(57)【要約】【課題】特性が安定し、かつ、ドレイン電極およびソース電極との導通の信頼性が高い表示装置を実現する。【解決手段】基板上に、第１の酸化物半導体１６をアクティブ層とし、ドレイン電極１４とソース電極１５の間にチャネル部を有するＴＦＴが画素に形成された表示装置であって、前記ドレイン電極１４と前記ソース電極１５はベースメタル、Ａｌ層、キャップメタルの３層で形成され、前記ベースメタルは平面で視て、前記Ａｌ層及び前記キャップメタルよりも前記チャネル部のチャネル長方向の中心側に延伸する延伸部ｂｂを有し、前記第１の酸化物半導体１６の下面は前記延伸部ｂｂと接触していることを特徴とする表示装置。【選択図】図８
2019016640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１の酸化物半導体と、ドレイン電極とソース電極を有するＴＦＴが各画素に形成された表示装置であって、
前記ドレイン電極とソース電極は前記基板上に離間して形成され、さらにそれらの上層に前記第１の酸化物半導体が配置され、
前記ドレイン電極と前記ソース電極は前記基板に近い側から順にベースメタル、Ａｌ層、キャップメタルの３層で形成され、
前記ベースメタルは平面で視て、前記Ａｌ層及び前記キャップメタルよりも前記ドレイン電極と前記ソース電極の離間部の中心側に延伸する延伸部を有し、
前記第１の酸化物半導体の前記基板に対向するは前記延伸部と接触していることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記延伸部の長さは０．１μｍ乃至０．５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記Ａｌ層の端部は平面で視て、前記キャップメタルの端部よりも前記ドレイン電極と前記ソース電極の離間部の中心側に存在していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記酸化物半導体の下面は、前記Ａｌ層の側面および前記キャップメタルの上面に存在していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記ベースメタルおよび前記キャップメタルはＴｉで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１の酸化物半導体はＩＧＺＯであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記ベースメタルの下側に前記ベースメタルと接触して第２の酸化物半導体が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第２の酸化物半導体は前記第１の酸化物半導体よりも膜厚が薄いことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第２の酸化物半導体はＩＧＺＯで形成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記ＴＦＴは前記基板と前記第１の酸化物半導体の間にゲート電極が配置される構成であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記ＴＦＴは前記基板とゲート電極の間に前記第１の酸化物半導体が配置される構成であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記表示装置は液晶表示装置であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記表示装置は有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１４】
基板上にゲート電極が形成され、前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁膜が形成され、前記ゲート絶縁膜の上に離間させたドレイン電極とソース電極が配置され、さらに上側に第１の酸化物半導体が、前記ドレイン電極とソース電極の間が前記第１の酸化物半導体のチャネル部となるように形成された表示装置であって、
前記ドレイン電極と前記ソース電極はベースメタル、Ａｌ層、キャップメタルの３層で形成され、
前記ベースメタルと前記ゲート絶縁膜の間には第２の酸化物半導体が形成され、
前記第２の酸化物半導体は前記チャネル部には形成されていないことを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
前記第２の酸化物半導体は前記第１の酸化物半導体よりも膜厚が小さいことを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記第１の酸化物半導体と前記第２の酸化物半導体はＩＧＺＯで形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記第１の酸化物半導体の下面が前記ドレイン電極および前記ソース電極と接触していることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１８】
基板上に第１の絶縁膜が形成され、前記第１の絶縁膜の上にドレイン電極とソース電極が離間して形成され、前記ドレイン電極と前記ソース電極の間および前記ドレイン電極および前記ソース電極を覆って第１の酸化物半導体が形成され、前記第１の酸化物半導体を覆ってゲート絶縁膜が形成され、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極が形成された構成を有する画素が形成された表示装置であって、
前記ドレイン電極と前記ソース電極はベースメタル、Ａｌ層、キャップメタルの３層で形成され、
前記ベースメタルと前記第１の絶縁膜の間には第２の酸化物半導体が形成され、
前記第２の酸化物半導体は平面視で見て前記ドレイン電極と前記ソース電極の間には形成されていないことを特徴とする表示装置。
【請求項１９】
前記第２の酸化物半導体は前記第１の酸化物半導体よりも膜厚が小さいことを特徴とする請求項１８に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記第１の酸化物半導体と前記第２の酸化物半導体はＩＧＺＯで形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸化物半導体を用いたＴＦＴを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ、Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている構成となっている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。一方、有機ＥＬ表示装置は、各画素に自発光する有機ＥＬ層とＴＦＴを配置することによってカラー画像を形成する。有機ＥＬ表示装置はバックライトを必要としないので、フレキシブル表示装置等に有利である。
【０００３】
表示装置において、ＴＦＴは画素におけるスイッチング素子、走査線駆動回路等に使用される。酸化物半導体を用いたＴＦＴはＯＦＦ抵抗が高いので、スイッチングトランジスタとしては好適である。また、多結晶シリコン(ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を用いたＴＦＴに比べて、比較的低温で形成することが出来る。
【０００４】
酸化物半導体は酸素が抜けると抵抗が小さくなり、所定の特性を得られなくなる。特許文献１には、酸化物半導体を覆って第１のゲート絶縁膜を形成し、これを覆って第２のゲート絶縁膜を形成した構成が記載されている。第１のゲート絶縁膜は、酸化物半導体の表面から酸素が抜けないように保護する役割を有している。
【０００５】
ＴＦＴを構成する半導体と、ドレイン電極あるいはソース電極と接続する方法としてボトムコンタクト方式とトップコンタクト方式がある。特許文献２には、ａ−Ｓｉ（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）を用い、ボトムコンタクト方式のＴＦＴにおいて、ａ−Ｓｉ、ドレイン電極及びソース電極の下に酸化シリコン（ＳｉＯ）による中間層を設ける構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−７３５６１号公報
【特許文献２】特開２０１０−４５２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
酸化物半導体はドレイン電極あるいはソース電極と直接コンタクトする構成である。酸化物半導体の下面（ＴＦＴ基板に対向する面）にてドレイン電極あるいはソース電極と接続する方法をボトムコンタクトといい、上面にて接続する方法をトップコンタクトという。
【０００８】
ボトムコンタクトの場合、酸化物半導体はドレイン電極あるいはソース電極に比べて膜厚が小さいので、酸化物半導体とドレイン電極あるいはソース電極との接続の問題が生じやすい。一方、トップコンタクトの場合、酸化物半導体を形成後、ドレイン電極あるいはソース電極の加工を行うので、このプロセスにおいて、酸化物半導体が汚染される危険を有している。
【０００９】
本発明の課題は、酸化物半導体とドレイン電極あるいはソース電極と接続する時に、酸化物半導体が汚染されることを防止し、かつ、酸化物半導体とソース電極あるいはソース電極との接続の信頼性を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
【００１１】
（１）基板上に、第１の酸化物半導体をアクティブ層とし、ドレイン電極とソース電極の間にチャネル部を有するＴＦＴが画素に形成された表示装置であって、前記ドレイン電極と前記ソース電極はベースメタル、Ａｌ層、キャップメタルの３層で形成され、前記ベースメタルは平面で視て、前記Ａｌ層及び前記キャップメタルよりも前記チャネル部のチャネル長方向の中心側に延伸する延伸部を有し、前記第１の酸化物半導体の下面は前記延伸部と接触していることを特徴とする表示装置。
【００１２】
（２）前記ベースメタルの下側に前記ベースメタルと接触して第２の酸化物半導体が形成されていることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１３】
（３）基板上にゲート電極が形成され、前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁膜が形成され、前記ゲート絶縁膜の上に第１の酸化物半導体をアクティブ層とし、ドレイン電極とソース電極の間にチャネル部を有するＴＦＴが形成された表示装置であって前記ドレイン電極と前記ソース電極はベースメタル、Ａｌ層、キャップメタルの３層で形成され、前記ベースメタルと前記ゲート絶縁膜の間には第２の酸化物半導体が形成され、前記第２の酸化物半導体は前記第１の酸化物半導体と前記ゲート絶縁膜の間には形成されていないことを特徴とする表示装置。
【００１４】
（４）基板上に第１の絶縁膜が形成され、前記第１の絶縁膜の上にドレイン電極とソース電極が形成され、前記ドレイン電極と前記ソース電極の間および前記ドレイン電極および前記ソース電極を覆ってアクティブ層としての第１の酸化物半導体が形成され、前記第１の酸化物半導体を覆ってゲート絶縁膜が形成され、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極が形成された構成を有する画素が形成された表示装置であって、前記ドレイン電極と前記ソース電極はベースメタル、Ａｌ層、キャップメタルの３層で形成され、前記ベースメタルと前記第１の絶縁膜の間には第２の酸化物半導体が形成され、前記第２の酸化物半導体は前記第１の酸化物半導体と前記第１の絶縁膜の間には形成されていないことを特徴とする表示装置。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】液晶表示装置の平面図である。
【図２】液晶表示装置の画素部の平面図である。
【図３】液晶表示装置の画素部の断面図である。
【図４】酸化物半導体を用いたＴＦＴのトップコンタクト構造の断面図である。
【図５】トップコンタクト構造を形成するプロセスを示す模式図である。
【図６】酸化物半導体を用いたＴＦＴのボトムコンタクト構造の問題点を示す断面図である。
【図７】酸化物半導体を用いたＴＦＴのボトムコンタクト構造の他の問題点を示す断面図である。
【図８】本発明によるＴＦＴの断面図である。
【図９】ゲート絶縁膜の上に保護膜としての第２の酸化物半導体が形成された状態の断面図である。
【図１０】ドレイン電極およびソース電極となる接続金属が成膜された状態の断面図である。
【図１１】ドレイン電極およびソース電極を形成するためのレジストが形成された状態を示す断面図である。
【図１２】キャップメタルをドライエッチングでパターニングしている状態の断面図である。
【図１３】Ａｌ層をドライエッチングでパターニングしている状態の断面図である。
【図１４】ベースメタルをドライエッチングでパターニングしている状態の断面図である。
【図１５】ドレイン電極およびソース電極のベースメタルに延伸部が形成された状態を示す断面図。
【図１６】レジストおよび第２の酸化物半導体を除去した状態を示す断面図である。
【図１７】逆スパッタリングによって、酸化膜を除去している状態の断面図である。
【図１８】アクティブ層としての酸化物半導体を形成した状態を示す断面図である。
【図１９】保護層としての第２の酸化物半導体が存在しない場合のドライエッチングを示す断面図である。
【図２０】保護層としての第２の酸化物半導体が存在しない場合の問題点を示す断面図である。
【図２１】保護層としての第２の酸化物半導体が存在している場合のドライエッチングを示す断面図である。
【図２２】保護層としての第２の酸化物半導体が存在している場合のドライエッチング後の形状を示す断面図である。
【図２３】トップゲート方式のＴＦＴを有する画素の平面図である。
【図２４】トップゲート方式における本発明によるＴＦＴの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施例によって本発明の内容を詳細に説明する。以下の説明では、液晶表示装置を例にとって説明するが、本発明は有機ＥＬ表示装置についても適用することが出来る。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。図１において、ＴＦＴや画素電極が形成されたＴＦＴ基板１０と対向基板２００が周辺においてシール材１５０で接着し、内部に液晶が封入されている。シール材１５０で囲まれた領域が表示領域５００となっている。表示領域５００には走査線１が横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。また、映像信号線２が縦方向（ｙ方向）に延在し、横方向（ｘ方向）に配列している。走査線１と映像信号線２で囲まれた領域が画素３となっている。
【００１８】
図１において、ＴＦＴ基板１０は対向基板２００よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１０と対向基板２００が重なっていない部分は端子部１７０となっており、この部分にドライバＩＣ１６０が配置している。また、端子部１７０には、液晶表示装置に電源や信号を供給するフレキシブル配線基板を接続するための端子が形成されている。
【００１９】
図２は、ＴＦＴ基板１０の表示領域５００における画素部分の平面図である。図２において、走査線１が横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。また、映像信号線２が縦方向に延在して、横方向に配列している。走査線１と映像信号線２で囲まれた領域に画素電極２１が存在し、また、ＴＦＴが形成されている。図２に示すＴＦＴはボトムゲートタイプである。
【００２０】
図２において、ＴＦＴのアクティブ素子（半導体層）は酸化物半導体１６で形成されている。酸化物半導体１６によるＴＦＴは、リーク電流を小さくすることが出来る。酸化物半導体１６のうち光学的に透明でかつ結晶質でないものをＴＡＯＳ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。ＴＡＯＳには、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯＮ（Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）等がある。本発明では、酸化物半導体１６にＩＧＺＯを用いた例で説明する。
【００２１】
図２において、酸化物半導体１６はドレイン電極１４およびソース電極１５の上側に形成され、いわゆるボトムコンタクトの構成になっている。図２において、映像信号線２が分岐してＴＦＴのドレイン電極１４を形成している。また、ドレイン電極１４と対向してソース電極１５が形成されている。ソース電極１５はスルーホール２３を介して画素電極２１と接続している。ドレイン電極１４とソース電極１５の間の酸化物半導体１６の部分にチャネル部が形成されている。
【００２２】
画素電極２１はストライプ状である。画素電極２１の下層には、容量絶縁膜を介して平面状にコモン電極１９が形成されている。コモン電極１９はスルーホール２３の部分を避けてほぼ全面に形成されている。画素電極２１に映像信号が印加されると、コモン電極１９との間に液晶層を通過して電気力線が発生し、液晶分子を回転させて画素毎に透過率を制御する。
【００２３】
図２の例は、画素の横方向の径が約３０μｍと、小さいために、画素電極２１は１本のストライプで形成されている。しかし、画素の横径がもっと大きい場合は、画素電極２１は例えば、内側にスリットを有する櫛歯状となる。図２はいわゆるＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置である。
【００２４】
図３は図１の表示領域の断面図である。図３において、ガラスあるいはポリイミド等の樹脂で形成されたＴＦＴ基板１０に下地膜１１が形成されている。下地膜１１はガラスあるいはポリイミドからの不純物がＴＦＴを構成する酸化物半導体１６を汚染することを防止するためのバリア膜である。下地膜１１は一般には、ＳｉＯおよび窒化シリコン（ＳｉＮ）の積層膜で形成されているが、場合によっては、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）が積層される場合もある。
【００２５】
図３において、下地膜１１の上にゲート電極１２が形成されている。ゲート電極１２はＭｏＷ合金等が使用されるが、ゲート電極１２の抵抗を小さくしたい場合は、Ａｌ合金をＭｏＷあるいはＴｉ等でサンドイッチした構成が用いられる。ゲート電極１２の上にゲート絶縁膜１３が形成され、その上にまず、ＴＦＴのドレイン電極１４とソース電極１５が形成される。ドレイン電極１４、映像信号線２、ソース電極１５は同時に形成される。
【００２６】
その後、ゲート絶縁膜１３、ドレイン電極１４、ソース電極１５の上に酸化物半導体１６が形成される。酸化物半導体１６の厚さは１５ｎｍ乃至１００ｎｍである。一方、ドレイン電極１４、ソース電極１５等は４００ｎｍ程度なので、酸化物半導体１６とドレイン電極１４あるいはソース電極１５との間にステップカバレッジに起因する接続の問題が生ずる。後で説明する本発明の構成は、この接続の信頼性を高めることが出来る。
【００２７】
図３において、酸化物半導体１６を覆って無機パッシベーション膜１７が形成されている。無機パッシベーション膜１７はＳｉＯ膜とＳｉＮ膜の積層構造となっている。酸化物半導体１６と接触する側にはＳｉＯ膜が形成され、その上にＳｉＮ膜が形成される。すなわち、酸化物半導体１６から酸素が抜かれると酸化物半導体１６の抵抗が小さくなるので、これを防止するためにＳｉＯを酸化物半導体１６と接触させている。一方、ＳｉＯ膜の上に形成されるＳｉＮ膜は上方から侵入する水分をブロックする。
【００２８】
無機パッシベーション膜１７を覆ってアクリル等の透明樹脂によって有機パッシベーション膜１８が形成されている。有機パッシベーション膜１８は平坦化膜を兼ねているので、２乃至４μｍ程度に厚く形成される。有機パッシベーション膜１８の上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明酸化物導電膜によってコモン電極１９が平面状に形成される。
【００２９】
コモン電極１９を覆って容量絶縁膜２０がＳｉＮ等で形成され、その上にＩＴＯ等によって画素電極２１が形成される。画素電極２１とコモン電極１９の間に容量絶縁膜２０を挟んで画素容量が形成される。画素電極２１とソース電極１５を接続するために、無機パッシベーション膜１７、有機パッシベーション膜１８および容量絶縁膜２０にスルーホール２３が形成されている。
【００３０】
画素電極２１に電圧が印加されると、図３に示すように、画素電極２１から液晶層３００を介してコモン電極１９に向かって電気力線が発生し、液晶分子３０１を回転させて画素の透過率を制御する。画素電極２１および容量絶縁膜２０を覆って配向膜２２が形成されている。配向膜２２は液晶分子３０１の初期配向を規定するものである。配向処理は、ラビング処理あるいは偏光紫外線を用いた光配向処理によって行われる。
【００３１】
図３において、液晶層３００を挟んで、ＴＦＴ基板１０と対向して対向基板２００が配置している。対向基板２００もガラスあるいはポリイミド等の樹脂で形成される。対向基板２００の内側にカラーフィルタ２０１とブラックマトリクス２０２が形成されている。カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３の役割は、カラーフィルタ２０１の顔料が液晶層３００を汚染することを防止することである。オーバーコート膜２０３を覆って配向膜２０４が形成されている。配向膜２０４の配向処理は、ＴＦＴ側の配向膜２２と同じである。
【００３２】
酸化物半導体１６を用いたＴＦＴでは、酸化物半導体１６とドレイン電極１４あるいはソース電極１５との接続が問題になる。図４に示すように、ドレイン電極１４およびソース電極１５が酸化物半導体１６よりも上側に形成されている、いわゆるトップコンタクトであれば、接続の問題は生じにくい。図４において、下地膜１１の上にゲート電極１２が形成され、その上にゲート絶縁膜１３が形成されている。
【００３３】
ゲート絶縁膜１３の上にアクティブ層としての酸化物半導体１６が例えば厚さ３０ｎｍで形成されている。酸化物半導体１６の一方にはドレイン電極１４が形成され、所定の間隔を置いてソース電極１５が対向して形成されている。酸化物半導体１６の厚さｔｓは例えば３０ｎｍ、ドレイン電極１４およびソース電極１５は、例えばＴｉによるベースメタル１４１，１５１、Ａｌ層１４２，１５２、キャップメタル１４３，１５３の３層で形成されている。なお、Ａｌ層１４２，１５２は主成分がＡｌであるということで、一般にはＡｌ合金であるが、本明細書では単にＡｌ層という。ベースメタルの厚さｔ１は例えば５０ｎｍ、Ａｌ層の厚さｔ２は例えば３００ｎｍ、キャップメタルの厚さは５０ｎｍである。
【００３４】
図４では、広い面積にわたって、ベースメタル１４１、１５１を構成するＴｉが酸化物半導体１６と接触しているので接続の問題は生じにくい。しかし、図４に示すようなトップコンタクトの場合、次のような問題が生ずる。図５は図４の構成を得るためのパターニングを行っている状態を示す断面図である。ドレイン電極１４およびソース電極１５のパターニングはフォトリソグラフィによってレジスト５０を形成し、ドライエッチングによって加工する。
【００３５】
ドライエッチングは、塩素系のガス（Ｃｌ２、ＢＣｌ３等の混合ガス）を用いて行われるが、このガスが酸化物半導体１６を汚染する。あるいは、ドライエッチング中に酸化物半導体１６から酸素が抜けるという問題が生ずる。そうすると酸化物半導体１６の抵抗が小さくなる等、特性が不安定になる。
【００３６】
このような、ドレイン電極１４あるいはソース電極１５を加工する時に生ずる酸化物半導体１６に対する汚染等の問題は、ドレイン電極１４及びソース電極１５をパターニングした後、酸化物半導体１６を形成する、いわゆる、ボトムコンタクト方式とすることによって回避することが出来る。
【００３７】
しかしながら、ボトムコンタクトは図６あるいは図７に示すような問題が生ずる。図６は、ドレイン電極１４あるいはソース電極１５のドライエッチング後の断面形状による問題を示す図である。図６において、ゲート絶縁膜１３の上に先ず、ドレイン電極１４とソース電極１５がドライエッチングによってパターニングされる。Ａｌはベースメタルあるいはキャップメタルを構成するＴｉよりもエッチング速度が速いので、端部において、Ｔｉのオーバーハングが生ずる。
【００３８】
この状態で酸化物半導体１６をスパッタリング等によって被着すると、アクティブ層を構成する酸化物半導体１６はドレイン電極１４あるいはソース電極１５と十分な接触をとることが出来ない。すなわち、酸化物半導体１６の段切れを生ずる。
【００３９】
図７は、他の問題を示す断面図である。図７はＡｌ１４２，１５２がオーバーハングを生じないようにエッチングできた場合の断面図である。このような場合でも、Ａｌ１４２の表面には絶縁物である酸化アルミニウム６０が形成されるので、Ａｌ１４２と直接コンタクトすることが出来ない。
【００４０】
酸化物半導体１６はスパッタリングによって成膜するが、スパッタリングの場合、コーナーには十分に被着することが出来ない。そうすると、ドレイン電極１４あるいはソース電極１５のベースメタル１４１，１５１と安定して接触することが難しくなる。一方、酸化物半導体１６がドレイン電極１４あるいはソース電極１５のキャップメタル１４３，１５３と接続できたとしても、酸化物半導体１６は、酸化アルミニウム６０等の表面を経てキャップメタル１４３，１５３と接続することになるので、チャネル長が長くなる。また、この場合も接続が不安定になる。
【００４１】
図８は、このような問題を解決する本発明による酸化物半導体を用いたＴＦＴの断面図である。図８において、下地膜１１の上にゲート電極１２が形成され、これを覆ってゲート絶縁膜１３が形成されている。ゲート絶縁膜１３の上にドレイン電極１４とソース電極１５が形成されている。ドレイン電極１４とソース電極１５の間にチャネル部が形成されている。図８のドレイン電極１４およびソース電極１５のベースメタル１４１，１５１は延伸部ｂｂを有している。
【００４２】
酸化物半導体１６はゲート絶縁膜１３、ドレイン電極１４、ソース電極１５の上に形成されるが、酸化物半導体１６はドレイン電極１４およびソース電極１５の延伸部ｂｂにおいて接続するので、安定した接続を取ることが出来る。延伸部ｂｂの長さｄは０．１μｍ乃至０．５μｍである。より好ましくは０．２μｍ乃至０．５μｍである。このような延伸部ｂｂを形成するプロセスは図９乃至図１８によって説明する。図８において、酸化物半導体１６の上に無機パッシベーション膜１７が形成されている。
【００４３】
図８の他の特徴は、ベースメタル１４１，１５１とゲート絶縁膜１３の間に第２の酸化物半導体４０が形成されていることである。この第２の酸化物半導体４０はアクティブ層ではなく、エッチングストッパー（保護膜）としての役割を有している。本明細書では、保護膜４０として用いられる酸化物半導体を第２酸化物半導体４０と呼ぶ。第２酸化物半導体４０は、例えばＩＧＺＯが使用される。第２酸化物半導体４０の厚さは５乃至１０ｎｍである。
【００４４】
図９乃至図１８は本発明によるＴＦＴを形成するプロセスを示す断面図である。図９は、下地膜１１の上にゲート電極１２を形成し、これを覆ってゲート絶縁膜１３が形成され、ゲート絶縁膜１３の上に第２酸化物半導体４０を形成した状態を示す断面図である。
【００４５】
図１０は、第２酸化物半導体４０の上にドレイン電極１４およびソース電極１５となる積層金属膜を形成した状態を示す断面図である。図１０は、積層金属膜にソース電極と同じ番号を付している。
【００４６】
図１１は、ドレイン電極１４およびソース電極１５を形成するために、積層金属膜の上にレジスト５０を形成した状態を示す断面図である。図１２乃至図１７では、ゲート電極１２および下地膜１１は省略されている。図１２は塩素Ｃｌ２および三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）の混合ガスを用い、バイアスかけてドライエッチングを行っている状態を示す断面図である。図１２のドライエッチングによってキャップメタル１５３がエッチングされる。続いてＡｌ１５２もエッチングされるが、Ａｌ１５２が途中までエッチングされたところで、図１２のドライエッチングはやめる。
【００４７】
図１３は、同じガスを用いて、バイアスをかけずにドライエッチングを行っている状態を示す断面図である。バイアスをかけずにエッチングすると、Ａｌ１５２のみエッチングされるので、Ａｌ１５２が後退する。すなわち、Ａｌ１５２は深さ方向にエッチングされるとともに、サイドエッチングも進行する。
【００４８】
その後、図１４に示すように、エッチングガスを六フッ化硫黄（ＳＦ６）とＡｒの混合ガスに入れ替え、低バイアスにてドライエッチングを行う。そうすると、ベースメタル１５１であるＴｉがエッチングされる。この時、ベースメタル１５１は、レジスト５０およびキャップメタル１５３がマスクとして働くので、ベースメタル１５１の一部が延伸した状態で残る。
【００４９】
図１４において、レジスト５０は、ドライエッチングを行うとともに左右方向に後退し、同時にキャップメタル１５３も左右方向に後退する。図１４ではレジスト５０をドライエッチングと同時に後退させているが、レジストの後退はアッシングによって行っておいてもよい。
【００５０】
図１５はこのようにして形成されたドレイン電極１４およびソース電極１５を示す断面図である。ベースメタル１４１，１５１の後退はキャップメタル１４３，１５３の後退よりも遅く生ずるので、ベースメタル１４１，１５１には、延伸部ｂｂが存在することになる。図１５では、レジスト５０の後退がキャップメタル１４３，１５３の後退よりも先に生じている状態を示している。図１５において、ＩＧＺＯ等の第２酸化物半導体で形成された保護膜４０は、六フッ化硫黄（ＳＦ６）とＡｒの混合ガスではエッチングされないので、第２酸化物半導体４０の下のＳｉＯ膜１３はエッチングされない。
【００５１】
図１６は、ドレイン電極１４およびソース電極１５を加工後、レジスト５０を剥離した状態を示している。レジスト５０の剥離液によって第２酸化物半導体４０であるＩＧＺＯも同時に剥離する。図１６において、ベースメタル１４１，１５１の延伸部ｂｂが形成されている。その後、図１７に示すように、逆スパッタリングによってベースメタル１４１，１５１の表面、あるいは、延伸部の表面に形成された酸化膜を除去する。
【００５２】
その後、図１８に示すように、スパッタリングによってアクティブ層となる酸化物半導体１６を被着し、パターニングする。このように、本発明によれば、ボトムコンタクトタイプであっても酸化物半導体１６と、ドレイン電極１４あるいはソース電極１５との接続を延伸部において確実に行うことが出来る。
【００５３】
図１９および図２０は保護膜４０としての第２酸化物半導体が無い場合の問題点を説明する断面図である。図１９は、Ｔｉで形成されたベースメタル１４１，１５１を、エッチングガスである六フッ化硫黄（ＳＦ６）とＡｒの混合ガスを用いて低バイアスにてエッチングしている状態を示している。
【００５４】
図２０は、このドライエッチングによって、ドレイン電極１４およびソース電極１５が延伸部ｂｂを形成しながらパターニングされた状態を示す断面図である。六フッ化硫黄（ＳＦ６）とＡｒの混合ガスはＳｉＯ１３もエッチングするので、図２０に示すように、ベースメタル１４１，１５１が存在している領域以外のゲート絶縁膜１３もエッチンングされ、薄くなっている。
【００５５】
このように、ゲート絶縁膜１３の膜厚が小さくなると、ＴＦＴの閾値電圧が変化し、安定した特性のＴＦＴを得ることが困難になる。
【００５６】
図２１および２２はこれを対策した本発明を説明する断面図である。図２１は、Ｔｉで形成されたベースメタル１４１，１５１を、エッチングガスである六フッ化硫黄（ＳＦ６）とＡｒの混合ガスを用いて低バイアスにてエッチングしている状態を示している。図２１が図１９と異なる点は、ゲート絶縁膜１３を覆ってＩＧＺＯ等による第２酸化物半導体４０が形成されている点である。第２酸化物半導体４０の厚さは５乃至１０ｎｍでよい。
【００５７】
図２２は、ドレイン電極１４およびソース電極１５をドライエッチングによって形成し終わった状態を示す断面図である。第２酸化物半導体４０を構成するＩＧＺＯは六フッ化硫黄（ＳＦ６）とＡｒの混合ガスによってはエッチングされない。したがって、ドレイン電極１４とソース電極１５のパターニングが終わった後も、ゲート絶縁膜１３を覆うＩＧＺＯで形成された第２酸化物半導体４０が残っており、ゲート絶縁膜１３はエッチングされない。
【００５８】
残ったＩＧＺＯで形成された第２酸化物半導体４０はレジスト５０を剥離する時に同時に剥離液によって同時に剥離される。したがって、ゲート絶縁膜１３の膜厚と膜質は、常に一定に保つことが出来、特性の安定したＴＦＴを形成することが出来る。
【実施例２】
【００５９】
実施例１ではボトムゲート方式のＴＦＴについて説明した。本発明はトップゲート方式のＴＦＴについても適用することが出来る。図２３は、画素にトップゲート方式のＴＦＴが形成されている場合の平面図である。
【００６０】
図２３において、走査線１が横方向（ｘ方向）に延在して縦方向（ｙ方向）に配列している。また、映像信号線２が縦方向に延在して横方向に配列している。図２とは、映像信号線２が走査線１よりも下層に形成されている点で異なっている。図２３において、ＴＦＴが画素のコーナー部に形成されている。図２と異なる点は、走査線１から分岐したゲート電極１２の下に、アクティブ層を構成する酸化物半導体１６が配置し、酸化物半導体１６の下にドレイン電極１４およびソース電極１５が形成されていることである。すなわち、図２３のＴＦＴはトップゲート型となっている。
【００６１】
図２４は図２３のＴＦＴに対応する本発明によるトップゲートＴＦＴの断面図である。図２４において、下地膜１１の上に保護膜４０としての第２酸化物半導体を挟んでドレイン電極１４およびソース電極１５が形成されている。ドレイン電極１４およびソース電極１５において、ベースメタル１４１，１５１には延伸部ｂｂが形成され、アクティブ層としての酸化物半導体１６との接触を確実にとれるようにしている。このようなベースメタル１４１，１５１の延伸部ｂｂの形成は、実施例１において、図９乃至図１８で説明したのと同じプロセスを使用することが出来る。
【００６２】
ドレイン電極１４あるいはソース電極１５と下地膜１１との間に存在しているＩＧＺＯ等で形成された第２酸化物半導体４０の役割も実施例１の図１９乃至図２２で説明したのと同様である。すなわち、アクティブ層としての酸化物半導体１６の下には、ＳｉＯ膜１１が形成されるが、このＳｉＯ膜１１がドレイン電極１４とソース電極１５のエッチングにおいてエッチングされると、下地膜１１の表面に凹凸が生ずる。アクティブ層としての酸化物半導体１６は、この凹凸の上に形成されるので、ＴＦＴの特性が不安定になる。
【００６３】
本発明では、ドレイン電極１４とソース電極１５のドライエッチングの時は、下地膜１１であるＳｉＯはＩＧＺＯ等の第２酸化物半導体４０によって覆われているので、下地膜１１は削れることなく、下地膜１１の表面は平坦になっている。
【００６４】
その後、図１７で示したように、逆スパッタリングによってベースメタルの延伸部ｂｂの上に存在する酸化膜を除去し、その後、アクティブ層としての酸化物半導体１６を形成する。
【００６５】
その後、ゲート絶縁膜１３を形成し、その上にゲート電極１２を形成する。ゲート絶縁膜１３の、アクティブ層としての酸化物半導体１６と接する部分はＳｉＯとなっている。このように、トップゲートのＴＦＴにおいても、ドレイン電極１４とソース電極１５の加工による酸化物半導体１６への汚染を防止し、かつ、酸化物半導体１６とドレイン電極１４あるいはソース電極１５との導通も安定して確保することが出来る。
【００６６】
実施例１及び実施例２では液晶表示装置について本発明を説明した。しかし、本発明は、有機ＥＬ表示装置についても適用することが出来る。図３に示す断面構造の内、有機パッシベーション膜が形成されるまでは、液晶表示装置も有機ＥＬ表示装置も殆ど同じ構成となっているからである。したがって、使用されるＴＦＴにも実施例１および実施例２で説明した内容を適用することが出来る。
【符号の説明】
【００６７】
１…走査線、  ２…映像信号線、  ３…画素、  １０…ＴＦＴ基板、  １１…下地膜、  １２…ゲート電極、  １３…ゲート絶縁膜、  １４…ドレイン電極、  １５…ソース電極、  １６…酸化物半導体、  １７…無機パッシベーション膜、  １８…有機パッシベーション膜、  １９…コモン電極、  ２０…容量絶縁膜、  ２１…画素電極、  ２２…配向膜、  ２３…スルーホール、  ４０…保護膜（第２酸化物半導体）、  ５０…レジスト、  ６０…酸化アルミニウム、  １４１…ベースメタル、  １４２…Ａｌ層、  １４３…キャップメタル、  １５０…シール材、  １５１…ベースメタル、  １５２…Ａｌ層、  １５３…キャップメタル、  １６０…ドライバＩＣ、  １７０…端子部、  ３００…液晶層、  ３０１…液晶分子、  ５００…表示領域、ｂｂ…延伸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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