JP2014192420A - Semiconductor device, method of manufacturing the same, and display device using the same - Google Patents

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Hidekazu Miyake
秀和 三宅
Norihiro Uemura
典弘 植村
Takashi Noda
剛史 野田
Isao Suzumura
功 鈴村
Yohei Yamaguchi
陽平 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce parasitic capacitance between a gate electrode and a drain electrode, as well as, between the gate electrode and a source electrode, and to shorten a channel length.SOLUTION: A semiconductor device includes an insulating substrate, a gate electrode layer formed on a surface of the insulating substrate, a first insulating layer formed on the gate electrode layer, an oxide semiconductor layer which is formed on the first insulating layer and formed to stride over the gate electrode layer, a second insulation layer formed on the oxide semiconductor layer, and a drain electrode layer and a source electrode layer which are electrically connected to the oxide semiconductor layer and are arranged to face each other across the gate electrode layer when viewed from above. The second insulating layer includes exposure regions in which at least end parts in extension direction of the oxide semiconductor layer are respectively exposed. In the oxide semiconductor layer, a channel region is formed in a region between a pair of exposure regions. The drain electrode layer and the source electrode layer are connected to the oxide semiconductor layer in the exposure region, and a connection portion does not overlap with the gate electrode layer.

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法並びにそれを用いた表示装置に係わり、特に、酸化物半導体を用いた半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, a manufacturing method thereof, and a display device using the semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device using an oxide semiconductor.

近年、スマートフォンやタブレット端末と称される携帯情報端末においては、筐体の大きさが限られているので、より多くの情報を表示させるために、表示装置の高精細化が急速に進展している。携帯情報端末に用いられる液晶表示装置や有機EL表示装置では、画素毎にスイッチング用の薄膜トランジスタが配置されており、該薄膜トランジスタのスイッチング動作により、各画素への表示用の電荷の書き換えが行われる構成となっている。一方、1画面分の表示用の電荷の書き換え期間は限られているので、表示装置が高精細化された場合、1つの画素当たりの書き換えに割り当て可能な時間が大幅に縮小することとなるので、スイッチング速度の高速化が要望されている。   In recent years, in portable information terminals called smartphones and tablet terminals, the size of the housing is limited, so in order to display more information, the resolution of display devices has rapidly increased. Yes. In a liquid crystal display device or an organic EL display device used for a portable information terminal, a switching thin film transistor is disposed for each pixel, and a display charge is rewritten to each pixel by the switching operation of the thin film transistor. It has become. On the other hand, since the display charge rewriting period for one screen is limited, when the display device is made high-definition, the time allocatable for rewriting per pixel is greatly reduced. There is a demand for higher switching speed.

このようなスイッチング速度の速い薄膜トランジスタとして、アモルファスシリコン等と比較して移動度の大きい酸化物半導体層を用いたいわゆる酸化物半導体が知られており、例えば、図11に示す構造の半導体装置が知られている。この半導体装置では、ガラス基板等の透明絶縁基板1101の表面にゲート電極層1102が形成され、該ゲート電極層1102を覆うようにしてその上面に絶縁膜(ゲート絶縁膜)1103が形成されている。ゲート電極層1102の上方には、ゲート絶縁膜1103を介してゲート電極層1102と重畳するようにして長方形の酸化物半導体層1104が形成されていた。酸化物半導体層1104の上層には当該酸化物半導体層1104の表面をも覆うようにして透明絶縁基板1101の表面に保護層1105が形成されていた。この保護層1105の両端には当該保護層1105の表面から酸化物半導体層1104に到達する貫通孔(コンタクトホール)1109がそれぞれ形成され、該貫通孔1109を介して、ドレイン電極1106とソース電極1107がそれぞれ酸化物半導体層1104のコンタクト領域1104cに電気的に接続され、その間の領域にチャネル領域1104aが形成される構成となっていた。また、最上面には、保護絶縁膜1108が形成されていた。   As such a thin film transistor having a high switching speed, a so-called oxide semiconductor using an oxide semiconductor layer having higher mobility than amorphous silicon or the like is known. For example, a semiconductor device having a structure shown in FIG. 11 is known. It has been. In this semiconductor device, a gate electrode layer 1102 is formed on the surface of a transparent insulating substrate 1101 such as a glass substrate, and an insulating film (gate insulating film) 1103 is formed on the upper surface so as to cover the gate electrode layer 1102. . A rectangular oxide semiconductor layer 1104 is formed over the gate electrode layer 1102 so as to overlap with the gate electrode layer 1102 with the gate insulating film 1103 interposed therebetween. A protective layer 1105 is formed on the surface of the transparent insulating substrate 1101 over the oxide semiconductor layer 1104 so as to cover the surface of the oxide semiconductor layer 1104. Through holes (contact holes) 1109 reaching the oxide semiconductor layer 1104 from the surface of the protective layer 1105 are formed at both ends of the protective layer 1105, respectively, and the drain electrode 1106 and the source electrode 1107 are formed through the through hole 1109. Are electrically connected to the contact region 1104c of the oxide semiconductor layer 1104, and the channel region 1104a is formed in the region therebetween. A protective insulating film 1108 was formed on the uppermost surface.

しかしながら、図11に示す従来の半導体装置の構成では、ゲート電極層1102と重畳するようにしてドレイン電極1106とソース電極1107とが形成される構成となっているので、薄膜トランジスタの寄生容量となるゲート・ソース間容量及びゲート・ドレイン間容量が増大してしまうという問題があった。特に、薄膜トランジスタの寄生容量が大きい場合、十分なスイッチング速度を得るためにはチャネル幅を大きく形成して流れる電流量を多くする必要があり、移動度の大きい酸化物半導体からなる薄膜トランジスタであっても、その面積が大きくなってしまうと共に、スイッチングに伴う電流量が多くなり、消費電力が大きくなってしまうという問題があった。   However, since the drain electrode 1106 and the source electrode 1107 are formed so as to overlap with the gate electrode layer 1102 in the configuration of the conventional semiconductor device shown in FIG. There is a problem that the capacitance between the source and the capacitance between the gate and the drain increases. In particular, in the case where the parasitic capacitance of the thin film transistor is large, in order to obtain a sufficient switching speed, it is necessary to increase the amount of current flowing by forming a large channel width. However, there is a problem that the area becomes large, the amount of current accompanying switching increases, and the power consumption increases.

この問題を解決する方法として、特許文献1に記載の半導体措置及び半導体装置の作製方法がある。この特許文献1に記載の半導体装置では、第1のソース電極・ドレイン電極と第2のソース電極・ドレイン電極を有する構成となっている。特に、第1のソース電極・ドレイン電極はゲート電極と重なる構成となるが、その膜厚が50nm以下となるようにして、第1のソース電極・ドレイン電極とゲート電極との間の寄生容量を抑える構成としている。   As a method for solving this problem, there is a semiconductor measure and a method for manufacturing a semiconductor device described in Patent Document 1. The semiconductor device described in Patent Document 1 is configured to have a first source electrode / drain electrode and a second source electrode / drain electrode. In particular, the first source electrode / drain electrode overlaps with the gate electrode, but the parasitic capacitance between the first source electrode / drain electrode and the gate electrode is reduced by setting the film thickness to 50 nm or less. The configuration is to suppress.

特開2011−86921号公報JP 2011-86921 A

しかしながら、特許文献1に記載の半導体装置の構成においても、第1のソース電極・ドレイン電極とゲート電極とが重畳する構成となっているので、寄生容量の発生が懸念される。また、特許文献1に記載の半導体装置の構成では、酸化物半導体層の内で、高抵抗ソース領域や高抵抗ドレイン領域に電気的に接続される第1のソース電極と第1のドレイン電極とが、ドレイン線やソース線等の配線層とは異なる薄膜層に形成される構成となっているので、工程数すなわちプロセス数が増大し、生産効率が低下してしまうということも懸念される。   However, even in the configuration of the semiconductor device described in Patent Document 1, since the first source electrode / drain electrode and the gate electrode overlap each other, there is a concern about the generation of parasitic capacitance. In the structure of the semiconductor device described in Patent Document 1, the first source electrode and the first drain electrode that are electrically connected to the high-resistance source region and the high-resistance drain region in the oxide semiconductor layer are provided. However, since it is configured to be formed in a thin film layer different from a wiring layer such as a drain line or a source line, there is a concern that the number of processes, that is, the number of processes increases, and the production efficiency decreases.

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ゲート電極とドレイン電極間及びゲート電極とソース電極間の寄生容量を低減させると共に、チャネル長を縮小することが可能な半導体装置及びその製造方法並びにそれを用いた表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to reduce the parasitic capacitance between the gate electrode and the drain electrode and between the gate electrode and the source electrode and reduce the channel length. An object of the present invention is to provide a possible semiconductor device, a manufacturing method thereof, and a display device using the same.

(1)前記課題を解決すべく、本願発明の半導体装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に形成されるゲート電極層と、前記ゲート電極層上に形成される第1の絶縁層(ゲート絶縁層)と、前記第1の絶縁層上に形成されると共に、前記ゲート電極層を跨ぐように形成される酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層上に形成される第2の絶縁層と、前記酸化物半導体層と電気的に接続され、平面的に見て、前記ゲート電極層を介して対向配置されるドレイン電極層及びソース電極層とを有する半導体装置であって、
前記第2の絶縁層は、少なくとも前記酸化物半導体層の延在方向の端部をそれぞれ露出させる露出領域を有し、
前記酸化物半導体層の内で、前記一対の露出領域の間の領域にチャネル領域が形成されると共に、
前記ドレイン電極層及び前記ソース電極層は、前記露出領域で前記酸化物半導体層と接続されると共に、前記接続部分が前記ゲート電極層と重ならない半導体装置である。
(1) In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention includes an insulating substrate, a gate electrode layer formed on the surface of the insulating substrate, and a first insulating layer formed on the gate electrode layer ( Gate oxide layer), an oxide semiconductor layer formed on the first insulating layer and straddling the gate electrode layer, and a second insulation formed on the oxide semiconductor layer A semiconductor device having a layer, and a drain electrode layer and a source electrode layer that are electrically connected to the oxide semiconductor layer and arranged to face each other with the gate electrode layer in plan view,
The second insulating layer has an exposed region that exposes at least ends in the extending direction of the oxide semiconductor layer,
A channel region is formed in a region between the pair of exposed regions in the oxide semiconductor layer,
The drain electrode layer and the source electrode layer are connected to the oxide semiconductor layer in the exposed region, and the connection portion does not overlap the gate electrode layer.

(2)前記課題を解決すべく、本願発明の表示装置は、X方向に延在しY方向に並設され走査信号が入力される走査信号線と、Y方向に延在しX方向に並設され映像信号が入力される映像信号線と、前記走査信号線と前記映像信号線との交点の近傍に配置され、前記走査信号に同期して前記映像信号の読み込みを制御する画素用の薄膜トランジスタとが形成される第1基板を備える表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは前述する(1)に記載の半導体装置からなる表示装置である。
(2) In order to solve the above problems, a display device according to the present invention includes a scanning signal line extending in the X direction and arranged in parallel in the Y direction and a scanning signal input thereto, and extending in the Y direction and aligned in the X direction. A thin film transistor for a pixel that is disposed near an intersection of a video signal line to which a video signal is input and the scanning signal line and the video signal line, and controls reading of the video signal in synchronization with the scanning signal A display device comprising a first substrate on which is formed,
The thin film transistor is a display device including the semiconductor device described in (1) above.

(3)前記課題を解決すべく、本願発明の半導体装置の製造方法は、絶縁基板の表面にゲート電極層を形成する工程と、
前記ゲート電極層と共に前記絶縁基板の表面を覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁層上に、前記ゲート電極層を跨ぐように酸化物半導体層を形成する工程と、
前記酸化物半導体層を覆うと共に、少なくとも前記酸化物半導体層の延在方向の端部がそれぞれ露出される第2の絶縁層を形成すると共に、前記酸化物半導体層が露出される領域を還元処理する工程と、
前記酸化物半導体層が露出される領域で前記酸化物半導体層と接続されると共に、前記接続部分が前記ゲート電極層と重ならない前記ドレイン電極層及び前記ソース電極層を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法である。
(3) In order to solve the above problems, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a gate electrode layer on a surface of an insulating substrate;
Forming a first insulating film covering the surface of the insulating substrate together with the gate electrode layer;
Forming an oxide semiconductor layer on the first insulating layer so as to straddle the gate electrode layer;
A second insulating layer is formed to cover the oxide semiconductor layer and to expose at least end portions of the oxide semiconductor layer in the extending direction, and to reduce the region where the oxide semiconductor layer is exposed And a process of
A step of forming the drain electrode layer and the source electrode layer that are connected to the oxide semiconductor layer in a region where the oxide semiconductor layer is exposed and in which the connection portion does not overlap the gate electrode layer; It is a manufacturing method of an apparatus.

本発明によれば、ゲート電極とドレイン電極間及びゲート電極とソース電極間の寄生容量を低減させることができる。その結果、チャネル長を縮小することができ、半導体装置(薄膜トランジスタ)のサイズを小型化することができる。   According to the present invention, the parasitic capacitance between the gate electrode and the drain electrode and between the gate electrode and the source electrode can be reduced. As a result, the channel length can be reduced and the size of the semiconductor device (thin film transistor) can be reduced.

本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。   Other effects of the present invention will become apparent from the description of the entire specification.

本発明の実施形態1の半導体装置の全体構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the whole structure of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2の半導体装置の全体構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the whole structure of the semiconductor device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2の他の半導体装置の全体構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the whole structure of the other semiconductor device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の半導体装置を用いた液晶表示装置における画素構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the pixel structure in the liquid crystal display device using the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置を用いた有機EL表示装置における画素構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the pixel structure in the organic electroluminescence display using the semiconductor device of this invention. 従来の半導体装置の全体構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the whole structure of the conventional semiconductor device.

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。また、図中に示すX,Y,Zは、それぞれX軸、Y軸、Z軸を示す。   Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. However, in the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted. Further, X, Y, and Z shown in the figure indicate an X axis, a Y axis, and a Z axis, respectively.

〈実施形態1〉
図1は本発明の実施形態1の半導体装置の全体構成を説明するための図であり、特に、図1(a)は実施形態1の半導体装置の上面図であり、図1(b)は図1(a)に示すA−A’線での断面図である。以下、図1に基づいて、実施形態1の半導体装置の全体構成を説明する。なお、実施形態1の半導体構造は、周知のフォトリソグラフィ技術を用いることにより形成されるので、その詳細な説明は省略する。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. In particular, FIG. 1A is a top view of the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. It is sectional drawing in the AA 'line shown to Fig.1 (a). The overall configuration of the semiconductor device according to the first embodiment will be described below with reference to FIG. Note that the semiconductor structure of Embodiment 1 is formed by using a well-known photolithography technique, and thus detailed description thereof is omitted.

図1(a)(b)に示す実施形態1の半導体装置はボトムゲート構造の酸化物半導体装置であり、Y方向に延在する導電性薄膜材料(例えば、アルミニウム等の金属薄膜材料)でゲート電極層102が形成されている。また、ゲート電極層102をも覆うように、絶縁基板(透明絶縁基板)101の上面を覆う透光性を有する周知の無機絶縁膜材料からなる第1の絶縁層(ゲート絶縁膜)103が形成され、その上面にチャネルとなる酸化物半導体層104が形成されている。このとき、図1(a)に示すように、実施形態1の酸化物半導体層104はX方向に延在する長方形の島状に形成され、その延在方向の大きさ(酸化物半導体層104の長さ)がゲート電極層102の配線幅よりも大きく形成されている。すなわち、ゲート絶縁膜103を介してゲート電極層102と交差するように酸化物半導体層104が形成されており、ゲート電極層102が酸化物半導体層104を跨ぐように形成されている。なお、実施形態1の酸化物半導体層104は、例えば、ZnO、InGaZnO(IGZO)、ZnInO、ZnSnO等から形成される。   The semiconductor device of Embodiment 1 shown in FIGS. 1A and 1B is an oxide semiconductor device having a bottom gate structure, and is gated with a conductive thin film material (for example, a metal thin film material such as aluminum) extending in the Y direction. An electrode layer 102 is formed. In addition, a first insulating layer (gate insulating film) 103 made of a known light-transmitting inorganic insulating film material that covers the upper surface of the insulating substrate (transparent insulating substrate) 101 is formed so as to cover the gate electrode layer 102. An oxide semiconductor layer 104 serving as a channel is formed on the upper surface. At this time, as shown in FIG. 1A, the oxide semiconductor layer 104 of Embodiment 1 is formed in a rectangular island shape extending in the X direction, and the size in the extending direction (the oxide semiconductor layer 104). Is longer than the wiring width of the gate electrode layer 102. That is, the oxide semiconductor layer 104 is formed so as to cross the gate electrode layer 102 with the gate insulating film 103 interposed therebetween, and the gate electrode layer 102 is formed so as to straddle the oxide semiconductor layer 104. Note that the oxide semiconductor layer 104 of Embodiment 1 is formed of, for example, ZnO, InGaZnO (IGZO), ZnInO, ZnSnO, or the like.

酸化物半導体層104の上層には当該酸化物半導体層104の上面をも覆うようにして、透光性を有する無機絶縁膜材料からなる第2の絶縁層(保護膜、保護層)105が形成されている。該保護層105と酸化物半導体層104とが重畳される部分の内で、酸化物半導体層104の延在方向の両端側すなわち酸化物半導体層104のX1側及びX2側に、当該酸化物半導体層104に到達し、酸化物半導体層104の表面が露出される貫通孔(開口部,コンタクトホール(スルーホール))109が形成されている。すなわち、実施形態1の半導体装置に構成においては、図1(b)に示すように、酸化物半導体層104と重なる部分の保護層105に形成される一対の貫通孔109に挟まれる領域の酸化物半導体層104がチャネル長Lのチャネル領域(チャネル層)104aを形成し、該チャネル領域104aの上面に形成される保護層105がチャネル保護層として機能することとなる。ただし、図1(b)からも明らかなように、貫通孔109の側壁面はテーパー状となっているので、チャネル長Lは貫通孔109の底面側(絶縁基板101側)すなわち一対の貫通孔109から露出される酸化物半導体層104間の距離となる。   A second insulating layer (protective film, protective layer) 105 made of a light-transmitting inorganic insulating film material is formed over the oxide semiconductor layer 104 so as to cover the top surface of the oxide semiconductor layer 104. Has been. In the portion where the protective layer 105 and the oxide semiconductor layer 104 overlap, the oxide semiconductor layer 104 is disposed on both ends in the extending direction of the oxide semiconductor layer 104, that is, on the X1 side and the X2 side of the oxide semiconductor layer 104. A through hole (opening, contact hole (through hole)) 109 that reaches the layer 104 and exposes the surface of the oxide semiconductor layer 104 is formed. That is, in the configuration of the semiconductor device of Embodiment 1, as illustrated in FIG. 1B, oxidation of a region sandwiched between a pair of through holes 109 formed in the protective layer 105 in a portion overlapping with the oxide semiconductor layer 104 is performed. The physical semiconductor layer 104 forms a channel region (channel layer) 104a having a channel length L, and the protective layer 105 formed on the upper surface of the channel region 104a functions as a channel protective layer. However, as apparent from FIG. 1B, the side wall surface of the through-hole 109 is tapered, so the channel length L is the bottom surface side (insulating substrate 101 side) of the through-hole 109, that is, a pair of through-holes. 109 is a distance between the oxide semiconductor layers 104 exposed from 109.

特に、実施形態1の構成においては、貫通孔109の形成は、例えば、プラズマエッチング等の周知のドライエッチングで形成される。このドライエッチングで貫通孔109を形成することにより、例えば、酸化物半導体層104にIGZO膜を酸系のエッチング液を用いたウェットエッチングで貫通孔109を形成する場合、無機絶縁膜材料からなる保護層105と共に酸化物半導体層104がエッチングされてしまうことを容易に防止できるからである。ただし、エッチング液に対して耐性を有する酸化物半導体層104を用いる場合には、貫通孔109はウェットエッチングで形成された構成であってもよい。さらには、貫通孔109を形成するためのドライエッチングに伴うプラズマ等の照射により、酸化物半導体層104の内で、貫通孔109が形成によりその表面が露出される領域が低抵抗化されることとなり、コンタクト領域(コンタクト層)104cとなる低抵抗の領域が形成できる。すなわち、露出される酸化物半導体層104がドライエッチングによりたたかれることにより、露出される領域が還元処理されることとなり、この領域が低抵抗化される。   In particular, in the configuration of the first embodiment, the through hole 109 is formed by well-known dry etching such as plasma etching, for example. By forming the through-hole 109 by this dry etching, for example, when the through-hole 109 is formed by wet etching using an IGZO film in the oxide semiconductor layer 104 using an acid-based etching solution, a protection made of an inorganic insulating film material is used. This is because the oxide semiconductor layer 104 can be easily prevented from being etched together with the layer 105. However, in the case where the oxide semiconductor layer 104 having resistance to an etching solution is used, the through hole 109 may be formed by wet etching. Further, irradiation with plasma or the like associated with dry etching for forming the through hole 109 reduces the resistance of the oxide semiconductor layer 104 where the surface of the oxide semiconductor layer 104 is exposed due to the formation of the through hole 109. Thus, a low resistance region to be a contact region (contact layer) 104c can be formed. That is, when the exposed oxide semiconductor layer 104 is struck by dry etching, the exposed region is subjected to reduction treatment, and the resistance of this region is reduced.

このとき、貫通孔109が形成される領域の内で、チャネル領域104aに近い部分は、平面的に見て、ゲート電極層102と重なるように形成されている。一方、チャネル領域104aから遠い部分は、平面的に見て、ゲート電極層102と重ならない、すなわちその下層は透明絶縁基板101の上面にゲート絶縁膜103が直接積層される構成となっている。従って、実施形態1の構成では、酸化物半導体層104に形成される低抵抗の領域の内で、ゲート電極層102と重畳しない領域すなわちチャネル領域104aから遠い部分(離れた部分)にドレイン電極層106及びソース電極層107の端部が接続される構成となっている。特に、ドレイン電極層106及びソース電極層107とゲート電極層102との間隔をそれぞれR1,R2とした場合、間隔R1,R2が位置合わせずれ量よりも大きい値として予め設定しておくことにより、ドレイン電極層106及びソース電極層107とゲート電極層102とが重畳しない構成となる。このドレイン電極層106及びソース電極層107の形成においても、周知のドライエッチングで形成することにより、貫通孔109から露出される領域の内で、ドレイン電極層106及びソース電極層107が形成されない領域であるコンタクト領域104cを除く部分にはドライエッチングに伴うプラズマがさらに照射され低抵抗化されることとなり、低抵抗領域104bが形成される。ただし、貫通孔109の形成に伴う低抵抗化により、酸化物半導体層104の低抵抗化の限界に達してしまっている場合には、ドレイン電極層106及びソース電極層107の形成に伴う酸化物半導体層104のさらなる低抵抗化はされないこととなる。   At this time, a portion close to the channel region 104a in the region where the through hole 109 is formed is formed so as to overlap with the gate electrode layer 102 in a plan view. On the other hand, the portion far from the channel region 104 a does not overlap with the gate electrode layer 102 in a plan view, that is, the lower layer has a structure in which the gate insulating film 103 is directly laminated on the upper surface of the transparent insulating substrate 101. Therefore, in the structure of Embodiment 1, in the low resistance region formed in the oxide semiconductor layer 104, the drain electrode layer is formed in a region that does not overlap with the gate electrode layer 102, that is, a portion far from (distant from) the channel region 104a. 106 and the end portions of the source electrode layer 107 are connected. In particular, when the intervals between the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 and the gate electrode layer 102 are R1 and R2, respectively, the intervals R1 and R2 are set in advance as values larger than the misalignment amount. The drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 are not overlapped with the gate electrode layer 102. Also in the formation of the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107, a region where the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 are not formed in the region exposed from the through hole 109 by forming by well-known dry etching. The portion other than the contact region 104c is further irradiated with plasma resulting from dry etching to reduce the resistance, thereby forming the low resistance region 104b. However, if the resistance of the oxide semiconductor layer 104 has reached the limit of resistance reduction due to the formation of the through hole 109, the oxide accompanying the formation of the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 The resistance of the semiconductor layer 104 is not further reduced.

すなわち、本願発明の構成では、酸化物半導体層104の内で、貫通孔109と重なる部分の領域が低抵抗領域104b及びコンタクト領域104cとなり、本願発明の半導体装置におけるドレイン電極及びソース電極として機能する構成としている。その結果、酸化物半導体層104と重なる部分の保護層105に形成される一対の貫通孔109に挟まれる領域がチャネル領域(チャネル層)104aとなり、この一対の貫通孔109間の距離がLの場合、チャネル長Lのチャネル領域104aが形成されることとなる。ただし、前述するように、貫通孔109から露出される酸化物半導体層104の内で、ドレイン電極層106及びソース電極層107が酸化物半導体層104と接続(オーミックコンタクト)される領域がコンタクト領域(コンタクト層)104cである。   That is, in the structure of the present invention, regions of the oxide semiconductor layer 104 that overlap with the through-hole 109 become the low resistance region 104b and the contact region 104c, and function as the drain electrode and the source electrode in the semiconductor device of the present invention. It is configured. As a result, a region between the pair of through holes 109 formed in the protective layer 105 in a portion overlapping with the oxide semiconductor layer 104 becomes a channel region (channel layer) 104a, and the distance between the pair of through holes 109 is L. In this case, a channel region 104a having a channel length L is formed. However, as described above, a region where the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 are connected to the oxide semiconductor layer 104 (ohmic contact) in the oxide semiconductor layer 104 exposed from the through hole 109 is a contact region. (Contact layer) 104c.

また、ドレイン電極層106及びソース電極層107の上層には、ドレイン電極層106及びソース電極層107の上面と共に絶縁基板101の上面をも覆うようにして、透光性を有する無機絶縁膜材料からなる第3の絶縁層(保護絶縁膜)108が形成されている。   The upper layer of the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 is formed of a light-transmitting inorganic insulating film material so as to cover the upper surface of the insulating substrate 101 as well as the upper surfaces of the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107. A third insulating layer (protective insulating film) 108 is formed.

(製造方法)
次に、図2〜図6に本発明の実施形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図を示し、以下、詳細に説明する。ただし、図1と同様に、図2(a)〜図6(a)は図1(a)に対応する平面図であり、図2(b)〜図6(b)は図1(b)に対応する断面図である。
(Production method)
Next, FIGS. 2 to 6 are views for explaining the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and will be described in detail below. However, as in FIG. 1, FIGS. 2 (a) to 6 (a) are plan views corresponding to FIG. 1 (a), and FIGS. 2 (b) to 6 (b) are FIGS. It is sectional drawing corresponding to.

a)ゲート電極層の形成工程(図2)
まず、例えば、周知のガラス基板からなる透明絶縁基板101の表面に金属薄膜を形成した後に、周知のフォトリソグラフィにより金属薄膜をエッチングし、Y方向に延在するゲート電極層102を形成する。このとき、ゲート電極層102は、例えば、周知のMo(モリブデン),Cr(クロム),W(タングステン),Al(アルミニウム),Cu(銅),Ti(チタン),Ni(ニッケル),Ta(タンタル),Ag(銀)、あるいはその他の金属の単膜、それらの合金膜、又はそれらの積層膜で構成される。なお、図示していないが、このゲート電極層102の下層にシリコン酸化膜(SiO)、シリコン窒化膜(SiN)、またはこれらの積層膜等の無機の透明絶縁膜(いわゆる、下地膜)を成膜しておいても良い。
a) Step of forming gate electrode layer (FIG. 2)
First, for example, after forming a metal thin film on the surface of the transparent insulating substrate 101 made of a well-known glass substrate, the metal thin film is etched by well-known photolithography to form the gate electrode layer 102 extending in the Y direction. At this time, the gate electrode layer 102 includes, for example, the well-known Mo (molybdenum), Cr (chromium), W (tungsten), Al (aluminum), Cu (copper), Ti (titanium), Ni (nickel), Ta ( Tantalum), Ag (silver), or other metal single films, alloy films thereof, or laminated films thereof. Although not shown, an inorganic transparent insulating film (so-called base film) such as a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (SiN), or a laminated film thereof is formed under the gate electrode layer 102. A film may be formed.

b)ゲート絶縁膜(第1の絶縁層)の形成工程(図3)
ゲート電極層102を被覆するようにゲート絶縁膜103を形成する。すなわち、ゲート電極層102の表面をも覆うようにして、絶縁基板101の上面にゲート絶縁膜103を形成する。このとき、ゲート絶縁膜103は、周知のシリコン酸化膜,シリコン窒化膜,Al(酸化アルミニウム)等の無機の透明絶縁膜,またはそれらの積層膜で形成する。
b) Step of forming a gate insulating film (first insulating layer) (FIG. 3)
A gate insulating film 103 is formed so as to cover the gate electrode layer 102. That is, the gate insulating film 103 is formed on the upper surface of the insulating substrate 101 so as to cover the surface of the gate electrode layer 102. At this time, the gate insulating film 103 is formed of a known silicon oxide film, silicon nitride film, inorganic transparent insulating film such as Al 2 O 3 (aluminum oxide), or a laminated film thereof.

c)酸化物半導体層の形成工程(図4)
ゲート絶縁膜103上に酸化物半導体層104を成膜した後に、フォトリソグラフィによりパターンを形成する。このとき、酸化物半導体層104の両端はゲート電極層102を覆うようにパターニングする。
c) Oxide semiconductor layer formation step (FIG. 4)
After the oxide semiconductor layer 104 is formed over the gate insulating film 103, a pattern is formed by photolithography. At this time, both ends of the oxide semiconductor layer 104 are patterned so as to cover the gate electrode layer 102.

すなわち、下層に形成されるY方向に延在するゲート絶縁膜103と交差し、ゲート絶縁膜103を介して酸化物半導体層104がゲート電極層102を跨ぐように、X方向に延在する酸化物半導体層104を形成する。このとき、実施形態1の酸化物半導体層104の形成では、延在方向(X方向)の両端がゲート電極層102の幅(X方向幅)よりも大きく形成されると共に、後述する工程において形成される一対の貫通孔109の外側の辺端部よりも酸化物半導体層104の辺端部が外側(X1側及びX2側)にそれぞれ延在するように形成されている。この構成により、酸化物半導体層104と貫通孔109との形成時の位置合わせ精度に起因する、後述するドレイン電極層106及びソース電極層107との電気的な接続の不良を防止することが可能となる。   That is, an oxide extending in the X direction intersects with the gate insulating film 103 formed in the lower layer and extends in the Y direction so that the oxide semiconductor layer 104 straddles the gate electrode layer 102 via the gate insulating film 103. The physical semiconductor layer 104 is formed. At this time, in the formation of the oxide semiconductor layer 104 of Embodiment 1, both ends in the extending direction (X direction) are formed to be larger than the width of the gate electrode layer 102 (X direction width), and are formed in a process described later. The side edge portions of the oxide semiconductor layer 104 are formed so as to extend outward (X1 side and X2 side) from the outer side edge portions of the pair of through holes 109 formed. With this configuration, it is possible to prevent poor electrical connection between the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107, which will be described later, due to alignment accuracy when the oxide semiconductor layer 104 and the through hole 109 are formed. It becomes.

d)チャネル保護層の形成工程(図5)
酸化物半導体層104上にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、Al等の無機絶縁膜またはそれらの積層膜を成膜し、ゲート電極層102の端部に掛かるように開口部(貫通孔)109を設ける。貫通孔109の形成はドライエッチングにより行うことで、貫通孔109と重畳する領域の酸化物半導体層104は低抵抗化され、ソース・ドレイン電極として作用することとなる。
d) Step of forming channel protective layer (FIG. 5)
An inorganic insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, Al 2 O 3, or a stacked film thereof is formed over the oxide semiconductor layer 104, and an opening (through-hole) is formed so as to reach the end of the gate electrode layer 102. 109). By forming the through-hole 109 by dry etching, the oxide semiconductor layer 104 in a region overlapping with the through-hole 109 has a reduced resistance and functions as a source / drain electrode.

すなわち、まず、透明絶縁基板101の上面に酸化物半導体層104をも覆うようにして、無機絶縁膜材料からなる保護層105を形成する。次に、周知のドライエッチングにより酸化物半導体層104と重なる位置に、酸化物半導体層104に到達する一対の貫通孔109を形成する。このとき、実施形態1の貫通孔109では、平面的に見て、一対の貫通孔109がゲート電極層102を介して対向配置され、且つ、一対の貫通孔109のそれぞれにおいて、貫通孔109の一部すなわち一対の貫通孔が対向する側の辺部側の一部がゲート電極層102と重なるように形成する。   That is, first, the protective layer 105 made of an inorganic insulating film material is formed so as to cover the oxide semiconductor layer 104 on the upper surface of the transparent insulating substrate 101. Next, a pair of through holes 109 reaching the oxide semiconductor layer 104 are formed at positions overlapping with the oxide semiconductor layer 104 by known dry etching. At this time, in the through hole 109 of the first embodiment, the pair of through holes 109 are opposed to each other through the gate electrode layer 102 in a plan view, and each of the pair of through holes 109 has the through holes 109. A part, that is, a part on the side where the pair of through-holes face each other is formed so as to overlap with the gate electrode layer 102.

この貫通孔109の形成工程により、各貫通孔109から露出される領域の酸化物半導体層104の部分が低抵抗化された領域104dが形成される。このとき、領域104dの内で、一方(図中の左側の領域104d)がドレイン電極(ドレイン領域)、他方(図中の右側の領域104d)がソース電極(ソース領域)となるので、酸化物半導体層104の内で一対の貫通孔109に挟まれる領域にチャネル領域104aが形成される。また、絶縁基板101を覆うように形成される保護層105の内で、このチャネル領域104aの上面に形成される領域の保護層105はチャネル保護層(チャネル保護膜)として機能することとなる。   By the formation process of the through hole 109, a region 104d in which the resistance of the portion of the oxide semiconductor layer 104 in the region exposed from each through hole 109 is formed is formed. At this time, one of the regions 104d (the left region 104d in the drawing) serves as a drain electrode (drain region), and the other (the right region 104d in the drawing) serves as a source electrode (source region). A channel region 104 a is formed in a region between the pair of through holes 109 in the semiconductor layer 104. Of the protective layer 105 formed so as to cover the insulating substrate 101, the protective layer 105 in the region formed on the upper surface of the channel region 104a functions as a channel protective layer (channel protective film).

このように、一対の貫通孔109のX方向の間隔がチャネル長Lとなるので、各薄膜層の位置合わせ精度に影響されることなく、チャネル長Lの形成精度をエッチング精度にまで向上させることができる。さらには、一対の貫通孔109のY方向幅がチャネル幅となるので、チャネル長と同様に、チャネル幅においても各薄膜層の位置合わせ精度に影響されることなく、チャネル幅の形成精度をエッチング精度にまで向上させることができる。   Thus, since the distance in the X direction between the pair of through-holes 109 becomes the channel length L, the formation accuracy of the channel length L can be improved to the etching accuracy without being affected by the alignment accuracy of each thin film layer. Can do. Furthermore, since the Y-direction width of the pair of through holes 109 is the channel width, the channel width formation accuracy is etched without being affected by the alignment accuracy of each thin film layer as well as the channel length. The accuracy can be improved.

e)ドレイン電極層及びソース電極層の形成工程(図6)
まず、ソース・ドレイン電極層となる金属薄膜を成膜し、次に、それぞれの前記開口部内で離間されるように、成膜した金属薄膜をドライエッチングしてドレイン電極層106及びソース電極層107に加工する。ソース・ドレイン電極となる金属薄膜材料は、例えば、周知のMo,Cr,W,Al,Cu,Ti,Ni,Ta,Ag,あるいはその他の金属の単膜、それらの合金膜、それらの積層膜で構成される。なお、加工は前述するドライエッチングが好ましいが、これに限定されない。
e) Step of forming drain electrode layer and source electrode layer (FIG. 6)
First, a metal thin film to be a source / drain electrode layer is formed, and then the formed metal thin film is dry-etched so as to be separated in each of the openings, thereby performing drain electrode layer 106 and source electrode layer 107. To process. The metal thin film material used as the source / drain electrode is, for example, a well-known Mo, Cr, W, Al, Cu, Ti, Ni, Ta, Ag, or other metal single film, an alloy film thereof, or a laminated film thereof. Consists of. In addition, although the dry etching mentioned above is preferable for a process, it is not limited to this.

すなわち、図6(a)に示すように、平面的に見て、ドレイン電極層106とソース電極層107とがゲート電極層102を介して対向配置されるように形成されると共に、ドレイン電極層106とソース電極層107とのゲート電極層102側の辺端部がゲート電極層102の辺端部と所定の距離で離間されるように形成される。さらには、図6(a)(b)から明らかなように、ドレイン電極層106とソース電極層107とのゲート電極層102側の辺端部が貫通孔109の開口端よりも内側に配置される。すなわち、ドレイン電極層106とソース電極層107とのゲート電極層102側の辺縁部が貫通孔109と重畳するように配置される。   That is, as shown in FIG. 6A, the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 are formed so as to face each other with the gate electrode layer 102 interposed therebetween in plan view. The side edge portions on the gate electrode layer 102 side of 106 and the source electrode layer 107 are formed to be separated from the side edge portions of the gate electrode layer 102 by a predetermined distance. Further, as is apparent from FIGS. 6A and 6B, the side end portions on the gate electrode layer 102 side of the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 are arranged inside the opening end of the through hole 109. The In other words, the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 are arranged so that the edge portions on the gate electrode layer 102 side overlap with the through hole 109.

この構成により、図6(b)に示すように、ドレイン電極層106とソース電極層107の端部がそれぞれ貫通孔109から露出される酸化物半導体層104の表面に接続されることとなる。このとき、実施形態1の酸化物半導体層104の構成では、貫通孔109から露出される領域部分は低抵抗化された領域104dとなっているので、ドレイン電極層106とソース電極層107の端部と酸化物半導体層104の露出面とが接触する領域がコンタクト領域104cとなる。一方、酸化物半導体層104の内で、チャネル領域104aとコンタクト領域104cとの間の領域は、金属薄膜をエッチングしてドレイン電極層106とソース電極層107を形成するためのドライエッチングにより、さらに低抵抗化され、低抵抗領域104bとなる。   With this configuration, as illustrated in FIG. 6B, the end portions of the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 are connected to the surface of the oxide semiconductor layer 104 exposed from the through hole 109. At this time, in the configuration of the oxide semiconductor layer 104 of Embodiment 1, the region exposed from the through hole 109 is the region 104d with reduced resistance, and thus the end of the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 is formed. A region where the portion and the exposed surface of the oxide semiconductor layer 104 are in contact with each other is a contact region 104c. On the other hand, a region between the channel region 104a and the contact region 104c in the oxide semiconductor layer 104 is further etched by dry etching for forming the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 by etching the metal thin film. The resistance is reduced to become the low resistance region 104b.

f)保護絶縁膜の形成工程(図1)
保護絶縁膜108として、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、Al等の無機絶縁膜またはそれらの積層膜を成膜することにより、図1(a)(b)に示す実施形態1の半導体装置が形成される。また、図1(a)(b)に示す実施形態1の半導体装置に図示していないがスルーホールを形成した後、液晶ディスプレイであれば周知の透明導電膜や平坦化膜等の形成を行うことで、薄膜トランジスタが形成される側の透明基板(TFT基板、第1基板)すなわちバックプレーンが完成する。
f) Step of forming the protective insulating film (FIG. 1)
By forming an inorganic insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, Al 2 O 3, or a laminated film thereof as the protective insulating film 108, the semiconductor according to the first embodiment shown in FIGS. A device is formed. Further, although not shown in the semiconductor device of Embodiment 1 shown in FIGS. 1A and 1B, after forming a through hole, a well-known transparent conductive film, flattening film, or the like is formed for a liquid crystal display. Thus, a transparent substrate (TFT substrate, first substrate) on which the thin film transistor is formed, that is, a back plane is completed.

以上説明したように、実施形態1の半導体装置では、ゲート電極層の上層に形成されるゲート絶縁膜を介し、ゲート電極層を跨ぐようにようにして酸化物半導体層が形成され、該酸化半導体層の上層に、当該半導体層の表面を含む前面を覆うようにして保護層が形成され、この保護層に平面的に見てゲート電極層を挟むようにして酸化物半導体層の表面に到達する一対の貫通孔が形成され、各貫通孔の一部がゲート電極層と重畳するように配置され、この一対の貫通孔はドライエッチングで形成されており、この貫通孔が形成される領域の酸化物半導体層に低抵抗領域が形成され、各低抵抗領域のゲート電極層側とゲート電極層とが重畳されると共に、2つの低抵抗領域の間にチャネル領域が形成される構成となっている。   As described above, in the semiconductor device of Embodiment 1, the oxide semiconductor layer is formed so as to straddle the gate electrode layer via the gate insulating film formed in the upper layer of the gate electrode layer. A protective layer is formed over the layer so as to cover the front surface including the surface of the semiconductor layer, and a pair of layers reaching the surface of the oxide semiconductor layer with the gate electrode layer sandwiched between the protective layers when viewed in plan Through-holes are formed, a part of each through-hole is arranged so as to overlap with the gate electrode layer, the pair of through-holes are formed by dry etching, and the oxide semiconductor in the region where the through-holes are formed A low resistance region is formed in the layer, the gate electrode layer side of each low resistance region and the gate electrode layer are overlapped, and a channel region is formed between the two low resistance regions.

すなわち、各低抵抗領域において、ゲート電極層と重畳する辺縁部と対向する辺縁部にドレイン電極層及びソース電極層が形成されているので、ゲート電極層とドレイン電極層又はソース電極層とが絶縁膜を介して重畳してしまうことが防止できる。その結果、ゲート電極層とドレイン電極層との間の寄生容量及びゲート電極層とソース電極層との間の寄生容量を低減させることが可能となるので、消費電力を大幅に低減させることができる。   That is, in each low resistance region, the drain electrode layer and the source electrode layer are formed in the edge portion facing the edge portion overlapping with the gate electrode layer, so that the gate electrode layer and the drain electrode layer or source electrode layer Can be prevented from overlapping with each other through the insulating film. As a result, the parasitic capacitance between the gate electrode layer and the drain electrode layer and the parasitic capacitance between the gate electrode layer and the source electrode layer can be reduced, so that power consumption can be greatly reduced. .

また、実施形態1の半導体装置では、貫通孔の形成時に酸化物半導体層にドレイン電極領域とソース電極領域とを形成する構成となっているので、各薄膜層を形成する際に位置合わせ精度に依存することなくチャネル領域を形成することができる。すなわち、同一の工程で形成される一対の貫通孔109間の保護層がチャネル保護膜となるので、チャネル領域の形成とチャネル保護膜の形成に伴う位置合わせ精度を考慮したチャネル領域及びチャネル保護膜の形成が不要となるので、チャネル長Lを小さくすることが可能となる。その結果、半導体装置を小型化することができる。   In the semiconductor device of Embodiment 1, since the drain electrode region and the source electrode region are formed in the oxide semiconductor layer when the through hole is formed, the alignment accuracy is improved when each thin film layer is formed. The channel region can be formed without dependence. That is, since the protective layer between the pair of through-holes 109 formed in the same process becomes a channel protective film, the channel region and the channel protective film considering the alignment accuracy associated with the formation of the channel region and the channel protective film Therefore, the channel length L can be reduced. As a result, the semiconductor device can be reduced in size.

さらには、本実施形態1の構成では、保護層105と酸化物半導体層104とが重畳する領域に貫通孔109を形成する構成としているので、ゲート電極層102から延在又は接続される信号線と、ドレイン電極層106及びソース電極層107からそれぞれ延在又は接続される信号線とが薄膜トランジスタの形成領域外で交差する場合における寄生容量を低減できるという格別の効果を得ることが可能である。   Further, in the structure of Embodiment 1, the through hole 109 is formed in a region where the protective layer 105 and the oxide semiconductor layer 104 overlap with each other, and thus a signal line extending or connected from the gate electrode layer 102 is used. In addition, it is possible to obtain a special effect that parasitic capacitance can be reduced when signal lines extending or connected from the drain electrode layer 106 and the source electrode layer 107 intersect outside the thin film transistor formation region.

なお、本実施形態1においては、透明絶縁基板(TFT基板)の液晶側の面に半導体装置を形成する場合について説明したが、透光性を有しない遮光性の絶縁基板の表面に形成される半導体装置にも適用可能である。この場合、無機絶縁膜材料からなる各絶縁膜は透光性を有しない無機絶縁膜材料で形成される構成であってもよい。   In the first embodiment, the case where the semiconductor device is formed on the surface of the transparent insulating substrate (TFT substrate) on the liquid crystal side has been described. However, the semiconductor device is formed on the surface of the light-blocking insulating substrate that does not transmit light. It can also be applied to semiconductor devices. In this case, each insulating film made of an inorganic insulating film material may be formed of an inorganic insulating film material that does not have translucency.

また、実施形態1の半導体装置においては、貫通孔109の外形形状が正方形で形成される場合について説明したが、チャネル長Lやチャネル幅に応じて、適宜、貫通孔109の外形形状を長方形とする構成であってもよい。   In the semiconductor device of the first embodiment, the case where the outer shape of the through hole 109 is formed in a square shape has been described. However, the outer shape of the through hole 109 is appropriately rectangular according to the channel length L and the channel width. It may be configured to.

さらには、本実施形態1の構成では、保護層105と酸化物半導体層104とが重畳する領域に貫通孔109を形成する構成としたが、これに限定されることはない。例えば、チャネル領域104aの上面にのみ保護層105をチャネル保護層として形成する構成であってもよい。ただし、この構成においても、ドレイン電極層106及びソース電極層107とゲート電極層102との間隔をそれぞれ間隔R1,R2とする。なお、この構成では、チャネル保護層となる保護層105を形成する際に、ゲート絶縁膜103の表面も一部エッチングされてしまうこととなるので、例えば、ドレイン電極層106又はソース電極層107とゲート電極層102と交差する領域においても、膜厚方向(Z方向)の間隔が小さくなってしまうことも懸念されるので、透明絶縁基板101の表面を覆う保護層105に貫通孔109が形成される前述する構成が好ましい。   Further, in the structure of Embodiment 1, the through hole 109 is formed in a region where the protective layer 105 and the oxide semiconductor layer 104 overlap with each other; however, the present invention is not limited to this. For example, the protective layer 105 may be formed as a channel protective layer only on the upper surface of the channel region 104a. However, also in this configuration, the intervals between the drain electrode layer 106, the source electrode layer 107, and the gate electrode layer 102 are defined as intervals R1 and R2, respectively. Note that in this structure, when the protective layer 105 serving as a channel protective layer is formed, the surface of the gate insulating film 103 is also partially etched, so that, for example, the drain electrode layer 106 or the source electrode layer 107 Even in a region intersecting with the gate electrode layer 102, there is a concern that the interval in the film thickness direction (Z direction) may be reduced, and thus a through hole 109 is formed in the protective layer 105 covering the surface of the transparent insulating substrate 101. The above-described configuration is preferable.

さらにはまた、実施形態1においては、貫通孔109の形成をドライエッチングで行う場合について説明したが、これに限定されることはない。例えば、貫通孔109の形成をウェットエッチングで行った場合であっても、プラズマの照射処理等により後述するコンタクト領域104cを少なくとも形成することにより、平面的に見て、ドレイン電極層106及びソース電極層107とゲート電極層102とが重なって配置されることを防止できる。よって、ドレイン電極層106とゲート電極層102の間、及びソース電極層107とゲート電極層102との間の寄生容量を大幅に低減させることは可能となるからである。   Furthermore, in the first embodiment, the case where the through hole 109 is formed by dry etching has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, even when the through-hole 109 is formed by wet etching, the drain electrode layer 106 and the source electrode are viewed in plan view by forming at least a contact region 104c described later by plasma irradiation or the like. The layer 107 and the gate electrode layer 102 can be prevented from overlapping each other. Therefore, parasitic capacitance between the drain electrode layer 106 and the gate electrode layer 102 and between the source electrode layer 107 and the gate electrode layer 102 can be significantly reduced.

〈実施形態2〉
図7は本発明の実施形態2の半導体装置の全体構成を説明するための図であり、特に、図7(a)は実施形態2の半導体装置の上面図であり、図7(b)は図7(a)に示すB−B’線での断面図である。以下、図7(a)(b)に基づいて、実施形態1の半導体装置の全体構成を説明する。ただし、実施形態2の半導体装置はドレイン電極層201及びソース電極層202の構成を除く他の構成は実施形態1と同様である。従って、以下の説明では、ドレイン電極層201及びソース電極層202について詳細に説明する。
<Embodiment 2>
FIG. 7 is a diagram for explaining the overall configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In particular, FIG. 7A is a top view of the semiconductor device according to the second embodiment, and FIG. It is sectional drawing in the BB 'line shown to Fig.7 (a). Hereinafter, the overall configuration of the semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. However, the semiconductor device of Embodiment 2 is the same as Embodiment 1 except for the configuration of the drain electrode layer 201 and the source electrode layer 202. Therefore, in the following description, the drain electrode layer 201 and the source electrode layer 202 will be described in detail.

図7(a)から明らかなように、実施形態2のドレイン電極層201及びソース電極層202は、ドレイン電極層701とソース電極層702のY方向の大きさすなわち電極層幅が貫通孔109のY方向の開口幅よりも小さく形成されている。さらには、ドレイン電極層701とソース電極層702の対向する辺すなわちゲート電極層102に近い辺端部が貫通孔109の開口部内に設けられている。この場合、ドレイン電極層701及びソース電極層702を形成するそれぞれの薄膜層は、ゲート電極層102に近い辺端部と共に、この辺端部と交差する2つの辺部の内の一部も貫通孔109の開口部内に設けられることとなる。すなわち、ドレイン電極層701及びソース電極層702の2つの角部が貫通孔109の開口部内に配置される構成となる。   As is clear from FIG. 7A, the drain electrode layer 201 and the source electrode layer 202 of Embodiment 2 have a size in the Y direction of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702, that is, the electrode layer width of the through-hole 109. It is formed smaller than the opening width in the Y direction. Furthermore, opposite sides of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702, that is, side edges near the gate electrode layer 102 are provided in the opening of the through hole 109. In this case, each thin film layer forming the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 has a side edge portion close to the gate electrode layer 102 and a part of two side portions intersecting with the side edge portion is also a through hole. 109 is provided in the opening. That is, the two corners of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 are arranged in the opening of the through hole 109.

このとき、本願発明の半導体装置では、前述するように、貫通孔109から表面が露出される酸化物半導体層104の低抵抗領域104bによって、チャネル領域104aが形成される構成となるので、実施形態2の構成であっても、チャネル長L及びチャネル幅は実施形態1と同様となる。また、実施形態2の半導体装置においても、ドレイン電極層701及びソース電極層702とゲート電極層102との間隔がそれぞれR1,R2であり、さらには、ドレイン電極層701及びソース電極層702とゲート電極層102とが重畳しない構成となっている。従って、実施形態2の半導体装置の構成においても、実施形態1と同様の効果を得ることができる。   At this time, in the semiconductor device of the present invention, as described above, the channel region 104a is formed by the low resistance region 104b of the oxide semiconductor layer 104 whose surface is exposed from the through hole 109. Even in the configuration of 2, the channel length L and the channel width are the same as those in the first embodiment. Also in the semiconductor device of Embodiment 2, the distances between the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 and the gate electrode layer 102 are R1 and R2, respectively. Furthermore, the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 and the gate are separated. The electrode layer 102 is not overlapped. Therefore, also in the configuration of the semiconductor device of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

さらには、実施形態2の半導体装置では、ドレイン電極層701及びソース電極層702の幅が貫通孔109の開口幅よりも小さい構成となっているので、ドレイン電極層701及びソース電極層702の配線幅を小さくでき、半導体装置の大きさをさらに小さくできるという格別の効果を得ることができる。   Furthermore, in the semiconductor device of Embodiment 2, the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 are configured so that the width of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 is smaller than the opening width of the through hole 109. The exceptional effect that the width can be reduced and the size of the semiconductor device can be further reduced can be obtained.

なお、実施形態2のドレイン電極層701及びソース電極層702の配置位置は貫通孔109のY方向の中央に配置する構成としたが、これに限定されることはなく、例えば、貫通孔109の開口部のY1側やY2側に寄せた配置であってもよい。   In addition, although the arrangement position of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 in Embodiment 2 is arranged in the center of the through hole 109 in the Y direction, the present invention is not limited to this. It may be arranged close to the Y1 side or Y2 side of the opening.

また、実施形態2の半導体装置においては、ドレイン電極層701及びソース電極層702の幅が貫通孔109の開口幅よりも小さい構成となっている。このために、実施形態1の半導体装置の構成に比較して、貫通孔109を形成するためのフォトマスクと、ドレイン電極層701及びソース電極層702を形成するためのフォトマスクとのY方向への位置合わせ精度の影響を受けやすいことが考えられる。例えば、図8(a)に示すように、ドレイン電極層701及びソース電極層702の一部が貫通孔109の開口部よりも外側に形成されてしまうことも考えられる。   In the semiconductor device of the second embodiment, the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 have a width smaller than the opening width of the through hole 109. Therefore, in comparison with the configuration of the semiconductor device of Embodiment 1, the photomask for forming the through-hole 109 and the photomask for forming the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 in the Y direction. It is conceivable that it is easily affected by the positioning accuracy. For example, as shown in FIG. 8A, it is conceivable that part of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 are formed outside the opening of the through hole 109.

しかしながら、実施形態2の半導体装置においても、前述するように、チャネル領域104aの構成は実施形態1の半導体装置におけるチャネル領域104aと同様の構成となる。すなわち、実施形態2の酸化物半導体層104においても、チャネル領域104aは一対の貫通孔109間の距離でチャネル長Lが決定されると共に、貫通孔109のY方向の開口幅でチャネル幅が決定されることとなる。   However, also in the semiconductor device of the second embodiment, as described above, the configuration of the channel region 104a is the same as that of the channel region 104a in the semiconductor device of the first embodiment. That is, also in the oxide semiconductor layer 104 of Embodiment 2, the channel length L is determined by the distance between the pair of through holes 109 and the channel width is determined by the opening width of the through holes 109 in the Y direction. Will be.

従って、図8(a)に示すように、貫通孔109を形成するためのフォトマスクと、ドレイン電極層701及びソース電極層702を形成するためのフォトマスクの位置合わせによって、例えば、ドレイン電極層701及びソース電極層702がY2方向にずれて形成された場合であっても、その一部が重畳するように形成されている場合には、酸化物半導体層104に形成されるドレイン電極領域及びソース電極領域と、ドレイン電極層701及びソース電極層702とが電気的に接続される。(ドレイン電極層701及びソース電極層702を形成する際のエッチング用のマスクを形成するホトプロセスにおいて、位置合わせずれが発生し、ドレイン電極層701及びソース電極層702の形成位置がずれてしまった場合であっても、半導体装置として問題が生じないことを示す一例である。)
特に、図8(a)に示す構成では、ずれの発生に伴い、ドレイン電極層701及びソース電極層702を形成するそれぞれの薄膜層は、ゲート電極層102に近い辺部の一部と共に、この辺端部と交差する2つの辺部の内の一方の辺部の一部も貫通孔109の開口部内に設けられることとなる。すなわち、ドレイン電極層701及びソース電極層702のそれぞれ角部の内で、1つの角部が貫通孔109の開口部内に配置される構成となる。しかしながら、ドレイン電極層701及びソース電極層702の一端側の一部領域は貫通孔109の開口部内に延在され、ドレイン電極層701及びソース電極層702の角部領域が貫通孔109の角部領域に配置される構成となっている。
Therefore, as shown in FIG. 8A, the alignment of the photomask for forming the through-hole 109 and the photomask for forming the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702, for example, the drain electrode layer Even when the 701 and the source electrode layer 702 are formed so as to be shifted in the Y2 direction, the drain electrode region formed in the oxide semiconductor layer 104 and The source electrode region is electrically connected to the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702. (In a photo process for forming an etching mask when forming the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702, misalignment occurred and the formation positions of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 were shifted. Even if it is a case, it is an example showing that no problem occurs as a semiconductor device.)
In particular, in the configuration illustrated in FIG. 8A, each thin film layer that forms the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 has a side portion close to the gate electrode layer 102 and a portion of the side portion in accordance with the occurrence of the shift. A part of one of the two sides that intersect with the end is also provided in the opening of the through hole 109. That is, one corner is disposed in the opening of the through hole 109 in each corner of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702. However, a partial region on one end side of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 extends into the opening of the through hole 109, and a corner region of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 is a corner portion of the through hole 109. It becomes the structure arrange | positioned in an area | region.

従って、図8(a)に示すように、ドレイン電極層701及びソース電極層702の形成領域がずれた場合であっても、図8(a)に示すC−C’線での断面図から明らかなように、チャネル領域104a及び低抵抗領域104b並びにコンタクト領域104cの構成は、前述する図7(a)(b)に示す半導体装置と同様の構成となるので、前述する効果を得ることができる。   Accordingly, as shown in FIG. 8A, even when the formation regions of the drain electrode layer 701 and the source electrode layer 702 are shifted, the sectional view taken along the line CC ′ shown in FIG. As can be seen, the channel region 104a, the low resistance region 104b, and the contact region 104c have the same configuration as that of the semiconductor device shown in FIGS. it can.

〈実施形態3〉
図9は本発明の半導体装置を用いた液晶表示装置における画素構成を説明するための図であり、特に、図9(a)は実施形態1に示す本願発明の半導体装置(薄膜トランジスタ)を各画素内に配置されるスイッチング素子として用いた場合の平面図であり、図9(b)は図9(a)に示すD−D’線での断面図である。ただし、実施形態3の液晶表示装置は、IPS(In Plane Switching)方式の液晶表示装置に本願発明の半導体装置を適用した場合を示すものである。
<Embodiment 3>
FIG. 9 is a diagram for explaining a pixel configuration in a liquid crystal display device using the semiconductor device of the present invention. In particular, FIG. 9A shows the semiconductor device (thin film transistor) of the present invention shown in Embodiment 1 in each pixel. FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line DD ′ shown in FIG. 9A. However, the liquid crystal display device of Embodiment 3 shows a case where the semiconductor device of the present invention is applied to an IPS (In Plane Switching) type liquid crystal display device.

なお、実施形態3の液晶表示装置において、薄膜トランジスタ(半導体装置)を除く他の構成は、周知の液晶表示装置と同様の構成となる。従って、以下の説明では、液晶層を介して対向配置される一対の透明絶縁基板(ガラス基板)の内で、スイッチング用の薄膜トランジスタが形成される側の透明絶縁基板(TFT基板、第1基板)について詳細に説明し、カラーフィルタ等が配置される側の透明絶縁基板(CF基板、第2基板)やバックライト装置については省略する。また、TN方式やVA方式等の他の方式の液晶表示装置にも適用可能である。   In the liquid crystal display device according to the third embodiment, the configuration other than the thin film transistor (semiconductor device) is the same as that of a known liquid crystal display device. Accordingly, in the following description, the transparent insulating substrate (TFT substrate, first substrate) on the side where the thin film transistor for switching is formed among the pair of transparent insulating substrates (glass substrates) arranged to face each other through the liquid crystal layer. The transparent insulating substrate (CF substrate, second substrate) and the backlight device on the side where the color filter and the like are arranged will be omitted. Further, the present invention can also be applied to other types of liquid crystal display devices such as a TN mode and a VA mode.

図9(a)に示すように、Y方向に延在しX方向に並設される映像信号線(ドレイン線)901と、X方向に延在しY方向に並設される走査信号線(ゲート線)902とに囲まれる領域に画素の領域が形成され、該画素領域がX方向及びY方向にマトリクス状に配置される構成となっている。各画素においては、ドレイン線901とゲート線902との交点の近傍に本願発明の半導体装置(薄膜トランジスタ)が形成されている。ゲート線902から入力される走査信号に同期して薄膜トランジスタがON/OFF駆動され、薄膜トランジスタがONの期間にドレイン線901に出力される映像信号が画素電極903に読み込まれる構成となっている。   As shown in FIG. 9A, video signal lines (drain lines) 901 extending in the Y direction and juxtaposed in the X direction, and scanning signal lines extending in the X direction and juxtaposed in the Y direction ( A region of a pixel is formed in a region surrounded by a gate line 902, and the pixel region is arranged in a matrix in the X direction and the Y direction. In each pixel, the semiconductor device (thin film transistor) of the present invention is formed near the intersection of the drain line 901 and the gate line 902. The thin film transistor is driven ON / OFF in synchronization with the scanning signal input from the gate line 902, and a video signal output to the drain line 901 is read into the pixel electrode 903 while the thin film transistor is ON.

この実施形態3の液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタの構成では、X方向に延在するゲート線902と交差し、Y方向にゲート線902を跨ぐようにして酸化物半導体層104が形成され、該交差領域のゲート線902がゲート電極層102を形成している。このとき、図9(a)(b)から明らかなように、該酸化物半導体層104の形成領域内で重なると共に、その一部がゲート線902とも重なるようにして保護層105にドライエッチングで一対の貫通孔109がゲート線902の図中上下にそれぞれ形成されている。その結果、実施形態3の薄膜トランジスタにおいても、実施形態1と同様に、各貫通孔109が形成される領域の酸化物半導体層104には低抵抗の領域が形成されることとなる。   In the structure of the thin film transistor included in the liquid crystal display device of Embodiment 3, the oxide semiconductor layer 104 is formed so as to cross the gate line 902 extending in the X direction and straddle the gate line 902 in the Y direction. The gate line 902 in the intersecting region forms the gate electrode layer 102. At this time, as apparent from FIGS. 9A and 9B, the protective layer 105 is dry-etched so that it overlaps in the formation region of the oxide semiconductor layer 104 and part of the oxide semiconductor layer 104 also overlaps with the gate line 902. A pair of through holes 109 are formed above and below the gate line 902 in the drawing. As a result, in the thin film transistor of Embodiment 3, as in Embodiment 1, a low resistance region is formed in the oxide semiconductor layer 104 in the region where each through hole 109 is formed.

実施形態3の構成では、図9(a)に示すように、Y方向に延在するドレイン線901からX方向に伸延する引き出し部905が形成されており、該引き出し部905が図中下側の貫通孔109の一部と重畳する構成となっている。さらには、図9(a)から明らかなように、引き出し部905とゲート線902とは所定の間隔で離間され、X方向に伸延する構成となっている。この構成により、図9(b)に示すように、酸化物半導体層104の内のドレイン領域となる低抵抗の領域(コンタクト領域104c)に引き出し部905が接続され、実施形態3の薄膜トランジスタのドレイン電極層を形成している。   In the configuration of the third embodiment, as shown in FIG. 9A, a lead portion 905 extending in the X direction is formed from the drain line 901 extending in the Y direction, and the lead portion 905 is the lower side in the figure. It is the structure which overlaps with a part of through-hole 109 of this. Further, as is apparent from FIG. 9A, the lead-out portion 905 and the gate line 902 are separated from each other at a predetermined interval and extend in the X direction. With this configuration, as illustrated in FIG. 9B, the lead portion 905 is connected to a low-resistance region (contact region 104 c) serving as a drain region in the oxide semiconductor layer 104, and the drain of the thin film transistor of Embodiment 3 An electrode layer is formed.

一方、一対の貫通孔109の内で、図9(a)中の上側の貫通孔109には、映像信号線901と同層の矩形状の金属薄膜からなる接続部906が形成され、該接続部906が図中上側の貫通孔109の一部と重なる構成となっている。このとき、接続部906とゲート線902とは所定の間隔で離間され、接続部906もゲート線902と重畳しない構成となっている。この構成により、図9(b)に示すように、酸化物半導体層104の内のソース領域となる低抵抗の領域(コンタクト領域104c)に接続部906が接続され、実施形態3の薄膜トランジスタのソース電極層を形成している。また、接続部906は保護絶縁膜108に形成される貫通孔904を介して、保護絶縁膜108の上面に形成される画素電極903に電気的に接続され、図示しない基準電圧が供給される共通電極との間に透明絶縁基板101の面内方向と平行な電界を生じさせ、図示しない液晶分子を駆動させる構成となっている。   On the other hand, of the pair of through-holes 109, a connection portion 906 made of a rectangular metal thin film in the same layer as the video signal line 901 is formed in the upper through-hole 109 in FIG. The portion 906 is configured to overlap a part of the upper through-hole 109 in the drawing. At this time, the connection portion 906 and the gate line 902 are separated from each other at a predetermined interval, and the connection portion 906 does not overlap with the gate line 902. With this configuration, as illustrated in FIG. 9B, the connection portion 906 is connected to the low-resistance region (contact region 104 c) serving as the source region in the oxide semiconductor layer 104, and the source of the thin film transistor of Embodiment 3 An electrode layer is formed. The connection portion 906 is electrically connected to a pixel electrode 903 formed on the upper surface of the protective insulating film 108 through a through-hole 904 formed in the protective insulating film 108, and a common reference voltage (not shown) is supplied. An electric field parallel to the in-plane direction of the transparent insulating substrate 101 is generated between the electrodes and liquid crystal molecules (not shown) are driven.

この構成からなる液晶表示装置においても、チャネル長Lが小さく形成される薄膜トランジスタを形成することができ、画素領域内で薄膜トランジスタの占める面積を小さくすることができる。すなわち、貫通孔を覆うようにドレイン電極層及びソース電極層が形成される従来の薄膜トランジスタでは、一対の貫通孔の間に各薄膜層を形成する際の位置合わせ精度の3倍の距離が必要であった。一方、本願発明の薄膜トランジスタでは、一対の貫通孔109間の距離が薄膜トランジスタに必要とされる駆動能力に最小加工寸法を加算した程度まで小さくできる。従って、液晶表示装置の透過率を向上させることができ、表示性能を向上できる。また、寄生容量に起因する薄膜トランジスタの消費電力を低減できるので、液晶表示装置における消費電力が低減できる。   Also in the liquid crystal display device having this configuration, a thin film transistor having a small channel length L can be formed, and an area occupied by the thin film transistor in the pixel region can be reduced. That is, in the conventional thin film transistor in which the drain electrode layer and the source electrode layer are formed so as to cover the through hole, a distance that is three times the alignment accuracy when forming each thin film layer between the pair of through holes is required. there were. On the other hand, in the thin film transistor of the present invention, the distance between the pair of through holes 109 can be reduced to the extent that the minimum processing dimension is added to the driving capability required for the thin film transistor. Therefore, the transmittance of the liquid crystal display device can be improved, and the display performance can be improved. In addition, since power consumption of the thin film transistor due to parasitic capacitance can be reduced, power consumption in the liquid crystal display device can be reduced.

また、本実施形態3の液晶表示装置では、各画素に形成される薄膜トランジスタに本願発明の半導体装置を適用した場合について説明したが、これに限定されることはない。例えば、映像信号を生成する周知の映像信号生成回路や走査信号を生成する周知の走査信号生成回路等の駆動回路に適用することも可能である。この場合、液晶表示装置の表示領域の周縁部(額縁領域)に駆動回路が形成されることとなるが、駆動回路を構成する各薄膜トランジスタを小さく形成でき、駆動回路全体の面積も小さくすることが可能となるので、額縁領域のさらに小さくでき、さらなる挟額縁化ができるという格別の効果を得ることができる。   In the liquid crystal display device of the third embodiment, the case where the semiconductor device of the present invention is applied to the thin film transistor formed in each pixel has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a driving circuit such as a known video signal generation circuit that generates a video signal or a known scanning signal generation circuit that generates a scanning signal. In this case, the driving circuit is formed in the peripheral portion (frame region) of the display area of the liquid crystal display device, but each thin film transistor constituting the driving circuit can be formed small, and the area of the entire driving circuit can be reduced. As a result, the frame area can be further reduced, and a special effect that a further framed frame can be obtained can be obtained.

〈実施形態4〉
図10は本発明の半導体装置を用いた有機EL表示装置における画素構成を説明するための図であり、特に、図10(a)は実施形態1に示す本願発明の半導体装置(薄膜トランジスタ)を各画素内に配置されるスイッチング素子として用いた場合の平面図であり、図10(b)は図10(a)に示すE−E’線での断面図である。ただし、実施形態4の有機EL表示装置は、トップエミッション構造の液晶表示装置に本願発明の半導体装置を適用した場合を示すものである。
<Embodiment 4>
FIG. 10 is a diagram for explaining a pixel configuration in an organic EL display device using the semiconductor device of the present invention. In particular, FIG. 10A shows the semiconductor device (thin film transistor) of the present invention shown in Embodiment 1 in each case. It is a top view at the time of using as a switching element arrange | positioned in a pixel, FIG.10 (b) is sectional drawing in the EE 'line shown to Fig.10 (a). However, the organic EL display device of Embodiment 4 shows a case where the semiconductor device of the present invention is applied to a liquid crystal display device having a top emission structure.

図10(b)に示すように、実施形態4の半導体装置においても、前述する実施形態3の半導体装置と同様に、走査信号線1002を跨ぐようにして酸化物半導体層104が形成されている。また、酸化物半導体層104が形成される領域内に重畳して形成されると共に、走査信号線1002ともその一部が重なるように、ドライエッチングで保護層105に一対の貫通孔109が形成されている。   As shown in FIG. 10B, also in the semiconductor device of Embodiment 4, the oxide semiconductor layer 104 is formed so as to straddle the scanning signal line 1002, similarly to the semiconductor device of Embodiment 3 described above. . In addition, a pair of through-holes 109 are formed in the protective layer 105 by dry etching so that the oxide semiconductor layer 104 overlaps with a region where the oxide semiconductor layer 104 is formed and a part of the scan signal line 1002 also overlaps. ing.

さらには、映像信号が供給される映像信号線1001からX方向(走査信号線1002の伸延方向)に延在する引き出し部1005が一方の貫通孔109(図10(a)中下側の貫通孔109)の一部と重なるように形成されている。これにより、貫通孔109の辺縁部を介して引き出し部1005が酸化物半導体層104のコンタクト層104cとなる低抵抗の領域に接続されドレイン電極となると共に、この引き出し部1005は走査信号線1002(ゲート電極層102)と重ならない構成となる。   Furthermore, a lead-out portion 1005 extending in the X direction (extending direction of the scanning signal line 1002) from the video signal line 1001 to which the video signal is supplied is provided in one through hole 109 (the lower through hole in FIG. 10A). 109). Accordingly, the lead portion 1005 is connected to the low resistance region that becomes the contact layer 104c of the oxide semiconductor layer 104 through the edge portion of the through hole 109 to become a drain electrode, and the lead portion 1005 is connected to the scanning signal line 1002. The structure does not overlap with the (gate electrode layer 102).

一方、他方の貫通孔109(図10(a)中上側の貫通孔109)には、実施形態3と同様に、他方の貫通孔109の一部と重なるように、金属薄膜からなる接続部1006が形成されている。これにより、他方の貫通孔109の辺縁部を介して接続部1006の一方の辺縁部が酸化物半導体層104のコンタクト層104cとなる低抵抗の領域に接続されソース電極となると共に、この接続部1006が走査信号線1002(ゲート電極層102)と重ならない構成となる。   On the other hand, in the other through hole 109 (the upper through hole 109 in FIG. 10A), as in the third embodiment, a connecting portion 1006 made of a metal thin film is overlapped with a part of the other through hole 109. Is formed. Accordingly, one edge portion of the connection portion 1006 is connected to the low resistance region that becomes the contact layer 104c of the oxide semiconductor layer 104 via the edge portion of the other through-hole 109, and becomes a source electrode. The connection portion 1006 does not overlap with the scanning signal line 1002 (gate electrode layer 102).

また、保護絶縁膜108の上面には、例えば、周知の有機絶縁膜材料からなる平坦化膜1007が形成されており、接続部1006と重畳する領域の保護絶縁膜108及び平坦化膜1007には、接続部1006に到達する貫通孔1004が形成され、接続部1006の表面が貫通孔1004から露出されている。この貫通孔1004及び露出される接続部1006を覆うようにして、導電性を有する反射層1003が形成され、該反射層1003が接続部1006と電気的に接続されている。   Further, a planarizing film 1007 made of, for example, a well-known organic insulating film material is formed on the upper surface of the protective insulating film 108, and the protective insulating film 108 and the planarizing film 1007 in a region overlapping with the connection portion 1006 are formed on the upper surface of the protective insulating film 108. A through hole 1004 reaching the connection part 1006 is formed, and the surface of the connection part 1006 is exposed from the through hole 1004. A reflective layer 1003 having conductivity is formed so as to cover the through hole 1004 and the exposed connection portion 1006, and the reflection layer 1003 is electrically connected to the connection portion 1006.

このように、実施形態4の有機EL表示装置の薄膜トランジスタ(半導体装置)の構成においても、前述する実施形態3の薄膜トランジスタと同様の構成となるので、前述する効果に加えて、各画素の面積をさらに小さくすることが可能となり、さらなる高精細化ができるという格別の効果を得ることができる。   As described above, the configuration of the thin film transistor (semiconductor device) of the organic EL display device of Embodiment 4 has the same configuration as that of the thin film transistor of Embodiment 3 described above. It becomes possible to further reduce the size, and it is possible to obtain a special effect that further high definition can be achieved.

また、ボトムエミッション型の有機EL表示装置に適用した場合には、有機EL層で発光された光の取出し効率を向上させることが可能となる。   Further, when applied to a bottom emission type organic EL display device, it is possible to improve the extraction efficiency of light emitted from the organic EL layer.

以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment of the invention. However, the invention is not limited to the embodiment of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed.

101,1101……絶縁基板、102,1102……ゲート電極層
103,1103……ゲート絶縁膜、104,1104……酸化物半導体層
104a,1104a……チャネル領域、104b……低抵抗領域
104c,1104c……コンタクト領域、105,1105……保護層
106,701,1106……ドレイン電極層
107,702,1107……ソース電極層、108,1108……保護絶縁膜
109,904……貫通孔901,1001……映像信号線
902,1002……走査信号線、903……画素電極
905,1005……引き出し部、906,1006……接続部、1003……反射層
101, 1101 ... Insulating substrate, 102, 1102 ... Gate electrode layer 103, 1103 ... Gate insulating film, 104, 1104 ... Oxide semiconductor layer 104a, 1104a ... Channel region, 104b ... Low resistance region 104c, 1104c ... Contact region, 105,1105 ... Protective layer 106,701,1106 ... Drain electrode layer 107,702,1107 ... Source electrode layer, 108,1108 ... Protective insulating film 109,904 ... Through hole 901 , 1001... Video signal lines 902 and 1002... Scanning signal lines 903... Pixel electrodes 905 and 1005.

Claims (11)

絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に形成されるゲート電極層と、前記ゲート電極層上に形成される第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に形成されると共に、前記ゲート電極層を跨ぐように形成される酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層上に形成される第2の絶縁層と、前記酸化物半導体層と電気的に接続され、平面的に見て、前記ゲート電極層を介して対向配置されるドレイン電極層及びソース電極層とを有する半導体装置であって、
前記第2の絶縁層は、少なくとも前記酸化物半導体層の延在方向の端部をそれぞれ露出させる露出領域を有し、
前記酸化物半導体層の内で、前記一対の露出領域の間の領域にチャネル領域が形成されると共に、
前記ドレイン電極層及び前記ソース電極層は、前記露出領域で前記酸化物半導体層と接続されると共に、前記接続部分が前記ゲート電極層と重ならないことを特徴とする半導体装置。
An insulating substrate; a gate electrode layer formed on a surface of the insulating substrate; a first insulating layer formed on the gate electrode layer; and the gate electrode formed on the first insulating layer. An oxide semiconductor layer formed so as to straddle the layer, a second insulating layer formed on the oxide semiconductor layer, and electrically connected to the oxide semiconductor layer. A semiconductor device having a drain electrode layer and a source electrode layer arranged to face each other via a gate electrode layer,
The second insulating layer has an exposed region that exposes at least ends in the extending direction of the oxide semiconductor layer,
A channel region is formed in a region between the pair of exposed regions in the oxide semiconductor layer,
The drain electrode layer and the source electrode layer are connected to the oxide semiconductor layer in the exposed region, and the connection portion does not overlap the gate electrode layer.
前記露出領域の間隔は前記ゲート電極層幅よりも小さく形成されると共に、平面的に見て、前記露出領域の一部が前記ゲート電極層と重なるように形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The space between the exposed regions is formed to be smaller than the width of the gate electrode layer, and the exposed region is formed so that a part of the exposed region overlaps the gate electrode layer in plan view. 2. The semiconductor device according to 1. 前記露出領域は、還元処理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 semiconductor device according to claim 1, wherein the exposed region is subjected to a reduction process. 前記第2の絶縁層は前記絶縁基板を覆うようにして形成され、
前記露出領域は、前記酸化物半導体層と重畳する領域の内で、前記第2の絶縁層に形成される前記酸化物半導体層の表面に至る一対の貫通孔から露出される領域からなり、
平面的に見て、前記一対の貫通孔の近い側の辺部がそれぞれ前記ゲート電極層と重なる領域に形成されると共に、遠い側の辺部が前記ゲート電極層と重ならない領域に形成されることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
The second insulating layer is formed so as to cover the insulating substrate;
The exposed region is a region exposed from a pair of through holes reaching the surface of the oxide semiconductor layer formed in the second insulating layer in a region overlapping with the oxide semiconductor layer,
As viewed in a plan view, the side portions on the near side of the pair of through holes are each formed in a region overlapping the gate electrode layer, and the side portion on the far side is formed in a region not overlapping the gate electrode layer. The semiconductor device according to claim 3.
前記一対の貫通孔は前記第2の絶縁層をドライエッチングして形成されると共に、前記ドライエッチングで前記一対の貫通孔に重畳する領域の前記酸化物半導体層が還元処理されてなり、前記酸化物半導体層の内で、前記一対の貫通孔から露出される露出領域の間の領域が前記チャネル領域となることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。   The pair of through holes are formed by dry-etching the second insulating layer, and the oxide semiconductor layer in a region overlapping with the pair of through-holes is reduced by the dry etching, so that the oxidation 5. The semiconductor device according to claim 4, wherein a region between exposed regions exposed from the pair of through holes in the physical semiconductor layer serves as the channel region. 前記ドレイン電極層及び前記ソース電極層はそれぞれ前記第2の絶縁層の表面に形成され、ドレイン電極層及び前記ソース電極層が前記貫通孔から露出される前記酸化物半導体層の表面の内で、平面的に見て、前記ゲート電極層と重ならない領域の一部を覆うようにして、前記酸化物半導体層に電気的に接続されることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。   The drain electrode layer and the source electrode layer are respectively formed on the surface of the second insulating layer, and the drain electrode layer and the source electrode layer are exposed from the through hole. 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device is electrically connected to the oxide semiconductor layer so as to cover a part of a region which does not overlap with the gate electrode layer in a plan view. 前記ドレイン電極層及び前記ソース電極層と前記酸化物半導体層とが電気的に接続される領域がコンタクト領域となり、前記コンタクト領域と前記チャネル領域との間に低抵抗領域が形成されてなることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。   A region where the drain electrode layer and the source electrode layer are electrically connected to the oxide semiconductor layer is a contact region, and a low resistance region is formed between the contact region and the channel region. The semiconductor device according to claim 6. 前記ドレイン電極層又は/及び前記ソース電極層の幅が、前記貫通孔幅よりも大きいことを特徴とする請求項4乃至7の内の何れかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein a width of the drain electrode layer and / or the source electrode layer is larger than a width of the through hole. 前記ドレイン電極層及び前記ソース電極層の幅が前記貫通孔幅よりも小さく形成され、前記低抵抗領域がC字状に形成されることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。   8. The semiconductor device according to claim 7, wherein a width of the drain electrode layer and the source electrode layer is formed smaller than the width of the through hole, and the low resistance region is formed in a C shape. X方向に延在しY方向に並設され走査信号が入力される走査信号線と、Y方向に延在しX方向に並設され映像信号が入力される映像信号線と、前記走査信号線と前記映像信号線との交点の近傍に配置され、前記走査信号に同期して前記映像信号の読み込みを制御する画素用の薄膜トランジスタとが形成される第1基板を備える表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは請求項1乃至9に記載の半導体装置からなることを特徴とする表示装置。
A scanning signal line extending in the X direction and arranged in parallel in the Y direction and receiving a scanning signal, a video signal line extending in the Y direction and arranged in parallel in the X direction and receiving a video signal, and the scanning signal line And a display device including a first substrate on which a thin film transistor for a pixel that is disposed in the vicinity of an intersection of the video signal line and controls reading of the video signal in synchronization with the scanning signal is formed,
A display device, wherein the thin film transistor comprises the semiconductor device according to claim 1.
絶縁基板の表面にゲート電極層を形成する工程と、
前記ゲート電極層と共に前記絶縁基板の表面を覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁層上に、前記ゲート電極層を跨ぐように酸化物半導体層を形成する工程と、
前記酸化物半導体層を覆うと共に、少なくとも前記酸化物半導体層の延在方向の端部がそれぞれ露出される第2の絶縁層を形成すると共に、前記酸化物半導体層が露出される領域を還元処理する工程と、
前記酸化物半導体層が露出される領域で前記酸化物半導体層と接続されると共に、前記接続部分が前記ゲート電極層と重ならない前記ドレイン電極層及び前記ソース電極層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a gate electrode layer on the surface of the insulating substrate;
Forming a first insulating film covering the surface of the insulating substrate together with the gate electrode layer;
Forming an oxide semiconductor layer on the first insulating layer so as to straddle the gate electrode layer;
A second insulating layer is formed to cover the oxide semiconductor layer and to expose at least end portions of the oxide semiconductor layer in the extending direction, and to reduce the region where the oxide semiconductor layer is exposed And a process of
Forming the drain electrode layer and the source electrode layer that are connected to the oxide semiconductor layer in a region where the oxide semiconductor layer is exposed and the connection portion does not overlap the gate electrode layer. A method of manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3261125A1 (en) * 2016-06-23 2017-12-27 Samsung Display Co., Ltd. Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof
CN117440711A (en) * 2023-10-19 2024-01-23 惠科股份有限公司 Array substrate, preparation method thereof and display device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011049548A (en) * 2009-07-31 2011-03-10 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2011077517A (en) * 2009-09-04 2011-04-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Liquid crystal display device and method for manufacturing the same
JP2012015496A (en) * 2010-06-01 2012-01-19 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Field effect transistor and manufacturing method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011049548A (en) * 2009-07-31 2011-03-10 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2011077517A (en) * 2009-09-04 2011-04-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Liquid crystal display device and method for manufacturing the same
JP2012015496A (en) * 2010-06-01 2012-01-19 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Field effect transistor and manufacturing method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3261125A1 (en) * 2016-06-23 2017-12-27 Samsung Display Co., Ltd. Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof
US10217771B2 (en) 2016-06-23 2019-02-26 Samsung Display Co., Ltd. Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof
US10396101B2 (en) 2016-06-23 2019-08-27 Samsung Display Co., Ltd. Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof
CN117440711A (en) * 2023-10-19 2024-01-23 惠科股份有限公司 Array substrate, preparation method thereof and display device

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