JPH11307782A - 半導体装置およびその作製方法 - Google Patents

半導体装置およびその作製方法

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JPH11307782A
JPH11307782A JP10131448A JP13144898A JPH11307782A JP H11307782 A JPH11307782 A JP H11307782A JP 10131448 A JP10131448 A JP 10131448A JP 13144898 A JP13144898 A JP 13144898A JP H11307782 A JPH11307782 A JP H11307782A
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diamond
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tft
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電破壊を防止し、信頼性の高い半導体装置
を提供する。 【解決手段】 絶縁基板１０１の表面にダイヤモンド状
炭素（ＤＬＣ）膜１０２を形成し、その後絶縁基板１０
１上に薄膜トランジスタを形成する。このＤＬＣ膜１０
２により静電気を逃がし、薄膜トランジスタの静電破壊
を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本願発明は、基板上に形成さ
れた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有する半導体装置の
構成及び作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、薄型、
軽量、低消費電力といった特徴により、ＣＲＴに代わる
画像表示装置として注目されている。
【０００３】液晶ディスプレイの種類のうちの一つに、
ＴＦＴ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）がある。こ
れは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を画素のスイッチン
グ素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式の液
晶ディスプレイである。
【０００４】このアクティブマトリクス型液晶ディスプ
レイは、各画素に配置されたＴＦＴが絶縁基板上に多数
形成され、アクティブマトリクス回路を構成している。
さらに、最近では、アクティブマトリクス回路を駆動す
るための駆動回路も絶縁基板上に形成したディスプレイ
も提案されている。この駆動回路も多数のＴＦＴなどの
素子で構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、アクティ
ブマトリクス型液晶ディスプレイは、多くのＴＦＴが絶
縁基板上に形成されているので、静電気に弱い。静電気
は、液晶ディスプレイが人や物と擦れたときなどに発生
し、絶縁基板などに帯電する。
【０００６】特にＴＦＴはこの帯電された静電気により
破壊されやすい。これは、そのゲイト絶縁膜が５０〜２
００ｎｍと薄いので、静電気によりゲイト絶縁膜に高電
圧がかかりが絶縁破壊を起こしやすいからである。ま
た、静電気によりＴＦＴの活性層に高電流が流れ、そこ
が劣化してしまう。さらに、ひどい時には剥離してしま
うこともある。
【０００７】そして、ＴＦＴが故障すると、液晶ディス
プレイの画素がオン状態またはオフ状態のままになり、
液晶ディスプレイの表示に欠陥が生じることになる。
【０００８】このような静電破壊は、液晶ディスプレイ
の使用中だけでなく、液晶ディスプレイの作製中にも起
こり得る。作製中では、人や装置と触れた時などに静電
気が発生しやすい。
【０００９】本願発明は、上記のような静電破壊を防止
し、信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の構成は、絶縁基板上に形成された薄膜トランジスタ
と、前記絶縁基板の、前記薄膜トランジスタが形成され
ている面と反対の面に形成されたダイヤモンド状炭素膜
とを有することを特徴とする。
【００１１】ここで、ダイヤモンド状炭素とは、ダイヤ
モンド・ライク・カーボン（Diamond-like Carbon 、略
してＤＬＣ）、硬質炭素、ｉ−カーボンとも呼ばれ、sp
3 結合を主体としたアモルファスな炭素である。ただ
し、作製条件によっては、ダイヤモンドの微結晶が含ま
れることもある。
【００１２】また、他の発明の構成は、絶縁基板上に形
成されたダイヤモンド状炭素膜と、前記ダイヤモンド状
炭素膜上に形成された下地膜と、前記下地膜上に形成さ
れた薄膜トランジスタとを有することを特徴とする。
【００１３】さらに、他の発明の構成は、絶縁基板上に
形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタ
上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成
されたダイヤモンド状炭素膜とを有することを特徴とす
る。
【００１４】また、本発明の作製方法の構成は、絶縁基
板上に薄膜トランジスタを形成する半導体装置の作製方
法において、前記絶縁基板は、前記薄膜トランジスタを
形成する面と反対の面にダイヤモンド状炭素膜が形成さ
れていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【００１５】他の発明の構成は、絶縁基板上にダイヤモ
ンド状炭素膜を形成する工程と、前記ダイヤモンド状炭
素膜上に下地膜を形成する工程と、前記下地膜上に薄膜
トランジスタを形成する工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の作製方法。
【００１６】また、他の発明の構成は、絶縁基板上に薄
膜トランジスタを形成する工程と、前記薄膜トランジス
タを覆って層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁
膜上にダイヤモンド状炭素膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１において、絶縁基板１０１の
表面にダイヤモンド状炭素膜（以下ＤＬＣ膜と呼ぶ）１
０２を形成する（図１（Ａ））。そして、公知の方法に
よりＴＦＴを形成する（図１（Ｂ））。このように、静
電破壊を防止するための膜として、ＤＬＣ膜を液晶ディ
スプレイに設ける。
【００１８】ＤＬＣ膜は、その比抵抗が１０7 〜１０14
Ωｃｍと絶縁基板に用いられる材料（石英やガラスなど
で、およそ比抵抗は１０16〜１０19Ωｃｍ）よりも小さ
い。したがって、液晶ディスプレイ、特に基板に帯電し
た静電気を逃がすことができ、ゲイト絶縁膜１０４の静
電破壊を防止することができる。
【００１９】また、ＴＦＴを形成する前に基板にＤＬＣ
膜が設けられているので、液晶ディスプレイの使用中だ
けではなく、その作製中で起こる静電破壊も防止するこ
とができる。
【００２０】さらに、ＤＬＣ膜は、ビッカース硬度が２
０００〜５０００ｋｇｆ／ｍｍ2 と硬いので、基板の表
面を保護する役割も果たす。
【００２１】加えて、ＤＬＣ膜は、可視光、赤外光を透
過するので、光を基板や液晶に透過させて画像を表示す
る透過型液晶ディスプレイに適用することが可能であ
る。
【００２２】以下に、本発明の実施例を示す。なお、各
実施例ではトップゲイト型ＴＦＴが示されているが、他
の構造のＴＦＴでも本発明の効果を得ることができる。
【００２３】
【実施例】〔実施例１〕本実施例では、本発明の透過型
液晶ディスプレイの構成および作製工程を図１を用いて
説明する。ただし、図１に示すのは、アクティブマトリ
クス回路のＴＦＴの断面図である。
【００２４】図１（Ａ）において、絶縁基板１０１の表
面にＤＬＣ膜１０２を形成する。詳細な成膜方法および
成膜装置などについては、特公平３−７２７１１号公
報、特公平４−２７６９０号公報、特公平４−２７６９
１号公報に開示されている。
【００２５】なお、本実施例では透過型液晶ディスプレ
イを作製するので、ＤＬＣ膜は透明でなければならな
い。しかし、ＤＬＣ膜は、膜質にもよるが、膜厚が増す
につれて次第に褐色（または黄色）を帯び、透過率が低
下する。また、ＤＬＣ膜があまり薄いと均一な成膜が困
難であり、静電気を逃がすという効果もあまり期待でき
ない。そのため、本実施例では、ＤＬＣ膜の膜厚を５〜
１００ｎｍとする。
【００２６】また、絶縁基板としてはガラス基板より石
英基板を用いる方が好ましい。これは、以下のような理
由による。
【００２７】ガラス基板は、このあとのＴＦＴの作製工
程において、非晶質珪素膜の結晶化、絶縁膜の成膜など
の工程で高温に加熱される。しかし、これらの工程で
は、ガラス基板の歪み点の温度（６００℃）に近い温度
まで加熱するので、ガラス基板は収縮してしまう。ま
た、ＤＬＣ膜は上述したように非常に硬い膜である。し
たがって、ガラス基板が収縮する際にＤＬＣ膜が割れた
り剥離してしまう恐れがある。
【００２８】それに対し、石英基板は、歪み点温度が１
０００℃以上なので、ＴＦＴ作製工程において収縮する
ことはほとんどない。
【００２９】さらに、絶縁基板１０１とＤＬＣ膜１０２
との密着性を向上するために、絶縁基板１０１とＤＬＣ
膜１０２との間にバッファ層を設けるとよい。バッファ
層としては、珪素膜、炭化珪素膜などを用いるとよい。
【００３０】そして、絶縁基板上１０１に半導体膜１０
３を形成する。半導体膜としては、非晶質珪素膜、多結
晶珪素膜などを用いればよい。また、半導体膜１０３を
形成する前に、絶縁基板１０１上に、酸化珪素膜や窒化
珪素膜などの下地膜を形成してもよい。
【００３１】次に、半導体膜１０３上にゲイト絶縁膜１
０４、ゲイト電極１０５を形成する。その後、半導体膜
中に不純物を注入し、ソース領域１０６およびドレイン
領域１０７を形成する。１０８にはチャネル形成領域が
形成される。
【００３２】次に、ゲイト絶縁膜１０４、ゲイト電極１
０５を覆って、第１の層間絶縁膜１０９を形成する。そ
して、ゲイト絶縁膜１０４と第１の層間絶縁膜１０６に
コンタクトホールを形成し、ソース電極１０７、ドレイ
ン電極１０８を形成する。こうして、ＴＦＴを形成する
（図１（Ｂ））。
【００３３】そして、ＴＦＴを覆って第２の層間絶縁膜
１０９を形成し、ＴＦＴ上方の、第２の層間絶縁膜上に
遮光膜１１０を形成する。そして、第３の層間絶縁膜１
１１を形成後、ＩＴＯなどの透光性導電膜でなる画素電
極１１２を形成する（図１（Ｃ））。なお、これらの作
製方法も公知の方法を用いればよい。
【００３４】そして、公知の方法で液晶ディスプレイを
完成させる。
【００３５】〔実施例２〕本実施例では、本発明の他の
構成の透過型液晶ディスプレイについて、図２を用いて
説明する。図２に示すのは、アクティブマトリクス回路
部の断面図である。
【００３６】まず図２（Ａ）に示すように、実施例１と
同様にして、絶縁基板２０１上にＴＦＴ２０２を形成す
る。２０３は第１の層間絶縁膜である。そして、ＴＦＴ
２０２を覆って第２の層間絶縁膜２０４を形成する。次
に、第２の層間絶縁膜２０４上にＤＬＣ膜２０５を５〜
１００ｎｍの厚さに形成する（図２（Ｂ））。
【００３７】このとき、第２の層間絶縁膜２０４に有機
樹脂膜を用いるとよい。これは、有機樹脂膜とＤＬＣ膜
とは共に炭素系の物質なので密着性がよい。したがって
ＤＬＣ膜は有機樹脂膜より剥がれにくいからである。有
機樹脂膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミ
ドアミド、アクリルなどがあげられる。
【００３８】そして、ＤＬＣ膜２０５上に遮光膜２０６
を形成し、さらに第３の層間絶縁膜２０７を形成する。
遮光膜２０６としては黒色顔料やグラファイトを分散さ
せた有機樹脂膜（以下黒色樹脂膜と呼ぶ）や、遮光性を
有する導電膜（代表的にはチタン、クロム、アルミニウ
ムなどの金属膜）などを用いることができる。特に、黒
色樹脂はＤＬＣ膜との密着性が良いので、黒色樹脂膜を
用いる方が好ましい。
【００３９】そして、コンタクトホールを形成し、ＩＴ
Ｏなどの透光性導電膜を用いて画素電極２０８を形成す
る（図２（Ｃ））。なお、コンタクトホールを形成する
際、ＤＬＣ膜２０５は、酸素プラズマ、水素プラズマ、
イオンミリング等によりエッチングすることができる。
【００４０】さらに、公知の方法を用いて、液晶ディス
プレイを完成させる。
【００４１】このように、ＴＦＴ２０２の上方にＤＬＣ
膜２０５を設けた構成を用いても、ＴＦＴの静電破壊を
防ぐことができる。
【００４２】〔実施例３〕実施例１、２では、透過型液
晶ディスプレイについて説明をしたが、反射型液晶ディ
スプレイにも同様に適用できる。画素電極としては、ア
ルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料など
の反射性を有する導電膜を用いればよい。
【００４３】また反射型液晶ディスプレイの場合、ＤＬ
Ｃ膜の透過率を考慮する必要がないので、膜が剥離しな
い程度まで膜厚を厚くし、静電気を逃がす効果を高める
ことができる。実際には５０〜２００ｎｍ（より好まし
くは１００〜１５０ｎｍ）とすればよい。
【００４４】〔実施例４〕実施例１では、基板の、ＴＦ
Ｔを形成する面と反対の面にＤＬＣ膜を設ける場合につ
いて説明したが、本実施例では、ＴＦＴを形成する面に
ＤＬＣ膜を設ける場合について説明する。図３に示すの
は、本実施例のアクティブマトリクス回路部の断面図で
ある。
【００４５】まず、絶縁基板３０１上に実施例１と同様
にＤＬＣ膜３０２を形成する。ＤＬＣ膜３０２の膜厚は
５〜１００ｎｍとする。なお、反射型液晶ディスプレイ
を作製する場合は、５０〜２００ｎｍ（より好ましくは
１００〜１５０ｎｍ）とする。
【００４６】このとき、基板３０１とＤＬＣ膜３０２と
の密着性を向上させるために、それらの間に珪素または
炭化珪素などのバッファ層を設けてもよい。また、この
あとのＴＦＴの作製工程における加熱処理を考慮して、
絶縁基板としてはガラス基板より石英基板を用いる方が
好ましい。
【００４７】次に、ＤＬＣ膜３０２上に下地膜３０３と
して酸化珪素膜または窒化珪素膜などの絶縁膜を形成す
る。そして、下地膜３０３上に、公知の方法を用いて、
ＴＦＴ３０４を形成する。
【００４８】このように、本実施例に示す構成を用いて
も、液晶ディスプレイの作製中や使用中の静電破壊を防
止することができる。
【００４９】〔実施例５〕本実施例では、同一基板上に
アクティブマトリクス回路と駆動回路を有する液晶ディ
スプレイの構成について説明する。アクティブマトリク
ス回路と駆動回路を有する基板の構成を図４に示す。
【００５０】絶縁基板４０１上には、アクティブマトリ
クス回路４０２、ゲイト駆動回路４０３、ソース駆動回
路４０４、ロジック回路４０５が形成されている。駆動
回路はＮチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴを相補
的に組み合わせたＣＭＯＳ回路で構成されている。ま
た、ロジック回路４０５は、画像信号の変換や補正など
の処理を行う信号処理回路である。具体的には、Ａ／Ｄ
コンバータ回路、γ補正回路、メモリ回路が含まれ、こ
れらもＴＦＴで構成されている。
【００５１】そして、絶縁基板４０１の、回路が形成さ
れている面の反対側にＤＬＣ膜４０６が形成されてい
る。このＤＬＣ膜４０６により、アクティブマトリクス
回路のＴＦＴだけでなく、ゲイト駆動回路４０３、ソー
ス駆動回路４０４、ロジック回路４０５のＴＦＴの静電
破壊を防ぐことができる。
【００５２】なお、ＤＬＣ膜４０６は、実施例２のよう
にＴＦＴの上方に設けても、実施例４のようにＴＦＴと
絶縁基板との間に設けてもよい。
【００５３】〔実施例６〕本発明の構成は、液晶ディス
プレイ以外にも他の様々な電気光学装置や半導体回路に
適用することができる。
【００５４】液晶ディスプレイ以外の電気光学装置とし
てはＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置やイメージ
センサ等が挙げられる。また、半導体回路としては、Ｉ
Ｃチップで構成されるマイクロプロセッサの様な演算処
理回路、携帯機器の入出力信号を扱う高周波モジュール
（ＭＭＩＣなど）等が挙げられる。
【００５５】このように、本発明はＴＦＴで構成される
半導体回路によって機能する全ての半導体装置に対して
適用することができる。
【００５６】〔実施例７〕実施例５、６に示した電気光
学装置や半導体回路は、様々な電子機器に利用される。
この電子機器としては、ビデオカメラ、スチルカメラ、
プロジェクター、プロジェクションＴＶ、ヘッドマウン
トディスプレイ、カーネビゲーション、パーソナルコン
ピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯
電話など）等が挙げられる。それらの例を図５に示す。
【００５７】図５（Ａ）に示すのは携帯電話であり、本
体２００１、音声出力部２００２、音声入力部２００
３、表示装置２００４、操作スイッチ２００５、アンテ
ナ２００６で構成される。本発明は音声出力部２００
２、音声入力部２００３、表示装置２００４に適用する
ことができる。
【００５８】図５（Ｂ）に示すのはビデオカメラであ
り、本体２１０１、表示装置２１０２、音声入力部２１
０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受
像部２１０６で構成される。本発明は表示装置２１０
２、音声入力部２１０３、受像部２１０６に適用するこ
とができる。
【００５９】図５（Ｃ）に示すのはモバイルコンピュー
タであり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２
２０３、操作スイッチ２２０４、表示装置２２０５で構
成される。本発明は受像部２２０３、表示装置２２０５
に適用することができる。
【００６０】図５（Ｄ）に示すのはヘッドマウントディ
スプレイであり、本体２３０１、表示装置２３０２、バ
ンド部２３０３で構成される。本発明は表示装置２３０
２に適用することができる。
【００６１】図５（Ｅ）に示すのはリア型プロジェクタ
ーであり、本体２４０１、光源２４０２、表示装置２４
０３、偏光ビームスプリッタ２４０４、リフレクター２
４０５、２４０６、スクリーン２４０７で構成される。
本発明は表示装置に適用できる。
【００６２】図５（Ｆ）に示すのはフロント型プロジェ
クターであり、本体２５０１、光源２５０２、表示装置
２５０３、光学系２５０４、スクリーン２５０５で構成
される。本発明は表示装置２５０３に適用することがで
きる。
【００６３】以上のように、本発明の適用範囲は極めて
広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能で
ある。
【００６４】
【発明の効果】本発明の構成をとることにより、基板に
帯電した静電気を逃がし、ＴＦＴの静電破壊を防ぐこと
ができる。そして、信頼性の高い電気光学装置や半導体
回路、それらを搭載した電子機器を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のアクティブマトリクス回路の作製工
程を示す図。
【図２】 本発明のアクティブマトリクス回路の作製工
程を示す図。
【図３】 本発明のアクティブマトリクス回路の構成を
示す図。
【図４】 本発明のアクティブマトリクス回路と駆動回
路を有する基板の構成を示す図。
【図５】 電子機器の構成を示す図。
【符号の説明】
１０１ 絶縁基板 １０２ ＤＬＣ膜 １０３ 半導体膜 １０４ ゲイト絶縁膜 １０５ ゲイト電極 １０６ ソース領域 １０７ ドレイン領域 １０８ チャネル形成領域 １０９ 第１の層間絶縁膜 １１０ ソース電極 １１１ ドレイン電極 １１２ 第２の層間絶縁膜 １１３ 遮光膜 １１４ 第３の層間絶縁膜 １１５ 画素電極

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁基板上に形成された薄膜トランジス
    タと、 前記絶縁基板の、前記薄膜トランジスタが形成されてい
    る面と反対の面に形成されたダイヤモンド状炭素膜とを
    有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 絶縁基板上に形成されたダイヤモンド状
    炭素膜と、 前記ダイヤモンド状炭素膜上に形成された下地膜と、 前記下地膜上に形成された薄膜トランジスタとを有する
    ことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記絶縁基
    板は石英基板であることを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項４】 絶縁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層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜上に形成されたダイヤモンド状炭素膜と
    を有することを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項５】 請求項４において、前記ダイヤモンド状
    炭素膜上に形成された透光性導電膜をさらに有すること
    を特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項６】 請求項５において、前記ダイヤモンド状
    炭素膜の膜厚は５〜１００ｎｍであることを特徴とする
    半導体装置。
  7. 【請求項７】 絶縁基板上に薄膜トランジスタを形成す
    る半導体装置の作製方法において、 前記絶縁基板は、前記薄膜トランジスタを形成する面と
    反対の面にダイヤモンド状炭素膜が形成されていること
    を特徴とする半導体装置の作製方法。
  8. 【請求項８】 絶縁基板上にダイヤモンド状炭素膜を形
    成する工程と、 前記ダイヤモンド状炭素膜上に下地膜を形成する工程
    と、 前記下地膜上に薄膜トランジスタを形成する工程とを有
    することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  9. 【請求項９】 請求項７または８において、前記絶縁基
    板は石英基板であることを特徴とする半導体装置の作製
    方法。
  10. 【請求項１０】 絶縁基板上に薄膜トランジスタを形成
    する工程と、 前記薄膜トランジスタを覆って層間絶縁膜を形成する工
    程と、 前記層間絶縁膜上にダイヤモンド状炭素膜を形成する工
    程とを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、前記ダイヤモン
    ド状炭素膜上に透光性導電膜を形成する工程とをさらに
    有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１において、前記ダイヤモン
    ド状炭素膜の膜厚は１０〜１００ｎｍであることを特徴
    とする半導体装置の作製方法。
JP10131448A 1998-04-24 1998-04-24 半導体装置およびその作製方法 Withdrawn JPH11307782A (ja)

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