JP2005259865A - Semiconductor device, method for manufacturing the same and optoelectronic device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device containing a structure capable of enhancing the reliability of a semiconductor layer. <P>SOLUTION: The semiconductor device comprises a semiconductor layer 1a which is formed on a substrate 10A through middle layers 11, 12 at a given pattern. Regarding a surface roughness of the middle layer 12 arranged just under the semiconductor layer 1a, a difference in height between a projective top and a recess bottom in one cycle of a an uneven profile is 40 nm or less. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電気光学装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, a method for manufacturing a semiconductor device, and an electro-optical device.

従来より、液晶表示装置等の電気光学装置において、スイッチング素子として半導体装置を具備したものが知られている。このような半導体装置としては、例えば基板上にソース領域及びドレイン領域を有する半導体膜を形成した構成の薄膜トランジスタが知られており、特に半導体膜と平面的に重なる位置に遮光層を配設した構成のものが例えば特許文献1に開示されている。
特開平7−181517号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, electro-optical devices such as liquid crystal display devices that include a semiconductor device as a switching element are known. As such a semiconductor device, for example, a thin film transistor having a structure in which a semiconductor film having a source region and a drain region is formed on a substrate is known. Is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707.
JP-A-7-181517

特許文献1のように半導体層への光照射を防止ないし抑制するために遮光層を形成した場合、欠陥を有した半導体層が形成され、その信頼性が低下する場合がある。特に遮光層として遮光性金属材料を用い、半導体層として結晶化ポリシリコン膜を用いた場合には、その結晶性が劣り、半導体特性低下を引き起こす場合がある。   When the light shielding layer is formed in order to prevent or suppress the light irradiation to the semiconductor layer as in Patent Document 1, a semiconductor layer having a defect may be formed, and the reliability may be lowered. In particular, when a light-shielding metal material is used as the light-shielding layer and a crystallized polysilicon film is used as the semiconductor layer, the crystallinity is inferior and the semiconductor characteristics may be deteriorated.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、遮光層を備えた構成に限らず、半導体層の信頼性を一般に向上させることが可能な構成を提供することを目的としている。
また、遮光層を備えた場合に、半導体層への十分な遮光機能と、半導体層の信頼性向上とを同時に発現可能な構成を提供することを目的としている。
また、上記構成を備えた半導体装置の好適な製造方法を提供することを目的としており、さらに上記半導体装置を備えた電気光学装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a configuration capable of generally improving the reliability of a semiconductor layer, not limited to the configuration including a light shielding layer.
Another object of the present invention is to provide a configuration capable of simultaneously exhibiting a sufficient light shielding function to the semiconductor layer and an improvement in the reliability of the semiconductor layer when the light shielding layer is provided.
It is another object of the present invention to provide a suitable method for manufacturing a semiconductor device having the above-described configuration, and to provide an electro-optical device including the semiconductor device.

上記課題を解決するために、本発明者が検討したところ、特許文献1に開示されたような遮光層を備える半導体装置において、半導体層に欠陥が生じ、その信頼性が低下する要因の1つとして、遮光層表面に形成される凹凸形状にあることを見出した。具体的には、遮光層の有無に拘らず、半導体層の直下に形成された膜等の表面形状に応じて半導体層の欠陥発生確率が大きくことなることを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have studied. In a semiconductor device including a light-shielding layer as disclosed in Patent Document 1, a defect occurs in the semiconductor layer, which is one of the factors that lower the reliability. As a result, it has been found that it is in an uneven shape formed on the surface of the light shielding layer. Specifically, the present inventors have found that the probability of occurrence of defects in a semiconductor layer increases depending on the surface shape of a film or the like formed immediately below the semiconductor layer, regardless of the presence or absence of a light shielding layer. It was.

つまり、本発明の半導体装置は、基板上に中間層を介して所定パターンに形成された半導体層を備え、前記半導体層の直下に配設される中間層の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下とされていることを特徴とする。このように、半導体層の直下に配設される任意の材料からなる中間層について、その表面粗さを上記範囲となるように設計したところ、半導体層において欠陥が極めて生じ難くなり、非常に信頼性に優れた半導体装置を提供することができるようになった。   That is, the semiconductor device of the present invention includes a semiconductor layer formed in a predetermined pattern on the substrate via the intermediate layer, and the profile 1 of the unevenness is obtained with respect to the surface roughness of the intermediate layer disposed immediately below the semiconductor layer. The difference in height between the convex top and the concave bottom of the period is 40 nm or less. As described above, when the intermediate layer made of an arbitrary material disposed immediately below the semiconductor layer is designed so that the surface roughness is within the above range, defects in the semiconductor layer are extremely unlikely to occur, which is very reliable. It has become possible to provide a semiconductor device having excellent properties.

特に、前記中間層として遮光層を含み、前記半導体層は少なくとも前記遮光層と平面的に重なる位置に配設されてなり、該遮光層の半導体層側の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下となるように設計することができる。このような遮光層を基板と半導体層との間に具備してなるものは、該遮光層の表面粗さが半導体層の特性に大きく影響することが分かった。そこで、遮光層の表面を上記表面粗さに設計したところ、半導体層において殆ど欠陥が発生しないものとなり、当該半導体装置の信頼性を大きく向上させることが可能となった。   In particular, the intermediate layer includes a light-shielding layer, and the semiconductor layer is disposed at least at a position overlapping the light-shielding layer in a planar manner, and the surface roughness of the light-shielding layer on the semiconductor layer side is one period of the uneven profile. The height difference between the convex top and the concave bottom can be designed to be 40 nm or less. It has been found that the surface roughness of the light-shielding layer having a light-shielding layer between the substrate and the semiconductor layer greatly affects the characteristics of the semiconductor layer. Therefore, when the surface of the light shielding layer is designed to have the above surface roughness, almost no defects are generated in the semiconductor layer, and the reliability of the semiconductor device can be greatly improved.

さらに、前記中間層として、遮光層と、該遮光層上を覆う形にて形成された絶縁層とを含む、前記半導体層は少なくとも前記遮光層と平面的に重なる位置に配設されてなる場合には、該遮光層の半導体層側の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下とされ、その凹凸形状に倣って前記絶縁層の半導体層側の表面粗さについも、その凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下とされているものとすることができる。この場合、半導体層直下に配設される絶縁層の表面形状が、遮光層の凹凸形状に倣った凹凸を有することとなり、その結果、半導体層において欠陥の少ない構成を提供することができるようになる。   Furthermore, the semiconductor layer includes a light shielding layer and an insulating layer formed so as to cover the light shielding layer as the intermediate layer, and the semiconductor layer is disposed at a position overlapping at least with the light shielding layer For the surface roughness of the light-shielding layer on the semiconductor layer side, the difference in height between the convex top and concave bottom of one period of the concave / convex profile is 40 nm or less, and the semiconductor of the insulating layer follows the concave / convex shape. Regarding the surface roughness on the layer side, the height difference between the convex top portion and the concave bottom portion of one cycle of the concave / convex profile may be 40 nm or less. In this case, the surface shape of the insulating layer disposed immediately below the semiconductor layer has unevenness following the uneven shape of the light shielding layer, and as a result, a configuration with few defects in the semiconductor layer can be provided. Become.

また、特に遮光層が遮光性金属材料にて構成されてなる場合、その表面粗さが層厚に応じて異なることを見出した。具体的には、本発明のような表面粗さに設計するためには、金属材料にて構成される遮光層の層厚を100nm〜150nmに設計するのが良く、100nm未満では光を遮る効果を十分に発現できない場合があり、また150nmを超えると本発明に規定した表面粗さの範囲を実現できない場合がある。なお、遮光層を金属材料で構成した場合、表面の凹凸は成膜時の金属材料の結晶成長によるものが大きいものと思われ、例えば金属材料成膜条件を好適な条件とすることで、本発明に規定した表面粗さの範囲を実現することもできる。   It was also found that the surface roughness varies depending on the layer thickness, particularly when the light shielding layer is made of a light shielding metal material. Specifically, in order to design the surface roughness as in the present invention, the thickness of the light shielding layer made of a metal material is preferably designed to be 100 nm to 150 nm, and the effect of blocking light is less than 100 nm. May not be sufficiently expressed, and if it exceeds 150 nm, the surface roughness range defined in the present invention may not be realized. When the light-shielding layer is made of a metal material, the surface irregularities appear to be largely due to the crystal growth of the metal material during film formation. The surface roughness range defined in the invention can also be realized.

前記遮光層を構成する金属材料としては、例えばモリブデン又はチタンナイトライド等を例示することができる。このような金属材料は、遮光性に優れ、しかも表面粗さを比較的小さい範囲にて設計することが可能である。   Examples of the metal material constituting the light shielding layer include molybdenum or titanium nitride. Such a metal material is excellent in light-shielding properties and can be designed with a relatively small surface roughness.

次に、上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に所定パターンの遮光層を形成する工程と、該遮光層を覆う形にて絶縁層を形成する工程と、該絶縁層上であって、少なくとも前記遮光層と平面的に重なる位置に半導体層を形成する工程とを含み、前記遮光層を形成する工程において、該遮光層の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下となる条件にて成膜を行うことを特徴とする。このように遮光層形成工程において、表面粗さが上記態様となる条件にて成膜することで、本発明に係る構成を好適に実現することができる。遮光層成膜条件としては、成膜温度を室温〜150℃程度にする、あるいは、成膜速度を下げるなどにより、遮光層材料の結晶化を緩和させる方法を採用することができる。   Next, in order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a light shielding layer having a predetermined pattern on a substrate, and a step of forming an insulating layer so as to cover the light shielding layer. A step of forming a semiconductor layer on the insulating layer and at least overlapping with the light shielding layer in a plane, and in the step of forming the light shielding layer, the surface roughness of the light shielding layer The film formation is performed under the condition that the difference in height between the convex top portion and the concave bottom portion in one cycle of the profile is 40 nm or less. As described above, in the light shielding layer forming step, the structure according to the present invention can be suitably realized by forming the film under the condition that the surface roughness is in the above-described manner. As the light-shielding layer film-forming conditions, a method of relaxing the crystallization of the light-shielding layer material by setting the film-forming temperature to room temperature to about 150 ° C. or reducing the film-forming speed can be employed.

また、前記遮光層を形成する工程において、該遮光層を遮光性金属材料にて形成するとともに、その層厚を100nm〜150nmにて形成することで、当該遮光層の表面粗さを上記態様とすることができる。つまり、遮光層を金属材料にて構成する場合、その表面粗さが層厚に応じて異なることを見出し、これを100nm〜150nmに設計したところ、遮光性の確保と表面粗さの低減とを共に実現することができたのである。ここで、遮光層を層厚100nm未満にて形成すると、光を遮る効果を十分に発現できない場合があり、また層厚150nm超にて形成すると、本発明に規定した表面粗さの範囲を実現できない場合がある。   In the step of forming the light shielding layer, the light shielding layer is formed of a light shielding metal material, and the layer thickness is formed to be 100 nm to 150 nm. can do. In other words, when the light shielding layer is made of a metal material, the surface roughness is found to vary depending on the layer thickness, and when this is designed to be 100 nm to 150 nm, it is possible to ensure light shielding and reduce the surface roughness. Both could be realized. Here, if the light shielding layer is formed with a layer thickness of less than 100 nm, the effect of blocking light may not be sufficiently exhibited. If the layer is formed with a layer thickness exceeding 150 nm, the surface roughness range defined in the present invention is realized. There are cases where it is not possible.

さらに、前記遮光層を形成する工程において、該遮光層をモリブデン又はチタンナイトライドにて形成することができる。このような金属材料にて遮光層を形成することで、遮光性に優れ、しかも表面粗さを比較的小さい範囲にて設計することが可能である。   Further, in the step of forming the light shielding layer, the light shielding layer can be formed of molybdenum or titanium nitride. By forming the light shielding layer with such a metal material, it is possible to design with excellent light shielding properties and a relatively small surface roughness.

なお、本発明の半導体装置の製造方法において、半導体層を形成する工程では、例えば遮光層上に形成した絶縁層上にアモルファスシリコン膜を全面形成し、これをレーザーアニール処理した後にパターニングする手法を採用することができる。そして、半導体層上に更に絶縁膜(ゲート絶縁膜)を形成する工程と、該絶縁膜上に所定パターンの導電膜(ゲート電極)を形成する工程と、該導電膜(ゲート電極)をマスクとして(或いは別途マスクを形成して)、前記半導体層に対して選択的に不純物イオンを注入する工程とを含むものとすることができる。さらに、前記導電膜(ゲート電極)を含む絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、該層間絶縁膜に前記半導体層のソース領域及びドレイン領域に導通するコンタクトホールを形成する工程と、該コンタクトホールに導電材料を充填し、前記層間絶縁膜上に配線を形成する工程とを含むものとすることができる。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step of forming the semiconductor layer, for example, an amorphous silicon film is formed on the entire surface of the insulating layer formed on the light shielding layer, and then patterned after laser annealing treatment. Can be adopted. Then, a step of further forming an insulating film (gate insulating film) on the semiconductor layer, a step of forming a conductive film (gate electrode) with a predetermined pattern on the insulating film, and using the conductive film (gate electrode) as a mask (Or forming a separate mask) and selectively implanting impurity ions into the semiconductor layer. A step of forming an interlayer insulating film on the insulating film including the conductive film (gate electrode); a step of forming contact holes in the interlayer insulating film that are electrically connected to a source region and a drain region of the semiconductor layer; A step of filling a contact hole with a conductive material and forming a wiring on the interlayer insulating film.

このように製造された半導体装置は、半導体層においてソース領域及びドレイン領域を含む薄膜トランジスタとして構成される。そして、特に低温ポリシリコンの形成工程においては、上記表面形状を具備した遮光層を形成することにより、結晶化の際の異常成長が生じ難く、結晶膜に穴が生成する等の不具合発生も防止ないし抑制することができるようになる。   The semiconductor device manufactured in this way is configured as a thin film transistor including a source region and a drain region in a semiconductor layer. In particular, in the low-temperature polysilicon formation process, by forming the light shielding layer having the above surface shape, abnormal growth during crystallization hardly occurs, and troubles such as generation of holes in the crystal film can be prevented. Or it can be suppressed.

次に、本発明の電気光学装置は、上記半導体装置を備えることを特徴とする。このような半導体装置を備える電気光学装置は製造歩留りが向上するとともに、信頼性の高いスイッチング特性を有するものとなる。このような電気光学装置としては液晶表示装置等を例示することができ、そして当該電気光学装置を備える携帯電話等の電子機器は非常に信頼性の高いものとなる。   Next, an electro-optical device according to the present invention includes the above-described semiconductor device. An electro-optical device provided with such a semiconductor device has improved manufacturing yield and has highly reliable switching characteristics. As such an electro-optical device, a liquid crystal display device or the like can be exemplified, and an electronic apparatus such as a mobile phone provided with the electro-optical device is very reliable.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。以下に示す本実施の形態の液晶装置(電気光学装置)は、スイッチング素子としてTFT(Thin Film Transistor)素子を用いたアクティブマトリクスタイプの透過型液晶装置である。ここで、本実施の形態の液晶装置に具備されたTFT素子は、本発明の半導体装置の構成を採用してなるものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The liquid crystal device (electro-optical device) of the present embodiment described below is an active matrix type transmissive liquid crystal device using a TFT (Thin Film Transistor) element as a switching element. Here, the TFT element provided in the liquid crystal device of this embodiment adopts the structure of the semiconductor device of the present invention.

図1は本実施形態の透過型液晶装置のマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。図2はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す要部平面図で、図3は図2のA−A’線断面図である。なお、図3においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側(観察者側)である場合について図示している。また、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。   FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of switching elements, signal lines, etc. in a plurality of pixels arranged in a matrix of the transmissive liquid crystal device of this embodiment. FIG. 2 is a main part plan view showing the structure of a plurality of pixel groups adjacent to each other on a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes and the like are formed, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. It is. Note that FIG. 3 illustrates the case where the upper side in the drawing is the light incident side and the lower side in the drawing is the viewing side (observer side). Moreover, in each figure, in order to make each layer and each member the size which can be recognized on drawing, the scale is varied for every layer and each member.

本実施の形態の液晶装置において、図1に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極9と当該画素電極9への通電制御を行うためのスイッチング素子であるTFT素子30とがそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT素子30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線6aに対してグループ毎に供給される。   In the liquid crystal device according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of pixels arranged in a matrix include a pixel electrode 9 and a TFT element which is a switching element for controlling energization to the pixel electrode 9. 30, and the data line 6 a to which the image signal is supplied is electrically connected to the source of the TFT element 30. Image signals S1, S2,..., Sn to be written to the data line 6a are supplied line-sequentially in this order, or are supplied for each group to a plurality of adjacent data lines 6a.

また、走査線3aがTFT素子30のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線3aに対して走査信号G1、G2、…、Gmが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極9はTFT素子30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT素子30を一定期間だけオンすることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。   In addition, the scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT element 30, and scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the plurality of scanning lines 3a in a pulse-sequential manner at predetermined timing. The Further, the pixel electrode 9 is electrically connected to the drain of the TFT element 30, and the image signal S1, S2,... Supplied from the data line 6a is turned on by turning on the TFT element 30 as a switching element for a certain period. , Sn is written at a predetermined timing.

画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極9と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付加されている。   A predetermined level of image signals S1, S2,..., Sn written to the liquid crystal via the pixel electrode 9 is held for a certain period with the common electrode described later. The liquid crystal modulates light by changing the orientation and order of the molecular assembly according to the applied voltage level, thereby enabling gradation display. Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 70 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9 and the common electrode.

次に、図2に基づいて、本実施形態の液晶装置の要部の平面構造について説明する。図2に示すように、TFTアレイ基板上に、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide, 以下、ITOと略記する)等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極9(点線部9Aにより輪郭を示す)が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極9の縦横の境界に各々沿ってデータ線6a、走査線3a及び容量線3bが設けられている。各画素電極9は、走査線3aとデータ線6aとの各交差部に対応して設けられたTFT素子30に電気的に接続されおり、各画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。   Next, the planar structure of the main part of the liquid crystal device of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a rectangular pixel electrode 9 (dotted line portion 9A) made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO) is formed on the TFT array substrate. Are provided in a matrix, and data lines 6a, scanning lines 3a, and capacitor lines 3b are provided along the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrode 9, respectively. Each pixel electrode 9 is electrically connected to a TFT element 30 provided corresponding to each intersection of the scanning line 3a and the data line 6a, and has a structure capable of performing display for each pixel. ing.

データ線6aは、TFT素子30を構成する半導体層1aのうち、後述のソース領域にコンタクトホール5を介して電気的に接続されており、画素電極9は、半導体層1aのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール8を介して電気的に接続されている。また、半導体層1aのうち、後述のチャネル領域(図中左上がりの斜線の領域)に対向するように走査線3aが配置されており、走査線3aはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。なお、半導体層1aは、例えばポリシリコン膜にて構成することができる。   The data line 6a is electrically connected to a source region, which will be described later, of the semiconductor layer 1a constituting the TFT element 30 via a contact hole 5, and the pixel electrode 9 is a drain, which will be described later, of the semiconductor layer 1a. The region is electrically connected through a contact hole 8. In addition, the scanning line 3a is disposed so as to face a channel region (a region with a diagonal line rising to the left in the figure), which will be described later, in the semiconductor layer 1a, and the scanning line 3a serves as a gate electrode at a portion facing the channel region. Function. The semiconductor layer 1a can be composed of, for example, a polysilicon film.

容量線3bは、走査線3aに沿って略直線状に伸びる本線部(すなわち、平面的に見て、走査線3aに沿って形成された第1領域)と、データ線6aと交差する箇所からデータ線6aに沿って前段側(図中上向き)に突出した突出部(すなわち、平面的に見て、データ線6aに沿って延設された第2領域)とを有する。なお、非画素領域の内、斜線で示す一部領域には遮光層11が設けられている。   The capacitor line 3b is formed from a main line portion extending in a substantially straight line along the scanning line 3a (that is, a first region formed along the scanning line 3a in a plan view) and a portion intersecting the data line 6a. And a protruding portion (that is, a second region extending along the data line 6 a when viewed in a plan view) protruding toward the previous stage (upward in the drawing) along the data line 6 a. Note that a light shielding layer 11 is provided in a part of the non-pixel region indicated by hatching.

次に、図3に基づいて、本実施の形態の液晶装置の断面構造について説明する。図3は上述した通り、図2のA−A’線断面図であり、本発明の半導体装置の一実施形態であるTFT素子30が形成された領域の構成について示す断面図である。本実施の形態の液晶装置においては、TFTアレイ基板10と、これに対向配置される対向基板20との間に液晶層50が挟持されている。   Next, a cross-sectional structure of the liquid crystal device of the present embodiment will be described with reference to FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2 as described above, and is a cross-sectional view showing a configuration of a region where the TFT element 30 which is an embodiment of the semiconductor device of the present invention is formed. In the liquid crystal device of the present embodiment, the liquid crystal layer 50 is sandwiched between the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 disposed to face the TFT array substrate 10.

TFTアレイ基板10は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体10Aとその液晶層50側表面に形成されたTFT素子30、画素電極9、配向膜40を主体として構成されており、対向基板20はガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体20Aとその液晶層50側表面に形成された共通電極21と配向膜60とを主体として構成されている。そして、各基板10,20は、スペーサ15を介して所定の基板間隔(ギャップ)が保持されている。   The TFT array substrate 10 is mainly composed of a substrate body 10A made of a translucent material such as glass or quartz, a TFT element 30, a pixel electrode 9, and an alignment film 40 formed on the liquid crystal layer 50 side surface. The counter substrate 20 is mainly composed of a substrate body 20A made of a translucent material such as glass or quartz, a common electrode 21 formed on the surface of the liquid crystal layer 50, and an alignment film 60. Each substrate 10, 20 is maintained at a predetermined substrate interval (gap) via the spacer 15.

TFTアレイ基板10において、その液晶層50側表面には画素電極9及び配向膜40が設けられ、各画素電極9に隣接する位置に、各画素電極9をスイッチング制御する画素スイッチング用TFT素子30が設けられている。画素スイッチング用TFT素子30は、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、基板本体10Aの内面側に絶縁層19、遮光層11及び層間絶縁膜12(中間層)を介して配設されている。   In the TFT array substrate 10, a pixel electrode 9 and an alignment film 40 are provided on the surface of the liquid crystal layer 50, and a pixel switching TFT element 30 that controls switching of each pixel electrode 9 is located adjacent to each pixel electrode 9. Is provided. The pixel switching TFT element 30 has an LDD (Lightly Doped Drain) structure, and is disposed on the inner surface side of the substrate body 10A via an insulating layer 19, a light shielding layer 11, and an interlayer insulating film 12 (intermediate layer). ing.

ここで、絶縁層19は画素スイッチング用TFT素子30の製造プロセス、つまりTFTアレイ基板の製造プロセスにおいて、ガラスや石英等からなる基板本体10Aを保護するために設けられており、シリコン酸化膜或いはシリコン窒化膜等にて構成されている。   Here, the insulating layer 19 is provided to protect the substrate body 10A made of glass, quartz or the like in the manufacturing process of the pixel switching TFT element 30, that is, the manufacturing process of the TFT array substrate. It is composed of a nitride film or the like.

また、遮光層11は、遮光性金属材料たるMo又はTiNから構成されており、その層厚は100nm〜150nm程度に設計されている。このような遮光層11は、基板本体10Aの液晶層50側表面において、各画素スイッチング用TFT素子30が形成された領域、特に半導体層1aが形成された領域(特にはチャネル領域)と平面的に重なって配設されている。この場合の遮光層11は、TFTアレイ基板10を透過し、TFTアレイ基板10の図示下面(TFTアレイ基板10と空気との界面)で反射されて、液晶層50側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層1aのチャネル領域1a’及び低濃度ソース、ドレイン領域1b、1cに入射することを防止する機能を有している。   The light shielding layer 11 is made of Mo or TiN which is a light shielding metal material, and the layer thickness is designed to be about 100 nm to 150 nm. Such a light shielding layer 11 has a planar surface on the surface of the substrate body 10A on the liquid crystal layer 50 side, in which the pixel switching TFT elements 30 are formed, in particular, the region where the semiconductor layer 1a is formed (particularly the channel region). It is arranged to overlap. In this case, the light shielding layer 11 is transmitted through the TFT array substrate 10, reflected by the lower surface of the TFT array substrate 10 (interface between the TFT array substrate 10 and air), and returned to the liquid crystal layer 50 side. The semiconductor layer 1a has a function of preventing incidence on the channel region 1a ′ and the low concentration source / drain regions 1b and 1c.

ここで、遮光層11はその表面粗さが以下のような特徴を有するものとなっている。具体的には、遮光層11の上層(半導体層1a側)をTEM(透過型電子顕微鏡)で観察した場合に、その表面の凹凸プロファイル1周期について、凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下(好ましくは30nm以下)とされている。つまり、遮光層11の断面形状において、隣合う凸部と凹部の凸頂部と凹底部の段差が最大でも40nm(好ましくは30nm)を超えない構成となっている。   Here, the light shielding layer 11 has the following characteristics in surface roughness. Specifically, when the upper layer (semiconductor layer 1a side) of the light shielding layer 11 is observed with a TEM (transmission electron microscope), the difference in height between the convex top and the concave bottom for one period of the concave / convex profile on the surface thereof. Is 40 nm or less (preferably 30 nm or less). That is, in the cross-sectional shape of the light shielding layer 11, the step between the adjacent convex portion, the convex top portion of the concave portion, and the concave bottom portion does not exceed 40 nm (preferably 30 nm) at the maximum.

遮光層11上に形成された第1層間絶縁膜12は、遮光層11と半導体層1aとを絶縁するために形成されており、例えばシリコン酸化膜或いはシリコン窒化膜等にて構成されている。   The first interlayer insulating film 12 formed on the light shielding layer 11 is formed to insulate the light shielding layer 11 and the semiconductor layer 1a, and is composed of, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film.

一方、第1層間絶縁膜12上には半導体層1aが形成されており、該半導体層1aを含んで画素スイッチング用TFT素子30が形成されている。画素スイッチング用TFT素子30は、走査線3aと、半導体層1aと、走査線3a及び半導体層1aを絶縁するゲート絶縁膜2と、データ線6aとを備え、半導体層1aは、走査線3aからの電界によりチャネルが形成されるチャネル領域1a’と、ソース電極に接続される高濃度ソース領域1d及び低濃度ソース領域1bと、ドレイン電極に接続される高濃度ドレイン領域1e及び低濃度ドレイン領域1cとを備えている。   On the other hand, a semiconductor layer 1a is formed on the first interlayer insulating film 12, and a pixel switching TFT element 30 is formed including the semiconductor layer 1a. The pixel switching TFT element 30 includes a scanning line 3a, a semiconductor layer 1a, a gate insulating film 2 that insulates the scanning line 3a and the semiconductor layer 1a, and a data line 6a. The semiconductor layer 1a is connected to the scanning line 3a. A channel region 1a ′ in which a channel is formed by the electric field of the high concentration source region 1d and low concentration source region 1b connected to the source electrode, and a high concentration drain region 1e and low concentration drain region 1c connected to the drain electrode. And.

また、上記走査線3a上、ゲート絶縁膜2上を含む基板本体10A上には、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール5、及び高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール8を含んでなる第2層間絶縁膜4が形成されている。そして、第2層間絶縁膜4上にデータ線6aが形成され、該データ線6aは、第2層間絶縁膜4を貫通するコンタクトホール5を介して高濃度ソース領域1dに電気的に接続されている。   Further, on the substrate body 10A including the scanning line 3a and the gate insulating film 2, a contact hole 5 leading to the high-concentration source region 1d and a contact hole 8 leading to the high-concentration drain region 1e are included. An interlayer insulating film 4 is formed. A data line 6 a is formed on the second interlayer insulating film 4, and the data line 6 a is electrically connected to the high concentration source region 1 d through a contact hole 5 that penetrates the second interlayer insulating film 4. Yes.

さらに、データ線6a上及び第2層間絶縁膜4上には、高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール8を含んでなる第3層間絶縁膜7が形成されている。そして、第3層間絶縁膜7上に画素電極9が形成され、該画素電極9は、第2層間絶縁膜4及び第3層間絶縁膜7を貫通するコンタクトホール8を介して高濃度ドレイン領域1eに電気的に接続されている。   Further, a third interlayer insulating film 7 including a contact hole 8 leading to the high concentration drain region 1e is formed on the data line 6a and the second interlayer insulating film 4. A pixel electrode 9 is formed on the third interlayer insulating film 7, and the pixel electrode 9 is connected to the high-concentration drain region 1 e through a contact hole 8 penetrating the second interlayer insulating film 4 and the third interlayer insulating film 7. Is electrically connected.

なお、本実施の形態では、ゲート絶縁膜2を走査線3aに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜1aを延設して第1蓄積容量電極1fとし、更にこれらに対向する容量線3bの一部を第2蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量70が構成されている。また、図2に示したように、TFTアレイ基板10に遮光層11を設けるのに加えて、コンタクトホール13を介して遮光層11は、前段あるいは後段の容量線3bに電気的に接続するように構成されている。さらに、TFTアレイ基板10の液晶層50側最表面、すなわち、画素電極9及び第3層間絶縁膜7上には、電圧無印加時における液晶層50内の液晶分子の配向を制御する配向膜40が、例えばラビング処理されたポリイミド膜を用いて形成されている。   In the present embodiment, the gate insulating film 2 is extended from a position facing the scanning line 3a to be used as a dielectric film, the semiconductor film 1a is extended to form the first storage capacitor electrode 1f, and further to these The storage capacitor 70 is configured by using a part of the opposing capacitor line 3b as a second storage capacitor electrode. As shown in FIG. 2, in addition to providing the light shielding layer 11 on the TFT array substrate 10, the light shielding layer 11 is electrically connected to the capacitor line 3b at the preceding stage or the subsequent stage through the contact hole 13. It is configured. Furthermore, on the outermost surface of the TFT array substrate 10 on the liquid crystal layer 50 side, that is, on the pixel electrode 9 and the third interlayer insulating film 7, an alignment film 40 for controlling the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 50 when no voltage is applied. However, it is formed using, for example, a rubbed polyimide film.

他方、対向基板20には、基板本体20Aの液晶層50側表面であって、データ線6a、走査線3a、画素スイッチング用TFT素子30の形成領域(非画素領域)に対向する領域に、入射光が画素スイッチング用TFT素子30の半導体層1aのチャネル領域1a’や低濃度ソース領域1b、低濃度ドレイン領域1cに侵入することを防止するための対向側遮光層23が設けられている。また、対向側遮光層23が形成された基板本体20Aの液晶層50側には、その略全面にわたって、ITO等からなる共通電極21が形成され、その液晶層50側には、電圧無印加時における液晶層50内の液晶分子の配向を制御する配向膜60が、例えばラビング処理されたポリイミド膜を用いて形成されている。   On the other hand, the counter substrate 20 is incident on the surface of the substrate body 20A on the liquid crystal layer 50 side, which is opposite to the formation area (non-pixel area) of the data line 6a, the scanning line 3a, and the pixel switching TFT element 30. A counter-side light shielding layer 23 is provided to prevent light from entering the channel region 1a ′, the low concentration source region 1b, and the low concentration drain region 1c of the semiconductor layer 1a of the pixel switching TFT element 30. In addition, the common electrode 21 made of ITO or the like is formed on the liquid crystal layer 50 side of the substrate body 20A on which the opposite-side light shielding layer 23 is formed, and the liquid crystal layer 50 side is provided with no voltage applied. An alignment film 60 for controlling the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 50 is formed using, for example, a rubbed polyimide film.

以上のような本実施の形態の液晶装置は、LDD構造を具備した画素スイッチング用TFT素子(半導体装置)30を備え、その画素スイッチング用TFT素子30の半導体層1aに対する光入射を防止ないし抑制する遮光層11を備えている。そして、図4に拡大して示すように、画素スイッチング用TFT素子(半導体装置)30は、半導体層1a側の表面が平坦な構成の遮光層11を有しており、該遮光層11の具体的な表面粗さは、断面の凹凸プロファイル1周期について凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下(好ましくは30nm以下)とされている。なお、図4においては、画素電極9に代えて、ドレイン電極6bを一般化して示している。   The liquid crystal device of the present embodiment as described above includes a pixel switching TFT element (semiconductor device) 30 having an LDD structure, and prevents or suppresses light incident on the semiconductor layer 1a of the pixel switching TFT element 30. A light shielding layer 11 is provided. 4, the pixel switching TFT element (semiconductor device) 30 includes the light shielding layer 11 having a flat surface on the semiconductor layer 1a side. The typical surface roughness is such that the height difference between the convex top part and the concave bottom part is 40 nm or less (preferably 30 nm or less) for one period of the concave-convex profile of the cross section. In FIG. 4, the drain electrode 6 b is generalized in place of the pixel electrode 9.

このような構成によると、遮光層11上に形成された第1層間絶縁膜12の半導体層1a側の表層も、該遮光層11の表面形状に倣った凹凸を有することとなる。つまり、半導体層1aの直下に配設される層(本実施の形態では第1層間絶縁膜12)の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下(好ましくは30nm以下)となっている。   According to such a configuration, the surface layer on the semiconductor layer 1 a side of the first interlayer insulating film 12 formed on the light shielding layer 11 also has irregularities following the surface shape of the light shielding layer 11. That is, with respect to the surface roughness of the layer (the first interlayer insulating film 12 in the present embodiment) disposed immediately below the semiconductor layer 1a, the difference in height between the convex top and the concave bottom of one period of the concave / convex profile is It is 40 nm or less (preferably 30 nm or less).

このように、半導体層1aの直下に配設される任意の材料からなる層について、その表面粗さが上記範囲となるように設計されているため、該半導体層1aにおいて穴が発生する等の欠陥が極めて生じ難くなり、その結果、画素スイッチング用TFT素子(半導体装置)30の信頼性を高めることが可能となった。   As described above, since the surface roughness of the layer made of an arbitrary material disposed immediately below the semiconductor layer 1a is designed to be in the above range, holes are generated in the semiconductor layer 1a. Defects hardly occur, and as a result, the reliability of the pixel switching TFT element (semiconductor device) 30 can be improved.

ここで、半導体層1aの直下にある第1層間絶縁膜12における、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差(最大最小差)と、半導体層1aにおける穴発生の確率との関係について検討した。図5は、最大最小差(nm)をx軸に、穴発生確率(%)をy軸にとったグラフである。このように、最大最小差が40nm以下では、穴発生確率が5%以下となって半導体層1aの信頼性が高く、最大最小差が30nm以下では、穴発生確率が略0%となって半導体層1aの信頼性が最大限に高められていることが分かる。   Here, in the first interlayer insulating film 12 immediately below the semiconductor layer 1a, the height difference (maximum and minimum difference) between the convex top portion and the concave bottom portion of one period of the concave / convex profile, and the probability of occurrence of holes in the semiconductor layer 1a. We examined the relationship. FIG. 5 is a graph in which the maximum / minimum difference (nm) is plotted on the x-axis and the probability of hole occurrence (%) is plotted on the y-axis. Thus, when the maximum / minimum difference is 40 nm or less, the hole generation probability is 5% or less and the reliability of the semiconductor layer 1a is high, and when the maximum / minimum difference is 30 nm or less, the hole generation probability is substantially 0% and the semiconductor. It can be seen that the reliability of the layer 1a is maximized.

また、特に遮光層11がモリブデン又はタングステンナイトライド等の遮光性金属材料にて構成され、さらに層厚が100nm〜150nmにて構成されている。本実施の形態では、このような厚さの遮光性金属材料にて遮光層11を形成することで、十分な遮光性と表面平坦性を実現されており、層厚が100nm未満では光を遮る効果を十分に発現できない場合があり、また150nmを超えると上記表面粗さの範囲を実現できない場合がある。   In particular, the light shielding layer 11 is made of a light shielding metal material such as molybdenum or tungsten nitride, and further has a layer thickness of 100 nm to 150 nm. In the present embodiment, the light-shielding layer 11 is formed of such a light-shielding metal material, thereby realizing sufficient light-shielding properties and surface flatness. Light is shielded when the layer thickness is less than 100 nm. In some cases, the effect cannot be sufficiently exhibited, and when the thickness exceeds 150 nm, the above surface roughness range may not be realized.

次に、上記液晶装置の製造方法の一例を説明する。本実施の形態では、TFT素子30の製造プロセスにおいて本発明に係る半導体装置の製造方法を採用している。
なお、ここではTFT素子(半導体装置)30としてnチャネル型の多結晶シリコンTFTを製造する場合を例として説明する。図6〜図7はいずれも、本実施形態の液晶装置の製造構成の一部について、特にTFT素子(半導体装置)の製造方法を工程順に示す概略断面図である。なお、各図において、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
Next, an example of a method for manufacturing the liquid crystal device will be described. In the present embodiment, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is employed in the manufacturing process of the TFT element 30.
Here, a case where an n-channel type polycrystalline silicon TFT is manufactured as the TFT element (semiconductor device) 30 will be described as an example. 6 to 7 are schematic cross-sectional views showing a manufacturing method of a TFT element (semiconductor device), in particular, in the order of steps, with regard to a part of the manufacturing configuration of the liquid crystal device of this embodiment. In addition, in each figure, in order to make each layer and each member into a size that can be recognized on the drawing, the scale is varied for each layer and each member.

はじめに、図6(a)に示すように、超音波洗浄等により清浄化したガラス基板10Aを用意した後、ガラス基板10Aの全面に、シリコン酸化膜等の絶縁膜からなる下地保護膜たる絶縁層19を例えばプラズマCVD法等により成膜する。この工程において用いる原料ガスとしては、モノシランと一酸化二窒素との混合ガスや、TEOS(テトラエトキシシラン、Si(OC)と酸素、ジシランとアンモニア等が好適である。 First, as shown in FIG. 6A, after preparing a glass substrate 10A cleaned by ultrasonic cleaning or the like, an insulating layer as a base protective film made of an insulating film such as a silicon oxide film is formed on the entire surface of the glass substrate 10A. 19 is formed by a plasma CVD method or the like, for example. As the source gas used in this step, a mixed gas of monosilane and dinitrogen monoxide, TEOS (tetraethoxysilane, Si (OC 2 H 5 ) 4 ) and oxygen, disilane and ammonia, and the like are preferable.

同じく図6(a)に示すように、絶縁層19上の全面に、モリブデンからなる遮光層11を例えばスパッタリング等により、150nm程度の厚さに成膜する。そして、遮光層11上にフォトマスク29を形成し、遮光層11をドライエッチングによりパターニングする(図6(b))。続いて、図6(c)に示すように、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、或いはシリコン酸窒化膜等からなる層間絶縁膜12をプラズマCVD法等により成膜する。   Similarly, as shown in FIG. 6A, a light shielding layer 11 made of molybdenum is formed on the entire surface of the insulating layer 19 to a thickness of about 150 nm by, for example, sputtering. Then, a photomask 29 is formed on the light shielding layer 11, and the light shielding layer 11 is patterned by dry etching (FIG. 6B). Subsequently, as shown in FIG. 6C, an interlayer insulating film 12 made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film or the like is formed by a plasma CVD method or the like.

ここでは、遮光層11を形成する場合、該遮光層11の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下となる条件にて成膜を行っている。具体的には、成膜温度を室温〜150℃程度にする、あるいは、成膜速度を下げるなどにより、遮光層材料の結晶化を緩和させることにより上記表面粗さを実現できるものとなっている。   Here, when the light shielding layer 11 is formed, the surface roughness of the light shielding layer 11 is formed under the condition that the difference in height between the convex top and concave bottom of one period of the concave / convex profile is 40 nm or less. ing. Specifically, the surface roughness can be realized by relaxing the crystallization of the light shielding layer material by setting the film forming temperature to room temperature to about 150 ° C. or reducing the film forming speed. .

次に、図6(d)に示すように、アモルファスシリコン膜1をプラズマCVD法等により成膜する。この工程において用いる原料ガスとしては、ジシランやモノシランが好適である。その後、同図6(d)に示すように、エキシマレーザー光L(XeClエキシマレーザーの場合は波長308nm、KrFエキシマレーザーの場合は波長248nm)を照射してレーザーアニールを行う。このような熱処理により、シリコンを溶融させ、これを結晶化させることができる。なお、アモルファスシリコン膜1をパターニングしてから、レーザーアニールを行ってポリシリコン膜を形成しても良い。   Next, as shown in FIG. 6D, an amorphous silicon film 1 is formed by a plasma CVD method or the like. As the source gas used in this step, disilane or monosilane is suitable. Thereafter, as shown in FIG. 6D, laser annealing is performed by irradiating an excimer laser beam L (wavelength 308 nm in the case of XeCl excimer laser, wavelength 248 nm in the case of KrF excimer laser). By such heat treatment, silicon can be melted and crystallized. Alternatively, the polysilicon film may be formed by patterning the amorphous silicon film 1 and then performing laser annealing.

そして、図7(a)に示すように、ポリシリコン膜1aを遮光層11が存在する領域内に位置するように、つまり遮光層11と平面的に重なるように、フォトリソグラフィとドライエッチングによりパターニングする。すなわち、ポリシリコン膜1a上にフォトレジストを塗布した後、フォトレジストの露光、現像、ポリシリコン膜1aのエッチング、フォトレジストの除去を行うことにより、該ポリシリコン膜1aのパターニングを行う。   Then, as shown in FIG. 7A, the polysilicon film 1a is patterned by photolithography and dry etching so as to be located in the region where the light shielding layer 11 exists, that is, to overlap the light shielding layer 11 in a plane. To do. That is, after applying a photoresist on the polysilicon film 1a, the polysilicon film 1a is patterned by exposing and developing the photoresist, etching the polysilicon film 1a, and removing the photoresist.

その後、図7(b)に示すように、シリコン酸化膜をプラズマCVD法等により成膜し、これをポリシリコン膜1a上を覆う形にパターニングすることでゲート絶縁膜2を形成する。この工程において用いる原料ガスとしては、TEOSと酸素ガスとの混合ガス等が好適である。また、ゲート絶縁膜2上の全面に、スパッタリング法等により、アルミニウム、タンタル、モリブデン等の金属、又はこれらの金属のいずれかを主成分とする合金、又はポリシリコン(多結晶シリコン)等の導電性材料を成膜した後、フォトリソグラフィー法によりパターニングしてゲート電極3aを形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 7B, a silicon oxide film is formed by a plasma CVD method or the like, and is patterned so as to cover the polysilicon film 1a, thereby forming the gate insulating film 2. As the source gas used in this step, a mixed gas of TEOS and oxygen gas or the like is suitable. Further, a conductive material such as a metal such as aluminum, tantalum, or molybdenum, an alloy containing any of these metals as a main component, or polysilicon (polycrystalline silicon) is formed on the entire surface of the gate insulating film 2 by sputtering or the like. After forming the conductive material, the gate electrode 3a is formed by patterning by a photolithography method.

次に、同じく図7(b)に示すように、ゲート電極3aより幅広のレジストマスク28を形成し、このレジストマスク28をマスクとしてポリシリコン膜1aに対して高濃度の不純物イオンDP1(ここではリンイオン)を打ち込み、高濃度ソース領域1d、及び高濃度ドレイン領域1eを形成する。このような不純物イオンの注入を行った後、アッシング処理によりレジストマスク28の剥離を行う。   Next, as shown in FIG. 7B, a resist mask 28 having a width wider than that of the gate electrode 3a is formed, and a high-concentration impurity ion DP1 (here, a polysilicon film 1a) is formed using the resist mask 28 as a mask. Phosphorus ions) are implanted to form a high concentration source region 1d and a high concentration drain region 1e. After such impurity ion implantation, the resist mask 28 is peeled off by ashing.

レジストマスク28の剥離工程の後、図7(c)に示すように、ゲート電極3aをマスクとして、低濃度の不純物イオンDP2(ここでは、リンイオン)を打ち込み、低濃度ソース領域1b、低濃度ドレイン領域1cを形成する。ここで、ゲート電極3aの直下に位置し、不純物イオンが導入されなかった部分はチャネル領域1aとなる。以上のような不純物イオンの注入により、半導体層1aが形成される。   After the resist mask 28 peeling step, as shown in FIG. 7C, using the gate electrode 3a as a mask, low-concentration impurity ions DP2 (here, phosphorus ions) are implanted to form a low-concentration source region 1b, a low-concentration drain. Region 1c is formed. Here, the portion that is located immediately below the gate electrode 3a and into which impurity ions are not introduced becomes the channel region 1a. The semiconductor layer 1a is formed by the implantation of impurity ions as described above.

なお、図示しないエキシマーレーザー光を照射することにより、注入した不純物イオンの活性化を行うものとしている。このようなアニール処理により、ソース領域1b、1d及びドレイン領域1c、1eに注入された不純物の活性化が効果的に行われる。   The implanted impurity ions are activated by irradiating an excimer laser beam (not shown). By such annealing treatment, the impurities implanted into the source regions 1b and 1d and the drain regions 1c and 1e are activated effectively.

次に、図7(d)に示すように、ゲート電極3aの表面側にCVD法等により、シリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜4を成膜し、さらにコンタクトホールを形成するために所定のパターンのレジストマスク(図示略)を形成した後、該レジストマスクを介して層間絶縁膜4のドライエッチングを行い、層間絶縁膜4において高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eに対応する部分にコンタクトホール5、コンタクトホール8をそれぞれ形成する。   Next, as shown in FIG. 7 (d), an interlayer insulating film 4 made of a silicon oxide film or the like is formed on the surface side of the gate electrode 3a by a CVD method or the like, and a predetermined hole is formed to form a contact hole. After forming a resist mask (not shown) of a pattern, the interlayer insulating film 4 is dry-etched through the resist mask, so that portions corresponding to the high concentration source region 1d and the high concentration drain region 1e in the interlayer insulating film 4 are formed. A contact hole 5 and a contact hole 8 are respectively formed.

その後、層間絶縁膜4の全面に、アルミニウム、チタン、窒化チタン、タンタル、モリブデン、又はこれらの金属のいずれかを主成分とする合金等の導電性材料を、スパッタリング法等により成膜した後、フォトリソグラフィー法によりパターニングし、図4に示したようなソース電極6a及びドレイン電極6bを形成する。以上のようにして、nチャネル型の多結晶シリコンTFT(半導体装置)30を製造することができる。   Thereafter, a conductive material such as aluminum, titanium, titanium nitride, tantalum, molybdenum, or an alloy mainly containing any of these metals is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 4 by a sputtering method or the like, Patterning is performed by photolithography to form the source electrode 6a and the drain electrode 6b as shown in FIG. As described above, an n-channel polycrystalline silicon TFT (semiconductor device) 30 can be manufactured.

以上のような製造方法により、好適に且つ簡便に上記実施の形態の多結晶シリコンTFT(半導体装置)30を製造することができるようになる。つまり、遮光層11を形成する工程において、該遮光層11の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下となる条件にて成膜を行っているため、本実施の形態のTFT30に係る構成を好適に実現することができる。なお、遮光層11の表面粗さを上記本実施の形態の範囲にて構成するためには、当該遮光層11の薄膜化、遮光層11の構成材料の選択、成膜条件の最適化の3要素のうちの少なくとも1つが必要で、上記製造方法で述べた手法がその一例である。そして、これら3要素を全て満たすことで、最も簡便且つ正確に上記範囲の表面粗さを実現できるようになる。   By the manufacturing method as described above, the polycrystalline silicon TFT (semiconductor device) 30 of the above-described embodiment can be preferably and easily manufactured. That is, in the step of forming the light shielding layer 11, the film is formed under the condition that the surface roughness of the light shielding layer 11 is such that the height difference between the convex top portion and the concave bottom portion of one period of the concave / convex profile is 40 nm or less. Therefore, the configuration related to the TFT 30 of the present embodiment can be suitably realized. In order to configure the surface roughness of the light shielding layer 11 within the range of the present embodiment, the thickness of the light shielding layer 11 is reduced, the constituent material of the light shielding layer 11 is selected, and the film forming conditions are optimized. At least one of the elements is necessary, and the technique described in the above manufacturing method is an example. By satisfying all these three elements, the surface roughness in the above range can be realized most simply and accurately.

次に、上記実施の形態の液晶装置を備えた電子機器の具体例について説明する。図8は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図8において、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記液晶装置を用いた表示部を示している。このような携帯電話等の電子機器の表示部に上記実施の形態の液晶装置を用いた場合、液晶装置に具備された半導体装置においてスイッチング特性低下が生じ難く、非常に信頼性の高い電子機器を実現することができるものとなる。   Next, specific examples of electronic devices including the liquid crystal device of the above embodiment will be described. FIG. 8 is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 8, reference numeral 1000 denotes a mobile phone body, and reference numeral 1001 denotes a display unit using the liquid crystal device. When the liquid crystal device according to any of the above embodiments is used for a display portion of such an electronic device such as a mobile phone, a highly reliable electronic device is unlikely to cause deterioration in switching characteristics in the semiconductor device included in the liquid crystal device. It can be realized.

以上、本発明の一実施の形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、本実施形態では、nチャネル型のTFTを製造する場合を例として説明したが、pチャネル型のTFTを製造する場合にも同様に本発明の製造方法を適用することができる。また、本発明の対象はTFTに限定されず、半導体層を遮光するための遮光層を具備した一般の半導体装置について、本発明の構成を採用することが可能である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to the wording of each claim without departing from the scope described in each claim. Improvements based on the knowledge that a person skilled in the art normally has can be added as appropriate to the extent that the person can easily replace them. For example, in this embodiment, the case of manufacturing an n-channel TFT has been described as an example. However, the manufacturing method of the present invention can be similarly applied to the manufacture of a p-channel TFT. The subject of the present invention is not limited to the TFT, and the configuration of the present invention can be adopted for a general semiconductor device including a light-shielding layer for shielding the semiconductor layer.

半導体装置を含む液晶装置の等価回路図。2 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal device including a semiconductor device. 同、液晶装置の画素群の構造を示す平面図。The top view which shows the structure of the pixel group of a liquid crystal device similarly. 同、液晶装置の断面構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the cross-section of a liquid crystal device. 図1の液晶装置に具備された半導体装置の拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a semiconductor device provided in the liquid crystal device of FIG. 1. 半導体層直下の層の表面形状と、半導体層における穴発生確率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the surface shape of the layer immediately under a semiconductor layer, and the hole generation probability in a semiconductor layer. 半導体装置の製造方法を含む液晶装置の一製造工程例を示す断面模式図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing one manufacturing process example of a liquid crystal device including a method for manufacturing a semiconductor device. 図6に続く工程例を示す断面模式図。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a process example subsequent to FIG. 6. 電子機器の一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of an electronic device.

符号の説明Explanation of symbols

10A…基板、11…遮光層(中間層)、12…第1層間絶縁膜(中間層)、1a…半導体層、30…TFT素子(半導体装置) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A ... Board | substrate, 11 ... Light-shielding layer (intermediate layer), 12 ... 1st interlayer insulation film (intermediate layer), 1a ... Semiconductor layer, 30 ... TFT element (semiconductor device)

Claims (9)

基板上に中間層を介して所定パターンに形成された半導体層を備え、前記半導体層の直下に配設される中間層の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下とされていることを特徴とする半導体装置。   A semiconductor layer formed in a predetermined pattern via an intermediate layer on a substrate, and the surface roughness of the intermediate layer disposed immediately below the semiconductor layer is determined by the relationship between the convex top and the concave bottom of one period of the concave / convex profile. A semiconductor device having a height difference of 40 nm or less. 前記中間層として遮光層を含み、前記半導体層は少なくとも前記遮光層と平面的に重なる位置に配設されてなり、該遮光層の半導体層側の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下とされていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The intermediate layer includes a light-shielding layer, and the semiconductor layer is disposed at least in a position overlapping the light-shielding layer in a planar manner. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a difference in height between the top portion and the concave bottom portion is 40 nm or less. 前記中間層として、遮光層と、該遮光層上を覆う形にて形成された絶縁層とを含み、前記半導体層は少なくとも前記遮光層と平面的に重なる位置に配設されてなり、該遮光層の半導体層側の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下とされ、その凹凸形状に倣って前記絶縁層の半導体層側の表面粗さについも、その凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下とされていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。   The intermediate layer includes a light-shielding layer and an insulating layer formed so as to cover the light-shielding layer, and the semiconductor layer is disposed at least at a position overlapping the light-shielding layer in a planar manner. Regarding the surface roughness of the semiconductor layer side of the layer, the difference in height between the convex top portion and the concave bottom portion of one period of the concave / convex profile is set to 40 nm or less, and the surface roughness on the semiconductor layer side of the insulating layer according to the concave / convex shape 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the height difference between the convex top portion and the concave bottom portion of one cycle of the uneven profile is 40 nm or less. 前記遮光層が遮光性金属材料にて構成されてなり、その層厚が100nm〜150nmとされていることを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the light shielding layer is made of a light shielding metal material, and has a layer thickness of 100 nm to 150 nm. 前記遮光層がモリブデン又はチタンナイトライドにて構成されてなることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the light shielding layer is made of molybdenum or titanium nitride. 基板上に所定パターンの遮光層を形成する工程と、
該遮光層を覆う形にて絶縁層を形成する工程と、
該絶縁層上であって、少なくとも前記遮光層と平面的に重なる位置に半導体層を形成する工程とを含み、
前記遮光層を形成する工程において、該遮光層の表面粗さについて、凹凸のプロファイル1周期の凸頂部と凹底部との高さの差が40nm以下となる条件にて成膜を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a light shielding layer of a predetermined pattern on the substrate;
Forming an insulating layer so as to cover the light shielding layer;
Forming a semiconductor layer on the insulating layer at a position overlapping at least with the light shielding layer in a plane,
In the step of forming the light shielding layer, the surface roughness of the light shielding layer is formed under the condition that the difference in height between the convex top portion and the concave bottom portion of one cycle of the uneven profile is 40 nm or less. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記遮光層を形成する工程において、該遮光層を遮光性金属材料にて形成するとともに、その層厚を100nm〜150nmにて形成することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。   7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein, in the step of forming the light shielding layer, the light shielding layer is formed of a light shielding metal material, and the layer thickness thereof is formed from 100 nm to 150 nm. . 前記遮光層を形成する工程において、該遮光層をモリブデン又はタングステンナイトライドにて形成することを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the step of forming the light shielding layer, the light shielding layer is formed of molybdenum or tungsten nitride. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電気光学装置。   An electro-optical device comprising the semiconductor device according to claim 1.
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