JPH06216158A - 半導体装置、液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置、液晶表示装置及びその製造方法Info
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Abstract
提供する。 【構成】 絶縁層上もしくは絶縁基板上に、薄膜半導体
層を設けた基板上に、受動素子及び能動素子を設けた半
導体装置において、該受動素子又は該能動素子を結ぶ配
線下に少なくとも一部、下部層のエッチングにより形成
した凹部を有する半導体装置。
Description
板上に設けた半導体層上に受動素子及び能動素子を設け
た半導体装置及び上記半導体装置を設けた基板と透明基
板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置に関するもの
である。
もしくは、絶縁基板上に半導体層を設け、その表面上に
受動及び能動素子を設けた半導体装置は、通称SOI
(Silicon on Insulate)デバイス
と呼ばれ、高速高集積半導体装置が実現できるため、大
きく注目を集めている。これは、以下の2つの理由によ
る。
が容易でかつ、電流駆動能力が高く、高速動作に優れて
いる。
よりも容量が軽く、高速高集積化が図れる。
は、従来の半導体装置の断面図である図11に示す如く
多層配線が必須となるが、108に示す如く、配線部の
段差が大きく、段差部での配線の断線や配線層のパター
ニング不良が問題となっており、これらを解決するため
には配線工程の後に平坦化処理が要求されていた。尚、
図11において、101はSi基板、102は絶縁層
(SiO2 )、103はフィールド酸化層、104はp
olySi配線、105は層間絶縁層、106はAl配
線、107は絶縁層である。
る。
(厚さ方向)(第i配線と第i+1配線(i=1,2
…))が厚くなり、下配線と上配線とのコンタクト領域
が大きくなりチップサイズが大きくなる。 という問題点を有していた。
題点を有していた。
を図12に、図12の断面図を図13に示す。図13
(a)はA−A’断面図、図13(b)はB−B’断面
図、図13(c)はC−C’断面図、図13(d)はD
−D’断面図である。図12及び図13において、11
1はデータライン、112はアドレスライン、113は
画素電極、114は半導体層、117は絶縁層、120
は基板である。
(c)に示す様に段差の大きい(0.5〜1.0μ)構
造であり、特に図13(d)に示すデータライン11
1、アドレスライン112の交差点は画素内で最も突出
している部分である。そのため、ラビング時に突出部周
辺に配向乱れが生じ、印加電圧により透過率の変化しな
い白抜け領域が生じ、コントラストを低下させていた。
遮光するという方法が考えられるが、この方法によれば
遮光した分だけ明るさが減少することとなり好ましくな
い。従って、上記問題を解決する有効手段は講じられて
おらず、せいぜいデータライン111、アドレスライン
112の膜厚を薄くし、段差を誤差範囲内におさめて、
段差により発生する配向ムラを実質的に無視しているの
が現状である。
くは絶縁基板上に薄膜半導体層を設けた基板上に受動素
子及び能動素子を設けた半導体装置において、該受動素
子又は該能動素子を結ぶ配線下に少なくとも一部凹部を
設けることにより、平坦化を図り、上記問題点を解決す
るものである。
示す。又、図2にその作製方法を示す。図1、図2にお
いて、1は例えばSi、GaAs等の半導体基板もしく
はガラス、サファイア等の絶縁基板、2は例えばSiO
2 、SiN又はその化合物であるSiON層等の絶縁
層、3は第1絶縁層、7は第2絶縁層、4は第3絶縁
層、5は第4絶縁層、6は配線層であり、半導体層は別
断面に存在しする。
し、凹部を形成する。ここで、第2絶縁層7と、第3絶
縁層4とは異なる材料とし、第3絶縁層4エッチング時
に第2絶縁層7がストッパーとなるようにする。具体的
には、第3絶縁層4としてSiO2 系の膜とし、第2絶
縁層7としてはSiN系のものとすれば良い。エッチャ
ントとしてHF系を用いれば良い。又、ウェットエッチ
に限らず、ドライエッチで行っても良いことは言うまで
もない。
について説明する。図2(b)、(c)に示すように、 Y>X となるようにし、かつ、凹部と配線部6とのすきまx
は、配線工程後の第4絶縁層5の成膜条件及び、すきま
xの精度によって決定する。段差部にCVDにより成膜
すると横方向に広がる形となる。その横方向広がりの2
倍程度にすきま量xを設定しておけば、図1の9に示す
如く、ほぼ平坦な絶縁層5が配線上に形成できる。又、
xは、xのばらつき量Δxも考慮して、x+Δxにして
おけば、安定して平坦層が形成できる。本実施例に示す
方式により、平坦化が容易に実現できた。
用いて説明する。図3において、21は基板で、例えば
Si,GaAs等の半導体基板もしくはガラス、サファ
イア等の絶縁基板である。22は基板21上に設けられ
た絶縁層で、例えばSiO2 ,SiN又その化合物であ
るSiON膜等である。23はフィールド酸化膜、24
は半導体層で例えばSi等である。25は配線、26は
層間絶縁層で、図示していないが、その上層には、多層
の配線層を設けても良い。
を形成する。凹部は半導体層24の一部を例えばSiN
膜などで覆い、覆われていない領域を選択的に熱酸化し
てフィールド酸化膜23を形成する選択酸化プロセスな
どによって形成することができる。図3に示すように、
活性領域である半導体層24上に配線25が設けられて
いるため、配線層25上部がつき出ることなく層間絶縁
層26により平坦化が実現している。又、半導体層24
の電位をフローティングにすることにより、半導体層2
4との間の寄生容量もつかず、低容量配線が実現でき
た。
用いて説明する。第2実施例と同様、31は基板、32
は絶縁層、33はフィールド酸化膜、34は半導体層、
35は配線、36は層間もしくは上部絶縁層、37は半
導体層34と配線35のコンタクトである。
層34を利用して凹部を形成する。本実施例の特徴は、
上部配線35が一部下部半導体層34とコンタクトし、
下部半導体層34も配線として用いている点である。こ
のような構成により平坦化が図られるだけでなく、又配
線抵抗も下がりかつ、配線35の冗長度も増し、歩留り
が高くなるという効果がある。又、この構造により同一
配線材でクロス配線をする場合、通常polySi配線
にのりかえていたが、本方式を用いることにより、単結
晶層でジャンプでき、通常よりも配線層を増加させず
に、かつ低抵抗で平坦なクロス配線が可能になる。
7を実現するためには、下部半導体層34には所望の不
純物がドープされていることは言うまでもない。
体層上配線25と本実施例の下部半導体層34とコンタ
クトした配線35とが混在したものでも有効である。こ
の場合、それぞれの半導体層は、お互いに絶縁層で分離
しておけば良い。
表示装置のアレイ基板の上面図、図6は図5の断面図で
あり、(a)はA−A’、(b)はB−B’、(c)は
C−C’断面図である。図5、図6において、41はデ
ータライン、42はアドレスライン、43は画素電極、
44は活性層、46はフィールド酸化膜、47は透明性
基板、48はTFTのドレインと画素電極43とを接続
する電極である。
ライン41下に凹部を設けている。図6(b)からわか
るように、従来の方式の場合、データライン41がこの
断面構造において、最も高いため平坦領域になるまでの
マージンがかなり必要となり、有効開口率が減少してい
たが、49に示すごとく、データライン41の配線層上
部は、平坦化されており、そのマージンは、従来方式よ
りもかなり狭くすることが可能になった。これにより、
有効開口率が拡大し、明るい表示が実現できるばかりで
なく、照明系のパワーも押えることができ、温度上昇に
よる液晶表示の焼き付き現象も抑制されることがわかっ
た。
ン41は、絶縁層で分離されていたが、第3実施例で示
したように、下部半導体層とコンタクトをし、配線の冗
長性を増すとともに低抵抗化を図ることも又、有効であ
ることは言うまでもない。
用いて説明する。図8は図7の断面図であり、(a)は
A−A’、(b)はB−B’、(c)はC−C’断面図
である。図7、図8において51は活性層であり、他は
第4実施例と同一箇所を同一番号で記し、説明は省略す
る。
データライン41及びアドレスライン42下に凹部を設
けている。図7、図8からわかるように、本実施例の特
徴は、 (1)アドレスライン42も活性層51上の凹部にうめ
こまれ、アドレスライン42近傍もより平坦化が施され
ている点にある。
いており、これらの各活性層44,51等は、絶縁層に
より電気的に互いに分離している。
ドレスライン42等)は、活性層44、51に直接もし
くは、薄い絶縁層を介して設けられており、より平坦化
が達成できている。この時、第1、第3実施例と同様に
下部半導体層とコンタクトした配線と下部半導体層がフ
ローティングであるものが混在したものでも有効であ
る。
図10を用いて説明する。図10は図9の断面図であ
り、(a)はD−D’、(b)はE−E’断面図であ
る。図9、図10において61はデータライン41とア
ドレスライン42とが交差する領域の凹部であり、他は
第4実施例及び第5実施例と同一箇所を同一番号で記
し、説明は省略する。
域を少なくとも2箇所設け、より平坦化を図ったもので
ある。61は、データライン41とアドレスライン42
とが交差する領域の凹部の深さが、凹部44,51の深
さよりも深くなっている点である。従来データライン4
1とアドレスライン42とが交差すると、パネル上最も
高くなり液晶の配向特性がみだれるが、本方式の構造を
採用することによりほぼ平坦な構造が実現できた。
ては、浅い凹部として活性層領域を利用し、深い凹部と
して半導体層をエッチングし、下部絶縁基板露出領域を
使用する方法がある。又、このような方法に限定され
ず、複数回のエッチングにより深さを変更することも使
用できるのは言うまでもない。また、エッチストップ層
を部分的に配置することにより深さの異なる凹部を形成
できることは言うまでもない。
な平坦化処理を行うことなく、表面の平坦な半導体装置
を得ることができ、チップサイズの拡大化、コストアッ
プ、断線及び配線パターン不良の防止を行うことができ
る。
用いることにより、ラビングの際の配向ムラが減少し、
結果として画素部の白抜けの少ない高コントラスト比の
得られる液晶表示装置を実現することができる。
を示す上面図。
を示す上面図。
を示す上面図。
図。
Claims (15)
- 【請求項1】 絶縁層上もしくは絶縁基板上に、薄膜半
導体層を設けた基板上に、受動素子及び能動素子を設け
た半導体装置において、 該受動素子又は該能動素子を結ぶ配線下に少なくとも一
部凹部を有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 上記凹部に半導体層が設けられているこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 上記半導体層の電位がフローティング状
態になっている領域がすくなくとも配線直下の一部に設
けられていることを特徴とする請求項2記載の半導体装
置。 - 【請求項4】 上記半導体層と上記配線とが一部で接続
されていることを特徴とする請求項2記載の半導体装
置。 - 【請求項5】 上記凹部の幅が、凹上に設けられた配線
幅よりも広いことを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。 - 【請求項6】 配線の厚みの少なくとも一部と凹部の段
差厚がほぼ同等であることを特徴とする請求項1記載の
半導体装置。 - 【請求項7】それぞれスイッチ素子と容量素子を備えた
複数の画素電極がマトリクス状に第一のアドレスライン
とデータラインの交点位置に配置されたアレイ基板と、
透明電極が形成された透明な対向基板との間に液晶層を
挟持して構成される液晶表示装置において、 アドレスライン若しくはデータラインの少なくとも一方
の配線下の少なくとも一部に凹部を有することを特徴と
する液晶表示装置。 - 【請求項8】前記凹部が、アドレスラインとデータライ
ンの交点の配線下の少なくとも一部に形成されることを
特徴とする請求項7記載の液晶表示装置。 - 【請求項9】前記凹部が、半導体層の選択酸化法により
形成されることを特徴とする請求項7記載の液晶表示装
置。 - 【請求項10】前記凹部が、エッチングにより形成され
ることを特徴とする請求項7記載の液晶表示装置。 - 【請求項11】それぞれスイッチ素子と容量素子を備え
た複数の画素電極がマトリクス状に第一のアドレスライ
ンとデータラインの交点位置に配置されたアレイ基板
と、透明電極が形成された透明な対向基板との間に液晶
層を挟持して構成される液晶表示装置において、 アドレスライン若しくはデータラインの少なくとも一方
の配線下の少なくとも一部に凹部を形成することを特徴
とする液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項12】前記凹部を、アドレスラインとデータラ
インの交点の配線下の少なくとも一部に形成することを
特徴とする請求項11記載の液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項13】前記凹部を、半導体層の選択酸化法によ
り形成することを特徴とする請求項11記載の液晶表示
装置の製造方法。 - 【請求項14】前記凹部を、エッチングにより形成する
ことを特徴とする請求項11記載の液晶表示装置の製造
方法。 - 【請求項15】前記凹部による段差厚を、アドレスライ
ン若しくはデータラインの厚みの少なくとも一部とほぼ
同等とすることを特徴とする請求項11記載の液晶表示
装置の製造方法。
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