JP2014212305A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板の上方に第1の導電膜を形成し、第1の導電膜の上方に第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜の上方に半導体膜を形成し、半導体膜の少なくとも一部をエッチングしてチャネル領域を含む半導体膜を形成し、チャネル領域を含む半導体膜の上方に、第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜の上方に、マスクを形成し、第2の絶縁膜の、チャネル領域を含む半導体膜と重なりかつマスクと重ならない第1の部分を除去することと同時に、第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜の、マスクおよびチャネル領域を含む半導体膜と重ならない第2の部分を除去する第1の工程を行い、第1の工程の後にマスクを除去し、第2の絶縁膜の少なくとも一部の上方に、チャネル領域を含む半導体膜に電気的に接続される第2の導電膜を形成する。
【選択図】図3
Description
本発明の一態様である半導体装置の製造方法について、図1乃至図10を用いて説明する。図1は半導体装置の上面図であり、図1(A)に液晶表示装置の画素領域として機能させることができる部分、図1(B)および(C)は液晶表示装置のドライバ等が設けられた周辺部として機能させることができる部分を示す。図を簡潔にするため、構成要素の一部を抜粋して示しており、たとえば後述する絶縁膜104、絶縁膜108等は図示していない。図1(A)の一点鎖線X1−X2で示した部分の断面構造を、図2乃至図10の断面X1−X2に示す。断面X1−X2は、トランジスタが形成される領域の一部の断面構造である。図1(B)の一点鎖線Y1−Y2で示した部分の断面構造を、図2乃至図10の断面Y1−Y2に示す。断面Y1−Y2は、半導体膜の下に設けられた導電膜と半導体膜の上に設けられた導電膜が電気的に接続される領域の一部の断面構造である。
まず、図2および図3を用いて、図3(D)に示すトランジスタ150および接続部160を形成する方法を説明する。
まず、基板100を用意する(図2(A))。基板100の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を用いる。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイヤ基板、YSZ(イットリア安定化ジルコニア)基板等を、基板100として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、SOI基板等を適用することも可能である。
次に、基板100の上方にスパッタリング法、CVD法、蒸着法等により導電膜を形成し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、導電膜102aおよび導電膜102bを形成する(図3(B))。導電膜102bは、トランジスタ150においてゲート電極として機能させることができる。
次に、基板100、導電膜102aおよび導電膜102bの上方に、絶縁膜104を形成する(図2(C))。絶縁膜104は、トランジスタ150においてゲート絶縁膜として機能させることができる。
次に、絶縁膜104の上方に、スパッタリング法、CVD法、蒸着法等により半導体膜を形成し、該半導体膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて半導体膜の少なくとも一部をエッチングして、半導体膜106aおよび半導体膜106bを形成する(図2(D))。半導体膜106bは、トランジスタ150におけるチャネル領域を含む。
次に、絶縁膜104、半導体膜106aおよび半導体膜106bの上方に、絶縁膜108を形成する(図2(E))。絶縁膜108は、トランジスタ150において半導体膜106bのチャネル領域を保護する膜として機能する。
次に、絶縁膜108の上方に、フォトリソグラフィ工程によりレジストマスク110を形成する(図3(A))。
次に、絶縁膜108、半導体膜106a、半導体膜106bおよび導電膜102aの上方に導電膜を形成し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、導電膜114a、114b、114cを形成する(図3(D))。
次に、図4および図5を用いて、図5(E)に示すトランジスタ150および接続部160を形成する方法を説明する。
絶縁膜108の上方に、フォトリソグラフィ工程によりレジストマスク210を形成する(図4(F))。図4(F)に示すように、レジストマスク210は領域により厚さが異なり、領域210aと、領域210aにおける厚さよりも小さな厚さを有する領域210bと、を有する。領域210bは、半導体膜106aおよび半導体膜106bと重なる部分を有する。
次に、絶縁膜108、半導体膜106a、半導体膜106bおよび導電膜102aの上方に導電膜を形成し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、導電膜114a、114b、114cを形成する(図5(E))。
次に、図6および図7を用いて、図7(E)に示すトランジスタ150および接続部160を形成する方法を説明する。
絶縁膜104の上方に、半導体膜106を形成する。半導体膜106については、製造方法1と同様の材料、構成および方法で形成することができる。
次に、半導体膜106の上方に、フォトリソグラフィ工程によりレジストマスク307を形成する(図6(D))。図6(D)に示すように、レジストマスク307は領域により厚さが異なり、領域307aと、領域307aにおける厚さよりも小さな厚さを有する領域307bと、を有する。領域307bは、半導体膜106と重なる部分を有する。
次に、絶縁膜104、半導体膜106aおよび半導体膜106bの上方に、絶縁膜を形成し、該絶縁膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて絶縁膜の一部をエッチングして、開口311a、311b、311c、311dを有する絶縁膜108を形成する(図7(D))。
次に、絶縁膜108、半導体膜106a、半導体膜106bおよび導電膜102aの上方に導電膜を形成し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、導電膜114a、114b、114cを形成する(図7(E))。
なお、レジストマスク307の形状を変更することで、図7(E)に示す接続部160と異なる形状である、図8(D)に示す接続部160を形成することができる。
次に、図9および図10を用いて、図10(E)に示すトランジスタ150および接続部160を形成する方法を説明する。
図10(A)に示すようにレジストマスク110を用いて開口111a、111b、111c、111dを形成した後、レジストマスク110にアッシングをする。アッシングとしては、たとえば酸素プラズマによるアッシングを行うことができる。
次に、絶縁膜108、半導体膜106a、半導体膜106bおよび導電膜102aの上方に導電膜を形成し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、導電膜114a、114b、114cを形成する(図10(E))。
本発明の一態様である半導体装置の製造方法について、図1、図11および図12を用いて説明する。図1は上述したように半導体装置の上面図である。図1(A)の一点鎖線X1−X2で示した部分の断面構造を、図11および図12の断面X1−X2に示す。断面X1−X2は、トランジスタと、トランジスタの上方に設けられた導電膜が電気的に接続される領域の一部の断面構造である。図1(B)の一点鎖線Y1−Y2で示した部分の断面構造を、図11および図12の断面Y1−Y2に示す。断面Y1−Y2は、半導体膜の下に設けられた導電膜と半導体膜の上に設けられた導電膜が電気的に接続される領域の一部の断面構造である。図1(C)の一点鎖線Z1−Z2で示した部分の断面構造を、図11および図12の断面Z1−Z2に示す。断面Z1−Z2は、トランジスタのソース電極およびドレイン電極として機能させることができる導電膜と同時に形成された導電膜と、トランジスタの上部に形成された2つの導電膜が電気的に接続される領域の一部の断面構造である。
図11および図12を用いて、図12(E)に示す接続部550および接続部560を形成する方法を説明する。
まず、導電膜が設けられた基板を用意する。該基板は、実施の形態1で示したトランジスタ150および接続部160が形成された基板でもよいし、他の方法および構成で導電膜が形成された基板でもよい。たとえば実施の形態1で示したボトムゲート構造のトランジスタ150に限らず、トップゲート構造のトランジスタが形成された基板を用いてもよい。
導電膜114a、114b、114c、114dの上方に、絶縁膜500を形成する(図11(B))。絶縁膜500は、実施の形態1の絶縁膜104と同様の材料、構成および方法で形成することができる。
次に、絶縁膜500の上方に、絶縁膜502を形成する(図11(C))。絶縁膜502は、半導体装置における平坦化膜として機能させることができる。
次に、絶縁膜502の上方に、導電膜504を形成する(図11(D))。導電膜504としては、透光性を有する材料を用いることが好ましい。
次に、導電膜504の上方に、フォトリソグラフィ工程によりレジストマスク506を形成する(図11(E))。図11(E)に示すように、レジストマスク506は領域により厚さが異なり、領域506aと、領域506aにおける厚さよりも小さな厚さを有する領域506bと、を有する。領域506bは、導電膜504と重なる部分を有する。
次に、導電膜504a、絶縁膜502、絶縁膜500、導電膜114dおよび導電膜114cの上方に絶縁膜を形成し、該絶縁膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて絶縁膜の一部をエッチングして、絶縁膜510を形成する(図12(D))。図12(D)に示すように、絶縁膜510では開口507aと重なる部分に開口511aが、導電膜504aと重なる部分に開口511bが形成されている。また開口507cと重なる部分に開口511cが形成されている。
次に、絶縁膜510、導電膜504a、絶縁膜502、絶縁膜500、導電膜114dおよび導電膜114cの上方に導電膜を形成し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、導電膜512aおよび導電膜512bを形成する(図12(E))。
実施の形態2で説明した本発明の一態様である半導体装置の製造方法の他の態様について、図1および図15を用いて説明する。図1は上述したように半導体装置の上面図である。図1(A)の一点鎖線X1−X2で示した部分の断面構造を、図15の断面X1−X2に示す。断面X1−X2は、トランジスタと、トランジスタの上方に設けられた導電膜が電気的に接続される領域の一部の断面構造である。図1(B)の一点鎖線Y1−Y2で示した部分の断面構造を、図15の断面Y1−Y2に示す。断面Y1−Y2は、半導体膜の下に設けられた導電膜と半導体膜の上に設けられた導電膜が電気的に接続される領域の一部の断面構造である。図1(C)の一点鎖線Z1−Z2で示した部分の断面構造を、図15の断面Z1−Z2に示す。断面Z1−Z2は、トランジスタのソース電極およびドレイン電極として機能させることができる導電膜と同時に形成された導電膜と、トランジスタの上部に形成された2つの導電膜が電気的に接続される領域の一部の断面構造である。
図15を用いて、図15(C)に示す接続部650および接続部660を形成する方法を説明する。本実施の形態に示す本発明の一態様である半導体装置の製造方法は、導電膜504aを形成するまでの工程は実施の形態2の製造方法5と同様であるので、当該記載を参照されたい。図15(A)は導電膜504aまでを形成した状態の断面構造である。導電膜504a、開口507a、及び開口507cは1つの多階調マスク(ハーフトーンフォトマスクまたはグレートーンフォトマスク)を用いて形成されているため、マスクおよびフォトリソグラフィ工程を削減することができる。そのため半導体装置の製造時間を短縮し、製造コストを抑制することができる。
次に、導電膜504a、絶縁膜502、絶縁膜500、導電膜114dおよび導電膜114cの上方に絶縁膜を形成し、該絶縁膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて絶縁膜の一部をエッチングして、絶縁膜610を形成する(図15(B))。図15(B)に示すように、絶縁膜610では開口507aの内部に開口611aが、導電膜504aと重なる部分に開口511bが形成されている。また開口507cの内部に開口611cが形成されている。
次に、絶縁膜610、導電膜504a、絶縁膜502、絶縁膜500、導電膜114dおよび導電膜114cの上方に導電膜を形成し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、導電膜612aおよび導電膜612bを形成する(図15(C))。
本実施の形態では、実施の形態1乃至実施の形態3で示した半導体装置の製造方法を適用することのできる、表示装置をはじめとする半導体装置について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様を適用した液晶表示装置を用いた電子機器の一例について、図14を用いて説明する。
102a 導電膜
102b 導電膜
104 絶縁膜
106 半導体膜
106a 半導体膜
106b 半導体膜
108 絶縁膜
110 レジストマスク
111a 開口
111b 開口
111c 開口
111d 開口
114a 導電膜
114b 導電膜
114c 導電膜
114d 導電膜
150 トランジスタ
160 接続部
210 レジストマスク
210a 領域
210b 領域
211a 開口
211b 開口
211c 開口
211d 開口
212 レジストマスク
307 レジストマスク
307a 領域
307b 領域
308b 開口
309 レジストマスク
311a 開口
311b 開口
311c 開口
311d 開口
312b 開口
411a 開口
411b 開口
411c 開口
411d 開口
412 レジストマスク
500 絶縁膜
502 絶縁膜
504 導電膜
504a 導電膜
506 レジストマスク
506a 領域
506b 領域
507a 開口
507c 開口
508 レジストマスク
510 絶縁膜
511a 開口
511b 開口
511c 開口
512a 導電膜
512b 導電膜
550 接続部
560 接続部
610 絶縁膜
612a 導電膜
612b 導電膜
650 接続部
660 接続部
1000 液晶表示装置
1100 タッチパネル部
1111 基板
1113 導電膜
1114 カラーフィルタ
1115 液晶層
1121 基板
1122 電極
1123 電極
1131 基板
1155 配向膜
1156 配向膜
1161 偏光板
1162 偏光板
1163 接着層
1165 スペーサ
1200 ドライバ
1201 画素部
1202 ドライバ
1235 導電膜
1421 シール部材
1422 導電膜
1423 導電膜
1424 FPC
1431 導電膜
1432 導電膜
1433 FPC
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7102 表示部
7103 スタンド
7111 リモコン操作機
7200 コンピュータ
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7300 携帯型ゲーム機
7301a 筐体
7301b 筐体
7302 連結部
7303a 表示部
7303b 表示部
7304 スピーカ部
7305 記録媒体挿入部
7306 操作キー
7307 接続端子
7308 センサ
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7500 タブレット型端末
7501a 筐体
7501b 筐体
7502a 表示部
7502b 表示部
7503 軸部
7504 電源
7505 操作キー
7506 スピーカ
Claims (13)
- 基板の上方に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜の上方に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜の上方に半導体膜を形成し、
前記半導体膜の少なくとも一部をエッチングしてチャネル領域を含む半導体膜を形成し、
前記チャネル領域を含む半導体膜の上方に、第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜の上方に、マスクを形成し、
前記第2の絶縁膜の、前記チャネル領域を含む半導体膜と重なりかつ前記マスクと重ならない第1の部分を除去することと同時に、前記第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜の、前記マスクおよび前記チャネル領域を含む半導体膜と重ならない第2の部分を除去する第1の工程を行い、
前記第1の工程の後に前記マスクを除去し、
前記第2の絶縁膜の少なくとも一部の上方に、前記チャネル領域を含む半導体膜に電気的に接続される第2の導電膜を形成すること
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の工程の後、前記マスクを除去するより前に、
前記マスクを後退させ前記第2の絶縁膜の一部を露出させ、
前記第2の絶縁膜の前記一部を除去することを特徴とすること
をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板の上方に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜の上方に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜の上方に半導体膜を形成し、
前記半導体膜の少なくとも一部をエッチングしてチャネル領域を含む半導体膜を形成し、
前記チャネル領域を含む半導体膜の上方に、第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜の上方に、第1の領域と、前記第1の領域における厚さよりも小さな厚さを有する第2の領域と、を有するマスクを形成し、
前記第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜の前記マスクと重ならない部分を除去する第1の工程を行い、
前記第1の工程の後、前記マスクを後退させることにより前記第2の領域のマスクを除去する第2の工程を行い、
前記第2の工程の後、前記第2の絶縁膜の前記第2の領域と重なる部分を除去する第3の工程を行い、
前記第3の工程の後、前記マスクを除去し、
前記第2の絶縁膜の少なくとも一部の上方に、前記チャネル領域を含む半導体膜と電気的に接続される第2の導電膜を形成すること
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板の上方に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜の上方に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜の上方に半導体膜を形成し、
前記半導体膜の上方に、第1の領域と、前記第1の領域における厚さよりも小さな厚さを有する第2の領域と、を有するマスクを形成し、
前記第1の絶縁膜及び前記半導体膜の前記マスクと重ならない部分を除去して前記第1の絶縁膜に開口を形成する第1の工程を行い、
前記第1の工程の後、前記マスクを後退させることにより前記第2の領域のマスクを除去する第2の工程を行い、
前記第2の工程の後、前記半導体膜の前記第2の領域と重なる部分を除去してチャネル領域を含む半導体膜を形成する第3の工程を行い、
前記第3の工程の後、前記マスクを除去し、
前記チャネル領域を含む半導体膜の上方に第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜の少なくとも前記開口と重なる部分を除去し、
前記第2の絶縁膜の少なくとも一部の上方に前記チャネル領域を含む半導体膜と電気的に接続される第2の導電膜を形成すること
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上に第1の電極を形成し、
前記第1の電極の上方に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜の上方に第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜の上方に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜の上方に、第1の領域と、前記第1の領域における厚さよりも小さな厚さを有する第2の領域と、を有するマスクを形成し、
前記第1の絶縁膜、前記第2の絶縁膜及び前記第1の導電膜の、前記マスクと重ならない部分を除去する第1の工程を行い、
前記第1の工程の後、前記マスクを後退させることにより前記第2の領域のマスクを除去する第2の工程を行い、
前記第2の工程の後、前記第1の導電膜の前記第2の領域と重なる部分を除去する第3の工程を行い、
前記第3の工程の後、前記マスクを除去し、
前記第2の絶縁膜の少なくとも一部の上方に第3の絶縁膜を形成し、
前記第3の絶縁膜の少なくとも一部の上方に前記第1の電極と電気的に接続される第2の導電膜を形成すること
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5において、
前記第1の電極を形成する前に、前記基板上に半導体膜を形成する工程を行い、
前記半導体膜の上方に第4の絶縁膜を形成する工程を行い、
前記第4の絶縁膜に第1の開口を形成する工程を行うこと
をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項6において、
前記第1の電極は前記第4の絶縁膜に形成された前記第1の開口を経て前記半導体膜に電気的に接続していることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項6または請求項7において、
前記第半導体膜は、酸化物半導体を有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5乃至請求項8のいずれか一において、
前記第1の工程により前記第2の絶縁膜に形成された開口は、テーパー形状を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5乃至請求項9のいずれか一において、
前記第1の工程により前記第1の絶縁膜に形成された開口は、テーパー形状を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5乃至請求項10のいずれか一において、
前記第3の絶縁膜は、側面にテーパー形状を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上に第1の電極を形成し、
前記第1の電極の上方に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜の上方に第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜の上方に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜の上方に、第1の領域と、前記第1の領域における厚さよりも小さな厚さを有する第2の領域と、を有するマスクを形成し、
前記第1の絶縁膜、前記第2の絶縁膜及び前記第1の導電膜の、前記マスクと重ならない部分を除去する第1の工程を行い、
前記第1の工程の後、前記マスクを後退させることにより前記第2の領域のマスクを除去する第2の工程を行い、
前記第2の工程の後、前記第1の導電膜の前記第2の領域と重なる部分を除去する第3の工程を行い、
前記第3の工程の後、前記マスクを除去し、
前記第2の絶縁膜の上面の少なくとも一部の上方と、前記第1の工程により前記第2の絶縁膜に形成された開口における前記第2の絶縁膜の側面の少なくとも一部の上方と、に第3の絶縁膜を形成し、
前記第3の絶縁膜の少なくとも一部の上方に前記第1の電極と電気的に接続される第2の導電膜を形成すること
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上に第1の電極を形成し、
前記第1の電極の上方に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜の上方に第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜の上方に第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜の上方に、第1の領域と、前記第1の領域における厚さよりも小さな厚さを有する第2の領域と、を有するマスクを形成し、
前記第1の絶縁膜、前記第2の絶縁膜及び前記第1の導電膜の、前記マスクと重ならない部分を除去する第1の工程を行い、
前記第1の工程の後、前記マスクを後退させることにより前記第2の領域のマスクを除去する第2の工程を行い、
前記第2の工程の後、前記第1の導電膜の前記第2の領域と重なる部分を除去する第3の工程を行い、
前記第3の工程の後、前記マスクを除去し、
前記第2の絶縁膜の上面の少なくとも一部の上方と、前記第1の工程により前記第2の絶縁膜に形成された開口における前記第2の絶縁膜の側面の上方と、前記第1の電極の少なくとも一部の上方と、に第3の絶縁膜を形成し、
前記第3の絶縁膜の少なくとも一部の上方に前記第1の電極と電気的に接続される第2の導電膜を形成すること
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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