WO2013146216A1 - 半導体装置、半導体装置の製造方法および表示装置 - Google Patents

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美崎 克紀
松原 邦夫
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シャープ株式会社
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    • G02F1/1362Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device including a thin film transistor, a method for manufacturing the semiconductor device, and a display device.
  • An active matrix liquid crystal display device generally includes a substrate (hereinafter referred to as “TFT substrate”) on which a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) is formed as a switching element for each pixel, a color filter, and the like. And a liquid crystal layer provided between the TFT substrate and the counter substrate.
  • the TFT substrate has an auxiliary capacitance together with the TFT.
  • the auxiliary capacitor is a capacitor that is provided in parallel with the liquid crystal capacitor in order to hold a voltage applied to the liquid crystal layer (electrically referred to as “liquid crystal capacitor”) of the pixel.
  • a TFT substrate or a display device including the TFT substrate may be referred to as a semiconductor device.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal display device provided with an auxiliary capacitor including a transparent auxiliary capacitor electrode (sometimes referred to as a transparent auxiliary capacitor).
  • a liquid crystal display device having such an auxiliary capacitor can be applied to a high-definition liquid crystal display device because high light utilization efficiency and sufficient auxiliary capacitance can be obtained without reducing the aperture ratio of the pixel. Has been.
  • Patent Document 1 discloses an active matrix liquid crystal display device using an oxide semiconductor TFT as a switching element (for example, Patent Document 2).
  • the oxide semiconductor TFT disclosed in Patent Document 2 includes an etch stop layer on the oxide semiconductor layer, and protects the channel region of the oxide semiconductor layer.
  • the inventor has found the problem described below when a transparent auxiliary capacitor is employed in a semiconductor device.
  • the transparent auxiliary capacitance electrode is electrically connected to an auxiliary capacitance wiring that supplies a signal to the transparent auxiliary capacitance electrode.
  • the transparent auxiliary capacitance electrode and the auxiliary capacitance wiring are formed in different layers, and an insulating layer exists between the transparent auxiliary capacitance electrode and the auxiliary capacitance wiring. Therefore, the transparent auxiliary capacitance electrode is electrically connected to the auxiliary capacitance wiring through a contact hole formed in the insulating layer located between the transparent auxiliary capacitance electrode and the auxiliary capacitance wiring.
  • a conductive connection layer that overlaps the contact hole is formed on the auxiliary capacitance line, and the auxiliary capacitance line and the transparent auxiliary capacitance electrode are electrically connected via the connection layer.
  • the contact hole (opening) or the above-described auxiliary capacitance wiring When a connection layer that electrically connects the transparent auxiliary capacitance electrode is formed, the area of the contact hole and the connection layer becomes larger than necessary, resulting in a problem that the aperture ratio of the pixel is lowered.
  • the etch stop layer disclosed in Patent Document 2 is formed on a TFT substrate, this problem becomes significant.
  • Embodiments of the present invention have been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having an auxiliary capacitance, a method for manufacturing the semiconductor device, and a display device including the semiconductor device, in which a decrease in the aperture ratio of the pixel is suppressed. Is to provide.
  • a semiconductor device includes a substrate and a thin film transistor formed on the substrate.
  • the thin film transistor includes a gate electrode, a gate insulating layer formed on the gate electrode, and the gate insulation.
  • a semiconductor device having an oxide semiconductor layer formed on a layer, and a source electrode and a drain electrode electrically connected to the oxide semiconductor layer, the protective layer being in contact with the source electrode and the drain electrode
  • An interlayer insulating layer including: a first transparent electrode formed on the interlayer insulating layer; a dielectric layer formed on the first transparent electrode; and the dielectric on the dielectric layer
  • a second transparent electrode formed so as to overlap at least a part of the first transparent electrode with a layer interposed therebetween, an auxiliary capacitance wiring formed of the same conductive film as the gate electrode, and the auxiliary capacitor
  • a first connection layer electrically connected to the wiring and formed from the same conductive film as the source electrode or the drain electrode; formed from the same conductive film as the second transparent electrode; and A second connection layer that is not electrically connected to the two
  • a connection opening for electrically connecting the transparent electrode and the first connection layer, and when viewed from the normal direction of the substrate, the second connection layer and the connection opening are the first connection, respectively.
  • the first transparent electrode has a portion overlapping with the first connection layer when viewed from the normal direction of the substrate, and the portion overlapping with the first connection layer is overlapped with the substrate. When viewed from the normal direction, the symmetry point is inside the connection opening.
  • the first transparent electrode is not in direct contact with the first connection layer, and a part of the first transparent electrode is in direct contact with the second connection layer;
  • One connection layer is in direct contact with the second connection layer, and the first transparent electrode is electrically connected to the auxiliary capacitance line through the first connection layer and the second connection layer.
  • the second connection layer covers at least a part of a side surface of the connection opening.
  • a portion of the first transparent electrode is in contact with the second connection layer, perpendicular to the substrate and includes the symmetry point, and In a second cross section different from the first cross section, the first transparent electrode is not in contact with the second connection layer.
  • connection opening includes a first opening formed in the protective layer and a second opening formed in the dielectric layer, and at least one of side surfaces of the second opening. The portion is aligned with the side surface of the first opening.
  • the interlayer insulating layer further includes an organic insulating layer, and the organic insulating layer has a third opening that overlaps the first connection layer when viewed from the normal direction of the substrate. At least a part of the first and second openings is formed in the third opening.
  • the first transparent electrode covers at least a part of a side surface of the third opening.
  • the semiconductor device described above further includes an etch stop layer formed so as to cover a channel region of the oxide semiconductor layer, and the gate insulating layer is formed on the storage capacitor line.
  • the etch stop layer is formed on the gate insulating layer, and the gate insulating layer and the etch stop layer overlap with the auxiliary capacitance wiring when viewed from the normal direction of the substrate.
  • An opening, and in the fourth opening, at least a part of a side surface of the gate insulating layer is aligned with a side surface of the etch stop layer, and the first connection layer is in the fourth opening, Covering at least a part of the side surface of the gate insulating layer and the side surface of the etch stop layer.
  • the semiconductor device described above further includes a gate terminal portion formed on the substrate, and the gate terminal portion includes a gate terminal connection layer formed of the same conductive film as the gate electrode;
  • a third connection layer electrically connected to the gate terminal connection layer and formed of the same conductive film as the source electrode or the drain electrode, and the gate insulating layer is formed on the gate terminal connection layer
  • the gate insulating layer and the etch stop layer have a fifth opening that overlaps the gate terminal connection layer when viewed from the normal direction of the substrate, and the third connection layer includes the first connection layer. 5 Cover at least part of the side surface of the opening.
  • the oxide semiconductor layer includes an In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • a display device is disposed between the semiconductor device described above, a counter substrate disposed to face the semiconductor device, and provided with at least a blue color filter, and the counter substrate and the semiconductor device.
  • the second transparent electrode has a plurality of slit-shaped openings in a pixel, and the first transparent electrode exists at least under the plurality of openings and functions as a common electrode. To do.
  • a method for manufacturing a semiconductor device is a method for manufacturing a semiconductor device including a thin film transistor, in which (A) a step of forming a gate electrode and auxiliary capacitance wiring on a substrate, and (B) the gate A step of forming a gate insulating layer on the electrode and the auxiliary capacitance wiring; and (C) an oxide semiconductor layer overlapping the gate electrode when viewed from the normal direction of the substrate on the gate insulating layer. And (D) forming an insulating film on the oxide semiconductor layer and the gate insulating layer, and etching the part of the gate insulating layer and the insulating film, thereby forming a method for the substrate.
  • the above-described method for manufacturing a semiconductor device includes (F) a step of forming a protective layer on the source electrode and the drain electrode, and (G) a method for forming the substrate on the protective layer.
  • the first transparent electrode is formed so as to cover at least a part of a side surface of the third opening; and (I) a dielectric film is formed on the first transparent electrode, and the dielectric
  • the method further includes the step of forming a dielectric layer having a fourth opening exposing a part of the first connection layer by simultaneously etching the body film and the protective layer.
  • the semiconductor device manufacturing method includes: (J) a second transparent electrode and a second connection layer not electrically connected to the second transparent electrode on the dielectric layer.
  • the second connection layer is electrically connected to the first transparent electrode and the first connection layer in the fourth opening, and at least a side surface of the fourth opening is formed.
  • the method further includes a step of covering the part.
  • the oxide semiconductor layer includes an In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • a semiconductor device having an auxiliary capacitance, a method for manufacturing the semiconductor device, and a display device including the semiconductor device, which can suppress a decrease in the aperture ratio of the pixel, are provided.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the TFT 100A along the line A1-A1 ′ in FIG. 1
  • FIG. 2B is a schematic cross-section of the auxiliary capacitance connecting portion 200A along the line B1-B1 ′ in FIG.
  • FIG. 4C is a schematic cross-sectional view of the auxiliary capacitance connecting portion 200A along the line C1-C1 ′ in FIG. 1
  • FIG. 4D is a gate terminal along the line D1-D1 ′ in FIG. It is a typical sectional view of portion 300A.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining, and (a4) to (e4) are schematic cross-sectional views for explaining a method of forming the gate terminal portion 300A.
  • (A1) to (c1) are schematic cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the TFT 100A, and (a2) to (c2) and (a3) to (c3) are methods for forming the auxiliary capacitance connecting portion 200A, respectively.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining, and (a4) to (e4) are schematic cross-sectional views for explaining a method of forming the gate terminal portion 300A.
  • (A1) to (c1) are schematic cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the TFT 100A, and (a2) to (c2) and (a3) to (c3) are methods for forming the auxiliary capacitance connecting portion 200A, respectively.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining, and (a4) to (c4) are schematic cross-sectional views for explaining a method of forming the gate terminal portion 300A. It is a typical top view of semiconductor device (TFT substrate) 1000B of other embodiments by the present invention. It is a typical top view of semiconductor device (TFT substrate) 1000C of further another embodiment by the present invention.
  • (A) is a schematic cross-sectional view of the TFT 100C along the line A2-A2 ′ of FIG. 6, and (b) is a schematic cross-sectional view of the TFT 100C along the line D2-D2 ′ of FIG.
  • FIG. 7C is a schematic cross-sectional view of the auxiliary capacity connecting portion 200C along the line B2-B2 ′ in FIG.
  • FIG. 6D is an illustration of the auxiliary capacity connecting portion 200C along the line C2-C2 ′ in FIG.
  • FIG. 7E is a schematic cross-sectional view
  • FIG. 6E is a schematic cross-sectional view of the gate terminal portion 300C along the line E2-E2 ′ of FIG.
  • (A1) to (e1) and (a2) to (e2) are schematic cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the TFT 100C
  • (a3) to (e3) and (a4) to (e4) are auxiliary
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for forming the capacitor connection portion 200C
  • (a5) to (e5) are schematic cross-sectional views illustrating a method for forming the gate terminal portion 300C.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for forming the capacitor connection portion 200C, and (a5) to (c5) are schematic cross-sectional views illustrating a method for forming the gate terminal portion 300C. It is a typical top view of semiconductor device (TFT substrate) 1000D of further another embodiment by the present invention.
  • 10A is a schematic cross-sectional view of the TFT 100D along the line A3-A3 ′ in FIG. 10, and FIG.
  • FIG. 10B is a schematic cross-section of the auxiliary capacitor connection portion 200D along the line B3-B3 ′ in FIG.
  • FIG. 11D is a schematic cross-sectional view of the auxiliary capacitance connecting portion 200D along the line C3-C3 ′ in FIG. 10
  • FIG. 10D is a gate terminal along the line D3-D3 ′ in FIG. It is typical sectional drawing of the part 300D.
  • (A1) to (c1) are schematic cross-sectional views for explaining a manufacturing method of the TFT 100D
  • (a2) to (c2) and (a3) to (c3) are methods for forming the auxiliary capacitance connecting portion 200D, respectively.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining, and (a4) to (c4) are schematic cross-sectional views for explaining a method of forming the gate terminal portion 300D.
  • (A1) and (b1) are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the TFT 100D
  • (a2), (b2), (a3), and (b3) are methods for forming the auxiliary capacitance connecting portion 200D, respectively.
  • (a4) and (b4) are typical sectional views explaining the formation method of gate terminal part 300D, respectively.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view taken along the line AB in FIG. 14.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a display device 5000 for explaining an arrangement relationship between the auxiliary capacitance line 12 and the blue color filter B. It is a typical top view of semiconductor device 1300a of a comparative example.
  • (A) is a schematic cross-sectional view of the TFT 130a along the line AA ′ in FIG. 19, and (b) is a schematic cross-sectional view of the auxiliary capacitance connecting portion 230a along the line BB ′ in FIG.
  • FIG. It is a typical top view of semiconductor device 1300b of a comparative example.
  • (A) is a schematic cross-sectional view of the TFT 130b along the line AA ′ in FIG. 21, and (b) is a schematic view of the auxiliary capacitance connecting portion 230b along the line BB ′ in FIG.
  • An embodiment of a semiconductor device according to the present invention is a TFT substrate used in an active matrix type liquid crystal display device.
  • the semiconductor device of this embodiment widely includes TFT substrates used for various display devices other than liquid crystal display devices, electronic devices, and the like.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a planar structure of a semiconductor device (TFT substrate) 1000A of the present embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the TFT 100A along the line A1-A1 'of FIG.
  • FIGS. 2B and 2C are schematic cross-sectional views of the auxiliary capacitor connecting portion 200A along the lines B1-B1 'and C1-C1' of FIG. 1, respectively.
  • FIG. 2D is a schematic cross-sectional view of the gate terminal portion 300A along the line D1-D1 'of FIG.
  • the semiconductor device (TFT substrate) 1000A includes a substrate 1 and a thin film transistor (TFT) 100A formed on the substrate 1.
  • TFT 100A is electrically connected to the gate electrode 6a, the gate insulating layer 7 formed on the gate electrode 6a, the oxide semiconductor layer 9 formed on the gate insulating layer 7, and the oxide semiconductor layer 9. Source electrode 8s and drain electrode 8d.
  • the “gate electrode” is an electrode that overlaps with the oxide semiconductor layer 9 and controls the conductivity of the oxide semiconductor layer 9 when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • an etch stop layer 11 is formed so as to cover the channel region of the oxide semiconductor layer 9. As will be described later, the etch stop layer 11 may not be formed.
  • the TFT substrate 1000A includes an interlayer insulating layer 23 including a protective layer 13 in contact with the source electrode 8s and the drain electrode 8d, a first transparent electrode 15 formed on the interlayer insulating layer 23, and the first transparent electrode 15.
  • at least a part of the second transparent electrode 19 is disposed so as to overlap the first transparent electrode 15 with the dielectric layer 17 interposed therebetween, thereby forming a capacitor. This capacity functions as an auxiliary capacity.
  • the TFT substrate 1000A includes an auxiliary capacitance line 12 formed from the same conductive film as the gate electrode 6a, and an electrically conductive film that is electrically connected to the auxiliary capacitance line 12 and that is the same as the source electrode 8s or the drain electrode 8d. And a second connection layer 19a formed from the same conductive film as the second transparent electrode 19 and not electrically connected to the second transparent electrode 19.
  • the insulating layer (for example, the protective layer 13) located between the first connection layer 8x and the second connection layer 19a electrically connects the second connection layer 19a, the first transparent electrode 15, and the first connection layer 8x.
  • a connection opening (contact hole) CH2 to be connected is provided.
  • the insulating layer located between the first connection layer 8x and the second connection layer 19a has, for example, a single layer structure or a stacked structure of two or more layers.
  • the insulating layer positioned between the first connection layer 8x and the second connection layer 19a can be formed of, for example, an inorganic material (for example, SiNx), an organic material (for example, a transparent resin), an inorganic material, and an organic material. .
  • the second connection layer 8 x and the connection opening CH 2 overlap with at least a part of the first connection layer 8 x, respectively, and the first transparent electrode 15 extends from the normal direction of the substrate 1.
  • it has a portion that overlaps the first connection layer 8x.
  • the portion overlapping the first connection layer 8x has a point-symmetric shape in which the symmetry point is located in the connection opening CH2 when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the first transparent electrode 15 is not in direct contact with the first connection layer 8x.
  • a part of the first transparent electrode 15 is in direct contact with the second connection layer 19a.
  • the first connection layer 8x is in direct contact with the second connection layer 19a.
  • the first transparent electrode 15 is electrically connected to the auxiliary capacitance line 12 via the first connection layer 8x and the second connection layer 19a. Accordingly, the signal supplied to the auxiliary capacitance line 12 is supplied from the auxiliary capacitance line 12 to the first connection layer 8x, from the first connection layer 8x to the second connection layer 19a, and from the second connection layer 19a to the first. It is supplied to the transparent electrode 15.
  • the TFT substrate 1000A having such a configuration can determine the size of the contact hole without considering misalignment or the like, the contact hole can be made small, and as a result, the decrease in the aperture ratio of the pixel is suppressed.
  • the portion of the first transparent electrode 15 that overlaps the first connection layer 8x has a point-symmetric shape, contact between the first transparent electrode 15 and the second transparent electrode 19 even if misalignment occurs. The area does not change. For example, depending on the process conditions, the shape of the portion of the first transparent electrode 15 that overlaps the first connection layer 8x may not be point-symmetric.
  • the first transparent electrode 15 has a point-symmetric shape. Furthermore, since the sizes of the first connection layer 8x, the second connection layer 19a, and the contact hole CH2 can be determined without considering misalignment or the like, the first connection layer 8x, the second connection layer 19a, and the contact hole 19a The size can be made as small as possible, and a decrease in the aperture ratio of the pixel can be suppressed.
  • the second connection layer 19a preferably covers at least a part of the side surface of the connection opening CH2.
  • a first cross section (for example, shown in FIG. 2B) including a symmetry point of a portion perpendicular to the substrate 1 and overlapping the first connection layer 8x of the first transparent electrode 15.
  • a part of the first transparent electrode 15 is formed so as to be in contact with the second connection layer 19a, and is a part perpendicular to the substrate 1 and overlapping the first connection layer 8x of the first transparent electrode 15
  • the first transparent electrode 15 does not come into contact with the second connection layer 19a in a second cross section (for example, the CC ′ cross section shown in FIG. 2C) different from the first cross section.
  • the first transparent electrode 15 has an opening 15 u that overlaps the first connection layer 8 x when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • connection opening CH2 includes an opening 13u formed in the protective layer 13 and an opening 17u formed in the dielectric layer 17. It is preferable that at least a part of the side surface of the opening 17u is aligned with the side surface of the opening 13u.
  • the interlayer insulating layer 23 further includes an organic insulating layer 14.
  • the organic insulating layer 14 has an opening 14 u that overlaps the first connection layer 8 x when viewed from the normal direction of the substrate 1. At least a part of the openings 13u and 17u is preferably formed in the opening 14u. Moreover, it is preferable that the 1st transparent electrode 15 covers at least one part of the side surface of the opening part 14u.
  • the TFT 100A includes the etch stop layer 11 formed so as to cover the channel region of the oxide semiconductor layer 9.
  • the gate insulating layer 7 is formed on the auxiliary capacitance line 12.
  • the etch stop layer 11 is formed on the gate insulating layer 7.
  • the gate insulating layer 7 and the etch stop layer 11 have an opening 11 u that overlaps the storage capacitor line 12 when viewed from the normal direction of the substrate 1. It is preferable that at least a part of the side surface of the gate insulating layer 7 is aligned with the side surface of the etch stop layer 11 in the opening 11u.
  • the first connection layer 8x preferably covers at least a part of the side surface of the gate insulating layer 7 and the side surface of the etch stop layer 11 in the opening 11u.
  • the depth of the contact hole CH2 that electrically connects the second connection layer 19a and the auxiliary capacitance wiring 12 can be reduced. Is less likely to occur. Further, when the source electrode 8s and the drain electrode 8d are formed, the auxiliary capacitance wiring 12 can be prevented from being etched and disconnected.
  • the TFT substrate 1000A can be manufactured by a simplified manufacturing method, the manufacturing cost can be reduced.
  • the portion of the first transparent electrode 15 that overlaps the first connection layer 8x is formed to have a point-symmetric shape, so that even if misalignment occurs, the first transparent electrode 15 and the second transparent electrode 19 are formed.
  • the contact area with is unchanged.
  • the sizes of the first connection layer 8x, the second connection layer 19a, and the contact hole CH2 can be determined without considering misalignment or the like, the first connection layer 8x, the second connection layer 19a, and the contact hole 19a The size can be made as small as possible, and a decrease in the aperture ratio of the pixel can be suppressed.
  • the TFT substrate 1000A further includes a gate terminal portion 300A formed on the substrate 1.
  • the gate terminal portion 300A includes a gate terminal connection layer 6b formed from the same conductive film as the gate electrode 6a, and is electrically connected to the gate terminal connection layer 6b and is formed from the same conductive film as the source electrode 8s or the drain electrode 8d.
  • a third connection layer 8y formed. Note that the gate terminal connection layer 6 b is formed integrally with a gate wiring 6 described later, and is electrically connected to the gate wiring 6.
  • the gate insulating layer 7 is formed on the gate wiring 6, and the gate insulating layer 6 and the etch stop layer 11 have an opening 11q that overlaps the gate terminal connection layer 6b when viewed from the normal direction of the substrate 1. .
  • the third connection layer 8y preferably covers at least a part of the side surface of the opening 11q.
  • the TFT substrate 1000A includes a TFT 100A and an auxiliary capacitor connection portion 200A formed for each pixel, and a gate terminal portion 300A formed on a substantially outer edge of the substrate 1. Further, the TFT substrate 1000A has a plurality of gate wirings 6 and a plurality of auxiliary capacitance wirings 12 arranged in a row, and source wirings arranged in a row.
  • an interlayer insulating layer 23 is formed on the TFT 100A, a first transparent electrode (common electrode) 15 is formed on the interlayer insulating layer 23, and the first transparent A dielectric layer 17 is formed on the electrode 15, and a second transparent electrode (pixel electrode) 19 is formed on the dielectric layer 17.
  • the interlayer insulating layer 23 includes a protective layer 13 and an organic insulating layer 14.
  • the second transparent electrode 19 is electrically connected to the drain electrode 8d in a contact hole CH1 provided in the interlayer insulating layer 23.
  • the second transparent electrode 19 has a plurality of slit-shaped openings (not shown) in the pixel, and the first transparent electrode 15 has at least a plurality of slit-shaped openings (not shown). And functions as a common electrode.
  • the source electrode 8 s and the drain electrode 8 d are in contact with the oxide semiconductor layer 9 in the opening 11 v of the etch stop layer 11 formed on the oxide semiconductor layer 9.
  • the protective layer 13 is formed on the third connection layer 8y of the gate terminal portion 300A, and the dielectric layer 17 is formed on the protective layer 13. . Further, the protective layer 13 and the dielectric layer 17 are formed with a contact hole CH3 that overlaps with the third connection layer 8y when viewed from the normal direction of the substrate 1. On the dielectric layer 17, a transparent electrode 19 b made of the same conductive film as the second transparent electrode 19 is formed. The transparent electrode 19b is electrically connected to the third connection layer 8y in the contact hole CH3.
  • Each of the gate wiring 6, the gate electrode 6a, the gate terminal connection layer 6b, and the auxiliary capacitance wiring 12 has a laminated structure in which, for example, the upper layer is a W (tungsten) layer and the lower layer is a TaN (tantalum nitride) layer.
  • the gate wiring 6, the gate electrode 6a, the gate terminal connection layer 6b, and the auxiliary capacitance wiring 12 may each have a laminated structure formed of Mo (molybdenum) / Al (aluminum) / Mo.
  • the structure may have a two-layer structure, a four-layer structure or more.
  • the gate wiring 6, the gate electrode 6a, the gate terminal connection layer 6b and the auxiliary capacitance wiring 12 are selected from Cu (copper), Al, Cr (chromium), Ta (tantalum), Ti (titanium), Mo and W, respectively. Or an alloy or metal nitride containing these elements as a component.
  • the thicknesses of the gate wiring 6, the gate electrode 6a, the gate terminal connection layer 6b, and the auxiliary capacitance wiring 12 are each about 420 nm.
  • the thicknesses of the gate wiring 6, the gate electrode 6a, the gate terminal connection layer 6b, and the auxiliary capacitance wiring 12 are each preferably about 50 nm to 600 nm.
  • the gate electrode 6a and the gate terminal connection layer 6b are formed integrally with the gate wiring 6 and are electrically connected.
  • the auxiliary capacitance line 12 is not electrically connected to the gate line 6, the gate electrode 6a, and the gate terminal connection layer 6b.
  • the gate insulating layer 7 has a single layer structure.
  • the gate insulating layer 7 may be a single layer or may have a stacked structure of two or more layers.
  • the gate insulating layer 7 can be formed from, for example, silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx).
  • SiNx silicon nitride
  • SiOx silicon oxide
  • SiNx silicon nitride
  • SiOxNy silicon oxynitride
  • SiNxOy silicon nitride oxide
  • the thickness of the gate insulating layer 7 is, for example, about 300 nm.
  • the oxide semiconductor layer 9 includes, for example, an In—Ga—Zn—O-based semiconductor (hereinafter abbreviated as “In—Ga—Zn—O-based semiconductor”).
  • the In—Ga—Zn—O-based semiconductor may be amorphous or crystalline.
  • a crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor As the crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor, a crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor in which the c-axis is oriented substantially perpendicular to the layer surface is preferable.
  • Such a crystal structure of an In—Ga—Zn—O-based semiconductor is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2012-134475.
  • the entire disclosure of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-134475 is incorporated herein by reference.
  • a TFT having an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer has high mobility (more than 20 times that of an a-Si TFT) and low leakage current (less than one hundredth of that of an a-Si TFT). It is suitably used as a drive TFT and a pixel TFT.
  • the oxide semiconductor layer 9 is not limited to an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer.
  • the oxide semiconductor layer 9 includes, for example, a Zn—O based semiconductor (ZnO), an In—Zn—O based semiconductor (IZO (registered trademark)), a Zn—Ti—O based semiconductor (ZTO), and a Cd—Ge—O based semiconductor.
  • ZnO Zn—O based semiconductor
  • IZO In—Zn—O based semiconductor
  • ZTO Zn—Ti—O based semiconductor
  • Cd—Ge—O based semiconductor Cd—Pb—O based semiconductor, CdO (cadmium oxide), Mg—Zn—O based semiconductor, In—Sn—Zn—O based semiconductor (eg, In 2 O 3 —SnO 2 —ZnO), In—Ga—Sn -O based semiconductor may be included.
  • ZnO amorphous (amorphous) to which one or more of impurity elements of Group 1 element, Group 13 element, Group 14 element, Group 15 element and Group 17 element are added is added.
  • State a polycrystalline state, a microcrystalline state in which an amorphous state and a polycrystalline state are mixed, or a state in which no impurity element is added.
  • an amorphous oxide semiconductor layer is preferably used. This is because it can be manufactured at a low temperature and high mobility can be realized.
  • the thickness of the oxide semiconductor layer 9 is, for example, about 50 nm.
  • the thickness of the oxide semiconductor layer 9 is preferably about 30 nm to 100 nm, for example.
  • the etch stop layer 11 is formed in contact with the channel region of the oxide semiconductor layer 9.
  • the etch stop layer 11 is preferably formed from an insulating oxide (for example, SiO 2 ).
  • the etch stop layer 11 can be made of, for example, SiON (silicon oxynitride, silicon nitride oxide), Al 2 O 3 or Ta 2 O 5 .
  • the thickness of the etch stop layer 11 is, for example, about 150 nm.
  • the thickness of the etch stop layer 11 is preferably about 50 nm to 300 nm, for example.
  • the source electrode 8s, the drain electrode 8d, the first connection layer 8x, and the third connection layer 8y each have a laminated structure formed of, for example, Ti / Al / Ti.
  • the source electrode 8s, the drain electrode 8d, the first connection layer 8x, and the third connection layer 8y may each have a laminated structure formed of Mo / Al / Mo, and have a single-layer structure or a two-layer structure. Or you may have a laminated structure of four or more layers.
  • the source electrode 8s, the drain electrode 8d, the first connection layer 8x, and the third connection layer 8y are each an element selected from Al, Cr, Ta, Ti, Mo, and W, or an alloy containing these elements as components.
  • the source electrode 8s is electrically connected to the source wiring.
  • the thicknesses of the source electrode 8s, the drain electrode 8d, the first connection layer 8x, and the third connection layer 8y are each about 350 nm, for example.
  • the source electrode 8s, the drain electrode 8d, the first connection layer 8x, and the third connection layer 8y are each preferably about 50 nm or more and 600 nm or less, for example.
  • the protective layer 13 is made of, for example, SiNx.
  • the thickness of the protective layer 13 is about 200 nm, for example.
  • the thickness of the protective layer 13 is preferably about 100 nm to 500 nm, for example.
  • the organic insulating layer 14 is made of, for example, a photosensitive resin.
  • the thickness of the organic insulating layer 14 is about 2 ⁇ m, for example.
  • the thickness of the interlayer insulating layer 14 is preferably about 1 ⁇ m to 3 ⁇ m, for example.
  • the first transparent electrode 15, the second transparent electrode 19, the second connection layer 19a, and the transparent electrode 19b are each made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide).
  • the thicknesses of the first transparent electrode 15, the second transparent electrode 19, the second connection layer 19a, and the transparent electrode 19b are each about 50 nm, for example.
  • the thicknesses of the first transparent electrode 15, the second transparent electrode 19, the second connection layer 19a, and the transparent electrode 19b are each preferably about 20 nm or more and 200 nm or less, for example.
  • the TFT substrate 1000A can be manufactured by the method described below.
  • the manufacturing method of the TFT substrate 1000A is a manufacturing method of a semiconductor device including the TFT 100A, and (A) a step of forming the gate electrode 6a and the auxiliary capacitance wiring 12 on the substrate 1, and (B) the gate electrode 6a and A step of forming the gate insulating layer 7 on the auxiliary capacitance wiring 12, and (C) an oxide semiconductor layer 9 overlapping the gate electrode 6a when viewed from the normal direction of the substrate 1 on the gate insulating layer 7. And (D) forming an insulating film on the oxide semiconductor layer 9 and the gate insulating layer 7, and etching a part of the gate insulating layer 9 and the insulating film to thereby normalize the substrate 1.
  • the source electrode 8s and the drain electrode 8d are electrically connected to the oxide semiconductor layer 9 in the opening 11v.
  • such a manufacturing method of the TFT substrate 1000A is a simple manufacturing method, which reduces the number of steps and reduces the manufacturing cost.
  • the manufacturing method of the TFT substrate 1000A described above includes (F) a step of forming the protective layer 13 on the etch stop layer 11, and (G) when viewed from the normal direction of the substrate 1 on the protective layer 13.
  • the second transparent electrode 219 and the second connection layer 19a not electrically connected to the second transparent electrode 19 are formed on the dielectric layer 17.
  • FIGS. 3 (a1) to 3 (e1) and FIGS. 4 (a1) to (c1) are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the TFT 100A corresponding to FIG. 2 (a).
  • FIGS. 3 (a2) to 3 (e2) and FIGS. 4 (a2) to 4 (c2) are cross-sectional views illustrating a method of forming the auxiliary capacitor connecting portion 200A corresponding to FIG. 2 (b).
  • FIGS. 3 (a3) to 3 (e3) and FIGS. 4 (a3) to 4 (c3) are cross-sectional views illustrating a method of forming the auxiliary capacitor connecting portion 200A corresponding to FIG. 2 (c).
  • FIGS. 3 (a4) to 3 (e4) and FIGS. 4 (a4) to 4 (c4) are cross-sectional views illustrating a method for forming the gate terminal portion 300A corresponding to FIG. 2 (d).
  • a gate wiring metal film (thickness: for example, about 50 nm to 600 nm) is formed on the substrate 1.
  • the metal film for gate wiring is formed on the substrate 1 by sputtering or the like.
  • the gate wiring 6 and the auxiliary capacitance wiring 12 are formed by patterning the gate wiring metal film.
  • a gate electrode 6a electrically connected to the gate wiring 6 is formed in a region where the TFT 100A is formed.
  • the gate terminal connection layer 6b is formed in the region where the gate terminal portion 300A is formed.
  • the gate insulating layer 7 (thickness, for example, about 300 nm) is formed on the gate wiring 6, the gate electrode 6a, the gate terminal connection layer 6b, and the auxiliary capacitance wiring 12. It is formed by a CVD method or the like.
  • the oxide semiconductor layer 9 is formed on the gate insulating layer 7 so as to overlap the gate electrode 6a when viewed from the normal direction of the substrate 1. (Thickness, for example, about 50 nm) is formed by sputtering or the like.
  • an unillustrated etch stop film (thickness, about 150 nm) is formed on the gate insulating layer 7 and the oxide semiconductor layer 9 by a CVD method or the like. Form and pattern by a known method.
  • the etch stop layer 11 is formed so as to cover a region to be a channel region of the oxide semiconductor layer 9.
  • an opening 11 v that electrically connects a source electrode 8 s and a drain electrode 8 d described later and the oxide semiconductor layer 9 is formed. Further, in the region for forming the auxiliary capacitance connecting portion 200A shown in FIGS.
  • an etching stop film (not shown) and a part of the gate insulating layer 7 are simultaneously etched to form openings.
  • 11u is formed, and an opening 11q is formed in a region where the gate terminal portion 300A shown in FIG. 3D4 is formed.
  • the oxide semiconductor layer 9 formed under the etch stop film functions as an etch stop, the gate insulating layer 7 thereunder is not etched.
  • the openings 11u and 11q are formed so as to overlap with the auxiliary capacitance line 12 and the gate terminal connection layer 6b, respectively, when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the openings 11u and 11q are formed by a single photomask.
  • the openings 11u and 11q need not be formed in consideration of the alignment margin and the like, so that the sizes of the openings 11u and 11q can be reduced.
  • the source electrode 8s, the drain electrode 8d, the first connection layer 8x, and the third connection layer 8y are formed by a known method.
  • the source electrode 8s and the drain electrode 8d are formed on the etch stop layer 11 and are electrically connected to the oxide semiconductor layer 9 in the opening 11v of the etch stop layer 11. Is done.
  • the first connection layer 8x is formed so as to cover at least a part of the side surface of the opening 11u.
  • the first connection layer 8x is formed so as to cover the auxiliary capacitance line 12 in the opening 11u, and the first connection layer 8x is electrically connected to the auxiliary capacitance line 12.
  • the third connection layer 8y is formed so as to cover at least a part of the side surface of the opening 11q.
  • a third connection layer 8y is formed in the opening 11q so as to cover the gate terminal connection layer 6b, and the third connection layer 8y is electrically connected to the gate terminal connection layer 6b.
  • the auxiliary capacitance line 12 and the gate terminal connection layer 6b exposed by the openings 11u and 11q are protected, respectively, and the auxiliary capacitance line 12 and the gate terminal connection layer are etched. It is possible to prevent 6b from being disconnected.
  • a protective layer 13 (thickness, for example, about 150 nm) is formed on the source electrode 8s and the drain electrode 8d by, for example, the CVD method.
  • An organic insulating layer 14 (thickness, for example, about 1 ⁇ m) having openings 14v and 14u thereon is formed by photolithography.
  • the opening 14v is formed so as to overlap the drain electrode 8d when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the opening 14u is formed so as to overlap with the first connection layer 8x when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the organic insulating layer 14 is not formed and the protective layer 13 is exposed.
  • a first transparent electrode 15 is formed on the organic insulating layer 14 by sputtering or the like.
  • the first transparent electrode 15 is formed so as to cover at least a part of the side surface of the opening 14u in the region for forming the storage capacitor connection portion 200A shown in FIG. 4B2.
  • the first transparent electrode 15 is formed so as not to cover the side surface of the opening 14v in the region shown in FIG.
  • the first transparent electrode 15 is not formed in the region shown in FIG.
  • the first transparent electrode 15 has an opening 15u that overlaps the first connection layer 8x when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the portion of the first transparent electrode 15 that overlaps the first connection layer 8x is formed to have a point-symmetric shape, so that even if misalignment occurs, the first transparent electrode 15 and the second transparent electrode 19 are formed.
  • the contact area with is unchanged.
  • a dielectric film (insulating film) (not shown) is formed on the first transparent electrode 15 and the protective layer 13 by a CVD method or the like.
  • the dielectric film having contact holes (openings) CH1 to CH3 is obtained by simultaneously etching a part of the dielectric film and the protective layer 13. 17 is formed.
  • the contact hole CH1 is formed so as to expose a part of the drain electrode 8d.
  • the contact hole CH2 is formed so as to expose a part of the first connection layer 8x.
  • the contact hole CH3 is formed so as to expose a part of the third connection layer 8y.
  • the dielectric layer 17 is formed so as to cover at least part of the side surfaces of the openings 14v and 14u.
  • the dielectric layer 17 is formed so as to expose at least a part of the first transparent electrode 15 located in the contact hole CH2.
  • the second transparent electrode 19, the second connection layer 19a, and the transparent electrode 19b are sputtered on the dielectric layer 17 from the same transparent conductive film. It is formed by the method.
  • the second transparent electrode 19, the second connection layer 19a, and the transparent electrode 19b are not electrically connected to each other.
  • the second transparent electrode 19 is electrically connected to the drain electrode 8d in the contact hole CH1.
  • the second connection layer 19a is electrically connected to the first transparent electrode 15 and the first connection layer 8x in the contact hole CH2.
  • the first transparent electrode 15 is electrically connected to the auxiliary capacitance line 12 via the second connection layer 19a.
  • the transparent electrode 19b is electrically connected to the third connection layer 8y in the contact hole CH3.
  • a modified TFT substrate 1000B of the TFT substrate 1000A will be described with reference to FIG. Further, the description will be made in comparison with the TFT substrates 1300a and 1300b of the comparative example shown in FIGS. Constituent elements common to the TFT substrate 1000 ⁇ / b> A are denoted by the same reference numerals to avoid duplicate description.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of the TFT substrate 1000B.
  • a schematic cross-sectional view of the TFT substrate 1000B along the lines A1-A1 ′, B1-B1 ′, C1-C1 ′, and D1-D1 ′ shown in FIG. 5 is shown in FIGS. Refer to 2 (d).
  • FIG. 19 is a schematic plan view of a TFT substrate 1300a of a comparative example.
  • FIG. 20A is a schematic cross-sectional view of the TFT 130a along the line A-A 'of FIG.
  • FIG. 20B is a schematic cross-sectional view of the auxiliary capacitor connecting portion 230a along the line B-B ′ of FIG.
  • FIG. 21 is a schematic plan view of a TFT substrate 1300b of a comparative example.
  • FIG. 22A is a schematic cross-sectional view of the TFT 130b taken along the line A-A 'of FIG.
  • FIG. 22B is a schematic cross-sectional view of the TFT 130b taken along line B-B ′ in FIG.
  • the TFT substrates 1300a and 1300b of the comparative example have TFTs 130a and 130b, respectively.
  • the TFT substrates 1300a and 1300b of the comparative example have auxiliary capacitance connection portions 230a and 230b, respectively.
  • the TFT substrates 1300a and 1300b of the comparative example were formed on the protective layer 13 formed on the TFTs 130a and 130b, the organic insulating layer 14 formed on the protective layer 13, and the organic insulating layer 14, respectively.
  • the first transparent electrode 15, the dielectric layer 17 formed on the first transparent electrode 15, and the second transparent electrode 19 formed on the dielectric layer 17 are included.
  • the dielectric layer 17 has an opening 17 u located on the first transparent electrode 15.
  • the area near the opening 17u is an area that does not contribute to display.
  • the second transparent electrode 19 is electrically connected to the drain electrode 8d in the contact hole CH1.
  • the auxiliary capacitance connecting portions 230a and 230b are electrically connected to the auxiliary capacitance wiring 12, the first connection layer 8x electrically connected to the auxiliary capacitance wiring 12, and the first connection layer 8x in the contact hole CH2. 2 connection layers 19a.
  • the first transparent electrode 15 is electrically connected to the second connection layer 19a in the opening 17u. Thereby, the first transparent electrode 15 is electrically connected to the auxiliary capacitance line 12 via the first connection layer 8x and the second connection layer 19a.
  • the first transparent electrode 15 and the second connection layer 19a are electrically connected in the contact hole CH2. Therefore, in the TFT substrate 1000B, it is not necessary to form the opening 17u as shown in FIGS. 19 to 22, and the area of the second transparent electrode (pixel electrode) 19 can be increased as much as possible.
  • the manufacturing method of the TFT substrate 1000B is the same as that of the TFT substrate 1000A, description thereof is omitted.
  • TFT substrate 1000C according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • Constituent elements common to the TFT substrate 1000 ⁇ / b> A are assigned the same reference numerals to avoid duplication of explanation.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of a planar structure of the semiconductor device (TFT substrate) 1000C of the present embodiment.
  • FIGS. 7A and 7B are schematic cross-sectional views of the TFT 100C taken along lines A2-A2 'and D2-D2' in FIG. 6, respectively.
  • FIG. 7C and FIG. 7D are schematic cross-sectional views of the auxiliary capacitor connecting portion 200C along the lines B2-B2 'and C2-C2' of FIG. 1, respectively.
  • FIG. 7E is a schematic cross-sectional view of the gate terminal portion 300C taken along line E2-E2 'of FIG.
  • the main difference between the TFT substrate 1000C and the TFT substrate 1000A is that all of the oxide semiconductor layer 9 is on the gate wiring 6, and the auxiliary capacitance wiring 12 is in the vicinity of the gate wiring 6.
  • the TFT substrate 1000 ⁇ / b> C when viewed from the normal direction of the substrate 1, at least a part of the drain electrode 8 d overlaps the auxiliary capacitance wiring 12 through the gate insulating layer 7 and the etch stop layer 11.
  • the TFT substrate 1000C having such a structure can improve the aperture ratio of the pixel because the oxide semiconductor layer 9 is not present in the pixel.
  • FIGS. 8 (a1) to 8 (e1) and FIGS. 9 (a1) to 9 (c1) are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the TFT 100C corresponding to FIG. 7 (a).
  • FIGS. 8 (a2) to 8 (e2) and FIGS. 9 (a2) to 9 (c2) are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the TFT 100C corresponding to FIG. 7 (b).
  • 8 (a3) to FIG. 8 (e3) and FIG. 9 (a3) to FIG. 9 (c3) are cross-sectional views illustrating a method for forming the auxiliary capacitor connecting portion 200C corresponding to FIG. 7 (c).
  • FIGS. 8 (a1) to 8 (e1) and FIGS. 9 (a1) to 9 (c1) are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the TFT 100C corresponding to FIG. 7 (a).
  • FIGS. 8 (a2) to 8 (e2) and FIGS. 9 (a2) to 9 (c2) are cross-sectional views illustrating
  • FIGS. 8 (a4) to 8 (e4) and FIGS. 9 (a4) to 9 (c4) are cross-sectional views illustrating a method of forming the auxiliary capacitor connecting portion 200C corresponding to FIG. 7 (d).
  • FIGS. 8 (a5) to 8 (e5) and FIGS. 9 (a5) to 9 (c5) are cross-sectional views illustrating a method of forming the gate terminal portion 300C corresponding to FIG. 7 (e).
  • a metal film for gate wiring (not shown) is formed on the substrate 1 by the method described above.
  • the metal film for gate wiring is formed on the substrate 1 by sputtering or the like.
  • the gate wiring metal film 6 and the auxiliary capacitance wiring 12 including the gate terminal connection layer 6b are formed by patterning the gate wiring metal film.
  • the auxiliary capacitance line 12 is formed in the vicinity of the gate line 6.
  • a gate insulating layer 7 is formed on the gate wiring 6 and the auxiliary capacitance wiring 12 by a CVD method or the like.
  • the oxide semiconductor layer 9 is formed on the gate insulating layer 7 so as to overlap the gate wiring 6 when viewed from the normal direction of the substrate 1. Is formed by sputtering or the like.
  • an etch stop film (not shown) is formed on the gate insulating layer 7 and the oxide semiconductor layer 9 by a CVD method or the like, and is performed by a known method. Pattern.
  • the etch stop layer 11 is formed so as to cover a region to be a channel region of the oxide semiconductor layer 9.
  • the etch stop layer 11 has an opening 11v that electrically connects a source electrode 8s and a drain electrode 8d described later to the oxide semiconductor layer 9. It is formed. Further, in the region for forming the storage capacitor connecting portion 200C shown in FIGS.
  • etch stop film not shown
  • gate insulating layer 7 are simultaneously etched to form an opening portion.
  • 11u is formed.
  • An opening 11q is formed in the region where the gate terminal portion 300C shown in FIG. 8D5 is formed.
  • the oxide semiconductor layer 9 formed under the etch stop film functions as an etch stop, so that the gate insulating layer 7 thereunder is not etched. .
  • the openings 11u and 11q are formed so as to overlap the auxiliary capacitance line 12 and the gate terminal connection layer 6b, respectively, when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the source electrode 8s, the drain electrode 8d, the first connection layer 8x, and the third connection layer 8y are formed by a known method.
  • the source electrode 8s and the drain electrode 8d are formed on the etch stop layer 11, and the oxide semiconductor layer is formed in the opening 11v of the etch stop layer 11. 9 is electrically connected.
  • the first connection layer 8x is formed so as to cover at least a part of the side surface of the opening 11u.
  • the first connection layer 8x is formed so as to cover the auxiliary capacitance line 12 in the opening 11u, and the first connection layer 8x is electrically connected to the auxiliary capacitance line 12.
  • the third connection layer 8y is formed so as to cover at least a part of the side surface of the opening 11q.
  • a third connection layer 8y is formed in the opening 11q so as to cover the gate terminal connection layer 6b, and the third connection layer 8y is electrically connected to the gate wiring 6.
  • the auxiliary capacitance line 12 and the gate terminal connection layer 6b exposed by the openings 11u and 11q are protected, respectively, and the auxiliary capacitance line 12 and the gate terminal connection layer are etched. It is possible to prevent 6b from being disconnected.
  • the protective layer 13 is formed on the source electrode 8s and the drain electrode 8d by, eg, CVD, and the openings 14v and 14u are formed on the protective layer 13.
  • the organic insulating layer 14 having the above is formed by a photolithography method.
  • the opening 14v is formed so as to overlap the drain electrode 8d when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the opening 14u is formed so as to overlap with the first connection layer 8x when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the organic insulating layer 14 is not formed, and the protective layer 13 is exposed.
  • the first transparent electrode 15 is formed on the organic insulating layer 14 by sputtering or the like.
  • the first transparent electrode 15 is formed so as to cover at least a part of the side surface of the opening 14u in the region for forming the storage capacitor connection portion 200C shown in FIG. 9B3.
  • the first transparent electrode 15 is formed so as not to cover the side surface of the opening 14v in the region shown in FIG. 9 (b2).
  • the first transparent electrode 15 is not formed in the region shown in FIG. 9 (b5).
  • the first transparent electrode 15 has an opening 15u that overlaps the first connection layer 8x when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the portion of the first transparent electrode 15 that overlaps the first connection layer 8x is formed to have a point-symmetric shape, so that even if misalignment occurs, the first transparent electrode 15 and the second transparent electrode 19 are formed.
  • the contact area with is unchanged.
  • a dielectric film (insulating film) (not shown) is formed on the first transparent electrode 15 and the protective layer 13 by a CVD method or the like.
  • the dielectric film having contact holes (openings) CH1 to CH3 is obtained by simultaneously etching a part of the dielectric film and the protective layer 13. 17 is formed.
  • the contact hole CH1 is formed so as to expose a part of the drain electrode 8d.
  • the contact hole CH2 is formed so as to expose a part of the first connection layer 8x.
  • the contact hole CH3 is formed so as to expose a part of the third connection layer 8y.
  • the dielectric layer 17 is formed so as to cover at least part of the side surfaces of the openings 14v and 14u.
  • the dielectric layer 17 is formed so as to expose at least a part of the first transparent electrode 15 located in the contact hole CH2.
  • the second transparent electrode 19, the second connection layer 19a and the transparent electrode 19b are sputtered on the dielectric layer 17 from the same transparent conductive film. It is formed by the method.
  • the second transparent electrode 19, the second connection layer 19a, and the transparent electrode 19b are not electrically connected to each other.
  • the second transparent electrode 19 is electrically connected to the drain electrode 8d in the contact hole CH1.
  • the second connection layer 19a is electrically connected to the first transparent electrode 15 and the first connection layer 8x in the contact hole CH2.
  • the first transparent electrode 15 is electrically connected to the auxiliary capacitance line 12 via the second connection layer 19a.
  • the transparent electrode 19b is electrically connected to the third connection layer 8y in the contact hole CH3.
  • TFT substrate 1000D according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • Constituent elements common to the TFT substrate 1000 ⁇ / b> A are assigned the same reference numerals to avoid duplication of explanation.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of a planar structure of the semiconductor device (TFT substrate) 1000D of the present embodiment.
  • FIG. 11A is a schematic cross-sectional view of the TFT 100D along the line A3-A3 'of FIG.
  • FIG. 11B and FIG. 11C are schematic cross-sectional views of the auxiliary capacitance connecting portion 200D along the B3-B3 ′ line and the C3-C3 ′ line in FIG. 10, respectively.
  • FIG. 11D is a schematic cross-sectional view of the gate terminal portion 300D along the line D3-D3 'of FIG.
  • the TFT substrate 1000D is different from the TFT substrate 1000A in that it does not have the etch stop layer 11.
  • the TFT substrate 1000D is a TFT substrate including a channel etch type TFT 100D. Since the TFT substrate 1000D having such a configuration does not need to form the etch stop layer 11, it is manufactured by a simple method and the manufacturing cost is reduced.
  • the TFT substrate 1000D is manufactured by the following method, for example.
  • the manufacturing method of the TFT substrate 1000D is a manufacturing method of a semiconductor device including the TFT 100D, and (A) a step of forming the gate electrode 6a and the auxiliary capacitance wiring 12 on the substrate, and (B) the gate electrode 6a and the auxiliary capacitor wiring.
  • the first connection layer 8x is formed so as to be electrically connected to the auxiliary capacitance line 12 and to cover at least a part of the side surface of the opening 7u, and the source electrode 8s and the drain electrode
  • the pole 8d includes a step of being electrically connected to the oxide semiconductor layer 9.
  • FIGS. 12 (a1) to 12 (c1), 13 (a1), and 13 (b1) are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the TFT 100D corresponding to FIG. 11 (a).
  • FIGS. 12 (a2) to 12 (c2), 13 (a2), and 13 (b2) are cross-sectional views illustrating a method of forming the auxiliary capacitor connecting portion 200C corresponding to FIG. 11 (b).
  • FIGS. 12 (a3) to 12 (c3), 13 (a3), and 13 (b3) are cross-sectional views illustrating a method of forming the auxiliary capacitor connecting portion 200C corresponding to FIG. 11 (c).
  • 12 (a4) to 12 (c4), 13 (a4), and 13 (b4) are cross-sectional views illustrating a method of forming the gate terminal portion 300D corresponding to FIG. 11 (d).
  • the auxiliary capacitance wiring 12 including the gate wiring 6, the gate electrode 6a, and the gate terminal connection layer 6b is formed on the substrate 1.
  • the gate insulating layer 7 is formed on the gate wiring 6, the gate electrode 6a, and the auxiliary capacitance wiring 12.
  • openings 7u and 7q are formed in the gate insulating layer 7, as shown in FIGS. 12 (a1) to 12 (a4).
  • the opening 7 u is formed so as to overlap with the auxiliary capacitance line 12 when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the opening 7q is formed so as to overlap with the gate terminal connection layer 6b when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the oxide semiconductor layer 9 that overlaps the gate electrode 6a when formed in the normal direction of the substrate 1 is formed on the gate insulating layer 7 by the method described above.
  • the source electrode 8s, the drain electrode 8d, the first connection layer 8x, and the third connection layer 8y are formed from the same conductive film by a known method. .
  • the source electrode 8s and the drain electrode 8d are formed so as to be electrically connected to the oxide semiconductor layer 9.
  • the first connection layer 8x is formed to cover at least a part of the side surface of the opening 7u.
  • the first connection layer 8x is formed so as to cover the auxiliary capacitance line 12 in the opening 7u, and the first connection layer 8x is electrically connected to the auxiliary capacitance line 12.
  • FIG. 12B1 to 12B4 the source electrode 8s, the drain electrode 8d, the first connection layer 8x, and the third connection layer 8y are formed from the same conductive film by a known method. .
  • the source electrode 8s and the drain electrode 8d are formed so as to be electrically connected to the oxide semiconductor layer 9.
  • the first connection layer 8x is formed to cover at least a part of the side surface of the opening 7u.
  • the third connection layer 8y is formed so as to cover at least part of the side surface of the opening 7q.
  • a third connection layer 8y is formed in the opening 11q so as to cover the gate terminal connection layer 6b, and the third connection layer 8y is electrically connected to the gate wiring 6.
  • the protective layer 13 is formed on the source electrode 8s and the drain electrode 8d by, for example, the CVD method, and the openings 14v and 14u are formed on the protective layer 13.
  • the organic insulating layer 14 having the above is formed by a photolithography method.
  • the opening 14v is formed so as to overlap the drain electrode 8d when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the opening 14u is formed so as to overlap with the first connection layer 8x when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the organic insulating layer 14 is not formed, and the protective layer 13 is exposed.
  • a first transparent electrode 15 is formed on the organic insulating layer 14 by sputtering or the like.
  • the first transparent electrode 15 is formed so as to cover at least a part of the side surface of the opening 14u in the region for forming the storage capacitor connection portion 200D shown in FIG.
  • the first transparent electrode 15 is formed so as not to cover the side surface of the opening 14v in the region shown in FIG.
  • the first transparent electrode 15 is not formed in the region shown in FIG.
  • the first transparent electrode 15 has an opening 15u that overlaps the first connection layer 8x when viewed from the normal direction of the substrate 1.
  • the portion of the first transparent electrode 15 that overlaps the first connection layer 8x is formed to have a point-symmetric shape, so that even if misalignment occurs, the first transparent electrode 15 and the second transparent electrode 19 are formed.
  • the contact area with is unchanged.
  • a dielectric film (insulating film) (not shown) is formed on the first transparent electrode 15 and the protective layer 13 by a CVD method or the like.
  • the dielectric film 17 having contact holes (openings) CH1 to CH3 is formed by simultaneously etching a part of the dielectric film and the protective layer 13. Form.
  • the contact hole CH1 is formed so as to expose a part of the drain electrode 8d.
  • the contact hole CH2 is formed so as to expose a part of the first connection layer 8x.
  • the contact hole CH3 is formed so as to expose a part of the third connection layer 8y.
  • the dielectric layer 17 is formed so as to cover at least part of the side surfaces of the openings 14v and 14u.
  • the dielectric layer 17 is formed so as to expose at least a part of the first transparent electrode 15 located in the contact hole CH2.
  • the second transparent electrode 19, the second connection layer 19a, and the transparent electrode 19b are sputtered on the dielectric layer 17 from the same transparent conductive film. It is formed by the method.
  • the second transparent electrode 19, the second connection layer 19a, and the transparent electrode 19b are not electrically connected to each other.
  • the second transparent electrode 19 is electrically connected to the drain electrode 8d in the contact hole CH1.
  • the second connection layer 19a is electrically connected to the first transparent electrode 15 and the first connection layer 8x in the contact hole CH2.
  • the first transparent electrode 15 is electrically connected to the auxiliary capacitance line 12 via the second connection layer 19a.
  • the transparent electrode 19b is electrically connected to the third connection layer 8y in the contact hole CH3.
  • FIG. 14 is a schematic plan view for explaining the wiring configuration.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view along the line AB in FIG.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view near the contact hole 111 in FIG.
  • TFT substrates 1000A to 1000D can adopt a wiring configuration disclosed in, for example, International Publication No. 2005/029450.
  • International Publication No. 2005/029450 the entire disclosure of International Publication No. WO 2005/029450 is incorporated herein by reference.
  • the 14 has a plurality of gate wirings 6 formed on the substrate 1, an insulating layer 7 covering the plurality of gate wirings 6, and a plurality of TFT substrates. And a plurality of source lines 8 intersecting each other.
  • a plurality of TFTs (not shown in FIG. 14) are formed in the vicinity of the intersections of the plurality of gate lines 6 and the plurality of source lines 8.
  • Each of the plurality of TFTs is electrically connected to the pixel electrode (second transparent electrode) 19.
  • the pixel electrode 19 is formed in the display area 101.
  • a plurality of gate terminals 300 that respectively input signals to the plurality of gate lines 6, and a plurality of gate terminals 300 provided around the display area 101.
  • a plurality of gate routing lines 108 and 110 that respectively route the gate lines 6 to a plurality of gate terminals 300, and a periphery of the display area 101 (below the display area 101 in FIG. 14), and a plurality of source lines 8 are respectively connected.
  • a plurality of source routing wirings 112 led to a plurality of source terminals 400 are provided.
  • the gate terminal 300 and the source terminal 400 are arranged in the vicinity of any one side (the lower side in the present embodiment) of the display area 101. In this way, by arranging both terminals 300 and 400 in the vicinity of one side of the display area 101, the left and right peripheral areas of the display area 101 are not occupied by the terminals 300 and 400, but are located around the display area 101. The area of the region can be reduced, and a narrow frame can be realized.
  • the plurality of gate lead-out lines 108 and 110 are the same conductive film as the source line 8 on the lead-out line 108 formed from the same conductive film as the gate line 6 and the gate insulating layer 7 covering the lead-out line 108, respectively. It is comprised from the routing wiring 110 formed from. Further, as shown in FIGS. 14 and 15, the lead wirings 108 and the lead wirings 110 are alternately arranged without overlapping each other in plan view.
  • the routing wiring 110 formed on the gate insulating layer 7 is electrically connected to the gate wiring 6 and the gate terminal 300 through contact holes 111 and 113 formed in the gate insulating layer 7, respectively. As shown in FIG. 16, the gate wiring 6 is converted into a routing wiring 110 of a different layer through the contact hole 111.
  • the contact hole 113 is similarly converted.
  • the above-described wiring configuration can be adopted for the TFT substrates 1000A to 1000D described above.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device 5000 having any one of the TFT substrates 1000A to 1000D.
  • the broken line arrow in FIG. 17 represents the electric field direction.
  • FIG. 18 is a schematic plan view for explaining the positional relationship between the auxiliary capacitance wiring 12 and the color filter layer 1200.
  • the display device 5000 includes any one of the TFT substrates 1000A to 1000D, a counter substrate 2000 disposed so as to face the TFT substrates 1000A to 1000D, and the counter substrate 2000 and the TFT substrate 2000.
  • the liquid crystal layer 50 is disposed.
  • the TFT substrates 1000A to 1000D have a plurality of pixels, and the second transparent electrode 19 is separated for each pixel and functions as a pixel electrode.
  • the second transparent electrode 19 has a plurality of slit-shaped openings in the pixel, and the first transparent electrode 15 exists at least under the plurality of openings and functions as a common electrode.
  • the display device 5000 is, for example, an FFS (Fringe Field Switching) mode liquid crystal display device.
  • FFS Flexible Field Switching
  • Such a display device 5000 is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-53443. The entire disclosure of JP 2011-53443 is incorporated herein by reference.
  • FIG. 18 is a schematic plan view for explaining the arrangement relationship between the auxiliary capacitance wiring 12 and the color filter layer 1200.
  • FIG. 18 the components of the display device 5000 other than the color filter layer 1200 and the auxiliary capacitance line 12 are omitted for the sake of clarity.
  • the display device 5000 includes the above-described TFT substrate 1000A and the counter substrate 2000 on which the color filter layer 1200 is formed.
  • the color filter layer 1200 has at least a blue color filter B.
  • the color filter layer 1200 includes a blue color filter B, a red color filter R, and a green color filter G.
  • the auxiliary capacitance line 12 is preferably formed on the substrate 1 so as to face the blue color filter B.
  • the contact hole CH2 of the storage capacitor connection portions 200A to 200D is formed so as to face the blue color filter B.
  • the blue color is improved in display quality (for example, luminance and contrast ratio) even if the aperture ratio of the pixel is slightly reduced. Therefore, even if the size of the contact hole CH2 is somewhat increased and the aperture ratio of the pixel is decreased, a significant decrease in display quality can be suppressed.
  • the embodiments of the present invention can be widely applied to semiconductor devices having thin film transistors on a substrate.
  • it is suitably used for a semiconductor device having a thin film transistor such as an active matrix substrate and a display device including such a semiconductor device.

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Abstract

 半導体装置(1000A)は、酸化物半導体層9を有するTFT(100A)と、補助容量配線(12)と、補助容量配線(12)に電気的に接続された第1透明電極(15)とを備える。第1透明電極(15)は、基板(1)の法線方向から見たとき、第1接続層(8x)と重なる部分を有する。第1接続層(8x)と重なる部分は、基板(1)の法線方向から見たとき、対称点が接続開口部(CH2)内に位置する点対称な形状を有する。第1透明電極(15)は、第1接続層(8x)と直接接していない。第1透明電極(15)の一部は、第2接続層(8x)と直接接する。第1接続層(8x)は、第2接続層(19a)と直接接する。第1透明電極(15)は、第1接続層(8x)および第2接続層(19a)を介して、補助容量配線(12)と電気的に接続されている。

Description

半導体装置、半導体装置の製造方法および表示装置
 本発明は、薄膜トランジスタを備える半導体装置および半導体装置の製造方法、ならびに表示装置に関する。
 アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、一般に、画素毎にスイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;以下、「TFT」とも呼ぶ)が形成された基板(以下、「TFT基板」と呼ぶ)と、カラーフィルタなどが形成された対向基板と、TFT基板と対向基板との間に設けられた液晶層とを備えている。TFT基板は、TFTとともに補助容量を有する。補助容量は、画素の液晶層(電気的には、「液晶容量」と呼ばれる)に印加された電圧を保持するために、液晶容量に対して電気的に並列に設けられる容量である。なお、本願明細書において、TFT基板やTFT基板を備える表示装置を半導体装置と呼ぶことがある。
 特許文献1には、透明な補助容量電極を含む補助容量(透明補助容量という場合がある)を備える液晶表示装置が開示されている。このような補助容量を備える液晶表示装置は、画素の開口率を低下させることなく、高い光利用効率と十分な補助容量を得ることができるので、高精細化した液晶表示装置に適応され得るとされている。
 一方、近年、シリコン半導体に代わって、酸化物半導体を用いてTFTの活性層を形成することが提案されている。このようなTFTを「酸化物半導体TFT」と称する。酸化物半導体は、アモルファスシリコンよりも高い移動度を有している。このため、酸化物半導体TFTは、アモルファスシリコンTFTよりも高速で動作することが可能である。例えば特許文献1には、酸化物半導体TFTをスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置が開示されている(例えば、特許文献2)。また、特許文献2に開示されている酸化物半導体TFTは、酸化物半導体層の上にエッチストップ層を有し、酸化物半導体層のチャネル領域を保護している。
特開2001-33818号公報 特開2011-191764号公報
 発明者は、半導体装置に透明補助容量を採用した場合、以下に説明する問題を見出した。
 透明補助容量電極を備える透明補助容量において、透明補助容量電極は、透明補助容量電極に信号を供給する補助容量配線に電気的に接続されている。透明補助容量電極と補助容量配線とは形成されている層が異なり、透明補助容量電極と補助容量配線との間には絶縁層が存在する。したがって、透明補助容量電極は、透明補助容量電極と補助容量配線と間に位置する絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して、補助容量配線に電気的に接続されている。なお、補助容量配線上にコンタクトホールと重なる導電性の接続層を形成し、接続層を介して、補助容量配線と透明補助容量電極とを電気的に接続させる場合もある。
 このとき透明補助容量電極と補助容量配線との間の絶縁層が2層以上の多層構造を有する場合、例えば、アライメントマージンなどを考慮して、コンタクトホール(開口部)や、上述の補助容量配線と透明補助容量電極とを電気的に接続させる接続層を形成すると、コンタクトホールや接続層の面積が必要以上に大きくなり、画素の開口率が低下するという問題が生じる。特に、特許文献2に開示されているエッチストップ層をTFT基板に形成する場合、この問題が顕著となる。
 本発明の実施形態は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、画素の開口率の低下を抑制した、補助容量を有する半導体装置、半導体装置の製造方法および半導体装置を備える表示装置を提供することにある。
 本発明の実施形態における半導体装置は、基板と、前記基板上に形成された薄膜トランジスタとを備え、前記薄膜トランジスタは、ゲート電極と、前記ゲート電極の上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層の上に形成された酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層に電気的に接続されたソース電極およびドレイン電極とを有する半導体装置であって、前記ソース電極および前記ドレイン電極と接する保護層を含む層間絶縁層と、前記層間絶縁層の上に形成された第1透明電極と、前記第1透明電極の上に形成された誘電体層と、前記誘電体層の上に、前記誘電体層を介して前記第1透明電極の少なくとも一部と重なるように形成された第2透明電極と、前記ゲート電極と同一の導電膜から形成された補助容量配線と、前記補助容量配線と電気的に接続され、かつ、前記ソース電極または前記ドレイン電極と同一の導電膜から形成された第1接続層と、前記第2透明電極と同一の導電膜から形成され、かつ、前記第2透明電極に電気的に接続されていない第2接続層とをさらに備え、前記第1接続層と前記第2接続層との間に位置する絶縁層は、前記第2接続層と前記第1透明電極および前記第1接続層とを電気的に接続させる接続開口部を有し、前記基板の法線方向から見たとき、前記第2接続層および前記接続開口部は、それぞれ前記第1接続層の少なくとも一部と重なり、前記第1透明電極は、前記基板の法線方向から見たとき、前記第1接続層と重なる部分を有し、前記第1接続層と重なる部分は、前記基板の法線方向から見たとき、対称点が前記接続開口部内に位置する点対称な形状を有し、前記第1透明電極は、前記第1接続層と直接接しておらず、前記第1透明電極の一部は、前記第2接続層と直接接し、前記第1接続層は、前記第2接続層と直接接し、前記第1透明電極は、前記第1接続層および前記第2接続層を介して、前記補助容量配線と電気的に接続されている。
 ある実施形態において、前記第2接続層は、前記接続開口部の側面の少なくとも一部を覆う。
 ある実施形態において、前記基板に垂直で前記対称点を含む第1断面において、前記第1透明電極の一部は、前記第2接続層と接し、前記基板に垂直で前記対称点を含み、かつ、前記第1断面とは異なる第2断面において、前記第1透明電極は、前記第2接続層と接していない。
 ある実施形態において、前記接続開口部は、前記保護層に形成された第1開口部と、前記誘電体層に形成された第2開口部とを含み、前記第2開口部の側面の少なくとも一部は、前記第1開口部の側面と整合している。
 ある実施形態において、前記層間絶縁層は、有機絶縁層をさらに含み、前記有機絶縁層は、前記基板の法線方向から見たとき、前記第1接続層と重なる第3開口部を有し、前記第1および第2開口部の少なくとも一部は、前記第3開口部内に形成されている。
 ある実施形態において、前記第1透明電極は、前記第3開口部の側面の少なくとも一部を覆う。
 ある実施形態において、上述の半導体装置は、前記酸化物半導体層のチャネル領域を覆うように形成されたエッチストップ層をさらに有し、前記ゲート絶縁層は、前記補助容量配線の上に形成されており、前記エッチストップ層は、前記ゲート絶縁層の上に形成されており、前記ゲート絶縁層および前記エッチストップ層は、前記基板の法線方向から見たとき、前記補助容量配線と重なる第4開口部を有し、前記第4開口部内において、前記ゲート絶縁層の側面の少なくとも一部は、前記エッチストップ層の側面と整合し、前記第1接続層は、前記第4開口部における、前記ゲート絶縁層の側面および前記エッチストップ層の側面の少なくとも一部を覆う。
 ある実施形態において、上述の半導体装置は、前記基板上に形成されたゲート端子部をさらに有し、前記ゲート端子部は、前記ゲート電極と同一の導電膜から形成されたゲート端子接続層と、前記ゲート端子接続層に電気的に接続され、前記ソース電極または前記ドレイン電極と同一の導電膜から形成された第3接続層とを備え、前記ゲート絶縁層は、前記ゲート端子接続層の上に形成されており、前記ゲート絶縁層および前記エッチストップ層は、前記基板の法線方向からみたとき、前記ゲート端子接続層と重なる第5開口部を有し、前記第3接続層は、前記第5開口部の側面の少なくとも一部を覆う。
 ある実施形態において、前記酸化物半導体層はIn-Ga-Zn-O系の半導体を含む。
 本発明の実施形態による表示装置は、上述の半導体装置と、前記半導体装置と対向するように配置され、少なくとも青カラーフィルタを備える対向基板と、前記対向基板と前記半導体装置との間に配置された液晶層と、複数の画素とを有し、前記第2透明電極は、画素毎に分離され、画素電極として機能し、前記補助容量配線は、前記青カラーフィルタと対向するように形成されている。
 ある実施形態において、前記第2透明電極は、画素内に、スリット状の複数の開口部を有し、前記第1透明電極は、少なくとも前記複数の開口部の下方に存在し、共通電極として機能する。
 本発明の実施形態における半導体装置の製造方法は、薄膜トランジスタを備えた半導体装置の製造方法であって、(A)基板上に、ゲート電極および補助容量配線を形成する工程と、(B)前記ゲート電極および前記補助容量配線の上にゲート絶縁層を形成する工程と、(C)前記ゲート絶縁層の上に、前記基板の法線方向から見たとき、前記ゲート電極と重なる酸化物半導体層を形成する工程と、(D)前記酸化物半導体層の上および前記ゲート絶縁層の上に絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁層の一部および前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記基板の法線方向から見たとき、前記補助容量配線と重なる第1開口部と、前記酸化物半導体層の一部を露出する第2開口部とを有するエッチストップ層を形成する工程と、(E)同一の導電膜からソース電極、ドレイン電極および第1接続層を形成する工程であって、前記第1接続層は、前記補助容量配線に電気的に接続され、かつ、前記第1開口部の側面の少なくとも一部を覆うように形成され、前記ソース電極およびドレイン電極は、前記第2開口部内で前記酸化物半導体層に電気的に接続される工程とを包含する。
 ある実施形態において、上述の半導体装置の製造方法は、(F)前記ソース電極および前記ドレイン電極の上に、保護層を形成する工程と、(G)前記保護層の上に、前記基板の法線方向から見たとき、前記補助容量配線と重なる第3開口部を有する有機絶縁層を形成する工程と、(H)前記有機絶縁層の上に、第1透明電極を形成する工程であって、前記第1透明電極は、前記第3開口部の側面の少なくとも一部を覆うように形成される工程と、(I)前記第1透明電極の上に、誘電体膜を形成し、前記誘電体膜と前記保護層とを同時にエッチングすることにより、前記第1接続層の一部を露出する第4開口部を有する誘電体層を形成する工程とをさらに包含する。
 ある実施形態において、上述の半導体装置の製造方法は、(J)前記誘電体層の上に、第2透明電極と、前記第2透明電極に電気的に接続されていない第2接続層とを形成する工程であって、前記第2接続層は、前記第4開口部内で、前記第1透明電極および前記第1接続層に電気的に接続され、かつ、前記第4開口部の側面の少なくとも一部を覆う工程をさらに包含する。
 ある実施形態において、前記酸化物半導体層はIn-Ga-Zn-O系の半導体を含む。
 本発明の実施形態によれば、画素の開口率の低下を抑制することが可能な、補助容量を有する半導体装置、半導体装置の製造方法および半導体装置を備える表示装置が提供される。
本発明の実施形態による半導体装置(TFT基板)1000Aの模式的な平面図である。 (a)は図1のA1-A1’線に沿ったTFT100Aの模式的な断面図であり、(b)は図1のB1-B1’線に沿った補助容量接続部200Aの模式的な断面図であり、(c)は図1のC1-C1’線に沿った補助容量接続部200Aの模式的な断面図であり、(d)は図1のD1-D1’線に沿ったゲート端子部300Aの模式的な断面図である。 (a1)~(e1)はそれぞれTFT100Aの製造方法を説明する模式的な断面図であり、(a2)~(e2)および(a3)~(e3)はそれぞれ補助容量接続部200Aの形成方法を説明する模式的な断面図であり、(a4)~(e4)はそれぞれゲート端子部300Aの形成方法を説明する模式的な断面図である。 (a1)~(c1)はそれぞれTFT100Aの製造方法を説明する模式的な断面図であり、(a2)~(c2)および(a3)~(c3)はそれぞれ補助容量接続部200Aの形成方法を説明する模式的な断面図であり、(a4)~(c4)はそれぞれゲート端子部300Aの形成方法を説明する模式的な断面図である。 本発明による他の実施形態の半導体装置(TFT基板)1000Bの模式的な平面図である。 本発明によるさらに他の実施形態の半導体装置(TFT基板)1000Cの模式的な平面図である。 (a)は図6のA2-A2’線に沿ったTFT100Cの模式的な断面図であり、(b)は図6のD2-D2’線に沿ったTFT100Cの模式的な断面図であり、(c)は図6のB2-B2’線に沿った補助容量接続部200Cの模式的な断面図であり、(d)は図6のC2-C2’線に沿った補助容量接続部200Cの模式的な断面図であり、(e)は図6のE2-E2’線に沿ったゲート端子部300Cの模式的な断面図である。 (a1)~(e1)および(a2)~(e2)はそれぞれTFT100Cの製造方法を説明する模式的な断面図であり、(a3)~(e3)および(a4)~(e4)はそれぞれ補助容量接続部200Cの形成方法を説明する模式的な断面図であり、(a5)~(e5)はそれぞれゲート端子部300Cの形成方法を説明する模式的な断面図である。 (a1)~(c1)および(a2)~(c2)はそれぞれTFT100Cの製造方法を説明する模式的な断面図であり、(a3)~(c3)および(a4)~(c4)はそれぞれ補助容量接続部200Cの形成方法を説明する模式的な断面図であり、(a5)~(c5)はそれぞれゲート端子部300Cの形成方法を説明する模式的な断面図である。 本発明によるさらに他の実施形態の半導体装置(TFT基板)1000Dの模式的な平面図である。 (a)は図10のA3-A3’線に沿ったTFT100Dの模式的な断面図であり、(b)は図10のB3-B3’線に沿った補助容量接続部200Dの模式的な断面図であり、(d)は図10のC3-C3’線に沿った補助容量接続部200Dの模式的な断面図であり、(d)は図10のD3-D3’線に沿ったゲート端子部300Dの模式的な断面図である。 (a1)~(c1)はそれぞれTFT100Dの製造方法を説明する模式的な断面図であり、(a2)~(c2)および(a3)~(c3)はそれぞれ補助容量接続部200Dの形成方法を説明する模式的な断面図であり、(a4)~(c4)はそれぞれゲート端子部300Dの形成方法を説明する模式的な断面図である。 (a1)および(b1)はそれぞれTFT100Dの製造方法を説明する模式的な断面図であり、(a2)、(b2)、(a3)および(b3)はそれぞれ補助容量接続部200Dの形成方法を説明する模式的な断面図であり、(a4)および(b4)はそれぞれゲート端子部300Dの形成方法を説明する模式的な断面図である。 配線構造を説明するTFT基板の模式的な平面図である。 図14のA-B線に沿った模式的な断面図である。 図14のコンタクトホール111付近の模式的な断面図である。 本発明の実施形態による表示装置5000の模式的な断面図である。 補助容量配線12と青カラーフィルタBとの配置関係を説明する表示装置5000の模式的な平面図である。 比較例の半導体装置1300aの模式的な平面図である。 (a)は、図19のA-A’線に沿ったTFT130aの模式的な断面図であり、(b)は、図19のB-B’線に沿った補助容量接続部230aの模式的な断面図である。 比較例の半導体装置1300bの模式的な平面図である。 (a)は、図21のA-A’線に沿ったTFT130bの模式的な断面図であり、(b)は、図21のB-B’線に沿った補助容量接続部230bの模式的な断面図である。
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態による半導体装置および半導体装置の製造方法ならびに表示装置を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。
 本発明による半導体装置の実施形態は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に使用されるTFT基板である。なお、本実施形態の半導体装置は、液晶表示装置以外の各種表示装置や電子機器などに用いられるTFT基板を広く含むものとする。
 図1は、本実施形態の半導体装置(TFT基板)1000Aの平面構造の一例を模式的に示す図である。図2(a)は、図1のA1-A1’線に沿ったTFT100Aの模式的な断面図である。図2(b)および図2(c)は、それぞれ図1のB1-B1’線およびC1-C1’線に沿った補助容量接続部200Aの模式的な断面図である。図2(d)は、図1のD1-D1’線に沿ったゲート端子部300Aの模式的な断面図である。
 図1および図2(a)~図2(d)に示すように、半導体装置(TFT基板)1000Aは、基板1と、基板1上に形成された薄膜トランジスタ(TFT)100Aを備える。TFT100Aは、ゲート電極6aと、ゲート電極6aの上に形成されたゲート絶縁層7と、ゲート絶縁層7の上に形成された酸化物半導体層9と、酸化物半導体層9に電気的に接続されたソース電極8sおよびドレイン電極8dとを有する。なお、本願明細書において、「ゲート電極」とは、基板1の法線方向から見たとき、酸化物半導体層9と重なり、酸化物半導体層9の導電性を制御する電極である。TFT100Aにおいて、酸化物半導体層9のチャネル領域を覆うようにエッチストップ層11が形成されている。後述するが、エッチストップ層11は形成されない場合もある。
 TFT基板1000Aは、ソース電極8sおよびドレイン電極8dと接する保護層13を含む層間絶縁層23と、層間絶縁層23の上に形成された第1透明電極15と、第1透明電極15の上に形成された誘電体層17と、誘電体層17の上に、誘電体層17を介して第1透明電極15の少なくとも一部と重なるように形成された第2透明電極19とを有する。本実施形態において、第2透明電極19の少なくとも一部が、誘電体層17を介して第1透明電極15と重なるように配置され、容量を形成している。この容量は補助容量として機能する。
 さらに、TFT基板1000Aは、ゲート電極6aと同一の導電膜から形成された補助容量配線12と、補助容量配線12と電気的に接続され、かつ、ソース電極8sまたはドレイン電極8dと同一の導電膜から形成された第1接続層8xと、第2透明電極19と同一の導電膜から形成され、かつ、第2透明電極19に電気的に接続されていない第2接続層19aとをさらに備える。第1接続層8xと第2接続層19aとの間に位置する絶縁層(例えば、保護層13)は、第2接続層19aと第1透明電極15および第1接続層8xとを電気的に接続させる接続開口部(コンタクトホール)CH2を有する。第1接続層8xと第2接続層19aとの間に位置する絶縁層は、例えば単層構造や2層以上の積層構造を有する。第1接続層8xと第2接続層19aとの間に位置する絶縁層は、例えば無機材料(例えば、SiNx)や、有機材料(例えば、透明樹脂)や、無機材料および有機材料から形成され得る。
 基板1の法線方向から見たとき、第2接続層8xおよび接続開口部CH2は、それぞれ第1接続層8xの少なくとも一部と重なり、第1透明電極15は、基板1の法線方向から見たとき、第1接続層8xと重なる部分を有する。第1接続層8xと重なる部分は、基板1の法線方向から見たとき、対称点が接続開口部CH2内に位置する点対称な形状を有する。第1透明電極15は、第1接続層8xと直接接していない。第1透明電極15の一部は、第2接続層19aと直接接する。第1接続層8xは、第2接続層19aと直接接する。第1透明電極15は、第1接続層8xおよび第2接続層19aを介して、補助容量配線12と電気的に接続されている。したがって、補助容量配線12に供給された信号は、補助容量配線12から第1接続層8xに供給され、第1接続層8xから第2接続層19aに供給され、第2接続層19aから第1透明電極15に供給される。
 このような構成を有するTFT基板1000Aは、アライメントずれ等を考慮することなくコンタクトホールの大きさを決められるので、コンタクトホールを小さくでき、その結果、画素の開口率の低下が抑制される。また、第1透明電極15の第1接続層8xと重なる部分は、点対称な形状を有しているので、たとえアライメントずれが生じても第1透明電極15と第2透明電極19との接触面積が変わらない。なお、例えばプロセス条件により、第1透明電極15の第1接続層8xと重なる部分の形状が、点対称な形状でない場合もある。この場合、例えば、フォトマスクのパターンのうち第1透明電極15の第1接続層8xと重なる部分に対応する部分が、点対称な形状を有していれば、「第1透明電極15の第1接続層8xと重なる部分は、点対称な形状を有している」と言える。さらに、アライメントずれ等を考慮することなく、第1接続層8x、第2接続層19aおよびコンタクトホールCH2の大きさを決められるので、第1接続層8x、第2接続層19aおよびコンタクトホール19aの大きさを可能な限り小さくでき、画素の開口率の低下を抑制し得る。
 また、第2接続層19aは、接続開口部CH2の側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。
 さらに、図1および図2に示すように、基板1に垂直で、第1透明電極15の第1接続層8xと重なる部分の対称点を含む第1断面(例えば、図2(b)に示すB-B’断面)において、第1透明電極15の一部は、第2接続層19aと接するように形成され、基板1に垂直で、第1透明電極15の第1接続層8xと重なる部分の対称点を含み、かつ、第1断面とは異なる第2断面(例えば、図2(c)に示すC-C’断面)において、第1透明電極15は、第2接続層19aと接しないように形成されることが好ましい。なお、本実施形態において、第1透明電極15は、基板1の法線方向から見たとき、第1接続層8xと重なる開口部15uを有する。
 本実施形態において、接続開口部CH2は、保護層13に形成された開口部13uと、誘電体層17に形成された開口部17uとを含む。開口部17uの側面の少なくとも一部は、開口部13uの側面と整合していることが好ましい。
 本実施形態において、層間絶縁層23は、有機絶縁層14をさらに含む。有機絶縁層14は、基板1の法線方向から見たとき、第1接続層8xと重なる開口部14uを有する。開口部13uおよび17uの少なくとも一部は、開口部14u内に形成されることが好ましい。また、第1透明電極15は、開口部14uの側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。
 上述したように、TFT100Aは、酸化物半導体層9のチャネル領域を覆うように形成されたエッチストップ層11を有する。ゲート絶縁層7は、補助容量配線12の上に形成されている。エッチストップ層11は、ゲート絶縁層7の上に形成されている。ゲート絶縁層7およびエッチストップ層11は、基板1の法線方向から見たとき、補助容量配線12と重なる開口部11uを有する。開口部11u内において、ゲート絶縁層7の側面の少なくとも一部は、エッチストップ層11の側面と整合していることが好ましい。第1接続層8xは、開口部11uにおける、ゲート絶縁層7の側面およびエッチストップ層11の側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。
 第1接続層8xを開口部11u内に設けると、第2接続層19aと補助容量配線12とを電気的に接続するコンタクトホールCH2の深さを小さくできるので、第2接続層19aの段切が生じにくくなる。また、ソース電極8sおよびドレイン電極8dの形成時に、補助容量配線12がエッチングされて、断線することを防ぐことができる。
 詳細は後述するが、TFT基板1000Aは、簡略化された製造方法で製造され得るので、製造コストを削減し得る。また、第1透明電極15のうちの第1接続層8xと重なる部分は、点対称な形状を有するように形成されるので、アライメントずれが生じても第1透明電極15と第2透明電極19との接触面積が変わらない。さらに、アライメントずれ等を考慮することなく、第1接続層8x、第2接続層19aおよびコンタクトホールCH2の大きさを決められるので、第1接続層8x、第2接続層19aおよびコンタクトホール19aの大きさを可能な限り小さくでき、画素の開口率の低下を抑制し得る。
 TFT基板1000Aは、基板1上に形成されたゲート端子部300Aをさらに有する。ゲート端子部300Aは、ゲート電極6aと同一の導電膜から形成されたゲート端子接続層6bと、ゲート端子接続層6bに電気的に接続され、ソース電極8sまたはドレイン電極8dと同一の導電膜から形成された第3接続層8yとを備える。なお、ゲート端子接続層6bは、後述するゲート配線6と一体的に形成され、ゲート配線6と電気的に接続されている。ゲート絶縁層7は、ゲート配線6の上に形成されており、ゲート絶縁層6およびエッチストップ層11は、基板1の法線方向からみたとき、ゲート端子接続層6bと重なる開口部11qを有する。第3接続層8yは、開口部11qの側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。
 次に、TFT基板1000Aを詳細に説明する。
 TFT基板1000Aは、画素ごとに形成されたTFT100Aおよび補助容量接続部200Aと、基板1の略外縁に形成されたゲート端子部300Aとを有する。また、TFT基板1000Aは、列状に配置された、複数のゲート配線6および複数の補助容量配線12と、行状に配置されたソース配線とを有する。
 図1および図2(a)に示すように、TFT100Aの上には層間絶縁層23が形成され、層間絶縁層23の上には第1透明電極(共通電極)15が形成され、第1透明電極15の上には誘電体層17が形成され、誘電体層17の上には第2透明電極(画素電極)19が形成されている。層間絶縁層23は、保護層13と有機絶縁層14とを有する。第2透明電極19は、層間絶縁層23に設けられたコンタクトホールCH1内でドレイン電極8dと電気的に接続されている。TFT基板1000Aにおいて、第2透明電極19は、画素内に、スリット状の複数の開口部(不図示)を有し、第1透明電極15は、少なくともスリット状の複数の開口部(不図示)の下方に存在し、共通電極として機能している。また、酸化物半導体層9の上に形成されたエッチストップ層11の開口部11v内で、ソース電極8sおよびドレイン電極8dは酸化物半導体層9と接している。
 図1および図2(d)に示すように、ゲート端子部300Aの第3接続層8yの上には保護層13が形成され、保護層13の上には誘電体層17が形成されている。さらに、保護層13および誘電体層17には、基板1の法線方向から見たとき、第3接続層8yと重なるコンタクトホールCH3が形成されている。また、誘電体層17の上には、第2透明電極19と同一の導電膜から形成された透明電極19bが形成されている。透明電極19bは、コンタクトホールCH3内で、第3接続層8yに電気的に接続されている。
 ゲート配線6、ゲート電極6a、ゲート端子接続層6bおよび補助容量配線12は、それぞれ例えば、上層がW(タングステン)層であり、下層がTaN(窒化タンタル)層である積層構造を有する。このほか、ゲート配線6、ゲート電極6a、ゲート端子接続層6bおよび補助容量配線12は、それぞれMo(モリブデン)/Al(アルミニウム)/Moから形成された積層構造を有してもよく、単層構造、2層構造、4層以上の積層構造を有してもよい。さらに、ゲート配線6、ゲート電極6a、ゲート端子接続層6bおよび補助容量配線12は、それぞれCu(銅)、Al、Cr(クロム)、Ta(タンタル)、Ti(チタン)、MoおよびWから選ばれた元素、またはこれらの元素を成分とする合金もしくは金属窒化物などから形成されてもよい。ゲート配線6、ゲート電極6a、ゲート端子接続層6bおよび補助容量配線12の厚さは、それぞれ約420nmである。ゲート配線6、ゲート電極6a、ゲート端子接続層6bおよび補助容量配線12の厚さは、それぞれ約50nm以上600nm以下が好ましい。ゲート電極6aおよびゲート端子接続層6bは、それぞれゲート配線6と一体的に形成され、電気的に接続されている。補助容量配線12は、ゲート配線6、ゲート電極6aおよびゲート端子接続層6bに電気的に接続されていない。
 本実施形態では、ゲート絶縁層7は、単層構造を有する。ゲート絶縁層7は単層であってもよいし、2層以上の積層構造を有していてもよい。ゲート絶縁層7は、例えば窒化珪素(SiNx)や酸化珪素(SiOx)から形成され得る。ゲート絶縁層7としては、酸化珪素(SiOx)層、窒化珪素(SiNx)層、酸化窒化珪素(SiOxNy;x>y)層、窒化酸化珪素(SiNxOy;x>y)層等を適宜用いることができる。ゲート絶縁層7の厚さは、例えば約300nmである。
 酸化物半導体層9は、例えばIn-Ga-Zn-O系の半導体(以下、「In-Ga-Zn-O系半導体」と略する。)を含む。ここで、In-Ga-Zn-O系半導体は、In(インジウム)、Ga(ガリウム)、Zn(亜鉛)の三元系酸化物であって、In、GaおよびZnの割合(組成比)は特に限定されず、例えばIn:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:2等を含む。In-Ga-Zn-O系半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質でもよい。結晶質In-Ga-Zn-O系半導体としては、c軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質In-Ga-Zn-O系半導体が好ましい。このようなIn-Ga-Zn-O系半導体の結晶構造は、例えば、特開2012-134475号公報に開示されている。参考のために、特開2012-134475号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。
 In-Ga-Zn-O系半導体層を有するTFTは、高い移動度(a-SiTFTに比べ20倍超)および低いリーク電流(a-SiTFTに比べ100分の1未満)を有しているので、駆動TFTおよび画素TFTとして好適に用いられる。
 酸化物半導体層9は、In-Ga-Zn-O系半導体層に限定されない。酸化物半導体層9は、例えばZn-O系半導体(ZnO)、In-Zn-O系半導体(IZO(登録商標))、Zn-Ti-O系半導体(ZTO)、Cd-Ge-O系半導体、Cd-Pb-O系半導体、CdO(酸化カドニウム)、Mg-Zn-O系半導体、In―Sn―Zn―O系半導体(例えばIn23-SnO2-ZnO)、In-Ga-Sn-O系半導体などを含んでいてもよい。さらに、酸化物半導体層9として、1族元素、13族元素、14族元素、15族元素および17族元素等のうち一種、又は複数種の不純物元素が添加されたZnOの非晶質(アモルファス)状態、多結晶状態又は非晶質状態と多結晶状態が混在する微結晶状態のもの、又は何も不純物元素が添加されていないものを用いることができる。
 酸化物半導体層9として、アモルファス酸化物半導体層を用いることが好ましい。低温で製造でき、かつ、高い移動度を実現できるからである。酸化物半導体層9の厚さは、例えば約50nmである。酸化物半導体層9の厚さは、例えば約30nm以上100nm以下が好ましい。
 エッチストップ層11は、酸化物半導体層9のチャネル領域と接するように形成されている。エッチストップ層11は絶縁酸化物(例えばSiO2)から形成されることが好ましい。エッチストップ層11が絶縁酸化物から形成されると、酸化物半導体層9の酸素欠損による半導体特性の劣化を防ぐことができる。この他、エッチストップ層11は、例えばSiON(酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン)、Al23またはTa25から形成され得る。エッチストップ層11の厚さは、例えば約150nmである。エッチストップ層11の厚さは例えば約50nm以上300nm以下が好ましい。
 ソース電極8s、ドレイン電極8d、第1接続層8xおよび第3接続層8yは、それぞれ例えば、Ti/Al/Tiから形成された積層構造を有する。このほか、ソース電極8s、ドレイン電極8d、第1接続層8xおよび第3接続層8yは、それぞれMo/Al/Moから形成された積層構造を有してもよく、単層構造、2層構造または4層以上の積層構造を有してもよい。さらに、ソース電極8s、ドレイン電極8d、第1接続層8xおよび第3接続層8yは、それぞれAl、Cr、Ta、Ti、MoおよびWから選ばれた元素、またはこれらの元素を成分とする合金もしくは金属窒化物などから形成されてもよい。ソース電極8sは、ソース配線と電気的に接続されている。ソース電極8s、ドレイン電極8d、第1接続層8xおよび第3接続層8yの厚さは、それぞれ例えば約350nmである。ソース電極8s、ドレイン電極8d、第1接続層8xおよび第3接続層8yは、それぞれ例えば約50nm以上600nm以下が好ましい。
 保護層13は、例えばSiNxから形成されている。保護層13の厚さは例えば約200nmである。保護層13の厚さは例えば約100nm以上500nm以下が好ましい。
 有機絶縁層14は、例えば感光性の樹脂から形成されている。有機絶縁層14の厚さは例えば約2μmである。層間絶縁層14の厚さは例えば約1μm以上3μm以下が好ましい。
 第1透明電極15、第2透明電極19、第2接続層19aおよび透明電極19bは、それぞれ例えばITO(Indium Tin Oxide)から形成されている。第1透明電極15、第2透明電極19、第2接続層19aおよび透明電極19bの厚さは、それぞれ、例えば約50nmである。第1透明電極15、第2透明電極19、第2接続層19aおよび透明電極19bの厚さは、それぞれ、例えば約20nm以上200nm以下が好ましい。
 TFT基板1000Aは、以下に説明する方法で製造し得る。
 TFT基板1000Aの製造方法は、TFT100Aを備えた半導体装置の製造方法であって、(A)基板1上に、ゲート電極6aおよび補助容量配線12を形成する工程と、(B)ゲート電極6aおよび補助容量配線12の上にゲート絶縁層7を形成する工程と、(C)ゲート絶縁層7の上に、基板1の法線方向から見たとき、ゲート電極6aと重なる酸化物半導体層9を形成する工程と、(D)酸化物半導体層9の上およびゲート絶縁層7の上に絶縁膜を形成し、ゲート絶縁層9の一部および絶縁膜をエッチングすることにより、基板1の法線方向から見たとき、補助容量配線12と重なる開口部11uと、酸化物半導体層9の一部を露出する開口部11vとを有するエッチストップ層11を形成する工程と、(E)同一の導電膜からソース電極8s、ドレイン電極8dおよび第1接続層8xを形成する工程であって、第1接続層8xは、補助容量配線12に電気的に接続され、かつ、開口部11uの側面の少なくとも一部を覆うように形成され、ソース電極8sおよびドレイン電極8dは、開口部11v内で酸化物半導体層9に電気的に接続される工程とを包含する。
 詳細は後述するが、このようなTFT基板1000Aの製造方法は、簡便な製造方法であり、工程数が削減されて、製造コストが削減される。
 上述のTFT基板1000Aの製造方法は、(F)エッチストップ層11の上に、保護層13を形成する工程と、(G)保護層13の上に、基板1の法線方向から見たとき、補助容量配線12と重なる開口部14uを有する有機絶縁層14を形成する工程と、(H)有機絶縁層14の上に、第1透明電極15を形成する工程であって、第1透明電極15は、開口部14uの側面の少なくとも一部を覆うように形成される工程と、(I)第1透明電極15の上に、誘電体膜を形成し、誘電体膜と保護層13とを同時にエッチングすることにより、第1接続層8xの一部を露出する開口部17uを有する誘電体層17を形成する工程とをさらに包含することが好ましい。
 上述のTFT基板1000Aの製造方法は、(J)誘電体層17の上に、第2透明電極219と、第2透明電極19に電気的に接続されていない第2接続層19aとを形成する工程であって、第2接続層19aは、開口部17u内で、第1透明電極15および第1接続層19aに電気的に接続され、かつ、開口部17uの側面の少なくとも一部を覆う工程をさらに包含することが好ましい。
 次に、図3および図4を参照しながら、半導体装置1000Aの製造方法の一例を具体的に説明する。図3(a1)~図3(e1)および図4(a1)~図(c1)は、図2(a)に対応するTFT100Aの製造方法を説明する断面図である。図3(a2)~図3(e2)および図4(a2)~図4(c2)は、図2(b)に対応する補助容量接続部200Aの形成方法を説明する断面図である。図3(a3)~図3(e3)および図4(a3)~図4(c3)は、図2(c)に対応する補助容量接続部200Aの形成方法を説明する断面図である。図3(a4)~図3(e4)および図4(a4)~図4(c4)は、図2(d)に対応するゲート端子部300Aの形成方法を説明する断面図である。
 まず、基板1上に、図示しないゲート配線用金属膜(厚さ:例えば約50nm以上600nm以下)を形成する。ゲート配線用金属膜は、基板1の上にスパッタ法などによって形成される。
 次いで、図3(a1)~図3(a4)に示すように、ゲート配線用金属膜をパターニングすることにより、ゲート配線6および補助容量配線12を形成する。このとき、図3(a1)に示すように、TFT100Aを形成する領域には、ゲート配線6と電気的に接続するゲート電極6aが形成される。また、図3(a4)に示すように、ゲート端子部300Aを形成する領域には、ゲート端子接続層6bが形成される。
 次いで、図3(b1)~図3(b4)に示すように、ゲート配線6、ゲート電極6a、ゲート端子接続層6bおよび補助容量配線12上に、ゲート絶縁層7(厚さ例えば約300nm)CVD法などにより形成する。
 次いで、図3(c1)~図3(c4)に示すように、ゲート絶縁層7の上に、基板1の法線方向から見たとき、ゲート電極6aと重なるように酸化物半導層9(厚さ、例えば約50nm)をスパッタ法などにより形成する。
 次いで、図3(d1)~図3(d4)に示すように、ゲート絶縁層7および酸化物半導体層9の上に、不図示のエッチストップ膜(厚さ、約150nm)をCVD法などにより形成し、公知の方法でパターニングする。その結果、図3(d1)に示したように、酸化物半導体層9のチャネル領域となる領域を覆うようにエッチストップ層11が形成される。エッチストップ層11には後述するソース電極8sおよびドレイン電極8dと酸化物半導体層9とを電気的に接続する開口部11vが形成される。さらに、図3(d2)および図3(d3)に示した補助容量接続部200Aを形成する領域には、不図示のエッチストップ膜およびゲート絶縁層7の一部を同時にエッチングして、開口部11uが形成され、図3(d4)に示したゲート端子部300Aが形成される領域には、開口部11qが形成される。図3(d1)に示された領域では、エッチストップ膜の下に形成された酸化物半導体層9がエッチストップとして機能するので、その下のゲート絶縁層7はエッチングされない。開口部11uおよび11qは、基板1の法線方向から見たとき、それぞれ補助容量配線12およびゲート端子接続層6bと重なるように形成される。開口部11uおよび11qは、一枚のフォトマスクにより形成される。また、アライメントマージン等を考慮して開口部11uおよび11qを形成しなくてもよいので、開口部11uおよび11qの大きさを小さくできる。
 次いで、図3(e1)~図3(e4)に示すように、公知の方法で、ソース電極8s、ドレイン電極8d、第1接続層8xおよび第3接続層8y(それぞれ厚さ、例えば約350nm)を形成する。図3(e1)に示したように、ソース電極8sおよびドレイン電極8dは、エッチストップ層11の上に形成され、エッチストップ層11の開口部11v内で酸化物半導体層9と電気的に接続される。図3(e2)および図3(e3)に示される領域には、開口部11uの側面の少なくとも一部を覆うように第1接続層8xが形成される。また、開口部11u内で、補助容量配線12を覆うよう第1接続層8xは形成され、第1接続層8xは補助容量配線12に電気的に接続される。同様に、図3(e4)に示される領域には、開口部11qの側面の少なくとも一部を覆うように第3接続層8yが形成される。また、開口部11q内で、ゲート端子接続層6bを覆うよう第3接続層8yが形成され、第3接続層8yはゲート端子接続層6bに電気的に接続される。第1接続層8xおよび第3接続層8yの形成により、それぞれ開口部11uおよび11qにより露出した補助容量配線12およびゲート端子接続層6bが保護されて、エッチングにより補助容量配線12およびゲート端子接続層6bが断線するのを防ぐことができる。
 次いで、図4(a1)~図4(a4)に示すように、例えばCVD法などでソース電極8sおよびドレイン電極8d上に保護層13(厚さ、例えば約150nm)を形成し、保護層13の上に開口部14vおよび14uを有する有機絶縁層14(厚さ、例えば約1μm)をフォトリソグラフィ法で形成する。開口部14vは、基板1の法線方向からみたとき、ドレイン電極8dと重なるように形成される。開口部14uは、基板1の法線方向からみたとき、第1接続層8xと重なるように形成される。また、図4(a4)に示した領域には、有機絶縁層14は形成されず、保護層13が露出している。
 次いで、図4(b1)~図4(b4)に示すように、有機絶縁層14の上に第1透明電極15をスパッタ法などにより形成する。図4(b2)に示した補助容量接続部200Aを形成する領域において、開口部14uの側面の少なくとも一部を覆うように第1透明電極15は形成される。図4(b1)に示した領域の開口部14vの側面を覆わないように第1透明電極15は形成される。図4(d4)に示された領域には第1透明電極15は形成されない。第1透明電極15には、基板1の法線方向から見たとき、第1接続層8xと重なる開口部15uが形成される。また、第1透明電極15のうちの第1接続層8xと重なる部分は、点対称な形状を有するように形成されるので、アライメントずれが生じても第1透明電極15と第2透明電極19との接触面積が変わらない。
 次いで、第1透明電極15および保護層13の上にCVD法などにより、不図示の誘電体膜(絶縁膜)を形成する。
 次いで、図4(c1)~図4(c4)に示したように、誘電体膜および保護層13の一部を同時にエッチングすることにより、コンタクトホール(開口部)CH1~CH3を有する誘電体層17を形成する。
 コンタクトホールCH1はドレイン電極8dの一部を露出するように形成される。コンタクトホールCH2は第1接続層8xの一部を露出するように形成される。コンタクトホールCH3は第3接続層8yの一部を露出するように形成される。このように誘電体膜と保護層13とを同時にエッチングすることにより、1枚のフォトマスクでコンタクトホールCH1~CH3を形成できるので、製造コストが削減される。
 誘電体層17は、開口部14vおよび14uの側面の少なくとも一部を覆うように形成される。誘電体層17は、コンタクトホールCH2内に位置する第1透明電極15の少なくとも一部を露出するように形成される。
 次いで、図2(a)~図2(d)に示したように、誘電体層17の上に、同一の透明導電膜から第2透明電極19、第2接続層19aおよび透明電極19bをスパッタ法などにより形成する。第2透明電極19、第2接続層19aおよび透明電極19bは、互いに電気的に接続されていない。
 第2透明電極19はコンタクトホールCH1内で、ドレイン電極8dと電気的に接続される。第2接続層19aはコンタクトホールCH2内で、第1透明電極15および第1接続層8xに電気的に接続される。その結果、第1透明電極15は、第2接続層19aを介して補助容量配線12と電気的に接続される。透明電極19bはコンタクトホールCH3内で、第3接続層8yに電気的に接続される。
 次に、図5を参照しながら、TFT基板1000Aの改変例のTFT基板1000Bを説明する。また、図19~図22に示す比較例のTFT基板1300aおよび1300bと対比しながら説明する。TFT基板1000Aと共通する構成要素には、同じ参照符号を付し、説明の重複を避ける。
 図5は、TFT基板1000Bの模式的な平面図である。なお、図5に示されたA1-A1’線、B1-B1’線、C1-C1’線およびD1-D1’線におけるTFT基板1000Bの模式的な断面図は、図2(a)~図2(d)を参照する。図19は、比較例のTFT基板1300aの模式的な平面図である。図20(a)は、図19のA-A’線に沿ったTFT130aの模式的な断面図である。図20(b)は、図19のB-B’線に沿った補助容量接続部230aの模式的な断面図である。図21は、比較例のTFT基板1300bの模式的な平面図である。図22(a)は、図21のA-A’線に沿ったTFT130bの模式的な断面図である。図22(b)は、図21の線B-B’に沿ったTFT130bの模式的な断面図である。
 まず、比較例のTFT基板1300aおよび1300bはそれぞれ、TFT130aおよび130bを有する。比較例のTFT基板1300aおよび1300bはそれぞれ、補助容量接続部230aおよび230bを有する。比較例のTFT基板1300aおよび1300bはそれぞれ、TFT130aおよび130bの上に形成された保護層13と、保護層13の上に形成された有機絶縁層14と、有機絶縁層14の上に形成された第1透明電極15と、第1透明電極15の上に形成された誘電体層17と、誘電体層17の上に形成された第2透明電極19とを有する。誘電体層17は、第1透明電極15の上に位置する開口部17uを有する。なお、開口部17u付近の領域は、表示に寄与しない領域である。第2透明電極19は、コンタクトホールCH1内でドレイン電極8dと電気的に接続されている。補助容量接続部230aおよび230bは、それぞれ補助容量配線12と、補助容量配線12と電気的に接続する第1接続層8xと、コンタクトホールCH2内で第1接続層8xに電気的に接続する第2接続層19aとを有する。
 第1透明電極15は、開口部17u内で第2接続層19aと電気的に接続されている。これにより、第1透明電極15は、第1接続層8xおよび第2接続層19aを介して、補助容量配線12と電気的に接続されている。
 図5に示すように、TFT基板1000Bは、コンタクトホールCH2内で、第1透明電極15と第2接続層19aとが電気的に接続されている。したがって、TFT基板1000Bにおいては、図19~図22に示したような開口部17uを形成する必要がなく、可能な限り第2透明電極(画素電極)19の面積を大きくし得る。
 TFT基板1000Bの製造方法は、TFT基板1000Aと共通するので説明を省略する。
 次に、図6および図7を参照しながら本発明の他の実施形態のTFT基板1000Cを説明する。TFT基板1000Aと共通する構成要素は、同じ参照符号を付し、説明の重複を避ける。
 図6は、本実施形態の半導体装置(TFT基板)1000Cの平面構造の一例を模式的に示す図である。図7(a)および図7(b)は、それぞれ図6のA2-A2’線およびD2-D2’線に沿ったTFT100Cの模式的な断面図である。図7(c)および図7(d)は、それぞれ図1のB2-B2’線およびC2-C2’線に沿った補助容量接続部200Cの模式的な断面図である。図7(e)は、図6のE2-E2’線に沿ったゲート端子部300Cの模式的な断面図である。
 TFT基板1000CとTFT基板1000Aとの主な相違点は、酸化物半導体層9の全てがゲート配線6上に有る点、および補助容量配線12がゲート配線6付近にある点である。TFT基板1000Cにおいて、基板1の法線方向からみたとき、ドレイン電極8dの少なくとも一部は、ゲート絶縁層7およびエッチストップ層11を介して補助容量配線12と重なる。このような構成を有するTFT基板1000Cは、酸化物半導体層9が画素内に無いので、画素の開口率を向上し得る。
 次に、図8および図9を参照しながら、半導体装置1000Cの製造方法の一例を具体的に説明する。図8(a1)~図8(e1)および図9(a1)~図9(c1)は、図7(a)に対応するTFT100Cの製造方法を説明する断面図である。図8(a2)~図8(e2)および図9(a2)~図9(c2)は、図7(b)に対応するTFT100Cの製造方法を説明する断面図である。図8(a3)~図8(e3)および図9(a3)~図9(c3)は、図7(c)に対応する補助容量接続部200Cの形成方法を説明する断面図である。図8(a4)~図8(e4)および図9(a4)~図9(c4)は、図7(d)に対応する補助容量接続部200Cの形成方法を説明する断面図である。図8(a5)~図8(e5)および図9(a5)~図9(c5)は、図7(e)に対応するゲート端子部300Cの形成方法を説明する断面図である。
 まず、上述した方法で、基板1上に、図示しないゲート配線用金属膜を形成する。ゲート配線用金属膜は、基板1の上にスパッタ法などによって形成される。
 次いで、図8(a1)~図8(a5)に示すように、ゲート配線用金属膜をパターニングすることにより、ゲート端子接続層6bを含むゲート配線6および補助容量配線12を形成する。補助容量配線12は、ゲート配線6付近に形成される。
 次いで、図8(b1)~図8(b5)に示すように、ゲート配線6および補助容量配線12上に、ゲート絶縁層7をCVD法などにより形成する。
 次いで、図8(c1)~図8(c5)に示すように、ゲート絶縁層7の上に、基板1の法線方向から見たとき、ゲート配線6と重なるように酸化物半導層9をスパッタ法などにより形成する。
 次いで、図8(d1)~図8(d5)に示すように、ゲート絶縁層7および酸化物半導体層9の上に、不図示のエッチストップ膜をCVD法などにより形成し、公知の方法でパターニングする。その結果、図8(d1)に示したように、酸化物半導体層9のチャネル領域となる領域を覆うようにエッチストップ層11が形成される。また、図8(d1)および図8(d2)にしたように、エッチストップ層11には後述するソース電極8sおよびドレイン電極8dと酸化物半導体層9とを電気的に接続する開口部11vが形成される。さらに、図8(d3)および図8(d4)に示した補助容量接続部200Cを形成する領域には、不図示のエッチストップ膜およびゲート絶縁層7の一部を同時にエッチングして、開口部11uが形成される。図8(d5)に示したゲート端子部300Cが形成される領域には、開口部11qが形成される。図8(d1)および図8(d2)に示された領域では、エッチストップ膜の下に形成された酸化物半導体層9がエッチストップとして機能するので、その下のゲート絶縁層7はエッチングされない。開口部11uおよび11qは、基板1の法線方向から見たとき、それぞれ補助容量配線12とゲート端子接続層6bと重なるように形成される。
 次いで、図8(e1)~図8(e5)に示すように、公知の方法で、ソース電極8s、ドレイン電極8d、第1接続層8xおよび第3接続層8yを形成する。図8(e1)および図8(e2)に示したように、ソース電極8sおよびドレイン電極8dは、エッチストップ層11の上に形成され、エッチストップ層11の開口部11v内で酸化物半導体層9に電気的に接続される。図8(e3)および図8(e4)に示される領域には、開口部11uの側面の少なくとも一部を覆うように第1接続層8xが形成される。また、開口部11u内で、補助容量配線12を覆うよう第1接続層8xは形成され、第1接続層8xは補助容量配線12に電気的に接続される。同様に、図8(e5)に示される領域には、開口部11qの側面の少なくとも一部を覆うように第3接続層8yが形成される。また、開口部11q内で、ゲート端子接続層6bを覆うよう第3接続層8yが形成され、第3接続層8yはゲート配線6に電気的に接続される。第1接続層8xおよび第3接続層8yの形成により、それぞれ開口部11uおよび11qにより露出した補助容量配線12およびゲート端子接続層6bが保護されて、エッチングにより補助容量配線12およびゲート端子接続層6bが断線するのを防ぐことができる。
 次いで、図9(a1)~図9(a5)に示すように、例えばCVD法などでソース電極8sおよびドレイン電極8d上に保護層13を形成し、保護層13の上に開口部14vおよび14uを有する有機絶縁層14をフォトリソグラフィ法で形成する。開口部14vは、基板1の法線方向からみたとき、ドレイン電極8dと重なるように形成される。開口部14uは、基板1の法線方向からみたとき、第1接続層8xと重なるように形成される。また、図9(a5)に示した領域には、有機絶縁層14は形成されず、保護層13が露出している。
 次いで、図9(b1)~図9(b5)に示すように、有機絶縁層14の上に第1透明電極15をスパッタ法などにより形成する。図9(b3)に示した補助容量接続部200Cを形成する領域において、開口部14uの側面の少なくとも一部を覆うように第1透明電極15は形成される。図9(b2)に示した領域の開口部14vの側面を覆わないように第1透明電極15は形成される。図9(b5)に示された領域には第1透明電極15は形成されない。第1透明電極15には、基板1の法線方向から見たとき、第1接続層8xと重なる開口部15uが形成される。また、第1透明電極15のうちの第1接続層8xと重なる部分は、点対称な形状を有するように形成されるので、アライメントずれが生じても第1透明電極15と第2透明電極19との接触面積が変わらない。
 次いで、第1透明電極15および保護層13の上にCVD法などにより、不図示の誘電体膜(絶縁膜)を形成する。
 次いで、図9(c1)~図9(c5)に示したように、誘電体膜および保護層13の一部を同時にエッチングすることにより、コンタクトホール(開口部)CH1~CH3を有する誘電体層17を形成する。
 コンタクトホールCH1はドレイン電極8dの一部を露出するように形成される。コンタクトホールCH2は第1接続層8xの一部を露出するように形成される。コンタクトホールCH3は第3接続層8yの一部を露出するように形成される。このように誘電体膜と保護層13とを同時にエッチングすることにより、1枚のフォトマスクでコンタクトホールCH1~CH3を形成できるので、製造コストが削減される。さらに、複数枚のフォトマスクを用いることなくコンタクトホールCH1~CH3を形成できる。
 誘電体層17は、開口部14vおよび14uの側面の少なくとも一部を覆うように形成される。誘電体層17は、コンタクトホールCH2内に位置する第1透明電極15の少なくとも一部を露出するように形成される。
 次いで、図7(a)~図7(e)に示したように、誘電体層17の上に、同一の透明導電膜から第2透明電極19、第2接続層19aおよび透明電極19bをスパッタ法などにより形成する。第2透明電極19、第2接続層19aおよび透明電極19bは、互いに電気的に接続されていない。
 第2透明電極19はコンタクトホールCH1内で、ドレイン電極8dと電気的に接続される。第2接続層19aはコンタクトホールCH2内で、第1透明電極15および第1接続層8xに電気的に接続される。その結果、第1透明電極15は、第2接続層19aを介して補助容量配線12と電気的に接続される。透明電極19bはコンタクトホールCH3内で、第3接続層8yに電気的に接続される。
 次に、図10および図11を参照しながら、本発明の他の実施形態におけるTFT基板1000Dを説明する。TFT基板1000Aと共通する構成要素は、同じ参照符号を付し、説明の重複を避ける。
 図10は、本実施形態の半導体装置(TFT基板)1000Dの平面構造の一例を模式的に示す図である。図11(a)は、図10のA3-A3’線に沿ったTFT100Dの模式的な断面図である。図11(b)および図11(c)は、それぞれ図10のB3-B3’線およびC3-C3’線に沿った補助容量接続部200Dの模式的な断面図である。図11(d)は、図10のD3-D3’線に沿ったゲート端子部300Dの模式的な断面図である。
 TFT基板1000Dは、エッチストップ層11を有していない点で、TFT基板1000Aと異なる。TFT基板1000Dは、チャネルエッチ型のTFT100Dを備えるTFT基板である。このような構成を有するTFT基板1000Dは、エッチストップ層11を形成しなくてもよいので、簡便な方法で製造され、製造コストが削減される。
 TFT基板1000Dは、例えば、次のような方法で製造される。
 TFT基板1000Dの製造方法は、TFT100Dを備えた半導体装置の製造方法であって、(A)基板上に、ゲート電極6aおよび補助容量配線12を形成する工程と、(B)ゲート電極6aおよび補助容量配線12の上に、基板1の法線方向から見たとき、補助容量配線12と重なる開口部7uを有するゲート絶縁層7を形成する工程と、(C)ゲート絶縁層7の上に、基板1の法線方向から見たとき、ゲート電極6aと重なる酸化物半導体層9を形成する工程と、(D)同一の導電膜からソース電極8s、ドレイン電極8dおよび第1接続層8xを形成する工程であって、第1接続層8xは、補助容量配線12に電気的に接続され、かつ、開口部7uの側面の少なくとも一部を覆うように形成され、ソース電極8sおよびドレイン電極8dは、酸化物半導体層9に電気的に接続される工程とを包含する。
 次に、図12および図13を参照しながら、半導体装置1000Dの製造方法の一例を具体的に説明する。図12(a1)~図12(c1)、図13(a1)および図13(b1)は、図11(a)に対応するTFT100Dの製造方法を説明する断面図である。図12(a2)~図12(c2)、図13(a2)および図13(b2)は、図11(b)対応する補助容量接続部200Cの形成方法を説明する断面図である。図12(a3)~図12(c3)、図13(a3)および図13(b3)は、図11(c)対応する補助容量接続部200Cの形成方法を説明する断面図である。図12(a4)~図12(c4)、図13(a4)および図13(b4)は、図11(d)に対応するゲート端子部300Dの形成方法を説明する断面図である。
 上述したように、基板1上に、ゲート配線6、ゲート電極6aおよびゲート端子接続層6bを含む補助容量配線12を形成する。
 次いで、上述したように、ゲート配線6、ゲート電極6aおよび補助容量配線12の上に、ゲート絶縁層7を形成する。このとき、図12(a1)~図12(a4)に示すように、ゲート絶縁層7には開口部7uおよび7qが形成される。開口部7uは、基板1の法線方向から見たとき、補助容量配線12と重なるように形成される。開口部7qは、基板1の法線方向から見たとき、ゲート端子接続層6bと重なるように形成される。
 次いで、図12(a1)に示したように、ゲート絶縁層7の上に、基板1の法線方向から見たとき、ゲート電極6aと重なる酸化物半導体層9を上述した方法で形成する。
 次いで、図12(b1)~図12(b4)に示すように、公知の方法で、同一の導電膜からソース電極8s、ドレイン電極8d、第1接続層8xおよび第3接続層8yを形成する。図12(b1)に示したように、ソース電極8sおよびドレイン電極8dは、酸化物半導体層9と電気的に接続されるように形成される。図12(b2)および図12(b3)に示したように、第1接続層8xは、開口部7uの側面の少なくとも一部を覆うように形成される。また、開口部7u内で、補助容量配線12を覆うよう第1接続層8xは形成され、第1接続層8xは補助容量配線12に電気的に接続される。同様に、図12(b4)に示したように、開口部7qの側面の少なくとも一部を覆うように第3接続層8yは形成される。また、開口部11q内で、ゲート端子接続層6bを覆うよう第3接続層8yが形成され、第3接続層8yはゲート配線6に電気的に接続される。第1接続層8xおよび第3接続層8yの形成により、それぞれ開口部11uおよび11qにより露出した補助容量配線12およびゲート端子接続層6bが保護されて、エッチングにより補助容量配線12およびゲート端子接続層6bが断線するのを防ぐことができる。
 次いで、図12(c1)~図12(c4)に示すように、例えばCVD法などでソース電極8sおよびドレイン電極8d上に保護層13を形成し、保護層13の上に開口部14vおよび14uを有する有機絶縁層14をフォトリソグラフィ法で形成する。開口部14vは、基板1の法線方向からみたとき、ドレイン電極8dと重なるように形成される。開口部14uは、基板1の法線方向からみたとき、第1接続層8xと重なるように形成される。また、図12(c4)に示した領域には、有機絶縁層14は形成されず、保護層13が露出している。
 次いで、図13(a1)~図13(a4)に示すように、有機絶縁層14の上に第1透明電極15をスパッタ法などにより形成する。図13(a2)に示した補助容量接続部200Dを形成する領域において、開口部14uの側面の少なくとも一部を覆うように第1透明電極15は形成される。図13(a1)に示した領域の開口部14vの側面を覆わないように第1透明電極15は形成される。図13(a4)に示した領域に、第1透明電極15は形成されない。第1透明電極15には、基板1の法線方向から見たとき、第1接続層8xと重なる開口部15uが形成される。また、第1透明電極15のうちの第1接続層8xと重なる部分は、点対称な形状を有するように形成されるので、アライメントずれが生じても第1透明電極15と第2透明電極19との接触面積が変わらない。
 次いで、第1透明電極15および保護層13の上にCVD法などにより、不図示の誘電体膜(絶縁膜)を形成する。
 次いで、図13(b1)~図13(b4)に示すように、誘電体膜および保護層13の一部を同時にエッチングすることにより、コンタクトホール(開口部)CH1~CH3を有する誘電体層17を形成する。
 コンタクトホールCH1はドレイン電極8dの一部を露出するように形成される。コンタクトホールCH2は第1接続層8xの一部を露出するように形成される。コンタクトホールCH3は第3接続層8yの一部を露出するように形成される。このように誘電体膜と保護層13とを同時にエッチングすることにより、1枚のフォトマスクでコンタクトホールCH1~CH3を形成できるので、製造コストが削減される。さらに、複数枚のフォトマスクを用いることなくコンタクトホールCH1~CH3を形成できる。
 誘電体層17は、開口部14vおよび14uの側面の少なくとも一部を覆うように形成される。誘電体層17は、コンタクトホールCH2内に位置する第1透明電極15の少なくとも一部を露出するように形成される。
 次いで、図11(a)~図11(d)に示したように、誘電体層17の上に、同一の透明導電膜から第2透明電極19、第2接続層19aおよび透明電極19bをスパッタ法などにより形成する。第2透明電極19、第2接続層19aおよび透明電極19bは、互いに電気的に接続されていない。
 第2透明電極19はコンタクトホールCH1内で、ドレイン電極8dと電気的に接続される。第2接続層19aはコンタクトホールCH2内で、第1透明電極15および第1接続層8xに電気的に接続される。その結果、第1透明電極15は、第2接続層19aを介して補助容量配線12と電気的に接続される。透明電極19bはコンタクトホールCH3内で、第3接続層8yに電気的に接続される。
 次に、図14~図16を参照しながら配線(ソース配線・ゲート配線)構成について説明する。図14は、配線構成を説明する模式的な平面図である。図15は、図14のA-B線に沿った模式的な断面図である。図16は、図14のコンタクトホール111近傍の模式的な断面図である。
 上述したTFT基板1000A~1000Dは、例えば国際公開第2005/029450号に開示されている配線構成を採用し得る。参考までに、国際公開第2005/029450号の開示内容の全てを本願明細書に援用する。
 以下に、国際公開第2005/029450号に開示された配線構成の一部を簡単に説明する。
 図14に示す配線構成を有するTFT基板は、基板1上に形成された複数本のゲート配線6と、複数本のゲート配線6を覆う絶縁層7と、絶縁層7上に形成され、複数本のゲート配線6とそれぞれ交差する複数本のソース配線8とを有する。複数本のゲート配線6および複数本のソース配線8の各交点近傍には、複数のTFT(図14に不図示)が形成されている。複数のTFTのそれぞれは、画素電極(第2透明電極)19に電気的に接続されている。画素電極19は、表示領域101に形成されている。表示領域101の周辺(図14では表示領域101の下方)に設けられ、複数本のゲート配線6に信号をそれぞれ入力する複数のゲート端子300と、表示領域101の周辺に設けられ、複数本のソース配線8に信号をそれぞれ入力する複数のソース端子400(図14では表示領域101の下方)と、表示領域101の周辺(図14では表示領域101の左側および下方)に設けられ、複数本のゲート配線6をそれぞれ複数のゲート端子300に引き回す複数本のゲート引き回し配線108および110と、表示領域101の周辺(図14では表示領域101の下方)に設けられ、複数本のソース配線8をそれぞれ複数のソース端子400に引き回す複数本のソース引き回し配線112とを有する。
 ゲート端子300およびソース端子400は、表示領域101のいずれか一辺(本実施形態では下方の辺)近傍に並べられている。このように、表示領域101のいずれか一辺近傍に両端子300および400を並べることによって、表示領域101の左右の周縁領域が端子300および400で占有されず、表示領域101の周辺に位置する周辺領域の面積を小さくでき、狭額縁化が実現される。
 複数本のゲート引き回し配線108および110は、それぞれ、ゲート配線6と同一の導電膜から形成された引き回し配線108と、引き回し配線108を覆うゲート絶縁層7上に、ソース配線8と同一の導電膜から形成された引き回し配線110から構成される。また、図14および図15に示すように、平面視において、引き回し配線108および引き回し配線110は互いに重なることなく交互に配置されている。ゲート絶縁層7上に形成された引き回し配線110は、ゲート絶縁層7に形成されたコンタクトホール111、113を介して、ゲート配線6およびゲート端子300とそれぞれ電気的に接続される。図16に示すように、ゲート配線6はコンタクトホール111を介して、異なる層の引き回し配線110に変換される。コンタクトホール113においても同様に変換される。
 上述したTFT基板1000A~1000Dは、上記配線構成を採用し得る。
 次に、図17および図18を参照しながらTFT基板1000A~1000Dのいずれかを含む、本発明の実施形態による表示装置5000を説明する。図17は、TFT基板1000A~1000Dのいずれかを有する液晶表示装置5000の模式的な断面図である。図17の破線矢印は電界方向を表している。図18は、補助容量配線12と、カラーフィルタ層1200との配置関係を説明する模式的な平面図である。
 図17に示すように、表示装置5000は、TFT基板1000A~1000Dのいずれかと、TFT基板1000A~1000Dと対向するように配置された対向基板2000と、対向基板2000とTFT基板2000との間に配置された液晶層50とを備える。TFT基板1000A~1000Dは、複数の画素を有し、第2透明電極19は、画素毎に分離され、画素電極として機能する。
 第2透明電極19は、画素内に、スリット状の複数の開口部を有し、第1透明電極15は、少なくとも複数の開口部の下方に存在し、共通電極として機能することが好ましい。
 表示装置5000は、例えばFFS(Fringe Field Switching)モードの液晶表示装置である。このような表示装置5000は、例えば、特開2011-53443号公報に開示されている。特開2011-53443号公報の開示内容の全てを参考のために本明細書に援用する。
 図18は、補助容量配線12と、カラーフィルタ層1200との配置関係を説明する模式的な平面図である。なお、図18において、分かりやすくするために、カラーフィルタ層1200および補助容量配線12以外の表示装置5000の構成要素を省略している。
 図18に示すように、表示装置5000は、上述のTFT基板1000Aとカラーフィルタ層1200が形成された対向基板2000とを有する。カラーフィルタ層1200は、少なくとも青カラーフィルタBを有する。典型的には、カラーフィルタ層1200は、青カラーフィルタB、赤カラーフィルタRおよび緑カラーフィルタGを有する。補助容量配線12は、青カラーフィルタBと対向するように基板1上に形成されることが好ましい。このように補助容量配線12を形成すると、上述の補助容量接続部200A~200DのコンタクトホールCH2が、青カラーフィルタBに対向するように形成される。青カラーフィルタBに対向するように補助容量接続部200A~200DのコンタクトホールCH2が形成されると、青色は画素の開口率が多少小さくなっても、表示品位(例えば、輝度、コントラスト比)への影響が小さいので、コンタクトホールCH2の大きさが多少大きくなって画素の開口率が低下しても、表示品位大幅な低下を抑制し得る。
 本発明の実施形態は、基板上に薄膜トランジスタを備えた半導体装置に広く適用され得る。特に、アクティブマトリクス基板などの薄膜トランジスタを有する半導体装置、およびそのような半導体装置を備えた表示装置に好適に用いられる。
 1   基板
 6   ゲート配線
 6a   ゲート電極
 8s   ソース電極
 8d   ドレイン電極
 8y   接続層
 9   酸化物半導体層
 11v、11q   開口部
 12   補助容量配線
 15、19   透明電極
 CH1、CH2、CH3   コンタクトホール
 1000A   半導体装置

Claims (15)

  1.  基板と、前記基板上に形成された薄膜トランジスタとを備え、
     前記薄膜トランジスタは、
     ゲート電極と、前記ゲート電極の上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層の上に形成された酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層に電気的に接続されたソース電極およびドレイン電極とを有する半導体装置であって、
     前記ソース電極および前記ドレイン電極と接する保護層を含む層間絶縁層と、
     前記層間絶縁層の上に形成された第1透明電極と、
     前記第1透明電極の上に形成された誘電体層と、
     前記誘電体層の上に、前記誘電体層を介して前記第1透明電極の少なくとも一部と重なるように形成された第2透明電極と、
     前記ゲート電極と同一の導電膜から形成された補助容量配線と、
     前記補助容量配線と電気的に接続され、かつ、前記ソース電極または前記ドレイン電極と同一の導電膜から形成された第1接続層と、
     前記第2透明電極と同一の導電膜から形成され、かつ、前記第2透明電極に電気的に接続されていない第2接続層とをさらに備え、
     前記第1接続層と前記第2接続層との間に位置する絶縁層は、前記第2接続層と前記第1透明電極および前記第1接続層とを電気的に接続させる接続開口部を有し、
     前記基板の法線方向から見たとき、前記第2接続層および前記接続開口部は、それぞれ前記第1接続層の少なくとも一部と重なり、
     前記第1透明電極は、前記基板の法線方向から見たとき、前記第1接続層と重なる部分を有し、
     前記第1接続層と重なる部分は、前記基板の法線方向から見たとき、対称点が前記接続開口部内に位置する点対称な形状を有し、
     前記第1透明電極は、前記第1接続層と直接接しておらず、
     前記第1透明電極の一部は、前記第2接続層と直接接し、
     前記第1接続層は、前記第2接続層と直接接し、
     前記第1透明電極は、前記第1接続層および前記第2接続層を介して、前記補助容量配線と電気的に接続されている、半導体装置。
  2.  前記第2接続層は、前記接続開口部の側面の少なくとも一部を覆う、請求項1に記載の半導体装置。
  3.  前記基板に垂直で前記対称点を含む第1断面において、前記第1透明電極の一部は、前記第2接続層と接し、
     前記基板に垂直で前記対称点を含み、かつ、前記第1断面とは異なる第2断面において、前記第1透明電極は、前記第2接続層と接していない、請求項1または2に記載の半導体装置。
  4.  前記接続開口部は、
     前記保護層に形成された第1開口部と、前記誘電体層に形成された第2開口部とを含み、
     前記第2開口部の側面の少なくとも一部は、前記第1開口部の側面と整合している、請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
  5.  前記層間絶縁層は、有機絶縁層をさらに含み、
     前記有機絶縁層は、前記基板の法線方向から見たとき、前記第1接続層と重なる第3開口部を有し、
     前記第1および第2開口部の少なくとも一部は、前記第3開口部内に形成されている、請求項4に記載の半導体装置。
  6.  前記第1透明電極は、前記第3開口部の側面の少なくとも一部を覆う、請求項5に記載の半導体装置。
  7.  前記酸化物半導体層のチャネル領域を覆うように形成されたエッチストップ層をさらに有し、
     前記ゲート絶縁層は、前記補助容量配線の上に形成されており、
     前記エッチストップ層は、前記ゲート絶縁層の上に形成されており、
     前記ゲート絶縁層および前記エッチストップ層は、前記基板の法線方向から見たとき、前記補助容量配線と重なる第4開口部を有し、
     前記第4開口部内において、前記ゲート絶縁層の側面の少なくとも一部は、前記エッチストップ層の側面と整合し、
     前記第1接続層は、前記第4開口部における、前記ゲート絶縁層の側面および前記エッチストップ層の側面の少なくとも一部を覆う、請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置。
  8.  前記基板上に形成されたゲート端子部をさらに有し、
     前記ゲート端子部は、
      前記ゲート電極と同一の導電膜から形成されたゲート端子接続層と、
      前記ゲート端子接続層に電気的に接続され、前記ソース電極または前記ドレイン電極と同一の導電膜から形成された第3接続層とを備え、
     前記ゲート絶縁層は、前記ゲート端子接続層の上に形成されており、
     前記ゲート絶縁層および前記エッチストップ層は、前記基板の法線方向からみたとき、前記ゲート端子接続層と重なる第5開口部を有し、
     前記第3接続層は、前記第5開口部の側面の少なくとも一部を覆う、請求項1から7のいずれかに記載の半導体装置。
  9.  In-Ga-Zn-O系の半導体を含む請求項1から8のいずれかに記載の半導体装置。
  10.  請求項1から9のいずれかに記載の半導体装置と、
     前記半導体装置と対向するように配置され、少なくとも青カラーフィルタを備える対向基板と、
     前記対向基板と前記半導体装置との間に配置された液晶層と、
     複数の画素とを有し、
     前記第2透明電極は、画素毎に分離され、画素電極として機能し、
     前記補助容量配線は、前記青カラーフィルタと対向するように形成されている、表示装置。
  11.  前記第2透明電極は、画素内に、スリット状の複数の開口部を有し、
     前記第1透明電極は、少なくとも前記複数の開口部の下方に存在し、共通電極として機能する、請求項10に記載の表示装置。
  12.  薄膜トランジスタを備えた半導体装置の製造方法であって、
     (A)基板上に、ゲート電極および補助容量配線を形成する工程と、
     (B)前記ゲート電極および前記補助容量配線の上にゲート絶縁層を形成する工程と、
     (C)前記ゲート絶縁層の上に、前記基板の法線方向から見たとき、前記ゲート電極と重なる酸化物半導体層を形成する工程と、
     (D)前記酸化物半導体層の上および前記ゲート絶縁層の上に絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁層の一部および前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記基板の法線方向から見たとき、前記補助容量配線と重なる第1開口部と、前記酸化物半導体層の一部を露出する第2開口部とを有するエッチストップ層を形成する工程と、
     (E)同一の導電膜からソース電極、ドレイン電極および第1接続層を形成する工程であって、
     前記第1接続層は、前記補助容量配線に電気的に接続され、かつ、前記第1開口部の側面の少なくとも一部を覆うように形成され、
     前記ソース電極およびドレイン電極は、前記第2開口部内で前記酸化物半導体層に電気的に接続される工程とを包含する、半導体装置の製造方法。
  13.  (F)前記ソース電極および前記ドレイン電極の上に、保護層を形成する工程と、
     (G)前記保護層の上に、前記基板の法線方向から見たとき、前記補助容量配線と重なる第3開口部を有する有機絶縁層を形成する工程と、
     (H)前記有機絶縁層の上に、第1透明電極を形成する工程であって、前記第1透明電極は、前記第3開口部の側面の少なくとも一部を覆うように形成される工程と、
     (I)前記第1透明電極の上に、誘電体膜を形成し、前記誘電体膜と前記保護層とを同時にエッチングすることにより、前記第1接続層の一部を露出する第4開口部を有する誘電体層を形成する工程とをさらに包含する、請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
  14.  (J)前記誘電体層の上に、第2透明電極と、前記第2透明電極に電気的に接続されていない第2接続層とを形成する工程であって、
     前記第2接続層は、前記第4開口部内で、前記第1透明電極および前記第1接続層に電気的に接続され、かつ、前記第4開口部の側面の少なくとも一部を覆う工程をさらに包含する、請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
  15.  前記酸化物半導体層はIn-Ga-Zn-O系の半導体を含む請求項12から14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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