JP6490914B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、トランジスタを有する半導体装置の作製方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a transistor, for example.

液晶表示装置や発光表示装置に代表されるフラットパネルディスプレイの多くに用いられているトランジスタは、ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンなどのシリコン半導体によって構成されている。また、該シリコン半導体を用いたトランジスタは、集積回路(IC)などにも利用されている。   Transistors used in many flat panel displays typified by liquid crystal display devices and light-emitting display devices are composed of silicon semiconductors such as amorphous silicon, single crystal silicon, or polycrystalline silicon formed on a glass substrate. . In addition, a transistor including the silicon semiconductor is used for an integrated circuit (IC) or the like.

近年、シリコン半導体に代わって、半導体特性を示す金属酸化物をトランジスタに用いる技術が注目されている。なお、本明細書中では、半導体特性を示す金属酸化物を酸化物半導体とよぶことにする。   In recent years, a technique using a metal oxide exhibiting semiconductor characteristics for a transistor instead of a silicon semiconductor has attracted attention. Note that in this specification, a metal oxide exhibiting semiconductor characteristics is referred to as an oxide semiconductor.

例えば、酸化物半導体として、酸化亜鉛、またはIn−Ga−Zn系酸化物を用いたトランジスタを作製し、該トランジスタを表示装置の画素のスイッチング素子などに用いる技術が開示されている(特許文献1参照)。   For example, a technique is disclosed in which a transistor using zinc oxide or an In—Ga—Zn-based oxide as an oxide semiconductor is manufactured, and the transistor is used for a switching element of a pixel of a display device or the like (Patent Document 1). reference).

特開2007−123861号公報JP 2007-123861 A

市場で販売されている表示装置は、画面サイズが対角40インチ以上と大型化する傾向にあり、さらには、対角120インチ以上の画面サイズも視野に入れた開発が行われている。このため、表示装置に用いられるガラス基板においては、第8世代以上の大面積化が進んでいる。   Display devices sold in the market tend to increase in screen size to a diagonal of 40 inches or more, and further developments have been made with a screen size of a diagonal of 120 inches or more in mind. For this reason, in the glass substrate used for a display apparatus, the area increase of the 8th generation or more is progressing.

ガラス基板の大面積化に伴い、表示装置の作製工程で使用される露光装置において、使用されるフォトマスクが大きくなり、フォトマスクの価格が問題となっている。例えば、第10世代のフォトマスクは1枚1億円以上と高価であるため、フォトマスクの枚数を削減した作製工程の開発が求められている。   Along with the increase in the area of the glass substrate, the photomask used in the exposure apparatus used in the manufacturing process of the display device becomes large, and the price of the photomask becomes a problem. For example, since a 10th generation photomask is expensive at 100 million yen or more, development of a manufacturing process in which the number of photomasks is reduced is required.

一方で、表示装置の一例である液晶表示装置において、容量素子の電荷容量を大きくするほど、電界を加えた状況において、液晶素子の液晶分子の配向を一定に保つことができる期間を長くすることができる。静止画を表示させる表示装置において、当該期間を長くできることは、画像データを書き換える回数を低減することができ、消費電力の低減が望める。   On the other hand, in a liquid crystal display device which is an example of a display device, the larger the charge capacity of a capacitor element, the longer the period during which the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal element can be kept constant in a situation where an electric field is applied. Can do. In a display device that displays a still image, being able to lengthen the period can reduce the number of times image data is rewritten and can reduce power consumption.

そこで、容量素子の電荷容量を大きくするためには、容量素子の占有面積を大きくする、具体的には一対の電極が重畳している面積を大きくするという手段がある。しかしながら、上記表示装置において、一対の電極が重畳している面積を大きくするために遮光性を有する導電膜の面積を大きくすると、画素の開口率が低減し、画像の表示品位が低下する。   Therefore, in order to increase the charge capacity of the capacitive element, there is a means of increasing the area occupied by the capacitive element, specifically, increasing the area where the pair of electrodes overlap. However, in the display device, when the area of the conductive film having a light-shielding property is increased in order to increase the area where the pair of electrodes overlap, the aperture ratio of the pixel is reduced and the display quality of the image is deteriorated.

本発明の一態様は、開口率が高く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する半導体装置において、コストを削減することが可能な作製方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力を低減する可能な半導体装置において、コストを削減することが可能な作製方法を提供することを課題の一とする。   An object of one embodiment of the present invention is to provide a manufacturing method capable of reducing cost in a semiconductor device including a capacitor that has a high aperture ratio and can increase charge capacity. . Another object of one embodiment of the present invention is to provide a manufacturing method capable of reducing cost in a semiconductor device capable of reducing power consumption.

本発明の一態様は、チャネル保護型のトランジスタの作製工程において、多階調フォトマスクを用いた工程により、チャネル領域を有する金属酸化物膜と、チャネル保護膜とを形成することを特徴とする。また、本発明の一態様は、トランジスタと容量素子とを同時に作製する方法であって、多階調フォトマスクを用いた工程により、トランジスタに含まれるチャネル領域を有する金属酸化物膜及びチャネル保護膜と、容量素子の一方の電極とを形成することを特徴とする。   One embodiment of the present invention is characterized in that in a manufacturing process of a channel protective transistor, a metal oxide film having a channel region and a channel protective film are formed by a process using a multi-tone photomask. . Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a transistor and a capacitor at the same time, in which a metal oxide film having a channel region included in the transistor and a channel protective film are formed using a multi-tone photomask. And one electrode of the capacitor element.

本発明の一態様は、絶縁表面上にゲート電極及びゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の金属酸化物膜及び第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に、第1の厚さを有する領域、及び第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有する領域を有する第1のマスクと、第1の厚さと同じ厚さを有する第2のマスクを形成し、第1のマスク及び第2のマスクを用いて、第1の絶縁膜及び第1の金属酸化物膜をそれぞれエッチングして、第2の絶縁膜及び第3の絶縁膜、並びに第2の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜を形成する。次に、第1のマスクを加工して、第3のマスクを形成すると共に第2のマスクを取り除いた後、第3のマスクを用いて第2の絶縁膜をエッチングして、第2の金属酸化物膜上に第4の絶縁膜を形成する共に第3の金属酸化物膜上の第3の絶縁膜を取り除く。次に、第2の金属酸化物膜、第3の金属酸化物膜、第4の絶縁膜、及びゲート絶縁膜上に、窒化物絶縁膜で形成される第5の絶縁膜を形成し、第5の絶縁膜の一部をエッチングして、第5の絶縁膜に開口部を形成した後、第2の金属酸化物膜に接する一対の電極、及び第3の金属酸化物膜に接する配線を形成する。次に、第5の絶縁膜上に、一対の電極の一方に接続し、且つ第3の金属酸化物膜の一部と重なる、透光性を有する導電膜を形成する半導体装置の作製方法である。   According to one embodiment of the present invention, a gate electrode and a gate insulating film are formed over an insulating surface, a first metal oxide film and a first insulating film are formed over the gate insulating film, and the first insulating film is formed over the first insulating film. Forming a first mask having a region having a first thickness and a region having a second thickness greater than the first thickness, and a second mask having the same thickness as the first thickness Then, the first insulating film and the first metal oxide film are etched using the first mask and the second mask, respectively, and the second insulating film, the third insulating film, and the second insulating film are etched. A metal oxide film and a third metal oxide film are formed. Next, the first mask is processed to form a third mask and the second mask is removed, and then the second insulating film is etched using the third mask to obtain the second metal. A fourth insulating film is formed on the oxide film, and the third insulating film on the third metal oxide film is removed. Next, a fifth insulating film formed of a nitride insulating film is formed over the second metal oxide film, the third metal oxide film, the fourth insulating film, and the gate insulating film. After etching part of the insulating film 5 to form an opening in the fifth insulating film, a pair of electrodes in contact with the second metal oxide film and a wiring in contact with the third metal oxide film are formed. Form. Next, a method for manufacturing a semiconductor device in which a light-transmitting conductive film which is connected to one of the pair of electrodes and overlaps with part of the third metal oxide film is formed over the fifth insulating film. is there.

本発明の一態様は、絶縁表面上にゲート電極及びゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1の金属酸化物膜及び第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜上に、第1の厚さを有する領域、及び第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有する領域を有する第1のマスクと、第1の厚さと同じ厚さを有する第2のマスクを形成する。次に、第1のマスク及び第2のマスクを用いて、第1の絶縁膜及び第1の金属酸化物膜をそれぞれエッチングして、第2の絶縁膜及び第3の絶縁膜、並びに第2の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜を形成する。次に、第1のマスクを加工して、第3のマスクを形成すると共に第2のマスクを取り除いた後、第3のマスクを用いて第2の絶縁膜をエッチングして、第2の金属酸化物膜上に第4の絶縁膜を形成する共に、第3の金属酸化物膜上の第3の絶縁膜を取り除く。次に、第2の金属酸化物膜に接する一対の電極、及び第3の金属酸化物膜に接する配線を形成し、一対の電極、第4の絶縁膜、第3の金属酸化物膜、及び配線上に、窒化物絶縁膜で形成される第5の絶縁膜を形成する。次に、第5の絶縁膜の一部をエッチングして、第5の絶縁膜に開口部を形成した後、一対の電極の一方に接続し、且つ第3の金属酸化物膜の一部と重なる、透光性を有する導電膜を形成する半導体装置の作製方法である。   According to one embodiment of the present invention, a gate electrode and a gate insulating film are formed over an insulating surface, a first metal oxide film and a first insulating film are formed over the gate insulating film, and the first insulating film is formed over the first insulating film. Forming a first mask having a region having a first thickness and a region having a second thickness greater than the first thickness, and a second mask having the same thickness as the first thickness To do. Next, the first insulating film and the first metal oxide film are etched using the first mask and the second mask, respectively, so that the second insulating film, the third insulating film, and the second insulating film are etched. The metal oxide film and the third metal oxide film are formed. Next, the first mask is processed to form a third mask and the second mask is removed, and then the second insulating film is etched using the third mask to obtain the second metal. A fourth insulating film is formed on the oxide film, and the third insulating film on the third metal oxide film is removed. Next, a pair of electrodes in contact with the second metal oxide film and a wiring in contact with the third metal oxide film are formed, the pair of electrodes, the fourth insulating film, the third metal oxide film, and A fifth insulating film formed of a nitride insulating film is formed on the wiring. Next, part of the fifth insulating film is etched to form an opening in the fifth insulating film, and then connected to one of the pair of electrodes and part of the third metal oxide film This is a method for manufacturing a semiconductor device in which overlapping conductive films having a light-transmitting property are formed.

なお、第5の絶縁膜を形成した後、ゲート絶縁膜及び第5の絶縁膜に開口部を形成するとともに、ゲート電極の一部を露出させ、透光性を有する導電膜を形成するとともに、ゲート電極と接続し且つ第2の金属酸化物膜と重なる導電膜を形成してもよい。   Note that after forming the fifth insulating film, an opening is formed in the gate insulating film and the fifth insulating film, a part of the gate electrode is exposed, and a light-transmitting conductive film is formed. A conductive film which is connected to the gate electrode and overlaps with the second metal oxide film may be formed.

また、ゲート電極、ゲート絶縁膜、第2の金属酸化物膜、チャネル保護膜として機能する第4の絶縁膜、及び一対の電極でトランジスタを構成する。また、第3の金属酸化物膜、第5の絶縁膜、及び透光性を有する導電膜で容量素子を構成する。   In addition, a transistor includes a gate electrode, a gate insulating film, a second metal oxide film, a fourth insulating film functioning as a channel protective film, and a pair of electrodes. In addition, a capacitor element is formed using the third metal oxide film, the fifth insulating film, and the light-transmitting conductive film.

また、第3の金属酸化物膜は、窒化物絶縁膜で形成される第5の絶縁膜と接する。また、第3の金属酸化物膜は、導電性を有し、容量素子の一方の電極として機能する。   The third metal oxide film is in contact with the fifth insulating film formed of the nitride insulating film. The third metal oxide film has conductivity and functions as one electrode of the capacitor.

また、第2の金属酸化物膜と、第3の金属酸化物膜とは、水素濃度が異なり、第3の金属酸化物膜は、第2の金属酸化物膜より水素濃度が高い。   In addition, the second metal oxide film and the third metal oxide film have different hydrogen concentrations, and the third metal oxide film has a higher hydrogen concentration than the second metal oxide film.

また、第1の金属酸化物膜、第2の金属酸化物膜、及び第3の金属酸化物膜は、透光性を有する。また、第1の金属酸化物膜、第2の金属酸化物膜、及び第3の金属酸化物膜は、In、Ga、及びZnの少なくとも一を有する。また、第1の金属酸化物膜、第2の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜は、同じ金属元素で構成されている。   In addition, the first metal oxide film, the second metal oxide film, and the third metal oxide film have a light-transmitting property. The first metal oxide film, the second metal oxide film, and the third metal oxide film include at least one of In, Ga, and Zn. The first metal oxide film, the second metal oxide film, and the third metal oxide film are composed of the same metal element.

また、ゲート絶縁膜であって、第2の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜に接する領域は、酸化物絶縁膜で形成される。また、第4の絶縁膜であって、第2の金属酸化物膜に接する領域は、酸化物絶縁膜で形成される。   The gate insulating film, which is in contact with the second metal oxide film and the third metal oxide film, is formed using an oxide insulating film. In addition, the fourth insulating film, which is in contact with the second metal oxide film, is formed using the oxide insulating film.

また、ゲート絶縁膜の一部は窒化物絶縁膜で形成されており、該窒化物絶縁膜及び第5の絶縁膜は接する。   A part of the gate insulating film is formed of a nitride insulating film, and the nitride insulating film and the fifth insulating film are in contact with each other.

また、第4の絶縁膜は、加熱により酸素の一部が脱離する酸化物絶縁膜を含む。   The fourth insulating film includes an oxide insulating film from which part of oxygen is released by heating.

本発明の一態様により、開口率が高く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する半導体装置の作製方法において、コストを削減することができる。消費電力を低減する可能な半導体装置の作製方法において、コストを削減することができる。   According to one embodiment of the present invention, cost can be reduced in a method for manufacturing a semiconductor device including a capacitor that has a high aperture ratio and can increase charge capacity. Cost can be reduced in a method for manufacturing a semiconductor device capable of reducing power consumption.

半導体装置の一形態を説明するブロック図及び回路図である。10A and 10B are a block diagram and a circuit diagram illustrating one embodiment of a semiconductor device. トランジスタの一形態を説明する上面図である。FIG. 10 is a top view illustrating one embodiment of a transistor. トランジスタの作製方法の一形態を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a method for manufacturing a transistor. トランジスタの作製方法の一形態を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a method for manufacturing a transistor. トランジスタの作製方法の一形態を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a method for manufacturing a transistor. トランジスタの一形態を説明する上面図である。FIG. 10 is a top view illustrating one embodiment of a transistor. トランジスタの作製方法の一形態を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a method for manufacturing a transistor. トランジスタの作製方法の一形態を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a method for manufacturing a transistor. トランジスタの一形態を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a transistor. トランジスタの一形態を説明する上面図である。FIG. 10 is a top view illustrating one embodiment of a transistor. トランジスタの一形態を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a transistor. 電子機器を説明する図である。It is a figure explaining an electronic device. 抵抗率の温度依存性を説明する図。The figure explaining the temperature dependence of resistivity.

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、以下に説明する実施の形態及び実施例において、同一部分または同様の機能を有する部分には、同一の符号または同一のハッチパターンを異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it will be easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments and examples below. In the following embodiments and examples, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals or the same hatch patterns in different drawings, and description thereof is not repeated. To do.

なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、膜の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。   Note that in each drawing described in this specification, the size, the film thickness, or the region of each component is exaggerated for clarity in some cases. Therefore, it is not necessarily limited to the scale.

また、本明細書にて用いる第1、第2、第3などの用語は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではない。そのため、例えば、「第1の」を「第2の」または「第3の」などと適宜置き換えて説明することができる。   Further, the terms such as first, second, and third used in this specification are given for avoiding confusion between components, and are not limited numerically. Therefore, for example, the description can be made by appropriately replacing “first” with “second” or “third”.

また、「ソース」や「ドレイン」の機能は、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする。   Further, the functions of “source” and “drain” may be interchanged when the direction of current changes during circuit operation. Therefore, in this specification, the terms “source” and “drain” can be used interchangeably.

また、電圧とは2点間における電位差のことをいい、電位とはある一点における静電場の中にある単位電荷が持つ静電エネルギー(電気的な位置エネルギー)のことをいう。ただし、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位(例えば接地電位)との電位差のことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、電圧を電位と読み替えてもよいこととする。   Further, the voltage refers to a potential difference between two points, and the potential refers to electrostatic energy (electric potential energy) possessed by a unit charge in an electrostatic field at a certain point. However, generally, a potential difference between a potential at a certain point and a reference potential (for example, ground potential) is simply referred to as a potential or a voltage, and the potential and the voltage are often used as synonyms. Therefore, in this specification, unless otherwise specified, the potential may be read as a voltage, or the voltage may be read as a potential.

本明細書において、フォトリソグラフィ工程を行った後にエッチング工程を行う場合は、フォトリソグラフィ工程で形成したマスクは除去するものとする。   In this specification, in the case where an etching step is performed after a photolithography step, the mask formed in the photolithography step is removed.

(実施の形態1)
本実施の形態では、開口率が高く、且つ電荷容量を増大させることが可能な容量素子を有する半導体装置において、コストを削減することが可能な作製方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力を低減する可能な半導体装置において、コストを削減することが可能な作製方法を提供することを課題の一とする。
(Embodiment 1)
An object of one embodiment of the present invention is to provide a manufacturing method capable of reducing cost in a semiconductor device including a capacitor that has a high aperture ratio and can increase charge capacity. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a manufacturing method capable of reducing cost in a semiconductor device capable of reducing power consumption.

なお、金属酸化物において、半導体特性を有する金属酸化物である酸化物半導体を用いたトランジスタにおいて、トランジスタの電気特性の不良に繋がる欠陥の一例として酸素欠損がある。例えば、膜中に酸素欠損が含まれている酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナス方向に変動しやすく、ノーマリーオン特性となりやすい。これは、酸化物半導体膜に含まれる酸素欠損に起因して電荷が生じ、低抵抗化するためである。トランジスタがノーマリーオン特性を有すると、動作時に動作不良が発生しやすくなる、または非動作時の消費電力が高くなるなどの、様々な問題が生じる。また、経時変化やストレス試験により、トランジスタの電気特性、代表的にはしきい値電圧の変動量が増大するという問題がある。   Note that in a metal oxide, a transistor including an oxide semiconductor that is a metal oxide having semiconductor characteristics includes oxygen vacancies as an example of defects that lead to poor electrical characteristics of the transistor. For example, in a transistor including an oxide semiconductor film in which oxygen vacancies are included in the film, the threshold voltage is likely to fluctuate in the negative direction, which tends to be normally on. This is because electric charges are generated due to oxygen vacancies in the oxide semiconductor film and resistance is reduced. When the transistor has a normally-on characteristic, various problems such as an operation failure easily occurring during operation or a high power consumption during non-operation occur. In addition, there is a problem that the electrical characteristics of the transistor, typically the amount of variation in the threshold voltage, increases due to a change with time and a stress test.

また、酸素欠損に限らず、絶縁膜の構成元素であるシリコンや炭素等の不純物も、トランジスタの電気特性の不良の原因となる。このため、該不純物が、酸化物半導体膜に混入することにより、当該酸化物半導体膜が低抵抗化してしまい、経時変化やストレス試験により、トランジスタの電気特性、代表的にはしきい値電圧の変動量が増大するという問題がある。   In addition to oxygen vacancies, impurities such as silicon and carbon, which are constituent elements of the insulating film, cause defective electrical characteristics of the transistor. For this reason, when the impurities are mixed into the oxide semiconductor film, the resistance of the oxide semiconductor film is reduced, and the electrical characteristics of the transistor, typically the threshold voltage, is reduced by aging and stress tests. There is a problem that the amount of fluctuation increases.

そこで、本実施の形態では、発明が解決しようとする課題の他に、酸化物半導体膜を有するトランジスタを備える半導体装置において、チャネル領域である酸化物半導体膜への酸素欠損、及び酸化物半導体膜の不純物濃度を低減することを課題の一とする。   Therefore, in this embodiment, in addition to the problem to be solved by the invention, in a semiconductor device including a transistor including an oxide semiconductor film, oxygen vacancies in the oxide semiconductor film which is a channel region, and the oxide semiconductor film It is an object to reduce the impurity concentration of silicon.

本実施の形態では、上記課題の一を解決する方法として、半導体装置の作製方法について図面を参照して説明する。本実施の形態では、多階調フォトマスクを用いた工程により、チャネル領域を有する金属酸化物膜と、チャネル保護膜とを形成することを特徴とする。   In this embodiment, as a method for solving one of the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to drawings. In this embodiment, a metal oxide film having a channel region and a channel protective film are formed by a process using a multi-tone photomask.

図1(A)に、半導体装置の一例を示す。図1(A)に示す半導体装置は、画素部11と、走査線駆動回路14と、信号線駆動回路16と、各々が平行または略平行に配設され、且つ走査線駆動回路14によって電位が制御されるm本の走査線17と、各々が平行または略平行に配設され、且つ信号線駆動回路16によって電位が制御されるn本の信号線19と、を有する。さらに、画素部11はマトリクス状に配設された複数の画素13を有する。また、信号線19に沿って、各々が平行または略平行に配設された容量線15を有する。なお、容量線15は、走査線17に沿って、各々が平行または略平行に配設されていてもよい。また、走査線駆動回路14及び信号線駆動回路16をまとめて駆動回路部という場合がある。   FIG. 1A illustrates an example of a semiconductor device. In the semiconductor device illustrated in FIG. 1A, the pixel portion 11, the scan line driver circuit 14, and the signal line driver circuit 16 are arranged in parallel or substantially in parallel, and the potential is applied by the scan line driver circuit 14. There are m scanning lines 17 to be controlled, and n signal lines 19, each of which is arranged in parallel or substantially in parallel and whose potential is controlled by the signal line driving circuit 16. Further, the pixel portion 11 has a plurality of pixels 13 arranged in a matrix. In addition, along the signal line 19, each of the capacitor lines 15 is arranged in parallel or substantially in parallel. The capacitor lines 15 may be arranged in parallel or substantially in parallel along the scanning lines 17. The scanning line driving circuit 14 and the signal line driving circuit 16 may be collectively referred to as a driving circuit unit.

各走査線17は、画素部11においてm行n列に配設された画素13のうち、いずれかの行に配設されたn個の画素13と電気的に接続される。また、各信号線19は、m行n列に配設された画素13のうち、いずれかの列に配設されたm個の画素13に電気的と接続される。m、nは、ともに1以上の整数である。また、各容量線15は、m行n列に配設された画素13のうち、いずれかの行に配設されたn個の画素13と電気的に接続される。なお、容量線15が、信号線19に沿って、各々が平行または略平行に配設されている場合は、m行n列に配設された画素13のうち、いずれかの列に配設されたm個の画素13に電気的と接続される。   Each scanning line 17 is electrically connected to n pixels 13 arranged in one of the pixels 13 arranged in m rows and n columns in the pixel unit 11. Each signal line 19 is electrically connected to m pixels 13 arranged in any column among the pixels 13 arranged in m rows and n columns. m and n are both integers of 1 or more. In addition, each capacitor line 15 is electrically connected to n pixels 13 arranged in any row among the pixels 13 arranged in m rows and n columns. When the capacitor lines 15 are arranged along the signal lines 19 in parallel or substantially in parallel, the capacitor lines 15 are arranged in any column among the pixels 13 arranged in m rows and n columns. The m pixels 13 thus connected are electrically connected.

図1(B)、(C)は、図1(A)に示す表示装置の画素13に用いることができる回路構成の一例を示している。   1B and 1C illustrate an example of a circuit configuration that can be used for the pixel 13 of the display device illustrated in FIG.

図1(B)に示す画素13は、液晶素子21と、トランジスタ22と、容量素子25と、を有する。   A pixel 13 illustrated in FIG. 1B includes a liquid crystal element 21, a transistor 22, and a capacitor 25.

液晶素子21の一対の電極の一方の電位は、画素13の仕様に応じて適宜設定される。液晶素子21は、書き込まれるデータにより配向状態が設定される。また、複数の画素13のそれぞれが有する液晶素子21の一対の電極の一方に共通の電位(コモン電位)を与えてもよい。また、各行の画素13毎の液晶素子21の一対の電極の一方に異なる電位を与えてもよい。   One potential of the pair of electrodes of the liquid crystal element 21 is appropriately set according to the specification of the pixel 13. The alignment state of the liquid crystal element 21 is set according to written data. Further, a common potential (common potential) may be applied to one of the pair of electrodes of the liquid crystal element 21 included in each of the plurality of pixels 13. Further, a different potential may be applied to one of the pair of electrodes of the liquid crystal element 21 for each pixel 13 in each row.

なお、液晶素子21は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む)によって制御される。なお、液晶素子21としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、サーモトロピック液晶、ライオトロピック液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶等が挙げられる。   The liquid crystal element 21 is an element that controls transmission or non-transmission of light by an optical modulation action of liquid crystal. Note that the optical modulation action of the liquid crystal is controlled by an electric field applied to the liquid crystal (including a horizontal electric field, a vertical electric field, or an oblique electric field). Examples of the liquid crystal element 21 include nematic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, smectic liquid crystal, thermotropic liquid crystal, lyotropic liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, and antiferroelectric liquid crystal.

液晶素子21を有する表示装置の駆動方法としては、例えば、TNモード、VAモード、ASM(Axially Symmetric Aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、MVAモード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、IPSモード、FFSモード、またはTBA(Transverse Bend Alignment)モードなどを用いてもよい。ただし、これに限定されず、液晶素子及びその駆動方式として様々なものを用いることができる。   As a driving method of a display device having the liquid crystal element 21, for example, a TN mode, a VA mode, an ASM (Axial Symmetrical Aligned Micro-cell) mode, an OCB (Optically Compensated Birefringence) mode, an MVA mode, and a PVA (Apatent mode) are used. , IPS mode, FFS mode, or TBA (Transverse Bend Alignment) mode may be used. However, the present invention is not limited to this, and various liquid crystal elements and driving methods thereof can be used.

また、ブルー相(Blue Phase)を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物により液晶素子を構成してもよい。ブルー相を示す液晶は、応答速度が1msec以下と短く、光学的等方性であるため、配向処理が不要であり、且つ視野角依存性が小さい。   In addition, a liquid crystal element may be formed using a liquid crystal composition including a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent. A liquid crystal exhibiting a blue phase has a response speed as short as 1 msec or less and is optically isotropic. Therefore, alignment treatment is unnecessary and viewing angle dependency is small.

図1(B)に示す画素13の構成において、トランジスタ22のソース電極及びドレイン電極の一方は、信号線19に電気的に接続され、他方は液晶素子21の一対の電極の他方に電気的に接続される。また、トランジスタ22のゲート電極は、走査線17に電気的に接続される。トランジスタ22は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。なお、トランジスタ22は、実施の形態1乃至実施の形態7のいずれかに示すトランジスタを用いることができる。   In the structure of the pixel 13 illustrated in FIG. 1B, one of the source electrode and the drain electrode of the transistor 22 is electrically connected to the signal line 19, and the other is electrically connected to the other of the pair of electrodes of the liquid crystal element 21. Connected. Further, the gate electrode of the transistor 22 is electrically connected to the scanning line 17. The transistor 22 has a function of controlling data writing of the data signal by being turned on or off. Note that the transistor 22 described in any of Embodiments 1 to 7 can be used as the transistor 22.

図1(B)に示す画素13の構成において、容量素子25の一対の電極の一方は、電位が供給される容量線15に電気的に接続され、他方は、液晶素子21の一対の電極の他方に電気的に接続される。なお、容量線15の電位の値は、画素13の仕様に応じて適宜設定される。容量素子25は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。   In the structure of the pixel 13 illustrated in FIG. 1B, one of the pair of electrodes of the capacitor 25 is electrically connected to the capacitor line 15 to which a potential is supplied, and the other is the pair of electrodes of the liquid crystal element 21. It is electrically connected to the other. Note that the value of the potential of the capacitor line 15 is appropriately set according to the specifications of the pixel 13. The capacitor 25 has a function as a storage capacitor for storing written data.

例えば、図1(B)の画素13を有する表示装置では、走査線駆動回路14により各行の画素13を順次選択し、トランジスタ22をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。   For example, in the display device including the pixels 13 in FIG. 1B, the pixels 13 in each row are sequentially selected by the scan line driver circuit 14, the transistors 22 are turned on, and data signal data is written.

データが書き込まれた画素13は、トランジスタ22がオフ状態になることで保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。   The pixel 13 to which data has been written is brought into a holding state when the transistor 22 is turned off. By sequentially performing this for each row, an image can be displayed.

また、図1(C)に示す画素13は、表示素子のスイッチングを行うトランジスタ33と、画素の駆動を制御するトランジスタ22と、トランジスタ35と、容量素子25と、発光素子31と、を有する。   A pixel 13 illustrated in FIG. 1C includes a transistor 33 that performs switching of a display element, a transistor 22 that controls driving of the pixel, a transistor 35, a capacitor 25, and a light-emitting element 31.

発光素子31の一例としては、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に挟まれたEL層と、を有する素子などがある。EL層の一例としては、1重項励起子からの発光(蛍光)が可能な材料を有する層、3重項励起子からの発光(燐光)が可能な材料を有する層、1重項励起子からの発光(蛍光)が可能な材料及び3重項励起子からの発光(燐光)が可能な材料を有する層などがある。   As an example of the light-emitting element 31, there is an element having an anode, a cathode, and an EL layer sandwiched between the anode and the cathode. As an example of an EL layer, a layer having a material capable of emitting light (fluorescence) from singlet excitons, a layer having a material capable of emitting light (phosphorescence) from triplet excitons, and a singlet exciton And a layer having a material capable of emitting light (fluorescence) from a triplet and a material capable of emitting light (phosphorescence) from triplet excitons.

トランジスタ33のソース電極及びドレイン電極の一方は、データ信号が与えられる信号線19に電気的に接続される。さらに、トランジスタ22のゲート電極は、ゲート信号が与えられる走査線17に電気的に接続される。   One of the source electrode and the drain electrode of the transistor 33 is electrically connected to a signal line 19 to which a data signal is supplied. Further, the gate electrode of the transistor 22 is electrically connected to the scanning line 17 to which a gate signal is applied.

トランジスタ33は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。   The transistor 33 has a function of controlling data writing of the data signal by being turned on or off.

トランジスタ22のソース電極及びドレイン電極の一方は、アノード線として機能する配線37と電気的に接続され、トランジスタ22のソース電極及びドレイン電極の他方は、発光素子31の一方の電極に電気的に接続される。さらに、トランジスタ22のゲート電極は、トランジスタ33のソース電極及びドレイン電極の他方、及び容量素子25の一方の電極に電気的に接続される。   One of a source electrode and a drain electrode of the transistor 22 is electrically connected to a wiring 37 functioning as an anode line, and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor 22 is electrically connected to one electrode of the light-emitting element 31. Is done. Further, the gate electrode of the transistor 22 is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor 33 and one electrode of the capacitor 25.

トランジスタ22は、オン状態またはオフ状態になることにより、発光素子31に流れる電流を制御する機能を有する。   The transistor 22 has a function of controlling a current flowing through the light-emitting element 31 by being turned on or off.

トランジスタ35のソース電極及びドレイン電極の一方はデータの基準電位が与えられる配線39と接続され、トランジスタ35のソース電極及びドレイン電極の他方は、発光素子31の一方の電極、及び容量素子25の他方の電極に電気的に接続される。さらに、トランジスタ35のゲート電極は、ゲート信号が与えられる走査線17に電気的に接続される。   One of a source electrode and a drain electrode of the transistor 35 is connected to a wiring 39 to which a data reference potential is applied, and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor 35 is one electrode of the light emitting element 31 and the other of the capacitor element 25. Are electrically connected to the electrodes. Further, the gate electrode of the transistor 35 is electrically connected to the scanning line 17 to which a gate signal is applied.

トランジスタ35は、発光素子31に流れる電流を調整する機能を有する。例えば、発光素子31が劣化等により、発光素子31の内部抵抗が上昇した場合、トランジスタ35のソース電極及びドレイン電極の一方が接続された配線39に流れる電流をモニタリングすることで、発光素子31に流れる電流を補正することができる。配線39に与えられる電位としては、例えば、0Vとすることができる。   The transistor 35 has a function of adjusting a current flowing through the light emitting element 31. For example, when the internal resistance of the light emitting element 31 increases due to deterioration or the like of the light emitting element 31, the current flowing through the wiring 39 to which one of the source electrode and the drain electrode of the transistor 35 is connected is monitored. The flowing current can be corrected. The potential applied to the wiring 39 can be set to 0 V, for example.

容量素子25の一対の電極の一方は、トランジスタ33のソース電極及びドレイン電極の他方、及びトランジスタ22のゲート電極と電気的に接続され、容量素子25の一対の電極の他方は、トランジスタ35のソース電極及びドレイン電極の他方、及び発光素子31の一方の電極に電気的に接続される。   One of the pair of electrodes of the capacitor 25 is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor 33 and the gate electrode of the transistor 22, and the other of the pair of electrodes of the capacitor 25 is the source of the transistor 35. The other of the electrode and the drain electrode and one electrode of the light emitting element 31 are electrically connected.

図1(C)に示す画素13の構成において、容量素子25は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。   In the structure of the pixel 13 illustrated in FIG. 1C, the capacitor 25 has a function as a storage capacitor for storing written data.

発光素子31の一対の電極の一方は、トランジスタ35のソース電極及びドレイン電極の他方、容量素子25の他方、及びトランジスタ22のソース電極及びドレイン電極の他方と電気的に接続される。また、発光素子31の一対の電極の他方は、カソードとして機能する配線41に電気的に接続される。   One of the pair of electrodes of the light-emitting element 31 is electrically connected to the other of the source and drain electrodes of the transistor 35, the other of the capacitor 25, and the other of the source and drain electrodes of the transistor 22. Further, the other of the pair of electrodes of the light emitting element 31 is electrically connected to the wiring 41 functioning as a cathode.

発光素子31としては、例えば有機エレクトロルミネセンス素子(有機EL素子ともいう)などを用いることができる。ただし、発光素子31としては、これに限定されず、無機材料からなる無機EL素子を用いても良い。   As the light emitting element 31, for example, an organic electroluminescence element (also referred to as an organic EL element) or the like can be used. However, the light emitting element 31 is not limited to this, and an inorganic EL element made of an inorganic material may be used.

なお、配線37及び配線41の一方には、高電源電位VDDが与えられ、他方には、低電源電位VSSが与えられる。図1(C)に示す構成においては、配線37に高電源電位VDDを、配線41に低電源電位VSSを、それぞれ与える構成としている。   Note that one of the wiring 37 and the wiring 41 is supplied with the high power supply potential VDD, and the other is supplied with the low power supply potential VSS. In the structure illustrated in FIG. 1C, a high power supply potential VDD is supplied to the wiring 37 and a low power supply potential VSS is supplied to the wiring 41.

図1(C)の画素13を有する表示装置では、走査線駆動回路14により各行の画素13を順次選択し、トランジスタ22をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。   In the display device including the pixels 13 in FIG. 1C, the pixels 13 in each row are sequentially selected by the scan line driver circuit 14, the transistors 22 are turned on, and data signals are written.

データが書き込まれた画素13は、トランジスタ22がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、トランジスタ22は、容量素子25と接続しているため、書き込まれたデータを長時間保持することが可能となる。また、トランジスタ33により、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子31は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。   The pixel 13 to which data has been written is brought into a holding state when the transistor 22 is turned off. Further, since the transistor 22 is connected to the capacitor 25, the written data can be held for a long time. Further, the amount of current flowing between the source electrode and the drain electrode is controlled by the transistor 33, and the light emitting element 31 emits light with luminance corresponding to the amount of flowing current. By sequentially performing this for each row, an image can be displayed.

なお、本明細書等において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、及び発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、または様々な素子を有することができる。表示素子、表示装置、発光素子または発光装置の一例としては、EL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、など、電気磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものがある。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)またはSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インクまたは電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパなどがある。   Note that in this specification and the like, a display element, a display device that includes a display element, a light-emitting element, and a light-emitting device that includes a light-emitting element have various modes or have various elements. Can do. As an example of a display element, a display device, a light-emitting element, or a light-emitting device, an EL (electroluminescence) element (an EL element including an organic substance and an inorganic substance, an organic EL element, an inorganic EL element), a transistor (a transistor that emits light in response to current) , Electron emitting elements, liquid crystal elements, electronic ink, electrophoretic elements, digital micromirror devices (DMD), DMS (digital micro shutter), etc., due to the electromagnetic action, contrast, brightness, reflectance, transmittance, etc. Some have display media that vary. An example of a display device using an EL element is an EL display. As an example of a display device using an electron-emitting device, there is a field emission display (FED), a SED type flat display (SED: Surface-Conduction Electron-Emitter Display), or the like. As an example of a display device using a liquid crystal element, there is a liquid crystal display (a transmissive liquid crystal display, a transflective liquid crystal display, a reflective liquid crystal display, a direct view liquid crystal display, a projection liquid crystal display) and the like. An example of a display device using electronic ink or an electrophoretic element is electronic paper.

次いで、画素13に液晶素子を用いた液晶表示装置の素子基板の具体的な例について説明する。ここでは、図1(B)に示す画素13の上面図を図2に示す。   Next, a specific example of an element substrate of a liquid crystal display device using a liquid crystal element for the pixel 13 will be described. Here, FIG. 2 shows a top view of the pixel 13 shown in FIG.

図2において、走査線として機能する導電膜103は、信号線に略直交する方向(図中左右方向)に延伸して設けられている。信号線として機能する導電膜117aは、走査線に略直交する方向(図中上下方向)に延伸して設けられている。容量線として機能する導電膜117cは、信号線と平行方向に延伸して設けられている。なお、走査線として機能する導電膜103は、走査線駆動回路14(図1(A)を参照。)と電気的に接続されており、信号線として機能する導電膜117a及び容量線として機能する導電膜117cは、信号線駆動回路16(図1(A)を参照。)に電気的に接続されている。   In FIG. 2, the conductive film 103 functioning as a scanning line is provided so as to extend in a direction substantially orthogonal to the signal line (left-right direction in the figure). The conductive film 117a functioning as a signal line is provided so as to extend in a direction substantially perpendicular to the scanning line (vertical direction in the figure). The conductive film 117c functioning as a capacitor line is provided so as to extend in a direction parallel to the signal line. Note that the conductive film 103 functioning as a scan line is electrically connected to the scan line driver circuit 14 (see FIG. 1A) and functions as a conductive film 117a functioning as a signal line and a capacitor line. The conductive film 117c is electrically connected to the signal line driver circuit 16 (see FIG. 1A).

トランジスタ22は、走査線及び信号線が交差する領域に設けられている。トランジスタ22は、ゲート電極として機能する導電膜103、ゲート絶縁膜(図2に図示せず。)、ゲート絶縁膜上に形成されたチャネル領域が形成される金属酸化物膜109a、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜117a、117bにより構成される。なお、導電膜103は、走査線としても機能し、金属酸化物膜109aと重畳する領域がトランジスタ22のゲート電極として機能する。また、導電膜117aは、信号線としても機能し、金属酸化物膜109aと重畳する領域がトランジスタ22のソース電極またはドレイン電極として機能する。また、図2において、走査線は、上面形状において端部が金属酸化物膜109aの端部より外側に位置する。このため、走査線はバックライトなどの光源からの光を遮る遮光膜として機能する。この結果、トランジスタに含まれる金属酸化物膜109aに光が照射されず、トランジスタの電気特性の変動を抑制することができる。また、金属酸化物膜109aは半導体特性を有する金属酸化物を用いて形成されているため、金属酸化物膜109aにチャネル領域が形成される。   The transistor 22 is provided in a region where the scanning line and the signal line intersect. The transistor 22 includes a conductive film 103 functioning as a gate electrode, a gate insulating film (not shown in FIG. 2), a metal oxide film 109a in which a channel region formed over the gate insulating film is formed, a source electrode, and a drain The conductive films 117a and 117b function as electrodes. Note that the conductive film 103 also functions as a scan line, and a region overlapping with the metal oxide film 109 a functions as a gate electrode of the transistor 22. The conductive film 117a also functions as a signal line, and a region overlapping with the metal oxide film 109a functions as a source electrode or a drain electrode of the transistor 22. In FIG. 2, the scanning line has an end portion located outside the end portion of the metal oxide film 109a in the top surface shape. Therefore, the scanning line functions as a light shielding film that blocks light from a light source such as a backlight. As a result, the metal oxide film 109a included in the transistor is not irradiated with light, so that variation in electrical characteristics of the transistor can be suppressed. In addition, since the metal oxide film 109a is formed using a metal oxide having semiconductor characteristics, a channel region is formed in the metal oxide film 109a.

また、導電膜117bは、画素電極として機能する透光性を有する導電膜119と電気的に接続されている。   The conductive film 117b is electrically connected to a light-transmitting conductive film 119 that functions as a pixel electrode.

容量素子25は、ゲート絶縁膜上に形成される金属酸化物膜109cと、画素電極として機能する透光性を有する導電膜119と、トランジスタ22上に設けられる窒化物絶縁膜で形成される誘電体膜とで構成されている。金属酸化物膜109cは透光性を有するため、容量素子25は透光性を有する。また、容量素子25一対の電極の一方として機能する金属酸化物膜109cが、開口部115cにおいて容量線として機能する導電膜117cと接続されている。   The capacitor 25 includes a metal oxide film 109 c formed over the gate insulating film, a light-transmitting conductive film 119 functioning as a pixel electrode, and a dielectric insulating film formed over the transistor 22. It consists of a body membrane. Since the metal oxide film 109c has a light-transmitting property, the capacitor 25 has a light-transmitting property. In addition, the metal oxide film 109c that functions as one of the pair of electrodes of the capacitor 25 is connected to the conductive film 117c that functions as a capacitor line in the opening 115c.

このように容量素子25は透光性を有するため、画素13内に容量素子25を大きく(大面積に)形成することができる。従って、開口率を高めつつ、50%以上、好ましくは55%以上、好ましくは60%以上とすることが可能であると共に、電荷容量を増大させた半導体装置を得ることができる。例えば、解像度の高い半導体装置、例えば液晶表示装置においては、画素の面積が小さくなり、容量素子の面積も小さくなる。このため、解像度の高い半導体装置において、容量素子に蓄積される電荷容量が小さくなる。しかしながら、本実施の形態に示す容量素子25は透光性を有するため、当該容量素子を画素に設けることで、各画素において十分な電荷容量を得つつ、開口率を高めることができる。代表的には、画素密度が200ppi以上、さらには300ppi以上、さらには500ppi以上である高解像度の半導体装置に好適に用いることができる。   Thus, since the capacitor 25 has a light-transmitting property, the capacitor 25 can be formed large (in a large area) in the pixel 13. Therefore, while increasing the aperture ratio, it is possible to obtain 50% or more, preferably 55% or more, preferably 60% or more, and obtain a semiconductor device having an increased charge capacity. For example, in a semiconductor device with high resolution, for example, a liquid crystal display device, the area of a pixel is reduced and the area of a capacitor element is also reduced. For this reason, in a semiconductor device with high resolution, the charge capacity stored in the capacitor element is reduced. However, since the capacitor 25 described in this embodiment has a light-transmitting property, by providing the capacitor in a pixel, the aperture ratio can be increased while obtaining a sufficient charge capacity in each pixel. Typically, it can be suitably used for a high-resolution semiconductor device having a pixel density of 200 ppi or more, further 300 ppi or more, and further 500 ppi or more.

また、図2に示す画素13は、走査線として機能する導電膜103と平行な辺と比較して、信号線として機能する導電膜117aと平行な辺の方が短い形状であり、且つ容量線として機能する導電膜117cが、信号線として機能する導電膜117aと平行な方向に延伸して設けられている。この結果、画素13に占める導電膜117cの面積を低減することが可能であるため、開口率を高めることができる。   2 has a shape in which the side parallel to the conductive film 117a functioning as a signal line is shorter than the side parallel to the conductive film 103 functioning as a scanning line, and the capacitor line A conductive film 117c functioning as a signal line is provided so as to extend in a direction parallel to the conductive film 117a functioning as a signal line. As a result, the area of the conductive film 117c occupying the pixel 13 can be reduced, so that the aperture ratio can be increased.

また、本発明の一態様は、高解像度の表示装置においても、開口率を高めることができるため、バックライトなどの光源の光を効率よく利用することができ、表示装置の消費電力を低減することができる。   Further, according to one embodiment of the present invention, since the aperture ratio can be increased even in a high-resolution display device, light from a light source such as a backlight can be efficiently used, and power consumption of the display device can be reduced. be able to.

次に、図2に示す一点破線A−Bの断面図、一点破線C−Dの断面図を用いて、表示装置の素子基板の作製方法について、説明する。   Next, a method for manufacturing an element substrate of a display device will be described with reference to a cross-sectional view taken along dashed line AB and a cross-sectional view taken along dashed line CD in FIG.

図3(A)に示すように、基板101上に導電膜102を形成する。次に、第1のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により、導電膜102上にマスク131を形成する。   As shown in FIG. 3A, a conductive film 102 is formed over the substrate 101. Next, a mask 131 is formed over the conductive film 102 by a photolithography process using a first photomask.

基板101の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板101として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンなどを用いて形成される単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板101として用いてもよい。なお、基板101として、ガラス基板を用いる場合、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の大面積基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。   There is no particular limitation on the material or the like of the substrate 101, but it is necessary to have at least heat resistance enough to withstand subsequent heat treatment. For example, a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, or the like may be used as the substrate 101. In addition, a single crystal semiconductor substrate formed using silicon, silicon carbide, or the like, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate such as silicon germanium, an SOI substrate, or the like can be applied, and a semiconductor element can be formed over these substrates. A substrate provided with may be used as the substrate 101. When a glass substrate is used as the substrate 101, the sixth generation (1500 mm × 1850 mm), the seventh generation (1870 mm × 2200 mm), the eighth generation (2200 mm × 2400 mm), the ninth generation (2400 mm × 2800 mm), the tenth generation. By using a large area substrate such as a generation (2950 mm × 3400 mm), a large display device can be manufactured.

また、基板101として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、導電膜102を形成してもよい。または、基板101と導電膜102の間に剥離層を設け、剥離層上にトランジスタを有する素子部を作製した後、剥離層において基板101から素子部を剥離し、別の基板に転載してもよい。この結果、耐熱性の低い基板や可撓性を有する基板上に素子部を設けることができる。   Alternatively, a flexible substrate may be used as the substrate 101, and the conductive film 102 may be formed directly over the flexible substrate. Alternatively, after a separation layer is provided between the substrate 101 and the conductive film 102 and an element portion having a transistor is formed over the separation layer, the element portion is separated from the substrate 101 in the separation layer and transferred to another substrate. Good. As a result, the element portion can be provided over a substrate having low heat resistance or a flexible substrate.

導電膜102は、のちにゲート電極として機能する導電膜103となる。このため、導電膜102は、ゲート電極として用いることが可能な導電材料を適宜用いる。導電膜102は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、導電膜102は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素の膜、または複数組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。   The conductive film 102 later becomes the conductive film 103 functioning as a gate electrode. Therefore, the conductive film 102 is appropriately formed using a conductive material that can be used as a gate electrode. The conductive film 102 is formed using a metal element selected from aluminum, chromium, copper, tantalum, titanium, molybdenum, tungsten, an alloy including any of the above metal elements, or an alloy combining any of the above metal elements. can do. Alternatively, a metal element selected from one or more of manganese and zirconium may be used. The conductive film 102 may have a single-layer structure or a stacked structure including two or more layers. For example, a single-layer structure of an aluminum film containing silicon, a two-layer structure in which an aluminum film is stacked on a titanium film, a two-layer structure in which a titanium film is stacked on a titanium nitride film, and a two-layer structure in which a tungsten film is stacked on a titanium nitride film A layer structure, a two-layer structure in which a tungsten film is stacked on a tantalum nitride film or a tungsten nitride film, a two-layer structure in which a copper film is stacked on a titanium film, a titanium film, and an aluminum film is stacked on the titanium film; There is a three-layer structure on which a titanium film is formed. Alternatively, aluminum may be a film of an element selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, and scandium, or an alloy film or a nitride film in combination of a plurality of elements.

また、導電膜102は、インジウム錫酸化物膜、酸化タングステンを含むインジウム酸化物膜、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物膜、酸化チタンを含むインジウム酸化物膜、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物膜、インジウム亜鉛酸化物膜、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物膜等の透光性を有する導電性材料で形成される膜を適用することもできる。また、上記透光性を有する導電性材料で形成される膜と、上記金属元素で形成される膜の積層構造とすることもできる。   The conductive film 102 includes an indium tin oxide film, an indium oxide film containing tungsten oxide, an indium zinc oxide film containing tungsten oxide, an indium oxide film containing titanium oxide, and an indium tin oxide film containing titanium oxide. Alternatively, a film formed of a light-transmitting conductive material such as an indium zinc oxide film or an indium tin oxide film to which silicon oxide is added can be used. Alternatively, a stacked structure of a film formed using the above light-transmitting conductive material and a film formed using the above metal element can be employed.

ここでは、導電膜102として、厚さ100nmのタングステン膜をスパッタリング法により形成する。次に、フォトリソグラフィ工程によりマスクを形成する。   Here, as the conductive film 102, a tungsten film with a thickness of 100 nm is formed by a sputtering method. Next, a mask is formed by a photolithography process.

次に、マスク131を用いて導電膜102の一部をエッチングして、ゲート電極として機能する導電膜103を形成する。ドライエッチング法または/及びウェットエッチング法を用いて、導電膜102をエッチングすることができる。こののち、マスク131を除去する(図3(B)を参照。)。   Next, part of the conductive film 102 is etched using the mask 131, so that the conductive film 103 functioning as a gate electrode is formed. The conductive film 102 can be etched using a dry etching method and / or a wet etching method. After that, the mask 131 is removed (see FIG. 3B).

ここでは、マスクを用いて、導電膜102として形成したタングステン膜をドライエッチングして、ゲート電極として機能する導電膜103を形成する。   Here, the tungsten film formed as the conductive film 102 is dry-etched using a mask to form the conductive film 103 functioning as a gate electrode.

次に、図3(C)に示すように、絶縁膜105、絶縁膜106、金属酸化物膜108、絶縁膜110を順に形成する。次に、第2のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により、絶縁膜110上にマスク133、135を形成する。ここでは、第2のフォトマスクとして、多諧調マスクを用いることを特徴とする。   Next, as illustrated in FIG. 3C, an insulating film 105, an insulating film 106, a metal oxide film 108, and an insulating film 110 are formed in this order. Next, masks 133 and 135 are formed over the insulating film 110 by a photolithography process using a second photomask. Here, a multi-tone mask is used as the second photomask.

多階調フォトマスクとは、多段階の光量で露光を行うことが可能なマスクであり、代表的には、グレートーンマスク、ハーフトーンマスク等がある。グレートーンマスクは、透光性を有する基板上に、遮光部及び回折格子が形成される。回折格子はスリット、ドット、メッシュ等の光透過領域の間隔が、露光に用いる光の解像度限界以下の間隔であり、当該構成により、光の透過率を制御する。ハーフトーンマスクは、透光性を有する基板上に、遮光部及び半透過部が形成される。半透過部により露光に用いる光の透過率を制御する。   A multi-tone photomask is a mask that can be exposed with multiple levels of light, and typically includes a gray-tone mask, a half-tone mask, and the like. In the gray tone mask, a light shielding portion and a diffraction grating are formed on a light-transmitting substrate. In the diffraction grating, the interval between light transmission regions such as slits, dots, and meshes is equal to or less than the resolution limit of light used for exposure, and the light transmittance is controlled by this configuration. In the halftone mask, a light shielding portion and a semi-transmissive portion are formed on a light-transmitting substrate. The transmissivity of light used for exposure is controlled by the semi-transmissive portion.

多諧調マスクを用いることで、露光領域、半露光領域、及び未露光領域の3段階の光量で露光を行うことができる。この結果、多階調フォトマスクを用いることで、一度の露光及び現像工程によって、複数(代表的には二種類)の厚さを有するレジストマスクを形成することが可能であり、フォトマスクの枚数を削減することができる。ここでは、金属酸化物膜109a、109b及び絶縁膜111cの形成工程において、多階調フォトマスクを用いることで、フォトマスクを1枚削減することができる。   By using a multi-tone mask, it is possible to perform exposure with three levels of light amounts of an exposed area, a semi-exposed area, and an unexposed area. As a result, by using a multi-tone photomask, a resist mask having a plurality of (typically two types) thicknesses can be formed by one exposure and development process. Can be reduced. Here, one photomask can be reduced by using a multi-tone photomask in the formation process of the metal oxide films 109a and 109b and the insulating film 111c.

絶縁膜105及び絶縁膜106は、のちに、ゲート絶縁膜となる。また、絶縁膜105は、基板101及びゲート電極として機能する導電膜103から金属酸化物膜108に不純物が拡散するのを防ぐため、窒化物絶縁膜を用いて形成することが好ましい。また、絶縁膜106は、金属酸化物膜108と接する。絶縁膜106及び金属酸化物膜108の界面準位を低減するため、絶縁膜106は酸化物絶縁膜を用いて形成することが好ましい。   The insulating film 105 and the insulating film 106 later become gate insulating films. The insulating film 105 is preferably formed using a nitride insulating film in order to prevent impurities from diffusing from the substrate 101 and the conductive film 103 functioning as a gate electrode to the metal oxide film 108. The insulating film 106 is in contact with the metal oxide film 108. In order to reduce the interface state between the insulating film 106 and the metal oxide film 108, the insulating film 106 is preferably formed using an oxide insulating film.

絶縁膜105は、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムなどを用いて形成すればよく、積層または単層で設ける。   The insulating film 105 may be formed using silicon nitride, silicon nitride oxide, aluminum nitride, aluminum nitride oxide, or the like, and is provided as a stacked layer or a single layer.

絶縁膜106は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはGa−Zn系金属酸化物などを用いて形成すればよく、積層または単層で設ける。   The insulating film 106 may be formed using silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, hafnium oxide, gallium oxide, a Ga—Zn-based metal oxide, or the like, and is provided as a stacked layer or a single layer.

また、絶縁膜106として、ハフニウムシリケート(HfSiO)、窒素が添加されたハフニウムシリケート(HfSi)、窒素が添加されたハフニウムアルミネート(HfAl)、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのhigh−k材料を用いて形成することでトランジスタのゲートリークを低減できる。 Further, as the insulating film 106, hafnium silicate (HfSiO x ), hafnium silicate added with nitrogen (HfSi x O y N z ), hafnium aluminate added with nitrogen (HfAl x O y N z ), hafnium oxide, By using a high-k material such as yttrium oxide, gate leakage of the transistor can be reduced.

絶縁膜105及び絶縁膜106の合計の厚さは、5nm以上400nm以下、より好ましくは10nm以上300nm以下、より好ましくは50nm以上250nm以下とするとよい。   The total thickness of the insulating film 105 and the insulating film 106 is 5 nm to 400 nm, more preferably 10 nm to 300 nm, and more preferably 50 nm to 250 nm.

絶縁膜105及び絶縁膜106は、CVD法、スパッタリング法、蒸着法、塗布法等を適宜用いることができる。   For the insulating film 105 and the insulating film 106, a CVD method, a sputtering method, an evaporation method, a coating method, or the like can be used as appropriate.

窒化物絶縁膜で形成される絶縁膜105をゲート絶縁膜の一部として設けることで、ゲート電極として機能する導電膜103からの不純物、代表的には、水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が、金属酸化物膜109aに移動することを防ぐことができる。   By providing the insulating film 105 formed using a nitride insulating film as part of the gate insulating film, impurities from the conductive film 103 functioning as a gate electrode, typically hydrogen, nitrogen, alkali metal, or alkaline earth A similar metal or the like can be prevented from moving to the metal oxide film 109a.

また、ゲート絶縁膜として、金属酸化物膜109a側に酸化物絶縁膜で形成される絶縁膜106を設けることで、ゲート絶縁膜及び金属酸化物膜109a界面における欠陥準位を低減することが可能である。この結果、電気特性の劣化の少ないトランジスタを得ることができる。   In addition, by providing the gate insulating film with the insulating film 106 formed using an oxide insulating film on the metal oxide film 109a side, it is possible to reduce defect levels at the interface between the gate insulating film and the metal oxide film 109a. It is. As a result, a transistor with little deterioration in electrical characteristics can be obtained.

金属酸化物膜108は、代表的には、In−Ga酸化物膜、In−Zn酸化物膜、In−M−Zn酸化物膜(Mは、Al、Ga、Ti、Y、Zr、La、Ce、またはNd)等の金属酸化物膜がある。なお、該金属酸化物膜は半導体特性を有するため、酸化物半導体ということもできる。   The metal oxide film 108 is typically an In—Ga oxide film, an In—Zn oxide film, or an In—M—Zn oxide film (M is Al, Ga, Ti, Y, Zr, La, There are metal oxide films such as Ce or Nd). Note that since the metal oxide film has semiconductor characteristics, it can also be referred to as an oxide semiconductor.

なお、金属酸化物膜108がIn−M−Zn酸化物膜であるとき、InおよびMの和を100atomic%としたとき、InとMの原子数比率は好ましくはInが25atomic%より大きく、Mが75atomic%未満、さらに好ましくはInが34atomic%より大きく、Mが66atomic%未満とする。   Note that when the metal oxide film 108 is an In-M-Zn oxide film, when the sum of In and M is 100 atomic%, the atomic ratio of In to M is preferably greater than 25 atomic%. Is less than 75 atomic%, more preferably, In is greater than 34 atomic% and M is less than 66 atomic%.

金属酸化物膜108のエネルギーギャップは、2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いて形成することで、後に形成するトランジスタのオフ電流を低減することができる。   The energy gap of the metal oxide film 108 is 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more, more preferably 3 eV or more. In this manner, by using a metal oxide having a wide energy gap, off-state current of a transistor to be formed later can be reduced.

金属酸化物膜108としては、キャリア密度の低い金属酸化物膜を用いる。例えば、金属酸化物膜108は、キャリア密度が1×1017個/cm以下、好ましくは1×1015個/cm以下、さらに好ましくは1×1013個/cm以下、より好ましくは1×1011個/cm以下の金属酸化物膜を用いる。 As the metal oxide film 108, a metal oxide film with low carrier density is used. For example, the metal oxide film 108 has a carrier density of 1 × 10 17 pieces / cm 3 or less, preferably 1 × 10 15 pieces / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 13 pieces / cm 3 or less, more preferably A metal oxide film of 1 × 10 11 pieces / cm 3 or less is used.

金属酸化物膜108の厚さは、3nm以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さらに好ましくは3nm以上50nm以下とする。   The thickness of the metal oxide film 108 is 3 nm to 200 nm, preferably 3 nm to 100 nm, more preferably 3 nm to 50 nm.

金属酸化物膜108は、スパッタリング法、塗布法、パルスレーザー蒸着法、レーザーアブレーション法等を用いて形成することができる。   The metal oxide film 108 can be formed by a sputtering method, a coating method, a pulse laser deposition method, a laser ablation method, or the like.

スパッタリング法で金属酸化物膜108を形成する場合、プラズマを発生させるための電源装置は、RF電源装置、AC電源装置、DC電源装置等を適宜用いることができる。   When the metal oxide film 108 is formed by a sputtering method, an RF power supply device, an AC power supply device, a DC power supply device, or the like can be used as appropriate as a power supply device for generating plasma.

スパッタリングガスは、希ガス(代表的にはアルゴン)、酸素、希ガス及び酸素の混合ガスを適宜用いる。なお、希ガス及び酸素の混合ガスの場合、希ガスに対して酸素のガス比を高めることが好ましい。   As the sputtering gas, a rare gas (typically argon), oxygen, a rare gas, and a mixed gas of oxygen are used as appropriate. Note that in the case of a mixed gas of a rare gas and oxygen, it is preferable to increase the gas ratio of oxygen to the rare gas.

金属酸化物膜108がIn−M−Zn酸化物膜(Mは、Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)の場合、In−M−Zn酸化物膜を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x:y:zとすると/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であって、z/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお、z/yを1以上6以下とすることで、金属酸化物膜108として後述するCAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)膜が形成されやすくなる。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=5:5:6等がある。なお、成膜される金属酸化物膜108の原子数比はそれぞれ、誤差として上記のターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。 When the metal oxide film 108 is an In-M-Zn oxide film (M is Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd, or Hf), an In-M-Zn oxide film is formed. As for the atomic ratio of the metal element of the sputtering target used for the above, when the atomic ratio of the metal element is In: M: Zn = x 1 : y 1 : z 1 , x 1 / y 1 is 1/3 or more It is preferably 6 or less, more preferably 1 or more and 6 or less, and z 1 / y 1 is preferably 1/3 or more and 6 or less, and more preferably 1 or more and 6 or less. Note that by setting z 1 / y 1 to 1 or more and 6 or less, a CAAC-OS (C Axis Crystalline Oxide Semiconductor) film described later can be easily formed as the metal oxide film 108. Typical examples of the atomic ratio of the target metal element include In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 3: 1: 2, In: M: Zn = 5: 5: 6, and the like. There is. Note that the atomic ratio of the metal oxide film 108 to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal element included in the target as an error.

高純度である金属酸化物膜108を得るためには、チャンバー内を高真空排気するのみならずスパッタガスの高純度化も必要である。スパッタガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が−40℃以下、好ましくは−80℃以下、より好ましくは−100℃以下、より好ましくは−120℃以下にまで高純度化したガスを用いることで金属酸化物膜に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。   In order to obtain the metal oxide film 108 with high purity, it is necessary to not only evacuate the chamber to a high vacuum but also to increase the purity of the sputtering gas. As the oxygen gas or argon gas used as the sputtering gas, a gas having a dew point of −40 ° C. or lower, preferably −80 ° C. or lower, more preferably −100 ° C. or lower, more preferably −120 ° C. or lower is used. Thus, moisture and the like can be prevented from being taken into the metal oxide film as much as possible.

絶縁膜110は、金属酸化物膜108との界面における界面準位を低減するため、酸化物絶縁膜であることが好ましい。絶縁膜110は、代表的には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはGa−Zn系金属酸化物などを用いて形成すればよく、積層または単層で設ける。   The insulating film 110 is preferably an oxide insulating film in order to reduce interface states at the interface with the metal oxide film 108. The insulating film 110 is typically formed using silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, hafnium oxide, gallium oxide, a Ga—Zn-based metal oxide, or the like, and is provided as a stacked layer or a single layer.

また、絶縁膜110の一部または全部として、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成することが好ましい。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、加熱により酸素の一部が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、TDS(Thermal Desorption Spectroscopy)分析において、表面温度が100℃以上700℃以下、または100℃以上500℃以下の加熱処理における酸素原子に換算しての酸素の脱離量が1.0×1018atoms/cm以上、好ましくは3.0×1020atoms/cm以上である酸化物絶縁膜である。 Further, part or all of the insulating film 110 is preferably formed using an oxide insulating film containing more oxygen than oxygen that satisfies the stoichiometric composition. Part of oxygen is released by heating from the oxide insulating film containing oxygen in excess of that in the stoichiometric composition. An oxide insulating film containing more oxygen than that in the stoichiometric composition is subjected to heat treatment at a surface temperature of 100 ° C. to 700 ° C., or 100 ° C. to 500 ° C. in TDS (Thermal Desorption Spectroscopy) analysis. The oxide insulating film has an oxygen desorption amount of 1.0 × 10 18 atoms / cm 3 or more, preferably 3.0 × 10 20 atoms / cm 3 or more in terms of oxygen atoms.

また、絶縁膜110は、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ESR測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するg=2.001に現れる信号のスピン密度が1.5×1018spins/cm未満、更には1×1018spins/cm以下、1×1017spins/cm以下、さらには検出下限以下であることが好ましい。 The insulating film 110 preferably has a small amount of defects. Typically, the ESR measurement shows that the spin density of a signal appearing at g = 2.001 derived from a dangling bond of silicon is 1.5 × 10 18. It is preferably less than spins / cm 3 , further 1 × 10 18 spins / cm 3 or less, 1 × 10 17 spins / cm 3 or less, and further preferably lower than the lower limit of detection.

絶縁膜110の厚さは、30nm以上500nm以下、好ましくは50nm以上400nm以下とする。   The thickness of the insulating film 110 is 30 nm to 500 nm, preferably 50 nm to 400 nm.

絶縁膜110として、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成することで、加熱処理により、絶縁膜110から脱離する酸素を、金属酸化物膜108に移動させることができる。この結果、金属酸化物膜108に含まれる酸素欠損を低減することができる。   When the insulating film 110 is formed using an oxide insulating film containing oxygen in excess of the stoichiometric composition, oxygen released from the insulating film 110 by heat treatment is converted into a metal oxide film. 108. As a result, oxygen vacancies contained in the metal oxide film 108 can be reduced.

絶縁膜110は、スパッタリング法、CVD法等を用いて形成することができる。   The insulating film 110 can be formed by a sputtering method, a CVD method, or the like.

CVD法を用いて絶縁膜110を形成する場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。   In the case where the insulating film 110 is formed by a CVD method, it is preferable to use a deposition gas and an oxidation gas containing silicon as a source gas. Typical examples of the deposition gas containing silicon include silane, disilane, trisilane, and fluorinated silane. Examples of the oxidizing gas include oxygen, ozone, dinitrogen monoxide, and nitrogen dioxide.

絶縁膜110として化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成する場合は、プラズマCVD装置の真空排気された処理室内に載置された基板を180℃以上280℃以下、さらに好ましくは200℃以上240℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を100Pa以上250Pa以下、さらに好ましくは100Pa以上200Pa以下とし、処理室内に設けられる電極に0.17W/cm以上0.5W/cm以下、さらに好ましくは0.25W/cm以上0.35W/cm以下の高周波電力を供給する条件により、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成することができる。 In the case where the insulating film 110 is formed using an oxide insulating film containing oxygen in excess of the stoichiometric composition, a substrate placed in a processing chamber evacuated in a plasma CVD apparatus is heated to 180 ° C. The temperature is maintained at 280 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 240 ° C. or lower, and the raw material gas is introduced into the processing chamber so that the pressure in the processing chamber is 100 Pa or higher and 250 Pa or lower, more preferably 100 Pa or higher and 200 Pa or lower. electrode 0.17 W / cm 2 or more 0.5 W / cm 2 or less, which is, more preferably the conditions for supplying the 0.25 W / cm 2 or more 0.35 W / cm 2 or less of the high frequency power, a silicon oxide film or oxynitride A silicon film can be formed.

絶縁膜110の成膜条件として、上記圧力の反応室において上記パワー密度の高周波電力を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、原料ガスの酸化が進むため、絶縁膜110中における酸素含有量が化学量論的組成よりも多くなる。一方、基板温度が、上記温度で形成された膜では、シリコンと酸素の結合力が弱いため、後の工程の加熱処理により膜中の酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する絶縁膜110を形成することができる。   As the conditions for forming the insulating film 110, by supplying high-frequency power having the above power density in the reaction chamber at the above pressure, the decomposition efficiency of the source gas in plasma is increased, oxygen radicals are increased, and the oxidation of the source gas proceeds. Therefore, the oxygen content in the insulating film 110 is higher than the stoichiometric composition. On the other hand, in a film formed at the above substrate temperature, since the bonding force between silicon and oxygen is weak, part of oxygen in the film is released by heat treatment in a later step. As a result, the insulating film 110 containing more oxygen than that in the stoichiometric composition and from which part of oxygen is released by heating can be formed.

なお、絶縁膜110を第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜の多層構造とし、第1の絶縁膜として酸素を透過させることが可能な酸化物絶縁膜を用いて形成し、第2の絶縁膜として化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化物絶縁膜を形成してもよい。該積層構造とすることで、第2の絶縁膜の成膜工程において、第1の絶縁膜が金属酸化物膜の保護膜となる。この結果、金属酸化物膜へのダメージを低減しつつ、パワー密度の高い高周波電力を用いて第2の絶縁膜を形成することができる。   Note that the insulating film 110 has a multilayer structure of a first insulating film and a second insulating film, and is formed using an oxide insulating film that can transmit oxygen as the first insulating film. As the film, an oxide insulating film which contains more oxygen than that in the stoichiometric composition and from which part of oxygen is released by heating may be formed. With this stacked structure, the first insulating film serves as a protective film for the metal oxide film in the step of forming the second insulating film. As a result, the second insulating film can be formed using high-frequency power with high power density while reducing damage to the metal oxide film.

または、スパッタリング法、CVD法等を用いて絶縁膜を形成した後、該絶縁膜に酸素を添加することにより、絶縁膜110を形成することができる。なお、絶縁膜に酸素を添加する方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法等がある。または、酸化性気体雰囲気で発生させた酸素を含むプラズマを絶縁膜に曝すことで、絶縁膜に酸素を添加することができる。   Alternatively, after the insulating film is formed by a sputtering method, a CVD method, or the like, the insulating film 110 can be formed by adding oxygen to the insulating film. Note that methods for adding oxygen to the insulating film include an ion doping method, an ion implantation method, and the like. Alternatively, oxygen can be added to the insulating film by exposing the insulating film to plasma containing oxygen generated in an oxidizing gas atmosphere.

ここでは、絶縁膜105として、CVD法により、厚さ400nmの窒化シリコン膜を形成する。また、絶縁膜106として、CVD法により、厚さ50nmの酸化窒化シリコン膜を形成する。また、金属酸化物膜108として、In−Ga−Zn酸化物ターゲット(In:Ga:Zn=1:1:1)を用いたスパッタリング法により、厚さ35nmのIn−Ga−Zn酸化物膜を形成する。また、絶縁膜110として、流量200sccmのシラン及び流量4000sccmの一酸化二窒素を原料ガスとし、反応室の圧力を200Pa、基板温度を220℃とし、27.12MHzの高周波電源を用いて1500Wの高周波電力を平行平板電極に供給したプラズマCVD法により、絶縁膜110として、厚さ400nmの酸化窒化シリコン膜を形成する。なお、プラズマCVD装置は電極面積が6000cmである平行平板型のプラズマCVD装置であり、供給した電力を単位面積あたりの電力(電力密度)に換算すると0.25W/cmである。また、ハーフトーンマスクを用いてマスク133、135を形成する。 Here, a 400-nm-thick silicon nitride film is formed as the insulating film 105 by a CVD method. As the insulating film 106, a silicon oxynitride film with a thickness of 50 nm is formed by a CVD method. As the metal oxide film 108, an In—Ga—Zn oxide film with a thickness of 35 nm is formed by a sputtering method using an In—Ga—Zn oxide target (In: Ga: Zn = 1: 1: 1). Form. Further, as the insulating film 110, silane with a flow rate of 200 sccm and dinitrogen monoxide with a flow rate of 4000 sccm are used as source gas, the pressure of the reaction chamber is 200 Pa, the substrate temperature is 220 ° C., and a high frequency power of 1500 W is used using a 27.12 MHz high frequency power source. A 400-nm-thick silicon oxynitride film is formed as the insulating film 110 by a plasma CVD method in which power is supplied to the parallel plate electrodes. In the plasma CVD device electrode area is a plasma CVD apparatus of a parallel plate type is 6000 cm 2, which is 0.25 W / cm 2 in terms of power (power density) per unit area power supplied. Further, masks 133 and 135 are formed using a halftone mask.

次に、マスク133、135を用いて、絶縁膜110の一部をエッチングして、図3(D)に示すように、絶縁膜111a、111bを形成する。ドライエッチング法または/及びウェットエッチング法を用いて、絶縁膜110をエッチングすることができる。次に、マスク133、135を用いて、金属酸化物膜108の一部をエッチングして、金属酸化物膜109a、109bを形成する。ドライエッチング法または/及びウェットエッチング法を用いて、金属酸化物膜108をエッチングすることができる。   Next, part of the insulating film 110 is etched using the masks 133 and 135 to form insulating films 111a and 111b as illustrated in FIG. The insulating film 110 can be etched using a dry etching method and / or a wet etching method. Next, part of the metal oxide film 108 is etched using the masks 133 and 135 to form metal oxide films 109a and 109b. The metal oxide film 108 can be etched using a dry etching method and / or a wet etching method.

ここでは、ドライエッチング法により、絶縁膜110及び金属酸化物膜108のそれぞれ一部をエッチングする。   Here, part of each of the insulating film 110 and the metal oxide film 108 is etched by a dry etching method.

次に、マスク133、135を加工する。ここでは、マスク133の大きさが小さくなると共に、マスク135を除去するように加工する。ここでは、酸素を有する雰囲気で発生させたプラズマにマスク133、135を曝すプラズマ処理により、マスク133、135を加工する。酸素を有する雰囲気としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等の酸化性気体を有する雰囲気がある。なお、基板101側にバイアスを印加した状態で発生したプラズマにマスク133、135を曝してもよい。このようなプラズマ処理を行う装置の一例として、アッシング装置がある。   Next, the masks 133 and 135 are processed. Here, the mask 133 is processed to be reduced in size and the mask 135 is removed. Here, the masks 133 and 135 are processed by plasma treatment in which the masks 133 and 135 are exposed to plasma generated in an atmosphere containing oxygen. As an atmosphere containing oxygen, there is an atmosphere containing an oxidizing gas such as oxygen, ozone, dinitrogen monoxide, and nitrogen dioxide. Note that the masks 133 and 135 may be exposed to plasma generated with a bias applied to the substrate 101 side. An example of an apparatus that performs such plasma processing is an ashing apparatus.

ここでは、酸素を有する雰囲気で発生させたプラズマにマスク133、135をさらすことで、マスク133、135を加工する。   Here, the masks 133 and 135 are processed by exposing the masks 133 and 135 to plasma generated in an atmosphere containing oxygen.

この結果、図3(D)に示すように、マスク133が後退されたマスク137を形成することができる。また、マスク135が除去され、絶縁膜111bが露出する。なお、図3(D)において、破線はそれぞれ図3(C)に示すマスク133、135に相当する。   As a result, as shown in FIG. 3D, a mask 137 with the mask 133 retracted can be formed. Further, the mask 135 is removed, and the insulating film 111b is exposed. Note that in FIG. 3D, broken lines correspond to the masks 133 and 135 shown in FIG.

次に、マスク137を用いて、絶縁膜111aの一部をエッチングして、図3(E)に示すように、絶縁膜111cを形成すると共に、絶縁膜111bを取り除く。ドライエッチング法または/及びウェットエッチング法を用いて、絶縁膜111a、111bをエッチングすることができる。なお、ここでは、絶縁膜111aをエッチングし、金属酸化物膜109a、109bをエッチングしない、または絶縁膜111aより金属酸化物膜109a、109bのエッチングレートが小さい条件を用いることが好ましい。   Next, part of the insulating film 111a is etched using the mask 137 to form the insulating film 111c and remove the insulating film 111b as shown in FIG. The insulating films 111a and 111b can be etched using a dry etching method and / or a wet etching method. Note that here, it is preferable to use a condition in which the insulating film 111a is etched and the metal oxide films 109a and 109b are not etched, or the etching rate of the metal oxide films 109a and 109b is lower than that of the insulating film 111a.

ここでは、ドライエッチング法により、絶縁膜111aの一部をエッチングするとともに、絶縁膜111bを取り除く。   Here, part of the insulating film 111a is etched and the insulating film 111b is removed by a dry etching method.

この結果、チャネル保護膜として機能する絶縁膜111cを形成することができる。また、絶縁膜111b上にマスクが形成されないため、絶縁膜111bは取り除かれ、金属酸化物膜109bの表面が露出する。なお、絶縁膜106は、絶縁膜110と同様に酸化物絶縁膜で形成される。このため、当該工程において絶縁膜106もエッチングされ、絶縁膜105及び金属酸化物膜109aの間に、金属酸化物膜109aと端部が略一致する絶縁膜107aが形成される。また、絶縁膜105及び金属酸化物膜109bの間に、金属酸化物膜109bと端部が略一致する絶縁膜107bが形成される。   As a result, the insulating film 111c functioning as a channel protective film can be formed. Further, since no mask is formed over the insulating film 111b, the insulating film 111b is removed, and the surface of the metal oxide film 109b is exposed. Note that the insulating film 106 is formed using an oxide insulating film similarly to the insulating film 110. Therefore, the insulating film 106 is also etched in this step, so that the insulating film 107a whose end portion substantially coincides with the metal oxide film 109a is formed between the insulating film 105 and the metal oxide film 109a. In addition, an insulating film 107b whose end portion substantially coincides with the metal oxide film 109b is formed between the insulating film 105 and the metal oxide film 109b.

以上の工程により、一つのフォトマスクで、トランジスタのチャネル領域を含む金属酸化物膜109a、109bと、チャネル保護膜として機能する絶縁膜111cとを形成することができる。   Through the above steps, the metal oxide films 109a and 109b including the channel region of the transistor and the insulating film 111c functioning as a channel protective film can be formed with one photomask.

なお、絶縁膜111cを形成するためのエッチング工程において、金属酸化物膜109a、109bにおいてプラズマに曝された領域はダメージを受け、酸素欠損が形成される。このため、金属酸化物膜109aにおいて絶縁膜111cに覆われていない領域、及び金属酸化物膜109bの導電性が高まる。   Note that in the etching step for forming the insulating film 111c, regions of the metal oxide films 109a and 109b exposed to plasma are damaged and oxygen vacancies are formed. Therefore, the conductivity of the metal oxide film 109a that is not covered with the insulating film 111c and the metal oxide film 109b are increased.

次に、加熱処理を行う。該加熱処理の温度は、代表的には、150℃以上基板歪み点未満、好ましくは300℃以上500℃以下、好ましくは320℃以上470℃以下とする。   Next, heat treatment is performed. The temperature of the heat treatment is typically 150 ° C. or higher and lower than the substrate strain point, preferably 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, preferably 320 ° C. or higher and 470 ° C. or lower.

該加熱処理は、電気炉、RTA装置等を用いることができる。RTA装置を用いることで、短時間に限り、基板の歪み点以上の温度で熱処理を行うことができる。そのため加熱処理時間を短縮することができる。   For the heat treatment, an electric furnace, an RTA apparatus, or the like can be used. By using the RTA apparatus, heat treatment can be performed at a temperature equal to or higher than the strain point of the substrate for a short time. Therefore, the heat treatment time can be shortened.

加熱処理は、窒素、酸素、超乾燥空気(水の含有量が20ppm以下、好ましくは1ppm以下、好ましくは10ppb以下の空気)、または希ガス(アルゴン、ヘリウム等)の雰囲気下で行えばよい。なお、上記窒素、酸素、超乾燥空気、または希ガスに水素、水等が含まれないことが好ましい。   The heat treatment may be performed in an atmosphere of nitrogen, oxygen, ultra-dry air (air with a water content of 20 ppm or less, preferably 1 ppm or less, preferably 10 ppb or less), or a rare gas (such as argon or helium). Note that it is preferable that hydrogen, water, and the like be not contained in the nitrogen, oxygen, ultra-dry air, or the rare gas.

当該加熱処理により、絶縁膜111cに含まれる酸素の一部を金属酸化物膜109aに移動させ、金属酸化物膜109aに含まれる酸素欠損を低減することができる。   Through the heat treatment, part of oxygen contained in the insulating film 111c can be moved to the metal oxide film 109a, so that oxygen vacancies contained in the metal oxide film 109a can be reduced.

なお、加熱しながら絶縁膜110を、金属酸化物膜108上に形成する場合、金属酸化物膜108に酸素を移動させ、金属酸化物膜108に含まれる酸素欠損を補填することが可能であるため、当該加熱処理を行わなくともよい。   Note that in the case where the insulating film 110 is formed over the metal oxide film 108 with heating, oxygen can be transferred to the metal oxide film 108 so that oxygen vacancies contained in the metal oxide film 108 are filled. Therefore, it is not necessary to perform the heat treatment.

ここでは、窒素雰囲気で、450℃、1時間の加熱処理を行った後、窒素及び酸素雰囲気で、450℃、1時間の加熱処理を行う。   Here, after heat treatment is performed at 450 ° C. for one hour in a nitrogen atmosphere, heat treatment is performed at 450 ° C. for one hour in a nitrogen and oxygen atmosphere.

次に、図4(A)に示すように、絶縁膜105、絶縁膜107、金属酸化物膜109a、109b、及び絶縁膜111c上に、絶縁膜112を形成する。次に、第3のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により、絶縁膜112上にマスク139を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 4A, the insulating film 112 is formed over the insulating film 105, the insulating film 107, the metal oxide films 109a and 109b, and the insulating film 111c. Next, a mask 139 is formed over the insulating film 112 by a photolithography process using a third photomask.

絶縁膜112として、窒化物絶縁膜を設ける。窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。窒化物絶縁膜として、水素を含む窒化物絶縁膜を形成してもよい。   A nitride insulating film is provided as the insulating film 112. Examples of the nitride insulating film include silicon nitride, silicon nitride oxide, aluminum nitride, and aluminum nitride oxide. A nitride insulating film containing hydrogen may be formed as the nitride insulating film.

絶縁膜112の厚さは、10nm以上400nm以下、より好ましくは50nm以上300nm以下とする。   The thickness of the insulating film 112 is 10 nm to 400 nm, more preferably 50 nm to 300 nm.

絶縁膜112は、スパッタリング法、CVD法等を用いて形成することができる。または、スパッタリング法、CVD法等を用いて絶縁膜を形成した後、該絶縁膜に水素を添加してもよい。なお、絶縁膜に水素を添加する方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法等がある。または、水素を含む気体雰囲気で発生させたプラズマを絶縁膜に曝すことで、絶縁膜に水素を添加することができる。   The insulating film 112 can be formed by a sputtering method, a CVD method, or the like. Alternatively, after an insulating film is formed by a sputtering method, a CVD method, or the like, hydrogen may be added to the insulating film. Note that there are an ion doping method, an ion implantation method, and the like as a method for adding hydrogen to the insulating film. Alternatively, hydrogen can be added to the insulating film by exposing plasma generated in a gas atmosphere containing hydrogen to the insulating film.

ここでは、絶縁膜112として、シラン、アンモニア、及び窒素を原料ガスとしたプラズマCVD法により、厚さ100nmの窒化シリコン膜を形成する。   Here, a silicon nitride film with a thickness of 100 nm is formed as the insulating film 112 by a plasma CVD method using silane, ammonia, and nitrogen as source gases.

絶縁膜111c上に絶縁膜112を形成する際に生じるプラズマダメージにより、金属酸化物膜109a、109bには、酸素欠損が形成される。このため、金属酸化物膜109aにおいて絶縁膜111cに覆われていない領域、及び金属酸化物膜109bの導電性が高くなる。また、絶縁膜112として、水素を含む窒化物絶縁膜を用いることで、絶縁膜112から金属酸化物膜109a、109bに水素が移動する。酸素欠損に水素が移動することで、キャリアである電子が生成される。この結果、金属酸化物膜109bは、導電性が高くなり、導電性を有する金属酸化物膜109cとなる。また、金属酸化物膜109cは、容量素子25の一方の電極として機能する。   Oxygen vacancies are formed in the metal oxide films 109a and 109b due to plasma damage that occurs when the insulating film 112 is formed over the insulating film 111c. For this reason, the region of the metal oxide film 109a that is not covered with the insulating film 111c and the conductivity of the metal oxide film 109b are increased. In addition, by using a nitride insulating film containing hydrogen as the insulating film 112, hydrogen moves from the insulating film 112 to the metal oxide films 109a and 109b. When hydrogen moves to oxygen vacancies, electrons as carriers are generated. As a result, the metal oxide film 109b has high conductivity and becomes a metal oxide film 109c having conductivity. Further, the metal oxide film 109 c functions as one electrode of the capacitor 25.

なお、金属酸化物膜109aは、絶縁膜111cの外側において絶縁膜113と接する。絶縁膜111cは酸化物絶縁膜であるため、絶縁膜111cと接する金属酸化物膜109aはトランジスタのチャネル領域として機能する。また、金属酸化物膜109aにおいて、絶縁膜113と接する領域は、金属酸化物膜109cと同様に、導電性が高い。すなわち、金属酸化物膜109cにおいて、低抵抗領域として機能する。このため、トランジスタのオン電流を増大させることが可能であるとともに、電界効果移動度を高めることが可能である。   Note that the metal oxide film 109a is in contact with the insulating film 113 outside the insulating film 111c. Since the insulating film 111c is an oxide insulating film, the metal oxide film 109a in contact with the insulating film 111c functions as a channel region of the transistor. Further, in the metal oxide film 109a, a region in contact with the insulating film 113 has high conductivity like the metal oxide film 109c. That is, the metal oxide film 109c functions as a low resistance region. Therefore, the on-state current of the transistor can be increased and field effect mobility can be increased.

なお、窒化物絶縁膜は、水、水素等のブロッキング膜としても機能するため、絶縁膜112として、窒化物絶縁膜を設けることで、外部から金属酸化物膜109aへの水素、水等の侵入を防ぐことができる。   Note that since the nitride insulating film also functions as a blocking film for water, hydrogen, and the like, by providing a nitride insulating film as the insulating film 112, hydrogen, water, and the like can enter the metal oxide film 109a from the outside. Can be prevented.

金属酸化物膜109a、及び金属酸化物膜109cは共に、ゲート絶縁膜上に形成されるが、不純物濃度が異なる。具体的には、金属酸化物膜109aと比較して、金属酸化物膜109cの不純物濃度が高い。例えば、金属酸化物膜109aに含まれる水素濃度は、5×1019atoms/cm未満、好ましくは5×1018atoms/cm未満、好ましくは1×1018atoms/cm以下、より好ましくは5×1017atoms/cm以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm以下であり、金属酸化物膜109cに含まれる水素濃度は、8×1019以上、好ましくは1×1020atoms/cm以上、より好ましくは5×1020以上である。また、金属酸化物膜109aと比較して、金属酸化物膜109cに含まれる水素濃度は2倍、好ましくは10倍以上である。 Both the metal oxide film 109a and the metal oxide film 109c are formed over the gate insulating film but have different impurity concentrations. Specifically, the impurity concentration of the metal oxide film 109c is higher than that of the metal oxide film 109a. For example, the hydrogen concentration contained in the metal oxide film 109a is less than 5 × 10 19 atoms / cm 3 , preferably less than 5 × 10 18 atoms / cm 3 , preferably 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, more preferably Is 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 16 atoms / cm 3 or less, and the concentration of hydrogen contained in the metal oxide film 109c is 8 × 10 19 or more, preferably 1 × 10 20. atoms / cm 3 or more, more preferably 5 × 10 20 or more. Further, the concentration of hydrogen contained in the metal oxide film 109c is twice as high as that of the metal oxide film 109a, preferably 10 times or more.

また、金属酸化物膜109cは、金属酸化物膜109aより抵抗率が低い。金属酸化物膜109cの抵抗率が、金属酸化物膜109aの抵抗率の1×10−8倍以上1×10−1倍未満であることが好ましく、代表的には1×10−3Ωcm以上1×10Ωcm未満、さらに好ましくは、抵抗率が1×10−3Ωcm以上1×10−1Ωcm未満であるとよい。 In addition, the resistivity of the metal oxide film 109c is lower than that of the metal oxide film 109a. The resistivity of the metal oxide film 109c is preferably 1 × 10 −8 times or more and less than 1 × 10 −1 times the resistivity of the metal oxide film 109a, typically 1 × 10 −3 Ωcm or more. The resistivity is preferably 1 × 10 −3 Ωcm or more and less than 1 × 10 −1 Ωcm, more preferably less than 1 × 10 4 Ωcm.

次に、加熱処理を行ってもよい。該加熱処理の温度は、代表的には、150℃以上400℃以下、好ましくは300℃以上400℃以下、好ましくは320℃以上370℃以下とする。   Next, heat treatment may be performed. The temperature of the heat treatment is typically 150 ° C to 400 ° C, preferably 300 ° C to 400 ° C, preferably 320 ° C to 370 ° C.

トランジスタ22において、窒化物絶縁膜で形成される絶縁膜105及び窒化物絶縁膜で形成される絶縁膜112が接しており、絶縁膜105、112の間に、金属酸化物膜109a及び絶縁膜111cが設けられる。窒化物絶縁膜は、水素、水、及び酸素の拡散係数が小さく、水素、水、及び酸素のブロッキング性が高い。また、絶縁膜111cとして、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成することで、当該加熱処理において、金属酸化物膜109aに含まれる酸素の外部への拡散を抑制することができる。また、金属酸化物膜109aに含まれる酸素の外部への拡散を抑制することができる。この結果、金属酸化物膜109aの酸素欠損を低減することができる。さらには、外部からの金属酸化物膜109aへの水素、水等の拡散を抑制することができる。このため、金属酸化物膜109aの水素、水等を低減することができる。この結果、信頼性の高いトランジスタを作製することができる。   In the transistor 22, the insulating film 105 formed of a nitride insulating film and the insulating film 112 formed of a nitride insulating film are in contact with each other, and the metal oxide film 109 a and the insulating film 111 c are interposed between the insulating films 105 and 112. Is provided. The nitride insulating film has a small diffusion coefficient of hydrogen, water, and oxygen, and has high blocking properties for hydrogen, water, and oxygen. Further, the insulating film 111c is formed using an oxide insulating film containing more oxygen than that in the stoichiometric composition, so that the oxygen contained in the metal oxide film 109a can be external to the heat treatment. Can be prevented from spreading. In addition, diffusion of oxygen contained in the metal oxide film 109a to the outside can be suppressed. As a result, oxygen vacancies in the metal oxide film 109a can be reduced. Furthermore, diffusion of hydrogen, water, or the like from the outside to the metal oxide film 109a can be suppressed. Therefore, hydrogen, water, and the like in the metal oxide film 109a can be reduced. As a result, a highly reliable transistor can be manufactured.

ここでは、窒素及び酸素雰囲気で、350℃、1時間の加熱処理を行う。   Here, heat treatment is performed at 350 ° C. for one hour in a nitrogen and oxygen atmosphere.

次に、マスク139を用いて、絶縁膜112の一部をエッチングしマスクを除去したのち、図4(B)に示すように、開口部115a、115b、115cを有する絶縁膜113を形成する。開口部115a、115bにおいては、金属酸化物膜109aの一部が露出される。開口部115cにおいては、金属酸化物膜109cの一部が露出される。ドライエッチング法または/及びウェットエッチング法を用いて、絶縁膜112をエッチングすることができる。次に、マスク139を除去する。   Next, after part of the insulating film 112 is etched and removed using the mask 139, an insulating film 113 having openings 115a, 115b, and 115c is formed as shown in FIG. 4B. A part of the metal oxide film 109a is exposed in the openings 115a and 115b. In the opening 115c, a part of the metal oxide film 109c is exposed. The insulating film 112 can be etched using a dry etching method and / or a wet etching method. Next, the mask 139 is removed.

ここでは、ドライエッチング法により、絶縁膜112の一部をエッチングする。   Here, part of the insulating film 112 is etched by a dry etching method.

次に、図4(C)に示すように、金属酸化物膜109aの露出部、金属酸化物膜109cの露出部、及び絶縁膜113上に導電膜116を形成する。次に、第4のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により、導電膜116上にマスク141a、141b、141cを形成する。   Next, as illustrated in FIG. 4C, a conductive film 116 is formed over the exposed portion of the metal oxide film 109 a, the exposed portion of the metal oxide film 109 c, and the insulating film 113. Next, masks 141a, 141b, and 141c are formed over the conductive film 116 by a photolithography process using a fourth photomask.

導電膜116は、後に一対の電極として機能する導電膜117a、117b、容量線として機能する導電膜117cとなる。このため、導電膜116は、電極として用いることが可能な導電材料を適宜用いる。導電膜116は、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンからなる単体金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いて形成してもよい。   The conductive film 116 later becomes conductive films 117a and 117b that function as a pair of electrodes and a conductive film 117c that functions as a capacitor line. Therefore, the conductive film 116 is appropriately formed using a conductive material that can be used as an electrode. For the conductive film 116, a single metal made of aluminum, titanium, chromium, nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, silver, tantalum, or tungsten, or an alloy containing this as a main component is used as a single-layer structure or a stacked structure. For example, a single layer structure of an aluminum film containing silicon, a two layer structure in which an aluminum film is stacked on a titanium film, a two layer structure in which an aluminum film is stacked on a tungsten film, and a copper film on a copper-magnesium-aluminum alloy film Two-layer structure to stack, two-layer structure to stack a copper film on a titanium film, two-layer structure to stack a copper film on a tungsten film, a titanium film or a titanium nitride film, and an overlay on the titanium film or titanium nitride film A three-layer structure in which an aluminum film or a copper film is stacked and a titanium film or a titanium nitride film is further formed thereon, a molybdenum film or a molybdenum nitride film, and an aluminum film or a copper layer stacked on the molybdenum film or the molybdenum nitride film There is a three-layer structure in which films are stacked and a molybdenum film or a molybdenum nitride film is further formed thereon. Note that a transparent conductive material containing indium oxide, tin oxide, or zinc oxide may be used.

導電膜116は、スパッタリング法、CVD法、蒸着法等を用いて形成する。   The conductive film 116 is formed by a sputtering method, a CVD method, an evaporation method, or the like.

ここでは、導電膜116として、スパッタリング法により厚さ50nmのタングステン膜及び厚さ300nmの銅膜を形成する。   Here, as the conductive film 116, a 50-nm-thick tungsten film and a 300-nm-thick copper film are formed by a sputtering method.

次に、マスク141a、141b、141cを用いて導電膜116の一部をエッチングして、一対の電極として機能する導電膜117a、117b、容量線として機能する導電膜117cを形成する。ドライエッチング法または/及びウェットエッチング法を用いて、導電膜116をエッチングすることができる。こののち、マスク141a、141b、141cを除去する(図4(D)を参照。)。   Next, part of the conductive film 116 is etched using the masks 141a, 141b, and 141c, so that the conductive films 117a and 117b functioning as a pair of electrodes and the conductive film 117c functioning as a capacitor line are formed. The conductive film 116 can be etched using a dry etching method and / or a wet etching method. After that, the masks 141a, 141b, and 141c are removed (see FIG. 4D).

なお、金属酸化物膜109aと導電膜117a、117bが接する領域の周囲に、窒化物絶縁膜で形成される絶縁膜113が形成される。窒化物絶縁膜における銅の拡散係数が小さいため、銅拡散を防ぐことができる。このため、導電膜117a、117bの一部または全部が銅膜で形成される場合、絶縁膜113が銅のバリア膜として機能する。このため、チャネル領域への銅の拡散が低減し、トランジスタの電気特性のばらつきを低減することができる。   Note that an insulating film 113 formed using a nitride insulating film is formed around a region where the metal oxide film 109a and the conductive films 117a and 117b are in contact with each other. Since the diffusion coefficient of copper in the nitride insulating film is small, copper diffusion can be prevented. Therefore, when part or all of the conductive films 117a and 117b are formed of a copper film, the insulating film 113 functions as a copper barrier film. For this reason, the diffusion of copper into the channel region is reduced, and variations in the electrical characteristics of the transistor can be reduced.

また、導電膜117a、117bにおいて、金属酸化物膜109aと接する領域に、タングステン、チタン、アルミニウム、銅、モリブデン、クロム、またはタンタル単体若しくは合金等の酸素と結合しやすい導電材料を用いることで、金属酸化物膜109a中の酸素が酸素と結合しやすい導電材料に引き抜かれる。また、金属酸化物膜109aにタングステン、チタン、アルミニウム、銅、モリブデン、クロム、またはタンタル単体の若しくは合金の構成元素の一部が混入する場合もある。これらの結果、金属酸化物膜109aにおいて、導電膜117a、117bと接する領域近傍に、低抵抗領域が形成される。低抵抗領域は、導電性が高いため、金属酸化物膜109aと導電膜117a、117bとの接触抵抗を低減することが可能であり、トランジスタのオン電流を増大させることが可能である。   Further, in the conductive films 117a and 117b, in a region in contact with the metal oxide film 109a, a conductive material that easily bonds to oxygen such as tungsten, titanium, aluminum, copper, molybdenum, chromium, or tantalum alone or an alloy is used. Oxygen in the metal oxide film 109a is extracted to a conductive material that is easily bonded to oxygen. In addition, tungsten, titanium, aluminum, copper, molybdenum, chromium, or a part of tantalum constituent elements may be mixed into the metal oxide film 109a in some cases. As a result, in the metal oxide film 109a, a low resistance region is formed in the vicinity of the region in contact with the conductive films 117a and 117b. Since the low resistance region has high conductivity, the contact resistance between the metal oxide film 109a and the conductive films 117a and 117b can be reduced, and the on-state current of the transistor can be increased.

次に、図5(A)に示す様に、絶縁膜113、導電膜117a、117b、117c上に、透光性を有する導電膜118を形成する。次に、第5のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により、導電膜118上にマスク143を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 5A, a light-transmitting conductive film 118 is formed over the insulating film 113 and the conductive films 117a, 117b, and 117c. Next, a mask 143 is formed over the conductive film 118 by a photolithography process using a fifth photomask.

導電膜118は、後に、画素電極として機能する導電膜119となる。このため、導電膜118は、画素電極として用いることが可能な導電材料を適宜用いる。導電膜118は、インジウム錫酸化物膜、酸化タングステンを含むインジウム酸化物膜、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物膜、酸化チタンを含むインジウム酸化物膜、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物膜、インジウム亜鉛酸化物膜、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物膜等の透光性を有する導電性材料で形成される導電膜を適用することができる。   The conductive film 118 later becomes a conductive film 119 functioning as a pixel electrode. Therefore, the conductive film 118 is appropriately formed using a conductive material that can be used as a pixel electrode. The conductive film 118 includes an indium tin oxide film, an indium oxide film containing tungsten oxide, an indium zinc oxide film containing tungsten oxide, an indium oxide film containing titanium oxide, an indium tin oxide film containing titanium oxide, and indium. A conductive film formed using a light-transmitting conductive material such as a zinc oxide film or an indium tin oxide film to which silicon oxide is added can be used.

導電膜118は、スパッタリング法、蒸着法、塗布法等を用いて形成する。   The conductive film 118 is formed by a sputtering method, an evaporation method, a coating method, or the like.

ここでは、スパッタリング法により、導電膜118として厚さ100nmのITO膜を形成する。   Here, an ITO film with a thickness of 100 nm is formed as the conductive film 118 by a sputtering method.

次に、マスク143を用いて導電膜118の一部をエッチングして、画素電極として機能する導電膜119を形成する。導電膜119は、一対の電極として機能する導電膜117bと接すると共に、絶縁膜113を介して、金属酸化物膜109cと重なるように形成される。ドライエッチング法または/及びウェットエッチング法を用いて、導電膜118をエッチングすることができる。こののち、マスク143を除去する(図5(B)を参照。)。   Next, part of the conductive film 118 is etched using the mask 143, so that the conductive film 119 functioning as a pixel electrode is formed. The conductive film 119 is formed so as to be in contact with the conductive film 117b functioning as a pair of electrodes and to overlap with the metal oxide film 109c with the insulating film 113 interposed therebetween. The conductive film 118 can be etched by a dry etching method and / or a wet etching method. After that, the mask 143 is removed (see FIG. 5B).

ここでは、ウェットエッチング法により、導電膜118の一部をエッチングする。   Here, part of the conductive film 118 is etched by a wet etching method.

以上の工程により、ゲート電極として機能する導電膜103、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜105、106a、金属酸化物膜109a、金属酸化物膜109aの一部を覆う絶縁膜111c、金属酸化物膜109aと接し、一対の電極として機能する導電膜117a、117bを有するトランジスタ22を作製することができる。また、トランジスタ22に含まれる導電膜117bと接し、画素電極として機能する導電膜119を形成することができる。また、絶縁膜106b上に形成された金属酸化物膜109c、絶縁膜113、及び導電膜119を有する容量素子25を作製することができる。即ち、トランジスタ22、画素電極として機能する導電膜119、及び容量素子25を有する素子基板を、5枚のフォトマスクで作製することができる。本実施の形態では、金属酸化物膜及びチャネル保護膜を1枚のフォトマスクを用いて形成するため、素子基板を作製するために必要なフォトマスクを削減することができる。   Through the above steps, the conductive film 103 functioning as a gate electrode, the insulating films 105 and 106a functioning as a gate insulating film, the metal oxide film 109a, the insulating film 111c covering part of the metal oxide film 109a, and the metal oxide film The transistor 22 including the conductive films 117a and 117b in contact with 109a and functioning as a pair of electrodes can be manufactured. In addition, a conductive film 119 functioning as a pixel electrode can be formed in contact with the conductive film 117b included in the transistor 22. In addition, the capacitor 25 including the metal oxide film 109c, the insulating film 113, and the conductive film 119 formed over the insulating film 106b can be manufactured. That is, an element substrate including the transistor 22, the conductive film 119 functioning as a pixel electrode, and the capacitor 25 can be manufactured using five photomasks. In this embodiment, since the metal oxide film and the channel protective film are formed using one photomask, the photomask necessary for manufacturing the element substrate can be reduced.

また、本実施の形態に示す半導体装置は、トランジスタのチャネル領域を含む金属酸化物膜と同時に、容量素子の一方の電極となる金属酸化物膜を形成する。このため、トランジスタのチャネル領域を含む金属酸化物膜と、容量素子の一方の電極となる金属酸化物膜とは、同じ金属元素で構成される。また、画素電極として機能する導電膜を容量素子の他方の電極として用いる。これらのため、容量素子を形成するために、新たに導電膜を形成する工程が不要であり、表示装置の作製工程を削減できる。また、容量素子は、一対の電極である金属酸化物膜109c及び導電膜119が共に、透光性を有するため、容量素子25が透光性を有する。この結果、容量素子の占有面積を大きくしつつ、画素の開口率を高めることができる。さらには、消費電力を低減した表示装置を作製することができる。   In the semiconductor device described in this embodiment, a metal oxide film that serves as one electrode of the capacitor is formed at the same time as the metal oxide film including the channel region of the transistor. Therefore, the metal oxide film including the channel region of the transistor and the metal oxide film serving as one electrode of the capacitor are formed using the same metal element. In addition, a conductive film functioning as a pixel electrode is used as the other electrode of the capacitor. For these reasons, a process for forming a new conductive film is not required for forming the capacitor, and the manufacturing process of the display device can be reduced. In the capacitor, both the metal oxide film 109c and the conductive film 119 which are a pair of electrodes have a light-transmitting property, so that the capacitor 25 has a light-transmitting property. As a result, the aperture ratio of the pixel can be increased while increasing the area occupied by the capacitive element. Furthermore, a display device with reduced power consumption can be manufactured.

<金属酸化物膜について>
酸素欠損が形成された酸化物半導体に水素を添加すると、酸素欠損サイトに水素が入り伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、酸化物半導体は、導電性が高くなり、導電体化する。導電体化された酸化物半導体を酸化物導電体ということができる。一般に、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半導体である。したがって、該ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。
<About metal oxide films>
When hydrogen is added to an oxide semiconductor in which oxygen vacancies are formed, hydrogen enters oxygen vacancy sites and donor levels are formed in the vicinity of the conduction band. As a result, the oxide semiconductor has high conductivity and becomes a conductor. A conductive oxide semiconductor can be referred to as an oxide conductor. In general, an oxide semiconductor has a large energy gap and thus has a light-transmitting property with respect to visible light. On the other hand, an oxide conductor is an oxide semiconductor having a donor level in the vicinity of the conduction band. Therefore, the influence of absorption due to the donor level is small, and the light transmittance is comparable to that of an oxide semiconductor with respect to visible light.

ここで、金属酸化物膜109aに用いられるような、酸化物半導体で形成される膜(以下、酸化物半導体膜(OS)という。)と、金属酸化物膜109cに用いられるような、酸化物導電体で形成される膜(以下、酸化物導電体膜(OC)という。)における、抵抗率の温度依存性について、図13を用いて説明する。図13において、横軸に測定温度を示し、縦軸に抵抗率を示す。また、酸化物半導体膜(OS)の測定結果を丸印で示し、酸化物導電体膜(OC)の測定結果を四角印で示す。   Here, a film formed of an oxide semiconductor (hereinafter referred to as an oxide semiconductor film (OS)) used for the metal oxide film 109a and an oxide used for the metal oxide film 109c are used. The temperature dependence of resistivity in a film formed of a conductor (hereinafter referred to as an oxide conductor film (OC)) will be described with reference to FIG. In FIG. 13, the horizontal axis represents the measured temperature, and the vertical axis represents the resistivity. In addition, measurement results of the oxide semiconductor film (OS) are indicated by circles, and measurement results of the oxide conductor film (OC) are indicated by square marks.

なお、酸化物半導体膜(OS)を含む試料は、ガラス基板上に、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1.2のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により厚さ35nmのIn−Ga−Zn酸化物膜を形成し、原子数比がIn:Ga:Zn=1:4:5のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により厚さ20nmのIn−Ga−Zn酸化物膜を形成し、450℃の窒素雰囲気で加熱処理した後、450℃の窒素及び酸素の混合ガス雰囲気で加熱処理し、さらにプラズマCVD法で酸化窒化シリコン膜を形成して、作製された。   Note that a sample including an oxide semiconductor film (OS) was formed on a glass substrate by a sputtering method using a sputtering target with an atomic ratio of In: Ga: Zn = 1: 1: 1.2. A -Ga-Zn oxide film is formed, and an In-Ga-Zn oxide film having a thickness of 20 nm is formed by a sputtering method using a sputtering target with an atomic ratio of In: Ga: Zn = 1: 4: 5. After heat treatment in a nitrogen atmosphere at 450 ° C., heat treatment was performed in a mixed gas atmosphere of nitrogen and oxygen at 450 ° C., and a silicon oxynitride film was formed by a plasma CVD method.

また、酸化物導電体膜(OC)を含む試料は、ガラス基板上に、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により厚さ100nmのIn−Ga−Zn酸化物膜を形成し、450℃の窒素雰囲気で加熱処理した後、450℃の窒素及び酸素の混合ガス雰囲気で加熱処理し、プラズマCVD法で窒化シリコン膜を形成して、作製された。   In addition, a sample including an oxide conductor film (OC) was formed on a glass substrate by a sputtering method using a sputtering target having an atomic ratio of In: Ga: Zn = 1: 1: 1. A Ga—Zn oxide film is formed and heat-treated in a nitrogen atmosphere at 450 ° C., and then heat-treated in a mixed gas atmosphere of nitrogen and oxygen at 450 ° C., and a silicon nitride film is formed by a plasma CVD method. It was.

図13からわかるように、酸化物導電体膜(OC)における抵抗率の温度依存性は、酸化物半導体膜(OS)における抵抗率の温度依存性より小さい。代表的には、80K以上290K以下における酸化物半導体膜(OC)の抵抗率の変化率は、±20%未満である。または、150K以上250K以下における抵抗率の変化率は、±10%未満である。即ち、酸化物導電体は、縮退半導体であり、伝導帯端とフェルミ準位とが一致または略一致していると推定される。このため、酸化物導電体膜を、抵抗素子、配線、容量素子の電極、画素電極、コモン電極等に用いることが可能である。   As can be seen from FIG. 13, the temperature dependence of the resistivity in the oxide conductor film (OC) is smaller than the temperature dependence of the resistivity in the oxide semiconductor film (OS). Typically, the rate of change in resistivity of the oxide semiconductor film (OC) at 80 K or more and 290 K or less is less than ± 20%. Or the change rate of the resistivity in 150K or more and 250K or less is less than +/- 10%. That is, the oxide conductor is a degenerate semiconductor, and it is presumed that the conduction band edge and the Fermi level match or substantially match. Therefore, the oxide conductor film can be used for a resistor element, a wiring, a capacitor element electrode, a pixel electrode, a common electrode, and the like.

<酸化物半導体膜及び金属酸化物膜について>
次に、半導体特性を有する金属酸化物膜及び酸化物半導体膜に適用可能な一態様について説明する。ここでは、代表例として、酸化物半導体膜を用いて説明するが、適宜酸化物半導体膜の構成を金属酸化物膜に適用することができる。
<About Oxide Semiconductor Film and Metal Oxide Film>
Next, one embodiment applicable to a metal oxide film having semiconductor characteristics and an oxide semiconductor film is described. Here, the oxide semiconductor film is described as a typical example; however, the structure of the oxide semiconductor film can be applied to the metal oxide film as appropriate.

酸化物半導体膜は、CAAC−OS膜で構成されていることが好ましい。CAAC−OS膜は、c軸配向性を有し、明確な結晶粒界(グレインバウンダリーともいう。)を確認することができない。この結果、チャネルエッチ型のトランジスタにおいて、一対の電極を形成する際の酸化物半導体膜のオーバーエッチング量が少ない。この結果、酸化物半導体膜をCAAC−OS膜で構成することで、チャネルエッチ型のトランジスタを作製することができる。なお、チャネルエッチ型のトランジスタは、一対の電極の間隔、即ちチャネル長を、チャネル長が0.5μm以上6.5μm以下、好ましくは1μmより大きく6μm未満と小さくすることが可能である。   The oxide semiconductor film is preferably formed using a CAAC-OS film. The CAAC-OS film has c-axis orientation and a clear crystal grain boundary (also referred to as a grain boundary) cannot be confirmed. As a result, in the channel etch transistor, the amount of overetching of the oxide semiconductor film when forming the pair of electrodes is small. As a result, when the oxide semiconductor film is formed using a CAAC-OS film, a channel-etched transistor can be manufactured. Note that in a channel-etched transistor, the distance between a pair of electrodes, that is, the channel length can be reduced to be 0.5 μm or more and 6.5 μm or less, preferably more than 1 μm and less than 6 μm.

また、酸化物半導体膜は、単結晶構造の酸化物半導体(以下、単結晶酸化物半導体という。)、多結晶構造の酸化物半導体(以下、多結晶酸化物半導体という。)、及び微結晶構造の酸化物半導体(以下、微結晶酸化物半導体という。)の一以上で構成されてもよい。以下に、CAAC−OS、単結晶酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体について説明する。   An oxide semiconductor film includes an oxide semiconductor having a single crystal structure (hereinafter referred to as a single crystal oxide semiconductor), an oxide semiconductor having a polycrystalline structure (hereinafter referred to as a polycrystalline oxide semiconductor), and a microcrystalline structure. May be composed of one or more oxide semiconductors (hereinafter referred to as microcrystalline oxide semiconductors). A CAAC-OS, a single crystal oxide semiconductor, a polycrystalline oxide semiconductor, and a microcrystalline oxide semiconductor are described below.

<CAAC−OS>
CAAC−OS膜は、複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。また、CAAC−OS膜に含まれる結晶部は、c軸配向性を有する。平面TEM像において、CAAC−OS膜に含まれる結晶部の面積が2500nm以上、さらに好ましくは5μm以上、さらに好ましくは1000μm以上である。また、断面TEM像において、該結晶部を50%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは95%以上有することで、単結晶に近い物性の薄膜となる。
<CAAC-OS>
The CAAC-OS film is one of oxide semiconductor films having a plurality of crystal parts. In addition, a crystal part included in the CAAC-OS film has c-axis alignment. In the planar TEM image, the area of the crystal part included in the CAAC-OS film is 2500 nm 2 or more, more preferably 5 μm 2 or more, and still more preferably 1000 μm 2 or more. Further, in the cross-sectional TEM image, the crystal portion is 50% or more, preferably 80% or more, and more preferably 95% or more, whereby a thin film having physical properties close to a single crystal is obtained.

CAAC−OS膜を透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)によって観察すると、結晶部同士の明確な境界、即ち結晶粒界(グレインバウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CAAC−OS膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。   When the CAAC-OS film is observed with a transmission electron microscope (TEM), a clear boundary between crystal parts, that is, a grain boundary (also referred to as a grain boundary) cannot be confirmed. Therefore, it can be said that the CAAC-OS film is unlikely to decrease in electron mobility due to crystal grain boundaries.

CAAC−OS膜を、試料面と概略平行な方向からTEMによって観察(断面TEM観察)すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、CAAC−OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸を反映した形状であり、CAAC−OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。なお、本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、85°以上95°以下の場合も含まれる。   When the CAAC-OS film is observed by TEM (cross-sectional TEM observation) from a direction substantially parallel to the sample surface, it can be confirmed that metal atoms are arranged in layers in the crystal part. Each layer of metal atoms has a shape reflecting unevenness of a surface (also referred to as a formation surface) or an upper surface on which the CAAC-OS film is formed, and is arranged in parallel with the formation surface or the upper surface of the CAAC-OS film. . In this specification, “parallel” refers to a state in which two straight lines are arranged at an angle of −10 ° to 10 °. Therefore, the case of −5 ° to 5 ° is also included. “Vertical” refers to a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° to 100 °. Therefore, the case of 85 ° to 95 ° is also included.

一方、CAAC−OS膜を、試料面と概略垂直な方向からTEMによって観察(平面TEM観察)すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。   On the other hand, when the CAAC-OS film is observed by TEM (planar TEM observation) from a direction substantially perpendicular to the sample surface, it can be confirmed that metal atoms are arranged in a triangular shape or a hexagonal shape in the crystal part. However, there is no regularity in the arrangement of metal atoms between different crystal parts.

なお、CAAC−OS膜に対し、電子線回折を行うと、配向性を示すスポット(輝点)が観測される。   Note that when electron diffraction is performed on the CAAC-OS film, spots (bright spots) indicating orientation are observed.

断面TEM観察および平面TEM観察より、CAAC−OS膜の結晶部は配向性を有していることがわかる。   From the cross-sectional TEM observation and the planar TEM observation, it is found that the crystal part of the CAAC-OS film has orientation.

CAAC−OS膜に対し、X線回折(XRD:X−Ray Diffraction)装置を用いて構造解析を行うと、CAAC−OS膜のout−of−plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、InGaZn酸化物の結晶の(00x)面(xは整数)に帰属されることから、CAAC−OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に概略垂直な方向を向いていることが確認できる。   When structural analysis is performed on a CAAC-OS film using an X-ray diffraction (XRD) apparatus, a diffraction angle (2θ) of 31 is determined in the analysis of the CAAC-OS film by an out-of-plane method. A peak may appear in the vicinity of °. This peak is attributed to the (00x) plane (x is an integer) of the crystal of InGaZn oxide; therefore, the crystal of the CAAC-OS film has c-axis orientation, and the c-axis is on the formation surface or the upper surface. It can be confirmed that it is oriented in a substantially vertical direction.

一方、CAAC−OS膜に対し、c軸に概略垂直な方向からX線を入射させるin−plane法による解析では、2θが56°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、InGaZn酸化物の結晶の(110)面に帰属される。InGaZn酸化物の単結晶酸化物半導体膜であれば、2θを56°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸(φ軸)として試料を回転させながら分析(φスキャン)を行うと、(110)面と等価な結晶面に帰属されるピークが6本観察される。これに対し、CAAC−OS膜の場合は、2θを56°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。   On the other hand, when the CAAC-OS film is analyzed by an in-plane method in which X-rays are incident from a direction substantially perpendicular to the c-axis, a peak may appear when 2θ is around 56 °. This peak is attributed to the (110) plane of the InGaZn oxide crystal. In the case of a single crystal oxide semiconductor film of InGaZn oxide, when 2θ is fixed in the vicinity of 56 ° and analysis (φ scan) is performed while rotating the sample with the normal vector of the sample surface as the axis (φ axis), Six peaks attributed to a crystal plane equivalent to the (110) plane are observed. On the other hand, in the case of a CAAC-OS film, a peak is not clearly observed even when φ scan is performed with 2θ fixed at around 56 °.

以上のことから、CAAC−OS膜では、異なる結晶部間ではa軸およびb軸の配向は不規則であるが、c軸配向性を有し、かつc軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平行な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面TEM観察で確認された層状に配列した金属原子の各層は、結晶のa−b面に平行な面である。   From the above, in the CAAC-OS film, the orientation of the a-axis and the b-axis is irregular between different crystal parts, but the c-axis is aligned, and the c-axis is a normal line of the formation surface or the top surface. It can be seen that the direction is parallel to the vector. Therefore, each layer of metal atoms arranged in a layer shape confirmed by the above-mentioned cross-sectional TEM observation is a plane parallel to the ab plane of the crystal.

なお、結晶は、CAAC−OS膜を成膜した際、または加熱処理などの結晶化処理を行った際に形成される。上述したように、結晶のc軸は、CAAC−OS膜の被形成面または上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、CAAC−OS膜の形状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のc軸がCAAC−OS膜の被形成面または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。   Note that a crystal is formed when a CAAC-OS film is formed or when crystallization treatment such as heat treatment is performed. As described above, the c-axis of the crystal is oriented in a direction parallel to the normal vector of the formation surface or the top surface of the CAAC-OS film. Therefore, for example, when the shape of the CAAC-OS film is changed by etching or the like, the c-axis of the crystal may not be parallel to the normal vector of the formation surface or the top surface of the CAAC-OS film.

また、CAAC−OS膜中の結晶化度が均一でなくてもよい。例えば、CAAC−OS膜の結晶部が、CAAC−OS膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上面近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、CAAC−OS膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部分的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。   Further, the crystallinity in the CAAC-OS film is not necessarily uniform. For example, in the case where the crystal part of the CAAC-OS film is formed by crystal growth from the vicinity of the top surface of the CAAC-OS film, the region near the top surface can have a higher degree of crystallinity than the region near the formation surface. is there. In addition, in the case where an impurity is added to the CAAC-OS film, the crystallinity of a region to which the impurity is added changes, and a region having a different degree of crystallinity may be formed.

なお、CAAC−OS膜のout−of−plane法による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れる場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC−OS膜中の一部に、c軸配向性を有さない結晶部が含まれることを示している。CAAC−OS膜は、2θが31°近傍にピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。   Note that in the analysis of the CAAC-OS film by an out-of-plane method, a peak may also appear when 2θ is around 36 ° in addition to the peak when 2θ is around 31 °. A peak at 2θ of around 36 ° indicates that a crystal part having no c-axis alignment is included in part of the CAAC-OS film. The CAAC-OS film preferably has a peak at 2θ of around 31 ° and no peak at 2θ of around 36 °.

CAAC−OS膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。   The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film with a low impurity concentration. The impurity is an element other than the main component of the oxide semiconductor film, such as hydrogen, carbon, silicon, or a transition metal element. In particular, an element such as silicon, which has a stronger bonding force with oxygen than the metal element included in the oxide semiconductor film, disturbs the atomic arrangement of the oxide semiconductor film by depriving the oxide semiconductor film of oxygen, and has crystallinity. It becomes a factor to reduce. In addition, heavy metals such as iron and nickel, argon, carbon dioxide, and the like have large atomic radii (or molecular radii). Therefore, if they are contained inside an oxide semiconductor film, the atomic arrangement of the oxide semiconductor film is disturbed, resulting in crystallinity. It becomes a factor to reduce. Note that the impurity contained in the oxide semiconductor film might serve as a carrier trap or a carrier generation source.

また、CAAC−OS膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによってキャリア発生源となることがある。   The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film with a low density of defect states. For example, oxygen vacancies in the oxide semiconductor film can serve as carrier traps or can generate carriers by capturing hydrogen.

不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い(酸素欠損の少ない)ことを、高純度真性または実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。   A low impurity concentration and a low density of defect states (small number of oxygen vacancies) is called high purity intrinsic or substantially high purity intrinsic. A highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has few carrier generation sources, and thus can have a low carrier density. Therefore, a transistor including the oxide semiconductor film rarely has electrical characteristics (also referred to as normally-on) in which the threshold voltage is negative. A highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has few carrier traps. Therefore, a transistor including the oxide semiconductor film has a small change in electrical characteristics and has high reliability. Note that the charge trapped in the carrier trap of the oxide semiconductor film takes a long time to be released, and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor including an oxide semiconductor film with a high impurity concentration and a high density of defect states may have unstable electrical characteristics.

また、CAAC−OS膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。   In addition, a transistor including a CAAC-OS film has little variation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light.

<単結晶酸化物半導体>
単結晶酸化物半導体膜は、不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い(酸素欠損が少ない)酸化物半導体膜である。そのため、キャリア密度を低くすることができる。従って、単結晶酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、ノーマリーオンの電気特性になることが少ない。また、単結晶酸化物半導体膜は、不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、キャリアトラップが少なくなる場合がある。従って、単結晶酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。
<Single crystal oxide semiconductor>
A single crystal oxide semiconductor film is an oxide semiconductor film with low impurity concentration and low density of defect states (low oxygen vacancies). Therefore, the carrier density can be lowered. Accordingly, a transistor including a single crystal oxide semiconductor film is unlikely to be normally on. In addition, since the single crystal oxide semiconductor film has a low impurity concentration and a low density of defect states, carrier traps may be reduced. Therefore, a transistor including a single crystal oxide semiconductor film has a small change in electrical characteristics and has high reliability.

なお、酸化物半導体膜は、欠陥が少ないと密度が高くなる。また、酸化物半導体膜は、結晶性が高いと密度が高くなる。また、酸化物半導体膜は、水素などの不純物濃度が低いと密度が高くなる。単結晶酸化物半導体膜は、CAAC−OS膜よりも密度が高い。また、CAAC−OS膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも密度が高い。また、多結晶酸化物半導体膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも密度が高い。また、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも密度が高い。   Note that the density of an oxide semiconductor film increases when the number of defects is small. In addition, the density of an oxide semiconductor film increases when crystallinity is high. In addition, the density of an oxide semiconductor film increases when the concentration of impurities such as hydrogen is low. The single crystal oxide semiconductor film has a higher density than the CAAC-OS film. In addition, the density of the CAAC-OS film is higher than that of the microcrystalline oxide semiconductor film. In addition, the polycrystalline oxide semiconductor film has a higher density than the microcrystalline oxide semiconductor film. The microcrystalline oxide semiconductor film has a higher density than the amorphous oxide semiconductor film.

<多結晶酸化物半導体>
多結晶酸化物半導体膜は、高分解能TEMによる観察において、結晶粒を確認することができる。多結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶粒は、例えば、高分解能TEMによる観察像で、2nm以上300nm以下、3nm以上100nm以下または5nm以上50nm以下の粒径であることが多い。また、多結晶酸化物半導体膜は、高分解能TEMによる観察像で、結晶粒界を確認できる場合がある。
<Polycrystalline oxide semiconductor>
In the polycrystalline oxide semiconductor film, crystal grains can be confirmed by observation with a high-resolution TEM. For example, the crystal grains included in the polycrystalline oxide semiconductor film often have a grain size of 2 nm to 300 nm, 3 nm to 100 nm, or 5 nm to 50 nm, as observed by a high-resolution TEM. In addition, in the polycrystalline oxide semiconductor film, a crystal grain boundary may be confirmed by an observation image by a high resolution TEM.

多結晶酸化物半導体膜は、複数の結晶粒を有し、当該複数の結晶粒間において結晶の方位が異なっている場合がある。また、多結晶酸化物半導体膜に対し、XRD装置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnOの結晶を有する多結晶酸化物半導体膜のout−of−plane法による解析では、2θが31°近傍のピーク、2θが36°近傍のピーク、またはそのほかのピークが現れる場合がある。 A polycrystalline oxide semiconductor film has a plurality of crystal grains, and the crystal orientation may be different between the plurality of crystal grains. Further, when structural analysis is performed on a polycrystalline oxide semiconductor film using an XRD apparatus, for example, in an analysis of a polycrystalline oxide semiconductor film including an InGaZnO 4 crystal by an out-of-plane method, 2θ is 31 °. There may be a peak near 2 and a peak near 2θ of 36 ° or other peaks.

多結晶酸化物半導体膜は、高い結晶性を有するため、高い電子移動度を有する場合がある。従って、多結晶酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、高い電界効果移動度を有する。ただし、多結晶酸化物半導体膜は、結晶粒界に不純物が偏析する場合がある。また、多結晶酸化物半導体膜の結晶粒界は欠陥準位となる。多結晶酸化物半導体膜は、結晶粒界がキャリアトラップやキャリア発生源となる場合があるため、多結晶酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、CAAC−OS膜を用いたトランジスタと比べて、電気特性の変動が大きく、信頼性の低いトランジスタとなる場合がある。   Since a polycrystalline oxide semiconductor film has high crystallinity, it may have high electron mobility. Therefore, a transistor including a polycrystalline oxide semiconductor film has high field effect mobility. However, in a polycrystalline oxide semiconductor film, impurities may segregate at a crystal grain boundary. Further, the crystal grain boundary of the polycrystalline oxide semiconductor film becomes a defect level. In a polycrystalline oxide semiconductor film, a crystal grain boundary may serve as a carrier trap or a carrier generation source; therefore, a transistor using a polycrystalline oxide semiconductor film is more electrically conductive than a transistor using a CAAC-OS film. In some cases, the characteristics of the transistor are large and the reliability is low.

<微結晶酸化物半導体>
微結晶酸化物半導体膜は、TEMによる観察像では、明確に結晶部を確認することができない場合がある。微結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶部は、1nm以上100nm以下、または1nm以上10nm以下の大きさであることが多い。特に、1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の微結晶であるナノ結晶(nc:nanocrystal)を有する酸化物半導体膜を、nc−OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)膜と呼ぶ。また、nc−OS膜は、例えば、TEMによる観察像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。
<Microcrystalline oxide semiconductor>
In the microcrystalline oxide semiconductor film, there is a case where a crystal part cannot be clearly confirmed in an observation image using a TEM. In most cases, a crystal part included in the microcrystalline oxide semiconductor film has a size of 1 nm to 100 nm, or 1 nm to 10 nm. In particular, an oxide semiconductor film including a nanocrystal (nc) that is a microcrystal of 1 nm to 10 nm, or 1 nm to 3 nm is referred to as an nc-OS (nanocrystalline Oxide Semiconductor) film. In the nc-OS film, for example, a crystal grain boundary may not be clearly confirmed in an observation image using a TEM.

nc−OS膜は、微小な領域(例えば、1nm以上10nm以下の領域、特に1nm以上3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc−OS膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。従って、nc−OS膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かない場合がある。例えば、nc−OS膜に対し、結晶部よりも大きい径のX線を用いるXRD装置を用いて構造解析を行うと、out−of−plane法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、nc−OS膜に対し、結晶部よりも大きい径(例えば50nm以上)の電子線を用いる電子線回折(制限視野電子線回折ともいう。)を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、nc−OS膜に対し、結晶部の大きさと近いか結晶部より小さいプローブ径(例えば1nm以上30nm以下)の電子線を用いる電子線回折(ナノビーム電子線回折ともいう。)を行うと、スポットが観測される。また、nc−OS膜に対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように(リング状に)輝度の高い領域が観測される場合がある。また、nc−OS膜に対しナノビーム電子線回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。   The nc-OS film has periodicity in atomic arrangement in a very small region (eg, a region of 1 nm to 10 nm, particularly a region of 1 nm to 3 nm). In addition, the nc-OS film does not have regularity in crystal orientation between different crystal parts. Therefore, orientation is not seen in the whole film. Therefore, the nc-OS film may not be distinguished from an amorphous oxide semiconductor film depending on an analysis method. For example, when structural analysis is performed on the nc-OS film using an XRD apparatus using X-rays having a diameter larger than that of the crystal part, a peak indicating a crystal plane is not detected in the analysis by the out-of-plane method. Further, when electron beam diffraction (also referred to as limited-field electron diffraction) using an electron beam with a larger diameter than the crystal part (for example, 50 nm or more) is performed on the nc-OS film, a diffraction pattern such as a halo pattern is obtained. Observed. On the other hand, when nc-OS film is subjected to electron diffraction (also referred to as nanobeam electron diffraction) using an electron beam with a probe diameter (for example, 1 nm to 30 nm) that is close to the crystal part or smaller than the crystal part. Spots are observed. In addition, when nanobeam electron diffraction is performed on the nc-OS film, a region with high luminance may be observed so as to draw a circle (in a ring shape). Further, when nanobeam electron diffraction is performed on the nc-OS film, a plurality of spots may be observed in the ring-shaped region.

nc−OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも規則性の高い酸化物半導体膜である。そのため、nc−OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、nc−OS膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、nc−OS膜は、CAAC−OS膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。   The nc-OS film is an oxide semiconductor film that has higher regularity than an amorphous oxide semiconductor film. Therefore, the nc-OS film has a lower density of defect states than the amorphous oxide semiconductor film. Note that the nc-OS film does not have regularity in crystal orientation between different crystal parts. Therefore, the nc-OS film has a higher density of defect states than the CAAC-OS film.

<変形例1、下地絶縁膜について>
本実施の形態に示すトランジスタにおいて、必要に応じて、基板101及びゲート電極として機能する導電膜103の間に、下地絶縁膜を設けることができる。下地絶縁膜としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム等を用いて形成することができる。なお、下地絶縁膜として、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム等を用いて形成することで、基板101から不純物、代表的にはアルカリ金属、水、水素等の金属酸化物膜109aへの拡散を抑制することができる。
<Modification 1, About base insulating film>
In the transistor described in this embodiment, a base insulating film can be provided between the substrate 101 and the conductive film 103 functioning as a gate electrode as needed. The base insulating film can be formed using silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, silicon nitride oxide, gallium oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, aluminum oxynitride, or the like. Note that as the base insulating film, silicon nitride, gallium oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, or the like is used to form impurities from the substrate 101, typically metal oxides such as alkali metal, water, and hydrogen. Diffusion to the film 109a can be suppressed.

下地絶縁膜は、スパッタリング法、CVD法等により形成することができる。   The base insulating film can be formed by a sputtering method, a CVD method, or the like.

<変形例2、ゲート絶縁膜について>
窒化物絶縁膜で形成される絶縁膜105を、欠陥の少ない第1の窒化物絶縁膜、及び水素ブロッキング性の高い第2の窒化物絶縁膜の積層構造とすることができる。ゲート絶縁膜として、欠陥の少ない窒化物絶縁膜を設けることで、ゲート絶縁膜の絶縁耐圧を向上させることができる。また、ゲート絶縁膜として、水素ブロッキング性の高い窒化物絶縁膜を設けることで、ゲート電極として機能する導電膜103及び絶縁膜105からの水素が、金属酸化物膜109aに移動することを防ぐことができる。
<Modification 2, gate insulating film>
The insulating film 105 formed using a nitride insulating film can have a stacked structure of a first nitride insulating film with few defects and a second nitride insulating film with high hydrogen blocking properties. By providing a nitride insulating film with few defects as the gate insulating film, the withstand voltage of the gate insulating film can be improved. In addition, by providing a nitride insulating film with high hydrogen blocking properties as the gate insulating film, hydrogen from the conductive film 103 and the insulating film 105 functioning as a gate electrode can be prevented from moving to the metal oxide film 109a. Can do.

または、窒化物絶縁膜で形成される絶縁膜105として、不純物のブロッキング性が高い第1の窒化物絶縁膜と、欠陥の少ない第2の窒化物絶縁膜と、水素ブロッキング性の高い第2の窒化物絶縁膜とが、ゲート電極として機能する導電膜103側から順に積層される積層構造とすることができる。ゲート絶縁膜として、不純物のブロッキング性が高い第1の窒化物絶縁膜を設けることで、ゲート電極として機能する導電膜103からの不純物、代表的には、水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が金属酸化物膜109aに移動することを防ぐことができる。   Alternatively, as the insulating film 105 formed using a nitride insulating film, a first nitride insulating film with a high impurity blocking property, a second nitride insulating film with few defects, and a second with a high hydrogen blocking property are used. A stacked structure in which the nitride insulating film is stacked in this order from the conductive film 103 functioning as a gate electrode can be employed. By providing the first nitride insulating film having a high impurity blocking property as the gate insulating film, impurities from the conductive film 103 functioning as the gate electrode, typically hydrogen, nitrogen, alkali metal, or alkaline earth A similar metal or the like can be prevented from moving to the metal oxide film 109a.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。   Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1と異なる表示装置の素子基板の作製方法について、図面を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1と同様に、チャネル領域を有する金属酸化物膜と、チャネル保護膜として機能する絶縁膜を1枚のフォトマスクを用いて形成する。一方、本実施の形態は、電極として機能する導電膜及び容量素子の誘電体膜として機能する絶縁膜の作製工程の順序が、実施の形態1と異なる。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a method for manufacturing an element substrate of a display device, which is different from that in Embodiment 1, will be described with reference to drawings. In this embodiment, as in Embodiment 1, a metal oxide film having a channel region and an insulating film functioning as a channel protective film are formed using one photomask. On the other hand, this embodiment is different from Embodiment 1 in order of manufacturing steps of a conductive film functioning as an electrode and an insulating film functioning as a dielectric film of a capacitor.

画素13に液晶素子を用いた液晶表示装置の素子基板の具体的な例について説明する。ここでは、図1(B)に示す画素13の上面図を図6に示す。   A specific example of an element substrate of a liquid crystal display device using a liquid crystal element for the pixel 13 will be described. Here, FIG. 6 shows a top view of the pixel 13 shown in FIG.

図6において、走査線として機能する導電膜203は、信号線に略直交する方向(図中左右方向)に延伸して設けられている。信号線として機能する導電膜213aは、走査線に略直交する方向(図中上下方向)に延伸して設けられている。容量線として機能する導電膜213cは、信号線と平行方向に延伸して設けられている。なお、走査線として機能する導電膜203は、走査線駆動回路14(図1(A)を参照。)と電気的に接続されており、信号線として機能する導電膜213a及び容量線として機能する導電膜213cは、信号線駆動回路16(図1(A)を参照。)に電気的に接続されている。   In FIG. 6, the conductive film 203 functioning as a scanning line is provided so as to extend in a direction substantially orthogonal to the signal line (left and right direction in the figure). The conductive film 213a functioning as a signal line is provided so as to extend in a direction substantially perpendicular to the scanning line (vertical direction in the figure). The conductive film 213c functioning as a capacitor line is provided so as to extend in a direction parallel to the signal line. Note that the conductive film 203 functioning as a scan line is electrically connected to the scan line driver circuit 14 (see FIG. 1A) and functions as a conductive film 213a functioning as a signal line and a capacitor line. The conductive film 213c is electrically connected to the signal line driver circuit 16 (see FIG. 1A).

トランジスタ22aは、走査線及び信号線が交差する領域に設けられている。トランジスタ22aは、ゲート電極として機能する導電膜203、ゲート絶縁膜(図6に図示せず。)、ゲート絶縁膜上に形成されたチャネル領域が形成される金属酸化物膜209a、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜213a、213bにより構成される。なお、導電膜203は、走査線としても機能し、金属酸化物膜209aと重畳する領域がトランジスタ22aのゲート電極として機能する。また、導電膜213aは、信号線としても機能し、金属酸化物膜209aと重畳する領域がトランジスタ22aのソース電極またはドレイン電極として機能する。また、図6において、走査線は、上面形状において端部が金属酸化物膜209aの端部より外側に位置する。このため、走査線はバックライトなどの光源からの光を遮る遮光膜として機能する。この結果、トランジスタに含まれる金属酸化物膜209aに光が照射されず、トランジスタの電気特性の変動を抑制することができる。   The transistor 22a is provided in a region where the scanning line and the signal line intersect. The transistor 22a includes a conductive film 203 functioning as a gate electrode, a gate insulating film (not shown in FIG. 6), a metal oxide film 209a in which a channel region formed over the gate insulating film is formed, a source electrode, and a drain The conductive films 213a and 213b function as electrodes. Note that the conductive film 203 also functions as a scan line, and a region overlapping with the metal oxide film 209a functions as a gate electrode of the transistor 22a. The conductive film 213a also functions as a signal line, and a region overlapping with the metal oxide film 209a functions as a source electrode or a drain electrode of the transistor 22a. In FIG. 6, the scanning line has an end portion located outside the end portion of the metal oxide film 209a in the top surface shape. Therefore, the scanning line functions as a light shielding film that blocks light from a light source such as a backlight. As a result, the metal oxide film 209a included in the transistor is not irradiated with light, so that variation in electrical characteristics of the transistor can be suppressed.

また、導電膜213bは、開口部219において、画素電極として機能する透光性を有する導電膜221と電気的に接続されている。   The conductive film 213b is electrically connected to the light-transmitting conductive film 221 functioning as a pixel electrode in the opening 219.

容量素子25aは、ゲート絶縁膜上に形成される金属酸化物膜209bと、画素電極として機能する透光性を有する導電膜221と、トランジスタ22a上に設けられる窒化物絶縁膜で形成される誘電体膜とで構成されている。金属酸化物膜109bは透光性を有するため、容量素子25aは透光性を有する。また、容量素子25aの一対の電極の一方として機能する金属酸化物膜209bが、容量線として機能する導電膜213cと接続されている。   The capacitor 25a includes a metal oxide film 209b formed over the gate insulating film, a light-transmitting conductive film 221 functioning as a pixel electrode, and a dielectric insulating film formed over the transistor 22a. It consists of a body membrane. Since the metal oxide film 109b has a light-transmitting property, the capacitor 25a has a light-transmitting property. In addition, the metal oxide film 209b that functions as one of the pair of electrodes of the capacitor 25a is connected to the conductive film 213c that functions as a capacitor line.

このように容量素子25aは透光性を有するため、画素13内に容量素子25aを大きく(大面積に)形成することができる。従って、開口率を高めつつ、50%以上、好ましくは55%以上、好ましくは60%以上とすることが可能であると共に、電荷容量を増大させた半導体装置を得ることができる。例えば、解像度の高い半導体装置、例えば液晶表示装置においては、画素の面積が小さくなり、容量素子の面積も小さくなる。このため、解像度の高い半導体装置において、容量素子に蓄積される電荷容量が小さくなる。しかしながら、本実施の形態に示す容量素子25aは透光性を有するため、当該容量素子を画素に設けることで、各画素において十分な電荷容量を得つつ、開口率を高めることができる。代表的には、画素密度が200ppi以上、さらには300ppi以上、さらには500ppiである高解像度の半導体装置に好適に用いることができる。   As described above, since the capacitor 25 a has a light-transmitting property, the capacitor 25 a can be formed large (in a large area) in the pixel 13. Therefore, while increasing the aperture ratio, it is possible to obtain 50% or more, preferably 55% or more, preferably 60% or more, and obtain a semiconductor device having an increased charge capacity. For example, in a semiconductor device with high resolution, for example, a liquid crystal display device, the area of a pixel is reduced and the area of a capacitor element is also reduced. For this reason, in a semiconductor device with high resolution, the charge capacity stored in the capacitor element is reduced. However, since the capacitor 25a described in this embodiment has a light-transmitting property, the aperture ratio can be increased while obtaining a sufficient charge capacity in each pixel by providing the capacitor in the pixel. Typically, it can be suitably used for a high-resolution semiconductor device having a pixel density of 200 ppi or more, further 300 ppi or more, and further 500 ppi.

また、図6に示す画素13は、走査線として機能する導電膜203と平行な辺と比較して、信号線として機能する導電膜213aと平行な辺の方が短い形状であり、且つ容量線として機能する導電膜213cが、信号線として機能する導電膜213aと平行な方向に延伸して設けられている。この結果、画素13に占める導電膜213cの面積を低減することが可能であるため、開口率を高めることができる。   6 has a shape in which the side parallel to the conductive film 213a functioning as a signal line is shorter than the side parallel to the conductive film 203 functioning as a scanning line, and the capacitor line A conductive film 213c functioning as a signal line is provided so as to extend in a direction parallel to the conductive film 213a functioning as a signal line. As a result, the area of the conductive film 213c occupying the pixel 13 can be reduced, so that the aperture ratio can be increased.

また、本発明の一態様は、高解像度の表示装置においても、開口率を高めることができるため、バックライトなどの光源の光を効率よく利用することができ、表示装置の消費電力を低減することができる。   Further, according to one embodiment of the present invention, since the aperture ratio can be increased even in a high-resolution display device, light from a light source such as a backlight can be efficiently used, and power consumption of the display device can be reduced. be able to.

次に、図6に示す一点破線A−Bの断面図、一点破線C−Dの断面図を用いて、表示装置の素子基板の作製方法について、説明する。   Next, a method for manufacturing an element substrate of a display device will be described with reference to a cross-sectional view taken along dashed line AB and a cross-sectional view taken along dashed line CD in FIG.

実施の形態1と同様の工程を経て、第1のフォトマスク及び第2のフォトマスクを用いた工程により、図7(A)に示すように、基板210上にゲート電極として機能する導電膜203を形成する。また、基板291及び導電膜203上に、絶縁膜205、207a、207bを形成する。また、絶縁膜207a、207b上にそれぞれ金属酸化物膜209a、209bを形成する。また、金属酸化物膜209a上にチャネル保護膜として機能する絶縁膜211cを形成する。こののち、加熱処理を行う。   Through the steps similar to those in Embodiment 1, the conductive film 203 serving as a gate electrode is formed over the substrate 210 as shown in FIG. 7A by a step using the first photomask and the second photomask. Form. In addition, insulating films 205, 207 a, and 207 b are formed over the substrate 291 and the conductive film 203. In addition, metal oxide films 209a and 209b are formed over the insulating films 207a and 207b, respectively. In addition, an insulating film 211c functioning as a channel protective film is formed over the metal oxide film 209a. After that, heat treatment is performed.

基板201は実施の形態1に示す基板101から適宜選択することができる。また、導電膜203は、実施の形態1に示すゲート電極として機能する導電膜103と同様の材料及び作製方法を適宜選択することができる。絶縁膜205は、実施の形態1に示す絶縁膜105と同様の材料及び作製方法を適宜選択することができる。絶縁膜207a、207bは、実施の形態1に示す絶縁膜107a、107bと同様の材料及び作製方法を適宜選択することができる。金属酸化物膜209a、209bは、実施の形態1に示す金属酸化物膜109a、109bと同様の材料及び作製方法を適宜選択することができる。チャネル保護膜として機能する絶縁膜211cは、実施の形態1に示す絶縁膜111cと同様の材料及び作製方法を適宜選択することができる。   The substrate 201 can be selected as appropriate from the substrates 101 described in Embodiment 1. For the conductive film 203, a material and a manufacturing method similar to those of the conductive film 103 functioning as the gate electrode described in Embodiment 1 can be selected as appropriate. For the insulating film 205, a material and a manufacturing method similar to those of the insulating film 105 described in Embodiment 1 can be selected as appropriate. For the insulating films 207a and 207b, a material and a manufacturing method similar to those of the insulating films 107a and 107b described in Embodiment 1 can be selected as appropriate. For the metal oxide films 209a and 209b, a material and a manufacturing method similar to those of the metal oxide films 109a and 109b described in Embodiment 1 can be selected as appropriate. For the insulating film 211c functioning as a channel protective film, a material and a manufacturing method similar to those of the insulating film 111c described in Embodiment 1 can be selected as appropriate.

なお、絶縁膜211cを形成するためのエッチング工程において、金属酸化物膜209a、209bにおいてプラズマに曝された領域はダメージを受け、酸素欠損が形成される。このため、金属酸化物膜209aにおいて絶縁膜211cに覆われていない領域、及び金属酸化物膜209bの導電性が高まる。   Note that in the etching step for forming the insulating film 211c, regions exposed to plasma in the metal oxide films 209a and 209b are damaged and oxygen vacancies are formed. For this reason, the region of the metal oxide film 209a that is not covered with the insulating film 211c and the conductivity of the metal oxide film 209b are increased.

次に、図7(B)に示すように、絶縁膜205、絶縁膜207a、207b、金属酸化物膜209a、209b、及び絶縁膜211c上に、導電膜212を形成する。次に、第3のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により、導電膜212上にマスク231a、231b、231cを形成する。   Next, as illustrated in FIG. 7B, a conductive film 212 is formed over the insulating film 205, the insulating films 207a and 207b, the metal oxide films 209a and 209b, and the insulating film 211c. Next, masks 231a, 231b, and 231c are formed over the conductive film 212 by a photolithography process using a third photomask.

導電膜212は、実施の形態1に示す導電膜116と同様の材料及び作製方法を適宜選択することができる。   For the conductive film 212, a material and a manufacturing method similar to those of the conductive film 116 described in Embodiment 1 can be selected as appropriate.

次に、マスク231a、231b、231cを用いて導電膜212の一部をエッチングして、一対の電極として機能する導電膜213a、213b、容量線として機能する導電膜213cを形成する。ドライエッチング法または/及びウェットエッチング法を用いて、導電膜116をエッチングすることができる。こののち、マスク231a、231b、231cを除去する(図7(C)を参照。)。   Next, part of the conductive film 212 is etched using the masks 231a, 231b, and 231c, so that the conductive films 213a and 213b functioning as a pair of electrodes and the conductive film 213c functioning as a capacitor line are formed. The conductive film 116 can be etched using a dry etching method and / or a wet etching method. After that, the masks 231a, 231b, and 231c are removed (see FIG. 7C).

次に、図8(A)に示すように、絶縁膜205、絶縁膜207a、207b、金属酸化物膜209a、209b、絶縁膜211c、及び導電膜213a、213b、213c上に、絶縁膜214を形成する。次に、第4のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により、絶縁膜214上にマスク233を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 8A, the insulating film 214 is formed over the insulating film 205, the insulating films 207a and 207b, the metal oxide films 209a and 209b, the insulating film 211c, and the conductive films 213a, 213b, and 213c. Form. Next, a mask 233 is formed over the insulating film 214 by a photolithography process using a fourth photomask.

絶縁膜214は、実施の形態1に示す絶縁膜112と同様の材料及び作製方法を適宜選択することができる。   For the insulating film 214, a material and a manufacturing method similar to those of the insulating film 112 described in Embodiment 1 can be selected as appropriate.

絶縁膜211c上に絶縁膜214を形成する際に生じるプラズマダメージにより、金属酸化物膜209a、209bには、酸素欠損が形成される。このため、金属酸化物膜209aにおいて絶縁膜211cに覆われていない領域、及び金属酸化物膜209bの導電性が高くなる。また、絶縁膜214として、水素を含む窒化物絶縁膜を用いることで、絶縁膜214から金属酸化物膜209a、209bに水素が拡散する。酸素欠損に水素が移動することで、キャリアである電子が生成される。この結果、金属酸化物膜209bは、導電性が高くなり、導電性を有する金属酸化物膜209cとなる。また、金属酸化物膜209cは、容量素子25の一方の電極として機能する。   Oxygen vacancies are formed in the metal oxide films 209a and 209b due to plasma damage generated when the insulating film 214 is formed over the insulating film 211c. Therefore, the region of the metal oxide film 209a that is not covered with the insulating film 211c and the conductivity of the metal oxide film 209b are increased. Further, by using a nitride insulating film containing hydrogen as the insulating film 214, hydrogen diffuses from the insulating film 214 to the metal oxide films 209a and 209b. When hydrogen moves to oxygen vacancies, electrons as carriers are generated. As a result, the metal oxide film 209b has high conductivity and becomes a metal oxide film 209c having conductivity. In addition, the metal oxide film 209 c functions as one electrode of the capacitor 25.

なお、金属酸化物膜209aは、絶縁膜211cの外側において絶縁膜213と接する。絶縁膜211cは酸化物絶縁膜であるため、絶縁膜211cと接する金属酸化物膜209aはトランジスタのチャネル領域として機能する。また、金属酸化物膜209aにおいて、導電膜213a、213bと接する領域は、金属酸化物膜209cと同様に、導電性が高い。すなわち、金属酸化物膜209aにおいて、低抵抗領域として機能する。このため、トランジスタのオン電流を増大させることが可能であるとともに、電界効果移動度を高めることが可能である。   Note that the metal oxide film 209a is in contact with the insulating film 213 outside the insulating film 211c. Since the insulating film 211c is an oxide insulating film, the metal oxide film 209a in contact with the insulating film 211c functions as a channel region of the transistor. In the metal oxide film 209a, regions in contact with the conductive films 213a and 213b have high conductivity as in the metal oxide film 209c. That is, the metal oxide film 209a functions as a low resistance region. Therefore, the on-state current of the transistor can be increased and field effect mobility can be increased.

なお、窒化物絶縁膜は、水、水素等のブロッキング膜としても機能するため、絶縁膜214として、窒化物絶縁膜を設けることで、外部から金属酸化物膜209aへの水素、水等の侵入を防ぐことができる。   Note that since the nitride insulating film also functions as a blocking film for water, hydrogen, and the like, by providing a nitride insulating film as the insulating film 214, hydrogen, water, and the like enter the metal oxide film 209a from the outside. Can be prevented.

金属酸化物膜209a及び金属酸化物膜209cは共に、ゲート絶縁膜上に形成されるが、不純物濃度が異なる。具体的には、金属酸化物膜209aと比較して、金属酸化物膜209cの不純物濃度が高い。例えば、金属酸化物膜209aに含まれる水素濃度は、5×1019atoms/cm未満、好ましくは5×1018atoms/cm未満、好ましくは1×1018atoms/cm以下、より好ましくは5×1017atoms/cm以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm以下であり、金属酸化物膜209cに含まれる水素濃度は、8×1019以上、好ましくは1×1020atoms/cm以上、より好ましくは5×1020以上である。また、金属酸化物膜209aと比較して、金属酸化物膜209cに含まれる水素濃度は2倍、好ましくは10倍以上である。 Both the metal oxide film 209a and the metal oxide film 209c are formed over the gate insulating film but have different impurity concentrations. Specifically, the metal oxide film 209c has a higher impurity concentration than the metal oxide film 209a. For example, the hydrogen concentration contained in the metal oxide film 209a is less than 5 × 10 19 atoms / cm 3 , preferably less than 5 × 10 18 atoms / cm 3 , preferably 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, and more preferably Is 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 16 atoms / cm 3 or less, and the concentration of hydrogen contained in the metal oxide film 209c is 8 × 10 19 or more, preferably 1 × 10 20. atoms / cm 3 or more, more preferably 5 × 10 20 or more. Further, the concentration of hydrogen contained in the metal oxide film 209c is twice as high as that of the metal oxide film 209a, preferably 10 times or more.

また、金属酸化物膜209cは、金属酸化物膜209aより抵抗率が低い。金属酸化物膜209cの抵抗率が、金属酸化物膜209aの抵抗率の1×10−8倍以上1×10−1倍以下であることが好ましく、代表的には1×10−3Ωcm以上1×10Ωcm未満、さらに好ましくは、抵抗率が1×10−3Ωcm以上1×10−1Ωcm未満であるとよい。 Further, the resistivity of the metal oxide film 209c is lower than that of the metal oxide film 209a. The resistivity of the metal oxide film 209c is preferably 1 × 10 −8 times or more and 1 × 10 −1 times or less of the resistivity of the metal oxide film 209a, typically 1 × 10 −3 Ωcm or more. The resistivity is preferably 1 × 10 −3 Ωcm or more and less than 1 × 10 −1 Ωcm, more preferably less than 1 × 10 4 Ωcm.

次に、加熱処理を行ってもよい。該加熱処理の温度は、代表的には、150℃以上400℃以下、好ましくは300℃以上400℃以下、好ましくは320℃以上370℃以下とする。   Next, heat treatment may be performed. The temperature of the heat treatment is typically 150 ° C to 400 ° C, preferably 300 ° C to 400 ° C, preferably 320 ° C to 370 ° C.

窒化物絶縁膜で形成される絶縁膜205及び窒化物絶縁膜で形成される絶縁膜214が接しており、絶縁膜205、214の間に、金属酸化物膜209a及び絶縁膜211cが設けられる。窒化物絶縁膜は、水素、水、及び酸素の拡散係数が小さく、水素、水、及び酸素のブロッキング性が高い。また、絶縁膜211cとして、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形成することで、当該加熱処理において、金属酸化物膜209aに含まれる酸素の外部への拡散を抑制することができる。この結果、金属酸化物膜209aの酸素欠損を低減することができる。さらには、外部からの金属酸化物膜209aへの水素、水等の拡散を抑制することができる。このため、金属酸化物膜209aの水素、水等を低減することができる。この結果、信頼性の高いトランジスタを作製することができる。   An insulating film 205 formed of a nitride insulating film and an insulating film 214 formed of a nitride insulating film are in contact with each other, and a metal oxide film 209a and an insulating film 211c are provided between the insulating films 205 and 214. The nitride insulating film has a small diffusion coefficient of hydrogen, water, and oxygen, and has high blocking properties for hydrogen, water, and oxygen. In addition, the insulating film 211c is formed using an oxide insulating film containing more oxygen than that in the stoichiometric composition, so that oxygen in the metal oxide film 209a can be externally included in the heat treatment. Can be prevented from spreading. As a result, oxygen vacancies in the metal oxide film 209a can be reduced. Furthermore, diffusion of hydrogen, water, or the like from the outside to the metal oxide film 209a can be suppressed. Therefore, hydrogen, water, and the like in the metal oxide film 209a can be reduced. As a result, a highly reliable transistor can be manufactured.

次に、図8(A)に示すように、第4のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程によりマスク233を形成する。次に、マスク233を用いて、絶縁膜214の一部をエッチングして、図8(B)に示すように、開口部219を有する絶縁膜217を形成する。開口部219においては、導電膜213bの一部が露出される。   Next, as illustrated in FIG. 8A, a mask 233 is formed by a photolithography process using a fourth photomask. Next, part of the insulating film 214 is etched using the mask 233 to form an insulating film 217 having an opening 219 as illustrated in FIG. In the opening 219, part of the conductive film 213b is exposed.

次に、図8(C)に示すように、導電膜213bの露出部及び絶縁膜217上に、透光性を有する導電膜220を形成する。次に、第5のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ工程により、導電膜220上にマスク235を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 8C, a light-transmitting conductive film 220 is formed over the exposed portion of the conductive film 213 b and the insulating film 217. Next, a mask 235 is formed over the conductive film 220 by a photolithography process using a fifth photomask.

導電膜220は、実施の形態1に示す導電膜118と同様の材料及び作製方法を適宜選択することができる。   For the conductive film 220, a material and a manufacturing method similar to those of the conductive film 118 described in Embodiment 1 can be selected as appropriate.

次に、マスク235を用いて導電膜220の一部をエッチングして、画素電極として機能する導電膜221を形成する。こののち、マスク235を除去する(図8(D)を参照。)。   Next, part of the conductive film 220 is etched using the mask 235 to form a conductive film 221 functioning as a pixel electrode. After that, the mask 235 is removed (see FIG. 8D).

以上の工程により、ゲート電極として機能する導電膜203、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜205、206a、金属酸化物膜209a、金属酸化物膜209aの一部を覆うチャネル保護膜として機能する絶縁膜211c、金属酸化物膜209aと接し、一対の電極として機能する導電膜213a、213bを有するトランジスタ22aを作製することができる。また、トランジスタ22aに含まれる導電膜213bと接し、画素電極として機能する導電膜221を形成することができる。また、絶縁膜206b上に形成された金属酸化物膜209c、絶縁膜217、及び導電膜221を有する容量素子25aを作製することができる。即ち、トランジスタ22a、画素電極として機能する導電膜221、及び容量素子25aを有する素子基板を、5枚のフォトマスクで作製することができる。本実施の形態では、金属酸化物膜及びチャネル保護膜を1枚のフォトマスクを用いて形成するため、素子基板を作製するために必要なフォトマスクを削減することができる。   Through the above steps, the conductive film 203 functioning as a gate electrode, the insulating films 205 and 206a functioning as gate insulating films, the metal oxide film 209a, and the insulating film functioning as a channel protective film covering part of the metal oxide film 209a The transistor 22a including the conductive films 213a and 213b in contact with the 211c and the metal oxide film 209a and functioning as a pair of electrodes can be manufactured. In addition, a conductive film 221 functioning as a pixel electrode can be formed in contact with the conductive film 213b included in the transistor 22a. In addition, the capacitor 25a including the metal oxide film 209c, the insulating film 217, and the conductive film 221 formed over the insulating film 206b can be manufactured. That is, an element substrate including the transistor 22a, the conductive film 221 functioning as a pixel electrode, and the capacitor 25a can be manufactured using five photomasks. In this embodiment, since the metal oxide film and the channel protective film are formed using one photomask, the photomask necessary for manufacturing the element substrate can be reduced.

また、本実施の形態に示す半導体装置は、トランジスタのチャネル領域を含む金属酸化物膜と同時に、容量素子の一方の電極となる金属酸化物膜を形成する。このため、トランジスタのチャネル領域を含む金属酸化物膜と、容量素子の一方の電極となる金属酸化物膜とは、同じ金属元素で構成される。また、画素電極として機能する導電膜を容量素子の他方の電極として用いる。これらのため、容量素子を形成するために、新たに導電膜を形成する工程が不要であり、表示装置の作製工程を削減できる。また、容量素子は、一対の電極である金属酸化物膜109c及び導電膜119が共に、透光性を有するため、容量素子25aが透光性を有する。この結果、容量素子の占有面積を大きくしつつ、画素の開口率を高めることができる。さらには、消費電力を低減した表示装置を作製することができる。   In the semiconductor device described in this embodiment, a metal oxide film that serves as one electrode of the capacitor is formed at the same time as the metal oxide film including the channel region of the transistor. Therefore, the metal oxide film including the channel region of the transistor and the metal oxide film serving as one electrode of the capacitor are formed using the same metal element. In addition, a conductive film functioning as a pixel electrode is used as the other electrode of the capacitor. For these reasons, a process for forming a new conductive film is not required for forming the capacitor, and the manufacturing process of the display device can be reduced. In the capacitor, both the metal oxide film 109c and the conductive film 119 which are a pair of electrodes have a light-transmitting property, so that the capacitor 25a has a light-transmitting property. As a result, the aperture ratio of the pixel can be increased while increasing the area occupied by the capacitive element. Furthermore, a display device with reduced power consumption can be manufactured.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。   Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1及び実施の形態2と比較して、金属酸化物膜の欠陥量をさらに低減することが可能なトランジスタを有する半導体装置について図面を参照して説明する。本実施の形態で説明するトランジスタは、実施の形態1及び実施の形態2と比較して、金属酸化物膜の代わりに、複数の金属酸化物膜を有する多層膜が設けられている点が異なる。
(Embodiment 3)
In this embodiment, as compared with Embodiments 1 and 2, a semiconductor device including a transistor capable of further reducing the amount of defects in a metal oxide film will be described with reference to drawings. The transistor described in this embodiment is different from that in Embodiments 1 and 2 in that a multilayer film including a plurality of metal oxide films is provided instead of the metal oxide film. .

図9に、半導体装置が有するトランジスタ22b及び容量素子25bの断面図を示す。図9は、図2の一点鎖線A−B、C−D間の断面図である。   FIG. 9 is a cross-sectional view of the transistor 22b and the capacitor 25b included in the semiconductor device. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along one-dot chain line AB and CD in FIG.

図9(A)に示すトランジスタ22bは、絶縁膜107a上に多層膜150aを有する。多層膜150aは、絶縁膜107aに接する第1の金属酸化物膜151a、並びに第1の金属酸化物膜151a及び絶縁膜111cに接する第2の金属酸化物膜152aを有する。   A transistor 22b illustrated in FIG. 9A includes a multilayer film 150a over the insulating film 107a. The multilayer film 150a includes a first metal oxide film 151a in contact with the insulating film 107a, and a second metal oxide film 152a in contact with the first metal oxide film 151a and the insulating film 111c.

図9(A)に示す容量素子25bは、絶縁膜107b上に多層膜150bを有する。多層膜150bは、絶縁膜107bに接する第1の金属酸化物膜151b、及び第1の金属酸化物膜151b及び絶縁膜113に接する第2の金属酸化物膜152bを有する。   A capacitor 25b illustrated in FIG. 9A includes a multilayer film 150b over the insulating film 107b. The multilayer film 150b includes a first metal oxide film 151b in contact with the insulating film 107b, and a second metal oxide film 152b in contact with the first metal oxide film 151b and the insulating film 113.

第2の金属酸化物膜152a、152bは、第1の金属酸化物膜151a、151bを構成する元素の一種以上から構成される金属酸化物膜である。このため、第1の金属酸化物膜151a、151bと第2の金属酸化物膜152a、152bとの界面において、界面散乱が起こりにくい。従って、該界面においてはキャリアの動きが阻害されないため、トランジスタの電界効果移動度が高くなる。   The second metal oxide films 152a and 152b are metal oxide films composed of one or more elements constituting the first metal oxide films 151a and 151b. Therefore, interface scattering hardly occurs at the interface between the first metal oxide films 151a and 151b and the second metal oxide films 152a and 152b. Accordingly, the movement of carriers is not inhibited at the interface, so that the field effect mobility of the transistor is increased.

第1の金属酸化物膜151a、151b及び第2の金属酸化物膜152a、152bは、代表的には、In−Ga酸化物、In−Zn酸化物、In−M−Zn酸化物(MはAl、Ga、Ti、Y、Zr、La、Ce、またはNd)である。   The first metal oxide films 151a and 151b and the second metal oxide films 152a and 152b are typically an In—Ga oxide, an In—Zn oxide, an In—M—Zn oxide (where M is Al, Ga, Ti, Y, Zr, La, Ce, or Nd).

また、第2の金属酸化物膜152a、152bは、第1の金属酸化物膜151a、151bよりも伝導帯の下端のエネルギーが真空準位に近く、代表的には、第2の金属酸化物膜152a、152bの伝導帯の下端のエネルギーと、第1の金属酸化物膜151a、151bの伝導帯の下端のエネルギーとの差が、0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上、または0.15eV以上、且つ2eV以下、1eV以下、0.5eV以下、または0.4eV以下である。即ち、第2の金属酸化物膜152a、152bの電子親和力と、第1の金属酸化物膜151a、151bの電子親和力との差が、0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上、または0.15eV以上、且つ2eV以下、1eV以下、0.5eV以下、または0.4eV以下である。   The second metal oxide films 152a and 152b have lower energy at the lower end of the conduction band than the first metal oxide films 151a and 151b, and are typically the second metal oxide films 152a and 152b. The difference between the energy at the lower end of the conduction band of the films 152a and 152b and the energy at the lower end of the conduction band of the first metal oxide films 151a and 151b is 0.05 eV or more, 0.07 eV or more, 0.1 eV or more, Or 0.15 eV or more and 2 eV or less, 1 eV or less, 0.5 eV or less, or 0.4 eV or less. That is, the difference between the electron affinity of the second metal oxide films 152a and 152b and the electron affinity of the first metal oxide films 151a and 151b is 0.05 eV or more, 0.07 eV or more, 0.1 eV or more, Or 0.15 eV or more and 2 eV or less, 1 eV or less, 0.5 eV or less, or 0.4 eV or less.

第1の金属酸化物膜151a、151b及び第2の金属酸化物膜152a、152bは、Inを含むことで、キャリア移動度(電子移動度)が高くなるため好ましい。   The first metal oxide films 151a and 151b and the second metal oxide films 152a and 152b are preferable because they contain In because carrier mobility (electron mobility) is increased.

第2の金属酸化物膜152a、152bとして、Al、Ga、Ti、Y、Zr、La、Ce、またはNdをInより高い原子数比で有することで、以下の効果を有する場合がある。(1)第2の金属酸化物膜152a、152bのエネルギーギャップを大きくする。(2)第2の金属酸化物膜152a、152bの電子親和力を小さくする。(3)外部からの不純物の拡散を抑制する。(4)第1の金属酸化物膜151a、151bと比較して、絶縁性が高くなる。(5)Al、Ga、Y、Zr、La、Ce、またはNdは、酸素との結合力が強い金属元素であるため、酸素欠損が生じにくくなる。   By having Al, Ga, Ti, Y, Zr, La, Ce, or Nd as the second metal oxide films 152a and 152b at a higher atomic ratio than In, the following effects may be obtained. (1) The energy gap between the second metal oxide films 152a and 152b is increased. (2) The electron affinity of the second metal oxide films 152a and 152b is reduced. (3) Suppressing diffusion of impurities from the outside. (4) Compared with the first metal oxide films 151a and 151b, the insulating property is increased. (5) Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, or Nd is a metal element having a strong binding force with oxygen, and thus oxygen deficiency is less likely to occur.

第1の金属酸化物膜151a、151bがIn−M−Zn酸化物であるとき、InおよびMの和を100atomic%としたとき、InとMの原子数比率は好ましくはInが25atomic%より大きく、Mが75atomic%未満、さらに好ましくはInが34atomic%より大きく、Mが66atomic%未満とする。   When the first metal oxide films 151a and 151b are In-M-Zn oxides, when the sum of In and M is 100 atomic%, the atomic ratio of In and M is preferably greater than 25 atomic%. , M is less than 75 atomic%, more preferably, In is greater than 34 atomic% and M is less than 66 atomic%.

第2の金属酸化物膜152a、152bがIn−M−Zn酸化物であるとき、InおよびMの和を100atomic%としたとき、InとMの原子数比率は、好ましくは、Inが50atomic%未満、Mが50atomic%より大きい、さらに好ましくは、Inが25atomic%未満、Mが75atomic%より大きいとする。   When the second metal oxide films 152a and 152b are In-M-Zn oxide, when the sum of In and M is 100 atomic%, the atomic ratio of In and M is preferably 50% atomic%. And M is greater than 50 atomic%, and more preferably, In is less than 25 atomic% and M is greater than 75 atomic%.

また、第1の金属酸化物膜151a、151b及び第2の金属酸化物膜152a、152bが、In−M−Zn酸化物M(Mは、Al、Ga、Ti、Y、Zr、La、Ce、またはNd)の場合、第1の金属酸化物膜151a、151bと比較して、第2の金属酸化物膜152a、152bに含まれるM(Al、Ga、Ti、Y、Zr、La、Ce、またはNd)の原子数比が大きく、代表的には、第1の金属酸化物膜151a、151bに含まれる上記原子と比較して、1.5倍以上、好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上高い原子数比である。   In addition, the first metal oxide films 151a and 151b and the second metal oxide films 152a and 152b are formed of In-M-Zn oxide M (M is Al, Ga, Ti, Y, Zr, La, and Ce). , Or Nd), M (Al, Ga, Ti, Y, Zr, La, Ce) contained in the second metal oxide films 152a and 152b as compared with the first metal oxide films 151a and 151b. , Or Nd) is large, and is typically 1.5 times or more, preferably 2 times or more, and more preferably, compared to the above atoms contained in the first metal oxide films 151a and 151b. Is an atomic ratio three times higher.

また、第1の金属酸化物膜151a、151b及び第2の金属酸化物膜152a、152bが、In−M−Zn酸化物(MはAl、Ga、Ti、Y、Zr、La、Ce、またはNd)の場合、第2の金属酸化物膜152a、152bをIn:M:Zn=x:y:z[原子数比]、第1の金属酸化物膜151a、151bをIn:M:Zn=x:y:z[原子数比]とすると、y/xがy/xよりも大きく、好ましくは、y/xがy/xよりも1.5倍以上である。さらに好ましくは、y/xがy/xよりも2倍以上大きく、より好ましくは、y/xがy/xよりも3倍以上大きい。このとき、金属酸化物膜において、yがx以上であると、当該金属酸化物膜を用いたトランジスタ22bに安定した電気特性を付与できるため好ましい。 In addition, the first metal oxide films 151a and 151b and the second metal oxide films 152a and 152b are formed of In-M-Zn oxide (M is Al, Ga, Ti, Y, Zr, La, Ce, or In the case of Nd), the second metal oxide films 152a and 152b are formed of In: M: Zn = x 1 : y 1 : z 1 [atomic number ratio], and the first metal oxide films 151a and 151b are formed of In: M. : Zn = x 2 : y 2 : z 2 [atomic ratio], y 1 / x 1 is larger than y 2 / x 2 , and preferably y 1 / x 1 is larger than y 2 / x 2 1.5 times or more. More preferably, y 1 / x 1 is twice or more larger than y 2 / x 2 , and more preferably y 1 / x 1 is three times or larger than y 2 / x 2 . At this time, in the metal oxide film, it is preferable that y 2 be x 2 or more because stable electrical characteristics can be imparted to the transistor 22b using the metal oxide film.

第1の金属酸化物膜151a、151bがIn−M−Zn酸化物(Mは、Al、Ga、Ti、Y、Zr、La、Ce、またはNd)の場合、第1の金属酸化物膜151a、151bを成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x:y:zとすると/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であって、z/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお、z/yを1以上6以下とすることで、第1の金属酸化物膜151a、151bとしてCAAC−OS膜が形成されやすくなる。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2等がある。 When the first metal oxide films 151a and 151b are In-M-Zn oxide (M is Al, Ga, Ti, Y, Zr, La, Ce, or Nd), the first metal oxide film 151a is used. 151b, when the atomic ratio of metal elements is In: M: Zn = x 1 : y 1 : z 1 , x 1 / y 1 is 1/3 or more and 6 or less, Further, it is preferably 1 or more and 6 or less, and z 1 / y 1 is preferably 1/3 or more and 6 or less, and more preferably 1 or more and 6 or less. Note that when z 1 / y 1 is greater than or equal to 1 and less than or equal to 6, CAAC-OS films can be easily formed as the first metal oxide films 151a and 151b. As typical examples of the atomic ratio of the target metal element, In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 1: 1.2, In: M: Zn = 3: 1: There are 2 etc.

第2の金属酸化物膜152a、152bがIn−M−Zn酸化物(Mは、Al、Ga、Ti、Y、Zr、La、Ce、またはNd)の場合、第2の金属酸化物膜152a、152bを成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x:y:zとすると/y<x/yであって、z/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお、z/yを1以上6以下とすることで、第2の金属酸化物膜152a、152bとしてCAAC−OS膜が形成されやすくなる。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、In:M:Zn=1:3:2、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:3:6、In:M:Zn=1:3:8等がある。 When the second metal oxide films 152a and 152b are In-M-Zn oxide (M is Al, Ga, Ti, Y, Zr, La, Ce, or Nd), the second metal oxide film 152a , 152b, when the atomic ratio of the metal element is In: M: Zn = x 2 : y 2 : z 2 , x 2 / y 2 <x 1 / y 1 , Z 2 / y 2 is preferably 1/3 or more and 6 or less, and more preferably 1 or more and 6 or less. Note that when z 2 / y 2 is greater than or equal to 1 and less than or equal to 6, a CAAC-OS film can be easily formed as the second metal oxide films 152a and 152b. As typical examples of the atomic ratio of the target metal element, In: M: Zn = 1: 3: 2, In: M: Zn = 1: 3: 4, In: M: Zn = 1: 3: 6, In: M: Zn = 1: 3: 8 and the like.

なお、第1の金属酸化物膜151a、151b及び第2の金属酸化物膜152a、152bの原子数比はそれぞれ、誤差として上記の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。   Note that the atomic ratios of the first metal oxide films 151a and 151b and the second metal oxide films 152a and 152b each include a variation of plus or minus 40% of the above atomic ratio as an error.

第2の金属酸化物膜152a、152bは、絶縁膜111cとなる膜を形成する際の、第1の金属酸化物膜151aへのダメージ緩和膜としても機能する。   The second metal oxide films 152a and 152b also function as damage mitigating films for the first metal oxide film 151a when a film to be the insulating film 111c is formed.

第1の金属酸化物膜151a、151bの厚さは、3nm以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さらに好ましくは3nm以上50nm以下とする。第2の金属酸化物膜152a、152bの厚さは、3nm以上100nm以下、好ましくは3nm以上50nmとする。   The thickness of the first metal oxide films 151a and 151b is 3 nm to 200 nm, preferably 3 nm to 100 nm, and more preferably 3 nm to 50 nm. The thickness of the second metal oxide films 152a and 152b is 3 nm to 100 nm, preferably 3 nm to 50 nm.

第1の金属酸化物膜151a、151b及び第2の金属酸化物膜152a、152bは、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、後述するCAAC−OS(C Axis Aligned−Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶構造、後述する微結晶構造、または非晶質構造を含む。   The first metal oxide films 151a and 151b and the second metal oxide films 152a and 152b may have a non-single crystal structure, for example. The non-single-crystal structure includes, for example, a CAAC-OS (C Axis-Aligned-Crystalline Oxide Semiconductor) described later, a polycrystalline structure, a microcrystalline structure described later, or an amorphous structure.

なお、第1の金属酸化物膜151a、151b及び第2の金属酸化物膜152a、152bにおいて、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、CAAC−OSの領域、単結晶構造の領域の二種以上を有する混合膜を構成してもよい。混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、CAAC−OSの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域を有する単層構造の場合がある。また、混合膜は、例えば、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、CAAC−OSの領域、単結晶構造の領域のいずれか二種以上の領域の積層構造を有する場合がある。   Note that in the first metal oxide films 151a and 151b and the second metal oxide films 152a and 152b, an amorphous structure region, a microcrystalline structure region, a polycrystalline structure region, a CAAC-OS region, You may comprise the mixed film which has 2 or more types of the area | region of a single crystal structure. The mixed film has, for example, a single layer structure including two or more of an amorphous structure region, a microcrystalline structure region, a polycrystalline structure region, a CAAC-OS region, and a single crystal structure region. There is a case. For example, the mixed film has a stacked structure of two or more of an amorphous structure region, a microcrystalline structure region, a polycrystalline structure region, a CAAC-OS region, and a single crystal structure region. May have.

ここでは、第1の金属酸化物膜151a及び絶縁膜111cの間に、第2の金属酸化物膜152aが設けられている。このため、第2の金属酸化物膜152aと絶縁膜111cの間において、不純物及び欠陥によりキャリアトラップが形成されても、当該キャリアトラップが形成される領域と第1の金属酸化物膜151aとの間には隔たりがある。この結果、第1の金属酸化物膜151aを流れる電子がキャリアトラップに捕獲されにくく、トランジスタ22bのオン電流を増大させることが可能であると共に、電界効果移動度を高めることができる。また、キャリアトラップに電子が捕獲されると、該電子が負の固定電荷となってしまう。この結果、トランジスタのしきい値電圧が変動してしまう。しかしながら、第1の金属酸化物膜151aとキャリアトラップが形成される領域との間に隔たりがあるため、キャリアトラップにおける電子の捕獲を抑制することが可能であり、しきい値電圧の変動を低減することができる。   Here, a second metal oxide film 152a is provided between the first metal oxide film 151a and the insulating film 111c. Therefore, even if a carrier trap is formed due to impurities and defects between the second metal oxide film 152a and the insulating film 111c, the region where the carrier trap is formed and the first metal oxide film 151a There is a gap between them. As a result, electrons flowing through the first metal oxide film 151a are not easily captured by carrier traps, the on-state current of the transistor 22b can be increased, and field effect mobility can be increased. Further, when electrons are trapped in the carrier trap, the electrons become negative fixed charges. As a result, the threshold voltage of the transistor fluctuates. However, since there is a gap between the first metal oxide film 151a and the region where the carrier trap is formed, the trapping of electrons in the carrier trap can be suppressed, and the variation in threshold voltage is reduced. can do.

また、第2の金属酸化物膜152aは、外部からの不純物を遮蔽することが可能であるため、外部から第1の金属酸化物膜151aへ移動する不純物量を低減することが可能である。また、第2の金属酸化物膜152aは、酸素欠損を形成しにくい。これらのため、第1の金属酸化物膜151aにおける不純物濃度及び酸素欠損量を低減することが可能である。   In addition, since the second metal oxide film 152a can shield impurities from the outside, the amount of impurities moving from the outside to the first metal oxide film 151a can be reduced. In addition, the second metal oxide film 152a hardly forms oxygen vacancies. Therefore, the impurity concentration and the amount of oxygen vacancies in the first metal oxide film 151a can be reduced.

なお、第1の金属酸化物膜151a、151b及び第2の金属酸化物膜152a、152bは、各膜を単に積層するのではなく連続接合(ここでは特に伝導帯の下端のエネルギーが各膜の間で連続的に変化する構造)が形成されるように作製する。すなわち、各膜の界面にトラップ中心や再結合中心のような欠陥準位を形成するような不純物が存在しないような積層構造とする。仮に、積層された第1の金属酸化物膜151a、151b及び第2の金属酸化物膜152a、152bの間に不純物が混在していると、エネルギーバンドの連続性が失われ、界面でキャリアがトラップされ、あるいは再結合して、消滅してしまう。   Note that the first metal oxide films 151a and 151b and the second metal oxide films 152a and 152b are not simply laminated, but are continuously bonded (here, energy at the lower end of the conduction band in particular is (A structure that changes continuously between). That is, a stacked structure is formed in which impurities that form defect levels such as trap centers and recombination centers do not exist at the interface of each film. If impurities are mixed between the stacked first metal oxide films 151a and 151b and the second metal oxide films 152a and 152b, the continuity of the energy band is lost and carriers are generated at the interface. It is trapped or recombined and disappears.

連続接合を形成するためには、ロードロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装置(スパッタリング装置)を用いて各膜を大気に触れさせることなく連続して積層することが必要となる。スパッタリング装置における各チャンバーは、金属酸化物膜にとって不純物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて高真空排気(5×10−7Pa乃至1×10−4Pa程度まで)することが好ましい。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバー内に気体、特に炭素または水素を含む気体が逆流しないようにしておくことが好ましい。 In order to form a continuous bond, it is necessary to use a multi-chamber type film forming apparatus (sputtering apparatus) provided with a load lock chamber to continuously laminate each film without exposure to the atmosphere. Each chamber in the sputtering apparatus is evacuated with high vacuum (5 × 10 −7 Pa to 1 × 1) using an adsorption-type vacuum pump such as a cryopump so as to remove as much water as possible from the metal oxide film. X10 −4 Pa) is preferable. Alternatively, it is preferable to combine a turbo molecular pump and a cold trap so that a gas, particularly a gas containing carbon or hydrogen, does not flow backward from the exhaust system into the chamber.

また、図9(B)に示すように、トランジスタ22cは、多層膜155aを有し、容量素子25cは多層膜155bを有してもよい。   As illustrated in FIG. 9B, the transistor 22c may include a multilayer film 155a, and the capacitor 25c may include a multilayer film 155b.

多層膜155aは、第3の金属酸化物膜153a、第1の金属酸化物膜151a、及び第2の金属酸化物膜152aが順に積層されている。また、第3の金属酸化物膜153aは絶縁膜107aと接し、第2の金属酸化物膜152aは絶縁膜111cと接し、第1の金属酸化物膜151aがチャネル領域として機能する。   In the multilayer film 155a, a third metal oxide film 153a, a first metal oxide film 151a, and a second metal oxide film 152a are sequentially stacked. The third metal oxide film 153a is in contact with the insulating film 107a, the second metal oxide film 152a is in contact with the insulating film 111c, and the first metal oxide film 151a functions as a channel region.

多層膜155bは、第3の金属酸化物膜153b、第1の金属酸化物膜151b、及び第2の金属酸化物膜152bが順に積層されている。また、第3の金属酸化物膜153bは絶縁膜107bと接し、第2の金属酸化物膜152bは絶縁膜113と接する。   In the multilayer film 155b, a third metal oxide film 153b, a first metal oxide film 151b, and a second metal oxide film 152b are sequentially stacked. The third metal oxide film 153b is in contact with the insulating film 107b, and the second metal oxide film 152b is in contact with the insulating film 113.

第3の金属酸化物膜153a、153bは、第2の金属酸化物膜152a、152bと同様の材料及び形成方法を適宜用いることができる。   For the third metal oxide films 153a and 153b, a material and a formation method similar to those of the second metal oxide films 152a and 152b can be used as appropriate.

第3の金属酸化物膜153a、153bは、第1の金属酸化物膜151a、151bより膜厚が小さいと好ましい。第3の金属酸化物膜153a、153bの厚さを1nm以上5nm以下、好ましくは1nm以上3nm以下とすることで、トランジスタのしきい値電圧の変動量を低減することが可能である。   The third metal oxide films 153a and 153b are preferably smaller in thickness than the first metal oxide films 151a and 151b. When the thickness of the third metal oxide films 153a and 153b is 1 nm to 5 nm, preferably 1 nm to 3 nm, the amount of change in threshold voltage of the transistor can be reduced.

本実施の形態に示すトランジスタは、絶縁膜107a及び第1の金属酸化物膜151aの間に、第3の金属酸化物膜153aが設けられている。また、第1の金属酸化物膜151a及び絶縁膜111cの間に、第2の金属酸化物膜152aが設けられている。これらのため、絶縁膜107a及び第1の金属酸化物膜151aの間、並びに第1の金属酸化物膜151a及び絶縁膜111cの間において、不純物及び欠陥によりキャリアトラップが形成されても、当該キャリアトラップが形成される領域と第1の金属酸化物膜151aとの間には隔たりがある。この結果、第1の金属酸化物膜151aを流れる電子がキャリアトラップに捕獲されにくく、トランジスタ22cのオン電流を増大させることが可能であると共に、電界効果移動度を高めることができる。また、キャリアトラップに電子が捕獲されると、該電子が負の固定電荷となってしまう。この結果、トランジスタのしきい値電圧が変動してしまう。しかしながら、第1の金属酸化物膜151aとキャリアトラップが形成される領域との間に隔たりがあるため、キャリアトラップにおける電子の捕獲を抑制することが可能であり、トランジスタ22cのしきい値電圧の変動を低減することができる。   In the transistor described in this embodiment, a third metal oxide film 153a is provided between the insulating film 107a and the first metal oxide film 151a. A second metal oxide film 152a is provided between the first metal oxide film 151a and the insulating film 111c. Therefore, even if a carrier trap is formed between the insulating film 107a and the first metal oxide film 151a and between the first metal oxide film 151a and the insulating film 111c due to impurities and defects, the carrier There is a gap between the region where the trap is formed and the first metal oxide film 151a. As a result, electrons flowing through the first metal oxide film 151a are not easily captured by carrier traps, the on-state current of the transistor 22c can be increased, and field effect mobility can be increased. Further, when electrons are trapped in the carrier trap, the electrons become negative fixed charges. As a result, the threshold voltage of the transistor fluctuates. However, since there is a gap between the first metal oxide film 151a and a region where a carrier trap is formed, trapping of electrons in the carrier trap can be suppressed, and the threshold voltage of the transistor 22c can be suppressed. Variations can be reduced.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。   Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態4)
本実施の形態では、オン電流が大きく、電界効果易動度が高く、電気特性のばらつきの少ないトランジスタと、容量素子とを、フォトマスクを削減して作製する方法について、図10及び図11を用いて説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態2に示すトランジスタ及びその作製方法を用いて説明するが、適宜他の実施の形態に本実施の形態を適用することができる。また、実施の形態2と重複する構成は説明を省略する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a method for manufacturing a transistor and a capacitor with high on-state current, high field-effect mobility, and little variation in electrical characteristics with a reduced photomask will be described with reference to FIGS. It explains using. Note that although this embodiment is described using the transistor described in Embodiment 2 and a manufacturing method thereof, this embodiment can be applied to other embodiments as appropriate. Further, the description of the same structure as that of the second embodiment is omitted.

図10は画素13の上面図であり、図11(A)は、図10の一点鎖線A−B、C−D間の断面図であり、図11(B)は、図10の一点鎖線E−F間の断面図である。   10 is a top view of the pixel 13, FIG. 11A is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dashed lines AB and CD in FIG. 10, and FIG. 11B is a dashed dotted line E in FIG. It is sectional drawing between -F.

トランジスタ22dは、走査線及び信号線が交差する領域に設けられている。トランジスタ22dは、ゲート電極として機能する導電膜203、ゲート絶縁膜(図11に図示せず。)、ゲート絶縁膜上に形成されたチャネル領域が形成される金属酸化物膜209a、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜213a、213b、金属酸化物膜209a、導電膜213a、213bを覆う絶縁膜(図11に図示せず。)、及びゲート電極として機能する導電膜243により構成される。トランジスタ22dは、開口部241において、ゲート電極として機能する導電膜203及び導電膜243が接続していることを特徴とする。   The transistor 22d is provided in a region where the scanning line and the signal line intersect. The transistor 22d includes a conductive film 203 functioning as a gate electrode, a gate insulating film (not shown in FIG. 11), a metal oxide film 209a in which a channel region formed over the gate insulating film is formed, a source electrode, and a drain The conductive film 213a and 213b functioning as electrodes, the metal oxide film 209a, the insulating film (not shown in FIG. 11) covering the conductive films 213a and 213b, and the conductive film 243 functioning as a gate electrode. The transistor 22d is characterized in that a conductive film 203 functioning as a gate electrode and a conductive film 243 are connected to each other in the opening 241.

次に、トランジスタ22dの断面構造について、図11を用いて説明する。図11(A)はトランジスタ22dのチャネル長方向の断面図及び容量素子25aの断面図であり、図11(B)はトランジスタ22dのチャネル方向の断面図である。   Next, a cross-sectional structure of the transistor 22d is described with reference to FIGS. 11A is a cross-sectional view of the transistor 22d in the channel length direction and a cross-sectional view of the capacitor 25a, and FIG. 11B is a cross-sectional view of the transistor 22d in the channel direction.

図11(A)及び図11(B)に示すトランジスタ22dは、チャネル保護型のトランジスタであり、基板201上に設けられるゲート電極として機能する導電膜203と、基板201及び導電膜203上に形成される絶縁膜205と、絶縁膜205上に形成される絶縁膜207aと、絶縁膜205、207aを介して、導電膜203と重なる金属酸化物膜209aと、金属酸化物膜209a上に形成される、チャネル保護膜として機能する絶縁膜211cと、一方の端部が絶縁膜211c上に位置し且つ金属酸化物膜209aに接する導電膜213a、213bを有する。また、絶縁膜205、金属酸化物膜209a、絶縁膜211c、及び導電膜213a、213b上に形成される絶縁膜217と、絶縁膜217上に形成されるゲート電極として機能する導電膜243とを有する。絶縁膜205及び絶縁膜207aはゲート絶縁膜として機能する。また、絶縁膜211c及び絶縁膜217はゲート絶縁膜として機能する。   A transistor 22 d illustrated in FIGS. 11A and 11B is a channel protection transistor, and is formed over the conductive film 203 serving as a gate electrode provided over the substrate 201 and over the substrate 201 and the conductive film 203. Formed on the insulating film 205, the insulating film 207a formed on the insulating film 205, the metal oxide film 209a overlapping with the conductive film 203 with the insulating films 205 and 207a interposed therebetween, and the metal oxide film 209a. And an insulating film 211c functioning as a channel protective film and conductive films 213a and 213b whose one end is located on the insulating film 211c and in contact with the metal oxide film 209a. In addition, an insulating film 217 formed over the insulating film 205, the metal oxide film 209a, the insulating film 211c, and the conductive films 213a and 213b, and a conductive film 243 functioning as a gate electrode formed over the insulating film 217 are provided. Have. The insulating film 205 and the insulating film 207a function as a gate insulating film. The insulating film 211c and the insulating film 217 function as gate insulating films.

図11(B)に示すように、導電膜203及び導電膜243は、絶縁膜205及び絶縁膜217に設けられる開口部241において、接続する。また、トランジスタのチャネル幅方向において、導電膜243の端部は、金属酸化物膜209aの端部の外側に位置する。また、絶縁膜217を介して金属酸化物膜209aの側面が導電膜243と対向する。また、導電膜243は、開口部241において、金属酸化物膜209aの側面と対向する。   As shown in FIG. 11B, the conductive film 203 and the conductive film 243 are connected to each other in an opening 241 provided in the insulating film 205 and the insulating film 217. In addition, in the channel width direction of the transistor, the end portion of the conductive film 243 is located outside the end portion of the metal oxide film 209a. Further, the side surface of the metal oxide film 209 a faces the conductive film 243 with the insulating film 217 interposed therebetween. The conductive film 243 faces the side surface of the metal oxide film 209a in the opening 241.

導電膜243は、導電膜221と同様の材料及び作製方法を用いて形成することができる。また、開口部241は、開口部219を形成する際に同時に形成することができる。この結果、フォトマスク数を増やすくことなく、5枚のフォトマスクを用いてトランジスタ22dを作製することができる。   The conductive film 243 can be formed using a material and a manufacturing method similar to those of the conductive film 221. The opening 241 can be formed at the same time as the opening 219 is formed. As a result, the transistor 22d can be manufactured using five photomasks without increasing the number of photomasks.

なお、図11(B)においては、導電膜203と導電膜243は直接接続する構造である。一方、図11(C)に示すように、導電膜203及び導電膜243は、導電膜253を介して電気的に接続されていてもよい。   Note that in FIG. 11B, the conductive film 203 and the conductive film 243 are directly connected to each other. On the other hand, as illustrated in FIG. 11C, the conductive film 203 and the conductive film 243 may be electrically connected to each other through the conductive film 253.

すなわち、絶縁膜205に設けられる開口部251において、導電膜203及び導電膜253が接続される。また、絶縁膜217に設けられる開口部255において、導電膜253及び導電膜243が接続される。この結果、導電膜203及び導電膜253は同電位の電圧が印加される構造である。   That is, the conductive film 203 and the conductive film 253 are connected in the opening 251 provided in the insulating film 205. In addition, the conductive film 253 and the conductive film 243 are connected to each other in the opening 255 provided in the insulating film 217. As a result, the conductive film 203 and the conductive film 253 have a structure in which a voltage having the same potential is applied.

導電膜253は、導電膜213a、213bと同様の材料及び作製方法を用いて形成することができる。図11(B)に示す開口部241と比較して、開口部251及び開口部255は、それぞれ高さが低い。この結果、それぞれの開口部における導電膜243、253の被覆率を高めることが可能である。この結果、歩留まりを高めることができる。   The conductive film 253 can be formed using a material and a manufacturing method similar to those of the conductive films 213a and 213b. Compared with the opening 241 illustrated in FIG. 11B, the opening 251 and the opening 255 each have a lower height. As a result, the coverage of the conductive films 243 and 253 in each opening can be increased. As a result, the yield can be increased.

図11(B)において、トランジスタのチャネル幅方向において、金属酸化物膜209aの側面がゲート電極として機能する導電膜243と対向する。また、図11(C)において、トランジスタのチャネル幅方向において、金属酸化物膜209aの側面が、ゲート電極として機能する導電膜203、243と同電位である導電膜253と対向する。このため、導電膜203及び導電膜243の電界が、金属酸化物膜209aの平面だけでなく、側面へも影響する。この結果、金属酸化物膜209aにおいてキャリアの流れる領域が、絶縁膜207aと金属酸化物膜209aとの界面、及び金属酸化物膜209aと絶縁膜211cとの界面のみでなく、金属酸化物膜209aの内部を含む広い範囲となるため、トランジスタにおけるキャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタのオン電流が大きくなる共に、電界効果移動度が高くなり、代表的には電界効果移動度が10cm/V・s以上、さらには20cm/V・s以上となる。なお、トランジスタのL長を0.5μm以上6.5μm以下、好ましくは1μmより大きく6μm未満とすることで、電界効果移動度の増加が顕著である。 In FIG. 11B, the side surface of the metal oxide film 209a faces the conductive film 243 functioning as a gate electrode in the channel width direction of the transistor. In FIG. 11C, the side surface of the metal oxide film 209a faces the conductive film 253 having the same potential as the conductive films 203 and 243 functioning as gate electrodes in the channel width direction of the transistor. Therefore, the electric fields of the conductive film 203 and the conductive film 243 affect not only the plane of the metal oxide film 209a but also the side surfaces. As a result, the region where carriers flow in the metal oxide film 209a is not only the interface between the insulating film 207a and the metal oxide film 209a and the interface between the metal oxide film 209a and the insulating film 211c, but also the metal oxide film 209a. Therefore, the amount of carrier movement in the transistor increases. As a result, the on-state current of the transistor is increased and the field effect mobility is increased. Typically, the field effect mobility is 10 cm 2 / V · s or more, and further 20 cm 2 / V · s or more. Note that when the L length of the transistor is 0.5 μm or more and 6.5 μm or less, preferably greater than 1 μm and less than 6 μm, the increase in field-effect mobility is significant.

また、エッチング等で加工された金属酸化物膜209aの端部においては、加工におけるダメージにより欠陥が形成される共に、不純物付着などにより汚染される。このため、トランジスタにおいてゲート電極として機能する導電膜203または導電膜243の一方のみ形成される場合、金属酸化物膜209aが真性または実質的に真性であっても、電界などのストレスが与えられることによって金属酸化物膜209aの端部は活性化され、n型の領域(低抵抗領域)となりやすい。また、当該n型の領域が、導電膜213a、213の間に直線的に設けられると、n型の領域がキャリアのパスとなってしまい、寄生チャネルが形成される。この結果、しきい値電圧におけるドレイン電流の上昇が段階的であり、且つしきい値電圧がマイナスシフトしたトランジスタとなってしまう。しかしながら、図11(B)及び図11(C)に示すように、同電位である導電膜203及び導電膜243を有し、チャネル幅方向において、導電膜243が、金属酸化物膜209aの側面と対向することで、導電膜243の電界が金属酸化物膜209aの側面へも影響する。この結果、金属酸化物膜209aの側面、または側面及びその近傍を含む端部における寄生チャネルの発生が抑制される。この結果、しきい値電圧におけるドレイン電流の上昇が急峻である、電気特性の優れたトランジスタとなる。   Further, at the end portion of the metal oxide film 209a processed by etching or the like, defects are formed due to damage in the processing and are contaminated by adhesion of impurities. Therefore, when only one of the conductive film 203 and the conductive film 243 functioning as a gate electrode in a transistor is formed, stress such as an electric field is applied even when the metal oxide film 209a is intrinsic or substantially intrinsic. As a result, the end portion of the metal oxide film 209a is activated and tends to be an n-type region (low resistance region). Further, when the n-type region is linearly provided between the conductive films 213a and 213, the n-type region becomes a carrier path, and a parasitic channel is formed. As a result, the drain current rises in the threshold voltage stepwise, and the transistor has a negative shift in the threshold voltage. However, as illustrated in FIGS. 11B and 11C, the conductive film 203 and the conductive film 243 having the same potential are included, and the conductive film 243 is a side surface of the metal oxide film 209a in the channel width direction. The electric field of the conductive film 243 also affects the side surface of the metal oxide film 209a. As a result, the generation of a parasitic channel at the side surface of the metal oxide film 209a or at the end including the side surface and the vicinity thereof is suppressed. As a result, the transistor has excellent electrical characteristics in which the drain current rises sharply at the threshold voltage.

また、導電膜203及び導電膜243を有することで、それぞれが外部からの電界を遮蔽する機能を有するため、基板201及び導電膜243の間、導電膜243上に設けられる固定電荷が金属酸化物膜209aに影響しない。この結果、ストレス試験(例えば、ゲート電極にマイナスの電位を印加する−GBT(Gate Bias−Temperature)ストレス試験)の劣化が抑制されると共に、異なるドレイン電圧におけるオン電流の立ち上がり電圧の変動を抑制することができる。   In addition, since each of the conductive film 203 and the conductive film 243 has a function of shielding an electric field from the outside, a fixed charge provided over the conductive film 243 between the substrate 201 and the conductive film 243 is a metal oxide. The film 209a is not affected. As a result, deterioration of the stress test (for example, a negative bias potential applied to the gate electrode -GBT (Gate Bias-Temperature) stress test) is suppressed, and fluctuations in the rising current of the on-current at different drain voltages are suppressed. be able to.

なお、BTストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトランジスタの特性変化(即ち、経年変化)を、短時間で評価することができる。特に、BTストレス試験前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な指標となる。BTストレス試験前後において、しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が高いトランジスタであるといえる。   Note that the BT stress test is a kind of accelerated test, and a change in characteristics (that is, a secular change) of a transistor caused by long-term use can be evaluated in a short time. In particular, the amount of change in the threshold voltage of the transistor before and after the BT stress test is an important index for examining reliability. Before and after the BT stress test, the smaller the variation amount of the threshold voltage, the higher the reliability of the transistor.

また、図11(B)及び図11(C)において、チャネル幅方向において、金属酸化物膜109aの一方の側面側に開口部が設けれ、該開口部において導電膜203及び導電膜243が電気的に接続しているが、他方の側面側にも開口部を設け、該開口部において導電膜203及び導電膜243を電気的に接続してもよい。この結果、導電膜243の抵抗値の増加を防ぐことができるとともに、金属酸化物膜209aの両側面から導電膜243の電界を金属酸化物膜209aに影響させることが可能であり、トランジスタのオン電流を増大させるとともに、電界効果移動度を高めることができる。   In FIGS. 11B and 11C, an opening is provided on one side surface of the metal oxide film 109a in the channel width direction, and the conductive film 203 and the conductive film 243 are electrically connected to the opening. However, an opening may be provided on the other side surface, and the conductive film 203 and the conductive film 243 may be electrically connected in the opening. As a result, an increase in the resistance value of the conductive film 243 can be prevented, and the electric field of the conductive film 243 can be affected on the metal oxide film 209a from both side surfaces of the metal oxide film 209a. While increasing the current, the field effect mobility can be increased.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。   Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態5)
実施の形態1乃至実施の形態4に示すトランジスタ及び容量素子を用いて、駆動回路を作製することができる。
(Embodiment 5)
A driver circuit can be manufactured using the transistor and the capacitor described in any of Embodiments 1 to 4.

また、実施の形態4に示すトランジスタ22dは、オン電流が大きく、且つ移動度が高い。このため、大電流を流す必要のあるトランジスタで構成される回路、例えばバッファにトランジスタ22dを用いることで、チャネル長及びチャネル幅を小さくすることが可能であり、トランジスタの面積を縮小することが可能である。この結果、駆動回路の面積が縮小される。周辺部に駆動回路を有する半導体装置、代表的には表示装置において、駆動回路の面積を縮小することで、表示装置における画素部の面積を増大させることができる。すなわち、表示装置の狭額縁化が可能である。   In addition, the transistor 22d described in Embodiment 4 has high on-state current and high mobility. Therefore, by using the transistor 22d as a circuit including a transistor that needs to pass a large current, for example, the buffer, the channel length and the channel width can be reduced, and the area of the transistor can be reduced. It is. As a result, the area of the drive circuit is reduced. In a semiconductor device having a driver circuit in a peripheral portion, typically a display device, the area of the pixel portion in the display device can be increased by reducing the area of the driver circuit. That is, the display device can be narrowed.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。   Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

(実施の形態6)
本実施の形態では、半導体装置の一例として、上記実施の形態で説明した半導体装置を搭載することのできる電子機器について説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, as an example of a semiconductor device, an electronic device in which the semiconductor device described in the above embodiment can be mounted is described.

電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図12に示す。   As an electronic device, for example, a television device (also referred to as a television or a television receiver), a monitor for a computer, a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone (also referred to as a mobile phone or a mobile phone device). And large game machines such as portable game machines, portable information terminals, sound reproduction apparatuses, and pachinko machines. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.

図12(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、上記実施の形態で説明した表示装置を表示部7103に用いることができる。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。   FIG. 12A illustrates an example of a television device. In the television device 7100, a display portion 7103 is incorporated in a housing 7101. Images can be displayed on the display portion 7103, and the display device described in the above embodiment can be used for the display portion 7103. Here, a structure in which the housing 7101 is supported by a stand 7105 is shown.

テレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモートコントローラ7110により行うことができる。リモートコントローラ7110が備える操作キー7109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を操作することができる。また、リモートコントローラ7110に、当該リモートコントローラから出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。   The television device 7100 can be operated with an operation switch included in the housing 7101 or a separate remote controller 7110. Channels and volume can be operated with operation keys 7109 provided in the remote controller 7110, and an image displayed on the display portion 7103 can be operated. The remote controller 7110 may be provided with a display portion 7107 for displaying information output from the remote controller.

なお、テレビジョン装置7100は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。   Note that the television device 7100 is provided with a receiver, a modem, and the like. General TV broadcasts can be received by a receiver, and connected to a wired or wireless communication network via a modem, so that it can be unidirectional (sender to receiver) or bidirectional (sender and receiver). It is also possible to perform information communication between each other or between recipients).

図12(B)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、コンピュータは、上記実施の形態で説明した表示装置を表示部7203に用いることができる。   FIG. 12B illustrates a computer, which includes a main body 7201, a housing 7202, a display portion 7203, a keyboard 7204, an external connection port 7205, a pointing device 7206, and the like. Note that the computer can use the display device described in the above embodiment for the display portion 7203.

図12(C)は携帯型遊技機であり、筐体7301と筐体7302の2つの筐体で構成されており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には表示部7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれている。また、図12(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部7307、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ7311(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7312)等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部7304および表示部7305の両方、または一方に上記実施の形態で説明した表示装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図12(C)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図12(C)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。   FIG. 12C illustrates a portable game machine, which includes two housings, a housing 7301 and a housing 7302, which are connected with a joint portion 7303 so that the portable game machine can be opened or folded. A display portion 7304 is incorporated in the housing 7301 and a display portion 7305 is incorporated in the housing 7302. In addition, the portable game machine shown in FIG. 12C includes a speaker portion 7306, a recording medium insertion portion 7307, an LED lamp 7308, input means (operation keys 7309, a connection terminal 7310, a sensor 7311 (force, displacement, position). , Speed, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical, voice, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, smell or infrared A microphone 7312) and the like. Needless to say, the structure of the portable game machine is not limited to the above, and the display device described in any of the above embodiments may be used for at least one of the display portion 7304 and the display portion 7305, or any other attached equipment. Can be provided as appropriate. The portable game machine shown in FIG. 12C reads out a program or data recorded in a recording medium and displays the program or data on a display unit, or performs wireless communication with another portable game machine to share information. It has a function. Note that the function of the portable game machine illustrated in FIG. 12C is not limited to this, and the portable game machine can have a variety of functions.

図12(D)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、上記実施の形態で説明した表示装置を表示部7402に用いることにより作製される。   FIG. 12D illustrates an example of a mobile phone. A mobile phone 7400 is provided with a display portion 7402 incorporated in a housing 7401, operation buttons 7403, an external connection port 7404, a speaker 7405, a microphone 7406, and the like. Note that the cellular phone 7400 is manufactured using the display device described in the above embodiment for the display portion 7402.

図12(D)に示す携帯電話機7400は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。   Information can be input to the cellular phone 7400 illustrated in FIG. 12D by touching the display portion 7402 with a finger or the like. In addition, operations such as making a call or creating a mail can be performed by touching the display portion 7402 with a finger or the like.

表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。   There are mainly three screen modes of the display portion 7402. The first mode is a display mode mainly for displaying an image. The first is a display mode mainly for displaying images, and the second is an input mode mainly for inputting information such as characters. The third is a display + input mode in which the display mode and the input mode are mixed.

例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部7402の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。   For example, when making a call or creating a mail, the display portion 7402 may be set to a character input mode mainly for inputting characters, and an operation for inputting characters displayed on the screen may be performed. In this case, it is preferable to display a keyboard or number buttons on most of the screen of the display portion 7402.

また、携帯電話機7400内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機7400の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。   In addition, by providing a detection device having a sensor for detecting inclination, such as a gyroscope or an acceleration sensor, in the mobile phone 7400, the orientation (vertical or horizontal) of the mobile phone 7400 is determined, and the screen display of the display portion 7402 is displayed. Can be switched automatically.

また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、または筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。   Further, the screen mode is switched by touching the display portion 7402 or operating the operation button 7403 of the housing 7401. Further, switching can be performed depending on the type of image displayed on the display portion 7402. For example, if the image signal to be displayed on the display unit is moving image data, the mode is switched to the display mode, and if it is text data, the mode is switched to the input mode.

また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。   Further, in the input mode, when a signal detected by the optical sensor of the display unit 7402 is detected and there is no input by a touch operation of the display unit 7402 for a certain period, the screen mode is switched from the input mode to the display mode. You may control.

表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。   The display portion 7402 can function as an image sensor. For example, personal authentication can be performed by touching the display portion 7402 with a palm or a finger and capturing an image of a palm print, a fingerprint, or the like. In addition, if a backlight that emits near-infrared light or a sensing light source that emits near-infrared light is used for the display portion, finger veins, palm veins, and the like can be imaged.

図12(E)は、折りたたみ式のコンピュータの一例を示している。折りたたみ式のコンピュータ7450は、ヒンジ7454で接続された筐体7451Lと筐体7451Rを備えている。また、操作ボタン7453、左側スピーカ7455Lおよび右側スピーカ7455Rの他、コンピュータ7450の側面には図示されていない外部接続ポート7456を備える。なお、筐体7451Lに設けられた表示部7452Lと、筐体7451Rに設けられた表示部7452Rが互いに対峙するようにヒンジ7454を折り畳むと、表示部を筐体で保護することができる。   FIG. 12E illustrates an example of a folding computer. The foldable computer 7450 includes a housing 7451L and a housing 7451R which are connected to each other with a hinge 7454. In addition to the operation button 7453, the left speaker 7455L, and the right speaker 7455R, an external connection port 7456 (not shown) is provided on the side surface of the computer 7450. Note that when the hinge 7454 is folded so that the display portion 7452L provided in the housing 7451L and the display portion 7452R provided in the housing 7451R face each other, the display portion can be protected by the housing.

表示部7452Lと表示部7452Rは、画像を表示する他、指などで触れると情報を入力できる。例えば、インストール済みのプログラムを示すアイコンを指でふれて選択し、プログラムを起動できる。または、表示された画像の二箇所に触れた指の間隔を変えて、画像を拡大または縮小できる。または、表示された画像の一箇所に触れた指を移動して画像を移動できる。また、キーボードの画像を表示して、表示された文字や記号を指で触れて選択し、情報を入力することもできる。   In addition to displaying images, the display portion 7452L and the display portion 7452R can input information when touched with a finger or the like. For example, an icon indicating an installed program can be selected with a finger to start the program. Alternatively, the image can be enlarged or reduced by changing the interval between the fingers touching two places of the displayed image. Alternatively, the image can be moved by moving a finger touching one place of the displayed image. It is also possible to display a keyboard image, select a displayed character or symbol by touching it with a finger, and input information.

また、コンピュータ7450に、ジャイロ、加速度センサ、GPS(Global Positioning System)受信機、指紋センサ、ビデオカメラを搭載することもできる。例えば、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、コンピュータ7450の向き(縦か横か)を判断して、表示する画面の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。   Further, the computer 7450 can be equipped with a gyro, an acceleration sensor, a GPS (Global Positioning System) receiver, a fingerprint sensor, and a video camera. For example, by providing a detection device having a sensor for detecting the inclination, such as a gyroscope or an acceleration sensor, the orientation of the computer 7450 (vertical or horizontal) is determined, and the orientation of the screen to be displayed is automatically switched. be able to.

また、コンピュータ7450はネットワークに接続できる。コンピュータ7450はインターネット上の情報を表示できる他、ネットワークに接続された他の電子機器を遠隔から操作する端末として用いることができる。   The computer 7450 can be connected to a network. The computer 7450 can display information on the Internet and can be used as a terminal for remotely operating other electronic devices connected to the network.

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。   Note that the structures, methods, and the like described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures, methods, and the like described in the other embodiments.

Claims (3)

絶縁表面上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の金属酸化物膜及び第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に、第1の厚さを有する領域、及び前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有する領域を有する第1のマスクと、前記第1の厚さと同じ厚さを有する第2のマスクを形成し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを用いて、前記第1の絶縁膜及び前記第1の金属酸化物膜をそれぞれエッチングして、第2の絶縁膜及び第3の絶縁膜、並びに第2の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜を形成し、
前記第1のマスクを加工して、第3のマスクを形成すると共に前記第2のマスクを取り除いた後、前記第3のマスクを用いて前記第2の絶縁膜をエッチングして、前記第2の金属酸化物膜上に第4の絶縁膜を形成する共に前記第3の金属酸化物膜上の前記第3の絶縁膜を取り除き、
前記第2の金属酸化物膜、前記第3の金属酸化物膜、前記第4の絶縁膜、及びゲート絶縁膜上に、窒化物絶縁膜で形成される第5の絶縁膜を形成し、
前記第5の絶縁膜の一部をエッチングして、前記第5の絶縁膜に開口部を形成した後、前記第2の金属酸化物膜に接する一対の電極、及び前記第3の金属酸化物膜に接する配線を形成し、
前記第5の絶縁膜上に、前記一対の電極の一方に接続し、且つ前記第3の金属酸化物膜の一部と重なる、透光性を有する導電膜を形成する半導体装置の作製方法であって、
前記第2の金属酸化物膜の少なくとも一部は、チャネル形成領域として機能し、
前記第3の金属酸化物膜の一部は、容量素子の一方の電極として機能し、
前記透光性を有する導電膜の一部は、前記容量素子の他方の電極として機能することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a gate electrode on the insulating surface;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first metal oxide film and a first insulating film on the gate insulating film;
A first mask having a region having a first thickness and a region having a second thickness greater than the first thickness on the first insulating film; and the same as the first thickness Forming a second mask having a thickness;
The first insulating film and the first metal oxide film are etched using the first mask and the second mask, respectively, and the second insulating film, the third insulating film, and the second Forming a second metal oxide film and a third metal oxide film;
After processing the first mask to form a third mask and removing the second mask, the second insulating film is etched using the third mask, and the second mask is removed. Forming a fourth insulating film on the metal oxide film and removing the third insulating film on the third metal oxide film;
Forming a fifth insulating film formed of a nitride insulating film on the second metal oxide film, the third metal oxide film, the fourth insulating film, and the gate insulating film;
A portion of the fifth insulating film is etched to form an opening in the fifth insulating film, and then a pair of electrodes in contact with the second metal oxide film and the third metal oxide Form wiring that contacts the film,
A method for manufacturing a semiconductor device in which a light-transmitting conductive film which is connected to one of the pair of electrodes and overlaps with part of the third metal oxide film is formed over the fifth insulating film. There,
At least a part of the second metal oxide film functions as a channel formation region,
A part of the third metal oxide film functions as one electrode of the capacitor,
Part of the light-transmitting conductive film functions as the other electrode of the capacitor, so that the semiconductor device is manufactured.
絶縁表面上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1の金属酸化物膜及び第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に、第1の厚さを有する領域、及び前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有する領域を有する第1のマスクと、前記第1の厚さと同じ厚さを有する第2のマスクを形成し、
前記第1のマスク及び前記第2のマスクを用いて、前記第1の絶縁膜及び前記第1の金属酸化物膜をそれぞれエッチングして、第2の絶縁膜及び第3の絶縁膜、並びに第2の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜を形成し、
前記第1のマスクを加工して、第3のマスクを形成すると共に前記第2のマスクを取り除いた後、前記第3のマスクを用いて前記第2の絶縁膜をエッチングして、前記第2の金属酸化物膜上に第4の絶縁膜を形成する共に、前記第3の金属酸化物膜上の前記第3の絶縁膜を取り除き、
前記第2の金属酸化物膜に接する一対の電極、及び前記第3の金属酸化物膜に接する配線を形成し、
前記一対の電極、前記第4の絶縁膜、前記第3の金属酸化物膜、及び前記配線上に、窒化物絶縁膜で形成される第5の絶縁膜を形成し、
前記第5の絶縁膜の一部をエッチングして、前記第5の絶縁膜に開口部を形成した後、前記一対の電極の一方に接続し、且つ前記第3の金属酸化物膜の一部と重なる、透光性を有する導電膜を形成する半導体装置の作製方法であって、
前記第2の金属酸化物膜の少なくとも一部は、チャネル形成領域として機能し、
前記第3の金属酸化物膜の一部は、容量素子の一方の電極として機能し、
前記透光性を有する導電膜の一部は、前記容量素子の他方の電極として機能することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a gate electrode on the insulating surface;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a first metal oxide film and a first insulating film on the gate insulating film;
A first mask having a region having a first thickness and a region having a second thickness greater than the first thickness on the first insulating film; and the same as the first thickness Forming a second mask having a thickness;
The first insulating film and the first metal oxide film are etched using the first mask and the second mask, respectively, and the second insulating film, the third insulating film, and the second Forming a second metal oxide film and a third metal oxide film;
After processing the first mask to form a third mask and removing the second mask, the second insulating film is etched using the third mask, and the second mask is removed. Forming a fourth insulating film on the metal oxide film and removing the third insulating film on the third metal oxide film;
Forming a pair of electrodes in contact with the second metal oxide film and a wiring in contact with the third metal oxide film;
Forming a fifth insulating film formed of a nitride insulating film on the pair of electrodes, the fourth insulating film, the third metal oxide film, and the wiring;
A part of the fifth insulating film is etched to form an opening in the fifth insulating film, and then connected to one of the pair of electrodes, and a part of the third metal oxide film A method for manufacturing a semiconductor device which forms a light-transmitting conductive film that overlaps with
At least a part of the second metal oxide film functions as a channel formation region,
A part of the third metal oxide film functions as one electrode of the capacitor,
Part of the light-transmitting conductive film functions as the other electrode of the capacitor, so that the semiconductor device is manufactured.
請求項1又は請求項2において、
前記第5の絶縁膜を形成した後、前記ゲート絶縁膜及び前記第5の絶縁膜に開口部を形成するとともに、前記ゲート電極の一部を露出させ、前記透光性を有する導電膜を形成するとともに、前記ゲート電極と接続し且つ前記第2の金属酸化物膜と重なる導電膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 1 or claim 2 ,
After forming the fifth insulating film, an opening is formed in the gate insulating film and the fifth insulating film, and a part of the gate electrode is exposed to form the light-transmitting conductive film. And forming a conductive film which is connected to the gate electrode and overlaps with the second metal oxide film.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018006412A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-11 Boe Technology Group Co., Ltd. Thin film transistor, gate drive on array and display apparatus having the same, and fabricating method thereof
CN110651358A (en) 2017-05-19 2020-01-03 株式会社半导体能源研究所 Semiconductor device, display device, and method for manufacturing semiconductor device
JP6799123B2 (en) * 2018-09-19 2020-12-09 シャープ株式会社 Active matrix substrate and its manufacturing method

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100611042B1 (en) * 1999-12-27 2006-08-09 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Liquid crystal display and method for fabricating the same
JP5148912B2 (en) * 2006-04-06 2013-02-20 株式会社半導体エネルギー研究所 Liquid crystal display device, semiconductor device, and electronic device
JP2008134625A (en) * 2006-10-26 2008-06-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device, display device and electronic apparatus
KR101375831B1 (en) * 2007-12-03 2014-04-02 삼성전자주식회사 Display device using oxide semiconductor thin film transistor
JP5525224B2 (en) * 2008-09-30 2014-06-18 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device
JP2010177223A (en) 2009-01-27 2010-08-12 Videocon Global Ltd Liquid crystal display device and method of manufacturing the same
US20100224880A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JP2010230744A (en) * 2009-03-26 2010-10-14 Videocon Global Ltd Liquid crystal display and method for manufacturing the same
WO2011039853A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 キヤノン株式会社 Thin-film transistor
JP2011091110A (en) * 2009-10-20 2011-05-06 Canon Inc Circuit using oxide semiconductor element and method of manufacturing the same, and display device
WO2011077607A1 (en) * 2009-12-21 2011-06-30 シャープ株式会社 Active matrix substrate, display panel provided with same, and method for manufacturing active matrix substrate
KR102047354B1 (en) * 2010-02-26 2019-11-21 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device
TWI432865B (en) * 2010-12-01 2014-04-01 Au Optronics Corp Pixel structure and manufactrung method thereof
KR20120063809A (en) * 2010-12-08 2012-06-18 삼성전자주식회사 Thin film transistor array panel
TWI544525B (en) * 2011-01-21 2016-08-01 半導體能源研究所股份有限公司 Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2012160679A (en) * 2011-02-03 2012-08-23 Sony Corp Thin-film transistor, display device, and electronic apparatus
JP5685989B2 (en) * 2011-02-28 2015-03-18 ソニー株式会社 Display device and electronic device
WO2013021607A1 (en) * 2011-08-10 2013-02-14 シャープ株式会社 Liquid crystal display device, and method for manufacturing liquid crystal display device
US9082861B2 (en) * 2011-11-11 2015-07-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Transistor with oxide semiconductor channel having protective layer
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