JP2016026386A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
て薄膜トランジスタ(TFT)を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはI
Cや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチン
グ素子として開発が急がれている。金属酸化物は多様に存在しさまざまな用途に用いられ
ている。酸化インジウムはよく知られた材料であり、液晶ディスプレイなどで必要とされ
る透明電極材料として用いられている。
、例えば、酸化タングステン、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛などがあり、このよう
な半導体特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域とする薄膜トランジスタが既に知られ
ている(特許文献1及び特許文献2参照。)。
ータなどのモバイル機器などが挙げられるが、このような携帯用の電子デバイスにとって
連続動作時間に影響する消費電力の問題は大きい。また大型化が進むテレビジョン装置な
どにとっても大型化に伴う消費電力の増大を抑制することは重要である。
導体装置を提供することを課題の一つとする。
導体装置を提供することを課題の一つとする。
層と電気的に接続する配線層とは、薄膜トランジスタの酸化物半導体層を覆う絶縁層及び
ゲート絶縁層を間に介して交差する構造とする。薄膜トランジスタのゲート電極層とソー
ス電極層及びドレイン電極層とは酸化物半導体層上で一部重なる以外、ゲート電極層、ゲ
ート絶縁層、及びソース電極層又はドレイン電極層という積層構造をとらない。
によって形成される寄生容量を低減することができ、半導体装置の低消費電力化を実現で
きる。
縁層と、ゲート絶縁層上に酸化物半導体層と、酸化物半導体層上にソース電極層及びドレ
イン電極層と、ソース電極層及びドレイン電極層上に、酸化物半導体層と接する酸化物絶
縁層と、酸化物絶縁層上にソース電極層又はドレイン電極層と電気的に接続する配線層と
を有し、酸化物絶縁層にはソース電極層又はドレイン電極層に達する開口が設けられ、配
線層は、開口においてソース電極層又はドレイン電極層と接し、ゲート電極層と配線層と
はゲート絶縁層及び酸化物半導体層を介して一部重なる半導体装置である。
、配線層より薄い膜を用いる。ソース電極層及びドレイン電極層の膜厚が薄い導電膜であ
るため、ゲート電極層との寄生容量を小さくすることができる。
ことが好ましい。また、上記酸素親和性の高い金属は、チタン、アルミニウム、マンガン
、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、トリウムのいずれか一または複数から選択
された材料であることが好ましい。本実施の形態ではソース電極層及びドレイン電極層と
してチタン膜を用いる。
体層から金属層へと酸素原子が移動し、界面付近においてキャリア密度が増加する。よっ
て、界面付近において低抵抗な領域が形成され、酸化物半導体層とソース電極層及びドレ
イン電極層とのコンタクト抵抗を低減することができる。
料を用いると、ソース電極層及びドレイン電極層を形成後に熱処理を行ってもソース電極
層及びドレイン電極層の変質や劣化を防止することができる。
モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)から選
ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金
膜、または上述した元素を成分とする窒化物などを用いることができる。また、アルミニ
ウム(Al)や銅(Cu)などの低抵抗導電性材料に、上記耐熱性導電性材料を組み合わ
せて耐熱性を向上させた導電膜を用いてもよい。
導体層とチタン膜との間に酸化チタン膜を有する構造、又はチタン膜(例えば膜厚0.1
nm以上5nm以下)と酸化物絶縁層との間に酸化チタン膜(例えば膜厚1nm以上20
nm以下)を有する構造であってもよい。
ス電極層及びドレイン電極層は透光性を有する。
アルミニウム、銅、クロム、タンタル、モリブデン、タングステン、チタン、ネオジム、
スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層
して形成することができる。本実施の形態では、配線層として第1の配線層にアルミニウ
ム膜、第2の配線層にチタン膜の積層構造を用いる。
極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に酸化物半導体層を形成し、酸化物半導
体層を脱水化または脱水素化した後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水
素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層上にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、酸化
物半導体層、ソース電極層及びドレイン電極層上に、酸化物半導体層の一部と接する酸化
物絶縁層を形成し、酸化物絶縁層にソース電極層又はドレイン電極層に達する開口を形成
し、開口にソース電極層又はドレイン電極層と接し、かつゲート電極層とゲート絶縁層及
び酸化物絶縁層を介して一部重なる配線層を形成し、配線層はソース電極層及びドレイン
電極層より膜厚が薄く、かつ抵抗が低い半導体装置の作製方法である。
あり、その薄膜を酸化物半導体層として用いた薄膜トランジスタを作製する。なお、Mは
、Ga、Fe、Ni、Mn及びCoから選ばれた一の金属元素または複数の金属元素を示
す。例えばMとして、Gaの場合があることの他、GaとNiまたはGaとFeなど、G
a以外の上記金属元素が含まれる場合がある。また、上記酸化物半導体において、Mとし
て含まれる金属元素の他に、不純物元素としてFe、Niその他の遷移金属元素、または
該遷移金属の酸化物が含まれているものがある。本明細書においては、InMO3(Zn
O)m(m>0)で表記される構造の酸化物半導体層のうち、MとしてGaを含む構造の
酸化物半導体をIn−Ga−Zn−O系酸化物半導体とよび、その薄膜をIn−Ga−Z
n−O系非単結晶膜とも呼ぶ。
n−Sn−Zn−O系、In−Al−Zn−O系、Sn−Ga−Zn−O系、Al−Ga
−Zn−O系、Sn−Al−Zn−O系、In−Zn−O系、Sn−Zn−O系、Al−
Zn−O系、In−O系、Sn−O系、Zn−O系の金属酸化物を適用することができる
。また上記金属酸化物からなる酸化物半導体層に酸化珪素を含ませてもよい。
性気体雰囲気下での400℃以上750℃以下、好ましくは425℃以上基板の歪み点未
満の加熱処理であり、酸化物半導体層の含有水分などの不純物を低減する。また、その後
の水(H2O)の再含浸を防ぐことができる。
ましい。また、H2Oが20ppm以下の超乾燥空気中で行っても良い。
いるGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法またはランプ光
を用いるLRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法などの瞬
間加熱方法などを用いることができる。
体層に対してTDSで450℃まで測定を行っても水の2つのピーク、少なくとも300
℃付近に現れる1つのピークは検出されない程度の熱処理条件とする。従って、脱水化ま
たは脱水素化が行われた酸化物半導体層を用いた薄膜トランジスタに対してTDSで45
0℃まで測定を行っても少なくとも300℃付近に現れる水のピークは検出されない。
たは脱水素化を行った同じ炉で大気に触れさせず徐冷し、酸化物半導体層に水または水素
が再び混入させないことが重要である。脱水化または脱水素化を行い、酸化物半導体層を
低抵抗化、即ちN型化(N−、N+など)させた後、高抵抗化させてI型とした酸化物半
導体層を用いて薄膜トランジスタを作製すると、薄膜トランジスタのしきい値電圧値をプ
ラスとすることができ、所謂ノーマリーオフのスイッチング素子を実現できる。薄膜トラ
ンジスタのゲート電圧が0Vにできるだけ近い正のしきい値電圧でチャネルが形成される
ことが表示装置には望ましい。なお、薄膜トランジスタのしきい値電圧値がマイナスであ
ると、ゲート電圧が0Vでもソース電極とドレイン電極の間に電流が流れる、所謂ノーマ
リーオンとなりやすい。アクティブマトリクス型の表示装置においては、回路を構成する
薄膜トランジスタの電気特性が重要であり、この電気特性が表示装置の性能を左右する。
特に、薄膜トランジスタの電気特性のうち、しきい値電圧(Vth)が重要である。電界
効果移動度が高くともしきい値電圧値が高い、或いはしきい値電圧値がマイナスであると
、回路として制御することが困難である。しきい値電圧値が高く、しきい値電圧の絶対値
が大きい薄膜トランジスタの場合には、駆動電圧が低い状態ではTFTとしてのスイッチ
ング機能を果たすことができず、負荷となる恐れがある。nチャネル型の薄膜トランジス
タの場合、ゲート電圧に正の電圧を印加してはじめてチャネルが形成されて、ドレイン電
流が流れ出すトランジスタが望ましい。駆動電圧を高くしないとチャネルが形成されない
トランジスタや、負の電圧状態でもチャネルが形成されてドレイン電流が流れるトランジ
スタは、回路に用いる薄膜トランジスタとしては不向きである。
ガス雰囲気に切り替えてもよい。例えば、脱水化または脱水素化を行った同じ炉で大気に
触れさせることなく、炉の中を高純度の酸素ガスまたはN2Oガス、超乾燥エア(露点が
−40℃以下、好ましくは−60℃以下)で満たして冷却を行う。
まない雰囲気(露点が−40℃以下、好ましくは−60℃以下)下で徐冷(または冷却)
した酸化物半導体膜を用いて、薄膜トランジスタの電気特性を向上させるとともに、量産
性と高性能の両方を備えた薄膜トランジスタを実現する。
の加熱処理を脱水化または脱水素化のための加熱処理と呼ぶ。本明細書では、この加熱処
理によってH2として脱離させていることのみを脱水素化と呼んでいるわけではなく、H
、OHなどを脱離することを含めて脱水化または脱水素化と便宜上呼ぶこととする。
った場合、酸化物半導体層は加熱処理により酸素欠乏型となって低抵抗化、即ちN型化(
N−化など)させる。
Resistance Drain)領域とも呼ぶ)が形成される。また、ソース電極
層と重なる酸素欠乏型である高抵抗ソース領域(HRS(High Resistanc
e Source)領域とも呼ぶ)が形成される。
であり、少なくともチャネル形成領域のキャリア濃度(1×1018/cm3未満)より
も高い領域である。なお、本明細書のキャリア濃度は、室温にてHall効果測定から求
めたキャリア濃度の値を指す。
することで、さらに高抵抗化、即ちI型化させてチャネル形成領域を形成する。なお、脱
水化または脱水素化した酸化物半導体層を酸素過剰な状態とする処理としては、脱水化ま
たは脱水素化した酸化物半導体層に接する酸化物絶縁膜のスパッタリング法(スパッタ法
ともいう)の成膜、または酸化物絶縁膜成膜後の加熱処理、または酸素を含む雰囲気での
加熱処理、または不活性ガス雰囲気下で加熱した後に酸素雰囲気で冷却する処理、超乾燥
エア(露点が−40℃以下、好ましくは−60℃以下)で冷却する処理などによって行う
。
る部分)をチャネル形成領域とするため、選択的に酸素過剰な状態とすることで、高抵抗
化、即ちI型化させることもできる。脱水化または脱水素化した酸化物半導体層上に接し
てTiなどの金属電極からなるソース電極層やドレイン電極層を形成し、ソース電極層や
ドレイン電極層に重ならない露出領域を選択的に酸素過剰な状態としてチャネル形成領域
を形成することができる。選択的に酸素過剰な状態とする場合、ソース電極層に重なる高
抵抗ソース領域と、ドレイン電極層に重なる高抵抗ドレイン領域とが形成され、高抵抗ソ
ース領域と高抵抗ドレイン領域との間の領域がチャネル形成領域となる。即ち、チャネル
形成領域のチャネル長がソース電極層及びドレイン電極層と自己整合的になる。
し、提供することが可能となる。
ことにより、駆動回路を形成した際の信頼性の向上を図ることができる。具体的には、高
抵抗ドレイン領域を形成することで、ドレイン電極層から高抵抗ドレイン領域、チャネル
形成領域にかけて、導電性を段階的に変化させうるような構造とすることができる。その
ため、ドレイン電極層に高電源電位VDDを供給する配線に接続して動作させる場合、ゲ
ート電極層とドレイン電極層との間に高電界が印加されても高抵抗ドレイン領域がバッフ
ァとなり局所的な高電界が印加されず、薄膜トランジスタの耐圧を向上させた構成とする
ことができる。
イン領域及び高抵抗ソース領域を形成することにより、駆動回路を形成した際のチャネル
形成領域でのリーク電流の低減を図ることができる。具体的には、高抵抗ドレイン領域を
形成することで、ドレイン電極層とソース電極層との間に流れるトランジスタのリーク電
流の経路として、ドレイン電極層、ドレイン電極層側の高抵抗ドレイン領域、チャネル形
成領域、ソース電極層側の高抵抗ソース領域、ソース電極層の順となる。このときチャネ
ル形成領域では、ドレイン電極層側の高抵抗ドレイン領域よりチャネル領域に流れるリー
ク電流を、トランジスタがオフ時に高抵抗となるゲート絶縁層とチャネル形成領域の界面
近傍に集中させることができ、バックチャネル部(ゲート電極層から離れているチャネル
形成領域の表面の一部)でのリーク電流を低減することができる。
ン領域は、ゲート電極層の幅にもよるが、ゲート電極層の一部とゲート絶縁層を介して重
なり、より効果的にドレイン電極層の端部近傍の電界強度を緩和させることができる。
てもよい。酸化物導電層は、酸化亜鉛を成分として含むものが好ましく、酸化インジウム
を含まないものであることが好ましい。例えば、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸窒
化亜鉛アルミニウム、酸化亜鉛ガリウムなどを用いることができる。酸化物導電層は、低
抵抗ドレイン領域(LRN(Low Resistance N−type condu
ctivity)領域、LRD(Low Resistance Drain)領域とも
呼ぶ)としても機能する。具体的には、低抵抗ドレイン領域のキャリア濃度は、高抵抗ド
レイン領域(HRD領域)よりも大きく、例えば1×1020/cm3以上1×1021
/cm3以下の範囲内であると好ましい。酸化物導電層を酸化物半導体層とソース電極層
及びドレイン電極層の間に設けることで、接触抵抗を低減でき、トランジスタの高速動作
を実現することができるため、周辺回路(駆動回路)の周波数特性を向上させることがで
きる。
可能である。
物導電層と同じ材料と金属材料によって構成された積層配線としてもよい。金属と酸化物
導電層の積層とすることで、下層配線の乗り越えや開口などの段差に対する被覆性が改善
し、配線抵抗を下げることができる。また、マイグレーションなどによる配線の局所的な
高抵抗化や断線を防ぐ効果も期待できるため、信頼性の高い半導体装置を提供することが
できる。
続することにより、接続部(コンタクト部)の金属表面に絶縁性酸化物が形成されること
による接触抵抗(コンタクト抵抗)の増大を防ぐことが期待でき、信頼性の高い半導体装
置を提供することができる。
線に対して、画素部の薄膜トランジスタの保護用の保護回路を同一基板上に設けることが
好ましい。保護回路は、酸化物半導体層を用いた非線形素子を用いて構成することが好ま
しい。
示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称
を示すものではない。
ことができる。例えば、液晶表示装置のスイッチング素子や、発光装置のスイッチング素
子や、電子ペーパのスイッチング素子などに酸化物半導体層を用いた薄膜トランジスタを
用いることができる。
バイスと呼ばれる半導体装置を作製することもできる。パワーMOSデバイスとしては、
MOSFET、IGBTなどが挙げられる。
し、低消費電力の半導体装置を提供することができる。
導体装置を提供することができる。
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
半導体装置及び半導体装置の作製方法の一形態を図1、図2、及び図6を用いて説明する
。
ンジスタ410は、チャネルエッチ型と呼ばれるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ
型薄膜トランジスタともいう。
配線層と同工程で形成される)との交差部の平面図、図1(A2)はチャネルエッチ型の
薄膜トランジスタ410の平面図であり、図1(B)は図1(A1)(A2)の線C1−
C2及び線D1−D2における断面図である。
る基板400上に、ゲート電極層411、ゲート絶縁層402、少なくともチャネル形成
領域413、高抵抗ソース領域414a、及び高抵抗ドレイン領域414bを有する酸化
物半導体層412、ソース電極層415a、及びドレイン電極層415bを含む。また、
薄膜トランジスタ410を覆い、チャネル形成領域413に接する酸化物絶縁層407が
設けられ、さらにその上に保護絶縁層408が設けられている。
層415bに達する開口(コンタクトホール)が形成され、開口には配線層417a、4
17b、418a、418bが形成されている。一方、交差部においては、ゲート配線層
421とソース配線層422、423とがゲート絶縁層402、酸化物絶縁層407及び
保護絶縁層408を間に介して積層している。
的に接続する配線層とは、薄膜トランジスタの酸化物半導体層を覆う絶縁層及びゲート絶
縁層を間に介して交差する構造とする。薄膜トランジスタのゲート電極層とソース電極層
及びドレイン電極層とは酸化物半導体層上で一部重なる以外、ゲート電極層、ゲート絶縁
層、及びソース電極層又はドレイン電極層という積層構造をとらない。
によって形成される寄生容量を低減することができ、半導体装置の低消費電力化を実現で
きる。
たが、必要に応じて、チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造の薄膜トランジス
タも形成することができる。
説明する。
工程によりゲート電極層411、ゲート配線層421を形成する。なお、レジストマスク
をインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成すると
フォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
とも、後の加熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。バリウムホ
ウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。
のものを用いると良い。また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、ア
ルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている
。ホウ酸と比較して酸化バリウム(BaO)を多く含ませることで、より実用的な耐熱ガ
ラスが得られる。このため、B2O3よりBaOを多く含むガラス基板を用いることが好
ましい
縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。
に設けてもよい。下地膜は、基板400からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、
窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜から選ばれた一又は複数
の膜による単層又は積層構造により形成することができる。
ロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材
料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができ
る。
る。
、窒化珪素層、酸化窒化珪素層、窒化酸化珪素層、又は酸化アルミニウム層を単層で又は
積層して形成することができる。例えば、成膜ガスとして、SiH4、酸素及び窒素を用
いてプラズマCVD法により酸化窒化珪素層を形成すればよい。ゲート絶縁層402の膜
厚は、100nm以上500nm以下とし、積層の場合は、例えば、膜厚50nm以上2
00nm以下の第1のゲート絶縁層と、第1のゲート絶縁層上に膜厚5nm以上300n
m以下の第2のゲート絶縁層の積層とする。
下の窒化珪素層を形成する。
0を形成する。酸化物半導体膜440の形成後に脱水化または脱水素化のための加熱処理
を行っても酸化物半導体膜を非晶質な状態とするため、膜厚を50nm以下と薄くするこ
とが好ましい。酸化物半導体膜の膜厚を薄くすることで酸化物半導体層の形成後に加熱処
理した場合に、結晶化してしまうのを抑制することができる。
入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層402の表面に付着してい
るゴミを除去することが好ましい。逆スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、
アルゴン雰囲気下で基板側にRF電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成
して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素な
どを用いてもよい。
、In−Al−Zn−O系、Sn−Ga−Zn−O系、Al−Ga−Zn−O系、Sn−
Al−Zn−O系、In−Zn−O系、Sn−Zn−O系、Al−Zn−O系、In−O
系、Sn−O系、Zn−O系の酸化物半導体膜を用いる。
ーゲットを用いてスパッタリング法により成膜する。この段階での断面図が図2(A)に
相当する。また、酸化物半導体膜440は、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸
素雰囲気下、又は希ガス(代表的にはアルゴン)及び酸素雰囲気下においてスパッタリン
グ法により形成することができる。また、スパッタリング法を用いる場合、SiO2を2
重量%以上10重量%以下含むターゲットを用いて成膜を行い、酸化物半導体膜440に
結晶化を阻害するSiOx(X>0)を含ませ、後の工程で行う脱水化または脱水素化の
ための加熱処理の際に結晶化してしまうのを抑制することが好ましい。
3:ZnO=1:1:1[mol比]、In:Ga:Zn=1:1:0.5[atom比
])を用いて、基板とターゲットの間との距離を100mm、圧力0.2Pa、直流(D
C)電源0.5kW、アルゴン及び酸素(アルゴン:酸素=30sccm:20sccm
、酸素流量比率40%)雰囲気下で成膜する。なお、パルス直流(DC)電源を用いると
、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。In−Ga−Zn−O系非単
結晶膜の膜厚は、5nm以上200nm以下とする。本実施の形態では、酸化物半導体膜
として、In−Ga−Zn−O系酸化物半導体ターゲットを用いてスパッタリング法によ
り膜厚20nmのIn−Ga−Zn−O系非単結晶膜を成膜する。また、In、Ga、及
びZnを含む酸化物半導体ターゲットとして、In:Ga:Zn=1:1:1[atom
比]、又はIn:Ga:Zn=1:1:2[atom比]の組成比を有するターゲットを
用いることもできる。
Cスパッタリング法があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスDCスパッタリン
グ法もある。RFスパッタリング法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、DCスパッ
タリング法は主に金属膜を成膜する場合に用いられる。
装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャンバーで複数種
類の材料を同時に放電させて成膜することもできる。
タ装置や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるECRス
パッタリング法を用いるスパッタ装置がある。
ス成分とを化学反応させてそれらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタリング法
や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタリング法もある。
体層に加工する。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマスクをインク
ジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマ
スクを使用しないため、製造コストを低減できる。
1の加熱処理の温度は、400℃以上750℃以下、好ましくは400℃以上基板の歪み
点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導
体層に対して窒素雰囲気下450℃において1時間の加熱処理を行った後、大気に触れる
ことなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層441を得る(
図2(B)参照。)。
た(酸化物半導体膜中では、水だけではなく、OH又はHとしての反応)。なお酸化物半
導体膜としてIn−Ga−Zn−O系非晶質膜を用いた。
計算した。DFTの全エネルギーはポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電
子の運動エネルギーと複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表さ
れる。DFTでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関
数(関数の関数の意)で近似しているため、計算は高速かつ高精度である。ここでは、混
合汎関数であるB3LYPを用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラメータの重みを
規定した。また、基底関数として、インジウム原子、ガリウム原子と亜鉛原子にはLan
L2DZ(Ne殻の有効殻ポテンシャルにsplit valence基底系を加えた基
底関数)、それ以外の原子には6−311(それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用
いたtriple split valence基底系の基底関数)を適用した。上述の
基底関数により、例えば、水素原子であれば、1s〜3sの軌道が考慮され、また、酸素
原子であれば、1s〜4s、2p〜4pの軌道が考慮されることになる。さらに、計算精
度向上のため、分極基底系として、水素原子にはp関数を、酸素原子にはd関数を加えた
。
イパフォーマンスコンピュータ(SGI社製、Altix4700)を用いて行った。
反応してH2Oが生成すると考えられる。そこで、図26に示すような水の生成・脱離メ
カニズムを解析した。なお図26において、Znは2価であるため、M=Znの場合では
図26中のM−O結合を1つ削除している。
では、−OHがM1とM2を架橋するように配位結合を形成する。遷移状態2では、−O
HのHがもう一つの−OHへ転位する。中間体3では、生成したH2O分子が金属原子と
配位結合を形成する。終状態4では、H2O分子が脱離して無限遠へ離れる。
4.In−Ga、5.In−Zn、6.Ga−Znの6通りが存在するため、全組み合わ
せについて計算を行った。なお、本計算では、計算の簡略化のためにM’をHに置き換え
た計算モデルを使用したクラスター計算で行った。
M1−M2)の組み合わせから代表して、1.In−Inの場合の計算結果を図27に示
す。
水分子が脱離すると、1.58eVほど不安定化する。
して見ることができる。そうすると、金属に配位した水が加水分解し、2つのOH基を作
る反応の活性化エネルギーは0.47eVとなる。
の場合について、水生成反応の活性化エネルギー(Ea[eV])を表1に示す。
。それに対して、3.Zn−Znでは水の生成反応は起きにくい。これより、Zn原子を
介した水の生成反応は起こりにくい傾向があると推測される。
輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、GRTA(Gas
Rapid Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid
Thermal Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal An
neal)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライ
ドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧
水銀ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置
である。GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。気体には、ア
ルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活
性気体が用いられる。
板を移動させて入れ、数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性ガス中
から出すGRTAを行ってもよい。GRTAを用いると短時間での高温加熱処理が可能と
なる。
に、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する窒素、
またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、6N(99.9999%)以上
、好ましくは7N(99.99999%)以上、(即ち不純物濃度を1ppm以下、好ま
しくは0.1ppm以下)とすることが好ましい。
晶膜または多結晶膜となる場合もある。例えば、結晶化率が90%以上、または80%以
上の微結晶の酸化物半導体膜となる場合もある。また、第1の加熱処理の条件、または酸
化物半導体層の材料によっては、結晶成分を含まない非晶質の酸化物半導体膜となる場合
もある。また、非晶質の酸化物半導体の中に微結晶部(粒径1nm以上20nm以下(代
表的には2nm以上4nm以下))が混在する酸化物半導体膜となる場合もある。また、
RTA(GRTA、LRTA)を用いて高温の加熱処理を行うと、酸化物半導体膜の表面
側に縦方向(膜厚方向)の針状結晶が生じる場合もある。
半導体膜440に行うこともできる。その場合には、第1の加熱処理後に、加熱装置から
基板を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
半導体層上にソース電極及びドレイン電極を積層させた後、ソース電極及びドレイン電極
上に保護絶縁膜を形成した後、のいずれで行っても良い。
膜440に脱水化または脱水素化処理を行う前に行っても、行った後に行ってもよい。
及びGaを含有する酸化物半導体である。酸化物半導体層をI型(真性)とするため、脱
水化または脱水素化は有効である。
エッチングを用いてもよい。
ば塩素(Cl2)、塩化硼素(BCl3)、塩化珪素(SiCl4)、四塩化炭素(CC
l4)など)が好ましい。
6)、弗化窒素(NF3)、トリフルオロメタン(CHF3)など)、臭化水素(HBr
)、酸素(O2)、これらのガスにヘリウム(He)やアルゴン(Ar)などの希ガスを
添加したガス、などを用いることができる。
ing)法や、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導
結合型プラズマ)エッチング法を用いることができる。所望の加工形状にエッチングでき
るように、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加さ
れる電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節する。
ンモニア過水(31重量%過酸化水素水:28重量%アンモニア水:水=5:2:2)な
どを用いることができる。また、ITO07N(関東化学社製)を用いてもよい。
て除去される。その除去された材料を含むエッチング液の廃液を精製し、含まれる材料を
再利用してもよい。当該エッチング後の廃液から酸化物半導体層に含まれるインジウム等
の材料を回収して再利用することにより、資源を有効活用し低コスト化することができる
。
液、エッチング時間、温度等)を適宜調節する。
、第3のフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを
行ってソース電極層415a、ドレイン電極層415bを形成した後、レジストマスクを
除去する(図2(C)参照。)。
ぞれの材料及びエッチング条件を適宜調節する。
Ga−Zn−O系酸化物を用いて、エッチャントとして過水アンモニア水(アンモニア、
水、過酸化水素水の混合液)を用いる。
、配線層より薄い膜を用いる。ソース電極層及びドレイン電極層の膜厚が薄い導電膜であ
るため、ゲート電極層との寄生容量を小さくすることができる。
ことが好ましい。また、上記酸素親和性の高い金属は、チタン、アルミニウム、マンガン
、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、トリウムのいずれか一または複数から選択
された材料であることが好ましい。本実施の形態ではソース電極層及びドレイン電極層と
してチタン膜を用いる。
体層から金属層へと酸素原子が移動し、界面付近においてキャリア密度が増加する。よっ
て、界面付近において低抵抗な領域が形成され、酸化物半導体層とソース電極層及びドレ
イン電極層とのコンタクト抵抗を低減することができる。
料を用いると、ソース電極層及びドレイン電極層を形成後に熱処理を行ってもソース電極
層及びドレイン電極層の変質や劣化を防止することができる。
モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)から選
ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金
膜、または上述した元素を成分とする窒化物などを用いることができる。また、アルミニ
ウム(Al)や銅(Cu)などの低抵抗導電性材料に、上記耐熱性導電性材料を組み合わ
せて耐熱性を向上させた導電膜を用いてもよい。
導体層とチタン膜との間に酸化チタン膜を有する構造、又はチタン膜(例えば膜厚0.1
nm以上5nm以下)と酸化物絶縁層との間に酸化チタン膜(例えば膜厚1nm以上20
nm以下)を有する構造であってもよい。
ス電極層及びドレイン電極層は透光性を有する。
グされ、溝部(凹部)を有する酸化物半導体層となることもある。また、ソース電極層4
15a、及びドレイン電極層415bを形成するためのレジストマスクをインクジェット
法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使
用しないため、製造コストを低減できる。
した光が複数の強度となる露光マスクである多階調マスクによって形成されたレジストマ
スクを用いてエッチング工程を行ってもよい。多階調マスクを用いて形成したレジストマ
スクは複数の膜厚を有する形状となり、エッチングを行うことでさらに形状を変形するこ
とができるため、異なるパターンに加工する複数のエッチング工程に用いることができる
。よって、一枚の多階調マスクによって、少なくとも二種類以上の異なるパターンに対応
するレジストマスクを形成することができる。よって露光マスク数を削減することができ
、対応するフォトリソグラフィ工程も削減できるため、工程の簡略化が可能となる。
マ処理によって露出している酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去する。ま
た、酸素とアルゴンの混合ガスを用いてプラズマ処理を行ってもよい。
縁膜となる酸化物絶縁層407を形成する。
縁層407に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる
。酸化物絶縁層407に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入、又は水
素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜き、が生じ酸化物半導体層のバックチャネルが
低抵抗化(N型化)してしまい、寄生チャネルが形成される。よって、酸化物絶縁層40
7はできるだけ水素を含まない膜になるように、成膜方法に水素を用いないことが重要で
ある。
リング法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上300℃以下とすればよく、
本実施の形態では100℃とする。酸化珪素膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス
(代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス(代表的にはアルゴン)
及び酸素雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化珪素ターゲッ
トまたは珪素ターゲットを用いることができる。例えば、珪素ターゲットを用いて、酸素
、及び窒素雰囲気下でスパッタリング法により酸化珪素膜を形成することができる。低抵
抗化した酸化物半導体層に接して形成する酸化物絶縁層407は、水分や、水素イオンや
、OH−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁
膜を用い、代表的には酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒
化アルミニウムなどを用いる。
00℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行う。例えば、窒素雰囲
気下で250℃、1時間の第2の加熱処理を行う。第2の加熱処理を行うと、酸化物半導
体層の一部(チャネル形成領域)が酸化物絶縁層407と接した状態で加熱される。
のための加熱処理を行って低抵抗化した後、酸化物半導体膜の一部を選択的に酸素過剰な
状態とする。その結果、ゲート電極層411と重なるチャネル形成領域413は、I型と
なり、ソース電極層415aに重なる高抵抗ソース領域414aと、ドレイン電極層41
5bに重なる高抵抗ドレイン領域414bとが自己整合的に形成される。以上の工程で薄
膜トランジスタ410が形成される。
てもよい。本実施の形態では150℃で10時間加熱処理を行う。この加熱処理は一定の
加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から、100℃以上200℃の加熱温度への
昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回くりかえして行ってもよい。また、この加
熱処理を、酸化物絶縁膜の形成前に、減圧下で行ってもよい。減圧下で加熱処理を行うと
、加熱時間を短縮することができる。この加熱処理よって、酸化物半導体層から酸化物絶
縁層中に水素がとりこまれ、ノーマリーオフとなる薄膜トランジスタを得ることができる
。よって半導体装置の信頼性を向上できる。
において高抵抗ドレイン領域414b(及び高抵抗ソース領域414a)を形成すること
により、薄膜トランジスタの信頼性の向上を図ることができる。具体的には、高抵抗ドレ
イン領域414bを形成することで、ドレイン電極層415bから高抵抗ドレイン領域4
14b、チャネル形成領域にかけて、導電性を段階的に変化させうるような構造とするこ
とができる。そのため、ドレイン電極層415bに高電源電位VDDを供給する配線に接
続して動作させる場合、ゲート電極層411とドレイン電極層415bとの間に高電界が
印加されても高抵抗ドレイン領域がバッファとなり局所的な高電界が印加されず、トラン
ジスタの耐圧を向上させた構成とすることができる。
体層の膜厚が15nm以下と薄い場合は膜厚方向全体にわたって形成されるが、酸化物半
導体層の膜厚が30nm以上50nm以下とより厚い場合は、酸化物半導体層の一部、ソ
ース電極層又はドレイン電極層と接する領域及びその近傍が低抵抗化し高抵抗ソース領域
又は高抵抗ドレイン領域が形成され、酸化物半導体層においてゲート絶縁膜に近い領域は
I型とすることもできる。
グ法を用いて窒化珪素膜を形成する。RFスパッタリング法は、量産性に優れるため、保
護絶縁層の成膜方法として好ましい。保護絶縁層は、水分や、水素イオンや、OH−など
の不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒
化珪素膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化アルミニウムなどを用いる。
本実施の形態では、保護絶縁層として保護絶縁層408を、窒化珪素膜を用いて形成する
(図2(D)参照。)。
ングを行って酸化物絶縁層407、保護絶縁層408の一部を除去して、ソース電極層4
15a、ドレイン電極層415bに達する開口442a、442bを形成する(図2(E
)参照。)。
にスパッタリング法や真空蒸着法により積層の導電層を形成し、第5のフォトリソグラフ
ィ工程によりレジストマスクを形成する。積層の導電層を選択的にエッチングし配線層4
17a、417b、418a、418b、交差部において、ソース配線層422、423
を形成する(図2(F)参照。)。
抵抗の低い導電膜を用いる。具体的には、アルミニウム、銅、クロム、タンタル、モリブ
デン、タングステン、チタン、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分
とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。本実施の形態では
、配線層として積層構造を用い、第1の配線層である配線層417a、417bをアルミ
ニウム膜、第2の配線層である配線層418a、418bをチタン膜とする。
る例を図6(A)に示す。図6(A)は、保護絶縁層408上に平坦化絶縁層409が形
成されており、配線層417a、417b、418a、418bは酸化物絶縁層407、
保護絶縁層408、平坦化絶縁層409に設けられた開口に形成されている。一方、ソー
ス配線層422、423は平坦化絶縁層409上に形成されている。平坦化絶縁層409
を設けると、ゲート配線層421とソース配線層422、423との距離がさらに長くな
るために、より寄生容量を軽減することができる。
、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他
に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BP
SG(リンボロンガラス)等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶
縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁層409を形成してもよい。
i結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基(例えばアルキ
ル基やアリール基)やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有してい
ても良い。
、スピンコート法、ディッピング法、スプレー塗布法、液滴吐出法(インクジェット法、
スクリーン印刷、オフセット印刷等)、ロールコート法、カーテンコート法、ナイフコー
ト法等を用いることができる。
ス配線層を形成してもよい。図6(B)において、酸化物絶縁層407上にソース配線層
422が設けられ、酸化物絶縁層407に形成された開口に配線層417a、417bが
設けられている。このように配線層も単層構造であってもよい。
寄生容量を低減し、低消費電力の半導体装置を提供することができる。
高い半導体装置を提供することができる。
本実施の形態では、実施の形態1とは異なる構造の薄膜トランジスタを有する半導体装置
の一例として以下に説明する。
ンジスタ450は、チャネル保護型(チャネルストップ型ともいう)と呼ばれるボトムゲ
ート構造の一つであり逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
配線層と同工程で形成される)との交差部の平面図、図3(A2)はチャネル保護型の薄
膜トランジスタ450の平面図であり、図3(B)は図3(A1)(A2)の線C3−C
4及び線D3−D4における断面図である。
基板400上に、ゲート電極層451、ゲート絶縁層402、少なくともチャネル形成領
域453、高抵抗ソース領域454a、及び高抵抗ドレイン領域454bを有する酸化物
半導体層452、ソース電極層455a、及びドレイン電極層455bを含む。また、薄
膜トランジスタ450を覆い、チャネル形成領域413に接し、チャネル保護層として機
能する酸化物絶縁層456が設けられ、さらにその上に保護絶縁層408が設けられてい
る。
(コンタクトホール)が形成され、開口には配線層457a、457b、458a、45
8bが形成されている。一方、交差部においては、ゲート配線層421とソース配線層4
22、423とがゲート絶縁層402、酸化物絶縁層459及び保護絶縁層408を間に
介して積層している。
を設けるとゲート配線層421とソース配線層422、423とをより遠ざけることがで
きるため、より寄生容量を低減することができる。
成することができ、材料や作製方法は実施の形態1で示す酸化物絶縁層407と同様とす
ればよい。本実施の形態では、スパッタリング法を用いて酸化絶縁層を形成し、フォトリ
ソグラフィ工程を用いて酸化物絶縁層456、酸化物絶縁層459に加工する。
的に接続する配線層とは、薄膜トランジスタを覆う保護絶縁層及びゲート絶縁層を間に介
して交差する構造とする。薄膜トランジスタのゲート電極層とソース電極層及びドレイン
電極層とは酸化物半導体層上で一部重なる以外、ゲート電極層、ゲート絶縁層、及びソー
ス電極層又はドレイン電極層という積層構造をとらない。
によって形成される寄生容量を低減することができ、半導体装置の低消費電力化を実現で
きる。
たが、必要に応じて、チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造の薄膜トランジス
タも形成することができる。
説明する。
工程によりゲート電極層451、ゲート配線層421を形成する。なお、レジストマスク
をインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成すると
フォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
ロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材
料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができ
る。
る。
下の窒化珪素層を形成する。
成し、第2のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層に加工する。本実施の
形態では、酸化物半導体膜としてIn−Ga−Zn−O系酸化物半導体ターゲットを用い
てスパッタリング法により成膜する。
1の加熱処理の温度は、400℃以上750℃以下、好ましくは400℃以上基板の歪み
点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導
体層に対して窒素雰囲気下450℃において1時間の加熱処理を行った後、大気に触れる
ことなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層441を得る(
図4(A)参照。)。
マ処理によって露出している酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去する。ま
た、酸素とアルゴンの混合ガスを用いてプラズマ処理を行ってもよい。
後、第3のフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、選択的にエッチング
を行って酸化物絶縁層456、酸化物絶縁層459を形成した後、レジストマスクを除去
する。
化珪素膜を、スパッタリング法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上300
℃以下とすればよく、本実施の形態では100℃とする。酸化珪素膜のスパッタリング法
による成膜は、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガス(
代表的にはアルゴン)及び酸素雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットと
して酸化珪素ターゲットまたは珪素ターゲットを用いることができる。例えば、珪素ター
ゲットを用いて、酸素、及び窒素雰囲気下でスパッタリング法により酸化珪素膜を形成す
ることができる。低抵抗化した酸化物半導体層に接して形成する酸化物絶縁層456は、
水分や、水素イオンや、OH−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することを
ブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニ
ウム膜、または酸化窒化アルミニウムなどを用いる。
00℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行ってもよい。例えば、
窒素雰囲気下で250℃、1時間の第2の加熱処理を行う。第2の加熱処理を行うと、酸
化物半導体層の一部(チャネル形成領域)が酸化物絶縁層456と接した状態で加熱され
る。
層441を、窒素、不活性ガス雰囲気下、又は減圧下で加熱処理を行う。酸化物絶縁層4
56によって覆われていない露出された酸化物半導体層441の領域は、窒素、不活性ガ
ス雰囲気下、又は減圧下で加熱処理を行うと、低抵抗化することができる。例えば、窒素
雰囲気下で250℃、1時間の加熱処理を行う。
によって、酸化物半導体層441の露出領域は低抵抗化し、抵抗の異なる領域(図4(B
)においては斜線領域及び白地領域で示す)を有する酸化物半導体層452となる。
属導電膜を形成した後、第4のフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、
選択的にエッチングを行ってソース電極層455a、ドレイン電極層455bを形成した
後、レジストマスクを除去する(図4(C)参照。)。
と薄膜が好ましく、配線層より薄い膜を用いる。ソース電極層及びドレイン電極層の膜厚
が薄い導電膜であるため、ゲート電極層との寄生容量を小さくすることができる。
材料を用いていることが好ましい。また、上記酸素親和性の高い金属は、チタン、アルミ
ニウム、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、トリウムのいずれか一ま
たは複数から選択された材料であることが好ましい。本実施の形態ではソース電極層45
5a及びドレイン電極層455bとしてチタン膜を用いる。
体層から金属層へと酸素原子が移動し、界面付近においてキャリア密度が増加する。よっ
て、界面付近において低抵抗な領域が形成され、酸化物半導体層とソース電極層及びドレ
イン電極層とのコンタクト抵抗を低減することができる。
い。耐熱性導電材料を用いると、ソース電極層455a及びドレイン電極層455bを形
成後に熱処理を行ってもソース電極層455a及びドレイン電極層455bの変質や劣化
を防止することができる。
モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)から選
ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金
膜、または上述した元素を成分とする窒化物などを用いることができる。また、アルミニ
ウム(Al)や銅(Cu)などの低抵抗導電性材料に、上記耐熱性導電性材料を組み合わ
せて耐熱性を向上させた導電膜を用いてもよい。
例えば、酸化物半導体層とチタン膜との間に酸化チタン膜を有する構造、又はチタン膜(
例えば膜厚0.1nm以上5nm以下)と酸化物絶縁層との間に酸化チタン膜(例えば膜
厚1nm以上20nm以下)を有する構造であってもよい。
である場合、ソース電極層455a及びドレイン電極層455bは透光性を有する。
のための加熱処理を行って低抵抗化した後、酸化物半導体膜の一部を選択的に酸素過剰な
状態とする。その結果、ゲート電極層451と重なるチャネル形成領域453は、I型と
なり、ソース電極層455aに重なる高抵抗ソース領域454aと、ドレイン電極層45
5bに重なる高抵抗ドレイン領域454bとが自己整合的に形成される。以上の工程で薄
膜トランジスタ450が形成される。
てもよい。本実施の形態では150℃で10時間加熱処理を行う。この加熱処理は一定の
加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から、100℃以上200℃の加熱温度への
昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回くりかえして行ってもよい。また、この加
熱処理を、酸化物絶縁膜の形成前に、減圧下で行ってもよい。減圧下で加熱処理を行うと
、加熱時間を短縮することができる。この加熱処理よって、酸化物半導体層から酸化物絶
縁層中に水素がとりこまれ、ノーマリーオフとなる薄膜トランジスタを得ることができる
。よって半導体装置の信頼性を向上できる。
において高抵抗ドレイン領域454b(及び高抵抗ソース領域454a)を形成すること
により、薄膜トランジスタの信頼性の向上を図ることができる。具体的には、高抵抗ドレ
イン領域454bを形成することで、ドレイン電極層455bから高抵抗ドレイン領域4
54b、チャネル形成領域にかけて、導電性を段階的に変化させうるような構造とするこ
とができる。そのため、ドレイン電極層415bに高電源電位VDDを供給する配線に接
続して動作させる場合、ゲート電極層451とドレイン電極層455bとの間に高電界が
印加されても高抵抗ドレイン領域がバッファとなり局所的な高電界が印加されず、トラン
ジスタの耐圧を向上させた構成とすることができる。
59上に保護絶縁層408を形成する。例えば、RFスパッタリング法を用いて窒化珪素
膜を形成する。RFスパッタリング法は、量産性がよいため、保護絶縁層408の成膜方
法として好ましい。保護絶縁層408は、水分や、水素イオンや、OH−などの不純物を
含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化珪素膜、
窒化アルミニウム膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化アルミニウムなどを用いる。本実施の形
態では、保護絶縁層408を、窒化珪素膜を用いて形成する(図4(D)参照。)。
縁層459上にさらに酸化物絶縁層を形成し、該酸化物絶縁層上に保護絶縁層408を積
層してもよいし、図6(A)で示したような平坦化絶縁層409を形成してもよい。平坦
化絶縁層409を設けると、ゲート配線層421とソース配線層422、423との距離
がさらに長くなるために、より寄生容量を軽減することができる。
ングを行って保護絶縁層408の一部を除去して、ソース電極層455a、ドレイン電極
層455bに達する開口467a、467bを形成する(図4(E)参照。)。
にスパッタリング法や真空蒸着法により積層の導電層を形成し、第6のフォトリソグラフ
ィ工程によりレジストマスクを形成する。積層の導電層を選択的にエッチングし配線層4
57a、457b、458a、458b、交差部において、ソース配線層422、423
を形成する(図4(F)参照。)。
抵抗の低い導電膜を用いる。具体的には、アルミニウム、銅、クロム、タンタル、モリブ
デン、タングステン、チタン、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分
とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。本実施の形態では
、配線層として積層構造を用い、第1の配線層である配線層457a、457bをアルミ
ニウム膜、第2の配線層である配線層458a、458bをチタン膜とする。
寄生容量を低減し、低消費電力の半導体装置を提供することができる。
高い半導体装置を提供することができる。
本実施の形態では、薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製工程の一部が実施の形態
1と異なる他の例を図5に示す。図5は、図1及び図2と工程が一部異なる点以外は同じ
であるため、同じ箇所には同じ符号を用い、同じ箇所の詳細な説明は省略する。本実施の
形態では、フォトリソグラフィ工程において、多階調マスクによって形成したマスク層を
用いる。
してエッチングを行うことでさらに形状を変形することができるため、異なるパターンに
加工する複数のエッチング工程に用いることができる。よって、一枚の多階調マスクによ
って、少なくとも二種類の異なるパターンに対応するマスク層を形成することができる。
よって露光マスク数を削減することができ、対応するフォトリソグラフィ工程も削減でき
るため、工程の簡略化が可能となる。
線層421、ゲート電極層481を形成し、ゲート絶縁層402を積層する。ゲート絶縁
層402上に酸化物半導体膜を形成する。本実施の形態では、酸化物半導体膜としてIn
−Ga−Zn−O系酸化物半導体ターゲットを用いてスパッタリング法により成膜する。
半導体層に対して窒素雰囲気下450℃において1時間の加熱処理を行った後、大気に触
れることなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体膜465を得
る。
で形成する形成する(図5(A)参照。)。
及びドレイン電極層は、膜厚0.1nm以上50nm以下と薄膜が好ましく、配線層より
薄い膜を用いる。ソース電極層及びドレイン電極層の膜厚が薄い導電膜であるため、ゲー
ト電極層との寄生容量を小さくすることができる。
ことが好ましい。また、上記酸素親和性の高い金属は、チタン、アルミニウム、マンガン
、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、トリウムのいずれか一または複数から選択
された材料であることが好ましい。本実施の形態ではソース電極層及びドレイン電極層と
してチタン膜を用いる。
体層から金属層へと酸素原子が移動し、界面付近においてキャリア密度が増加する。よっ
て、界面付近において低抵抗な領域が形成され、酸化物半導体層とソース電極層及びドレ
イン電極層とのコンタクト抵抗を低減することができる。
料を用いると、ソース電極層及びドレイン電極層を形成後に熱処理を行ってもソース電極
層及びドレイン電極層の変質や劣化を防止することができる。
モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)から選
ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金
膜、または上述した元素を成分とする窒化物などを用いることができる。また、アルミニ
ウム(Al)や銅(Cu)などの低抵抗導電性材料に、上記耐熱性導電性材料を組み合わ
せて耐熱性を向上させた導電膜を用いてもよい。
導体層とチタン膜との間に酸化チタン膜を有する構造、又はチタン膜(例えば膜厚0.1
nm以上5nm以下)と酸化物絶縁層との間に酸化チタン膜(例えば膜厚1nm以上20
nm以下)を有する構造であってもよい。
ス電極層及びドレイン電極層は透光性を有する。
にレジストマスク460を形成する。
行う例を示す。レジストマスク460を形成するためレジストを形成する。レジストは、
ポジ型レジストまたはネガ型レジストを用いることができる。ここでは、ポジ型レジスト
を用いて示す。レジストはスピンコート法で形成してもよいし、インクジェット法で選択
的に形成してもよい。レジストをインクジェット法で選択的に形成すると、不要箇所への
レジスト形成を削減することができるので、材料の無駄を軽減することができる。
を露光する。
ことが可能なマスクであり、透過した光が複数の強度となる露光マスクである。一度の露
光及び現像工程により、複数(代表的には二種類)の厚さの領域を有するレジストマスク
を形成することが可能である。このため、多階調マスクを用いることで、露光マスクの枚
数を削減することが可能である。
図25(C)に示すようなハーフトーンマスク81bがある。
形成される遮光部84並びに回折格子85で構成される。遮光部84においては、光の透
過率が0%である。一方、回折格子85はスリット、ドット、メッシュ等の光透過部の間
隔を、露光に用いる光の解像度限界以下の間隔とすることにより、光の透過率を制御する
ことができる。なお、回折格子85は、周期的なスリット、ドット、メッシュ、または非
周期的なスリット、ドット、メッシュどちらも用いることができる。
折格子85は、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光材料を用いて形成することがで
きる。
84においては、光透過率86は0%であり、遮光部84及び回折格子85が設けられて
いない領域では光透過率86は100%である。また、回折格子85においては、10〜
70%の範囲で調整可能である。回折格子85における光の透過率の調整は、回折格子の
スリット、ドット、またはメッシュの間隔及びピッチの調整により可能である。
形成される半透過部87並びに遮光部88で構成される。半透過部87は、MoSiN、
MoSi、MoSiO、MoSiON、CrSiなどを用いることができる。遮光部88
は、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光材料を用いて形成することができる。
88においては、光透過率89は0%であり、遮光部88及び半透過部87が設けられて
いない領域では光透過率89は100%である。また、半透過部87においては、10〜
70%の範囲で調整可能である。半透過部87に於ける光の透過率の調整は、半透過部8
7の材料により調整可能である。
る領域を有するレジストマスク460を形成することができる。
5、金属導電膜466をエッチングし島状に加工する。この結果、酸化物半導体層461
、金属導電層462を形成することができる(図5(B)参照。)。
元的に見ると体積)が縮小し、厚さが薄くなる。このとき、膜厚の薄い領域のレジストマ
スクのレジスト(ゲート電極層481の一部と重畳する領域)は除去され、分離されたレ
ジストマスク463a、463bを形成することができる。
ース電極層485a、ドレイン電極層485bを形成する(図5(C)参照。)。
にそれぞれの材料及びエッチング条件を適宜調節する。
In−Ga−Zn−O系酸化物を用いて、エッチャントとして過水アンモニア水(アンモ
ニア、水、過酸化水素水の混合液)を用いる。
されずドライエッチングを用いてもよい。
ば塩素(Cl2)、塩化硼素(BCl3)、塩化珪素(SiCl4)、四塩化炭素(CC
l4)など)が好ましい。
6)、弗化窒素(NF3)、トリフルオロメタン(CHF3)など)、臭化水素(HBr
)、酸素(O2)、これらのガスにヘリウム(He)やアルゴン(Ar)などの希ガスを
添加したガス、などを用いることができる。
ing)法や、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導
結合型プラズマ)エッチング法を用いることができる。所望の加工形状にエッチングでき
るように、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加さ
れる電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節する。
ンモニア過水(31重量%過酸化水素水:28重量%アンモニア水:水=5:2:2)な
どを用いることができる。また、ITO07N(関東化学社製)を用いてもよい。
て除去される。その除去された材料を含むエッチング液の廃液を精製し、含まれる材料を
再利用してもよい。当該エッチング後の廃液から酸化物半導体層に含まれるインジウム等
の材料を回収して再利用することにより、資源を有効活用し低コスト化することができる
。
液、エッチング時間、温度等)を適宜調節する。
絶縁膜となる酸化物絶縁層407を形成する。本実施の形態では、酸化物絶縁層407と
して膜厚200nmの酸化珪素膜を、スパッタリング法を用いて成膜する。
00℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行う。例えば、窒素雰囲
気下で250℃、1時間の第2の加熱処理を行う。第2の加熱処理を行うと、酸化物半導
体層の一部(チャネル形成領域)が酸化物絶縁層407と接した状態で加熱される。
のための加熱処理を行って低抵抗化した後、酸化物半導体膜の一部を選択的に酸素過剰な
状態とする。その結果、ゲート電極層481と重なるチャネル形成領域483は、I型と
なり、ソース電極層485aに重なる高抵抗ソース領域484aと、ドレイン電極層48
5bに重なる高抵抗ドレイン領域484bとが自己整合的に形成される。以上の工程で薄
膜トランジスタ480が形成される。
てもよい。本実施の形態では150℃で10時間加熱処理を行う。この加熱処理は一定の
加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から、100℃以上200℃の加熱温度への
昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回くりかえして行ってもよい。また、この加
熱処理を、酸化物絶縁膜の形成前に、減圧下で行ってもよい。減圧下で加熱処理を行うと
、加熱時間を短縮することができる。この加熱処理よって、酸化物半導体層から酸化物絶
縁層中に水素がとりこまれ、ノーマリーオフとなる薄膜トランジスタを得ることができる
。よって半導体装置の信頼性を向上できる。
して保護絶縁層408を、窒化珪素膜を用いて形成する(図5(D)参照。)。
ングを行って酸化物絶縁層407、保護絶縁層408の一部を除去して、ソース電極層4
85a、ドレイン電極層485bに達する開口464a、464bを形成する(図5(E
)参照。)。
にスパッタリング法や真空蒸着法により積層の導電層を形成し、第4のフォトリソグラフ
ィ工程によりレジストマスクを形成する。積層の導電層を選択的にエッチングし配線層4
87a、487b、488a、488b、交差部において、ソース配線層422、423
を形成する(図5(F)参照。)。
抵抗の低い導電膜を用いる。具体的には、アルミニウム、銅、クロム、タンタル、モリブ
デン、タングステン、チタン、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分
とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。本実施の形態では
、配線層として積層構造を用い、第1の配線層である配線層487a、487bをアルミ
ニウム膜、第2の配線層である配線層488a、488bをチタン膜とする。
寄生容量を低減し、低消費電力の半導体装置を提供することができる。
高い半導体装置を提供することができる。
本実施の形態では、実施の形態1において、ゲート電極層に透光性を有する導電材料を用
いる例を図7に示す。従って、他は実施の形態1と同様に行うことができ、実施の形態1
と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程の繰り返しの説明は省略する。また、
図7は、図1及び図2と工程が一部異なる点以外は同じであるため、同じ箇所には同じ符
号を用い、同じ箇所の詳細な説明は省略する。
表面を有する基板400上に、ゲート電極層431、ゲート絶縁層402、少なくともチ
ャネル形成領域433、高抵抗ソース領域434a、及び高抵抗ドレイン領域434bを
有する酸化物半導体層432、ソース電極層435a、ドレイン電極層435bを含む。
また、薄膜トランジスタ430を覆い、チャネル形成領域433に接する酸化物絶縁層4
07が設けられ、さらにその上に保護絶縁層408が設けられている。
タクトホール)が形成され、開口には配線層437、438が形成されている。一方、交
差部においては、ゲート配線層421とソース配線層422、423とがゲート絶縁層4
02、酸化物絶縁層407及び保護絶縁層408を間に介して積層している。なお、図7
に示すソース電極層435aに達する開口及び該開口に設けられる配線層437、438
のように、開口及び配線層は酸化物半導体層432と重ならない領域に設けてもよい。
的に接続する配線層とは、薄膜トランジスタの酸化物半導体層を覆う絶縁層及びゲート絶
縁層を間に介して交差する構造とする。薄膜トランジスタのゲート電極層とソース電極層
及びドレイン電極層とは酸化物半導体層上で一部重なる以外、ゲート電極層、ゲート絶縁
層、及びソース電極層又はドレイン電極層という積層構造をとらない。
によって形成される寄生容量を低減することができ、半導体装置の低消費電力化を実現で
きる。
され、平坦化絶縁層409上には画素電極層427が設けられている。画素電極層427
は平坦化絶縁層409に形成された開口によって配線層438と接しており、薄膜トラン
ジスタ430と画素電極層427とは配線層437、438を介して電気的に接続してい
る。
を有する導電膜とすることができる。
電膜を用いる。
n−O系、In−Sn−Zn−O系、In−Al−Zn−O系、Sn−Ga−Zn−O系
、Al−Ga−Zn−O系、Sn−Al−Zn−O系、In−Zn−O系、Sn−Zn−
O系、Al−Zn−O系、In−O系、Sn−O系、Zn−O系の金属酸化物を適用する
ことができ、膜厚は50nm以上300nm以下の範囲内で適宜選択する。ゲート電極層
431に用いる金属酸化物の成膜方法は、スパッタリング法や真空蒸着法(電子ビーム蒸
着法など)や、アーク放電イオンプレーティング法や、スプレー法を用いる。また、スパ
ッタリング法を用いる場合、SiO2を2重量%以上10重量%以下含むターゲットを用
いて成膜を行い、透光性を有する導電膜に結晶化を阻害するSiOx(X>0)を含ませ
、後の工程で行う脱水化または脱水素化のための加熱処理の際に結晶化してしまうのを抑
制することが好ましい。
。
の電極層(容量電極層など)や、その他の配線層(容量配線層など)に可視光に対して透
光性を有する導電膜を用い、高開口率を有する表示装置を実現する。勿論、ゲート絶縁層
402、酸化物絶縁層407、保護絶縁層408も可視光に対して透光性を有する膜を用
いることが好ましい。
%である膜厚を有する膜を指し、その膜が導電性を有する場合は透明の導電膜とも呼ぶ。
また、ゲート電極層、ソース電極層、ドレイン電極層、画素電極層、またはその他の電極
層や、その他の配線層に適用する金属酸化物として、可視光に対して半透明の導電膜を用
いてもよい。可視光に対して半透明とは可視光の透過率が50〜75%であることを指す
。
10インチ以下の小型の液晶表示パネルにおいて、ゲート配線の本数を増やすなどして表
示画像の高精細化を図るため、画素寸法を微細化しても、高い開口率を実現することがで
きる。また、薄膜トランジスタ430の構成部材に透光性を有する膜を用いることで、広
視野角を実現するため、1画素を複数のサブピクセルに分割しても高い開口率を実現する
ことができる。即ち、高密度の薄膜トランジスタ群を配置しても開口率を大きくとること
ができ、表示領域の面積を十分に確保することができる。例えば、一つの画素内に2〜4
個のサブピクセルを有する場合、薄膜トランジスタが透光性を有するため、開口率を向上
させることができる。また、薄膜トランジスタの構成部材と同工程で同材料を用いて保持
容量を形成すると、保持容量も透光性とすることができるため、さらに開口率を向上させ
ることができる。
本実施の形態では、薄膜トランジスタの作製工程の一部が実施の形態1と異なる例を図8
に示す。図8は、図1及び図2と工程が一部異なる点以外は同じであるため、同じ箇所に
は同じ符号を用い、同じ箇所の詳細な説明は省略する。
し、ゲート絶縁層402を積層する。
の酸化物半導体層に加工する。
1の加熱処理の温度は、400℃以上基板の750℃以下、好ましくは425℃以上とす
る。なお、425℃以上であれば加熱処理時間は1時間以下でよいが、425℃未満であ
れば加熱処理時間は、1時間よりも長時間行うこととする。ここでは、加熱処理装置の一
つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下において加熱処理
を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化
物半導体層を得る。その後、同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度のN2Oガス、又は超乾
燥エア(露点が−40℃以下、好ましくは−60℃以下)を導入して冷却を行う。酸素ガ
スまたはN2Oガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装
置に導入する酸素ガスまたはN2Oガスの純度を、6N(99.9999%)以上、好ま
しくは7N(99.99999%)以上、(即ち酸素ガスまたはN2Oガス中の不純物濃
度を1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下)とすることが好ましい。
ermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid Thermal
Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal Anneal)装置を用
いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノン
アークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのラ
ンプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置である。また、LR
TA装置は、ランプだけでなく、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によ
って、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。GRTAとは高温のガスを用いて加
熱処理を行う方法である。ガスには、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱
処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。RTA法を用いて、600
℃〜750℃で数分間加熱処理を行ってもよい。
しくは200℃以上300℃以下の温度で酸素ガスまたはN2Oガス雰囲気下での加熱処
理を行ってもよい。
半導体膜に行うこともできる。その場合には、第1の加熱処理後に、加熱装置から基板を
取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
抗化、即ちI型化させる。よって、全体がI型化した酸化物半導体層472を得る。
成し、選択的にエッチングを行ってソース電極層475a、ドレイン電極層475bを形
成し、スパッタリング法で酸化物絶縁層407を形成する。
、または窒素ガス雰囲気下で加熱処理(好ましくは150℃以上350℃未満)を行って
もよい。例えば、窒素雰囲気下で250℃、1時間の加熱処理を行う。
てもよい。本実施の形態では150℃で10時間加熱処理を行う。この加熱処理は一定の
加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から、100℃以上200℃の加熱温度への
昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回くりかえして行ってもよい。また、この加
熱処理を、酸化物絶縁膜の形成前に、減圧下で行ってもよい。減圧下で加熱処理を行うと
、加熱時間を短縮することができる。この加熱処理よって、酸化物半導体層から酸化物絶
縁層中に水素がとりこまれ、ノーマリーオフとなる薄膜トランジスタを得ることができる
。よって半導体装置の信頼性を向上できる。
行って酸化物絶縁層407、保護絶縁層408の一部を除去して、ソース電極層475a
、ドレイン電極層475bに達する開口を形成する。
や真空蒸着法により積層の導電層を形成し、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。積層の導電層を選択的にエッチングし配線層477a、477b、478
a、478b、交差部において、ソース配線層422、423を形成する(図8参照。)
。
寄生容量を低減し、低消費電力の半導体装置を提供することができる。
高い半導体装置を提供することができる。
本実施の形態では、実施の形態1において、酸化物半導体層とソース電極層又はドレイン
電極層との間に、ソース領域及びドレイン領域として酸化物導電層を設ける例を図9に示
す。従って、他は実施の形態1と同様に行うことができ、実施の形態1と同一部分又は同
様な機能を有する部分、及び工程の繰り返しの説明は省略する。また、図9は、図1及び
図2と工程が一部異なる点以外は同じであるため、同じ箇所には同じ符号を用い、同じ箇
所の詳細な説明は省略する。
表面を有する基板400上に、ゲート電極層411、ゲート絶縁層402、少なくともチ
ャネル形成領域413、高抵抗ソース領域414a、及び高抵抗ドレイン領域414bを
有する酸化物半導体層412、酸化物導電層416a、416b、ソース電極層415a
、及びドレイン電極層415bを含む。また、薄膜トランジスタ469を覆い、チャネル
形成領域413に接する酸化物絶縁層407が設けられ、さらにその上に保護絶縁層40
8が設けられている。
し、ゲート絶縁層402を積層する。ゲート絶縁層402上に酸化物半導体膜を形成し、
脱水化または脱水素化された酸化物半導体層を形成する。
する。本実施の形態では酸化物導電層416a、416bを酸化物半導体層と同じフォト
リソグラフィ工程によって形状を加工する例を示すが、酸化物導電層416a、416b
はソース電極層及びドレイン電極層と同じフォトリソグラフィ工程によって形状を加工し
てもよい。
ーム蒸着法など)や、アーク放電イオンプレーティング法や、スプレー法を用いる。酸化
物導電層416a、416bの材料としては、酸化亜鉛を成分として含むものが好ましく
、酸化インジウムを含まないものであることが好ましい。そのような酸化物導電層416
a、416bとして、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸窒化亜鉛アルミニウム、酸化
亜鉛ガリウムなどを適用することができる。膜厚は50nm以上300nm以下の範囲内
で適宜選択する。また、スパッタリング法を用いる場合、SiO2を2重量%以上10重
量%以下含むターゲットを用いて成膜を行い、酸化物導電膜に結晶化を阻害するSiOx
(X>0)を含ませ、後の工程で行う脱水化または脱水素化のための加熱処理の際に結晶
化してしまうのを抑制することが好ましい。
ラフィ工程によって形状を加工した後、ソース電極層415a、ドレイン電極層415b
をマスクとして、さらに酸化物導電層をエッチングし、酸化物導電層416a、416b
を形成する。酸化亜鉛を成分とする酸化物導電層416a、416bは、例えばレジスト
の剥離液のようなアルカリ性溶液を用いて容易にエッチングすることができる。
るために酸化物導電層を分割するためのエッチング処理を行う。酸化物導電層のエッチン
グ速度が酸化物半導体層と比較して速いことを利用して、酸化物半導体層上の酸化物導電
層を選択的にエッチングする。
の除去は、アッシング工程によって除去することが好ましい。剥離液を用いたエッチング
の場合は、酸化物導電層及び酸化物半導体層が過剰にエッチングされないように、エッチ
ング条件(エッチャントの種類、濃度、エッチング時間)を適宜調整する。
物導電層416bは低抵抗ドレイン領域(LRN(Low Resistance N−
type conductivity)領域、LRD(Low Resistance
Drain)領域とも呼ぶ)としても機能する。同様に、酸化物半導体層412と金属材
料からなるソース電極層415aの間に設けられる酸化物導電層416aは低抵抗ドレイ
ン領域(LRN(Low Resistance N−type conductivi
ty)領域、LRS(Low Resistance Source)領域とも呼ぶ)と
しても機能する。酸化物半導体層、低抵抗ドレイン領域、金属材料からなるドレイン電極
層の構成とすることによって、よりトランジスタの耐圧を向上させることができる。具体
的には、低抵抗ドレイン領域のキャリア濃度は、高抵抗ドレイン領域(HRD領域)より
も大きく、例えば1×1020/cm3以上1×1021/cm3以下の範囲内であると
好ましい。
ドレイン電極層との間に設けることで、ソース領域及びドレイン領域の低抵抗化を図るこ
とができ、トランジスタの高速動作をすることができる。ソース領域及びドレイン領域と
して酸化物導電層を用いることは、周辺回路(駆動回路)の周波数特性を向上させるため
に有効である。金属電極(Ti等)と酸化物半導体層との接触に比べ、金属電極(Ti等
)と酸化物導電層との接触は、接触抵抗を下げることができるからである。
、Mo/Al/Mo)、酸化物半導体層との接触抵抗が高いことが問題であった。これは
、Tiに比べMoは酸化しにくいため酸化物半導体層から酸素を引き抜く作用が弱く、M
oと酸化物半導体層の接触界面がn型化しないためである。しかし、かかる場合でも、酸
化物半導体層とソース電極層及びドレイン電極層との間に酸化物導電層を介在させること
で接触抵抗を低減でき、周辺回路(駆動回路)の周波数特性を向上させることができる。
り短チャネル化ができる。例えば、チャネル長L0.1μm以上2μm以下と短くして、
動作速度を高速化することができる。
て実施することが可能である。
寄生容量を低減し、低消費電力の半導体装置を提供することができる。
高い半導体装置を提供することができる。
本実施の形態では、断面から見て酸化物半導体層を窒化物絶縁膜で囲む例を図10に示す
。図10は、酸化物絶縁層の上面形状及び端部の位置が図1と異なる点、ゲート絶縁層の
構成が異なる点以外は同じであるため、同じ箇所には同じ符号を用い、同じ箇所の詳細な
説明は省略する。
る基板400上に、ゲート電極層411、窒化物絶縁膜からなる第1のゲート絶縁層49
2a、酸化物絶縁膜からなる第2のゲート絶縁層492b、少なくともチャネル形成領域
413、高抵抗ソース領域414a、及び高抵抗ドレイン領域414bを有する酸化物半
導体層412、ソース電極層415a、及びドレイン電極層415bを含む。また、薄膜
トランジスタ410を覆い、酸化物半導体層412のチャネル形成領域に接する酸化物絶
縁層497bが設けられている。酸化物絶縁層497b上にはさらに保護絶縁層498が
形成されている。
極層415bに達する開口(コンタクトホール)が形成され、開口には配線層417a、
417b、418a、418bが形成されている。一方、交差部においては、ゲート配線
層421とソース配線層422、423とがゲート絶縁層402、酸化物絶縁層497a
及び保護絶縁層498を間に介して積層している。
窒化物絶縁膜と酸化物絶縁膜との積層構造とする。また、酸化物絶縁層の開口を形成する
際に、第2のゲート絶縁層の酸化物絶縁膜も選択的に除去し、窒化物絶縁膜が露出するよ
うに加工する。
導体層412の上面形状よりも広く、薄膜トランジスタ410を覆う上面形状とすること
が好ましい。
窒化物絶縁膜に接して、窒化物絶縁膜からなる保護絶縁層498を形成する。
ング法やプラズマCVD法で得られる窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜
、酸化窒化アルミニウム膜などの水分や、水素イオンや、OH−などの不純物を含まず、
これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用いる。
2の上面、及び側面を囲むようにRFスパッタリング法を用い、膜厚100nmの窒化珪
素膜を設ける。また、保護絶縁層498を窒化物絶縁膜からなる第1のゲート絶縁層49
2aと接する構成とする。
プロセスにおいて、外部からの水分の侵入を防ぐことができる。また、半導体装置、例え
ば液晶表示装置としてデバイスが完成した後にも長期的に、外部からの水分の侵入を防ぐ
ことができデバイスの長期信頼性を向上することができる。
に限定されず、複数の薄膜トランジスタを窒化物絶縁膜で囲む構成としてもよいし、画素
部の複数の薄膜トランジスタをまとめて窒化物絶縁膜で囲む構成としてもよい。少なくと
もアクティブマトリクス基板の画素部の周縁を囲むように保護絶縁層498と第1のゲー
ト絶縁層492aとが接する領域を設ける構成とすればよい。
本実施の形態では、実施の形態1乃至7に示した半導体装置において、薄膜トランジスタ
と、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子とを用い、アクティブマトリクス型の
発光表示装置を作製する一例を示す。
化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子
と呼ばれている。
がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャ
リア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成
し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このよう
な発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
類される。分散型無機EL素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有
するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−ア
クセプター再結合型発光である。薄膜型無機EL素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、
さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利
用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機EL素子を用いて説明す
る。
す図である。
は酸化物半導体層をチャネル形成領域に用いるnチャネル型のトランジスタを1つの画素
に2つ用いる例を示す。
発光素子6404及び容量素子6403を有している。スイッチング用トランジスタ64
01はゲートが走査線6406に接続され、第1電極(ソース電極及びドレイン電極の一
方)が信号線6405に接続され、第2電極(ソース電極及びドレイン電極の他方)が駆
動用トランジスタ6402のゲートに接続されている。駆動用トランジスタ6402は、
ゲートが容量素子6403を介して電源線6407に接続され、第1電極が電源線640
7に接続され、第2電極が発光素子6404の第1電極(画素電極)に接続されている。
発光素子6404の第2電極は共通電極6408に相当する。共通電極6408は、同一
基板上に形成される共通電位線と電気的に接続される。
る。なお、低電源電位とは、電源線6407に設定される高電源電位を基準にして低電源
電位<高電源電位を満たす電位であり、低電源電位としては例えばGND、0Vなどが設
定されていても良い。この高電源電位と低電源電位との電位差を発光素子6404に印加
して、発光素子6404に電流を流して発光素子6404を発光させるため、高電源電位
と低電源電位との電位差が発光素子6404の順方向しきい値電圧以上となるようにそれ
ぞれの電位を設定する。
ことも可能である。駆動用トランジスタ6402のゲート容量については、チャネル領域
とゲート電極との間で容量が形成されていてもよい。
駆動用トランジスタ6402が十分にオンするか、オフするかの二つの状態となるような
ビデオ信号を入力する。つまり、駆動用トランジスタ6402は線形領域で動作させる。
駆動用トランジスタ6402は線形領域で動作させるため、電源線6407の電圧よりも
高い電圧を駆動用トランジスタ6402のゲートにかける。なお、信号線6405には、
(電源線電圧+駆動用トランジスタ6402のVth)以上の電圧をかける。
らせることで、図11と同じ画素構成を用いることができる。
の順方向電圧+駆動用トランジスタ6402のVth以上の電圧をかける。発光素子64
04の順方向電圧とは、所望の輝度とする場合の電圧を指しており、少なくとも順方向し
きい値電圧を含む。なお、駆動用トランジスタ6402が飽和領域で動作するようなビデ
オ信号を入力することで、発光素子6404に電流を流すことができる。駆動用トランジ
スタ6402を飽和領域で動作させるため、電源線6407の電位は、駆動用トランジス
タ6402のゲート電位よりも高くする。ビデオ信号をアナログとすることで、発光素子
6404にビデオ信号に応じた電流を流し、アナログ階調駆動を行うことができる。
にスイッチ、抵抗素子、容量素子、トランジスタ又は論理回路などを追加してもよい。
型の場合を例に挙げて、画素の断面構造について説明する。図12(A)(B)(C)の
半導体装置に用いられる駆動用TFT7001、7011、7021は、実施の形態4で
示す薄膜トランジスタと同様に作製でき、酸化物半導体層を含む透光性の薄膜トランジス
タを用いる例を示す。
て、基板上に薄膜トランジスタ及び発光素子を形成し、基板とは逆側の面から発光を取り
出す上面射出構造や、基板側の面から発光を取り出す下面射出構造や、基板側及び基板と
は反対側の面から発光を取り出す両面射出構造の発光素子があり、画素構成はどの射出構
造の発光素子にも適用することができる。
3側に射出する場合の、画素の断面図を示す。図12(A)では、駆動用TFT7011
のドレイン電極層と電気的に接続された配線層7018a、7018bが形成されており
、その上に平坦化絶縁層7036が形成されている。配線層7018bは平坦化絶縁層7
036に形成された開口において、透光性を有する導電膜7017と接しており、駆動用
TFT7011と透光性を有する導電膜7017とを電気的に接続している。透光性を有
する導電膜7017上に、発光素子7012の第1の電極7013が形成されており、第
1の電極7013上にEL層7014、第2の電極7015が順に積層されている。
化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化
チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケ
イ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性導電膜を用いることがで
きる。
の電極7013を陰極として用いる場合には、仕事関数が小さい材料、具体的には、例え
ば、LiやCs等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およ
びこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Liなど)の他、YbやEr等の希土類金属等
が好ましい。図12(A)では、第1の電極7013の膜厚は、光を透過する程度(好ま
しくは、5nm〜30nm程度)とする。例えば20nmの膜厚を有するアルミニウム膜
を、第1の電極7013として用いる。
て透光性を有する導電膜7017と第1の電極7013を形成してもよく、この場合、同
じマスクを用いてエッチングすることができるため、好ましい。
ド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキ
サンを用いて形成する。隔壁7019は、特に感光性の樹脂材料を用い、第1の電極70
13上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面と
なるように形成することが好ましい。隔壁7019として感光性の樹脂材料を用いる場合
、レジストマスクを形成する工程を省略することができる。
発光層を含めば良く、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成さ
れていてもどちらでも良い。EL層7014が複数の層で構成されている場合、陰極とし
て機能する第1の電極7013上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホ
ール注入層の順に積層する。なおこれらの層を全て設ける必要はない。
7013上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層
してもよい。ただし、消費電力を比較する場合、第1の電極7013を陰極として機能さ
せ、第1の電極7013上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注
入層の順に積層するほうが、駆動回路部の電圧上昇を抑制でき、消費電力を少なくできる
ため好ましい。
とができる。例えば、第2の電極7015を陽極として用いる場合、仕事関数が大きい材
料、例えば、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr等や、ITO、IZO、ZnOなどの
透明導電性材料が好ましい。また、第2の電極7015上に遮蔽膜7016、例えば光を
遮光する金属、光を反射する金属等を用いる。本実施の形態では、第2の電極7015と
してITO膜を用い、遮蔽膜7016としてTi膜を用いる。
る領域が発光素子7012に相当する。図12(A)に示した素子構造の場合、発光素子
7012から発せられる光は、矢印で示すように第1の電極7013側に射出する。
極層及びドレイン電極層に透光性を有するような薄膜を用いる例を示しており、発光素子
7012から発せられる光は、カラーフィルタ層7033を通過し、基板を通過して射出
させることができる。
グラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ形成する。
層7035によって覆う。なお、図12(A)ではオーバーコート層7034は薄い膜厚
で図示したが、オーバーコート層7034は、カラーフィルタ層7033に起因する凹凸
を平坦化する機能を有している。
レイン電極層に達するコンタクトホールは、隔壁7019と重なる位置に配置する。
7028a、7028bが形成されており、その上に平坦化絶縁層7046が形成されて
いる。配線層7028bは平坦化絶縁層7046に形成された開口において、透光性を有
する導電膜7027と接しており、駆動用TFT7021と透光性を有する導電膜702
7とを電気的に接続している。透光性を有する導電膜7027上に、発光素子7022の
第1の電極7023が形成されており、第1の電極7023上にEL層7024、第2の
電極7025が順に積層されている。
化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化
チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケ
イ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性導電膜を用いることがで
きる。
23を陰極として用いる場合、仕事関数が小さい材料、具体的には、例えば、LiやCs
等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む
合金(Mg:Ag、Al:Liなど)の他、YbやEr等の希土類金属等が好ましい。本
実施の形態では、第1の電極7023を陰極として用い、その膜厚は、光を透過する程度
(好ましくは、5nm〜30nm程度)とする。例えば20nmの膜厚を有するアルミニ
ウム膜を、陰極として用いる。
て透光性を有する導電膜7027と第1の電極7023を形成してもよく、この場合、同
じマスクを用いてエッチングすることができ、好ましい。
ド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキ
サンを用いて形成する。隔壁7029は、特に感光性の樹脂材料を用い、第1の電極70
23上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面と
なるように形成することが好ましい。隔壁7029として感光性の樹脂材料を用いる場合
、レジストマスクを形成する工程を省略することができる。
めば良く、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていても
どちらでも良い。EL層7024が複数の層で構成されている場合、陰極として機能する
第1の電極7023上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層
の順に積層する。なおこれらの層を全て設ける必要はない。
注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層してもよい。ただし
、消費電力を比較する場合、第1の電極7023を陰極として用い、陰極上に電子注入層
、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層するほうが、消費電力が
少ないため好ましい。
とができる。例えば、第2の電極7025を陽極として用いる場合、仕事関数が大きい材
料、例えば、ITO、IZO、ZnOなどの透明導電性材料を好ましく用いることができ
る。本実施の形態では、第2の電極7025を陽極として用い、酸化珪素を含むITO膜
を形成する。
る領域が発光素子7022に相当する。図12(B)に示した素子構造の場合、発光素子
7022から発せられる光は、矢印で示すように第2の電極7025側と第1の電極70
23側の両方に射出する。
極層及びドレイン電極層に透光性を有するような薄膜を用いる例を示しており、発光素子
7022から第1の電極7023側に発せられる光は、カラーフィルタ層7043を通過
し、基板を通過して射出させることができる。
グラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ形成する。
層7045によって覆う。
レイン電極層に達するコンタクトホールは、隔壁7029と重なる位置に配置する。
第2の電極7025側からの光はカラーフィルタ層7043を通過しないため、別途カラ
ーフィルタ層を備えた封止基板を第2の電極7025上方に設けることが好ましい。
第2の電極7005側に抜ける場合の、画素の断面図を示す。図12(C)では、駆動用
TFT7001のドレイン電極層と電気的に接続された配線層7008a、7008bが
形成されており、その上に平坦化絶縁層7056が形成されている。配線層7008bは
平坦化絶縁層7056に形成された開口において、発光素子7002の第1の電極700
3と接しており、駆動用TFT7001と発光素子7002の第1の電極7003とを電
気的に接続している。第1の電極7003上にEL層7004、第2の電極7005が順
に積層されている。
03を陰極として用いる場合、仕事関数が小さい材料、具体的には、例えば、LiやCs
等のアルカリ金属、およびMg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む
合金(Mg:Ag、Al:Liなど)の他、YbやEr等の希土類金属等が好ましい。
ド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキ
サンを用いて形成する。隔壁7009は、特に感光性の樹脂材料を用い、第1の電極70
03上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面と
なるように形成することが好ましい。隔壁7009として感光性の樹脂材料を用いる場合
、レジストマスクを形成する工程を省略することができる。
発光層を含めば良く、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成さ
れていてもどちらでも良い。EL層7004が複数の層で構成されている場合、陰極とし
て用いる第1の電極7003上に電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホー
ル注入層の順に積層する。なおこれらの層を全て設ける必要はない。
、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層してもよい。
入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層し、その上にMg:A
g合金薄膜とITOとの積層を形成する。
輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層するほうが、駆動回路における
電圧上昇を抑制することができ、消費電力を少なくできるため好ましい。
化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物
、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウ
ム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透
光性を有する導電性導電膜を用いても良い。
領域が発光素子7002に相当する。図12(C)に示した素子構造の場合、発光素子7
002から発せられる光は、矢印で示すように第2の電極7005側に射出する。
7051、保護絶縁層7052、平坦化絶縁層7056、平坦化絶縁層7053、及び絶
縁層7055に設けられたコンタクトホールを介して第1の電極7003と電気的に接続
する。平坦化絶縁層7036、7046、7053、7056は、ポリイミド、アクリル
、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の樹脂材料を用いることができる。また
上記樹脂材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リ
ンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)等を用いることができる。なお、これらの材
料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁層7036、7046、70
53、7056を形成してもよい。平坦化絶縁層7036、7046、7053、705
6の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタリング法、スピンコート法
、ディッピング法、スプレー塗布法、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン印刷、
オフセット印刷等)、ロールコート法、カーテンコート法、ナイフコート法等を用いるこ
とができる。
9を設ける。隔壁7009は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、エポキシ等の有機樹
脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキサンを用いて形成する。隔壁7009は、特に感
光性の樹脂材料を用い、第1の電極7003上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連
続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁700
9として感光性の樹脂材料を用いる場合、レジストマスクを形成する工程を省略すること
ができる。
02として緑色発光素子とし、隣り合う一方の発光素子を赤色発光素子とし、もう一方の
発光素子を青色発光素子とする。また、3種類の発光素子だけでなく白色素子を加えた4
種類の発光素子でフルカラー表示ができる発光表示装置を作製してもよい。
て、発光素子7002上方にカラーフィルタなどを有する封止基板を配置する構成とし、
フルカラー表示ができる発光表示装置を作製してもよい。白色などの単色の発光を示す材
料を形成し、カラーフィルタや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行う
ことができる。
イン電極層415bと同様の工程及び材料で形成することができる。また、配線層700
8a、7008b、7018a、7018b、7028a、7028bも実施の形態1で
示した配線層417a、417b、418a、418bと同様な工程及び材料で形成する
ことができる。
、配線層より薄い膜を用いる。ソース電極層及びドレイン電極層の膜厚が薄い導電膜であ
るため、ゲート電極層との寄生容量を小さくすることができる。よって、酸化物半導体層
を用いる薄膜トランジスタを有する低消費電力の半導体装置とすることができる。
もよいし、単色発光を用いてエリアカラータイプの発光装置を形成してもよい。
L素子を設けることも可能である。
に接続されている例を示したが、駆動用TFTと発光素子との間に電流制御用TFTが接
続されている構成であってもよい。
本実施の形態では、発光表示パネル(発光パネルともいう)の外観及び断面について、図
13を用いて説明する。図13は、第1の基板上に形成された薄膜トランジスタ及び発光
素子を、第2の基板との間にシール材によって封止した、パネルの平面図であり、図13
(B)は、図13(A)のH−Iにおける断面図に相当する。
3b、及び走査線駆動回路4504a、4504bを囲むようにして、シール材4505
が設けられている。また画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び
走査線駆動回路4504a、4504bの上に第2の基板4506が設けられている。よ
って画素部4502、信号線駆動回路4503a、4503b、及び走査線駆動回路45
04a、4504bは、第1の基板4501とシール材4505と第2の基板4506と
によって、充填材4507と共に密封されている。このように外気に曝されないように気
密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(貼り合わせフィルム、紫外線硬化樹脂フィル
ム等)やカバー材でパッケージング(封入)することが好ましい。
503b、及び走査線駆動回路4504a、4504bは、薄膜トランジスタを複数有し
ており、図13(B)では、画素部4502に含まれる薄膜トランジスタ4510と、信
号線駆動回路4503aに含まれる薄膜トランジスタ4509とを例示している。
用の薄膜トランジスタ4510として用いることができる。駆動回路用の薄膜トランジス
タ4509としては、実施の形態1で示した薄膜トランジスタの酸化物半導体層のチャネ
ル形成領域と重なる位置に導電層を設けた構造とする。本実施の形態において、薄膜トラ
ンジスタ4509、4510はnチャネル型薄膜トランジスタである。
層のチャネル形成領域と重なる位置に導電層4540が設けられている。導電層4540
を酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、BT試験前後
における薄膜トランジスタ4509のしきい値電圧の変化量を低減することができる。ま
た、導電層4540は、電位が薄膜トランジスタ4509のゲート電極層と同じでもよい
し、異なっていても良く、第2のゲート電極層として機能させることもできる。また、導
電層4540の電位がGND、0V、或いはフローティング状態であってもよい。
れている。薄膜トランジスタ4510のソース電極層又はドレイン電極層は薄膜トランジ
スタ上に設けられた酸化物絶縁層4542及び絶縁層4551に形成された開口において
配線層4550と電気的に接続されている。配線層4550は第1電極4517と接して
形成されており、薄膜トランジスタ4510と第1電極4517とは配線層4550を介
して電気的に接続されている。
イン電極層415bと同様の工程及び材料で形成することができる。また、配線層455
0も実施の形態1で示した配線層417a、417b、418a、418bと同様な工程
及び材料で形成することができる。
、配線層より薄い膜を用いる。ソース電極層及びドレイン電極層の膜厚が薄い導電膜であ
るため、ゲート電極層との寄生容量を小さくすることができる。よって、酸化物半導体層
を用いる薄膜トランジスタを有する低消費電力の半導体装置とすることができる。
で形成すればよい。
1上に形成される。
オーバーコート層4543で覆う構成となっている。
は、実施の形態1で示した保護絶縁層408と同様に形成すればよく、例えば窒化珪素膜
をスパッタリング法で形成すればよい。
517は、薄膜トランジスタ4510のソース電極層またはドレイン電極層と配線層45
50を介して電気的に接続されている。なお発光素子4511の構成は、第1電極451
7、電界発光層4512、第2電極4513の積層構造であるが、示した構成に限定され
ない。発光素子4511から取り出す光の方向などに合わせて、発光素子4511の構成
は適宜変えることができる。
特に感光性の材料を用い、第1電極4517上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連
続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
されていてもどちらでも良い。
13及び隔壁4520上に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、窒化珪素膜、窒化
酸化珪素膜、DLC膜等を形成することができる。
、または画素部4502に与えられる各種信号及び電位は、FPC4518a、4518
bから供給されている。
形成され、端子電極4516は、薄膜トランジスタ4509のソース電極層及びドレイン
電極層と同じ導電膜から形成されている。
して電気的に接続されている。
ない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリル
フィルムのような透光性を有する材料を用いる。
脂または熱硬化樹脂を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル、
ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEV
A(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。例えば充填材として窒素を用い
ればよい。
位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよ
い。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により
反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜によって形成された駆動回
路で実装されていてもよい。また、信号線駆動回路のみ、或いは一部、又は走査線駆動回
路のみ、或いは一部のみを別途形成して実装しても良く、図13の構成に限定されない。
ることができる。
半導体装置の一形態に相当する液晶表示パネルの外観及び断面について、図14を用いて
説明する。図14は、薄膜トランジスタ4010、4011、及び液晶素子4013を、
第1の基板4001と第2の基板4006との間にシール材4005によって封止した、
パネルの平面図であり、図14(B)は、図14(A)または図14(C)のM−Nにお
ける断面図に相当する。
ようにして、シール材4005が設けられている。また画素部4002と、走査線駆動回
路4004の上に第2の基板4006が設けられている。よって画素部4002と、走査
線駆動回路4004とは、第1の基板4001とシール材4005と第2の基板4006
とによって、液晶層4008と共に封止されている。また第1の基板4001上のシール
材4005によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶
半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路4003が実装されている。
ワイヤボンディング方法、或いはTAB方法などを用いることができる。図14(A)は
、COG方法により信号線駆動回路4003を実装する例であり、図14(C)は、TA
B方法により信号線駆動回路4003を実装する例である。
薄膜トランジスタを複数有しており、図14(B)では、画素部4002に含まれる薄膜
トランジスタ4010と、走査線駆動回路4004に含まれる薄膜トランジスタ4011
とを例示している。薄膜トランジスタ4010、4011上には絶縁層4041、404
2、4020、4021が設けられている。
含む信頼性の高い薄膜トランジスタを適用することができる。駆動回路用の薄膜トランジ
スタ4011及び画素用の薄膜トランジスタ4010としては、実施の形態1乃至7で示
した薄膜トランジスタを用いることができる。本実施の形態において、薄膜トランジスタ
4010、4011はnチャネル型薄膜トランジスタである。
チャネル形成領域と重なる位置に導電層4040が設けられている。導電層4040を酸
化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、BT試験前後にお
ける薄膜トランジスタ4011のしきい値電圧の変化量を低減することができる。また、
導電層4040は、電位が薄膜トランジスタ4011のゲート電極層と同じでもよいし、
異なっていても良く、第2のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層
4040の電位がGND、0V、或いはフローティング状態であってもよい。
ース電極層又はドレイン電極層と、配線層4050を介してと電気的に接続されている。
そして液晶素子4013の対向電極層4031は第2の基板4006上に形成されている
。画素電極層4030と対向電極層4031と液晶層4008とが重なっている部分が、
液晶素子4013に相当する。なお、画素電極層4030、対向電極層4031はそれぞ
れ配向膜として機能する絶縁層4032、4033が設けられ、絶縁層4032、403
3を介して液晶層4008を挟持している。
き、ガラス、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては
、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PV
F(ポリビニルフルオライド)フィルム、ポリエステルフィルム、またはアクリル樹脂フ
ィルムを用いることができる。
画素電極層4030と対向電極層4031との間の距離(セルギャップ)を制御するため
に設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。また、対向電極層4031
は、薄膜トランジスタ4010と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続され
る。共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極層40
31と共通電位線とを電気的に接続することができる。なお、導電性粒子はシール材40
05に含有させる。
あり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直
前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善
するために5重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層4008に
用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が1msec
以下と短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
子に用いる電極層という順に設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。ま
た、偏光板と着色層の積層構造も本実施の形態に限定されず、偏光板及び着色層の材料や
作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、表示部以外にブラックマトリクスとし
て機能する遮光膜を設けてもよい。
形成されている。絶縁層4041は実施の形態1で示した酸化物絶縁層407と同様な材
料及び方法で形成すればよい。ここでは、絶縁層4041として、実施の形態1を用いて
スパッタリング法により酸化珪素膜を形成する。また、絶縁層4041上に接して保護絶
縁層4042を形成する。また、保護絶縁層4042は実施の形態1で示した保護絶縁層
408と同様に形成すればよく、例えば窒化珪素膜を用いることができる。また、保護絶
縁層4042上に薄膜トランジスタの表面凹凸を低減するため平坦化絶縁膜として機能す
る絶縁層4021で覆う構成となっている。
ミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機
材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)
、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)等を用いる
ことができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層
4021を形成してもよい。
ピンコート法、ディッピング法、スプレー塗布法、液滴吐出法(インクジェット法、スク
リーン印刷、オフセット印刷等)、ロールコート法、カーテンコート法、ナイフコート法
等を用いることができる。絶縁層4021の焼成工程と半導体層のアニールを兼ねること
で効率よく半導体装置を作製することが可能となる。
、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、
酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す。)、
インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する
透光性の導電性材料を用いることができる。
ともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形
成した画素電極は、シート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光率
が70%以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗
率が0.1Ω・cm以下であることが好ましい。
ば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンま
たはその誘導体、若しくはこれらの2種以上の共重合体などがあげられる。
002に与えられる各種信号及び電位は、FPC4018から供給されている。
ら形成され、端子電極4016は、薄膜トランジスタ4010、4011のソース電極層
及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。
て電気的に接続されている。
装している例を示しているがこの構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実
装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して
実装しても良い。
S(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Fiel
d Switching)モード、MVA(Multi−domain Vertica
l Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical A
lignment)モード、ASM(Axially Symmetric align
ed Micro−cell)モード、OCB(Optical Compensate
d Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Li
quid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric
Liquid Crystal)モードなどを用いることができる。
る。VA型の液晶表示装置は、電圧が印加されていないときにパネル面に対して液晶分子
が垂直方向を向く方式である。本実施の形態では、特に画素(ピクセル)をいくつかの領
域(サブピクセル)に分け、それぞれ別の方向に分子を倒すよう工夫されている。これを
マルチドメイン化あるいはマルチドメイン設計という。以下の説明では、マルチドメイン
設計が考慮された液晶表示装置について説明する。
の平面図であり、図中に示す切断線Y−Zに対応する断面構造を図15に表している。以
下の説明ではこの両図を参照して説明する。
続されている。各TFTは、異なるゲート信号で駆動されるように構成されている。すな
わち、マルチドメイン設計された画素において、個々の画素電極に印加する信号を、独立
して制御する構成を有している。
62を介してTFT628のソース電極層又はドレイン電極層618と接続している。ま
た、画素電極層626は絶縁層620、絶縁層620を覆う絶縁層622に設けられたコ
ンタクトホール627とコンタクトホール661において、配線663を介してTFT6
29のソース電極層又はドレイン電極層619と接続している。TFT628のゲート配
線602と、TFT629のゲート配線603には、異なるゲート信号を与えることがで
きるように分離されている。一方、データ線として機能するソース電極層又はドレイン電
極層616は、TFT628とTFT629で共通に用いられている。TFT628とT
FT629は実施の形態1乃至7のいずれか一の薄膜トランジスタを適宜用いることがで
きる。
電極層415a及びドレイン電極層415bと同様の工程及び材料で形成することができ
る。また、配線662、663も実施の形態1で示した配線層417a、417b、41
8a、418bと同様な工程及び材料で形成することができる。
、配線より薄い膜を用いる。ソース電極層及びドレイン電極層の膜厚が薄い導電膜である
ため、ゲート電極層との寄生容量を小さくすることができる。よって、酸化物半導体層を
用いる薄膜トランジスタを有する低消費電力の半導体装置とすることができる
たは画素電極と電気的に接続する容量電極と保持容量を形成する。
離されている。V字型に広がる画素電極層624の外側を囲むように画素電極層626が
形成されている。画素電極層624と画素電極層626に印加する電圧のタイミングを、
TFT628及びTFT629により異ならせることで、液晶の配向を制御している。こ
の画素構造の等価回路を図18に示す。TFT628はゲート配線602と接続し、TF
T629はゲート配線603と接続している。ゲート配線602とゲート配線603は異
なるゲート信号を与えることで、TFT628とTFT629の動作タイミングを異なら
せることができる。
ている。また、第2の着色膜636と対向電極層640の間にはオーバーコート膜とも呼
ばれる平坦化膜637が形成され、液晶の配向乱れを防いでいる。図17に対向基板側の
構造を示す。対向電極層640は異なる画素間で共通化されている電極であるが、スリッ
ト641が形成されている。このスリット641と、画素電極層624及び画素電極層6
26側のスリット625とを交互に咬み合うように配置することで、斜め電界が効果的に
発生させて液晶の配向を制御することができる。これにより、液晶が配向する方向を場所
によって異ならせることができ、視野角を広げている。
子が形成されている。また、画素電極層626と液晶層650と対向電極層640が重な
り合うことで、第2の液晶素子が形成されている。また、一画素に第1の液晶素子と第2
の液晶素子が設けられたマルチドメイン構造である。
本実施の形態では、本発明の一実施の形態である半導体装置として電子ペーパーの例を示
す。
型の電子ペーパーを示す。半導体装置に用いられる薄膜トランジスタ581としては、実
施の形態1乃至7のいずれか一の薄膜トランジスタを適宜用いることができる。
トボール表示方式とは、白と黒に塗り分けられた球形粒子を表示素子に用い、電極層であ
る第1の電極層及び第2の電極層の間に配置し、第1の電極層及び第2の電極層に電位差
を生じさせての球形粒子の向きを制御することにより、表示を行う方法である。
タであり、ソース電極層又はドレイン電極層は、酸化物絶縁層583、保護絶縁層584
に形成される開口において配線層589a、589bと電気的に接続している。配線層5
89bは、上方に設けられた絶縁層585に形成される開口において第1の電極層587
と接して設けられており、薄膜トランジスタ581と第1の電極層587とは配線層58
9a、589bを介して電気的に接続されている。
イン電極層415bと同様の工程及び材料で形成することができる。また、配線層589
a、589bも実施の形態1で示した配線層417a、417b、418a、418bと
同様な工程及び材料で形成することができる。
、配線層より薄い膜を用いる。ソース電極層及びドレイン電極層の膜厚が薄い導電膜であ
るため、ゲート電極層との寄生容量を小さくすることができる。よって、酸化物半導体層
を用いる薄膜トランジスタを有する低消費電力の半導体装置とすることができる。
0bを有し、周りに液体で満たされているキャビティ594を含む球形粒子が設けられて
おり、球形粒子の周囲は樹脂等の充填材595で充填されている(図19参照。)。本実
施の形態においては、第1の電極層587が画素電極に相当し、対向基板596に設けら
れる第2の電極層588が共通電極に相当する。
と、正に帯電した白い微粒子と負に帯電した黒い微粒子とを封入した直径10μm〜20
0μm程度のマイクロカプセルを用いる。第1の電極層と第2の電極層との間に設けられ
るマイクロカプセルは、第1の電極層と第2の電極層によって、電場が与えられると、白
い微粒子と、黒い微粒子が逆の方向に移動し、白または黒を表示することができる。この
原理を応用した表示素子が電気泳動表示素子であり、一般的に電子ペーパーとよばれてい
る。電気泳動表示素子は、液晶表示素子に比べて反射率が高いため、補助ライトは不要で
あり、また消費電力が小さく、薄暗い場所でも表示部を認識することが可能である。また
、表示部に電源が供給されない場合であっても、一度表示した像を保持することが可能で
あるため、電波発信源から表示機能付き半導体装置(単に表示装置、又は表示装置を具備
する半導体装置ともいう)を遠ざけた場合であっても、表示された像を保存しておくこと
が可能となる。
。
本明細書に開示する半導体装置は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適用すること
ができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン
受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメ
ラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型
ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられ
る。
1101に組み込まれた表示部1102の他、操作ボタン1103、外部接続ポート11
04、スピーカ1105、マイク1106などを備えている。
報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、表示部
1102を指などで触れることにより行うことができる。
示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示
モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合
、表示部1102の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好
ましい。
有する検出装置を設けることで、携帯電話機1100の向き(縦か横か)を判断して、表
示部1102の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
ボタン1103の操作により行われる。また、表示部1102に表示される画像の種類に
よって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画の
データであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
部1102のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モード
から表示モードに切り替えるように制御してもよい。
02に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことがで
きる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシ
ング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
スタを複数配置する。
複数の機能を備えることができる。例えば電話機能に加えて、コンピュータを内蔵し、様
々なデータ処理機能を備えることもできる。
成されている。筐体1800には、表示パネル1802、スピーカー1803、マイクロ
フォン1804、ポインティングデバイス1806、カメラ用レンズ1807、外部接続
端子1808などを備え、筐体1801には、キーボード1810、外部メモリスロット
1811などを備えている。また、アンテナは筐体1801内部に内蔵されている。
ている複数の操作キー1805を点線で示している。
宜変化する。また、表示パネル1802と同一面上にカメラ用レンズ1807を備えてい
るため、テレビ電話が可能である。スピーカー1803及びマイクロフォン1804は音
声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生などが可能である。さらに、筐体1800と筐
体1801は、スライドし、図20(B)のように展開している状態から重なり合った状
態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。
であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部
メモリスロット1811に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応でき
る。
よい。
00は、筐体9601に表示部9603が組み込まれている。表示部9603により、映
像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド9605により筐体9601
を支持した構成を示している。
コン操作機9610により行うことができる。リモコン操作機9610が備える操作キー
9609により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部9603に表示され
る映像を操作することができる。また、リモコン操作機9610に、当該リモコン操作機
9610から出力する情報を表示する表示部9607を設ける構成としてもよい。
より一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向
(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
スタを複数配置する。
を示している。例えば、デジタルフォトフレーム9700は、筐体9701に表示部97
03が組み込まれている。表示部9703は、各種画像を表示することが可能であり、例
えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同
様に機能させることができる。
スタを複数配置する。
Bケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構
成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に
備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレーム9700
の記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して
画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部9703に表示させることができ
る。
。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
り、連結部9893により、開閉可能に連結されている。筐体9881には表示部988
2が組み込まれ、筐体9891には表示部9883が組み込まれている。
スタを複数配置する。
86、LEDランプ9890、入力手段(操作キー9885、接続端子9887、センサ
9888(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度
、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、
振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9889)等を備
えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも本明細
書に開示する薄膜トランジスタを備えた構成であればよく、その他付属設備が適宜設けら
れた構成とすることができる。図22に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されている
プログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通
信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図22に示す携帯型遊技機が有する機能
はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
して用いた例である。実施の形態4または実施の形態5で示した発光装置は大面積化も可
能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、上記実施の形態で示
した発光装置は、卓上照明器具3000として用いることも可能である。なお、照明器具
には天井固定型の照明器具、卓上照明器具の他にも、壁掛け型の照明器具、車内用照明、
誘導灯なども含まれる。
うな様々な電子機器の表示パネルに配置することができる。薄膜トランジスタを表示パネ
ルのスイッチング素子として用いることにより、信頼性の高い電子機器を提供することが
できる。
本明細書に開示する半導体装置は、電子ペーパーとして適用することができる。電子ペー
パーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である
。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍(電子ブック)、ポスター、電車などの乗り
物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる
。電子機器の一例を図23に示す。
00は、筐体2701および筐体2703の2つの筐体で構成されている。筐体2701
および筐体2703は、軸部2711により一体とされており、該軸部2711を軸とし
て開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うこ
とが可能となる。
込まれている。表示部2705および表示部2707は、続き画面を表示する構成として
もよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とするこ
とで、例えば右側の表示部(図23では表示部2705)に文章を表示し、左側の表示部
(図23では表示部2707)に画像を表示することができる。
701において、電源2721、操作キー2723、スピーカ2725などを備えている
。操作キー2723により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキー
ボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側
面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子、またはACアダプタおよびUSBケ
ーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成と
してもよい。さらに、電子書籍2700は、電子辞書としての機能を持たせた構成として
もよい。
電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすること
も可能である。
Claims (5)
- 基板上のゲート電極と、
前記基板上のゲート配線と、
前記ゲート電極上及び前記ゲート配線上のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上の、前記ゲート電極と重なる領域を有する酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層と電気的に接続されたソース電極と、
前記酸化物半導体層と電気的に接続されたドレイン電極と、
前記ソース電極上、前記ドレイン電極上、及び前記ゲート絶縁膜上の、前記酸化物半導体層と接する領域を有する酸化物絶縁層と、
前記酸化物絶縁層上に設けられ、前記ソース電極と電気的に接続された第1の配線と、
前記酸化物絶縁層上に設けられ、前記ドレイン電極と電気的に接続された第2の配線と、を有し、
前記第1の配線は、前記酸化物絶縁層に設けられた第1の開口を介して、前記ソース電極と接する領域を有し、
前記第2の配線は、前記酸化物絶縁層に設けられた第2の開口を介して、前記ドレイン電極と接する領域を有し、
前記第1の配線は、前記ゲート絶縁層及び前記酸化物絶縁層を介して、前記ゲート配線と重なる領域を有し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、前記酸化物半導体層を介して前記ゲート電極と重なる領域を有し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、前記ゲート配線と重なる領域を有さず、
前記ソース電極の膜厚及び前記ドレイン電極の膜厚は、前記第1の配線の膜厚及び前記第2の配線の膜厚よりも小さく、
前記ゲート電極は、第1の方向に延在する領域を有し、
前記酸化物半導体層は、前記第1の方向と交差する第2の方向に延在しており、
前記第1の配線及び前記第2の配線は、前記第1の方向に延在する領域を有し、且つ前記第1の方向において、前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記酸化物半導体層を横断していることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
前記第1配線の抵抗及び前記第2の配線の抵抗は、前記ソース電極の抵抗及び前記ドレイン電極の抵抗よりも小さいことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1又は2において、
前記酸化物半導体層は、Inと、Znと、Gaと、を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一において、
前記酸化物半導体層と前記ソース電極との間に、第1の酸化物導電層を有し、
前記酸化物半導体層と前記ドレイン電極との間に、第2の酸化物導電層を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一において、
前記酸化物絶縁層上に無機絶縁層を有し、
前記ゲート配線は、前記ゲート絶縁層、前記酸化物絶縁層、前記無機絶縁層を介して、ソース配線と交差する領域を有することを特徴とする半導体装置。
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