JP5936937B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は半導体装置およびその製造技術に関し、特に、薄膜トランジスタを備えた半導体装置および製造に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a semiconductor device provided with a thin film transistor and a technique effective when applied to manufacturing.
薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)は、大面積を有する基板上に製造することが可能であることなどの特徴により、液晶ディスプレイなどFPD(Flat Panel Display)の画素を駆動するための画素スイッチとして広く応用されている。 A thin film transistor (TFT) is widely used as a pixel switch for driving a pixel of an FPD (Flat Panel Display) such as a liquid crystal display because it can be manufactured on a substrate having a large area. Applied.
これらのFPDについては、基板の大面積化に伴って、資材調達などの物流システムに関する観点、または、中小型ディスプレイにおける耐衝撃性に関する観点から、フレキシブル基板の採用が検討されている。さらに低コスト化に関する観点から、長尺の樹脂フィルムからなるフレキシブル基板を移動させながら、フレキシブル基板上に薄膜トランジスタを連続して製造するいわゆるロールトゥロール製造技術の採用が検討されている。 As for these FPDs, the use of flexible substrates is being studied from the viewpoint of physical distribution systems such as material procurement or the impact resistance of small and medium-sized displays as the area of the substrates increases. Further, from the viewpoint of cost reduction, adoption of a so-called roll-to-roll manufacturing technique for continuously manufacturing thin film transistors on a flexible substrate while moving a flexible substrate made of a long resin film has been studied.
また、フレキシブル基板上に薄膜トランジスタを含む各種のデバイスが形成されたフレキシブルデバイスについては、FPDのみならず、RFID(Radio Frequency Identification)など、各種のアナログ回路またはデジタル回路を備えた電子デバイスに適用することが期待される。そのため、フレキシブル基板上に薄膜トランジスタを連続して形成するロールトゥロール製造技術の実用化が急務である。 In addition, a flexible device in which various devices including thin film transistors are formed on a flexible substrate is applied not only to FPD but also to electronic devices including various analog circuits or digital circuits such as RFID (Radio Frequency Identification). There is expected. Therefore, there is an urgent need to put into practical use a roll-to-roll manufacturing technique for continuously forming thin film transistors on a flexible substrate.
しかしながら、このようなロールトゥロール製造技術においては、フレキシブル基板として用いられる樹脂フィルムに凹凸や伸縮が発生しやすいため、リソグラフィ技術を用いた加工により、所望のパターンを形状精度よく、かつ、位置合わせ精度よく形成することは困難である。また、露光プロセスとして例えば電子線などによる描画プロセスを用いることは、形状精度については改善できるものの、低コスト化に関する観点から、不利である。 However, in such roll-to-roll manufacturing technology, the resin film used as a flexible substrate is likely to be uneven and stretchable, so that the desired pattern can be precisely aligned and aligned by processing using lithography technology. It is difficult to form with high accuracy. Also, using a drawing process such as an electron beam as the exposure process is disadvantageous from the viewpoint of cost reduction, although the shape accuracy can be improved.
このようなロールトゥロール製造技術のための技術として、印刷技術により薄膜トランジスタを形成する方法がある(例えば非特許文献1参照)。また、特開2010−267719号公報(特許文献1)には、薄膜トランジスタの製造工程において、予め剥離層が形成された転写型に薄膜電子材料層を形成し、形成された薄膜電子材料層を別の基板上に転写する転写技術が記載されている。 As a technique for such a roll-to-roll manufacturing technique, there is a method of forming a thin film transistor by a printing technique (see, for example, Non-Patent Document 1). Japanese Patent Laid-Open No. 2010-267719 (Patent Document 1) discloses that in a thin film transistor manufacturing process, a thin film electronic material layer is formed on a transfer mold on which a release layer has been formed in advance, and the formed thin film electronic material layer is separated. A transfer technique for transferring onto a substrate is described.
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。 According to the study of the present inventor, the following has been found.
上記したような印刷技術または転写技術により加工されるパターンの形状精度および位置合わせ精度は、10μm程度である。一方、FPDに用いられる薄膜トランジスタのゲート長(チャネル長)は数μm程度である。したがって、印刷技術または転写技術を用いた場合、数μm程度のゲート長(チャネル長)を有する薄膜トランジスタを形成するために必要な形状精度および位置合わせ精度を確保することは困難である。 The shape accuracy and alignment accuracy of the pattern processed by the printing technique or the transfer technique as described above are about 10 μm. On the other hand, the gate length (channel length) of a thin film transistor used for FPD is about several μm. Therefore, when the printing technique or the transfer technique is used, it is difficult to ensure the shape accuracy and alignment accuracy necessary for forming a thin film transistor having a gate length (channel length) of about several μm.
また、このような薄膜トランジスタを形成するために必要な形状精度または位置合わせ精度を確保できない場合、FPDの各画素に形成される薄膜トランジスタについて、例えばオン状態のときの電流(オン電流)またはオフ状態のときの電流(オフ電流)などのトランジスタ特性にばらつきが発生するおそれがある。 In addition, when the shape accuracy or alignment accuracy necessary for forming such a thin film transistor cannot be ensured, the thin film transistor formed in each pixel of the FPD has, for example, an on-state current (on-state current) or an off-state state. The transistor characteristics such as current (off-state current) may vary.
このように、ロールトゥロール製造技術の採用と、形状精度および位置合わせ精度の確保とを両立することができないため、ロールトゥロール製造技術により製造される薄膜トランジスタを含む半導体装置の性能が低下する。 As described above, since the adoption of the roll-to-roll manufacturing technology and the securing of the shape accuracy and the alignment accuracy cannot be achieved at the same time, the performance of the semiconductor device including the thin film transistor manufactured by the roll-to-roll manufacturing technology is deteriorated.
本発明の目的は、半導体装置の性能を向上させることができる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the performance of a semiconductor device.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
代表的な実施の形態による半導体装置は、薄膜トランジスタが形成されたTFT線部材を有する。TFT線部材は、ゲート線として機能する導体線を芯線として有しており、その導体線の表面を、ゲート絶縁膜、チャネル層により、順次被覆したものである。 A semiconductor device according to a typical embodiment includes a TFT line member on which a thin film transistor is formed. The TFT line member has a conductor wire functioning as a gate line as a core wire, and the surface of the conductor wire is sequentially covered with a gate insulating film and a channel layer.
また、代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、薄膜トランジスタをTFT線部材として形成するものである。導体線の表面を、ゲート絶縁膜、チャネル層により、順次被覆することで、TFT線部材を形成する。そして、基板上に、2つのソース・ドレイン電極を形成し、その2つのソース・ドレイン電極に挟まれるようにTFT線部材を配置し、TFT線部材の断面周方向に沿って互いに離れた位置で、2つのソース・ドレイン電極の各々を、チャネル層と電気的に接続する。 In addition, a method for manufacturing a semiconductor device according to a typical embodiment is to form a thin film transistor as a TFT line member. A TFT line member is formed by sequentially covering the surface of the conductor line with a gate insulating film and a channel layer. Then, two source / drain electrodes are formed on the substrate, the TFT line member is arranged so as to be sandwiched between the two source / drain electrodes, and at positions separated from each other along the circumferential direction of the cross section of the TFT line member. Each of the two source / drain electrodes is electrically connected to the channel layer.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
代表的な実施の形態によれば、半導体装置の性能を向上させることができる。 According to the representative embodiment, the performance of the semiconductor device can be improved.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことはいうまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
さらに、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを付す場合もある。 Further, in the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view for easy viewing of the drawings. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.
(実施の形態1)
<薄膜トランジスタ>
本発明の一実施の形態である半導体装置を、図面を参照して説明する。本実施の形態の半導体装置は、薄膜トランジスタを備えたものである。
(Embodiment 1)
<Thin film transistor>
A semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The semiconductor device of this embodiment includes a thin film transistor.
図1は、実施の形態1の薄膜トランジスタの断面図である。図2は、実施の形態1の薄膜トランジスタの斜視図である。図3は、TFT線部材の斜視図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of the thin film transistor of the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the thin film transistor of the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view of the TFT line member.
図1に示すように、本実施の形態1の薄膜トランジスタ10は、支持基板11、TFT線部材(線部材)12およびソース・ドレイン電極13、14を有する。
As shown in FIG. 1, the
TFT線部材(線部材)12は、芯線としての導体線20を有しており、その導体線20の表面を、ゲート絶縁膜(絶縁膜)21、チャネル層(半導体層)22により、順次被覆したものである。すなわち、本実施の形態1では、薄膜トランジスタ10は、TFT線部材(線部材)12に形成されている。
The TFT wire member (wire member) 12 has a
なお、図1は、TFT線部材(線部材)12が延伸する方向、すなわち、導体線20が延伸する方向に垂直な断面を示している。
FIG. 1 shows a cross section perpendicular to the direction in which the TFT line member (line member) 12 extends, that is, the direction in which the
導体線20は、断面形状が円形である細線である。導体線20は、例えば金属材料などの導電性材料からなり、導体線20自体がゲート線を兼ねている。導体線20が金属材料からなる金属線である場合、金属材料として例えばアルミニウム(Al)を用いることができる。これにより、ゲート線の内部抵抗を小さくすることができる。また、導体線20の直径を例えば1〜5μm程度とすることができる。このような構成により、ゲート長(チャネル長)を例えば数μm程度まで短くすることができ、薄膜トランジスタを微細化することができる。
The
導体線20の導電性材料として、金属材料のほか、例えば炭素系導電材料、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの無機導電材料、または、例えばポリチオフェンなどの有機導電材料を用いることができる。また、これらの導電性材料のうち複数の種類の材料を、混合、または、半径方向に積層することで、組み合わせて用いることもできる。さらに、導体線20として、半導体または絶縁体からなる芯線の表面を、上記した導電性材料のうち一つまたは複数の種類の材料からなる導体膜により被覆したものを用いることもできる。
As the conductive material of the
以下では、図1に示すように、導体線20の断面形状が円形である例について説明するが、後述する変形例で説明するように、導体線の断面形状を楕円形、多角形または扁平四角形とすることもできる。
Hereinafter, an example in which the cross-sectional shape of the
導体線20の表面、すなわち導体線20の外周面は、全面すなわち全周に亘り、ゲート絶縁膜21より被覆されている。ゲート絶縁膜21は、薄膜トランジスタ10のゲート絶縁膜として機能するとともに、導体線20と他の配線との間の絶縁を確保する絶縁膜としても機能する。ゲート絶縁膜21は、例えば酸化シリコン(SiO2)または窒化シリコン(Si3N4)などからなり、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法などにより形成されている。ゲート絶縁膜21の厚さは、ゲート絶縁膜21の誘電率などにもよるが、例えば10〜200nm程度とすることができる。
The surface of the
ゲート絶縁膜21の表面、すなわちゲート絶縁膜21の外周面は、全面すなわち全周に亘り、チャネル層22により被覆されている。チャネル層22は、各種の半導体材料からなる半導体層である。また、チャネル層22は、例えばCVD法、スパッタ法または真空蒸着法など各種の成膜法により形成されている。チャネル層22の厚さは、チャネル層22の導電率あるいはゲート絶縁膜21の誘電率や厚さなどにもよるが、例えば5〜80nm程度とすることができる。
The surface of the
チャネル層22は、好適には、アモルファスシリコン(a−Si)、ポリシリコン(Poly−Si)、または、インジウムガリウム亜鉛複合酸化物(Indium Gallium Zinc Oxide;IGZO)もしくは亜鉛錫複合酸化物(Zinc Tin Oxide;ZTO)を含む酸化物半導体材料からなる。チャネル層22がこのような材料からなる場合、ガラス基板上に通常の製造工程により形成した薄膜トランジスタと同等の良好な特性が得られる。
The
また、図3に示すように、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿って、互いに離れた複数の領域AR1において、ゲート絶縁膜21の表面、すなわちゲート絶縁膜21の外周面は、チャネル層22により被覆されている。領域AR1は、一つの薄膜トランジスタ10が形成される領域である。このような構成により、1本のTFT線部材12に、複数の薄膜トランジスタ10を配列して形成することができるため、複数の薄膜トランジスタ10が配列された半導体装置、例えば後述するようなアクティブマトリクスTFTアレイを容易に製造することができる。
Further, as shown in FIG. 3, the surface of the
支持基板11は、TFT線部材12、ソース・ドレイン電極13、14を支持するためのものである。支持基板11は、例えばガラス、石英、樹脂などからなる。また、支持基板11は、好適には、例えばPEN(Polyethylene Naphtalate)系の樹脂、PET(Polyethylene Terephthalate)系の樹脂などからなる樹脂フィルムである。これにより、後述するように、ロール状に巻かれた送り側のロールから長尺の樹脂フィルムを送り出すとともに、巻き取り側のロールに樹脂フィルムを巻き取りながら、樹脂フィルム上にアクティブマトリクスTFTアレイを連続して形成する、いわゆるロールトゥロールの製造技術を適用することができる。したがって、アクティブマトリクスTFTアレイを、高速かつ低コストで製造することができる。
The
ソース・ドレイン電極13、14は、平面視において、導体線20(TFT線部材12)と交差(直交)する方向に沿って、支持基板11上に、互いに離れた位置に形成されている。ソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14は、TFT線部材12を両側から挟んで支持する。ソース・ドレイン電極13、14は、一方がソース電極として機能し、他方がドレイン電極として機能する。ソース・ドレイン電極13、14は、バンプ状の形状を有しており、ソース・ドレイン電極13とソース・ドレイン電極14との間にTFT線部材12を挟むことで、TFT線部材12を支持基板11上に留める(支持する)留め具(支持部材)である。
The source /
また、実施の形態2において図21を用いて後述するが、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿って、互いに離れた複数の領域AR1に対応する領域において、ソース・ドレイン電極13、14を形成することができる。各々の領域AR1に対応する領域に形成されるソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14は、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿って、互いに離れた複数の領域AR1において、TFT線部材12を両側から挟んで支持する。
Further, as will be described later with reference to FIG. 21 in the second embodiment, in the region corresponding to the plurality of regions AR1 separated from each other along the direction in which the conductor line 20 (TFT line member 12) extends, the source /
図1および図2に示すように、ソース・ドレイン電極13の側面であって、ソース・ドレイン電極14と対向する側面13aが、TFT線部材12のチャネル層22と接触することで、ソース・ドレイン電極13とチャネル層22とが電気的に接続されている。また、ソース・ドレイン電極14の側面であって、ソース・ドレイン電極13と対向する側面14aが、TFT線部材12のチャネル層22と接触することで、ソース・ドレイン電極14とチャネル層22とが電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13、14は、各々が、導体線20(TFT線部材12)の断面周方向に沿って、互いに離れた位置P1、P2で、チャネル層22と接している。すなわち、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13、14は、各々が、導体線20(TFT線部材12)の断面周方向に沿って、互いに離れた位置P1、P2で、チャネル層22と電気的に接続されている。
In the cross section perpendicular to the direction in which the conductor line 20 (TFT line member 12) extends, the source /
なお、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に垂直な断面における導体線20(TFT線部材12)の断面周方向とは、図1において、矢印CDにより示される方向である。 Note that the circumferential direction of the cross section of the conductor wire 20 (TFT line member 12) in the cross section perpendicular to the direction in which the conductor wire 20 (TFT line member 12) extends is the direction indicated by the arrow CD in FIG.
このとき、導体線20(TFT線部材12)の断面周方向に沿った、位置P1と位置P2との距離L1が、薄膜トランジスタ10のゲート長(チャネル長)に相当する。薄膜トランジスタの製造工程において後述するように、ソース・ドレイン電極13、14の間隔は容易に制御可能である。また、ソース・ドレイン電極13、14の間隔を一定にした場合、ゲート長(チャネル長)、すなわち位置P1と位置P2との距離L1は、導体線20の直径D1に依存する。そのため、本実施の形態1の薄膜トランジスタ10では、導体線20の直径D1を制御することで、ゲート長(チャネル長)を容易に制御することができる。
At this time, the distance L1 between the position P1 and the position P2 along the circumferential direction of the conductor wire 20 (TFT line member 12) corresponds to the gate length (channel length) of the
図1では、理解を簡単にするために、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13、14の各々が、チャネル層22と接する位置P1および位置P2を、点で表示している。すなわち、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13、14は、各々が、チャネル層22と点で接触している。
In FIG. 1, for easy understanding, in the cross section perpendicular to the direction in which the conductor line 20 (TFT line member 12) extends, each of the source /
しかし、ソース・ドレイン電極13、14またはTFT線部材12が微小量変形することなどにより、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13、14は、各々が、チャネル層22と一定の長さを有する領域で接触することがある。このような場合には、位置P1は、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13がチャネル層22と接触する領域のうち、導体線20(TFT線部材12)の断面周方向に沿って、ソース・ドレイン電極14がチャネル層22と接する領域に最も近い点である。また、位置P2は、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極14がチャネル層22と接触する領域のうち、導体線20(TFT線部材12)の断面周方向に沿って、ソース・ドレイン電極13がチャネル層22と接する領域に最も近い点である。
However, when the source /
あるいは、図19を用いて後述するように、ソース・ドレイン電極13、14の側面13a、14aの形状を、導体線20の形状に対応させることもできる。これにより、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13、14とチャネル層22とを、一定の長さを有する領域で接触させることもできる。
Alternatively, as will be described later with reference to FIG. 19, the shape of the side surfaces 13 a and 14 a of the source /
ソース・ドレイン電極13、14は、例えば銅(Cu)またはタングステン(W)などの金属からなり、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法またはめっき法などにより形成されている。これにより、ソース・ドレイン電極13、14の内部抵抗を小さくすることができる。
The source /
なお、ソース・ドレイン電極13とチャネル層22とを、例えば導電性接着剤などを介して接続することができ、ソース・ドレイン電極14とチャネル層22とを、例えば導電性接着剤などを介して接続することができる。このような構成により、チャネル層22と、ソース・ドレイン電極13、14とを、それぞれ電気的に低抵抗で接続することができる。
The source /
また、好適には、ソース・ドレイン電極13の側面13aと、ソース・ドレイン電極14の側面14aとは、支持基板11からの高さが高くなるほど離れるように、傾斜している。すなわち、図1において、ソース・ドレイン電極13の側面13a、および、ソース・ドレイン電極14の側面14aを両側壁とする凹部CC1の断面形状は、上底の長さが下底の長さよりも大きい逆台形形状を有している。このような形状を有することにより、TFT線部材12を凹部CC1に落とし込むことで、平面視において、導体線20(TFT線部材12)と交差(直交)する方向に沿ったTFT線部材12の位置を、正確に合わせることができる。したがって、平面視において、導体線20(TFT線部材12)と交差(直交)する方向に沿ったTFT線部材12の位置を、容易に、かつ、高精度で合わせることができる。
Preferably, the
支持基板11の上面からのソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の上面の高さH1、すなわち、ソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の高さ寸法H1は、好適には、導体線20の直径D1、すなわち、導体線20の最下点から最上点までの高さ寸法D1よりも大きい。ソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の高さ寸法H1が導体線20の最下点から最上点までの高さ寸法D1よりも大きいときは、TFT線部材12を、凹部CC1に、さらに容易に落とし込むことができる。そのため、平面視において、導体線20(TFT線部材12)と交差(直交)する方向に沿ったTFT線部材12の位置を、さらに正確に合わせることができる。したがって、平面視において、TFT線部材12と交差(直交)する方向に沿ったTFT線部材12の位置を、さらに、容易に、かつ、高精度で合わせることができる。
The height H1 of the upper surfaces of the source /
なお、好適には、ソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の高さ寸法H1が、TFT線部材12の直径、すなわち、導体線20の直径D1にゲート絶縁膜21およびチャネル層22の厚さ寸法のそれぞれ2倍の寸法を加えた寸法よりも大きい。このような大小関係を満たすとき、TFT線部材12を、凹部CC1に、より一層容易に落とし込むことができるため、平面視において、TFT線部材12と交差(直交)する方向に沿ったTFT線部材12の位置を、より一層、容易に、かつ、高精度で合わせることができる。
Preferably, the height dimension H1 of the source /
また、前述したように、導体線20の直径D1を制御することでゲート長(チャネル長)が制御されたTFT線部材12を、ソース・ドレイン電極13とソース・ドレイン電極14との間に挟むことにより、支持基板11上に支持する。したがって、例えばアクティブマトリクスTFTアレイを形成する際も、各薄膜トランジスタを、簡易な方法で、ゲート長(チャネル長)の精度を確保しつつ製造することができる。つまり、フォトリソグラフィ技術により支持基板11上にパターンを加工するための大規模な製造装置を用いずに、薄膜トランジスタの微細なパターンの加工を行うことができる。
Further, as described above, the
好適には、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿って、領域AR1の長さ寸法(後述する図21における長さ寸法W1)が、ソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法(後述する図21における長さ寸法W2)よりも大きい。この場合、薄膜トランジスタ10のゲート幅(チャネル幅)は、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿ったソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法に等しい。したがって、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿ったソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法を制御することで、ゲート幅(チャネル幅)を制御することができる。
Preferably, along the direction in which the conductor line 20 (TFT line member 12) extends, the length dimension of the region AR1 (the length dimension W1 in FIG. 21 described later) is the source /
一方、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿って、領域AR1の長さ寸法がソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法よりも大きい場合には、チャネル層22を形成する際に、領域AR1の長さ寸法を高精度で制御する必要がない。
On the other hand, when the length dimension of the region AR1 is larger than the length dimension of the source /
また、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿って、領域AR1の長さ寸法がソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法よりも大きい場合には、TFT線部材12を配置する際に、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿ったTFT線部材12の位置を、高精度で合わせる必要がない。したがって、例えば転写技術により薄膜トランジスタを基板上に転写する場合に比べ、実効的な位置合わせ精度が向上する。
Further, when the length dimension of the region AR1 is larger than the length dimension of the source /
<TFT線部材の変形例>
図4〜図7は、TFT線部材の変形例を示す断面図である。図4は、導体線の断面形状が楕円形であり、図5は、導体線の断面形状が多角形であり、図6は、導体線の断面形状が扁平四角形であり、図7は、電極部材が設けられている例について示す。なお、図4〜図7の薄膜トランジスタの部材のうち図1の薄膜トランジスタの部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図4〜図7は、TFT線部材(線部材)すなわち導体線が延伸する方向に垂直な断面を示している。
<Modification of TFT wire member>
4 to 7 are cross-sectional views showing modifications of the TFT line member. 4 shows that the cross-sectional shape of the conductor wire is elliptical, FIG. 5 shows that the cross-sectional shape of the conductor wire is polygonal, FIG. 6 shows that the cross-sectional shape of the conductor wire is a flat rectangle, and FIG. An example in which a member is provided will be described. 4 to 7, members having the same functions as those of the thin film transistor of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted. 4 to 7 show a cross section perpendicular to the direction in which the TFT line member (line member), that is, the conductor line extends.
図4に示す変形例では、導体線20aの断面形状は、楕円形である。薄膜トランジスタ10aのTFT線部材(線部材)12aも、全体的断面形状が楕円形であり、芯線としての導体線20aの表面を、ゲート絶縁膜(絶縁膜)21、チャネル層(半導体層)22により順次被覆したものである。導体線20a(TFT線部材12a)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13、14は、各々が、導体線20aの断面周方向に沿って、互いに離れた位置P1、P2で、チャネル層22と電気的に接続されている。導体線20aの断面周方向に沿った、位置P1、P2の間隔、すなわち、位置P1と位置P2との距離L2が、薄膜トランジスタ10aのゲート長(チャネル長)に相当する。
In the modification shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the
また、好適には、ソース・ドレイン電極13、14の高さ寸法H2は、導体線20aの最下点から最上点までの高さ寸法D2よりも大きい。このような構成により、導体線20aの断面形状が楕円形である場合でも、TFT線部材12aを、ソース・ドレイン電極13、14の側面13a、14aにより形成される凹部CC1に容易に落とし込むことができる。そのため、平面視において、導体線20a(TFT線部材12a)と交差(直交)する方向に沿ったTFT線部材12aの位置を、さらに、容易に、かつ、高精度で合わせることができる。
Preferably, the height dimension H2 of the source /
図5に示す変形例では、導体線20bの断面形状は、多角形であり、図5に示すように、例えば六角形とすることができる。薄膜トランジスタ10bのTFT線部材(線部材)12bも、全体的断面形状が多角形(六角形)であり、芯線としての導体線20bの表面を、ゲート絶縁膜(絶縁膜)21、チャネル層(半導体層)22により順次被覆したものである。導体線20b(TFT線部材12b)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13、14は、各々が、導体線20bの断面周方向に沿って、互いに離れた領域(位置)PA1、PA2で、チャネル層22と電気的に接続されている。導体線20bの断面周方向に沿った、領域(位置)PA1、PA2の間隔、すなわち、領域(位置)PA1と領域(位置)PA2との距離L3が、薄膜トランジスタ10bのゲート長(チャネル長)に相当する。
In the modification shown in FIG. 5, the cross-sectional shape of the
また、好適には、ソース・ドレイン電極13、14の高さ寸法H3は、導体線20bの最下点から最上点までの高さ寸法D3よりも大きい。このような構成により、導体線20bの断面形状が多角形である場合でも、TFT線部材12bを、ソース・ドレイン電極13、14の側面13a、14aにより形成される凹部CC1に容易に落とし込むことができる。そのため、平面視において、導体線20b(TFT線部材12b)と交差(直交)する方向に沿ったTFT線部材12bの位置を、さらに、容易に、かつ、高精度で合わせることができる。
Preferably, the height dimension H3 of the source /
図6に示す変形例では、導体線20cの断面形状は、扁平四角形である。薄膜トランジスタ10cのTFT線部材(線部材)12cも、全体的断面形状が扁平四角形であり、芯線としての導体線20cの表面を、ゲート絶縁膜(絶縁膜)21、チャネル層(半導体層)22により順次被覆したものである。導体線20c(TFT線部材12c)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13、14は、各々が、導体線20cの断面周方向に沿って、互いに離れた領域(位置)PA1、PA2で、チャネル層22と電気的に接続されている。導体線20cの断面周方向に沿った、領域(位置)PA1、PA2の間隔、すなわち、領域(位置)PA1と領域(位置)PA2との距離L4が、薄膜トランジスタ10cのゲート長(チャネル長)に相当する。
In the modification shown in FIG. 6, the cross-sectional shape of the
また、好適には、ソース・ドレイン電極13、14の高さ寸法H4は、導体線20cの最下点から最上点までの高さ寸法D4よりも大きい。図6に示す例では、ソース・ドレイン電極13、14は、底面部と側壁部とからなる断面L字形状を有しており、ソース・ドレイン電極13、14の高さH4を、底面部の上面から側壁部の上面までの高さであるとする。このような構成により、導体線20cの断面形状が扁平四角形である場合でも、TFT線部材12cを、ソース・ドレイン電極13、14の側面13a、14aにより形成される凹部CC1に容易に落とし込むことができる。そのため、平面視において、導体線20c(TFT線部材12c)と交差(直交)する方向に沿ったTFT線部材12cの位置を、さらに、容易に、かつ、高精度で合わせることができる。
Preferably, the height dimension H4 of the source /
なお、本願明細書において、断面形状が扁平四角形であるとは、断面形状が平板形ないしブロック形であることを意味し、断面形状の高さ寸法が幅寸法よりも小さいことを意味するものとする。 In the specification of the present application, that the cross-sectional shape is a flat quadrangle means that the cross-sectional shape is a flat plate or block shape, and that the height dimension of the cross-sectional shape is smaller than the width dimension. To do.
図7に示す変形例では、導体線20の断面形状は、円形である。薄膜トランジスタ10dのTFT線部材(線部材)12dも、全体的断面形状が円形であり、芯線としての導体線20の表面を、ゲート絶縁膜(絶縁膜)21、チャネル層(半導体層)22により順次被覆したものである。導体線20(TFT線部材12d)が延伸する方向に垂直な断面において、導体線20の断面周方向に沿って、互いに離れた位置で、チャネル層22の表面、すなわち外周面には、電極部材23、24が形成されている。なお、電極部材23、24は、導体線20(TFT線部材12d)が延伸する方向に沿って、形成されている。
In the modification shown in FIG. 7, the
ソース・ドレイン電極13は、電極部材23と接しており、ソース・ドレイン電極14は、電極部材24と接している。したがって、電極部材23は、ソース・ドレイン電極13と電気的に接続されており、ソース・ドレイン電極13と一体で、一方のソース・ドレイン電極として機能する。また、電極部材24は、ソース・ドレイン電極14と電気的に接続されており、ソース・ドレイン電極14と一体で、他方のソース・ドレイン電極として機能する。すなわち、図7に示す変形例でも、導体線20(TFT線部材12d)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極は、導体線20の断面周方向に沿って、互いに離れた位置で、チャネル層22と電気的に接続されている。
The source /
電極部材23、24は、例えばタングステン(W)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)などの金属、または、窒化チタン(TiN)などの導電性金属窒化物からなる導体層である。また、電極部材23、24は、例えばCVD法、スパッタ法または真空蒸着法など各種の成膜法により形成されている。
The
図7に示す変形例では、導体線20(TFT線部材12d)が延伸する方向に垂直な断面において、導体線20(TFT線部材12d)の断面周方向に沿った、電極部材23、24の間隔、すなわち、電極部材23と電極部材24との距離L5が、薄膜トランジスタ10dのゲート長(チャネル長)に相当する。薄膜トランジスタの製造工程において後述するように、電極部材23、24を形成する工程において、導体線20(TFT線部材12d)の断面周方向に沿った、電極部材23、24の間隔は容易に制御可能である。また、電極部材23、24の間隔を一定にした場合、ゲート長(チャネル長)は、導体線20の直径D1に依存する。そのため、導体線20の直径D1を制御することで、ゲート長(チャネル長)を容易に制御することができる。
In the modification shown in FIG. 7, in the cross section perpendicular to the direction in which the conductor wire 20 (
<薄膜トランジスタの製造工程>
続いて、本実施の形態1の半導体装置である薄膜トランジスタの製造工程について説明する。
<Manufacturing process of thin film transistor>
Subsequently, a manufacturing process of the thin film transistor which is the semiconductor device of the first embodiment will be described.
あらかじめ、支持基板11にソース・ドレイン電極13、14が形成されたものを用意する。
First, a
例えばガラス、石英、樹脂などからなる支持基板11上に、例えばCuまたはWなどの金属からなり、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法またはめっき法などによりソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14が形成されたものを用意する。
For example, a source /
また、導体線20を用意する。
Moreover, the
導体線20として、例えばAlなどの金属材料からなり、直径が例えば1〜5μm程度である金属線を用意する。あるいは、前述したように、導体線20の導電性材料として、金属材料のほか、例えば炭素系導電材料、例えばITOなどの無機導電材料、または、例えばポリチオフェンなどの有機導電材料を用いることができる。
As the
次いで、ゲート絶縁膜21を形成する。
Next, the
図8は、ゲート絶縁膜を形成する工程を説明するための一部断面を含む側面図である。図9は、ゲート絶縁膜を形成する工程を説明するための一部断面を含む斜視図である。図10は、ゲート絶縁膜が形成された導体線の断面図である。 FIG. 8 is a side view including a partial cross section for explaining the step of forming the gate insulating film. FIG. 9 is a perspective view including a partial cross-section for explaining the step of forming the gate insulating film. FIG. 10 is a cross-sectional view of a conductor line on which a gate insulating film is formed.
このゲート絶縁膜21を形成する工程では、例えば真空成膜装置または大気圧成膜装置などからなる成膜装置30を用いて、導体線20の表面をゲート絶縁膜21により被覆する。
In the step of forming the
図8および図9に示すように、成膜装置30は、チャンバ31を備えている。チャンバ31の両端には、導体線20が導入される導入口32、および、ゲート絶縁膜21が形成された導体線20が導出される導出口33の各々が、形成されている。チャンバ31の導入口32側の外部には、導体線20がロール状に巻かれた送り側ロール(ボビン)34が設けられている。チャンバ31の導出口33側の外部には、ゲート絶縁膜21が形成された導体線20がロール状に巻かれた巻き取り側ロール(ボビン)35が設けられている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
送り側ロール(ボビン)34および巻き取り側ロール(ボビン)35は、回転駆動機構(図示は省略)により同期して回転可能に設けられている。そして、この回転駆動機構により同期して回転されることで、導体線20が送り側ロール(ボビン)34から送られ、送られた導体線20が巻き取り側ロール(ボビン)35に巻き取られる。
The feed-side roll (bobbin) 34 and the take-up-side roll (bobbin) 35 are rotatably provided in synchronization with a rotation drive mechanism (not shown). Then, the
チャンバ31には、チャンバ31内の導体線20を加熱するためのヒータ(加熱部)36が設けられている。また、チャンバ31には、チャンバ31に不活性ガスまたは原料ガスを供給するガス供給部37、チャンバ31からガスを排出するガス排出部38が設けられている。さらに、チャンバ31には、導体線20に原料SRCを供給する原料供給部39が設けられている。成膜装置30が、例えばCVD法によるものであるときは、原料供給部39は、例えば原料ガスからなる原料SRCを導体線20に供給する。また、成膜装置30が、例えばスパッタ法によるものであるときは、原料供給部39は、例えばプラズマにより原料ターゲットをスパッタすることで、原料SRCを導体線20に供給する。
The
このような成膜装置30において、回転駆動機構(図示は省略)により導体線20が送り側ロール(ボビン)34から送られ、導入口32を通してチャンバ31に導入される。チャンバ31に導入された導体線20が、導出口33に向かって一定の速度で移動する間に、導体線20の表面すなわち外周面に、例えば原料供給部39から原料SRCが供給されることで、例えばCVD法などにより、例えばSiO2またはSi3N4からなるゲート絶縁膜21が形成される。
In such a
このとき、送り側ロール(ボビン)34から送り出された導体線20を、巻き取り側ロール(ボビン)35に一定速度で巻き取ることで、導体線20に沿って連続してゲート絶縁膜21を形成することができる。ゲート絶縁膜21の厚さは、ゲート絶縁膜21の誘電率などにもよるが、例えば10〜200nm程度とすることができる。また、チャンバ31内での導体線20の移動速度を制御することで、導体線20に形成されるゲート絶縁膜21の厚さを、導体線20に沿って均一にすることができる。
At this time, by winding the
表面すなわち外周面にゲート絶縁膜21が形成された導体線20は、導出口33まで移動した後、導出口33を通してチャンバ31から導出され、巻き取り側ロール(ボビン)35に巻き取られる。表面すなわち外周面にゲート絶縁膜21が形成された導体線20の断面を、図10に示す。
The
例えば樹脂フィルムからなる支持基板上にゲート絶縁膜を直接形成する場合には、ゲート絶縁膜を形成する際の温度を例えば300〜400℃程度まで上昇させることができないため、形成されるゲート絶縁膜の品質が低下するおそれがあった。 For example, when a gate insulating film is directly formed on a support substrate made of a resin film, the temperature at the time of forming the gate insulating film cannot be increased to, for example, about 300 to 400 ° C. There was a risk that the quality of the product would deteriorate.
しかし、本実施の形態1では、支持基板11上にではなく、例えばAlなどからなる導体線20の表面に、ゲート絶縁膜21を形成する。したがって、ゲート絶縁膜21を形成する際の温度を例えば300〜400℃程度まで上昇させることができ、ゲート絶縁膜21の品質が低下することを防止または抑制することができる。
However, in the first embodiment, the
次いで、チャネル層(半導体層)22を形成する。 Next, a channel layer (semiconductor layer) 22 is formed.
図11は、チャネル層を形成する工程を説明するための一部断面を含む側面図である。図12は、チャネル層を形成する工程を説明するための一部断面を含む斜視図である。図13は、チャネル層が形成された導体線の断面図である。 FIG. 11 is a side view including a partial cross-section for explaining the step of forming the channel layer. FIG. 12 is a perspective view including a partial cross-section for explaining the step of forming the channel layer. FIG. 13 is a cross-sectional view of a conductor line in which a channel layer is formed.
このチャネル層22を形成する工程では、例えば真空成膜装置または大気圧成膜装置などからなる成膜装置40を用いて、ゲート絶縁膜21の表面をチャネル層22により被覆する。
In the step of forming the
図11および図12に示すように、成膜装置40は、チャンバ41を備えている。チャンバ41の両端には、ゲート絶縁膜21が形成された導体線20が導入される導入口42、および、チャネル層22が形成された導体線20が導出される導出口43の各々が、形成されている。チャンバ41の導入口42側の外部には、ゲート絶縁膜21が形成された導体線20がロール状に巻かれた送り側ロール(ボビン)44が設けられている。チャンバ41の導出口43側の外部には、チャネル層22が形成された導体線20がロール状に巻かれた巻き取り側ロール(ボビン)45が設けられている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the
送り側ロール(ボビン)44および巻き取り側ロール(ボビン)45は、回転駆動機構(図示は省略)により同期して回転可能に設けられている。そして、この回転駆動機構により同期して回転されることで、導体線20が送り側ロール(ボビン)44から送られ、送られた導体線20が巻き取り側ロール(ボビン)45に巻き取られる。
The feed side roll (bobbin) 44 and the take-up side roll (bobbin) 45 are rotatably provided in synchronization by a rotation drive mechanism (not shown). Then, the
チャンバ41には、チャンバ41内の導体線20を加熱するためのヒータ(加熱部)46が設けられている。また、チャンバ41には、チャンバ41に不活性ガスまたは原料ガスを供給するガス供給部47、チャンバ41からガスを排出するガス排出部48が設けられている。さらに、チャンバ41には、導体線20に原料SRCを供給する原料供給部49が設けられている。成膜装置40が、例えばCVD法によるものであるときは、原料供給部49は、例えば原料ガスからなる原料SRCを導体線20に供給する。また、成膜装置40が、例えばスパッタ法によるものであるときは、原料供給部49は、例えばプラズマにより原料ターゲットをスパッタすることで、原料SRCを導体線20に供給する。
The
成膜装置40には、チャンバ41内に、シャドウマスクとして機能するスリットSLT1が設けられている。スリットSLT1は、導体線20に沿って、チャネル層22が形成される領域AR1以外の領域AR2を覆うように設けられている。また、導体線20に沿って、一定の間隔で離れた複数の領域AR1にチャネル層22を形成するために、一定の間隔で離れた複数の領域AR2を覆うように、複数のスリットSLT1が設けられている。
In the
このような成膜装置40において、回転駆動機構(図示は省略)により導体線20が送り側ロール(ボビン)44から送られ、導入口42を通してチャンバ41に導入される。チャンバ41に導入された導体線20が、導出口43に向かって一定の速度で移動する間に、ゲート絶縁膜21の表面すなわち外周面に、例えば原料供給部49から原料SRCが供給される。これにより、例えばCVD法、スパッタ法または真空蒸着法などにより、例えばa−Si、Poly−Si、IGZOまたはZTOなどからなるチャネル層22が形成される。チャネル層22の厚さは、チャネル層22の導電率あるいはゲート絶縁膜21の誘電率や厚さなどにもよるが、例えば5〜80nm程度とすることができる。
In such a
このとき、一定の間隔で離れた複数の領域AR2を覆うように、複数のスリットSLT1が設けられている。したがって、例えば導体線20の移動と停止とを周期的に繰り返し、導体線20の移動が停止しているときに原料を供給し、導体線20が移動しているときに原料の供給を停止することで、導体線20の表面であって一定の間隔で離れた複数の領域AR1に、チャネル層22を形成することができる。あるいは、スリットSLT1を、導体線20の移動方向に沿って、導体線20と同期して移動させることでも、一定の間隔で離れた複数の領域AR1に、チャネル層22を形成することができる。また、領域AR1では、導体線20の表面すなわち外周面に、ゲート絶縁膜21、チャネル層22が順次形成される。
At this time, a plurality of slits SLT1 are provided so as to cover a plurality of regions AR2 that are separated at a constant interval. Therefore, for example, the movement and stop of the
なお、本実施の形態1では、前述したように、導体線20が延伸する方向に沿って、領域AR1の長さ寸法が、ソース・ドレイン電極13、14の長さ寸法よりも大きい場合には、領域AR1の長さ寸法を高精度で制御する必要がないため、チャネル層22を容易に形成することができる。
In the first embodiment, as described above, when the length dimension of the region AR1 is larger than the length dimension of the source /
チャネル層22が形成された導体線20は、導出口43まで移動した後、導出口43を通してチャンバ41から導出され、巻き取り側ロール(ボビン)45に巻き取られる。表面すなわち外周面にゲート絶縁膜21、チャネル層22が順次形成された導体線20の断面を、図13に示す。
The
例えば樹脂フィルムからなる支持基板上にチャネル層を直接形成する場合には、チャネル層を形成する際の温度を十分上昇させることができないため、形成されるチャネル層の品質が低下するおそれがあった。 For example, when a channel layer is directly formed on a support substrate made of a resin film, the temperature at the time of forming the channel layer cannot be sufficiently increased, so that the quality of the formed channel layer may be deteriorated. .
しかし、本実施の形態1では、支持基板11上にではなく、例えばAlなどからなる導体線20に形成されたゲート絶縁膜21の表面に、チャネル層22を形成する。したがって、チャネル層22を形成する際の温度を例えば300〜400℃程度まで上昇させることができ、チャネル層22の品質が低下することを防止または抑制することができる。
However, in the first embodiment, the
上記した工程を行うことにより、図3に示したTFT線部材12が形成される。そして、TFT線部材12を、用意した支持基板11に形成されたソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14により挟んで支持することで、図1に示した薄膜トランジスタ10が形成される。
By performing the above-described steps, the
一方、TFT線部材として、図7に示したTFT線部材12dを形成する場合には、さらに、電極部材23、24を形成する。
On the other hand, when the
図14は、電極部材を形成する工程を説明するための一部断面を含む平面図である。図15は、電極部材を形成する工程を説明するための断面図である。 FIG. 14 is a plan view including a partial cross-section for explaining the step of forming the electrode member. FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a step of forming an electrode member.
この電極部材23、24を形成する工程では、例えば真空成膜装置または大気圧成膜装置などからなる成膜装置50を用いて、チャネル層22の表面に電極部材23、24を形成する。
In the step of forming the
図14および図15に示すように、成膜装置50は、チャンバ51を備えている。チャンバ51の両端には、チャネル層22が形成された導体線20が導入される導入口52、および、電極部材23、24が形成された導体線20が導出される導出口53の各々が、形成されている。図14では図示を省略するが、チャンバ51の導入口52側の外部および導出口53側の外部には、送り側ロール(ボビン)および巻き取り側ロール(ボビン)の各々が設けられており、長尺の導体線20に連続して電極部材23、24を形成できるようになっている。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
チャンバ51には、チャンバ51内の導体線20を加熱するためのヒータ(加熱部)56が設けられている。また、チャンバ51には、チャンバ51に不活性ガスまたは原料ガスを供給するガス供給部57、チャンバ51からガスを排出するガス排出部58が設けられている。さらに、チャンバ51には、導体線20に原料SRC(図15参照)を供給する原料供給部59が設けられている。成膜装置50が、例えばCVD法によるものであるときは、原料供給部59は、例えば原料ガスからなる原料SRCを導体線20に供給する。また、成膜装置50が、例えばスパッタ法によるものであるときは、原料供給部59は、例えばプラズマにより原料ターゲットをスパッタすることで、原料SRCを導体線20に供給する。
The
成膜装置50には、チャンバ51内に、シャドウマスクとして機能するスリットSLT2が設けられている。スリットSLT2は、導体線20に沿って、電極部材23、24が形成される領域AR1以外の領域AR2を覆うように設けられている。また、導体線20に沿って、一定の間隔で離れた複数の領域AR1に電極部材23、24を形成するために、一定の間隔で離れた複数の領域AR2を覆うように、複数のスリットSLT2が設けられている。
In the
成膜装置50では、原料供給部59は、例えば上方など一方から導体線20に原料SRC(図15参照)を供給する。また、スリットSLT2に挟まれた領域AR1において、導体線20の原料供給部59側には、図15に示すように、例えば細線からなるマスク線部材MWが設けられている。マスク線部材MWは、導体線20の直径D1よりも小さい直径DMを有しており、導体線20に原料SRCが供給される方向から視て、マスク線部材MWの中心線が導体線20の中心線と重なるように、設けられている。マスク線部材MWをシャドウマスクとして重ね合わせた状態で、原料供給部59が一方から原料SRCを供給することにより、導体線20が延伸する方向に垂直な断面において、導体線20の断面周方向に沿って、互いに離れた位置に電極部材23、24を形成することができる。
In the
このような成膜装置50において、表面にゲート絶縁膜21、チャネル層22が順次形成された導体線20が導入口52を通してチャンバ51に導入される。チャンバ51に導入された導体線20が、導出口53に向かって一定の速度で移動する間に、チャネル層22の表面すなわち外周面に、例えば原料供給部59から原料SRCが供給される。これにより、例えばスパッタ法または真空蒸着法などにより、例えばW、Mo、Cuなどの金属、または、TiNなどの導電性金属窒化物からなる電極部材23、24が形成される。
In such a
このとき、一定の間隔で離れた複数の領域AR2を覆うように、複数のスリットSLT2が設けられている。したがって、例えば導体線20の移動と停止とを周期的に繰り返し、導体線20の移動が停止しているときに原料を供給し、導体線20が移動しているときに原料の供給を停止することで、導体線20の表面であって一定の間隔で離れた複数の領域AR1に、電極部材23、24を形成することができる。あるいは、スリットSLT2を、導体線20の移動方向に沿って、導体線20と同期して移動させることでも、一定の間隔で離れた複数の領域AR1に、電極部材23、24を形成することができる。
At this time, a plurality of slits SLT2 are provided so as to cover a plurality of regions AR2 that are separated at a constant interval. Therefore, for example, the movement and stop of the
また、前述したように、マスク線部材MWをシャドウマスクとして用いることで、導体線20が延伸する方向に垂直な断面において、導体線20の断面周方向に沿って互いに離れた位置に、電極部材23、24を形成することができる。そして、マスク線部材MWの直径DMを制御することで、導体線20の断面周方向に沿った電極部材23、24の間隔を容易に制御することができる。
Further, as described above, by using the mask wire member MW as a shadow mask, the electrode members are located at positions separated from each other along the circumferential direction of the
なお、前述したように、導体線20が延伸する方向に沿って、領域AR1の長さ寸法が、ソース・ドレイン電極13、14の長さ寸法よりも大きい場合には、領域AR1の長さ寸法を高精度で制御する必要がないため、電極部材23、24を容易に形成することができる。
As described above, when the length dimension of the area AR1 is larger than the length dimension of the source /
電極部材23、24が形成された導体線20は、導出口53まで移動した後、導出口53を通してチャンバ51から導出される。
The
上記した工程を行うことにより、図7に示したTFT線部材12dが形成される。そして、TFT線部材12dを、用意した支持基板11に形成されたソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14により挟んで支持することで、図7に示した薄膜トランジスタ10dが形成される。
By performing the above-described steps, the
導体線20が延伸する方向に沿って、領域AR1の長さ寸法が、ソース・ドレイン電極13、14の長さ寸法よりも大きい場合には、TFT線部材12(または12d)を配置する際に、導体線20が延伸する方向に沿って、TFT線部材12(または12d)の位置を高精度で合わせる必要がない。したがって、例えば転写技術により薄膜トランジスタを基板上に転写する場合に比べ、実効的な位置合わせ精度が向上する。
When the length dimension of the region AR1 is larger than the length dimension of the source /
なお、実施の形態2で後述するように、長尺の樹脂フィルムからなる支持基板11上にデータ線およびソース・ドレイン電極13、14を形成した後、薄膜トランジスタ10が複数形成されたTFT線部材12をゲート線として配置することで、ロールトゥロール製造技術によりアクティブマトリクスTFTアレイを製造することができる。
As will be described later in Embodiment 2, after the data lines and source /
<電流−電圧特性>
続いて、図16を参照し、本実施の形態1の半導体装置である薄膜トランジスタ10の電流−電圧特性について説明する。
<Current-voltage characteristics>
Next, the current-voltage characteristics of the
図16は、実施の形態1の半導体装置である薄膜トランジスタの電流−電圧特性の測定結果の例を示すグラフである。図16では、横軸の値をゲート電圧Vg(V)とし、縦軸の値をソース・ドレイン電極間の電流I(A)の測定値として、測定結果を示している。 FIG. 16 is a graph illustrating an example of measurement results of current-voltage characteristics of the thin film transistor which is the semiconductor device of the first embodiment. In FIG. 16, the measurement results are shown with the value on the horizontal axis being the gate voltage V g (V) and the value on the vertical axis being the measured value of the current I (A) between the source and drain electrodes.
図16に示す例では、チャネル層22として、a−Si、poly−Si、IGZOおよびZTOのいずれかからなる半導体層を用いた。チャネル層22がa−Si、poly−Si、IGZO、ZTOからなる実施例を、それぞれ実施例1、実施例2、実施例3、実施例4とした。ゲート絶縁膜21として、厚さ100nmのSiO2膜を用いた。導体線20として、直径1μmのAlからなる金属線を用いた。また、ゲート長(チャネル長)を約2μmとし、ゲート幅(チャネル幅)を100μmとし、ドレイン電圧を1Vとした。
In the example shown in FIG. 16, a semiconductor layer made of any of a-Si, poly-Si, IGZO, and ZTO is used as the
図16に示すように、実施例1から実施例4のいずれの場合でも、閾値電圧、薄膜トランジスタがオフ状態のときの電流(オフ電流)、薄膜トランジスタがオン状態のときの電流(オン電流)について、ガラス基板上に通常の製造工程により形成された薄膜トランジスタと同等の良好な特性が得られた。したがって、本実施の形態1の薄膜トランジスタ10は、後述する液晶ディスプレイやRFID等の各種の電子デバイスに適用するために十分な特性を有している。
As shown in FIG. 16, in any of Examples 1 to 4, the threshold voltage, the current when the thin film transistor is in an off state (off current), and the current when the thin film transistor is in an on state (on current) Good characteristics equivalent to those of a thin film transistor formed on a glass substrate by a normal manufacturing process were obtained. Therefore, the
<本実施の形態の主要な特徴と効果>
本実施の形態1の半導体装置である薄膜トランジスタ10は、ガラス基板上に通常の製造工程により形成された薄膜トランジスタと異なり、TFT線部材12に形成されている。
<Main features and effects of the present embodiment>
Unlike the thin film transistor formed by a normal manufacturing process on a glass substrate, the
薄膜トランジスタのゲート長(チャネル長)に必要な形状精度および位置合わせ精度を確保できない場合には、例えば複数の薄膜トランジスタの各々について、例えばオン状態のときの電流(オン電流)またはオフ状態のときの電流(オフ電流)などのトランジスタ特性に、ばらつきが発生するおそれがある。 When the shape accuracy and alignment accuracy required for the gate length (channel length) of the thin film transistor cannot be ensured, for example, for each of the plurality of thin film transistors, for example, current in the on state (on current) or current in the off state There may be variations in transistor characteristics such as (off current).
しかし、本実施の形態1の薄膜トランジスタ10では、TFT線部材12は、芯線としての導体線20を有している。また、その導体線20の表面を、ゲート絶縁膜21、チャネル層22により、順次被覆したものである。そのため、支持基板11上にTFT線部材12を配置する位置合わせ精度に関わらず、ゲート長(チャネル長)の精度を容易に確保することができる。その結果、複数の薄膜トランジスタの間で、例えばオン電流やオフ電流などのトランジスタ特性のばらつきを低減することができ、ロールトゥロール製造技術により製造した場合でも、半導体装置の性能を向上させることができる。
However, in the
また、本実施の形態1の薄膜トランジスタ10では、TFT線部材12は、支持基板11上に形成されたソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14に挟まれた状態で支持される。ソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14を、バンプ状の留め具(支持部材)として用いることで、平面視において、TFT線部材12と交差(直交)する方向に沿って、TFT線部材12を配置する位置を、容易に、かつ、精度よく合わせることができる。
In the
さらに、本実施の形態1の薄膜トランジスタ10では、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿ったソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法を制御することで、ゲート幅(チャネル幅)を制御することができる。したがって、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿ったチャネル層22の長さ寸法を高精度で制御する必要がないため、TFT線部材12を容易に製造することができる。また、TFT線部材12を配置する際に、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に沿ったTFT線部材12の位置を、高精度で制御する必要がないため、TFT線部材12を容易に配置することができる。
Further, in the
<実施の形態1の第1変形例>
図17は、実施の形態1の第1変形例の薄膜トランジスタの断面図である。図18は、チャネル層を形成する工程を説明するための断面図である。なお、図17および図18の薄膜トランジスタの部材のうち図1の薄膜トランジスタの部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図17および図18は、TFT線部材(線部材)すなわち導体線が延伸する方向に垂直な断面を示している。
<First Modification of First Embodiment>
FIG. 17 is a cross-sectional view of a thin film transistor of a first modification of the first embodiment. FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining the step of forming the channel layer. Note that members having the same functions as those of the thin film transistor shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals among the thin film transistors shown in FIGS. 17 and 18, and repeated description thereof is omitted. 17 and 18 show a cross section perpendicular to the direction in which the TFT line member (line member), that is, the conductor line extends.
図17に示すように、薄膜トランジスタ10eのTFT線部材12eは、芯線としての導体線20を有しており、その導体線20の表面を、ゲート絶縁膜(絶縁膜)21、チャネル層(半導体層)22eにより順次被覆したものである。また、実施の形態1と同様に、ゲート絶縁膜21の表面、すなわち外周面は、領域AR1(図3参照)において、チャネル層22eにより被覆されている。
As shown in FIG. 17, the
ただし、本第1変形例では、実施の形態1と異なり、ゲート絶縁膜21の表面、すなわちゲート絶縁膜21の外周面は、全面すなわち全周に亘ってチャネル層により被覆されてはいない。図17に示すように、導体線20が延伸する方向に垂直な断面において、ゲート絶縁膜21の外周のうち、一方の半周(下半周)の部分には、チャネル層22eが形成されている。また、ゲート絶縁膜21の外周のうち、他方の半周(上半周)の部分には、チャネル層が形成されていない。このような場合でも、チャネル層22eを流れる電流の経路は、ゲート絶縁膜21の外周面が、全周に亘ってチャネル層により被覆されている場合と同じであるため、実施の形態1と同様の効果が得られる。
However, in the first modification, unlike the first embodiment, the surface of the
薄膜トランジスタ10eの製造工程のうち、チャネル層22eを形成する工程では、例えばスパッタ法により一方向から導体線20に原料SRCを供給する。これにより、図18に示すように、導体線20が延伸する方向に垂直な断面において、ゲート絶縁膜21の外周のうち一方の半周の部分にチャネル層22eを形成し、ゲート絶縁膜21の外周のうち他方の半周の部分にはチャネル層を形成しないようにすることができる。
In the manufacturing process of the
<実施の形態1の第2変形例>
図19は、実施の形態1の第2変形例の薄膜トランジスタの断面図である。なお、図19の薄膜トランジスタの部材のうち図1の薄膜トランジスタの部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図19は、TFT線部材(線部材)すなわち導体線が延伸する方向に垂直な断面を示している。
<Second Modification of First Embodiment>
FIG. 19 is a cross-sectional view of a thin film transistor of a second modification of the first embodiment. Note that members having the same functions as those of the thin film transistor of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals among the thin film transistors of FIG. 19, and repeated description thereof is omitted. FIG. 19 shows a cross section perpendicular to the direction in which the TFT line member (line member), that is, the conductor line extends.
図19に示すように、薄膜トランジスタ10fのTFT線部材12fは、ソース・ドレイン電極13、14の側面13a、14aの形状を、導体線20の形状に対応させたものである。これにより、導体線20(TFT線部材12)が延伸する方向に垂直な断面において、ソース・ドレイン電極13、14とチャネル層22とを、一定の長さを有する領域で接触させることができる。
As shown in FIG. 19, the
本第2変形例では、ソース・ドレイン電極13、14は、導体線20(TFT線部材12)の断面周方向に沿った、ソース・ドレイン電極13、14の間隔、すなわち、ソース電極とドレイン電極との間の距離L6が、薄膜トランジスタ10fのゲート長(チャネル長)に相当するような構造を有している。本第2変形例では、導体線20の直径D1と、ソース・ドレイン電極13、14の形状および間隔とを、互いに対応させた状態で制御することにより、ゲート長(チャネル長)を容易に制御することができる。
In the second modification, the source /
なお、ソース・ドレイン電極13とチャネル層22とは、例えば導電性接着剤などを介して接触していてもよく、ソース・ドレイン電極14とチャネル層22とは、例えば導電性接着剤などを介して接触していてもよい。このような構成により、チャネル層22とソース・ドレイン電極13、14とを、電気的に低抵抗で接続することができる。
The source /
好適には、導体線20(TFT線部材12f)が延伸する方向に沿って、領域AR1(図3参照)の長さ寸法が、ソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法よりも大きい。この場合には、薄膜トランジスタ10fのゲート幅(チャネル幅)は、導体線20(TFT線部材12f)が延伸する方向に沿ったソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法に等しい。したがって、導体線20(TFT線部材12f)が延伸する方向に沿ったソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法を制御することで、ゲート幅(チャネル幅)を制御することができる。
Preferably, the length dimension of the region AR1 (see FIG. 3) is longer than the length dimension of the source /
一方、導体線20(TFT線部材12f)が延伸する方向に沿って、領域AR1の長さ寸法がソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法よりも大きい場合には、チャネル層22を形成する工程において、領域AR1の長さ寸法を高精度で制御する必要がなく、チャネル層22を容易に形成することができる。
On the other hand, when the length dimension of the region AR1 is larger than the length dimension of the source /
(実施の形態2)
<アクティブマトリクスTFTアレイ>
次に、本発明の実施の形態2の半導体装置について説明する。前述した実施の形態1では、薄膜トランジスタ単体の基本的な構造および製造方法について説明した。それに対して、実施の形態2では、薄膜トランジスタをマトリクスアレイ状に配置したアクティブマトリクスTFTアレイおよびその製造工程について説明する。
(Embodiment 2)
<Active matrix TFT array>
Next, a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the basic structure and manufacturing method of a single thin film transistor have been described. In contrast, in Embodiment 2, an active matrix TFT array in which thin film transistors are arranged in a matrix array and a manufacturing process thereof will be described.
なお、以下では、実施の形態1の薄膜トランジスタ10を用いた例について説明する。しかし、薄膜トランジスタ10に代え、実施の形態1で説明した薄膜トランジスタ10a(図4参照)、薄膜トランジスタ10b(図5参照)、薄膜トランジスタ10c(図6参照)または薄膜トランジスタ10d(図7参照)を用いることができる(以下の実施の形態でも同様)。また、薄膜トランジスタ10に代え、薄膜トランジスタ10e(図17参照)または薄膜トランジスタ10f(図19参照)を用いることができる(以下の実施の形態でも同様)。
Hereinafter, an example in which the
はじめに、図20〜図22を参照し、実施の形態1の薄膜トランジスタ10を、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイの複数の画素の各々に含まれる画素電極のスイッチング素子として適用したアクティブマトリクスTFTアレイについて説明する。
First, an active matrix TFT array in which the
図20は、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ用のアクティブマトリクスTFTアレイの駆動回路を示す図である。図21は、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ用のアクティブマトリクスTFTアレイの平面図である。図22は、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ用のアクティブマトリクスTFTアレイの断面図である。図22は、図21のA−A線に沿った断面図である。 FIG. 20 is a diagram showing a drive circuit of an active matrix TFT array for an active matrix type liquid crystal display. FIG. 21 is a plan view of an active matrix TFT array for an active matrix liquid crystal display. FIG. 22 is a cross-sectional view of an active matrix TFT array for an active matrix liquid crystal display. 22 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
図20に示すように、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ用のアクティブマトリクスTFTアレイ60は、支持基板11、ゲート線62、データ線63、ゲート線制御回路64およびデータ線制御回路65を有する。また、図21および図22に示すように、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ用のアクティブマトリクスTFTアレイ60は、薄膜トランジスタ10、支持基板11、ゲート線62、ソース・ドレイン電極13、14および画素電極66を有する。
As shown in FIG. 20, the active
図20〜図22における支持基板11は、実施の形態1における支持基板11(図1および図2参照)に相当する。
The
図21に示すように、ゲート線62は、X方向と交差(直交)するY方向に延びており、複数のゲート線62が、X方向に沿って一定の間隔で配列するように形成されている。データ線63は、X方向に延びており、複数のデータ線63が、Y方向に沿って一定の間隔で配列するように形成されている。これら複数のゲート線62の各々と複数のデータ線63の各々が交差する位置には、画素電極66が形成されているため、これら複数の画素電極66は、マトリクスアレイ状に配置されている。アクティブマトリクス型液晶ディスプレイの複数の画素の各々は、これら複数の画素電極66の各々に対応して設けられている。したがって、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイの複数の画素も、マトリクスアレイ状に配置されている。
As shown in FIG. 21, the gate lines 62 extend in the Y direction intersecting (orthogonal) with the X direction, and a plurality of
画素電極66は、薄膜トランジスタ10のソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の一方と電気的に接続されており、データ線63は、薄膜トランジスタ10のソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の他方と電気的に接続されている。
The
データ線63は、例えばCuなどの金属からなり、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法またはめっき法などにより形成されている。また、画素電極66は、例えばITOなどの無機導電材料からなり、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法、CVD法またはスパッタ法などにより形成されている。
The
図21および図22における薄膜トランジスタ10は、実施の形態1における薄膜トランジスタ10(図1および図2参照)に相当する。すなわち、図21および図22に示すように、ゲート線62は、実施の形態1における薄膜トランジスタ10のTFT線部材12により構成されている。TFT線部材12は、芯線としての導体線20を有しており、その導体線20の表面を、ゲート絶縁膜(絶縁膜)21、チャネル層(半導体層)22により、順次被覆したものである。支持基板11上には、互いに離れた位置に、ソース・ドレイン電極13、14が形成されており、ソース・ドレイン電極13がチャネル層22と電気的に接続され、ソース・ドレイン電極14がチャネル層22と電気的に接続されている。
The
ソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14は、TFT線部材12が延伸する方向に沿って、互いに離れた複数の領域の各々に形成されている。各々の領域に形成されたソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14は、各々の領域において、TFT線部材12を両側から挟んで支持している。
The source /
なお、図21では図示を省略するが、支持基板11の周縁部には、ゲート線制御回路64(図20参照)およびデータ線制御回路65(図20参照)が形成されている。
Although not shown in FIG. 21, a gate line control circuit 64 (see FIG. 20) and a data line control circuit 65 (see FIG. 20) are formed in the peripheral portion of the
本実施の形態2では、ゲート線62とデータ線63とが互いに交差(直交)している。そのため、後述するように、いわゆるロールトゥロールの製造技術により製造することができる。例えば、長尺の樹脂フィルムからなる支持基板11を用意し、支持基板11を長尺方向に沿って移動させながら、支持基板11上に、支持基板11の移動方向に沿ってデータ線63を形成する。また、支持基板11を長尺方向に沿って移動させながら、平面視において、支持基板11の移動方向と交差(直交)する方向に延伸するように、TFT線部材12を配置して接続する。これにより、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ用のアクティブマトリクスTFTアレイ60を容易に製造することができる。
In the second embodiment, the
また、図21に示すように、TFT線部材12が延伸する方向に沿って、領域AR1の長さ寸法W1がソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法W2よりも大きい場合には、薄膜トランジスタ10のゲート幅(チャネル幅)は、TFT線部材12が延伸する方向に沿ったソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法W2に等しい。したがって、TFT線部材12が延伸する方向に沿ったソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法W2を制御することで、ゲート幅(チャネル幅)を制御することができる。
In addition, as shown in FIG. 21, when the length dimension W1 of the region AR1 is larger than the length dimension W2 of the source /
一方、TFT線部材12が延伸する方向に沿って、領域AR1の長さ寸法W1がソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法W2よりも大きい場合には、TFT線部材12を配置する際に、TFT線部材12が延伸する方向に沿ったTFT線部材12の位置を、高精度で合わせる必要がない。したがって、例えば転写技術により薄膜トランジスタを基板上に転写する場合に比べ、実効的な位置合わせ精度が向上する。
On the other hand, when the length dimension W1 of the region AR1 is larger than the length dimension W2 of the source /
また、実施の形態1の薄膜トランジスタ10については、有機ELディスプレイにも適用することができる。
Further, the
図23は、有機ELディスプレイの駆動回路を示す図である。 FIG. 23 is a diagram showing a drive circuit of the organic EL display.
図23に示すように、有機ELディスプレイ70は、ゲート線72、データ線73、薄膜トランジスタ74、バッファ容量75、薄膜トランジスタ76および有機ELダイオード77を有する。薄膜トランジスタ74は、スイッチング用であり、薄膜トランジスタ76は、電流駆動用である。
As shown in FIG. 23, the
有機ELディスプレイ70においても、複数のゲート線72の各々と複数のデータ線73の各々が交差する位置に、画素が形成されている。そのため、有機ELディスプレイ70の複数の画素も、マトリクスアレイ状に配置されている。
Also in the
また、スイッチング用の薄膜トランジスタ74のゲート電極は、ゲート線72を介して、他の薄膜トランジスタ74のゲート電極と電気的に接続されている。したがって、薄膜トランジスタ74として、実施の形態1で説明したTFT線部材12を配置して接続することができる。これにより、アクティブマトリクスTFTアレイを備えた有機ELディスプレイ70を容易に製造することができる。
The gate electrode of the switching
<アクティブマトリクスTFTアレイの製造工程>
続いて、本実施の形態2の半導体装置であるアクティブマトリクスTFTアレイの製造工程について説明する。
<Manufacturing process of active matrix TFT array>
Subsequently, a manufacturing process of the active matrix TFT array which is the semiconductor device of the second embodiment will be described.
なお、以下では、図21および図22を用いて前述したような、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイに適用されるアクティブマトリクスTFTアレイの製造工程であって、ロールトゥロールの製造技術を適用した例について、説明する。 In the following, an example of an active matrix TFT array manufacturing process applied to an active matrix type liquid crystal display as described above with reference to FIGS. 21 and 22, in which roll-to-roll manufacturing technology is applied, will be described. explain.
図24は、アクティブマトリクスTFTアレイの製造工程を説明するための一部断面を含む側面図である。図25は、TFT線部材を配置する工程を説明するための斜視図である。 FIG. 24 is a side view including a partial cross-section for explaining the manufacturing process of the active matrix TFT array. FIG. 25 is a perspective view for explaining a step of disposing the TFT line member.
まず、長尺の樹脂フィルムからなる支持基板11を移動させながら、支持基板11上に、データ線63および画素電極66を含む配線、電極パターン等を形成する。この配線、電極パターン等を形成する工程の一部は、製造装置80aを用いて行うことができる。
First, wiring, an electrode pattern, and the like including the data lines 63 and the
製造装置80aは、チャンバ81を備えている。チャンバ81には、例えばコロ搬送により支持基板11を搬送する搬送機構82が設けられている。
The
チャンバ81の導入口側の外部には、支持基板11がロール状に巻かれた送り側ロール(ボビン)82aが設けられており、チャンバ81の導出口側の外部には、支持基板11がロール状に巻かれた巻き取り側ロール(ボビン)82bが設けられている。送り側ロール(ボビン)82aおよび巻き取り側ロール(ボビン)82bは、回転駆動機構(図示は省略)により搬送機構82と同期して回転可能に設けられている。このような搬送機構82および回転駆動機構(図示は省略)により、支持基板11が送り側ロール(ボビン)82aから送られ、送られた支持基板11が巻き取り側ロール(ボビン)82bに巻き取られる。すなわち、搬送機構82および回転駆動機構(図示は省略)により、長尺の支持基板11を搬送する(移動させる)。
A feed-side roll (bobbin) 82a in which the
チャンバ81には、例えばスクリーン印刷法またはインクジェット法などの塗布法その他の各種の方法により、支持基板11上にデータ線63(図25参照)および画素電極66を含む各種の配線を形成する配線形成機構83aが設けられている。配線形成機構83aが例えばスクリーン印刷法によりデータ線63を形成するときは、配線形成機構83aは、例えば原料を含むインクを印刷により塗布するためのスクリーン、および、スクリーンを移動させる移動機構等を含む。また、配線形成機構83aが例えばインクジェット法によりデータ線63を形成するときは、配線形成機構83aは、例えば原料を含むインクを吐出して塗布するためのノズル、および、ノズルを移動させる移動機構等を含む。
In the
チャンバ81内では、搬送機構82および回転駆動機構(図示は省略)により、長尺の支持基板11を搬送しながら(移動させながら)、配線形成機構83aにより、長尺の支持基板11上に、データ線63(図25参照)および画素電極66を含む各種の配線を形成する工程を繰り返す。これにより、長尺の支持基板11上に、支持基板11の搬送方向(移動方向)に沿って、データ線63(図25参照)を連続して形成することができる。また、支持基板11の搬送方向(移動方向)に沿って、互いに離れた複数の位置において、長尺の支持基板11上に、画素電極66などの各種の配線を繰り返し形成することができる。
In the
また、配線形成機構83aを、支持基板11の搬送方向に沿って、複数設けることができる。このような構成により、支持基板11の搬送方向に沿って互いに離れた複数の位置において、同時にデータ線63を形成することができるので、製造工程のための時間を短縮することができる。
In addition, a plurality of
あるいは、配線形成機構83aとして、めっき液を貯留する貯留容器(図示を省略)を設置し、搬送する支持基板11を貯留容器内でめっき液に浸漬させながら移動させることで、めっき法によりデータ線63を形成することもできる。あるいは、配線形成機構83aとして、例えばCVD法やスパッタ法などの気相成長法を行うための成膜装置を設置し、例えばCVD法やスパッタ法などの気相成長法により、支持基板11上に例えばITOからなる画素電極66を形成することもできる。
Alternatively, as the
なお、搬送方向に沿って、チャンバ81の内部をさらに複数の領域に分割し、例えば画素電極66を形成する工程およびデータ線63等の各種の配線を形成する工程のそれぞれを個別に行うこともできる。
In addition, the inside of the
次いで、ソース・ドレイン電極13、14を形成する。好適には、支持基板11を移動させながら、ソース・ドレイン電極13、14を形成する工程を繰り返す。
Next, source /
例えば、めっき液を貯留する貯留容器(図示を省略)を設置し、搬送する支持基板11を貯留容器内でめっき液に浸漬させながら移動させることで、めっき法によりソース・ドレイン電極13、14を形成することができる。あるいは、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法により、ソース・ドレイン電極13、14を形成することもできる。
For example, by installing a storage container (not shown) for storing the plating solution and moving the supporting
次いで、TFT線部材12を配置して接続する。好適には、支持基板11を移動させながら、TFT線部材12を配置して接続する工程を繰り返す。このようなTFT線部材12を配置して接続する工程の一部は、製造装置80cを用いて行うことができる。
Next, the
図25に示すように、製造装置80cの導入口側の外部には、支持基板11がロール状に巻かれた送り側ロール(ボビン)82cが設けられており、製造装置80cの導出口側の外部には、支持基板11がロール状に巻かれた巻き取り側ロール(ボビン)82dが設けられている。そして、支持基板11が送り側ロール(ボビン)82cから送られ、送られた支持基板11が巻き取り側ロール(ボビン)82dに巻き取られる。
As shown in FIG. 25, a feed-side roll (bobbin) 82c around which the
また、製造装置80cには、支持基板11上にTFT線部材12を配置する線部材配置機構83cが設けられている。線部材配置機構83cは、TFT線部材12がロール状に巻かれた送り側ロール(ボビン)85c、および、TFT線部材12がロール状に巻かれた巻き取り側ロール(ボビン)86cを有する。図25に示すように、支持基板11の搬送方向に向かって左右両側のうち、一方に送り側ロール(ボビン)85cが設けられており、他方に巻き取り側ロール(ボビン)86cが設けられている。
In addition, the
このような構成により、データ線63、画素電極66およびソース・ドレイン電極13、14が形成された支持基板11上に、支持基板11の搬送方向に交差(直交)する方向に延伸するように、TFT線部材12を配置し、TFT線部材12をデータ線63および画素電極66と電気的に接続する。具体的には、平面視において、支持基板11の搬送方向に交差(直交)する方向にTFT線部材12を張り渡した状態で、ソース・ドレイン電極13とソース・ドレイン電極14とに挟まれるように、TFT線部材12を配置し、TFT線部材12に形成された薄膜トランジスタ10をソース・ドレイン電極13、14と電気的に接続する。
With such a configuration, on the
前述したように、ソース・ドレイン電極13、14は、バンプ状の形状を有し、TFT線部材12を留める(支持する)留め具(支持部材)として機能する。したがって、支持基板11の搬送方向に沿って、支持基板11上に、TFT線部材12を配置する位置を、容易に合わせることができる。
As described above, the source /
線部材配置機構83cには、配置されたTFT線部材12を切断する切断機構(図示は省略)を設けることができる。このような構成により、ソース・ドレイン電極13とソース・ドレイン電極14とに挟まれるように、TFT線部材12を配置し、切断し、接続した後、支持基板11を搬送しながら(移動させながら)、前の位置と離れた位置において、再びTFT線部材12を配置し、切断し、接続する工程を繰り返すことができる。
The line
また、線部材配置機構83cは、支持基板11の搬送方向に沿って、複数設けられており、このような構成により、支持基板11の搬送方向に沿って互いに離れた複数の位置において、同時にTFT線部材12を配置することができるので、製造工程のための時間を短縮することができる。
In addition, a plurality of line
なお、TFT線部材12を配置した後、支持基板11をアニールすることで、チャネル層22とソース・ドレイン電極13との間、および、チャネル層22とソース・ドレイン電極14との間で、密着性を改善することもできる。
After the
あるいは、あらかじめTFT線部材12の表面またはソース・ドレイン電極13、14の表面に例えば導電性接着剤を塗布しておき、TFT線部材12を配置した後、塗布された導電性接着剤を加熱することもできる。このような方法により、TFT線部材12をソース・ドレイン電極13、14と強固に、かつ、電気的に低抵抗で接続することができる。
Alternatively, for example, a conductive adhesive is applied to the surface of the
図26は、TFT線部材を配置する工程を説明するための側面図である。図27は、TFT線部材が配置された状態を説明するための平面図である。 FIG. 26 is a side view for explaining the step of disposing the TFT line member. FIG. 27 is a plan view for explaining a state in which the TFT line member is arranged.
図26に示すように、例えば線部材配置機構83cに、位置決め機構87cおよび位置検出機構88cを設けることができる。
As shown in FIG. 26, for example, a
位置決め機構87cは、アーム87dおよびガイド87eを含む。アーム87dは、移動機構(図示は省略)により、平面内で支持基板11の搬送方向およびこれに交差(直交)する方向、ならびに、上下方向に移動可能に設けられている。これにより、アーム87dは、上方からTFT線部材12を掴み、掴んだTFT線部材12を、ソース・ドレイン電極13とソース・ドレイン電極14との間に配置することができる。
The
ガイド87eは、アーム87dに連結されており、TFT線部材12をアーム87dの下方に案内する案内部材である。図26に示すように、ガイド87eとして、例えばリング形状を有する部材を用いることができる。
The
位置検出機構88cは、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラからなり、アーム87dが掴んでいるTFT線部材12を撮像することで、TFT線部材12の位置、特に、ソース・ドレイン電極13、14に対するTFT線部材12の位置を検出する。位置検出機構88cが検出したソース・ドレイン電極13、14に対するTFT線部材12の位置が、予め決められた範囲内にあるか否かを判定することで、TFT線部材12の位置を、高精度で合わせることができる。
The
TFT線部材12が延伸する方向に沿って、領域AR1の長さ寸法W1(図21参照)を、ソース・ドレイン電極13、14の長さ寸法W2(図21参照)よりも大きくすることができる。また、TFT線部材12が延伸する方向に沿って、隣り合う薄膜トランジスタ10は、互いに離れた位置に形成されている。そのため、TFT線部材12が延伸する方向に沿って、TFT線部材12の位置が少しずれた場合でも、1つの薄膜トランジスタ10が、TFT線部材12が延伸する方向に沿って、隣りのソース・ドレイン電極13、14と接触することを防止できる。また、TFT線部材12が延伸する方向に沿って、TFT線部材12の位置がずれた場合でも、薄膜トランジスタ10とソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14とが接触する部分の長さ寸法(図21の長さ寸法W2と等しい)は一定であり、薄膜トランジスタ10のゲート幅(チャネル幅)を一定に保つことができる。
The length dimension W1 (see FIG. 21) of the area AR1 can be made larger than the length dimension W2 (see FIG. 21) of the source /
従来は、データ線を跨ぐ(オーバーラップする)ようにゲート線を形成する場合、データ線が形成された支持基板上に絶縁膜および導体膜を形成し、形成された導体膜および絶縁膜をリソグラフィ技術により加工することで、ゲート線の形成を行っており、支持基板上での製造工程が複雑になるおそれがあった。 Conventionally, when a gate line is formed so as to straddle (overlap) a data line, an insulating film and a conductive film are formed on a support substrate on which the data line is formed, and the formed conductive film and the insulating film are lithography. The gate line is formed by processing with the technology, and the manufacturing process on the support substrate may be complicated.
一方、本実施の形態2によれば、薄膜トランジスタが形成されたTFT線部材12を別途製造し、製造されたTFT線部材12を支持基板11上に配置し、ソース・ドレイン電極13、14に接続する。したがって、支持基板11上での製造工程を、大幅に縮減することができる。
On the other hand, according to the second embodiment, the
このようなロールトゥロール製造技術を用いたアクティブマトリクスTFTアレイの製造工程について、予想される装置の稼働時間の短縮効果等に基づいて、生産コストの低減効果について見積もりを行った。その結果、本実施の形態2で説明したアクティブマトリクスTFTアレイの製造工程を行う場合、従来の第8世代(2160mm×2460mm)のガラス基板を用いるアクティブマトリクスTFTアレイの製造工程を行う場合に比べ、生産コストを50〜80%程度低減できることが分かった。この生産コストの見積もりについては、薄膜トランジスタ10のチャネル層22の材料として、a−Siを用いる場合について行った。したがって、チャネル層22の材料として、a−Siを形成する際のプロセス温度よりも低いプロセス温度で形成することが可能なIGZOまたはZTOなどの酸化物半導体材料を用いる場合には、生産コストをさらに低減することができる。
With respect to the manufacturing process of the active matrix TFT array using such roll-to-roll manufacturing technology, the effect of reducing the production cost was estimated based on the expected effect of shortening the operation time of the apparatus. As a result, when the manufacturing process of the active matrix TFT array described in the second embodiment is performed, compared to the manufacturing process of the active matrix TFT array using the conventional glass substrate of the eighth generation (2160 mm × 2460 mm), It was found that the production cost can be reduced by about 50 to 80%. The production cost was estimated when a-Si was used as the material of the
なお、TFT線部材12を配置して接続した後、支持基板11上にパッシベーション膜を形成することができる。次いで、画素電極66上に配向膜を形成する。次いで、カラーフィルタ層、オーバーコート層、例えばITOからなる対向電極および配向膜を順次形成した対向基板を、支持基板11に、スペーサを介して張り合わせる。そして、支持基板11と対向基板との間に液晶を封入することで、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイを製造することができる。
Note that after the
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3の半導体装置について説明する。前述した実施の形態2では、実施の形態1の薄膜トランジスタを、アクティブマトリクスTFTアレイに適用した例について説明した。しかし、実施の形態1の薄膜トランジスタは、アクティブマトリクスTFTアレイ以外の各種の回路に適用可能である。実施の形態3では、実施の形態1の薄膜トランジスタを、アクティブマトリクスTFTアレイ以外の各種の回路としてブリッジ型整流回路に適用した例について説明する。
(Embodiment 3)
Next, a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment described above, an example in which the thin film transistor of the first embodiment is applied to an active matrix TFT array has been described. However, the thin film transistor of the first embodiment can be applied to various circuits other than the active matrix TFT array. In
図28は、薄膜トランジスタをブリッジ型整流回路に適用した一例を示す回路図である。図29は、ブリッジ型整流回路における薄膜トランジスタの配置例を示す平面図である。図30は、図29に示すブリッジ型整流回路の断面図である。なお、図29では、理解を簡単にするために、支持基板11の図示を省略している。また、図30は、図29のA−A線に沿った断面図である。
FIG. 28 is a circuit diagram showing an example in which a thin film transistor is applied to a bridge type rectifier circuit. FIG. 29 is a plan view illustrating an arrangement example of thin film transistors in a bridge-type rectifier circuit. 30 is a cross-sectional view of the bridge-type rectifier circuit shown in FIG. In FIG. 29, the
図28に示すように、ブリッジ型整流回路90は、例えば高周波電源(または受信アンテナ)91からの信号を入力して整流するためのものである。
As shown in FIG. 28, the bridge-
また、図28および図29に示すように、ブリッジ型整流回路90は、入力端子92a、92b、4つの薄膜トランジスタ93a、93b、93c、93d、接地端子94および出力端子(負荷回路接続端子)95を有する。図28における薄膜トランジスタ93a、93b、93c、93dは、実施の形態1における薄膜トランジスタ10(図1および図2参照)に相当する。
As shown in FIGS. 28 and 29, the bridge
さらに、図29および図30に示すように、ブリッジ型整流回路90は、支持基板11、配線96、97および接続端子98を有する。配線96は、入力端子92aに電気的に接続されており、配線97は、入力端子92bに電気的に接続されている。支持基板11(図30参照)は、実施の形態1における支持基板11(図1および図2参照)に相当する。
Further, as shown in FIGS. 29 and 30, the bridge-
薄膜トランジスタ93a、93b、93c、93dは、支持基板11(図30参照)に設けられており、それぞれTFT線部材(線部材)12およびソース・ドレイン電極13、14を有する。
The
図29に示すように、薄膜トランジスタ93aのソース・ドレイン電極13は、配線96と電気的に接続され、薄膜トランジスタ93aのソース・ドレイン電極14は、薄膜トランジスタ93bのソース・ドレイン電極13と電気的に接続され、薄膜トランジスタ93bのソース・ドレイン電極14は、配線97と電気的に接続されている。また、薄膜トランジスタ93a、93bの各々において、TFT線部材12は、薄膜トランジスタ93a、93bの各々のソース・ドレイン電極13、14に挟まれた状態で、支持されている。薄膜トランジスタ93aのTFT線部材12は、一端が、接続端子98を介して配線97と電気的に接続されている。薄膜トランジスタ93bのTFT線部材12は、一端が、接続端子98を介して配線96と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 29, the source /
一方、薄膜トランジスタ93cのソース・ドレイン電極13は、配線96と電気的に接続され、薄膜トランジスタ93cのソース・ドレイン電極14は、薄膜トランジスタ93dのソース・ドレイン電極13と電気的に接続され、薄膜トランジスタ93dのソース・ドレイン電極14は、配線97と電気的に接続されている。また、薄膜トランジスタ93c、93dの各々において、TFT線部材12は、薄膜トランジスタ93c、93dの各々のソース・ドレイン電極13、14に挟まれた状態で、支持されている。薄膜トランジスタ93cのTFT線部材12は、一端が、接続端子98を介して配線96と電気的に接続されている。薄膜トランジスタ93dのTFT線部材12は、一端が、接続端子98を介して配線97と電気的に接続されている。
On the other hand, the source /
薄膜トランジスタ93aのソース・ドレイン電極14および薄膜トランジスタ93bのソース・ドレイン電極13は、接地端子94と電気的に接続されている。すなわち、薄膜トランジスタ93aのソース・ドレイン電極14および薄膜トランジスタ93bのソース・ドレイン電極13は、接地されている。また、薄膜トランジスタ93cのソース・ドレイン電極14および薄膜トランジスタ93dのソース・ドレイン電極13は、出力端子95と電気的に接続されている。
The source /
本実施の形態3でも、実施の形態1と同様に、薄膜トランジスタ10は、TFT線部材12に形成されており、導体線20の直径を制御することで、ゲート長(チャネル長)を容易に制御することができる。そのため、複数の薄膜トランジスタの間で、トランジスタ特性のばらつきを低減することができ、ロールトゥロール製造技術により製造した場合でも、半導体装置の性能を向上させることができる。
Also in the third embodiment, as in the first embodiment, the
また、本実施の形態3でも、実施の形態1と同様に、TFT線部材12は、支持基板11上に形成されたソース・ドレイン電極13、14に挟まれた状態で、支持されている。そのため、平面視において、TFT線部材12と交差(直交)する方向に沿ったTFT線部材12の位置を、容易に、かつ、高精度で合わせることができる。
Also in the third embodiment, as in the first embodiment, the
さらに、本実施の形態3でも、実施の形態1と同様に、TFT線部材12が延伸する方向に沿って、ソース・ドレイン電極13およびソース・ドレイン電極14の長さ寸法を制御することで、ゲート幅(チャネル幅)を制御することができる。そのため、TFT線部材12が延伸する方向に沿ったTFT線部材12の位置を、容易に、かつ、高精度で合わせることができる。
Further, in the third embodiment, as in the first embodiment, by controlling the length dimensions of the source /
なお、本実施の形態3では、本実施の形態1の薄膜トランジスタを、一例として比較的単純な整流回路としてブリッジ型整流回路に適用した例について説明した。しかしながら、実施の形態1の薄膜トランジスタを適用可能な回路は、整流回路に限定されない。したがって、実施の形態1の薄膜トランジスタは、整流回路よりも複雑なアナログ回路またはデジタル回路を含む論理回路など各種の回路に適用することが可能である。 In the third embodiment, an example in which the thin film transistor of the first embodiment is applied to a bridge-type rectifier circuit as a relatively simple rectifier circuit as an example has been described. However, a circuit to which the thin film transistor of Embodiment 1 can be applied is not limited to a rectifier circuit. Therefore, the thin film transistor of Embodiment 1 can be applied to various circuits such as a logic circuit including an analog circuit or a digital circuit that is more complicated than a rectifier circuit.
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、半導体装置およびその製造方法に適用して有効である。 The present invention is effective when applied to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
10、10a〜10f 薄膜トランジスタ
11 支持基板
12、12a〜12f TFT線部材(線部材)
13、14 ソース・ドレイン電極
13a、14a 側面
20、20a〜20c 導体線
21 ゲート絶縁膜
22、22e チャネル層
23、24 電極部材
30、40、50 成膜装置
31、41、51 チャンバ
32、42、52 導入口
33、43、53 導出口
34、44、54 送り側ロール(ボビン)
35、45、55 巻き取り側ロール(ボビン)
36、46、56 ヒータ(加熱部)
37、47、57 ガス供給部
38、48、58 ガス排出部
39、49、59 原料供給部
60 アクティブマトリクスTFTアレイ
62、72 ゲート線
63、73 データ線
64 ゲート線制御回路
65 データ線制御回路
66 画素電極
70 有機ELディスプレイ
74、76 薄膜トランジスタ
75 バッファ容量
77 有機ELダイオード
80a、80c 製造装置
81 チャンバ
82 搬送機構
82a、82c 送り側ロール(ボビン)
82b、82d 巻き取り側ロール(ボビン)
83a 配線形成機構
83c 線部材配置機構
85c 送り側ロール(ボビン)
86c 巻き取り側ロール(ボビン)
87c 位置決め機構
87d アーム
87e ガイド
88c 位置検出機構
90 ブリッジ型整流回路
91 高周波電源
92a、92b 入力端子
93a〜93d 薄膜トランジスタ
94 接地端子
95 出力端子(負荷回路接続端子)
96、97 配線
98 接続端子
AR1、AR2 領域
CC1 凹部
D1 直径(高さ寸法)
D2、D3、D4 高さ寸法
DM 直径
H1〜H4 高さ寸法
L1〜L6 距離
MW マスク線部材
P1、P2 位置
PA1、PA2 領域(位置)
SLT1、SLT2 スリット
SRC 原料
W1、W2 長さ寸法
10, 10a to 10f
13, 14 Source /
35, 45, 55 Winding roll (bobbin)
36, 46, 56 Heater (heating unit)
37, 47, 57
82b, 82d Winding roll (bobbin)
83a
86c Winding roll (bobbin)
96, 97
D2, D3, D4 Height dimension DM Diameter H1-H4 Height dimension L1-L6 Distance MW Mask wire member P1, P2 Position PA1, PA2 Region (position)
SLT1, SLT2 Slit SRC Raw material W1, W2 Length dimension
Claims (13)
線部材と、
前記基板上に形成されており、前記線部材を挟んで支持する第1ソース電極および第1ドレイン電極と、
を含み、
前記線部材は、
導体線と、
前記導体線の表面を被覆するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の表面を被覆する第1チャネル層と、
を備え、
前記導体線が延伸する方向である第1方向に垂直な断面において、前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極は、各々が、前記導体線の断面周方向に沿って、互いに離れた位置で、前記第1チャネル層と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 And the base plate,
A wire member;
A first source electrode and a first drain electrode which are formed on the substrate and support the wire member in between.
Including
The wire member is
A conductor wire;
A gate insulating film covering the surface of the conductor wire;
A first channel layer covering a surface of the gate insulating film;
With
In the cross section perpendicular to the first direction, which is the direction in which the conductor line extends, the first source electrode and the first drain electrode are respectively separated from each other along the circumferential direction of the cross section of the conductor line. The semiconductor device is electrically connected to the first channel layer.
前記第1ソース電極の高さ寸法および前記第1ドレイン電極の高さ寸法は、前記導体線の直径よりも大きいことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 ,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a height dimension of the first source electrode and a height dimension of the first drain electrode are larger than a diameter of the conductor wire.
前記線部材は、前記第1チャネル層の表面に形成された第1電極部材および第2電極部材を備えており、
前記第1方向に垂直な断面において、前記第1電極部材および前記第2電極部材は、各々が、前記導体線の断面周方向に沿って、互いに離れた位置で、形成されており、
前記第1ソース電極は前記第1電極部材と電気的に接続されており、
前記第1ドレイン電極は前記第2電極部材と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 ,
The wire member includes a first electrode member and a second electrode member formed on a surface of the first channel layer,
In the cross section perpendicular to the first direction, each of the first electrode member and the second electrode member is formed at positions separated from each other along the circumferential direction of the cross section of the conductor wire.
The first source electrode is electrically connected to the first electrode member;
The semiconductor device, wherein the first drain electrode is electrically connected to the second electrode member.
前記第1チャネル層は、第1領域で、前記ゲート絶縁膜の表面を被覆し、
前記第1方向に沿った前記第1領域の長さ寸法が、前記第1方向に沿った前記第1ソース電極の長さ寸法および前記第1方向に沿った前記第1ドレイン電極の長さ寸法よりも大きいことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 ,
The first channel layer covers a surface of the gate insulating film in a first region;
The length dimension of the first region along the first direction is the length dimension of the first source electrode along the first direction and the length dimension of the first drain electrode along the first direction. A semiconductor device characterized by being larger than the above.
前記基板上に形成されており、前記線部材を挟んで支持する第2ソース電極および第2ドレイン電極と、
を含み、
前記線部材は、
第2領域で、前記ゲート絶縁膜の表面を被覆する前記第1チャネル層と、
前記第1方向に沿って前記第2領域から離れた第3領域で、前記ゲート絶縁膜の表面を被覆する第2チャネル層と、
を備えており、
前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極は、前記第2領域で前記線部材を挟んで支持し、
前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、前記第3領域で前記線部材を挟んで支持し、
前記第1方向に垂直な断面において、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極は、各々が、前記導体線の断面周方向に沿って、互いに離れた位置で、前記第2チャネル層と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 ,
A second source electrode and a second drain electrode which are formed on the substrate and support the wire member in between.
Including
The wire member is
The first channel layer covering the surface of the gate insulating film in a second region;
A second channel layer covering a surface of the gate insulating film in a third region separated from the second region along the first direction;
With
The first source electrode and the first drain electrode are supported by sandwiching the line member in the second region,
The second source electrode and the second drain electrode are supported by sandwiching the line member in the third region,
In the cross section perpendicular to the first direction, the second source electrode and the second drain electrode are electrically connected to the second channel layer at positions separated from each other along the circumferential direction of the cross section of the conductor line. A semiconductor device characterized by being connected to each other.
前記第1チャネル層が、アモルファスシリコン、ポリシリコンまたは酸化物半導体材料からなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the first channel layer is made of amorphous silicon, polysilicon, or an oxide semiconductor material.
(b)前記ゲート絶縁膜の表面を第1チャネル層により被覆し、前記導体線と前記ゲート絶縁膜と前記第1チャネル層とを備えた線部材を形成する工程、
(c)基板上に、前記線部材を挟んで支持するための第1ソース電極および第1ドレイン電極を形成する工程、
(d)前記(b)工程および前記(c)工程の後、前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極に挟まれるように、前記線部材を配置し、前記導体線が延伸する方向である第1方向に垂直な断面において、前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極の各々を、前記導体線の断面周方向に沿って、互いに離れた位置で、前記第1チャネル層と電気的に接続する工程、
を含む半導体装置の製造方法。 (A) a step of covering the surface of the conductor wire with a gate insulating film;
(B) a step of covering the surface of the gate insulating film with a first channel layer and forming a line member including the conductor line, the gate insulating film, and the first channel layer;
(C) forming a first source electrode and a first drain electrode for supporting the wire member on the substrate,
(D) After the step (b) and the step (c), the wire member is disposed so as to be sandwiched between the first source electrode and the first drain electrode, and the conductor wire extends. In a cross section perpendicular to the first direction, the first source electrode and the first drain electrode are electrically connected to the first channel layer at positions separated from each other along the circumferential direction of the cross section of the conductor line. Connecting,
A method of manufacturing a semiconductor device including:
前記第1ソース電極の高さ寸法および前記第1ドレイン電極の高さ寸法は、前記導体線の直径よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 .
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein a height dimension of the first source electrode and a height dimension of the first drain electrode are larger than a diameter of the conductor wire.
前記(b)工程は、
(e)前記ゲート絶縁膜の表面を前記第1チャネル層により被覆する工程、
(f)前記第1方向に垂直な断面において、前記導体線の断面周方向に沿って、互いに離れた位置で、前記第1チャネル層の表面に、第1電極部材および第2電極部材の各々を形成することで、前記導体線と前記ゲート絶縁膜と前記第1チャネル層と前記第1電極部材および前記第2電極部材とを備えた前記線部材を形成する工程、
を有し、
前記(d)工程において、前記第1ソース電極を前記第1電極部材と電気的に接続し、前記第1ドレイン電極を前記第2電極部材と電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 .
The step (b)
(E) covering the surface of the gate insulating film with the first channel layer;
(F) In the cross section perpendicular to the first direction, each of the first electrode member and the second electrode member on the surface of the first channel layer at positions separated from each other along the circumferential direction of the cross section of the conductor wire. Forming the wire member comprising the conductor line, the gate insulating film, the first channel layer, the first electrode member, and the second electrode member,
Have
In the step (d), the first source electrode is electrically connected to the first electrode member, and the first drain electrode is electrically connected to the second electrode member. Production method.
前記(b)工程において、第1領域で、前記ゲート絶縁膜の表面を前記第1チャネル層により被覆することで、前記導体線と前記ゲート絶縁膜と前記第1チャネル層とを備えた前記線部材を形成し、
前記(c)工程において、前記第1領域で、前記線部材を挟んで支持するための前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極を形成し、
前記(d)工程において、前記第1領域で、前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極に挟まれるように、前記線部材を配置し、前記第1方向に垂直な断面において、前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極の各々を、前記導体線の断面周方向に沿って、互いに離れた位置で、前記第1チャネル層と電気的に接続し、
前記第1方向に沿った前記第1領域の長さ寸法が、前記第1方向に沿った前記第1ソース電極の長さ寸法および前記第1方向に沿った前記第1ドレイン電極の長さ寸法よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 .
In the step (b), the line including the conductor line, the gate insulating film, and the first channel layer by covering the surface of the gate insulating film with the first channel layer in the first region. Forming a member,
In the step (c), in the first region, the first source electrode and the first drain electrode for supporting the wire member in between are formed.
In the step (d), the line member is arranged so as to be sandwiched between the first source electrode and the first drain electrode in the first region, and in the cross section perpendicular to the first direction, Each of the source electrode and the first drain electrode is electrically connected to the first channel layer at positions separated from each other along the circumferential direction of the conductor wire,
The length dimension of the first region along the first direction is the length dimension of the first source electrode along the first direction and the length dimension of the first drain electrode along the first direction. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein
前記(b)工程において、第2領域で、前記ゲート絶縁膜の表面を前記第1チャネル層により被覆するとともに、前記第1方向に沿って前記第2領域から離れた第3領域で、前記ゲート絶縁膜の表面を第2チャネル層により被覆することで、前記導体線と前記ゲート絶縁膜と前記第1チャネル層と前記第2チャネル層とを備えた前記線部材を形成し、
前記(c)工程において、前記第2領域で、前記線部材を挟んで支持するための前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極を形成するとともに、前記基板上に、前記第3領域で、前記線部材を挟んで支持するための第2ソース電極および第2ドレイン電極を形成し、
前記(d)工程において、前記第2領域で、前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極に挟まれ、前記第3領域で、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極に挟まれるように、前記線部材を配置し、前記第1方向に垂直な断面において、前記第1ソース電極および前記第1ドレイン電極の各々を、前記導体線の断面周方向に沿って、互いに離れた位置で、前記第1チャネル層と電気的に接続し、前記第2ソース電極および前記第2ドレイン電極の各々を、前記導体線の断面周方向に沿って、互いに離れた位置で、前記第2チャネル層と電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 .
In the step (b), the surface of the gate insulating film is covered with the first channel layer in the second region, and the gate is formed in the third region separated from the second region along the first direction. By covering the surface of the insulating film with the second channel layer, the wire member including the conductor line, the gate insulating film, the first channel layer, and the second channel layer is formed,
In the step (c), in the second region, the first source electrode and the first drain electrode for supporting the wire member in between are formed, and on the substrate, in the third region, Forming a second source electrode and a second drain electrode for supporting the wire member in between,
In the step (d), the second region is sandwiched between the first source electrode and the first drain electrode, and the third region is sandwiched between the second source electrode and the second drain electrode. In the cross section perpendicular to the first direction, the wire member is disposed, and the first source electrode and the first drain electrode are separated from each other along the circumferential direction of the cross section of the conductor line. The second channel layer is electrically connected to the first channel layer, and the second source electrode and the second drain electrode are spaced apart from each other along the circumferential direction of the conductor line. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is electrically connected.
前記第1チャネル層が、アモルファスシリコン、ポリシリコンまたは酸化物半導体材料からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 .
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first channel layer is made of amorphous silicon, polysilicon, or an oxide semiconductor material.
前記基板を移動させながら、前記(c)工程を繰り返し、
前記基板を移動させながら、前記(d)工程を繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 .
While moving the substrate, the step (c) is repeated,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step (d) is repeated while moving the substrate.
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