JP2009076736A - Semiconductor device, display device, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Tomoyuki Irizumi
智之 入住
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of reducing variation in threshold voltage etc., and has high-reliability and high-performance TFT characteristics. <P>SOLUTION: The semiconductor device has: a polycrystalline semiconductor layer 4a which is formed on a substrate and has a source region 4c, a drain region 4d, and a channel region 4b; a metallic conductive layer 6 formed on the source region 4c and drain region 4d of the polycrystalline semiconductor layer 4a; and an alloy layer 5 formed between the polycrystalline semiconductor layer 4a and metallic conductive layer 6, wherein the polycrystalline semiconductor layer 4a has a recessed portion 4e formed so that the film thickness in the channel region 4b is less than the film thickness in the region where the metallic conductive layer 6 is formed, and satisfies expression (1) of 0.1t≤Y≤0.3t and expression (2) of 0.3Y≤X≤2Y, wherein X is the depth of the recessed portion 4e, Y is the thickness of the alloy layer 5 and (t) is the thickness of the metallic conductive layer 6. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置、表示装置及びその製造方法に関し、特に非晶質半導体層であるアモルファスシリコンをレーザアニールにより結晶化した多結晶半導体層であるポリシリコンを用いた半導体装置、表示装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, a display device, and a manufacturing method thereof, and more particularly, a semiconductor device, a display device, and a semiconductor device using polysilicon, which is a polycrystalline semiconductor layer obtained by crystallizing amorphous silicon, which is an amorphous semiconductor layer, by laser annealing. It relates to a manufacturing method.

近年、低温ポリシリコンTFT(Thin Film Transistor)構造の半導体装置を用いた液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどの表示装置は、高精細、高移動度、高信頼性が得られることから注目されている。   In recent years, a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display using a semiconductor device having a low-temperature polysilicon TFT (Thin Film Transistor) structure has attracted attention because it can obtain high definition, high mobility, and high reliability.

以下、図10を参照して低温ポリシリコンTFT構造の半導体装置の製造方法について述べる。図10は、従来の半導体装置の構造を示す図である。まず、ガラス基板1上にプラズマCVD法により、下地窒化膜2、下地酸化膜3、非晶質半導体層としてアモルファスシリコンを順次形成する。次に、アニール処理を行い、アモルファスシリコン中の水素濃度を低下させる。そして、レーザアニール法により、アモルファスシリコンを結晶化させ、多結晶半導体層であるポリシリコンにする。次に、スパッタ法により金属性導電層6を形成する。このとき、金属性導電層と多結晶半導体層との界面に多結晶半導体層と金属性導電層6の合金層5が形成される。   A method for manufacturing a semiconductor device having a low-temperature polysilicon TFT structure will be described below with reference to FIG. FIG. 10 shows a structure of a conventional semiconductor device. First, amorphous silicon is sequentially formed on the glass substrate 1 as a base nitride film 2, a base oxide film 3, and an amorphous semiconductor layer by plasma CVD. Next, annealing is performed to reduce the hydrogen concentration in the amorphous silicon. Then, the amorphous silicon is crystallized by laser annealing to form polysilicon which is a polycrystalline semiconductor layer. Next, the metallic conductive layer 6 is formed by sputtering. At this time, the alloy layer 5 of the polycrystalline semiconductor layer and the metallic conductive layer 6 is formed at the interface between the metallic conductive layer and the polycrystalline semiconductor layer.

その後、金属性導電層6を写真製版により所望のパターンにパターニングする。次に、多結晶半導体層を写真製版により所望のパターンにパターニングする。そして、多結晶半導体層のチャネル領域4bにあたる部分の金属性導電層6をエッチングして除去する。次に、多結晶半導体層と金属性導電層6の合金層5をエッチングして除去する。金属性導電層6は、多結晶半導体層のチャネル領域4bを除いたソース領域4c・ドレイン領域4d及び保持容量部のみに形成される。   Thereafter, the metallic conductive layer 6 is patterned into a desired pattern by photolithography. Next, the polycrystalline semiconductor layer is patterned into a desired pattern by photolithography. Then, the metal conductive layer 6 corresponding to the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer is removed by etching. Next, the alloy layer 5 of the polycrystalline semiconductor layer and the metallic conductive layer 6 is removed by etching. The metallic conductive layer 6 is formed only in the source region 4c, the drain region 4d and the storage capacitor portion excluding the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer.

次に、CVD法によりゲート絶縁膜7を形成する。そして、スパッタ法によりゲート配線8を形成する。ゲート配線8は、Al、Cr、Mo、Ti、W等の金属材料又は合金材料である。次に、写真製版によりレジストパターンを形成して、エッチング液でゲート配線8を所望の形状にパターニングした後、レジストを除去する。   Next, the gate insulating film 7 is formed by the CVD method. Then, the gate wiring 8 is formed by sputtering. The gate wiring 8 is a metal material or an alloy material such as Al, Cr, Mo, Ti, and W. Next, a resist pattern is formed by photolithography and the gate wiring 8 is patterned into a desired shape with an etching solution, and then the resist is removed.

次に、形成したゲート配線8をマスクとして、多結晶半導体層のソース領域4c・ドレイン領域4dに不純物を導入する。ここで、導入する不純物元素として、P、Bを用いることができる。Pを導入すればn型のTFTを形成することができ、Bを導入すればp型のTFTを形成することができる。片チャネルの低温ポリシリコンTFTは、用いられる表示デバイスの仕様により、n型かp型かを作り分けることができる。さらに、CMOS構造のようにn型、p型の両チャネルの低温ポリシリコンTFTを形成することもできる。   Next, impurities are introduced into the source region 4c and drain region 4d of the polycrystalline semiconductor layer using the formed gate wiring 8 as a mask. Here, P and B can be used as impurity elements to be introduced. If P is introduced, an n-type TFT can be formed, and if B is introduced, a p-type TFT can be formed. One-channel low-temperature polysilicon TFTs can be made n-type or p-type depending on the specifications of the display device used. Further, both the n-type and p-type low-temperature polysilicon TFTs can be formed as in the CMOS structure.

次に、プラズマCVD法により、層間絶縁層9を形成する。層間絶縁層9は、SiHとNO、又はTEOS(tetra ethoxy silane、Si(OC)とOを反応させた酸化シリコン膜、SiHとNHを反応させた窒化シリコン膜や、SiHとNO、NHを反応させた酸窒化シリコン膜の単層膜や積層膜を用いることができる。 Next, the interlayer insulating layer 9 is formed by plasma CVD. The interlayer insulating layer 9 includes a silicon oxide film obtained by reacting SiH 4 and N 2 O, or TEOS (tetra ethoxy silane, Si (OC 2 H 5 ) 4 ) and O 2, and nitriding obtained by reacting SiH 4 and NH 3. A single layer film or a stacked film of a silicon film or a silicon oxynitride film obtained by reacting SiH 4 with N 2 O and NH 3 can be used.

次に、イオンドーピング法により、ドーピングしたP(リン)や、B(ボロン)を拡散させるため、熱処理を行う。次に、スパッタ法により、信号線10を形成する。信号線10となる導電膜は、Cr、Mo、W、Ta、Alやこれらを主成分とする合金膜である。次に、写真製版によりレジストパターンを形成して、エッチング液で信号線10を所望の形状にパターニングした後、レジストを除去する。   Next, heat treatment is performed to diffuse doped P (phosphorus) and B (boron) by ion doping. Next, the signal line 10 is formed by sputtering. The conductive film that becomes the signal line 10 is Cr, Mo, W, Ta, Al, or an alloy film containing these as a main component. Next, a resist pattern is formed by photolithography and the signal line 10 is patterned into a desired shape with an etching solution, and then the resist is removed.

次に、プラズマCVD法により、保護膜11を形成する。その後、写真製版によりレジストパターンを形成して、ドライエッチング法でゲート絶縁膜7、層間絶縁層9及び保護膜11にコンタクトホールを形成した後、レジストを除去する。   Next, the protective film 11 is formed by plasma CVD. Thereafter, a resist pattern is formed by photolithography, contact holes are formed in the gate insulating film 7, the interlayer insulating layer 9, and the protective film 11 by a dry etching method, and then the resist is removed.

次に、スパッタ法により、画素電極13を形成する。画素電極13は、ITOやIZOなどの透明性を有する導電膜であればよい。次に、写真製版により、レジストパターンを形成して、エッチング液で画素電極13を所望の形状にパターニングし、レジストを除去する。上記製造方法により、低温ポリシリコンTFT構造の半導体装置が完成する。このようなチャネル領域の厚さがソース領域4c、ドレイン領域4dよりも薄くなっている半導体装置は、例えば、特許文献1に記載されている。   Next, the pixel electrode 13 is formed by sputtering. The pixel electrode 13 may be a conductive film having transparency such as ITO or IZO. Next, a resist pattern is formed by photolithography, and the pixel electrode 13 is patterned into a desired shape with an etching solution, and the resist is removed. By the above manufacturing method, a semiconductor device having a low-temperature polysilicon TFT structure is completed. A semiconductor device in which the thickness of the channel region is thinner than that of the source region 4c and the drain region 4d is described in Patent Document 1, for example.

特開2006−313776号公報JP 2006-313776 A

以上説明したように、従来の半導体装置では、多結晶半導体層のチャネル領域4b上の金属性導電層6と合金層5とを除去している。しかしながら、多結晶半導体層のチャネル領域4b上の金属性導電層6と合金層5を除去しただけでは、清浄な多結晶半導体層のチャネル領域が形成されていないことがわかった。このため、閾値電圧などの特性がばらついて、半導体装置のTFT特性を低下させてしまうという問題があった。   As described above, in the conventional semiconductor device, the metal conductive layer 6 and the alloy layer 5 on the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer are removed. However, it was found that a clean channel region of the polycrystalline semiconductor layer was not formed only by removing the metal conductive layer 6 and the alloy layer 5 on the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer. For this reason, there is a problem that characteristics such as a threshold voltage vary and the TFT characteristics of the semiconductor device are deteriorated.

本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、閾値電圧などのばらつきを低減させることができ、信頼性の高い高性能なTFT特性を持つ半導体装置、これを用いた表示装置及びこれらの製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having high-reliability and high-performance TFT characteristics that can reduce variations in threshold voltage and the like. It is providing the display apparatus using these, and these manufacturing methods.

本発明の一態様に係る半導体装置は、基板上に形成され、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を有する半導体層と、前記半導体層のソース領域及びドレイン領域上に形成された金属性導電層と、前記半導体層と前記金属性導電層との間に形成された、前記半導体層と前記金属性導電層との合金層とを有し、前記半導体層は、前記チャネル領域の膜厚が、前記金属性導電層が形成された領域の膜厚より薄くなるように形成された凹部を有し、前記凹部の深さXと、前記合金層の膜厚Yと、前記金属性導電層の膜厚tとが、次の2式の関係を満たしていることを特徴とするものである。
0.1t≦Y≦0.3t
0.3Y≦X≦2Y
A semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a semiconductor layer formed over a substrate and having a source region, a drain region, and a channel region, and a metal conductive layer formed over the source region and the drain region of the semiconductor layer. And an alloy layer of the semiconductor layer and the metallic conductive layer formed between the semiconductor layer and the metallic conductive layer, wherein the semiconductor layer has a thickness of the channel region, It has a recess formed to be thinner than the thickness of the region where the metallic conductive layer is formed, the depth X of the recess, the thickness Y of the alloy layer, and the thickness of the metallic conductive layer. t satisfies the relationship of the following two expressions.
0.1t ≦ Y ≦ 0.3t
0.3Y ≦ X ≦ 2Y

本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、基板上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層上に金属性導電層を形成し、前記半導体層と前記金属性導電層との間に前記半導体層と前記金属性導電層との合金層が形成される工程と、前記半導体層のチャネル領域上の前記金属性導電層を除去する工程と、前記半導体層のチャネル領域上の前記合金層を除去するとともに、前記半導体層のチャネル領域を除去して、前記半導体層のチャネル領域に凹部を形成する工程とを含み、前記凹部の深さXと、前記合金層の膜厚Yと、前記金属性導電層の膜厚tとが、次の2式の関係を満たすように前記凹部を形成することを特徴とする。
0.1t≦Y≦0.3t
0.3Y≦X≦2Y
A method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a step of forming a semiconductor layer over a substrate, a metal conductive layer over the semiconductor layer, and the semiconductor layer between the semiconductor conductive layer and the metal conductive layer. Forming an alloy layer of the semiconductor layer and the metallic conductive layer, removing the metallic conductive layer on the channel region of the semiconductor layer, and the alloy on the channel region of the semiconductor layer. Removing the layer and removing the channel region of the semiconductor layer to form a recess in the channel region of the semiconductor layer, the depth X of the recess, the film thickness Y of the alloy layer, The concave portion is formed so that the thickness t of the metallic conductive layer satisfies the relationship of the following two formulas.
0.1t ≦ Y ≦ 0.3t
0.3Y ≦ X ≦ 2Y

本発明によれば、閾値電圧などのばらつきを低減させることができ、信頼性の高い高性能なTFT特性を持つ半導体装置、これを用いた表示装置及びこれらの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, variations in threshold voltage and the like can be reduced, and a highly reliable semiconductor device having high-performance TFT characteristics, a display device using the semiconductor device, and a manufacturing method thereof can be provided.

以下、本発明を適用可能な実施の形態について説明する。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。   Embodiments to which the present invention can be applied will be described below. The following description is to describe the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate.

実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る表示装置について、図1及び図2を参照して説明する。本実施の形態に係る表示装置は、半導体装置の一例である薄膜トランジスタ(TFT)を有するアクティブマトリクス表示装置である。ここでは、表示装置の一例として透過型液晶表示装置について説明する。図1は、本実施の形態に係る液晶表示装置100の構成を示す平面図である。また、図2は本実施の形態に係る液晶表示装置100の構成を示す断面図である。なお、説明のため、図1においては対向基板等の図示を省略している。
Embodiment 1 FIG.
A display device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. The display device according to this embodiment is an active matrix display device including a thin film transistor (TFT) which is an example of a semiconductor device. Here, a transmissive liquid crystal display device will be described as an example of a display device. FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a liquid crystal display device 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment. For the sake of explanation, the counter substrate and the like are not shown in FIG.

図1及び図2に示すように、液晶表示装置100は、液晶パネル101とバックライト102とを備えている。液晶パネル101は、薄膜トランジスタ基板(TFT基板)1、対向基板20、シール材21、液晶22、スペーサ23、ゲート線(走査線)24、ソース線(信号線)25、配向膜26、対向電極27、偏光板28、ゲートドライバ29、ソースドライバ30を備えている。本発明において注目すべき点はTFT基板1に形成されたTFTであり、後に詳述する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display device 100 includes a liquid crystal panel 101 and a backlight 102. The liquid crystal panel 101 includes a thin film transistor substrate (TFT substrate) 1, a counter substrate 20, a sealing material 21, a liquid crystal 22, a spacer 23, a gate line (scanning line) 24, a source line (signal line) 25, an alignment film 26, and a counter electrode 27. , A polarizing plate 28, a gate driver 29, and a source driver 30. A point to be noted in the present invention is a TFT formed on the TFT substrate 1, which will be described in detail later.

TFT基板1の表示領域には、複数のゲート線24と複数のソース線25とが形成されている。複数のゲート線24は平行に設けられている。同様に、複数のソース線25は平行に設けられている。ゲート線24とソース線25とは、絶縁層を介して互いに交差するように形成されている。   A plurality of gate lines 24 and a plurality of source lines 25 are formed in the display area of the TFT substrate 1. The plurality of gate lines 24 are provided in parallel. Similarly, the plurality of source lines 25 are provided in parallel. The gate line 24 and the source line 25 are formed so as to cross each other through an insulating layer.

また、ゲート線24とソース線25の交差点付近には薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)31が設けられている。そして、隣接するゲート線24とソース線25とで囲まれた領域には、画素電極(不図示)が形成されている。隣接するゲート線24とソース線25とで囲まれた領域が画素となる。従って、TFT基板1上には、画素がマトリクス状に配列される。TFT31のゲートがゲート線24に、ソースがソース線25に、ドレインが画素電極に、それぞれ接続される。画素電極は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電性薄膜から形成されている。   A thin film transistor (TFT) 31 is provided near the intersection of the gate line 24 and the source line 25. A pixel electrode (not shown) is formed in a region surrounded by the adjacent gate line 24 and source line 25. A region surrounded by the adjacent gate line 24 and source line 25 is a pixel. Accordingly, pixels are arranged in a matrix on the TFT substrate 1. The gate of the TFT 31 is connected to the gate line 24, the source is connected to the source line 25, and the drain is connected to the pixel electrode. The pixel electrode is formed of a transparent conductive thin film such as ITO (Indium Tin Oxide).

図2に示すように、液晶パネル101は、TFT基板1と、TFT基板1に対向配置される対向基板20と、両基板を接着するシール材21との間の空間に液晶22を封入した構成を有している。両基板の間は、スペーサ23によって、所定の間隔となるように維持されている。TFT基板1及び対向基板20としては、光透過性のあるガラス基板、石英基板等の絶縁性基板が用いられる。   As shown in FIG. 2, the liquid crystal panel 101 has a configuration in which a liquid crystal 22 is sealed in a space between a TFT substrate 1, a counter substrate 20 disposed to face the TFT substrate 1, and a sealing material 21 for bonding the two substrates. have. A distance between the two substrates is maintained by a spacer 23 so as to have a predetermined interval. As the TFT substrate 1 and the counter substrate 20, an insulating substrate such as a light transmissive glass substrate or a quartz substrate is used.

TFT基板1において、上述した各電極及び配線等の上には配向膜26が形成されている。一方、対向基板20のTFT基板1に対向する面には、カラーフィルタ(不図示)、BM(Black Matrix)(不図示)、対向電極27、配向膜26等が形成されている。また、TFT基板1及び対向基板20の外側の面にはそれぞれ、偏光板28が貼着されている。   In the TFT substrate 1, an alignment film 26 is formed on each of the electrodes and wirings described above. On the other hand, a color filter (not shown), a BM (Black Matrix) (not shown), a counter electrode 27, an alignment film 26, and the like are formed on the surface of the counter substrate 20 facing the TFT substrate 1. A polarizing plate 28 is attached to each of the outer surfaces of the TFT substrate 1 and the counter substrate 20.

さらに、図1に示すように、TFT基板1の周辺領域には、ゲートドライバ29及びソースドライバ30が設けられている。ゲート線24は、表示領域から周辺領域まで延設されている。そして、ゲート線24は、TFT基板1の端部で、ゲートドライバ29に接続される。ソース線25も同様に表示領域から周辺領域まで延設されている。そして、ソース線25は、TFT基板1の端部で、ソースドライバ30と接続される。   Further, as shown in FIG. 1, a gate driver 29 and a source driver 30 are provided in the peripheral region of the TFT substrate 1. The gate line 24 extends from the display area to the peripheral area. The gate line 24 is connected to the gate driver 29 at the end of the TFT substrate 1. Similarly, the source line 25 extends from the display area to the peripheral area. The source line 25 is connected to the source driver 30 at the end of the TFT substrate 1.

液晶パネル101の背面には、バックライト102が備えられている。バックライト102は、液晶パネル101の反視認側から当該液晶パネル101に対して光を照射する。バックライト102としては、例えば、光源、導光板、反射シート、拡散シート、プリズムシート、反射偏光シートなどを備えた一般的な構成のものを用いることができる。   A backlight 102 is provided on the back surface of the liquid crystal panel 101. The backlight 102 irradiates the liquid crystal panel 101 with light from the non-viewing side of the liquid crystal panel 101. As the backlight 102, for example, a backlight having a general configuration including a light source, a light guide plate, a reflection sheet, a diffusion sheet, a prism sheet, a reflection polarizing sheet, and the like can be used.

ここで図3を参照して、TFT基板1について詳細に説明する。図3は、本実施の形態に係る半導体装置を用いたTFT基板1の構成を示す図である。上述したように、TFT基板1は、ガラス基板や石英基板等の透過性を有する絶縁性基板である。図3に示すように、TFT基板1上には、半導体層の下地膜として第1の下地膜2、第2の下地膜3が順次積層して形成されている。第1の下地膜2、第2の下地膜3としては、透過性絶縁膜であるSiN膜やSiO膜を用いることができる。これらの下地膜は、主にガラス基板からのNaなどの可動イオンが半導体層へ拡散することを防止する目的で設けられる。 Here, the TFT substrate 1 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the TFT substrate 1 using the semiconductor device according to the present embodiment. As described above, the TFT substrate 1 is a transparent insulating substrate such as a glass substrate or a quartz substrate. As shown in FIG. 3, a first base film 2 and a second base film 3 are sequentially stacked on the TFT substrate 1 as a base film of a semiconductor layer. As the first base film 2 and the second base film 3, a SiN film or a SiO 2 film which is a transmissive insulating film can be used. These base films are provided mainly for the purpose of preventing mobile ions such as Na from the glass substrate from diffusing into the semiconductor layer.

第2の下地膜3の上には、多結晶半導体層4aが形成されている。多結晶半導体層4aは、ソース領域4c、チャネル領域4b、ドレイン領域4dを有している。具体的には、多結晶半導体層4aには不純物を含む導電性領域があり、この部分がソース領域4c、ドレイン領域4dを形成する。そして、ソース・ドレイン領域に挟まれる領域がチャネル領域となる。また、多結晶半導体層4aは、保持容量部となる領域まで延在して形成されている。この多結晶半導体層4aを用いてTFT及び保持容量が形成される。   A polycrystalline semiconductor layer 4 a is formed on the second base film 3. The polycrystalline semiconductor layer 4a has a source region 4c, a channel region 4b, and a drain region 4d. Specifically, the polycrystalline semiconductor layer 4a has a conductive region containing impurities, and this portion forms a source region 4c and a drain region 4d. A region sandwiched between the source / drain regions becomes a channel region. Further, the polycrystalline semiconductor layer 4a is formed to extend to a region that becomes a storage capacitor portion. A TFT and a storage capacitor are formed using the polycrystalline semiconductor layer 4a.

多結晶半導体層4a上には、ソース領域4c及びドレイン領域4dに対応するように、金属性導電層6が形成されている。金属性導電層6としては、Cr、Mo、W、Taなどの金属膜や、これらを主成分とし、金属あるいは非金属元素を含む導電性を有する合金膜が用いられる。金属性導電層6は、ソース領域4c・ドレイン領域4dと電気的に接続される。また、金属性導電層6は、TFT31に直列に接続される保持容量を形成する多結晶半導体層4a上にも形成される。このように低抵抗な金属性導電層6を保持容量の下部電極となる多結晶半導体層4aに積層することにより、下部電極には所望の電圧を確実に印加することが可能となり、安定した容量が形成される。また、多結晶半導体層4a上に金属性導電層6を形成しているために、後述する画素電極である透明導電性酸化膜をコンタクトホールを介して接続した場合でも、多結晶半導体層が酸化されることはなく、良好なコンタクト抵抗を得ることができるという効果を奏する。   A metal conductive layer 6 is formed on the polycrystalline semiconductor layer 4a so as to correspond to the source region 4c and the drain region 4d. As the metallic conductive layer 6, a metal film such as Cr, Mo, W, Ta, or the like, or an alloy film having a conductivity containing a metal or a non-metal element as a main component thereof is used. The metallic conductive layer 6 is electrically connected to the source region 4c and the drain region 4d. The metallic conductive layer 6 is also formed on the polycrystalline semiconductor layer 4 a that forms a storage capacitor connected in series to the TFT 31. By laminating the low-resistance metallic conductive layer 6 on the polycrystalline semiconductor layer 4a serving as the lower electrode of the storage capacitor, a desired voltage can be reliably applied to the lower electrode, and the stable capacitance can be obtained. Is formed. In addition, since the metallic conductive layer 6 is formed on the polycrystalline semiconductor layer 4a, the polycrystalline semiconductor layer is oxidized even when a transparent conductive oxide film, which will be described later, is connected via a contact hole. This is advantageous in that good contact resistance can be obtained.

ここで、金属性導電層6の膜厚tは、30nm以下、好ましくは25nm以下である。金属性導電層6の膜厚が30nmを超える場合には、下層の多結晶半導体層4aに不純物イオンが十分に到達できず、金属性導電層6と多結晶半導体層4aとのオーミック性コンタクトが得られなくなるからである。   Here, the film thickness t of the metallic conductive layer 6 is 30 nm or less, preferably 25 nm or less. When the thickness of the metallic conductive layer 6 exceeds 30 nm, impurity ions cannot sufficiently reach the lower polycrystalline semiconductor layer 4a, and ohmic contact between the metallic conductive layer 6 and the polycrystalline semiconductor layer 4a occurs. This is because it cannot be obtained.

また、多結晶半導体層4a上に金属性導電層6を形成したとき、多結晶半導体層4aと金属性導電層6との界面に、多結晶半導体層4aと金属性導電層6との合金層5が形成される。この合金層5は、その膜厚をYとすると、0.1t≦Y≦0.3tの範囲で形成される。形成する金属性導電層6の膜厚tが厚くなるほど基板温度が上昇するので、合金層5の膜厚も厚くなる。   Further, when the metallic conductive layer 6 is formed on the polycrystalline semiconductor layer 4 a, an alloy layer of the polycrystalline semiconductor layer 4 a and the metallic conductive layer 6 is formed at the interface between the polycrystalline semiconductor layer 4 a and the metallic conductive layer 6. 5 is formed. This alloy layer 5 is formed in a range of 0.1 t ≦ Y ≦ 0.3 t, where Y is the film thickness. Since the substrate temperature increases as the film thickness t of the metallic conductive layer 6 to be formed increases, the film thickness of the alloy layer 5 also increases.

多結晶半導体層4aには、チャネル領域4bの膜厚が金属性導電層6が形成された領域の膜厚より薄くなるように、凹部4eが形成されている。ここで、図4を参照して、多結晶半導体層4aに形成された凹部4eについて詳細に説明する。図4は、本発明に係るTFTの構成の一部を示す図である。図4に示すように、多結晶半導体層4aのチャネル領域4bには凹部4eが形成されている。   In the polycrystalline semiconductor layer 4a, a recess 4e is formed so that the channel region 4b is thinner than the region where the metal conductive layer 6 is formed. Here, with reference to FIG. 4, the recessed part 4e formed in the polycrystalline-semiconductor layer 4a is demonstrated in detail. FIG. 4 is a diagram showing a part of the structure of the TFT according to the present invention. As shown in FIG. 4, a recess 4e is formed in the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a.

凹部4eの深さX(多結晶半導体層4aのチャネル領域4bの削り量)と、合金層5の膜厚Yとは、0.3Y≦X≦2Yの関係を満たすようにする。また、凹部4eの深さX及び合金層5の膜厚Yを足し合わせた深さZ(合金層5とチャネル領域4bのトータルの削り量)は、1.3Y≦Z≦3Yを満たすこととなる。   The depth X of the recess 4e (the amount of shaving of the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a) and the film thickness Y of the alloy layer 5 are set to satisfy the relationship of 0.3Y ≦ X ≦ 2Y. Further, the depth Z (total cutting amount of the alloy layer 5 and the channel region 4b) obtained by adding the depth X of the recess 4e and the film thickness Y of the alloy layer 5 satisfies 1.3Y ≦ Z ≦ 3Y. Become.

このような多結晶半導体層4aのチャネル領域4bに凹部4eを形成した半導体装置における、凹部4eの深さXと合金層5の膜厚Yを足し合わせた深さZ(トータルの削り量Z=X+Y)とCV特性の関係について説明する。一般にCV曲線は図5に示すCV曲線Aとなる。しかし、チャネル領域4b表面が清浄でなく、金属汚染などがあれば、CV曲線はCV曲線Bとなる。   In such a semiconductor device in which the recess 4e is formed in the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a, the depth Z (total cutting amount Z = the sum of the depth X of the recess 4e and the film thickness Y of the alloy layer 5). The relationship between (X + Y) and the CV characteristic will be described. In general, the CV curve is a CV curve A shown in FIG. However, if the surface of the channel region 4b is not clean and there is metal contamination or the like, the CV curve becomes the CV curve B.

本実施の形態では、トータルの削り量Z(Z=X+Y)を変更して、そのときのCV曲線を求めた。ここでは、合金層5の膜厚YはY=2nmで固定とするため、凹部4eの深さ(多結晶半導体層4aの削り量)Xを変更した。そして、そのCV曲線の傾斜部の接線の傾きを求めた。CV曲線の傾斜部の接線の傾きは、図5の接線A、接線Bの傾きに相当する。   In the present embodiment, the total cutting amount Z (Z = X + Y) is changed, and the CV curve at that time is obtained. Here, since the film thickness Y of the alloy layer 5 is fixed at Y = 2 nm, the depth X of the recess 4e (the amount of cutting of the polycrystalline semiconductor layer 4a) X is changed. And the inclination of the tangent of the inclination part of the CV curve was calculated | required. The inclination of the tangent line of the inclined portion of the CV curve corresponds to the inclination of the tangent line A and tangent line B in FIG.

図6にトータルの削り量Zと接線の傾きの関係を示す。接線の傾き(単位は任意)が大きいほど、チャネル領域の表面が清浄であり、CV特性が良好であることを示している。図6を見ると、CV特性が良好なのは、トータルの削り量Zが2.3nm≦Z≦6.2nmの範囲である。なお、本実施の形態では合金層5の膜厚YはY=2nmで固定なので、図6においてトータルの削り量Zが2nmより小さい場合、チャネル領域4b上に合金層5が残ったままの状態となる。   FIG. 6 shows the relationship between the total amount of cutting Z and the slope of the tangent line. It shows that the larger the slope of the tangent (in arbitrary units), the cleaner the surface of the channel region and the better the CV characteristics. Referring to FIG. 6, the CV characteristic is good when the total amount of cutting Z is in the range of 2.3 nm ≦ Z ≦ 6.2 nm. In this embodiment, since the film thickness Y of the alloy layer 5 is fixed at Y = 2 nm, the state in which the alloy layer 5 remains on the channel region 4b when the total scraping amount Z is smaller than 2 nm in FIG. It becomes.

従って、関係式0.3Y≦X≦2Y、1.3Y≦Z≦3Yを満足するように、多結晶半導体層4aのチャネル領域4bをエッチングすると、TFT特性の良好な半導体装置を得ることができる。すなわち、Y=2nmのとき、凹部4eの深さXは0.6nm≦X≦4nm、トータルの削り量Zは2.6nm≦Z≦6nmとなる。これにより、半導体装置のCV特性を良好な範囲とすることができる。   Therefore, if the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a is etched so as to satisfy the relational expressions 0.3Y ≦ X ≦ 2Y and 1.3Y ≦ Z ≦ 3Y, a semiconductor device having good TFT characteristics can be obtained. . That is, when Y = 2 nm, the depth X of the recess 4e is 0.6 nm ≦ X ≦ 4 nm, and the total amount of cutting Z is 2.6 nm ≦ Z ≦ 6 nm. Thereby, the CV characteristic of a semiconductor device can be made into a favorable range.

また、半導体装置を製造する際に、半導体装置を作成した後にTFT特性を測定すると、結果が最後にしかわからないため時間がかかってしまう。しかしながら本発明によれば、多結晶半導体層4aのチャネル領域4bの膜厚を測定し管理すれば、製造途中でTFT特性を把握することができる。このとき、問題があれば、すぐに対策を講じることができ、歩留低下を抑制することができる。   Further, when manufacturing a semiconductor device, if TFT characteristics are measured after the semiconductor device is created, it takes time because the result is known only at the end. However, according to the present invention, if the film thickness of the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a is measured and managed, the TFT characteristics can be grasped during the manufacturing. At this time, if there is a problem, a countermeasure can be taken immediately, and a decrease in yield can be suppressed.

多結晶半導体層4a、金属性導電層6の上には、ゲート絶縁層7が形成されている。ゲート絶縁層7としては、SiN膜、SiO膜等が用いられる。ゲート絶縁層7の上には、保持容量部の上部電極、ゲート電極、ゲート配線を形成するための導電膜8が形成されている。導電膜8としては、Cr、Mo、W、Taやこれらを主成分とする合金膜を用いることができる。導電膜8上には、基板表面の略全体を覆うように、層間絶縁層9が形成されている。層間絶縁層9上には、信号線10が形成されている。信号線10としては、Cr、Mo、W、Ta、Alやこれらを主成分とする合金膜を用いることができる。 A gate insulating layer 7 is formed on the polycrystalline semiconductor layer 4 a and the metallic conductive layer 6. As the gate insulating layer 7, a SiN film, a SiO 2 film or the like is used. On the gate insulating layer 7, a conductive film 8 for forming an upper electrode, a gate electrode, and a gate wiring of the storage capacitor portion is formed. As the conductive film 8, Cr, Mo, W, Ta, or an alloy film containing these as a main component can be used. On the conductive film 8, an interlayer insulating layer 9 is formed so as to cover substantially the entire surface of the substrate. A signal line 10 is formed on the interlayer insulating layer 9. As the signal line 10, Cr, Mo, W, Ta, Al, or an alloy film containing these as a main component can be used.

信号線上には、保護膜11が基板表面の略全体を覆うように形成されている。保護膜11としては、SiN膜が用いられる。保護膜11、層間絶縁層9、ゲート絶縁膜5には、コンタクトホール12が形成されている。コンタクトホール12には、多結晶半導体層4aのソース領域4cに到達するコンタクトホール12a、ドレイン領域4dに到達するコンタクトホール12b、信号線10に到達するコンタクトホール12cが含まれる。多結晶半導体層4aのソース領域4cに到達するコンタクトホール12a、ドレイン領域4dに到達するコンタクトホール12bでは、保護膜11、層間絶縁層9、ゲート絶縁膜5が除去され、多結晶半導体層4aのソース領域4c、ドレイン領域4d上の金属性導電層6が露出されている。すなわち、金属性導電層6は、コンタクトホール12a、12bの底部である。また、信号線10に到達するコンタクトホール12cでは、信号線10が露出している。   A protective film 11 is formed on the signal line so as to cover substantially the entire surface of the substrate. As the protective film 11, a SiN film is used. Contact holes 12 are formed in the protective film 11, the interlayer insulating layer 9, and the gate insulating film 5. The contact hole 12 includes a contact hole 12a reaching the source region 4c of the polycrystalline semiconductor layer 4a, a contact hole 12b reaching the drain region 4d, and a contact hole 12c reaching the signal line 10. In the contact hole 12a reaching the source region 4c and the contact hole 12b reaching the drain region 4d of the polycrystalline semiconductor layer 4a, the protective film 11, the interlayer insulating layer 9, and the gate insulating film 5 are removed, and the polycrystalline semiconductor layer 4a The metal conductive layer 6 on the source region 4c and the drain region 4d is exposed. That is, the metallic conductive layer 6 is the bottom of the contact holes 12a and 12b. Further, the signal line 10 is exposed in the contact hole 12c reaching the signal line 10.

保護層11の上には、画素電極13が形成されている。画素電極13は、コンタクトホール12を介して、信号線10、ソース領域4c及びドレイン領域4d上の金属性導電層6に接続される。画素電極13としては、ITOやIZO等の透明性を有する導電膜が用いられる。   A pixel electrode 13 is formed on the protective layer 11. The pixel electrode 13 is connected to the metallic conductive layer 6 on the signal line 10, the source region 4 c and the drain region 4 d through the contact hole 12. As the pixel electrode 13, a transparent conductive film such as ITO or IZO is used.

ここで、図7〜図9を参照して本実施の形態に係る表示装置の製造方法について説明する。図7〜図9は、本実施の形態に係る表示装置の製造工程断面図である。図7(a)に示すように、TFT基板1の上に、CVD法を用いて、第1の下地層2、第2の下地層3を積層して形成する。本実施の形態では、ガラス基板上にSiN膜を40〜60nmの膜厚に成膜し、さらにSiO膜を180〜220nmの膜厚で成膜する積層構造とした。なお、上記の膜構成、膜厚に限るものではない。 Here, a manufacturing method of the display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9 are manufacturing process cross-sectional views of the display device according to the present embodiment. As shown in FIG. 7A, a first base layer 2 and a second base layer 3 are formed on the TFT substrate 1 by using a CVD method. In the present embodiment, a stacked structure is employed in which a SiN film is formed to a thickness of 40 to 60 nm on a glass substrate, and a SiO 2 film is further formed to a thickness of 180 to 220 nm. In addition, it is not restricted to said film | membrane structure and film thickness.

次に、第2の下地層3の上に非晶質半導体層4をCVD法により形成する。本実施の形態では、非晶質半導体層4としてアモルファスシリコン膜を用いた。また、アモルファスシリコン膜は、30〜100nm、好ましくは、60〜80nmの膜厚に成膜する。これらの下地膜2、3及び非晶質半導体層4は、同一装置あるいは同一チャンバ内にて連続的に成膜することが好ましい。これにより、大気雰囲気中に存在するボロンなどの汚染物質が各膜の界面に取り込まれることを防止することができる。   Next, an amorphous semiconductor layer 4 is formed on the second underlayer 3 by a CVD method. In this embodiment, an amorphous silicon film is used as the amorphous semiconductor layer 4. The amorphous silicon film is formed to a thickness of 30 to 100 nm, preferably 60 to 80 nm. These base films 2 and 3 and the amorphous semiconductor layer 4 are preferably formed continuously in the same apparatus or in the same chamber. Thereby, contaminants such as boron existing in the air atmosphere can be prevented from being taken into the interface of each film.

なお、非晶質半導体層4の成膜後に、高温中でアニールを行うことが好ましい。これは、CVD法によって成膜した非晶質半導体層4の膜中に、多量に含有された水素を低減するために行う。本実施の形態では、窒素雰囲気の低真空状態で保持したチャンバ内を480℃程度に過熱し、非晶質半導体層4を成膜した基板を45分間保持した。このような処理を行っておくことにより、非晶質半導体層4を結晶化する際に、温度が上昇しても水素の急激な脱離は起こらない。そして、非晶質半導体層4の表面荒れを抑制することができる。そして、非晶質半導体層4の表面に形成された自然酸化膜をフッ酸などでエッチング除去する。   Note that it is preferable to perform annealing at a high temperature after the amorphous semiconductor layer 4 is formed. This is performed in order to reduce hydrogen contained in a large amount in the amorphous semiconductor layer 4 formed by the CVD method. In the present embodiment, the inside of the chamber held in a low vacuum state in a nitrogen atmosphere is heated to about 480 ° C., and the substrate on which the amorphous semiconductor layer 4 is formed is held for 45 minutes. By performing such treatment, when the amorphous semiconductor layer 4 is crystallized, rapid desorption of hydrogen does not occur even if the temperature rises. Then, surface roughness of the amorphous semiconductor layer 4 can be suppressed. Then, the natural oxide film formed on the surface of the amorphous semiconductor layer 4 is removed by etching with hydrofluoric acid or the like.

次に、図7(b)に示すように、非晶質半導体層4に対して窒素などのガスを吹き付けながら、非晶質半導体層4の上からレーザ光を照射する。レーザ光は、所定の光学系を通して線状のビームに変換され、非晶質半導体層4に照射される。本実施の形態では、レーザ光として、YAGレーザの第2高調波(発振波長:532nm)を用いた。YAGレーザの第2高調の代わりにエキシマレーザを用いることも可能である。ここで、窒素を噴きつけながら非晶質半導体層4にレーザ光を照射することにより、結晶粒界部分に発生する隆起高さを抑制することができる。本実施の形態では、結晶表面の平均粗さを3nm以下にまで小さくしている。これにより、非晶質半導体層4を結晶化して多結晶半導体層4aが得られる。このように形成した多結晶半導体層4aであるポリシリコン膜を用いて、TFT及び保持容量が形成される。   Next, as shown in FIG. 7B, laser light is irradiated from above the amorphous semiconductor layer 4 while blowing a gas such as nitrogen to the amorphous semiconductor layer 4. The laser light is converted into a linear beam through a predetermined optical system, and is irradiated onto the amorphous semiconductor layer 4. In the present embodiment, the second harmonic (oscillation wavelength: 532 nm) of a YAG laser is used as the laser light. It is also possible to use an excimer laser instead of the second harmonic of the YAG laser. Here, by irradiating the amorphous semiconductor layer 4 with laser light while blowing nitrogen, it is possible to suppress the raised height generated at the crystal grain boundary portion. In the present embodiment, the average roughness of the crystal surface is reduced to 3 nm or less. Thereby, the amorphous semiconductor layer 4 is crystallized to obtain a polycrystalline semiconductor layer 4a. A TFT and a storage capacitor are formed using the polysilicon film which is the polycrystalline semiconductor layer 4a formed in this way.

上述の通り、多結晶半導体層4aには不純物を含む導電性領域があり、この部分がソース領域4c、ドレイン領域4dを形成する。そして、ソース・ドレイン領域に挟まれる領域がチャネル領域4bとなる。   As described above, the polycrystalline semiconductor layer 4a has a conductive region containing impurities, and this portion forms the source region 4c and the drain region 4d. A region sandwiched between the source / drain regions is a channel region 4b.

さらに、図7(c)に示すように、TFT31に直列に接続される保持容量を形成する多結晶半導体層4a上と、ソース領域4c、ドレイン領域4d上に金属性導電層6を形成する。多結晶半導体層4a上の金属性導電層6は、スパッタリング法で形成する。金属性導電層6としては、Cr、Mo、W、Taなどの金属膜や、これらを主成分とし、金属あるいは非金属元素を含む導電性を有する合金膜を用いることができる。本実施の形態では、Mo膜をおよそ20nmの膜厚として、DCマグネトロンを用いたスパッタリング法により形成した。   Further, as shown in FIG. 7C, a metallic conductive layer 6 is formed on the polycrystalline semiconductor layer 4a that forms a storage capacitor connected in series to the TFT 31, and on the source region 4c and the drain region 4d. The metallic conductive layer 6 on the polycrystalline semiconductor layer 4a is formed by sputtering. As the metallic conductive layer 6, a metal film such as Cr, Mo, W, Ta, or the like, or an alloy film having the conductivity as a main component and containing a metal or a nonmetallic element can be used. In this embodiment, the Mo film is formed with a thickness of about 20 nm by a sputtering method using a DC magnetron.

このように、金属性導電層6は、多結晶半導体層4aのソース領域4c及びドレイン電極4dとコンタクトする。このため、後述する画素電極である透明導電性酸化膜を、コンタクトホールを介して接続した場合でも、多結晶半導体層4aが酸化されることはなく、良好なコンタクト抵抗を得ることができるという効果を奏する。   Thus, the metallic conductive layer 6 is in contact with the source region 4c and the drain electrode 4d of the polycrystalline semiconductor layer 4a. Therefore, even when a transparent conductive oxide film, which will be described later, which is a pixel electrode is connected via a contact hole, the polycrystalline semiconductor layer 4a is not oxidized, and a good contact resistance can be obtained. Play.

また、低抵抗な金属性導電層6を保持容量の下部電極となる多結晶半導体層4aに積層することにより、下部電極には所望の電圧を確実に印加することが可能となり、安定した容量を形成することができる。さらに、保持容量の下部電極用の多結晶半導体層4aの上に金属性導電層6を形成しているために、多結晶半導体層4aを低抵抗化するためのドーピング工程を削減することができる。このため、写真製版工程を削減することが可能となり、生産性が向上するという効果を奏する。   In addition, by laminating the low-resistance metallic conductive layer 6 on the polycrystalline semiconductor layer 4a serving as the lower electrode of the storage capacitor, it is possible to reliably apply a desired voltage to the lower electrode, and to stabilize the capacitance. Can be formed. Furthermore, since the metallic conductive layer 6 is formed on the polycrystalline semiconductor layer 4a for the lower electrode of the storage capacitor, the doping process for reducing the resistance of the polycrystalline semiconductor layer 4a can be reduced. . For this reason, it is possible to reduce the photolithography process, and the productivity is improved.

ここで、金属性導電層6の膜厚tを20nmとしたが、30nm以下、好ましくは25nm以下であればよい。30nmを超える膜厚の場合には、この後に行う不純物イオンドーピングのマスクとなり、下層の多結晶半導体層に不純物イオンが十分に到達できず、金属性導電層6と多結晶半導体層4aとのオーミック性コンタクトが得られなくなるからである。   Here, although the film thickness t of the metallic conductive layer 6 is 20 nm, it may be 30 nm or less, preferably 25 nm or less. In the case of a film thickness exceeding 30 nm, it becomes a mask for impurity ion doping to be performed later, impurity ions cannot sufficiently reach the lower polycrystalline semiconductor layer, and the ohmic contact between the metallic conductive layer 6 and the polycrystalline semiconductor layer 4a. This is because no sexual contact can be obtained.

また、金属性導電層6を多結晶半導体層4a上に形成したとき、金属性導電層6と多結晶半導体層4aの界面に金属性導電層6と多結晶半導体層4aの合金層5が形成されている。本実施の形態では、合金層5としてMoSi層が形成される。この合金層5は、膜厚をYとすると、0.1t≦Y≦0.3tの範囲で形成される。形成する金属性導電層6の膜厚が厚くなるほど、基板温度が上昇するので、合金層5の膜厚も厚くなる。ここでは、スパッタリング時の温度を180℃とし、形成する金属性導電層6の膜厚tを20nmとすると、形成される合金層5の膜厚Yは2nmとなった。   When the metallic conductive layer 6 is formed on the polycrystalline semiconductor layer 4a, the alloy layer 5 of the metallic conductive layer 6 and the polycrystalline semiconductor layer 4a is formed at the interface between the metallic conductive layer 6 and the polycrystalline semiconductor layer 4a. Has been. In the present embodiment, a MoSi layer is formed as the alloy layer 5. The alloy layer 5 is formed in a range of 0.1 t ≦ Y ≦ 0.3 t, where Y is the film thickness. As the film thickness of the metallic conductive layer 6 to be formed increases, the substrate temperature increases, so the film thickness of the alloy layer 5 also increases. Here, assuming that the temperature during sputtering is 180 ° C. and the film thickness t of the metal conductive layer 6 to be formed is 20 nm, the film thickness Y of the formed alloy layer 5 is 2 nm.

次に、多結晶半導体層4aとその上に接するように形成された金属性導電層6の上に、公知のハーフトーンマスクを用いることにより、1回の写真製版工程で段差のあるフォトレジストパターンを形成する。すなわち、所望の多結晶半導体層形状部分のフォトレジストの膜厚を薄く形成し、所望の金属性導電層形状部分のフォトレジストの膜厚を厚く形成する。このようなレジストパターンを用いて、金属性導電層6及び多結晶半導体層4aをパターニングする。このような膜厚の異なるフォトレジストパターンは、ハーフトーン露光技術若しくはグレートーン露光技術を用いて形成することが可能である。すなわち、露光光の透過率を減じるフィルター膜もしくはフィルター層をフォトマスクに設ける方法、あるいは、パターンを細かいスリット状に分割して光の回折現象を利用する方法等を用いることが可能である。   Next, by using a known halftone mask on the polycrystalline semiconductor layer 4a and the metallic conductive layer 6 formed on and in contact with the polycrystalline semiconductor layer 4a, a photoresist pattern having a step in one photolithography process. Form. That is, the photoresist film of the desired polycrystalline semiconductor layer shape portion is formed thin, and the photoresist film of the desired metallic conductive layer shape portion is formed thick. The metallic conductive layer 6 and the polycrystalline semiconductor layer 4a are patterned using such a resist pattern. Such photoresist patterns having different film thicknesses can be formed using a halftone exposure technique or a gray tone exposure technique. That is, it is possible to use a method of providing a photomask with a filter film or filter layer that reduces the transmittance of exposure light, or a method of using a light diffraction phenomenon by dividing a pattern into fine slits.

そして、燐酸及び硝酸を混合した薬液を用いたウエットエッチング法により、金属性導電層6を所望の形状に加工する。その後、CFとOを混合したガスを用いたドライエッチング法により、多結晶半導体層4aを島状に加工する。また、エッチングガスにOを混合しているため、写真製版法により形成したレジストを後退させながら、エッチングすることが可能となる。これにより、図8(d)に示すように、多結晶シリコン層4aは端部にテーパー形状を有する構造とすることができる。 Then, the metallic conductive layer 6 is processed into a desired shape by a wet etching method using a chemical solution in which phosphoric acid and nitric acid are mixed. Thereafter, the polycrystalline semiconductor layer 4a is processed into an island shape by a dry etching method using a gas in which CF 4 and O 2 are mixed. Further, since O 2 is mixed in the etching gas, it is possible to perform etching while retracting the resist formed by the photoengraving method. Thus, as shown in FIG. 8D, the polycrystalline silicon layer 4a can be structured to have a tapered shape at the end.

次に、アッシング処理によって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減じて、フォトレジスト膜厚をあらかじめ薄く形成した部分のレジストを除去し、所望の金属性導電層形状部分のレジストパターンのみを残存させる。これにより、当該領域において、第3のメタル導電膜からなる反射金属膜21bを露出させる。   Next, the entire thickness of the photoresist pattern is reduced by ashing to remove the resist where the photoresist thickness was previously thinned, leaving only the resist pattern in the desired metallic conductive layer shape. Let Thereby, the reflective metal film 21b made of the third metal conductive film is exposed in the region.

次に、残したフォトレジストパターンを用いて、燐酸及び硝酸を混合した薬液を用いてウエットエッチング法により、再度金属性導電層6をパターニングする。このとき、図8(e)に示すように、多結晶半導体層4aのチャネル領域上の金属性導電層5が除去される。その後、CFとArを混合したガス又はCFとOを混合したガスを用いたドライエッチング法により、多結晶半導体層のチャネル領域上の合金層5を除去するとともに、多結晶半導体層のチャネル領域4bを削って凹部4eを形成する(図8(f))。 Next, using the remaining photoresist pattern, the metallic conductive layer 6 is patterned again by a wet etching method using a chemical solution in which phosphoric acid and nitric acid are mixed. At this time, as shown in FIG. 8E, the metallic conductive layer 5 on the channel region of the polycrystalline semiconductor layer 4a is removed. Thereafter, the alloy layer 5 on the channel region of the polycrystalline semiconductor layer is removed by a dry etching method using a mixed gas of CF 4 and Ar or a mixed gas of CF 4 and O 2 . The channel region 4b is shaved to form a recess 4e (FIG. 8 (f)).

多結晶半導体層4aのチャネル領域4b上の金属性導電層6を除去した後に、多結晶半導体層4aのチャネル領域4b上の合金層5と、多結晶半導体層4aのチャネル領域4bを一括してエッチングして清浄なチャネル領域表面を出す。上述したように、関係式0.3Y≦X≦2Y、1.3Y≦Z≦3Yを満足するように、多結晶半導体層4aのチャネル領域4bをエッチングする。ここでは、Y=2nmのとき、凹部4eの深さXは0.6nm≦X≦4nm、トータルの削り量Zは2.6nm≦Z≦6nmとなる。これにより、半導体装置のCV特性を良好な範囲とすることができる。また、閾値電圧のばらつきを低減させることができ、信頼性の高い高性能な半導体装置を実現することができる。   After removing metallic conductive layer 6 on channel region 4b of polycrystalline semiconductor layer 4a, alloy layer 5 on channel region 4b of polycrystalline semiconductor layer 4a and channel region 4b of polycrystalline semiconductor layer 4a are collectively collected. Etch to reveal clean channel region surface. As described above, the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a is etched so as to satisfy the relational expressions 0.3Y ≦ X ≦ 2Y and 1.3Y ≦ Z ≦ 3Y. Here, when Y = 2 nm, the depth X of the recess 4e is 0.6 nm ≦ X ≦ 4 nm, and the total shaving amount Z is 2.6 nm ≦ Z ≦ 6 nm. Thereby, the CV characteristic of a semiconductor device can be made into a favorable range. Further, variation in threshold voltage can be reduced, and a highly reliable high-performance semiconductor device can be realized.

次に、フォトレジストを剥離液で除去する。そした、洗浄処理を行った後、ゲート絶縁膜7を基板表面全体を覆うように成膜する(図9(g))。本実施の形態では、洗浄処理は、バッファードフッ酸(BHF)処理を行った。また、ゲート絶縁膜7としては、SiN膜、SiO膜等が用いられる。本実施の形態では、ゲート絶縁膜7としてSiO膜を用い、CVD法にて、70〜100nmの膜厚に成膜した。 Next, the photoresist is removed with a stripping solution. After performing the cleaning process, a gate insulating film 7 is formed so as to cover the entire substrate surface (FIG. 9G). In the present embodiment, the cleaning process is a buffered hydrofluoric acid (BHF) process. As the gate insulating film 7, a SiN film, a SiO 2 film, or the like is used. In this embodiment, a SiO 2 film is used as the gate insulating film 7 and is formed to a thickness of 70 to 100 nm by a CVD method.

次に、図9(g)に示すように、保持容量部の上部電極8b、ゲート電極8a、ゲート配線(不図示)を形成するための導電膜8を成膜する。導電膜8としては、Cr、Mo、W、Taやこれらを主成分とする合金膜を用いることができる。本実施の形態では、導電膜8としてMo膜を、DCマグネトロンを用いたスパッタリング法により、膜厚200〜400nmとなるように形成した。   Next, as shown in FIG. 9G, the conductive film 8 for forming the upper electrode 8b, the gate electrode 8a, and the gate wiring (not shown) of the storage capacitor is formed. As the conductive film 8, Cr, Mo, W, Ta, or an alloy film containing these as a main component can be used. In this embodiment, a Mo film is formed as the conductive film 8 by a sputtering method using a DC magnetron so as to have a film thickness of 200 to 400 nm.

次に、形成した導電膜8を公知の写真製版法を用いて、所望の形状にパターニングし、保持容量の上部電極8b、ゲート電極8a、ゲート配線を形成する。本実施の形態では、導電膜8のエッチングは、燐酸と硝酸を混合した薬液を用いたウエットエッチング法により行った。   Next, the formed conductive film 8 is patterned into a desired shape using a known photoengraving method to form the upper electrode 8b, the gate electrode 8a, and the gate wiring of the storage capacitor. In the present embodiment, the conductive film 8 is etched by a wet etching method using a chemical solution in which phosphoric acid and nitric acid are mixed.

そして、形成したゲート電極8aをマスクとして、多結晶半導体層4aのソース領域4c・ドレイン領域4dに不純物を導入する。ここで、導入する不純物元素としてP、Bを用いることができる。Pを導入すればn型のTFTを形成することができ、Bを導入すれば、p型のTFTを形成することができる。又、ゲート電極4aの加工をn型TFT用ゲート電極とp型TFT用ゲート電極の2回に分けて行えば、n型とp型のTFTを同一基板上に作り分けることができる。ここで、PやBの不純物元素の導入には、イオンドーピング法を用いて行った。以上の工程により、ソース領域4c・ドレイン領域4dが形成される。   Then, impurities are introduced into the source region 4c and the drain region 4d of the polycrystalline semiconductor layer 4a using the formed gate electrode 8a as a mask. Here, P and B can be used as impurity elements to be introduced. If P is introduced, an n-type TFT can be formed, and if B is introduced, a p-type TFT can be formed. Further, if the processing of the gate electrode 4a is performed twice for the n-type TFT gate electrode and the p-type TFT gate electrode, the n-type and p-type TFTs can be separately formed on the same substrate. Here, the introduction of impurity elements such as P and B was performed using an ion doping method. Through the above steps, the source region 4c and the drain region 4d are formed.

次に、図9(h)に示すように、層間絶縁層9を基板表面全体を覆うように成膜する。つまり、ゲート電極8a上に層間絶縁層9を成膜する。本実施の形態では、層間絶縁層9としてSiO膜を膜厚500〜1000nmの厚さでCVD法により成膜した。そして、窒素雰囲気中で450℃に加熱したアニール炉に2時間程度保持した。これは、多結晶半導体層のソース・ドレイン領域に導入した不純物元素を活性化させるために行う。 Next, as shown in FIG. 9H, an interlayer insulating layer 9 is formed so as to cover the entire substrate surface. That is, the interlayer insulating layer 9 is formed on the gate electrode 8a. In the present embodiment, a SiO 2 film having a thickness of 500 to 1000 nm is formed as the interlayer insulating layer 9 by the CVD method. And it hold | maintained for about 2 hours in the annealing furnace heated at 450 degreeC in nitrogen atmosphere. This is performed to activate the impurity element introduced into the source / drain regions of the polycrystalline semiconductor layer.

次に、信号線10を形成するための導電膜を成膜する。この導電膜としては、Cr、Mo、W、Ta、Alやこれらを主成分とする合金膜を用いることができる。本実施の形態では、Mo(上層)/Al(下層)の積層膜とし、Mo膜を膜厚100〜200nm、Al膜を200〜400nmとして、DCマグネトロンを用いたスパッタリング法により導電膜を形成した。   Next, a conductive film for forming the signal line 10 is formed. As this conductive film, Cr, Mo, W, Ta, Al, or an alloy film containing these as a main component can be used. In this embodiment, a Mo (upper layer) / Al (lower layer) laminated film is formed, the Mo film has a thickness of 100 to 200 nm, the Al film has a thickness of 200 to 400 nm, and the conductive film is formed by a sputtering method using a DC magnetron. .

次に、形成した導電膜を公知の写真製版法を用いて所望の形状にパターニングして、信号線10を形成する(図9(h))。本実施の形態では、信号線10を形成するためのエッチングは、SFとOの混合ガス及びClとArの混合ガスを用いたドライエッチング法により行った。そして、保護膜11を基板表面全体を覆うように成膜する。本実施の形態では、保護膜としてSiN膜を膜厚300〜600nmとなるように、CVD法により成膜した。 Next, the formed conductive film is patterned into a desired shape using a known photoengraving method to form a signal line 10 (FIG. 9H). In the present embodiment, the etching for forming the signal line 10 is performed by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 and a mixed gas of Cl 2 and Ar. Then, the protective film 11 is formed so as to cover the entire substrate surface. In this embodiment, a SiN film is formed by a CVD method as a protective film so as to have a thickness of 300 to 600 nm.

次に、形成したゲート絶縁膜5、層間絶縁層9及び保護膜11を公知の写真製版法を用いて所望の形状にパターニングする。ここでは、多結晶半導体層4aのソース領域4cに到達するコンタクトホール12a、ドレイン領域4dに到達するコンタクトホール12b、信号線10に到達するコンタクトホール12cの形成を行う。多結晶半導体層4aのソース領域4c及びドレイン領域4dに到達するコンタクトホール12a、12bでは、ゲート絶縁膜5、層間絶縁層9及び保護膜11が除去され、多結晶半導体層4aのソース領域4c、ドレイン領域4d上の金属性導電層6が露出される。また、信号線10に到達するコンタクトホール12cでは、保護層11が除去され、信号線10が露出している。本実施の形態では、コンタクトホール12のエッチングは、CHF、O、Arの混合したガスを用いたドライエッチング法により行った。 Next, the formed gate insulating film 5, interlayer insulating layer 9, and protective film 11 are patterned into a desired shape using a known photolithography method. Here, a contact hole 12a reaching the source region 4c of the polycrystalline semiconductor layer 4a, a contact hole 12b reaching the drain region 4d, and a contact hole 12c reaching the signal line 10 are formed. In the contact holes 12a, 12b reaching the source region 4c and the drain region 4d of the polycrystalline semiconductor layer 4a, the gate insulating film 5, the interlayer insulating layer 9, and the protective film 11 are removed, and the source region 4c of the polycrystalline semiconductor layer 4a, The metallic conductive layer 6 on the drain region 4d is exposed. In the contact hole 12c reaching the signal line 10, the protective layer 11 is removed and the signal line 10 is exposed. In the present embodiment, the contact hole 12 is etched by a dry etching method using a mixed gas of CHF 3 , O 2 , and Ar.

次に、画素電極13を形成するための導電膜を成膜する。導電膜は、ITOやIZOなどの透明性を有する導電膜であればよい。本実施の形態では、透明性導電膜としてITOを膜厚80〜120nmとなるように、DCマグネトロンを用いたスパッタリング法により形成した。また、スパッタリングには、Arガス、Oガス、HOガスを混合したガスを用いて行った。これにより、加工性が容易で非晶質の透明性導電膜が形成される。 Next, a conductive film for forming the pixel electrode 13 is formed. The conductive film may be a conductive film having transparency such as ITO or IZO. In this embodiment, ITO is formed as a transparent conductive film by sputtering using a DC magnetron so as to have a film thickness of 80 to 120 nm. Sputtering was performed using a gas mixture of Ar gas, O 2 gas, and H 2 O gas. Thereby, the workability is easy and an amorphous transparent conductive film is formed.

そして、形成した透明性導電膜を公知の写真製版法を用いて、所望の形状にパターニングし、画素電極13を形成する(図9(i))。本実施の形態では、透明性導電膜のエッチングはシュウ酸を主成分とする薬液を用いたウエットエッチング法により行った。次に、非晶質性透明導電膜を結晶化するためのアニールを実施する。以上の製造方法により、低温ポリシリコンTFT構造の半導体装置が完成する。このTFTが形成されたTFT基板を用いて、液晶表示装置100を製造することができる。   Then, the formed transparent conductive film is patterned into a desired shape using a known photoengraving method to form the pixel electrode 13 (FIG. 9 (i)). In the present embodiment, the transparent conductive film is etched by a wet etching method using a chemical solution mainly composed of oxalic acid. Next, annealing for crystallizing the amorphous transparent conductive film is performed. With the above manufacturing method, a semiconductor device having a low-temperature polysilicon TFT structure is completed. The liquid crystal display device 100 can be manufactured using the TFT substrate on which the TFT is formed.

このように、多結晶半導体層4aのチャネル領域4b上の金属性導電層6を除去した後に、多結晶半導体層4aのチャネル領域4b上の合金層5と、多結晶半導体層4aのチャネル領域4bを一括してエッチングして清浄なチャネル領域表面を出す。上述したように、関係式0.3Y≦X≦2Y、1.3Y≦Z≦3Yを満足するように、多結晶半導体層4aのチャネル領域4bをエッチングする。これにより、半導体装置のCV特性を良好な範囲とすることができる。また、閾値電圧のばらつきを低減させることができ、信頼性の高い高性能な半導体装置を実現することができる。   In this way, after removing the metallic conductive layer 6 on the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a, the alloy layer 5 on the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a and the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a. Are collectively etched to obtain a clean channel region surface. As described above, the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a is etched so as to satisfy the relational expressions 0.3Y ≦ X ≦ 2Y and 1.3Y ≦ Z ≦ 3Y. Thereby, the CV characteristic of a semiconductor device can be made into a favorable range. Further, variation in threshold voltage can be reduced, and a highly reliable high-performance semiconductor device can be realized.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施の形態では、基本的には実施の形態1において説明したTFTの製造方法と同様である。本実施の形態において、実施の形態1と異なる点は、多結晶半導体層4aのチャネル領域上の金属性導電層6のエッチング方法である。以下、この点について説明する。
Embodiment 2. FIG.
A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is basically the same as the TFT manufacturing method described in the first embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment in the etching method of the metallic conductive layer 6 on the channel region of the polycrystalline semiconductor layer 4a. Hereinafter, this point will be described.

実施の形態1で説明したように、図8(d)に示すように、第1の下地層2、第2の下地層3上に、所定の形状の多結晶シリコン層4a、金属性導電層6を形成する。また、金属性導電層6の形成により、多結晶シリコン層4aと金属性導電層6との界面には、多結晶シリコン層4aと金属性導電層6の合金層5が形成されている。   As described in the first embodiment, as shown in FIG. 8D, on the first underlayer 2 and the second underlayer 3, a polycrystalline silicon layer 4a having a predetermined shape, a metallic conductive layer. 6 is formed. Further, the formation of the metallic conductive layer 6 forms an alloy layer 5 of the polycrystalline silicon layer 4 a and the metallic conductive layer 6 at the interface between the polycrystalline silicon layer 4 a and the metallic conductive layer 6.

その後、上述のとおり、アッシング処理によって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減じて、フォトレジスト膜厚をあらかじめ薄く形成した部分のレジストを除去し、所望の金属性導電層形状部分のレジストパターンのみを残存させる。これにより、当該領域において、第3のメタル導電膜からなる反射金属膜21bを露出させる。   Thereafter, as described above, the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by ashing, and the resist in the portion where the photoresist film thickness has been formed thin is removed, and the resist pattern in the desired metallic conductive layer shape portion. Leave only. Thereby, the reflective metal film 21b made of the third metal conductive film is exposed in the region.

次に、残したフォトレジストパターンを用いて、Clガスを用いたドライエッチング法により、再度金属性導電層6をパターニングする。このとき、多結晶半導体層4aのチャネル領域4b上の金属性導電層6が除去される。その後、CFとArを混合したガス又はCF4を混合したガスを用いたドライエッチング法により、多結晶半導体層のチャネル領域上の合金層5を除去するとともに、多結晶半導体層のチャネル領域4bを削って凹部4eを形成する(図8(f))。 Next, using the remaining photoresist pattern, the metallic conductive layer 6 is patterned again by a dry etching method using Cl 2 gas. At this time, the metallic conductive layer 6 on the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a is removed. Thereafter, the CF 4 and a dry etching method using a mixed mixed gas or CF4 and O 2 gas Ar, to remove the alloy layer 5 on the channel region of the polycrystalline semiconductor layer, a polycrystalline semiconductor layer channel The region 4b is cut away to form a recess 4e (FIG. 8 (f)).

多結晶半導体層4aのチャネル領域4b上の金属性導電層6を除去した後に、多結晶半導体層4aのチャネル領域4b上の合金層5と、多結晶半導体層4aのチャネル領域4bを一括してエッチングして清浄なチャネル領域表面を出す。実施の形態1で説明したように、関係式0.3Y≦X≦2Y、1.3Y≦Z≦3Yを満足するように、多結晶半導体層4aのチャネル領域4bをエッチングする。以降、実施の形態1と同様な工程により、低温ポリシリコンTFT構造の半導体装置が完成する。   After removing metallic conductive layer 6 on channel region 4b of polycrystalline semiconductor layer 4a, alloy layer 5 on channel region 4b of polycrystalline semiconductor layer 4a and channel region 4b of polycrystalline semiconductor layer 4a are collectively collected. Etch to reveal clean channel region surface. As described in the first embodiment, the channel region 4b of the polycrystalline semiconductor layer 4a is etched so as to satisfy the relational expressions 0.3Y ≦ X ≦ 2Y and 1.3Y ≦ Z ≦ 3Y. Thereafter, a semiconductor device having a low-temperature polysilicon TFT structure is completed through the same steps as those in the first embodiment.

本実施の形態に係る製造方法で作成された半導体装置においても、トータルの削り量Z(Z=X+Y)とCV特性の関係は、図6に示すとおりとなる。従って、実施の形態1と同様に、半導体装置のCV特性を良好な範囲とすることができる。また、閾値電圧のばらつきを低減させることができ、信頼性の高い高性能な半導体装置を実現することができる。   Also in the semiconductor device created by the manufacturing method according to the present embodiment, the relationship between the total chipping amount Z (Z = X + Y) and the CV characteristics is as shown in FIG. Therefore, as in the first embodiment, the CV characteristics of the semiconductor device can be in a favorable range. Further, variation in threshold voltage can be reduced, and a highly reliable high-performance semiconductor device can be realized.

なお、上述の実施の形態においては、レーザアニーリングにより形成するポリシリコンからなる従来のLTPS TFTの場合について説明したが、これに限定されず、他の様々な方法で形成される結晶性シリコンTFT等においても同様の効果を奏する。さらに、本発明による構造は、LCDだけでなく、有機EL表示装置等の他の表示装置にも適用可能である。   In the above-described embodiment, the case of a conventional LTPS TFT made of polysilicon formed by laser annealing has been described. However, the present invention is not limited to this, and a crystalline silicon TFT formed by various other methods. The same effect can be obtained in. Furthermore, the structure according to the present invention is applicable not only to the LCD but also to other display devices such as an organic EL display device.

実施の形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the display apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the display apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る半導体装置の一部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a part of semiconductor device which concerns on embodiment. 本実施の形態に係るTFTのCV特性を示す図である。It is a figure which shows the CV characteristic of TFT which concerns on this Embodiment. トータルの削り量とCV曲線の傾きの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the total amount of cutting and the inclination of a CV curve. 実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment. 従来の半導体装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1 TFT基板
2 第1の下地層
3 第2の下地層
4 非結晶半導体層
4a 多結晶半導体層
4b チャネル領域
4c ソース領域
4d ドレイン領域
4e 凹部
5 合金層
6 金属性導電層
7 ゲート絶縁層
8 導電層
9 層間絶縁層
10 信号線
11 保護膜
12a、12b、12c コンタクトホール
13 画素電極
20 対向基板
21 シール材
22 液晶
23 スペーサ
24 ゲート線
25 ソース線
26 配向膜
27 対向電極
28 偏光板
29 ゲートドライバ
30 ソースドライバ
100 液晶表示装置
101 液晶パネル
102 バックライト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 TFT substrate 2 1st base layer 3 2nd base layer 4 Amorphous semiconductor layer 4a Polycrystalline semiconductor layer 4b Channel region 4c Source region 4d Drain region 4e Recess 5 Alloy layer 6 Metallic conductive layer 7 Gate insulating layer 8 Conductivity Layer 9 Interlayer insulating layer 10 Signal line 11 Protective films 12a, 12b, 12c Contact hole 13 Pixel electrode 20 Counter substrate 21 Sealing material 22 Liquid crystal 23 Spacer 24 Gate line 25 Source line 26 Orientation film 27 Counter electrode 28 Polarizing plate 29 Gate driver 30 Source driver 100 Liquid crystal display device 101 Liquid crystal panel 102 Backlight

Claims (13)

基板上に形成され、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を有する半導体層と、
前記半導体層のソース領域及びドレイン領域上に形成された金属性導電層と、
前記半導体層と前記金属性導電層との間に形成された、前記半導体層と前記金属性導電層との合金層とを有し、
前記半導体層は、前記チャネル領域の膜厚が、前記金属性導電層が形成された領域の膜厚より薄くなるように形成された凹部を有し、
前記凹部の深さXと、前記合金層の膜厚Yと、前記金属性導電層の膜厚tとが、次の2式の関係を満たしていることを特徴とする半導体装置。
0.1t≦Y≦0.3t
0.3Y≦X≦2Y
A semiconductor layer formed over a substrate and having a source region, a drain region, and a channel region;
A metallic conductive layer formed on a source region and a drain region of the semiconductor layer;
An alloy layer formed between the semiconductor layer and the metallic conductive layer, the alloy layer of the semiconductor layer and the metallic conductive layer;
The semiconductor layer has a recess formed so that the thickness of the channel region is thinner than the thickness of the region where the metallic conductive layer is formed,
The semiconductor device, wherein the depth X of the recess, the film thickness Y of the alloy layer, and the film thickness t of the metallic conductive layer satisfy the following two formulas.
0.1t ≦ Y ≦ 0.3t
0.3Y ≦ X ≦ 2Y
前記半導体層は、非結晶半導体層を結晶化することによって形成された多結晶半導体層であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is a polycrystalline semiconductor layer formed by crystallizing an amorphous semiconductor layer. 前記金属性導電層の膜厚は、30nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a film thickness of the metallic conductive layer is 30 nm or less. 前記金属性導電層は、Cr、Mo、W、Taあるいはこれらを主成分とした合金からなることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metallic conductive layer is made of Cr, Mo, W, Ta, or an alloy containing these as a main component. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置を備える表示装置。   A display apparatus provided with the semiconductor device of any one of Claims 1-4. 基板上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に金属性導電層を形成し、前記半導体層と前記金属性導電層との間に前記半導体層と前記金属性導電層との合金層が形成される工程と、
前記半導体層のチャネル領域上の前記金属性導電層を除去する工程と、
前記半導体層のチャネル領域上の前記合金層を除去するとともに、前記半導体層のチャネル領域を除去して、前記半導体層のチャネル領域に凹部を形成する工程とを含み、
前記凹部の深さXと、前記合金層の膜厚Yと、前記金属性導電層の膜厚tとが、次の2式の関係を満たすように前記凹部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
0.1t≦Y≦0.3t
0.3Y≦X≦2Y
Forming a semiconductor layer on the substrate;
Forming a metallic conductive layer on the semiconductor layer, and forming an alloy layer of the semiconductor layer and the metallic conductive layer between the semiconductor layer and the metallic conductive layer;
Removing the metallic conductive layer on the channel region of the semiconductor layer;
Removing the alloy layer on the channel region of the semiconductor layer, removing the channel region of the semiconductor layer, and forming a recess in the channel region of the semiconductor layer,
The recess is formed so that the depth X of the recess, the film thickness Y of the alloy layer, and the film thickness t of the metallic conductive layer satisfy the following two relations: Device manufacturing method.
0.1t ≦ Y ≦ 0.3t
0.3Y ≦ X ≦ 2Y
前記半導体層のチャネル領域上の前記合金層と前記半導体層のチャネル領域とを、ガスをラジカル化して一括で除去することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the alloy layer on the channel region of the semiconductor layer and the channel region of the semiconductor layer are collectively removed by radicalizing the gas. 前記半導体層のチャネル領域上の前記合金層と前記半導体層のチャネル領域とを、CFとArの混合ガス又はCFとOの混合ガスを用いて除去することを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。 8. The alloy layer on the channel region of the semiconductor layer and the channel region of the semiconductor layer are removed using a mixed gas of CF 4 and Ar or a mixed gas of CF 4 and O 2. The manufacturing method of the semiconductor device as described in 2. 前記半導体層のチャネル領域上の前記金属性導電層を、薬液により除去することを特徴とする請求項7又は8に記載の半導体装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the metallic conductive layer on the channel region of the semiconductor layer is removed with a chemical solution. 前記半導体層のチャネル領域上の前記金属性導電層を、ガスをラジカル化して除去することを特徴とする請求項7又は8に記載の半導体装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the metallic conductive layer on the channel region of the semiconductor layer is removed by radicalizing a gas. 前記半導体層は、非結晶半導体層を結晶化することによって形成された多結晶半導体層であることを特徴とする請求項6〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor layer is a polycrystalline semiconductor layer formed by crystallizing an amorphous semiconductor layer. 前記基板と前記半導体層との間に絶縁層を形成する工程を含む請求項6〜11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, comprising a step of forming an insulating layer between the substrate and the semiconductor layer. 請求項6〜12のいずれかに記載の方法により半導体装置を製造する工程を含む表示装置の製造方法。   A method for manufacturing a display device, comprising a step of manufacturing a semiconductor device by the method according to claim 6.
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