(57)【要約】【課題】表示装置の動作性能の安定性の向上及び回路設計における設計マージンの拡大を達成させる。【解決手段】ＴＦＴと、容量とを有する表示装置であって、ＴＦＴは第１の窒化絶縁膜で覆われており、第１の窒化絶縁膜の上に接するように、第１の開口部と第２の開口部を有する感光性有機樹脂膜が設けられており、感光性有機樹脂膜の上に接するように、第２の窒化絶縁膜が設けられており、第１及び第２の窒化絶縁膜には、第１の開口部に重なる部分に第３の開口部及び第４の開口部が設けられており、第２の窒化絶縁膜の上方に、ＴＦＴの島状の半導体膜に電気的に接続する配線または第３の電極が設けられており、容量はＴＦＴのゲート電極と同じ導電膜から形成された第１の電極と、配線または第３の電極と同じ導電膜から形成された第２の電極と、第２の開口部において第１の電極及び第２の電極と重なっている第１及び第２の窒化絶縁膜の一部とを有している。【選択図】図９
2010072654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＦＴと、容量とを有する表示装置であって、
前記ＴＦＴは島状の半導体膜と、前記島状の半導体膜に接するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に接するゲート電極とを有し、
前記ＴＦＴは第１の窒化絶縁膜で覆われており、
前記第１の窒化絶縁膜の上に接するように、第１の開口部と第２の開口部を有する感光性有機樹脂膜が設けられており、
前記感光性有機樹脂膜の上に接するように、第２の窒化絶縁膜が設けられており、
前記第１及び前記第２の窒化絶縁膜には、前記第１の開口部に重なる部分に第３の開口部及び第４の開口部が設けられており、
前記第２の窒化絶縁膜の上方に、前記第１の開口部、前記第３の開口部及び前記第４の開口部を介して前記島状の半導体膜に電気的に接続する配線または第３の電極が設けられており、
前記容量は前記ゲート電極と同じ導電膜から形成された第１の電極と、前記配線または前記第３の電極と同じ導電膜から形成された第２の電極と、前記第２の開口部において前記第１の電極及び前記第２の電極と重なっている前記第１及び前記第２の窒化絶縁膜の一部とを有していることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
ＴＦＴと、容量とを有する表示装置であって、
前記ＴＦＴは島状の半導体膜と、前記島状の半導体膜に接するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に接するゲート電極とを有し、
前記ＴＦＴは第１の窒化絶縁膜で覆われており、
前記第１の窒化絶縁膜の上に接するように、第１の開口部と第２の開口部を有する感光性有機樹脂膜が設けられており、
前記感光性有機樹脂膜の上に接するように、第２の窒化絶縁膜が設けられており、
前記第１及び前記第２の窒化絶縁膜には、前記第１の開口部に重なる部分に第３の開口部及び第４の開口部が設けられており、
前記第２の窒化絶縁膜の上方に、前記第１の開口部、前記第３の開口部及び前記第４の開口部を介して前記島状の半導体膜に電気的に接続する配線または第３の電極が設けられており、
前記容量は前記ゲート電極と同じ導電膜から形成された第１の電極と、前記配線または前記第３の電極と同じ導電膜から形成された第２の電極と、前記第２の開口部において前記第１の電極及び前記第２の電極と重なっている前記第１及び前記第２の窒化絶縁膜の一部とを有し、
前記感光性有機樹脂膜の表面は、前記第１及び前記第２の開口部において連続的に曲率半径が変化している部分を有していることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
ＴＦＴと、容量とを有する表示装置であって、
前記ＴＦＴは島状の半導体膜と、前記島状の半導体膜に接するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に接するゲート電極とを有し、
前記ＴＦＴは第１の窒化絶縁膜で覆われており、
前記第１の窒化絶縁膜の上に接するように、第１の開口部と第２の開口部を有する感光性有機樹脂膜が設けられており、
前記感光性有機樹脂膜の上に接するように、第２の窒化絶縁膜が設けられており、
前記第１及び前記第２の窒化絶縁膜には、前記第１の開口部に重なる部分に第３の開口部及び第４の開口部が設けられており、
前記第２の窒化絶縁膜の上方に、前記第１の開口部、前記第３の開口部及び前記第４の開口部を介して前記島状の半導体膜に電気的に接続する配線または第３の電極が設けられており、
前記容量は前記ゲート電極と同じ導電膜から形成された第１の電極と、前記配線または前記第３の電極と同じ導電膜から形成された第２の電極と、前記第２の開口部において前記第１の電極及び前記第２の電極と重なっている前記第１及び前記第２の窒化絶縁膜の一部とを有し、
前記感光性有機樹脂膜の表面は、前記第１及び前記第２の開口部から離れるに従って連続的に曲率半径が長くなる部分を有していることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、前記配線または前記第３の電極は、酸化物導電膜でなる画素電極であることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、前記第１の開口部と前記第２の開口部は、前記感光性有機樹脂膜に露光及び現像処理を施すことにより設けられたものであることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、前記第１及び前記第２の窒化絶縁膜は、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜であることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の表示装置を表示部に用いたビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末、画像再生装置、テレビまたは携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子（代表的にはトランジスタ）及びその作製方法に関するものであり、特に薄膜トランジスタをデバイスとして用いた表示装置の技術分野に属する。即ち、液晶表示装置もしくはエレクトロルミネセンス表示装置等に代表される表示装置に係る技術分野又はＣＭＯＳセンサ等に代表されるセンサに係る技術分野その他の半導体集積回路を搭載するあらゆる半導体装置に係る技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を集積化してなる液晶表示装置やエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence）表示装置の開発が進んでいる。これらの表示装置は、いずれもガラス基板上に薄膜形成技術を用いて薄膜トランジスタを作り込み、その薄膜トランジスタで構成された様々な回路上に液晶素子やエレクトロルミネセンス（以下、単にＥＬと略す。）素子を形成して表示装置として機能させることを特徴とした半導体装置の一つである。
【０００３】
薄膜トランジスタで構成された回路は、少なからず凹凸を形成するため、その上に液晶素子やＥＬ素子を形成するにあたって、有機樹脂膜等により平坦化することが一般的に行われている。表示装置の表示部に設けられた各画素は、その内側に画素電極を有し、この画素電極が、前掲の平坦化用有機樹脂膜に設けられたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタに接続された構成をなしている。このような技術は、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５６１８２号公報
【特許文献２】特開平１０−６８９７２号公報
【０００５】
しかしながら、本出願人の研究により以下の事実が判明した。即ち、層間絶縁膜として樹脂膜を用い、ドライエッチング技術を用いてコンタクトホールを形成した場合、完成した薄膜トランジスタのしきい値電圧（Ｖｔｈ）が大きくばらついてしまうという事実が判明している。例えば、図４に示すデータは、ＳＯＩ基板上に形成した薄膜トランジスタのしきい値電圧のばらつきについて、調べた結果である。図中の黒丸印は、層間絶縁膜として窒化シリコン膜（ＳｉＮ）とアクリル膜の積層構造を用いた場合、また図中の白抜き三角印は、層間絶縁膜として窒化酸化シリコン膜（ＳｉＮＯ）と酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）の積層構造を用いた場合を示している。また、いずれの場合もコンタクトホールの開口にはドライエッチング技術を用いている。なお、「ＳｉＮＯ」と「ＳｉＯＮ」の表記の違いは、前者は酸素よりも窒素を多く含み、後者は窒素よりも酸素を多く含むという意味で使い分けている。
【０００６】
図４のデータは、しきい値電圧のばらつきを統計処理により評価したグラフであり、横軸にチャネル長（キャリア移動の長さ）、縦軸にＶｔｈばらつきを表している。近年、統計処理として「四分位偏差」というものが知られている。四分位偏差とは、正規確率グラフにおいて、２５％の値と７５％の値の差であり、異常値に影響されない統計処理として注目されている。本出願人は、この四分位偏差（２５％分位偏差ともいう。）を元に、１６％の値と８４％の値の差を１６％分位偏差と定義し、その値を「Ｖｔｈばらつき」として縦軸にプロットしている。なお、１６％分位偏差は、正規確率分布で言う±σに相当するため、それぞれ係数をかけて±３σと見なせる値としたものをデータプロットに用いている。同データを見る限り、層間絶縁膜にアクリル膜を用いたものは、ばらつきがｎチャネル型ＴＦＴで約４倍、ｐチャネル型ＴＦＴで約２倍の差が出ており、明らかにアクリル膜を用いた方がばらつきが大きい。本出願人は、ドライエッチング時のプラズマダメージがアクリル膜に電荷を捕獲させ、その結果としてしきい値電圧がばらつく要因となっているのではないかと推測している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前掲の問題に鑑みてなされたものであり、有機樹脂膜を層間絶縁膜として用いた表示装置の作製にあたって、薄膜トランジスタをそのしきい値電圧をばらつかせることなく作製する技術を提供し、表示装置の動作性能の安定性の向上及び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を課題とする。
また、併せて表示装置の画質の向上を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の手段により前掲の課題を解決することを特徴とするものである。即ち、有機樹脂膜として感光性有機樹脂膜（好ましくは感光性アクリル膜、特にポジ型感光性アクリル膜が望ましい。）を用い、当該感光性有機樹脂膜に第１の開口を形成した後、該第１の開口を覆う窒化絶縁膜を形成し、改めてフォトレジスト等を用いて窒化絶縁膜に第２の開口を形成し、有機樹脂膜を挟んで存在する上部電極と下部電極とを電気的に接続することを特徴とする。なお、ポジ型感光性アクリル膜を用いる場合、通常において薄茶色に着色しているため、第１の開口を設けた後、脱色処理（ブリーチング処理）を施して可視光に対して透明にしておく必要がある。脱色処理は、現像後のパターン全体に対して露光に用いた光（典型的には紫外光）を照射すれば良い。
【０００９】
本発明について、図１を用いて説明する。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。
【００１０】
次に、本発明の薄膜トランジスタは、無機絶縁膜である第１パッシベーション膜１０８上に層間絶縁膜１０９として感光性有機樹脂膜、特にポジ型の感光性アクリル膜を用いる点に第１の特徴がある。感光性有機樹脂膜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い。そして、感光性有機樹脂膜１０９には第１開口部（直径φ１で表される。）１１０が設けられ、感光性有機樹脂膜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。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。
【００１１】
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、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。
【００１２】
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。
第１開口部１１０は、その内壁面がなだらかな曲面を形成しており、連続的に変化する曲率半径を有する。例えば、順番に３点の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に注目した時、それぞれの曲率半径の関係は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３となっており、その数値は３〜３０μｍ（代表的には１０〜１５μｍ）となっている。また、第１開口部１１０の底面において、感光性有機樹脂膜１０９と第１パッシベーション膜１０８のなす角（接触角θ）は、３０°＜θ＜６５°（代表的には４０°＜θ＜５０°）の範囲に収まるようにする。
【００１３】
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、感光性有機樹脂膜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。
【００１４】
本発明で用いる感光性有機樹脂膜（ここではポジ型の感光性アクリル膜）は、薄膜トランジスタの形成中及び形成後においてもガス成分を発生させることがあるため、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。
【００１５】
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が確定する。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。次に、層間絶縁膜１０９として、感光性有機樹脂膜、ここではポジ型の感光性アクリル膜を形成する。
【００１６】
次に、図２（Ｂ）について説明する。感光性有機樹脂膜１０９を形成したら、フォトリソグラフィ工程による露光処理を行い、感光性有機樹脂膜１０９をエッチングし、第１開口部１１０を形成する。これは感光性有機樹脂膜だから可能な技術であり、また、エッチング自体は現像液によるウェットエッチングであるため、前掲のプラズマダメージの如き問題は発生しないという効果が得られる。現像液によるエッチング後は、感光性有機樹脂膜１０９の脱色処理を行う。脱色処理は、露光に用いた光よりも強い光をパターン全体に照射して行えば良い。なお、脱色処理は、露光直後、即ち焼成処理の前に行う必要がある。焼成後は、感光性有機樹脂膜１０９の架橋が完了してしまうため、光照射による脱色が不可能だからである。
【００１７】
また、第１開口部１１０の断面形状は、図１（Ｂ）のようになり、非常になだらかな内壁面を有する。そのため、後に形成される電極の被覆率（カバレッジ）
が極めて良好なものとなる。なお、エッチング後の焼成工程においては、樹脂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、希ガス雰囲気もしくは水素雰囲気）で加熱することが望ましい。このとき、昇温から降温に至るまで徹底して不活性雰囲気としておくことにより、水分及び酸素の吸着（もしくは吸収）量を１０ｐｐｍ以下（好ましくは１ｐｐｍ以下）に抑えることが望ましい。
【００１８】
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、感光性有機樹脂膜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、高周波放電によるスパッタ法を用いることが好ましい。条件としては、シリコンターゲットを用い、スパッタガスとして窒素ガスを用いれば良い。圧力は適宜設定すれば良いが、０．５〜１．０Ｐａ、放電電力は２．５〜３．５ＫＷ、成膜温度は室温（２５℃）から２５０℃の範囲内とすれば良い。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。
【００１９】
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、ここでドライエッチング処理を行っても感光性有機樹脂膜１０９がプラズマに直接曝されることがないため、プラズマダメージを蓄積させてしまうような不具合が生じない。このように、感光性有機樹脂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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。こうしてえた薄膜トランジスタは、感光性有機樹脂膜を有すると共に、当該感光性有機樹脂膜が平坦化膜としても機能する。また、この感光性有機樹脂膜が窒化絶縁膜（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。
【００２４】
ここで、感光性有機樹脂膜１０９として、特にポジ型の感光性アクリル膜が好ましいとした理由について以下に説明する。
【００２５】
まず、図３（Ａ）に示す写真は、非感光性アクリル膜（膜厚：約１．３μｍ）
に対してドライエッチング処理を施してパターン化した状態の断面ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真であり、図３（Ｂ）はその模式図である。従来のように非感光性アクリル膜に対してドライエッチング処理を施した場合、パターン上部に曲面は殆ど形成されず、実質的に曲率半径（Ｒ）のない上端部となる。また、パターンの下部は、テーパー角（接触角）が約６３°となっているが、この下端部においても曲面は観察されない。
【００２６】
次に、図５（Ａ）に示す写真は、ポジ型感光性アクリル膜（膜厚：約２．０μｍ）に対して露光及び現像処理を施してパターン化した状態の断面ＳＥＭ写真であり、図５（Ｂ）はその模式図である。ポジ型感光性アクリル膜の断面形状については、現像液によるエッチング処理後において非常になだらかな曲面を有し、連続的に曲率半径（Ｒ）が変化している。また、接触角も約３２〜３３°と小さな値が得られている。即ち、図１（Ｂ）に示した形状そのままであり、本発明の薄膜トランジスタ及び表示装置を作製するにあたって、非常に有用な形状と言える。勿論、接触角の値はエッチング条件や膜厚等によって変わるが、前掲のように３０°＜θ＜６５°を満たせば良い。
【００２７】
次に、図６（Ａ）に示す写真は、ネガ型感光性アクリル膜（膜厚：約１．４μｍ）に対して露光及び現像処理を施してパターン化した状態の断面ＳＥＭ写真であり、図６（Ｂ）はその模式図である。ネガ型感光性アクリル膜の断面形状については、現像液によるエッチング処理後においてなだらかなＳ字状の曲面を形成し、パターン上端部においてはある曲率半径（Ｒ）をもって湾曲している。また、接触角は約４７°という値が得られている。この場合、図６（Ｂ）のＷで表すテール（裾）の部分の長さが問題となる。特に、微細加工の必要なコンタクトホール（開口部）においては、このテール部分が長くなってしまうと、コンタクトホール内で下層の電極もしくは配線が露出しない状況が発生する恐れがあり、接触不良による断線が懸念される。ただし、このテール部分の長さ（Ｗ）が１μｍ以下（好ましくは、コンタクトホールの半径未満の長さ）であれば、そのような断線の可能性は低くなる。
【００２８】
次に、図７（Ａ）に示す写真は、ポジ型感光性ポリイミド膜（膜厚：約１．５μｍ）に対して露光及び現像処理を施してパターン化した状態の断面ＳＥＭ写真であり、図７（Ｂ）はその模式図である。ポジ型感光性ポリイミド膜の断面形状については、現像液によるエッチング処理後において若干のテール部分（長さＷで表される。）と湾曲した上端部を有しているが、その曲率半径（Ｒ）は小さい。
【００２９】
以上の断面形状を観察してみると、次のような考察をすることができる。コンタクトホール（開口部）形成後、電極もしくは配線となる金属膜を成膜する際、スパッタ法、蒸着法もしくはＣＶＤ法等が用いられる。薄膜を構成する材料分子は、被形成面に付着すると安定なサイトを求めて表面を移動するが、コンタクトホールの上端部の如き鋭角をもった形状（凸部となる形状）の部分に集まりやすいことが知られている。この傾向は、特に蒸着法において顕著である。そのため、開口部の断面形状が図３（Ａ）に示したような形状であると、開口部の縁に材料分子が集中してしまうため、その部分だけ局部的に膜厚が厚くなり、ひさし状の凸部を形成してしまう。これが後に断線（段切れ）等の不良の原因となるため、好ましいものではない。従って、図３（Ａ）に示した非感光性アクリル膜及び図７（Ａ）に示したポジ型感光性ポリイミド膜は、被覆率（カバレッジ）の観点から不利な材料と言える。
【００３０】
また、前掲の図６（Ａ）、図７（Ａ）ように、コンタクトホールの下端部においてテール部分が形成されるような形状は、場合によってはテール部分がコンタクトホールの底面を覆ってしまい、接触不良を招く恐れがあるため、接触性の観点から不利な材料と言える。勿論、テール部分の長さが１μｍ以下（好ましくは、コンタクトホールの半径未満の長さ）であれば問題はない。
【００３１】
以上の点より、本発明を実施するには図５（Ａ）に示した形状をなすポジ型感光性アクリル膜が最も好適と言える。即ち、ポジ型感光性アクリル膜を用いれば、コンタクトホールの上端部において非常になだらかな曲面を有するため被覆率は全く問題なく、また、コンタクトホールの下端部においては、テール部分を形成せずに３０°＜θ＜６５°を満たす接触角をもって確実のコンタクトホールの底面が画定しているため、接触不良の問題も生じない。本出願人は、以上の理由により、本発明を実施するにあたって、特に有機樹脂からなる層間絶縁膜としては、ポジ型感光性アクリル膜が最も好ましい材料であると考えている。
【００３２】
以上のように、有機樹脂膜を層間絶縁膜として用いた薄膜トランジスタを作製するにあたって、層間絶縁膜として感光性有機樹脂膜を用い、かつ、図１に示すコンタクト構造とすることにより、薄膜トランジスタをしきい値電圧をばらつかせることなく作製することが可能となり、薄膜トランジスタのみならずそれを用いた表示装置の動作性能の安定性の向上及び回路設計における設計マージンの拡大を達成することができる。
【発明の効果】
【００３３】
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しきい値電圧をばらつかせることなく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】
【００３４】
【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】有機樹脂膜の断面構造を示すＳＥＭ写真及び模式図。
【図４】しきい値電圧のバラツキを示す図。
【図５】有機樹脂膜の断面構造を示すＳＥＭ写真及び模式図。
【図６】有機樹脂膜の断面構造を示すＳＥＭ写真及び模式図。
【図７】有機樹脂膜の断面構造を示すＳＥＭ写真及び模式図。
【図８】薄膜トランジスタの構造を示す図。
【図９】発光装置の画素構成を示す図。
【図１０】発光装置の断面構造を示す図。
【図１１】発光装置の断面構造を示す図。
【図１２】薄膜トランジスタの構造を示す図。
【図１３】液晶表示装置の画素構成を示す図。
【図１４】液晶表示装置の断面構造を示す図。
【図１５】発光装置の外観構成を示す図。
【図１６】電気器具の具体例を示す図。
【図１７】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１８】窒化シリコン膜のＳＩＭＳ測定データ。
【図１９】発光装置の断面構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔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８を用いて説明する。なお、図８（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。
【００３６】
図８（Ａ）において、８０１は直径φ１の第１開口部であり、８０２は直径φ２の第２開口部である。図８（Ａ）の特徴は、第１開口部８０１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。感光性有機樹脂膜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８（Ｂ）において、８０３は直径φ３の第１開口部であり、８０４は直径φ２の第２開口部である。図８（Ｂ）の特徴も、第１開口部８０３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。この場合もまた感光性有機樹脂膜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。
【００３７】
以上のように、層間絶縁膜として用いる感光性有機樹脂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。
【００３８】
〔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９において、図９（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９（Ｂ）はその回路図であり、図９（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。
【００３９】
図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、発光装置の表示部は、ゲート配線９５１、データ配線９５２及び電源配線（定電圧もしくは定電流を供給する配線）９５３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。）９５４、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。）９５５、容量部９５６及びＥＬ素子９５７が設けられている。ＥＬ素子９５７は、ここでは図示されていなが、画素電極９５８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。
【００４０】
なお、本実施の形態において、スイッチング用ＴＦＴ９５４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ＴＦＴ９５５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。
【００４１】
図９（Ｃ）の断面図には、ｎチャネル型ＴＦＴ９５４及び容量部９５６が現れる。９０１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、９０２は窒化酸化シリコン膜、９０３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９０３の上には、ｎチャネル型ＴＦＴ９５４の活性層が設けられ、該活性層は、ソース領域９０４、ドレイン領域９０５、ＬＤＤ領域９０６ａ〜９０６ｄ及びチャネル形成領域９０７ａ、９０７ｂを有し、ソース領域９０４とドレイン領域９０５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。
【００４２】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ９５４の活性層は、ゲート絶縁膜９０８に覆われ、その上にゲート電極９０９ａ、９０９ｂ及びゲート電極９１０ａ、９１０ｂが設けられている。ゲート絶縁膜９０８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。
【００４３】
また、ゲート電極９０９ａ及び９１０ａとしては、窒化タンタル膜を用い、ゲート電極９０９ｂ及び９１０ｂ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９（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。
【００４４】
また、ゲート電極を覆う第１パッシベーション膜９１１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、その上に感光性有機樹脂膜９１２（本実施の形態ではポジ型感光性アクリル膜を用いる。）が設けられる。さらに、感光性有機樹脂膜９１２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９１３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９１３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。
【００４５】
また、データ配線９５２は、第２開口部を介してソース領域９０４に接続され、接続配線９１５は、第２開口部を介してドレイン領域９０５に接続される。接続配線９１５は、駆動用ＴＦＴ９５５のゲートに接続される配線である。これらデータ配線９５２及び接続配線９１５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。
【００４６】
また、９１６は駆動用ＴＦＴ９５５のソース領域であり、電源配線９５３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９５３は、駆動用ＴＦＴ９５５のゲート配線９１７に第１パッシベーション膜９１１及び第２パッシベーション膜９１３を介して対向すると共に保持容量９５６ａを形成している。さらに、ゲート配線９１７は、半導体膜９１８にゲート絶縁膜９０８を介して対向すると共に保持容量９５６ｂを形成している。この半導体膜９１８は、電源配線９５３が半導体膜９１９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９５６は、保持容量９５６ａ及び９５６ｂ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９５６ａ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９５６ａの誘電体は、第１パッシベーション膜９１１及び第２パッシベーション膜９１３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。
【００４７】
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。
【００４８】
また、図９（Ｄ）において、９２０は駆動用ＴＦＴ９５５のドレイン領域であり、ドレイン配線９２１に接続される。そして、ドレイン配線９２１は、画素電極９５８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９５８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。
【００４９】
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１０に示す。図１０（Ａ）は、図９（Ｄ）に示した断面に相当する図面であり、画素電極９５８上に、ＥＬ素子９５７を形成した状態を示している。なお、図１０（Ａ）の構造とした場合、画素電極９５８はＥＬ素子９５７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。
【００５０】
この画素電極９５８の端部は、感光性有機樹脂膜９６１で覆われ、該感光性有機樹脂膜９６１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。なお、本実施の形態では、感光性有機樹脂膜（第２の感光性有機樹脂膜）９６１として、前掲の層間絶縁膜として用いた感光性有機樹脂膜（第１の感光性有機樹脂膜）９１２と同一の材料（本実施の形態ではポジ型感光性アクリル膜）を用いているため、生産設備を最小限に抑えることができる。また、図示しないが、図６に示したＳ字状の断面形状となるネガ型感光性アクリル膜を用いても良い。勿論、このとき開口部の上端部及び下端部における曲率半径は、３〜３０μｍ（代表的には１０〜１５μｍ）とすることが望ましい。また、その場合は、Ｗで示されるテール部分の長さを極力短くしないと開口率が低下してしまうため好ましくない。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。
【００５１】
また、感光性有機樹脂膜９６１の表面は、第３パッシベーション膜９６２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９６１からの脱ガスを抑制することができる。また、画素電極９５８上において、第３パッシベーション膜９６２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９６３と画素電極９５８が接する。ＥＬ層９６３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。
【００５２】
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。
【００５３】
また、ＥＬ層９６３の上には、陰極９６４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９６５としての窒化絶縁膜が設けられている。陰極９６４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９１１、第２パッシベーション膜９１３及び第３パッシベーション膜９６２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。
【００５４】
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１７に示す。図１７（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。この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、半径１２ｉｎｃｈの円型Ｓｉターゲットを用い、ガス流量比をＮ2：Ａｒ＝２０：２０（ｓｃｃｍ）、成膜ガス圧力を０．８Ｐａ、成膜電力を高周波電力で３ｋＷ、基板温度を２００℃の条件にて成膜したものである。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組成をＳＩＭＳで測定した結果を図１８及び表１に示す。図１８及び表１から、窒化シリコン膜中には、水素が５×１０20、炭素が４×１０19、酸素が２×１０21、アルゴンが３×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3含まれることがわかる。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
また、図１７（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１７（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１７（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。
【００５７】
さらに、第２パッシベーション膜９１３もしくは第３パッシベーション膜９６２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９６３の劣化を抑制することが可能である。
【００５８】
なお、第３パッシベーション膜９６２及び第４パッシベーション膜９６５としては、第１パッシベーション膜９１１や第２パッシベーション膜９１３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。
【００５９】
図１０（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９５８を透過して基板９０１側から出射される。このとき、感光性有機樹脂膜９１２を透過することになるため、脱色処理を十分に行って、十分に透明にしておく必要がある。
【００６０】
次に、図１０（Ｂ）は、画素電極９５８の代わりに反射性を有する金属膜９７１とした例であり、反射性を有する金属膜９７１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。９７２はＥＬ層であり、図１０（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、９７３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９７３に積層して酸化物導電膜（代表的にはＩＴＯ膜）９７４を設け、その上に第４パッシベーション膜９７５を設ける。
【００６１】
図１０（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９７１で反射され、金属膜９７３及び酸化物導電膜９７４等を透過して出射される。このとき、画素電極９７１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９１２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。
【００６２】
図１０（Ａ）では、ＥＬ素子から発した光が画素電極９５８を透過して基板９０１から出射される場合（下方出射型）、図１０（Ｂ）では、ＥＬ素子から発した光が画素電極９７１で反射され、金属膜９７３及び酸化物導電膜９７４等を透過して出射する場合（上方出射型）を示したが、ＥＬ素子から発した光が上方及び下方の両側から出射するような構造にすることもできる。この場合、例えば、図１０（Ｂ）の反射性を有する金属膜９７１を透光性を有する酸化物導電膜（代表的にはＩＴＯ膜）に置きかえて画素電極を形成すればよい。具体的な構造の例を図１９に示す。図１９において、９８１はＩＴＯ膜などの酸化物導電膜で形成された画素電極、９８２はＥＬ層、９８３は膜厚の薄い（好ましくは１０〜５０ｎｍ）金属膜である。金属膜９８３は、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９８３に積層して酸化物導電膜（代表的にはＩＴＯ膜）９８４を設け、その上に第４パッシベーション膜９８５を設ける。
【００６３】
〔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９２１と画素電極９５８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９（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。
【００６４】
図１１（Ａ）は、酸化物導電膜を用いて画素電極５０１を形成した後、ドレイン配線５０２を形成しており、画素電極５０１の端部を覆うようにドレイン配線５０２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５０３を形成してから画素電極５０１を形成しても良いし、画素電極５０１を形成してから第２開口部５０３を形成しても良い。いずれにしても、ドライエッチング処理が行われたとしても常に感光性有機樹脂膜９１２は第２パッシベーション膜９１３によってプラズマダメージから保護されるため、薄膜トランジスタの電機特性に悪影響を与えることがない。
【００６５】
次に、図１１（Ｂ）は、第１パッシベーション膜９１１の上に無機絶縁膜でなる層間絶縁膜５０４を設け、その上にドレイン配線５０５を設けている。それと同時に、接続配線５０６を形成する。接続配線５０６は、下層の容量配線９１７に接続されている。これらドレイン配線５０５及び接続配線５０６は、第１開口部５０７を有した感光性有機樹脂膜５０８に覆われ、かつ、該第１開口部５０７は、窒化絶縁膜でなる第２パッシベーション膜５０９に覆われている。第２パッシベーション膜５０９は、第１開口部５０７の底面において第２開口部５１０を有し、第１開口部５０７及び第２開口部５１０を介して酸化物導電膜でなる画素電極５１１とドレイン配線５０５が接続される。
【００６６】
このとき、接続配線５０６上には、第２パッシベーション膜５０９及び画素電極５１１で構成される保持容量５１２が形成される。図１１（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５０９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５１１と容量配線９１７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、誘電体として第２パッシベーション膜５０９、層間絶縁膜５０４及び第１パッシベーション膜９１１を用いることになるので容量値は図１１（Ｂ）の構造よりも劣ってしまうことになる。
【００６７】
次に、図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）において、ドレイン配線５０５及び接続配線５０６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５１３を設けた例である。こうした場合、保持容量５１４は、接続配線５０６、窒化絶縁膜５１３、第２パッシベーション膜５０９及び画素電極５１１で構成されることになる。この場合、図１１（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。
【００６８】
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、層間絶縁膜として有機樹脂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５０９や窒化絶縁膜５１３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。
【００６９】
〔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。
【００７０】
本実施の形態について、図１２を用いて説明する。図１２において、３０１は基板、３０２はゲート電極、３０３はゲート絶縁膜、３０４はソース領域、３０５はドレイン領域、３０６ａ、３０６ｂはＬＤＤ領域、３０７はチャネル形成領域であり、これらはゲート電極３０２を覆って設けられたゲート絶縁膜３０３上に設けられた半導体膜を用いて構成されている。また、３０８、３０９は無機絶縁膜であり、本実施の形態では、３０８は酸化シリコン膜であり、３０９は窒化シリコン膜である。３０９は第１パッシベーション膜として機能し、３０８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３０９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。
【００７１】
次に、第１パッシベーション膜３０９上には、層間絶縁膜３１０として感光性有機樹脂膜、具体的にはポジ型感光性アクリル膜を設けられ、感光性有機樹脂膜３１０には第１開口部（直径φ１で表される。）３１１が設けられている。さらに、感光性有機樹脂膜３１０の上面及び前記第１開口部３１１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３１２が設けられ、該第２パッシベーション膜３１２には前記第１開口部３１１の底面において、第２開口部（直径φ２で表される。）３１３が設けられている。また、３１４はソース電極、３１５はドレイン電極である。
【００７２】
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３０９及び第２パッシベーション膜３１２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。なお、第１開口部３１１の断面形状については、〔課題を解決するための手段〕で詳細に説明したのでここでは省略するが、その内壁面がなだらかな曲面を形成し、連続的に変化する曲率半径を有することが望ましい。具体的には、順番に３点の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に注目した時、それぞれの曲率半径の関係は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３となり、その数値は３〜３０μｍ（代表的には１０〜１５μｍ）となることが望ましい。また、第１開口部３１１の底面において、感光性有機樹脂膜３１０と第１パッシベーション膜３０９のなす角（接触角θ）が３０°＜θ＜６５°（代表的には４０°＜θ＜５０°）の範囲に収まるようにすると良い。
【００７３】
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。
【００７４】
〔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１３において、図１３（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１３（Ｂ）はその回路図であり、図１３（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。
【００７５】
図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、液晶表示装置の表示部は、ゲート配線８５１、データ配線８５２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。）８５３、容量部８５４及び液晶素子８５５が設けられている。図１３（Ｂ）に示す回路図では、容量部８５４及び液晶素子８５５の双方が定電位線８５６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いが、画素電極８５７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ＴＦＴ８５３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。
【００７６】
図１３（Ｃ）の断面図には、スイッチング用ＴＦＴ８５３及び容量部８５４が示されている。８０１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、８０２は窒化酸化シリコン膜、８０３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８０３の上には、スイッチング用ＴＦＴ８５３の活性層が設けられ、該活性層は、ソース領域８０４、ドレイン領域８０５、ＬＤＤ領域８０６ａ〜８０６ｄ及びチャネル形成領域８０７ａ、８０７ｂを有し、ソース領域８０４とドレイン領域８０５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。
【００７７】
また、スイッチング用ＴＦＴ８５３の活性層は、ゲート絶縁膜８０８に覆われ、その上にゲート電極８０９ａ、８０９ｂ及びゲート電極８１０ａ、８１０ｂが設けられている。ゲート絶縁膜８０８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８０９ａ及び８１０ａとしては、窒化タンタル膜を用い、ゲート電極８０９ｂ及び８１０ｂ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１３（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。
【００７８】
また、ゲート電極を覆う第１パッシベーション膜８１１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、その上に感光性有機樹脂膜８１２（本実施の形態ではポジ型感光性アクリル膜を用いる。）が設けられる。さらに、感光性有機樹脂膜８１２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８１３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８１３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。
【００７９】
また、データ配線８５２は、第１開口部を介してソース領域８０４に接続され、ドレイン配線８１５は、第２開口部を介してドレイン領域８０５に接続される。ドレイン配線８１５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８５７と電気的に接続される。なお、本実施の形態では、画素電極８５７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８５２及びドレイン配線８１５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。
【００８０】
ドレイン配線８１５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８１６に第１パッシベーション膜８１１及び第２パッシベーション膜８１３を介して対向すると共に保持容量８５４ａを形成している。さらに、容量配線８１６は、半導体膜８１７にゲート絶縁膜８０８を介して対向すると共に保持容量８５４ｂを形成している。この半導体膜８１７は、ドレイン領域８０５と電気的に接続されているため、容量配線８１６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８５４は、保持容量８５４ａ及び８５４ｂ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８５４ａ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。
【００８１】
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１４に示す。図１４（Ａ）は、図１３（Ｃ）に示した断面に相当する図面であり、画素電極８５７上に、液晶素子８５５を形成した状態を示している。ドレイン配線８１５上には有機樹脂からなるスペーサ８２１が設けられ、その上から配向膜８２２が設けられている。スペーサ８２１及び配向膜８２２の形成順序は逆でも良い。さらに、別の基板（対向基板）８２３上に金属膜でなる遮光膜８２４、酸化物導電膜からなる対向電極８２５及び配向膜８２６を設けて、シール材（図示せず）を用いて配向膜８２２と配向膜８２６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８２７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８２１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。
【００８２】
図１４（Ａ）に示した構造とした場合、光は、対向基板８２３側から入射し、液晶８２７で変調されて、基板８０１側から出射する。このとき、透過光は、層間絶縁膜に用いた感光性有機樹脂膜８１２を透過することになるため、感光性有機樹脂膜８１２に対して脱色処理を十分に行って、十分に透明にしておく必要がある。
【００８３】
次に、図１４（Ｂ）は、画素電極８５７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８３１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１４（Ａ）と同一の符号を付してある部分は、説明を省略する。図１４（Ｂ）に示した構造とした場合、光は、対向基板８２３側から入射し、液晶８２７で変調されて、再び対向基板８２３側から出射する。このとき、ドレイン配線８３１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８１２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。
【００８４】
〔実施の形態６〕  本実施の形態では、図９に示した発光装置の全体の構成について、図１５を用いて説明する。図１５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１５（Ｂ）は、図９（Ａ）のＢ−Ｂ’における断面図、図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）
のＡ−Ａ’における断面図である。
【００８５】
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１０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１０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。
【００８６】
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。
【００８７】
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１５（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。
【００８８】
また、図１５（Ｃ）において、点線で囲まれた領域４１８の拡大図を図１５（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１０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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
〔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１６に示す。
【００９２】
図１６（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。
【００９３】
図１６（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。
【００９４】
図１６（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。
【００９５】
図１６（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。
【００９６】
図１６（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。
【００９７】
図１６（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。
【００９８】
図１６（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、接眼部２６１０等を含む。本発明は、表示部２６０２に適用することができる。
【００９９】
図１６（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。
【０１００】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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