JP2018022888A - 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チャネルエッチ型のトランジスタにおいて、ソース電極及びドレイン電極を第1の導電層と第2の導電層の積層構造とする。また第2の導電層の上面及び側面に接して、第2の導電層に含まれる金属元素と、窒素を含むシリサイドを形成する。シリサイドは、第1の導電層をエッチングする前に、シランを含む雰囲気下に第2の導電層を曝して形成し、さらに大気解放することなく窒素雰囲気下でプラズマ処理を行う。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置の構成例及び作製方法例について説明する。
図1(A)は、トランジスタ100の上面図である。図1(B)は、図1(A)中の切断線X1−X2における断面概略図である。図1(C)は、図1(A)中の切断線Y1−Y2における断面概略図である。なお、図1(A)において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ100の一部の構成要素(絶縁層等)を省略して図示している。また、X1−X2の方向をチャネル長方向、Y1−Y2の方向をチャネル幅方向と呼ぶことがある。
図3(A)は、以下で例示するトランジスタ100Aの上面図であり、図3(B)は、図3(A)中の切断線X1−X2における断面概略図である。図3(C)は、図3(A)中の切断線Y1−Y2における断面概略図である。
以下では、上記とは半導体層の構成が異なる例について説明する。
以下では、本実施の形態の半導体装置に含まれる構成要素について、詳細に説明する。
基板102の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板102として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板102として用いてもよい。なお、基板102として、ガラス基板を用いる場合、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の大面積基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。
ゲート電極として機能する導電層104、ソース電極またはドレイン電極として機能する電極112a、電極112bとしては、クロム、銅、アルミニウム、金、銀、亜鉛、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、マンガン、ニッケル、鉄、コバルトから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いてそれぞれ形成することができる。
ゲート絶縁層として機能する絶縁層106としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition))法、スパッタリング法等により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜および酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁層を用いることができる。なお、絶縁層106を、積層構造、または3層以上の積層構造としてもよい。
半導体層108としては、先に示す材料を用いることができる。
絶縁層114、絶縁層116は、トランジスタの保護絶縁層としての機能を有する。また、絶縁層114、絶縁層116は、半導体層108に酸素を供給する機能を有する。すなわち、絶縁層114、絶縁層116は、酸素を有する。また、絶縁層114は、酸素を透過することのできる絶縁層である。なお、絶縁層114は、後に形成する絶縁層116を形成する際の、半導体層108へのダメージ緩和膜としても機能する。
絶縁層118は、トランジスタの保護絶縁層として機能する。
以下では、本発明の一態様のトランジスタの作製方法の例について説明する。ここでは、上記構成例2で例示したトランジスタ100Aを例に挙げて説明する。
以下では、上記作製方法例とは一部が異なるトランジスタの作製方法の例について説明する。
<CAC−OSの構成>
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるCAC(Cloud−Aligned Composite)−OSの構成について説明する。
続いて、各種測定方法を用い、基板上に成膜した金属酸化物について測定を行った結果について説明する。
以下では、本発明の一態様に係る9個の試料について説明する。各試料は、それぞれ、金属酸化物を成膜する際の基板温度、および酸素ガス流量比を異なる条件で作製する。なお、試料は、基板と、基板上の金属酸化物と、を有する構造である。
本項目では、9個の試料に対し、X線回折(XRD:X−ray diffraction)測定を行った結果について説明する。なお、XRD装置として、Bruker社製D8 ADVANCEを用いた。また、条件は、Out−of−plane法によるθ/2θスキャンにて、走査範囲を15deg.乃至50deg.、ステップ幅を0.02deg.、走査速度を3.0deg./分とした。
本項目では、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料を、HAADF(High−Angle Annular Dark Field)−STEM(Scanning Transmission Electron Microscope)によって観察、および解析した結果について説明する(以下、HAADF−STEMによって取得した像は、TEM像ともいう。)。
本項目では、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料に、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)を照射することで、電子線回折パターンを取得した結果について説明する。
本項目では、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)を用い、EDXマッピングを取得し、評価することによって、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料の元素分析を行った結果について説明する。なお、EDX測定には、元素分析装置として日本電子株式会社製エネルギー分散型X線分析装置JED−2300Tを用いる。なお、試料から放出されたX線の検出にはSiドリフト検出器を用いる。
本実施の形態においては、先の実施の形態で例示したトランジスタを有する表示装置の一例について、図17乃至図19を用いて以下説明を行う。
図18及び図19に示す表示装置700は、引き回し配線部711と、画素部702と、ソースドライバ回路部704と、FPC端子部708と、を有する。また、引き回し配線部711は、信号線710を有する。また、画素部702は、トランジスタ750及び容量素子790を有する。また、ソースドライバ回路部704は、トランジスタ752を有する。
また、図18及び図19に示す表示装置700には入出力装置として、タッチパネル791が設けられている。なお、表示装置700にタッチパネル791を設けない構成としてもよい。
図18に示す表示装置700は、発光素子782を有する。発光素子782は、導電膜772、EL層786、及び導電膜788を有する。図18に示す表示装置700は、発光素子782が有するEL層786が発光することによって、画像を表示することができる。なお、EL層786は、有機化合物、または量子ドットなどの無機化合物を有する。
図19に示す表示装置700は、液晶素子775を有する。液晶素子775は、導電膜772、絶縁膜773、導電膜774、及び液晶層776を有する。導電膜774は、共通電極(コモン電極ともいう)としての機能を有し、絶縁膜773を介して、導電膜772と導電膜774との間に生じる電界によって、液晶層776の配向状態を制御することができる。図19に示す表示装置700は、導電膜772と導電膜774に印加される電圧によって、液晶層776の配向状態が変わることによって光の透過、非透過が制御され画像を表示することができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を用いた表示装置の表示部等に用いることのできる表示パネルの一例について、図20及び図21を用いて説明する。以下で例示する表示パネルは、反射型の液晶素子と、発光素子との双方を有し、発光モードと反射モードの両方の表示を行うことのできる、表示パネルである。
図20は、本発明の一態様の表示パネル600の斜視概略図である。表示パネル600は、基板651と基板661とが貼り合わされた構成を有する。図20では、基板661を破線で明示している。
図21に、図20で例示した表示パネルの、FPC672を含む領域の一部、回路659を含む領域の一部、及び表示部662を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。なお、先の実施の形態に示す機能と同様の機能を有する構成についての説明は省略する。
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
接続層としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
ここでは、可撓性を有する基板を用いた表示パネルの作製方法の例について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置について、図22を用いて説明を行う。
図22(A)に示す表示装置は、画素を有する領域(以下、画素部502という)と、画素部502の外側に配置され、画素を駆動するための回路を有する回路部(以下、駆動回路部504という)と、素子の保護機能を有する回路(以下、保護回路506という)と、端子部507と、を有する。なお、保護回路506は、設けない構成としてもよい。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示モジュール及び電子機器について、図23乃至図25を用いて説明を行う。
図23に示す表示モジュール7000は、上部カバー7001と下部カバー7002との間に、FPC7003に接続されたタッチパネル7004、FPC7005に接続された表示パネル7006、バックライト7007、フレーム7009、プリント基板7010、バッテリ7011を有する。
次に、図24(A)乃至図24(E)に電子機器の一例を示す。
次に、図24(A)乃至図24(E)に示す電子機器と、異なる電子機器の一例を図25(A)乃至図25(G)に示す。
100A トランジスタ
102 基板
104 導電層
106 絶縁層
108 半導体層
108a 半導体層
108b 半導体層
108c 半導体層
112a 電極
112b 電極
113a 第1の層
113a_1 第1の層
113b 第2の層
114 絶縁層
116 絶縁層
118 絶縁層
120a 導電層
120b 導電層
121 導電層
121a 導電膜
122 導電層
122a 導電膜
131 レジストマスク
142a 接続部
142b 接続部
195 プラズマ
196 プラズマ
197 プラズマ
501 画素回路
502 画素部
504 駆動回路部
504a ゲートドライバ
504b ソースドライバ
506 保護回路
507 端子部
550 トランジスタ
552 トランジスタ
554 トランジスタ
560 容量素子
562 容量素子
570 液晶素子
572 発光素子
600 表示パネル
601 トランジスタ
604 接続部
605 トランジスタ
606 トランジスタ
607 接続部
612 液晶層
613 導電膜
617 絶縁膜
620 絶縁膜
621 絶縁膜
623 導電膜
631 着色層
632 遮光膜
633a 配向膜
633b 配向膜
634 着色層
635 導電膜
640 液晶素子
641 接着層
642 接着層
643 導電膜
644 EL層
645a 導電膜
645b 導電膜
646 絶縁膜
647 絶縁膜
648 導電膜
649 接続層
651 基板
652 導電膜
653 半導体膜
654 導電膜
655 開口
656 偏光板
659 回路
660 発光素子
661 基板
662 表示部
663 導電膜
666 配線
672 FPC
673 IC
681 絶縁膜
682 絶縁膜
683 絶縁膜
684 絶縁膜
685 絶縁膜
686 接続体
687 接続部
700 表示装置
701 基板
702 画素部
704 ソースドライバ回路部
705 基板
706 ゲートドライバ回路部
708 FPC端子部
710 信号線
711 配線部
712 シール材
716 FPC
730 絶縁膜
732 封止膜
734 絶縁膜
736 着色膜
738 遮光膜
750 トランジスタ
752 トランジスタ
760 接続電極
770 平坦化絶縁膜
772 導電膜
773 絶縁膜
774 導電膜
775 液晶素子
776 液晶層
778 構造体
780 異方性導電膜
782 発光素子
786 EL層
788 導電膜
790 容量素子
791 タッチパネル
792 絶縁膜
793 電極
794 電極
795 絶縁膜
796 電極
797 絶縁膜
7000 表示モジュール
7001 上部カバー
7002 下部カバー
7003 FPC
7004 タッチパネル
7005 FPC
7006 表示パネル
7007 バックライト
7008 光源
7009 フレーム
7010 プリント基板
7011 バッテリ
8000 カメラ
8001 筐体
8002 表示部
8003 操作ボタン
8004 シャッターボタン
8006 レンズ
8100 ファインダー
8101 筐体
8102 表示部
8103 ボタン
8200 ヘッドマウントディスプレイ
8201 装着部
8202 レンズ
8203 本体
8204 表示部
8205 ケーブル
8206 バッテリ
8300 ヘッドマウントディスプレイ
8301 筐体
8302 表示部
8304 固定具
8305 レンズ
9000 筐体
9001 表示部
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9050 操作ボタン
9051 情報
9052 情報
9053 情報
9054 情報
9055 ヒンジ
9100 テレビジョン装置
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末
Claims (19)
- 半導体層と、第1の電極と、第2の電極と、を有し、
前記第1の電極と前記第2の電極は、それぞれ前記半導体層に接し、且つ離間して設けられ、
前記第1電極及び前記第2の電極は、それぞれ第1の導電層と、第2の導電層と、第1の層と、第2の層と、を有し、
前記第1の導電層は、前記半導体層の上面に接して設けられ、
前記第2の導電層は、前記第1の導電層上に設けられ、
前記第1の層は、前記第2導電層の上面を覆って設けられ、
前記第2の層は、前記第2の導電層の側面を覆って設けられ、
前記第1の層と、前記第2の層とは、前記第2の導電層に含まれる金属元素と、シリコンと、窒素を含む、
半導体装置。 - 請求項1において、
前記第2の導電層は、前記第1の導電層よりも導電性が高いことを特徴とする、
半導体装置。 - 請求項1または請求項2において、
前記第2の導電層は、前記第1の導電層よりも、融点が低いことを特徴とする、
半導体装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
前記第2の導電層は、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素を含み、
前記第1の層及び前記第2の層は、シリサイドを含む、
半導体装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記第1の導電層は、チタンまたはタングステンを含み、
前記第2の導電層は、銅を含む、
半導体装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
前記半導体層は、金属酸化物を含む、
半導体装置。 - 請求項6において、
前記半導体層は、インジウム、亜鉛、またはガリウムのうち、少なくとも一を含む、
半導体装置。 - 半導体層上に第1の導電膜を形成する第1の工程と、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成する第2の工程と、
第1の処理を行い、前記第2の導電膜の上面に第1の層を形成する第3の工程と、
前記第1の層と前記第2の導電膜をエッチングし、前記第2の導電膜の側面を露出させる第4の工程と、
第2の処理を行い、前記第2の導電膜の側面に第2の層を形成する第5の工程と、
前記第1の導電膜をエッチングし、前記第1の導電膜の側面、及び前記半導体層の上面の一部をそれぞれ露出させる第6の工程と、を有し、
前記第1の処理及び前記第2の処理は、前記第2の導電膜の表面を、シランを含む雰囲気下に暴露した後、窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うステップを含む、
半導体装置の作製方法。 - 請求項8において、
前記第2の工程と前記第3の工程の間に、第3の処理を行う第7の工程と、
前記第4の工程と前記第5の工程の間に、第4の処理を行う第8の工程と、を有し、
前記第3の処理と前記第4の処理は、前記第2の導電膜の表面の酸化膜を除去するステップを含む、
半導体装置の作製方法。 - 請求項9において、
前記第3の処理と前記第4の処理は、アンモニアを含む雰囲気下でプラズマ処理を行うステップを含む、
半導体装置の作製方法。 - 請求項8乃至請求項10のいずれか一において、
前記第6の工程の後に、前記半導体層の上面の一部を、酸を含む溶液によりエッチングする第9の工程を有する、
半導体装置の作製方法。 - 請求項8乃至請求項11のいずれか一において、
前記第6の工程において、ウェットエッチング法により前記第1の導電膜をエッチングする、
半導体装置の作製方法。 - 請求項8乃至請求項12のいずれか一において、
前記第1の工程において、チタンまたはタングステンを含む前記第1の導電膜を形成し、
前記第2の工程において、銅を含む前記第2の導電膜を形成する、
半導体装置の作製方法。 - 半導体層上に第1の導電膜を形成する第1の工程と、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成する第2の工程と、
前記第2の導電膜をエッチングし、前記第2の導電膜の側面を露出させる第3の工程と、
第1の処理を行い、前記第2の導電膜の上面に第1の層と、側面に第2の層と、をそれぞれ形成する第4の工程と、
前記第1の導電膜をエッチングする第5の工程と、を有し、
前記第1の処理は、前記第2の導電膜の表面を、シランを含む雰囲気下に暴露した後、窒素を含む雰囲気下でプラズマ処理を行うステップを含む、
半導体装置の作製方法。 - 請求項14において、
前記第3の工程と、前記第4の工程との間に、第3の処理を行う第6の工程と、を有し、
前記第3の処理は、前記第2の導電膜の表面の酸化膜を除去するステップを含む、
半導体装置の作製方法。 - 請求項15において、
前記第3の処理は、アンモニアを含む雰囲気下でプラズマ処理を行うステップを含む、
半導体装置の作製方法。 - 請求項14乃至請求項16のいずれか一において、
前記第5の工程の後に、前記半導体層の上面の一部を、酸を含む溶液によりエッチングする第7の工程を有する、
半導体装置の作製方法。 - 請求項14乃至請求項17のいずれか一において、
前記第5の工程において、ウェットエッチング法により前記第1の導電膜をエッチングする、
半導体装置の作製方法。 - 請求項14乃至請求項18のいずれか一において、
前記第1の工程において、チタンまたはタングステンを含む前記第1の導電膜を形成し、
前記第2の工程において、銅を含む前記第2の導電膜を形成する、
半導体装置の作製方法。
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