WO2019111635A1 - Semiconductor element, semiconductor device, method for producing said semiconductor element, and method for producing said semiconductor device - Google Patents

Semiconductor element, semiconductor device, method for producing said semiconductor element, and method for producing said semiconductor device Download PDF

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Definitions

  • the gate electrode 106 contains a metal such as titanium, tungsten, molybdenum, tantalum, aluminum, copper or the like. Although the gate electrode 106 is depicted as having a single layer structure in FIG. 2A, the gate electrode 106 may be a stack of a plurality of films having different compositions. For example, a structure in which a film containing a metal exhibiting high conductivity such as aluminum is sandwiched by a film containing a metal having a high melting point such as titanium or molybdenum can be employed.
  • the drive transistor 142 and the switching transistor 144 included in the display device 120 correspond to the semiconductor element 100 of the first embodiment, and therefore, the variation in characteristics is small. Since light emission of the light emitting element 170 is controlled by these transistors, low variation in characteristics of the driving transistor 142 and the switching transistor 144 contributes to reduction in variation in light emitting characteristics of the light emitting element 170. Therefore, the display device 120 can be used as a display device capable of displaying high quality images.

Abstract

According to the present invention, a semiconductor element is provided with: a gate electrode; a gate insulating film that is arranged on the gate electrode; a source electrode and a drain electrode, which are positioned on the gate insulating film, and each of which has a first conductive layer and a second conductive layer that is arranged on the first conductive layer; and a first semiconductor film which is positioned on the gate insulating film, and which is electrically connected to the source electrode and the drain electrode. The first semiconductor film partially covers the first conductive layers of the source electrode and the drain electrode, while being separated from the second conductive layers. This semiconductor element may additionally comprise a pair of second semiconductor films. One of the pair of second semiconductor films may be positioned above the source electrode, while the other one of the pair of second semiconductor films may be positioned above the drain electrode.

Description

半導体素子、半導体装置、およびこれらの作製方法Semiconductor device, semiconductor device, and manufacturing method thereof
 本発明の実施形態の一つはトランジスタなどの半導体素子、半導体素子を有する半導体装置、およびこれらの作製方法に関する。 One embodiment of the present invention relates to a semiconductor element such as a transistor, a semiconductor device including the semiconductor element, and a method for manufacturing them.
 半導体特性を示す代表的な例としてケイ素(シリコン)やゲルマニウムなどの14族元素が挙げられる。特にシリコンは入手の容易さ、加工の容易さ、優れた半導体特性、特性制御の容易さなどに起因し、ほぼ全ての半導体デバイスで使用されており、エレクトロニクス産業の根幹を支える材料として位置付けられている。 Representative examples showing semiconductor characteristics include Group 14 elements such as silicon (silicon) and germanium. In particular, silicon is used in almost all semiconductor devices due to availability, ease of processing, excellent semiconductor characteristics, ease of property control, etc., and is positioned as a material supporting the basis of the electronics industry. There is.
 近年、酸化物、特にインジウムやガリウムなどの13族元素の酸化物に半導体特性が見出され、これを契機に精力的な研究開発が進められている。半導体特性を示す酸化物(以下、酸化物半導体)の代表例として、インジウム―ガリウム酸化物(IGO)やインジウム―ガリウム―亜鉛酸化物(IGZO)などが知られている。最近の精力的な研究開発の結果、これらの酸化物半導体を含むトランジスタを半導体素子として有する表示装置が市販されるに至っている。例えば特許文献1は、酸化物半導体を含むトランジスタの構造とその作製方法を開示しており、ここではボトムゲート型のトランジスタのソース電極、ドレイン電極にアルミニウムを含む導電層がチタンを含む導電層に挟持された積層構造が採用されている。 In recent years, semiconductor characteristics have been found in oxides, particularly oxides of Group 13 elements such as indium and gallium, and with this opportunity, energetic research and development have been advanced. Indium-gallium oxide (IGO), indium-gallium-zinc oxide (IGZO), and the like are known as representative examples of oxides exhibiting semiconductor characteristics (hereinafter, oxide semiconductors). As a result of recent intensive research and development, display devices including transistors including these oxide semiconductors as semiconductor elements have been commercially available. For example, Patent Document 1 discloses a structure of a transistor including an oxide semiconductor and a manufacturing method thereof, in which a conductive layer including aluminum in a source electrode and a drain electrode of a bottom gate transistor is a conductive layer including titanium. A sandwiching laminated structure is adopted.
特開2016-21470号公報JP, 2016-21470, A
 本発明の実施形態の一つは、半導体素子である。半導体素子は、ゲート電極、ゲート電極上のゲート絶縁膜、ゲート絶縁膜上に位置し、第1の導電層、第1の導電層上の第2の導電層を有するソース電極とドレイン電極、ならびにゲート絶縁膜上に位置し、ソース電極とドレイン電極と電気的に接続される第1の半導体膜を備える。第1の半導体膜は、ソース電極とドレイン電極の第1の導電層の一部を覆い、かつ第2の導電層から離間する。 One of the embodiments of the present invention is a semiconductor device. The semiconductor element includes a gate electrode, a gate insulating film over the gate electrode, a source electrode and a drain electrode which are located on the gate insulating film and have a first conductive layer and a second conductive layer over the first conductive layer, A first semiconductor film is provided on the gate insulating film and electrically connected to the source electrode and the drain electrode. The first semiconductor film covers a part of the first conductive layer of the source electrode and the drain electrode, and is separated from the second conductive layer.
 本発明の実施形態の一つは、半導体素子を有する半導体装置である。半導体素子は、ゲート電極、ゲート電極上のゲート絶縁膜、ゲート絶縁膜上に位置し、第1の導電層、第1の導電層上の第2の導電層を有するソース電極とドレイン電極、ならびにゲート絶縁膜上に位置し、ソース電極とドレイン電極と電気的に接続される第1の半導体膜とを備える。第1の半導体膜は、ソース電極とドレイン電極の第1の導電層の一部を覆い、かつ第2の導電層から離間する。 One of the embodiments of the present invention is a semiconductor device having a semiconductor element. The semiconductor element includes a gate electrode, a gate insulating film over the gate electrode, a source electrode and a drain electrode which are located on the gate insulating film and have a first conductive layer and a second conductive layer over the first conductive layer, A first semiconductor film is provided on the gate insulating film and electrically connected to the source electrode and the drain electrode. The first semiconductor film covers a part of the first conductive layer of the source electrode and the drain electrode, and is separated from the second conductive layer.
 本発明の実施形態の一つは、半導体素子の作製方法である。この作製方法は、ゲート電極を形成すること、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成すること、ゲート絶縁膜上に、第1の導電層、第1の導電層上の第2の導電層、および第2の導電層上の第3の導電層を有する導電膜を形成すること、導電膜を成形することによってソース電極とドレイン電極を形成すること、ソース電極と前記ドレイン電極の各々において第2の導電層の側面が第1の導電層の上面と第3の導電層の底面と重なるよう、ソース電極とドレイン電極を成形すること、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なり、第1の導電層の一部を覆い、かつ第2の導電層から離間するように第1の半導体膜を形成することを含む。 One of the embodiments of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor element. In this manufacturing method, a gate electrode is formed, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first conductive layer over the gate insulating film, a second conductive layer over the first conductive layer, and Forming a conductive film having a third conductive layer over the second conductive layer, forming a source electrode and a drain electrode by forming the conductive film, and forming a second electrode in each of the source electrode and the drain electrode. Forming the source electrode and the drain electrode so that the side surface of the conductive layer overlaps the top surface of the first conductive layer and the bottom surface of the third conductive layer, overlapping with the gate electrode through the gate insulating film, and forming the first conductive layer Forming a first semiconductor film so as to cover a portion of the first semiconductor film and to be separated from the second conductive layer.
 本発明の実施形態の一つは、半導体装置の作製方法である。この作製方法は、ゲート電極を形成すること、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成すること、ゲート絶縁膜上に、第1の導電層、第1の導電層上の第2の導電層、および第2の導電層上の第3の導電層を有する導電膜を形成すること、導電膜を成形することによってソース電極とドレイン電極を形成すること、ソース電極とドレイン電極の各々において第2の導電層の側面が第1の導電層の上面と第3の導電層の底面と重なるよう、ソース電極と前記ドレイン電極を成形すること、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なり、第1の導電層の一部を覆い、かつ第2の導電層から離間するように第1の半導体膜を形成すること、ならびにソース電極とドレイン電極の一方と電気的に接続される表示素子を形成することを含む。 One of the embodiments of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device. In this manufacturing method, a gate electrode is formed, a gate insulating film is formed over the gate electrode, a first conductive layer over the gate insulating film, a second conductive layer over the first conductive layer, and Forming a conductive film having a third conductive layer on the second conductive layer, forming a source electrode and a drain electrode by forming the conductive film, and second conductive in each of the source electrode and the drain electrode Forming the source electrode and the drain electrode so that the side surface of the layer overlaps the top surface of the first conductive layer and the bottom surface of the third conductive layer, overlapping with the gate electrode through the gate insulating film, and forming the first conductive layer Forming a first semiconductor film so as to cover a part of the first conductive layer and to be separated from the second conductive layer, and forming a display element electrically connected to one of the source electrode and the drain electrode. .
本発明の実施形態の一つである半導体素子の上面模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The upper surface schematic diagram of the semiconductor element which is one of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の断面模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The cross-sectional schematic diagram of the semiconductor element which is one of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の断面模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The cross-sectional schematic diagram of the semiconductor element which is one of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の断面模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The cross-sectional schematic diagram of the semiconductor element which is one of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の作製方法を示す断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor element which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の作製方法を示す断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor element which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の作製方法を示す断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor element which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の作製方法を示す断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor element which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の作製方法を示す断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor element which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の作製方法を示す断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor element which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の作製方法を示す断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor element which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである半導体素子の作製方法を示す断面模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor element which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである半導体装置の上面模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The upper surface schematic diagram of the semiconductor device which is one of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の一つである半導体装置の断面模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which is one of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の一つである半導体装置の画素の上面模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The upper surface schematic diagram of the pixel of the semiconductor device which is one of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の一つである半導体装置の断面模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which is one of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の一つである半導体装置の基本構成を示す等価回路。1 is an equivalent circuit showing a basic configuration of a semiconductor device which is one of the embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の一つである半導体装置の断面模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The cross-sectional schematic diagram of the semiconductor device which is one of embodiment of this invention.
 以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and the like. However, the present invention can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention, and the present invention is not interpreted as being limited to the description of the embodiments exemplified below.
 図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。 Although the drawings may be schematically represented with respect to the width, thickness, shape, etc. of each part in comparison with the actual embodiment in order to clarify the explanation, the drawings are merely an example, and the interpretation of the present invention is limited. It is not something to do. In the present specification and the drawings, elements having the same functions as those described with reference to the drawings in the drawings may be denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions may be omitted.
 本発明において、ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。 In the present invention, when one film is processed to form a plurality of films, the plurality of films may have different functions and roles. However, the plurality of films are derived from the film formed as the same layer in the same step, and have the same layer structure and the same material. Therefore, these multiple films are defined as existing in the same layer.
 本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。 In the present specification and claims, when expressing an aspect in which another structure is disposed on a certain structure, in the case where it is simply referred to as “above”, in a certain structure, unless otherwise specified. It includes both the case where another structure is arranged immediately above and the case where another structure is arranged above another structure via another structure so as to be in contact with each other.
 本明細書および請求項において、「ある構造体が他の構造体から露出するという」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。 In the present specification and claims, the expression "a certain structure is exposed from another structure" means an aspect in which a part of a certain structure is not covered by another structure. The part not covered by the structure also includes the aspect covered by another structure.
(第1実施形態)
 本実施形態では、本発明の実施形態の一つに係る半導体素子100に関して説明する。
First Embodiment
In the present embodiment, a semiconductor device 100 according to one of the embodiments of the present invention will be described.
[1.構造]
 半導体素子100の上面模式図を図1に、図1の鎖線A-A´に沿った断面模式図を図2Aに示す。半導体素子100は、いわゆるボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、これらの図に示すように、基本構成として、ゲート電極106、ゲート電極106上のゲート絶縁膜108、ゲート絶縁膜108上のソース電極110とドレイン電極112、ゲート絶縁膜108上に位置し、ソース電極110とドレイン電極112と電気的に接続される第1の半導体膜114aを有する。第1の半導体膜114aはゲート絶縁膜108を介してゲート電極106と重なる。半導体素子100はさらに、ソース電極110とドレイン電極112のそれぞれの上に位置する一対の第2の半導体膜114bを有してもよい。以下、第1の半導体膜114aと第2の半導体膜114bを総じて半導体膜114と記す。ここで、ソース電極とドレイン電極は、これらの間を流れる電流の方向や半導体素子の極性によって互いに入れ替わることがある。したがって、本明細書と請求項では、ソース電極とドレイン電極は一意的に決まるものではなく、ソース電極とドレイン電極がそれぞれドレイン電極、ソース電極として機能することがある。このため、ソース電極とドレイン電極から任意に選択される一方を第1の端子、他方を第2の端子と定義することも可能である。
[1. Construction]
A schematic top view of the semiconductor device 100 is shown in FIG. 1, and a schematic cross-sectional view along the chain line AA 'in FIG. 1 is shown in FIG. 2A. The semiconductor element 100 is a so-called bottom gate type thin film transistor, and as shown in these figures, the gate electrode 106, the gate insulating film 108 on the gate electrode 106, the source electrode 110 on the gate insulating film 108 and The first semiconductor film 114 a is located over the drain electrode 112 and the gate insulating film 108 and is electrically connected to the source electrode 110 and the drain electrode 112. The first semiconductor film 114 a overlaps with the gate electrode 106 with the gate insulating film 108 interposed therebetween. The semiconductor element 100 may further include a pair of second semiconductor films 114 b located on the source electrode 110 and the drain electrode 112, respectively. Hereinafter, the first semiconductor film 114 a and the second semiconductor film 114 b are collectively referred to as a semiconductor film 114. Here, the source electrode and the drain electrode may be interchanged depending on the direction of the current flowing therebetween and the polarity of the semiconductor element. Therefore, in the present specification and claims, the source electrode and the drain electrode may not be determined uniquely, and the source electrode and the drain electrode may function as the drain electrode and the source electrode, respectively. Therefore, it is also possible to define one of the source electrode and the drain electrode arbitrarily selected as the first terminal and the other as the second terminal.
 ゲート電極106はチタンやタングステン、モリブデン、タンタル、アルミニウム、銅などの金属を含む。図2Aではゲート電極106は単層構造を有するように描かれているが、ゲート電極106は異なる組成を有する複数の膜の積層でも良い。例えばアルミニウムなどの高い導電性を示す金属を含む膜をチタンやモリブデンなどの高い融点を有する金属を含む膜で挟持した構造を採用することができる。 The gate electrode 106 contains a metal such as titanium, tungsten, molybdenum, tantalum, aluminum, copper or the like. Although the gate electrode 106 is depicted as having a single layer structure in FIG. 2A, the gate electrode 106 may be a stack of a plurality of films having different compositions. For example, a structure in which a film containing a metal exhibiting high conductivity such as aluminum is sandwiched by a film containing a metal having a high melting point such as titanium or molybdenum can be employed.
 ゲート絶縁膜108は無機化合物を含む単層膜、あるいは積層膜であり、無機化合物としては、酸化ケイ素や窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素などのケイ素を含む無機化合物が挙げられる。ゲート絶縁膜108はゲート電極106の少なくとも一部を覆う。 The gate insulating film 108 is a single layer film or a stacked film containing an inorganic compound. Examples of the inorganic compound include inorganic compounds containing silicon such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and silicon nitride oxide. The gate insulating film 108 covers at least a part of the gate electrode 106.
 ソース電極110とドレイン電極112はそれぞれ、ゲート電極106で使用可能な金属を含む膜の積層である。例えばソース電極110は、ゲート絶縁膜108と接する第1の導電層110a、第1の導電層110a上の第2の導電層110b、および第2の導電層110b上の第3の導電層110cを有する。同様にドレイン電極112は、ゲート絶縁膜108と接する第1の導電層112a、第1の導電層112a上の第2の導電層112b、および第2の導電層112b上の第3の導電層112cを有する。後述するように、ソース電極110とドレイン電極112は同一の工程で形成されるため、同一の層内に存在し、同一の積層構造を有する。 Each of the source electrode 110 and the drain electrode 112 is a stack of films including metals usable for the gate electrode 106. For example, the source electrode 110 includes a first conductive layer 110a in contact with the gate insulating film 108, a second conductive layer 110b on the first conductive layer 110a, and a third conductive layer 110c on the second conductive layer 110b. Have. Similarly, the drain electrode 112 is formed of a first conductive layer 112a in contact with the gate insulating film 108, a second conductive layer 112b on the first conductive layer 112a, and a third conductive layer 112c on the second conductive layer 112b. Have. As described later, since the source electrode 110 and the drain electrode 112 are formed in the same step, they are present in the same layer and have the same stacked structure.
 ソース電極110とドレイン電極112の各々において、第2の導電層(110b、112b)の端部は、第1の導電層(110a、112a)と第3の導電層(110c、112c)の端部よりも内側に存在する。より具体的には、図1、図2Aに示すように、ソース電極110において、第2の導電層110bの側面は第1の導電層110aや第3の導電層110cの側面よりもドレイン電極112から遠い位置に配置される。換言すると、第2の導電層110bの側面は第1の導電層110aの上面や第3の導電層110cの底面と重なる。同様に、ドレイン電極112において、第2の導電層112bの側面は第1の導電層112aや第3の導電層112cの側面よりもソース電極110から遠い位置に配置される。換言すると、第2の導電層112bの側面は第1の導電層112aの上面や第3の導電層112cの底面と重なる。この構造に起因し、ソース電極110の第3の導電層110cは、第2の導電層110bの側面からドレイン電極112の方向に突出し、第2の導電層110bに対してひさし(点線楕円内の構造参照)を形成する。同様に、ドレイン電極112の第3の導電層112cは、第2の導電層112bの側面からソース電極110の方向に突出し、第2の導電層112bに対してひさしを形成する。 In each of the source electrode 110 and the drain electrode 112, the end of the second conductive layer (110b, 112b) is the end of the first conductive layer (110a, 112a) and the third conductive layer (110c, 112c) It exists inside more than. More specifically, as shown in FIGS. 1 and 2A, in the source electrode 110, the side surface of the second conductive layer 110b is closer to the drain electrode 112 than the side surfaces of the first conductive layer 110a and the third conductive layer 110c. Placed far from In other words, the side surfaces of the second conductive layer 110b overlap the top surface of the first conductive layer 110a and the bottom surface of the third conductive layer 110c. Similarly, in the drain electrode 112, the side surface of the second conductive layer 112b is disposed at a position farther from the source electrode 110 than the side surface of the first conductive layer 112a or the third conductive layer 112c. In other words, the side surfaces of the second conductive layer 112b overlap the top surface of the first conductive layer 112a and the bottom surface of the third conductive layer 112c. Due to this structure, the third conductive layer 110c of the source electrode 110 protrudes from the side surface of the second conductive layer 110b in the direction of the drain electrode 112 and is raised relative to the second conductive layer 110b (within the dotted oval). Form the structure). Similarly, the third conductive layer 112c of the drain electrode 112 protrudes from the side surface of the second conductive layer 112b in the direction of the source electrode 110, and forms an eaves with respect to the second conductive layer 112b.
 ソース電極110とドレイン電極112の各々において、第2の導電層(110b、112b)は、第1の導電層(110a、112a)や第3の導電層(110c、112c)と比較して抵抗が低く、例えば、アルミニウムを含む。一方、第1の導電層(110a、112a)や第3の導電層(110c、112c)は、第2の導電層(110b、112b)と比較して融点が高く、例えばチタンやモリブデン、タングステン、タンタルを含む。第1の導電層110a、112aと第3の導電層110c、112cは同一の化学組成を有してもよい。また、第2の導電層110b、112bは互いに同一の化学組成を有する。 In each of the source electrode 110 and the drain electrode 112, the second conductive layer (110b, 112b) has a resistance compared to the first conductive layer (110a, 112a) or the third conductive layer (110c, 112c). Low, for example, containing aluminum. On the other hand, the first conductive layer (110a, 112a) and the third conductive layer (110c, 112c) have a melting point higher than that of the second conductive layer (110b, 112b), for example, titanium, molybdenum, tungsten, Contains tantalum. The first conductive layers 110a and 112a and the third conductive layers 110c and 112c may have the same chemical composition. The second conductive layers 110b and 112b have the same chemical composition as each other.
 第1の半導体膜114aは、ゲート絶縁膜108と接するとともに、第1の導電層110a、112aの一部を覆う。これと同時に、第1の半導体膜114aは第2の導電層110b、112bや第3の導電層110c、112cから離間する(図2A)。このため、第1の半導体膜114aは第1の導電層110a、112aを介してソース電極110とドレイン電極112と電気的に接続される。第1の半導体膜114aは半導体素子100において活性層として機能する。 The first semiconductor film 114 a is in contact with the gate insulating film 108 and covers part of the first conductive layers 110 a and 112 a. At the same time, the first semiconductor film 114a is separated from the second conductive layers 110b and 112b and the third conductive layers 110c and 112c (FIG. 2A). Therefore, the first semiconductor film 114a is electrically connected to the source electrode 110 and the drain electrode 112 through the first conductive layers 110a and 112a. The first semiconductor film 114 a functions as an active layer in the semiconductor element 100.
 一方、第2の半導体膜114bは、第3の導電層110c、112cと接するが、第2の導電層110b、112bと第1の導電層110a、112aから離間する。また、第1の半導体膜114aと第2の半導体膜114bは互いに離間する(図1、図2A)。しかしながら、後述するように、第1の半導体膜114aと第2の半導体膜114bは同一の工程で形成されるため、同一の層内に存在し、同一、あるいは実質的に同一の化学組成を有する。 On the other hand, the second semiconductor film 114b is in contact with the third conductive layers 110c and 112c, but is separated from the second conductive layers 110b and 112b and the first conductive layers 110a and 112a. The first semiconductor film 114a and the second semiconductor film 114b are separated from each other (FIG. 1, FIG. 2A). However, as described later, since the first semiconductor film 114 a and the second semiconductor film 114 b are formed in the same step, they exist in the same layer and have the same or substantially the same chemical composition. .
 半導体膜114はケイ素やゲルマニウムなどの13族元素、あるいはインジウムを含む酸化物半導体を含有することができる。酸化物半導体はさらに亜鉛、スズ、アルミニウム、マグネシウム、ケイ素などを含むことができ、典型的にはインジウム-亜鉛混合酸化物(IZO)やインジウム-ガリウム-亜鉛混合酸化物(IGZO)を酸化物半導体として用いることができる。第1の半導体膜114aと第2の半導体膜114bの結晶性に限定は無く、単結晶、多結晶、微結晶、アモルファスのいずれのモルフォロジーを有していてもよい。 The semiconductor film 114 can contain an oxide semiconductor containing a Group 13 element such as silicon or germanium, or indium. The oxide semiconductor can further contain zinc, tin, aluminum, magnesium, silicon and the like, and typically an indium-zinc mixed oxide (IZO) or an indium-gallium-zinc mixed oxide (IGZO) oxide semiconductor It can be used as The crystallinity of the first semiconductor film 114 a and the second semiconductor film 114 b is not limited, and may have any morphology of single crystal, polycrystal, microcrystalline, or amorphous.
 任意の構成として、半導体素子100はさらに、基板102や基板102上に位置し、基板102と接するアンダーコート104を有してもよい。基板102は半導体素子100を支持する機能を有し、ガラスや石英、プラスチックを含有することができる。プラスチックとしては、ポリアミドやポリイミド、芳香族ポリカルボナートなどの比較的ガラス転移温度の高い高分子が用いられる。アンダーコート104は基板102に含まれるアルカリ金属イオンなどの不純物の拡散を防止する機能を有する絶縁膜であり、酸化ケイ素や窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素などのケイ素を含む無機化合物を含有し、単層構造、あるいは積層構造を有するように構成される。例えば窒化ケイ素を含む膜、酸化ケイ素を含む膜、窒化ケイ素を含む膜がこの順で積層された絶縁膜をアンダーコート104として用いることができる。図示しないが、基板102上にアンダーコート104を設けない場合、基板102はゲート絶縁膜108やゲート電極106と接する。 As an optional configuration, the semiconductor device 100 may further include an undercoat 104 which is located on the substrate 102 or the substrate 102 and in contact with the substrate 102. The substrate 102 has a function of supporting the semiconductor element 100, and can contain glass, quartz, or plastic. As the plastic, a polymer having a relatively high glass transition temperature, such as polyamide, polyimide or aromatic polycarbonate is used. The undercoat 104 is an insulating film having a function of preventing diffusion of impurities such as alkali metal ions contained in the substrate 102, and contains an inorganic compound including silicon such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon nitride oxide. And a single layer structure or a laminated structure. For example, an insulating film in which a film containing silicon nitride, a film containing silicon oxide, and a film containing silicon nitride are stacked in this order can be used as the undercoat 104. Although not shown, when the undercoat 104 is not provided on the substrate 102, the substrate 102 is in contact with the gate insulating film 108 and the gate electrode 106.
 図2Aの拡大図において点線で示すように、第1の導電層110aと第3の導電層110cの側面が同一平面上に位置するようソース電極110が構成され、同様に、第1の導電層112aと第3の導電層112cの側面が同一平面上に位置するようドレイン電極112を構成される。しかしながら、半導体素子100の構成はこれに限られることは無く、図2Bに示すように、ソース電極110の第1の導電層110aと第3の導電層110cの側面が互いに異なる平面上に位置してもよく、ドレイン電極112の第1の導電層112aと第3の導電層112cの側面が互いに異なる平面上に位置してもよい。この場合、ソース電極110とドレイン電極112の各々において、第3の導電層(110c、112c)の側面は、第1の導電層(110a、112a)の上面と重なる、また、図2Aや図2Bで示した例では、第1の導電層110a、112a、第2の導電層110b、112b、第3の導電層110c、112cの側面はいずれもゲート電極106や基板102の上面から傾いているが、これらの導電層の側面とゲート電極106や基板102の上面の間の角度は任意であり、例えば図3に示すように、第2の導電層110b、112bの側面はゲート電極106や基板102の上面に対して垂直でも良い。 As indicated by dotted lines in the enlarged view of FIG. 2A, source electrode 110 is configured such that the side surfaces of first conductive layer 110a and third conductive layer 110c are on the same plane, and similarly, the first conductive layer The drain electrode 112 is configured such that the side surfaces 112a and the third conductive layer 112c are located on the same plane. However, the configuration of the semiconductor device 100 is not limited to this, and as shown in FIG. 2B, the side surfaces of the first conductive layer 110 a and the third conductive layer 110 c of the source electrode 110 are located on different planes. The side surfaces of the first conductive layer 112 a and the third conductive layer 112 c of the drain electrode 112 may be located on different planes. In this case, in each of the source electrode 110 and the drain electrode 112, the side surface of the third conductive layer (110c, 112c) overlaps the upper surface of the first conductive layer (110a, 112a). In the example shown, the side surfaces of the first conductive layers 110a and 112a, the second conductive layers 110b and 112b, and the third conductive layers 110c and 112c are all inclined from the top surface of the gate electrode 106 or the substrate 102. The angle between the side surface of these conductive layers and the top surface of the gate electrode 106 or the substrate 102 is arbitrary. For example, as shown in FIG. 3, the side surfaces of the second conductive layers 110 b and 112 b correspond to the gate electrode 106 or the substrate 102. It may be perpendicular to the top surface of the.
[2.作製方法]
 図4Aから図5Dに示す断面模式図を用い、図1と図2Aに示した半導体素子100を基板102上に作製する方法を述べる。
[2. Production method]
A method of manufacturing the semiconductor element 100 shown in FIGS. 1 and 2A on the substrate 102 will be described using schematic cross sections shown in FIGS. 4A to 5D.
 まず、基板102上にアンダーコート104を形成する(図4A)。アンダーコート104は化学気相成長法(CVD法)やスパッタリング法、ゾル-ゲル法などを適用して単層、あるいは積層構造を有するように形成することができる。CVD法を用いる場合には、テトラアルコキシシランなどを原料のガスとして用いればよい。アンダーコート104の厚さは50nmから1000nmの範囲で任意に選択することができるが、必ずしも基板102上で一定である必要はなく、場所によって異なる厚さを有していてもよい。また、アンダーコート104を形成せず、ゲート電極106を基板102上に直接形成してもよい。 First, the undercoat 104 is formed on the substrate 102 (FIG. 4A). The undercoat 104 can be formed to have a single layer or a laminated structure by applying a chemical vapor deposition (CVD) method, a sputtering method, a sol-gel method, or the like. In the case of using the CVD method, tetraalkoxysilane or the like may be used as a raw material gas. The thickness of the undercoat 104 can be arbitrarily selected in the range of 50 nm to 1000 nm, but it does not have to be constant on the substrate 102 and may have different thicknesses depending on places. Alternatively, the gate electrode 106 may be formed directly on the substrate 102 without forming the undercoat 104.
 次にアンダーコート104上にゲート電極106を形成する(図4A)。上述したように、ゲート電極106はチタンやアルミニウム、銅、モリブデン、タングステン、タンタルなどの金属やその合金などを用い、単層、あるいは積層構造を有するように形成することができる。半導体素子100を例えば表示装置など大面積を有する半導体装置に応用する場合、信号の遅延を防ぐため、アルミニウムや銅などの高い導電性を有する金属をゲート電極106に用いることが好ましい。 Next, the gate electrode 106 is formed on the undercoat 104 (FIG. 4A). As described above, the gate electrode 106 can be formed to have a single layer or a stacked structure using a metal such as titanium, aluminum, copper, molybdenum, tungsten, or tantalum, or an alloy thereof. When the semiconductor element 100 is applied to a semiconductor device having a large area such as a display device, for example, a metal having high conductivity such as aluminum or copper is preferably used for the gate electrode 106 in order to prevent signal delay.
 次にゲート電極106上にゲート絶縁膜108を形成する(図4B)。ゲート絶縁膜108は単層構造、積層構造のいずれの構造を有していてもよく、上述したケイ素を含有する無機化合物を含むことができる。半導体膜114に酸化物半導体を用いる場合には、第1の半導体膜114a内でキャリアの発生を抑制するため、酸化ケイ素を含むように、あるいは酸化ケイ素を含む膜が第1の半導体膜114aと接するようにゲート絶縁膜108を構成することが好ましい。ゲート絶縁膜108はスパッタリング法、あるいはCVD法などを適用して形成することができる。成膜時の雰囲気にできるだけ水素ガスや水蒸気など、水素を含有するガスが含まれないことが好ましく、これにより水素の組成が小さく、化学量論に近い、あるいはそれ以上の酸素の組成を有するゲート絶縁膜108を形成することができる。 Next, a gate insulating film 108 is formed on the gate electrode 106 (FIG. 4B). The gate insulating film 108 may have either a single-layer structure or a stacked-layer structure, and can include the above-described silicon-containing inorganic compound. In the case where an oxide semiconductor is used for the semiconductor film 114, a film containing silicon oxide or a film containing silicon oxide can be used together with the first semiconductor film 114a in order to suppress generation of carriers in the first semiconductor film 114a. It is preferable to form the gate insulating film 108 so as to be in contact with each other. The gate insulating film 108 can be formed by applying a sputtering method, a CVD method, or the like. It is preferable that the atmosphere at the time of film formation does not contain a hydrogen-containing gas such as hydrogen gas or water vapor as much as possible, whereby the composition of hydrogen is small and the gate has a composition of oxygen close to or stoichiometry The insulating film 108 can be formed.
 次にソース電極110、ドレイン電極112を形成する。具体的には、ゲート絶縁膜108を介してゲート電極106と重なるように、CVD法やスパッタリング法を用いてゲート絶縁膜108上に導電膜116を形成する(図4B)。上述したように、ソース電極110とドレイン電極112は同一の積層構造を有し、それぞれ第1の導電層(110a、112a)、第2の導電層(110b、112b)、第3の導電層(110c、112c)を有する。したがって、導電膜116も同様に、第1の導電層116a、第1の導電層116a上の第2の導電層116b、および第2の導電層116b上の第3の導電層116cを有する。第1の導電層116a、第2の導電層116b、第3の導電層116cはそれぞれ、第1の導電層110a、112a、第2の導電層110b、112b、第3の導電層110c、112cと同一の組成を有する。 Next, the source electrode 110 and the drain electrode 112 are formed. Specifically, a conductive film 116 is formed on the gate insulating film 108 by CVD or sputtering so as to overlap with the gate electrode 106 via the gate insulating film 108 (FIG. 4B). As described above, the source electrode 110 and the drain electrode 112 have the same laminated structure, and the first conductive layer (110a, 112a), the second conductive layer (110b, 112b), and the third conductive layer ( 110c, 112c). Accordingly, the conductive film 116 also has the first conductive layer 116 a, the second conductive layer 116 b on the first conductive layer 116 a, and the third conductive layer 116 c on the second conductive layer 116 b. The first conductive layer 116a, the second conductive layer 116b, and the third conductive layer 116c are respectively the first conductive layers 110a and 112a, the second conductive layers 110b and 112b, and the third conductive layers 110c and 112c. It has the same composition.
 その後、導電膜116に対してエッチングによる成形を行い、ソース電極110、ドレイン電極112を形成する(図4C、図4D)。ここでは、エッチングは二段階によって行われる。第一段階では、第1の導電層116a、第2の導電層116b、第3の導電層116cのエッチング速度の差が小さい条件下、第1の導電層116a、第2の導電層116b、第3の導電層116cを同時にエッチングし、ゲート絶縁膜108のゲート電極106と重なる領域を露出する(図4C)。この時、エッチングによって露出される導電膜116の側面がゲート電極106や基板102の上面から傾くようにエッチングを行う。例えば導電膜116の側面と第1の導電層116aの底面間の角度が45°以上90°未満、60°以上80°以下、あるいは60°以上70°以下となるようエッチングを行う。具体的には、SF6やNF3などのフッ素を含むガス、あるいはBCl3やCl2などの塩素を含むガス用いて異方性プラズマエッチングを行えばよい。図4Cでは、第1の導電層110a、第2の導電層110b、および第3の導電層110cの側面が同一平面上、あるいは実質的に同一平面上に位置するようソース電極110が形成され、同様に、第1の導電層112a、第2の導電層112b、および第3の導電層112cの側面が同一平面上、あるいは実質的に同一平面上に位置するようにドレイン電極112が形成される態様が示されている。ただし、第2の導電層(110b、112b)が第1の導電層(110a、110b)と第3の導電層(110c、112c)の端部よりも内側に位置するように第一段階のエッチングを行ってもよい。 After that, the conductive film 116 is shaped by etching to form the source electrode 110 and the drain electrode 112 (FIGS. 4C and 4D). Here, the etching is performed in two steps. In the first step, the first conductive layer 116a, the second conductive layer 116b, the second conductive layer 116b, the second conductive layer 116b, the second conductive layer 116b, the second conductive layer 116b, the second conductive layer 116b, the second conductive layer 116b, the second conductive layer 116b. The third conductive layer 116c is simultaneously etched to expose a region of the gate insulating film 108 overlapping with the gate electrode 106 (FIG. 4C). At this time, etching is performed so that the side surface of the conductive film 116 exposed by etching is inclined from the top surfaces of the gate electrode 106 and the substrate 102. For example, etching is performed so that the angle between the side surface of the conductive film 116 and the bottom surface of the first conductive layer 116a is 45 ° to less than 90 °, 60 ° to 80 °, or 60 ° to 70 °. Specifically, anisotropic plasma etching may be performed using a gas containing fluorine such as SF 6 or NF 3 , or a gas containing chlorine such as BCl 3 or Cl 2 . In FIG. 4C, the source electrode 110 is formed such that the side surfaces of the first conductive layer 110a, the second conductive layer 110b, and the third conductive layer 110c are coplanar or substantially coplanar. Similarly, drain electrode 112 is formed such that the side surfaces of first conductive layer 112a, second conductive layer 112b, and third conductive layer 112c are coplanar or substantially coplanar. Aspects are shown. However, the first step etching is performed so that the second conductive layer (110b, 112b) is positioned inside the end of the first conductive layer (110a, 110b) and the third conductive layer (110c, 112c) You may
 第二段階では、第2の導電層116bのエッチング速度が第1の導電層116aや第3の導電層116cのそれよりも大きい条件下でエッチングを行う。具体的には、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、エチレンジアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(N(CH34OH)などを含むアルカリ性のエッチャントを用いて等方的にエッチングを行う。これにより、第2の導電層116bが優先的にエッチングされる。その結果、ソース電極110においては、第2の導電層110bの側面がドレイン電極112とは逆の方向へ後退し、第3の導電層110cが第2の導電層110bの側面からドレイン電極112の方向に突出してひさしを形成する。同様に、ドレイン電極112においては、第2の導電層112bの側面がソース電極110とは逆の方向へ後退し、第3の導電層112cが第2の導電層112bの側面からソース電極110の方向に突出してひさしを形成する(図4D)。 In the second step, the etching is performed under the condition that the etching rate of the second conductive layer 116 b is larger than that of the first conductive layer 116 a and the third conductive layer 116 c. Specifically, isotropic etching is performed using an alkaline etchant containing sodium hydroxide, potassium hydroxide, ethylenediamine, tetramethylammonium hydroxide (N (CH 3 ) 4 OH) or the like. Thereby, the second conductive layer 116b is preferentially etched. As a result, in the source electrode 110, the side surface of the second conductive layer 110b recedes in the direction opposite to that of the drain electrode 112, and the third conductive layer 110c extends from the side surface of the second conductive layer 110b. Protruding in the direction to form a canopy. Similarly, in the drain electrode 112, the side surface of the second conductive layer 112b recedes in the direction opposite to that of the source electrode 110, and the third conductive layer 112c extends from the side surface of the second conductive layer 112b. Protruding in the direction to form a canopy (FIG. 4D).
 次に、ソース電極110、ドレイン電極112、および露出したゲート絶縁膜108を覆うように半導体膜114を形成する。上述したように、第3の導電層110c、112cはそれぞれ、第2の導電層110b、112bに対してひさしを与える。このため、半導体膜114はひさしの下には形成されず、その結果、互いに離間する第1の半導体膜114aと一対の第2の半導体膜114bを与える(図2A)。前者は第3の導電層110c、112cに覆われない領域、すなわち、第1の導電層110a、112aの一部、およびソース電極110とドレイン電極112間で露出したゲート絶縁膜108を覆う。後者はソース電極110とドレイン電極112上に位置する。 Next, a semiconductor film 114 is formed to cover the source electrode 110, the drain electrode 112, and the exposed gate insulating film 108. As described above, the third conductive layers 110c and 112c respectively provide an eaves to the second conductive layers 110b and 112b. Therefore, the semiconductor film 114 is not formed under the eaves, and as a result, the first semiconductor film 114a and the pair of second semiconductor films 114b which are separated from each other are provided (FIG. 2A). The former covers a region not covered by the third conductive layers 110 c and 112 c, that is, a part of the first conductive layers 110 a and 112 a and the gate insulating film 108 exposed between the source electrode 110 and the drain electrode 112. The latter are located on the source electrode 110 and the drain electrode 112.
 半導体膜114がケイ素を主成分として含む場合、シラン(SiH4)やジシラン(Si26)などのガスを用い、プラズマ存在下、CVD法を適用することで半導体膜114を形成することができる。 When the semiconductor film 114 contains silicon as a main component, the semiconductor film 114 can be formed by applying a CVD method in the presence of plasma using a gas such as silane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ). it can.
 一方、半導体膜114が酸化物半導体を含む場合、スパッタリング法などを利用して形成される。この場合、半導体膜114の形成は酸素ガスを含む雰囲気、例えばアルゴンと酸素ガスの混合雰囲気中で行うことができる。この時、アルゴンの分圧を酸素ガスの分圧より小さくしてもよい。 On the other hand, in the case where the semiconductor film 114 includes an oxide semiconductor, the semiconductor film 114 is formed using a sputtering method or the like. In this case, the semiconductor film 114 can be formed in an atmosphere containing oxygen gas, for example, a mixed atmosphere of argon and oxygen gas. At this time, the partial pressure of argon may be smaller than the partial pressure of oxygen gas.
 スパッタリング法を利用する場合、用いるターゲットに印加する電源は直流電源でも交流電源でもよく、ターゲットの形状や組成などによって決定することができる。ターゲットとしては例えばインジウム、ガリウム、亜鉛を含む混合酸化物(InaGabZncd)を用いることができる。ここでa、b、c、dは0以上の実数であり、整数とは限らない。したがって、各元素が最も安定なイオンで存在していると仮定した場合、上記組成は必ずしも電気的に中性な組成とは限らない。ターゲットの組成の一例としてInGaZnO4が挙げられるが、組成はこれに限られず、第1の半導体膜114a、あるいはこれを含む半導体素子100が目的とする特性を有するよう、適宜選択することができる。 When the sputtering method is used, the power source applied to the target to be used may be a DC power source or an AC power source, and can be determined by the shape, composition, etc. of the target. As a target, for example, a mixed oxide (In a Ga b Zn c O d ) containing indium, gallium, and zinc can be used. Here, a, b, c, and d are real numbers of 0 or more, and are not necessarily integers. Therefore, assuming that each element is present as the most stable ion, the above composition is not necessarily an electrically neutral composition. Although InGaZnO 4 is given as an example of the composition of the target, the composition is not limited to this, and can be appropriately selected so that the first semiconductor film 114 a or the semiconductor element 100 including the same has the intended characteristics.
 第1の半導体膜114a、第2の半導体膜114bに対し、加熱処理(アニール)を行ってもよい。加熱処理は窒素、乾燥空気、あるいは大気の存在下、常圧、あるいは減圧で行えばよい。加熱温度は250℃から500℃、あるいは350℃から450℃の範囲で、加熱時間は15分から1時間の範囲で選択することができるが、これらの範囲外で加熱処理を行ってもよい。この加熱処理により第1の半導体膜114aの酸素欠陥に酸素が導入される、あるいは酸素が転位し、より構造の明確な、結晶欠陥の少ない、結晶性の高い第1の半導体膜114aが得られる。その結果、信頼性が高く、高いオン電流や低いオフ電流、低い特性(閾値電圧)ばらつきなど、優れた電気特性を有する半導体素子100が得られる。 Heat treatment (annealing) may be performed on the first semiconductor film 114 a and the second semiconductor film 114 b. The heat treatment may be performed at normal pressure or reduced pressure in the presence of nitrogen, dry air, or the atmosphere. The heating temperature can be selected in the range of 250 ° C. to 500 ° C., or 350 ° C. to 450 ° C., and the heating time can be selected in the range of 15 minutes to 1 hour, but heat treatment may be performed outside these ranges. By this heat treatment, oxygen is introduced into oxygen defects of the first semiconductor film 114 a or oxygen is displaced, so that the first semiconductor film 114 a with a clear crystal structure, a small number of crystal defects, and high crystallinity can be obtained. . As a result, it is possible to obtain the semiconductor device 100 having high reliability and excellent electrical characteristics such as high on current, low off current, and low characteristics (threshold voltage) variation.
 半導体素子100の作製方法は、上述した作製方法に限られない。例えば図5Aに示すように、ゲート絶縁膜108上に第1の導電層116aを形成し、これに対してエッチングを行ってゲート絶縁膜108のゲート電極106と重なる領域を露出するとともにソース電極110の第1の導電層110a、ドレイン電極112の第1の導電層112aを形成する(図5B)。その後、第2の導電層116bと第3の導電層116cを形成し(図5C)、これらを同時にエッチングしてソース電極110、ドレイン電極112を形成してもよい(図5D)。その後の工程は同一であるので説明は割愛する。 The method for manufacturing the semiconductor element 100 is not limited to the above-described manufacturing method. For example, as shown in FIG. 5A, the first conductive layer 116a is formed on the gate insulating film 108, and the first conductive layer 116a is etched to expose a region of the gate insulating film 108 overlapping with the gate electrode 106. And the first conductive layer 112a of the drain electrode 112 (FIG. 5B). After that, the second conductive layer 116b and the third conductive layer 116c may be formed (FIG. 5C), and these may be simultaneously etched to form the source electrode 110 and the drain electrode 112 (FIG. 5D). Since the subsequent steps are the same, the description is omitted.
 以上の工程により、半導体素子100が作製される。このように作成された半導体素子100では、上述したように、活性層として機能し、トランジスタとしての特性を左右する第1の半導体膜114aは、アルミニウムを含む第2の導電層110b、112bと接しない。このため、半導体膜114が酸化物半導体を含む場合、第2の導電層110b、112bに含まれるアルミニウムと第1の半導体膜114a中に存在するインジウムイオンとの反応に起因する第1の半導体膜114aの電蝕を防ぐことができる。 The semiconductor element 100 is manufactured by the above steps. In the semiconductor element 100 formed in this manner, as described above, the first semiconductor film 114a that functions as an active layer and determines the characteristics of the transistor is in contact with the second conductive layers 110b and 112b containing aluminum. do not do. Therefore, in the case where the semiconductor film 114 includes an oxide semiconductor, the first semiconductor film resulting from a reaction between aluminum contained in the second conductive layers 110b and 112b and indium ions present in the first semiconductor film 114a. It is possible to prevent the corrosion of the 114a.
 これに対し、二段階目のエッチングを行わない場合、すなわち、図4Cに示すように、ソース電極110とドレイン電極112のそれぞれにおいて第1の導電層(110a、112a)、第2の導電層(110b、112b)、および第3の導電層(110c、112c)の側面が同一平面上、あるいは実質的に同一平面上に位置したまま半導体膜114を形成した場合、ひさしが第2の導電層110b、112b上に存在しないため、半導体膜114が第2の導電層110b、112bと接する。このため、第2の導電層110b、112bに含まれるアルミニウムによって半導体膜114の電蝕が生じ、その特性が劣化する。その結果、半導体素子100のトランジスタとしての特性が低下する、あるいは複数の半導体素子100を形成する場合、半導体素子100間で特性の差が発生し、特性ばらつきが増大する。 On the other hand, when the second stage etching is not performed, that is, as shown in FIG. 4C, the first conductive layer (110a, 112a) and the second conductive layer (in the source electrode 110 and the drain electrode 112) When the semiconductor film 114 is formed with the side surfaces of 110b, 112b) and the third conductive layer (110c, 112c) being on the same plane or substantially on the same plane, the eaves is the second conductive layer 110b. , And 112b, the semiconductor film 114 is in contact with the second conductive layers 110b and 112b. Therefore, the aluminum contained in the second conductive layers 110 b and 112 b causes electrolytic corrosion of the semiconductor film 114 to deteriorate its characteristics. As a result, the characteristics of the semiconductor element 100 as a transistor deteriorate, or when forming a plurality of semiconductor elements 100, differences in the characteristics occur between the semiconductor elements 100, and the characteristic variations increase.
 したがって、本実施形態を適用することにより、トランジスタとしての特性に優れ、かつ、特性ばらつきの小さい半導体素子、およびこれを含む半導体装置を提供することができる。 Therefore, by applying the present embodiment, it is possible to provide a semiconductor element having excellent characteristics as a transistor and having small characteristic variation, and a semiconductor device including the semiconductor element.
(第2実施形態)
 本実施形態では、半導体素子100を含む半導体装置の一例として、発光素子を表示素子として含む表示装置120とその作製方法を説明する。第1実施形態と同一、あるいは類似する構造については説明を割愛することがある。
Second Embodiment
In this embodiment, as an example of a semiconductor device including the semiconductor element 100, a display device 120 including a light-emitting element as a display element and a manufacturing method thereof will be described. Description of the same or similar structure as the first embodiment may be omitted.
 図6に表示装置120の上面模式図を示す。表示装置120は基板122を有し、その上にパターニングされた種々の絶縁膜、半導体膜、導電膜を有する。これらの膜を適宜組み合わせることにより、複数の画素124や画素124を駆動するための駆動回路(走査線側駆動回路128、信号線側駆動回路130)が形成される。各画素124は色情報を与える最小単位であり、後述するように表示素子とそれを駆動するためのトランジスタや容量素子などを含む領域である。画素124は周期的に配置され、表示領域126を定義する。なお、基板122は半導体素子100の任意の構成である基板102に対応する。 A schematic top view of the display device 120 is shown in FIG. The display device 120 includes a substrate 122 and includes various insulating films, semiconductor films, and conductive films patterned thereon. By appropriately combining these films, driver circuits (a scan line driver circuit 128 and a signal line driver circuit 130) for driving the plurality of pixels 124 and the pixels 124 are formed. Each pixel 124 is a minimum unit for providing color information, and is an area including a display element, a transistor for driving the display element, and a capacitor as described later. The pixels 124 are periodically arranged to define a display area 126. The substrate 122 corresponds to the substrate 102 which is an arbitrary configuration of the semiconductor element 100.
 走査線側駆動回路128や信号線側駆動回路130は表示領域126の周辺に配置される。表示領域126や走査線側駆動回路128、信号線側駆動回路130からは配線132が基板102の端部へ延び、配線132は基板122の端部付近で露出されて端子を形成する。これらの端子はフレキシブル印刷回路基板(FPC)などのコネクタ134と電気的に接続される。ここで示した例では、半導体基板上に形成された集積回路を有する駆動IC136がコネクタ134上にさらに搭載される。駆動IC136やコネクタ134、配線132介して外部回路(図示せず)から映像信号や電源が走査線側駆動回路128、信号線側駆動回路130、および各画素124に伝送される。これらの映像信号や電源に基づいて画素124が制御、駆動され、表示領域126上に映像が表示される。駆動回路や駆動IC136の態様については図6に示す態様に限られず、例えば駆動IC136は基板122上に実装されてもよく、駆動IC136の機能の一部を駆動回路として基板122上に形成してもよい。 The scanning line drive circuit 128 and the signal line drive circuit 130 are disposed around the display area 126. Wiring 132 extends from the display area 126, the scanning line driving circuit 128, and the signal line driving circuit 130 to the end of the substrate 102, and the wiring 132 is exposed near the end of the substrate 122 to form a terminal. These terminals are electrically connected to a connector 134 such as a flexible printed circuit board (FPC). In the example shown here, a drive IC 136 having an integrated circuit formed on a semiconductor substrate is further mounted on the connector 134. Video signals and power are transmitted from the external circuit (not shown) to the scan line driver circuit 128, the signal line driver circuit 130, and each pixel 124 through the driver IC 136, the connector 134, and the wiring 132. The pixels 124 are controlled and driven based on these video signals and power sources, and a video is displayed on the display area 126. The mode of the drive circuit and the drive IC 136 is not limited to the mode shown in FIG. 6. For example, the drive IC 136 may be mounted on the substrate 122, and a part of the functions of the drive IC 136 is formed on the substrate 122 as a drive circuit. It is also good.
 図7に表示領域126の模式的断面図を示す。図7では、一つの画素124とこれに隣接する画素124の一部が示されており、各画素124にスイッチングトランジスタ144、駆動トランジスタ142、付加容量、および発光素子170が含まれる例が示されている。ただし、画素124の構成は任意であり、例えば三つ以上のトランジスタや二つ以上の容量素子が含まれてもよい。あるいは、付加容量を設けなくてもよい。 A schematic cross-sectional view of the display area 126 is shown in FIG. FIG. 7 shows one pixel 124 and a part of the pixel 124 adjacent thereto, and an example in which each pixel 124 includes the switching transistor 144, the drive transistor 142, the additional capacitance, and the light emitting element 170 is shown. ing. However, the configuration of the pixel 124 is arbitrary, and, for example, three or more transistors or two or more capacitive elements may be included. Alternatively, no additional capacitance may be provided.
 スイッチングトランジスタ144、駆動トランジスタ142、付加容量、および発光素子170などの素子は、任意の構成であるアンダーコート140を介し、基板122上に設けられる。アンダーコート140は半導体素子100のアンダーコート104に相当し、アンダーコート104と同様の構成を有することができる。アンダーコート140を設置せず、基板122に接するよう後述するゲート電極146a、146bを設けてもよい。 Elements such as the switching transistor 144, the driving transistor 142, the additional capacitance, and the light emitting element 170 are provided on the substrate 122 via the undercoat 140 which is an arbitrary configuration. The undercoat 140 corresponds to the undercoat 104 of the semiconductor device 100 and can have the same configuration as the undercoat 104. Alternatively, gate electrodes 146 a and 146 b described later may be provided in contact with the substrate 122 without the undercoat 140 being provided.
 スイッチングトランジスタ144と駆動トランジスタ142はそれぞれ、半導体素子100と同様の構成を有することができる。具体的には、スイッチングトランジスタ144は、ゲート電極146b、ゲート電極146b上のゲート絶縁膜148、ゲート絶縁膜148上のドレイン電極150、ソース電極152、および第1の半導体膜154aを有する。スイッチングトランジスタ144はさらに、一対の第2の半導体膜154bを有してもよい。駆動トランジスタ142は、ゲート電極146a、ゲート電極146a上のゲート絶縁膜148、ゲート絶縁膜148上のドレイン電極156、ソース電極158、および第1の半導体膜160aを有する。駆動トランジスタ142はさらに、一対の第2の半導体膜160bを有してもよい。ゲート電極146a、146bは半導体素子100のゲート電極106に対応し、ゲート絶縁膜148は半導体素子100のゲート絶縁膜108に対応する。ドレイン電極150、156は半導体素子100のドレイン電極112に対応し、ソース電極152、158は半導体素子100のソース電極110に対応する。第1の半導体膜154a、160aは半導体素子100の第1の半導体膜114aに対応し、第2の半導体膜154b、160bは半導体素子100の第2の半導体膜114bに対応する。ここまでの構造は、第1実施形態で述べた半導体素子100の作製方法を適用して形成することができる。 The switching transistor 144 and the driving transistor 142 can each have the same configuration as the semiconductor element 100. Specifically, the switching transistor 144 includes a gate electrode 146 b, a gate insulating film 148 over the gate electrode 146 b, a drain electrode 150 over the gate insulating film 148, a source electrode 152, and a first semiconductor film 154 a. The switching transistor 144 may further include a pair of second semiconductor films 154 b. The drive transistor 142 includes a gate electrode 146a, a gate insulating film 148 over the gate electrode 146a, a drain electrode 156 over the gate insulating film 148, a source electrode 158, and a first semiconductor film 160a. The drive transistor 142 may further include a pair of second semiconductor films 160 b. The gate electrodes 146 a and 146 b correspond to the gate electrode 106 of the semiconductor element 100, and the gate insulating film 148 corresponds to the gate insulating film 108 of the semiconductor element 100. The drain electrodes 150 and 156 correspond to the drain electrode 112 of the semiconductor device 100, and the source electrodes 152 and 158 correspond to the source electrode 110 of the semiconductor device 100. The first semiconductor films 154 a and 160 a correspond to the first semiconductor film 114 a of the semiconductor element 100, and the second semiconductor films 154 b and 160 b correspond to the second semiconductor film 114 b of the semiconductor element 100. The structure up to this point can be formed by applying the manufacturing method of the semiconductor element 100 described in the first embodiment.
 駆動トランジスタ142やスイッチングトランジスタ144の上にはさらに平坦化膜162が設けられる。平坦化膜162は感光性エポキシ樹脂やアクリル樹脂などをスピンコート法や印刷法などを利用して塗布し、露光、現像、焼成することで形成することができる。平坦化膜162は、駆動トランジスタ142のソース電極158に達する開口を有し、この開口と平坦化膜162の上面の一部を覆う接続電極164がソース電極158と接するように設けられる。平坦化膜162上にはさらに付加容量電極166が設けられる。接続電極164や付加容量電極166は同時に形成してもよく、異なる材料を有するように異なる工程で形成してもよい。前者の場合、接続電極164や付加容量電極166は同一の層に存在し、同一の組成を有する。接続電極164や付加容量電極166は、ITOやIZOなどの導電性酸化物、あるいはチタンやモリブデン、タングステン、タンタルなどの金属を含むことができ、スパッタリング法やCVD法を利用して形成することができる。なお、図示していないが、平坦化膜162を形成する前に、ケイ素を含有する無機化合物を含む絶縁膜を駆動トランジスタ142やスイッチングトランジスタ144を覆うように設けてもよい。 A planarization film 162 is further provided on the drive transistor 142 and the switching transistor 144. The planarization film 162 can be formed by applying a photosensitive epoxy resin, an acrylic resin, or the like by using a spin coating method, a printing method, or the like, and exposing, developing, and baking. The planarization film 162 has an opening reaching the source electrode 158 of the drive transistor 142, and a connection electrode 164 covering the opening and a part of the top surface of the planarization film 162 is provided in contact with the source electrode 158. An additional capacitance electrode 166 is further provided on the planarization film 162. The connection electrode 164 and the additional capacitance electrode 166 may be formed at the same time, or may be formed in different steps so as to have different materials. In the former case, the connection electrode 164 and the additional capacitance electrode 166 exist in the same layer and have the same composition. The connection electrode 164 and the additional capacitance electrode 166 can contain a conductive oxide such as ITO or IZO, or a metal such as titanium, molybdenum, tungsten, or tantalum, and can be formed using a sputtering method or a CVD method. it can. Although not illustrated, before forming the planarization film 162, an insulating film containing an inorganic compound containing silicon may be provided to cover the driving transistor 142 and the switching transistor 144.
 表示装置120はさらに、接続電極164と付加容量電極166を覆うように付加容量絶縁膜168を有する。付加容量絶縁膜168は窒化ケイ素や酸化窒化ケイ素、酸化ケイ素などのケイ素含有無機化合物を含み、CVD法などを適用して形成される。付加容量絶縁膜168は、平坦化膜162の開口では接続電極164の一部を覆わず、接続電極164の上面を露出する。これにより、接続電極164を介し、その上に設けられる画素電極172とソース電極158間の電気的接続が可能となる。付加容量絶縁膜168には、その上に設けられる隔壁169と平坦化膜162の接触を許容するための開口167をエッチングによって設けてもよい。ただし、接続電極164や開口167の形成は任意である。接続電極164を設けることにより、その後のプロセスにおいてソース電極158の表面の腐食を防止することができ、ソース電極158のコンタクト抵抗の増大を防止することができる。開口167を通して平坦化膜162中の不純物を除去することができ、これによって発光素子170の信頼性を向上させることができる。 The display device 120 further has a storage capacitor insulating film 168 so as to cover the connection electrode 164 and the storage capacitor electrode 166. The additional capacitance insulating film 168 contains a silicon-containing inorganic compound such as silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon oxide, and is formed by applying a CVD method or the like. The additional capacitance insulating film 168 does not cover a part of the connection electrode 164 at the opening of the planarization film 162, and exposes the upper surface of the connection electrode 164. Accordingly, electrical connection between the pixel electrode 172 and the source electrode 158 provided thereon can be achieved through the connection electrode 164. The additional capacitance insulating film 168 may be provided with an opening 167 for allowing the partition film 169 provided thereon to be in contact with the planarization film 162 by etching. However, the formation of the connection electrode 164 and the opening 167 is optional. By providing the connection electrode 164, corrosion of the surface of the source electrode 158 can be prevented in the subsequent process, and an increase in the contact resistance of the source electrode 158 can be prevented. Impurities in the planarization film 162 can be removed through the openings 167, which can improve the reliability of the light emitting device 170.
 付加容量絶縁膜168上には、接続電極164と付加容量電極166を覆うように、画素電極172が設けられる。付加容量絶縁膜168は付加容量電極166と画素電極172によって挟持され、この構造によって付加容量が形成される。画素電極172は、付加容量と発光素子170によって共有される。 A pixel electrode 172 is provided on the additional capacitance insulating film 168 so as to cover the connection electrode 164 and the additional capacitance electrode 166. The storage capacitor insulating film 168 is sandwiched between the storage capacitor electrode 166 and the pixel electrode 172, and a storage capacitor is formed by this structure. The pixel electrode 172 is shared by the additional capacitance and the light emitting element 170.
 画素電極172の上には、画素電極172の端部を覆う隔壁169が設けられる。隔壁169により、画素電極172に起因する凹凸が緩和され、この上に設けられる電界発光層(以下、EL層)174や対向電極176の切断を防止することができる。隔壁169も平坦化膜162と同様、感光性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂を塗布、露光、現像、焼成することで形成される。 A partition 169 covering an end of the pixel electrode 172 is provided on the pixel electrode 172. By the partition wall 169, unevenness due to the pixel electrode 172 is alleviated, and cutting of an electroluminescent layer (hereinafter referred to as an EL layer) 174 and a counter electrode 176 provided thereon can be prevented. The partition wall 169 is also formed by applying, exposing, developing, and baking a photosensitive epoxy resin or an acrylic resin, as with the planarizing film 162.
 隔壁169と画素電極172を覆うようにEL層174、およびEL層174を覆う対向電極176が設けられる。発光素子170からの発光を画素電極172を通して取り出す場合には、画素電極172は可視光を透過するように構成される。この場合、具体的な材料としてはITOやIZOなどの可視光を透過可能な導電性酸化物が用いられる。一方、発光素子170からの発光を対向電極176を通して取り出す場合には、画素電極172は可視光を反射するように構成される。この場合、画素電極172は銀やアルミニウムなどの可視光の反射率が高い金属を含む。あるいは画素電極172は、導電性酸化物を含む膜と反射率が高い金属を含む膜の積層構造を有してもよい。例えば、導電性酸化物を含む第1の導電膜、銀、アルミニウムなどの金属を含む第2の導電膜、導電性酸化物を含む第3の導電膜の積層構造を採用することができる。 An EL layer 174 and a counter electrode 176 covering the EL layer 174 are provided so as to cover the partition wall 169 and the pixel electrode 172. When light emitted from the light emitting element 170 is extracted through the pixel electrode 172, the pixel electrode 172 is configured to transmit visible light. In this case, as a specific material, a conductive oxide capable of transmitting visible light such as ITO or IZO is used. On the other hand, when light emitted from the light emitting element 170 is extracted through the counter electrode 176, the pixel electrode 172 is configured to reflect visible light. In this case, the pixel electrode 172 contains a metal having a high reflectance of visible light, such as silver or aluminum. Alternatively, the pixel electrode 172 may have a stacked-layer structure of a film containing a conductive oxide and a film containing a metal with high reflectance. For example, a stacked structure of a first conductive film containing a conductive oxide, a second conductive film containing a metal such as silver or aluminum, and a third conductive film containing a conductive oxide can be employed.
 EL層174の構造は任意であり、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層、励起子ブロッキング層などの機能層を適宜組み合わせて形成することができる。これらの機能層は蒸着法やスピンコート法、インクジェット法、印刷法などを利用して形成される。EL層174の構造はすべての画素124間で同一でもよく、隣接する画素124間で一部の構造が異なってもよい。例えば隣接する画素124間で発光層の構造、あるいは材料が異なり、他の層は同一の構造を有するよう、画素124を構成してもよい。図7では、見やすさを考慮し、代表的な機能層としてホール輸送層174a、発光層174b、電子輸送層174cが示されている。 The structure of the EL layer 174 is arbitrary, and functional layers such as a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, an electron blocking layer, a hole blocking layer, an exciton blocking layer, etc. It can be formed in combination. These functional layers are formed using a vapor deposition method, a spin coating method, an inkjet method, a printing method, or the like. The structure of the EL layer 174 may be the same between all the pixels 124, and some structures may be different between the adjacent pixels 124. For example, the pixels 124 may be configured such that the structure or material of the light emitting layer is different between adjacent pixels 124, and the other layers have the same structure. In FIG. 7, the hole transport layer 174a, the light emitting layer 174b, and the electron transport layer 174c are shown as representative functional layers in consideration of easy viewing.
 発光素子170からの発光を画素電極172を通して取り出す場合には、対向電極176は可視光を反射するように構成される。具体的には、アルミニウム、銀、マグネシウムなどの反射率の高い金属やこれらの合金(例えばマグネシウムと銀の合金)を用いて形成される。一方、発光素子170からの発光を対向電極176を通して取り出す場合には、可視光を透過可能な導電性酸化物を含むように画素電極172が構成される。あるいは、上述した金属や合金の膜を可視光が透過可能な厚さで形成してもよい。この場合、可視光に対して透光性を示す導電性酸化物の膜をさらに形成してもよい。画素電極172と対向電極176も、CVD法やスパッタリング法、あるいは蒸着法を利用して形成される。以上の工程により、駆動トランジスタ142と電気的に接続される発光素子170が形成される。 When light emitted from the light emitting element 170 is extracted through the pixel electrode 172, the counter electrode 176 is configured to reflect visible light. Specifically, it is formed using a metal with high reflectance such as aluminum, silver, magnesium or an alloy thereof (for example, an alloy of magnesium and silver). On the other hand, in the case where light emitted from the light emitting element 170 is extracted through the counter electrode 176, the pixel electrode 172 is configured to include a conductive oxide which can transmit visible light. Alternatively, the above-described metal or alloy film may be formed to a thickness that allows visible light to pass. In this case, a conductive oxide film showing translucency to visible light may be further formed. The pixel electrode 172 and the counter electrode 176 are also formed using a CVD method, a sputtering method, or an evaporation method. Through the above steps, the light emitting element 170 electrically connected to the driving transistor 142 is formed.
 任意の構成として、対向電極176上にはパッシベーション膜180が配置される。パッシベーション膜180の構造も任意に決定することができ、単層構造、積層構造のいずれを採用してもよい。積層構造を有する場合、例えばケイ素含有無機化合物を含む第1の層180a、樹脂を含む第2の層180b、ケイ素含有無機化合物を含む第3の層180cが順次積層した構造を採用することができる。ケイ素含有無機化合物としては窒化ケイ素や酸化ケイ素が挙げられる。樹脂としてはエポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリエステル、ポリカルボナートなどが挙げられる。 A passivation film 180 is disposed on the counter electrode 176 as an optional configuration. The structure of the passivation film 180 can also be arbitrarily determined, and either a single layer structure or a laminated structure may be employed. In the case of having a stacked structure, for example, a structure in which a first layer 180a containing a silicon-containing inorganic compound, a second layer 180b containing a resin, and a third layer 180c containing a silicon-containing inorganic compound can be sequentially stacked can be employed. . Examples of the silicon-containing inorganic compound include silicon nitride and silicon oxide. Examples of the resin include epoxy resin, acrylic resin, polyester, polycarbonate and the like.
 第1の層180aは、CVD法やスパッタリング法を適用して形成すればよい。第2の層180bには、例えば高分子が使用可能であり、高分子はエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボナート、ポリシロキサンなどから選択することができる。第2の層180bは上述した高分子、あるいはその前駆体をインクジェット法や印刷法によって成膜することで形成することができるが、上記高分子の原料となるオリゴマーを減圧下で霧状あるいはガス状にし、これを第1の層180aに吹き付け、その後オリゴマーを重合することによって形成してもよい。第3の層180cは第1の層180aと同様の材料、形成方法を採用して形成することができる。 The first layer 180 a may be formed by applying a CVD method or a sputtering method. For the second layer 180b, for example, a polymer can be used, and the polymer can be selected from an epoxy resin, an acrylic resin, a polyimide, a polyester, a polycarbonate, a polysiloxane, and the like. The second layer 180 b can be formed by forming a film of the above-described polymer or a precursor thereof by an ink jet method or a printing method. And may be sprayed onto the first layer 180a and then polymerized by polymerizing the oligomers. The third layer 180c can be formed using a material and a formation method similar to those of the first layer 180a.
 以上の工程により、表示装置120が形成される。 The display device 120 is formed by the above steps.
 第1実施形態で述べたように、表示装置120に含まれる駆動トランジスタ142やスイッチングトランジスタ144は第1実施形態の半導体素子100に相当し、このため、特性のばらつきが小さい。発光素子170の発光はこれらのトランジスタによって制御されるため、駆動トランジスタ142やスイッチングトランジスタ144の特性ばらつきの低さは発光素子170の発光特性のばらつきの低減に寄与する。このため、表示装置120は高品質な画像を表示することができる表示装置として利用することができる。 As described in the first embodiment, the drive transistor 142 and the switching transistor 144 included in the display device 120 correspond to the semiconductor element 100 of the first embodiment, and therefore, the variation in characteristics is small. Since light emission of the light emitting element 170 is controlled by these transistors, low variation in characteristics of the driving transistor 142 and the switching transistor 144 contributes to reduction in variation in light emitting characteristics of the light emitting element 170. Therefore, the display device 120 can be used as a display device capable of displaying high quality images.
(第3実施形態)
 本実施形態では、半導体装置の一例として、液晶素子を表示素子として含む表示装置200とその作製方法を説明する。第1、第2実施形態と同一、あるいは類似する構造については説明を割愛することがある。
Third Embodiment
In this embodiment, a display device 200 including a liquid crystal element as a display element and a manufacturing method thereof will be described as an example of a semiconductor device. The description of the same or similar structure as the first and second embodiments may be omitted.
 図6に示すように、表示装置120と同様、表示装置200も基板122上に複数の画素124を有しており、画素124は走査線側駆動回路128や信号線側駆動回路130、駆動IC136によって制御される。画素124の上面模式図を図8に、図8の鎖線A-A´に沿った模式的断面図を図9に示す。 As shown in FIG. 6, similarly to the display device 120, the display device 200 also has a plurality of pixels 124 on the substrate 122, and the pixels 124 include the scan line driver circuit 128, the signal line driver circuit 130, and the driver IC 136. Controlled by A top schematic view of the pixel 124 is shown in FIG. 8, and a schematic cross-sectional view along the dashed-dotted line AA 'in FIG. 8 is shown in FIG.
 図8に示すように、各画素124は、半導体素子100に対応するトランジスタ210を有しており、トランジスタ210は走査線側駆動回路128から延伸するゲート信号線202と信号線側駆動回路130から延伸する映像信号線204と電気的に接続される。画素124はさらに共通電極228、画素電極224を有する。共通電極228、画素電極224、および液晶層232(図9参照)によって液晶素子の基本構造が構成される。画素電極224はスリット226を有してもよい。図8に示したスリット226は閉じた形状であるが、開いた形状であってもよい。あるいは、閉じた形状のスリット226とともに開いた形状のスリットの両者を有してもよい。画素電極224はトランジスタ210と電気的に接続される。映像信号線204には、映像に応じた信号が与えられ、これがトランジスタ210を介して画素電極224に印加される。 As shown in FIG. 8, each pixel 124 has a transistor 210 corresponding to the semiconductor element 100, and the transistor 210 extends from the gate signal line 202 extending from the scanning line drive circuit 128 and the signal line drive circuit 130. It is electrically connected to the video signal line 204 to be stretched. The pixel 124 further includes a common electrode 228 and a pixel electrode 224. The basic structure of the liquid crystal element is constituted by the common electrode 228, the pixel electrode 224, and the liquid crystal layer 232 (see FIG. 9). The pixel electrode 224 may have a slit 226. Although the slit 226 shown in FIG. 8 is in a closed shape, it may be an open shape. Alternatively, it may have both open-shaped slits as well as closed-shaped slits 226. The pixel electrode 224 is electrically connected to the transistor 210. A signal corresponding to a video is given to the video signal line 204, and this is applied to the pixel electrode 224 through the transistor 210.
 共通電極228はゲート信号線202が延伸する方向にストライプ状に設けられて配列し、複数の画素124によって共有される。映像が表示される期間において共通電極228には固定電位が印加され、液晶層232に電圧を印加するための電極の一つとして機能する。図8では共通電極228がゲート信号線202と平行に配置された例が示されているが、共通電極228は映像信号線204と平行に配置してもよい。 The common electrodes 228 are arranged in stripes in the direction in which the gate signal lines 202 extend, and are shared by the plurality of pixels 124. A fixed potential is applied to the common electrode 228 in a period in which an image is displayed, and functions as one of the electrodes for applying a voltage to the liquid crystal layer 232. Although FIG. 8 shows an example in which the common electrode 228 is disposed in parallel with the gate signal line 202, the common electrode 228 may be disposed in parallel with the video signal line 204.
 図9に示すように、トランジスタ210はアンダーコート212を介して基板122上に設けられる。トランジスタ210は、ゲート電極213、ゲート電極213を覆うゲート絶縁膜216、ゲート絶縁膜216上のソース電極218、ドレイン電極220、および第1の半導体膜214aを有する。トランジスタ210はさらに、一対の第2の半導体膜214bを有してもよい。ドレイン電極220は映像信号線204の一部(図8中、右方向に突き出た部分)であり、ゲート信号線202の一部(図8中、上方向に突き出た部分)がゲート電極213として機能する。図示していないが、画素124は、容量素子や他のトランジスタなどの半導体素子をさらに有してもよい。アンダーコート212は半導体素子100のアンダーコート104に対応する。このため、アンダーコート212を設置せず、ゲート電極213が基板122に接するよう、表示装置200を構成してもよい。 As shown in FIG. 9, the transistor 210 is provided on the substrate 122 via the undercoat 212. The transistor 210 includes a gate electrode 213, a gate insulating film 216 covering the gate electrode 213, a source electrode 218 over the gate insulating film 216, a drain electrode 220, and a first semiconductor film 214a. The transistor 210 may further include a pair of second semiconductor films 214b. The drain electrode 220 is a part of the video signal line 204 (a part protruding in the right direction in FIG. 8), and a part of the gate signal line 202 (a part protruding in the upper direction in FIG. Function. Although not shown, the pixel 124 may further include a semiconductor element such as a capacitor or another transistor. The undercoat 212 corresponds to the undercoat 104 of the semiconductor device 100. Therefore, the display device 200 may be configured such that the gate electrode 213 is in contact with the substrate 122 without the undercoat 212 being provided.
 図9から理解されるように、ゲート電極213とゲート絶縁膜216はそれぞれ、半導体素子100のゲート電極106とゲート絶縁膜108に対応する。ソース電極218とドレイン電極220はそれぞれ、半導体素子100のソース電極110とドレイン電極112に対応する。第1の半導体膜214aと第2の半導体膜214bはそれぞれ、半導体素子100の第1の半導体膜114a、第2の半導体膜114bに対応する。ここまでの構造は、第1実施形態で述べた半導体素子100の作製方法を適用して形成することができる。 As understood from FIG. 9, the gate electrode 213 and the gate insulating film 216 correspond to the gate electrode 106 and the gate insulating film 108 of the semiconductor device 100, respectively. The source electrode 218 and the drain electrode 220 correspond to the source electrode 110 and the drain electrode 112 of the semiconductor device 100, respectively. The first semiconductor film 214 a and the second semiconductor film 214 b correspond to the first semiconductor film 114 a and the second semiconductor film 114 b of the semiconductor element 100, respectively. The structure up to this point can be formed by applying the manufacturing method of the semiconductor element 100 described in the first embodiment.
 トランジスタ210の上にはさらに平坦化膜222が設けられる。平坦化膜222は、表示装置120の平坦化膜162で使用可能な材料を用い、平坦化膜162と同様の方法で形成することができる。これにより、トランジスタ210などに起因する凹凸が吸収され、平坦な面が平坦化膜222上に与えられる。図示しないが、平坦化膜222を形成する前に、ケイ素を含有する無機化合物を含む絶縁膜をトランジスタ210を覆うように設けてもよい。 A planarization film 222 is further provided over the transistor 210. The planarizing film 222 can be formed using a material that can be used for the planarizing film 162 of the display device 120 by the same method as the planarizing film 162. Thus, unevenness due to the transistor 210 and the like is absorbed, and a flat surface is provided over the planarization film 222. Although not shown, an insulating film containing an inorganic compound containing silicon may be provided to cover the transistor 210 before the planarization film 222 is formed.
 平坦化膜222上には共通電極228が設けられる。共通電極228は、ITOやIZOなどの可視光を透過する導電性酸化物を用い、スパッタリング法によって形成すればよい。任意の構成として、画素124は共通電極228と電気的に接続される補助配線206を有してもよい。補助配線206は映像信号線204が延伸する方向に伸び、複数の画素124に共有される。補助配線206はチタンやモリブデン、タングステン、アルミニウムなどの金属を含み、CVD法やスパッタリング法を利用して形成することができる。共通電極228が導電性酸化物を含む場合、これらの酸化物はアルミニウムや銅、タングステン、チタン、モリブデンなどの金属と比較して抵抗が高いため電圧降下を起こしやすく、その結果、画素124間で共通電極228に印加される電圧に大きな差が生じる。しかしながら、金属を含む補助配線206を共通電極228と接するように設けることで導電性酸化物の低い導電性を補完することができ、電圧降下を防止する、あるいは抑制することができる。補助配線206は共通電極228の上、あるいは下に設ければよい。 A common electrode 228 is provided on the planarization film 222. The common electrode 228 may be formed by a sputtering method using a conductive oxide which transmits visible light such as ITO or IZO. As an optional configuration, the pixel 124 may have an auxiliary wiring 206 electrically connected to the common electrode 228. The auxiliary wiring 206 extends in the direction in which the video signal line 204 extends, and is shared by the plurality of pixels 124. The auxiliary wiring 206 contains a metal such as titanium, molybdenum, tungsten, or aluminum, and can be formed using a CVD method or a sputtering method. When the common electrode 228 includes a conductive oxide, these oxides have a high resistance compared to metals such as aluminum, copper, tungsten, titanium, and molybdenum, and thus are prone to voltage drop. As a result, between the pixels 124 A large difference occurs in the voltage applied to the common electrode 228. However, by providing the auxiliary wiring 206 containing a metal in contact with the common electrode 228, low conductivity of the conductive oxide can be supplemented, and voltage drop can be prevented or suppressed. The auxiliary wiring 206 may be provided above or below the common electrode 228.
 表示装置200はさらに、共通電極228と平坦化膜222を覆う絶縁膜229を有する。絶縁膜229は共通電極228と画素電極224を電気的に絶縁する機能を有する。絶縁膜229もケイ素含有無機化合物を含む絶縁膜であり、CVD法などを用いて形成される。 The display device 200 further includes an insulating film 229 covering the common electrode 228 and the planarization film 222. The insulating film 229 has a function of electrically insulating the common electrode 228 and the pixel electrode 224. The insulating film 229 is also an insulating film containing a silicon-containing inorganic compound, and is formed using a CVD method or the like.
 画素電極224もIZOやITOを含み、スパッタリング法などにより、平坦化膜222や絶縁膜229上に設けられる。画素電極224は、平坦化膜222や絶縁膜229に形成される開口部においてソース電極218と電気的に接続される。画素電極224上には第1の配向膜230が設けられる。 The pixel electrode 224 also includes IZO and ITO, and is provided on the planarization film 222 and the insulating film 229 by a sputtering method or the like. The pixel electrode 224 is electrically connected to the source electrode 218 at an opening formed in the planarization film 222 or the insulating film 229. A first alignment film 230 is provided on the pixel electrode 224.
 表示装置200はさらに対向基板240を有しており、対向基板240には遮光膜(ブラックマトリクス)242やカラーフィルタ244、遮光膜242やカラーフィルタ244を覆うオーバーコート246などが設けられてもよい。対向基板240はさらに、オーバーコート246に接するように第2の配向膜234を有する。これらの遮光膜242、カラーフィルタ244、オーバーコート246、第2の配向膜234は公知の方法を利用して形成することができるので、詳細な説明は割愛する。 The display device 200 further includes an opposing substrate 240, and the opposing substrate 240 may be provided with a light shielding film (black matrix) 242, a color filter 244, an overcoat 246 covering the light shielding film 242, the color filter 244, and the like. . The counter substrate 240 further has a second alignment film 234 in contact with the overcoat 246. Since the light shielding film 242, the color filter 244, the overcoat 246, and the second alignment film 234 can be formed using a known method, detailed description will be omitted.
 基板122と対向基板240の間には、液晶層232を構成する液晶が注入される。具体的には、基板122と対向基板240を、第1の配向膜230と第2の配向膜234が対向するように貼り合わせ、第1の配向膜230と第2の配向膜234の間の空間に液晶が注入される。あるいは基板122、または対向基板240上に液晶を滴下し、その上に対向基板240または基板122を配置し、これらを互いに固定することで液晶層232を形成してもよい。図示しないが、液晶層232の中に、基板122と対向基板240間の間隔を一定に保つためのスペーサを添加してもよい。あるいは隣接する画素124間に位置するように、対向基板240にスペーサを形成してもよい。 The liquid crystal constituting the liquid crystal layer 232 is injected between the substrate 122 and the counter substrate 240. Specifically, the substrate 122 and the counter substrate 240 are bonded such that the first alignment film 230 and the second alignment film 234 face each other, and the space between the first alignment film 230 and the second alignment film 234 is Liquid crystal is injected into the space. Alternatively, liquid crystal may be dropped over the substrate 122 or the counter substrate 240, the counter substrate 240 or the substrate 122 may be disposed thereon, and the liquid crystal layer 232 may be formed by fixing them to each other. Although not shown, in the liquid crystal layer 232, a spacer may be added to keep the distance between the substrate 122 and the counter substrate 240 constant. Alternatively, a spacer may be formed on the counter substrate 240 so as to be located between the adjacent pixels 124.
 共通電極228と画素電極224間に電位差を設けることで、基板122の上面にほぼ平行な方向に電場が液晶層232内に形成される。この電場によって液晶層232中の液晶が回転し、これにより、液晶層232を通過する偏光の偏光面が回転する。したがって、表示装置200はいわゆるIPS(In-Plane Switching)液晶表示装置の一種であるFFS(Fringe Field Switching)液晶表示装置として機能する。ただし表示装置200はIPS液晶表示装置に限られず、TN(Twisted Nematic)液晶表示装置、VA(Vertical Alignment)液晶表示装置でもよい。 By providing a potential difference between the common electrode 228 and the pixel electrode 224, an electric field is formed in the liquid crystal layer 232 in a direction substantially parallel to the top surface of the substrate 122. The liquid crystal in the liquid crystal layer 232 is rotated by the electric field, whereby the polarization plane of the polarized light passing through the liquid crystal layer 232 is rotated. Therefore, the display device 200 functions as a Fringe Field Switching (FFS) liquid crystal display device which is a kind of a so-called IPS (In-Plane Switching) liquid crystal display device. However, the display device 200 is not limited to the IPS liquid crystal display device, and may be a TN (Twisted Nematic) liquid crystal display device or a VA (Vertical Alignment) liquid crystal display device.
 以上の工程により、表示装置200が形成される。第1実施形態で述べたように、表示装置200に含まれるトランジスタ210は第1実施形態の半導体素子100に相当し、このため、特性のばらつきが小さい。液晶層232に印加される電圧はトランジスタ210によって制御されるため、トランジスタ210の特性ばらつきの低さは液晶素子の特性ばらつきの低減に寄与するする。このため、表示装置200は高品質な画像を表示することができる表示装置として利用することができる。 The display device 200 is formed by the above steps. As described in the first embodiment, the transistor 210 included in the display device 200 corresponds to the semiconductor element 100 of the first embodiment, and thus the variation in characteristics is small. Since the voltage applied to the liquid crystal layer 232 is controlled by the transistor 210, the low variation in the characteristics of the transistor 210 contributes to the reduction in the variation in the characteristics of the liquid crystal element. Therefore, the display device 200 can be used as a display device capable of displaying high quality images.
(第4実施形態)
 本実施形態では、半導体装置の一例として、半導体素子100を含むフォトセンサ250とその作製方法を説明する。第1から第3実施形態と同一、あるいは類似する構造については説明を割愛することがある。
Fourth Embodiment
In this embodiment, a photosensor 250 including the semiconductor element 100 and a method for manufacturing the same will be described as an example of a semiconductor device. Description of the same or similar structure as the first to third embodiments may be omitted.
 図10に、フォトセンサ250の基本的な回路構成を、図11にフォトセンサ250の断面模式図を示す。フォトセンサ250は、フォトダイオード260とトランジスタ252を有し、トランジスタ252のゲート電極266(図11参照)にフォトダイオード260が電気的に接続される。端子254にはリセット電位が入力され、これによりフォトダイオード260が導通し、トランジスタ252のゲート電極266に、リセット電位に対応する電荷が蓄積される。端子256と端子258にはそれぞれ、基準となる高電位と低電位が入力される。フォトダイオード260に光が照射されるとフォトダイオード260に光電流が流れ、これに伴ってトランジスタ252のゲート電極266に蓄積された電荷が失われ、ゲート電極266の電位が変化する。その結果、トランジスタ252のソース電極270、ドレイン電極272間の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を出力端子259から読み取ることで、フォトダイオード260に照射された光の強度を見積もることができる。図示しないが、フォトセンサ250にはさらにトランジスタを一つ、あるいは複数設けてもよい。 FIG. 10 shows a basic circuit configuration of the photo sensor 250, and FIG. 11 shows a schematic cross-sectional view of the photo sensor 250. As shown in FIG. The photosensor 250 includes a photodiode 260 and a transistor 252, and the photodiode 260 is electrically connected to a gate electrode 266 (see FIG. 11) of the transistor 252. The reset potential is input to the terminal 254, whereby the photodiode 260 is turned on, and a charge corresponding to the reset potential is accumulated in the gate electrode 266 of the transistor 252. Reference high potential and low potential are input to the terminal 256 and the terminal 258, respectively. When light is irradiated to the photodiode 260, a photocurrent flows to the photodiode 260, and the charge stored in the gate electrode 266 of the transistor 252 is lost accordingly, and the potential of the gate electrode 266 is changed. As a result, the resistance value between the source electrode 270 and the drain electrode 272 of the transistor 252 changes. By reading the change in the resistance value from the output terminal 259, the intensity of the light irradiated to the photodiode 260 can be estimated. Although not illustrated, the photosensor 250 may further include one or more transistors.
 図11に示すように、トランジスタ252は、任意の構成であるアンダーコート264を介して基板262上に設けられる。基板262とアンダーコート264はそれぞれ、半導体素子100の基板102とアンダーコート104に対応する。アンダーコート104を設けない場合、トランジスタ252のゲート電極266は基板262と接する。 As shown in FIG. 11, the transistor 252 is provided on the substrate 262 via the undercoat 264 which is an optional configuration. The substrate 262 and the undercoat 264 correspond to the substrate 102 and the undercoat 104 of the semiconductor device 100, respectively. When the undercoat 104 is not provided, the gate electrode 266 of the transistor 252 is in contact with the substrate 262.
 トランジスタ252は、ゲート電極266、ゲート電極266上のゲート絶縁膜268、ゲート絶縁膜268上のソース電極270、ドレイン電極272、および第1の半導体膜274aを有する。トランジスタ252はさらに、一対の第2の半導体膜274bを有してもよい。ゲート電極266、ゲート絶縁膜268、ソース電極270、ドレイン電極272、第1の半導体膜274a、第2の半導体膜274bはそれぞれ、半導体素子100のゲート電極106、ゲート絶縁膜108、ソース電極110、ドレイン電極112、第1の半導体膜114a、第2の半導体膜114bに対応する。ここまでの構造は、第1実施形態で述べた半導体素子100の作製方法を適用して形成することができる。 The transistor 252 includes a gate electrode 266, a gate insulating film 268 over the gate electrode 266, a source electrode 270 over the gate insulating film 268, a drain electrode 272, and a first semiconductor film 274a. The transistor 252 may further include a pair of second semiconductor films 274 b. The gate electrode 266, the gate insulating film 268, the source electrode 270, the drain electrode 272, the first semiconductor film 274a, and the second semiconductor film 274b are the gate electrode 106, the gate insulating film 108, the source electrode 110, and the semiconductor element 100, respectively. It corresponds to the drain electrode 112, the first semiconductor film 114a, and the second semiconductor film 114b. The structure up to this point can be formed by applying the manufacturing method of the semiconductor element 100 described in the first embodiment.
 トランジスタ252の上にはさらに第1の平坦化膜276が設けられる。第1の平坦化膜276は、表示装置120の平坦化膜162で使用可能な材料を用い、平坦化膜162と同様の方法で形成することができる。これにより、トランジスタ252などに起因する凹凸が吸収され、平坦な面が第1の平坦化膜276上に与えられる。図示しないが、第1の平坦化膜276を形成する前に、ケイ素を含有する無機化合物を含む絶縁膜をトランジスタ252を覆うように設けてもよい。 A first planarization film 276 is further provided over the transistor 252. The first planarization film 276 can be formed using a material that can be used for the planarization film 162 of the display device 120 by the same method as the planarization film 162. Thus, unevenness due to the transistor 252 or the like is absorbed, and a flat surface is provided over the first planarization film 276. Although not shown, an insulating film containing an inorganic compound containing silicon may be provided to cover the transistor 252 before the first planarization film 276 is formed.
 第1の平坦化膜276とゲート絶縁膜268には、ゲート電極266と電気的に接続される配線267を露出する開口が設けられ、この開口を覆うように接続電極278が形成される。同時に、フォトダイオード260の第1の電極284が第1の平坦化膜276上に形成される。これらの接続電極278や第1の電極284は、チタンやモリブデン、タングステン、タンタルなどの金属を含み、CVD法やスパッタリング法を用いて形成することができる。 An opening which exposes the wiring 267 electrically connected to the gate electrode 266 is provided in the first planarization film 276 and the gate insulating film 268, and a connection electrode 278 is formed to cover the opening. At the same time, a first electrode 284 of the photodiode 260 is formed on the first planarization film 276. The connection electrode 278 and the first electrode 284 contain a metal such as titanium, molybdenum, tungsten, or tantalum, and can be formed by a CVD method or a sputtering method.
 第1の電極284上には、pin型、あるいはpn型の半導体層282が設けられる。例えば半導体層282は、p型の導電型を有する第1の半導体層、第1の半導体層上に位置し、高抵抗半導体層(i型半導体層)である第2の半導体層、第2の半導体層上に位置し、n型の導電型を有する第3の半導体層を含む積層構造を有することができる。これらの半導体層はシリコンを含み、その結晶性には限定はない。これらの半導体層はCVD法を適用して形成され、適宜不純物をドープすることによって導電型が制御される。 A semiconductor layer 282 of pin type or pn type is provided over the first electrode 284. For example, the semiconductor layer 282 is a first semiconductor layer having a p-type conductivity, a second semiconductor layer which is a high-resistance semiconductor layer (i-type semiconductor layer) located on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer. A stacked structure including a third semiconductor layer which is located over the semiconductor layer and has n-type conductivity can be provided. These semiconductor layers contain silicon, and their crystallinity is not limited. These semiconductor layers are formed by applying a CVD method, and the conductivity type is controlled by appropriately doping an impurity.
 半導体層282上には第2の平坦化膜286が形成される。第2の平坦化膜286は第1の平坦化膜276と同様の方法によって形成される。第2の平坦化膜286には、接続電極278、第1の電極284、および半導体層282に達する開口が形成され、これらの開口を覆うように、第2の電極280と配線288が形成される。すなわち、第2の電極280は接続電極278と半導体層282に電気的に接続されるように配置され、配線288は第1の電極284と電気的に接続されるように配置される。第2の電極280と配線288も接続電極278と同様の方法で形成することができる。配線288は端子254に接続される。 A second planarization film 286 is formed on the semiconductor layer 282. The second planarization film 286 is formed by the same method as the first planarization film 276. Openings which reach the connection electrode 278, the first electrode 284, and the semiconductor layer 282 are formed in the second planarization film 286, and the second electrode 280 and the wiring 288 are formed so as to cover these openings. Ru. That is, the second electrode 280 is arranged to be electrically connected to the connection electrode 278 and the semiconductor layer 282, and the wiring 288 is arranged to be electrically connected to the first electrode 284. The second electrode 280 and the wiring 288 can also be formed in the same manner as the connection electrode 278. The wiring 288 is connected to the terminal 254.
 以上の工程により、フォトセンサ250が形成される。第1実施形態で述べたように、フォトセンサ250に含まれるトランジスタ252は第1実施形態の半導体素子100に相当し、このため、特性のばらつきが小さい。トランジスタ252のゲート電極266に蓄積される電荷は、フォトダイオード260に照射される光の量に対応する。このため、トランジスタ252の特性ばらつきの低さはフォトセンサ250の特性ばらつきの低減に寄与するする。このため、フォトセンサ250は、照射される光を精確に測定するセンサや受光素子として利用することができる。 Through the above steps, the photosensor 250 is formed. As described in the first embodiment, the transistor 252 included in the photo sensor 250 corresponds to the semiconductor device 100 of the first embodiment, and thus the variation in characteristics is small. The charge stored in the gate electrode 266 of the transistor 252 corresponds to the amount of light emitted to the photodiode 260. Therefore, the low variation in the characteristics of the transistor 252 contributes to the reduction in the variation in the characteristics of the photosensor 250. Therefore, the photo sensor 250 can be used as a sensor or a light receiving element that accurately measures the light to be emitted.
 本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。 The embodiments described above as the embodiments of the present invention can be implemented in combination as appropriate as long as they do not contradict each other. In addition, those in which a person skilled in the art appropriately adds, deletes or changes the design of components based on the display device of each embodiment or those in which steps are added, omitted or conditions changed are also included in the present invention. As long as it comprises the gist, it is included in the scope of the present invention.
 本明細書においては、開示例として発光素子や液晶素子を含む表示装置やフォトセンサを例示したが、他の適用例として、その他の自発光型表示装置、電気泳動素子などを有する電子ペーパ型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置や、メモリ装置などの半導体装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能である。 In the present specification, although a display device and a photo sensor including a light emitting element and a liquid crystal element have been exemplified as the disclosed examples, an electronic paper type display having another self light emitting display, an electrophoretic element and the like as another application example The device may be any flat panel display device such as a device, or a semiconductor device such as a memory device. Moreover, it is applicable without particular limitation from medium size to large size.
 上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。 Even if other effects or effects different from the effects brought about by the aspects of the above-described embodiments are apparent from the description of the present specification or those which can be easily predicted by those skilled in the art, it is natural. It is understood that the present invention provides.
 100:半導体素子、102:基板、104:アンダーコート、106:ゲート電極、108:ゲート絶縁膜、110:ソース電極、110a:第1の導電層、110b:第2の導電層、110c:第3の導電層、112:ドレイン電極、112a:第1の導電層、112b:第2の導電層、112c:第3の導電層、114:半導体膜、114a:第1の半導体膜、114b:第2の半導体膜、116:導電膜、116a:第1の導電層、116b:第2の導電層、116c:第3の導電層、120:表示装置、122:基板、124:画素、126:表示領域、128:走査線側駆動回路、130:信号線側駆動回路、132:配線、134:コネクタ、136:駆動IC、140:アンダーコート、142:駆動トランジスタ、144:スイッチングトランジスタ、146a:ゲート電極、146b:ゲート電極、148:ゲート絶縁膜、150:ドレイン電極、152:ソース電極、154a:第1の半導体膜、154b:第2の半導体膜、156:ドレイン電極、158:ソース電極、160a:第1の半導体膜、160b:第2の半導体膜、162:平坦化膜、164:接続電極、166:付加容量電極、167:開口、168:付加容量絶縁膜、169:隔壁、170:発光素子、172:画素電極、174:EL層、174a:ホール輸送層、174b:発光層、174c:電子輸送層、176:対向電極、180:パッシベーション膜、180a:第1の層、180b:第2の層、180c:第3の層、200:表示装置、202:ゲート信号線、204:映像信号線、206:補助配線、210:トランジスタ、212:アンダーコート、213:ゲート電極、214a:第1の半導体膜、214b:第2の半導体膜、216:ゲート絶縁膜、218:ソース電極、220:ドレイン電極、222:平坦化膜、224:画素電極、226:スリット、228:共通電極、229:絶縁膜、230:第1の配向膜、232:液晶層、234:第2の配向膜、240:対向基板、242:遮光膜、244:カラーフィルタ、246:オーバーコート、250:フォトセンサ、252:トランジスタ、254:端子、256:端子、258:端子、259:出力端子、260:フォトダイオード、262:基板、264:アンダーコート、266:ゲート電極、267:配線、268:ゲート絶縁膜、270:ソース電極、272:ドレイン電極、274a:第1の半導体膜、274b:第2の半導体膜、276:第1の平坦化膜、278:接続電極、280:第2の電極、282:半導体層、284:第1の電極、286:第2の平坦化膜、288:配線 100: semiconductor device, 102: substrate, 104: undercoat, 106: gate electrode, 108: gate insulating film, 110: source electrode, 110a: first conductive layer, 110b: second conductive layer, 110c: third Conductive layer 112: drain electrode 112a: first conductive layer 112b: second conductive layer 112c: third conductive layer 114: semiconductor film 114a: first semiconductor film 114b: second Semiconductor film 116: conductive film 116a: first conductive layer 116b: second conductive layer 116c: third conductive layer 120: display device 122: substrate 124: pixel 126: display region , 128: scanning line side drive circuit, 130: signal line side drive circuit, 132: wiring, 134: connector, 136: drive IC, 140: undercoat, 142: drive transistor, 14 Switching transistor 146a: gate electrode 146b: gate electrode 148: gate insulating film 150: drain electrode 152: source electrode 154a: first semiconductor film 154b: second semiconductor film 156: drain electrode , 158: source electrode, 160a: first semiconductor film, 160b: second semiconductor film, 162: planarization film, 164: connection electrode, 166: additional capacitance electrode, 167: opening, 168: additional capacitance insulating film, 169: partition wall, 170: light emitting element, 172: pixel electrode, 174: EL layer, 174a: hole transport layer, 174b: light emitting layer, 174c: electron transport layer, 176: counter electrode, 180: passivation film, 180a: first Layer 180b: second layer 180c: third layer 200: display device 202: gate signal line 204: image Signal line, 206: auxiliary wiring, 210: transistor, 212: undercoat, 213: gate electrode, 214a: first semiconductor film, 214b: second semiconductor film, 216: gate insulating film, 218: source electrode, 220 : Drain electrode, 222: planarizing film, 224: pixel electrode, 226: slit, 228: common electrode, 229: insulating film, 230: first alignment film, 232: liquid crystal layer, 234: second alignment film, 240: opposing substrate, 242: light shielding film, 244: color filter, 246: overcoat, 250: photosensor, 252: transistor, 254: terminal, 256: terminal, 258: terminal, 259: output terminal, 260: photodiode , 262: substrate, 264: undercoat, 266: gate electrode, 267: wiring, 268: gate insulating film, 27 0: source electrode, 272: drain electrode, 274a: first semiconductor film, 274b: second semiconductor film, 276: first planarization film, 278: connection electrode, 280: second electrode, 282: semiconductor Layer, 284: first electrode, 286: second flattening film, 288: wiring

Claims (20)

  1.  ゲート電極、
     前記ゲート電極上のゲート絶縁膜、
     前記ゲート絶縁膜上に位置し、第1の導電層、前記第1の導電層上の第2の導電層を有するソース電極とドレイン電極、ならびに
     前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記ソース電極と前記ドレイン電極と電気的に接続される第1の半導体膜を備え、
     前記第1の半導体膜は、前記ソース電極と前記ドレイン電極の前記第1の導電層の一部を覆い、かつ前記第2の導電層から離間する半導体素子。
    Gate electrode,
    A gate insulating film on the gate electrode,
    A source electrode and a drain electrode located on the gate insulating film and having a first conductive layer, a second conductive layer on the first conductive layer, and the source electrode located on the gate insulating film A first semiconductor film electrically connected to the drain electrode;
    The first semiconductor film covers a part of the first conductive layer of the source electrode and the drain electrode, and is separated from the second conductive layer.
  2.  一対の第2の半導体膜をさらに備え、
     前記一対の第2の半導体膜の一方は前記ソース電極の上に位置し、他方は前記ドレイン電極の上に位置する、請求項1に記載の半導体素子。
    Further comprising a pair of second semiconductor films;
    The semiconductor device according to claim 1, wherein one of the pair of second semiconductor films is located on the source electrode, and the other is located on the drain electrode.
  3.  前記第1の半導体膜と前記一対の第2の半導体膜は、互いに同一の層内に存在する、請求項2に記載の半導体素子。 The semiconductor device according to claim 2, wherein the first semiconductor film and the pair of second semiconductor films exist in the same layer.
  4.  前記ソース電極と前記ドレイン電極の各々は、前記第2の導電層上に第3の導電層を有し、
     前記ソース電極と前記ドレイン電極の各々において、前記第2の導電層の側面は、前記第1の導電層の上面と前記第3の導電層の底面と重なる、請求項1に記載の半導体素子。
    Each of the source electrode and the drain electrode has a third conductive layer on the second conductive layer,
    2. The semiconductor device according to claim 1, wherein in each of the source electrode and the drain electrode, a side surface of the second conductive layer overlaps an upper surface of the first conductive layer and a bottom surface of the third conductive layer.
  5.  前記ソース電極と前記ドレイン電極の各々において、前記第3の導電層の側面は、前記第1の導電層の前記上面と重なる、請求項4に記載の半導体素子。 5. The semiconductor device according to claim 4, wherein in each of the source electrode and the drain electrode, a side surface of the third conductive layer overlaps the upper surface of the first conductive layer.
  6.  前記第1の半導体膜は酸化物半導体を含む、請求項1に記載の半導体素子。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor film contains an oxide semiconductor.
  7.  前記ソース電極と前記ドレイン電極の各々において、前記第1の導電層と前記第3の導電層はチタン、モリブデン、あるいはタングステンを含み、前記第2の導電層はアルミニウムを含む、請求項4に記載の半導体素子。 The method according to claim 4, wherein in each of the source electrode and the drain electrode, the first conductive layer and the third conductive layer include titanium, molybdenum, or tungsten, and the second conductive layer includes aluminum. Semiconductor devices.
  8.  半導体素子を有し、
     前記半導体素子は、
      ゲート電極と、
      前記ゲート電極上のゲート絶縁膜と、
      前記ゲート絶縁膜上に位置し、第1の導電層、前記第1の導電層上の第2の導電層を有するソース電極とドレイン電極と、
      前記ゲート絶縁膜上に位置し、前記ソース電極と前記ドレイン電極と電気的に接続される第1の半導体膜とを備え、
     前記第1の半導体膜は、前記ソース電極と前記ドレイン電極の前記第1の導電層の一部を覆い、かつ前記第2の導電層から離間する半導体装置。
    Having a semiconductor element,
    The semiconductor device is
    A gate electrode,
    A gate insulating film on the gate electrode;
    A source electrode and a drain electrode located on the gate insulating film and having a first conductive layer, and a second conductive layer on the first conductive layer;
    A first semiconductor film located on the gate insulating film and electrically connected to the source electrode and the drain electrode;
    The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor film covers a part of the first conductive layer of the source electrode and the drain electrode and is separated from the second conductive layer.
  9.  前記ソース電極と前記ドレイン電極の一方と電気的に接続される表示素子をさらに有し、
     前記表示素子は、発光素子と液晶素子から選択される、請求項8に記載の半導体装置。
    The display device further includes a display element electrically connected to one of the source electrode and the drain electrode.
    The semiconductor device according to claim 8, wherein the display element is selected from a light emitting element and a liquid crystal element.
  10.  前記半導体素子は一対の第2の半導体膜をさらに備え、
     前記一対の第2の半導体膜の一方は前記ソース電極の上に位置し、他方は前記ドレイン電極の上に位置する、請求項8に記載の半導体装置。
    The semiconductor device further comprises a pair of second semiconductor films,
    The semiconductor device according to claim 8, wherein one of the pair of second semiconductor films is located on the source electrode, and the other is located on the drain electrode.
  11.  前記第1の半導体膜と前記一対の第2の半導体膜は、互いに同一の層内に存在する、請求項10に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 10, wherein the first semiconductor film and the pair of second semiconductor films exist in the same layer.
  12.  前記ソース電極と前記ドレイン電極の各々は、前記第2の導電層上に第3の導電層を有し、
     前記ソース電極と前記ドレイン電極の各々において、前記第2の導電層の側面は、前記第1の導電層の上面と前記第3の導電層の底面と重なる、請求項8に記載の半導体装置。
    Each of the source electrode and the drain electrode has a third conductive layer on the second conductive layer,
    The semiconductor device according to claim 8, wherein in each of the source electrode and the drain electrode, a side surface of the second conductive layer overlaps an upper surface of the first conductive layer and a bottom surface of the third conductive layer.
  13.  前記ソース電極と前記ドレイン電極の各々において、前記第3の導電層の側面は、前記第1の導電層の前記上面と重なる、請求項12に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 12, wherein in each of the source electrode and the drain electrode, a side surface of the third conductive layer overlaps the upper surface of the first conductive layer.
  14.  前記第1の半導体膜は酸化物半導体を含む、請求項8に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8, wherein the first semiconductor film contains an oxide semiconductor.
  15.  前記ソース電極と前記ドレイン電極の各々において、前記第1の導電層と前記第3の導電層はチタン、モリブデン、あるいはタングステンを含み、前記第2の導電層はアルミニウムを含む、請求項12に記載の半導体装置。 The method according to claim 12, wherein in each of the source electrode and the drain electrode, the first conductive layer and the third conductive layer contain titanium, molybdenum or tungsten, and the second conductive layer contains aluminum. Semiconductor devices.
  16.  ゲート電極を形成し、
     前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成し、
     前記ゲート絶縁膜上に、第1の導電層、前記第1の導電層上の第2の導電層、および前記第2の導電層上の第3の導電層を有する導電膜を形成し、
     前記導電膜を成形することによってソース電極とドレイン電極を形成し、
     前記ソース電極と前記ドレイン電極の各々において、前記第2の導電層の側面が前記第1の導電層の上面と前記第3の導電層の底面と重なるよう、前記ソース電極と前記ドレイン電極を成形し、
     前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と重なり、前記第1の導電層の一部を覆い、かつ前記第2の導電層から離間するように第1の半導体膜を形成することを含む、半導体素子の作製方法。
    Form a gate electrode,
    Forming a gate insulating film on the gate electrode;
    A conductive film having a first conductive layer, a second conductive layer on the first conductive layer, and a third conductive layer on the second conductive layer is formed on the gate insulating film,
    A source electrode and a drain electrode are formed by forming the conductive film,
    In each of the source electrode and the drain electrode, the source electrode and the drain electrode are formed such that the side surface of the second conductive layer overlaps the top surface of the first conductive layer and the bottom surface of the third conductive layer. And
    Forming a first semiconductor film so as to overlap with the gate electrode through the gate insulating film, to cover a part of the first conductive layer, and to be separated from the second conductive layer Method of manufacturing a device
  17.  前記第1の半導体膜の形成と同時に、前記ソース電極と前記ドレイン電極上にそれぞれ位置する一対の第2の半導体膜を形成することをさらに含む、請求項16に記載の作製方法。 17. The manufacturing method according to claim 16, further comprising forming a pair of second semiconductor films respectively located on the source electrode and the drain electrode simultaneously with the formation of the first semiconductor film.
  18.  前記導電膜の前記成形は、前記ソース電極の第3の導電層が前記第2の導電層の側面から前記ドレイン電極の方向に突出し、前記ドレイン電極の第3の導電層が前記第2の導電層の側面から前記ソース電極の方向に突出するように行う、請求項16に記載の作製方法。 In the forming of the conductive film, the third conductive layer of the source electrode protrudes from the side surface of the second conductive layer in the direction of the drain electrode, and the third conductive layer of the drain electrode is the second conductive 17. The method according to claim 16, wherein the method is performed so as to protrude in the direction of the source electrode from the side surface of the layer.
  19.  前記ソース電極と前記ドレイン電極の各々において、前記第1の導電層と前記第3の導電層はチタン、モリブデン、あるいはタングステンを含み、前記第2の導電層はアルミニウムを含む、請求項16に記載の作製方法。 The method according to claim 16, wherein in each of the source electrode and the drain electrode, the first conductive layer and the third conductive layer include titanium, molybdenum, or tungsten, and the second conductive layer includes aluminum. How to make
  20.  前記第1の半導体膜は酸化物半導体を含む、請求項16に記載の作製方法。 The manufacturing method according to claim 16, wherein the first semiconductor film contains an oxide semiconductor.
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JP2008270773A (en) * 2007-03-23 2008-11-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2010157702A (en) * 2008-12-01 2010-07-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2010166030A (en) * 2008-12-19 2010-07-29 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing transistor
JP2010206154A (en) * 2009-02-09 2010-09-16 Hitachi Displays Ltd Display device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270773A (en) * 2007-03-23 2008-11-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2010157702A (en) * 2008-12-01 2010-07-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2010166030A (en) * 2008-12-19 2010-07-29 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing transistor
JP2010206154A (en) * 2009-02-09 2010-09-16 Hitachi Displays Ltd Display device

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