0061】
図5はアクティブマトリクス基板の上面図を示し、画素部および駆動回路部とシール剤の位置関係を示す上面図である。画素部188の周辺に駆動回路として走査信号駆動回路185と画像信号駆動回路186が設けられている。さらに、その他CPUやメモリなどの信号処理回路187も付加されていても良い。そして、これらの駆動回路は接続配線183によって外部入出力端子182と接続されている。画素部188では走査信号駆動回路185から延在するゲート配線群189と画像信号駆動回路186から延在するソース配線群190がマトリクス状に交差して画素を形成し、各画素にはそれぞれ画素TFT204と保持容量205が設けられている。
【0062】
シール剤180は、基板101上の画素部188および走査信号制御回路185、画像信号制御回路186、その他の信号処理回路187の外側であって、外部入出力端子182よりも内側に形成する。
【0063】
このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を図6の斜視図を用いて説明する。図6においてアクティブマトリクス基板は、ガラス基板101上に形成された、画素部188と、走査信号駆動回路185と、画像信号駆動回路186とその他の信号処理回路187とで構成される。画素部188には画素TFT204と保持容量205が設けられ、画素部の周辺に設けられる駆動回路はCMOS回路を基本として構成されている。走査信号駆動回路185と、画像信号駆動回路186はそれぞれゲート配線122とソース配線152で画素TFT204に接続している。また、フレキシブルプリント配線板(Flexible Printed Circuit:FPC)191が外部入力端子182に接続していて画像信号などを入力するのに用いる。そして接続配線183でそれぞれの駆動回路に接続している。また、対向基板175には図示していないが、遮光膜や透明電極が設けられている。
【0064】
外部入出力端子182はソース配線またはドレイン配線と同じ構成で導電性金属膜から形成され、凹凸を有する層間絶縁膜147aが除去された基板101上に形成される。FPC191はポリイミドなどの有機樹脂フィルムに銅配線が形成されていて、異方性導電性接着剤で外部入出力端子182と接続する。異方性導電性接着剤は接着剤と、その中に混入され金などがメッキされた数十〜数百μm径の導電性表面を有する粒子により構成され、この粒子が外部入出力端子182と銅配線とに接触することによりこの部分で電気的な接触が形成される。FPC191は基板101との接着強度を高めるために、外部入出力端子182の外側にはみだして接着されると共に、端部には樹脂層192が設けられこの部分における機械的強度を高めている。
【0065】
また、外部入出力端子182とFPC191との接続構造を同一なものとして、シール剤の外側にもスペーサを設け、アクティブマトリクス基板と対向基板とで挟持させるとこの部分の機械的強度を高めることができる。このような構成は、特に、外部入出力端子182を露出させるために、対向基板の一部を切断するときに有効に作用する。
【0066】
このような構成の液晶表示装置は、実施例1に示したアクティブマトリクス基板を用いて形成することができ、実施例2に示す方法を用いれば反射型の液晶表示装置を得ることができる。
【0067】
[実施例3]
図8は実施例1で示したアクティブマトリクス基板の回路構成の一例であり、反射型の表示装置の回路構成を示す図である。このアクティブマトリクス基板は、画像信号駆動回路186、走査信号駆動回路(A)(B)185、画素部188を有している。尚、本明細書中において記した駆動回路とは、画像信号駆動回路186、走査信号駆動回路185を含めた総称である。
【0068】
画像信号駆動回路186は、シフトレジスタ回路501a、レベルシフタ回路502a、バッファ回路503a、サンプリング回路504を備えている。また、走査信号駆動回路(A)(B)185は、シフトレジスタ回路501b、レベルシフタ回路502b、バッファ回路503bを備えている。
【0069】
シフトレジスタ回路501a、501bは駆動電圧が5〜16V(代表的には10V)であり、この回路を形成するCMOS回路はのTFTは、図3(C)の第1のpチャネル型TFT200と第1のnチャネル型TFT201で形成する。また、レベルシフタ回路502a、502bやバッファ回路503a、503bは駆動電圧が14〜16Vと高くなるがシフトレジスタ回路と同様なTFTを用いれば良い。また、これらの回路において、ゲートをマルチゲート構造で形成すると耐圧が高まり、回路の信頼性を向上させる上で有効である。
【0070】
サンプリング回路504はアナログスイッチから成り、駆動電圧が14〜16Vであるが、極性が交互に反転して駆動される上、オフ電流値を低減させる必要があるため、図3(C)で示す第2のpチャネル型TFT202と第2のnチャネル型TFT203で形成することが望ましい。
【0071】
また、画素部は駆動電圧が14〜16Vであり、低消費電力化の観点からサンプリング回路よりもさらにオフ電流値を低減することが要求され、図3(C)で示す画素TFT204のようにマルチゲート構造とし、さらにLDD領域を設けた構造とするのが望ましい。
【0072】
尚、本実例の構成は、実施例1に示した工程に従ってTFTを作製することによって容易に実現することができる。本実施例では、画素部と駆動回路の構成のみを示しているが、実施例1の工程に従えば、その他にも信号分割回路、分周波回路、D/Aコンバータ、γ補正回路、オペアンプ回路、さらにメモリ回路や演算処理回路などの信号処理回路、あるいは論理回路を同一基板上に形成することが可能である。このように、本発明は同一基板上に画素部とその駆動回路とを含む半導体装置、例えば信号制御回路および画素部を具備した液晶表示装置を実現することができる。
【0073】
[実施例4]
本実施例では、実施例1と異なる層間絶縁膜(表面に凹凸部を有する)の作製方法の一例を示す。まず、実施例1に従って図3(B)の状態を得る。次いで、実施例1に示した混合液を用いて、印刷装置によって基板にオフセット印刷を行った。
【0074】
このとき混合液の粘度が30cp程度になるように混合液の調製をした。その後、ホットプレートで80℃、60秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンで250℃、60分焼成した。このようにして、図3(C)に示した状態が得られ、有機絶縁膜の表面に凹凸部を形成することができた。
【0075】
以降の工程は、実施例1に従えば、実施例1に示したアクティブマトリクス基板を用いて形成することができ、実施例2に示す方法を用いれば反射型の液晶表示装置を得ることができる。
【0076】
[実施例5]
本実施例では、実施例1と異なる層間絶縁膜(表面に凹凸部を有する)の作製方法の一例を示す。まず、実施例1に従って図3(B)の状態を得る。
【0077】
次いで、2〜5μm程度の大きさを持つ有機物の小片をアセトンに懸濁させたものを基板に対してスピン塗布する。良好な散乱特性を実現するためには、小片の分布密度が重要である。本実施例では、1mm平方あたり、30000〜50000個程度の分布密度になるように散布を行った。なお小片の形状は、小片の積み重なりを防止するため、球状のものを使用するのが好ましい。その上から、小片と同じ材質からなる層間絶縁膜の塗布液を塗り、小片の固定をする。その後、ホットプレートで80℃、60秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンで250℃、60分焼成した。このようにして、有機絶縁膜の表面に凹凸部を形成することができた。
【0078】
以降の工程は、実施例1に従えば、実施例1に示したアクティブマトリクス基板を形成することができ、実施例2に示す方法を用いれば反射型の液晶表示装置を得ることができる。
【0079】
[実施例6]
本実施例では、実施例1と異なる層間絶縁膜(表面に凹凸部を有する)の作製方法の一例を示す。まず、実施例1に従って図3(B)の状態を得る。
【0080】
ここでは、パネル組み工程に使用されるシール材を用いる。シール材の主材である、ペースト状になった樹脂粉をそのシール材の溶剤で希釈して、その上澄み液のみを取り出した。このとき、樹脂粉の大きさを制限するために、上澄み液をさらにフィルタに通して、その濾液を取り出してもよい。このようにして取り出した液を用いて、基板に対してスピン塗布を行った。その後、ホットプレートで90℃、120秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンで160℃、90分焼成した。 このようにして、有機樹脂材料からなる層間絶縁膜の表面に凹凸部を形成することができた。
【0081】
以降の工程は、実施例1に従えば、実施例1に示したアクティブマトリクス基板を用いて形成することができ、実施例2に示す方法を用いれば反射型の液晶表示装置を得ることができる。
【0082】
[実施例7]
本実施例では、実施例1とは異なるTFTを用いてアクティブマトリクスを形成する例を示す。
【0083】
まず、実施例1に従い、図1(D)の状態を得る。次いで、ゲート電極の端部にテーパ―部が形成されるようにエッチングする。テーパ―部の角度は5〜45度、好ましくは10〜30度である。テーパ―部を形成する工程は特に限定されないが、本実施例ではICPエッチング装置を用いてエッチングを行った。また、オーバーエッチングを行なったため、ゲート絶縁膜が露出している領域は、20〜50nm程度エッチングされた。
【0084】
次いで、画素TFT及び駆動回路のnチャネル型TFTのLDD領域を形成するために、ゲート電極の形成に用いたマスクをそのまま残し、端部にテーパー部を有するゲート電極をマスクとして自己整合的にn型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加する。ここでは、n型を付与する不純物元素(ここではリン)をゲート電極の端部におけるテーパー部とゲート絶縁膜とを通して、その下に位置する半導体層に達するように添加するためにドーズ量を1×1013〜5×1014atoms/cm2とし、加速電圧を80〜160keVとして行う。
【0085】
次に、nチャネル型TFTにおいて、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度n型不純物領域の形成を行う(n+ドープ工程)。ゲート電極の形成に用いたマスクを残し、さらに第3のフォトマスクを用い、マスクに重ねて新たなレジストマスクを形成する。これは、ゲート電極と島状半導体層の一部を覆うように形成する。そして、イオンドープ法において10〜30keVの低加速電圧の条件で添加する。
【0086】
このようにして図9に示した低濃度n型不純物領域(911、915、919、923a、923b、929、961、962、963a、963b)と、ソース領域およびドレイン領域となる高濃度n型不純物領域(913、912、921、920、925〜929)を形成する。
【0087】
そして、第4のマスクを用い、p型を付与する不純物元素(ここではボロン)を添加して、pチャネル型TFTを形成する島状半導体層にソース領域およびドレイン領域となる高濃度p型不純物領域908、909、916、917を形成する。
【0088】
また、906、910、914、918、922a、922bはチャネル形成領域である。また、
【0089】
その後、ゲート電極およびゲート絶縁膜上から保護膜842を形成する。
【0090】
その後、それぞれの濃度で添加されたn型またはp型を付与する不純物元素を活性化する工程を行う。
【0091】
活性化の工程が終了したら、微粒子または有機物の小片を含む有機樹脂膜843を1.0〜2.0μmの平均厚を有して形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用することができる。
【0092】
その後、第5のフォトマスクを用い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの島状半導体層に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。
【0093】
そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、第6のフォトマスクによりレジストマスクパターンを形成し、エッチングによってソース配線844〜848とドレイン配線849〜853を形成する。ここで、ドレイン配線853は画素電極として機能するものである。
【0094】
こうして6枚のフォトマスクにより、同一の基板上に、駆動回路のTFTと画素部の画素TFTとを有した基板を完成させることができる。駆動回路には第1のpチャネル型TFT(A)900a、第1のnチャネル型TFT(A)901a、第2のpチャネル型TFT(A)902a、第2のnチャネル型TFT(A)903a、画素部には画素TFT904、保持容量905が形成されている。
【0095】
ゲート電極をテーパ―形状とすることによって、図9に示したアクティブマトリクス基板を得ることができ、実施例2に示す方法を用いれば反射型の液晶表示装置を得ることができる。また、実施例3〜6のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【0096】
[実施例8]
本実施例では、実施例1とは異なるTFTを用いてアクティブマトリクスを形成する例を示す。
【0097】
まず、実施例1に従い、図1(C)の状態を得る。次いで、nチャネル型TFTにゲート電極と重なるLDD領域を形成するために、マスクを用いてn型を付与する不純物元素添加の工程(n--ドープ工程)を行った。n型を付与する不純物元素として添加するリン(P)の濃度は1×1016〜5×1019atoms/cm3の濃度範囲で添加する。次いで、実施例1と同様にしてゲート電極118〜122を形成する。
【0098】
こうして、第1のnチャネル型TFT1001にはゲート電極と重なるLDD領域1010が形成され、第2のnチャネル型TFT1003にはゲート電極と重なるLDD領域1017、1018が形成された。
【0099】
このLDD領域において、ゲート電極119、121と重なるLDD領域をLovとしてそのチャネル長方向の長さは0.5〜3.0μm、好ましくは1.0〜2.0μmとした。nチャネル型TFTにおけるLDD領域の長さをこのようにすることにより、ドレイン領域近傍に発生する高電界を緩和して、ホットキャリアの発生を防ぎ、TFTの劣化を防止することができる。また、保持容量部1005において、保持容量線と重なる半導体層1029にも不純物元素を添加した。
【0100】
また、第1のnチャネル型TFTのソース領域1012、ドレイン領域1011は、ゲート電極をマスクに用いて形成されている。また、第2のnチャネル型TFTのソース領域1020、ドレイン領域1019は、マスクを用いて形成されている。図10中において、1009、1016はチャネル形成領域、1047aは凹凸を有する有機樹脂膜、1047bは微粒子または有機物の小片である。
【0101】
なお、本実施例では、n型を付与する不純物元素添加の工程(n--ドープ工程)の工程順序が実施例1と異なるだけで他の工程は同一であるため、詳細な説明は省略する。
【0102】
このように、n型を付与する不純物元素添加の工程(n--ドープ工程)の工程順序を変更することによって、図10に示したアクティブマトリクス基板を得ることができ、実施例2に示す方法を用いれば反射型の液晶表示装置を得ることができる。また、実施例3〜6のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【0103】
[実施例9]
本実施例では、本発明をシリコン基板上に作製した反射型液晶表示装置に適用した場合について説明する。本実施例は、実施例1において、結晶質シリコン膜でなる活性層の代わりに、シリコン基板(シリコンウェハ)に直接的にn型またはp型を付与する不純物元素を添加し、TFT構造を実現すれば良い。また、反射型であるので、画素電極として反射率の高い金属膜(例えばアルミニウム、銀、またはこれらの合金(Al−Ag合金)等を用いれば良い。
【0104】
即ち、同一基板上に画素マトリクス回路とドライバー回路とを少なくとも含み、ドライバー回路を形成するnチャネル型TFTのLDD領域は、少なくとも一部または全部がゲート配線と重なるように配置され、画素マトリクス回路を形成する画素TFTのLDD領域はゲート配線と重ならないように配置され、ドライバー回路を形成するnチャネル型TFTのLDD領域には、画素TFTのLDD領域よりも高い濃度でn型を付与する不純物元素が含まれる、という構成を有する構造であれば良い。
【0105】
なお、本実施例の構成は、実施例1〜8のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【0106】
[実施例10]
本発明は従来のMOSFET上に層間絶縁膜を形成し、その上にTFTを形成する際に用いることも可能である。即ち、三次元構造の半導体装置を実現することも可能である。また、基板としてSIMOX、Smart−Cut(SOITEC社の登録商標)、ELTRAN(キャノン株式会社の登録商標)などのSOI基板を用いることも可能である。
【0107】
なお、本実施例の構成は、実施例1〜9のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【0108】
[実施例11]
本発明を実施して作製されたアクティブマトリクス基板および液晶表示装置は様々な電気光学装置に用いることができる。そして、そのような電気光学装置を表示媒体として組み込んだ電子機器全てに本発明を適用することがでできる。電子機器としては、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍など)、ナビゲーションシステムなどが挙げられる。それらの一例を図11に示す。
【0109】
図11(A)はパーソナルコンピュータであり、マイクロプロセッサやメモリーなどを備えた本体2001、画像入力部2002、表示装置2003、キーボード2004で構成される。本発明は表示装置2003やその他の信号処理回路を形成することができる。
【0110】
図11(B)はビデオカメラであり、本体2101、表示装置2102、音声入力部2103、操作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部2106で構成される。本発明は表示装置2102やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0111】
図11(C)は携帯情報端末であり、本体2201、画像入力部2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示装置2205で構成される。本発明は表示装置2205やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0112】
図11(D)はテレビゲームまたはビデオゲームなどの電子遊技機器であり、CPU等の電子回路2308、記録媒体2304などが搭載された本体2301、コントローラ2305、表示装置2303、本体2301に組み込まれた表示装置2302で構成される。表示装置2303と本体2301に組み込まれた表示装置2302とは、同じ情報を表示しても良いし、前者を主表示装置とし、後者を副表示装置として記録媒体2304の情報を表示したり、機器の動作状態を表示したり、或いはタッチセンサーの機能を付加して操作盤とすることもできる。また、本体2301とコントローラ2305と表示装置2303とは、相互に信号を伝達するために有線通信としても良いし、センサ部2306、2307を設けて無線通信または光通信としても良い。本発明は、表示装置2302、2303に適用することができる。表示装置2303は従来のCRTを用いることもできる。
【0113】
図11(D)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体2401、表示装置2402、スピーカー部2403、記録媒体2404、操作スイッチ2405で構成される。尚、記録媒体にはDVD(Digital Versatile Disc)やコンパクトディスク(CD)などを用い、音楽プログラムの再生や映像表示、ビデオゲーム(またはテレビゲーム)やインターネットを介した情報表示などを行うことができる。本発明は表示装置2402やその他の信号制御回路に好適に利用することができる。
【0114】
図11(E)はデジタルカメラであり、本体2501、表示装置2502、接眼部2503、操作スイッチ2504、受像部(図示しない)で構成される。本発明は表示装置2502やその他の信号制御回路に適用することができる。
【0115】
なお、本実施例の構成は、実施例1〜10のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【0116】
また、ここでは図示しなかったが、本発明はその他にも、反射型プロジェクターやナビゲーションシステムやイメージセンサの読み取り回路などに適用することも可能である。このように本願発明の適用範囲はきわめて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【0117】
【発明の効果】
このような方法を用いれば、高密度でランダム性の高い凹凸を簡単に作ることができる。様々な大きさを持つ小片の粉末を用いるため、結果としてきわめて一様な散乱特性を有する反射電極ができる。また、小片の配置は散布やスピン塗布などによって無作為的に決められるので、きわめてランダムな配置にすることができ、光の回折などによる反射電極の色付きがない。さらに、凹凸作製の過程では、パターニング工程を一切必要としないため、工程数の削減による製造コストの低減や、歩留りの向上などにも効果がある。たとえば、本願に記載している実施例では、散乱反射機能を備えたアクティブマトリクス基板を作製するのに、マスク枚数は6枚とかなり抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図2】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図3】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図4】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図5】 液晶表示装置の入出力端子、配線、回路配置、スペーサ、シール剤の配置を説明する上面図。
【図6】 液晶表示装置の構造を示す斜視図。
【図7】 画素部の画素を示す上面図。
【図8】 液晶表示装置の回路構成を説明するブロック図。
【図9】 アクティブマトリクス基板の断面図の一例。
【図10】 アクティブマトリクス基板の断面図の一例。
【図11】 半導体装置の一例を示す図。
Claims (10)
- 画素部に設けた画素TFTと、該画素部の周辺にpチャネル型TFTとnチャネル型TFTとを設けた駆動回路とを同一の基板上に有する半導体装置の作製方法において、
前記基板上に、下地膜を形成し、
前記下地膜上に複数の島状半導体層を形成し、
前記複数の島状半導体層上に複数のゲート電極を形成し、
前記複数の島状半導体層の選択された領域に、前記駆動回路のnチャネル型TFTと前記画素TFTとのLDD領域を形成する低濃度n型不純物領域を形成し、
前記低濃度n型不純物領域の外側にソース領域またはドレイン領域を形成する高濃度n型不純物領域を形成し、
前記複数の島状半導体層の選択された領域に、前記駆動回路のpチャネル型TFTのソース領域またはドレイン領域を形成する高濃度p型不純物領域を形成し、
前記複数のゲート電極の上方に、無機絶縁物材料からなる保護膜を形成し、
前記保護膜に接して有機物の小片を含む有機樹脂材料からなる絶縁膜を形成し、
前記有機物の小片を含む有機樹脂材料からなる絶縁膜をエッチングすることにより、前記画素TFTに達するコンタクトホールを形成し、
前記有機物の小片を含む有機樹脂材料からなる絶縁膜上に、前記画素TFTに接続する反射電極を形成し、
前記有機物の小片の材料は、前記有機樹脂材料と同一であり、
前記エッチングにおいて、前記有機物の小片と前記有機樹脂材料が同時に除去されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に島状半導体層を形成し、
前記島状半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記島状半導体層上に、ゲート絶縁膜を介して、前記島状半導体層に重なるゲート電極を形成し、
前記島状半導体層とゲート電極の上に、無機絶縁物材料からなる絶縁膜を形成し、
前記無機絶縁物材料からなる絶縁膜上に、有機物の小片を含む有機樹脂材料からなる絶縁膜を形成し、
前記有機物の小片を含む有機樹脂材料からなる絶縁膜をエッチングすることにより、前記島状半導体層に達するコンタクトホールを形成し、
前記有機物の小片を含む有機樹脂材料からなる絶縁膜上に、前記コンタクトホールを介して前記島状半導体層に接続する反射電極を形成し、
前記有機物の小片の材料は、前記有機樹脂材料と同一であり、
前記エッチングにおいて、前記有機物の小片と前記有機樹脂材料が同時に除去されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1または2において、
有機物の小片を含む有機絶縁物材料からなる絶縁膜の形成は、有機物の小片を含む有機樹脂材料を塗布することによりおこなうことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1または2において、
有機物の小片を含む有機絶縁物材料からなる絶縁膜の形成は、有機物の小片を散布した後、前記有機物の小片を覆って有機樹脂材料を塗布することによりおこなうことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一において、
前記有機樹脂材料に含まれる有機物の小片の密度は、30000個/mm2〜50000個/mm2であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一において、
前記有機物の小片は、1μm〜5μmの大きさであることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一において、
前記有機樹脂材料に含まれる有機物の小片により、前記有機物の小片を含む有機樹脂材料からなる絶縁膜の表面は凹凸を有していることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至7のいずれか一において、
前記反射電極の表面は凹凸を有していることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至7のいずれか一において、
前記半導体装置は、反射型の液晶表示装置であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1乃至8のいずれか一において、
前記半導体装置は、パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、携帯型情報端末、デジタルカメラ、デジタルビデオディスクプレーヤー、電子遊技機器、またはプロジェクターであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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