表示装置
【課題】配線の電気抵抗を低減した表示装置を提供する。
【解決手段】基板１０１の上方に形成された薄膜トランジスタと、基板の上方に形成され、基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、フラットケーブルおよび薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、配線は、薄膜トランジスタのソース電極１０９またはドレイン電極１１０と同じ層に形成された第１の配線と、第１の配線の上方に絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、第１の配線は、第２の配線と並行に設けられ、絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して第２の配線と電気的に接続されている。
【解決手段】基板１０１の上方に形成された薄膜トランジスタと、基板の上方に形成され、基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、フラットケーブルおよび薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、配線は、薄膜トランジスタのソース電極１０９またはドレイン電極１１０と同じ層に形成された第１の配線と、第１の配線の上方に絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、第１の配線は、第２の配線と並行に設けられ、絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して第２の配線と電気的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）を用いて
形成された集積回路の配線構造に関する。
本発明は、絶縁基板を有する基板上にＴＦＴを用いて形成された、周辺回路一体型の液
晶表示装置の配線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板や石英基板上に結晶性を有する珪素膜を成膜し、その珪素膜でもって薄膜ト
ランジスタ（以下ＴＦＴと称する）を作製する技術が知られている。
【０００３】
この薄膜トランジスタは、高温ポリシリコンＴＦＴや低温ポリシリコンＴＦＴと称され
ている。
【０００４】
高温ポリシリコンＴＦＴは、活性層を構成する結晶性珪素膜を８００℃〜９００℃の加
熱によって得るため、耐熱性の高い基板、例えば石英基板の上に形成される。
【０００５】
他方低温ポリシリコンＴＦＴは、６００℃以下のプロセスを用い、ガラス等の比較的耐
熱性の低い基板上に形成される。
【０００６】
また、高温ポリシリコンＴＦＴは、特性のそろったＴＦＴを基板上に集積化しやすい。
また従来のＩＣプロセスにおける各種プロセス条件や作製装置を流用できる。他方低温ポ
リシコンＴＦＴは、基板として安価で大面積化が容易なガラス基板を利用できるという特
徴がある。
【０００７】
なお、現状の技術においては、高温ポリシリコンＴＦＴも、低温ポリシリコンＴＦＴも
その特性に大きな違いはない。
【０００８】
すなわち、移動度で言えば、５０〜１００（cm2/Vs) 程度、Ｓ値が２００〜４００（mV
/dec）（ＶD ＝１Ｖ）程度のものが、両者において得られている。
【０００９】
そして、このようなＴＦＴを利用して、集積回路や、アクティブマトリクス回路と該回
路を駆動する周辺回路とを同一基板上に形成する、いわゆる周辺回路一体型の液晶表示装
置を構成する技術が研究されている。
【００１０】
しかし、従来の高温ポリシリコンＴＦＴや低温ポリシリコンＴＦＴは、単結晶シリコン
ウェハーを利用したＭＯＳ型トランジスタの特性に比較して大きく見劣りするものである
。一般的に、単結晶シリコンウエハーを利用したＭＯＳ型トランジスタのＳ値は６０〜７
０（mV/dec) である。
【００１１】
そして、低温ポリシリコンＴＦＴにしても、高温ポリシリコンＴＦＴにしても、移動度
が低いため、ＴＦＴ単体の駆動周波数は数ＭＨｚ程度以下となってしまうのが現状である
。
【００１２】
例えば、液晶表示装置の周辺回路を構成しても、表示において必要とされる数１０ＭＨ
ｚ以上のクロック信号やビデオ信号を直接入力し、駆動することができない。
【００１３】
そのため、クロック信号やビデオ信号を伝達する配線を、複数の配線に分割し、信号の
周波数を落としてＴＦＴに供給している（分割駆動という）。例えば１０ＭＨｚのクロッ
ク信号を４本の配線に分割し、各配線においては２．５ＭＨｚとし、この低い周波数で各
ＴＦＴを駆動している。したがって、配線数やＴＦＴの数が増えて設置面積が増加する等
の問題が発生している。
【００１４】
これに対し、本発明者らの研究により、結晶性珪素膜を用いたＴＦＴでありながら、単
結晶シリコンウエハーを用いたＭＯＳ型トランジスタに匹敵する性能を有するＴＦＴが開
発されている。
【００１５】
このＴＦＴは活性層として、所定の方向、例えばソース・ドレイン方向に連続性を有す
る結晶構造を有し、かつ前記所定の方向に延在した結晶粒界を有した結晶性珪素膜を用い
ている。
【００１６】
この結晶性珪素膜は、非晶質珪素膜に結晶性を助長する金属元素、例えばニッケルを微
量導入し、５００℃〜６３０℃、例えば６００℃の温度で加熱して横成長させ、その後熱
酸化膜を形成することによって得られる。
【００１７】
このＴＦＴは、Ｓ値が１００（mV/dec) 以下で、移動度が２００（cm2/Vs) 以上という
ような極めて優れた特性を有する。そして単体で数十ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚ以上の周波
数で駆動することができる。このようなＴＦＴを利用することで、大面積の基板上に、高
速駆動が可能なＴＦＴを集積化して形成することがでる。
【００１８】
その結果、極めて優れた性能の回路が得られるだけでなく、駆動に必要な薄膜トランジ
スタや配線の数を、従来に比して大幅に低減でき、装置の小型化、高集積化に大きく寄与
することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、周辺回路一体型のアクティブマトリクス型液晶表示装置のような、数ｃｍ□〜
数１０ｃｍ□といった大面積にわたって、ＴＦＴで集積回路を構成すると、当該集積回路
を数１０ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚ以上といった高い周波数にて駆動した場合、配線によっ
て伝送される高周波信号の波形の「なまり」が極めて大きな問題となってくる。
【００２０】
ここで、液晶表示装置の周辺回路を例にあげて説明する。図５に、周辺回路一体型のア
クティブマトリクス型液晶表示装置の上面図を示す。
【００２１】
図５において、基板９０１に対向して図示しない液晶を介して、内側に対向電極（図示
せず）を有する対向基板９０２が設けられている。
【００２２】
基板９０１上にデータ線（ソース線）駆動用周辺回路９０３、走査線（ゲイト線）駆動
用周辺回路９０４、各画素に画素電極と該電極に接続されたスイッチング用の薄膜トラン
ジスタを有して設けられたアクティブマトリクス表示部９０５が設けられている。
【００２３】
そして、液晶表示装置へ信号を供給するために外部回路から延びるフラットケーブル９
０６が、基板９０１の端部にて周辺配線９０７に電気的に接続されている。そして周辺配
線９０７は、周辺回路９０３、９０４内の配線９０８、９０９に接続されている。
【００２４】
周辺配線９０７や、周辺回路内の配線９０８、９０９は、数１０μｍ〜数１００μｍ程
度の線幅及び間隔で、平行または概略平行に配置された複数の配線である。
【００２５】
これらの配線は、周辺回路９０３、９０４や表示部９０５のアクティブマトリクス回路
の薄膜トランジスタを形成する工程において同時に形成され、導電性材料、例えばアルミ
ニウムの薄膜で構成されている。
【００２６】
そしてこれらの配線の中には、極めて高い周波数、例えば１０ＭＨｚ以上の信号を伝送
するものが存在する。映像信号を伝達するビデオ信号線や、クロック信号を供給するクロ
ック信号線はその代表的なものである。
【００２７】
一般にクロック周波数は、ＶＧＡ（６４０×４８０×３（ＲＧＢの三色））で１２．５
ＭＨｚ程度となり、またビデオ信号もクロック信号に準じて画像の解像度が高くなるほど
高い周波数となる。
【００２８】
特に、周辺回路一体型の液晶表示装置では、数ｃｍ□〜数１０ｃｍ□の大きさを有する
表示部９０５を駆動する周辺回路９０３、９０４は、通常、表示部の各辺に沿って設けら
れるため、辺に沿って数ｃｍ〜数１０ｃｍの長さを有する。
【００２９】
そして、周辺回路９０３、９０４の何れの回路においても、回路の端から端までを貫い
て設けられる配線を有する。クロック信号線やビデオ信号線もそのような配線である。し
たがってこれらの配線は、周辺回路の内部において、数ｃｍ〜数１０ｃｍの長さを有する
。
【００３０】
配線がこのような長さを有すると、例えアルミニウム等の電気伝導度の高い材料で配線
を構成したとしても、各配線の電気抵抗は非常に大きくなる。
【００３１】
また、フラットケーブル９０６から周辺回路への信号の伝送を行うための周辺配線９０
７も、線幅数１０μｍ〜数１００μｍで長さが数ｃｍから場合によっては数１０ｃｍ程度
となる。
【００３２】
そのため、周辺配線９０７の長さと、周辺回路内の配線９０８、９０９の長さを考える
と、従来のＩＣチップのようなスケールでは考えられないような、極めて長い配線によっ
て信号が伝送されることになる。
【００３３】
他方、平行に配置された配線においては、数１０μｍ〜数１００μｍ程度しか離れてい
ないため、高周波が印加された場合、容量結合が生じやすい。
【００３４】
さらに、液晶表示装置の場合、対向基板９０７全面に設けられた対向電極（図示せず）
が存在する。周辺回路９０３、９０４の保護や作製工程の簡略化という観点から、表示部
９０５のみならず周辺回路９０３、９０４、周辺配線９０７をも対向基板と対向する面に
配置することが多い。
【００３５】
したがって、周辺配線９０７、周辺回路内の配線９０８、９０９に対向して対向電極が
存在することになり、これらの配線と対向電極との間で容量結合が生じてしまう。
【００３６】
その結果、配線同士や、配線と対向電極（液晶を介して対向して設けられた基板の内側
の電極）との間の容量と、各配線の高い電気抵抗により、伝送信号波形の劣化、いわゆる
「なまり」が発生する。
【００３７】
つまり、配線により伝送される信号の波形は、入力段階では良好な形状（例えば矩形）
を有していても、配線の終端に近づくほどなまりが生じて、波形の立ち上がりが遅れたり
、波形が乱れたりしてしまう。
【００３８】
信号波形のなまりが大きくなると、回路の動作タイミングが遅れたり、誤った映像情報
が画素に伝達されてしまい、誤動作や画像乱れを生じてしまう。
【００３９】
この問題は、液晶表示装置においては、表示部の大きさが大きくなるほど、また表示解
像度を高めて駆動周波数が高くなるほど重要な問題となる。
【００４０】
特に周辺回路の中でも、データ線（ソース線）を駆動する回路９０３においては、極め
て長い配線に、数１０ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚといった高周波信号が印加されるため、「
なまり」の影響が大きく、深刻な問題であった。
【００４１】
ちなみに、単結晶シリコンウエハーを用いたチップでなる集積回路でも、数１０〜数１
００ＭＨｚの駆動周波数で動作するものが一般的になってきているが、これは１〜２ｃｍ
□程度のチップ内にすべての集積回路が配置されているため、配線の長さも短く、「なま
り」はこのような大面積の液晶表示装置に比べれば、さほど問題ではない。
【００４２】
配線間の容量を低減するためには、配線間の距離を大きくすることと、配線間の誘電率
を低下させることが必要である。
【００４３】
しかし、配線間の距離を大きくするには、配線や該配線を用いた回路を配置するのに必
要な面積が増大してしまい、結果として装置全体の大きさの増大を招く。また、配線の幅
を細くすれば、配線間の距離は拡大しても電気抵抗が増大してしまい好ましくない。
【００４４】
また、配線と対向電極との間の距離は比較的小さい（層間絶縁膜が１〜２μｍ、液晶層
が３〜８μｍ、合計で１０μｍ程度）が、液晶材料で構成される層の膜厚、いわゆるセル
ギャップは光学的な問題から増加させることはできない。また、層間絶縁膜の厚さによっ
て配線と対向電極との距離を調整することを試みても、容量を十分に低減できるほどの距
離を増大させることは困難である。
【００４５】
したがって、配線間の容量を効果的に低減することは現状の技術では困難である。
【００４６】
また、電気抵抗については、配線の線幅を太くすることと、配線の厚みを厚くすること
で低減できると考えられる。しかし配線の線幅を太くすると、隣接する配線との距離が近
くなり、ショートの可能性が高くなる。また配線同士の容量も大きくなる。さらに対向電
極との容量も増大してしまう。
【００４７】
他方、配線の厚みを厚くすると、作製工程中の加熱によりヒロックが発生じやすく、層
間絶縁膜を介して交差する配線とのショートが生じやすくなるため、やはり好ましくない
。
【００４８】
本願発明はこの問題を解決するものである。すなわち、比較的大型の絶縁表面を有する
基板上に形成された薄膜トランジスタを利用した集積回路、特に周辺回路一体型の液晶表
示装置における、数ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚまたはそれ以上の高周波数信号が印加される配
線において、容量の増大をさせることなく、配線の電気抵抗を低減することを課題とする
。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
上記課題を解決するために、本明細書で開示する発明の一つは、
絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタのゲイト電極上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された有機樹脂膜と、
前記有機樹脂膜上に形成された第１の配線とを有し、
前記第１の配線は、前記窒化珪素膜及び前記有機樹脂膜に設けられたコンタクトホール
を介して、前記ゲイト電極と同一材料でなる第２の配線と電気的に接続してなることを特
徴とする。
【００５０】
絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された有機樹脂膜と、
前記有機樹脂膜上に形成された配線とを有し、
前記配線は、前記窒化珪素膜及び前記有機樹脂膜に設けられたコンタクトホールを介し
て、前記薄膜トランジスタのゲイト電極と電気的に接続してなることを特徴とする。
【００５１】
上記構成は、配線に高周波が印加される場合に、特に効果的である。
【発明の効果】
【００５２】
本発明により、薄膜トランジスタを用いた集積回路、特に周辺回路一体型の液晶表示装
置において、数１０ＭＨｚ以上の高い周波数の信号が印加される配線において、信号波形
のなまりを著しく低減できた。また、従来の作製工程に比べて工程数を増加させることな
く、本発明の構造を得ることができた。
【００５３】
本発明の半導体装置の構成は、数ｃｍ□といった大きな面積を有する基板上に薄膜トラ
ンジスタを利用して構成される集積回路における、あらゆる配線に対して適用が可能であ
り、信号波形のなまりや劣化を防止し、動作速度の向上や、画像表示を行う装置において
は画質の向上を図ることができる。
【００５４】
本明細書で開示した発明は、透過型、反射型のアクティブマトリクス型の液晶表示装置
の、アクティブマトリクス回路と同一基板に形成される周辺回路を構成するのみでなく、
他にＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子を用いた表示装置、その他薄膜トランジスタを
用いた種々の回路にて利用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
図１に、本発明を用いた半導体装置の構成例を示す。図１（ａ）は、配線およびＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）の縦断面図を示す。図１（ａ）において、基板１０１上に、酸化珪
素膜でなる下地膜１０２が形成されている。その上にＴＦＴが設けられている。
【００５６】
ＴＦＴは、結晶性珪素膜でなる活性層１０３、ゲイト絶縁膜１０４、ゲイト電極１０５
、ソース電極１０９、ドレイン電極１１０で構成される。１０７、１１２は、層間絶縁膜
であり、１０７にはコンタクトホール１０８が形成されている。
【００５７】
図１（ａ）において、配線１１１は、層間絶縁膜１０７を介して複数のコンタクトホー
ルにより補助配線１０６と電気的に並列接続している。絶縁表面を有する基板１０１上に
第１の配線１０６が設けられ、第１の配線１０６上に層間絶縁膜１０７が設けられ、層間
絶縁膜１０７上に第２の配線１１１が設けられ、第１の配線１０６と第２の配線１１１は
層間絶縁膜１０７に形成されたコンタクトホール１０８を介して電気的に並列接続してい
る、と表現することもできる。
【００５８】
すなわち、従来配線は配線１１１の１層のみで構成されているが、図１の構成において
は、ゲイト電極１０５と同一層に補助電極を設けている。そして、層間絶縁膜１０７に、
配線１１１の線方向にそって複数設けられたコンタクトホール１０８により、配線１１１
と補助配線１０６を電気的に並列に接続し、２層構造としている。もちろん、さらに他の
層間絶縁膜、例えば１１２を介して配線１１１に電気的に並列に接続される補助配線を設
けてもよい。
【００５９】
図１で示す補助配線１０６は、ゲイト電極１０５と同時に形成することが可能である。
すなわち、ゲイト電極１０５となる導電性材料の薄膜をパターニングする際に、補助配線
も同時にパターニングして得ることがてきる。したがって、図１の構成においては、ゲイ
ト電極１０５と補助配線１０６は同一材料で構成される。
【００６０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図１（ｂ）において示すように、
配線１１１と補助配線１０６は複数箇所において電気的に接触しており、電気的に並列に
接続されている。
【００６１】
配線１１１と補助配線１０６との接続を構成するコンタクトホールは、その数が多いほ
ど配線１１１と補助配線１０６との電気的接続が良好となり、また接触抵抗が低減し、ひ
いては配線１１１と補助配線１０６とでなす電気抵抗を更に低減できる。
【００６２】
配線１１１と補助配線１０６との接点における接触性は高いほど、全体での電気抵抗が
より低減できるため好ましい。補助配線１０６をアルミウニムで構成した場合、良好なコ
ンタクトを得るために配線１１１をチタン膜とその上にアルミニウム膜を積層する構成に
することは有効である。
【００６３】
図１（ｂ）において、１１３は、図１（ｃ）に示すように、配線１１１の下側を交差す
る配線である。このような構造は、例えば周辺回路一体型の液晶表示装置の場合、周辺回
路のクロック信号線と、該クロック信号線に接続される、周辺回路を構成する薄膜トラン
ジスタのゲイト配線などにおいて用いられる。
【００６４】
配線１１１の電気抵抗を低減する補助配線１０６と同層に、前記配線と交差する配線１
１３が配置される場合、図１（ｃ）のように交差する部分及びその近傍の補助配線１０６
を分断された構造としその間に交差する配線を配置すれば電気抵抗は十分に低減でき、か
つ補助配線を形成しても工程は従来と変わらない。
【００６５】
上記のような本発明構成により、配線の電気抵抗を大幅に低減できる。しかも、配線に
要する面積、線幅は従来と同じにできるため、隣会う配線間の容量は従来とほとんど変わ
らない。また、周辺回路一体型の液晶表示装置においては、配線と対向電極との容量が増
加することもない。
【００６６】
その結果数ＭＨｚ、例えば１ＭＨｚ以上の高周波信号が印加される１cm以上、より好ま
しくは３cm以上（上限はパネルの大きさに従う）の配線において波形のなまりを効果的に
低減できる。
【００６７】
その結果、薄膜トランジスタで構成された回路において、回路の誤動作の回避、動作タ
イミングのマージンの低減、正確な信号の伝送を実現できる。
【００６８】
また補助電極の作製は、従来走査線（ゲイト線）やデータ線（ソース線）を作製してい
た工程において、マスクパターンを変更するだけで実現できる。その結果、作製工程は全
く増加させずに、配線の低抵抗化を実現できる。
【００６９】
また、本発明の配線構造を有する半導体装置は、薄膜トランジスタがトップゲイト型、
ボトムゲイト型の何れの構成であっても採用できる。
【００７０】
また、本発明の配線構造を周辺回路内の配線すべてにおいて実施すると、配線が縦横に
細かく入り組んでいる箇所などは、かえってショートを誘発してしまうことがある。
【００７１】
しかし本発明の配線構造は、高周波が印加される配線の一部分のみに適用した場合であ
っても電気抵抗の低減効果は得られる。したがって、当該配線全部ではなく、必要箇所の
み補助配線を設け、並列接続を実現すればよい。
【００７２】
この際、同種の高周波信号（例えばクロック信号とその反転信号、分割されたクロック
信号、ビテオ信号等）が印加される複数の配線においては、各配線の抵抗値が概略同一と
なるようにすることは重要である。これにより、信号波形のなまり具合を各配線において
揃えることができる。
【００７３】
また、例えば図５における周辺配線９０７部分に設けられた配線のみ、配線の全長にわ
たって補助配線を設け、周辺回路の配線９０８、９０９は補助配線を設けない構成として
もよい。周辺配線９０７は、周辺回路に入力されるまで交差する配線がなく、補助配線を
分断することなく構成できるため、他の配線に補助配線を形成する場合に比較して、電気
抵抗を効果的に低減できる。
【００７４】
また、補助配線の形成を、走査線やデータ線等の他の配線と同一層、同一工程ではなく
、工程数は増加するが、必要に応じて補助配線のみを形成するための層を設け、さらなる
電気抵抗の低減を図ってもよいことは言うまでもない。
【００７５】
本発明において、配線と補助配線は、互いに層間絶縁膜を介して設けられていれば、ど
の層に設けるかということは任意である。
【００７６】
補助配線の線幅を、該補助配線に接続される配線と概略同じ程度かそれ以下とすると、
特に液晶表示装置においては補助配線の存在による対向電極との容量の増加を防げるため
、好ましい。
【実施例１】
【００７７】
本実施例では、絶縁表面を有する基板上に、高周波駆動可能な薄膜トランジスタを形成
する工程において、電気抵抗を低減した構造の配線を同時に形成する例を示す。ここでは
、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の回路側基板を作製する例を示す。
【００７８】
図２〜図４に本実施例の作製工程を示す。図２〜図４では、作製工程の断面を示し、各
図において、左側が電気抵抗を低減した構造の配線が形成される領域（配線部）、中央が
周辺回路を構成する相補構成の薄膜トランジスタが形成される領域（周辺回路部）、右側
がアクティブマトリクス回路を構成する薄膜トランジスタが形成される領域（画素部）を
示す。
【００７９】
本実施例で作製するパネルを用いて形成される液晶表示装置は、アクティブマトリクス
回路でなる画素部が横１０ｃｍのＶＧＡ（６４０（×３色）×４８０画素）構成を有する
。
【００８０】
本実施例において、電気抵抗を低減した構造の配線は、周辺回路中のクロック信号線（
入力されたクロック信号を周辺回路全体に伝達する線）を構成する（図５の配線９０８に
相当）。勿論、他の高周波が印加される配線、例えばビデオ信号線等に適用してもよい。
【００８１】
また、この構造を周辺回路全ての配線に適用してもよいが、この場合、補助配線が設け
られる層に、補助配線が接続される配線と交差する配線が多く設けられている場合、補助
配線の分断箇所も多くなる。その結果、配線の電気抵抗の低減効果が十分に得られなくな
ったり、配線毎の信号のなまりの程度が揃わなくて不都合が生じる場合があるので注意が
必要である。
【００８２】
まず、石英基板２０１上に下地膜２０２として酸化珪素膜を３００ｎｍの厚さに成膜す
る。なお、石英基板の表面の平滑性が良く、また洗浄を十分にするのであれば、この下地
膜２０２は特に必要ない。
【００８３】
なお基板としては石英基板を利用することが現状においては好ましい選択となるが、加
熱処理温度に耐える基板であれば、石英に限定されるものではない。
【００８４】
次に結晶性珪素膜の出発膜となる非晶質珪素膜２０３を減圧熱ＣＶＤ法でもって、５０
ｎｍの厚さに成膜する。
【００８５】
次に図示しない酸化珪素膜を１５０ｎｍの厚さに成膜し、それをパターニングすること
により、２０４で示されるマスクを形成する。このマスクは２０５で示される領域に開口
が形成されている。この開口２０５が形成されている領域においては、非晶質珪素膜２０
３が露呈する。
【００８６】
開口２０５は、図面の奥行及び手前方向に長手方向を有する細長い長方形を有している
。この開口２０３の幅は２０μｍ以上とするのが適当である。またその長手方向の長さは
必要とする長さでもって形成すればよい。
【００８７】
そして、結晶性を助長する金属元素としてニッケルを導入するため、重量換算で１０ｐ
ｐｍのニッケル元素を含んだ酢酸ニッケル溶液を塗布する。そして図示しないスピナーを
用いてスピンドライを行い余分な溶液を除去する。ニッケル元素の導入量は、上記溶液中
におけるニッケル元素の含有濃度で制御することができる。
【００８８】
結晶性を助長する金属元素としては、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類のものを利用できる。
【００８９】
こうして、ニッケル元素が図２（Ａ）の点線２０６で示されるような状態で存在した状
態が得られる。この状態では、ニッケル元素が開口２０５の底部において、非晶質珪素膜
の一部に選択的に接して保持された状態が得られる。
【００９０】
なお、ニッケル元素の導入をイオン注入法を用いて行ってもよい。この場合、ニッケル
元素の溶液を塗布する場合に比較して、ニッケル元素の導入位置をより精度よく制御する
ことができる。したがって、ニッケル元素の導入領域の幅が数μｍあるいはそれ以下の極
めて狭い場合や、導入領域の形状が複雑な場合に特に有効である。
【００９１】
次に水素を３％含有した極力酸素を含まない窒素雰囲気中（また窒素雰囲気中）におい
て、６００℃、８時間の加熱処理を行う。すると、図２（Ｂ）の２０７で示されるような
基板２０１に平行な方向への結晶成長が進行する。
【００９２】
この結晶成長は、ニッケル元素が導入された開口２０５の領域から周囲に向かって進行
する。この基板に平行な方向への結晶成長を横成長またはラテラル成長と称する。
【００９３】
この結晶成長により得られる横成長した結晶性珪素膜の表面は、従来の低温ポリシリコ
ンや高温ポリシリコンに比較して非常に平滑性の良いものが得られる。これは、結晶粒界
の延在する方向が概略そろっていることに起因すると考えられる。
【００９４】
一般の多結晶珪素やポリシリコンと呼ばれる珪素膜は、その表面の凹凸は±１０ｎｍ以
上ある。しかし、本実施例で示すような横成長をさせた場合は、その表面の凹凸は±３ｎ
ｍ以下であることが観察されている。この凹凸は、ゲイト絶縁膜との間の界面特性を悪化
させるものであり、極力小さいものであることが好ましい。
【００９５】
上記の結晶化のために加熱処理条件においては、この横成長を１００μｍ以上にわたっ
て行わすことができる。こうして横成長した領域を有する珪素膜２０８を得る。
【００９６】
この結晶成長のための加熱処理は、４５０℃〜１１００℃（上限は基板の耐熱性で規制
される）で行うことができる。ある程度の横成長距離を確保するのであれば、加熱処理の
温度を５００℃以上とすることが好ましい。しかし、それ以上に温度を上げることによる
結晶成長距離や結晶性の向上はそれ程大きくない。（従って、経済性や工程の簡略化を考
慮した場合、５９０℃〜６３０℃、例えば６００℃程度の加熱処理で十分である）
【００９７】
そしてニッケル元素を選択的に導入するための酸化珪素膜でなるマスク２０４を除去す
る。
【００９８】
この状態においては、ニッケル元素が膜中に偏在している。特に、開口２０５が形成さ
れていた領域と、２０７で示される結晶成長の先端部分においては、ニッケル元素が比較
的高濃度に存在している。
【００９９】
従って、活性層の形成においては、それらの領域を避けることが重要となる。即ち、活
性層中に上記ニッケル元素が偏在した領域が存在しないようにすることが重要である。
【０１００】
結晶化の後にさらに、レーザー光の照射を行なってもよい。即ち、レーザー光の照射に
より、さらに結晶化を助長させてもよい。このレーザー光の照射は、膜中に存在するニッ
ケル元素の固まりを分散させ、後にニッケル元素を除去し易くする効果を有している。な
お、この段階でレーザー光の照射を行っても、さらに横成長が進行することはない。
【０１０１】
レーザー光としては、紫外領域の波長を有するエキシマレーザーを利用することができ
る。例えば、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）やＸｅＣｌエキシマレーザー（
波長３０８ｎｍ）を利用することができる。
【０１０２】
次にハロゲン元素を含んだ酸素雰囲気、例えばＨＣｌを３体積％含んだ酸素雰囲気中に
おいて、９５０℃の加熱処理を行い、熱酸化膜２０９を２０ｎｍの厚さに成膜する。この
熱酸化膜の形成に従い、珪素膜２０８の膜厚は１０ｎｍ程度その膜厚が減少する。即ち、
珪素膜の膜厚は、４０ｎｍ程度となる。（図２（Ｃ））
【０１０３】
一般に、珪素膜の表面に形成される熱酸化膜は、表面に盛り上がる厚さと、内部に進行
する酸化の距離とがほぼ同じものとなる。従って、例えば１０ｎｍの珪素膜の表面に１０
ｎｍの熱酸化膜を形成すると、珪素膜の厚さは５ｎｍ目減りし、５ｎｍ厚の珪素膜とその
表面に形成された１０ｎｍ厚の熱酸化膜という構成となる。
【０１０４】
上記の工程においては、熱酸化膜の形成に従い、膜中の不安定な結合状態を有する珪素
元素が熱酸化膜の形成に利用される。そして、膜中の欠陥が減少し、より高い結晶性を得
ることができる。
【０１０５】
また同時に熱酸化膜の形成およびハロゲン元素、ここでは塩素の作用により膜中よりニ
ッケル元素のゲッタリングが行われる。
【０１０６】
当然、熱酸化膜中には、比較的高濃度にニッケル元素が取り込まれることになる。そし
て相対的に珪素膜２０８中のニッケル元素は減少する。こうして図２（Ｃ）に示す状態を
得る。
【０１０７】
熱酸化膜２０９を形成したら、この熱酸化膜２０９を除去する。こうして、ニッケル元
素の含有濃度を減少させた結晶性珪素膜２０８を得る。
【０１０８】
こうして得られた結晶性珪素膜は、一方向に結晶構造が延在した（この方向は結晶成長
方向に一致する）構造を有している。即ち、細長い円柱状の結晶体が複数の一方向に延在
した結晶粒界を介して、複数平行に並んでいるような構造を有している。
【０１０９】
次にパターニングを行うことにより、横成長領域でなる島状の領域２１０、２１１、２
１２を形成する。この島状の領域２１０、２１１、２１２が後にＴＦＴの活性層となる。
【０１１０】
ここでは、ソース領域とドレイン領域とを結ぶ方向と結晶成長方向とが一致または概略
一致するようにパターンの位置取りを行う。こうすることで、キャリアの移動する方向と
結晶格子が連続して延在する方向とを合わせることができ、結果として高い特性のＴＦＴ
を得ることができる。
【０１１１】
次に、酸化珪素膜２１３を１００ｎｍの厚さにプラズマＣＶＤ法により成膜する。（図
２（Ｄ））
【０１１２】
その後、熱酸化膜３０１、３０２、３０３を３０ｎｍの厚さに成膜する。この熱酸化膜
は、ＨＣｌを０．１〜１０体積％、例えば３体積％含有した酸素雰囲気中において、９５
０℃の加熱処理を行うことによって得る。
【０１１３】
熱酸化膜３０１、３０２、３０３を成膜することにより、パターン（活性層となるパタ
ーン）２１０、２１１、２１２の膜厚は、２５ｎｍとなる。
【０１１４】
この工程においても熱酸化膜２０９を成膜する場合と同様の効果を得ることができる。
なお、この熱酸化膜２０９は、ＴＦＴのゲイト絶縁膜の一部となる。
【０１１５】
本実施例においては、最終的に得られる結晶性珪素膜でなる活性層２１０、２１１、２
１２の膜厚（２５ｎｍ）は、第２の熱酸化膜３０１、３０２、３０３の膜厚（３０ｎｍ）
よりも薄くなる。こうすることで、熱酸化膜の形成に従う特異な結晶構造を得るための効
果を得ることができる。（図３（Ａ））
【０１１６】
本実施例で示すＴＦＴにおいて、活性層を構成する結晶性珪素膜は、その最終的な膜厚
を好ましくは１０ｎｍ〜７５ｎｍ、より好ましくは１５ｎｍ〜４５ｎｍとする。このよう
な膜厚とすることにより、一方向に結晶性が連続した特定な結晶構造をより顕著な形で再
現性良く得ることができる。
【０１１７】
このようにして作製された結晶性珪素膜でなる活性層２１０、２１１、２１２に最終的
に残留するニッケル元素の濃度は、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）を利用した計測で現
状では、１×１０14原子個／cm3 〜５×１０17原子個／cm3 となるが、低いほど好ましい
。
【０１１８】
勿論、全体的な作製プロセスの見直し、洗浄工程の徹底、装置の洗浄度の徹底、といっ
たことを行うことにより、結晶性珪素膜中に残留するニッケル元素濃度をさらに低減する
ことは可能である。
【０１１９】
また、熱酸化膜の作製工程において、当該金属元素が熱酸化膜中に移動する関係から、
得られた結晶性珪素膜の厚さ方向におけるニッケル元素の濃度分布に勾配または分布が発
生する。
【０１２０】
一般に、熱酸化膜が形成される界面に向かって当該金属元素の濃度か高くなる傾向が観
察される。また、条件によっては、基板または下地膜に向かって、すなわち裏面側の界面
に向かって当該金属元素の濃度が高くなる傾向も観察される（この違いは、出発膜となる
非晶質珪素膜の膜質に大きく左右される）。
【０１２１】
また、熱酸化膜の形成時に雰囲気中にハロゲン元素を含有させた場合、このハロゲン元
素も上記金属元素と同様な濃度分布を示すものとなる。すなわち、結晶性珪素膜の表面お
よび／または裏面に向かって含有濃度が高くなる濃度分布を示す（濃度分布の違いは、や
はり出発膜の膜質によって左右される）。
【０１２２】
次にゲイト電極および補助配線を形成するためのアルミニウム膜をスパッタ法で４００
ｎｍの厚さに成膜する。このアルミニウム膜中には、スカンジウムを0.2 重量％含有させ
る。
【０１２３】
アルミニウム膜中にスカンジウムを含有させるのは、後の工程において、ヒロックやウ
ィスカーが発生することを抑制するためである。ヒロックやウィスカーというのは、加熱
の際のアルミニウムの異常成長に起因する針状あるいは刺状の突起部のことである。
【０１２４】
ゲイト電極を形成するための材料として、アルミウニム以外にタンタル（Ｔａ）、多量
にリン（Ｐ）がドープされた多結晶シリコン、タングステンのシリサイド（ＷＳｉ）、ま
たはリンドープされた多結晶シリコンとタングステンのシリサイドの積層また混成した構
造としてもよい。
【０１２５】
次に窒化珪素膜を５０ｎｍの厚さに成膜する。その後、レジストマスク３０８、３０９
、３１０、３１１を利用してパターニングを施し、３０４、３０５、３０６、３０７で示
されるアルミニウムパターンと、３５１、３５２、３５３、３５４で示される窒化珪素膜
が形成された状態を得る。（図３（Ｂ））
【０１２６】
ここで、レジストマスク３０８、３０９、３１０、３１１を配置した状態で陽極酸化を
行う。ここでは、３％のシュウ酸水溶液を電解溶液として用いる。この電解溶液中におい
て、アルミニウムのパターン３０４、３０５、３０６、３０７を陽極とした陽極酸化を行
うことにより、３１６、３１７、３１８、３１９で示される多孔質状の陽極酸化膜が形成
される。
【０１２７】
この工程においては、上部にレジストマスク３０８、３０９、３１０、３１１及び窒化
珪素膜３５１、３５２、３５３、３５４が存在する関係で、アルミニウムパターンの側面
に選択的に陽極酸化膜３１６、３１７、３１８、３１９が形成される。
【０１２８】
この陽極酸化膜は、その膜厚を数μｍまで成長させることができる。ここでは、その膜
厚を６００ｎｍとする。なお、その成長距離は、陽極酸化時間によって制御することがで
きる。
【０１２９】
次に緻密な陽極酸化膜の形成を行う。即ち、３％の酒石酸を含んだエチレングルコール
溶液を電解溶液とした陽極酸化を行う。
【０１３０】
この工程においては、多孔質状の陽極酸化膜３１６、３１７、３１８、３１９中に電解
溶液が進入することと、各アルミニウムパターンの上面に窒化珪素膜３５１、３５２、３
５３、３５４が存在している関係から、３２０、３２１、３２２、３２３で示されるよう
に緻密な膜質を有する陽極酸化膜が、アルミニウムパターンの側面のみに選択的に形成さ
れる。
【０１３１】
この緻密な陽極酸化膜３２０、３２１、３２２、３２３の膜厚は１００ｎｍとする。こ
の膜厚の制御は印加電圧によって行う。
【０１３２】
陽極酸化膜の形成が終了したら、レジストマスク３０８、３０９、３１０、３１１を除
去する。
【０１３３】
ここで、露呈した酸化珪素膜２１３をエッチングする。また同時に熱酸化膜３０１、３
０２、３０３の一部をエッチングする。このエッチングはドライエッチングを利用する。
こうして図３（Ｃ）に示す状態を得る。
【０１３４】
そして酢酸と硝酸とリン酸とを混合した混酸を用いて多孔質状の陽極酸化膜３１６、３
１７、３１８、３１９を除去する。さらに窒化珪素膜３５１、３５２、３５３、３５４を
除去する。こうして図３（Ｄ）に示す状態を得る。
【０１３５】
図３（Ｄ）に示すように、本実施例においては補助電極３１２は、ゲイト電極３１３、
３１４、３１５と同一工程により同時に形成される。したがって、補助電極３１２の作製
は、従来の工程においてマスクパターンの変更のみによって得られる。
【０１３６】
本実施例においては、補助電極３１２の側面に緻密な陽極酸化膜３２０が形成されてい
る。またその下面には、酸化珪素膜２１３が残存している。
【０１３７】
図３（Ｄ）に示す状態を得たら、不純物イオンの注入を行う。ここでは、交互にレジス
トマスクを配置して、周辺回路部の左側、及び画素部の薄膜トランジスタにＰ（リン）イ
オンを、周辺回路部の右側の薄膜トランジスタにＢ（ホウ素）イオンを、プラズマドーピ
ング法でもって行う。
【０１３８】
この工程においては、ヘビードープがされる３３１、３３３、３３５、３３７、３３９
、３４１の領域と、ライトドープがされる３３４、３３８、３４２の領域が形成される。
これは、残存した酸化珪素膜３２５、３２６、３２７が半透過なマスクとして機能し、注
入されたイオンの一部がそこで遮蔽されるからである。
【０１３９】
そしてレーザー光（またはランプを用いた強光）の照射を行うことにより、不純物イオ
ンが注入された領域の活性化を行う。こうして、ソース領域３３１、３３５、３３９、チ
ャネル形成領域３３２、３３６、３４０、ドレイン領域３３３、３３７、３４１、低濃度
不純物領域３３４、３３８、３４２が自己整合的に形成される。
【０１４０】
ここで、３３４、３３８、３４２で示されるのが、ＬＤＤ（ライトドープドレイン）領
域と称される領域である。（図３（Ｄ））
【０１４１】
なお、緻密な陽極酸化膜３０９の膜厚を２００ｎｍ以上というように厚くした場合、そ
の膜厚でもってチャネル形成領域３３２、３３６、３４０の外側にオフセットゲイト領域
を形成することができる。
【０１４２】
本実施例においてもオフセットゲイト領域は形成されているが、その寸法が小さいので
その存在による寄与が小さく、また図面が煩雑になるので図中には記載していない。
【０１４３】
なお、緻密な膜質を有する陽極酸化膜を２００ｎｍ以上というように厚く形成するのに
は、２００Ｖ以上の印加電圧が必要とされるので、再現性や安全性に関して、注意が必要
である。
【０１４４】
次に第１の層間絶縁膜として、まず窒化珪素膜３４３を２００ｎｍ、プラズマＣＶＤ法
で形成する。窒化珪素膜以外に、酸化珪素膜、または窒化珪素膜と酸化珪素膜の積層膜を
用いることもできる。
【０１４５】
さらに窒化珪素膜３４３上に、有機樹脂膜３４４をスピンコート法で形成する。有機樹
脂の材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリルを利用するこ
とができる。（図３（Ｅ））
【０１４６】
次に、第１の層間絶縁膜３４３、３４４に対してコンタクトホールの形成を行う。次に
、チタン／アルミニウム／チタンの積層膜を３００ｎｍ成膜後、パターニングして、ソー
ス電極４０２、４０７、ドレイン電極４０６、４０９、ソース・ドレイン電極４０４、ゲ
イト取り出し配線４０３、４０５、配線４０１を形成する。
【０１４７】
配線４０１は、配線４０１の線方向にそって複数設けられたコンタクトホールにより、
補助電極３１２と電気的に並列に接続される。配線４０１は、補助電極３１２と並列接続
されることにより電気抵抗が相当程度低減される。したがって、高周波を印加しても伝送
される信号波形のなまりを大幅に低減できる。
【０１４８】
また、配線４０１の下側を、補助電極３１２と同一層に設けられたゲイト線（ＴＦＴの
ゲイト電極に延在する）が交差する場合、補助電極３１２は交差するゲイト線に対し、４
０μｍ離隔されるように分断されている（図１（ｂ）に示す構成に相当）。
【０１４９】
ドレイン電極４０９は、その一部が補助容量を形成するための電極として利用される。
【０１５０】
こうして図４（Ａ）に示す薄膜トランジスタと電気抵抗が低減された配線が完成する。
【０１５１】
なお、図においては、同じ断面上にソース／ドレイン電極とゲイト取り出し配線４０３
、４０５とが形成されているように記載されているが、実際には、ゲイト配線はゲイト電
極３１３、３１４から延在した部分に形成される。
【０１５２】
次に、第２の層間絶縁膜として、窒化珪素膜４１０を１００ｎｍの厚さにプラズマＣＶ
Ｄ法で成膜する。さらに、有機樹脂膜４０２をスピンコート法で成膜する。なお、有機樹
脂材料としては、ポリイミド以外に、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリルを利用す
ることができる。こうして、図４（Ｂ）に示す状態を得る。
【０１５３】
次に有機樹脂膜４０２に開口を形成し、さらにチタン膜とアルミウニム膜との積層膜で
もってなるブラックマトリクス（ＢＭ）４１２を形成する。このブラックマトリクス４１
２は、本来の遮光膜としての機能以外に、窒化珪素膜４１０、ドレイン電極４０９とで補
助容量を形成するための電極として機能する。
【０１５４】
ブラックマトリクス４１２を形成したら、第３の層間絶縁膜として、有機樹脂膜４１４
を成膜する。そして、ドレイン電極４０９へのコンタクトホールを形成し、ＩＴＯ（酸化
インジウム・スズ）でなる画素電極４１５を形成する。
【０１５５】
このようにして、アクティブマトリクス型液晶表示装置の回路側の基板が作製される。
この後、当該基板の上面に配向処理がなされ、同じく配向処理がなされさた、ＩＴＯを全
面に形成した対向基板と対向配置されてパネルを構成する。パネル内に液晶材料を注入、
封止することで、装置が完成する。
【０１５６】
本実施例に示すＴＦＴは、その特性として従来には得られなかった極めて高いものを得
ることができる。
【０１５７】
例えば、ＮＴＦＴ（Ｎチャネル型のＴＦＴ）で、移動度が２００〜３００(cm2/Vs)、Ｓ
値が７５〜９０(mV/dec)(VD ＝１Ｖ）という高性能なものが得られる。ＰＴＦＴ（Ｐチャ
ネル型のＴＦＴ）で１２０〜１８０(cm2/Vs)、Ｓ値が７５〜１００(mV/dec)(VD ＝１Ｖ）
という高性能なものを得ることができる。
【０１５８】
特にＳ値は、従来の高温ポリシリコンＴＦＴ及び低温ポリシリコンＴＦＴの値に比較し
て、１／２以下という驚異的に良い値である。
【０１５９】
そして、このＴＦＴは駆動周波数を数１０ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚといった極めて高い
周波数でも動作させることができる。例えば、駆動信号の電圧が３．３〜５Ｖにおいて、
リングオシレータレベルで１ＧＨｚ、シフトレジスタレベルで１００ＭＨｚの動作を行わ
すことができる。
【０１６０】
また、上述したような特異な結晶構造を有する結晶性珪素膜を利用した薄膜トランジス
タは、その結晶構造に起因して短チャネル効果が現れにくいという特徴がある。また基板
として絶縁体を利用するので基板の容量の問題がなく、高速動作に適するという特徴もあ
る。
【０１６１】
従来の単結晶シリコンウエハーを利用したＭＯＳ型トランジスタにおいては、スケーリ
ング則というものがあった。これは、所定に法則に従ってトランジスタに寸法を小さくす
れば、これまた所定の法則に従ってトランジスタの性能が高くなるというものである。
【０１６２】
しかし、近年の微細化大きく進行した状態においては、このスケーリング則に従って、
トランジスタの性能を高めることが困難になってきている。
【０１６３】
その一つに短チャネル効果を抑制するためにチャネル長を短くすればするほど、チャネ
ルの横に不純物のドーピングをしたりする細かな工夫が必要になり、作製工程上の困難性
が増大するという点を挙げることができる。
【０１６４】
しかし、上述した特異な結晶構造を有した結晶性珪素膜を用いた場合には、必要とする
特性を上記のスケーリング則に従わない寸法で得ることができる。
【０１６５】
これは、以下のような事項が要因であると考えられる。
（１）チャネルにおいてキャリアの移動する方向に柱状の結晶体の延在方向を合わせるこ
とにより、短チャネル効果が抑制される。
（２）基板に絶縁体を利用することで、容量の問題が大きく抑制される。
（３）ゲイト電極にアルミニウムを利用できるので、高速動作に有利である。
【０１６６】
（１）については、以下にように考えることができる。即ち、一つ一つに柱状の結晶構
造体は、不活性な結晶粒界により仕切られているが、この結晶粒界部分では、エネルギー
にレベルが高いので、キャリアは結晶体の延在方向にその移動が寄生される。また同様な
考え方により、ソース及びドレイン領域からのチャネル内部への空乏層の広がりも抑制さ
れる。このことが、短チャネル効果の抑制になっていると考えられる。
【０１６７】
上述したスケーリング則に従わない具体的な例としては、以下のような例を挙げること
ができる。
【０１６８】
例えば、従来にスケーリング則に従えば、ゲイト絶縁膜の厚さが１０ｎｍでなければな
らないところ、本明細書で開示するような結晶性珪素膜を用いた場合、ゲイト絶縁膜の厚
さを３０ｎｍとして、同じ特性を得ることができる。その結果、耐静電気特性を高くでき
る。
【０１６９】
これは、上述した（１）〜（３）に示すような要因であると理解される。
【０１７０】
また、ゲイト絶縁膜の膜厚のみではなく、チャネル長に関しても従来のスケーリング則
よりも緩い条件（１ランク下の条件）でもって、所定の特性を得ることができる。
【０１７１】
これは、高速動作が可能な半導体回路を大面積にわたって低コストで作製する場合に有
用なことである。
【０１７２】
本実施例において、高い周波数が印加される長い配線４０１を、層間絶縁膜を介して補
助配線３１２と電気的に並列に接続して構成したことにより、配線４０１の電気抵抗が飛
躍的に低減し、伝送される信号波形のなまりを大幅に低減できた。
【０１７３】
その結果、信号線駆動用周辺回路中に設けられクロック信号線が、約１０ｃｍと極めて
長いにもかかわらず、クロック周波数を１２．５ＭＨｚで動作させても、全く誤動作する
ことがなく、良好な表示を行うことができた。
【実施例２】
【０１７４】
本実施例は、実施例１に示す配線４０１、補助配線３１２の構成を、信号線駆動用周辺
回路に接続される周辺配線（図５の９０７に相当）において実施した例を示す。
【０１７５】
すなわち、従来第１の層間絶縁膜上にのみ設けられていた周辺配線において、ＴＦＴの
ゲイト電極と同一層にて、周辺配線の下側に周辺配線にそって補助配線を形成する。
【０１７６】
周辺配線と補助配線は、周辺配線の線方向に複数設けられたコンタクトホールによって
、並列接続されている。
【０１７７】
周辺配線は、その上層または下層に交差する配線が無いため、配線全体にわたって補助
配線を分断することなく並列接続できる。そのため、電気抵抗を低減する効果は極めて大
きい。周辺配線のみに補助配線を設け、周辺回路は従来のままの１層構造のみ（すなわち
補助配線を設けない）としても、高周波が印加される配線における信号波形のなまりを従
来に比して大幅に低減できる。
【実施例３】
【０１７８】
本実施例は、実施例１の構成において、表示部であるアクティブマトリクス回路の信号
線（ソース線）及び走査線（ゲイト線）の双方において、補助配線を形成し、配線の電気
抵抗を低減した例を示す。
【０１７９】
ゲイト線は画素部のＴＦＴのゲイト電極３１５が延在したものであり、ソース線は画素
部のＴＦＴのソース電極４０２に延在したものである。
【０１８０】
本実施例においては、窒化珪素膜３４３下のゲイト線に対して、有機樹脂膜３４４上に
、ソース線、ソース電極４０２と同一層にゲイト線の補助配線が形成され、ゲイト線方向
にそって複数設けられたコンタクトホールにより並列接続されている。ゲイト線の補助配
線は、同一層に設けられたソース線とは分断して設けられている。
【０１８１】
他方、有機樹脂膜３４４上のソース線においては、窒化珪素膜３４３下のゲイト線、ゲ
イト電極３１５と同一層によりソース線の補助配線が形成され、ソース線方向に複数設け
られたコンタクトホールにより並列接続されている。ソース線の補助配線は、同一層のゲ
イト線とは分断して設けられている。
【０１８２】
ソース線、ゲイト線のいずれの補助配線においても、分断部分は数１０μｍ以上離れて
いることが好ましい。
【０１８３】
このような構成とすることで、アクティブマトリクス部を構成する配線の電気抵抗を大
幅に減らすことができ、表示面積が拡大しても、良好な表示を行うことができる。しかも
、作製工程は従来と変わらず、マスクパターンの変更のみで実現できる。
【実施例４】
【０１８４】
本実施例は、実施例１〜３で示した構成を逆スタガ型の薄膜トランジスタで構成する。
各実施例で示したプレナー型の薄膜トランジスタに変えて、逆スタガ型の薄膜トランジス
タとしても、同様の効果を得ることができる。
【０１８５】
なお、逆スタガ型の薄膜トランジスタのゲイト電極として、ゲイト電極に耐熱性の高い
材料、例えばリンが多量にドープされた多結晶シリコンを利用することは、高性能な薄膜
トランジスタを得るために有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】本発明を用いた半導体装置の構成例を示す図。
【図２】実施例の作製工程を示す図。
【図３】実施例の作製工程を示す図。
【図４】実施例の作製工程を示す図。
【図５】周辺回路一体型のアクティブマトリクス型液晶表示装置の上面図。
【符号の説明】
【０１８７】
１０１ 基板
１０２ 下地膜
１０３ 活性層
１０４ ゲイト絶縁膜
１０５ ゲイト電極
１０６ 補助電極
１０７ 層間絶縁膜
１０８ コンタクトホール
１０９ ソース電極
１１０ ドレイン電極
１１１ 配線
１１２ 層間絶縁膜
１１３ 交差配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁表面を有する基板上に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）を用いて
形成された集積回路の配線構造に関する。
本発明は、絶縁基板を有する基板上にＴＦＴを用いて形成された、周辺回路一体型の液
晶表示装置の配線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板や石英基板上に結晶性を有する珪素膜を成膜し、その珪素膜でもって薄膜ト
ランジスタ（以下ＴＦＴと称する）を作製する技術が知られている。
【０００３】
この薄膜トランジスタは、高温ポリシリコンＴＦＴや低温ポリシリコンＴＦＴと称され
ている。
【０００４】
高温ポリシリコンＴＦＴは、活性層を構成する結晶性珪素膜を８００℃〜９００℃の加
熱によって得るため、耐熱性の高い基板、例えば石英基板の上に形成される。
【０００５】
他方低温ポリシリコンＴＦＴは、６００℃以下のプロセスを用い、ガラス等の比較的耐
熱性の低い基板上に形成される。
【０００６】
また、高温ポリシリコンＴＦＴは、特性のそろったＴＦＴを基板上に集積化しやすい。
また従来のＩＣプロセスにおける各種プロセス条件や作製装置を流用できる。他方低温ポ
リシコンＴＦＴは、基板として安価で大面積化が容易なガラス基板を利用できるという特
徴がある。
【０００７】
なお、現状の技術においては、高温ポリシリコンＴＦＴも、低温ポリシリコンＴＦＴも
その特性に大きな違いはない。
【０００８】
すなわち、移動度で言えば、５０〜１００（cm2/Vs) 程度、Ｓ値が２００〜４００（mV
/dec）（ＶD ＝１Ｖ）程度のものが、両者において得られている。
【０００９】
そして、このようなＴＦＴを利用して、集積回路や、アクティブマトリクス回路と該回
路を駆動する周辺回路とを同一基板上に形成する、いわゆる周辺回路一体型の液晶表示装
置を構成する技術が研究されている。
【００１０】
しかし、従来の高温ポリシリコンＴＦＴや低温ポリシリコンＴＦＴは、単結晶シリコン
ウェハーを利用したＭＯＳ型トランジスタの特性に比較して大きく見劣りするものである
。一般的に、単結晶シリコンウエハーを利用したＭＯＳ型トランジスタのＳ値は６０〜７
０（mV/dec) である。
【００１１】
そして、低温ポリシリコンＴＦＴにしても、高温ポリシリコンＴＦＴにしても、移動度
が低いため、ＴＦＴ単体の駆動周波数は数ＭＨｚ程度以下となってしまうのが現状である
。
【００１２】
例えば、液晶表示装置の周辺回路を構成しても、表示において必要とされる数１０ＭＨ
ｚ以上のクロック信号やビデオ信号を直接入力し、駆動することができない。
【００１３】
そのため、クロック信号やビデオ信号を伝達する配線を、複数の配線に分割し、信号の
周波数を落としてＴＦＴに供給している（分割駆動という）。例えば１０ＭＨｚのクロッ
ク信号を４本の配線に分割し、各配線においては２．５ＭＨｚとし、この低い周波数で各
ＴＦＴを駆動している。したがって、配線数やＴＦＴの数が増えて設置面積が増加する等
の問題が発生している。
【００１４】
これに対し、本発明者らの研究により、結晶性珪素膜を用いたＴＦＴでありながら、単
結晶シリコンウエハーを用いたＭＯＳ型トランジスタに匹敵する性能を有するＴＦＴが開
発されている。
【００１５】
このＴＦＴは活性層として、所定の方向、例えばソース・ドレイン方向に連続性を有す
る結晶構造を有し、かつ前記所定の方向に延在した結晶粒界を有した結晶性珪素膜を用い
ている。
【００１６】
この結晶性珪素膜は、非晶質珪素膜に結晶性を助長する金属元素、例えばニッケルを微
量導入し、５００℃〜６３０℃、例えば６００℃の温度で加熱して横成長させ、その後熱
酸化膜を形成することによって得られる。
【００１７】
このＴＦＴは、Ｓ値が１００（mV/dec) 以下で、移動度が２００（cm2/Vs) 以上という
ような極めて優れた特性を有する。そして単体で数十ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚ以上の周波
数で駆動することができる。このようなＴＦＴを利用することで、大面積の基板上に、高
速駆動が可能なＴＦＴを集積化して形成することがでる。
【００１８】
その結果、極めて優れた性能の回路が得られるだけでなく、駆動に必要な薄膜トランジ
スタや配線の数を、従来に比して大幅に低減でき、装置の小型化、高集積化に大きく寄与
することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、周辺回路一体型のアクティブマトリクス型液晶表示装置のような、数ｃｍ□〜
数１０ｃｍ□といった大面積にわたって、ＴＦＴで集積回路を構成すると、当該集積回路
を数１０ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚ以上といった高い周波数にて駆動した場合、配線によっ
て伝送される高周波信号の波形の「なまり」が極めて大きな問題となってくる。
【００２０】
ここで、液晶表示装置の周辺回路を例にあげて説明する。図５に、周辺回路一体型のア
クティブマトリクス型液晶表示装置の上面図を示す。
【００２１】
図５において、基板９０１に対向して図示しない液晶を介して、内側に対向電極（図示
せず）を有する対向基板９０２が設けられている。
【００２２】
基板９０１上にデータ線（ソース線）駆動用周辺回路９０３、走査線（ゲイト線）駆動
用周辺回路９０４、各画素に画素電極と該電極に接続されたスイッチング用の薄膜トラン
ジスタを有して設けられたアクティブマトリクス表示部９０５が設けられている。
【００２３】
そして、液晶表示装置へ信号を供給するために外部回路から延びるフラットケーブル９
０６が、基板９０１の端部にて周辺配線９０７に電気的に接続されている。そして周辺配
線９０７は、周辺回路９０３、９０４内の配線９０８、９０９に接続されている。
【００２４】
周辺配線９０７や、周辺回路内の配線９０８、９０９は、数１０μｍ〜数１００μｍ程
度の線幅及び間隔で、平行または概略平行に配置された複数の配線である。
【００２５】
これらの配線は、周辺回路９０３、９０４や表示部９０５のアクティブマトリクス回路
の薄膜トランジスタを形成する工程において同時に形成され、導電性材料、例えばアルミ
ニウムの薄膜で構成されている。
【００２６】
そしてこれらの配線の中には、極めて高い周波数、例えば１０ＭＨｚ以上の信号を伝送
するものが存在する。映像信号を伝達するビデオ信号線や、クロック信号を供給するクロ
ック信号線はその代表的なものである。
【００２７】
一般にクロック周波数は、ＶＧＡ（６４０×４８０×３（ＲＧＢの三色））で１２．５
ＭＨｚ程度となり、またビデオ信号もクロック信号に準じて画像の解像度が高くなるほど
高い周波数となる。
【００２８】
特に、周辺回路一体型の液晶表示装置では、数ｃｍ□〜数１０ｃｍ□の大きさを有する
表示部９０５を駆動する周辺回路９０３、９０４は、通常、表示部の各辺に沿って設けら
れるため、辺に沿って数ｃｍ〜数１０ｃｍの長さを有する。
【００２９】
そして、周辺回路９０３、９０４の何れの回路においても、回路の端から端までを貫い
て設けられる配線を有する。クロック信号線やビデオ信号線もそのような配線である。し
たがってこれらの配線は、周辺回路の内部において、数ｃｍ〜数１０ｃｍの長さを有する
。
【００３０】
配線がこのような長さを有すると、例えアルミニウム等の電気伝導度の高い材料で配線
を構成したとしても、各配線の電気抵抗は非常に大きくなる。
【００３１】
また、フラットケーブル９０６から周辺回路への信号の伝送を行うための周辺配線９０
７も、線幅数１０μｍ〜数１００μｍで長さが数ｃｍから場合によっては数１０ｃｍ程度
となる。
【００３２】
そのため、周辺配線９０７の長さと、周辺回路内の配線９０８、９０９の長さを考える
と、従来のＩＣチップのようなスケールでは考えられないような、極めて長い配線によっ
て信号が伝送されることになる。
【００３３】
他方、平行に配置された配線においては、数１０μｍ〜数１００μｍ程度しか離れてい
ないため、高周波が印加された場合、容量結合が生じやすい。
【００３４】
さらに、液晶表示装置の場合、対向基板９０７全面に設けられた対向電極（図示せず）
が存在する。周辺回路９０３、９０４の保護や作製工程の簡略化という観点から、表示部
９０５のみならず周辺回路９０３、９０４、周辺配線９０７をも対向基板と対向する面に
配置することが多い。
【００３５】
したがって、周辺配線９０７、周辺回路内の配線９０８、９０９に対向して対向電極が
存在することになり、これらの配線と対向電極との間で容量結合が生じてしまう。
【００３６】
その結果、配線同士や、配線と対向電極（液晶を介して対向して設けられた基板の内側
の電極）との間の容量と、各配線の高い電気抵抗により、伝送信号波形の劣化、いわゆる
「なまり」が発生する。
【００３７】
つまり、配線により伝送される信号の波形は、入力段階では良好な形状（例えば矩形）
を有していても、配線の終端に近づくほどなまりが生じて、波形の立ち上がりが遅れたり
、波形が乱れたりしてしまう。
【００３８】
信号波形のなまりが大きくなると、回路の動作タイミングが遅れたり、誤った映像情報
が画素に伝達されてしまい、誤動作や画像乱れを生じてしまう。
【００３９】
この問題は、液晶表示装置においては、表示部の大きさが大きくなるほど、また表示解
像度を高めて駆動周波数が高くなるほど重要な問題となる。
【００４０】
特に周辺回路の中でも、データ線（ソース線）を駆動する回路９０３においては、極め
て長い配線に、数１０ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚといった高周波信号が印加されるため、「
なまり」の影響が大きく、深刻な問題であった。
【００４１】
ちなみに、単結晶シリコンウエハーを用いたチップでなる集積回路でも、数１０〜数１
００ＭＨｚの駆動周波数で動作するものが一般的になってきているが、これは１〜２ｃｍ
□程度のチップ内にすべての集積回路が配置されているため、配線の長さも短く、「なま
り」はこのような大面積の液晶表示装置に比べれば、さほど問題ではない。
【００４２】
配線間の容量を低減するためには、配線間の距離を大きくすることと、配線間の誘電率
を低下させることが必要である。
【００４３】
しかし、配線間の距離を大きくするには、配線や該配線を用いた回路を配置するのに必
要な面積が増大してしまい、結果として装置全体の大きさの増大を招く。また、配線の幅
を細くすれば、配線間の距離は拡大しても電気抵抗が増大してしまい好ましくない。
【００４４】
また、配線と対向電極との間の距離は比較的小さい（層間絶縁膜が１〜２μｍ、液晶層
が３〜８μｍ、合計で１０μｍ程度）が、液晶材料で構成される層の膜厚、いわゆるセル
ギャップは光学的な問題から増加させることはできない。また、層間絶縁膜の厚さによっ
て配線と対向電極との距離を調整することを試みても、容量を十分に低減できるほどの距
離を増大させることは困難である。
【００４５】
したがって、配線間の容量を効果的に低減することは現状の技術では困難である。
【００４６】
また、電気抵抗については、配線の線幅を太くすることと、配線の厚みを厚くすること
で低減できると考えられる。しかし配線の線幅を太くすると、隣接する配線との距離が近
くなり、ショートの可能性が高くなる。また配線同士の容量も大きくなる。さらに対向電
極との容量も増大してしまう。
【００４７】
他方、配線の厚みを厚くすると、作製工程中の加熱によりヒロックが発生じやすく、層
間絶縁膜を介して交差する配線とのショートが生じやすくなるため、やはり好ましくない
。
【００４８】
本願発明はこの問題を解決するものである。すなわち、比較的大型の絶縁表面を有する
基板上に形成された薄膜トランジスタを利用した集積回路、特に周辺回路一体型の液晶表
示装置における、数ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚまたはそれ以上の高周波数信号が印加される配
線において、容量の増大をさせることなく、配線の電気抵抗を低減することを課題とする
。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
上記課題を解決するために、本明細書で開示する発明の一つは、
絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタのゲイト電極上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された有機樹脂膜と、
前記有機樹脂膜上に形成された第１の配線とを有し、
前記第１の配線は、前記窒化珪素膜及び前記有機樹脂膜に設けられたコンタクトホール
を介して、前記ゲイト電極と同一材料でなる第２の配線と電気的に接続してなることを特
徴とする。
【００５０】
絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜上に形成された有機樹脂膜と、
前記有機樹脂膜上に形成された配線とを有し、
前記配線は、前記窒化珪素膜及び前記有機樹脂膜に設けられたコンタクトホールを介し
て、前記薄膜トランジスタのゲイト電極と電気的に接続してなることを特徴とする。
【００５１】
上記構成は、配線に高周波が印加される場合に、特に効果的である。
【発明の効果】
【００５２】
本発明により、薄膜トランジスタを用いた集積回路、特に周辺回路一体型の液晶表示装
置において、数１０ＭＨｚ以上の高い周波数の信号が印加される配線において、信号波形
のなまりを著しく低減できた。また、従来の作製工程に比べて工程数を増加させることな
く、本発明の構造を得ることができた。
【００５３】
本発明の半導体装置の構成は、数ｃｍ□といった大きな面積を有する基板上に薄膜トラ
ンジスタを利用して構成される集積回路における、あらゆる配線に対して適用が可能であ
り、信号波形のなまりや劣化を防止し、動作速度の向上や、画像表示を行う装置において
は画質の向上を図ることができる。
【００５４】
本明細書で開示した発明は、透過型、反射型のアクティブマトリクス型の液晶表示装置
の、アクティブマトリクス回路と同一基板に形成される周辺回路を構成するのみでなく、
他にＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子を用いた表示装置、その他薄膜トランジスタを
用いた種々の回路にて利用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
図１に、本発明を用いた半導体装置の構成例を示す。図１（ａ）は、配線およびＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）の縦断面図を示す。図１（ａ）において、基板１０１上に、酸化珪
素膜でなる下地膜１０２が形成されている。その上にＴＦＴが設けられている。
【００５６】
ＴＦＴは、結晶性珪素膜でなる活性層１０３、ゲイト絶縁膜１０４、ゲイト電極１０５
、ソース電極１０９、ドレイン電極１１０で構成される。１０７、１１２は、層間絶縁膜
であり、１０７にはコンタクトホール１０８が形成されている。
【００５７】
図１（ａ）において、配線１１１は、層間絶縁膜１０７を介して複数のコンタクトホー
ルにより補助配線１０６と電気的に並列接続している。絶縁表面を有する基板１０１上に
第１の配線１０６が設けられ、第１の配線１０６上に層間絶縁膜１０７が設けられ、層間
絶縁膜１０７上に第２の配線１１１が設けられ、第１の配線１０６と第２の配線１１１は
層間絶縁膜１０７に形成されたコンタクトホール１０８を介して電気的に並列接続してい
る、と表現することもできる。
【００５８】
すなわち、従来配線は配線１１１の１層のみで構成されているが、図１の構成において
は、ゲイト電極１０５と同一層に補助電極を設けている。そして、層間絶縁膜１０７に、
配線１１１の線方向にそって複数設けられたコンタクトホール１０８により、配線１１１
と補助配線１０６を電気的に並列に接続し、２層構造としている。もちろん、さらに他の
層間絶縁膜、例えば１１２を介して配線１１１に電気的に並列に接続される補助配線を設
けてもよい。
【００５９】
図１で示す補助配線１０６は、ゲイト電極１０５と同時に形成することが可能である。
すなわち、ゲイト電極１０５となる導電性材料の薄膜をパターニングする際に、補助配線
も同時にパターニングして得ることがてきる。したがって、図１の構成においては、ゲイ
ト電極１０５と補助配線１０６は同一材料で構成される。
【００６０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図１（ｂ）において示すように、
配線１１１と補助配線１０６は複数箇所において電気的に接触しており、電気的に並列に
接続されている。
【００６１】
配線１１１と補助配線１０６との接続を構成するコンタクトホールは、その数が多いほ
ど配線１１１と補助配線１０６との電気的接続が良好となり、また接触抵抗が低減し、ひ
いては配線１１１と補助配線１０６とでなす電気抵抗を更に低減できる。
【００６２】
配線１１１と補助配線１０６との接点における接触性は高いほど、全体での電気抵抗が
より低減できるため好ましい。補助配線１０６をアルミウニムで構成した場合、良好なコ
ンタクトを得るために配線１１１をチタン膜とその上にアルミニウム膜を積層する構成に
することは有効である。
【００６３】
図１（ｂ）において、１１３は、図１（ｃ）に示すように、配線１１１の下側を交差す
る配線である。このような構造は、例えば周辺回路一体型の液晶表示装置の場合、周辺回
路のクロック信号線と、該クロック信号線に接続される、周辺回路を構成する薄膜トラン
ジスタのゲイト配線などにおいて用いられる。
【００６４】
配線１１１の電気抵抗を低減する補助配線１０６と同層に、前記配線と交差する配線１
１３が配置される場合、図１（ｃ）のように交差する部分及びその近傍の補助配線１０６
を分断された構造としその間に交差する配線を配置すれば電気抵抗は十分に低減でき、か
つ補助配線を形成しても工程は従来と変わらない。
【００６５】
上記のような本発明構成により、配線の電気抵抗を大幅に低減できる。しかも、配線に
要する面積、線幅は従来と同じにできるため、隣会う配線間の容量は従来とほとんど変わ
らない。また、周辺回路一体型の液晶表示装置においては、配線と対向電極との容量が増
加することもない。
【００６６】
その結果数ＭＨｚ、例えば１ＭＨｚ以上の高周波信号が印加される１cm以上、より好ま
しくは３cm以上（上限はパネルの大きさに従う）の配線において波形のなまりを効果的に
低減できる。
【００６７】
その結果、薄膜トランジスタで構成された回路において、回路の誤動作の回避、動作タ
イミングのマージンの低減、正確な信号の伝送を実現できる。
【００６８】
また補助電極の作製は、従来走査線（ゲイト線）やデータ線（ソース線）を作製してい
た工程において、マスクパターンを変更するだけで実現できる。その結果、作製工程は全
く増加させずに、配線の低抵抗化を実現できる。
【００６９】
また、本発明の配線構造を有する半導体装置は、薄膜トランジスタがトップゲイト型、
ボトムゲイト型の何れの構成であっても採用できる。
【００７０】
また、本発明の配線構造を周辺回路内の配線すべてにおいて実施すると、配線が縦横に
細かく入り組んでいる箇所などは、かえってショートを誘発してしまうことがある。
【００７１】
しかし本発明の配線構造は、高周波が印加される配線の一部分のみに適用した場合であ
っても電気抵抗の低減効果は得られる。したがって、当該配線全部ではなく、必要箇所の
み補助配線を設け、並列接続を実現すればよい。
【００７２】
この際、同種の高周波信号（例えばクロック信号とその反転信号、分割されたクロック
信号、ビテオ信号等）が印加される複数の配線においては、各配線の抵抗値が概略同一と
なるようにすることは重要である。これにより、信号波形のなまり具合を各配線において
揃えることができる。
【００７３】
また、例えば図５における周辺配線９０７部分に設けられた配線のみ、配線の全長にわ
たって補助配線を設け、周辺回路の配線９０８、９０９は補助配線を設けない構成として
もよい。周辺配線９０７は、周辺回路に入力されるまで交差する配線がなく、補助配線を
分断することなく構成できるため、他の配線に補助配線を形成する場合に比較して、電気
抵抗を効果的に低減できる。
【００７４】
また、補助配線の形成を、走査線やデータ線等の他の配線と同一層、同一工程ではなく
、工程数は増加するが、必要に応じて補助配線のみを形成するための層を設け、さらなる
電気抵抗の低減を図ってもよいことは言うまでもない。
【００７５】
本発明において、配線と補助配線は、互いに層間絶縁膜を介して設けられていれば、ど
の層に設けるかということは任意である。
【００７６】
補助配線の線幅を、該補助配線に接続される配線と概略同じ程度かそれ以下とすると、
特に液晶表示装置においては補助配線の存在による対向電極との容量の増加を防げるため
、好ましい。
【実施例１】
【００７７】
本実施例では、絶縁表面を有する基板上に、高周波駆動可能な薄膜トランジスタを形成
する工程において、電気抵抗を低減した構造の配線を同時に形成する例を示す。ここでは
、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の回路側基板を作製する例を示す。
【００７８】
図２〜図４に本実施例の作製工程を示す。図２〜図４では、作製工程の断面を示し、各
図において、左側が電気抵抗を低減した構造の配線が形成される領域（配線部）、中央が
周辺回路を構成する相補構成の薄膜トランジスタが形成される領域（周辺回路部）、右側
がアクティブマトリクス回路を構成する薄膜トランジスタが形成される領域（画素部）を
示す。
【００７９】
本実施例で作製するパネルを用いて形成される液晶表示装置は、アクティブマトリクス
回路でなる画素部が横１０ｃｍのＶＧＡ（６４０（×３色）×４８０画素）構成を有する
。
【００８０】
本実施例において、電気抵抗を低減した構造の配線は、周辺回路中のクロック信号線（
入力されたクロック信号を周辺回路全体に伝達する線）を構成する（図５の配線９０８に
相当）。勿論、他の高周波が印加される配線、例えばビデオ信号線等に適用してもよい。
【００８１】
また、この構造を周辺回路全ての配線に適用してもよいが、この場合、補助配線が設け
られる層に、補助配線が接続される配線と交差する配線が多く設けられている場合、補助
配線の分断箇所も多くなる。その結果、配線の電気抵抗の低減効果が十分に得られなくな
ったり、配線毎の信号のなまりの程度が揃わなくて不都合が生じる場合があるので注意が
必要である。
【００８２】
まず、石英基板２０１上に下地膜２０２として酸化珪素膜を３００ｎｍの厚さに成膜す
る。なお、石英基板の表面の平滑性が良く、また洗浄を十分にするのであれば、この下地
膜２０２は特に必要ない。
【００８３】
なお基板としては石英基板を利用することが現状においては好ましい選択となるが、加
熱処理温度に耐える基板であれば、石英に限定されるものではない。
【００８４】
次に結晶性珪素膜の出発膜となる非晶質珪素膜２０３を減圧熱ＣＶＤ法でもって、５０
ｎｍの厚さに成膜する。
【００８５】
次に図示しない酸化珪素膜を１５０ｎｍの厚さに成膜し、それをパターニングすること
により、２０４で示されるマスクを形成する。このマスクは２０５で示される領域に開口
が形成されている。この開口２０５が形成されている領域においては、非晶質珪素膜２０
３が露呈する。
【００８６】
開口２０５は、図面の奥行及び手前方向に長手方向を有する細長い長方形を有している
。この開口２０３の幅は２０μｍ以上とするのが適当である。またその長手方向の長さは
必要とする長さでもって形成すればよい。
【００８７】
そして、結晶性を助長する金属元素としてニッケルを導入するため、重量換算で１０ｐ
ｐｍのニッケル元素を含んだ酢酸ニッケル溶液を塗布する。そして図示しないスピナーを
用いてスピンドライを行い余分な溶液を除去する。ニッケル元素の導入量は、上記溶液中
におけるニッケル元素の含有濃度で制御することができる。
【００８８】
結晶性を助長する金属元素としては、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種類のものを利用できる。
【００８９】
こうして、ニッケル元素が図２（Ａ）の点線２０６で示されるような状態で存在した状
態が得られる。この状態では、ニッケル元素が開口２０５の底部において、非晶質珪素膜
の一部に選択的に接して保持された状態が得られる。
【００９０】
なお、ニッケル元素の導入をイオン注入法を用いて行ってもよい。この場合、ニッケル
元素の溶液を塗布する場合に比較して、ニッケル元素の導入位置をより精度よく制御する
ことができる。したがって、ニッケル元素の導入領域の幅が数μｍあるいはそれ以下の極
めて狭い場合や、導入領域の形状が複雑な場合に特に有効である。
【００９１】
次に水素を３％含有した極力酸素を含まない窒素雰囲気中（また窒素雰囲気中）におい
て、６００℃、８時間の加熱処理を行う。すると、図２（Ｂ）の２０７で示されるような
基板２０１に平行な方向への結晶成長が進行する。
【００９２】
この結晶成長は、ニッケル元素が導入された開口２０５の領域から周囲に向かって進行
する。この基板に平行な方向への結晶成長を横成長またはラテラル成長と称する。
【００９３】
この結晶成長により得られる横成長した結晶性珪素膜の表面は、従来の低温ポリシリコ
ンや高温ポリシリコンに比較して非常に平滑性の良いものが得られる。これは、結晶粒界
の延在する方向が概略そろっていることに起因すると考えられる。
【００９４】
一般の多結晶珪素やポリシリコンと呼ばれる珪素膜は、その表面の凹凸は±１０ｎｍ以
上ある。しかし、本実施例で示すような横成長をさせた場合は、その表面の凹凸は±３ｎ
ｍ以下であることが観察されている。この凹凸は、ゲイト絶縁膜との間の界面特性を悪化
させるものであり、極力小さいものであることが好ましい。
【００９５】
上記の結晶化のために加熱処理条件においては、この横成長を１００μｍ以上にわたっ
て行わすことができる。こうして横成長した領域を有する珪素膜２０８を得る。
【００９６】
この結晶成長のための加熱処理は、４５０℃〜１１００℃（上限は基板の耐熱性で規制
される）で行うことができる。ある程度の横成長距離を確保するのであれば、加熱処理の
温度を５００℃以上とすることが好ましい。しかし、それ以上に温度を上げることによる
結晶成長距離や結晶性の向上はそれ程大きくない。（従って、経済性や工程の簡略化を考
慮した場合、５９０℃〜６３０℃、例えば６００℃程度の加熱処理で十分である）
【００９７】
そしてニッケル元素を選択的に導入するための酸化珪素膜でなるマスク２０４を除去す
る。
【００９８】
この状態においては、ニッケル元素が膜中に偏在している。特に、開口２０５が形成さ
れていた領域と、２０７で示される結晶成長の先端部分においては、ニッケル元素が比較
的高濃度に存在している。
【００９９】
従って、活性層の形成においては、それらの領域を避けることが重要となる。即ち、活
性層中に上記ニッケル元素が偏在した領域が存在しないようにすることが重要である。
【０１００】
結晶化の後にさらに、レーザー光の照射を行なってもよい。即ち、レーザー光の照射に
より、さらに結晶化を助長させてもよい。このレーザー光の照射は、膜中に存在するニッ
ケル元素の固まりを分散させ、後にニッケル元素を除去し易くする効果を有している。な
お、この段階でレーザー光の照射を行っても、さらに横成長が進行することはない。
【０１０１】
レーザー光としては、紫外領域の波長を有するエキシマレーザーを利用することができ
る。例えば、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）やＸｅＣｌエキシマレーザー（
波長３０８ｎｍ）を利用することができる。
【０１０２】
次にハロゲン元素を含んだ酸素雰囲気、例えばＨＣｌを３体積％含んだ酸素雰囲気中に
おいて、９５０℃の加熱処理を行い、熱酸化膜２０９を２０ｎｍの厚さに成膜する。この
熱酸化膜の形成に従い、珪素膜２０８の膜厚は１０ｎｍ程度その膜厚が減少する。即ち、
珪素膜の膜厚は、４０ｎｍ程度となる。（図２（Ｃ））
【０１０３】
一般に、珪素膜の表面に形成される熱酸化膜は、表面に盛り上がる厚さと、内部に進行
する酸化の距離とがほぼ同じものとなる。従って、例えば１０ｎｍの珪素膜の表面に１０
ｎｍの熱酸化膜を形成すると、珪素膜の厚さは５ｎｍ目減りし、５ｎｍ厚の珪素膜とその
表面に形成された１０ｎｍ厚の熱酸化膜という構成となる。
【０１０４】
上記の工程においては、熱酸化膜の形成に従い、膜中の不安定な結合状態を有する珪素
元素が熱酸化膜の形成に利用される。そして、膜中の欠陥が減少し、より高い結晶性を得
ることができる。
【０１０５】
また同時に熱酸化膜の形成およびハロゲン元素、ここでは塩素の作用により膜中よりニ
ッケル元素のゲッタリングが行われる。
【０１０６】
当然、熱酸化膜中には、比較的高濃度にニッケル元素が取り込まれることになる。そし
て相対的に珪素膜２０８中のニッケル元素は減少する。こうして図２（Ｃ）に示す状態を
得る。
【０１０７】
熱酸化膜２０９を形成したら、この熱酸化膜２０９を除去する。こうして、ニッケル元
素の含有濃度を減少させた結晶性珪素膜２０８を得る。
【０１０８】
こうして得られた結晶性珪素膜は、一方向に結晶構造が延在した（この方向は結晶成長
方向に一致する）構造を有している。即ち、細長い円柱状の結晶体が複数の一方向に延在
した結晶粒界を介して、複数平行に並んでいるような構造を有している。
【０１０９】
次にパターニングを行うことにより、横成長領域でなる島状の領域２１０、２１１、２
１２を形成する。この島状の領域２１０、２１１、２１２が後にＴＦＴの活性層となる。
【０１１０】
ここでは、ソース領域とドレイン領域とを結ぶ方向と結晶成長方向とが一致または概略
一致するようにパターンの位置取りを行う。こうすることで、キャリアの移動する方向と
結晶格子が連続して延在する方向とを合わせることができ、結果として高い特性のＴＦＴ
を得ることができる。
【０１１１】
次に、酸化珪素膜２１３を１００ｎｍの厚さにプラズマＣＶＤ法により成膜する。（図
２（Ｄ））
【０１１２】
その後、熱酸化膜３０１、３０２、３０３を３０ｎｍの厚さに成膜する。この熱酸化膜
は、ＨＣｌを０．１〜１０体積％、例えば３体積％含有した酸素雰囲気中において、９５
０℃の加熱処理を行うことによって得る。
【０１１３】
熱酸化膜３０１、３０２、３０３を成膜することにより、パターン（活性層となるパタ
ーン）２１０、２１１、２１２の膜厚は、２５ｎｍとなる。
【０１１４】
この工程においても熱酸化膜２０９を成膜する場合と同様の効果を得ることができる。
なお、この熱酸化膜２０９は、ＴＦＴのゲイト絶縁膜の一部となる。
【０１１５】
本実施例においては、最終的に得られる結晶性珪素膜でなる活性層２１０、２１１、２
１２の膜厚（２５ｎｍ）は、第２の熱酸化膜３０１、３０２、３０３の膜厚（３０ｎｍ）
よりも薄くなる。こうすることで、熱酸化膜の形成に従う特異な結晶構造を得るための効
果を得ることができる。（図３（Ａ））
【０１１６】
本実施例で示すＴＦＴにおいて、活性層を構成する結晶性珪素膜は、その最終的な膜厚
を好ましくは１０ｎｍ〜７５ｎｍ、より好ましくは１５ｎｍ〜４５ｎｍとする。このよう
な膜厚とすることにより、一方向に結晶性が連続した特定な結晶構造をより顕著な形で再
現性良く得ることができる。
【０１１７】
このようにして作製された結晶性珪素膜でなる活性層２１０、２１１、２１２に最終的
に残留するニッケル元素の濃度は、ＳＩＭＳ（２次イオン分析方法）を利用した計測で現
状では、１×１０14原子個／cm3 〜５×１０17原子個／cm3 となるが、低いほど好ましい
。
【０１１８】
勿論、全体的な作製プロセスの見直し、洗浄工程の徹底、装置の洗浄度の徹底、といっ
たことを行うことにより、結晶性珪素膜中に残留するニッケル元素濃度をさらに低減する
ことは可能である。
【０１１９】
また、熱酸化膜の作製工程において、当該金属元素が熱酸化膜中に移動する関係から、
得られた結晶性珪素膜の厚さ方向におけるニッケル元素の濃度分布に勾配または分布が発
生する。
【０１２０】
一般に、熱酸化膜が形成される界面に向かって当該金属元素の濃度か高くなる傾向が観
察される。また、条件によっては、基板または下地膜に向かって、すなわち裏面側の界面
に向かって当該金属元素の濃度が高くなる傾向も観察される（この違いは、出発膜となる
非晶質珪素膜の膜質に大きく左右される）。
【０１２１】
また、熱酸化膜の形成時に雰囲気中にハロゲン元素を含有させた場合、このハロゲン元
素も上記金属元素と同様な濃度分布を示すものとなる。すなわち、結晶性珪素膜の表面お
よび／または裏面に向かって含有濃度が高くなる濃度分布を示す（濃度分布の違いは、や
はり出発膜の膜質によって左右される）。
【０１２２】
次にゲイト電極および補助配線を形成するためのアルミニウム膜をスパッタ法で４００
ｎｍの厚さに成膜する。このアルミニウム膜中には、スカンジウムを0.2 重量％含有させ
る。
【０１２３】
アルミニウム膜中にスカンジウムを含有させるのは、後の工程において、ヒロックやウ
ィスカーが発生することを抑制するためである。ヒロックやウィスカーというのは、加熱
の際のアルミニウムの異常成長に起因する針状あるいは刺状の突起部のことである。
【０１２４】
ゲイト電極を形成するための材料として、アルミウニム以外にタンタル（Ｔａ）、多量
にリン（Ｐ）がドープされた多結晶シリコン、タングステンのシリサイド（ＷＳｉ）、ま
たはリンドープされた多結晶シリコンとタングステンのシリサイドの積層また混成した構
造としてもよい。
【０１２５】
次に窒化珪素膜を５０ｎｍの厚さに成膜する。その後、レジストマスク３０８、３０９
、３１０、３１１を利用してパターニングを施し、３０４、３０５、３０６、３０７で示
されるアルミニウムパターンと、３５１、３５２、３５３、３５４で示される窒化珪素膜
が形成された状態を得る。（図３（Ｂ））
【０１２６】
ここで、レジストマスク３０８、３０９、３１０、３１１を配置した状態で陽極酸化を
行う。ここでは、３％のシュウ酸水溶液を電解溶液として用いる。この電解溶液中におい
て、アルミニウムのパターン３０４、３０５、３０６、３０７を陽極とした陽極酸化を行
うことにより、３１６、３１７、３１８、３１９で示される多孔質状の陽極酸化膜が形成
される。
【０１２７】
この工程においては、上部にレジストマスク３０８、３０９、３１０、３１１及び窒化
珪素膜３５１、３５２、３５３、３５４が存在する関係で、アルミニウムパターンの側面
に選択的に陽極酸化膜３１６、３１７、３１８、３１９が形成される。
【０１２８】
この陽極酸化膜は、その膜厚を数μｍまで成長させることができる。ここでは、その膜
厚を６００ｎｍとする。なお、その成長距離は、陽極酸化時間によって制御することがで
きる。
【０１２９】
次に緻密な陽極酸化膜の形成を行う。即ち、３％の酒石酸を含んだエチレングルコール
溶液を電解溶液とした陽極酸化を行う。
【０１３０】
この工程においては、多孔質状の陽極酸化膜３１６、３１７、３１８、３１９中に電解
溶液が進入することと、各アルミニウムパターンの上面に窒化珪素膜３５１、３５２、３
５３、３５４が存在している関係から、３２０、３２１、３２２、３２３で示されるよう
に緻密な膜質を有する陽極酸化膜が、アルミニウムパターンの側面のみに選択的に形成さ
れる。
【０１３１】
この緻密な陽極酸化膜３２０、３２１、３２２、３２３の膜厚は１００ｎｍとする。こ
の膜厚の制御は印加電圧によって行う。
【０１３２】
陽極酸化膜の形成が終了したら、レジストマスク３０８、３０９、３１０、３１１を除
去する。
【０１３３】
ここで、露呈した酸化珪素膜２１３をエッチングする。また同時に熱酸化膜３０１、３
０２、３０３の一部をエッチングする。このエッチングはドライエッチングを利用する。
こうして図３（Ｃ）に示す状態を得る。
【０１３４】
そして酢酸と硝酸とリン酸とを混合した混酸を用いて多孔質状の陽極酸化膜３１６、３
１７、３１８、３１９を除去する。さらに窒化珪素膜３５１、３５２、３５３、３５４を
除去する。こうして図３（Ｄ）に示す状態を得る。
【０１３５】
図３（Ｄ）に示すように、本実施例においては補助電極３１２は、ゲイト電極３１３、
３１４、３１５と同一工程により同時に形成される。したがって、補助電極３１２の作製
は、従来の工程においてマスクパターンの変更のみによって得られる。
【０１３６】
本実施例においては、補助電極３１２の側面に緻密な陽極酸化膜３２０が形成されてい
る。またその下面には、酸化珪素膜２１３が残存している。
【０１３７】
図３（Ｄ）に示す状態を得たら、不純物イオンの注入を行う。ここでは、交互にレジス
トマスクを配置して、周辺回路部の左側、及び画素部の薄膜トランジスタにＰ（リン）イ
オンを、周辺回路部の右側の薄膜トランジスタにＢ（ホウ素）イオンを、プラズマドーピ
ング法でもって行う。
【０１３８】
この工程においては、ヘビードープがされる３３１、３３３、３３５、３３７、３３９
、３４１の領域と、ライトドープがされる３３４、３３８、３４２の領域が形成される。
これは、残存した酸化珪素膜３２５、３２６、３２７が半透過なマスクとして機能し、注
入されたイオンの一部がそこで遮蔽されるからである。
【０１３９】
そしてレーザー光（またはランプを用いた強光）の照射を行うことにより、不純物イオ
ンが注入された領域の活性化を行う。こうして、ソース領域３３１、３３５、３３９、チ
ャネル形成領域３３２、３３６、３４０、ドレイン領域３３３、３３７、３４１、低濃度
不純物領域３３４、３３８、３４２が自己整合的に形成される。
【０１４０】
ここで、３３４、３３８、３４２で示されるのが、ＬＤＤ（ライトドープドレイン）領
域と称される領域である。（図３（Ｄ））
【０１４１】
なお、緻密な陽極酸化膜３０９の膜厚を２００ｎｍ以上というように厚くした場合、そ
の膜厚でもってチャネル形成領域３３２、３３６、３４０の外側にオフセットゲイト領域
を形成することができる。
【０１４２】
本実施例においてもオフセットゲイト領域は形成されているが、その寸法が小さいので
その存在による寄与が小さく、また図面が煩雑になるので図中には記載していない。
【０１４３】
なお、緻密な膜質を有する陽極酸化膜を２００ｎｍ以上というように厚く形成するのに
は、２００Ｖ以上の印加電圧が必要とされるので、再現性や安全性に関して、注意が必要
である。
【０１４４】
次に第１の層間絶縁膜として、まず窒化珪素膜３４３を２００ｎｍ、プラズマＣＶＤ法
で形成する。窒化珪素膜以外に、酸化珪素膜、または窒化珪素膜と酸化珪素膜の積層膜を
用いることもできる。
【０１４５】
さらに窒化珪素膜３４３上に、有機樹脂膜３４４をスピンコート法で形成する。有機樹
脂の材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリルを利用するこ
とができる。（図３（Ｅ））
【０１４６】
次に、第１の層間絶縁膜３４３、３４４に対してコンタクトホールの形成を行う。次に
、チタン／アルミニウム／チタンの積層膜を３００ｎｍ成膜後、パターニングして、ソー
ス電極４０２、４０７、ドレイン電極４０６、４０９、ソース・ドレイン電極４０４、ゲ
イト取り出し配線４０３、４０５、配線４０１を形成する。
【０１４７】
配線４０１は、配線４０１の線方向にそって複数設けられたコンタクトホールにより、
補助電極３１２と電気的に並列に接続される。配線４０１は、補助電極３１２と並列接続
されることにより電気抵抗が相当程度低減される。したがって、高周波を印加しても伝送
される信号波形のなまりを大幅に低減できる。
【０１４８】
また、配線４０１の下側を、補助電極３１２と同一層に設けられたゲイト線（ＴＦＴの
ゲイト電極に延在する）が交差する場合、補助電極３１２は交差するゲイト線に対し、４
０μｍ離隔されるように分断されている（図１（ｂ）に示す構成に相当）。
【０１４９】
ドレイン電極４０９は、その一部が補助容量を形成するための電極として利用される。
【０１５０】
こうして図４（Ａ）に示す薄膜トランジスタと電気抵抗が低減された配線が完成する。
【０１５１】
なお、図においては、同じ断面上にソース／ドレイン電極とゲイト取り出し配線４０３
、４０５とが形成されているように記載されているが、実際には、ゲイト配線はゲイト電
極３１３、３１４から延在した部分に形成される。
【０１５２】
次に、第２の層間絶縁膜として、窒化珪素膜４１０を１００ｎｍの厚さにプラズマＣＶ
Ｄ法で成膜する。さらに、有機樹脂膜４０２をスピンコート法で成膜する。なお、有機樹
脂材料としては、ポリイミド以外に、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリルを利用す
ることができる。こうして、図４（Ｂ）に示す状態を得る。
【０１５３】
次に有機樹脂膜４０２に開口を形成し、さらにチタン膜とアルミウニム膜との積層膜で
もってなるブラックマトリクス（ＢＭ）４１２を形成する。このブラックマトリクス４１
２は、本来の遮光膜としての機能以外に、窒化珪素膜４１０、ドレイン電極４０９とで補
助容量を形成するための電極として機能する。
【０１５４】
ブラックマトリクス４１２を形成したら、第３の層間絶縁膜として、有機樹脂膜４１４
を成膜する。そして、ドレイン電極４０９へのコンタクトホールを形成し、ＩＴＯ（酸化
インジウム・スズ）でなる画素電極４１５を形成する。
【０１５５】
このようにして、アクティブマトリクス型液晶表示装置の回路側の基板が作製される。
この後、当該基板の上面に配向処理がなされ、同じく配向処理がなされさた、ＩＴＯを全
面に形成した対向基板と対向配置されてパネルを構成する。パネル内に液晶材料を注入、
封止することで、装置が完成する。
【０１５６】
本実施例に示すＴＦＴは、その特性として従来には得られなかった極めて高いものを得
ることができる。
【０１５７】
例えば、ＮＴＦＴ（Ｎチャネル型のＴＦＴ）で、移動度が２００〜３００(cm2/Vs)、Ｓ
値が７５〜９０(mV/dec)(VD ＝１Ｖ）という高性能なものが得られる。ＰＴＦＴ（Ｐチャ
ネル型のＴＦＴ）で１２０〜１８０(cm2/Vs)、Ｓ値が７５〜１００(mV/dec)(VD ＝１Ｖ）
という高性能なものを得ることができる。
【０１５８】
特にＳ値は、従来の高温ポリシリコンＴＦＴ及び低温ポリシリコンＴＦＴの値に比較し
て、１／２以下という驚異的に良い値である。
【０１５９】
そして、このＴＦＴは駆動周波数を数１０ＭＨｚ〜数１００ＭＨｚといった極めて高い
周波数でも動作させることができる。例えば、駆動信号の電圧が３．３〜５Ｖにおいて、
リングオシレータレベルで１ＧＨｚ、シフトレジスタレベルで１００ＭＨｚの動作を行わ
すことができる。
【０１６０】
また、上述したような特異な結晶構造を有する結晶性珪素膜を利用した薄膜トランジス
タは、その結晶構造に起因して短チャネル効果が現れにくいという特徴がある。また基板
として絶縁体を利用するので基板の容量の問題がなく、高速動作に適するという特徴もあ
る。
【０１６１】
従来の単結晶シリコンウエハーを利用したＭＯＳ型トランジスタにおいては、スケーリ
ング則というものがあった。これは、所定に法則に従ってトランジスタに寸法を小さくす
れば、これまた所定の法則に従ってトランジスタの性能が高くなるというものである。
【０１６２】
しかし、近年の微細化大きく進行した状態においては、このスケーリング則に従って、
トランジスタの性能を高めることが困難になってきている。
【０１６３】
その一つに短チャネル効果を抑制するためにチャネル長を短くすればするほど、チャネ
ルの横に不純物のドーピングをしたりする細かな工夫が必要になり、作製工程上の困難性
が増大するという点を挙げることができる。
【０１６４】
しかし、上述した特異な結晶構造を有した結晶性珪素膜を用いた場合には、必要とする
特性を上記のスケーリング則に従わない寸法で得ることができる。
【０１６５】
これは、以下のような事項が要因であると考えられる。
（１）チャネルにおいてキャリアの移動する方向に柱状の結晶体の延在方向を合わせるこ
とにより、短チャネル効果が抑制される。
（２）基板に絶縁体を利用することで、容量の問題が大きく抑制される。
（３）ゲイト電極にアルミニウムを利用できるので、高速動作に有利である。
【０１６６】
（１）については、以下にように考えることができる。即ち、一つ一つに柱状の結晶構
造体は、不活性な結晶粒界により仕切られているが、この結晶粒界部分では、エネルギー
にレベルが高いので、キャリアは結晶体の延在方向にその移動が寄生される。また同様な
考え方により、ソース及びドレイン領域からのチャネル内部への空乏層の広がりも抑制さ
れる。このことが、短チャネル効果の抑制になっていると考えられる。
【０１６７】
上述したスケーリング則に従わない具体的な例としては、以下のような例を挙げること
ができる。
【０１６８】
例えば、従来にスケーリング則に従えば、ゲイト絶縁膜の厚さが１０ｎｍでなければな
らないところ、本明細書で開示するような結晶性珪素膜を用いた場合、ゲイト絶縁膜の厚
さを３０ｎｍとして、同じ特性を得ることができる。その結果、耐静電気特性を高くでき
る。
【０１６９】
これは、上述した（１）〜（３）に示すような要因であると理解される。
【０１７０】
また、ゲイト絶縁膜の膜厚のみではなく、チャネル長に関しても従来のスケーリング則
よりも緩い条件（１ランク下の条件）でもって、所定の特性を得ることができる。
【０１７１】
これは、高速動作が可能な半導体回路を大面積にわたって低コストで作製する場合に有
用なことである。
【０１７２】
本実施例において、高い周波数が印加される長い配線４０１を、層間絶縁膜を介して補
助配線３１２と電気的に並列に接続して構成したことにより、配線４０１の電気抵抗が飛
躍的に低減し、伝送される信号波形のなまりを大幅に低減できた。
【０１７３】
その結果、信号線駆動用周辺回路中に設けられクロック信号線が、約１０ｃｍと極めて
長いにもかかわらず、クロック周波数を１２．５ＭＨｚで動作させても、全く誤動作する
ことがなく、良好な表示を行うことができた。
【実施例２】
【０１７４】
本実施例は、実施例１に示す配線４０１、補助配線３１２の構成を、信号線駆動用周辺
回路に接続される周辺配線（図５の９０７に相当）において実施した例を示す。
【０１７５】
すなわち、従来第１の層間絶縁膜上にのみ設けられていた周辺配線において、ＴＦＴの
ゲイト電極と同一層にて、周辺配線の下側に周辺配線にそって補助配線を形成する。
【０１７６】
周辺配線と補助配線は、周辺配線の線方向に複数設けられたコンタクトホールによって
、並列接続されている。
【０１７７】
周辺配線は、その上層または下層に交差する配線が無いため、配線全体にわたって補助
配線を分断することなく並列接続できる。そのため、電気抵抗を低減する効果は極めて大
きい。周辺配線のみに補助配線を設け、周辺回路は従来のままの１層構造のみ（すなわち
補助配線を設けない）としても、高周波が印加される配線における信号波形のなまりを従
来に比して大幅に低減できる。
【実施例３】
【０１７８】
本実施例は、実施例１の構成において、表示部であるアクティブマトリクス回路の信号
線（ソース線）及び走査線（ゲイト線）の双方において、補助配線を形成し、配線の電気
抵抗を低減した例を示す。
【０１７９】
ゲイト線は画素部のＴＦＴのゲイト電極３１５が延在したものであり、ソース線は画素
部のＴＦＴのソース電極４０２に延在したものである。
【０１８０】
本実施例においては、窒化珪素膜３４３下のゲイト線に対して、有機樹脂膜３４４上に
、ソース線、ソース電極４０２と同一層にゲイト線の補助配線が形成され、ゲイト線方向
にそって複数設けられたコンタクトホールにより並列接続されている。ゲイト線の補助配
線は、同一層に設けられたソース線とは分断して設けられている。
【０１８１】
他方、有機樹脂膜３４４上のソース線においては、窒化珪素膜３４３下のゲイト線、ゲ
イト電極３１５と同一層によりソース線の補助配線が形成され、ソース線方向に複数設け
られたコンタクトホールにより並列接続されている。ソース線の補助配線は、同一層のゲ
イト線とは分断して設けられている。
【０１８２】
ソース線、ゲイト線のいずれの補助配線においても、分断部分は数１０μｍ以上離れて
いることが好ましい。
【０１８３】
このような構成とすることで、アクティブマトリクス部を構成する配線の電気抵抗を大
幅に減らすことができ、表示面積が拡大しても、良好な表示を行うことができる。しかも
、作製工程は従来と変わらず、マスクパターンの変更のみで実現できる。
【実施例４】
【０１８４】
本実施例は、実施例１〜３で示した構成を逆スタガ型の薄膜トランジスタで構成する。
各実施例で示したプレナー型の薄膜トランジスタに変えて、逆スタガ型の薄膜トランジス
タとしても、同様の効果を得ることができる。
【０１８５】
なお、逆スタガ型の薄膜トランジスタのゲイト電極として、ゲイト電極に耐熱性の高い
材料、例えばリンが多量にドープされた多結晶シリコンを利用することは、高性能な薄膜
トランジスタを得るために有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】本発明を用いた半導体装置の構成例を示す図。
【図２】実施例の作製工程を示す図。
【図３】実施例の作製工程を示す図。
【図４】実施例の作製工程を示す図。
【図５】周辺回路一体型のアクティブマトリクス型液晶表示装置の上面図。
【符号の説明】
【０１８７】
１０１ 基板
１０２ 下地膜
１０３ 活性層
１０４ ゲイト絶縁膜
１０５ ゲイト電極
１０６ 補助電極
１０７ 層間絶縁膜
１０８ コンタクトホール
１０９ ソース電極
１１０ ドレイン電極
１１１ 配線
１１２ 層間絶縁膜
１１３ 交差配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、フラットケーブルおよび前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、フラットケーブルおよび前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続され、
前記第１の配線はアルミニウムを含んでいる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタの上方に形成された層間絶縁膜と、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、フラットケーブルおよび前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に前記層間絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記層間絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、外部回路および前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、外部回路および前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続され、
前記第１の配線はアルミニウムを含んでいる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタの上方に形成された層間絶縁膜と、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、外部回路および前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に前記層間絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記層間絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、前記薄膜トランジスタは結晶性珪素膜からなるチャネル形成領域を有することを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項３または請求項６において、前記層間絶縁膜は窒化珪素膜を有することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一において、前記表示装置は液晶表示装置またはＥＬ表示装置であることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、前記第１の配線と前記ソース電極または前記ドレイン電極とは同じ導電層をパターニングして形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、前記配線は、１ＭＨｚ以上の高周波信号が印加される配線であることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一において、前記配線は、１ｃｍ以上の長さを有することを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一において、前記配線は、前記表示部を駆動する駆動回路内の配線であることを特徴とする表示装置。
【請求項１】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、フラットケーブルおよび前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、フラットケーブルおよび前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続され、
前記第１の配線はアルミニウムを含んでいる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタの上方に形成された層間絶縁膜と、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、フラットケーブルおよび前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に前記層間絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記層間絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、外部回路および前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、外部回路および前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続され、
前記第１の配線はアルミニウムを含んでいる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
基板の上方に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタの上方に形成された層間絶縁膜と、
前記基板の上方に形成され、前記基板が有する表示部の辺に沿って設けられ、外部回路および前記薄膜トランジスタに電気的に接続された配線と、を有し、
前記配線は、前記薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同じ層に形成された第１の配線と、前記第１の配線の上方に前記層間絶縁膜を介して形成された第２の配線と、を有し、
前記第１の配線は、前記第２の配線と並行に設けられ、前記層間絶縁膜に開けられた複数のコンタクトホールを介して前記第２の配線と電気的に接続されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、前記薄膜トランジスタは結晶性珪素膜からなるチャネル形成領域を有することを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項３または請求項６において、前記層間絶縁膜は窒化珪素膜を有することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一において、前記表示装置は液晶表示装置またはＥＬ表示装置であることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、前記第１の配線と前記ソース電極または前記ドレイン電極とは同じ導電層をパターニングして形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、前記配線は、１ＭＨｚ以上の高周波信号が印加される配線であることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一において、前記配線は、１ｃｍ以上の長さを有することを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一において、前記配線は、前記表示部を駆動する駆動回路内の配線であることを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１１６３３５（Ｐ２００９−１１６３３５Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８９７０３（Ｐ２００８−２８９７０３）
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【分割の表示】特願２００６−３４６９３９（Ｐ２００６−３４６９３９）の分割
【原出願日】平成８年１２月３０日（１９９６．１２．３０）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【分割の表示】特願２００６−３４６９３９（Ｐ２００６−３４６９３９）の分割
【原出願日】平成８年１２月３０日（１９９６．１２．３０）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]