(57)【要約】【課題】コンタクトホールまたはビアホールの形成時にマスク数を低減し，工程を単純化することが可能な薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】絶縁基板５０上に半導体層５１，ゲート絶縁膜層５２，ゲート電極５３が順次形成され，ゲート電極５３の両側の半導体層５１にソース領域５４−１およびドレイン領域５４−２が形成される。層間絶縁膜層５５に形成されたコンタクトホール／ビアホールの５６−１および５６−２を介してソース領域５４−１およびドレイン領域５４−２と連結されるソース電極５７−１およびドレイン電極５７−２を含むように形成された無機膜層５８−１が有機平坦化膜層５８−２によって平坦化されることにより，無機膜層５８−１が上部の画素電極６０と直接接触させることができる。これにより，コンタクトホールまたはビアホール５９の形成時に使用するマスク数を低減できる。【選択図】    図３
2005159284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成された半導体層と；
前記半導体層および前記絶縁基板上に形成されたゲート絶縁膜層と；
前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜層上に形成されたゲート電極と；
前記ゲート電極の両側の前記半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域と；
前記ゲート絶縁膜層上に前記絶縁基板の全面にわたって形成された前記ソース領域および前記ドレイン領域を露出させるコンタクトホール／ビアホールを有する層間絶縁膜層と；
前記層間絶縁膜層上に形成され，前記コンタクトホール／前記ビアホールを介して前記ソース領域および前記ドレイン領域と連結されたソース電極およびドレイン電極と；
前記層間絶縁膜層上に前記絶縁基板の全面にわたって形成され，上部が露出されて画素電極と直接連結される無機膜層と，
前記無機膜層のうち前記画素電極と接触しない一部領域上に形成された有機平坦化膜層と，
を有する保護膜層と；
を含むことを特徴とする，薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記無機膜層は，前記ソース電極および前記ドレイン電極上に積層され，前記無機膜層の表面は凸凹形状であり，前記有機平坦化膜層は，前記無機膜層の前記凸凹形状部分の凹んだ領域に形成されることを特徴とする，請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記無機膜層がシリコン窒化膜（ＳｉＮ;Ｘ）またはシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）であることを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記有機平坦化膜層は，ポリアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，フェノール系樹脂，ポリアミド系樹脂，ポリイミド系樹脂，不飽和ポリエステル系樹脂，ポリフェニレンエーテル系樹脂，ポリフェニレンサルファイド系樹脂およびベンゾシクロブテンからなる群より選択されたいずれかで形成されることを特徴とする，請求項１，２または３のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記薄膜トランジスタがトップゲート型であることを特徴とする，請求項１，２，３または４のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記薄膜トランジスタが有機電界発光ディスプレイの単位画素内の駆動薄膜トランジスタであることを特徴とする，請求項１，２，３，４または５のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
絶縁基板上に半導体層を形成する段階と；
前記半導体層および前記絶縁基板上にゲート絶縁膜層を形成する段階と；
前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜層上にゲート電極を形成する段階と；
前記半導体層に不純物をイオン注入して前記ゲート電極の両側の前記半導体層にソース領域およびドレイン領域を形成する段階と；
前記ゲート絶縁膜層上に前記絶縁基板の全面にわたって層間絶縁膜層を形成する段階と；
前記層間絶縁膜層の選択領域をエッチングして前記ソース領域および前記ドレイン領域を露出させるコンタクトホール／ビアホールを形成する段階と；
前記層間絶縁膜層上に，前記コンタクトホール／前記ビアホールを介して前記ソース領域および前記ドレイン領域と連結されるソース電極およびドレイン電極を形成する段階と；
前記層間絶縁膜層上に前記絶縁基板の全面にわたって保護膜層として無機膜層および有機平坦化膜層を順次形成する段階と；
前記有機平坦化膜層を全面エッチングして前記無機膜層の上部を露出させる段階と；
前記無機膜層の選択領域をエッチングして前記ソース電極／前記ドレイン電極のいずれか一方を露出させるコンタクトホール／ビアホールを形成する段階と；
を含む薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記全面エッチング工程は，前記無機膜層の上部が露出されるまで行われることを特徴とする，請求項７記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記全面エッチング工程は，前記有機平坦化膜層に対する前記無機膜層のエッチング選択比が０．３〜３．０の範囲内で行われることを特徴とする，請求項７または８のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記全面エッチング工程は，前記有機平坦化膜層に対する前記無機膜層のエッチング選択比が０．５〜２．０の範囲内で行われることを特徴とする，請求項７，８または９のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記全面エッチング工程は，ドライエッチング工程であることを特徴とする，請求項７，８，９または１０のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記ドライエッチング工程は，イオンビームエッチングおよびＲＦスパッタリングエッチングを含む物理的ドライエッチング工程と，化学的ドライエッチング工程と，プラズマエッチング，反応イオンエッチング，反応スパッタリングエッチング，反応イオンビームエッチング，電子誘発化学的ドライエッチングおよび光子誘発化学的ドライエッチングを含む物理化学的ドライエッチング工程とからなる群より選ばれた１種の方法で行うことを特徴とする，請求項７，８，９，１０または１１のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
半導体層，ゲート電極，ソース領域およびドレイン領域，ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタを準備する段階と；
前記ソース電極および前記ドレイン電極を含むように基板の全面にわたって無機膜層および有機平坦化膜層を形成する段階と；
前記無機膜層の上部が露出されるまで前記有機平坦化膜層を全面エッチングする段階と；
を含む薄膜トランジスタの平坦化方法。
【請求項１４】
前記全面エッチング工程は，前記有機平坦化膜層に対する前記無機膜層のエッチング選択比が０．３〜３．０の範囲内で行われることを特徴とする，請求項１３に記載の薄膜トランジスタの平坦化方法。
【請求項１５】
前記全面エッチング工程は，前記有機平坦化膜層に対する前記無機膜層のエッチング選択比が０．５〜２．０の範囲内で行われることを特徴とする，請求項１３または１４のいずれかに記載の薄膜トランジスタの平坦化方法。
【請求項１６】
前記全面エッチング工程は，ドライエッチング工程であることを特徴とする，請求項１３，１４または１５のいずれかに記載の薄膜トランジスタの平坦化方法。
【請求項１７】
前記ドライエッチング工程は，イオンビームエッチングおよびＲＦスパッタリングエッチングを含む物理的ドライエッチング工程と，化学的ドライエッチング工程と，プラズマエッチング，反応イオンエッチング，反応スパッタリングエッチング，反応イオンビームエッチング，電子誘発化学的ドライエッチングおよび光子誘発化学的ドライエッチングを含む物理化学的ドライエッチング工程とからなる群より選ばれた１種の方法で行うことを特徴とする，請求項１３，１４，１５または１６のいずれかに記載の薄膜トランジスタの平坦化方法。
【請求項１８】
絶縁基板上に形成された半導体層と；
前記半導体層および前記絶縁基板上に形成されたゲート絶縁膜層と；
前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜層上に形成されたゲート電極と；
前記ゲート電極の両側の前記半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域と；
前記ゲート絶縁膜層上に前記絶縁基板の全面にわたって形成されたソース領域およびドレイン領域を露出させるコンタクトホール／ビアホールを有する層間絶縁膜層と；
前記層間絶縁膜層上に形成され，前記コンタクトホール／前記ビアホールを介して前記ソース領域および前記ドレイン領域と連結されたソース電極およびドレイン電極と；
前記絶縁基板および前記ソース領域および前記ドレイン領域の上部に形成され，前記ソース電極および前記ドレイン電極と連結される画素電極と；
前記層間絶縁膜層上に前記絶縁基板の全面にわたって形成され，上部が露出されて画素電極と直接連結される無機膜層と，
無機膜層のうち前記画素電極と接触しない一部領域上に形成された有機平坦化膜層と，
を有する保護膜層と；
前記保護膜層上に前記絶縁基板の全面にわたって形成され，前記画素電極を露出させる開口部を有する平坦化膜と；
を含むことを特徴とする，アクティブマトリクス型有機電界発光素子。
【請求項１９】
前記無機膜層は，前記ソース電極および前記ドレイン電極上に積層され，前記無機膜層の表面は凸凹形状であり，前記有機平坦化膜層は，前記無機膜層の前記凸凹形状部分の凹んだ領域に形成されることを特徴とする，請求項１８に記載のアクティブマトリクス型有機電界発光素子。
【請求項２０】
前記無機膜層がシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜であることを特徴とする，請求項１８または１９のいずれかに記載のアクティブマトリクス型有機電界発光素子。
【請求項２１】
前記有機平坦化膜層は，ポリアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，フェノール系樹脂，ポリアミド系樹脂，ポリイミド系樹脂，不飽和ポリエステル系樹脂，ポリフェニレンエーテル系樹脂，ポリフェニレンサルファイド系樹脂およびベンゾシクロブテンからなる群より選択されたいずれかで形成されることを特徴とする，請求項１８，１９または２０のいずれかに記載のアクティブマトリクス型有機電界発光素子。
【請求項２２】
前記ソース電極／前記ドレイン電極のいずれか一方と前記画素電極とを連結する前記コンタクトホールまたはビアホールは段差がないことを特徴とする，請求項１８，１９，２０または２１のいずれかに記載のアクティブマトリクス型有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，薄膜トランジスタ，薄膜トランジスタの製造方法，薄膜トランジスタの平坦化方法，およびアクティブマトリクス型有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常，有機電界発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ；Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）は，他のフラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）より使用温度範囲が広く，衝撃または振動に強く，視野角が広く，応答速度が速くて綺麗な動画像を提供することができるという長所をもっており，次世代フラットパネルディスプレイとして注目を浴びている。
【０００３】
このような有機電界発光ディスプレイは，電子と正孔が半導体内で電子・正孔対を作るか，キャリア（Ｃａｒｒｉｅｒ）らがより高いエネルギー状態に励起された後，さらに安定化状態の底状態に落ちる過程によって発光する現象を利用する。
【０００４】
上記有機電界発光素子は，駆動方式によって，別途の駆動源を必要とするパシブマトリクス型（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｔｙｐｅ）と，スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタを一体に備えたアクティブマトリクス型（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｔｙｐｅ）とに区分することができる。
【０００５】
図１は，従来の技術に係るアクティブマトリクス型有機電界発光素子を示す。図１に示す構造を有する有機電界発光素子の製造方法を考察すると，まず，一連の半導体製造工程によって基板１０上に，半導体層１１，ゲート電極１３，ソース領域１４−１およびドレイン領域１４−２，層間絶縁膜層１５，ソース電極１７−１およびドレイン電極１７−２，ソース領域１４−１およびドレイン領域１４−２とソース電極１７−１およびドレイン電極１７−２を連結するコンタクトホールまたはビアホールの１６−１および１６−２を有する薄膜トランジスタを形成する。
【０００６】
次に，上記薄膜トランジスタが形成された基板１０上に，ソース電極１７−１およびドレイン電極１７−２を含むように保護膜層１８として無機膜層１８−１，例えばシリコン窒化膜を積層する。その後，無機膜層１８−１の上部に感光膜パターンを形成した後，感光膜パターンをマスクとしてエッチング工程を行い，ソース電極１７−１／ドレイン電極１７−２と連結されるコンタクトホールまたはビアホール１９−１を形成する。コンタクトホールまたはビアホール１９−１を形成した後，酸素プラズマなどの工程によって感光膜パターンを除去する。次いで，コンタクトホールまたはビアホール１９−１上に感光性またはエッチング型の有機平坦化膜層１８−２を形成し，感光膜パターンを形成した後，感光膜パターンにマスクエッチング工程を行い，後続工程の画素電極２０と連結されるコンタクトホールまたはビアホール１９を形成する。
【０００７】
次に，基板１０の全面にわたって導電性物質を形成した後，露光，現像およびエッチング工程を伴う公知のフォトリソグラフィ工程を行い，ソース電極１７−１／ドレイン電極１７−２がコンタクトホールまたはビアホール１９によって連結される画素電極２０を形成する。
【０００８】
続いて，画素電極２０を含むように基板１０の全面にわたって平坦化膜２１を形成した後，画素電極２０が露出されるように開口部２２を形成する。
【０００９】
その後，画素電極２０上に有機膜層および上部電極を通常の工程によって形成することにより，アクティブマトリクス型有機電界発光素子を製作することができる。
【００１０】
このようにソース電極１７−１およびドレイン電極１７−２を保護し，画素電極２０に連結されるコンタクトホールまたはビアホール１９を含む保護膜層１８は，無機膜層１８−１および有機平坦化膜層１８−２を用いた２回のエッチング工程によって形成されるが，このようなエッチング工程は，後続の封止工程時にシーラントが塗布される部位に残存する可能性のある有機平坦化膜層１８−２を完全に除去するためのものである。その結果，ソース電極１７−１／ドレイン電極１７−２と画素電極２０を連結するコンタクトホールまたはビアホール１９を形成するためには，少なくとも２回のマスクを用いたエッチング工程を伴わなければならないという問題点がある。
【００１１】
図２ａ〜図２ｃは上述した構造の薄膜トランジスタの断面を走査型電子顕微鏡で観察した写真である。
【００１２】
図２ａを参照すると，ソース電極１７−１／ドレイン電極１７−２のいずれか一方の上部に無機膜層１８−１が積層されており，その上に有機平坦化膜層１８−２が形成されていることが分る。図２ｂを参照すると，形成されたコンタクトホールまたはビアホール１９が無機膜層１８−１および有機平坦化膜層１８−２によって段差をもつことが分る。図２ｃを参照すると，有機平坦化膜層１８−２と画素電極２０との間に浮き上がり現象（暗い部分）が発生し，クラックが発生することを確認することができた。浮き上がり現像は保護膜層１８によって有機平坦化膜層１８−２と画素電極２０との接着力が良くないことに起因し，このような浮き上がり現象によって素子内へ不純物および水分が浸透するなどの問題が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，保護膜層と画素電極との接着力を向上させることができ，かつソース電極／ドレイン電極のいずれか一方と画素電極とを連結するコンタクトホールまたはビアホールの形成時に使用するマスク数を低減することが可能な，新規かつ改良された薄膜トランジスタ，薄膜トランジスタの製造方法，薄膜トランジスタの平坦化方法，およびアクティブマトリクス型有機電界発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，半導体層，ゲート電極，ソース領域およびドレイン領域，ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタのソース電極およびドレイン電極と画素電極との間に形成された保護膜層が，有機平坦化膜層によって平坦化された無機膜層を含む薄膜トランジスタを提供することを特徴とする。
【００１５】
具体的に，本発明は，絶縁基板上に形成された半導体層と，半導体層および絶縁基板上に形成されたゲート絶縁膜層と，半導体層上部のゲート絶縁膜層上に形成されたゲート電極と，ゲート電極の両側の半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域と，ゲート絶縁膜層上に絶縁基板の全面にわたって形成されたソース領域およびドレイン領域を露出させるコンタクトホール／ビアホールを有する層間絶縁膜層と，層間絶縁膜層上に形成され，コンタクトホール／ビアホールを介してソース領域およびドレイン領域に連結されたソース電極およびドレイン電極と，層間絶縁膜層上に絶縁基板の全面にわたって形成され，上部が露出されて画素電極と直接連結される無機膜層と，無機膜層の画素電極に接触しない一部領域上に形成された有機平坦化膜層とを有する保護膜層とを含む薄膜トランジスタを提供することを特徴とする。
このように，ソース電極およびドレイン電極上に無機膜層および有機平坦化膜層を順次積層した後，有機平坦化膜層を全面エッチングして無機膜層を平坦化することにより，無機膜層が上部の画素電極と直接接触させることができる。このため，無機膜層と画素電極との接着力を向上させることができ，ソース電極／ドレイン電極のいずれか一方と画素電極とを連結するコンタクトホールまたはビアホールの形成時に使用するマスク数を低減できる。
【００１６】
上記無機膜層は，上記ソース電極および上記ドレイン電極上に積層され，上記無機膜層の表面は凸凹形状であり，上記有機平坦化膜層は，上記無機膜層の凸凹形状部分の凹んだ領域に形成されてもよい。
【００１７】
上記無機膜層にシリコン窒化膜（ＳｉＮ;Ｘ）またはシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を用いることが可能である。
【００１８】
上記有機平坦化膜層は，ポリアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，フェノール系樹脂，ポリアミド系樹脂，ポリイミド系樹脂，不飽和ポリエステル系樹脂，ポリフェニレンエーテル系樹脂，ポリフェニレンサルファイド系樹脂およびベンゾシクロブテンからなる群より選択されたいずれかで形成されてもよい。
【００１９】
上記薄膜トランジスタがトップゲート型であってもよい。
【００２０】
上記薄膜トランジスタを有機電界発光ディスプレイの単位画素内の駆動薄膜トランジスタに用いることが可能である。
【００２１】
したがって，本発明によれば，上記ソース電極および上記ドレイン電極上の上記保護膜層と上記画素電極との接着力が向上することができる。
【００２２】
また，本発明の薄膜トランジスタによれば，薄膜トランジスタの寿命を増加できる。
【００２３】
また，本発明の薄膜トランジスタによれば，上記無機膜層は，上記ソース電極および上記ドレイン電極と上記画素電極との間に形成される上記有機平坦化膜層によって平坦化される。
【００２４】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，絶縁基板上に半導体層を形成する段階と，半導体層および絶縁基板上にゲート絶縁膜層を形成する段階と，半導体層の上部のゲート絶縁膜層上にゲート電極を形成する段階と，半導体層に不純物をイオン注入してゲート電極の両側の半導体層にソース領域およびドレイン領域を形成する段階と，ゲート絶縁膜層上に絶縁基板の全面にわたって層間絶縁膜層を形成する段階と，層間絶縁膜層の選択領域をエッチングしてソース領域およびドレイン領域を露出させるコンタクトホール／ビアホールを形成する段階と，層間絶縁膜層上に，コンタクトホール／ビアホールを介してソース領域およびドレイン領域と連結されるソース電極およびドレイン電極を形成する段階と，層間絶縁膜層上に絶縁基板の全面にわたって保護膜層として有機平坦化膜層および無機膜層を順次形成する段階と，有機平坦化膜層を全面エッチングして無機膜層の上部を露出させる段階と，無機膜層の選択領域をエッチングし，ソース電極／ドレイン電極のいずれか一方を露出させるコンタクトホール／ビアホールを形成する段階とを含む薄膜トランジスタの製造方法を提供することを特徴とする。
【００２５】
この際，上記無機膜層上に感光性パターン膜を形成し，１つのマスクを用いたエッチング工程を行って上記コンタクトホールまたはビアホールを形成することが可能である。
【００２６】
上記全面エッチング工程は，上記無機膜層の上部が露出されるまで行うことが可能である。
【００２７】
上記全面エッチング工程は，上記有機平坦化膜層に対する上記無機膜層のエッチング選択比が０．３〜０．５の範囲内で行うことが可能である。
【００２８】
上記全面エッチング工程は，上記有機平坦化膜層に対する上記無機膜層のエッチング選択比が０．５〜２．０の範囲内で行うことが可能である。
【００２９】
上記全面エッチング工程はドライエッチング工程であることが可能である。
【００３０】
上記ドライエッチング工程は，イオンビームエッチングおよびＲＦスパッタリングエッチングを含む物理的ドライエッチング工程と，化学的ドライエッチング工程と，プラズマエッチング，反応イオンエッチング，反応スパッタリングエッチング，反応イオンビームエッチング，電子誘発化学的ドライエッチングおよび光子誘発化学的ドライエッチングを含む物理化学的ドライエッチング工程とからなる群より選ばれた１種の方法で行うことができる。
【００３１】
また，本発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば，上記ソース電極／上記ドレイン電極のいずれか一方と上記画素電極とを連結する上記コンタクトホールまたは上記ビアホールの形成時に使用するマスク数を低減することが可能である。
【００３２】
また，本発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば，上記ソース電極および上記ドレイン電極と上記画素電極との間に保護膜層として上記無機膜層および上記有機平坦化膜層が順次形成され，上記無機膜層が上記有機平坦化膜層によって平坦化される。
【００３３】
上記課題を解決するために，本発明の他の観点によれば，半導体層，ゲート電極，ソース領域およびドレイン領域，ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタを準備する段階と，ソース電極およびドレイン電極を含むように基板の全面にわたって無機膜層および有機平坦化膜層を形成する段階と，無機膜層の上部が露出されるまで有機平坦化膜層を全面エッチングする段階とを含む薄膜トランジスタの平坦化方法を提供する。
【００３４】
この際，全面エッチング工程は，上記有機平坦化膜層に対する上記無機膜層のエッチング選択比が０．３〜３．０，または０．５〜２．０の範囲内で行ってもよい。
【００３５】
上記全面エッチング工程は，ドライエッチング工程であることが可能である。
【００３６】
上記ドライエッチング工程は，イオンビームエッチングおよびＲＦスパッタリングエッチングを含む物理的ドライエッチング工程と，化学的ドライエッチング工程と，プラズマエッチング，反応イオンエッチング，反応スパッタリングエッチング，反応イオンビームエッチング，電子誘発化学的ドライエッチングおよび光子誘発化学的ドライエッチングを含む物理化学的ドライエッチング工程とからなる群より選ばれた１種の方法で行うことが可能である。
【００３７】
また，本発明の上記無機膜層を平坦化する方法によれば，上記無機膜層は，上記ソース電極および上記ドレイン電極と上記画素電極との間に保護膜層として上記無機膜層および上記有機平坦化膜層を順次形成し，上記有機平坦化膜層を全面エッチングすることによって表面を平坦化される。
【００３８】
上記課題を解決するために，本発明のさらに別の観点によれば，絶縁基板上に形成された半導体層と，半導体層および絶縁基板上に形成されたゲート絶縁膜層と，半導体層の上部のゲート絶縁膜層上に形成されたゲート電極と，ゲート電極の両側の半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域と，ゲート絶縁膜層上に絶縁基板の全面にわたって形成されたソース領域およびドレイン領域を露出させるコンタクトホール／ビアホールを備えた層間絶縁膜層と，層間絶縁膜層上に形成されてコンタクトホール／ビアホールを介してソース領域およびドレイン領域に連結されたソース電極およびドレイン電極と，層間絶縁膜層上に絶縁基板の全面にわたって形成され，有機平坦化膜層によって平坦化された無機膜層を含み，無機膜層と有機平坦化膜層を有する保護膜層と，保護膜層上に絶縁基板の全面にわたって形成された開口部を有する平坦化膜と，開口部を介して露出された画素電極とを有するアクティブマトリクス型有機電界発光素子を提供することを特徴とする。
【００３９】
上記無機膜層は，上記ソース電極および上記ドレイン電極上に積層され，上記無機膜層の表面は凸凹形状であり，上記有機平坦化膜層は，上記無機膜層の凸凹形状部分の凹んだ領域に形成されてもよい。
【００４０】
上記無機膜層にシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜を用いることができる。
【００４１】
上記有機平坦化膜層は，ポリアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，フェノール系樹脂，ポリアミド系樹脂，ポリイミド系樹脂，不飽和ポリエステル系樹脂，ポリフェニレンエーテル系樹脂，ポリフェニレンサルファイド系樹脂およびベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）からなる群より選択されたいずれかで形成されてもよい。
【００４２】
上記ソース電極／上記ドレイン電極のいずれか一方と上記画素電極とを連結する上記コンタクトホールまたはビアホールは段差がないことが可能である。
【００４３】
また，本発明の上記アクティブマトリクス型有機電界発光素子によれば，上記ソース電極／上記ドレイン電極のいずれか一方と上記画素電極との間に形成される保護膜層は，有機平坦化膜層によって平坦化された無機膜層を含む。
【００４４】
本発明は，上記薄膜トランジスタに上記有機平坦化膜層によって平坦化された上記無機膜層を適用し，上記コンタクトホールまたは上記ビアホールの形成時にマスク数を低減し，工程を単純化することが可能な薄膜トランジスタ，薄膜トランジスタの製造方法，薄膜トランジスタの平坦化方法，およびアクティブマトリクス型有機電界発光素子に関する。
【発明の効果】
【００４５】
以上説明したように，本発明によれば，無機膜層および有機平坦化膜層を順次形成し，無機膜層の上部が露出されるまで有機平坦化膜層を全面エッチングすることによって，画素電極と無機膜層とが直接接触する。このため，無機膜層および有機平坦化膜層を含む保護膜層と画素電極の接着力を向上できるので，ソース電極およびドレイン電極を外部の不純物および水分から保護して薄膜トランジスタの寿命を増加することができる。さらに，ソース電極／ドレイン電極のいずれか一方と画素電極とを電気的に連結するコンタクトホールまたはビアホールを形成する時に使用するマスク数を低減することができ，全体工程を単純化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。各図面において，層および領域の長さ，厚さなどは便宜のために誇張されて表現されることもある。
【００４７】
図３は，本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリクス型有機電界発光素子の断面図である。図４ａ〜図４ｅは，図３のＡ領域を拡大して示す拡大断面図であって，上記アクティブマトリクス型有機電界発光素子の製造方法を示す。ここで，Ｆはソース電極およびドレイン電極以下の下部構造を含む。図５は上記Ａ領域を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；Ｓｃａｎｎｉｎｉｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【００４８】
図３を参照すると，通常の工程を経てガラス基板または合成樹脂のような透明絶縁基板５０上にポリシリコン膜を形成した後，パターニングして島状の半導体層５１を形成する。
【００４９】
次に，上記半導体層５１上にゲート絶縁膜層５２を形成する。ゲート絶縁膜層５２上にゲート金属物質を蒸着した後，パターニングして半導体層５１の上部のゲート絶縁膜層５２上にゲート電極５３を形成する。その後，所定の導電型を有する不純物，例えばｎ型またはｐ型不純物のいずれか一方を半導体層５１にイオン注入してゲート電極５３の両側の半導体層５１にソース領域５４−１およびドレイン領域５４−２を形成した後，ゲート絶縁膜層５２上にゲート電極５３を含んだ層間絶縁膜層５５を形成する。
【００５０】
次に，形成された層間絶縁膜層５５上に感光膜パターン（ＰＲ；Ｐｈｏｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔ）を形成した後，感光膜パターンをマスクとして選択領域を上記ソース領域５４−１およびドレイン領域５４−２が露出されるようにエッチングしてコンタクトホール５６−１／ビアホールの５６−１および５６−２を形成する。
【００５１】
その後，コンタクトホール／ビアホールの５６−１および５６−２を含んだ層間絶縁膜層５５上にソース電極用金属物質およびドレイン電極用金属物質を蒸着する。次に，蒸着されたソース金属物質およびドレイン金属物質をパターニングして，コンタクトホール／ビアホールの５６−１および５６−２を介してソース領域５４−１およびドレイン領域５４−２にそれぞれ連結されるソース電極５７−１およびドレイン電極５７−２を形成する。
【００５２】
図４ａおよび図４ｂを参照すると，ソース電極５７−１およびドレイン電極５７−２を含み，絶縁基板の全面にわたって保護膜層５８として無機膜層５８−１および有機平坦化膜層５８−２を順次形成する。その後，有機平坦化膜層５８−２に対する全面エッチング工程を，無機膜層５８−１の上部が露出されるまで行う。
【００５３】
この際，全面エッチング工程は，有機平坦化膜層５８−２に対する無機膜層５８−１のエッチング選択比が０．３〜３．０，もしくは，無機膜層５８−１のエッチング選択比が０．５〜２．０の範囲内で行ってもよい。
【００５４】
全面エッチング工程は，ドライエッチング方式であって，当該分野で通常的に用いられるイオンビームエッチングやＲＦスパッタリングエッチングなどの物理的ドライエッチング工程，化学的ドライエッチング工程，およびプラズマエッチングや反応イオンエッチング，反応スパッタリングエッチング，反応イオンビームエッチング，電子誘発化学的ドライエッチング，光子誘発化学的ドライエッチングなどの物理化学的ドライエッチング工程などが可能である。ウェットエッチング工程は所望する模型のエッチング形状が得られないので，ドライエッチング工程を用いた方が良い。
【００５５】
図５を参照すると，全面エッチング工程後に平坦化された無機膜層５８−１を示すが，ソース電極５７−１／ドレイン電極５７−２のいずれか一方の上部に無機膜層５８−１が形成され，無機膜層５８−１の両側の一部に有機平坦化膜層５８−２が存在することがわかる。
【００５６】
無機膜層５８−１を形成する物質としては，一般に用いられるシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜を使用する。このような無機膜層５８−１は，外部からの水分または不純物の拡散を抑制する障壁の役割を果たすと共に，ソース電極５７−１およびドレイン電極５７−２を保護するパッシベーションの役割を果たす。
【００５７】
有機平坦化膜層５８−２を形成する物質は，通常用いられる感光性有機高分子またはエッチング型有機化合物を使用することができる。感光性有機高分子としては，ポリアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，フェノール系樹脂，ポリアミド系樹脂，ポリイミド系樹脂，不飽和ポリエステル系樹脂，ポリフェニレンエーテル系樹脂およびポリフェニレンサルファイド系樹脂が使用できる。エッチング型有機化合物としては，ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）が最も多く用いられている。ＢＣＢは，９５％以上の平坦化度を有し，吸収率が小さくて接合力（ａｄｈｅｓｉｏｎ）が良好であり，９０％以上の優れた光透過度を有するため，有機平坦化膜層５８−２として最も広く用いられている。
【００５８】
図４ｃ〜図４ｅを参照すると，無機膜層５８−１上に感光膜パターンＰＲを形成した後，感光膜パターンをマスクとして有機平坦化膜層５８−２を含むように選択領域をエッチングしてコンタクトホールまたはビアホール５９を形成する。したがって，ソース電極５７−１／ドレイン電極５７−２のいずれか一方がコンタクトホールまたはビアホール５９を介して画素電極６０と電気的に連結される。これにより，本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタが製造される。
【００５９】
上述したように，本発明は，ソース電極５７−１／ドレイン電極５７−２のいずれか一方と画素電極６０とを連結するコンタクトホールまたはビアホール５９に対してマスクを用いた１回のエッチング工程を行うことにより，従来の２回以上のマスク使用を効果的に低減することができるという特徴がある。
【００６０】
この際，コンタクトホールまたはビアホール５９を形成するためのエッチング工程は，当該分野で通常用いられる方法が採用でき，具体的にはウェットエッチングおよびドライエッチングがあり，ドライエッチング工程を使用する方が良い。ドライエッチング工程としてはイオンビームエッチング，ＲＦスパッタリングエッチング，反応イオンエッチング（ＲＩＥ；Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などいろいろの方法を選択的に使用することができる。
【００６１】
全面エッチング工程によって平坦化された無機膜層５８−１が画素電極と直接接触する。無機膜層５８−１は，画素電極として用いられる金属物質との接着力に非常に優れるため，従来の保護膜層５８と画素電極６０間の弱い接着力による画素電極の浮き上がり現象などを解決することができる。
【００６２】
また，本発明に係る平坦化された無機膜層５８−１を含む保護膜層５８は，従来の画素電極の下部に有機平坦化膜層を使用して有機平坦化膜層５８−２と画素電極との弱い接着力による有機平坦化膜層５８−２と画素電極６０などの剥離および亀裂などの問題を解消することができる。その結果，外部から浸透する水分および不純物などを効果的に防止することができるため，薄膜トランジスタおよびこれを用いたアクティブマトリクス型有機電界発光素子の寿命を増加させることができる。
【００６３】
このように，本発明は，ソース電極５７−１／ドレイン電極５７−２のいずれか一方と画素電極とを連結するコンタクトホールまたはビアホール５９の形成時に適用される２回以上のエッチング工程を，１つのマスクのみを用いた１回のエッチング工程によって行うことが可能なので，マスク数の低減効果および工程の単純化を図ることができる。
【００６４】
また，提示された薄膜トランジスタは，アクティブマトリクス型有機電界発光素子に適切に導入できる。
【００６５】
上記実施形態によって，一連の半導体工程を経て半導体層５１，ゲート電極５３，ソース領域５４−１およびドレイン領域５４−２，ソース電極５７−１およびドレイン電極５７−２を有し，ソース電極５７−１／ドレイン電極５７−２のいずれか一方と画素電極６０とを連結するためのコンタクトホールまたはビアホール５９を含む薄膜トランジスタを備える。
【００６６】
この際，ソース電極５７−１／ドレイン電極５７−２のいずれか一方と画素電極６０とを連結するためのコンタクトホールまたはビアホール５９を含む保護膜層５８は，基板５０の全面にわたって平坦化された無機膜層５８−１で形成する。
【００６７】
次に，保護膜層５８上に，コンタクトホールまたはビアホール５９を介してソース電極５７−１／ドレイン電極５７−２のいずれか一方と電気的に連結される画素電極６０を形成する。
【００６８】
その後，画素電極６０を露出させる開口部６２を備えた平坦化用絶縁膜層６１を，画素電極６０のエッジ部分を含んだ保護膜層５８上に形成する。
【００６９】
次に，図示してはいないが，以後，通常の工程によって上記開口部の上記画素電極上に有機膜層を形成し，有機膜層を含んだ絶縁膜層上に上部電極を形成し，これを絶縁基板などの封止手段によって封止してアクティブマトリクス型有機電界発光素子を製作することができる。
【００７０】
本発明に係る実施形態では，薄膜トランジスタをトップゲート型で構成されているが，絶縁基板上にゲート電極を形成するボトムゲート型で構成されてもよい。
【００７１】
また，本発明に係る実施形態では，無機膜層の表面を凸形状で形成されているが，凹形状で形成されてもよく，この場合，有機平坦化膜層は無機膜層の凹形状部分の凹んだ部分に形成される。
【００７２】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば，ソース電極／ドレイン電極のいずれか一方と画素電極とを電気的に連結するコンタクトホールまたはビアホールを１つのマスクを用いて形成することにより，全体工程を単純化することができる。
【００７３】
また，本発明は，上部が露出した無機膜層を形成し，露出した部分が画素電極と直接接触しているため，保護膜層と画素電極との接着力を改善することができる。
【００７４】
また，本発明は，上記保護膜層が，平坦化された無機膜層を含むことにより，ソース電極およびドレイン電極を外部の不純物および水分から保護して薄膜トランジスタの寿命を増加させることができる。
【００７５】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】従来の技術に係るアクティブマトリクス型有機電界発光素子を示す断面図である。
【図２ａ】従来の技術に係るアクティブマトリクス型有機電界発光素子の薄膜トランジスタの断面を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり，ソース電極／ドレイン電極のいずれか一方の上部に無機膜層と有機平坦化膜層が順次形成されていることを示すものである。
【図２ｂ】従来の技術に係るアクティブマトリクス型有機電界発光素子の薄膜トランジスタの断面を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり，形成されたコンタクトホールまたはビアホールが無機膜層および有機平坦化膜層において段差を有していることを示すものである。
【図２ｃ】従来の技術に係るアクティブマトリクス型有機電界発光素子の薄膜トランジスタの断面を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり，有機平坦化膜層と画素電極との間に発生した浮き上がり現象を示したものである。
【図３】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリクス型有機電界発光素子の断面図である。
【図４ａ】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリクス型有機電界発光素子の製造方法を示す拡大断面図であり，絶縁基板全面に無機膜層および有機平坦化膜層が順次形成された段階を示すものである。
【図４ｂ】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリクス型有機電界発光素子の製造方法を示す拡大断面図であり，有機平坦化膜層を無機膜層の上部が露出されるまで全面エッチングした段階を示すものである。
【図４ｃ】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリクス型有機電界発光素子の製造方法を示す拡大断面図であり，保護膜層上に感光性パターンＰＲを形成した段階を示すものである。
【図４ｄ】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリクス型有機電界発光素子の製造方法を示す拡大断面図であり，上記感光性パターンＰＲをマスクとして選択エッチングを行いコンタクトホールまたはビアホールが形成された段階を示すものである。
【図４ｅ】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリクス型有機電界発光素子の製造方法を示す拡大断面図であり，保護膜層上に画素電極を形成し，画素電極を露出させる開口部を備えた平坦化用絶縁膜層を形成した段階を示すものである。
【図５】本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型有機電界発光素子の薄膜トランジスタの断面を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【符号の説明】
【００７７】
１０，５０  基板
１１，５１  半導体層
１２，５２  ゲート絶縁膜層
１３，５３  ゲート電極
１４−１，１４−２，５４−１，５４−２  ソース領域およびドレイン領域
１５，５５  層間絶縁膜層
１６−１，１６−２，５６−１，５６−２  コンタクトホール／ビアホール
１７−１，１７−２，５７−１，５７−２  ソース電極およびドレイン電極
１８，５８  保護膜層
１８−１，５８−１  無機膜層
１８−２，５８−２  有機平坦化膜層
１９，５９  コンタクトホールまたはビアホール
２０，６０  画素電極
２１  平坦化膜
６１  平坦化用絶縁膜層
２２，６２  開口部
【図１】
2005159284.tif 000003
【図３】
2005159284.tif 000004
【図４ａ】
2005159284.tif 000005
【図４ｂ】
2005159284.tif 000006
【図４ｃ】
2005159284.tif 000007
【図４ｄ】
2005159284.tif 000008
【図４ｅ】
2005159284.tif 000009
【図２ａ】
2005159284.tif 000010
【図２ｂ】
2005159284.tif 000011
【図２ｃ】
2005159284.tif 000012
【図５】
2005159284.tif 000013