半导体显示器件制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种具有层间绝缘膜的半导体显示器件，此层间绝缘膜能够获得表面平整性同时控制成膜时间，能够控制以清除潮气为目的的热处理的处理时间，并能够防止层间绝缘膜中的潮气释放到邻近层间绝缘膜的膜或电极。形成了包含氮且比有机树脂更不容易透过潮气的无机绝缘膜，以便覆盖ＴＦＴ。接着，包含光敏丙烯酸树脂的有机树脂膜被涂敷到有机绝缘膜，且有机树脂膜被局部曝光以便开口。然后，形成包含氮且比有机树脂更不容易透过潮气的无机绝缘膜，以便覆盖开口的有机树脂膜。然后，在有机树脂膜的开口部分中，用腐蚀方法对栅绝缘膜和二个包含氮的无机绝缘膜层开口，以便暴露ＴＦＴ的有源层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体显示器件，其中有机树脂膜被用作层间绝缘膜。
技术介绍
近年来，在衬底上制作TFT的技术已经取得了巨大进展，并正在将此技术应用于是为一种半导体器件的有源矩阵半导体显示器件。特别是采用多晶半导体膜的TFT，由于其场效应迁移率高于采用非晶半导体膜的常规TFT而能够工作于高速下。这样就有可能利用制作在与其上制作象素的衬底完全相同的衬底上的驱动电路，来执行常规地由提供在衬底外部的驱动电路所执行的象素控制。TFT包括借助于将提供一种导电类型的杂质加入到半导体膜而得到的有源层、栅电极、以及提供在有源层与栅电极之间的栅绝缘膜。通常还制作包括绝缘膜的层间绝缘膜来覆盖TFT，并在层间绝缘膜上形成待要电连接到TFT的布线。除非层间绝缘膜的表面被充分地整平，否则当在层间绝缘膜上形成电连接到TFT的布线时，就会引起布线断开，或布线局部地变薄而提高布线电阻。此外，在象素电极被制作在层间绝缘膜上的情况下，由于层间绝缘膜表面的不平整而在象素电极表面上形成不平整性，或象素电极的厚度无法均匀，这表现为显示的不规则性。因此，为了防止根据TFT特有的形状而在层间绝缘膜表面上出现不平整，必须形成大约1-5微米的足够厚的层间绝缘膜。层间绝缘膜被粗略地分成以下称为无机树脂膜的无机绝缘膜和包括具有绝缘性质的有机树脂的绝缘膜(以下称为有机树脂膜)。用诸如CVD方法或溅射方法之类的化学气相淀积来形成无机绝缘膜。于是，在无机绝缘膜被用作层间绝缘膜的情况下，由于无机绝缘膜必须形成得厚到足以使其表面平整，故存在着处理费时间的缺点。另一方面，在采用有机树脂膜的情况下，由于有机树脂能够被涂敷到其上制作TFT的衬底上，故能够容易地形成其表面平整的层间绝缘膜。顺便说一下，借助于在其中开有接触孔的层间绝缘膜上形成具有导电性的膜(以下称为导电膜)并对导电膜进行腐蚀，来形成连接到TFT的布线。在此情况下，湿法腐蚀和干法腐蚀二者都可以被用作导电膜的腐蚀方法。但湿法腐蚀由于是各向同性腐蚀而无法克服3微米或以下布线图形的微细(micronization)化。另一方面，干法腐蚀由于可能是各向异性腐蚀而能够克服布线图形的微细化。但干法腐蚀的一个问题是，当层间绝缘膜上的导电膜包括有机树脂膜时，有机树脂膜的表面被粗糙化。若有机树脂膜的表面被粗糙化，则待要制作在有机树脂膜上的象素电极的表面平整性变坏，这影响到象素的显示。此外，有机树脂的吸水性高，且吸收用于显影的碱性水溶液中的潮气从而隆起。于是，必须提供一个步骤，以便在显影之后对有机树脂膜进行热处理来蒸发其中包含的潮气。而且，即使对有机树脂膜进行热处理以蒸发潮气，此膜也可能吸收邻近膜或大气中的潮气，膜中的潮气随着时间的推移而侵蚀制作成与有机树脂膜相接触的布线，显示平版的长期可靠性变坏。
技术实现思路
考虑到上述和其它的缺点，提出了本专利技术，本专利技术的目的是提供一种具有层间绝缘膜的半导体显示器件，它能够获得层间绝缘膜表面平整性同时控制成膜时间，能够控制用来清除层间绝缘膜中的潮气的热处理的时间，并能够防止潮气释放到邻近层间绝缘膜的膜或电极。此外，由于包含薄膜晶体管的电路在其表面上或多或少具有不平整性，故在其上制作液晶元件或发光元件的过程中，通常用有机树脂膜等来整平表面。但本申请人的研究已经证明了下面的事实。亦即，已经证明在树脂膜被用作层间绝缘膜并用干法腐蚀技术制作接触孔的情况下，完成的薄膜晶体管的阈值(Vth)大幅度起伏。例如，图24A和24B所示的数据是检测制作在SOI衬底上的薄膜晶体管阈值电压起伏的结果。图中的黑圆圈表示氮化硅(SiN)膜和丙烯酸膜的叠层结构被用作层间绝缘膜的情况，而图中的空白三角形表示氧氮化硅(SiNO)膜和氮氧化硅(SiON)膜的叠层结构被用作层间绝缘膜的情况。此外，在二种情况下，在开口接触孔的过程中都采用干法腐蚀技术。注意，区分“SiNO”和“SiON”是为了表明前者包含的氮多于氧，而后者包含的氧多于氮。图24A和24B的数据是一曲线，其中阈值电压的起伏根据统计处理，沟道长度(载流子运动的长度)用水平轴表示，Vth起伏用垂直轴表示。“四分差”是众所周知的统计处理。四分差是正态概率曲线中25％数值与75％数值之间的差值，并作为不受异常值影响的统计处理而受到注意。本申请人基于这一四分差(也称为25％偏差)确定了16％的数值与84％的数值之间的差值作为16％偏差，并将数值绘制在垂直轴上作为“Vth偏差”。注意，由于就正态概率分布而言，16％偏差等效于±σ，故在数据绘制中采用分别乘以系数并改变成能够被认为是±3σ的数值。仅仅从数据判断，采用丙烯酸膜作为层间绝缘膜的n沟道TFT和p沟道TFT的起伏分别约为采用SiNO膜和SiON膜作为层间绝缘膜的TFT的起伏的4倍和2倍。显然，当采用丙烯酸膜时，起伏更大。本申请人估计在干法腐蚀时的等离子体损伤引起丙烯酸膜捕获电荷，引起阈值起伏。考虑到上述问题，已经提出了本专利技术，本专利技术的目的是提供一种技术，用来制造薄膜晶体管，而在用有机树脂膜作为层间绝缘膜制造显示器件的过程中不使其阈值电压起伏，从而获得显示器件工作性能稳定性改善并提高电路设计的设计裕度。此外，本专利技术的另一目的是获得显示器件图象质量的改善。在本专利技术中，包含正光敏丙烯酸树脂的有机树脂膜的周边环绕比有机树脂更不容易透过潮气的包含氮的绝缘膜。更具体地说，在制作TFT之后，形成比有机树脂更不容易透过潮气的包含氮的无机绝缘膜，以便覆盖TFT。接着，将包含光敏丙烯酸树脂的有机树脂涂敷到无机绝缘膜，以形成有机树脂膜。有机树脂膜被部分地暴露于光以将其开口。然后，形成比有机树脂更不容易透过潮气的包含氮的无机树脂膜，以便覆盖开了口的有机树脂膜。然后，在有机树脂膜的开口部分中，腐蚀栅绝缘膜和包含氮的双层无机绝缘膜，以便对它们局部开口来暴露TFT的有源层。在这一腐蚀中，重要的是防止有机树脂膜在希望避免潮气影响和膜表面不平整性影响的部分诸如布线或象素电极在稍后工艺中被制作在表面上的区域中被暴露。此外，其它各个区域可以完全被无机绝缘膜覆盖。通常，由于干法腐蚀造成的无机绝缘膜的腐蚀损伤比以丙烯酸树脂为代表的有机树脂膜的更少，故膜表面的粗糙度更小。于是，由于防止了不平整性出现在稍后要制作的象素电极等的表面上，或防止了象素电极厚度变得不均匀，故能够防止在显示中出现不规则性。此外，由于有机树脂膜被比有机树脂更不容易透过潮气的包含氮的无机绝缘膜覆盖，故能够控制潮气从有机树脂膜释放，反过来，能够防止有机树脂膜吸收用于显影的碱性水溶液而隆起，并能够控制显影之后用来清除潮气的热处理时间。于是，能够更多地防止有机树脂膜中的潮气释放到邻近的膜或电极，并能够改善平板的长期可靠性。而且，在采用以有机发光二极管(OLED)为代表的发光元件的情况下，能够防止发光元件的亮度由于从有机树脂膜释放的潮气而变坏。注意，在本专利技术中，光敏丙烯酸树脂被用作有机树脂膜。光敏有机树脂包括其中暴露于诸如光、电子、或离子之类的能量束的部分被清除的正性光敏树脂膜以及其中暴光部分被保留的负性光敏有机树脂。图1A-1D示出了正性丙烯酸树脂开口部分和负性丙烯酸树脂的开口部分的剖面图。在正性丙烯酸树脂的情况下，如图1A所示，在形成第一无机绝缘膜7000之后，形成正性丙烯酸有机树脂膜，且待要开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体显示器件，它包含：象素部分；以及半导体电路，它产生用来在象素部分显示图象的信号，此半导体电路具有电容器，其中，象素部分和半导体电路包含薄膜晶体管，且此薄膜晶体管具有有源层、邻近有源层的栅电极，以栅绝缘膜插入其间；覆 盖薄膜晶体管的第一无机绝缘膜，形成与第一无机绝缘膜接触的有机树脂膜，此有机树脂膜具有第一开口部分和第二开口部分；覆盖有机树脂膜的第二无机绝缘膜；其中，第一和第二无机绝缘膜在第一开口部分和第二开口部分中彼此接触，其中，接触孔被 形成在第一开口部分中的栅绝缘膜以及第一和第二无机绝缘膜中，使有源层被暴露，其中，布线被形成在第二无机绝缘膜上并经由接触孔与有源层接触，其中，电容器具有由与栅电极相同的导电膜形成的第一电极、由与布线相同的导电膜形成的第二电极、以及与第 二开口部分中的第一电极和第二电极重叠的部分第一和第二无机绝缘膜，且其中，当有机树脂膜从第一和第二开口部分分隔开时，有机树脂膜表面的曲率半径连续地变得更大。

【技术特征摘要】
JP 2002-4-9 107216/021.一种半导体显示器件，它包含象素部分；以及半导体电路，它产生用来在象素部分显示图象的信号，此半导体电路具有电容器，其中，象素部分和半导体电路包含薄膜晶体管，且此薄膜晶体管具有有源层、邻近有源层的栅电极，以栅绝缘膜插入其间；覆盖薄膜晶体管的第一无机绝缘膜，形成与第一无机绝缘膜接触的有机树脂膜，此有机树脂膜具有第一开口部分和第二开口部分；覆盖有机树脂膜的第二无机绝缘膜；其中，第一和第二无机绝缘膜在第一开口部分和第二开口部分中彼此接触，其中，接触孔被形成在第一开口部分中的栅绝缘膜以及第一和第二无机绝缘膜中，使有源层被暴露，其中，布线被形成在第二无机绝缘膜上并经由接触孔与有源层接触，其中，电容器具有由与栅电极相同的导电膜形成的第一电极、由与布线相同的导电膜形成的第二电极、以及与第二开口部分中的第一电极和第二电极重叠的部分第一和第二无机绝缘膜，且其中，当有机树脂膜从第一和第二开口部分分隔开时，有机树脂膜表面的曲率半径连续地变得更大。2.根据权利要求1的半导体显示器件，其中有机树脂膜是一种正性光敏有机树脂膜。3.根据权利要求1的半导体显示器件，其中半导体电路是升压电路、电容分压型D/A转换电路、DRAM、模拟锁存电路、或保护电路中的一种。4.根据权利要求1的半导体显示器件，其中有机树脂膜是丙烯酸。5.根据权利要求1的半导体显示器件，其中有机树脂膜在第一和第二开口部分的末端处，在其切线上相对于衬底倾斜30度或以上和65度或以下。6.根据权利要求1的半导体显示器件，其中第一或第二无机绝缘膜是氮化硅、氮氧化硅、或氮氧化铝。7.一种半导体显示器件，它包含象素部分；以及半导体电路，它产生用来在象素部分显示图象的信号，此半导体电路具有电容器，其中，象素部分和半导体电路包含薄膜晶体管，且此薄膜晶体管具有有源层、邻近有源层的栅电极，以栅绝缘膜插入其间，覆盖薄膜晶体管的第一无机绝缘膜，形成与第一无机绝缘膜接触的有机树脂膜，此有机树脂膜具有第一开口部分和第二开口部分；覆盖有机树脂膜的第二无机绝缘膜；其中，第一和第二无机绝缘膜在第一开口部分和第二开口部分中彼此接触，其中，接触孔被形成在第一开口部分中的栅绝缘膜以及第一和第二无机绝缘膜中，使有源层被暴露，其中，布线被形成在第二无机绝缘膜上并经由接触孔与有源层接触，其中，电容器具有由与栅电极相同的导电膜形成的第一电极、由与布线相同的导电膜形成的第二电极、以及与第二开口部分中的第一电极和第二电极重叠的部分第一和第二无机绝缘膜，且其中，有机树脂膜表面的剖面形状在第一和第二开口部分的末端处形成主轴位于平行于衬底的表面内的抛物线。8.根据权利要求7的半导体显示器件，其中有机树脂膜是一种正性光敏有机树脂膜。9.根据权利要求7的半导体显示器件，其中半导体电路是升压电路、电容分压型D/A转换电路、DRAM、模拟锁存电路、或保护电路中的一种。10.根据权利要求7的半导体显示器件，其中有机树脂膜是丙烯酸。11.根据权利要求7的半导体显示器件，其中有机树脂膜在第一和第二开口部分的末端处，在其切线上相对于衬底倾斜30度或以上和65度或以下。12.根据权利要求7的半导体显示器件，其中第一或第二无机绝缘膜是氮化硅、氮氧化硅、或氮氧化铝。13.一种半导体显示器件，它包含薄膜晶体管，它具有有源层、邻近有源层的栅电极，以栅绝缘膜插入其间；电容器；以及发光元件，覆盖薄膜晶体管的第一无机绝缘膜；形成与第一无机绝缘膜接触的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，村上智史，早川昌彦，加藤清，纳光明，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]