JPH08236777A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH08236777A JPH08236777A JP6518895A JP6518895A JPH08236777A JP H08236777 A JPH08236777 A JP H08236777A JP 6518895 A JP6518895 A JP 6518895A JP 6518895 A JP6518895 A JP 6518895A JP H08236777 A JPH08236777 A JP H08236777A
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- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/124—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or layout of the wiring layers specially adapted to the circuit arrangement, e.g. scanning lines in LCD pixel circuits
Abstract
(57)【要約】
【目的】 表示用半導体装置に形成される遮光用金属膜
と配線用金属膜の電気絶縁性を改善する。 【構成】 半導体装置１を構成する透明基板２の上には
薄膜トランジスタ３が形成されている。薄膜トランジス
タ３は下部コンタクトホールが開口した下側絶縁膜７に
より被覆されている。その上には配線用金属膜８ａ，８
ｂがパタニング形成されており、下部コンタクトホール
を通じて薄膜トランジスタ３に電気接続する。配線用金
属膜８ａ，８ｂは上側絶縁膜９により被覆されている。
その上には遮光用金属膜１０ａ，１０ｂがパタニング形
成されている。又、画素電極１２もパタニング形成され
ており、上側絶縁膜９に開口したコンタクトホールを介
して薄膜トランジスタ３に接続している。上側絶縁膜９
は第１種の絶縁物層１５とその上に少なくとも部分的に
重ねた第２種の絶縁物層１６とからなる二層構造を有
し、配線用金属膜８ａ，８ｂと遮光用金属膜１０ａ，１
０ｂとの間の層間短絡を防止する。
と配線用金属膜の電気絶縁性を改善する。 【構成】 半導体装置１を構成する透明基板２の上には
薄膜トランジスタ３が形成されている。薄膜トランジス
タ３は下部コンタクトホールが開口した下側絶縁膜７に
より被覆されている。その上には配線用金属膜８ａ，８
ｂがパタニング形成されており、下部コンタクトホール
を通じて薄膜トランジスタ３に電気接続する。配線用金
属膜８ａ，８ｂは上側絶縁膜９により被覆されている。
その上には遮光用金属膜１０ａ，１０ｂがパタニング形
成されている。又、画素電極１２もパタニング形成され
ており、上側絶縁膜９に開口したコンタクトホールを介
して薄膜トランジスタ３に接続している。上側絶縁膜９
は第１種の絶縁物層１５とその上に少なくとも部分的に
重ねた第２種の絶縁物層１６とからなる二層構造を有
し、配線用金属膜８ａ，８ｂと遮光用金属膜１０ａ，１
０ｂとの間の層間短絡を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアクティブマトリクス型
表示装置の能動素子基板（駆動基板）等に利用される半
導体装置に関する。より詳しくは、半導体装置に形成さ
れる遮光用の金属膜の絶縁構造に関する。
表示装置の能動素子基板（駆動基板）等に利用される半
導体装置に関する。より詳しくは、半導体装置に形成さ
れる遮光用の金属膜の絶縁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来のアクティブマトリクス型
表示装置の一例を示す模式的な部分断面図である。この
表示装置は透明な駆動基板１０１と同じく透明な対向基
板１０２とを所定の間隙を介して接合し、この間隙に液
晶１０３等の電気光学物質を保持したパネル構造を有し
ている。駆動基板１０１はマトリクス上に配置した画素
電極１０４と、これを個々にスイッチング駆動する複数
の薄膜トランジスタ１０５とを有している。薄膜トラン
ジスタ１０５は下側絶縁膜１０６により被覆されてお
り、その上には薄膜トランジスタ１０５のソース領域Ｓ
と電気接続する配線用の金属膜１０７が設けられてい
る。この配線用金属膜１０７を被覆する様に上側絶縁膜
１０８が形成されており、その上には前述した画素電極
１０４が設けられている。この画素電極１０４は上側絶
縁膜１０８及び下側絶縁膜１０６に開口したコンタクト
ホールを介して、薄膜トランジスタ１０５のドレイン領
域Ｄに電気接続している。一方、対向基板１０２の内表
面には、画素電極１０４以外を遮閉するブラックマトリ
クスが形成されている。このブラックマトリクスは例え
ば遮光性を有する金属膜１１０をパタニングしたもので
ある。この遮光用金属膜１１０により囲まれた開口部が
画素電極１０４に整合する。なお、この遮光用金属膜１
１０の凹凸を埋める為平坦化膜１１１が形成されてお
り、その上には透明な対向電極１１２が全面的に形成さ
れる。
表示装置の一例を示す模式的な部分断面図である。この
表示装置は透明な駆動基板１０１と同じく透明な対向基
板１０２とを所定の間隙を介して接合し、この間隙に液
晶１０３等の電気光学物質を保持したパネル構造を有し
ている。駆動基板１０１はマトリクス上に配置した画素
電極１０４と、これを個々にスイッチング駆動する複数
の薄膜トランジスタ１０５とを有している。薄膜トラン
ジスタ１０５は下側絶縁膜１０６により被覆されてお
り、その上には薄膜トランジスタ１０５のソース領域Ｓ
と電気接続する配線用の金属膜１０７が設けられてい
る。この配線用金属膜１０７を被覆する様に上側絶縁膜
１０８が形成されており、その上には前述した画素電極
１０４が設けられている。この画素電極１０４は上側絶
縁膜１０８及び下側絶縁膜１０６に開口したコンタクト
ホールを介して、薄膜トランジスタ１０５のドレイン領
域Ｄに電気接続している。一方、対向基板１０２の内表
面には、画素電極１０４以外を遮閉するブラックマトリ
クスが形成されている。このブラックマトリクスは例え
ば遮光性を有する金属膜１１０をパタニングしたもので
ある。この遮光用金属膜１１０により囲まれた開口部が
画素電極１０４に整合する。なお、この遮光用金属膜１
１０の凹凸を埋める為平坦化膜１１１が形成されてお
り、その上には透明な対向電極１１２が全面的に形成さ
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図８に示した従来構造
では、ブラックマトリクスとなる遮光用金属膜１１０が
対向基板側に設けられている。この為、対向基板と駆動
基板との精密な位置合わせが必要になる。対向基板と駆
動基板の位置合わせ精度と、対向基板側のブラックマト
リクス形成精度を相互に考慮してパタン設計する。この
場合、予め位置合わせ誤差を吸収するマージンをとる必
要があり、ブラックマトリクスのパタンを大きめな寸法
に設定している。従って、画素の開口率が犠牲になる。
又、対向基板と駆動基板の精密な位置合わせが必要とさ
れる為、それに関わるアライメント装置も精密で高価な
ものになる。この点に鑑み、画素部の開口率を改善する
為の一方策として、所謂オンチップブラック（ＯＣＢ）
構造が提案されている。このＯＣＢ構造では、対向基板
側に形成していたブラックマトリクスに代えて、駆動基
板の薄膜トランジスタ上に遮光用金属膜をパタニング形
成している。従来、アライメント公差は対向基板と駆動
基板の位置合わせ精度により決定されていたのに対し、
ＯＣＢ構造では駆動基板上に直接ブラックマトリクスと
して遮光用金属膜を形成できるのでアライメント公差を
縮小化できる。その分、画素部の開口面積を大きくとる
事が可能になり、開口率の改善に寄与できる。しかしな
がら、薄膜トランジスタの上に遮光用金属膜を形成する
と、必然的にその下に存在する配線用金属膜との間で電
気的な絶縁性を確保する事が重要である。特に、層間絶
縁膜の絶縁性が問題となり、設計上及びプロセス上、下
側の配線用金属膜と上側の遮光用金属膜は電気的に分離
されているにも関わらず、両者の間に介在する層間絶縁
膜の欠陥等により短絡故障が多発する。特に、薄膜トラ
ンジスタ周りのコンタクトホールやゲート配線周りでは
段差が生じており、この部分で層間絶縁膜が十分な絶縁
性を備えていない。この様な段差部での短絡は、特にコ
ンタクトホールの部分で起りやすい。コンタクトホール
自体が段差を含んでおり、さらに層間絶縁膜のステップ
カバーの悪さ等が加わり、コンタクトホールの側壁に位
置するＰＳＧ等からなる層間絶縁膜は、平面部に比べて
極端に薄くなる。この為、電圧が印加された場合に絶縁
破壊が起りやすくなる。コンタクトホールの側壁に形成
された層間絶縁膜の厚みは、チップ間やウェハ内で大き
くばらつき、極端に耐圧の悪い部分が生じる。この為、
アクティブマトリクス型表示装置に含まれる数十万画素
の各々に対応したスイッチング用の薄膜トランジスタに
おいては、どうしても数十個以上の欠陥が生じる。これ
では、アクティブマトリクス型表示装置としての画像品
質を維持する事は困難である。又、駆動基板上の段差は
コンタクトホールの周囲に限られず、例えばゲート配線
の上部に発生する段差についても同様の事が当てはま
る。この場合、ゲート配線の側壁に形成される層間絶縁
膜が極端に薄くなる。加えて、下地の配線用金属膜とし
て例えばアルミニウムを用いた場合、上下から加わる応
力によりマイグレーションが生じ、所謂ヒロックが発生
する。このヒロックは層間絶縁膜を突き破り、上側の遮
光用金属膜に接触する場合がある。これにより、デバイ
スとしての欠陥が生じる。
では、ブラックマトリクスとなる遮光用金属膜１１０が
対向基板側に設けられている。この為、対向基板と駆動
基板との精密な位置合わせが必要になる。対向基板と駆
動基板の位置合わせ精度と、対向基板側のブラックマト
リクス形成精度を相互に考慮してパタン設計する。この
場合、予め位置合わせ誤差を吸収するマージンをとる必
要があり、ブラックマトリクスのパタンを大きめな寸法
に設定している。従って、画素の開口率が犠牲になる。
又、対向基板と駆動基板の精密な位置合わせが必要とさ
れる為、それに関わるアライメント装置も精密で高価な
ものになる。この点に鑑み、画素部の開口率を改善する
為の一方策として、所謂オンチップブラック（ＯＣＢ）
構造が提案されている。このＯＣＢ構造では、対向基板
側に形成していたブラックマトリクスに代えて、駆動基
板の薄膜トランジスタ上に遮光用金属膜をパタニング形
成している。従来、アライメント公差は対向基板と駆動
基板の位置合わせ精度により決定されていたのに対し、
ＯＣＢ構造では駆動基板上に直接ブラックマトリクスと
して遮光用金属膜を形成できるのでアライメント公差を
縮小化できる。その分、画素部の開口面積を大きくとる
事が可能になり、開口率の改善に寄与できる。しかしな
がら、薄膜トランジスタの上に遮光用金属膜を形成する
と、必然的にその下に存在する配線用金属膜との間で電
気的な絶縁性を確保する事が重要である。特に、層間絶
縁膜の絶縁性が問題となり、設計上及びプロセス上、下
側の配線用金属膜と上側の遮光用金属膜は電気的に分離
されているにも関わらず、両者の間に介在する層間絶縁
膜の欠陥等により短絡故障が多発する。特に、薄膜トラ
ンジスタ周りのコンタクトホールやゲート配線周りでは
段差が生じており、この部分で層間絶縁膜が十分な絶縁
性を備えていない。この様な段差部での短絡は、特にコ
ンタクトホールの部分で起りやすい。コンタクトホール
自体が段差を含んでおり、さらに層間絶縁膜のステップ
カバーの悪さ等が加わり、コンタクトホールの側壁に位
置するＰＳＧ等からなる層間絶縁膜は、平面部に比べて
極端に薄くなる。この為、電圧が印加された場合に絶縁
破壊が起りやすくなる。コンタクトホールの側壁に形成
された層間絶縁膜の厚みは、チップ間やウェハ内で大き
くばらつき、極端に耐圧の悪い部分が生じる。この為、
アクティブマトリクス型表示装置に含まれる数十万画素
の各々に対応したスイッチング用の薄膜トランジスタに
おいては、どうしても数十個以上の欠陥が生じる。これ
では、アクティブマトリクス型表示装置としての画像品
質を維持する事は困難である。又、駆動基板上の段差は
コンタクトホールの周囲に限られず、例えばゲート配線
の上部に発生する段差についても同様の事が当てはま
る。この場合、ゲート配線の側壁に形成される層間絶縁
膜が極端に薄くなる。加えて、下地の配線用金属膜とし
て例えばアルミニウムを用いた場合、上下から加わる応
力によりマイグレーションが生じ、所謂ヒロックが発生
する。このヒロックは層間絶縁膜を突き破り、上側の遮
光用金属膜に接触する場合がある。これにより、デバイ
スとしての欠陥が生じる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明はＯＣＢ構造において、下側の配線用
金属膜と上側の遮光用金属膜との間に介在する層間絶縁
膜の電気絶縁性を改善する事を目的とする。かかる目的
を達成する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にか
かる半導体装置は基本的な構成として透明基板上に形成
されたトランジスタを含んでいる。このトランジスタを
被覆する様に下側絶縁膜が設けられており、これには下
部コンタクトホールが開口している。該下側絶縁膜の上
には配線用の金属膜がパタニング形成され、該下部コン
タクトホールを通じて該トランジスタに電気接続する。
さらに、この配線用金属膜を被覆する様に上側絶縁膜が
形成されており、これには上部コンタクトホールが開口
している。この上側絶縁膜の上には遮光用の金属膜がパ
タニング形成されている。又、透明な画素電極も形成さ
れており、該上部コンタクトホールを介して該トランジ
スタに電気接続している。特徴事項として、前記上側絶
縁膜は第１種の絶縁物層とその上に少なくとも部分的に
重ねた第２種の絶縁物層とからなる二層構造を有し、配
線用金属膜と遮光用金属膜との間の層間短絡を有効に防
止している。
題に鑑み、本発明はＯＣＢ構造において、下側の配線用
金属膜と上側の遮光用金属膜との間に介在する層間絶縁
膜の電気絶縁性を改善する事を目的とする。かかる目的
を達成する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にか
かる半導体装置は基本的な構成として透明基板上に形成
されたトランジスタを含んでいる。このトランジスタを
被覆する様に下側絶縁膜が設けられており、これには下
部コンタクトホールが開口している。該下側絶縁膜の上
には配線用の金属膜がパタニング形成され、該下部コン
タクトホールを通じて該トランジスタに電気接続する。
さらに、この配線用金属膜を被覆する様に上側絶縁膜が
形成されており、これには上部コンタクトホールが開口
している。この上側絶縁膜の上には遮光用の金属膜がパ
タニング形成されている。又、透明な画素電極も形成さ
れており、該上部コンタクトホールを介して該トランジ
スタに電気接続している。特徴事項として、前記上側絶
縁膜は第１種の絶縁物層とその上に少なくとも部分的に
重ねた第２種の絶縁物層とからなる二層構造を有し、配
線用金属膜と遮光用金属膜との間の層間短絡を有効に防
止している。
【０００５】好ましくは、前記第２種の絶縁物層は、第
１種の絶縁物層に適用される表面処理用の薬品に対して
十分な耐性を有する。具体的には、前記第１種の絶縁物
層はシリコン酸化物層からなり、表面処理用としてフッ
酸系の薬品が適用される。これに対し、前記第２種の絶
縁物層はシリコン窒化物層からなり、フッ酸系の薬品に
対して十分な耐性を有する。この第２種の絶縁物層は、
少なくとも該下部コンタクトホール及び該トランジスタ
のゲート配線に起因する段差領域を包含する様にパタニ
ング形成されている。なお、前記配線用金属膜は例えば
アルミニウムからなり、前記遮光用金属膜はチタンから
なる。かかる構成を有する半導体装置は、例えばアクテ
ィブマトリクス型表示装置の能動素子基板（駆動基板）
として好適である。
１種の絶縁物層に適用される表面処理用の薬品に対して
十分な耐性を有する。具体的には、前記第１種の絶縁物
層はシリコン酸化物層からなり、表面処理用としてフッ
酸系の薬品が適用される。これに対し、前記第２種の絶
縁物層はシリコン窒化物層からなり、フッ酸系の薬品に
対して十分な耐性を有する。この第２種の絶縁物層は、
少なくとも該下部コンタクトホール及び該トランジスタ
のゲート配線に起因する段差領域を包含する様にパタニ
ング形成されている。なお、前記配線用金属膜は例えば
アルミニウムからなり、前記遮光用金属膜はチタンから
なる。かかる構成を有する半導体装置は、例えばアクテ
ィブマトリクス型表示装置の能動素子基板（駆動基板）
として好適である。
【０００６】
【作用】本発明によれば、下地の配線用金属膜と上部の
遮光用金属膜とを隔てる上側絶縁膜（層間絶縁膜）が、
第１種の絶縁物層と第２種の絶縁物層とからなる二層構
造を有している。第１種の絶縁物層はコンタクトホール
周りやゲート配線周りの段差領域を含め、透明基板の全
面を被覆している。これに対し、第２種の絶縁物層は特
に段差領域を被覆し、第１種の絶縁物層の不完全な電気
絶縁性を補う様にしている。これにより、配線用金属膜
と遮光用金属膜との間の層間短絡を有効に防止できる。
特に、第１種の絶縁物層にはコンタクトホールを開口し
なければならず、その前工程として表面処理用の薬品が
適用され、特に段差領域において電気絶縁性が悪化す
る。この点に鑑み、第２種の絶縁物層はこの表面処理用
の薬品に対して十分な耐性を有しており、第１種の絶縁
物層を保護してその劣化を防いでいる。
遮光用金属膜とを隔てる上側絶縁膜（層間絶縁膜）が、
第１種の絶縁物層と第２種の絶縁物層とからなる二層構
造を有している。第１種の絶縁物層はコンタクトホール
周りやゲート配線周りの段差領域を含め、透明基板の全
面を被覆している。これに対し、第２種の絶縁物層は特
に段差領域を被覆し、第１種の絶縁物層の不完全な電気
絶縁性を補う様にしている。これにより、配線用金属膜
と遮光用金属膜との間の層間短絡を有効に防止できる。
特に、第１種の絶縁物層にはコンタクトホールを開口し
なければならず、その前工程として表面処理用の薬品が
適用され、特に段差領域において電気絶縁性が悪化す
る。この点に鑑み、第２種の絶縁物層はこの表面処理用
の薬品に対して十分な耐性を有しており、第１種の絶縁
物層を保護してその劣化を防いでいる。
【０００７】
【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は、本発明にかかる半導体装置を
駆動基板として組み込んだアクティブマトリクス型表示
装置の一例を示す模式的な部分断面図である。図示する
様に、本半導体装置１は、透明基板２に形成された薄膜
トランジスタ３を有している。本例では、この薄膜トラ
ンジスタ３は画素スイッチング用の能動素子として用い
られる。薄膜トランジスタ３は例えば第１ポリシリコン
４を活性層としており、その上にはゲート絶縁膜５を介
してゲート電極６がパタニング形成されている。このゲ
ート電極６は例えば第２ポリシリコンからなり、ゲート
配線（図示せず）と一体的に形成される。ゲート電極６
により両側に分かれた第１ポリシリコン４の部分には不
純物が高濃度で注入され、ソース領域Ｓ及びドレイン領
域Ｄを形成する。
詳細に説明する。図１は、本発明にかかる半導体装置を
駆動基板として組み込んだアクティブマトリクス型表示
装置の一例を示す模式的な部分断面図である。図示する
様に、本半導体装置１は、透明基板２に形成された薄膜
トランジスタ３を有している。本例では、この薄膜トラ
ンジスタ３は画素スイッチング用の能動素子として用い
られる。薄膜トランジスタ３は例えば第１ポリシリコン
４を活性層としており、その上にはゲート絶縁膜５を介
してゲート電極６がパタニング形成されている。このゲ
ート電極６は例えば第２ポリシリコンからなり、ゲート
配線（図示せず）と一体的に形成される。ゲート電極６
により両側に分かれた第１ポリシリコン４の部分には不
純物が高濃度で注入され、ソース領域Ｓ及びドレイン領
域Ｄを形成する。
【０００８】かかる構成を有する薄膜トランジスタ３は
例えばＰＳＧ等からなる下側絶縁膜（第１層間絶縁膜）
７により被覆されている。この下側絶縁膜７にはソース
領域Ｓ及びドレイン領域Ｄに各々対応して下部コンタク
トホールが開口している。この下側絶縁膜７の上には配
線用金属膜８ａ，８ｂがパタニング形成され、各々下部
コンタクトホールを通じて薄膜トランジスタ３のソース
領域Ｓ及びドレイン領域Ｄに電気接続している。この配
線用金属膜８ａ，８ｂは例えばアルミニウムからなる。
例えばＰＳＧ等からなる下側絶縁膜（第１層間絶縁膜）
７により被覆されている。この下側絶縁膜７にはソース
領域Ｓ及びドレイン領域Ｄに各々対応して下部コンタク
トホールが開口している。この下側絶縁膜７の上には配
線用金属膜８ａ，８ｂがパタニング形成され、各々下部
コンタクトホールを通じて薄膜トランジスタ３のソース
領域Ｓ及びドレイン領域Ｄに電気接続している。この配
線用金属膜８ａ，８ｂは例えばアルミニウムからなる。
【０００９】配線用金属膜８ａ，８ｂは上側絶縁膜（第
２層間絶縁膜）９により被覆されている。この上側絶縁
膜９には、上部コンタクトホールが開口している。上側
絶縁膜９の上には遮光用の金属膜１０ａ，１０ｂがパタ
ニング形成されている。遮光用金属膜１０ａ，１０ｂは
例えばチタンからなる。その上には、アクリル樹脂等か
らなる平坦化膜１１を介してＩＴＯ等からなる透明な画
素電極１２がパタニング形成されている。画素電極１２
は、平坦化膜１１に開口したコンタクトホール、上側絶
縁膜９に開口した上部コンタクトホール、下側絶縁膜７
に開口した下部コンタクトホールを通じて薄膜トランジ
スタ３のドレイン領域Ｄに電気接続している。換言する
と、画素電極１２は遮光用金属膜１０ｂ及び配線用金属
膜８ｂを介して薄膜トランジスタ３のドレイン領域Ｄに
電気接続している。即ち、一方の遮光用金属膜１０ｂは
薄膜トランジスタ３を遮閉する本来の機能と共に、画素
電極１２と配線用金属膜８ｂを良好に電気接続する為の
配線パッドとしても機能している。他方の遮光用金属膜
１０ａは同じく薄膜トランジスタ３を外光から遮閉する
と共に、固定電位に保持されている。この固定電位は例
えば対向電極電位に設定されている。
２層間絶縁膜）９により被覆されている。この上側絶縁
膜９には、上部コンタクトホールが開口している。上側
絶縁膜９の上には遮光用の金属膜１０ａ，１０ｂがパタ
ニング形成されている。遮光用金属膜１０ａ，１０ｂは
例えばチタンからなる。その上には、アクリル樹脂等か
らなる平坦化膜１１を介してＩＴＯ等からなる透明な画
素電極１２がパタニング形成されている。画素電極１２
は、平坦化膜１１に開口したコンタクトホール、上側絶
縁膜９に開口した上部コンタクトホール、下側絶縁膜７
に開口した下部コンタクトホールを通じて薄膜トランジ
スタ３のドレイン領域Ｄに電気接続している。換言する
と、画素電極１２は遮光用金属膜１０ｂ及び配線用金属
膜８ｂを介して薄膜トランジスタ３のドレイン領域Ｄに
電気接続している。即ち、一方の遮光用金属膜１０ｂは
薄膜トランジスタ３を遮閉する本来の機能と共に、画素
電極１２と配線用金属膜８ｂを良好に電気接続する為の
配線パッドとしても機能している。他方の遮光用金属膜
１０ａは同じく薄膜トランジスタ３を外光から遮閉する
と共に、固定電位に保持されている。この固定電位は例
えば対向電極電位に設定されている。
【００１０】かかる構成を有する半導体装置１はアクテ
ィブマトリクス型表示装置の駆動基板として用いられ、
所定の間隙を介して対向電極１３が形成された透明基板
（対向基板）１４に接合している。両基板の間隙には液
晶２０等の電気光学物質が保持されている。
ィブマトリクス型表示装置の駆動基板として用いられ、
所定の間隙を介して対向電極１３が形成された透明基板
（対向基板）１４に接合している。両基板の間隙には液
晶２０等の電気光学物質が保持されている。
【００１１】本発明の特徴事項として、上側絶縁膜９は
第１種の絶縁物層１５とその上に少なくとも部分的に重
ねた第２種の絶縁物層１６とからなる二層構造を有し、
配線用金属膜８ａ，８ｂと遮光用金属膜１０ａ，１０ｂ
との間の層間短絡を防止している。第２種の絶縁物層１
６は第１種の絶縁物層１５に適用される表面処理用の薬
品に対して十分な耐性を有している。具体的には、第２
種の絶縁物層１６はシリコン窒化物層（ＳｉＮ，Ｐ−Ｓ
ｉＮ）からなる一方、第１種の絶縁物層１５はシリコン
酸化物層（例えば、ＰＳＧ）からなる。この場合、シリ
コン酸化物層には表面処理用（前処理用）としてフッ酸
系の薬品が適用される。シリコン窒化物層はこのフッ酸
系の薬品に対して十分な耐性を有している。なお、第２
種の絶縁物層１６はＳｉＮやＰ−ＳｉＮに限られるもの
ではなく、ＳｉＯＮ，Ｔａ2 Ｏ5，ＳｉＯ2 ，Ｐ−Ｓｉ
Ｏ：Ｈ等を用いる事もできる。第２種の絶縁物層１６は
少なくとも下部コンタクトホール及び薄膜トランジスタ
のゲート配線に起因する段差領域を包含する様にパタニ
ング形成されている。これに対し、第１種の絶縁物層１
５は透明基板２の全面に形成されている。
第１種の絶縁物層１５とその上に少なくとも部分的に重
ねた第２種の絶縁物層１６とからなる二層構造を有し、
配線用金属膜８ａ，８ｂと遮光用金属膜１０ａ，１０ｂ
との間の層間短絡を防止している。第２種の絶縁物層１
６は第１種の絶縁物層１５に適用される表面処理用の薬
品に対して十分な耐性を有している。具体的には、第２
種の絶縁物層１６はシリコン窒化物層（ＳｉＮ，Ｐ−Ｓ
ｉＮ）からなる一方、第１種の絶縁物層１５はシリコン
酸化物層（例えば、ＰＳＧ）からなる。この場合、シリ
コン酸化物層には表面処理用（前処理用）としてフッ酸
系の薬品が適用される。シリコン窒化物層はこのフッ酸
系の薬品に対して十分な耐性を有している。なお、第２
種の絶縁物層１６はＳｉＮやＰ−ＳｉＮに限られるもの
ではなく、ＳｉＯＮ，Ｔａ2 Ｏ5，ＳｉＯ2 ，Ｐ−Ｓｉ
Ｏ：Ｈ等を用いる事もできる。第２種の絶縁物層１６は
少なくとも下部コンタクトホール及び薄膜トランジスタ
のゲート配線に起因する段差領域を包含する様にパタニ
ング形成されている。これに対し、第１種の絶縁物層１
５は透明基板２の全面に形成されている。
【００１２】図２は、特にソース領域Ｓ側の下部コンタ
クトホール周りに生じる段差領域を拡大して模式的に表
わしたものである。この段差領域ではステップカバーの
悪さから第１種の絶縁物層１５が極端に薄くなってい
る。これを補う為、第２種の絶縁物層１６が重ねて成膜
されている。これにより、上側の遮光用金属膜１０ａと
下側の配線用金属膜８ａとは互いに完全に絶縁される。
前述した様に、遮光用金属膜１０ａは所定の固定電位
（液晶駆動時の中心電位）に保持されている。一方、配
線用金属膜８ａには画像信号が供給される。従って、遮
光用金属膜１０ａと配線用金属膜８ａが短絡すると、画
像信号の電位が変動し、画素欠陥が現われる事になる。
クトホール周りに生じる段差領域を拡大して模式的に表
わしたものである。この段差領域ではステップカバーの
悪さから第１種の絶縁物層１５が極端に薄くなってい
る。これを補う為、第２種の絶縁物層１６が重ねて成膜
されている。これにより、上側の遮光用金属膜１０ａと
下側の配線用金属膜８ａとは互いに完全に絶縁される。
前述した様に、遮光用金属膜１０ａは所定の固定電位
（液晶駆動時の中心電位）に保持されている。一方、配
線用金属膜８ａには画像信号が供給される。従って、遮
光用金属膜１０ａと配線用金属膜８ａが短絡すると、画
像信号の電位が変動し、画素欠陥が現われる事になる。
【００１３】ところで、ＰＳＧ等からなる第１種の絶縁
物層１５には上部コンタクトホール（図示せず）が開口
される。このコンタクトホール形成はフォトレジストを
用いた選択的エッチングにより行なわれる。一般に、フ
ォトレジストの密着性を高める為、及び膜表面の清浄化
の為、前処理として第１種の絶縁物層１５にフッ酸系の
エッチング液を適用し、表面をライトエッチングする。
この際、第２種の絶縁物層１６がないと、フッ酸系のエ
ッチング液が下部コンタクトホールの段差領域に悪影響
を及ぼし、第１種の絶縁物層１５がさらに薄くなる。場
合によっては下地の配線用金属膜８ａが露出してしまう
事がある。従って、第２種の絶縁物層１６を設ける事な
く、遮光用金属膜１０ａを直接形成すると、下部コンタ
クトホール周りの段差領域で露出した配線用金属膜８ａ
と短絡する事になる。この点に鑑み、本発明では第１種
の絶縁物層１５に重ねて、第２種の絶縁物層１６を成膜
し、段差領域におけるステップカバーの改善に加え、表
面エッチング処理による配線用金属膜８ａの露出を防止
している。なお、遮光用金属膜１０ａとしては、前述し
た様にチタンを用いている。チタンに代えてアルミニウ
ム、モリブデン、クロム等を用いる事ができる。但し、
アルミニウムの場合にはＩＴＯからなる画素電極１２に
対してオーミックなコンタクトがとれない惧れがある。
又、モリブデンを用いた場合にはレジスト剥離剤により
エッチングされる惧れがある。クロムはプロセス中で場
合によっては酸化される惧れがある。
物層１５には上部コンタクトホール（図示せず）が開口
される。このコンタクトホール形成はフォトレジストを
用いた選択的エッチングにより行なわれる。一般に、フ
ォトレジストの密着性を高める為、及び膜表面の清浄化
の為、前処理として第１種の絶縁物層１５にフッ酸系の
エッチング液を適用し、表面をライトエッチングする。
この際、第２種の絶縁物層１６がないと、フッ酸系のエ
ッチング液が下部コンタクトホールの段差領域に悪影響
を及ぼし、第１種の絶縁物層１５がさらに薄くなる。場
合によっては下地の配線用金属膜８ａが露出してしまう
事がある。従って、第２種の絶縁物層１６を設ける事な
く、遮光用金属膜１０ａを直接形成すると、下部コンタ
クトホール周りの段差領域で露出した配線用金属膜８ａ
と短絡する事になる。この点に鑑み、本発明では第１種
の絶縁物層１５に重ねて、第２種の絶縁物層１６を成膜
し、段差領域におけるステップカバーの改善に加え、表
面エッチング処理による配線用金属膜８ａの露出を防止
している。なお、遮光用金属膜１０ａとしては、前述し
た様にチタンを用いている。チタンに代えてアルミニウ
ム、モリブデン、クロム等を用いる事ができる。但し、
アルミニウムの場合にはＩＴＯからなる画素電極１２に
対してオーミックなコンタクトがとれない惧れがある。
又、モリブデンを用いた場合にはレジスト剥離剤により
エッチングされる惧れがある。クロムはプロセス中で場
合によっては酸化される惧れがある。
【００１４】図３はゲート配線の周囲に現われる段差領
域を拡大して表わしたものである。前述した様に、ゲー
ト配線６ａは第２ポリシリコンからなり所望の導電率を
確保する為比較的厚みが大きい。従って、その周囲に凸
型の段差領域が現われる。この為配線用金属膜８を被覆
する第１種の絶縁物層１５が極端に段差領域で薄くな
る。この部分には内部応力が集中している為、表面処理
用の薬品を適用するとエッチングが速やかに進行し、下
地の配線用金属膜８が露出する場合もある。この点に鑑
み、第１種の絶縁物層１５を第２種の絶縁物層１６で補
強し、その上に遮光用金属膜１０をパタニング形成して
いる。
域を拡大して表わしたものである。前述した様に、ゲー
ト配線６ａは第２ポリシリコンからなり所望の導電率を
確保する為比較的厚みが大きい。従って、その周囲に凸
型の段差領域が現われる。この為配線用金属膜８を被覆
する第１種の絶縁物層１５が極端に段差領域で薄くな
る。この部分には内部応力が集中している為、表面処理
用の薬品を適用するとエッチングが速やかに進行し、下
地の配線用金属膜８が露出する場合もある。この点に鑑
み、第１種の絶縁物層１５を第２種の絶縁物層１６で補
強し、その上に遮光用金属膜１０をパタニング形成して
いる。
【００１５】図４は半導体装置の参考例を表わしてお
り、基本的には図１に示した本発明にかかる半導体装置
と同一の構成である。従って、対応する部分には対応す
る参照番号を付して理解を容易にしている。異なる点
は、上側絶縁膜９が第１種の絶縁物層１５のみからな
り、単層構造となっている事である。換言すると、配線
用金属膜８ａ，８ｂは単層の上側絶縁膜９により、遮光
用金属膜１０ａ，１０ｂから電気的に分離されている。
しかしながら、この様な構造では、特にコンタクトホー
ル周りやゲート配線周りの段差領域で、上側絶縁膜９の
電気絶縁性が損なわれ、配線用金属膜と遮光用金属膜と
の間で短絡欠陥が生じる。これにより、画素欠陥が多発
する事になる。
り、基本的には図１に示した本発明にかかる半導体装置
と同一の構成である。従って、対応する部分には対応す
る参照番号を付して理解を容易にしている。異なる点
は、上側絶縁膜９が第１種の絶縁物層１５のみからな
り、単層構造となっている事である。換言すると、配線
用金属膜８ａ，８ｂは単層の上側絶縁膜９により、遮光
用金属膜１０ａ，１０ｂから電気的に分離されている。
しかしながら、この様な構造では、特にコンタクトホー
ル周りやゲート配線周りの段差領域で、上側絶縁膜９の
電気絶縁性が損なわれ、配線用金属膜と遮光用金属膜と
の間で短絡欠陥が生じる。これにより、画素欠陥が多発
する事になる。
【００１６】図５は、図４に示した参考例のコンタクト
ホール周りにおける段差領域を拡大して模式的に表わし
たものである。このコンタクトホール周りでは、凹型の
段差が生じており、第１種の絶縁物層１５のステップカ
バーが悪い為、コンタクトホールの側壁に成膜された部
分が平面部に比べて極端に薄い。この為、遮光用金属膜
１０ａと配線用金属膜８ａとの間に電圧が加わった場合
に絶縁破壊が起りやすくなる。この側壁に形成された第
１種の絶縁物層１５の厚みはチップ内やウェハ内でばら
つく為、極端に耐圧の弱い部分が発生する。この為、液
晶表示装置に存在する数十万画素の薄膜トランジスタに
おいては、どうしても数十個以上の欠陥が発生する。こ
れでは、表示装置としての画像品質を維持する事は困難
である。
ホール周りにおける段差領域を拡大して模式的に表わし
たものである。このコンタクトホール周りでは、凹型の
段差が生じており、第１種の絶縁物層１５のステップカ
バーが悪い為、コンタクトホールの側壁に成膜された部
分が平面部に比べて極端に薄い。この為、遮光用金属膜
１０ａと配線用金属膜８ａとの間に電圧が加わった場合
に絶縁破壊が起りやすくなる。この側壁に形成された第
１種の絶縁物層１５の厚みはチップ内やウェハ内でばら
つく為、極端に耐圧の弱い部分が発生する。この為、液
晶表示装置に存在する数十万画素の薄膜トランジスタに
おいては、どうしても数十個以上の欠陥が発生する。こ
れでは、表示装置としての画像品質を維持する事は困難
である。
【００１７】図６は、図４に示した参考例のゲート配線
周りにおける段差領域を拡大して模式的に表わしたもの
である。ゲート配線６ａの上方に生じる凸型の段差領域
においても第１種の絶縁物層１５のステップカバーが悪
い為、遮光用金属膜１０と配線用金属膜８との間で短絡
欠陥が生じる可能性が高くなる。
周りにおける段差領域を拡大して模式的に表わしたもの
である。ゲート配線６ａの上方に生じる凸型の段差領域
においても第１種の絶縁物層１５のステップカバーが悪
い為、遮光用金属膜１０と配線用金属膜８との間で短絡
欠陥が生じる可能性が高くなる。
【００１８】最後に、図７は、図１に示した本発明にか
かる半導体装置と図４に示した参考例にかかる半導体装
置との間で、欠陥の発生率を比較したグラフである。こ
のグラフでは、各半導体装置をアクティブマトリクス型
表示装置に組み込み、その画素欠陥発生率を測定した。
参考例を１００％とした時の画素欠陥発生率を表わして
おり、本発明では顕著に画素欠陥が抑制されている事が
分かる。
かる半導体装置と図４に示した参考例にかかる半導体装
置との間で、欠陥の発生率を比較したグラフである。こ
のグラフでは、各半導体装置をアクティブマトリクス型
表示装置に組み込み、その画素欠陥発生率を測定した。
参考例を１００％とした時の画素欠陥発生率を表わして
おり、本発明では顕著に画素欠陥が抑制されている事が
分かる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、層
間絶縁膜は例えばシリコン酸化物層とシリコン窒化物層
の二層構造を有し、配線用金属膜と遮光用金属膜との間
の層間短絡を防止している。これにより、アクティブマ
トリクス型の表示装置として応用した場合等、画素欠陥
を大幅に抑制できる。又、シリコン窒化物層はシリコン
酸化物層に適用されるエッチング液に耐性を持つ為、後
工程でエッチング液による層間絶縁膜表面の清浄化が可
能になる。
間絶縁膜は例えばシリコン酸化物層とシリコン窒化物層
の二層構造を有し、配線用金属膜と遮光用金属膜との間
の層間短絡を防止している。これにより、アクティブマ
トリクス型の表示装置として応用した場合等、画素欠陥
を大幅に抑制できる。又、シリコン窒化物層はシリコン
酸化物層に適用されるエッチング液に耐性を持つ為、後
工程でエッチング液による層間絶縁膜表面の清浄化が可
能になる。
【図１】本発明にかかる半導体装置を駆動基板として組
み込んだアクティブマトリクス型表示装置の基本的な構
成を示す部分断面図である。
み込んだアクティブマトリクス型表示装置の基本的な構
成を示す部分断面図である。
【図２】図１に示した半導体装置の要部を表わす拡大部
分断面図である。
分断面図である。
【図３】図１に示した半導体装置の他の要部を示す拡大
部分断面図である。
部分断面図である。
【図４】半導体装置の参考例を示す模式的な部分断面図
である。
である。
【図５】図４に示した参考例の要部を示す拡大断面図で
ある。
ある。
【図６】図４に示した参考例の他の要部を示す拡大断面
図である。
図である。
【図７】半導体装置を駆動基板として組み込んだアクテ
ィブマトリクス型表示装置の画素欠陥発生率を検査した
結果を示すグラフである。
ィブマトリクス型表示装置の画素欠陥発生率を検査した
結果を示すグラフである。
【図８】従来のアクティブマトリクス型表示装置の一例
を示す模式的な部分断面図である。
を示す模式的な部分断面図である。
１ 半導体装置 ２ 透明基板 ３ 薄膜トランジスタ ６ ゲート電極 ７ 下側絶縁膜 ８ａ，８ｂ 配線用金属膜 ９ 上側絶縁膜 １０ａ，１０ｂ 遮光用金属膜 １２ 画素電極 １３ 対向電極 １４ 透明基板 １５ 第１種の絶縁物層 １６ 第２種の絶縁物層 ２０ 液晶
Claims (6)
- 【請求項１】 透明基板上に形成されたトランジスタ
と、 該トランジスタを被覆すると共に下部コンタクトホール
が開口した下側絶縁膜と、 該下側絶縁膜の上にパタニング形成され該下部コンタク
トホールを通じて該トランジスタに電気接続する配線用
の金属膜と、 該金属膜を被覆し且つ上部コンタクトホールが開口した
上側絶縁膜と、 該上側絶縁膜の上にパタニング形成された遮光用の金属
膜と、 該上部コンタクトホールを介して該トランジスタに電気
接続する透明な画素電極とを備えた半導体装置であっ
て、 前記上側絶縁膜は第１種の絶縁物層とその上に少なくと
も部分的に重ねた第２種の絶縁物層とからなる二層構造
を有し、配線用の金属膜と遮光用の金属膜との間の層間
短絡を防止する事を特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記第２種の絶縁物層は、第１種の絶縁
物層に適用される表面処理用の薬品に対して十分な耐性
を有する事を特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記第１種の絶縁物層は表面処理用とし
てフッ酸系の薬品が適用されるシリコン酸化物層からな
り、前記第２種の絶縁物層はフッ酸系の薬品に対して十
分な耐性を有するシリコン窒化物層からなる事を特徴と
する請求項２記載の半導体装置。 - 【請求項４】 前記第２種の絶縁物層は、少なくとも該
下部コンタクトホール及び該トランジスタのゲート配線
に起因する段差領域を包含する様にパタニング形成され
ている事を特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項５】 前記配線用の金属膜はアルミニウムから
なり、前記遮光用の金属膜はチタンからなる事を特徴と
する請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項６】 透明な画素電極を有する一方の透明基板
と、透明な対向電極を有する他方の透明基板と、画素電
極及び対向電極の間に保持された電気光学物質とを備え
た表示装置であって、 該一方の透明基板上に形成され該画素電極を駆動するト
ランジスタと、 該トランジスタを被覆すると共にコンタクトホールが開
口している下側絶縁膜と、 該下側絶縁膜の上にパタニング形成され該コンタクトホ
ールを介して該トランジスタに電気接続する配線用の金
属膜と、 該金属膜を被覆する上側絶縁膜と、 該上側絶縁膜の上にパタニング形成された遮光用の金属
膜とを具備し、 前記上側絶縁膜は第１種の絶縁膜層とその上に少なくと
も部分的に重ねた第２種の絶縁物層とからなる二層構造
を有し、配線用の金属膜と遮光用の金属膜との間の層間
短絡を防止する事を特徴とする表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06518895A JP3393420B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06518895A JP3393420B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08236777A true JPH08236777A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3393420B2 JP3393420B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=13279707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06518895A Expired - Lifetime JP3393420B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3393420B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005242296A (ja) * | 2004-01-26 | 2005-09-08 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置及びその製造方法、並びに電子機器 |
| KR100533517B1 (ko) * | 1999-02-15 | 2005-12-06 | 가시오게산키 가부시키가이샤 | 반도체장치 |
| US6995048B2 (en) | 2001-05-18 | 2006-02-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Thin film transistor and active matrix type display unit production methods therefor |
| JP2007233409A (ja) * | 2007-05-01 | 2007-09-13 | Sony Corp | 表示装置およびその製造方法 |
| JP2008009447A (ja) * | 2007-08-03 | 2008-01-17 | Sony Corp | 液晶表示装置およびその製造方法 |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP06518895A patent/JP3393420B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100533517B1 (ko) * | 1999-02-15 | 2005-12-06 | 가시오게산키 가부시키가이샤 | 반도체장치 |
| US6995048B2 (en) | 2001-05-18 | 2006-02-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Thin film transistor and active matrix type display unit production methods therefor |
| JP2005242296A (ja) * | 2004-01-26 | 2005-09-08 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置及びその製造方法、並びに電子機器 |
| US7403237B2 (en) | 2004-01-26 | 2008-07-22 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical device with electrolytic corrosion preventing film and multiple relay electrodes |
| JP2007233409A (ja) * | 2007-05-01 | 2007-09-13 | Sony Corp | 表示装置およびその製造方法 |
| JP2008009447A (ja) * | 2007-08-03 | 2008-01-17 | Sony Corp | 液晶表示装置およびその製造方法 |
| JP4706674B2 (ja) * | 2007-08-03 | 2011-06-22 | ソニー株式会社 | 液晶表示装置およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP3393420B2 (ja) | 2003-04-07 |
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