JPH0843859A

JPH0843859A - アクティブマトリクス回路

Info

Publication number: JPH0843859A
Application number: JP19751594A
Authority: JP
Inventors: Jun Koyama; 潤小山; Yasuhiko Takemura; 保彦竹村
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1994-07-30
Filing date: 1994-07-30
Publication date: 1996-02-16
Anticipated expiration: 2016-02-26
Also published as: JP3137839B2

Abstract

(57)【要約】【目的】アクティブマトリクス回路において、ＴＦＴ
のリーク電流による画素電圧の低下を低減させるための
補助容量を提供する。【構成】層間絶縁物を少なくとも２層形成し、第１の
層間絶縁物上に少なくとも表面が陽極酸化されたアルミ
ニウム膜を用いて、アクティブマトリクス回路のソース
配線および補助容量の一方の電極を、その上に窒化珪素
膜によって第２の層間絶縁物を、第２の層間絶縁物上に
画素電極を、それぞれ形成する。この結果、アルミニウ
ムの配線と、画素電極との間で窒化珪素の第２の層間絶
縁物を誘電体とする補助容量が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置等の静電
表示装置に用いられるアクティブマトリクス回路に関す
る。特にアクティブマトリクス回路のスイッチング素子
として、活性層が結晶性の半導体薄膜である薄膜トラン
ジスタを用いたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ駆動のためにアクティ
ブマトリクス回路を用いる方式が注目されている。アク
ティブマトリクス回路は、画素電極と対向電極の間に液
晶をはさんだコンデンサーを形成して、薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）によって、このコンデンサーに出入りする
電荷を制御するものであった。画像を安定に表示するた
めには、このコンデンサーの両極間の電圧が一定に保た
れることが要求されていたが、いくつかの理由によって
困難があった。

【０００３】最大の問題は、ＴＦＴがオフ状態でもコン
デンサーから電荷がリークすることであった。その他に
も、コンデンサー内部のリークもあったが、一般には前
者のＴＦＴからのリークの方が１桁程度大きかった。そ
して、このリークがはなはだしい場合には、フレーム周
波数と同じ周期で画像の明暗が変化するフリッカーとよ
ばれる現象が生じた。特に、活性層が結晶性の半導体被
膜で構成されたＴＦＴにおいては、このリーク電流が著
しく大きく、その対策が必要であった。

【０００４】この問題を解決するには、画素容量に平行
に補助の容量（付加容量とも言う）を付けることがなさ
れてきた。これは、回路図で表せば図１（Ａ）のように
なる。すなわち、このような補助容量によって、画素容
量の電荷の放電の時定数が増加させ、画素電極のコンデ
ンサーからの電荷の減少を抑制することができた。厳密
には補助容量Ｃは必ずしも対向電極と同じ電位に保たれ
る必要はなく、多くの時間が一定の電位であればよい。
実際には、図１（Ｂ）に示すように補助容量に専用の配
線Ｘ_nを設け、これを特定の電位に保つ方式や、図１
（Ｃ）に示すように補助容量の電極を次段のゲイト配線
Ｘ_n+1（あるいは、Ｘ_n-1）と同電位に保つ方式が用い
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】例えば、図１（Ｂ）の
回路を作製するために、従来は、図２に示すように、補
助容量２０１をゲイト配線２０５（Ｘ_n）と同時に形成
され、ゲイト配線と概略平行な補助容量専用の配線２０
２（Ｘ_n’）と画素電極２０３との間に、層間絶縁膜２
０４を誘電体として挟んだ構造として形成されていた。

【０００６】しかしながら、層間絶縁物２０４を誘電体
とした場合、層間絶縁物２０４の膜厚が５０００Å以上
と厚いため、極板間が広くなり容量が小さくなる原因で
あった。層間絶縁物２０４は、ゲイト配線２０２、２０
５とソース配線２０６との間の寄生容量を低減する目的
で設けられるものであるので、このように厚くすること
が必要とされたのである。また、層間絶縁物２０４とし
て、酸化珪素が用いられた場合には、誘電率が４程度と
小さいため、このことも容量が小さくなる原因であっ
た。

【０００７】以上の理由により、品質の高い画像を表示
するために十分な容量を得るためには、ゲイト配線２０
２の面積を大きくすることが必要であったが、そのため
に画素の多くの部分が容量のためにとられてしまい、画
素の開口率が低下し、画面が暗くなるという問題があっ
た。本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
り、補助容量として、新しい構成を提案するものであ
る。

【０００８】

【問題を解決するための手段】本発明においては、補助
容量として、ソース配線と同時に形成される配線と画素
電極の間に形成される容量を用いるものである。そし
て、該配線材料としては、少なくとも表面が陽極酸化さ
れたアルミニウムを主成分とする金属被膜によって少な
くとも表面が被覆された被膜を用い、かつ、該配線と画
素電極の間には窒化珪素を主成分とする被膜（以下、第
２の層間絶縁物という）を設け、これを誘電体とするこ
とを特徴とする。

【０００９】アルミニウムを主成分とする金属被膜に
は、微量のシリコンや銅、スカンジウム（Ｓｃ）を含ん
でいてもよい。特に断らない限り、以下、アルミニウム
とは、１０重量％以下の不純物を含有するものを意味す
る。本発明においては、配線材料として、アルミニウム
の単層膜だけでなく、チタンやその他の金属とアルミニ
ウムの多層膜も用いられる。例えば、ＴＦＴの活性層に
用いられるシリコンや他の配線のアルミニウムとのオー
ム接触性を得るために、アルミニウム膜の下に５００〜
３０００Åのチタンもしくは窒化チタンを形成するとよ
い。

【００１０】特に、本発明においてはアルミニウム膜は
陽極酸化されるのであるが、陽極酸化時のヒロック（結
晶の異常成長による表面の凹凸）を避けるために上記の
ような添加物を５重量％以下の濃度で混入することが好
ましく、例えば、得られる陽極酸化物被膜の均一性はス
カンジウムを０．１〜０．５重量％混入したもので良好
であった。さらに、アルミニウム膜中の酸素の濃度の小
さいものほどヒロック発生を抑制する効果があった。本
発明においては、ヒロックは可能な限り抑制されること
が望まれた。これは、アルミニウム膜の凹凸によってそ
の上の画素電極と導通してしまうためである。また、誘
電体として使用される窒化珪素を主成分とする被膜は、
プラズマＣＶＤ法によって形成され、窒素と珪素を主成
分とし、窒素／珪素比が１〜１．３４の範囲にあるもの
が好ましく、珪素に対して、１０原子％以下の水素や酸
素、炭素を含有していても構わない。本発明において、
第２の層間絶縁物として窒化珪素を用いることは、その
下のアルミニウム膜のヒロック発生を抑制する上で有効
である。これは、特にアルミニウム膜に酸素が添加され
るとヒロックが発生しやすいことと関係があり、アルミ
ニウム膜表面を窒化珪素で被覆すると、ヒロックの発生
が抑制された。

【００１１】本発明の代表的な構成は図３に示されるも
のである。ここで、ゲイト配線Ｘ_nに概略垂直にソース
配線Ｙ_mが設けられ、ゲイト配線Ｘ_nとソース配線Ｙ_m
の間には従来と同様に層間絶縁物（以下、第１の層間絶
縁物という）が設けられる。この構成自体は図２に示し
た従来のものと同様である。これに加えて、本発明では
ソース配線Ｙ_mと概略平行に補助容量専用の配線Ｙ_m’
が設けられる。配線Ｙ_m’はソース配線Ｙ_mと同時に形
成されるもので、同じ層内に形成される。ソース配線Ｙ
_mと配線Ｙ_m’の上には第２の層間絶縁物が形成され、
第２の層間絶縁物を介して、配線Ｙ_m’の一部は画素電
極と重なり、配線Ｙ_m’と画素電極の間において、容量
Ｃを構成する。図２においては、１本のソース配線に対
して、１本の補助容量専用の配線が設けられている。し
かし、隣接する画素において、補助容量の配線を共有す
ることにより、２本のソース配線に対して、１本の補助
容量専用を割り当てることも可能である。

【００１２】本発明において、第２の層間絶縁物の厚さ
は、従来の層間絶縁物（例えば、図２の２０４）のよう
に厚くする必要はない。すなわち、図２における層間絶
縁物２０４はゲイト配線とソース配線の間の寄生容量を
低減する必要から十分な厚さが要求されたのであるが、
本発明においては、画素電極は配線Ｙ_m’以外の配線
（例えば、ソース配線Ｙ_m）と交差することはないの
で、画素電極と配線Ｙ_m’との間の容量は大きければ大
きいほど好ましい。このため、画素電極と配線Ｙ_m’の
間の第２の層間絶縁物は、絶縁性が保たれ、かつ、画素
電極が配線Ｙ_m’を乗り越える部分で断線しない範囲に
おいて、薄い方が好ましく、典型的には、５００〜４０
００Åとされる。加えて、窒化珪素は誘電率が９程度と
酸化珪素の誘電率よりも大きいため、図２の例に比較し
て、面積当たりの静電容量を大きくすることができる。

【００１３】

【作用】本発明においては、上記のように第２の層間絶
縁物を薄くすることによって、十分な静電容量を得るこ
とができるが、このことは、画素電極と配線Ｙ_m’の間
に十分な絶縁性が要求されることをも意味する。そのた
め、第２の層間絶縁物にピンホール等が発生することは
避けねばならない。しかし、プラズマＣＶＤ法によって
形成された被膜では、薄い膜で十分な絶縁性を示すもの
を得ることが極めて難しかった。本発明において、配線
Ｙ_m’の表面を陽極酸化するのは、このようなピンホー
ルによる導通の防止を意図したためでもある。

【００１４】本発明において陽極酸化物には、厚さ５０
〜２０００Åのバリヤ型の陽極酸化物を形成する。バリ
ヤ型の陽極酸化物は硬度が高く、緻密であるため層間の
導通を抑制させるのに好適である。バリヤ型の陽極酸化
物を形成するには、実質的に中性で適切な電解溶液中に
おいて、陽極酸化すべきものを正電極に接続し、電圧を
上昇させつつ、電流を印加すればよい。

【００１５】例えば、電解溶液としては、Ｌ−酒石酸を
エチレングリコールに１〜５％の濃度で希釈し、アンモ
ニアを用いてｐＨを７前後に調整したものなどが用いら
れる。この溶液中に基板を浸し、定電流源の＋側を基板
上のアルミニウム膜もしくはアルミニウムの配線に接続
し、−側には白金等の電極を接続して定電流状態で電圧
を印加し、５〜１５０Ｖ程度の電圧に達するまで酸化を
継続する。さらに、所定の電圧に達したのち、定電圧状
態で電流を加え、ほとんど電流が流れなくなるまで酸化
を継続してもよい。この結果、アルミニウム膜表面に酸
化アルミニウム被膜が得られる。酸化アルミニウム被膜
の厚さは印加した電圧にほぼ比例し、電圧が高くなるほ
ど厚い被膜が得られる。

【００１６】ここで、酸化アルミニウム被膜の膜厚が厚
いほど良好なバリヤとして機能するが、膜厚を厚くする
ためには印加電圧を高くする必要がある。しかし、印加
電圧を高くすると、素子を破壊する恐れがある。そのた
め、素子を破壊しない程度の電圧とすることが好まし
い。

【００１７】本発明においては、配線Ｙ_m’の陽極酸化
はアルミニウム膜をエッチングした後でもよいし、エッ
チング前のアルミニウム膜の状態でもよい。前者の場合
には、配線Ｙ_m’の上面のみならず、側面にも陽極酸化
物被膜が形成され、絶縁性が向上する。前者の方法を実
施するには、図３のように配線Ｙ_m’を終端において、
統合し、これに電流を印加するという方法を採用すれば
よい。また、ソース配線Ｙ_m上の第２の層間絶縁物の絶
縁性を高めるために、配線Ｙ_m’の陽極酸化と同様に陽
極酸化をおこなってもよい。ただし、その際にはソース
配線Ｙ_mがＴＦＴの活性層にコンタクトしていることに
注意が必要である。

【００１８】すなわち、図３より明らかなように、配線
Ｙ_m’は他の配線や素子とコンタクトを有しない上に、
ゲイト配線Ｘ_nとは第１の層間絶縁物を介して分離され
ているので、第１の層間絶縁物が十分な厚さであれば、
陽極酸化の際に、比較的高い電圧（３０〜１５０Ｖ）を
印加しても他の配線や素子に対して悪影響を及ぼす可能
性は極めて低い。一方、ソース配線Ｙ_mのようにＴＦＴ
の活性層とコンタクトを有している場合には、陽極酸化
電圧が、ソース配線Ｙ_mからＴＦＴの活性層、さらには
ゲイト絶縁膜にも及び、ＴＦＴ特性の悪化を招く。

【００１９】後者の方法（アルミニウム膜の状態で陽極
酸化をおこなう）を採用する場合には、上記のソース配
線Ｙ_mと同様にアルミニウム膜がＴＦＴの活性層にコン
タクトしていることを考慮して、陽極酸化電圧は比較的
低く（５〜３０Ｖ）抑えることが必要である。また、後
者の方法を採用すると、配線Ｙ_m’の側面には陽極酸化
物が形成されないので、画素電極との絶縁性がやや悪化
する。そのため、第２の層間絶縁物は厚めにすることが
望ましい。なお、この場合においても、側面の露出した
アルミニウム膜を覆って、窒化珪素膜が形成されるの
で、横方向のヒロックの発生は十分に抑制される。

【００２０】本発明においては、上記の２通りの方法を
組み合わせてもよい。例えば、アルミニウム膜を比較的
低い電圧で陽極酸化した後、エッチングして、ソース配
線Ｙ_mと配線Ｙ_m’を形成し、その後、配線Ｙ_m’を高
い電圧で陽極酸化するという方法では、配線Ｙ_m’の上
面と側面に陽極酸化物を形成できるので、画素電極との
絶縁性が向上し、かつ、ソース配線の上面には薄いなが
らも陽極酸化物が形成されているので、第２の層間絶縁
物の絶縁性を向上せしめることができる。

【００２１】本発明のアクティブマトリクス回路を液晶
表示装置のように対向電極間の距離が短いものに用いる
場合には、配線Ｙ_m’のみならず、ソース配線Ｙ_m上の
第２の層間絶縁物の絶縁性も重要である。液晶表示装置
では、対向基板とアクティブマトリクス基板の空隙が５
μｍ程度しかなく、第２の層間絶縁物の絶縁性が不十分
であれば、何らかの理由により、対向基板とショートす
る可能性が高いためである。そのため、本発明において
はソース配線Ｙ_mの上面も陽極酸化物で被覆されている
ことが望ましい。また、かくすることにより配線と対向
電極との導通を抑制できるので、良品率を向上させるこ
とができる。

【００２２】本発明はＴＦＴの活性層から延在させた不
純物半導体領域を用いることによって、より大きな効果
を得ることができる。すなわち、図５（Ａ）に示すよう
に、画素電極と実質的に同じ電位に保たれる不純物半導
体領域と本発明の配線Ｙ_m’との間に第１の層間絶縁物
を誘電体とする第１の容量Ｃ₁を、また、配線Ｙ_m’と
画素電極との間に第２の層間絶縁物を誘電体とする第２
の容量Ｃ₂を形成すれば、Ｃ₁とＣ₂は並列の容量であ
り、Ｃ₁とＣ₂が可能な限り重なるようにすれば、開口
率を低下させることなく、より大きな容量を得ることが
可能である。

【００２３】第１の層間絶縁物が第２の層間絶縁物と同
様な窒化珪素を主成分とする被膜で構成されていると誘
電率が高くより好ましい。ただし、その場合には、ゲイ
ト配線Ｘ_nとソース配線Ｙ_mの間の寄生容量が増大す
る。また、Ｃ₁をより大きな静電容量とするためには、
ゲイト絶縁膜もしくはそれと同じ層内の絶縁膜を除去
し、不純物半導体領域と配線Ｙ_m’の間隔を狭めること
が効果的である。

【００２４】

【実施例】

〔実施例１〕図３に本実施例で作製した補助容量を有す
る回路の上面からみた概略図（図３（Ａ））および回路
図（図３（Ｂ））を示す。図において、Ｘ_nはゲイト配
線である。また、Ｙ_mはソース配線であり、Ｙ_m’は補
助容量の専用配線である。配線Ｙ_m’は適当な電位に保
たれている。Ｃ_LCは画素容量（画素電極とその上に存在
すべき対向電極との間の容量）を示し、ＣはＹ_m’と画
素電極との重なりでできる補助容量である。図６に本実
施例の工程を示す。図６（Ａ−１）、（Ｂ−１）、（Ｃ
−１）、（Ｄ−１）は断面図であり、（Ａ−２）、（Ｂ
−２）、（Ｃ−２）、（Ｄ−２）は上面図である。

【００２５】まず、基板６０１上に下地の酸化珪素膜６
０２をプラズマＣＶＤ法によって１０００〜５０００
Å、例えば、４０００Åに成膜した。これは、酸化珪素
と窒化珪素の多層膜でもかまわない。そして、活性層を
形成するための非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法によっ
て３００〜１５００Å、例えば、５００Åに形成し、熱
アニールやレーザーアニールを施して結晶化せしめた。
さらに、この珪素膜をパターニングして島状領域６０３
を形成した。そして、ゲイト絶縁膜６０４として酸化珪
素膜をプラズマＣＶＤ法によって、１０００Å形成し
た。

【００２６】その後、厚さ１０００Å〜３μｍ、例え
ば、５０００Åの多結晶シリコン膜を減圧ＣＶＤ法によ
って形成して、これをパターニングしてゲイト電極・配
線（Ｘ_nに該当）６０５を形成した。多結晶シリコン膜
には導電性を向上せしめるために、微量（１×１０²⁰〜
２×１０²¹原子／ｃｍ³）の燐を添加した。その後、イ
オンドーピング法によって、島状領域６０３にゲイト電
極をマスクとして自己整合的に不純物を導入した。ここ
では、不純物として硼素を導入した。この場合、ドーズ
量を１×１０¹⁵原子／ｃｍ²、加速電圧を６５ｋＶとし
た。この結果、Ｐ型の不純物領域６０６（ソース／ドレ
イン）が形成された。さらに、ＫｒＦエキシマレーザー
（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射し
て、不純物領域６０６の活性化をおこなった。（図６
（Ａ−１）、（Ａ−２））

【００２７】次に、第１の層間絶縁膜６０７として、プ
ラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜を６０００Å形成し
た。ここで、図６（Ｂ−２）には示されてないが、第１
の層間絶縁膜６０７は全面に積層している。（図６（Ｂ
−１）、（Ｂ−２））そして、第１の層間絶縁膜６０７とゲイト絶縁膜６０４
をエッチングして、ＴＦＴのソース領域６０６にコンタ
クトホールを形成した。

【００２８】その後、スパッタリング法によって、スカ
ンジウムを０．１〜０．５重量％、好ましくは、０．１
５〜０．３重量％、例えば、０．１８重量％含有するア
ルミニウム膜を形成した。アルミニウム膜の厚さは２０
００〜６０００Åが好ましい。本実施例では３０００Å
とした。また、ＴＦＴの活性層のシリコンとのオーム接
触性を得るためにアルミニウム膜の下に５００〜３００
０Åのチタン膜を形成してもよい。

【００２９】その後、アルミニウム膜に陽極酸化をおこ
なって膜表面に陽極酸化膜を形成した。この陽極酸化
は、アンモニアによってｐＨ≒７に調整した１〜３％の
酒石酸のエチレングリコール溶液に基板を浸し、白金を
陰極、このアルミニウム膜を陽極として陽極酸化をおこ
なった。陽極酸化は、最初一定電流で２０Ｖまで電流を
上げ、さらに、２０Ｖで定電圧状態で加え０．１ｍＡ以
下になるまで酸化を継続した。このようにして、厚さ約
３００Åの陽極酸化物を形成した。

【００３０】このようにして表面に陽極酸化膜が形成さ
れたアルミニウム膜をエッチングして、ソース電極・配
線（Ｙ_mに該当）６０８、および補助容量を形成するア
ルミニウム配線（Ｙ_m’に該当）６０９を形成した。従
来のの容量配線は、ゲイト線と同時に形成されるため、
図２に示してあるようにゲイト線と概略平行に形成され
てあったが、本実施例の容量配線はソース配線６０８と
同時に形成されるため、ゲイト配線と概略直角に形成さ
れていることが特徴である。（図６（Ｃ−１）、（Ｃ−
２））

【００３１】その後、第２の層間絶縁物６１０として、
プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜を２０００Å形成
した。ここでは、ＮＨ₃／ＳｉＨ₄／Ｈ₂混合ガスを用
いた。成膜時の基板温度は２５０〜３５０℃であった。
一般に、アルミニウム膜上に直接、窒化珪素膜を形成す
ると、成膜時の温度上昇のために、アルミニウム表面に
ヒロックが発生するが、本実施例では、アルミニウム膜
上に陽極酸化膜が形成されているため、ヒロックの発生
が抑制された。こうして成膜した窒化珪素膜をエッチン
グして、ＴＦＴのドレインにコンタクトホールを形成し
た。ここで図６（Ｄ−２）において第２の層間絶縁物６
１０は示されていないが、実際には画素電極６１１の下
層に積層してある。その後、画素電極６１１をＩＴＯで
形成した。

【００３２】以上の工程により、アルミニウムの配線６
０９と画素電極６１１の重なる部分において、補助容量
Ｃが形成された。（図６（Ｄ−１）、（Ｄ−２））このようにして、形成された補助容量Ｃは、誘電体とし
て誘電率が大きい窒化珪素膜が用いられて、しかも、極
板間が従来のものに比べて約１／３と狭くなって容量が
大きくなったので、２層目アルミニウム配線を微細化す
ることが可能となり、画素の開口率を上げることができ
た。

【００３３】〔実施例２〕図４に本実施例で作製した補
助容量を有する回路の上面からみた概略図（図４
（Ａ））および回路図（図４（Ｂ））を示す。図におい
て、Ｘ_nはゲイト配線である。また、Ｘ_n+1は次行のゲ
イト配線である。また、Ｙ_mはデータ線（ソース配線）
である。Ｃ_LCは画素容量（画素電極とその上に存在すべ
き対向電極との間の容量）を示し、Ｃは補助容量であ
る。本実施例では、実施例１と異なり、容量専用の配線
は設けずに、補助容量の一方の電極は次行のゲイト配線
Ｘ_n+1に接続されている。

【００３４】図７に本実施例の工程を示す。図７（Ａ−
１）、（Ｂ−１）、（Ｃ−１）、（Ｄ−１）は断面図で
あり、（Ａ−２）、（Ｂ−２）、（Ｃ−２）、（Ｄ−
２）は上面図である。まず、基板７０１上に下地の酸化
珪素膜７０２をプラズマＣＶＤ法によって３０００Å形
成した。そして、活性層を形成するための非晶質珪素膜
をプラズマＣＶＤ法によって５００Åに形成し、熱アニ
ールやレーザーアニールを施して結晶化せしめた。さら
に、この珪素膜をパターニングして島状領域７０３を形
成した。そして、ゲイト絶縁膜７０４として酸化珪素膜
をプラズマＣＶＤ法によって、１２００Å形成した。

【００３５】その後、３０００〜８０００Å、例えば、
６０００Åのアルミニウム膜をスパッタリング法によっ
て形成して、これをパターニングしてゲイト電極・配線
（Ｘ_nに該当）７０５と次行のゲイト配線（Ｘ_n+1に該
当）７０６を形成した。その後、イオンドーピング法に
よって、島状領域７０３にゲイト電極７０５をマスクと
して自己整合的に不純物として硼素を導入した。この場
合、ドーズ量を１×１０¹⁴原子／ｃｍ²、加速電圧を７
０ｋＶとした。この結果、Ｐ型の不純物領域７０７（ソ
ース／ドレイン）が形成された。さらに、ＫｒＦエキシ
マレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を照射して、不純物領域７０７の活性化をおこなった。
（図７（Ａ−１）、（Ａ−２））

【００３６】その後、第１の層間絶縁物７０８として、
酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって６０００Å形成
した。（図７（Ｂ−１）、（Ｂ−２））そして、第１の層間絶縁物７０８とゲイト絶縁膜７０４
をエッチングして、ＴＦＴのソース領域７０７にコンタ
クトホールを形成した。また、このエッチング工程と独
立に、あるいは同時、補助容量を形成するためのアルミ
ニウムの配線と次行のゲイト配線７０６とを接続するた
めに、次行のゲイト配線７０６にもコンタクトホール７
１３を形成した。

【００３７】その後、スカンジウムを０．１８重量％含
む厚さ３０００Åのアルミニウム膜をスパッタ法によっ
て成膜した。そして、実施例１と同様に陽極酸化をおこ
なってアルミニウム膜の表面に陽極酸化物を形成した。
本実施例では、陽極酸化は、最初一定電流で１５Ｖまで
電流を上げ、その状態で１時間保持して終了させた。こ
のようにして、厚さ約２００Åの陽極酸化物を形成し
た。このように陽極酸化物を表面に形成したアルミニウ
ム膜をエッチングしてソース電極（Ｙ_mに該当）７０９
および補助容量を形成するアルミニウムの配線７１０を
形成した。（図７（Ｃ−１）、（Ｃ−２））

【００３８】その後、第２の層間絶縁物７１１として、
プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜を１０００Å形成
した。ここでは、ＮＨ₃／ＳｉＨ₄／Ｎ₂Ｏ／Ｈ₂混合
ガスを用いた。これをエッチングしてＴＦＴのドレイン
にコンタクトホールを形成した。さらに、画素電極７１
２をＩＴＯで形成した。以上の工程により、アルミニウ
ムの配線７１０と画素電極７１２の重なる部分におい
て、補助容量Ｃが形成された。（図７（Ｄ−１）、（Ｄ
−２））

【００３９】〔実施例３〕図５に本実施例で作製した補
助容量を有する回路の上面からみた概略図（図５
（Ａ））および回路図（図５（Ｂ））を示す。図におい
て、Ｘ_nはゲイト配線である。また、Ｙ_mはデータ線
（ソース配線）であり、Ｙ_m’は補助容量の専用配線で
ある。Ｃ_LCは画素容量（画素電極とその上に存在すべき
対向電極との間の容量）を示し、Ｃは補助容量である。
図８に本実施例の工程を示す。図８（Ａ−１）、（Ｂ−
１）、（Ｃ−１）、（Ｄ−１）は断面図であり、（Ａ−
２）、（Ｂ−２）、（Ｃ−２）、（Ｄ−２）は上面図で
ある。

【００４０】まず、基板８０１上に下地の酸化珪素膜８
０２を厚さ２０００Å形成し、さらに、厚さ５００Åの
結晶性珪素の島状領域（活性層）８０３を形成した。本
実施例では、島状領域８０３はＴＦＴの活性層であると
ともに、補助容量Ｃ₁の電極としても利用する。このた
め、他の実施例のものに比較して大きく形成し、また、
補助容量Ｃ₁のもう一方の電極であるアルミニウム配線
Ｙ_m’にあわせて、概略Ｌ字型となっている。活性層上
には、ゲイト絶縁膜８０４として酸化珪素膜をプラズマ
ＣＶＤ法によって、１０００Å形成した。

【００４１】その後、３０００〜８０００Å、例えば、
４０００Åのアルミニウム膜をスパッタリング法によっ
て形成して、これをパターニングしてゲイト電極・配線
（Ｘ_nに該当）８０５を形成した。アルミニウム膜には
スカンジウムを０．１８重量％含有せしめた。次に基板
を、アンモニアでｐＨ≒７に調整した１〜３％の酒石酸
のエチレングリコール溶液に浸し、白金を陰極、このゲ
イト配線８０５を陽極として陽極酸化をおこなった。陽
極酸化は、最初一定電流で１５０Ｖまで電圧を上げ、そ
の状態で１時間保持して終了させた。この結果、ゲイト
配線８０５の周囲に陽極酸化物が約２０００Å得られ
た。

【００４２】その後、イオンドーピング法によって、島
状領域８０３にゲイト電極８０５およびその側面の陽極
酸化物をマスクとして自己整合的に不純物として燐を導
入した。この場合、ドーズ量を１×１０¹⁵原子／ｃ
ｍ²、加速電圧を８０ｋＶとした。この結果、Ｎ型の不
純物領域８０６（ソース／ドレイン）が形成された。
（図８（Ａ−１）、（Ａ−２））

【００４３】その後、ゲイト電極８０５下部のゲイト絶
縁膜８０４を残して、エッチングをおこないゲイト絶縁
膜を取り除き、島状の半導体領域８０３を露出させた。
このエッチングにはドライエッチングを採用することが
好ましい。ドライエッチング法においては、陽極酸化物
（酸化アルミニウム）はほとんどエッチングされず、し
たがって、ゲイト電極８０５は全くダメージを受けるこ
となく、ゲイト絶縁膜８０４のみをエッチングすること
ができる。

【００４４】このようにゲイト絶縁膜をエッチングする
のは、後に補助容量Ｃ₁を形成した際に、電極間を狭く
して容量を大きくするためである。さらに、ＫｒＦエキ
シマレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅ
ｃ）を照射して、不純物領域８０６の活性化をおこなっ
た。その後、第１の層間絶縁膜８０７として、窒化珪素
膜をプラズマＣＶＤ法によって４０００Å形成した。
（図８（Ｂ−１）、（Ｂ−２））そして、第１の層間絶縁膜８０７をエッチングして、Ｔ
ＦＴのソース領域８０６にコンタクトホールを形成し
た。

【００４５】その後、スカンジウムを０．１８重量％含
む厚さ３０００Åのアルミニウム膜をスパッタ法によっ
て成膜した。そして、実施例１と同様に、陽極酸化をお
こなって膜表面に陽極酸化膜を形成した。本実施例で
は、陽極酸化は、最初一定電流で２０Ｖまで電流を上
げ、その状態で１０分保持して終了させた。このように
して、厚さ約３００Åの陽極酸化物を形成した。このよ
うにして表面に陽極酸化物が形成されたアルミニウム膜
をエッチングしてソース電極・配線（Ｙ_mに該当）８０
８および補助容量を形成するアルミニウム配線（Ｙ_m’
に該当）８０９を形成した。（図８（Ｃ−１）、（Ｃ−
２））

【００４６】第２の層間絶縁物８１０として、プラズマ
ＣＶＤ法によって窒化珪素膜を１５００Å形成し、これ
をエッチングしてＴＦＴのドレインにコンタクトホール
を形成した。その後、画素電極８１１をＩＴＯで形成し
た。（図８（Ｄ−１）、（Ｄ−２））以上のような結果、アルミニウム配線８０９と島状の半
導体領域８０３の重なる部分からなる補助容量Ｃ₁、お
よび、アルミニウム配線８０９と画素電極８１１の重な
る部分からなる補助容量Ｃ₂が形成された。このとき、
２つの補助容量は並列につながっており、補助容量を大
きくすることができた。さらに、いずれの補助容量も誘
電率の高い窒化珪素膜であり、特にＣ₁に関しては、ゲ
イト絶縁膜８０４を除去したことによって、容量の大幅
な改善が可能であった。

【００４７】また、本実施例において、島状領域８０３
を概略Ｌ字型に形成したため、２つの補助容量を概略同
じ位置に形成することができ、面積当たりの容量を向上
させることができた。このことにより、開口率を低下さ
せることなく、容量を大きくすることができた。以上の
例においては、画素電極８１１とアルミニウム配線８０
９、半導体領域８０３の重なりは概略Ｌ字型であった
が、図８（Ａ−３）、（Ｄ−３）に示すように概略Ｔ字
型とすることもできる。その場合には、図８（Ａ−３）
に示すように、半導体領域８０３を概略Ｔ字型に形成し
た後、これに重なるようにアルミニウム配線８０９を形
成すればよい。（図８（Ｄ−３））同様に画素電極８１１とアルミニウム配線８０９、半導
体領域８０３の重なりを概略十字型とすることもでき
る。

【００４８】

【発明の効果】本発明のように、誘電率が高い窒化珪素
を主成分とする第２の層間絶縁物を誘電体とし、表面に
陽極酸化膜が形成されたアルミニウムの配線と画素電極
を用いた容量を補助容量として用いることにより、アク
ティブマトリクス回路の特性を向上せしめること、ある
いは、開口率を向上せしめることが可能となった。ま
た、本発明を実施するに必要な投資規模は小さく、有害
物質の発生もない。以上のように、本発明は工業上有益
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】画素容量に並列に補助容量を付けた回路図を
示す。

【図２】従来の補助容量を形成したＴＦＴの断面図を
示す。

【図３】実施例１で作製したアクティブマトリクス回
路を上面からみた概略図および回路図を示す。

【図４】実施例２で作製したアクティブマトリクス回
路を上面からみた概略図および回路図を示す。

【図５】実施例３で作製したアクティブマトリクス回
路を上面からみた概略図および回路図を示す。

【図６】実施例１のアクティブマトリクス回路の作製
工程を示す。

【図７】実施例２のアクティブマトリクス回路の作製
工程を示す。

【図８】実施例３のアクティブマトリクス回路の作製
工程を示す。

【符号の説明】

６０１・・・・基板６０２・・・・下地膜６０３・・・・島状の半導体領域（活性層）６０４・・・・ゲイト絶縁膜６０５・・・・ゲイト電極６０６・・・・不純物領域（ソース／ドレイン）６０７・・・・第１の層間絶縁物６０８・・・・ソース電極・配線６０９・・・・補助容量を形成する配線６１０・・・・第２の層間絶縁物６１１・・・・画素電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜トランジスタを有するアクティブマ
トリクス回路において、ソース配線と同じ層内に存在
し、表面が陽極酸化されたアルミニウムが最上面に存在
する配線（アルミニウム配線）と、該アルミニウム配線
上に設けられた画素電極と、該アルミニウム配線および
画素電極の間に設けられた窒化珪素を主成分とする被膜
とを有し、該アルミニウム配線と画素電極は電気的に絶縁されてい
ることを特徴とするアクティブマトリクス回路。
【請求項２】薄膜トランジスタを有するアクティブマ
トリクス回路において、薄膜トランジスタの一方の不純
物領域に接続する画素電極と、該画素電極の下に設けら
れ、表面が陽極酸化されたアルミニウムが最上面に存在
する配線（アルミニウム配線）と、該アルミニウム配線
の下に設けられた不純物のドーピングされた半導体領域
とを有し、該画素電極と該半導体領域は常に実質的に同じ電位に保
たれ、かつ、該アルミニウム配線と画素電極の間には窒
化珪素を主成分とする被膜が存在することを特徴とする
アクティブマトリクス回路。
【請求項３】請求項２において、画素電極、アルミニ
ウム配線、半導体領域の重なった部分の形状が、概略Ｌ
字型、もしくは、概略Ｔ字型、もしくは、概略十字型で
あることを特徴とするアクティブマトリクス回路。
【請求項４】請求項２において、アルミニウム配線と
半導体領域の間には、薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜
と同じ層内の絶縁膜が存在しないことを特徴とするアク
ティブマトリクス回路。
【請求項５】薄膜トランジスタを有するアクティブマ
トリクス回路において、該薄膜トランジスタのゲイト配
線と概略直交するように形成され、表面が陽極酸化され
たアルミニウムが最上面に存在するソース配線と、該ソ
ース配線と同時に形成され、かつ、該ソース配線と概略
平行に形成された補助容量配線と、該補助容量配線上に
形成された窒化珪素を主成分とする被膜とを有すること
を特徴とするアクティブマトリクス回路。