JP5667868B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜への開口部の形成方法及び半導体装置の作製方法に関する。なお、本明細書において、半導体装置とは、半導体素子自体または半導体素子を含むものをいい、このような半導体素子として、例えばトランジスタ(薄膜トランジスタなど)が挙げられる。また、液晶表示装置などの表示装置も半導体装置に含まれる。 The present invention relates to a method for forming an opening in a thin film and a method for manufacturing a semiconductor device. Note that in this specification, a semiconductor device refers to a semiconductor element itself or a device including a semiconductor element, and examples of such a semiconductor element include a transistor (such as a thin film transistor). A display device such as a liquid crystal display device is also included in the semiconductor device.
近年、半導体装置は人間の生活に欠かせないものとなっている。このような半導体装置に含まれる薄膜トランジスタなどの半導体素子は、基板上に薄膜を形成し、該薄膜をフォトリソグラフィ法などにより所望の形状に加工することで作製される。このような作製方法は、例えば、液晶表示装置(例えば、液晶テレビ)にも適用されている。フォトリソグラフィ法においてマスクの枚数を削減することは、工程の簡略化のために重要である。そのため、作製工程におけるマスクの枚数を削減するために、数多くの技術開発がなされている(例えば、特許文献1)。 In recent years, semiconductor devices have become indispensable for human life. A semiconductor element such as a thin film transistor included in such a semiconductor device is manufactured by forming a thin film on a substrate and processing the thin film into a desired shape by a photolithography method or the like. Such a manufacturing method is also applied to, for example, a liquid crystal display device (for example, a liquid crystal television). In the photolithography method, reducing the number of masks is important for simplifying the process. Therefore, many technical developments have been made in order to reduce the number of masks in the manufacturing process (for example, Patent Document 1).
特許文献1には、第1の薄膜上の第1のレジストマスクを用いて、該第1の薄膜をエッチングして第1の薄膜層を形成し、該第1のレジストマスクを除去し、該第1の薄膜層上に第2の薄膜を形成し、該第2の薄膜上に第2のレジストマスクを形成し、該第2の薄膜上の第2のレジストマスクを用いて、該第2の薄膜をエッチングして第2の薄膜層を形成し、該第1のレジストマスクと該第2のレジストマスクを同一のフォトマスクにより形成することで、フォトマスクの枚数を削減する技術が開示されている。 In Patent Document 1, using the first resist mask on the first thin film, the first thin film is etched to form a first thin film layer, the first resist mask is removed, A second thin film is formed on the first thin film layer, a second resist mask is formed on the second thin film, and the second resist mask on the second thin film is used to form the second thin film. A technique for reducing the number of photomasks by etching the thin film to form a second thin film layer and forming the first resist mask and the second resist mask with the same photomask is disclosed. ing.
図12(A)及び(B)は、液晶表示装置に設けられる従来の逆スタガ型薄膜トランジスタの断面図の一例を示す。図12(A)に示す薄膜トランジスタでは、基板500上にゲート電極層502が設けられ、ゲート電極層502を覆ってゲート絶縁層504が設けられ、ゲート絶縁層504上に凹部を有する半導体層506が設けられ、半導体層506上に凹部と重畳しない不純物半導体層508が設けられ、少なくとも不純物半導体層508上の一部に接して、導電層510と導電層512が積層されたソース電極及びドレイン電極層516が設けられ、ゲート絶縁層504、半導体層506、不純物半導体層508、ソース電極及びドレイン電極層516を覆って保護絶縁層518が設けられ、保護絶縁層518上に画素電極層522が設けられ、導電層512と画素電極層522は開口部520を介して接続されている。 12A and 12B illustrate an example of a cross-sectional view of a conventional inverted staggered thin film transistor provided in a liquid crystal display device. In the thin film transistor illustrated in FIG. 12A, a gate electrode layer 502 is provided over a substrate 500, a gate insulating layer 504 is provided to cover the gate electrode layer 502, and a semiconductor layer 506 having a depression is formed over the gate insulating layer 504. An impurity semiconductor layer 508 which is provided and does not overlap with the concave portion is provided over the semiconductor layer 506, and a source electrode and a drain electrode layer in which the conductive layer 510 and the conductive layer 512 are stacked in contact with at least part of the impurity semiconductor layer 508 516 is provided, a protective insulating layer 518 is provided to cover the gate insulating layer 504, the semiconductor layer 506, the impurity semiconductor layer 508, the source and drain electrode layers 516, and the pixel electrode layer 522 is provided over the protective insulating layer 518. The conductive layer 512 and the pixel electrode layer 522 are connected to each other through the opening 520.
しかしながら、図12(A)に示す構造では、開口部520において露出される層がAl層であり、画素電極層522が例えばITO(インジウム錫酸化物)層である場合には、Al層とITO層が接触し、電蝕が生じてしまう(例えば、特許文献2[0007]段落を参照)。従って、この場合にも該開口部におけるコンタクト抵抗が非常に高くなるという問題がある。 However, in the structure shown in FIG. 12A, when the layer exposed in the opening 520 is an Al layer and the pixel electrode layer 522 is, for example, an ITO (indium tin oxide) layer, the Al layer and the ITO The layers come into contact with each other, and galvanic corrosion occurs (see, for example, paragraph [0007] of Patent Document 2). Accordingly, there is a problem that the contact resistance at the opening is very high in this case as well.
前記問題点に鑑み、半導体層に凹部を形成する際(CF4ガスを用いたエッチング工程の際)にはTi層が露出されておらず、半導体層に凹部を形成した後にTi層を露出させ、該Ti層をITO層と接続させればよい。このような構造を有する薄膜トランジスタとしては、図12(B)に示すものが挙げられる。 In view of the above problems, the Ti layer is not exposed when the recess is formed in the semiconductor layer (in the etching process using CF 4 gas), and the Ti layer is exposed after the recess is formed in the semiconductor layer. The Ti layer may be connected to the ITO layer. As the thin film transistor having such a structure, a thin film transistor illustrated in FIG.
図12(B)に示す薄膜トランジスタでは、基板600上にゲート電極層602が設けられ、ゲート電極層602を覆ってゲート絶縁層604が設けられ、ゲート絶縁層604上に凹部を有する半導体層606が設けられ、半導体層606上に凹部と重畳しない不純物半導体層608が設けられ、少なくとも不純物半導体層608上の一部に接して、導電層610と導電層612が積層されたソース電極及びドレイン電極層616が設けられ、ゲート絶縁層604、半導体層606、不純物半導体層608、ソース電極及びドレイン電極層616を覆って保護絶縁層618が設けられ、保護絶縁層618上に画素電極層622が設けられ、導電層610上には導電層612が設けられていない領域を有し、導電層610と画素電極層622は開口部620を介して接続されている。 In the thin film transistor illustrated in FIG. 12B, a gate electrode layer 602 is provided over a substrate 600, a gate insulating layer 604 is provided to cover the gate electrode layer 602, and a semiconductor layer 606 having a depression is formed over the gate insulating layer 604. A source electrode and a drain electrode layer in which an impurity semiconductor layer 608 which is provided and does not overlap with the concave portion is provided over the semiconductor layer 606, and in which the conductive layer 610 and the conductive layer 612 are stacked in contact with at least part of the impurity semiconductor layer 608 616, a protective insulating layer 618 is provided to cover the gate insulating layer 604, the semiconductor layer 606, the impurity semiconductor layer 608, the source and drain electrode layers 616, and a pixel electrode layer 622 is provided over the protective insulating layer 618. The conductive layer 610 has a region where the conductive layer 612 is not provided, and the conductive layer 610 and the pixel electrode layer 622 are It is connected via the mouth 620.
しかしながら、図12(B)に示す薄膜トランジスタを作製するに際しては、導電層610上に導電層612が設けられていない領域を形成するために使用するマスクの枚数が一枚増加する。 However, when the thin film transistor illustrated in FIG. 12B is manufactured, the number of masks used for forming a region where the conductive layer 612 is not provided over the conductive layer 610 is increased by one.
そこで、本発明の一態様は、少なくともフォトマスクの枚数を増加させることなく、積層構造の下部の導電層が露出するように該導電層上の絶縁膜に開口部を形成する方法を提供することを課題とする。 Thus, one embodiment of the present invention provides a method for forming an opening in an insulating film over a conductive layer so that the conductive layer under the stacked structure is exposed without increasing the number of photomasks. Is an issue.
本発明の一態様は、少なくともフォトマスクの枚数を増加させることなく、積層構造の下部の導電層が露出した構造を有する半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a structure in which a conductive layer under a stacked structure is exposed without increasing the number of photomasks.
本発明の一態様においては、開口部が設けられる部分の積層構造の下部の導電層を、該開口部を形成するフォトマスクと同一のフォトマスクを用いて形成されたエッチングマスクにより予め露出させ、その後保護絶縁膜を形成し、前記積層構造の上部の導電層が開口部において露出されないように、保護絶縁膜に開口部を形成する。このような開口部の形成方法は、半導体装置の作製方法に適用することができる。 In one embodiment of the present invention, the lower conductive layer of the stacked structure where the opening is provided is exposed in advance using an etching mask formed using the same photomask as the photomask for forming the opening, Thereafter, a protective insulating film is formed, and an opening is formed in the protective insulating film so that the conductive layer above the stacked structure is not exposed in the opening. Such a method for forming an opening can be applied to a method for manufacturing a semiconductor device.
本発明の一態様は、基板上に第1の導電膜と第2の導電膜を形成し、前記第2の導電膜上に第1のエッチングマスクを形成し、前記第1のエッチングマスクを用いて前記第2の導電膜をエッチングすることで導電層を形成し、前記第1のエッチングマスクを除去し、前記第1の導電膜及び前記導電層上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に第2のエッチングマスクを形成し、前記第2のエッチングマスクを用いて前記絶縁膜に開口部を形成し、前記第1のエッチングマスクと前記第2のエッチングマスクは同一のフォトマスクにより形成されることを特徴とする開口部の形成方法である。 According to one embodiment of the present invention, a first conductive film and a second conductive film are formed over a substrate, a first etching mask is formed over the second conductive film, and the first etching mask is used. The second conductive film is etched to form a conductive layer, the first etching mask is removed, an insulating film is formed over the first conductive film and the conductive layer, and the insulating film is formed over the insulating film. A second etching mask is formed, an opening is formed in the insulating film using the second etching mask, and the first etching mask and the second etching mask are formed by the same photomask. This is a method for forming an opening.
本発明の一態様は、基板上に第1の導電膜と第2の導電膜を形成し、前記第2の導電膜上に第1のエッチングマスクを形成し、前記第1のエッチングマスクを縮小させて、縮小された第1のエッチングマスクを形成し、前記縮小された第1のエッチングマスクを用いて前記第2の導電膜をエッチングすることで導電層を形成し、前記縮小された第1のエッチングマスクを除去し、前記第1の導電膜及び前記導電層上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に第2のエッチングマスクを形成し、前記第2のエッチングマスクを用いて前記絶縁膜に開口部を形成し、前記第1のエッチングマスクと前記第2のエッチングマスクは同一のフォトマスクにより形成されることを特徴とする開口部の形成方法である。 According to one embodiment of the present invention, a first conductive film and a second conductive film are formed over a substrate, a first etching mask is formed over the second conductive film, and the first etching mask is reduced. A reduced first etching mask is formed, and the second conductive film is etched using the reduced first etching mask to form a conductive layer, and the reduced first etching mask is formed. The etching mask is removed, an insulating film is formed on the first conductive film and the conductive layer, a second etching mask is formed on the insulating film, and the insulating film is formed using the second etching mask. An opening is formed in the film, and the first etching mask and the second etching mask are formed by the same photomask.
前記構成の開口部の形成方法において、前記第1のエッチングマスクはレジストマスクであり、前記縮小された第1のエッチングマスクは、前記第1のエッチングマスクを酸素プラズマによりアッシングすることで形成されることが好ましい。 In the method of forming an opening having the above structure, the first etching mask is a resist mask, and the reduced first etching mask is formed by ashing the first etching mask with oxygen plasma. It is preferable.
本発明の一態様は、第1のエッチングマスクを用いて第1の導電膜を加工することで第1の導電層を形成し、前記第1のエッチングマスクを除去し、前記第1の導電層を覆ってゲート絶縁層を形成し、前記ゲート絶縁層上に、半導体膜及び第2のエッチングマスクを形成し、前記第2のエッチングマスクを用いて前記半導体膜を加工して薄膜積層体を形成し、前記第2のエッチングマスクを除去し、前記ゲート絶縁層及び前記薄膜積層体上に第2の導電膜及び第3の導電膜を形成し、前記第3の導電膜上に第3のエッチングマスクを形成し、前記第3の導電膜を縮小させるように加工してエッチングされた第3の導電膜を形成し、前記第3のエッチングマスクを除去し、前記エッチングされた第3の導電膜上に第4のエッチングマスクを形成し、前記第4のエッチングマスクを用いて前記第2の導電膜及び前記エッチングされた第3の導電膜を加工して第2の導電層及び第3の導電層を形成し、前記第4のエッチングマスクを用いて薄膜積層体を加工することで半導体層を有する薄膜トランジスタを形成し、前記第4のエッチングマスクを除去し、前記薄膜トランジスタを覆って保護絶縁膜を形成し、前記保護絶縁膜上に第5のエッチングマスクを形成し、前記第5のエッチングマスクを用いて前記保護絶縁膜を加工することで、前記第3の導電層を覆ったまま前記第2の導電層を露出して開口部を有する保護絶縁層を形成し、前記開口部を介して前記第2の導電層に接続されるように第4の導電膜を形成し、前記第3のエッチングマスクと前記第5のエッチングマスクは同一のフォトマスクにより形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法である。 According to one embodiment of the present invention, a first conductive layer is formed by processing a first conductive film using a first etching mask, the first etching mask is removed, and the first conductive layer is formed. Forming a gate insulating layer over the substrate, forming a semiconductor film and a second etching mask on the gate insulating layer, and processing the semiconductor film using the second etching mask to form a thin film stack And removing the second etching mask, forming a second conductive film and a third conductive film on the gate insulating layer and the thin film stack, and performing a third etching on the third conductive film. A mask is formed, the third conductive film is processed to reduce the size, an etched third conductive film is formed, the third etching mask is removed, and the etched third conductive film is formed. Form a fourth etching mask on top The second conductive film and the etched third conductive film are processed using the fourth etching mask to form a second conductive layer and a third conductive layer, and the fourth etching is performed. A thin film transistor having a semiconductor layer is formed by processing the thin film stack using a mask, the fourth etching mask is removed, a protective insulating film is formed to cover the thin film transistor, and a second insulating film is formed on the protective insulating film. And etching the protective insulating film using the fifth etching mask to expose the second conductive layer while covering the third conductive layer, thereby opening the opening. A protective insulating layer is formed, a fourth conductive film is formed so as to be connected to the second conductive layer through the opening, and the third etching mask and the fifth etching mask are the same. No fu A method for manufacturing a semiconductor device characterized by being formed by mask.
本発明の一態様は、第1のエッチングマスクを用いて第1の導電膜を加工することで第1の導電層を形成し、前記第1のエッチングマスクを除去し、前記第1の導電層を覆ってゲート絶縁層を形成し、前記ゲート絶縁層上に、半導体膜及び第2のエッチングマスクを形成し、前記第2のエッチングマスクを用いて前記半導体膜を加工して薄膜積層体を形成し、前記第2のエッチングマスクを除去し、前記ゲート絶縁層及び前記薄膜積層体上に第2の導電膜及び第3の導電膜を形成し、前記第3の導電膜上に第3のエッチングマスクを形成し、前記第3のエッチングマスクを縮小加工して縮小された第3のエッチングマスクを形成し、前記第3の導電膜を縮小させるように加工してエッチングされた第3の導電膜を形成し、前記縮小された第3のエッチングマスクを除去し、前記エッチングされた第3の導電膜上に第4のエッチングマスクを形成し、前記第4のエッチングマスクを用いて前記第2の導電膜及び前記エッチングされた第3の導電膜を加工して第2の導電層及び第3の導電層を形成し、前記第4のエッチングマスクを用いて薄膜積層体を加工することで半導体層を有する薄膜トランジスタを形成し、前記第4のエッチングマスクを除去し、前記薄膜トランジスタを覆って保護絶縁膜を形成し、前記保護絶縁膜上に第5のエッチングマスクを形成し、前記第5のエッチングマスクを用いて前記保護絶縁膜を加工することで、前記第3の導電層を覆ったまま前記第2の導電層を露出して開口部を有する保護絶縁層を形成し、前記開口部を介して前記第2の導電層に接続されるように第4の導電膜を形成し、前記第3のエッチングマスクと前記第5のエッチングマスクは同一のフォトマスクにより形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法である。 According to one embodiment of the present invention, a first conductive layer is formed by processing a first conductive film using a first etching mask, the first etching mask is removed, and the first conductive layer is formed. Forming a gate insulating layer over the substrate, forming a semiconductor film and a second etching mask on the gate insulating layer, and processing the semiconductor film using the second etching mask to form a thin film stack And removing the second etching mask, forming a second conductive film and a third conductive film on the gate insulating layer and the thin film stack, and performing a third etching on the third conductive film. Forming a mask, reducing the third etching mask to form a reduced third etching mask, and processing and etching the third conductive film to reduce the third conductive film; Forming the reduced third The etching mask is removed, a fourth etching mask is formed on the etched third conductive film, and the second conductive film and the etched third conductive film are formed using the fourth etching mask. The film is processed to form a second conductive layer and a third conductive layer, and the thin film stack is processed using the fourth etching mask to form a thin film transistor having a semiconductor layer. Removing the etching mask, covering the thin film transistor, forming a protective insulating film, forming a fifth etching mask on the protective insulating film, and processing the protective insulating film using the fifth etching mask; Then, a protective insulating layer having an opening is formed by exposing the second conductive layer while covering the third conductive layer, and is connected to the second conductive layer through the opening. Uni form the fourth conductive layer, the third and the fifth etching mask and the etching mask is a method for manufacturing a semiconductor device characterized by being formed of the same photomask.
前記構成の半導体装置の作製方法において、前記第3のエッチングマスクはレジストマスクであり、前記縮小された第3のエッチングマスクは、前記第1のエッチングマスクを酸素プラズマによりアッシングすることで形成されることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device having the above structure, the third etching mask is a resist mask, and the reduced third etching mask is formed by ashing the first etching mask with oxygen plasma. It is preferable.
前記構成の半導体装置の作製方法において、例えば、前記第2の導電膜はTi膜であり、前記第3の導電膜はAl膜であればよい。 In the method for manufacturing a semiconductor device having the above structure, for example, the second conductive film may be a Ti film, and the third conductive film may be an Al film.
前記構成の半導体装置の作製方法において、例えば、前記第4の導電膜はITO膜であればよい。 In the method for manufacturing a semiconductor device having the above structure, for example, the fourth conductive film may be an ITO film.
なお、本明細書中において、「膜」とは、CVD法(プラズマCVD法などを含む。)またはスパッタリング法などにより、被形成面の全面に形成されたものをいう。一方で、「層」とは、「膜」が加工されたもの、または被形成面の全面に形成された状態で加工を要しないものをいう。ただし、「膜」と「層」を特に区別することなく用いることがあるものとする。 Note that in this specification, a “film” refers to a film formed over the entire surface by a CVD method (including a plasma CVD method) or a sputtering method. On the other hand, the term “layer” refers to a layer in which a “film” is processed, or a layer that is formed on the entire surface to be processed and does not require processing. However, “film” and “layer” may be used without particular distinction.
なお、本明細書中において、「フォトマスク」とは、フォトリソグラフィ法の露光に用いるマスクをいい、「エッチングマスク」とは、該エッチングマスク下に形成された膜がエッチングされることを防止するために形成されるマスク層をいう。エッチングマスクとしては、例えばレジストマスクが挙げられる。なお、単に「マスク」と表記する場合には、フォトマスクとエッチングマスクの双方を含むものとする。 Note that in this specification, a “photomask” refers to a mask used for photolithography exposure, and an “etching mask” prevents etching of a film formed under the etching mask. A mask layer formed for this purpose. Examples of the etching mask include a resist mask. Note that the term “mask” simply includes both a photomask and an etching mask.
本発明の一態様によれば、少なくともフォトマスクの枚数を増加させることなく、積層構造の下部の導電層が露出するように、該導電層上の絶縁膜に開口部を形成することができる。 According to one embodiment of the present invention, an opening can be formed in an insulating film over a conductive layer so that the conductive layer under the stacked structure is exposed without increasing the number of photomasks.
本発明の一態様によれば、少なくともフォトマスクの枚数を増加させることなく、積層構造の下部の導電層を露出させて、半導体装置を作製することができる。 According to one embodiment of the present invention, a semiconductor device can be manufactured by exposing a lower conductive layer of a stacked structure without increasing the number of photomasks.
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、上面図において、絶縁膜及び絶縁層は図示しないことがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it will be easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that the insulating film and the insulating layer may not be illustrated in the top view.
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である開口部の形成方法について図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a method for forming an opening which is one embodiment of the present invention is described with reference to drawings.
図1(A)〜(D)は、本発明の一態様である開口部の形成方法の概略を説明する図である。図1(A)〜(D)に示す開口部の形成方法では、基板100上に第1の導電膜102と第2の導電膜104を形成し、第2の導電膜104上に第1のエッチングマスク106を形成し(図1(A))、第1のエッチングマスク106を用いて第2の導電膜104をエッチング(好ましくはウエットエッチング)することで導電層108を形成し(図1(B))、第1のエッチングマスク106を除去し、第1の導電膜102及び導電層108上に絶縁膜110を形成し(図1(C))、絶縁膜110上に第2のエッチングマスク112を形成し、第2のエッチングマスク112を用いて絶縁膜110に開口部114を形成する(図1(D))。ここで、第1のエッチングマスク106と第2のエッチングマスク112は、同一のフォトマスクにより形成する。そのため、第1のエッチングマスク106の形状と第2のエッチングマスク112の形状は概略等しいものとなる。 1A to 1D are diagrams illustrating an outline of a method for forming an opening which is one embodiment of the present invention. 1A to 1D, the first conductive film 102 and the second conductive film 104 are formed over the substrate 100, and the first conductive film 104 is formed over the second conductive film 104. An etching mask 106 is formed (FIG. 1A), and the second conductive film 104 is etched (preferably wet etching) using the first etching mask 106 to form a conductive layer 108 (FIG. 1 ( B)), the first etching mask 106 is removed, an insulating film 110 is formed over the first conductive film 102 and the conductive layer 108 (FIG. 1C), and a second etching mask is formed over the insulating film 110. 112 is formed, and an opening 114 is formed in the insulating film 110 using the second etching mask 112 (FIG. 1D). Here, the first etching mask 106 and the second etching mask 112 are formed using the same photomask. Therefore, the shape of the first etching mask 106 and the shape of the second etching mask 112 are substantially equal.
基板100は、絶縁性基板である。基板100としては、例えば、ガラス基板、石英基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板などを用いることができる。なお、基板100は、透光性基板でなくてもよい。 The substrate 100 is an insulating substrate. As the substrate 100, for example, a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or a plastic substrate having heat resistance enough to withstand the processing temperature of the manufacturing process can be used. Note that the substrate 100 may not be a light-transmitting substrate.
第1の導電膜102は、導電性材料(例えば金属材料、または一導電型の不純物元素が添加された半導体材料など)を用いて、例えば、スパッタリング法により形成する。なお、第1の導電膜102は、単層で形成してもよいし、複数の膜を積層して形成してもよい。第1の導電膜102は、後の開口部の形成により露出させられる導電膜である。 The first conductive film 102 is formed using a conductive material (eg, a metal material or a semiconductor material to which an impurity element of one conductivity type is added), for example, by a sputtering method. Note that the first conductive film 102 may be formed as a single layer or a stack of a plurality of films. The first conductive film 102 is a conductive film that is exposed by subsequent formation of the opening.
第2の導電膜104は、第2の導電膜104とは異なる導電性材料(例えば金属材料、または一導電型の不純物元素が添加された半導体材料など)を用いて、例えば、スパッタリング法により形成する。なお、第2の導電膜104は、単層で形成してもよいし、複数の膜を積層して形成してもよい。第2の導電膜104は、後の開口部の形成により露出させられない導電膜である。すなわち、後に形成される開口部に設けられる導電膜と接することが好ましくない導電膜である。 The second conductive film 104 is formed by a sputtering method using a conductive material different from that of the second conductive film 104 (eg, a metal material or a semiconductor material to which an impurity element of one conductivity type is added), for example. To do. Note that the second conductive film 104 may be formed as a single layer or a stack of a plurality of films. The second conductive film 104 is a conductive film that is not exposed by subsequent formation of the opening. That is, the conductive film is not preferably in contact with the conductive film provided in the opening formed later.
第1のエッチングマスク106としては、例えば、レジストマスクを形成すればよいが、エッチング工程においてマスクとして用いることができるものであれば特定のものに限定されない。 For example, a resist mask may be formed as the first etching mask 106, but is not limited to a specific one as long as it can be used as a mask in an etching process.
絶縁膜110は、例えば、プラズマCVD法を用いて絶縁性材料(例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは酸化シリコンなど)膜を形成すればよい。なお、絶縁膜110は、単層で形成してもよいし、複数の膜を積層して形成してもよい。 As the insulating film 110, for example, an insulating material (eg, silicon nitride, silicon nitride oxide, silicon oxynitride, or silicon oxide) film may be formed by a plasma CVD method. Note that the insulating film 110 may be formed as a single layer or a stack of a plurality of films.
第2のエッチングマスク112は、第1のエッチングマスク106と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。 The second etching mask 112 can be formed using a material and a method similar to those of the first etching mask 106.
図1に示す工程で薄膜に開口部を形成したサンプルのSTEM像の一例(一側面)を図2に示す。なお、図2のサンプルでは、窒化シリコン膜上にTi膜を有し、Ti膜上にAl層を有し、Al層を覆って窒化シリコン層を有し、窒化シリコン層は開口部を有し、該開口部にはITO膜が設けられ、該開口部において、Ti膜とITO膜が接触している。Al層は窒化シリコン層に覆われ、Al層とITO膜は接触していない。 FIG. 2 shows an example (one side surface) of a STEM image of a sample in which an opening is formed in the thin film in the step shown in FIG. In the sample of FIG. 2, the Ti film is formed on the silicon nitride film, the Al layer is formed on the Ti film, the silicon nitride layer is covered to cover the Al layer, and the silicon nitride layer has an opening. An ITO film is provided in the opening, and the Ti film and the ITO film are in contact with each other in the opening. The Al layer is covered with a silicon nitride layer, and the Al layer and the ITO film are not in contact with each other.
図1(A)〜(D)に示すように、第1のエッチングマスク106と第2のエッチングマスク112を同一のフォトマスクにより形成することで、少なくともフォトマスクの枚数を増加させることなく、第1の導電膜102が露出するように絶縁膜110に開口部114を形成することができる。 As shown in FIGS. 1A to 1D, by forming the first etching mask 106 and the second etching mask 112 with the same photomask, the first etching mask 106 and the second etching mask 112 are formed at least without increasing the number of photomasks. An opening 114 can be formed in the insulating film 110 so that one conductive film 102 is exposed.
ただし、図1(A)〜(D)に示す開口部の形成方法では、第1のエッチングマスク106の形状と第2のエッチングマスク112の形状が概略等しいため、第2の導電膜104のエッチング後退量によっては、導電層108を絶縁膜110により完全に覆うことが困難な場合がある。 However, in the method for forming the opening shown in FIGS. 1A to 1D, the shape of the first etching mask 106 and the shape of the second etching mask 112 are approximately equal, and thus the etching of the second conductive film 104 is performed. Depending on the retreat amount, it may be difficult to completely cover the conductive layer 108 with the insulating film 110.
そこで、本発明の一態様である開口部の形成方法のより好ましい形態について、図3(A)〜(D)を参照して説明する。 Thus, a more preferable embodiment of the method for forming an opening which is one embodiment of the present invention is described with reference to FIGS.
図3(A)〜(D)は、本発明の一態様である開口部の形成方法の概略を説明する図である。図3(A)〜(D)に示す開口部の形成方法では、基板100上に第1の導電膜102と第2の導電膜104を形成し、第2の導電膜104上に第1のエッチングマスク106を形成し、第1のエッチングマスク106を縮小させて、縮小された第1のエッチングマスク116を形成し(図3(A))、縮小された第1のエッチングマスク116を用いて第2の導電膜104をエッチング(好ましくはウエットエッチング)することで導電層118を形成し(図3(B))、縮小された第1のエッチングマスク116を除去し、第1の導電膜102及び導電層118上に絶縁膜110を形成し(図3(C))、絶縁膜110上に第2のエッチングマスク112を形成し、第2のエッチングマスク112を用いて絶縁膜110に開口部120を形成する(図3(D))。ここで、第1のエッチングマスク106と第2のエッチングマスク112は、同一のフォトマスクにより形成する。そのため、第1のエッチングマスク106の形状と第2のエッチングマスク112の形状は概略等しいものとなる。このように形成された図3の開口部120は、図1の開口部114よりも面積を大きくすることができる。 3A to 3D are diagrams illustrating an outline of a method for forming an opening which is one embodiment of the present invention. 3A to 3D, the first conductive film 102 and the second conductive film 104 are formed over the substrate 100, and the first conductive film 104 is formed over the second conductive film 104. An etching mask 106 is formed, the first etching mask 106 is reduced, and a reduced first etching mask 116 is formed (FIG. 3A), and the reduced first etching mask 116 is used. The second conductive film 104 is etched (preferably wet etching) to form a conductive layer 118 (FIG. 3B), the reduced first etching mask 116 is removed, and the first conductive film 102 is removed. An insulating film 110 is formed over the conductive layer 118 (FIG. 3C), a second etching mask 112 is formed over the insulating film 110, and an opening is formed in the insulating film 110 using the second etching mask 112. 120 To formed (FIG. 3 (D)). Here, the first etching mask 106 and the second etching mask 112 are formed using the same photomask. Therefore, the shape of the first etching mask 106 and the shape of the second etching mask 112 are substantially equal. The opening 120 of FIG. 3 formed in this way can have a larger area than the opening 114 of FIG.
なお、第1のエッチングマスク106の材料がレジストである場合には、第1のエッチングマスク106を縮小させるには、酸素プラズマによるアッシング工程を用いればよい。なお、第1のエッチングマスク106を縮小させる工程は、第1のエッチングマスク106の縮小量に応じて条件を適宜設定すればよい。 Note that in the case where the material of the first etching mask 106 is a resist, an ashing process using oxygen plasma may be used to reduce the first etching mask 106. Note that in the step of reducing the first etching mask 106, conditions may be set as appropriate in accordance with the reduction amount of the first etching mask 106.
ここでは、第2の導電膜104のエッチングに用いるレジストマスクが、縮小された第1のエッチングマスク116であるため、第1の導電膜102が露出された部分の面積は、図1(B)の露出された部分の面積よりも大きい。従って、第2の導電膜104のエッチング後退量に関わらず、導電層108を絶縁膜110により完全に覆うことが容易になる。 Here, since the resist mask used for etching the second conductive film 104 is the reduced first etching mask 116, the area of the exposed portion of the first conductive film 102 is as shown in FIG. It is larger than the area of the exposed part. Accordingly, it becomes easy to completely cover the conductive layer 108 with the insulating film 110 regardless of the etching recession amount of the second conductive film 104.
以上説明したように、本実施の形態によれば、少なくともフォトマスクの枚数を増加させることなく、積層構造の下部の導電層が露出するように該導電層上の絶縁膜に開口部を形成することができる。 As described above, according to this embodiment, an opening is formed in the insulating film on the conductive layer so that the conductive layer below the stacked structure is exposed without increasing the number of photomasks. be able to.
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置の作製方法について図面を参照して説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device which is one embodiment of the present invention will be described with reference to drawings.
まず、基板200上に第1の導電膜202を形成し、第1の導電膜202上に第1のエッチングマスク204を形成する(図4(A))。 First, the first conductive film 202 is formed over the substrate 200, and the first etching mask 204 is formed over the first conductive film 202 (FIG. 4A).
基板200は、絶縁性基板である。基板200としては、例えば、ガラス基板、石英基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板などを用いることができる。基板200がガラス基板である場合には、第1世代(例えば、320mm×400mm)〜第10世代(例えば、2950mm×3400mm)のものを用いればよいが、これに限定されるものではない。なお、基板200は、透光性基板でなくてもよい。 The substrate 200 is an insulating substrate. As the substrate 200, for example, a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or a plastic substrate having heat resistance enough to withstand the processing temperature of the manufacturing process can be used. When the substrate 200 is a glass substrate, a substrate of the first generation (for example, 320 mm × 400 mm) to the tenth generation (for example, 2950 mm × 3400 mm) may be used, but is not limited thereto. Note that the substrate 200 may not be a light-transmitting substrate.
第1の導電膜202は、例えば、導電性材料(例えば金属材料、または一導電型の不純物元素が添加された半導体材料など)を用いてスパッタリング法により形成する。なお、第1の導電膜202は、単層で形成してもよいし、複数の膜を積層して形成してもよい。例えば、Ti膜によりAl膜を挟持した3層の積層構造とすればよい(図示しない)。 For example, the first conductive film 202 is formed by a sputtering method using a conductive material (eg, a metal material or a semiconductor material to which an impurity element of one conductivity type is added). Note that the first conductive film 202 may be formed as a single layer or a stack of a plurality of films. For example, a three-layer structure in which an Al film is sandwiched between Ti films may be used (not shown).
第1のエッチングマスク204としては、例えば、レジストマスクを形成すればよいが、エッチング工程においてマスクとして用いることができるものであれば特定のものに限定されない。 For example, a resist mask may be formed as the first etching mask 204, but is not limited to a specific one as long as it can be used as a mask in an etching process.
次に、第1のエッチングマスク204を用いて第1の導電膜202を加工して第1の導電層206を形成し、第1のエッチングマスク204を除去し、第1の導電層206を覆ってゲート絶縁層208を形成する(図4(B))。 Next, the first conductive film 202 is processed using the first etching mask 204 to form a first conductive layer 206, the first etching mask 204 is removed, and the first conductive layer 206 is covered. A gate insulating layer 208 is formed (FIG. 4B).
ゲート絶縁層208は、例えば、プラズマCVD法を用いて絶縁性材料(例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは酸化シリコンなど)膜を形成すればよい。なお、ゲート絶縁層208は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。ここでは、例えば、窒化シリコン層上に酸化窒化シリコン層が積層された2層の積層構造とするとよい。 For the gate insulating layer 208, for example, an insulating material (eg, silicon nitride, silicon nitride oxide, silicon oxynitride, or silicon oxide) film may be formed by a plasma CVD method. Note that the gate insulating layer 208 may be a single layer or a stack of a plurality of layers. Here, for example, a two-layer structure in which a silicon oxynitride layer is stacked over a silicon nitride layer is preferable.
なお、「窒化酸化シリコン」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、好ましくは、ラザフォード後方散乱法(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)及び水素前方散乱法(HFS:Hydrogen Forward scattering Spectrometry)を用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が5〜30原子%、窒素が20〜55原子%、シリコンが25〜35原子%、水素が10〜30原子%の範囲で含まれるものをいう。 Note that “silicon nitride oxide” has a nitrogen content higher than that of oxygen, and is preferably Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) and Hydrogen Forward Scattering (HFS). When measured using Hydrogen Forward Scattering Spectrometry), the composition range is 5 to 30 atomic% for oxygen, 20 to 55 atomic% for nitrogen, 25 to 35 atomic% for silicon, and 10 to 30 atomic% for hydrogen. It means what is included.
なお、「酸化窒化シリコン」とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、好ましくは、RBS及びHFSを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が50〜70原子%、窒素が0.5〜15原子%、シリコンが25〜35原子%、水素が0.1〜10原子%の範囲で含まれるものをいう。 Note that “silicon oxynitride” has a composition containing more oxygen than nitrogen, and preferably has a composition range of 50 to 70 oxygen when measured using RBS and HFS. The term “atom percent” includes nitrogen in the range of 0.5 to 15 atom%, silicon in the range of 25 to 35 atom%, and hydrogen in the range of 0.1 to 10 atom%.
ただし、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を100原子%としたとき、窒素、酸素、シリコン及び水素の含有比率が前記範囲内に含まれるものとする。 However, when the total of atoms constituting silicon oxynitride or silicon nitride oxide is 100 atomic%, the content ratio of nitrogen, oxygen, silicon, and hydrogen is included in the above range.
なお、第1の導電層206は、少なくとも走査線とゲート電極を構成する。 Note that the first conductive layer 206 forms at least a scan line and a gate electrode.
なお、第1の導電層206は、液滴吐出法(例えば、インクジェット法)などを用いて選択的に形成されていてもよい。第1の導電層206の形成に液滴吐出法(例えば、インクジェット法)などを用いると、マスクの枚数が一枚減ることになり、好ましい。 Note that the first conductive layer 206 may be selectively formed by a droplet discharge method (e.g., an inkjet method) or the like. It is preferable to use a droplet discharge method (for example, an ink jet method) or the like for forming the first conductive layer 206 because the number of masks is reduced by one.
なお、ゲート絶縁層208上に結晶性半導体膜を形成する場合には、ゲート絶縁層208に対して酸素を含むガスによりプラズマ処理を行うことが好ましい。ここで、酸素を含むガスとしては、例えば、N2Oガスが挙げられる。ゲート絶縁層208に対して酸素を含むガスによりプラズマ処理を行うことで、ゲート絶縁層208上に形成される結晶性半導体膜の結晶性を良好なものとすることができる。 Note that in the case where a crystalline semiconductor film is formed over the gate insulating layer 208, plasma treatment is preferably performed on the gate insulating layer 208 with a gas containing oxygen. Here, examples of the gas containing oxygen include N 2 O gas. By performing plasma treatment on the gate insulating layer 208 with a gas containing oxygen, the crystallinity of the crystalline semiconductor film formed over the gate insulating layer 208 can be improved.
次に、ゲート絶縁層208上に第1の半導体膜210と、第2の半導体膜212と、不純物半導体膜214と、を形成し、不純物半導体膜214上に第2のエッチングマスク216を形成する(図4(C))。 Next, a first semiconductor film 210, a second semiconductor film 212, and an impurity semiconductor film 214 are formed over the gate insulating layer 208, and a second etching mask 216 is formed over the impurity semiconductor film 214. (FIG. 4C).
第1の半導体膜210は、大部分が結晶性である半導体膜である。結晶性半導体としては、例えば、微結晶半導体が挙げられる。ここで、微結晶半導体とは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む。)の中間的な構造の半導体をいう。微結晶半導体は、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な半導体であり、結晶粒径が2nm以上200nm以下、好ましくは10nm以上80nm以下、より好ましくは20nm以上50nm以下の柱状または針状の結晶粒が基板表面に対して法線方向に成長している半導体である。このため、柱状または針状の結晶粒の界面には、粒界が形成されることもある。なお、ここでの結晶粒径は、基板表面に対して平行な面における結晶粒の最大直径である。また、結晶粒は、非晶質半導体領域と、単結晶とみなせる微小結晶である結晶子を有する。なお、結晶粒は双晶を有する場合もある。 The first semiconductor film 210 is a semiconductor film that is mostly crystalline. An example of the crystalline semiconductor is a microcrystalline semiconductor. Here, a microcrystalline semiconductor refers to a semiconductor having an intermediate structure between amorphous and crystalline structures (including single crystal and polycrystal). A microcrystalline semiconductor is a semiconductor having a third state which is stable in terms of free energy, is a crystalline semiconductor having a short-range order and lattice distortion, and has a crystal grain size of 2 nm to 200 nm, preferably 10 nm. A semiconductor in which columnar or needle-like crystal grains having a size of 80 nm or more and more preferably 20 nm or more and 50 nm or less are grown in a normal direction with respect to the substrate surface. For this reason, a grain boundary may be formed at the interface between columnar or needle-like crystal grains. Here, the crystal grain size is the maximum diameter of crystal grains in a plane parallel to the substrate surface. In addition, the crystal grain includes an amorphous semiconductor region and a crystallite which is a microcrystal that can be regarded as a single crystal. Note that the crystal grains may have twins.
微結晶半導体としては、微結晶シリコンを用いればよい。微結晶半導体の一である微結晶シリコンでは、そのラマンスペクトルのピークが単結晶シリコンを示す520cm−1よりも低波数側にシフトしている。すなわち、単結晶シリコンを示す520cm−1と非晶質シリコンを示す480cm−1の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手(ダングリングボンド)を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。さらに、He、Ar、Kr、またはNeなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し、良好な微結晶半導体膜が得られる。 As the microcrystalline semiconductor, microcrystalline silicon may be used. In microcrystalline silicon which is one of microcrystalline semiconductors, the peak of its Raman spectrum is shifted to a lower wave number side than 520 cm −1 indicating single crystal silicon. That is, the peak of the Raman spectrum of microcrystalline silicon is between 520 cm −1 indicating single crystal silicon and 480 cm −1 indicating amorphous silicon. In addition, at least 1 atomic% or more of hydrogen or halogen is contained to terminate dangling bonds (dangling bonds). Further, by adding a rare gas element such as He, Ar, Kr, or Ne to further promote lattice distortion, stability is improved and a favorable microcrystalline semiconductor film can be obtained.
なお、結晶性半導体膜に含まれる酸素及び窒素の濃度(二次イオン質量分析法による測定値)を低くし、好ましくはこれらの濃度を1×1018cm−3未満とすると、結晶性を高めることができる。 Note that when the concentrations of oxygen and nitrogen (measured by secondary ion mass spectrometry) contained in the crystalline semiconductor film are lowered and preferably these concentrations are less than 1 × 10 18 cm −3 , the crystallinity is increased. be able to.
なお、結晶性半導体膜は、2段階の成膜処理により形成することが好ましく、2段階の成膜処理において、例えば、第1段階では500Pa程度の圧力下で厚さ5nm程度の微結晶シリコン膜を形成し、第2段階では5000Pa程度の圧力下で所望の厚さの微結晶シリコン膜を形成するとよい。第2段階では第1段階よりもシランの流量比を小さくし、高希釈な条件とするとよい。 Note that the crystalline semiconductor film is preferably formed by a two-stage film formation process. In the two-stage film formation process, for example, in the first stage, a microcrystalline silicon film having a thickness of about 5 nm under a pressure of about 500 Pa. In the second stage, a microcrystalline silicon film having a desired thickness may be formed under a pressure of about 5000 Pa. In the second stage, the flow rate ratio of silane is preferably smaller than that in the first stage so that the conditions are highly diluted.
第2の半導体膜212は、バッファ層として機能し、大部分が非晶質である半導体膜である。好ましくは、非晶質半導体と微小半導体結晶粒を有し、従来の非晶質半導体と比較して、一定光電流法(CPM:Constant Photocurrent Method)やフォトルミネッセンス分光測定で測定されるUrbach端のエネルギーが小さく、欠陥吸収スペクトル量が少ない半導体膜である。このような半導体膜は、従来の非晶質半導体膜と比較して欠陥が少なく、価電子帯のバンド端(移動度端)における準位のテイル(裾)の傾きが急峻である秩序性の高い半導体膜である。 The second semiconductor film 212 is a semiconductor film that functions as a buffer layer and is mostly amorphous. Preferably, it has an amorphous semiconductor and a small semiconductor crystal grain, and has an Urbach edge measured by a constant photocurrent method (CPM) or photoluminescence spectroscopy as compared with a conventional amorphous semiconductor. It is a semiconductor film with low energy and a small amount of defect absorption spectrum. Such a semiconductor film has fewer defects than a conventional amorphous semiconductor film, and has an orderly structure in which the level tail at the band edge (mobility edge) of the valence band is steep. It is a high semiconductor film.
第2の半導体膜212には、ハロゲンや窒素を含んでいてもよい。窒素が含まれる場合には、NH基またはNH2基として含まれていてもよい。 The second semiconductor film 212 may contain halogen or nitrogen. When nitrogen is contained, it may be contained as an NH group or NH 2 group.
なお、ここで、第1の半導体膜210と第2の半導体膜212の界面領域は、微結晶半導体領域と、当該微結晶半導体領域の間に充填される非晶質半導体領域と、を有する。具体的には、第1の半導体膜210から錐形状に伸びた微結晶半導体領域と、第2の半導体膜212と同様の「非晶質半導体を含む膜」と、で構成される。 Note that here, the interface region between the first semiconductor film 210 and the second semiconductor film 212 includes a microcrystalline semiconductor region and an amorphous semiconductor region filled between the microcrystalline semiconductor regions. Specifically, a microcrystalline semiconductor region extending in a conical shape from the first semiconductor film 210 and a “film including an amorphous semiconductor” similar to the second semiconductor film 212 are formed.
また、第2の半導体膜212によりバッファ層が設けられるため、トランジスタのオフ電流を小さくすることができる。そして、前記界面領域において、錐形状に伸びた微結晶半導体領域を有するため、縦方向(厚さ方向)の抵抗、すなわち、第2の半導体膜212と、不純物半導体膜214により構成されるソース領域またはドレイン領域と、の間の抵抗を低くすることができ、トランジスタのオン電流を高めることができる。すなわち、従来の非晶質半導体を適用した場合と比較すると、オフ電流を十分に低減させつつ、オン電流の低下をも抑制することができ、トランジスタのスイッチング特性を高くすることができる。 In addition, since the buffer layer is provided by the second semiconductor film 212, the off-state current of the transistor can be reduced. In addition, since the interface region includes a microcrystalline semiconductor region extending in a conical shape, resistance in the vertical direction (thickness direction), that is, a source region including the second semiconductor film 212 and the impurity semiconductor film 214 Alternatively, resistance between the drain region and the drain region can be reduced, and the on-state current of the transistor can be increased. That is, as compared with the case where a conventional amorphous semiconductor is applied, a decrease in on-state current can be suppressed while sufficiently reducing off-state current, and switching characteristics of the transistor can be improved.
なお、完成したトランジスタにおいて、第1の半導体膜210により形成される第1の半導体層が薄くなるとオン電流が低下し、第1の半導体膜210により形成される第1の半導体層が厚くなると、第1の半導体膜210により形成される第1の半導体層と後に形成される第2の導電層の接触面積が広くなり、オフ電流が増大する。従って、オンオフ比を高くするためには、第1の半導体膜210を厚くし、更には後に説明するように、第1の半導体膜210により形成される第1の半導体層を含む薄膜積層体218の側壁に絶縁化処理を行うことが好ましい。 Note that in the completed transistor, when the first semiconductor layer formed of the first semiconductor film 210 is thinned, the on-state current is decreased, and when the first semiconductor layer formed of the first semiconductor film 210 is thickened, The contact area between the first semiconductor layer formed by the first semiconductor film 210 and the second conductive layer formed later is increased, and the off-state current is increased. Therefore, in order to increase the on / off ratio, the first semiconductor film 210 is thickened, and further, as will be described later, the thin film stack 218 including the first semiconductor layer formed by the first semiconductor film 210. It is preferable to perform an insulating process on the side wall.
前記微結晶半導体領域は、第1の半導体膜210から第2の半導体膜212に向かって先端が細くなる錐形状の結晶粒により大部分が構成されているとよい。または、第1の半導体膜210から第2の半導体膜212に向かって幅が広がる結晶粒により大部分が構成されていてもよい。 The microcrystalline semiconductor region is preferably mostly formed of cone-shaped crystal grains whose tips become narrower from the first semiconductor film 210 toward the second semiconductor film 212. Alternatively, most of the crystal grains may have a width that increases from the first semiconductor film 210 toward the second semiconductor film 212.
また、前記界面領域において、微結晶半導体領域が第1の半導体膜210から第2の半導体膜212に向かって先端が細くなる錐形状に伸びた結晶粒である場合には、第1の半導体膜210側のほうが、第2の半導体膜212側と比較して、微結晶半導体領域の占める割合が高い。微結晶半導体領域は、第1の半導体膜210の表面から厚さ方向に成長するが、原料ガスにおいて堆積性ガス(例えば、シラン)に対する水素の流量が小さく(すなわち、希釈率が低く)、または窒素を含む原料ガスの濃度が高いと、微結晶半導体領域における結晶成長が抑制され、結晶粒が錐形状になり、堆積されて形成される半導体は、大部分が非晶質半導体となる。 In addition, in the interface region, when the microcrystalline semiconductor region is a crystal grain extending in a cone shape whose tip is narrowed from the first semiconductor film 210 toward the second semiconductor film 212, the first semiconductor film The proportion of the microcrystalline semiconductor region is higher on the 210 side than on the second semiconductor film 212 side. The microcrystalline semiconductor region grows in the thickness direction from the surface of the first semiconductor film 210, but the flow rate of hydrogen relative to the deposition gas (eg, silane) in the source gas is small (that is, the dilution rate is low), or When the concentration of the source gas containing nitrogen is high, crystal growth in the microcrystalline semiconductor region is suppressed, the crystal grains have a cone shape, and the deposited semiconductor is mostly an amorphous semiconductor.
なお、前記界面領域は、窒素、特にNH基若しくはNH2基を含有することが好ましい。これは、微結晶半導体領域に含まれる結晶の界面、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面において、窒素、特にNH基若しくはNH2基がシリコン原子のダングリングボンドと結合すると、欠陥を低減し、キャリアが流れやすくなるためである。このため、窒素、好ましくはNH基若しくはNH2基を1×1020cm−3乃至1×1021cm−3の濃度で含有させると、シリコン原子のダングリングボンドを窒素、好ましくはNH基若しくはNH2基で架橋しやすくなり、キャリアがより流れやすくなる。この結果、結晶粒界や欠陥におけるキャリアの移動を促進する結合ができ、前記界面領域のキャリア移動度が向上する。そのため、トランジスタの電界効果移動度が向上する。 Incidentally, the interface region, nitrogen, it is particularly preferable to contain an NH group or an NH 2 group. This is because defects at the interface of the crystal included in the microcrystalline semiconductor region, the interface between the microcrystalline semiconductor region and the amorphous semiconductor region, and nitrogen, particularly NH groups or NH 2 groups, are bonded to dangling bonds of silicon atoms. This is because the number of carriers is reduced and the carrier flows easily. Therefore, when nitrogen, preferably NH group or NH 2 group, is contained at a concentration of 1 × 10 20 cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 , dangling bonds of silicon atoms are nitrogen, preferably NH groups or easily cross-linked with an NH 2 group, the carrier is more easily flow. As a result, bonds that promote the movement of carriers at the grain boundaries and defects can be formed, and the carrier mobility in the interface region can be improved. Therefore, the field effect mobility of the transistor is improved.
なお、前記界面領域の酸素濃度を低減させることにより、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面または結晶粒間の界面における欠陥密度を低減させ、キャリアの移動を阻害する結合を低減させることができる。 Note that by reducing the oxygen concentration in the interface region, the defect density at the interface between the microcrystalline semiconductor region and the amorphous semiconductor region or the interface between crystal grains can be reduced, and bonds that inhibit carrier movement can be reduced. Can do.
不純物半導体膜214は、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体により形成する。トランジスタがn型である場合には、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体として、例えば、PまたはAsを添加したシリコンが挙げられる。または、トランジスタがp型である場合には、一導電型を付与する不純物元素として、例えば、Bを添加することも可能である。しかし、トランジスタはn型とすることが好ましい。そのため、ここでは、一例として、Pを添加したシリコンを用いる。なお、不純物半導体膜214は、非晶質半導体により形成してもよいし、微結晶半導体などの結晶性半導体により形成してもよい。 The impurity semiconductor film 214 is formed using a semiconductor to which an impurity element imparting one conductivity type is added. In the case where the transistor is n-type, a semiconductor to which an impurity element imparting one conductivity type is added includes, for example, silicon to which P or As is added. Alternatively, in the case where the transistor is a p-type, for example, B can be added as an impurity element imparting one conductivity type. However, the transistor is preferably n-type. Therefore, here, silicon added with P is used as an example. Note that the impurity semiconductor film 214 may be formed using an amorphous semiconductor or a crystalline semiconductor such as a microcrystalline semiconductor.
不純物半導体膜214を非晶質半導体により形成する場合には、堆積性ガスの流量に対する希釈ガスの流量を1倍以上10倍未満、好ましくは1倍以上5倍以下とすればよい。不純物半導体膜214を結晶性半導体により形成する場合には、堆積性ガスの流量に対する希釈ガスの流量を10倍以上2000倍以下、好ましくは50倍以上200倍以下とすればよい。 In the case where the impurity semiconductor film 214 is formed using an amorphous semiconductor, the flow rate of the dilution gas with respect to the flow rate of the deposition gas may be 1 to 10 times, preferably 1 to 5 times. In the case where the impurity semiconductor film 214 is formed using a crystalline semiconductor, the flow rate of the dilution gas with respect to the flow rate of the deposition gas may be 10 to 2000 times, preferably 50 to 200 times.
なお、ゲート絶縁層208から不純物半導体膜214までは同一チャンバー内で連続して形成することが好ましい。ゲート絶縁層208から不純物半導体膜214までの各々の層間の界面に不純物が含まれてしまうことを防止するためである。 Note that the gate insulating layer 208 to the impurity semiconductor film 214 are preferably formed successively in the same chamber. This is for preventing impurities from being included in the interface between the gate insulating layer 208 and the impurity semiconductor film 214.
第2のエッチングマスク216は、第1のエッチングマスク204と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。 The second etching mask 216 can be formed using a material and a method similar to those of the first etching mask 204.
次に、第2のエッチングマスク216を用いて第1の半導体膜210と、第2の半導体膜212と、不純物半導体膜214と、をエッチングする。その後、第2のエッチングマスク216を除去することで、薄膜積層体218を得ることができる(図4(D))。 Next, the first semiconductor film 210, the second semiconductor film 212, and the impurity semiconductor film 214 are etched using the second etching mask 216. After that, the second etching mask 216 is removed, whereby the thin film stack 218 can be obtained (FIG. 4D).
なお、ここで、前記したように、薄膜積層体218の側壁に絶縁化処理を行うことが好ましい。なぜなら、完成したトランジスタの第1の半導体層と第2の導電層が接するとオフ電流が増大してしまうことが多いからである。ここで絶縁化処理としては、薄膜積層体218の側壁を酸素プラズマ若しくは窒素プラズマに曝す処理、または薄膜積層体218の側壁が露出された状態で絶縁膜を形成し、該絶縁膜を異方性の高いエッチング方法により基板200の表面に垂直な方向のエッチングを行うことで、薄膜積層体218の側壁に接してサイドウォール絶縁層を形成する処理が挙げられる。 Here, as described above, it is preferable to perform insulation treatment on the sidewall of the thin film stack 218. This is because the off-state current often increases when the first semiconductor layer and the second conductive layer of the completed transistor are in contact with each other. Here, as the insulating treatment, an insulating film is formed with the sidewall of the thin film stack 218 exposed to oxygen plasma or nitrogen plasma, or the sidewall of the thin film stack 218 is exposed, and the insulating film is anisotropically formed. A process of forming a sidewall insulating layer in contact with the sidewall of the thin film stack 218 by performing etching in a direction perpendicular to the surface of the substrate 200 by a high etching method can be given.
次に、ゲート絶縁層208及び薄膜積層体218上に第2の導電膜220及び第3の導電膜222を形成し、第3の導電膜222上に第3のエッチングマスク224を形成する(図5(A))。 Next, a second conductive film 220 and a third conductive film 222 are formed over the gate insulating layer 208 and the thin film stack 218, and a third etching mask 224 is formed over the third conductive film 222 (FIG. 5 (A)).
なお、第3のエッチングマスク224を縮小させて、第3のエッチングマスク224に露出される第3の導電膜222の面積を拡大させてもよい。第3の導電膜222の露出される面積を拡大させると、後の工程で開口部244を形成した際に、第3の導電膜222により形成された第3の導電層232の側面と開口部244の間の距離を十分に確保することができ、第3の導電層232が開口部244により露出されることを防止することができる。ここで、第3のエッチングマスク224がレジストマスクである場合には、アッシング工程を行うことで第3のエッチングマスク224を縮小させればよい。 Note that the area of the third conductive film 222 exposed to the third etching mask 224 may be increased by reducing the third etching mask 224. When the exposed area of the third conductive film 222 is enlarged, the side surface and the opening of the third conductive layer 232 formed by the third conductive film 222 when the opening 244 is formed in a later step. A sufficient distance between the two conductive layers 244 can be secured, and the third conductive layer 232 can be prevented from being exposed by the opening 244. Here, in the case where the third etching mask 224 is a resist mask, the third etching mask 224 may be reduced by performing an ashing process.
第2の導電膜220は、後に形成される第4の導電膜248と接することが可能な導電性材料膜である。第2の導電膜220としては、例えばTi膜を用いる。 The second conductive film 220 is a conductive material film that can be in contact with a fourth conductive film 248 to be formed later. For example, a Ti film is used as the second conductive film 220.
第3の導電膜222は、後に形成される第4の導電膜248と接触させると、その界面における抵抗が増大するなどの不都合が生じる導電性材料膜である。第3の導電膜222としては、例えばAl膜を用いる。 The third conductive film 222 is a conductive material film that causes inconveniences such as an increase in resistance at the interface when brought into contact with a fourth conductive film 248 to be formed later. For example, an Al film is used as the third conductive film 222.
第3のエッチングマスク224は、第1のエッチングマスク204及び第2のエッチングマスク216と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。 The third etching mask 224 can be formed using a material and a method similar to those of the first etching mask 204 and the second etching mask 216.
次に、第3の導電膜222をウエットエッチングなどにより縮小させるように加工する(図5(B))。第3の導電膜222を縮小させるように加工するには、第3の導電膜222を形成する材料と化学的に反応して第2の導電膜220を露出させるのみならず、エッチングされた第3の導電膜226の側面が第3のエッチングマスク224の側面よりも内側に設けられる条件を採用すればよい。 Next, the third conductive film 222 is processed to be reduced by wet etching or the like (FIG. 5B). In order to process the third conductive film 222 so as to be reduced, the second conductive film 220 is not only exposed by chemically reacting with the material forming the third conductive film 222 but also etched. The condition that the side surface of the third conductive film 226 is provided inside the side surface of the third etching mask 224 may be employed.
ここで、例えば第3の導電膜222がAl膜である場合には、エッチャントとして、硝酸、酢酸及びリン酸を含む薬液を用いればよい。 Here, for example, when the third conductive film 222 is an Al film, a chemical solution containing nitric acid, acetic acid, and phosphoric acid may be used as an etchant.
次に、第3のエッチングマスク224を除去し、第4のエッチングマスク228を形成し、第4のエッチングマスク228を用いて第2の導電膜220及びエッチングされた第3の導電膜226を加工することで、第2の導電層230及び第3の導電層232を形成する。そして、第4のエッチングマスク228を用いて薄膜積層体218のエッチングを行う(図5(C))。なお、薄膜積層体218のエッチングは、第4のエッチングマスク228を除去し、第2の導電層230をエッチングマスクとして用いて行ってもよい。 Next, the third etching mask 224 is removed, a fourth etching mask 228 is formed, and the second conductive film 220 and the etched third conductive film 226 are processed using the fourth etching mask 228. Thus, the second conductive layer 230 and the third conductive layer 232 are formed. Then, the thin film stack 218 is etched using the fourth etching mask 228 (FIG. 5C). Note that the thin film stack 218 may be etched by removing the fourth etching mask 228 and using the second conductive layer 230 as an etching mask.
なお、第2の導電層230と第3の導電層232が積層された導電層は、少なくとも信号線、ソース電極及びドレイン電極を構成する。 Note that the conductive layer in which the second conductive layer 230 and the third conductive layer 232 are stacked constitutes at least a signal line, a source electrode, and a drain electrode.
次に、第4のエッチングマスク228を除去し、保護絶縁膜240及び第5のエッチングマスク242を形成する(図6(A))。ここで、第5のエッチングマスク242は、第3のエッチングマスク224と同一のフォトマスクにより形成する。なお、保護絶縁膜240は、少なくとも第1の半導体層234の露出された部分を覆って形成する。 Next, the fourth etching mask 228 is removed, and the protective insulating film 240 and the fifth etching mask 242 are formed (FIG. 6A). Here, the fifth etching mask 242 is formed using the same photomask as the third etching mask 224. Note that the protective insulating film 240 is formed so as to cover at least the exposed portion of the first semiconductor layer 234.
次に、第5のエッチングマスク242を用いて保護絶縁膜240に開口部244を形成するように加工することで、開口部244が設けられた保護絶縁層246を形成する(図6(B))。 Next, the protective insulating layer 246 provided with the opening 244 is formed by processing to form the opening 244 in the protective insulating film 240 using the fifth etching mask 242 (FIG. 6B). ).
次に、開口部244を介して第2の導電層230に電気的に接続されるように、第4の導電膜248を形成する。 Next, a fourth conductive film 248 is formed so as to be electrically connected to the second conductive layer 230 through the opening 244.
第4の導電膜248は、画素トランジスタに接続される画素電極を構成することから、透光性を有する材料により形成するとよい。 Since the fourth conductive film 248 forms a pixel electrode connected to the pixel transistor, the fourth conductive film 248 is preferably formed using a light-transmitting material.
第4の導電膜248は、透光性を有する導電性高分子(導電性ポリマーともいう。)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した第4の導電膜248は、シート抵抗が10000Ω/□以下であり、且つ波長550nmにおける透光率が70%以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が0.1Ω・cm以下であることが好ましい。なお、導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、またはアニリン、ピロール及びチオフェンの2種以上の共重合体若しくはその誘導体などが挙げられる。 The fourth conductive film 248 can be formed using a conductive composition including a light-transmitting conductive polymer (also referred to as a conductive polymer). The fourth conductive film 248 formed using the conductive composition preferably has a sheet resistance of 10,000 Ω / □ or less and a light transmittance of 70% or more at a wavelength of 550 nm. Moreover, it is preferable that the resistivity of the conductive polymer contained in the conductive composition is 0.1 Ω · cm or less. Note that a so-called π-electron conjugated conductive polymer can be used as the conductive polymer. For example, polyaniline or a derivative thereof, polypyrrole or a derivative thereof, polythiophene or a derivative thereof, or a copolymer of two or more of aniline, pyrrole, and thiophene or a derivative thereof can be given.
または、第4の導電膜248は、例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物などを用いて形成することができる。 Alternatively, the fourth conductive film 248 can be formed using, for example, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, or indium tin oxide. Indium zinc oxide, indium tin oxide to which silicon oxide is added, or the like can be used.
なお、図示していないが、保護絶縁層246と第4の導電膜248の間に、スピンコーティング法などにより形成された有機樹脂層が設けられていてもよい。 Note that although not illustrated, an organic resin layer formed by a spin coating method or the like may be provided between the protective insulating layer 246 and the fourth conductive film 248.
次に、第4の導電膜248上に第6のエッチングマスク250を形成する(図6(C))。第6のエッチングマスク250を用いて第4の導電膜248をエッチングして第4の導電層252を形成する(図7)。 Next, a sixth etching mask 250 is formed over the fourth conductive film 248 (FIG. 6C). The fourth conductive film 248 is etched using the sixth etching mask 250 to form a fourth conductive layer 252 (FIG. 7).
なお、第4の導電層252は、液滴吐出法(例えば、インクジェット法)などを用いて選択的に形成されていてもよい。第4の導電層252の形成に液滴吐出法(例えば、インクジェット法)などを用いると、マスクの枚数が一枚減ることになり、好ましい。 Note that the fourth conductive layer 252 may be selectively formed by a droplet discharge method (for example, an inkjet method) or the like. It is preferable to use a droplet discharge method (for example, an ink jet method) or the like for forming the fourth conductive layer 252 because the number of masks is reduced by one.
なお、以上説明した本実施の形態の薄膜トランジスタは好ましい一形態であり、これに限定されるものではない。例えば、第1の半導体膜210は微結晶半導体膜でなくてもよいし、第2の半導体膜212には微小半導体結晶粒が含まれていなくてもよい。または、第1の半導体膜210が設けられておらず、ゲート絶縁層208上に第2の半導体膜212が設けられていてもよい。 Note that the thin film transistor of this embodiment described above is a preferable mode and is not limited to this. For example, the first semiconductor film 210 may not be a microcrystalline semiconductor film, and the second semiconductor film 212 may not include microscopic semiconductor crystal grains. Alternatively, the first semiconductor film 210 may not be provided, and the second semiconductor film 212 may be provided over the gate insulating layer 208.
また、本実施の形態では、結晶性半導体層及び非晶質半導体層を形成する材料としてシリコンを用いているが、これに限定されず、結晶性半導体層及び非晶質半導体層を形成する材料として酸化物半導体を用いてもよい。 In this embodiment, silicon is used as a material for forming the crystalline semiconductor layer and the amorphous semiconductor layer; however, the present invention is not limited to this, and the material for forming the crystalline semiconductor layer and the amorphous semiconductor layer is used. Alternatively, an oxide semiconductor may be used.
更には、第3の導電膜222を加工してエッチングされた第3の導電膜を形成するタイミングは上記説明に限定されない。すなわち、第3の導電膜222まで形成し(図5(A))、第3の導電膜222上に第4のエッチングマスク228を形成し(図8(A))、第4のエッチングマスク228を用いて第2の導電膜220及び第3の導電膜222を加工して第2の導電層230及び第3の導電層260を形成し、薄膜積層体218を加工することで薄膜トランジスタを形成し(図8(B))、第4のエッチングマスク228を除去して第3のエッチングマスク224を形成し、第3の導電層260を縮小させるように加工してエッチングされた第3の導電層262を形成し(図8(C))、その後、保護絶縁膜240を形成してもよい。 Furthermore, the timing at which the third conductive film 222 is processed to form the etched third conductive film is not limited to the above description. That is, the third conductive film 222 is formed (FIG. 5A), a fourth etching mask 228 is formed over the third conductive film 222 (FIG. 8A), and the fourth etching mask 228 is formed. The second conductive film 220 and the third conductive film 222 are processed by using to form the second conductive layer 230 and the third conductive layer 260, and the thin film stack 218 is processed to form a thin film transistor. (FIG. 8B), the fourth etching mask 228 is removed, a third etching mask 224 is formed, and the third conductive layer 260 is processed and etched so as to reduce the third conductive layer 260. 262 may be formed (FIG. 8C), and then the protective insulating film 240 may be formed.
(実施の形態3)
実施の形態2で説明したように作製した薄膜トランジスタを適用した半導体装置としては、電子ペーパーが挙げられる。電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍(電子ブック)、ポスター、デジタルサイネージ、PID(Public Information Display)、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。電子機器の一例を図9に示す。
(Embodiment 3)
As a semiconductor device to which the thin film transistor manufactured as described in Embodiment Mode 2 is applied, electronic paper can be given. Electronic paper can be used for electronic devices in various fields as long as they display information. For example, it can be applied to electronic books (electronic books), posters, digital signage, PID (Public Information Display), advertisements in vehicles such as trains, displays on various cards such as credit cards, etc. using electronic paper. . An example of the electronic device is illustrated in FIG.
図9は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍300は、筐体302および筐体304の2つの筐体で構成されている。筐体302および筐体304は、軸部314により一体とされており、該軸部314を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍と同様に取り扱うことが可能となる。 FIG. 9 illustrates an example of an electronic book. For example, the electronic book 300 includes two housings, a housing 302 and a housing 304. The housing 302 and the housing 304 are integrated by a shaft portion 314, and can be opened and closed with the shaft portion 314 as an axis. With this configuration, it can be handled in the same way as a paper book.
筐体302には表示部306及び光電変換装置308が組み込まれ、筐体304には表示部310及び光電変換装置312が組み込まれている。表示部306及び表示部310は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部(図9では表示部306)に文章を表示し、左側の表示部(図9では表示部310)に画像を表示することができる。 A display portion 306 and a photoelectric conversion device 308 are incorporated in the housing 302, and a display portion 310 and a photoelectric conversion device 312 are incorporated in the housing 304. The display unit 306 and the display unit 310 may be configured to display a continuation screen or may be configured to display different screens. By adopting a configuration in which different screens are displayed, for example, text can be displayed on the right display unit (display unit 306 in FIG. 9), and an image can be displayed on the left display unit (display unit 310 in FIG. 9). .
また、図9では、筐体302に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体302において、電源316、操作キー318、スピーカ320などを備えている。操作キー318により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子、またはACアダプタおよびUSBケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍300は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。 FIG. 9 illustrates an example in which the housing 302 includes an operation unit and the like. For example, the housing 302 includes a power source 316, operation keys 318, a speaker 320, and the like. A page can be turned by the operation key 318. Note that a keyboard, a pointing device, or the like may be provided on the same surface as the display portion of the housing. In addition, an external connection terminal (such as an earphone terminal, a USB terminal, or a terminal that can be connected to various cables such as an AC adapter and a USB cable), a recording medium insertion unit, and the like may be provided on the back and side surfaces of the housing. . Further, the electronic book 300 may have a configuration having a function as an electronic dictionary.
また、電子書籍300は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。 Further, the e-book reader 300 may be configured to transmit and receive information wirelessly. It is also possible to adopt a configuration in which desired book data or the like is purchased and downloaded from an electronic book server wirelessly.
(実施の形態4)
実施の形態2で説明したように作製した薄膜トランジスタを適用した半導体装置としては、電子ペーパー以外にもさまざまな電子機器(遊技機も含む)が挙げられる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
(Embodiment 4)
As a semiconductor device to which the thin film transistor manufactured as described in Embodiment 2 is applied, various electronic devices (including game machines) can be used in addition to electronic paper. Examples of the electronic device include a television device (also referred to as a television or a television receiver), a monitor for a computer, a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone (also referred to as a mobile phone or a mobile phone device). ), Large game machines such as portable game machines, portable information terminals, sound reproducing devices, and pachinko machines.
図10(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置322は、筐体324に表示部326が組み込まれている。表示部326により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド328により筐体324を支持した構成を示している。 FIG. 10A illustrates an example of a television device. In the television device 322, a display portion 326 is incorporated in a housing 324. An image can be displayed on the display portion 326. Here, a configuration in which the housing 324 is supported by the stand 328 is illustrated.
テレビジョン装置322の操作は、筐体324が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機334により行うことができる。リモコン操作機334が備える操作キー332により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部326に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機334に、当該リモコン操作機334から出力する情報を表示する表示部330を設ける構成としてもよい。 The television device 322 can be operated with an operation switch provided in the housing 324 or a separate remote controller 334. Channels and volume can be operated with operation keys 332 provided on the remote controller 334, and an image displayed on the display portion 326 can be operated. The remote controller 334 may be provided with a display unit 330 that displays information output from the remote controller 334.
なお、テレビジョン装置322は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。 Note that the television set 322 is provided with a receiver, a modem, and the like. General TV broadcasts can be received by a receiver, and connected to a wired or wireless communication network via a modem, so that it can be unidirectional (sender to receiver) or bidirectional (sender and receiver). It is also possible to perform information communication between each other or between recipients).
図10(B)は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム336は、筐体338に表示部340が組み込まれている。表示部340は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。 FIG. 10B illustrates an example of a digital photo frame. For example, the display portion 340 is incorporated in the housing 338 of the digital photo frame 336. The display unit 340 can display various images. For example, by displaying image data captured by a digital camera or the like, the display unit 340 can function in the same manner as a normal photo frame.
なお、デジタルフォトフレーム336は、操作部、外部接続用端子(USB端子、USBケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部340に表示させることができる。 Note that the digital photo frame 336 includes an operation unit, an external connection terminal (a terminal that can be connected to various cables such as a USB terminal and a USB cable), a recording medium insertion unit, and the like. These configurations may be incorporated on the same surface as the display portion, but it is preferable to provide them on the side surface or the back surface because the design is improved. For example, a memory storing image data captured by a digital camera can be inserted into the recording medium insertion unit of the digital photo frame to capture the image data, and the captured image data can be displayed on the display unit 340.
また、デジタルフォトフレーム336は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。 Further, the digital photo frame 336 may be configured to transmit and receive information wirelessly. A configuration may be employed in which desired image data is captured and displayed wirelessly.
図11は携帯型のコンピュータの一例を示す斜視図である。 FIG. 11 is a perspective view illustrating an example of a portable computer.
図11の携帯型のコンピュータは、上部筐体342と下部筐体344とを接続するヒンジユニットを閉状態として表示部346を有する上部筐体342と、キーボード348を有する下部筐体344とを重ねた状態とすることができ、持ち運ぶことが便利であるとともに、使用者がキーボード入力する場合には、ヒンジユニットを開状態として、表示部346を見て入力操作を行うことができる。 The portable computer in FIG. 11 overlaps an upper housing 342 having a display portion 346 and a lower housing 344 having a keyboard 348 with a hinge unit connecting the upper housing 342 and the lower housing 344 closed. When the user performs keyboard input, the hinge unit is opened, and an input operation can be performed while viewing the display portion 346.
また、下部筐体344はキーボード348の他に入力操作を行うポインティングデバイス352を有する。また、表示部346をタッチ入力パネルとすれば、表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。また、下部筐体344はCPUやハードディスク等の演算機能部を有している。また、下部筐体344は他の機器、例えばUSBの通信規格に準拠した通信ケーブルが差し込まれる外部接続ポート350を有している。 In addition to the keyboard 348, the lower housing 344 includes a pointing device 352 that performs an input operation. If the display unit 346 is a touch input panel, an input operation can be performed by touching part of the display unit. The lower housing 344 has a calculation function unit such as a CPU or a hard disk. The lower housing 344 has an external connection port 350 into which another device, for example, a communication cable conforming to the USB communication standard is inserted.
上部筐体342には更に上部筐体342内部にスライドさせて収納可能な表示部354を有しており、広い表示画面を実現することができる。また、収納可能な表示部354の画面の向きを使用者は調節できる。また、収納可能な表示部354をタッチ入力パネルとすれば、収納可能な表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。 The upper housing 342 further includes a display portion 354 that can be slid and housed inside the upper housing 342, so that a wide display screen can be realized. Further, the user can adjust the orientation of the screen of the display portion 354 that can be stored. Further, when the storable display unit 354 is a touch input panel, an input operation can be performed by touching a part of the storable display unit.
表示部346または収納可能な表示部354は、液晶表示パネル、有機発光素子または無機発光素子などの発光表示パネルなどの映像表示装置を用いる。 As the display portion 346 or the storable display portion 354, a video display device such as a liquid crystal display panel, a light emitting display panel such as an organic light emitting element or an inorganic light emitting element, or the like is used.
また、図11の携帯型のコンピュータは、受信機などを備えた構成として、テレビ放送を受信して映像を表示部に表示することができる。また、上部筐体342と下部筐体344とを接続するヒンジユニットを閉状態としたまま、表示部354をスライドさせて画面全面を露出させ、画面角度を調節して使用者がテレビ放送を見ることもできる。この場合には、ヒンジユニットを閉状態として表示部346を表示させず、さらにテレビ放送を表示するだけの回路の起動のみを行うため、最小限の消費電力とすることができ、バッテリー容量の限られている携帯型のコンピュータにおいて有用である。 In addition, the portable computer in FIG. 11 includes a receiver and the like, and can receive a television broadcast and display an image on a display portion. In addition, with the hinge unit connecting the upper housing 342 and the lower housing 344 closed, the display unit 354 is slid to expose the entire screen, and the screen angle is adjusted to allow the user to watch TV broadcasting. You can also. In this case, since the hinge unit is closed and the display unit 346 is not displayed and only the circuit for displaying the television broadcast is activated, the power consumption can be minimized and the battery capacity can be limited. It is useful in portable computers that are used.
100 基板
102 第1の導電膜
104 第2の導電膜
106 第1のエッチングマスク
108 導電層
110 絶縁膜
112 第2のエッチングマスク
114 開口部
116 縮小された第1のエッチングマスク
118 導電層
120 開口部
200 基板
202 第1の導電膜
204 第1のエッチングマスク
206 第1の導電層
208 ゲート絶縁層
210 第1の半導体膜
212 第2の半導体膜
214 不純物半導体膜
216 第2のエッチングマスク
218 薄膜積層体
220 第2の導電膜
222 第3の導電膜
224 第3のエッチングマスク
226 エッチングされた第3の導電膜
228 第4のエッチングマスク
230 第2の導電層
232 第3の導電層
234 第1の半導体層
236 第2の半導体層
238 不純物半導体層
240 保護絶縁膜
242 第5のエッチングマスク
244 開口部
246 保護絶縁層
248 第4の導電膜
250 第6のエッチングマスク
252 第4の導電層
260 第3の導電層
262 エッチングされた第3の導電層
300 電子書籍
302 筐体
304 筐体
306 表示部
308 光電変換装置
310 表示部
312 光電変換装置
314 軸部
316 電源
318 操作キー
320 スピーカ
322 テレビジョン装置
324 筐体
326 表示部
328 スタンド
330 表示部
332 操作キー
334 リモコン操作機
336 デジタルフォトフレーム
338 筐体
340 表示部
342 上部筐体
344 下部筐体
346 表示部
348 キーボード
350 外部接続ポート
352 ポインティングデバイス
354 表示部
400 基板
402 ゲート電極層
404 ゲート絶縁層
406 半導体層
408 不純物半導体層
410 導電層
412 導電層
414 導電層
416 ソース電極及びドレイン電極層
418 保護絶縁層
420 開口部
422 画素電極層
500 基板
502 ゲート電極層
504 ゲート絶縁層
506 半導体層
508 不純物半導体層
510 導電層
512 導電層
516 ソース電極及びドレイン電極層
518 保護絶縁層
520 開口部
522 画素電極層
600 基板
602 ゲート電極層
604 ゲート絶縁層
606 半導体層
608 不純物半導体層
610 導電層
612 導電層
616 ソース電極及びドレイン電極層
618 保護絶縁層
620 開口部
622 画素電極層
100 substrate 102 first conductive film 104 second conductive film 106 first etching mask 108 conductive layer 110 insulating film 112 second etching mask 114 opening 116 reduced first etching mask 118 conductive layer 120 opening 200 Substrate 202 First conductive film 204 First etching mask 206 First conductive layer 208 Gate insulating layer 210 First semiconductor film 212 Second semiconductor film 214 Impurity semiconductor film 216 Second etching mask 218 Thin film stack 220 Second conductive film 222 Third conductive film 224 Third etching mask 226 Etched third conductive film 228 Fourth etching mask 230 Second conductive layer 232 Third conductive layer 234 First semiconductor Layer 236 second semiconductor layer 238 impurity semiconductor layer 240 protective insulating film 242 fifth Etching mask 244 Opening 246 Protective insulating layer 248 Fourth conductive film 250 Sixth etching mask 252 Fourth conductive layer 260 Third conductive layer 262 Etched third conductive layer 300 Electronic book 302 Case 304 Case Body 306 Display unit 308 Photoelectric conversion device 310 Display unit 312 Photoelectric conversion device 314 Shaft unit 316 Power supply 318 Operation key 320 Speaker 322 Television device 324 Case 326 Display unit 328 Stand 330 Display unit 332 Operation key 334 Remote controller 336 Digital photo Frame 338 Housing 340 Display portion 342 Upper housing 344 Lower housing 346 Display portion 348 Keyboard 350 External connection port 352 Pointing device 354 Display portion 400 Substrate 402 Gate electrode layer 404 Gate insulating layer 406 Semiconductor layer 408 Pure semiconductor layer 410 Conductive layer 412 Conductive layer 414 Conductive layer 416 Source and drain electrode layer 418 Protective insulating layer 420 Opening 422 Pixel electrode layer 500 Substrate 502 Gate electrode layer 504 Gate insulating layer 506 Semiconductor layer 508 Impurity semiconductor layer 510 Conductive Layer 512 Conductive layer 516 Source and drain electrode layer 518 Protective insulating layer 520 Opening 522 Pixel electrode layer 600 Substrate 602 Gate electrode layer 604 Gate insulating layer 606 Semiconductor layer 608 Impurity semiconductor layer 610 Conductive layer 612 Conductive layer 616 Source electrode and drain Electrode layer 618 Protective insulating layer 620 Opening 622 Pixel electrode layer
Claims (6)
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第2の導電膜上に第1のエッチングマスクを形成し、
前記第1のエッチングマスクを縮小させて、縮小された第1のエッチングマスクを形成し、
前記縮小された第1のエッチングマスクを用いて前記第2の導電膜をエッチングすることで導電層を形成し、
前記縮小された第1のエッチングマスクを除去し、
前記導電層を覆って絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に第2のエッチングマスクを形成し、
前記第2のエッチングマスクを用いて、前記導電層を覆ったまま前記第1の導電膜を露出させるように、前記絶縁膜に開口部を形成し、
前記第1のエッチングマスクと前記第2のエッチングマスクは同一のフォトマスクにより形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a first conductive film on the substrate;
Forming a second conductive film on the first conductive film;
Forming a first etching mask on the second conductive film;
Reducing the first etching mask to form a reduced first etching mask;
Forming a conductive layer by etching the second conductive film using the reduced first etching mask;
Removing the reduced first etching mask;
An insulating film is formed to cover the front Kishirube conductive layer,
Forming a second etching mask on the insulating film;
Using the second etching mask, forming an opening in the insulating film so as to expose the first conductive film while covering the conductive layer ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first etching mask and the second etching mask are formed using the same photomask.
前記第1のエッチングマスクはレジストマスクであり、
前記縮小された第1のエッチングマスクは、前記第1のエッチングマスクを酸素プラズマによりアッシングすることで形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 1 ,
The first etching mask is a resist mask;
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the reduced first etching mask is formed by ashing the first etching mask with oxygen plasma.
前記第1の導電膜として、Tiを有する導電膜を形成し、Forming a conductive film containing Ti as the first conductive film;
前記第2の導電膜として、Alを有する導電膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a conductive film containing Al is formed as the second conductive film.
前記第1のエッチングマスクを除去し、
前記第1の導電層を覆ってゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に、半導体膜及び第2のエッチングマスクを形成し、
前記第2のエッチングマスクを用いて前記半導体膜を加工して薄膜積層体を形成し、
前記第2のエッチングマスクを除去し、
前記ゲート絶縁層及び前記薄膜積層体上に、Tiを有する第2の導電膜と、Alを有する第3の導電膜とを形成し、
前記第3の導電膜上に第3のエッチングマスクを形成し、
前記第3の導電膜を縮小させるように加工してエッチングされた第3の導電膜を形成し、
前記第3のエッチングマスクを除去し、
前記エッチングされた第3の導電膜上に第4のエッチングマスクを形成し、
前記第4のエッチングマスクを用いて前記第2の導電膜及び前記エッチングされた第3の導電膜を加工して第2の導電層及び第3の導電層を形成し、
前記第4のエッチングマスクを用いて薄膜積層体を加工することで半導体層を有する薄膜トランジスタを形成し、
前記第4のエッチングマスクを除去し、
前記薄膜トランジスタを覆って保護絶縁膜を形成し、
前記保護絶縁膜上に第5のエッチングマスクを形成し、
前記第5のエッチングマスクを用いて前記保護絶縁膜を加工することで、前記第3の導電層を覆ったまま前記第2の導電層を露出して開口部を有する保護絶縁層を形成し、
前記開口部を介して前記第2の導電層に接続されるように、インジウム錫酸化物又はインジウム亜鉛酸化物を有する第4の導電膜を形成し、
前記第3のエッチングマスクと前記第5のエッチングマスクは同一のフォトマスクにより形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 A first conductive layer is formed by processing the first conductive film using the first etching mask,
Removing the first etching mask;
Forming a gate insulating layer over the first conductive layer;
Forming a semiconductor film and a second etching mask on the gate insulating layer;
Processing the semiconductor film using the second etching mask to form a thin film stack;
Removing the second etching mask;
The gate insulating layer and over the thin film laminate, to form a second conductive film having a Ti, and a third conductive film having Al,
Forming a third etching mask on the third conductive film;
Forming a third conductive film etched by processing to reduce the third conductive film;
Removing the third etching mask;
Forming a fourth etching mask on the etched third conductive film;
Processing the second conductive film and the etched third conductive film using the fourth etching mask to form a second conductive layer and a third conductive layer;
A thin film transistor having a semiconductor layer is formed by processing the thin film stack using the fourth etching mask,
Removing the fourth etching mask;
Forming a protective insulating film covering the thin film transistor;
Forming a fifth etching mask on the protective insulating film;
By processing the protective insulating film using the fifth etching mask, the second conductive layer is exposed while covering the third conductive layer to form a protective insulating layer having an opening,
Forming a fourth conductive film containing indium tin oxide or indium zinc oxide so as to be connected to the second conductive layer through the opening;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the third etching mask and the fifth etching mask are formed using the same photomask.
前記第1のエッチングマスクを除去し、
前記第1の導電層を覆ってゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に、半導体膜及び第2のエッチングマスクを形成し、
前記第2のエッチングマスクを用いて前記半導体膜を加工して薄膜積層体を形成し、
前記第2のエッチングマスクを除去し、
前記ゲート絶縁層及び前記薄膜積層体上に、Tiを有する第2の導電膜と、Alを有する第3の導電膜とを形成し、
前記第3の導電膜上に第3のエッチングマスクを形成し、
前記第3のエッチングマスクを縮小加工して縮小された第3のエッチングマスクを形成し、
前記第3の導電膜を縮小させるように加工してエッチングされた第3の導電膜を形成し、
前記縮小された第3のエッチングマスクを除去し、
前記エッチングされた第3の導電膜上に第4のエッチングマスクを形成し、
前記第4のエッチングマスクを用いて前記第2の導電膜及び前記エッチングされた第3の導電膜を加工して第2の導電層及び第3の導電層を形成し、
前記第4のエッチングマスクを用いて薄膜積層体を加工することで半導体層を有する薄膜トランジスタを形成し、
前記第4のエッチングマスクを除去し、
前記薄膜トランジスタを覆って保護絶縁膜を形成し、
前記保護絶縁膜上に第5のエッチングマスクを形成し、
前記第5のエッチングマスクを用いて前記保護絶縁膜を加工することで、前記第3の導電層を覆ったまま前記第2の導電層を露出して開口部を有する保護絶縁層を形成し、
前記開口部を介して前記第2の導電層に接続されるように、インジウム錫酸化物又はインジウム亜鉛酸化物を有する第4の導電膜を形成し、
前記第3のエッチングマスクと前記第5のエッチングマスクは同一のフォトマスクにより形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 A first conductive layer is formed by processing the first conductive film using the first etching mask,
Removing the first etching mask;
Forming a gate insulating layer over the first conductive layer;
Forming a semiconductor film and a second etching mask on the gate insulating layer;
Processing the semiconductor film using the second etching mask to form a thin film stack;
Removing the second etching mask;
The gate insulating layer and over the thin film laminate, to form a second conductive film having a Ti, and a third conductive film having Al,
Forming a third etching mask on the third conductive film;
Reducing the third etching mask to form a reduced third etching mask;
Forming a third conductive film etched by processing to reduce the third conductive film;
Removing the reduced third etching mask;
Forming a fourth etching mask on the etched third conductive film;
Processing the second conductive film and the etched third conductive film using the fourth etching mask to form a second conductive layer and a third conductive layer;
A thin film transistor having a semiconductor layer is formed by processing the thin film stack using the fourth etching mask,
Removing the fourth etching mask;
Forming a protective insulating film covering the thin film transistor;
Forming a fifth etching mask on the protective insulating film;
By processing the protective insulating film using the fifth etching mask, the second conductive layer is exposed while covering the third conductive layer to form a protective insulating layer having an opening,
Forming a fourth conductive film containing indium tin oxide or indium zinc oxide so as to be connected to the second conductive layer through the opening;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the third etching mask and the fifth etching mask are formed using the same photomask.
前記第3のエッチングマスクはレジストマスクであり、
前記縮小された第3のエッチングマスクは、前記第1のエッチングマスクを酸素プラズマによりアッシングすることで形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 5,
The third etching mask is a resist mask;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the reduced third etching mask is formed by ashing the first etching mask with oxygen plasma.
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