JP2011222796A - Manufacturing method for substrate, manufacturing method for semiconductor device, and electrooptical device - Google Patents
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Abstract
【課題】任意の方向に傾斜した開口部を形成可能な基板の製造方法、半導体装置の製造方法、およびこれを適用した半導体装置を備えた電気光学装置を提供すること。
【解決手段】本適用例の素子基板101の製造方法は、素子基板101上に設けられた半導体装置としてのTFT110を覆うと共に第1開口部としての孔104aが設けられた第2絶縁膜としての層間絶縁膜104をマスクとして、素子基板101の面法線101aと交差する一の方向からドライエッチングを第1絶縁膜としてのゲート絶縁膜103に施して、孔104aに連通すると共にTFT110のドレイン電極110dに開口する第2開口部としての孔103aを形成する。
【選択図】図6A method for manufacturing a substrate capable of forming an opening inclined in an arbitrary direction, a method for manufacturing a semiconductor device, and an electro-optical device including the semiconductor device to which the method is applied.
A method of manufacturing an element substrate 101 according to this application example includes a second insulating film that covers a TFT 110 as a semiconductor device provided on the element substrate 101 and is provided with a hole 104a as a first opening. Using the interlayer insulating film 104 as a mask, dry etching is applied to the gate insulating film 103 as the first insulating film from one direction intersecting the surface normal line 101a of the element substrate 101 to communicate with the hole 104a and to the drain electrode of the TFT 110 A hole 103a is formed as a second opening that opens to 110d.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、基板の製造方法、半導体装置の製造方法、電気光学装置に関する。 The present invention relates to a substrate manufacturing method, a semiconductor device manufacturing method, and an electro-optical device.
上記半導体装置の製造方法として、ガラス基板上に配設された下部電極と、該下部電極上に設けられた層間絶縁膜及び平坦化膜を挟んで配置される上部電極とを備え、層間絶縁膜に下部電極まで貫通する第1のコンタクトホールを形成する工程と、平坦化膜に前記下部電極まで貫通する第2のコタクトホールを形成する工程とを有し、第2のコンタクトホールの下部電極側の開口が、第1のコンタクトホールの開口の内側に形成される薄膜半導体装置の製造方法が知られている(特許文献1)。 As a method for manufacturing the semiconductor device, an interlayer insulating film includes a lower electrode disposed on a glass substrate, and an upper electrode disposed on both sides of an interlayer insulating film and a planarizing film disposed on the lower electrode. Forming a first contact hole penetrating to the lower electrode, and forming a second contact hole penetrating to the lower electrode in the planarizing film, the lower electrode of the second contact hole A method of manufacturing a thin film semiconductor device in which a side opening is formed inside an opening of a first contact hole is known (Patent Document 1).
上記薄膜半導体装置の製造方法によれば、第2のコンタクトホールの内壁に層間絶縁膜と平坦化膜との界面での段差が生じないので、第2のコンタクトホールを埋めるように上部電極を形成しても、上部電極が所謂段切れを起こさないとしている。 According to the above method for manufacturing a thin film semiconductor device, there is no step at the interface between the interlayer insulating film and the planarizing film on the inner wall of the second contact hole, so the upper electrode is formed so as to fill the second contact hole. Even so, the upper electrode does not cause a so-called disconnection.
一方で、上記従来の薄膜半導体装置の製造方法では、第1のコンタクトホールと第2のコンタクトホールとをそれぞれフォトエッチング技術を用いて形成するとしているので、開口が異なる少なくとも2つのマスクを必要とする。言い換えれば、少なくとも2つのマスクを用いたフォトエッチング工程を行わなければならず、マスクの位置決めなど製造工程が複雑化するという課題がある。
また、第2のコンタクトホールを形成する際に、先に形成された第1のコンタクトホールに対して正確に第2のコンタクトホールの形成用マスクを位置合わせしないと、第2のコンタクトホールの位置がずれた場合には、第1のコンタクトホールの一部が開口内に露出して段差を生ずるおそれがあるという課題がある。
On the other hand, in the above-described conventional method for manufacturing a thin film semiconductor device, the first contact hole and the second contact hole are formed using the photo-etching technique, so that at least two masks having different openings are required. To do. In other words, a photoetching process using at least two masks must be performed, and there is a problem that the manufacturing process such as mask positioning becomes complicated.
Further, when the second contact hole is formed, the position of the second contact hole must be aligned unless the second contact hole forming mask is accurately aligned with the previously formed first contact hole. In the case of deviation, there is a problem that a part of the first contact hole may be exposed in the opening to cause a step.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例の基板の製造方法は、基板上に積層された第1の層と第2の層と、前記第1の層と前記第2の層とを貫通する開口部とを有する基板の製造方法であって、前記第2の層に前記開口部を構成する第1開口部を形成する工程と、前記第1開口部が形成された前記第2の層をマスクとして、前記基板の面法線に対して交差する一の方向からドライエッチングを施して、前記第1の層に前記一の方向に傾斜すると共に、前記第1開口部に連通する第2開口部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。 Application Example 1 A substrate manufacturing method according to this application example includes a first layer and a second layer stacked on a substrate, and an opening that penetrates the first layer and the second layer. A step of forming a first opening constituting the opening in the second layer, and using the second layer in which the first opening is formed as a mask, Dry etching is performed from one direction intersecting the surface normal of the substrate to form a second opening that is inclined in the first direction and communicates with the first opening in the first layer. And a step of performing.
この方法によれば、第1開口部が形成された第2の層をマスクとして用い、これを基板上に残すので、第1開口部と第2開口部とからなる開口部を従来の方法に比べて少ないマスク数で形成することができる。また、ドライエッチングはエッチング異方性を有するものであって、基板の面法線に対して交差する一の方向、つまり基板に対するエッチング方向(角度)を設定すれば、当該一の方向に傾斜した第2開口部を第1開口部に連通させて形成することができる。 According to this method, since the second layer in which the first opening is formed is used as a mask and is left on the substrate, the opening formed by the first opening and the second opening is made the conventional method. It can be formed with a smaller number of masks. Further, dry etching has etching anisotropy, and if one direction intersecting the surface normal of the substrate, that is, an etching direction (angle) with respect to the substrate is set, the dry etching is inclined in the one direction. The second opening can be formed in communication with the first opening.
[適用例2]上記適用例の基板の製造方法において、前記ドライエッチングにおける、前記第1の層のエッチングレートが前記第2の層のエッチングレートよりも速いことを特徴とする。
この方法によれば、マスクとして用いた第2の層よりも第1の層が先にエッチングが進行するので、高い寸法精度で一の方向に傾斜した第2開口部を形成することができる。言い換えれば、ドライエッチングにおける上記一の方向を任意に変えたとしても、任意の方向に傾斜した第2開口部を安定的に形成することができる。
Application Example 2 In the method for manufacturing a substrate according to the application example described above, the etching rate of the first layer in the dry etching is faster than the etching rate of the second layer.
According to this method, since the first layer is etched earlier than the second layer used as the mask, the second opening inclined in one direction can be formed with high dimensional accuracy. In other words, even if the one direction in the dry etching is arbitrarily changed, the second opening inclined in the arbitrary direction can be stably formed.
[適用例3]上記適用例の基板の製造方法において、前記ドライエッチングにおける、前記第1の層のエッチングレートが前記第2の層のエッチングレートより遅いまたは同等であるとしてもよい。
この方法によれば、ドライエッチングにおいて第1の層のエッチングと共に第2の層のエッチングが進む。したがって、第2の層に形成された第1開口部がドライエッチングの進行につれて拡大する。これに伴って、第1の層をドライエッチングする範囲が平面的に拡大するため、エッチング方向である一の方向よりも傾斜が緩い傾斜面を有する第2開口部が形成される。つまり、第1開口部と第2開口部とからなる開口部において、一の方向よりも緩い傾斜面を得ようとする場合に、有効である。
Application Example 3 In the substrate manufacturing method according to the application example described above, the etching rate of the first layer in the dry etching may be slower or equal to the etching rate of the second layer.
According to this method, in the dry etching, the etching of the second layer proceeds together with the etching of the first layer. Therefore, the first opening formed in the second layer expands as the dry etching progresses. Accordingly, the range in which the first layer is dry-etched expands in a planar manner, so that a second opening having an inclined surface that is gentler than the one direction that is the etching direction is formed. In other words, this is effective when it is desired to obtain an inclined surface that is looser than one direction in the opening formed by the first opening and the second opening.
[適用例4]上記適用例の基板の製造方法において、前記ドライエッチングにおける、前記第1の層の前記基板上における厚み方向のエッチングレートに比べて、前記厚み方向に直交する方向のエッチングレートのほうが速い場合には、前記厚み方向に直交する方向のエッチングレートが前記厚み方向のエッチングレートに比べて同等または遅い場合に比べて、前記ドライエッチングにおける前記基板の面法線に対する前記一の方向の傾斜角度を大きくすることが望ましい。
第1の層の基板上における厚み方向のエッチングレートに比べて、厚み方向に直交する方向のエッチングレートのほうが速い場合には、第1の層と第2の層との界面において、段差(オーバーハング)が形成され易い。そうすると、開口部に導電膜を形成したときに、段差(オーバーハング)により導電膜が切れ易くなる。
この方法では、ドライエッチングにおけるエッチング方向である一の方向の傾斜角度を大きくするので、上記段差が生じ難くなる。
Application Example 4 In the substrate manufacturing method according to the application example described above, the etching rate in the direction orthogonal to the thickness direction is higher than the etching rate in the thickness direction of the first layer on the substrate in the dry etching. In the case where the etching rate is faster, the etching rate in the direction perpendicular to the thickness direction is equal to or slower than the etching rate in the thickness direction. It is desirable to increase the tilt angle.
When the etching rate in the direction orthogonal to the thickness direction is faster than the etching rate in the thickness direction on the substrate of the first layer, a step (over-level) is present at the interface between the first layer and the second layer. Hang) is easily formed. Then, when the conductive film is formed in the opening, the conductive film is easily cut by a step (overhang).
In this method, since the inclination angle in one direction, which is the etching direction in dry etching, is increased, it is difficult to cause the step.
[適用例5]本適用例の半導体装置の製造方法は、基板上に設けられた半導体層と、少なくとも前記半導体層を覆って順に積層された第1絶縁膜と第2絶縁膜と、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜とを貫通して、前記半導体層のソース領域およびドレイン領域のうち一方に平面視で重なる開口部と、を備えた半導体装置の製造方法であって、前記第2絶縁膜に前記開口部を構成する第1開口部を形成する工程と、前記第1開口部が形成された前記第2絶縁膜をマスクとして、前記基板の面法線に対して交差する一の方向からドライエッチングを施して、前記第1絶縁膜に前記一の方向に傾斜すると共に、前記第1開口部に連通する第2開口部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。 Application Example 5 A method for manufacturing a semiconductor device according to this application example includes a semiconductor layer provided on a substrate, a first insulating film and a second insulating film sequentially stacked so as to cover at least the semiconductor layer, and the first A method of manufacturing a semiconductor device comprising: an opening penetrating through one insulating film and the second insulating film and overlapping one of a source region and a drain region of the semiconductor layer in plan view, A step of forming a first opening constituting the opening in two insulating films, and a surface normal of the substrate intersecting with the second insulating film in which the first opening is formed as a mask. Forming a second opening that is inclined in the one direction in the first insulating film and communicates with the first opening. .
この方法によれば、第1開口部が形成された第2絶縁膜をマスクとして用い、これを基板上に残すので、第1開口部と第2開口部とからなる開口部を従来の方法に比べて少ないマスク数で形成することができる。また、ドライエッチングはエッチング異方性を有するものであって、基板の面法線に対して交差する一の方向、つまり基板に対するエッチング方向(角度)を設定すれば、当該一の方向に傾斜した第2開口部を第1開口部に連通させた半導体装置を形成することができる。 According to this method, since the second insulating film in which the first opening is formed is used as a mask and is left on the substrate, the opening formed by the first opening and the second opening is made a conventional method. It can be formed with a smaller number of masks. Further, dry etching has etching anisotropy, and if one direction intersecting the surface normal of the substrate, that is, an etching direction (angle) with respect to the substrate is set, the dry etching is inclined in the one direction. A semiconductor device in which the second opening communicates with the first opening can be formed.
[適用例6]上記適用例の半導体装置の製造方法において、前記ドライエッチングにおける、前記第1絶縁膜のエッチングレートが前記第2絶縁膜のエッチングレートよりも速いことを特徴とする。
この方法によれば、マスクとして用いた第2絶縁膜よりも第1絶縁膜のほうが先にエッチングが進行するので、高い寸法精度で一の方向に傾斜した第2開口部を形成することができる。言い換えれば、ドライエッチングにおける上記一の方向を任意に変えたとしても、任意の方向に傾斜した第2開口部を安定的に形成することができる。
Application Example 6 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the application example described above, an etching rate of the first insulating film in the dry etching is faster than an etching rate of the second insulating film.
According to this method, the etching proceeds earlier in the first insulating film than in the second insulating film used as the mask, so that the second opening portion inclined in one direction can be formed with high dimensional accuracy. . In other words, even if the one direction in the dry etching is arbitrarily changed, the second opening inclined in the arbitrary direction can be stably formed.
[適用例7]上記適用例の半導体装置の製造方法において、前記ドライエッチングにおける、前記第1絶縁膜の前記基板上における厚み方向のエッチングレートに比べて、前記厚み方向に直交する方向のエッチングレートのほうが速い場合には、前記厚み方向に直交する方向のエッチングレートが同等または遅い場合に比べて、前記ドライエッチングにおける前記基板の面法線に対する前記一の方向の傾斜角度を大きくすることが望ましい。
第1絶縁膜の基板上における厚み方向のエッチングレートに比べて、厚み方向に直交する方向のエッチングレートのほうが速い場合には、第1絶縁膜と第2絶縁膜との界面において、段差(オーバーハング)が形成され易い。そうすると、開口部に導電膜を形成したときに、段差(オーバーハング)部分では導電膜を成膜し難く、導通を取れないおそれがある。
この方法では、ドライエッチングにおけるエッチング方向である一の方向の傾斜角度を大きくするので、上記段差が生じ難くなる。つまり、安定した動作が得られる半導体装置を製造することができる。
Application Example 7 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the application example, an etching rate in a direction perpendicular to the thickness direction in the dry etching is higher than an etching rate in the thickness direction of the first insulating film on the substrate. When this is faster, it is desirable to increase the tilt angle in the one direction with respect to the surface normal of the substrate in the dry etching than when the etching rate in the direction orthogonal to the thickness direction is equal or slower. .
When the etching rate in the direction orthogonal to the thickness direction is faster than the etching rate in the thickness direction on the substrate of the first insulating film, a step (over-level) is present at the interface between the first insulating film and the second insulating film. Hang) is easily formed. Then, when the conductive film is formed in the opening, it is difficult to form the conductive film in the step (overhang) portion, and there is a possibility that conduction cannot be obtained.
In this method, since the inclination angle in one direction, which is the etching direction in dry etching, is increased, it is difficult to cause the step. That is, a semiconductor device capable of obtaining stable operation can be manufactured.
[適用例8]上記適用例の半導体装置の製造方法において、前記半導体層は、有機半導体材料を用いてソース電極とドレイン電極とに跨って形成され、前記第1絶縁膜が汎用有機ポリマーであり、前記第2絶縁膜が無機・有機ハイブリッドポリマーであって、前記第2開口部は、前記ソース電極および前記ドレイン電極のうち少なくとも一方に開口するように形成されることを特徴とする。
この方法によれば、ドライエッチングにおける汎用ポリマーのエッチングレートは無機・有機ハイブリットポリマーのエッチングレートに比べて速いので、ドライエッチングにおいて任意に一の方向を設定したとしても、任意の傾斜角度の傾斜面を有する第2開口部を備えた有機半導体装置を形成することができる。
Application Example 8 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the application example, the semiconductor layer is formed using an organic semiconductor material so as to straddle a source electrode and a drain electrode, and the first insulating film is a general-purpose organic polymer. The second insulating film is an inorganic / organic hybrid polymer, and the second opening is formed to open to at least one of the source electrode and the drain electrode.
According to this method, the etching rate of general-purpose polymers in dry etching is faster than the etching rate of inorganic / organic hybrid polymers, so even if one direction is arbitrarily set in dry etching, an inclined surface with an arbitrary inclination angle is used. It is possible to form an organic semiconductor device having a second opening having
[適用例9]上記適用例の半導体装置の製造方法において、前記第1開口部と前記第2開口部とを介して前記半導体層の前記ソース領域および前記ドレイン領域のうち少なくとも一方に接続する導電膜を形成する工程を備えたことを特徴とする。
この方法によれば、第1開口部と第2開口部とからなる開口部の内壁の少なくとも一部に、一の方向に傾斜した傾斜面が形成されるので、開口部の内壁が切り立った状態である場合と比べて、傾斜面の少なくとも一部では導電膜が効率よく成膜される。つまり、ソース領域および/またはドレイン領域に接続される導電膜を材料の無駄を削減して効率よく形成することができる。
Application Example 9 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the application example described above, a conductive material connected to at least one of the source region and the drain region of the semiconductor layer through the first opening and the second opening. A step of forming a film is provided.
According to this method, since the inclined surface inclined in one direction is formed on at least a part of the inner wall of the opening formed by the first opening and the second opening, the inner wall of the opening is in a standing state. As compared with the case of the above, the conductive film is efficiently formed on at least a part of the inclined surface. That is, the conductive film connected to the source region and / or the drain region can be efficiently formed with reduced material waste.
[適用例10]上記適用例の半導体装置の製造方法において、前記導電膜を気相プロセスで形成することが望ましい。
この方法によれば、開口部の内壁に形成された傾斜面の少なくとも一部に、導電膜を気相プロセスを用いて効率よく形成することができる。
Application Example 10 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the application example, it is preferable that the conductive film is formed by a vapor phase process.
According to this method, the conductive film can be efficiently formed on at least a part of the inclined surface formed on the inner wall of the opening by using a vapor phase process.
[適用例11]上記適用例の半導体装置の製造方法において、前記導電膜を液相プロセスで形成するとしてもよい。
この方法によれば、開口部の内壁に形成された傾斜面の少なくとも一部に、導電膜を液相プロセスを用いて効率よく形成することができる。
Application Example 11 In the semiconductor device manufacturing method of the application example, the conductive film may be formed by a liquid phase process.
According to this method, the conductive film can be efficiently formed on at least a part of the inclined surface formed on the inner wall of the opening by using a liquid phase process.
[適用例12]本適用例の電気光学装置は、上記適用例の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、安定した動作が得られる半導体装置を備えているので、高い信頼性を有する電気光学装置を提供することができる。
Application Example 12 An electro-optical device according to this application example includes a semiconductor device manufactured using the method for manufacturing a semiconductor device according to the application example.
According to this configuration, since the semiconductor device capable of stable operation is provided, an electro-optical device having high reliability can be provided.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.
なお、以下の形態において、「○○上に」と記載された場合、○○の上に接するように配置される場合、または○○の上に他の構成物を介して配置される場合、または○○の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。 In addition, in the following forms, when “on XX” is described, when arranged so as to touch XX, or when arranged on XX via other components, Or it shall arrange | position so that a part may contact | connect on (circle), and shall represent the case where a part is arrange | positioned via another structure.
<電気光学装置>
まず、本実施形態の半導体装置の製造方法が適用された半導体装置を備える電気光学装置として、電気泳動装置を例に挙げて説明する。図1は電気泳動装置の電気的な構成を示す等価回路図、図2は電気泳動装置の構造を示す概略断面図、図3は電気泳動装置の画素構造を示す要部断面図である。
<Electro-optical device>
First, an electrophoretic device will be described as an example of an electro-optical device including a semiconductor device to which the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment is applied. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing an electrical configuration of the electrophoretic device, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the electrophoretic device, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part showing the pixel structure of the electrophoretic device.
図1に示すように、本実施形態の電気光学装置としての電気泳動装置100は、互いに絶縁され交差する複数の走査線113aと複数のデータ線114aとを有する。走査線113aとデータ線114aとの交差部に対応して画素117が形成され、各々の画素117に走査線113aとデータ線114aとが接続されている。画素117は、走査線113aの延在方向と、データ線114aの延在方向とにマトリックス状に配列されている。
画素117は、スイッチング素子としての薄膜トランジスター(TFT)110と、保持容量122と、一対の電極としての画素電極124および共通電極125と、該一対の電極間に挟持された電気光学素子としての電気泳動層126とを有する。
As shown in FIG. 1, an
The
TFT110は、後述する有機半導体材料からなる半導体層を有して構成されている。TFT110のゲート端には走査線113a、ソース端にはデータ線114a、ドレイン端には保持容量122の一方の電極と画素電極124とがそれぞれ接続されている。
保持容量122は、後述する素子基板上に形成され、誘電体膜を介して対向配置された一対の電極からなる。保持容量122の一方の電極はTFT110に接続され、他方の電極は走査線113aと並行して配置された容量線118に接続されている。保持容量122によってTFT110を介して書き込まれた画像信号を一定期間だけ維持することができる。
The
The
走査線113aは走査線駆動回路113と接続されている。走査線駆動回路113は、コントローラー(図示省略)から供給されるタイミング信号に基づいて、走査線113aのそれぞれに選択信号をパルス状に順次供給し、走査線113aの一本一本を排他的に順次選択状態にする。選択状態とは、走査線113aに接続されるTFT110がオンしている状態を指す。
The
データ線114aはデータ線駆動回路114と接続されている。データ線駆動回路114は、コントローラー(図示省略)から供給されるタイミング信号に基づいて、データ線114aのそれぞれに画像信号を供給する。本実施形態では説明を容易にするため、画像信号はハイレベルの電位VH(例えば15V)又はローレベルの電位VL(例えば0V)の2値的な電位をとるものとする。なお、電気泳動層126は画素電極124と共通電極125との間に与えられた電位によって、白表示と黒表示とを切り替えて表示可能であり、白色が表示されるべき画素117に対してローレベルの画像信号(電位VL)が供給され、黒色が表示されるべき画素117に対してハイレベルの画像信号(電位VH)が供給される構成となっている。
The
共通電極125には、共通電極駆動回路(図示省略)から共通電極電位Vcomが供給される。共通電極駆動回路は、例えばDAC(波形生成回路)と、オペアンプ(電流増幅回路)とを備えて構成される。DACは、入力された設定信号Vsetから電位波形を生成するD/Aコンバーターである。DACから出力された電位波形は、オペアンプで電流増幅され、共通電極125に供給される。共通電極駆動回路では、DACにより任意の電位波形を生成できるため、共通電極電位Vcomを、画素117に書き込む階調に応じて変化させることもできる。
なお、本実施形態では、共通電極電位Vcomはローレベルの電位VL(例えば0V)、又はハイレベルの電位VH(例えば15V)の2値的な電位をとるものとしている。
The
In the present embodiment, the common electrode potential Vcom is a binary potential of a low level potential VL (for example, 0 V) or a high level potential VH (for example, 15 V).
容量線118には、容量線駆動回路(図示省略)から容量線電位Vssが供給される。容量線駆動回路は、例えば、排他的に動作する2つのスイッチング素子を備えたスイッチ回路として構成される。一方のスイッチング素子は、ハイレベル(VH)の電源から供給される電位を出力端子に対してスイッチングする。他方のスイッチング素子はローレベル(VL)の電源から供給される電位を出力端子に対してスイッチングする。2つのスイッチング素子の制御端子には、選択信号および反転選択信号がそれぞれ入力され、2つのスイッチング素子が互いに排他的に動作する。
なお、本実施形態では、共通電極電位Vcomがローレベルの電位VL(例えば0V)、又はハイレベルの電位VH(例えば15V)を容量線電位Vssとして出力するとしているが、スイッチング素子に接続する電源の電位を変更することで、任意の容量線電位Vssを出力することが可能である。
The
In the present embodiment, the common electrode potential Vcom outputs a low level potential VL (for example, 0 V) or a high level potential VH (for example, 15 V) as the capacitor line potential Vss. By changing the potential, it is possible to output an arbitrary capacitance line potential Vss.
図2に示すように、電気泳動装置100は、素子基板101と対向基板102との間に電気泳動層126が挟持された構成を備えている。なお、本実施形態では、対向基板102側に画像を表示することを前提として説明する。
As shown in FIG. 2, the
素子基板101は、例えばガラスやプラスチックなどからなる基板を用いることができる。素子基板101上には、上述したTFT110、保持容量122、走査線113a、データ線114a、容量線118などが作り込まれた積層構造が形成されている。この積層構造の上層側に複数の画素電極124がマトリックス状に形成されている。
対向基板102は、例えばガラスやプラスチックなどからなる透明な基板を用いることができる。対向基板102における素子基板101側には、共通電極125が複数の画素電極124と対向し、少なくとも表示領域119に亘って形成されている。共通電極125は、例えばマグネシウム銀(MgAg)、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物などの透明導電材料により形成されている。
As the
As the
電気泳動層126は、電気泳動粒子をそれぞれ含んでなる複数のマイクロカプセル150から構成されている。複数のマイクロカプセル150は、例えば樹脂などからなるバインダー130および接着層131によって素子基板101および対向基板102間で固定されている。なお、電気泳動層126が予め対向基板102側にバインダー130によって固定されてなる電気泳動シートと、当該電気泳動シートとは別途製造され、画素電極124などが形成された素子基板101とを、例えば熱硬化型または紫外線硬化型のエポキシ系接着剤からなる接着層140により接着することで製造されている。
マイクロカプセル150は、画素電極124および共通電極125間に挟持され、1つの画素117内に(言い換えれば1つの画素電極124に対して)1つ又は複数配置されている。
The
One or a plurality of
図2中に示した拡大図は、マイクロカプセル150の内部構造を示す断面図である。マイクロカプセル150は、被膜151の内部に分散媒152と、複数の白色粒子153と、複数の黒色粒子154とが封入された構成を備える。マイクロカプセル150は、例えば、30μm程度の粒径を有する球状に形成されている。
被膜151は、マイクロカプセル150の外殻として機能し、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチルなどのアクリル樹脂、ユリア樹脂、アラビアガム、ゼラチンなどの透光性を有する高分子樹脂から形成されている。
分散媒152は、白色粒子153および黒色粒子154をマイクロカプセル150内(言い換えれば被膜151内)に分散させてなる媒質である。分散媒152としては、水、アルコール系溶媒(メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブなど)、エステル類(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、脂肪族炭化水素(ぺンタン、ヘキサン、オクタンなど)、脂環式炭化水素(シクロへキサン、メチルシクロへキサンなど)、芳香族炭化水素(ベンゼン、トルエン、長鎖アルキル基を有するベンゼン類(キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンなど))、ハロゲン化炭化水素(塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンなど)、カルボン酸塩などを例示することができ、その他の油類であってもよい。これらの物質は単独又は混合物として用いることができ、さらに界面活性剤などを配合してもよい。
The enlarged view shown in FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the
The
The
白色粒子153は、例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモンなどの白色顔料からなる粒子(高分子あるいはコロイド)であり、例えば負に帯電されて用いられる。黒色粒子154は、例えば、アニリンブラック、カーボンブラックなどの黒色顔料からなる粒子(高分子あるいはコロイド)であり、例えば正に帯電されて用いられる。
これらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンドなどの粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤などの分散剤、潤滑剤、安定化剤などを添加することができる。
The
These pigments include electrolytes, surfactants, metal soaps, resins, rubbers, oils, varnishes, compound charge control agents, titanium-based coupling agents, aluminum-based coupling agents, silanes as necessary. A dispersant such as a system coupling agent, a lubricant, a stabilizer, and the like can be added.
白色粒子153および黒色粒子154は、画素電極124と共通電極125との間に発生する電場(電位差)によって分散媒152中を移動するため、共通電極125側に集まった粒子の色調によって、画素117の表示色が左右されることになる。すなわち、該電位差によって白表示と黒表示とのいずれかを行うことができる。
さらには、該電位差を保持させれば、白または黒の表示状態を維持することができる。すなわち、電気泳動装置100は表示のために常に電力を必要とする自発光型の例えば有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置などに比べて省電力な表示装置である。
Since the
Furthermore, if the potential difference is maintained, a white or black display state can be maintained. That is, the
また、白色粒子153または黒色粒子154に代えて、例えば赤色、緑色、青色などの顔料を用いてもよい。かかる構成によれば、画素117において赤色、緑色、青色などを表示することができる。さらには、各表示色の色再現性を高めるために、対向基板102と共通電極125との間に、赤色、緑色、青色に対応する着色層(所謂カラーフィルター層)を設けてもよい。
Further, instead of the
<半導体装置>
次に、電気泳動装置100に設けられた本実施形態の半導体装置としてのTFT110について、図3を参照して説明する。
図3に示すように、基板としての素子基板101上には、TFT110と、TFT110に電気的に接続された画素電極124とが設けられている。
<Semiconductor device>
Next, the
As shown in FIG. 3, a
TFT110は、素子基板101の表面内に所定の間隔をおいて対向配置されたソース電極110sとドレイン電極110dと、ソース電極110sとドレイン電極110dとに跨って設けられた半導体層110aとを有する。また、これらのソース電極110s、半導体層110a、ドレイン電極110dを覆うように設けられた第1絶縁膜(第1の層)としてのゲート絶縁膜103と、ソース電極110sとドレイン電極110dとの間に相当するゲート絶縁膜103上に設けられたゲート電極110gとを有する。本実施形態では、走査線113aの一部をゲート電極110gとして用いている。
The
このようなTFT110のゲート電極110gとゲート絶縁膜103とを覆うように第2絶縁膜(第2の層)としての層間絶縁膜104が設けられ、層間絶縁膜104上に画素電極124が設けられている。
An interlayer insulating
画素電極124は、ドレイン電極110dと平面視で重なる領域に設けられた開口部としてのコンタクトホールCTH1により、ドレイン電極110dと電気的に導通している。コンタクトホールCTH1は、層間絶縁膜104に設けられた第1開口部としてのコンタクトホール104aと、これに連通するようにゲート絶縁膜103に設けられた第2開口部としてのコンタクトホール103aと、からなる。
コンタクトホール104aは素子基板101の面法線に対してほぼ平行な方向に開口しており、コンタクトホール104aに連通するコンタクトホール103aは上記面法線に対して傾斜している。
コンタクトホールCTH1を構成する2つのコンタクトホール103aとコンタクトホール104aにつき、次に説明する半導体装置の製造方法では、説明上、それぞれ孔103a、孔104aとして呼ぶこともある。
The
The
The two
<半導体装置の製造方法ならびに素子基板の製造方法>
次に半導体装置としてのTFT110を備えた素子基板101の製造方法について、その詳細を図4〜図6を参照して説明する。図4は素子基板の製造方法を示すフローチャート、図5(a)〜(f)および図6(g)〜(k)は素子基板の製造方法を示す概略断面図である。なお、以降説明する素子基板101の製造方法は、半導体装置としてのTFT110の製造方法を含むものである。
<Manufacturing Method of Semiconductor Device and Manufacturing Method of Element Substrate>
Next, details of a method for manufacturing the
図4に示すように、本実施形態の素子基板101の製造方法は、素子基板101上に、ソース電極110sとドレイン電極110dとを形成する電極形成工程(ステップS1)と、半導体層110aを形成する半導体層形成工程(ステップS2)と、第1絶縁膜(第1の層)としてのゲート絶縁膜103を形成するゲート絶縁膜形成工程(ステップS3)と、ゲート電極110gを形成するゲート電極形成工程(ステップS4)と、第2絶縁膜(第2の層)としての層間絶縁膜104を形成する層間絶縁膜形成工程(ステップS5)と、層間絶縁膜104に第1開口部を形成する第1開口部形成工程(ステップS6)と、ゲート絶縁膜103に第2開口部を形成する第2開口部形成工程(ステップS7)と、画素電極124を形成する画素電極形成工程(ステップS8)とを有している。
As shown in FIG. 4, in the method for manufacturing the
ステップS1の電極形成工程では、図5(a)に示すように、素子基板101上に所定の間隔をおいてソース電極110sとドレイン電極110dとを形成する。これらの電極の構成材料としては、例えば、Pd、Pt、Au、W、Ta、Mo、Al、Cr、Ti、Cuまたはこれらを含む合金などの金属材料、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレン)、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体、およびこれらを含む混合物などの導電性高分子材料などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
形成方法としては、上記構成材料を蒸着法などの気相プロセスを用いて成膜し、これをパターニング形成する方法、あるいは上記構成材料を素子基板101の所定の領域に塗布して乾燥・焼成する液相プロセスを用いてパターニング形成する方法が挙げられる。ここで言う液相プロセスとは、成膜したい材料を溶解もしくは分散させることで液状体とし、この液状体を用いてスピンコート法、ディップ法、あるいは液滴吐出法(インクジェット法)などにより成膜する方法である。
In the electrode forming process of step S1, as shown in FIG. 5A, a
As a forming method, the constituent material is formed into a film using a vapor phase process such as vapor deposition, and this is formed by patterning, or the constituent material is applied to a predetermined region of the
ソース電極110sおよびドレイン電極110dの厚さは、特に限定されないが、それぞれ、50nm〜500nm程度が好ましい。そして、ステップS2へ進む。
The thicknesses of the
ステップS2の半導体層形成工程では、図5(b)および(c)に示すように、ソース電極110sとドレイン電極110dとに接触してその間隔を埋めるように半導体層110aを形成する。本実施形態の半導体層110aは有機半導体材料を用いて形成される。
有機半導体材料としては、例えば、ポリ(3−アルキルチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3HT)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)(PTV)、ポリ(パラ−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(2−メトキシ,5−(2’−エチルヘキソキシ)−パラ−フェニレンビニレン)(MEH−PPV)、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)(PFO)、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−N,N’−(4−メトキシフェニル)−ビス−N,N’−フェニル−1,4−フェニレンジアミン)(PFMO)、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール)(BT)、フルオレン−トリアリールアミン共重合体、トリアリールアミン系ポリマー、フルオレン−ビチオフェン共重合体(F8T2)、ポリアリールアミン(PAA)のような高分子の有機半導体材料、フラーレン、金属フタロシアニンまたはその誘導体、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセンなどのアセン分子材料、クォーターチオフェン(4T)、セキシチオフェン(6T)、オクチチオフェン(8T)、ジヘキシルクォーターチオフェン(DH4T)、ジヘキシルセキシチオフェン(DH6T)などのα−オリゴチオフェン類のような低分子の有機半導体材料などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
In the semiconductor layer forming step of step S2, as shown in FIGS. 5B and 5C, the
Examples of the organic semiconductor material include poly (3-alkylthiophene), poly (3-hexylthiophene) (P3HT), poly (3-octylthiophene), poly (2,5-thienylenevinylene) (PTV), poly (Para-phenylene vinylene) (PPV), poly (2-methoxy, 5- (2′-ethylhexoxy) -para-phenylene vinylene) (MEH-PPV), poly (9,9-dioctylfluorene) (PFO), poly (9,9-dioctylfluorene-co-bis-N, N ′-(4-methoxyphenyl) -bis-N, N′-phenyl-1,4-phenylenediamine) (PFMO), poly (9,9- Dioctylfluorene-co-benzothiadiazole) (BT), fluorene-triarylamine copolymer, triarylamine-based polymer, High-molecular organic semiconductor materials such as orene-bithiophene copolymer (F8T2), polyarylamine (PAA), fullerene, metal phthalocyanine or derivatives thereof, acene molecular materials such as anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, quarterthiophene ( 4T), sexithiophene (6T), octithiophene (8T), dihexyl quarterthiophene (DH4T), dihexylsexithiophene (DH6T) and other low-molecular organic semiconductor materials such as α-oligothiophenes. These can be used alone or in combination of two or more.
これらの中で、低分子の有機半導体材料を主成分とするもの、例えばペンタセンなどの結晶性を有する低分子の有機半導体材料は一般的にキャリア輸送能に優れており、気相プロセスに適している。高分子の有機半導体材料を主成分とするもの、例えばP3HTのような材料は、ペンタセンのような低分子材料よりも一般的に溶媒に対する溶解性に優れているため、液相プロセスに適した材料であるといえる。
また、高分子の有機半導体材料を主材料として構成される半導体層110aは、一般的に可撓性に優れており、フレキシブルディスプレイの画素回路やその周辺回路などを構成するスイッチング素子への適用に好適である。
この半導体層110aの厚さは、特に限定されないが、1nm〜200nm程度であるのが好ましく、液相プロセスを適用する観点では、10nm〜100nm程度であるのがさらに好ましい。本実施形態では、液相プロセスを用い、P3HTからなる半導体層110aを形成した。
Among these, low molecular weight organic semiconductor materials having a low molecular weight organic semiconductor material as a main component, for example, low molecular weight organic semiconductor materials having crystallinity such as pentacene are generally excellent in carrier transporting ability and are suitable for gas phase processes. Yes. A material mainly composed of a high molecular organic semiconductor material, for example, a material such as P3HT, is generally better in solubility in a solvent than a low molecular material such as pentacene, and is therefore suitable for a liquid phase process. You can say that.
Further, the
The thickness of the
なお、半導体層110aは、ソース電極110sとドレイン電極110dとの間の領域(チャネル領域)に選択的に設けられた構成のものであってもよく、ソース電極110sおよびドレイン電極110dのほぼ全体を覆うように設けられた構成のものであってもよい。
Note that the
ソース電極110sとドレイン電極110dとの距離、すなわち、図5(c)に示すチャネル長Lは、特に限定されないが、0.05μm〜100μm程度であるのが好ましく、0.5μm〜50μm程度であるのがより好ましい。このような範囲にチャネル長Lの値を設定することにより、TFT110の特性の向上(特に、on電流値の上昇)を図ることができる。
また、ソース電極110sおよびドレイン電極110dの長さ、すなわち、図5(c)に示すチャネル幅Wは、特に限定されないが、0.01mm〜50mm程度であるのが好ましく、0.05mm〜1mm程度であるのがより好ましい。このような範囲にチャネル幅Wの値を設定することにより、寄生容量を低減させることができ、TFT110の特性の劣化を防止することができる。そして、ステップS3へ進む。
The distance between the
The length of the
ステップS3のゲート絶縁膜形成工程では、図5(d)に示すように、ソース電極110s、半導体層110a、ドレイン電極110dを覆うようにゲート絶縁膜103を形成する。ゲート絶縁膜103の構成材料としては、例えば、SiO2(酸化シリコン)などの無機系絶縁材料や、ポリイミド、ポリアミドイミドのようなイミド系樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)のようなアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のようなフッ素系樹脂(フッ素ポリマー)、ポリパラキシリレンのようなパリレン樹脂、ポリビニルアルコールのようなポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルフェノールあるいはノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサンなどのシルセスキオキサン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、ポリブテン、テトラテトラコンタンなどのオレフィン系樹脂のような有機系絶縁材料(汎用有機ポリマー)を用いることができる。有機半導体材料からなる半導体層110aに対して成膜時に余計な例えば熱などのストレスを与え難いという観点では、有機系絶縁材料(有機化合物)のほうが好ましい。本実施形態では、アモルファスフッ素ポリマーである旭硝子(株)製のサイトップ(登録商標)を厚みがおよそ500nmとなるようにスピンコート法を用いて塗布し、およそ60℃10分程度加熱処理することによりゲート絶縁膜103を形成した。そして、ステップS4へ進む。
In the gate insulating film forming step in step S3, as shown in FIG. 5D, the
ステップS4のゲート電極形成工程では、図5(e)に示すように、ゲート絶縁膜103上の所定の位置、すなわち、ソース電極110sとドレイン電極110dとの間の領域に対応する位置に、半導体層110aに電界をかけるゲート電極110gを形成する。
ゲート電極110gの構成材料としては、例えば、Pd、Pt、Au、W、Ta、Mo、Al、Cr、Ti、Cuまたはこれらを含む合金などの金属材料、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレン)、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体、およびこれらを含む混合物などの導電性高分子材料などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、混合物系の導電性高分子材料としては、例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PSS)などが挙げられる。
ゲート電極110gの厚さは、特に限定されないが、1nm〜200nm程度であるのが好ましい。そして、ステップS5へ進む。
In the gate electrode formation step in step S4, as shown in FIG. 5E, the semiconductor is formed at a predetermined position on the
As a constituent material of the
The thickness of the
ステップS5の層間絶縁膜形成工程では、図5(f)に示すように、ゲート電極110gとゲート絶縁膜103とを覆うように層間絶縁膜104を形成する。層間絶縁膜104の構成材料としては、例えば、ゲート絶縁膜103と同様なSiO2(酸化シリコン)などの無機系絶縁材料や、ポリイミド、ポリアミドイミドのようなイミド系樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)のようなアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のようなフッ素系樹脂(フッ素ポリマー)、ポリパラキシリレンのようなパリレン樹脂、ポリビニルアルコールのようなポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルフェノールあるいはノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサンなどのシルセスキオキサン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、ポリブテン、テトラテトラコンタンなどのオレフィン系樹脂のような有機系絶縁材料(汎用有機ポリマー)、あるいはシロキサンポリマーなどの無機・有機ハイブリッドポリマーを用いることができる。本実施形態では、シロキサンポリマーを厚みがおよそ5000nm(5μm)となるようにスピンコート法を用いて塗布し、100℃5分程度プレベークすることにより層間絶縁膜104を形成した。そして、ステップS6へ進む。
In the interlayer insulating film forming step in step S5, the
ステップS6の第1開口部形成工程では、図6(g)に示すように、層間絶縁膜104に第1開口部としての孔104aを形成する。具体的には、フォトリソグラフィ法を用い、層間絶縁膜104の所定の部分を露光し、およそ80℃1分程度ポストベークした後に、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)2wt%溶液を用いて現像することにより孔104aを形成した。本実施形態の孔104aは、平面視で直径がおよそ20μmの円形である。そして、ステップS7へ進む。
In the first opening forming step in step S6, a
ステップS7の第2開口部形成工程では、図6(h)および(i)に示すように、孔104aが設けられた層間絶縁膜104をマスクとしてドライエッチングをゲート絶縁膜103に施して、第2開口部としての孔103aを形成する。具体的には、ドライエッチング装置(図示省略)のチャンバー内に、素子基板101の面法線101aが一の方向に対して交差するように素子基板101を傾斜させて配置する。一の方向とは、ドライエッチング方向に対応する。このときの面法線101aとドライエッチング方向とがなす角度をθ1として表し、素子基板101の傾斜角度θ1と呼ぶこととする。本実施形態における傾斜角度θ1はおよそ20度〜30度の範囲内で設定されている。
In the second opening forming step in step S7, as shown in FIGS. 6H and 6I, dry etching is performed on the
ゲート絶縁膜103のドライエッチング条件は、例えば、チャンバー内の真空度をおよそ100mTorr〜200mTorrとし、処理ガスとしてのAr(アルゴン)の流量を4500sccm〜5000sccmとして、出力およそ400W〜500Wでドライエッチングを行う。
The dry etching conditions of the
本実施形態のドライエッチングにおけるマスクとしての層間絶縁膜104のエッチングレートはほぼ0(ゼロ)である。すなわち、このドライエッチング条件では、シロキサンポリマーはほとんどエッチングされない。これに対して、フッ素ポリマーを用いたゲート絶縁膜103の厚み方向におけるエッチングレートは、およそ50nm/min〜70nm/minであった。したがって、およそ10分程度のドライエッチングによりドライエッチング方向(一の方向)に傾斜した略円筒状の孔103aを形成することができる。言い換えれば、マスクとしての層間絶縁膜104がほとんどエッチングされないので、ゲート絶縁膜103に対して常に一定の方向からエッチングが進むので、所望の傾斜角度θ1で傾斜した孔103aを形成することができる。
The etching rate of the
ドライエッチングを施すことにより層間絶縁膜104の孔104aと連通した孔103aが形成される。その外観は、図6(j)の斜視図に示すように、層間絶縁膜104とゲート絶縁膜103との境界部分において、孔104aの内壁104bと孔103aの縁との間にわずかな段差部103cが形成される。また、ドレイン電極110d上に平面視で重なる領域に設けられた孔103aはドライエッチング方向に傾斜した傾斜面103bを有している。ステップS7によって、孔104aと孔103aとからなるコンタクトホールCTH1が形成される。そして、ステップS8へ進む。
By performing dry etching, a
ステップS8の画素電極形成工程では、図6(k)に示すように、層間絶縁膜104上に画素電極124を形成する。また同時に、画素電極124をドレイン電極110dと電気的に接続可能とする導電部をコンタクトホールCTH1内に形成する。
In the pixel electrode formation step in step S8, the
具体的には、画素電極124は、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indiumu Zinc Oxide)などの透明導電膜材料を蒸着法により成膜して得られる。このとき、蒸着源から蒸発した透明導電膜材料は、層間絶縁膜104の表面だけでなく、孔104aの内壁や孔103aの内壁および孔103aの内部に露出したドレイン電極110dの表面にも成膜される。孔103aは、一定の方向に傾斜した傾斜面103bとこれに連続する段差部103cとを有しているので、孔103aが素子基板101の面法線方向に開口している場合に比べて、孔103a内に透明導電膜を膜付けし易く、また、孔104aの内壁に形成された透明導電膜と孔103aの内壁に形成された透明導電膜との間の電気的接続を実現することが容易である。言い換えれば、本実施形態のように傾斜角度θ1をゼロでない値にすることにより、画素電極124とドレイン電極110dとを段差部103cを介して電気的に安定した状態で接続することができる。
なお、画素電極124を構成する導電性材料は、上記透明導電膜に限らず、光反射性を有するAl(アルミニウム)やAg(銀)などの金属材料やあるいはこれらの金属材料の合金を用いてもよい。
Specifically, the
Note that the conductive material forming the
図7は、コンタクトホールの平面的な形状を示す平面図である。本実施形態では、図7(a)に示すように、平面視で円形のコンタクトホールCTH1(孔104a)を形成した。これに限らず、図7(b)に示すように四角形でもよいし、図7(c)に示すように六角形などの多角形でもよい。
FIG. 7 is a plan view showing a planar shape of the contact hole. In this embodiment, as shown in FIG. 7A, a circular contact hole CTH1 (
以上に述べた前記実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)素子基板101上に設けられたゲート絶縁膜103と層間絶縁膜104とを貫通するコンタクトホールCTH1は、孔104aを有する層間絶縁膜104をマスクとしてゲート絶縁膜103をドライエッチングして、ドレイン電極110dに到達する孔103aをゲート絶縁膜103に形成することによって形成される。したがって、従来技術のように第1のコンタクトホールの開口の内側に第2のコンタクトホールを形成する方法に比べて、使用するマスク数を減らしてコンタクトホールCTH1を形成することができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The contact hole CTH1 penetrating the
(2)また、ゲート絶縁膜103をドライエッチングする際には、素子基板101の面法線101aがドライエッチング方向と交差するように、素子基板101を傾斜させるので、素子基板101上において面法線と交差する方向に傾斜した傾斜面103bを有する孔103aを形成することができる。そのため、コンタクトホールCTH1を用いれば、第2絶縁膜の上に設けられた導電層と第1絶縁膜の下に設けられた導電層とを互いに電気的に接続することが容易になる。
(2) When the
(3)ドライエッチングにおけるゲート絶縁膜103のエッチングレートは層間絶縁膜104のエッチングレートに比べて速いので、一定の方向にエッチングが進行して、所望の傾斜角度θ1を有する孔103aを形成することができる。言い換えれば、任意の傾斜角度を有する孔103aを形成可能である。
(3) Since the etching rate of the
(4)さらに、画素電極形成工程(ステップS8)において、蒸着法を用いて導電性材料を成膜すると、孔103aの傾斜面103bや段差部103cに効率よく膜付けが可能となるため、画素電極124とドレイン電極110dとを電気的に安定した状態で接続可能なコンタクトホールCTH1を形成することができる。そのため、コンタクトホールCTH1を用いれば、第2絶縁膜の上に設けられた導電層と第1絶縁膜の下に設けられた導電層とを互いに電気的に接続することが容易になる。
(4) Furthermore, in the pixel electrode formation step (step S8), when a conductive material is formed by vapor deposition, it is possible to efficiently form a film on the
(5)上記素子基板101の製造方法を適用して得られた素子基板101を有する電気泳動装置100は、半導体装置としてのTFT110と画素電極124との安定的な電気的接続が図られているので、電気的な駆動において高い信頼性を有する電気泳動装置100を提供できる。
(5) In the
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。 Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.
(変形例1)上記実施形態では、ドライエッチングを用いたコンタクトホールCTH1(孔104a、孔103a)の形成について説明したが、エッチング後のコンタクトホールCTH1の形状は、孔が形成される絶縁膜の材料構成とドライエッチング条件ならびにドライエッチングにおける絶縁膜のエッチングレートの影響を受けることは言うまでもない。図8(a)および(b)は変形例1の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
(Modification 1) In the above embodiment, the formation of the contact hole CTH1 (
図8(a)に示すように、ドライエッチングによって層間絶縁膜104がエッチングされる条件、例えば、ゲート絶縁膜103のエッチングレートが層間絶縁膜104のエッチングレートに比べて同等もしくは遅い場合、層間絶縁膜104のエッチングの方が先に進むことになり、孔104aが拡大してゆくので、孔104aを介してドライエッチングされるゲート絶縁膜103の表面積が増える。したがって、ドライエッチング終了後には、図8(b)に示すように、ドライエッチング方向よりも傾斜した傾斜面を有する孔103aおよび孔104aを形成することができる。つまり、後続の導電性材料の成膜がよりし易くなる。
As shown in FIG. 8A, when the
(変形例2)また、ゲート絶縁膜103における孔103aの形状は、ゲート絶縁膜103のエッチング異方性にも依存する。図9(a)〜(c)は変形例2の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
(Modification 2) The shape of the
図9(a)に示すように、ゲート絶縁膜103を構成する材料や層間絶縁膜104を構成する材料によっては、ドライエッチングにおける膜厚方向のエッチングレートE1を膜厚方向と直交する方向のエッチングレートE2に比べて遅く(エッチングレートE1<エッチングレートE2)することができる。その場合、図9(b)に示すように素子基板101を傾斜角度θ1で傾斜させてゲート絶縁膜103をドライエッチングすると、ドライエッチング方向に対してゲート絶縁膜103と層間絶縁膜104との界面付近で、ゲート絶縁膜103のエッチングが膜厚方向と直交する方向にも進むので、この界面でオーバーハングが発生してしまう。したがって、図9(c)に示すように、傾斜角度をθ1よりも大きなθ2とすることで、ゲート絶縁膜103のエッチング開始領域を孔104aの内壁から遠ざけて、オーバーハングの発生を防止することができる。具体的には、傾斜角度θ2を30度以上40度以下とするとよい。
As shown in FIG. 9A, depending on the material forming the
(変形例3)上記実施形態の半導体装置の製造方法を適用可能な構成は、有機半導体材料からなる半導体層110aを有するTFT110に限定されない。図10は変形例の半導体装置の構造を示す概略断面図である。
(Modification 3) The configuration to which the semiconductor device manufacturing method of the above embodiment can be applied is not limited to the
例えば、図10に示すように、半導体装置としてのTFT210の製造方法は、石英基板が用いられた素子基板201上に多結晶質シリコン膜を形成し、これにリンなどの不純物をドープすることによって、不純物の濃度が低いチャネル領域と、これを挟んで不純物の濃度が高いソース領域210sおよびドレイン領域210dを有する半導体層210aを形成する。続いて、半導体層210aを覆うように例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜203を形成し、チャネル領域に対応した位置にゲート電極210gを形成する。そして、これらを覆うように例えば酸化シリコンからなる第1層間絶縁膜204を形成する。次に、上記実施形態の半導体装置の製造方法を適用して、まず第1層間絶縁膜204のソース領域210sおよびドレイン領域210dに対応した位置に第1開口部204aおよび第1開口部204bを形成する。さらに、第1層間絶縁膜204をマスクとして素子基板201を傾斜させてゲート絶縁膜203にドライエッチングを施し、ドライエッチング方向に傾斜した第2開口部203aおよび第2開口部203bを形成する。そして、例えば、液相プロセスで導電材料を含む液体材料を第1層間絶縁膜204上に塗布すれば、データ線214とソース領域210sとを接続させるコンタクトホールCTH22を形成できる。また、ドレイン領域210dに繋がるコンタクトホールCTH21の前段を形成できる。
For example, as shown in FIG. 10, a manufacturing method of a
次に、これらを覆うように第2層間絶縁膜205を形成する。第2層間絶縁膜205は無機系絶縁材料でも有機系絶縁材料でもよい。これにフォトリソグラフィ法を用いて第1開口部204aに連通する第3開口部205aを形成する。そして、第2層間絶縁膜205上に画素電極224を気相プロセスまたは液相プロセスを用いて形成すれば、画素電極224とドレイン領域210dとを接続させるコンタクトホールCTH21を形成することができる。
なお、2つのコンタクトホールCTH21,22を形成することに限定されず、どちらか一方の形成方法に上記実施形態の半導体装置の製造方法を適用してもよい。
Next, a second
Note that the present invention is not limited to the formation of the two contact holes CTH21 and 22, and the semiconductor device manufacturing method of the above embodiment may be applied to one of the formation methods.
つまり、無機材料からなる半導体層を有する半導体装置の製造方法にも適用可能であり、データ線や画素電極あるいは容量電極といった導電膜との安定的な接続を図ることができる。また、導電膜の形成方法において気相プロセス、液相プロセスを問わず安定した接続を実現できる。 That is, the present invention can be applied to a method for manufacturing a semiconductor device having a semiconductor layer made of an inorganic material, and stable connection with a conductive film such as a data line, a pixel electrode, or a capacitor electrode can be achieved. In addition, a stable connection can be realized regardless of a vapor phase process or a liquid phase process in the method for forming a conductive film.
さらには、絶縁膜の構成は、2層に限定されず、上記のように3層としてもよい。すなわち、基板上における導電膜の形成位置に応じてこれに接続すべく開口部を対応する絶縁膜に形成すればよい。 Furthermore, the configuration of the insulating film is not limited to two layers, and may be three layers as described above. In other words, the opening may be formed in the corresponding insulating film so as to connect to the conductive film on the substrate.
(変形例4)上記実施形態における半導体装置の製造方法ならびに素子基板の製造方法を適用可能な電気光学装置は、電気泳動装置100に限定されない。例えば、スイッチング素子としてTFTを備えた液晶装置、有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置、FED(Field Emission Display)、SED(Surface−conduction Electron−emitter Display)などにも適用可能である。
(Modification 4) The electro-optical device to which the method for manufacturing a semiconductor device and the method for manufacturing an element substrate in the above embodiment can be applied is not limited to the
100…電気光学装置としての電気泳動装置、101…基板としての素子基板、101a…面法線、103…第1の層あるいは第1絶縁膜としてのゲート絶縁膜、103a…第2開口部としての孔、104…第2の層あるいは第2絶縁膜としての層間絶縁膜、104a…第1開口部としての孔、110…半導体装置としてのTFT、110a…半導体層、110d…ドレイン電極、110s…ソース電極、110g…ゲート電極、124…導電膜としての画素電極、201…素子基板、203…ゲート絶縁膜、203a…第2開口部、204…第1層間絶縁膜、204a…第1開口部、205…第2層間絶縁膜、210…半導体装置としてのTFT、210a…半導体層、210d…ドレイン領域、210s…ソース領域、210g…ゲート電極、CTH1,21,22…開口部としてのコンタクトホール、E1…厚み方向のエッチングレート、E2…厚み方向に直交する方向のエッチングレート、θ1,θ2…素子基板の傾斜角度。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第2の層に前記開口部を構成する第1開口部を形成する工程と、
前記第1開口部が形成された前記第2の層をマスクとして、前記基板の面法線に対して交差する一の方向からドライエッチングを施して、前記第1の層に前記一の方向に傾斜すると共に、前記第1開口部に連通する第2開口部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする基板の製造方法。 A method of manufacturing a substrate having a first layer and a second layer stacked on a substrate, and an opening that penetrates the first layer and the second layer,
Forming a first opening constituting the opening in the second layer;
Using the second layer in which the first opening is formed as a mask, dry etching is performed from one direction intersecting the surface normal of the substrate, and the first layer is moved in the one direction. Inclining and forming a second opening communicating with the first opening;
A method for manufacturing a substrate, comprising:
前記第2絶縁膜に前記開口部を構成する第1開口部を形成する工程と、
前記第1開口部が形成された前記第2絶縁膜をマスクとして、前記基板の面法線に対して交差する一の方向からドライエッチングを施して、前記第1絶縁膜に前記一の方向に傾斜すると共に、前記第1開口部に連通する第2開口部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Penetrating through a semiconductor layer provided on the substrate, at least a first insulating film and a second insulating film stacked in order covering the semiconductor layer, the first insulating film and the second insulating film, A manufacturing method of a semiconductor device comprising: an opening overlapping in plan view with one of a source region and a drain region of a semiconductor layer,
Forming a first opening constituting the opening in the second insulating film;
Using the second insulating film in which the first opening is formed as a mask, dry etching is performed from one direction intersecting the surface normal of the substrate, and the first insulating film is moved in the one direction. Inclining and forming a second opening communicating with the first opening;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1絶縁膜が汎用有機ポリマーであり、
前記第2絶縁膜が無機・有機ハイブリッドポリマーであって、
前記第2開口部は、前記ソース電極および前記ドレイン電極のうち少なくとも一方に開口するように形成されることを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor layer is formed across the source electrode and the drain electrode using an organic semiconductor material,
The first insulating film is a general-purpose organic polymer;
The second insulating film is an inorganic / organic hybrid polymer,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the second opening is formed so as to open to at least one of the source electrode and the drain electrode.
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