JP5284545B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、酸化物半導体を用いて形成された半導体装置およびその製造方法に関する。
液晶表示装置等に用いられるアクティブマトリクス基板は、画素毎に薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下、「ＴＦＴ」）などのスイッチング素子を備えている。このようなスイッチング素子としては、従来から、アモルファスシリコン膜を活性層とするＴＦＴ（以下、「アモルファスシリコンＴＦＴ」）や多結晶シリコン膜を活性層とするＴＦＴ（以下、「多結晶シリコンＴＦＴ」）が広く用いられている。
近年、ＴＦＴの活性層の材料として、アモルファスシリコンや多結晶シリコンに代わって、酸化物半導体を用いることが提案されている。このようなＴＦＴを「酸化物半導体ＴＦＴ」と称する。酸化物半導体は、アモルファスシリコンよりも高い移動度を有している。このため、酸化物半導体ＴＦＴは、アモルファスシリコンＴＦＴよりも高速で動作することが可能である。また、酸化物半導体膜は、多結晶シリコン膜よりも簡便なプロセスで形成されるため、大面積が必要とされる装置にも適用できる。
特許文献１および２には、酸化物半導体を用いたボトムゲート構造のＴＦＴが開示されている。特許文献１に開示されたＴＦＴでは、酸化物半導体層とソース・ドレイン電極との間のコンタクト性を高めるために、これらの間に金属酸化物層が形成されている。また、特許文献２には、スイッチング素子としてボトムゲート構造の酸化物半導体ＴＦＴを備える表示装置において、酸化物半導体ＴＦＴの観察者側に遮光層を設けることも提案されている（特許文献２の図６）。
特開２００８−２１９００８号公報 特開２０１０−１５６９６０号公報
特許文献１および２に開示された従来の酸化物半導体ＴＦＴでは、酸化物半導体層の基板側にゲート電極が配置されている。このゲート電極が遮光層としても機能し、バックライト光が酸化物半導体層に入射することを抑制できる。また、特許文献２の酸化物半導体ＴＦＴでは、基板の上方からの光が酸化物半導体層に入射することを抑制できる。
しかしながら、本発明者が検討したところ、特許文献１および２に開示された構造によって、酸化物半導体層に対する光（可視光）の入射を十分に抑制することは困難であることが分かった。このため、入射光に起因してＴＦＴ特性が低下するおそれがある。
特許文献１および２に開示された従来の酸化物半導体ＴＦＴを備える半導体装置では、バックライト光のうちゲート電極によって反射されずに半導体装置内に入射した光の一部が、半導体装置内部で反射を繰り返す迷光となり、酸化物半導体層のチャネル部に入射する可能性がある。酸化物半導体層のチャネル部に光を照射した状態でゲート電極に電圧を印加すると、ゲートバイアスストレスによって、しきい値が大きくシフトする要因となる。特に、液晶ディスプレイなどの、バックライトを用いて画像表示を行うディスプレイに酸化物半導体ＴＦＴを用いると、バックライト光が酸化物半導体層に入射して酸化物半導体ＴＦＴのしきい値がシフトする結果、ディスプレイの動作不良を引き起こすおそれがある。また、携帯電話に搭載されている液晶ディスプレイに代表されるようなモバイル液晶ディスプレイでは、太陽光などの外光が酸化物半導体層に入射し、しきい値シフトを生じる可能性もある。
しきい値シフトが生じる原因は、以下のように考えられる。酸化物半導体層として、例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（以下、「ＩＧＺＯ」と略する。）層を用いる場合、ＩＧＺＯは可視光に対して完全に透明ではなく、特に青色など短波長光を吸収して準位を形成する。また、酸化物半導体層とゲート絶縁膜との界面も可視光を吸収して準位を形成する。光照射によってこのような準位が形成されると、酸化物半導体ＴＦＴのしきい値が変動する。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸化物半導体層に対する可視光の入射を抑制してしきい値の変動を抑えることにより、信頼性の高い酸化物半導体ＴＦＴを提供することにある。
本発明の半導体装置は、基板と、前記基板に支持された薄膜トランジスタとを備えた半導体装置であって、前記薄膜トランジスタは、チャネル領域と、前記チャネル領域の両側にそれぞれ位置するソースコンタクト領域およびドレインコンタクト領域とを有する酸化物半導体層と、前記基板と前記酸化物半導体層との間に、前記酸化物半導体層の少なくともチャネル領域と重なるように配置されたゲート電極と、前記ゲート電極と前記酸化物半導体層との間に形成されたゲート絶縁層と、前記ソースコンタクト領域と電気的に接続されたソース電極と、前記ドレインコンタクト領域と電気的に接続されたドレイン電極とを含み、前記ソース電極は、ソースバスラインと電気的に接続されており、前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極は第１の金属元素を含んでおり、前記酸化物半導体層は第２の金属元素を含んでおり、前記基板の法線方向から見たとき、前記ソース電極の少なくとも一部、前記ソースバスラインの少なくとも一部および前記ドレイン電極の少なくとも一部は、前記酸化物半導体層と重なっており、前記ソース電極と前記酸化物半導体層との間、前記ソースバスラインと前記酸化物半導体層との間、および、前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層との間には、第１および第２の金属元素を含み、前記ソース電極よりも可視光に対する反射率の低い低反射層が形成されている。
ある好ましい実施形態において、前記第２の金属元素はインジウムであり、前記低反射層は金属インジウムを含む。
ある好ましい実施形態において、前記低反射層は、前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層とが反応し、前記第１の金属元素の酸化と前記第２の金属元素の還元とが生じることによって形成された反応層である。
ある好ましい実施形態において、前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極の下面全体は前記低反射層に接触している。
ある好ましい実施形態において、前記基板の法線方向から見たとき、前記低反射層は、前記ソース電極の前記チャネル領域側の端部から前記ドレイン電極側に距離Ｄｓだけ延びて前記チャネル領域の一部を覆っており、かつ、前記ドレイン電極の前記チャネル領域側の端部から前記ソース電極側に距離Ｄｄだけ延びて前記チャネル領域の一部を覆っており、距離Ｄｓおよび距離Ｄｄの和はチャネル長よりも小さい。
ある好ましい実施形態において、前記距離ＤｓおよびＤｄはいずれも０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。
ある好ましい実施形態において、上記半導体装置は、前記酸化物半導体層の少なくとも前記チャネル領域を覆うエッチストップをさらに備える。
ある好ましい実施形態において、上記半導体装置は、前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極を覆う第１層間絶縁層をさらに備え、前記低反射層は、前記酸化物半導体層の上に前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極を形成し、これらを覆う前記第１層間絶縁層を形成した後、２００℃以上４００℃以下の温度でアニール処理を行うことによって形成された層である。
ある好ましい実施形態において、上記半導体装置は、前記基板の背面側に設けられたバックライトをさらに備える。
ある好ましい実施形態において、前記第１の金属元素はチタンであり、前記酸化物半導体層はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体を含み、前記第２の金属元素はインジウムである。
本発明の液晶表示装置は、上記のいずれかに記載の半導体装置を備える液晶表示装置であって、前記基板に対向するように保持された対向基板と、前記基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と、光硬化性樹脂を含むシール材で形成され、前記液晶層を包囲するシール部とを備え、前記液晶表示装置は、複数の画素を有する表示領域と、前記表示領域の周縁に位置する額縁領域とを有し、前記薄膜トランジスタは前記表示領域に配置され、前記シール部は前記額縁領域に配置されており、前記額縁領域において、前記基板には、前記シール部と前記表示領域との間に、前記シール材を硬化させるための光を吸収する光吸収層が形成されており、前記対向基板には、前記シール部と前記表示領域との間に遮光層が形成されており、前記光吸収層は、前記薄膜トランジスタの前記酸化物半導体層と同じ酸化物半導体膜から形成された酸化物半導体層である。
本発明の液晶表示装置は、上記のいずれかに記載の半導体装置を備える液晶表示装置であって、前記基板に対向するように保持された対向基板と、前記基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と、光硬化性樹脂を含むシール材で形成され、前記液晶層を包囲するシール部とを備え、前記液晶表示装置は、複数の画素を有する表示領域と、前記表示領域の周縁に位置する額縁領域とを有し、前記薄膜トランジスタは前記表示領域に配置され、前記シール部は前記額縁領域に配置されており、前記額縁領域において、前記基板には、前記シール部の一部と重なるように、前記シール材を硬化させるための光を反射する光反射層が形成されており、前記対向基板には、前記シール部の一部と重なり、かつ、前記光反射層と対向するように遮光層が形成されており、前記光反射層は前記ソース電極と同じ金属膜から形成された金属層であり、前記金属層と前記基板との間には、前記基板側から、前記薄膜トランジスタの前記酸化物半導体層と同じ酸化物半導体膜から形成された光吸収層と、前記第１および第２の金属元素を含み、前記光に対する反射率が前記金属層よりも低い層とが形成されている。
ある好ましい実施形態において、前記光吸収層の一部は、前記シール部と前記表示領域との間に位置し、かつ、前記金属層によって覆われていない。
ある好ましい実施形態において、前記シール部は、液晶材料を注入するための隙間を有しており、光硬化性樹脂で形成され、前記隙間を封止するための封止部をさらに備え、前記光吸収層は、前記封止部と前記表示領域との間にも配置されている。
ある好ましい実施形態において、前記シール部は、液晶材料を注入するための隙間を有しており、前記隙間を封止するための封止部をさらに備え、前記光反射層は、前記封止部の一部とも重なるように配置されている。
本発明の半導体装置の製造方法は、（Ａ）基板上にゲート電極を形成する工程と、（Ｂ）前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程と、（Ｃ）前記ゲート絶縁層の上に酸化物半導体層を形成する工程と、（Ｄ）前記酸化物半導体層の上に、ソース電極、前記ソース電極に接続されたソースバスライン、および前記ソース電極と電気的に分離されたドレイン電極を形成する工程と、（Ｅ）前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極を覆うように第１層間絶縁層を形成する工程と、（Ｆ）２００℃以上４００℃以下の温度でアニール処理を行って、前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層との間に、それぞれ、前記ソース電極よりも可視光に対する反射率の低い低反射層を形成する工程とを包含する。
ある好ましい実施形態において、上記製造方法は、前記工程（Ｃ）と前記工程（Ｄ）との間に、前記酸化物半導体層のうちチャネル領域となる部分を覆うエッチストップを形成する工程をさらに包含する。
本発明の半導体装置の製造方法は、（Ａ）基板上にゲート電極を形成する工程と、（Ｂ）前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程と、（Ｃ）前記ゲート絶縁層の上に酸化物半導体膜および金属膜をこの順で堆積し、得られた積層膜のパターニングを行うことにより、酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層と同じパターンを有する金属層とを得る工程と、（Ｄ）前記金属層のパターニングを行なうことにより、前記金属層からソース電極、前記ソース電極に接続されたソースバスライン、および前記ソース電極と電気的に分離されたドレイン電極を形成する工程と、（Ｅ）前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極を覆うように第１層間絶縁層を形成する工程と、（Ｆ）２００℃以上４００℃以下の温度でアニール処理を行って、前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層との間に、それぞれ、前記ソース電極よりも可視光に対する反射率の低い低反射層を形成する工程とを包含する。
ある好ましい実施形態において、前記金属膜はチタン膜を含み、前記酸化物半導体層はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体を含む。
ある好ましい実施形態において、前記工程（Ｆ）において、前記アニール処理の温度は３５０℃以上４００℃以下である。
本発明によると、酸化物半導体ＴＦＴを備える半導体装置において、酸化物半導体層への可視光の入射を抑制できるので、可視光の入射に起因する酸化物半導体ＴＦＴのしきい値シフトを抑えることができ、信頼性を高めることができる。
また、上記半導体装置を、生産性を低下させることなく製造できる。
（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明による第１の実施形態の半導体装置１００１の平面図および断面図である。 低反射層の組成の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｈ）は、それぞれ、半導体装置１００１の製造方法の一例を説明するための工程断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、半導体装置１００１の製造方法の他の例を説明するための工程断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、半導体装置１００１のソース・ゲート接続部の構造を例示する断面図である。 本発明による第２の実施形態の半導体装置１００２の断面図である。 （ａ）〜（ｈ）は、それぞれ、半導体装置１００２の製造方法の一例を説明するための工程断面図である。 本発明による第２の実施形態の他の半導体装置１００３の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、半導体装置１００３のソース・ゲート接続部の構造を例示する断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、第３の実施形態の液晶表示装置２００１の平面図および拡大断面図である。 第３の実施形態の他の液晶表示装置２００２の断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、第４の実施形態の液晶表示装置２００３の平面図および拡大断面図である。 従来の酸化物半導体ＴＦＴの、ＵＶ光の照射による特性の変化を示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、従来の酸化物半導体ＴＦＴの構造を例示する断面図である。
まず、酸化物半導体ＴＦＴを備える従来の半導体装置において、半導体装置内部で反射を繰り返す迷光がＴＦＴに与える影響を説明する。
図１４（ａ）は、ボトムゲート構造を有する従来の酸化物半導体ＴＦＴを備えた半導体装置３００１を例示する断面図である。図示するＴＦＴ構造は、例えば特許文献２に開示されている。
半導体装置３００１は、基板４２と、基板４２の上に形成されたゲート電極４４と、ゲート電極４４を覆うゲート絶縁膜４６と、ゲート絶縁膜４６の上に形成された酸化物半導体層４８と、ソース電極５０と、ドレイン電極５２とを有している。酸化物半導体層４８は、チャネル領域４８ｃと、チャネル領域４８ｃの両側に配置されたソースコンタクト領域４８ｓおよびドレインコンタクト領域４８ｄとを有している。チャネル領域４８ｃは、ゲート絶縁膜４６を介してゲート電極４４と重なっている。ソースコンタクト領域４８ｓはソース電極５０と接し、ドレインコンタクト領域４８ｄはドレイン電極５２と接している。図示しないが、基板４２の裏面（ＴＦＴが形成された面と反対側の表面）側にはバックライトが設けられている。
半導体装置３００１では、バックライトから出射される光（バックライト光）のうち、酸化物半導体層４８に向かって基板４２の法線方向Ｄに進む光６０ａは、ゲート電極４４によって反射され、酸化物半導体層４８には入射しない。しかしながら、バックライト光のうちゲート電極４４によって反射されずに半導体装置３００１内に入射した光の一部６０ｂは、ソース電極（またはソースバスライン）５０、ドレイン電極（またはドレイン配線）５２およびゲート電極（またはゲート配線）４４などの金属表面で繰り返し反射され、チャネル領域４８ｃに入射するおそれがある。本明細書では、光６０ｂのように、半導体装置内部で繰り返し反射（多重反射）される光を「迷光」と称する。なお、ここではバックライト光を例に説明したが、外光が基板４２側から半導体装置３００１内部に入射する場合も同様である。
また、特許文献１に開示された酸化物半導体ＴＦＴ３００２では、図１４（ｂ）に示すように、酸化物半導体層４８とソース電極５０との間、および酸化物半導体層４８とドレイン電極５２との間に、コンタクト性を改善するための金属酸化物層５４、５６が形成されている。しかしながら、チャネル領域４８ｃへの光の入射を低減するように構成されていない。本発明者が調べたところ、金属酸化物層５４、５６の可視光に対する反射率は例えば２０％程度であると見込まれる。このため、金属酸化物層５４、５６を設けても、迷光の多重反射を十分に抑制することは困難である。さらに、半導体装置３００２では、チャネル領域４８ｃの一部はゲート電極４４と重なっていないので、バックライト光がチャネル領域４８ｃに直接入射するおそれもある。
一方、図示しないが、特許文献２には、酸化物半導体ＴＦＴの観察者側、すなわちソースおよびドレイン電極よりも上方に遮光層を配置することも提案されている。従って、遮光層によって、観察者側から半導体装置に入射する光が酸化物半導体層に入ることを抑制できる。しかしながら、遮光層はソースおよびドレイン電極の上方に配置されているため、背面基板のうちゲート電極の形成されていない領域を透過して半導体装置に入射した光（図１４（ａ）の光６０ｂ）が繰り返し反射されて酸化物半導体層に入射することを抑制できない。
さらに、バックライト光などの光は、酸化物半導体ＴＦＴの近傍に入射しなくても、半導体装置内のどこかに入射すると、ソースバスラインなどの配線の表面によって反射を繰り返しながら酸化物半導体ＴＦＴの近傍まで進む可能性もある。特許文献１および２に開示された構成では、そのような光が酸化物半導体層に入射することを抑制できない。
これに対し、本発明者は、酸化物半導体ＴＦＴのソース電極、ドレイン電極およびソースバスラインと酸化物半導体層との間に、可視光に対する反射率の低い低反射率層を形成することによって、上述したような迷光を低減できることを見出した。また、低反射率層として、ソースおよびドレイン電極に含まれる金属と酸化物半導体との酸化還元反応によって形成された層を用いることにより、コンタクト性を維持しつつ、かつ、製造工程を複雑にすることなく、迷光によるＴＦＴの特性低下を実現できることを見出し、本願発明に至った。
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明による半導体装置の第１の実施形態を説明する。本実施形態の半導体装置は、酸化物半導体からなる活性層を有する薄膜トランジスタ（酸化物半導体ＴＦＴ）を備える。なお、本実施形態の半導体装置は、酸化物半導体ＴＦＴを備えていればよく、アクティブマトリクス基板、各種表示装置、電子機器などを広く含む。
ここでは、酸化物半導体ＴＦＴをスイッチング素子として備えるＴＦＴ基板を例に説明する。本実施形態のＴＦＴ基板は、液晶表示装置に好適に用いられ得る。
図１（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の半導体装置１００１の断面図および平面図である。
本実施形態の半導体装置（ＴＦＴ基板）１００１は、複数の画素部１０１を含む表示領域１００と、表示領域以外の領域に形成された端子配置領域（図示せず）とを有している。
各画素部１０１には、画素の列方向に沿って延びるソースバスライン１３ｓと、画素の行方向に沿って延びるゲートバスライン３ｇと、酸化物半導体ＴＦＴ１０３とが設けられている。本実施形態では、ゲートバスライン３ｇはゲート電極３ａを含んでいる。酸化物半導体ＴＦＴ１０３は、ソースバスライン１３ｓとゲートバスライン３ｇとの交差する点の近傍に配置されている。なお、半導体装置１００１はＣＳ容量をさらに有していてもよい。
各ソースバスライン１３ｓは、表示領域１００の端部まで延び、ソース・ゲート接続部１０７において、ゲート電極と同一膜から形成された配線（「ゲート接続配線」と呼ぶ。）３ｃと電気的に接続される。ゲート接続配線３ｃはさらに端子配置領域まで延びて、不図示の端子部（ソース端子）において外部配線と接続される。一方、図示しないが、ゲートバスライン３ｇも、端子配置領域まで延びて、端子部（ゲート端子）において外部配線と接続される。
酸化物半導体ＴＦＴ１０３の酸化物半導体層７は、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄとそれぞれ接続されている。ソース電極１３ａｓは、対応するソースバスライン１３ｓと接続されている。ドレイン電極１３ａｄは、画素電極１９と接続されている。また、酸化物半導体層７のうちチャネルが形成される領域（チャネル領域）７ｃは、ゲート電極３ａと重なるように配置されている。
基板１の法線方向から見たとき、酸化物半導体層７は、ソース電極１３ａｓの少なくとも一部、ドレイン電極１３ａｄの少なくとも一部およびソースバスライン１３ｓの少なくとも一部と重なっている。図示する例では、酸化物半導体層７は、ソース電極１３ａｓ、ソースバスライン１３ｓおよびドレイン電極１３ａｄのパターン全体と重なるようなパターンを有する。なお、酸化物半導体層７は、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄの下に位置するパターンと、ソースバスライン１３ｓの下に位置するパターンとを含む複数のパターンとに分離されていてもよい。
次いで、図１（ｂ）を参照しながら酸化物半導体ＴＦＴ１０３の断面構造を説明する。
図１（ｂ）は、半導体装置１００１の酸化物半導体ＴＦＴ１０３のＩ−Ｉ’線に沿った断面を示している。
酸化物半導体ＴＦＴ１０３は、基板１の上に設けられたゲート電極３ａと、ゲート電極３ａを覆うゲート絶縁層５と、ゲート絶縁層５上に形成された酸化物半導体層７とを備えている。本実施形態における酸化物半導体層７は、例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＩＧＺＯ）層である。酸化物半導体層７は、チャネル領域７ｃと、チャネル領域７ｃの両側にそれぞれ配置されたソースコンタクト領域７ｓおよびドレインコンタクト領域７ｄを有している。チャネル領域７ｃは、ゲート絶縁層５を介してゲート電極３ａと重なっている。酸化物半導体層７のソースコンタクト領域７ｓの上にはソース電極１３ａｓが設けられている。ソースコンタクト領域７ｓとソース電極１３ａｓとの間には低反射層４ｓが形成されており、ソース電極１３ａｓは低反射層４ｓを介してソースコンタクト領域７ｓと電気的に接続されている。低反射層４ｓは、酸化物半導体層７とソースバスライン１３ｓとの間にも形成されている。また、酸化物半導体層７のドレインコンタクト領域７ｄの上にはドレイン電極１３ａｄが設けられている。ドレインコンタクト領域７ｄとドレイン電極１３ａｄとの間には低反射層４ｄが形成されており、ドレイン電極１３ａｄは低反射層４ｄを介してドレインコンタクト領域７ｄと電気的に接続されている。
本明細書において、「低反射層４ｓ、４ｄ」は、ソースバスライン１３ｓ、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄに含まれる金属元素（例えばチタン）と、酸化物半導体層７に含まれる金属元素（例えばインジウム）とを含み、ソースバスライン１３ｓ、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄよりも可視光に対する反射率の低い層を指すものとする。本実施形態における低反射層４ｓ、４ｄは、例えば、ソースバスライン１３ｓ、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄに含まれる金属元素と酸化物半導体層７の酸化物半導体との酸化還元反応によって形成された反応層である。
酸化物半導体ＴＦＴ１０３は、ソース電極１３ａｓ、ソースバスライン１３ｓおよびドレイン電極１３ａｄの上に形成された層間絶縁層２０で覆われている。層間絶縁層２０の構造および材料は特に限定しない。本実施形態における層間絶縁層２０は、第１層間絶縁層（パッシベーション膜）２０Ａと、第１層間絶縁層２０Ａの上に形成された第２層間絶縁層２０Ｂとを含んでいる。
第２層間絶縁層２０Ｂの上には画素電極１９が配置されている。画素電極１９は、第１および第２層間絶縁層２０Ａ、２０Ｂに形成されたコンタクトホール内で、ドレイン電極１３ａｄと接している。
本実施形態では、ゲート電極３ａのチャネル長方向の幅Ｇは、ソース電極１３ａｓのチャネル領域７ｃ側の端部とドレイン電極１３ａｄのチャネル領域７ｃ側の端部とのチャネル長方向の距離（見かけ上のチャネル長）Ｌよりも大きい。また、ゲート電極３ａは、基板１の裏面側から見たとき、チャネル領域７ｃの全体と、ソースコンタクト領域７ｓの一部およびドレインコンタクト領域７ｄの一部と重なるように配置されており、いわゆるオフセット領域が設けられていない。このような構成により、基板１を透過したバックライト光が直接酸化物半導体層７のチャネル領域７ｃに入射することを効果的に抑制できる。
本実施形態の半導体装置１００１は、ソースバスライン１３ｓ、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ｄの基板側に低反射層４ｓ、４ｄが設けられているので、次のような利点を有する。
図１（ｂ）に示すように、半導体装置１００１の内部に入射したバックライト光や太陽光などの光２９の一部は、低反射層４ｓ、４ｄとゲート電極３ａまたはゲートバスライン３ｇとの間で多重に反射される。低反射層４ｓ、４ｄの反射率は、ソース電極１３ａｓなどの金属層の反射率よりも小さいことから、光２９の強度は、多重反射されている間に低減される。従って、多重反射によってチャネル領域７ｃに入射する光の量を従来よりも小さく抑えることができる。
このように、本実施形態によると、酸化物半導体ＴＦＴ１０３の光による劣化を抑制でき、信頼性を高めることができる。
基板１の法線方向から見たとき、低反射層４ｓは、ソース電極１３ａｓのチャネル領域側ｃの端部からドレイン電極１３ａｄ側に距離Ｄｓだけ延びてチャネル領域７ｃの一部を覆っていることが好ましい。同様に、低反射層４ｄは、ドレイン電極１３ａｄのチャネル領域７ｃ側の端部からソース電極１３ａｓ側に距離Ｄｄだけ延びてチャネル領域７ｃの一部を覆っていることが好ましい。この場合、低反射層４ｓおよび４ｄが互いに接しないように、距離Ｄｓおよび距離Ｄｄを制御する必要がある。すなわち、距離ＤｓおよびＤｄの和はチャネル長Ｌよりも小さくなるように設定される。これにより、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄのチャネル領域７ｃ側の側面で、光２９が反射することを抑制できる。従って、チャネル領域７ｃへの光２９の入射をより効果的に低減できる。
低反射層４ｓの端部とソース電極１３ａｓの端部とのチャネル長方向における距離Ｄｓは例えば０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。同様に、低反射層４ｄの端部とドレイン電極１３ａｄの端部とのチャネル長方向における距離Ｄｄは例えば０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。距離Ｄｓ、Ｄｄが０．１μｍ以上であれば、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄのチャネル領域７ｃ側の側面における光の反射をより確実に低減できる。一方、距離Ｄｓ、Ｄｄが１μｍを超えると、チャネル長（すなわち、反射層４ｓのチャネル領域７ｃ側の端部と反射層４ｄのチャネル領域７ｃ側の端部とのチャネル方向の距離）が確保できないおそれがある。
低反射層４ｓは、ソース電極１３ａｓの下面全体と接するように形成されていることが好ましい。これにより、ソース電極１３ａｓの下面による光２９の反射を抑制できるので、より顕著な効果が得られる。同様の理由から、低反射層４ｄはドレイン電極１３ａｄの下面全体と接するように形成されていることが好ましい。また、低反射層４ｓは、ソースバスライン１３ｓの下面のうち少なくともゲート電極３ａおよびゲート接続配線３ｃの近傍に位置する部分と接するように形成されていることが好ましく、これにより、入射光の多重反射をより効果的に抑制できる。さらに効果的に抑制するためには、低反射層４ｓは、ソースバスライン１３ｓの下面全体と接するように形成される。
次いで、本実施形態における低反射層４ｓ、４ｄの組成を説明する。
後述するように、本実施形態では、酸化物半導体層７の上に、ソースバスライン１３ｓ、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄとなる金属膜を形成し、アニール処理を行うことによって、酸化物半導体層７と金属膜との間に低反射層４ｓ、４ｄを形成する。ここでは、ソースバスライン１３ｓ、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄの材料（金属材料）としてチタン、酸化物半導体としてＩＧＺＯを用い、アニール温度を３５０℃に設定して反射層４ｓ、４ｄを形成し、その組成を調べたので説明する。
オージェ電子分光法により低反射層４ｓ、４ｄ中のチタンおよびインジウムの結合状態を解析した結果を図２に示す。図２の横軸は、ソースバスライン（チタン層）１３ｓの上面からの深さ、縦軸は検出強度を表している。
解析結果から、低反射層４ｓ、４ｄ内では、チタンは酸化物性の結合状態となっており、インジウムは金属性の結合状態となっていることが確認できた。これは、低反射層４ｓ、４ｄが、配線材料であるチタンと酸化物半導体であるＩＧＺＯとの間で酸化還元反応が生じ、チタンの酸化とインジウムの還元とが同時に起こることによって形成された反応層であることを示している。この反応により生じた反応層の組成は、例えばＴｉ３９％、Ｉｎ７％、Ｇａ６％、Ｚｎ１％、Ｏ４７％である。
得られた低反射層の可視光に対する反射率を調べたところ、例えば１６％であり、Ｔｉ層の可視光に対する反射率（３０％）の略１／２であることが分かった。低反射層およびＴｉ層の可視光に対する反射率は、例えば分光測色計を用いて測定され得る。ここでは、ミノルタ製分光測色計ＣＭ−２００２を用い、正反射を含むモード（ＳＣＩモード）で、酸化物半導体層側から低反射層あるいはＴｉ層の下面の反射率を測定した。
なお、特許文献１では、ＩＧＺＯ層とソースおよびドレイン電極とを積層し、例えば３５０℃でアニール処理を行って、ＩＧＺＯ層とソースおよびドレイン電極との間に金属酸化物層を形成している。この金属酸化物層は、後で詳述するように、アニール雰囲気中の酸素による酸化反応も生じながら形成される点で本実施形態の低反射層とは異なる。また、特許文献１では、ゲート電極のチャネル長方向の幅は、チャネル領域のチャネル長よりも小さく、基板を透過したバックライト光が直接酸化物半導体層に入射するおそれがある。さらに、ＴＦＴを形成する領域（ＴＦＴ形成領域）内に島状の酸化物半導体層を形成し、酸化物半導体層と電極とのコンタクト性を改善する目的で、酸化物半導体層のソースコンタクト領域およびドレインコンタクト領域に金属酸化物層を形成している。従って、この構成では、ＴＦＴ形成領域以外の領域において、ソースバスラインの下面での光の反射を抑制することは困難である。
次に、図面を参照しながら、半導体装置１００１の製造方法の一例を説明する。
図３（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ、基板１上に、酸化物半導体ＴＦＴ１０３を形成する方法を説明するための工程断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、基板１にゲート電極（厚さ：例えばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ積層膜３３０ｎｍ）３ａおよびゲートバスライン（図示せず）を形成する。基板１としては、例えばガラス基板などの透明絶縁性の基板を用いることができる。ゲートバスラインおよびゲート電極３ａは、スパッタ法で基板１上にゲート配線膜を形成した後、フォトリソ法によりゲート配線膜のパターニングを行うことによって形成できる。ここでは、ゲート配線膜として、基板１側からチタン膜、アルミニウム膜およびチタン膜をこの順で有する３層構造の積層膜を用いる。なお、ゲート配線膜として、例えば、チタン、モリブデン、タンタル、タングステン、銅などの単層膜、それらを含む積層膜、あるいは合金膜などを用いても良い。
続いて、図３（ｂ）に示すように、ゲートバスラインおよびゲート電極３ａを覆うように、ゲート絶縁層５を形成する。ゲート絶縁層５は、ＣＶＤ法により絶縁膜を形成し、フォトリソ法によってパターニングを行うことによって形成され得る。絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜であってもよいし、それらの膜からなる積層膜であってもよい。ここでは、基板１側から窒化シリコン膜および酸化シリコン膜をこの順で有する積層膜（厚さ：３７５ｎｍ）を用いる。このように、ゲート絶縁層５の上面が酸化シリコンで構成されていると、その上に形成される酸化物半導体層に酸素欠損が生じた場合にも、酸化シリコンから酸素を補填できるので好ましい。
次いで、図３（ｃ）に示すように、ゲート絶縁層５上に酸化物半導体層７を形成する。具体的には、スパッタ法を用いて、例えば厚さが１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下のＩＧＺＯ膜をゲート絶縁層５上に形成する。この後、フォトリソグラフィにより、ＩＧＺＯ膜のパターニングを行い、酸化物半導体層７を得る。酸化物半導体層７のパターンは、ゲート電極３ａの上に位置し、チャネル領域となる部分と、ソースバスライン、ソース電極およびドレイン電極の下に配置される部分とを含む。酸化物半導体層７は、後から形成されるソースバスライン、ソース電極およびドレイン電極のパターン全体がその上に配置されるようなパターンを有することが好ましい。ここでは、酸化物半導体層７として、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）およびＺｎ（亜鉛）を１：１：１の割合で含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体層（ＩＧＺＯ層）を形成するが、Ｉｎ、ＧおよびＺｎの割合は適宜選択され得る。
ＩＧＺＯ膜の代わりに、他の酸化物半導体膜を用いて酸化物半導体層７を形成してもよい。例えばＺｎ−Ｏ系半導体（ＺｎＯ）膜、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＩＺＯ）膜、Ｚｎ−Ｔｉ−Ｏ系半導体（ＺＴＯ）膜、Ｃｄ−Ｇｅ−Ｏ系半導体膜、Ｃｄ−Ｐｂ−Ｏ系半導体膜などを用いてもよい。酸化物半導体膜として、アモルファス酸化物半導体膜を用いることが好ましい。低温で製造でき、かつ、高い移動度を実現できるからである。
次いで、図３（ｄ）に示すように、酸化物半導体層７の上に、ソースバスライン（不図示）、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄ（例えば厚さが３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のチタン単層膜）を形成する。ソースバスライン、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄは、酸化物半導体層７の上面に配置される。酸化物半導体層７のうちチャネル領域となる領域７ｃはこれらの配線で覆われず、露出している。
ソースバスライン、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄは、例えばスパッタ法により金属膜を堆積し、この金属膜をフォトリソグラフィによりパターニングすることによって形成できる。金属膜として、ここではチタン（Ｔｉ）膜を用いる。金属膜として、チタン膜を下層とし、その上に、アルミニウム、モリブデン、タンタル、タングステン、銅またはそれらの合金からなる膜を有する積層膜を用いてもよい。その場合、下層となるチタン膜の厚さは例えば３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。チタン膜が３０ｎｍ以上であれば、後の工程で所定の厚さの低反射層を形成でき、かつ、酸化物半導体層と反応しなかったチタンをソースバスラインとして残すことができる。
金属膜として積層膜を用いる場合、積層膜のうち酸化物半導体層７の上面と接する層（最下層）がチタン膜であることが好ましい。これにより、より反射率の低い低反射層が得られる。なお、チタン膜の代わりにアルミニウム膜、モリブデン膜などであっても、反射率を抑制する効果は得られる。
次いで、図３（ｅ）に示すように、ソースバスライン、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄの上に、第１層間絶縁層（パッシベーション膜）２０Ａを形成する。ここでは、第１層間絶縁層２０Ａとして、ＣＶＤ法により酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜またはそれらの積層膜を形成する。第１層間絶縁層２０Ａの厚さは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。
次いで、大気雰囲気中で２００〜４００℃の温度領域で、２時間のアニール処理を行った。これにより、図３（ｆ）に示すように、ソースバスライン１３ｓ、ソース電極１３ａｓと酸化物半導体層７との間に低反射層４ｓが形成され、ドレイン電極１３ａｄと酸化物半導体層７との間に低反射層４ｄが形成される。この後、第１層間絶縁層２０Ａに、ドレイン電極１３ａｄの表面の一部を露出する開口部１４Ａを設ける。
アニール処理では、ソースバスライン１３ｓ、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄに含まれる金属（チタン）が、酸化物半導体層７との界面から酸化物半導体層７側に拡散する。この結果、拡散したチタンと、酸化物半導体層７のＩＧＺＯとの間で酸化還元反応が生じ、チタンが酸化されると同時に、ＩＧＺＯ中のインジウムが還元されて金属インジウムとなる。この反応によって生じる反応層が低反射層４ｓ、４ｄとなる。
このように、低反射層４ｓ、４ｄは、アニール処理において配線材料との反応によって還元された金属インジウムを含む。透明なＩＧＺＯ側から入射した光の低反射層４ｓ、４ｄによる反射率は、低反射層４ｓ、４ｄの屈折率ｎおよび消衰係数κによって決まる。低反射層４ｓ、４ｄを配置することによって、ソース電極１３ａｓなど金属膜による反射を抑制しようとすると、例えば低反射層４ｓ、４ｄの消衰係数κを、ＩＧＺＯのκ（κ≒０）よりも大きく、かつ、金属（配線材料）のκ（チタン：例えば２〜３）よりも小さくすればよい。上述したように、低反射層４ｓ、４ｄが金属インジウムを含んでいると、そのκを０より大きく金属のκよりも小さくすることができるので、反射防止効果を発現する。
チタンとＩＧＺＯとを反応させて低反射層４ｓ、４ｄを形成する場合、アニール処理の温度は、３００℃以上４００℃以下であることがより好ましい。さらに好ましくは３５０℃以上４００℃以下である。アニール温度が高いほど反射率をより低減できるからである。本発明者が検討したところ、２８０℃で１時間アニール処理を行って得られた反応層の反射率は２５％であったが、３５０℃で１時間アニール処理を行って得られた反応層の反射率は１６％であり、アニール処理前の反射率（３０％）と比べて大幅に低下することが分かった。
なお、特許文献１に開示された方法では、ソースおよびドレイン配線、酸化物半導体層を露出した状態でアニール処理を行うので、これらの配線と酸化物半導体層との界面に生じた反応層において、配線材料の金属との酸化還元反応によって還元された金属インジウム（金属結合性のインジウム）は、アニール雰囲気中の酸素によって再び酸化される。金属インジウムが酸化されると、その金属性結合が共有結合性の結合へと変化し、より透明な層（すなわちκ≒０）となる。このように、特許文献１の方法で形成された反応層は、金属インジウムを実質的に含まず、その消衰係数κはＩＧＺＯのκと略等しくなるので、κが大きい金属膜との界面における反射を防止する効果に乏しい。これに対し、本実施形態では、パッシベーション膜で覆われた状態でアニールを行うため、インジウムの金属結合性がアニール雰囲気中の酸素と反応して共有結合性に戻ることを防止できる。従って、本実施形態の方法で形成された低反射層４ｓ、４ｄは、金属インジウムを含むので、ＩＧＺＯのκ（κ≒０）より大きく、且つ、配線材料の金属のκよりも小さいκを有し、より高い反射防止効果を示すことができる。
本実施形態では、低反射層４ｓ、４ｄを形成する際、チタンの一部は酸化物半導体層７内を厚さ方向のみでなく横方向（基板１に平行な方向）にも拡散する。このため、低反射層４ｓのチャネル領域７ｃ側の端部は、ソース電極１３ａｓのチャネル領域７ｃ側の端部よりもドレイン電極１３ａｄ側に距離Ｄｓだけ延びる。同様に、低反射層４ｄのチャネル領域７ｃ側の端部は、ドレイン電極１３ａｄのチャネル領域７ｃ側の端部よりもソース電極１３ａｓ側に距離Ｄｄだけ延びる。前述したように、距離Ｄｓ、Ｄｄは０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。距離Ｄｓ、Ｄｄは、アニール条件（アニール温度および時間）を調整することによって制御され得る。
続いて、図３（ｇ）に示すように、第１層間絶縁層２０Ａの上に、例えばポジ型の感光性樹脂膜を用いて第２層間絶縁層２０Ｂ（厚さ：例えば２μｍ）を形成する。第２層間絶縁層２０Ｂは、有機材料からなる層であることが好ましい。この後、第２層間絶縁層２０Ｂに、ドレイン電極１３ａｄの表面の一部を露出する開口部１４Ｂを設ける。
続いて、図３（ｈ）に示すように、画素電極１９を形成する。ここでは、第２層間絶縁層２０Ｂの上および開口部１４Ｂ内に、例えばスパッタ法により導電膜を堆積する。導電膜として、例えばＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）膜（厚さ：５０〜２００ｎｍ）、ＩＺＯ膜やＺｎＯ膜（酸化亜鉛膜）などの透明導電膜を用いてもよい。次いで、フォトリソグラフィにより導電膜をパターニングすることにより、画素電極１９が得られる。画素電極１９は、開口部１４Ｂ内でドレイン電極１３ａｄと電気的に接続されるように配置される。このようにして、酸化物半導体ＴＦＴ１０３を備える半導体装置１００１が製造される。
本実施形態における酸化物半導体ＴＦＴ１０３の形成方法は上記方法に限定されない。例えば図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら以下に説明するように、酸化物半導体層となる酸化物半導体膜（例えばＩＧＺＯ膜）とソースバスライン、ソース電極およびドレイン電極となる金属膜（例えばチタン膜）とを同時にパターニングすることもできる。
まず、図３（ａ）および（ｂ）を参照しながら前述した方法と同様の方法で、基板１の上にゲートバスライン、ゲート電極３ａおよびゲート絶縁層５を形成する。
次いで、図４（ａ）に示すように、ゲート絶縁層５の上に、酸化物半導体膜７’および金属膜１３’をこの順で堆積する。金属膜１３’は、チタン膜であってもよいし、チタン膜の上に、モリブデン、タンタル、タングステン、銅またはそれらの合金からなる膜を有する積層膜であってもよい。
この後、図４（ｂ）に示すように、酸化物半導体膜７’および金属膜１３’をフォトリソ法によって同時にパターニングする。これにより、酸化物半導体層７および金属層１３からなる積層膜を得る。
次いで、図４（ｃ）に示すように、ハーフ露光技術を用いたフォトリソ法によって、金属層１３のうち酸化物半導体層７のチャネル領域７ｃ上に位置する部分を除去する。これにより、チャネル領域７ｃを露出させるとともに、金属層１３をソースバスライン（不図示）およびソース電極１３ａｓとドレイン電極１３ａｄとに分離する。
この後、図３（ｅ）〜図３（ｈ）を参照しながら前述した方法と同様の方法で、酸化物半導体ＴＦＴ１０３を得る。
次に、本実施形態の半導体装置１００１における接続部１０７の構造を説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、接続部１０７の構造を例示する断面図であり、図１に示すＩＩ−ＩＩ’線に沿った断面を示している。
図５（ａ）に示す構造では、ゲート電極３ａと同じ導電膜から形成されたゲート接続配線３ｃは、ゲート絶縁層５に設けられたコンタクトホール内で、酸化物半導体層７および低反射層４ｓを介してソースバスライン１３ｓと接続されている。
本実施形態では、ソースバスライン１３ｓの下面全体に酸化物半導体層７が配置されているため、図５（ａ）に示すように、ソースバスライン１３ｓとゲート接続配線３ｃとの間に酸化物半導体層７および低反射層４ｓが介在する。
酸化物半導体層７はメタル材料よりも高抵抗であるため、図５（ａ）のような接続部１０７を用いると、接続抵抗が大きくなるという問題がある。このため、接続抵抗に配慮した設計を行う必要がある。なお、接続抵抗を低減するためには、ソースバスライン１３ｓとゲート接続配線３ｃとを、酸化物半導体よりも抵抗の低いメタル材料や画素電極材料を用いて接続することが好ましい。ただし、メタル材料や画素電極材料を用いると、最小加工寸法などの制約から接続部１０７の寸法が大きくなるおそれがある。従って、画素の開口率が低下したり、液晶パネルの表示領域の周縁に位置する領域（額縁領域）の寸法が増大する懸念がある場合には、図４（ａ）のような構造の接続部１０７を用いることが好ましい。
図５（ｂ）は、画素電極材料（ＩＴＯ、ＩＺＯなど）からなる導電層１９ｃを用いて、ソースバスライン１３ｓとゲート接続配線３ｃとを接続する構造の一例を示す。図５（ｂ）に示す接続部１０８では、導電層１９ｃは、画素電極と同一の透明導電膜をパターニングすることによって形成される。この構造によると、低抵抗の画素電極材料を用いるので、図５（ａ）に示す構造よりも接続抵抗を低減することができる。
なお、この構造では、接続部１０８に生じる段差が、酸化物半導体層の厚さの分だけ従来よりも大きくなる。このため、スパッタ法で形成される導電層１９ｃによって接続部１０８に生じる段差（コンタクトホールの深さ）を十分に被覆することは困難である。特に、接続部１０７において、ソースバスライン１３ｓの端部と酸化物半導体層７の端部とが、基板１の法線方向から見たときに整合するように設計されていると、フォトリソの重ねあわせ、エッチングシフトなどのプロセスバラツキによって、ソースバスライン１３ｓの端部より酸化物半導体層１０７の端部が内側に入るハング形状となる。このような形状になると、接続部１０７のコンタクトホールの側壁で導電層１９ｃが断線するおそれがある。従って、基板１の法線方向から見たとき、接続部１０８におけるソースバスライン１３ｓの端部が、酸化物半導体層７の上面の上に位置するように設計されることが好ましい。これにより、テーパー形状を有するコンタクトホールが形成されるので、必要なプロセスマージンを確保し、導電層１９ｃの断線による接続不良を抑制できる。
あるいは、図５（ｃ）に示すように、ゲート接続配線３ｃと導電層１９ｃとを接続するための第１接続部１０９ａと、導電層１９ｃとソースバスライン１３ｓとを接続するための第２接続部１０９ｂとを備えていてもよい。これにより、接続部１０９ａ、１０９ｂに要する面積は大きくなるものの、接続抵抗を増大させることなく、ソースバスライン１３ｓとゲート接続配線３ｃとをより確実に接続できる。
（第２の実施形態）
以下、本発明による半導体装置の第２の実施形態を説明する。本実施形態は、酸化物半導体層７上に、チャネル領域７ｃを保護するためのエッチストップ９を有している。
図６は、本実施形態の半導体装置１００２における酸化物半導体ＴＦＴ２０３の断面図である。簡単のため、図１と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。なお、半導体装置１００２の平面図は、図１に示す平面図と同様であるため、省略する。
本実施形態における酸化物半導体ＴＦＴ２０３では、図６に示すように、酸化物半導体層７の上面のうちチャネル領域７ｃとなる部分と接するようにエッチストップ９が形成されている。エッチストップ９は、酸化物半導体層７の上面のうち少なくともチャネル領域７ｃと接するように形成されていればよい。ソースおよびドレイン電極１３ａｓ、１３ａｄは、エッチストップ９および酸化物半導体層７の上に配置されている。ソースバスライン（不図示）の少なくとも一部も酸化物半導体層７上に配置されている。酸化物半導体層７とソースバスライン、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄとの間には、低反射層４ｓ、４ｄが形成されている。この実施形態では、ソースバスライン、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄの下面のうちエッチストップ９と接する領域以外は、低反射層４ｓ、４ｄと接触している。低反射層４ｓ、４ｄの組成は、図２を参照しながら前述した組成と同じであってもよい。
本実施形態でも、前述の実施形態と同様に、ソースバスライン、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄの下面が低反射層４ｓ、４ｄと接しているので、半導体装置１００２に入射した光がソースバスライン、ソース電極１３ａｓ、ドレイン電極１３ａｄ、ゲートバスラインおよびゲート電極３ａの表面で繰り返し反射して酸化物半導体層７のチャネル領域７ｃに入射することを抑制できる。また、基板１の裏面から見て、チャネル領域７ｃは、ゲート電極３ａによって遮光されているので、基板１の裏面側からの光がチャネル領域７ｃに直接入射することを抑制できる。
基板１の法線方向から見たとき、低反射層４ｓのチャネル領域７ｃ側の端部Ｅ１は、ソース電極１３ａｓのうち酸化物半導体層７と接する部分のチャネル領域７ｃ側の端部Ｅ２よりもドレイン電極１４ａｄ側に位置していることが好ましい。すなわち、低反射層４の一部はエッチストップ９の下方に配置されていることが好ましい。同様に、低反射層４ｄのチャネル領域７ｃ側の端部Ｅ３は、ドレイン電極１３ａｄのうち酸化物半導体層７と接する部分のチャネル領域７ｃ側の端部Ｅ４よりもソース電極１３ａｓ側に位置していることが好ましい。これにより、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄのうちエッチストップ９の側壁と接する部分で、光２９が反射することを抑制できる。従って、チャネル領域７ｃへの光２９の入射をより効果的に低減できる。端部Ｅ１と端部Ｅ２とのチャネル長方向における距離Ｄｓは例えば０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。同様に、端部Ｅ３と端部Ｅ４とのチャネル長方向における距離Ｄｄは例えば０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。
また、酸化物半導体層７の少なくともチャネル領域７ｃをエッチストップ９で保護するので、特にソース電極１３ａｓとドレイン電極１３ａｄとを分離するためのエッチング工程において、酸化物半導体層７に対するプロセスダメージを抑えることができる。従って、酸化物半導体層７の劣化（低抵抗化）をより効果的に抑制できる。
エッチストップ９は、絶縁膜であればよいが、ＳｉＯ2膜などの酸化物膜を用いることが好ましい。酸化物膜を用いると、酸化物半導体層７に酸素欠損が生じた場合に、酸化物膜に含まれる酸素によって酸素欠損を回復することが可能となるので、酸化物半導体層７の酸化欠損をより効果的に低減できる。
本実施形態の半導体装置１００２におけるソース・ゲート接続部の構造は、図５（ａ）〜（ｃ）を参照しながら前述した構造の何れかと同様であってもよい。
次に、本実施形態の半導体装置１００２の製造方法の一例を説明する。
まず、図７（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ、基板１上に酸化物半導体ＴＦＴ２０３を形成する方法を説明するための工程断面図である。簡単のため、図６と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。
まず、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ガラス基板などの基板１の上に、ゲートバスライン、ゲート電極３ａ、ゲート絶縁層５および酸化物半導体層７を形成する。これらの形成方法および材料は、図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら前述した方法と同様であってもよい。
続いて、図７（ｄ）に示すように、酸化物半導体層７のチャネル領域となる領域上にエッチストップ９を形成する。ここでは、酸化物半導体層７およびゲート絶縁膜５の上に、ＣＶＤ法でエッチストップとなる絶縁膜を堆積した後、フォトリソ法によって絶縁膜のパターニングを行い、エッチストップ９を得る。絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜またはそれらの積層膜を用いることができる。絶縁膜の厚さは例えば３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。エッチストップ９を形成すると、後で行うソースおよびドレイン電極を分離するためのエッチング工程の際に、酸化物半導体層７にエッチングダメージが生じることを抑制できる。従って、エッチングダメージに起因するＴＦＴ特性の劣化を抑制できる。ただし、エッチストップ９を形成しない場合（図３）と比べて工程数が増加するので、生産性は低くなる。
次いで、図７（ｅ）に示すように、エッチストップ９上および酸化物半導体層７上に、ソース電極およびドレイン電極（例えば厚さが３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のチタン単層膜）１３ａｓ、１３ａｄを形成し、酸化物半導体層７上にソースバスライン（図示せず）を形成する。次いで、ソースバスライン、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄの上に、パッシベーション膜として第１層間絶縁層（厚さ：１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下）２０Ａを形成する。
ソースバスライン、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄは、酸化物半導体層７の上面と接するように配置される。ソースバスライン、ソース電極１３ａｓおよびドレイン電極１３ａｄの形成方法および材料は、図３（ｄ）を参照しながら前述した方法および材料と同じであってもよい。また、第１層間絶縁層２０Ａの形成方法および材料は、図３（ｅ）を参照しながら前述した方法および材料と同じであってもよい。
次いで、大気雰囲気中で２００〜４００℃の温度領域で、２時間のアニール処理を行う。これにより、図７（ｆ）に示すように、ソース電極１３ａｓと酸化物半導体層７との間に低反射層４ｓが形成され、ドレイン電極１３ａｄと酸化物半導体層７との間に低反射層４ｄが形成される。この後、第１層間絶縁層２０Ａに、ドレイン電極１３ａｄの表面の一部を露出する開口部１４Ａを設ける。
次いで、図７（ｇ）および（ｈ）に示すように、第２層間絶縁層２０Ｂ（例えばポジ型の感光性樹脂膜）および画素電極１９を形成する。これらの材料および形成方法は、図３（ｇ）および図３（ｈ）を参照しながら前述した材料および方法と同様であってもよい。このようにして、酸化物半導体ＴＦＴ２０３を備えた半導体装置１００２が製造される。
本実施形態の半導体装置の構成は、図６に示す構成に限定されない。例えば図８に示す半導体装置１００３では、ソース電極１３ａｓは、エッチストップ９に形成された開口部内で、低反射層４ｓを介して酸化物半導体層７と接続されていてもよい。このような構成によると、ソースおよびドレイン電極を分離するためのエッチング工程による酸化物半導体層７へのダメージをより低減できる。ただし、ソース電極１３ａｓの下面の一部にしか低反射層４ｓが配置されないので、迷光を抑制する効果は、図６に示す半導体装置１００２よりも小さくなる。なお、図示していないが、ドレイン電極１３ａｄも、エッチストップ９に形成された開口部内で、低反射層４ｄを介して酸化物半導体層７と接続されていてもよい。
図９（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置１００３のソース・ゲート接続部の構造を例示する断面図である。ソース・ゲート接続部では、例えば図９（ａ）に示すように、ソースバスライン（ソース配線）１３ｓとゲート接続配線３ｃとを、低反射層４ｓおよび酸化物半導体層７を介して電気的に接続してもよい。あるいは、図９（ｂ）に示すように、導電層１９ｃを介してソース配線１３ｓとゲート接続配線３ｃとを接続してもよい。この場合、接続部においては、酸化物半導体層７とソース配線１３ｓとの間のエッチストップ９が除去されていることが好ましい。これにより、ソース配線１３ｓの下面に低反射層４ｓが形成されるので、ソース配線１３ｓとゲート接続配線３ｃとの間で光が多重反射することを抑制できる。さらに、図９（ｃ）に示すように、導電層１９ｃとゲート接続配線３ｃとを接続する第１接続部と、導電層１９ｃとソース配線１３ｓとを接続する第２接続部とを形成してもよい。この場合、第２接続部において、酸化物半導体層７とソース配線１３ｓとの間のエッチストップ９が除去されていることが好ましい。これにより、ソース配線１３ｓの下面に低反射層４ｓが形成されるので、ソース配線１３ｓと第１接続部のゲート接続配線３ｃとの間で光が多重反射することを抑制できる。
（第３の実施形態）
以下、本発明による半導体装置の第３の実施形態を説明する。本実施形態の半導体装置は、酸化物半導体ＴＦＴを備え、かつ、液晶注入方法として滴下法を用いて製造された液晶表示装置である。
液晶表示装置は、１対の基板と、それらの基板の間に設けられた液晶層とを備えている。滴下法では、まず、一方の基板に、液晶層となる領域を包囲するようにシール材を塗布し、その内側に液層材料を滴下する。この後、２枚の基板を貼り合せて液晶パネルを形成し、液晶パネルにおいてシール材で包囲された部分全体に液晶材料を充填する。次いで、シール材に紫外光（ＵＶ光）を照射して、シール材を硬化させる。
酸化物半導体ＴＦＴを備える従来の液晶表示装置では、シール材の硬化に用いるＵＶ光が、２枚の基板の間で反射を繰り返し、酸化物半導体ＴＦＴのチャネル領域に入射するおそれがある。チャネル領域にＵＶ光が入射すると、以下に説明するように、ＴＦＴの特性劣化を引き起こす要因となる。このため、従来は、シール材の近傍にはＴＦＴを配置することができず、表示領域以外の領域（額縁領域）の面積が増大するという問題があった。
図１３は、酸化物半導体ＴＦＴのチャネル領域にＵＶ光を照射する前および照射した後の電圧―電流特性を示すグラフである。特性の評価に用いた酸化物半導体ＴＦＴは、例えば図１４（ａ）に示す従来のＴＦＴ構造を有するＩＧＺＯ−ＴＦＴである。図１３から分かるように、酸化物半導体ＴＦＴのチャネル領域にＵＶ光が照射されると、立ち上り電圧およびしきい値電圧がマイナス側（低電圧側）にシフトしていく傾向がある。従って、酸化物半導体ＴＦＴを例えば画素駆動用ＴＦＴとして用いる場合、画素電極に書き込まれた電位の保持特性が劣化し、輝度ムラやフリッカーといった表示不良を引き起こすおそれがある。従って、滴下法で使用するシール材や、後述する真空法で用いる光硬化樹脂を硬化させる際の光が迷光となって酸化物半導体ＴＦＴのチャネル領域に照射されないよう対策する必要がある。
そこで、本実施形態では、シール材の近傍に入射した光の多重反射を低減するために、シール材が塗布される領域と表示領域との間に、光吸収層（ＵＶ吸収層）として酸化物半導体層を形成する。酸化物半導体層はＵＶ光を吸収するため、ＵＶ光が多重反射されて表示領域内に入射することを抑制できる。
図１０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態の液晶表示装置の周縁部の一部を示す平面図および拡大断面図である。液晶表示装置２００１は、液晶層３０と、液晶層３０の背面側に配置された背面基板３２と、液晶層３０の観察者側に配置された前面基板３４とを有している。また、液晶表示装置２００１は、基板３２の法線方向から見たとき、複数の画素を含む表示領域３６と、表示領域３６を包囲する額縁領域３７とを有している。額縁領域３７には、液晶材料を封入するためのシール部３８が形成されている。
表示領域３６において、背面基板３２には酸化物半導体ＴＦＴ１０３が設けられている。酸化物半導体ＴＦＴ１０３は、図１を参照しながら前述した構成を有している。代わりに図６を参照しながら前述した構成を有していてもよい。また、前面基板３４には、カラーフィルタ（図示せず）やブラックマトリクス（遮光層）３５が形成されている。
額縁領域３７において、背面基板３２には酸化物半導体層７ｅが形成されている。酸化物半導体層７ｅは、酸化物半導体ＴＦＴ１０３の活性層と同一の半導体膜（厚さ：例えば１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下）から形成されている。背面基板３２の法線方向から見たとき、酸化物半導体層７ｅは、シール部３８と表示領域３６との間に、表示領域３６を包囲するように形成されていることが好ましい。これにより、液晶パネルの周縁部から表示領域３６に入射する光の量をより確実に低減できる。なお、酸化物半導体層７ｅは、シール部３８の表示領域３６側に配置されていればよく、表示領域３６を完全に包囲していなくてもよい。一方、額縁領域３７において、前面基板３４にはブラックマトリクス３５が形成されている。基板３２の法線方向から見たとき、シール部３８は、ブラックマトリクス３５および酸化物半導体層７ｅの外側に形成されている。
液晶表示装置２００１では、一方の基板に塗布されたシール材は、外部からのＵＶ照射光によって硬化し、シール部３８となる。従って、液晶パネルの周縁部全体に、例えば前面基板３４側からＵＶ光３９ａが照射される。照射されたＵＶ光の一部３９ｂ、３９ｃは、液晶パネル内部に入射するが、ブラックマトリクス３５または酸化物半導体層７ｅによって吸収され、表示領域３６には入射しない。従って、液晶表示装置２００１内部での多重反射によってＵＶ光が酸化物半導体ＴＦＴ１０３のチャネル領域に入射することを抑制できる。また、ＵＶ光の多重反射による迷光が低減されるので、酸化物半導体ＴＦＴ１０３とシール部３８との間隔を小さくすることが可能になる。従って、額縁領域３７の面積を小さくできる（狭額縁化）。さらに、本実施形態によると、酸化物半導体ＴＦＴ１０３の活性層となる酸化物半導体層を形成する際に、同一の半導体膜を用いて酸化物半導体層７ｅを形成することができる。従って、製造工程数を増加させることなく、光によるＴＦＴ特性の低下を抑制できる。
図１１は、本実施形態の他の液晶表示装置の周縁部の一部を示す拡大断面図である。簡単のため、図１０と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。
液晶表示装置２００２では、シール部３８は、その一部がブラックマトリクス３５と重なるように配置されている。また、背面基板３４には、酸化物半導体層７ｅ、低反射層４ｅおよび金属層１３ｅがこの順で積層された膜（積層膜）４１が形成されている。基板３２の法線方向から見たとき、酸化物半導体層７ｅ、低反射層４ｅおよび金属層１３ｅからなる積層膜４１は、シール部３８と表示領域３６との間に、表示領域３６を包囲するように形成されていることが好ましい。なお、これらの層は、シール部３８の表示領域３６側に配置されていればよく、表示領域３６を完全に包囲していなくてもよい。
本実施形態における金属層１３ｅは、ブラックマトリクス３５のうちシール部３８と重なる部分と対向するように配置され、光反射層（ＵＶ反射層）として機能する。また、酸化物半導体層７ｅの一部３３は金属層１３ｅで覆われていないことが好ましい。酸化物半導体層７ｅのうち金属層１３ｅで覆われていない部分３３は光吸収層（ＵＶ吸収層）として機能する。
本実施形態でも、酸化物半導体層７ｅは、酸化物半導体ＴＦＴ１０３の活性層と同一の半導体膜から形成されている。また、金属層１３ｅは、ソースおよびドレイン電極と同一の金属膜から形成されている。低反射層４ｅは、金属層１３ｅと酸化物半導体層７ｅとの間にアニール処理によって形成された反応層であり、酸化物半導体ＴＦＴ１０３における低反射層４ｓ、４ｄ（図１）と同時に形成される。
液晶表示装置２００２では、一方の基板に塗布されたシール材の一部は、外部から前面基板３４を透過したＵＶ光３９ａによって直接照射されて硬化し、他の一部は、外部から前面基板３４を透過した後、金属層１３ｅの表面で反射された光３９ｂによって硬化する。
本実施形態でも、ＵＶ光の一部３９ｂ、３９ｃは、液晶パネル内部に入射するが、ブラックマトリクス３５または酸化物半導体層７ｅによって吸収され、表示領域３６には入射しない。従って、液晶表示装置２００２内部での多重反射によってＵＶ光が酸化物半導体ＴＦＴ１０３のチャネル領域に入射することを抑制できる。
本実施形態では、シール部３８の一部をブラックマトリクス３５の周縁部と重なるように配置できる。その上、ＵＶ光の多重反射による迷光が低減されるので、酸化物半導体ＴＦＴ１０３とシール部３８との間隔を小さくすることが可能になる。従って、額縁領域３７の面積を小さくできる（狭額縁化）。
さらに、酸化物半導体層７ｅ、低反射層４ｅおよび金属層１３ｅからなる積層膜４１を、静電気対策用保護配線や信号線として用いてもよい。これにより、さらなる狭額縁化を実現できる。
本実施形態によると、酸化物半導体ＴＦＴ１０３を形成する工程と同一の工程により、酸化物半導体層７ｅ、低反射層４ｅおよび金属層１３ｅを形成することができる。従って、製造工程数を増加させることなく、光によるＴＦＴ特性の低下を抑制できる。
図示するように、酸化物半導体層７ｅの上面の一部が金属層１３ｅから露出していると、酸化物半導体層７ｅのうち金属層１３ｅで覆われていない部分３３をＵＶ吸収層として機能させることができるので、迷光をさらに効果的に低減できる。ＵＶ吸収層として機能する部分３３は、シール部３８および金属層１３ｅよりも表示領域３６側に配置されていることが好ましい。なお、積層膜４１の表示領域３６側に、積層膜４１とは別個に、酸化物半導体層単層からなるＵＶ吸収層を形成してもよい。
（第４の実施形態）
以下、本発明による半導体装置の第４の実施形態を説明する。本実施形態の半導体装置は、酸化物半導体ＴＦＴを備え、かつ、液晶注入方法として真空法を用いて製造された液晶表示装置である。
真空法では、まず、一方の基板に、液晶層となる領域を包囲するように、光硬化性のシール材を塗布する。このとき、後から液晶を注入するための隙間を設けておく。次いで、２枚の基板を貼り合せて、ＵＶ光の照射によってシール材を硬化させ、注入前パネルを得る。この後、真空容器内に注入前パネルを設置して真空引きを行い、注入前パネルの内部を真空状態にする。次いで、シール材の隙間部分（注入口）を液晶材料内に漬け込み、真空容器内を大気状態とする。これによって、注入口から液晶材料がパネル内部に注入される。注入後、注入口から液晶材料が漏れ出すことを防止するために、ＵＶ光または可視光で硬化する光硬化樹脂（封止材）を用いて注入口を封止する。
酸化物半導体ＴＦＴを備える従来の液晶表示装置では、シール材や液晶材料の注入口を封止する封止材の硬化に用いるＵＶ光などの光が、パネル内部で反射を繰り返し、酸化物半導体ＴＦＴのチャネル領域に入射するおそれがある。チャネル領域に光が入射すると、ＴＦＴの特性劣化を引き起こす要因となる。このため、従来は、シール材や封止材の近傍にはＴＦＴを配置することができず、額縁領域の面積が増大するという問題があった。
これに対し、本実施形態では、シール材および封止材を付与する領域に、酸化物半導体層、低反射層および金属層からなる積層膜と、ブラックマトリクスとを形成する。これにより、光の多重反射を抑制し、かつ、額縁領域を小さくすることが可能になる。
図１２（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態の液晶表示装置の周縁部の一部を示す平面図および拡大断面図である。簡単のため、図１０及び図１１と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。
液晶表示装置２００３は、基板３２の法線方向から見たとき、複数の画素を含む表示領域３６と、表示領域３６を包囲する額縁領域３７とを有している。額縁領域３７には、液晶層３０を包囲するシール部３８と、シール部３８で形成された液晶材料の注入口を封止する封止部４０とが形成されている。
液晶表示装置２００３の背面基板３４には、酸化物半導体層７ｅ、低反射層４ｅおよび金属層１３ｅからなる積層膜４１がこの順で形成されている。基板３２の法線方向から見たとき、シール部３８および封止部４０は、その一部がブラックマトリクス３５および積層膜４１と重なるように配置されている。積層膜４１は、表示領域３６を包囲するように形成されていることが好ましい。金属層１３ｅは、ブラックマトリクス３５のうち封止部４０と重なる部分と対向するように配置され、光反射層として機能する。また、酸化物半導体層７ｅの上面の一部は金属層１３ｅで覆われていないことが好ましい。酸化物半導体層７ｅの上面のうち金属層１３ｅで覆われていない部分は光吸収層として機能する。
本実施形態でも、酸化物半導体層７ｅは、酸化物半導体ＴＦＴ１０３の活性層と同一の半導体膜から形成されている。また、金属層１３ｅは、ソースおよびドレイン電極と同一の金属膜から形成されている。低反射層４ｅは、金属層１３ｅと酸化物半導体層７ｅとの間にアニール処理によって形成された反応層であり、酸化物半導体ＴＦＴ１０３における低反射層４ｓ、４ｄ（図１）と同時に形成される。
液晶表示装置２００３では、シール材や封止材の一部は、外部から前面基板３４を透過した光（例えばＵＶ光）３９ａによって直接照射されて硬化し、他の一部は、外部から前面基板３４を透過した後、金属層１３ｅの表面で反射された光３９ｂによって硬化する。
本実施形態でも、シール材や封止材を硬化させるための光の一部３９ｂ、３９ｃは、パネル内部に入射するが、ブラックマトリクス３５または酸化物半導体層７ｅによって吸収され、表示領域３６には入射しない。従って、液晶表示装置２００３内部での多重反射によってＵＶ光が酸化物半導体ＴＦＴ１０３のチャネル領域に入射することを抑制できる。
また、本実施形態によると、封止部４０の一部をブラックマトリクス３５の周縁部と重なるように配置できる。その上、迷光が低減されるので、酸化物半導体ＴＦＴ１０３とシール部３８および封止部４０との間隔を小さくすることが可能になる。従って、額縁領域３７の面積を小さくできる（狭額縁化）。
さらに、酸化物半導体層７ｅ、低反射層４ｅおよび金属層１３ｅからなる積層膜４１を、静電気対策用保護配線や信号線として用いてもよい。これにより、さらなる狭額縁化を実現できる。
本実施形態によると、酸化物半導体ＴＦＴ１０３を形成する工程と同一の工程により、酸化物半導体層７ｅ、低反射層４ｅおよび金属層１３ｅを形成することができる。従って、製造工程数を増加させることなく、光によるＴＦＴ特性の低下を抑制できる。
前述の実施形態と同様に、酸化物半導体層７ｅの上面の一部３３が金属層１３ｅから露出していると、その露出部分３３が光吸収層として機能するので、迷光をさらに効果的に低減できる。光吸収層として機能する部分は、封止部４０および金属層１３ｅよりも表示領域３６側に配置されていることが好ましい。なお、積層膜４１の表示領域３６側に、積層膜とは別個に、酸化物半導体層単層からなる光吸収層を形成してもよい。
なお、真空法を用いた液晶表示装置において、光反射層を配置せず、光吸収層のみを配置しても、迷光によるＴＦＴ特性の低下を抑制することができる。光吸収層として酸化物半導体層を用いることができる。この場合、基板の法線方向から見たとき、シール部および封止部は、光吸収層である酸化物半導体層およびブラックマトリクスの外側に配置されることが好ましい。
本発明は、アクティブマトリクス基板等の回路基板、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置および無機エレクトロルミネセンス表示装置等の表示装置、イメージセンサー装置等の撮像装置、画像入力装置や指紋読み取り装置等の電子装置などの薄膜トランジスタを備えた装置に広く適用できる。特に、大型の液晶表示装置等に好適に適用され得る。
１ 基板
３ａ ゲート電極
３ｃ ゲート接続配線
３ｇ ゲートバスライン
４ｓ、４ｄ、４ｅ 低反射層
５ ゲート絶縁層
７ 酸化物半導体層（活性層）
７ｓ 第１コンタクト領域
７ｄ 第２コンタクト領域
７ｃ チャネル領域
７ｅ 酸化物半導体層（光吸収層）
９ エッチストップ
１３ａｓ ソース電極
１３ａｄ ドレイン電極
１３ｓ ソースバスライン
１３ｅ 金属層（光反射層）
２０ 層間絶縁層
２０Ａ 第１層間絶縁層（パッシベーション膜）
２０Ｂ 第２層間絶縁層
１９ 画素電極
１９ｃ 導電層
２９、６０ａ、６０ｂ 光（可視光）
３０ 液晶層
３２ 背面基板
３４ 前面基板
３６ 表示領域
３７ 額縁領域
３８ シール部
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ 光（ＵＶ光、可視光）
４０ 封止部
４１ 積層膜
１０３、２０３ 酸化物半導体ＴＦＴ
１０７、１０８、１０９ ソース・ゲート接続部
１００１、１００２、３００１、３００２ 半導体装置
２００１、２００２、２００３ 液晶表示装置

Claims (31)

  1. 基板と、前記基板に支持された薄膜トランジスタとを備えた半導体装置であって、
    前記薄膜トランジスタは、
    チャネル領域と、前記チャネル領域の両側にそれぞれ位置するソースコンタクト領域およびドレインコンタクト領域とを有する酸化物半導体層と、
    前記基板と前記酸化物半導体層との間に、前記酸化物半導体層の少なくとも前記チャネル領域と重なるように配置されたゲート電極と、
    前記ゲート電極と前記酸化物半導体層との間に形成されたゲート絶縁層と、
    前記ソースコンタクト領域と電気的に接続されたソース電極と、
    前記ドレインコンタクト領域と電気的に接続されたドレイン電極と
    を含み、
    前記ソース電極は、ソースバスラインと電気的に接続されており、
    前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極は第１の金属元素を含んでおり、前記酸化物半導体層は第２の金属元素を含んでおり、
    前記基板の法線方向から見たとき、前記ソース電極の少なくとも一部、前記ソースバスラインの少なくとも一部および前記ドレイン電極の少なくとも一部は、前記酸化物半導体層と重なっており、
    前記ソース電極と前記酸化物半導体層との間、前記ソースバスラインと前記酸化物半導体層との間、および、前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層との間には、第１および第２の金属元素を含み、前記ソース電極よりも可視光に対する反射率の低い低反射層が形成されており、
    前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極を覆う第１層間絶縁層をさらに備え、
    前記低反射層は、前記酸化物半導体層の上に前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極を形成し、これらを覆う前記第１層間絶縁層を形成した後、２００℃以上４００℃以下の温度でアニール処理を行うことによって形成された層である半導体装置。
  2. 前記低反射層は、前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層とが反応し、前記第１の金属元素の酸化と前記第２の金属元素の還元とが生じることによって形成された反応層である請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記第２の金属元素はインジウムであり、前記低反射層は金属インジウムを含む請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極の下面全体は前記低反射層に接触している請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
  5. 前記基板の法線方向から見たとき、前記低反射層は、前記ソース電極の前記チャネル領域側の端部から前記ドレイン電極側に距離Ｄｓだけ延びて前記チャネル領域の一部を覆っており、かつ、前記ドレイン電極の前記チャネル領域側の端部から前記ソース電極側に距離Ｄｄだけ延びて前記チャネル領域の一部を覆っており、距離Ｄｓおよび距離Ｄｄの和はチャネル長よりも小さい請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置。
  6. 前記距離ＤｓおよびＤｄはいずれも０．１μｍ以上１．０μｍ以下である請求項５に記載の半導体装置。
  7. 前記酸化物半導体層の少なくとも前記チャネル領域を覆うエッチストップをさらに備える請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
  8. 前記基板の背面側に設けられたバックライトをさらに備える請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置。
  9. 前記酸化物半導体層はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体を含む請求項１から８のいずれかに記載の半導体装置。
  10. 前記第１の金属元素はチタンであり、前記酸化物半導体層はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体を含み、前記第２の金属元素はインジウムである請求項１から８のいずれかに記載の半導体装置。
  11. 基板と、前記基板に支持された薄膜トランジスタとを備える半導体装置と、
    前記基板に対向するように保持された対向基板と、
    前記基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と、
    光硬化性樹脂を含むシール材で形成され、前記液晶層を包囲するシール部と
    を備える液晶表示装置であって、
    前記薄膜トランジスタは、
    チャネル領域と、前記チャネル領域の両側にそれぞれ位置するソースコンタクト領域およびドレインコンタクト領域とを有する酸化物半導体層と、
    前記基板と前記酸化物半導体層との間に、前記酸化物半導体層の少なくとも前記チャネル領域と重なるように配置されたゲート電極と、
    前記ゲート電極と前記酸化物半導体層との間に形成されたゲート絶縁層と、
    前記ソースコンタクト領域と電気的に接続されたソース電極と、
    前記ドレインコンタクト領域と電気的に接続されたドレイン電極と
    を含み、
    前記ソース電極は、ソースバスラインと電気的に接続されており、
    前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極は第１の金属元素を含んでおり、前記酸化物半導体層は第２の金属元素を含んでおり、
    前記基板の法線方向から見たとき、前記ソース電極の少なくとも一部、前記ソースバスラインの少なくとも一部および前記ドレイン電極の少なくとも一部は、前記酸化物半導体層と重なっており、
    前記ソース電極と前記酸化物半導体層との間、前記ソースバスラインと前記酸化物半導体層との間、および、前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層との間には、第１および第２の金属元素を含み、前記ソース電極よりも可視光に対する反射率の低い低反射層が形成されており、
    前記液晶表示装置は、複数の画素を有する表示領域と、前記表示領域の周縁に位置する額縁領域とを有し、前記薄膜トランジスタは前記表示領域に配置され、前記シール部は前記額縁領域に配置されており、
    前記額縁領域において、
    前記基板には、前記シール部と前記表示領域との間に、前記シール材を硬化させるための光を吸収する光吸収層が形成されており、
    前記対向基板には、前記シール部と前記表示領域との間に遮光層が形成されており、
    前記光吸収層は、前記薄膜トランジスタの前記酸化物半導体層と同じ酸化物半導体膜から形成された酸化物半導体層である液晶表示装置。
  12. 基板と、前記基板に支持された薄膜トランジスタとを備える半導体装置と、
    前記基板に対向するように保持された対向基板と、
    前記基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と、
    光硬化性樹脂を含むシール材で形成され、前記液晶層を包囲するシール部と
    を備える液晶表示装置であって、
    前記薄膜トランジスタは、
    チャネル領域と、前記チャネル領域の両側にそれぞれ位置するソースコンタクト領域およびドレインコンタクト領域とを有する酸化物半導体層と、
    前記基板と前記酸化物半導体層との間に、前記酸化物半導体層の少なくとも前記チャネル領域と重なるように配置されたゲート電極と、
    前記ゲート電極と前記酸化物半導体層との間に形成されたゲート絶縁層と、
    前記ソースコンタクト領域と電気的に接続されたソース電極と、
    前記ドレインコンタクト領域と電気的に接続されたドレイン電極と
    を含み、
    前記ソース電極は、ソースバスラインと電気的に接続されており、
    前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極は第１の金属元素を含んでおり、前記酸化物半導体層は第２の金属元素を含んでおり、
    前記基板の法線方向から見たとき、前記ソース電極の少なくとも一部、前記ソースバスラインの少なくとも一部および前記ドレイン電極の少なくとも一部は、前記酸化物半導体層と重なっており、
    前記ソース電極と前記酸化物半導体層との間、前記ソースバスラインと前記酸化物半導体層との間、および、前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層との間には、第１および第２の金属元素を含み、前記ソース電極よりも可視光に対する反射率の低い低反射層が形成されており、
    前記液晶表示装置は、複数の画素を有する表示領域と、前記表示領域の周縁に位置する額縁領域とを有し、前記薄膜トランジスタは前記表示領域に配置され、前記シール部は前記額縁領域に配置されており、
    前記額縁領域において、
    前記基板には、前記シール部の一部と重なるように、前記シール材を硬化させるための光を反射する光反射層が形成されており、
    前記対向基板には、前記シール部の一部と重なり、かつ、前記光反射層と対向するように遮光層が形成されており、
    前記光反射層は前記ソース電極と同じ金属膜から形成された金属層であり、前記金属層と前記基板との間には、前記基板側から、前記薄膜トランジスタの前記酸化物半導体層と同じ酸化物半導体膜から形成された光吸収層と、前記第１および第２の金属元素を含み、前記光に対する反射率が前記金属層よりも低い層とが形成されている液晶表示装置。
  13. 前記光吸収層の一部は、前記シール部と前記表示領域との間に位置し、かつ、前記金属層によって覆われていない請求項１２に記載の液晶表示装置。
  14. 前記シール部は、液晶材料を注入するための隙間を有しており、
    光硬化性樹脂で形成され、前記隙間を封止するための封止部をさらに備え、
    前記光吸収層は、前記封止部と前記表示領域との間にも配置されている請求項１１に記載の液晶表示装置。
  15. 前記シール部は、液晶材料を注入するための隙間を有しており、
    前記隙間を封止するための封止部をさらに備え、
    前記光反射層は、前記封止部の一部とも重なるように配置されている請求項１２または１３に記載の液晶表示装置。
  16. 前記第２の金属元素はインジウムであり、前記低反射層は金属インジウムを含む請求項１１から１５のいずれかに記載の液晶表示装置。
  17. 前記低反射層は、前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層とが反応し、前記第１の金属元素の酸化と前記第２の金属元素の還元とが生じることによって形成された反応層である請求項１１から１６のいずれかに記載の液晶表示装置。
  18. 前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極の下面全体は前記低反射層に接触している請求項１１から１７のいずれかに記載の液晶表示装置。
  19. 前記基板の法線方向から見たとき、前記低反射層は、前記ソース電極の前記チャネル領域側の端部から前記ドレイン電極側に距離Ｄｓだけ延びて前記チャネル領域の一部を覆っており、かつ、前記ドレイン電極の前記チャネル領域側の端部から前記ソース電極側に距離Ｄｄだけ延びて前記チャネル領域の一部を覆っており、距離Ｄｓおよび距離Ｄｄの和はチャネル長よりも小さい請求項１１から１８のいずれかに記載の液晶表示装置。
  20. 前記距離ＤｓおよびＤｄはいずれも０．１μｍ以上１．０μｍ以下である請求項１９に記載の液晶表示装置。
  21. 前記酸化物半導体層の少なくとも前記チャネル領域を覆うエッチストップをさらに備える請求項１１から１７のいずれかに記載の液晶表示装置。
  22. 前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極を覆う第１層間絶縁層をさらに備え、
    前記低反射層は、前記酸化物半導体層の上に前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極を形成し、これらを覆う前記第１層間絶縁層を形成した後、２００℃以上４００℃以下の温度でアニール処理を行うことによって形成された層である請求項１１から２１のいずれかに記載の液晶表示装置。
  23. 前記基板の背面側に設けられたバックライトをさらに備える請求項１１から２２のいずれかに記載の液晶表示装置。
  24. 前記第１の金属元素はチタンであり、前記酸化物半導体層はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体を含み、前記第２の金属元素はインジウムである請求項１１から２３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  25. （Ａ）基板上にゲート電極を形成する工程と、
    （Ｂ）前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程と、
    （Ｃ）前記ゲート絶縁層の上に酸化物半導体層を形成する工程と、
    （Ｄ）前記酸化物半導体層の上に金属膜を堆積し、前記金属膜をパターニングすることにより、ソース電極、前記ソース電極に接続されたソースバスライン、および前記ソース電極と電気的に分離されたドレイン電極を形成する工程と、
    （Ｅ）前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極を覆うように第１層間絶縁層を形成する工程と、
    （Ｆ）前記工程（Ｅ）の後に、２００℃以上４００℃以下の温度でアニール処理を行って、前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層との間に、それぞれ、前記ソース電極よりも可視光に対する反射率の低い低反射層を形成する工程と
    を包含する半導体装置の製造方法。
  26. 前記工程（Ｃ）と前記工程（Ｄ）との間に、前記酸化物半導体層のうちチャネル領域となる部分を覆うエッチストップを形成する工程をさらに包含する請求項２５に記載の半導体装置の製造方法。
  27. （Ａ）基板上にゲート電極を形成する工程と、
    （Ｂ）前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程と、
    （Ｃ）前記ゲート絶縁層の上に酸化物半導体膜および金属膜をこの順で堆積し、得られた積層膜のパターニングを行うことにより、酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層と同じパターンを有する金属層とを得る工程と、
    （Ｄ）前記金属層のパターニングを行なうことにより、前記金属層からソース電極、前記ソース電極に接続されたソースバスライン、および前記ソース電極と電気的に分離されたドレイン電極を形成する工程と、
    （Ｅ）前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極を覆うように第１層間絶縁層を形成する工程と、
    （Ｆ）前記工程（Ｅ）の後に、２００℃以上４００℃以下の温度でアニール処理を行って、前記ソース電極、前記ソースバスラインおよび前記ドレイン電極と前記酸化物半導体層との間に、それぞれ、前記ソース電極よりも可視光に対する反射率の低い低反射層を形成する工程と
    を包含する半導体装置の製造方法。
  28. 前記金属膜はチタン膜を含み、前記酸化物半導体層はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体を含む請求項２５から２７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  29. 前記工程（Ｆ）において、前記アニール処理の温度は３５０℃以上４００℃以下である請求項２８に記載の半導体装置の製造方法。
  30. 前記酸化物半導体層はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体を含む請求項１１から２３のいずれかに記載の液晶表示装置。
  31. 前記酸化物半導体層はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体を含む請求項２５から２７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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