半導体装置の作製方法
【課題】チャネル形成領域が形成される半導体層のチャネル形成領域と逆側近傍の加工方法を工夫した半導体装置の作製方法を提供する。
【解決手段】少なくとも結晶性半導体膜上に非晶質半導体膜が設けられた積層半導体膜の一部に対して、少なくとも第１のエッチングと第２のエッチングを行い、第１のエッチングは非晶質半導体膜の一部を残存させつつ行い、第２のエッチングは非晶質半導体膜上の被覆膜を除去させた後に、非晶質半導体膜に対するエッチングレートが高く、且つ結晶性半導体膜に対するエッチングレートが低い条件により行い、積層半導体膜に設けられた結晶性半導体膜の一部を露出させる。
【解決手段】少なくとも結晶性半導体膜上に非晶質半導体膜が設けられた積層半導体膜の一部に対して、少なくとも第１のエッチングと第２のエッチングを行い、第１のエッチングは非晶質半導体膜の一部を残存させつつ行い、第２のエッチングは非晶質半導体膜上の被覆膜を除去させた後に、非晶質半導体膜に対するエッチングレートが高く、且つ結晶性半導体膜に対するエッチングレートが低い条件により行い、積層半導体膜に設けられた結晶性半導体膜の一部を露出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の作製方法に関する。なお、本明細書において、半導体装置とは、半導体素子自体または半導体素子を含むものをいい、このような半導体素子として、例えばトランジスタ（薄膜トランジスタなど）が挙げられる。液晶表示装置などの表示装置も半導体装置に含まれる。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は、人間の生活に欠かせないものとなっている。このような半導体装置に含まれる薄膜トランジスタは、基板上に薄膜を形成し、該薄膜をエッチングなどにより所望の形状に加工することで作製される。このような薄膜素子の作製方法は、例えば、液晶表示装置（例えば、液晶テレビ）に適用されている。
【０００３】
従来の液晶テレビの薄膜トランジスタには、半導体膜として非晶質シリコン膜が用いられることが多い。これは、非晶質シリコン膜により形成された薄膜トランジスタが、比較的作りやすい構造とされているからである。
【０００４】
しかしながら、昨今の動画事情（例えば、３Ｄ映画鑑賞や３Ｄスポーツ観戦など）から、非晶質シリコン膜を用いた液晶テレビでは、動画の鮮明さを表現する事が困難になり、高速に応答する薄膜トランジスタの開発が進められている。そのため、キャリア移動度の高い微結晶シリコン膜の開発が進められている。微結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタが開示されている先行技術文献として、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００５】
薄膜トランジスタの電気的特性は、チャネル形成領域が形成される層のチャネル形成領域と逆側近傍（バックチャネルと呼ばれる部分。以下、「バックチャネル部」と記す。）の状態に大きく左右される。例えば、特許文献１では、微結晶シリコン膜上に非晶質シリコン膜が設けられたチャネルエッチ型薄膜トランジスタのバックチャネル部を形成した後にレジストマスクを除去し、その後更にバックチャネル部をエッチングすることでオフ電流を小さくする薄膜トランジスタの作製方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０８１４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、微結晶シリコン膜上に非晶質シリコン膜が設けられたチャネルエッチ型薄膜トランジスタにおいて微結晶シリコン膜が露出し、且つ非晶質シリコン膜が除去されるように加工を行うことは難しい。微結晶シリコン膜と非晶質シリコン膜は、その結晶構造は異なるが、主成分が同一だからである。
【０００８】
本発明の一態様は、バックチャネル部の形成を工夫することで、電気的特性を改善した（特に、オフ電流を小さくした）半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。
【０００９】
本発明の一態様は、電気的特性を改善した（特に、オフ電流を小さくした）半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、第１の半導体層と第２の半導体層が積層された状態で第１の半導体層上に第２の半導体層が残存しないようにバックチャネル部が設けられた半導体装置を作製するに際し、第１の半導体層及び第２の半導体層に対するエッチングレートの高い条件によりレジストマスクが残存した状態で第１のエッチングを行い、その後レジストマスクを除去した後に第２のエッチングを行う半導体装置の作製方法である。ここで、第２のエッチングは、前記第１のエッチング時に形成された（またはレジストマスクを除去されたとき若しくは大気に暴露されたときに形成された）被覆膜を除去する工程と、第１の半導体層に対するエッチングレートが低い条件により行う工程と、をこの順に行うことを特徴とする。
【００１１】
ここで、例えば、第１のエッチングは塩素系ガスにより行い、第２のエッチングの被覆膜を除去する工程はフッ素系ガスにより行い、第２のエッチングの第１の半導体層に対するエッチングレートが低い条件により行う工程は、水素ガスにより行う。被覆膜を除去する工程で用いるガスは、成膜装置内に導入できるものを用いるとよく、チャンバー内をクリーニングするために用いられるガスを用いることが好ましい。兼用できるからである。
【００１２】
なお、本明細書において、「膜」とは、ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法などを含む。）またはスパッタリング法などにより、被形成面の全面に形成されたものをいう。一方で、「層」とは、「膜」が加工されたもの、または被形成面の全面に形成された状態で加工されないものをいう。ただし、「膜」と「層」を特に区別することなく用いることがあるものとする。
【００１３】
なお、本明細書中において、「エッチングマスク」とは、該エッチングマスク下に形成された膜がエッチングされることを防止するために形成されるマスク層をいう。エッチングマスクとしては、例えばレジストマスクが挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、半導体装置の電気的特性を改善することができる。特に、バックチャネル部の形状及び不純物などに起因する電気的特性の低下を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一態様である半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２】本発明の一態様である半導体装置の作製方法を説明する図。
【図３】本発明の一態様である半導体装置の作製方法を説明する図。
【図４】本発明の一態様である半導体装置を説明する図。
【図５】本発明の一態様である半導体装置（電子機器）を説明する図。
【図６】本発明の一態様である半導体装置（電子機器）を説明する図。
【図７】本発明の一態様である半導体装置（電子機器）を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置及びその作製方法について説明する。
【００１８】
基板１００上に第１の導電膜１０２を形成し、第１の導電膜１０２上に第１のエッチングマスク１０４を形成する（図１（Ａ））。第１のエッチングマスク１０４を用いて第１の導電膜１０２を加工することでゲート電極１０６を形成する。
【００１９】
基板１００は、絶縁性基板である。基板１００としては、例えば、ガラス基板、石英基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板などを用いることができる。なお、基板１００は、必ずしも透光性基板でなくてもよい。
【００２０】
第１の導電膜１０２は、導電性材料（例えば金属材料、または一導電型の不純物元素が添加された半導体材料など）を用いて、例えば、スパッタリング法により形成する。なお、第１の導電膜１０２は、単層で形成してもよいし、複数の膜を積層して形成してもよい。
【００２１】
第１のエッチングマスク１０４としては、例えば、レジストマスクを形成すればよいが、エッチング工程においてマスクとして用いることができるものであれば特定のものに限定されない。
【００２２】
ゲート電極１０６は、走査線も構成する。
【００２３】
なお、ゲート電極１０６の形成は図示した構成に限定されず、液滴吐出法（例えば、インクジェット法）などを用いて選択的に形成されていてもよい。ゲート電極１０６の形成に液滴吐出法（例えば、インクジェット法）などを用いると、第１のエッチングマスク１０４の形成工程と除去工程が不要となり、また、マスクの枚数が一枚減り、好ましい。
【００２４】
次に、第１のエッチングマスク１０４を除去してゲート電極１０６上にゲート絶縁層１０８を形成する（図１（Ｂ））。
【００２５】
ゲート絶縁層１０８は、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて絶縁性材料（例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは酸化シリコンなど）膜を形成すればよい。なお、ゲート絶縁層１０８は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。ここでは、例えば、窒化シリコン層上に酸化窒化シリコン層が積層された２層の積層構造とするとよい。
【００２６】
なお、「窒化酸化シリコン」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、好ましくは、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｏｒｗａｒｄ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。
【００２７】
なお、「酸化窒化シリコン」とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、好ましくは、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。
【００２８】
ただし、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、シリコン及び水素の含有比率が前記範囲内に含まれるものとする。
【００２９】
なお、ゲート絶縁層１０８上に結晶性半導体膜を形成する場合には、ゲート絶縁層１０８に対して酸素を含むガスによりプラズマ処理を行うことが好ましい。ここで、酸素を含むガスとしては、例えば、Ｎ２Ｏガスが挙げられる。ゲート絶縁層１０８に対して酸素を含むガスによりプラズマ処理を行うことで、ゲート絶縁層１０８上に形成される結晶性半導体膜の結晶性を良好なものとすることができる。
【００３０】
次に、ゲート絶縁層１０８上に第１の半導体膜１１０、第２の半導体膜１１２及び不純物半導体膜１１４をこの順に積層して形成し、不純物半導体膜１１４上に第２のエッチングマスク１１６を形成する（図１（Ｃ））。
【００３１】
第１の半導体膜１１０は、大部分が結晶性である半導体膜である。結晶性半導体としては、例えば、微結晶半導体が挙げられる。ここで、微結晶半導体とは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む。）の中間的な構造の半導体をいう。微結晶半導体は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な半導体であり、結晶粒径が２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の柱状または針状の結晶粒が基板表面に対して法線方向に成長している半導体である。このため、柱状または針状の結晶粒の界面には、粒界が形成されることもある。なお、ここでの結晶粒径は、基板表面に対して平行な面における結晶粒の最大直径である。また、結晶粒は、非晶質半導体領域と、単結晶とみなせる微小結晶である結晶子を有する。なお、結晶粒は双晶を有する場合もある。
【００３２】
微結晶半導体としては、微結晶シリコンを用いればよい。微結晶半導体の一である微結晶シリコンでは、そのラマンスペクトルのピークが単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。すなわち、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１と非晶質シリコンを示す４８０ｃｍ−１の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。さらに、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、またはＮｅなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し、良好な微結晶半導体膜が得られる。
【００３３】
なお、結晶性半導体膜に含まれる酸素及び窒素の濃度（二次イオン質量分析法による測定値）を低くし、好ましくはこれらの濃度を１×１０１８ｃｍ−３未満とすると、結晶性を高めることができる。
【００３４】
なお、結晶性半導体膜は、２段階の成膜処理により形成することが好ましく、２段階の成膜処理において、例えば、第１段階では５００Ｐａ程度の圧力下で厚さ５ｎｍ程度の微結晶シリコン膜を形成し、第２段階では５０００Ｐａ程度の圧力下で所望の厚さの微結晶シリコン膜を形成するとよい。第２段階では第１段階よりもシランの流量比を小さくし、高希釈な条件とするとよい。
【００３５】
第２の半導体膜１１２は、バッファ層として機能し、大部分が非晶質である半導体膜である。好ましくは、非晶質半導体と微小半導体結晶粒を有し、従来の非晶質半導体と比較して、一定光電流法（ＣＰＭ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）やフォトルミネッセンス分光測定で測定されるＵｒｂａｃｈ端のエネルギーが小さく、欠陥吸収スペクトル量が少ない半導体膜である。このような半導体膜は、従来の非晶質半導体膜と比較して欠陥が少なく、価電子帯のバンド端（移動度端）における準位のテイル（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体膜である。
【００３６】
第２の半導体膜１１２には、ハロゲンや窒素を含んでいてもよい。窒素が含まれる場合には、ＮＨ基またはＮＨ２基として含まれていてもよい。
【００３７】
なお、ここで、第１の半導体膜１１０と第２の半導体膜１１２の界面領域は、微結晶半導体領域と、当該微結晶半導体領域の間に充填される非晶質半導体領域と、を有する。具体的には、第１の半導体膜１１０から錐形状に伸びた微結晶半導体領域と、第２の半導体膜１１２と同様の「非晶質半導体を含む膜」と、により構成される。
【００３８】
また、第２の半導体膜１１２によりバッファ層が設けられるため、トランジスタのオフ電流を小さくすることができる。そして、前記界面領域において、錐形状に伸びた微結晶半導体領域を有するため、縦方向（厚さ方向）の抵抗、すなわち、第２の半導体膜１１２と、不純物半導体膜１１４により構成されるソース領域またはドレイン領域と、の間の抵抗を低くすることができ、トランジスタのオン電流を高めることができる。すなわち、従来の非晶質半導体を適用した場合と比較すると、オフ電流を十分に低減させつつ、オン電流の低下をも抑制することができ、トランジスタのスイッチング特性を高くすることができる。
【００３９】
前記微結晶半導体領域は、第１の半導体膜１１０から第２の半導体膜１１２に向かって先端が細くなる錐形状の結晶粒により大部分が構成されているとよい。または、第１の半導体膜１１０から第２の半導体膜１１２に向かって幅が広がる結晶粒により大部分が構成されていてもよい。
【００４０】
また、前記界面領域において、微結晶半導体領域が第１の半導体膜１１０から第２の半導体膜１１２に向かって先端が細くなる錐形状に伸びた結晶粒である場合には、第１の半導体膜１１０側のほうが、第２の半導体膜１１２側と比較して、微結晶半導体領域の占める割合が高い。微結晶半導体領域は、第１の半導体膜１１０の表面から厚さ方向に成長するが、原料ガスにおいて堆積性ガス（例えば、シラン）に対する水素の流量が小さく（すなわち、希釈率が低く）、または窒素を含む原料ガスの濃度が高いと、微結晶半導体領域における結晶成長が抑制され、結晶粒が錐形状になり、堆積されて形成される半導体は、大部分が非晶質半導体となる。
【００４１】
なお、前記界面領域は、窒素、特にＮＨ基若しくはＮＨ２基を含有することが好ましい。これは、微結晶半導体領域に含まれる結晶の界面、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面において、窒素、特にＮＨ基若しくはＮＨ２基がシリコン原子のダングリングボンドと結合すると、欠陥を低減し、キャリアが流れやすくなるためである。このため、窒素、好ましくはＮＨ基若しくはＮＨ２基を１×１０２０ｃｍ−３乃至１×１０２１ｃｍ−３の濃度で含有させると、シリコン原子のダングリングボンドを窒素、好ましくはＮＨ基若しくはＮＨ２基で架橋しやすくなり、キャリアがより流れやすくなる。この結果、結晶粒界や欠陥におけるキャリアの移動を促進する結合ができ、前記界面領域のキャリア移動度が向上する。そのため、トランジスタの電界効果移動度が向上する。
【００４２】
なお、前記界面領域の酸素濃度を低減させることにより、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面または結晶粒間の界面における欠陥密度を低減させ、キャリアの移動を阻害する結合を低減させることができる。
【００４３】
不純物半導体膜１１４は、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体により形成する。トランジスタがｎ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体として、例えば、ＰまたはＡｓを添加したシリコンが挙げられる。または、トランジスタがｐ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素として、例えば、Ｂを添加することも可能である。しかし、トランジスタはｎ型とすることが好ましい。そのため、ここでは、一例として、Ｐを添加したシリコンを用いる。なお、不純物半導体膜１１４は、非晶質半導体により形成してもよいし、微結晶半導体などの結晶性半導体により形成してもよい。
【００４４】
第２のエッチングマスク１１６は、第１のエッチングマスク１０４と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。
【００４５】
次に、第２のエッチングマスク１１６を用いて第１の半導体膜１１０、第２の半導体膜１１２及び不純物半導体膜１１４を加工することで半導体積層体１１８を形成し、その後第２のエッチングマスク１１６を除去する（図１（Ｄ））。
【００４６】
なお、ここで、半導体積層体１１８の側壁に絶縁化処理を行うことが好ましい。なぜなら、完成したトランジスタの第１の半導体層１３８と、次に形成する積層導電膜１２６により形成されるソース電極及びドレイン電極が接すると、オフ電流が増大してしまうことが多いからである。ここで絶縁化処理としては、半導体積層体１１８の側壁を酸素プラズマ若しくは窒素プラズマに曝す処理、または半導体積層体１１８の側壁が露出された状態で絶縁膜を形成し、該絶縁膜を異方性の高いエッチング方法により基板１００の表面に垂直な方向のエッチングを行うことで、半導体積層体１１８の側壁に接してサイドウォール絶縁層を形成する処理が挙げられる。
【００４７】
次に、ゲート絶縁層１０８上に半導体積層体１１８を覆って第２の導電膜１２０、第３の導電膜１２２及び第４の導電膜１２４をこの順に積層して積層導電膜１２６を形成し、第４の導電膜１２４上に第３のエッチングマスク１２８を形成する（図２（Ａ））。
【００４８】
第２の導電膜１２０、第３の導電膜１２２及び第４の導電膜１２４は、導電性材料（例えば金属材料、または一導電型の不純物元素が添加された半導体材料など）を用いて、例えば、スパッタリング法により形成する。例えば、第２の導電膜１２０としてチタン膜を形成し、第３の導電膜１２２としてアルミニウム膜を形成し、第４の導電膜１２４としてチタン膜を形成すればよい。なお、第２の導電膜１２０、第３の導電膜１２２及び第４の導電膜１２４のそれぞれは、単層で形成してもよいし、複数の膜を積層して形成してもよい。
【００４９】
なお、ここで積層導電膜１２６は単層導電膜であってもよいし、図示した３層のものに限定されず、２層であってもよい。
【００５０】
第３のエッチングマスク１２８は、第１のエッチングマスク１０４及び第２のエッチングマスク１１６と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。
【００５１】
次に、第３のエッチングマスク１２８を用いて積層導電膜１２６を加工することで、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂを形成し、さらには半導体積層体１１８を加工（第１のエッチング工程と呼ぶ。）することで、エッチングされた半導体積層体１３２を形成する（図２（Ｂ））。
【００５２】
第１のエッチング工程は、積層導電膜１２６及び半導体積層体１１８をエッチングすることができる方法により行えばよい。ここで、例えば第１のエッチング工程は、塩素系ガスを用いて行えばよく、例えば、三塩化ホウ素ガスと塩素ガスの混合ガスを用いることが好ましい。ただし、これに限定されず、塩素ガスのみを用いてもよい。または、積層導電膜１２６をエッチングすることができる他のガスを用いてもよい。
【００５３】
なお、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂは、少なくとも信号線、ソース電極またはドレイン電極を構成する。
【００５４】
なお、ソースとドレインは各々の電位により入れ替わるものであるため、ソース電極１３０Ａとドレイン電極１３０Ｂが逆であってもよい。
【００５５】
なお、エッチングされた半導体積層体１３２は、エッチングされた部分に第２の半導体膜１１２が残存しており、第１の半導体層１３８が露出されていない。
【００５６】
次に、第３のエッチングマスク１２８を除去する（図２（Ｃ））。
【００５７】
ここで、第３のエッチングマスク１２８がレジストマスクである場合には、第３のエッチングマスク１２８の除去は、酸素ガスを用いたアッシング及びレジスト剥離液による剥離のいずれか一方または双方を用いて行う。エッチングされた半導体積層体１３２が露出された状態で第３のエッチングマスク１２８を除去するため、エッチングされた半導体積層体１３２が露出された部分には被覆膜１３４が形成される。
【００５８】
ここで、被覆膜１３４は、前記第１のエッチング時、または酸素ガスを用いたアッシング及びレジスト剥離液による剥離時に形成されるものであるため、酸化シリコンが主成分であることが多い。
【００５９】
次に、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂをマスクとして用いてエッチングされた半導体積層体１３２を更に加工（第２のエッチング工程と呼ぶ。）することで、積層半導体層１３６を形成する。積層半導体層１３６では、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂと重畳しない部分では第１の半導体層１３８が露出されている。積層半導体層１３６は、第１の半導体層１３８のほかに、第２の半導体層１４０Ａ及び第２の半導体層１４０Ｂ並びにソース領域１４２Ａ及びドレイン領域１４２Ｂを有する（図３（Ａ））。
【００６０】
積層半導体層１３６は、チャネル形成領域に露出された第１の半導体層１３８を有する。
【００６１】
第１の半導体層１３８が露出されると、バックチャネル部が露出され、チャネル形成領域においてこれと絶縁層を介して重畳して設けられたバックゲート電極からの電界を十分なものとすることができる。
【００６２】
第２の半導体層１４０Ａ及び第２の半導体層１４０Ｂは、バッファ層として機能する。このようにバッファ層が設けられていることで、オフ電流を小さくすることができる。
【００６３】
ソース領域１４２Ａ及びドレイン領域１４２Ｂは、第２の半導体層１４０Ａ及び第２の半導体層１４０Ｂのそれぞれとソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂのそれぞれの界面で電気的特性が良好な状態で接続されるために設けられているものであり、好ましくは界面をオーミック接触とする。
【００６４】
第２のエッチング工程は、被覆膜１３４を除去する工程と、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂと重畳しない部分の第１の半導体膜の部分を残存させつつ第２の半導体膜の部分を除去する工程と、を有する。また、第２のエッチング工程には、パッシベーション層１４４となる絶縁膜を形成する工程までを大気暴露せずに同一のチャンバー内で行うことが可能な方法を採用する。
【００６５】
被覆膜１３４を除去する工程は、フッ素系ガスにより行えばよく、例えば、六フッ化硫黄ガス、フッ素ガス、フッ化カルボニルガスにより行えばよい。ここで、好ましくは、三フッ化窒素ガスにより行う。三フッ化窒素ガスはチャンバー内をクリーニングするために用いられるガスであり、これと兼用できるからである。
【００６６】
ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂと重畳しない部分の第１の半導体膜の部分を残存させつつ第２の半導体膜の部分を除去する工程は、水素ガスにより行えばよい。水素ガスを用いてエッチングを行うことで、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂと重畳しない部分の第１の半導体膜の部分を残存させつつ第２の半導体膜の部分を除去することができる。
【００６７】
このように、第２のエッチング工程をフッ素系ガスにより行う被覆膜１３４を除去する工程と、フッ素系ガスと水素ガスにより行う第１の半導体膜の部分を残存させつつ第２の半導体膜の部分を除去する工程とすることで、第１の半導体膜の部分を十分に残存させ、且つ第２の半導体膜の部分を十分に除去することができる。
【００６８】
ここで、例えば被覆膜１３４が酸化シリコン膜である場合に、被覆膜１３４を除去する工程を行わない場合には、水素ガスによるエッチングが困難であるが、被覆膜１３４を除去する工程を行うことで第１の半導体膜の部分を十分に残存させ、且つ第２の半導体膜の部分を十分に除去することができる。
【００６９】
なお、ここで用いるガスにはアルゴンガスなどの希ガスが含まれていてもよい。アルゴンガスなどの希ガスにより水素の濃度を調整することができ、エッチングレートを調整することができる。
【００７０】
このように第１の半導体膜の部分を残存させつつ第２の半導体膜の部分を除去することができる。
【００７１】
ここで、第１の半導体層１３８が露出された状態で水プラズマに暴露することが好ましい。または、水プラズマに代えて水素ガスと酸素ガスの混合ガスにより生じさせたプラズマを用いてもよい。ここで、本工程時には第１の半導体層１３８が露出された部分には第２の半導体膜の部分が残存していないため、トランジスタの電気的特性を良好にすることができる。
【００７２】
次に、大気暴露せずに同一のチャンバー内で、ゲート絶縁層１０８上に、積層半導体層１３６、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂを覆って絶縁膜（図示しない）を形成し、該絶縁膜上に第４のエッチングマスク１４６を形成し、第４のエッチングマスク１４６を用いて該絶縁膜を加工することで開口部１４８を有するパッシベーション層１４４を形成する（図３（Ｂ））。
【００７３】
パッシベーション層１４４は、少なくとも第１の半導体層１３８が露出されたバックチャネル部が汚染されることを防止する。パッシベーション層１４４となる絶縁膜は、例えばゲート絶縁層１０８と同様の材料及び方法により形成すればよい。
【００７４】
第４のエッチングマスク１４６は、第１のエッチングマスク１０４、第２のエッチングマスク１１６及び第３のエッチングマスク１２８と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。
【００７５】
開口部１４８は、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂのいずれか一方と重畳する部分に設けられている。
【００７６】
次に、第４のエッチングマスク１４６を除去して第５の導電膜（図示しない）を形成し、該第５の導電膜上に第５のエッチングマスク１５２を形成し、第５のエッチングマスク１５２を用いて該第５の導電膜を加工することでバックゲート電極１５０Ａ及び画素電極１５０Ｂを形成する（図３（Ｃ））。
【００７７】
第５の導電膜は、透光性を有する導電性高分子（導電性ポリマーともいう。）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した第５の導電膜は、シート抵抗が１００００Ω／□以下であり、且つ波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。なお、導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、またはアニリン、ピロール及びチオフェンの２種以上の共重合体若しくはその誘導体などが挙げられる。
【００７８】
または、第５の導電膜は、例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物などを用いて形成することができる。
【００７９】
なお、図示していないが、パッシベーション層１４４と第５の導電膜の間に、スピンコーティング法などにより形成された有機樹脂層が設けられていてもよい。
【００８０】
バックゲート電極１５０Ａは、画素トランジスタに設けられるバックゲートを構成する。
【００８１】
画素電極１５０Ｂは、画素トランジスタに接続される画素電極を構成することから、透光性を有する材料により形成するとよい。
【００８２】
このように、バックゲート電極１５０Ａ及び画素電極１５０Ｂを同一の層として同一の工程により形成すると工程が簡略化するため好ましいが、これに限定されず、異なる層として異なる工程により形成してもよい。
【００８３】
第５のエッチングマスク１５２は、第１のエッチングマスク１０４、第２のエッチングマスク１１６、第３のエッチングマスク１２８及び第４のエッチングマスク１４６と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。
【００８４】
なお、バックゲート電極１５０Ａ及び画素電極１５０Ｂは、液滴吐出法（例えば、インクジェット法）などを用いて選択的に形成されていてもよい。バックゲート電極１５０Ａ及び画素電極１５０Ｂの形成に液滴吐出法（例えば、インクジェット法）などを用いると、第５のエッチングマスク１５２の形成工程と除去工程が不要となり、また、マスクの枚数が一枚減り、好ましい。
【００８５】
その後、第５のエッチングマスク１５２を除去する。このようにして画素トランジスタを作製することができる。
【００８６】
本発明の一態様により、チャネル形成領域となる第１の半導体層を必要な厚さだけ残存させつつ、チャネル形成領域となる部分に第２の半導体膜の部分が残存していない状態とすることができる。
【００８７】
図４には、本発明の一態様である半導体装置を示す。図４に示す半導体装置は、基板１００上に設けられたゲート電極１０６と、ゲート電極１０６を覆って設けられたゲート絶縁層１０８と、ゲート絶縁層１０８上に設けられチャネル形成領域部分の第１の半導体層１３８が露出された積層半導体層１３６と、ゲート絶縁層１０８及び積層半導体層１３６上に設けられたソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂと、ゲート絶縁層１０８上に、積層半導体層１３６、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂを覆って設けられ、開口部１４８を有するパッシベーション層１４４と、パッシベーション層１４４上に、第１の半導体層１３８が露出された部分と重畳して設けられたバックゲート電極１５０Ａと、パッシベーション層１４４上に設けられ、開口部１４８においてドレイン電極１３０Ｂと接続されている画素電極１５０Ｂと、を有する。
【００８８】
本発明の一態様によれば、積層半導体層１３６が有する第１の半導体層１３８とパッシベーション層１４４の界面の汚染などが抑制され、且つ第１の半導体層１３８の厚さが十分なものとなるため、オフ電流を抑制しつつオン電流を十分なものとすることができる。さらには、第１の半導体層１３８が露出された部分と重畳してバックゲート電極１５０Ａが設けられているため、バックゲート電極の電界によりオン電流を更に大きくすることができる。
【００８９】
以上説明したように、本発明の一態様である半導体装置を作製することができる。
【００９０】
（実施の形態２）
実施の形態１で説明したように作製した薄膜トランジスタを適用した半導体装置としては、電子ペーパーが挙げられる。電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍（電子ブック）、ポスター、デジタルサイネージ、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。電子機器の一例を図５に示す。
【００９１】
図５は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２００は、筐体２０２および筐体２０４の２つの筐体で構成されている。筐体２０２および筐体２０４は、軸部２１４により一体とされており、該軸部２１４を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍と同様に取り扱うことが可能となる。
【００９２】
筐体２０２には表示部２０６及び光電変換装置２０８が組み込まれ、筐体２０４には表示部２１０及び光電変換装置２１２が組み込まれている。表示部２０６及び表示部２１０は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図５では表示部２０６）に文章を表示し、左側の表示部（図５では表示部２１０）に画像を表示することができる。
【００９３】
また、図５では、筐体２０２に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２０２において、電源２１６、操作キー２１８、スピーカ２２０などを備えている。操作キー２１８により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、またはＡＣアダプタおよびＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【００９４】
また、電子書籍２００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【００９５】
（実施の形態３）
実施の形態１で説明したように作製した薄膜トランジスタを適用した半導体装置としては、電子ペーパー以外にもさまざまな電子機器（遊技機も含む）が挙げられる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【００９６】
図６（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置２２２は、筐体２２４に表示部２２６が組み込まれている。表示部２２６により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド２２８により筐体２２４を支持した構成を示している。
【００９７】
テレビジョン装置２２２の操作は、筐体２２４が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機２３４により行うことができる。リモコン操作機２３４が備える操作キー２３２により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部２２６に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機２３４に、当該リモコン操作機２３４から出力する情報を表示する表示部２３０を設ける構成としてもよい。
【００９８】
なお、テレビジョン装置２２２は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【００９９】
図６（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム２３６は、筐体２３８に表示部２４０が組み込まれている。表示部２４０は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
【０１００】
なお、デジタルフォトフレーム２３６は、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ端子、ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部２４０に表示させることができる。
【０１０１】
また、デジタルフォトフレーム２３６は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
【０１０２】
図７は携帯型のコンピュータの一例を示す斜視図である。
【０１０３】
図７の携帯型のコンピュータは、上部筐体２４２と下部筐体２４４とを接続するヒンジユニットを閉状態として表示部２４６を有する上部筐体２４２と、キーボード２４８を有する下部筐体２４４とを重ねた状態とすることができ、持ち運ぶことが便利であるとともに、使用者がキーボード入力する場合には、ヒンジユニットを開状態として、表示部２４６を見て入力操作を行うことができる。
【０１０４】
また、下部筐体２４４はキーボード２４８の他に入力操作を行うポインティングデバイス２５２を有する。また、表示部２４６をタッチ入力パネルとすれば、表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。また、下部筐体２４４はＣＰＵやハードディスク等の演算機能部を有している。また、下部筐体２４４は他の機器、例えばＵＳＢの通信規格に準拠した通信ケーブルが差し込まれる外部接続ポート２５０を有している。
【０１０５】
上部筐体２４２には更に上部筐体２４２内部にスライドさせて収納可能な表示部２５４を有しており、広い表示画面を実現することができる。また、収納可能な表示部２５４の画面の向きを使用者は調節できる。また、収納可能な表示部２５４をタッチ入力パネルとすれば、収納可能な表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。
【０１０６】
表示部２４６または収納可能な表示部２５４は、液晶表示パネル、有機発光素子または無機発光素子などの発光表示パネルなどの映像表示装置を用いる。
【０１０７】
また、図７の携帯型のコンピュータは、受信機などを備えた構成として、テレビ放送を受信して映像を表示部に表示することができる。また、上部筐体２４２と下部筐体２４４とを接続するヒンジユニットを閉状態としたまま、表示部２５４をスライドさせて画面全面を露出させ、画面角度を調節して使用者がテレビ放送を見ることもできる。この場合には、ヒンジユニットを閉状態として表示部２４６を表示させず、さらにテレビ放送を表示するだけの回路の起動のみを行うため、最小限の消費電力とすることができ、バッテリー容量の限られている携帯型のコンピュータにおいて有用である。
【実施例１】
【０１０８】
本実施例では、被覆膜１３４を除去したとしても、被覆膜１３４の除去から水素ガスプラズマ処理を行うまでの間に大気暴露されると、水素ガスプラズマによるエッチングが進行しにくいことを明らかにする。
【０１０９】
まず、基板１００上に図１（Ｂ）に示すようにゲート電極１０６を形成し、ゲート電極１０６を覆ってゲート絶縁層１０８を形成した。
【０１１０】
ここで、ゲート絶縁層１０８は窒化シリコンにより形成した。窒化シリコンを形成するプラズマＣＶＤ法の詳細な条件は下記の通りである。
モノシラン（ＳｉＨ４）ガス流量＝１５ｓｃｃｍ
アンモニア（ＮＨ３）ガス流量＝５００ｓｃｃｍ
窒素（Ｎ２）ガス流量＝１８０ｓｃｃｍ
水素（Ｈ２）ガス流量＝２００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１００Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝２６ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝２００Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
【０１１１】
次に、ゲート絶縁層１０８の表面にプラズマ処理を行った。プラズマ処理の詳細な条件は下記の通りである。
一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）ガス流量＝４００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝６０Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝３０ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝９００Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
【０１１２】
次に、表面にプラズマ処理を行ったゲート絶縁層１０８上に第１の半導体膜１１０、第２の半導体膜１１２及び不純物半導体膜１１４を形成した。
【０１１３】
第１の半導体膜１１０は、２段階の形成処理により形成した。２段階の形成処理において、第１段階では厚さ５ｎｍの微結晶シリコン膜を形成し、第２段階では厚さ６５ｎｍの微結晶シリコン膜を形成した。ここで、プラズマＣＶＤ法の詳細な条件は下記の通りである。
＜第１段階＞
モノシラン（ＳｉＨ４）ガス流量＝２．７ｓｃｃｍ
アルゴン（Ａｒ）ガス流量＝３０００ｓｃｃｍ
水素（Ｈ２）ガス流量＝３０００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１０ｋＰａ
上部電極と下部電極の間隔＝７ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝２００Ｗ
下部電極の温度＝３００℃
＜第２段階＞
モノシラン（ＳｉＨ４）ガス流量＝２ｓｃｃｍ
水素（Ｈ２）ガス流量＝３０００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１０ｋＰａ
上部電極と下部電極の間隔＝７ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝７００Ｗ
下部電極の温度＝３００℃
【０１１４】
次に、第１の半導体膜１１０上に第２の半導体膜１１２を厚さ８０ｎｍとなるように形成した。ここで、プラズマＣＶＤ法の詳細な条件は以下の通りである。
モノシラン（ＳｉＨ４）ガス流量＝２５ｓｃｃｍ
水素希釈アンモニアガス流量＝１００ｓｃｃｍ
アルゴン（Ａｒ）ガス流量＝７５０ｓｃｃｍ
水素（Ｈ２）ガス流量＝６５０ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１２５０Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝１５ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝１５０Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
【０１１５】
なお、ここで、水素希釈アンモニアガスとは、アンモニアガスを水素ガスにより体積比で１０００ｐｐｍまで希釈したガスをいう。
【０１１６】
次に、第２の半導体膜１１２上に不純物半導体膜１１４を厚さ５０ｎｍとなるように形成した。ここで、プラズマＣＶＤ法の詳細な条件は以下の通りである。
モノシラン（ＳｉＨ４）ガス流量＝９０ｓｃｃｍ
モノシラン希釈ホスフィンガス流量＝１０ｓｃｃｍ
水素（Ｈ２）ガス流量＝５００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１７０Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝２５ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝３０Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
【０１１７】
なお、ここで、モノシラン希釈ホスフィンガスとは、ホスフィンガスをモノシランガスにより体積比で５パーセントまで希釈したガスをいう。
【０１１８】
次に、第１の半導体膜１１０、第２の半導体膜１１２及び不純物半導体膜１１４上に任意のパターンを有するレジストマスクを形成し、第１の半導体膜１１０、第２の半導体膜１１２及び不純物半導体膜１１４をエッチングして半導体積層体１１８を形成した。
【０１１９】
その後、該レジストマスクを除去し、半導体積層体１１８上に積層導電膜１２６に代えて単層のチタン膜をスパッタリング法により厚さ３００ｎｍで形成した。ここで、スパッタリング法の詳細な条件は以下の通りである。
アルゴン（Ａｒ）ガス流量＝３０ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝０．４Ｐａ
チタンターゲットと基板の間隔＝１８５ｍｍ
電力＝２０００Ｗ
【０１２０】
このように単層のチタン膜を形成した後に、該チタン膜上に任意のパターンを有するレジストマスク（少なくとも一部が半導体積層体１１８と重畳）を形成し、該レジストマスクを用いてチタン膜と半導体積層体１１８をエッチングした。ここで、該エッチングはＩＣＰにより行った。エッチングの詳細な条件は下記の通りである。
三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガス流量＝６０ｓｃｃｍ
塩素（Ｃｌ２）ガス流量＝２０ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１．９Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝１２２ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝４５０Ｗ
上部電極と下部電極の間のバイアス電力＝１００Ｗ
上部電極の温度＝１００℃
下部電極の温度＝７０℃
【０１２１】
そして、エッチング後、酸素プラズマによるアッシングを行い、さらにはレジスト剥離液を用いてレジストマスクを剥離する。
【０１２２】
ここで、エッチング時にレジストマスクと重畳していなかった部分の残存した膜の合計の厚さを分光エリプソメーターで計測すると、８０ｎｍであった。そのため、該エッチングにより第２の半導体膜１１２の一部と不純物半導体膜１１４は除去され、試料に残存した膜は、第２の半導体膜１１２の一部と第１の半導体膜１１０であり、第１の半導体膜１１０は露出されておらず、エッチング時にレジストマスクと重畳していなかった部分では、残存した膜の最上層は第２の半導体膜１１２の一部であるといえる。
【０１２３】
次に、試料に対して、下記の条件で三フッ化窒素ガスによりプラズマ処理を行った。プラズマ処理の詳細な条件は下記の通りである。
三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス流量＝２０ｓｃｃｍ
アルゴン（Ａｒ）ガス流量＝３００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１０Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝４６ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝３０Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
処理時間＝１２０秒
【０１２４】
次に、基板を大気暴露し、大気暴露された試料に対して水素ガスによりプラズマ処理を行った。プラズマ処理の詳細な条件は下記の通りである。
水素（Ｈ２）ガス流量＝１０００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１０００Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝７ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝１００Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
処理時間＝３００秒
【０１２５】
このようにして水素ガスによるプラズマ処理まで行った試料の合計の厚さを分光エリプソメーターで計測すると、８０ｎｍであった。
【０１２６】
従って、被覆膜１３４を除去したとしても、被覆膜１３４の除去から水素ガスプラズマ処理を行うまでの間に大気暴露されると、水素ガスプラズマによるエッチングが進行しにくいといえる。
【符号の説明】
【０１２７】
１００ 基板
１０２ 第１の導電膜
１０４ 第１のエッチングマスク
１０６ ゲート電極
１０８ ゲート絶縁層
１１０ 第１の半導体膜
１１２ 第２の半導体膜
１１４ 不純物半導体膜
１１６ 第２のエッチングマスク
１１８ 半導体積層体
１２０ 第２の導電膜
１２２ 第３の導電膜
１２４ 第４の導電膜
１２６ 積層導電膜
１２８ 第３のエッチングマスク
１３０Ａ ソース電極
１３０Ｂ ドレイン電極
１３２ エッチングされた半導体積層体
１３４ 被覆膜
１３６ 積層半導体層
１３８ 第１の半導体層
１４０Ａ 第２の半導体層
１４０Ｂ 第２の半導体層
１４２Ａ ソース領域
１４２Ｂ ドレイン領域
１４４ パッシベーション層
１４６ 第４のエッチングマスク
１４８ 開口部
１５０Ａ バックゲート電極
１５０Ｂ 画素電極
１５２ 第５のエッチングマスク
２００ 電子書籍
２０２ 筐体
２０４ 筐体
２０６ 表示部
２０８ 光電変換装置
２１０ 表示部
２１２ 光電変換装置
２１４ 軸部
２１６ 電源
２１８ 操作キー
２２０ スピーカ
２２２ テレビジョン装置
２２４ 筐体
２２６ 表示部
２２８ スタンド
２３０ 表示部
２３２ 操作キー
２３４ リモコン操作機
２３６ デジタルフォトフレーム
２３８ 筐体
２４０ 表示部
２４２ 上部筐体
２４４ 下部筐体
２４６ 表示部
２４８ キーボード
２５０ 外部接続ポート
２５２ ポインティングデバイス
２５４ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の作製方法に関する。なお、本明細書において、半導体装置とは、半導体素子自体または半導体素子を含むものをいい、このような半導体素子として、例えばトランジスタ（薄膜トランジスタなど）が挙げられる。液晶表示装置などの表示装置も半導体装置に含まれる。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は、人間の生活に欠かせないものとなっている。このような半導体装置に含まれる薄膜トランジスタは、基板上に薄膜を形成し、該薄膜をエッチングなどにより所望の形状に加工することで作製される。このような薄膜素子の作製方法は、例えば、液晶表示装置（例えば、液晶テレビ）に適用されている。
【０００３】
従来の液晶テレビの薄膜トランジスタには、半導体膜として非晶質シリコン膜が用いられることが多い。これは、非晶質シリコン膜により形成された薄膜トランジスタが、比較的作りやすい構造とされているからである。
【０００４】
しかしながら、昨今の動画事情（例えば、３Ｄ映画鑑賞や３Ｄスポーツ観戦など）から、非晶質シリコン膜を用いた液晶テレビでは、動画の鮮明さを表現する事が困難になり、高速に応答する薄膜トランジスタの開発が進められている。そのため、キャリア移動度の高い微結晶シリコン膜の開発が進められている。微結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタが開示されている先行技術文献として、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００５】
薄膜トランジスタの電気的特性は、チャネル形成領域が形成される層のチャネル形成領域と逆側近傍（バックチャネルと呼ばれる部分。以下、「バックチャネル部」と記す。）の状態に大きく左右される。例えば、特許文献１では、微結晶シリコン膜上に非晶質シリコン膜が設けられたチャネルエッチ型薄膜トランジスタのバックチャネル部を形成した後にレジストマスクを除去し、その後更にバックチャネル部をエッチングすることでオフ電流を小さくする薄膜トランジスタの作製方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０８１４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、微結晶シリコン膜上に非晶質シリコン膜が設けられたチャネルエッチ型薄膜トランジスタにおいて微結晶シリコン膜が露出し、且つ非晶質シリコン膜が除去されるように加工を行うことは難しい。微結晶シリコン膜と非晶質シリコン膜は、その結晶構造は異なるが、主成分が同一だからである。
【０００８】
本発明の一態様は、バックチャネル部の形成を工夫することで、電気的特性を改善した（特に、オフ電流を小さくした）半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。
【０００９】
本発明の一態様は、電気的特性を改善した（特に、オフ電流を小さくした）半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、第１の半導体層と第２の半導体層が積層された状態で第１の半導体層上に第２の半導体層が残存しないようにバックチャネル部が設けられた半導体装置を作製するに際し、第１の半導体層及び第２の半導体層に対するエッチングレートの高い条件によりレジストマスクが残存した状態で第１のエッチングを行い、その後レジストマスクを除去した後に第２のエッチングを行う半導体装置の作製方法である。ここで、第２のエッチングは、前記第１のエッチング時に形成された（またはレジストマスクを除去されたとき若しくは大気に暴露されたときに形成された）被覆膜を除去する工程と、第１の半導体層に対するエッチングレートが低い条件により行う工程と、をこの順に行うことを特徴とする。
【００１１】
ここで、例えば、第１のエッチングは塩素系ガスにより行い、第２のエッチングの被覆膜を除去する工程はフッ素系ガスにより行い、第２のエッチングの第１の半導体層に対するエッチングレートが低い条件により行う工程は、水素ガスにより行う。被覆膜を除去する工程で用いるガスは、成膜装置内に導入できるものを用いるとよく、チャンバー内をクリーニングするために用いられるガスを用いることが好ましい。兼用できるからである。
【００１２】
なお、本明細書において、「膜」とは、ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法などを含む。）またはスパッタリング法などにより、被形成面の全面に形成されたものをいう。一方で、「層」とは、「膜」が加工されたもの、または被形成面の全面に形成された状態で加工されないものをいう。ただし、「膜」と「層」を特に区別することなく用いることがあるものとする。
【００１３】
なお、本明細書中において、「エッチングマスク」とは、該エッチングマスク下に形成された膜がエッチングされることを防止するために形成されるマスク層をいう。エッチングマスクとしては、例えばレジストマスクが挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、半導体装置の電気的特性を改善することができる。特に、バックチャネル部の形状及び不純物などに起因する電気的特性の低下を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一態様である半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２】本発明の一態様である半導体装置の作製方法を説明する図。
【図３】本発明の一態様である半導体装置の作製方法を説明する図。
【図４】本発明の一態様である半導体装置を説明する図。
【図５】本発明の一態様である半導体装置（電子機器）を説明する図。
【図６】本発明の一態様である半導体装置（電子機器）を説明する図。
【図７】本発明の一態様である半導体装置（電子機器）を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体装置及びその作製方法について説明する。
【００１８】
基板１００上に第１の導電膜１０２を形成し、第１の導電膜１０２上に第１のエッチングマスク１０４を形成する（図１（Ａ））。第１のエッチングマスク１０４を用いて第１の導電膜１０２を加工することでゲート電極１０６を形成する。
【００１９】
基板１００は、絶縁性基板である。基板１００としては、例えば、ガラス基板、石英基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板などを用いることができる。なお、基板１００は、必ずしも透光性基板でなくてもよい。
【００２０】
第１の導電膜１０２は、導電性材料（例えば金属材料、または一導電型の不純物元素が添加された半導体材料など）を用いて、例えば、スパッタリング法により形成する。なお、第１の導電膜１０２は、単層で形成してもよいし、複数の膜を積層して形成してもよい。
【００２１】
第１のエッチングマスク１０４としては、例えば、レジストマスクを形成すればよいが、エッチング工程においてマスクとして用いることができるものであれば特定のものに限定されない。
【００２２】
ゲート電極１０６は、走査線も構成する。
【００２３】
なお、ゲート電極１０６の形成は図示した構成に限定されず、液滴吐出法（例えば、インクジェット法）などを用いて選択的に形成されていてもよい。ゲート電極１０６の形成に液滴吐出法（例えば、インクジェット法）などを用いると、第１のエッチングマスク１０４の形成工程と除去工程が不要となり、また、マスクの枚数が一枚減り、好ましい。
【００２４】
次に、第１のエッチングマスク１０４を除去してゲート電極１０６上にゲート絶縁層１０８を形成する（図１（Ｂ））。
【００２５】
ゲート絶縁層１０８は、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて絶縁性材料（例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは酸化シリコンなど）膜を形成すればよい。なお、ゲート絶縁層１０８は、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。ここでは、例えば、窒化シリコン層上に酸化窒化シリコン層が積層された２層の積層構造とするとよい。
【００２６】
なお、「窒化酸化シリコン」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、好ましくは、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｆｏｒｗａｒｄ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。
【００２７】
なお、「酸化窒化シリコン」とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、好ましくは、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。
【００２８】
ただし、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、シリコン及び水素の含有比率が前記範囲内に含まれるものとする。
【００２９】
なお、ゲート絶縁層１０８上に結晶性半導体膜を形成する場合には、ゲート絶縁層１０８に対して酸素を含むガスによりプラズマ処理を行うことが好ましい。ここで、酸素を含むガスとしては、例えば、Ｎ２Ｏガスが挙げられる。ゲート絶縁層１０８に対して酸素を含むガスによりプラズマ処理を行うことで、ゲート絶縁層１０８上に形成される結晶性半導体膜の結晶性を良好なものとすることができる。
【００３０】
次に、ゲート絶縁層１０８上に第１の半導体膜１１０、第２の半導体膜１１２及び不純物半導体膜１１４をこの順に積層して形成し、不純物半導体膜１１４上に第２のエッチングマスク１１６を形成する（図１（Ｃ））。
【００３１】
第１の半導体膜１１０は、大部分が結晶性である半導体膜である。結晶性半導体としては、例えば、微結晶半導体が挙げられる。ここで、微結晶半導体とは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む。）の中間的な構造の半導体をいう。微結晶半導体は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な半導体であり、結晶粒径が２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の柱状または針状の結晶粒が基板表面に対して法線方向に成長している半導体である。このため、柱状または針状の結晶粒の界面には、粒界が形成されることもある。なお、ここでの結晶粒径は、基板表面に対して平行な面における結晶粒の最大直径である。また、結晶粒は、非晶質半導体領域と、単結晶とみなせる微小結晶である結晶子を有する。なお、結晶粒は双晶を有する場合もある。
【００３２】
微結晶半導体としては、微結晶シリコンを用いればよい。微結晶半導体の一である微結晶シリコンでは、そのラマンスペクトルのピークが単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。すなわち、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１と非晶質シリコンを示す４８０ｃｍ−１の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。さらに、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、またはＮｅなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し、良好な微結晶半導体膜が得られる。
【００３３】
なお、結晶性半導体膜に含まれる酸素及び窒素の濃度（二次イオン質量分析法による測定値）を低くし、好ましくはこれらの濃度を１×１０１８ｃｍ−３未満とすると、結晶性を高めることができる。
【００３４】
なお、結晶性半導体膜は、２段階の成膜処理により形成することが好ましく、２段階の成膜処理において、例えば、第１段階では５００Ｐａ程度の圧力下で厚さ５ｎｍ程度の微結晶シリコン膜を形成し、第２段階では５０００Ｐａ程度の圧力下で所望の厚さの微結晶シリコン膜を形成するとよい。第２段階では第１段階よりもシランの流量比を小さくし、高希釈な条件とするとよい。
【００３５】
第２の半導体膜１１２は、バッファ層として機能し、大部分が非晶質である半導体膜である。好ましくは、非晶質半導体と微小半導体結晶粒を有し、従来の非晶質半導体と比較して、一定光電流法（ＣＰＭ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）やフォトルミネッセンス分光測定で測定されるＵｒｂａｃｈ端のエネルギーが小さく、欠陥吸収スペクトル量が少ない半導体膜である。このような半導体膜は、従来の非晶質半導体膜と比較して欠陥が少なく、価電子帯のバンド端（移動度端）における準位のテイル（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体膜である。
【００３６】
第２の半導体膜１１２には、ハロゲンや窒素を含んでいてもよい。窒素が含まれる場合には、ＮＨ基またはＮＨ２基として含まれていてもよい。
【００３７】
なお、ここで、第１の半導体膜１１０と第２の半導体膜１１２の界面領域は、微結晶半導体領域と、当該微結晶半導体領域の間に充填される非晶質半導体領域と、を有する。具体的には、第１の半導体膜１１０から錐形状に伸びた微結晶半導体領域と、第２の半導体膜１１２と同様の「非晶質半導体を含む膜」と、により構成される。
【００３８】
また、第２の半導体膜１１２によりバッファ層が設けられるため、トランジスタのオフ電流を小さくすることができる。そして、前記界面領域において、錐形状に伸びた微結晶半導体領域を有するため、縦方向（厚さ方向）の抵抗、すなわち、第２の半導体膜１１２と、不純物半導体膜１１４により構成されるソース領域またはドレイン領域と、の間の抵抗を低くすることができ、トランジスタのオン電流を高めることができる。すなわち、従来の非晶質半導体を適用した場合と比較すると、オフ電流を十分に低減させつつ、オン電流の低下をも抑制することができ、トランジスタのスイッチング特性を高くすることができる。
【００３９】
前記微結晶半導体領域は、第１の半導体膜１１０から第２の半導体膜１１２に向かって先端が細くなる錐形状の結晶粒により大部分が構成されているとよい。または、第１の半導体膜１１０から第２の半導体膜１１２に向かって幅が広がる結晶粒により大部分が構成されていてもよい。
【００４０】
また、前記界面領域において、微結晶半導体領域が第１の半導体膜１１０から第２の半導体膜１１２に向かって先端が細くなる錐形状に伸びた結晶粒である場合には、第１の半導体膜１１０側のほうが、第２の半導体膜１１２側と比較して、微結晶半導体領域の占める割合が高い。微結晶半導体領域は、第１の半導体膜１１０の表面から厚さ方向に成長するが、原料ガスにおいて堆積性ガス（例えば、シラン）に対する水素の流量が小さく（すなわち、希釈率が低く）、または窒素を含む原料ガスの濃度が高いと、微結晶半導体領域における結晶成長が抑制され、結晶粒が錐形状になり、堆積されて形成される半導体は、大部分が非晶質半導体となる。
【００４１】
なお、前記界面領域は、窒素、特にＮＨ基若しくはＮＨ２基を含有することが好ましい。これは、微結晶半導体領域に含まれる結晶の界面、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面において、窒素、特にＮＨ基若しくはＮＨ２基がシリコン原子のダングリングボンドと結合すると、欠陥を低減し、キャリアが流れやすくなるためである。このため、窒素、好ましくはＮＨ基若しくはＮＨ２基を１×１０２０ｃｍ−３乃至１×１０２１ｃｍ−３の濃度で含有させると、シリコン原子のダングリングボンドを窒素、好ましくはＮＨ基若しくはＮＨ２基で架橋しやすくなり、キャリアがより流れやすくなる。この結果、結晶粒界や欠陥におけるキャリアの移動を促進する結合ができ、前記界面領域のキャリア移動度が向上する。そのため、トランジスタの電界効果移動度が向上する。
【００４２】
なお、前記界面領域の酸素濃度を低減させることにより、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面または結晶粒間の界面における欠陥密度を低減させ、キャリアの移動を阻害する結合を低減させることができる。
【００４３】
不純物半導体膜１１４は、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体により形成する。トランジスタがｎ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体として、例えば、ＰまたはＡｓを添加したシリコンが挙げられる。または、トランジスタがｐ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素として、例えば、Ｂを添加することも可能である。しかし、トランジスタはｎ型とすることが好ましい。そのため、ここでは、一例として、Ｐを添加したシリコンを用いる。なお、不純物半導体膜１１４は、非晶質半導体により形成してもよいし、微結晶半導体などの結晶性半導体により形成してもよい。
【００４４】
第２のエッチングマスク１１６は、第１のエッチングマスク１０４と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。
【００４５】
次に、第２のエッチングマスク１１６を用いて第１の半導体膜１１０、第２の半導体膜１１２及び不純物半導体膜１１４を加工することで半導体積層体１１８を形成し、その後第２のエッチングマスク１１６を除去する（図１（Ｄ））。
【００４６】
なお、ここで、半導体積層体１１８の側壁に絶縁化処理を行うことが好ましい。なぜなら、完成したトランジスタの第１の半導体層１３８と、次に形成する積層導電膜１２６により形成されるソース電極及びドレイン電極が接すると、オフ電流が増大してしまうことが多いからである。ここで絶縁化処理としては、半導体積層体１１８の側壁を酸素プラズマ若しくは窒素プラズマに曝す処理、または半導体積層体１１８の側壁が露出された状態で絶縁膜を形成し、該絶縁膜を異方性の高いエッチング方法により基板１００の表面に垂直な方向のエッチングを行うことで、半導体積層体１１８の側壁に接してサイドウォール絶縁層を形成する処理が挙げられる。
【００４７】
次に、ゲート絶縁層１０８上に半導体積層体１１８を覆って第２の導電膜１２０、第３の導電膜１２２及び第４の導電膜１２４をこの順に積層して積層導電膜１２６を形成し、第４の導電膜１２４上に第３のエッチングマスク１２８を形成する（図２（Ａ））。
【００４８】
第２の導電膜１２０、第３の導電膜１２２及び第４の導電膜１２４は、導電性材料（例えば金属材料、または一導電型の不純物元素が添加された半導体材料など）を用いて、例えば、スパッタリング法により形成する。例えば、第２の導電膜１２０としてチタン膜を形成し、第３の導電膜１２２としてアルミニウム膜を形成し、第４の導電膜１２４としてチタン膜を形成すればよい。なお、第２の導電膜１２０、第３の導電膜１２２及び第４の導電膜１２４のそれぞれは、単層で形成してもよいし、複数の膜を積層して形成してもよい。
【００４９】
なお、ここで積層導電膜１２６は単層導電膜であってもよいし、図示した３層のものに限定されず、２層であってもよい。
【００５０】
第３のエッチングマスク１２８は、第１のエッチングマスク１０４及び第２のエッチングマスク１１６と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。
【００５１】
次に、第３のエッチングマスク１２８を用いて積層導電膜１２６を加工することで、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂを形成し、さらには半導体積層体１１８を加工（第１のエッチング工程と呼ぶ。）することで、エッチングされた半導体積層体１３２を形成する（図２（Ｂ））。
【００５２】
第１のエッチング工程は、積層導電膜１２６及び半導体積層体１１８をエッチングすることができる方法により行えばよい。ここで、例えば第１のエッチング工程は、塩素系ガスを用いて行えばよく、例えば、三塩化ホウ素ガスと塩素ガスの混合ガスを用いることが好ましい。ただし、これに限定されず、塩素ガスのみを用いてもよい。または、積層導電膜１２６をエッチングすることができる他のガスを用いてもよい。
【００５３】
なお、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂは、少なくとも信号線、ソース電極またはドレイン電極を構成する。
【００５４】
なお、ソースとドレインは各々の電位により入れ替わるものであるため、ソース電極１３０Ａとドレイン電極１３０Ｂが逆であってもよい。
【００５５】
なお、エッチングされた半導体積層体１３２は、エッチングされた部分に第２の半導体膜１１２が残存しており、第１の半導体層１３８が露出されていない。
【００５６】
次に、第３のエッチングマスク１２８を除去する（図２（Ｃ））。
【００５７】
ここで、第３のエッチングマスク１２８がレジストマスクである場合には、第３のエッチングマスク１２８の除去は、酸素ガスを用いたアッシング及びレジスト剥離液による剥離のいずれか一方または双方を用いて行う。エッチングされた半導体積層体１３２が露出された状態で第３のエッチングマスク１２８を除去するため、エッチングされた半導体積層体１３２が露出された部分には被覆膜１３４が形成される。
【００５８】
ここで、被覆膜１３４は、前記第１のエッチング時、または酸素ガスを用いたアッシング及びレジスト剥離液による剥離時に形成されるものであるため、酸化シリコンが主成分であることが多い。
【００５９】
次に、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂをマスクとして用いてエッチングされた半導体積層体１３２を更に加工（第２のエッチング工程と呼ぶ。）することで、積層半導体層１３６を形成する。積層半導体層１３６では、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂと重畳しない部分では第１の半導体層１３８が露出されている。積層半導体層１３６は、第１の半導体層１３８のほかに、第２の半導体層１４０Ａ及び第２の半導体層１４０Ｂ並びにソース領域１４２Ａ及びドレイン領域１４２Ｂを有する（図３（Ａ））。
【００６０】
積層半導体層１３６は、チャネル形成領域に露出された第１の半導体層１３８を有する。
【００６１】
第１の半導体層１３８が露出されると、バックチャネル部が露出され、チャネル形成領域においてこれと絶縁層を介して重畳して設けられたバックゲート電極からの電界を十分なものとすることができる。
【００６２】
第２の半導体層１４０Ａ及び第２の半導体層１４０Ｂは、バッファ層として機能する。このようにバッファ層が設けられていることで、オフ電流を小さくすることができる。
【００６３】
ソース領域１４２Ａ及びドレイン領域１４２Ｂは、第２の半導体層１４０Ａ及び第２の半導体層１４０Ｂのそれぞれとソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂのそれぞれの界面で電気的特性が良好な状態で接続されるために設けられているものであり、好ましくは界面をオーミック接触とする。
【００６４】
第２のエッチング工程は、被覆膜１３４を除去する工程と、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂと重畳しない部分の第１の半導体膜の部分を残存させつつ第２の半導体膜の部分を除去する工程と、を有する。また、第２のエッチング工程には、パッシベーション層１４４となる絶縁膜を形成する工程までを大気暴露せずに同一のチャンバー内で行うことが可能な方法を採用する。
【００６５】
被覆膜１３４を除去する工程は、フッ素系ガスにより行えばよく、例えば、六フッ化硫黄ガス、フッ素ガス、フッ化カルボニルガスにより行えばよい。ここで、好ましくは、三フッ化窒素ガスにより行う。三フッ化窒素ガスはチャンバー内をクリーニングするために用いられるガスであり、これと兼用できるからである。
【００６６】
ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂと重畳しない部分の第１の半導体膜の部分を残存させつつ第２の半導体膜の部分を除去する工程は、水素ガスにより行えばよい。水素ガスを用いてエッチングを行うことで、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂと重畳しない部分の第１の半導体膜の部分を残存させつつ第２の半導体膜の部分を除去することができる。
【００６７】
このように、第２のエッチング工程をフッ素系ガスにより行う被覆膜１３４を除去する工程と、フッ素系ガスと水素ガスにより行う第１の半導体膜の部分を残存させつつ第２の半導体膜の部分を除去する工程とすることで、第１の半導体膜の部分を十分に残存させ、且つ第２の半導体膜の部分を十分に除去することができる。
【００６８】
ここで、例えば被覆膜１３４が酸化シリコン膜である場合に、被覆膜１３４を除去する工程を行わない場合には、水素ガスによるエッチングが困難であるが、被覆膜１３４を除去する工程を行うことで第１の半導体膜の部分を十分に残存させ、且つ第２の半導体膜の部分を十分に除去することができる。
【００６９】
なお、ここで用いるガスにはアルゴンガスなどの希ガスが含まれていてもよい。アルゴンガスなどの希ガスにより水素の濃度を調整することができ、エッチングレートを調整することができる。
【００７０】
このように第１の半導体膜の部分を残存させつつ第２の半導体膜の部分を除去することができる。
【００７１】
ここで、第１の半導体層１３８が露出された状態で水プラズマに暴露することが好ましい。または、水プラズマに代えて水素ガスと酸素ガスの混合ガスにより生じさせたプラズマを用いてもよい。ここで、本工程時には第１の半導体層１３８が露出された部分には第２の半導体膜の部分が残存していないため、トランジスタの電気的特性を良好にすることができる。
【００７２】
次に、大気暴露せずに同一のチャンバー内で、ゲート絶縁層１０８上に、積層半導体層１３６、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂを覆って絶縁膜（図示しない）を形成し、該絶縁膜上に第４のエッチングマスク１４６を形成し、第４のエッチングマスク１４６を用いて該絶縁膜を加工することで開口部１４８を有するパッシベーション層１４４を形成する（図３（Ｂ））。
【００７３】
パッシベーション層１４４は、少なくとも第１の半導体層１３８が露出されたバックチャネル部が汚染されることを防止する。パッシベーション層１４４となる絶縁膜は、例えばゲート絶縁層１０８と同様の材料及び方法により形成すればよい。
【００７４】
第４のエッチングマスク１４６は、第１のエッチングマスク１０４、第２のエッチングマスク１１６及び第３のエッチングマスク１２８と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。
【００７５】
開口部１４８は、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂのいずれか一方と重畳する部分に設けられている。
【００７６】
次に、第４のエッチングマスク１４６を除去して第５の導電膜（図示しない）を形成し、該第５の導電膜上に第５のエッチングマスク１５２を形成し、第５のエッチングマスク１５２を用いて該第５の導電膜を加工することでバックゲート電極１５０Ａ及び画素電極１５０Ｂを形成する（図３（Ｃ））。
【００７７】
第５の導電膜は、透光性を有する導電性高分子（導電性ポリマーともいう。）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した第５の導電膜は、シート抵抗が１００００Ω／□以下であり、且つ波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。なお、導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、またはアニリン、ピロール及びチオフェンの２種以上の共重合体若しくはその誘導体などが挙げられる。
【００７８】
または、第５の導電膜は、例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物などを用いて形成することができる。
【００７９】
なお、図示していないが、パッシベーション層１４４と第５の導電膜の間に、スピンコーティング法などにより形成された有機樹脂層が設けられていてもよい。
【００８０】
バックゲート電極１５０Ａは、画素トランジスタに設けられるバックゲートを構成する。
【００８１】
画素電極１５０Ｂは、画素トランジスタに接続される画素電極を構成することから、透光性を有する材料により形成するとよい。
【００８２】
このように、バックゲート電極１５０Ａ及び画素電極１５０Ｂを同一の層として同一の工程により形成すると工程が簡略化するため好ましいが、これに限定されず、異なる層として異なる工程により形成してもよい。
【００８３】
第５のエッチングマスク１５２は、第１のエッチングマスク１０４、第２のエッチングマスク１１６、第３のエッチングマスク１２８及び第４のエッチングマスク１４６と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。
【００８４】
なお、バックゲート電極１５０Ａ及び画素電極１５０Ｂは、液滴吐出法（例えば、インクジェット法）などを用いて選択的に形成されていてもよい。バックゲート電極１５０Ａ及び画素電極１５０Ｂの形成に液滴吐出法（例えば、インクジェット法）などを用いると、第５のエッチングマスク１５２の形成工程と除去工程が不要となり、また、マスクの枚数が一枚減り、好ましい。
【００８５】
その後、第５のエッチングマスク１５２を除去する。このようにして画素トランジスタを作製することができる。
【００８６】
本発明の一態様により、チャネル形成領域となる第１の半導体層を必要な厚さだけ残存させつつ、チャネル形成領域となる部分に第２の半導体膜の部分が残存していない状態とすることができる。
【００８７】
図４には、本発明の一態様である半導体装置を示す。図４に示す半導体装置は、基板１００上に設けられたゲート電極１０６と、ゲート電極１０６を覆って設けられたゲート絶縁層１０８と、ゲート絶縁層１０８上に設けられチャネル形成領域部分の第１の半導体層１３８が露出された積層半導体層１３６と、ゲート絶縁層１０８及び積層半導体層１３６上に設けられたソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂと、ゲート絶縁層１０８上に、積層半導体層１３６、ソース電極１３０Ａ及びドレイン電極１３０Ｂを覆って設けられ、開口部１４８を有するパッシベーション層１４４と、パッシベーション層１４４上に、第１の半導体層１３８が露出された部分と重畳して設けられたバックゲート電極１５０Ａと、パッシベーション層１４４上に設けられ、開口部１４８においてドレイン電極１３０Ｂと接続されている画素電極１５０Ｂと、を有する。
【００８８】
本発明の一態様によれば、積層半導体層１３６が有する第１の半導体層１３８とパッシベーション層１４４の界面の汚染などが抑制され、且つ第１の半導体層１３８の厚さが十分なものとなるため、オフ電流を抑制しつつオン電流を十分なものとすることができる。さらには、第１の半導体層１３８が露出された部分と重畳してバックゲート電極１５０Ａが設けられているため、バックゲート電極の電界によりオン電流を更に大きくすることができる。
【００８９】
以上説明したように、本発明の一態様である半導体装置を作製することができる。
【００９０】
（実施の形態２）
実施の形態１で説明したように作製した薄膜トランジスタを適用した半導体装置としては、電子ペーパーが挙げられる。電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍（電子ブック）、ポスター、デジタルサイネージ、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。電子機器の一例を図５に示す。
【００９１】
図５は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２００は、筐体２０２および筐体２０４の２つの筐体で構成されている。筐体２０２および筐体２０４は、軸部２１４により一体とされており、該軸部２１４を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍と同様に取り扱うことが可能となる。
【００９２】
筐体２０２には表示部２０６及び光電変換装置２０８が組み込まれ、筐体２０４には表示部２１０及び光電変換装置２１２が組み込まれている。表示部２０６及び表示部２１０は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図５では表示部２０６）に文章を表示し、左側の表示部（図５では表示部２１０）に画像を表示することができる。
【００９３】
また、図５では、筐体２０２に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２０２において、電源２１６、操作キー２１８、スピーカ２２０などを備えている。操作キー２１８により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、またはＡＣアダプタおよびＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【００９４】
また、電子書籍２００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【００９５】
（実施の形態３）
実施の形態１で説明したように作製した薄膜トランジスタを適用した半導体装置としては、電子ペーパー以外にもさまざまな電子機器（遊技機も含む）が挙げられる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【００９６】
図６（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置２２２は、筐体２２４に表示部２２６が組み込まれている。表示部２２６により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド２２８により筐体２２４を支持した構成を示している。
【００９７】
テレビジョン装置２２２の操作は、筐体２２４が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機２３４により行うことができる。リモコン操作機２３４が備える操作キー２３２により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部２２６に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機２３４に、当該リモコン操作機２３４から出力する情報を表示する表示部２３０を設ける構成としてもよい。
【００９８】
なお、テレビジョン装置２２２は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【００９９】
図６（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、デジタルフォトフレーム２３６は、筐体２３８に表示部２４０が組み込まれている。表示部２４０は、各種画像を表示することが可能であり、例えばデジタルカメラなどで撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
【０１００】
なお、デジタルフォトフレーム２３６は、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ端子、ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部２４０に表示させることができる。
【０１０１】
また、デジタルフォトフレーム２３６は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。
【０１０２】
図７は携帯型のコンピュータの一例を示す斜視図である。
【０１０３】
図７の携帯型のコンピュータは、上部筐体２４２と下部筐体２４４とを接続するヒンジユニットを閉状態として表示部２４６を有する上部筐体２４２と、キーボード２４８を有する下部筐体２４４とを重ねた状態とすることができ、持ち運ぶことが便利であるとともに、使用者がキーボード入力する場合には、ヒンジユニットを開状態として、表示部２４６を見て入力操作を行うことができる。
【０１０４】
また、下部筐体２４４はキーボード２４８の他に入力操作を行うポインティングデバイス２５２を有する。また、表示部２４６をタッチ入力パネルとすれば、表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。また、下部筐体２４４はＣＰＵやハードディスク等の演算機能部を有している。また、下部筐体２４４は他の機器、例えばＵＳＢの通信規格に準拠した通信ケーブルが差し込まれる外部接続ポート２５０を有している。
【０１０５】
上部筐体２４２には更に上部筐体２４２内部にスライドさせて収納可能な表示部２５４を有しており、広い表示画面を実現することができる。また、収納可能な表示部２５４の画面の向きを使用者は調節できる。また、収納可能な表示部２５４をタッチ入力パネルとすれば、収納可能な表示部の一部に触れることで入力操作を行うこともできる。
【０１０６】
表示部２４６または収納可能な表示部２５４は、液晶表示パネル、有機発光素子または無機発光素子などの発光表示パネルなどの映像表示装置を用いる。
【０１０７】
また、図７の携帯型のコンピュータは、受信機などを備えた構成として、テレビ放送を受信して映像を表示部に表示することができる。また、上部筐体２４２と下部筐体２４４とを接続するヒンジユニットを閉状態としたまま、表示部２５４をスライドさせて画面全面を露出させ、画面角度を調節して使用者がテレビ放送を見ることもできる。この場合には、ヒンジユニットを閉状態として表示部２４６を表示させず、さらにテレビ放送を表示するだけの回路の起動のみを行うため、最小限の消費電力とすることができ、バッテリー容量の限られている携帯型のコンピュータにおいて有用である。
【実施例１】
【０１０８】
本実施例では、被覆膜１３４を除去したとしても、被覆膜１３４の除去から水素ガスプラズマ処理を行うまでの間に大気暴露されると、水素ガスプラズマによるエッチングが進行しにくいことを明らかにする。
【０１０９】
まず、基板１００上に図１（Ｂ）に示すようにゲート電極１０６を形成し、ゲート電極１０６を覆ってゲート絶縁層１０８を形成した。
【０１１０】
ここで、ゲート絶縁層１０８は窒化シリコンにより形成した。窒化シリコンを形成するプラズマＣＶＤ法の詳細な条件は下記の通りである。
モノシラン（ＳｉＨ４）ガス流量＝１５ｓｃｃｍ
アンモニア（ＮＨ３）ガス流量＝５００ｓｃｃｍ
窒素（Ｎ２）ガス流量＝１８０ｓｃｃｍ
水素（Ｈ２）ガス流量＝２００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１００Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝２６ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝２００Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
【０１１１】
次に、ゲート絶縁層１０８の表面にプラズマ処理を行った。プラズマ処理の詳細な条件は下記の通りである。
一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）ガス流量＝４００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝６０Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝３０ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝９００Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
【０１１２】
次に、表面にプラズマ処理を行ったゲート絶縁層１０８上に第１の半導体膜１１０、第２の半導体膜１１２及び不純物半導体膜１１４を形成した。
【０１１３】
第１の半導体膜１１０は、２段階の形成処理により形成した。２段階の形成処理において、第１段階では厚さ５ｎｍの微結晶シリコン膜を形成し、第２段階では厚さ６５ｎｍの微結晶シリコン膜を形成した。ここで、プラズマＣＶＤ法の詳細な条件は下記の通りである。
＜第１段階＞
モノシラン（ＳｉＨ４）ガス流量＝２．７ｓｃｃｍ
アルゴン（Ａｒ）ガス流量＝３０００ｓｃｃｍ
水素（Ｈ２）ガス流量＝３０００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１０ｋＰａ
上部電極と下部電極の間隔＝７ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝２００Ｗ
下部電極の温度＝３００℃
＜第２段階＞
モノシラン（ＳｉＨ４）ガス流量＝２ｓｃｃｍ
水素（Ｈ２）ガス流量＝３０００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１０ｋＰａ
上部電極と下部電極の間隔＝７ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝７００Ｗ
下部電極の温度＝３００℃
【０１１４】
次に、第１の半導体膜１１０上に第２の半導体膜１１２を厚さ８０ｎｍとなるように形成した。ここで、プラズマＣＶＤ法の詳細な条件は以下の通りである。
モノシラン（ＳｉＨ４）ガス流量＝２５ｓｃｃｍ
水素希釈アンモニアガス流量＝１００ｓｃｃｍ
アルゴン（Ａｒ）ガス流量＝７５０ｓｃｃｍ
水素（Ｈ２）ガス流量＝６５０ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１２５０Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝１５ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝１５０Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
【０１１５】
なお、ここで、水素希釈アンモニアガスとは、アンモニアガスを水素ガスにより体積比で１０００ｐｐｍまで希釈したガスをいう。
【０１１６】
次に、第２の半導体膜１１２上に不純物半導体膜１１４を厚さ５０ｎｍとなるように形成した。ここで、プラズマＣＶＤ法の詳細な条件は以下の通りである。
モノシラン（ＳｉＨ４）ガス流量＝９０ｓｃｃｍ
モノシラン希釈ホスフィンガス流量＝１０ｓｃｃｍ
水素（Ｈ２）ガス流量＝５００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１７０Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝２５ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝３０Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
【０１１７】
なお、ここで、モノシラン希釈ホスフィンガスとは、ホスフィンガスをモノシランガスにより体積比で５パーセントまで希釈したガスをいう。
【０１１８】
次に、第１の半導体膜１１０、第２の半導体膜１１２及び不純物半導体膜１１４上に任意のパターンを有するレジストマスクを形成し、第１の半導体膜１１０、第２の半導体膜１１２及び不純物半導体膜１１４をエッチングして半導体積層体１１８を形成した。
【０１１９】
その後、該レジストマスクを除去し、半導体積層体１１８上に積層導電膜１２６に代えて単層のチタン膜をスパッタリング法により厚さ３００ｎｍで形成した。ここで、スパッタリング法の詳細な条件は以下の通りである。
アルゴン（Ａｒ）ガス流量＝３０ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝０．４Ｐａ
チタンターゲットと基板の間隔＝１８５ｍｍ
電力＝２０００Ｗ
【０１２０】
このように単層のチタン膜を形成した後に、該チタン膜上に任意のパターンを有するレジストマスク（少なくとも一部が半導体積層体１１８と重畳）を形成し、該レジストマスクを用いてチタン膜と半導体積層体１１８をエッチングした。ここで、該エッチングはＩＣＰにより行った。エッチングの詳細な条件は下記の通りである。
三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガス流量＝６０ｓｃｃｍ
塩素（Ｃｌ２）ガス流量＝２０ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１．９Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝１２２ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝４５０Ｗ
上部電極と下部電極の間のバイアス電力＝１００Ｗ
上部電極の温度＝１００℃
下部電極の温度＝７０℃
【０１２１】
そして、エッチング後、酸素プラズマによるアッシングを行い、さらにはレジスト剥離液を用いてレジストマスクを剥離する。
【０１２２】
ここで、エッチング時にレジストマスクと重畳していなかった部分の残存した膜の合計の厚さを分光エリプソメーターで計測すると、８０ｎｍであった。そのため、該エッチングにより第２の半導体膜１１２の一部と不純物半導体膜１１４は除去され、試料に残存した膜は、第２の半導体膜１１２の一部と第１の半導体膜１１０であり、第１の半導体膜１１０は露出されておらず、エッチング時にレジストマスクと重畳していなかった部分では、残存した膜の最上層は第２の半導体膜１１２の一部であるといえる。
【０１２３】
次に、試料に対して、下記の条件で三フッ化窒素ガスによりプラズマ処理を行った。プラズマ処理の詳細な条件は下記の通りである。
三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス流量＝２０ｓｃｃｍ
アルゴン（Ａｒ）ガス流量＝３００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１０Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝４６ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝３０Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
処理時間＝１２０秒
【０１２４】
次に、基板を大気暴露し、大気暴露された試料に対して水素ガスによりプラズマ処理を行った。プラズマ処理の詳細な条件は下記の通りである。
水素（Ｈ２）ガス流量＝１０００ｓｃｃｍ
反応室内圧力＝１０００Ｐａ
上部電極と下部電極の間隔＝７ｍｍ
高周波電力周波数＝１３．５６ＭＨｚ
高周波電力＝１００Ｗ
上部電極の温度＝２００℃
下部電極の温度＝３００℃
処理時間＝３００秒
【０１２５】
このようにして水素ガスによるプラズマ処理まで行った試料の合計の厚さを分光エリプソメーターで計測すると、８０ｎｍであった。
【０１２６】
従って、被覆膜１３４を除去したとしても、被覆膜１３４の除去から水素ガスプラズマ処理を行うまでの間に大気暴露されると、水素ガスプラズマによるエッチングが進行しにくいといえる。
【符号の説明】
【０１２７】
１００ 基板
１０２ 第１の導電膜
１０４ 第１のエッチングマスク
１０６ ゲート電極
１０８ ゲート絶縁層
１１０ 第１の半導体膜
１１２ 第２の半導体膜
１１４ 不純物半導体膜
１１６ 第２のエッチングマスク
１１８ 半導体積層体
１２０ 第２の導電膜
１２２ 第３の導電膜
１２４ 第４の導電膜
１２６ 積層導電膜
１２８ 第３のエッチングマスク
１３０Ａ ソース電極
１３０Ｂ ドレイン電極
１３２ エッチングされた半導体積層体
１３４ 被覆膜
１３６ 積層半導体層
１３８ 第１の半導体層
１４０Ａ 第２の半導体層
１４０Ｂ 第２の半導体層
１４２Ａ ソース領域
１４２Ｂ ドレイン領域
１４４ パッシベーション層
１４６ 第４のエッチングマスク
１４８ 開口部
１５０Ａ バックゲート電極
１５０Ｂ 画素電極
１５２ 第５のエッチングマスク
２００ 電子書籍
２０２ 筐体
２０４ 筐体
２０６ 表示部
２０８ 光電変換装置
２１０ 表示部
２１２ 光電変換装置
２１４ 軸部
２１６ 電源
２１８ 操作キー
２２０ スピーカ
２２２ テレビジョン装置
２２４ 筐体
２２６ 表示部
２２８ スタンド
２３０ 表示部
２３２ 操作キー
２３４ リモコン操作機
２３６ デジタルフォトフレーム
２３８ 筐体
２４０ 表示部
２４２ 上部筐体
２４４ 下部筐体
２４６ 表示部
２４８ キーボード
２５０ 外部接続ポート
２５２ ポインティングデバイス
２５４ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも結晶性半導体膜上に非晶質半導体膜が設けられた積層半導体膜の一部に対して、
少なくとも第１のエッチングと第２のエッチングを行い、
前記第１のエッチングは、前記非晶質半導体膜の一部を残存させつつ行い、
前記第２のエッチングは、前記非晶質半導体膜上の前記第１のエッチング時に形成された被覆膜を除去した後に、前記非晶質半導体膜に対するエッチングレートが高く、且つ前記結晶性半導体膜に対するエッチングレートが低い条件により行い、
前記積層半導体膜に設けられた前記結晶性半導体膜の一部を露出させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
少なくとも結晶性半導体膜上に非晶質半導体膜が設けられた積層半導体膜の第１の領域上にエッチングマスクを形成し、
少なくとも第１のエッチングと第２のエッチングにより、第２の領域の前記結晶性半導体膜を露出させ、
前記第１のエッチングは、前記非晶質半導体膜の一部を残存させつつ行い、
前記第２のエッチングは、前記非晶質半導体膜上の前記第１のエッチング時に形成された被覆膜を除去した後に、前記非晶質半導体膜に対するエッチングレートが高く、且つ前記結晶性半導体膜に対するエッチングレートが低い条件により行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１のエッチングは塩素系ガスにより行い、
前記第２のエッチングはフッ素系ガスにより行った後に、水素を含むガスにより行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記塩素系ガスは、三塩化ホウ素ガスと塩素ガスの混合ガスであり、
前記フッ素系ガスは、三フッ化窒素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記水素を含むガスにアルゴンガスが含まれていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記結晶性半導体膜は、微結晶半導体膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記微結晶半導体膜は微結晶シリコンであり、
前記非晶質半導体膜は非晶質シリコンであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１】
少なくとも結晶性半導体膜上に非晶質半導体膜が設けられた積層半導体膜の一部に対して、
少なくとも第１のエッチングと第２のエッチングを行い、
前記第１のエッチングは、前記非晶質半導体膜の一部を残存させつつ行い、
前記第２のエッチングは、前記非晶質半導体膜上の前記第１のエッチング時に形成された被覆膜を除去した後に、前記非晶質半導体膜に対するエッチングレートが高く、且つ前記結晶性半導体膜に対するエッチングレートが低い条件により行い、
前記積層半導体膜に設けられた前記結晶性半導体膜の一部を露出させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
少なくとも結晶性半導体膜上に非晶質半導体膜が設けられた積層半導体膜の第１の領域上にエッチングマスクを形成し、
少なくとも第１のエッチングと第２のエッチングにより、第２の領域の前記結晶性半導体膜を露出させ、
前記第１のエッチングは、前記非晶質半導体膜の一部を残存させつつ行い、
前記第２のエッチングは、前記非晶質半導体膜上の前記第１のエッチング時に形成された被覆膜を除去した後に、前記非晶質半導体膜に対するエッチングレートが高く、且つ前記結晶性半導体膜に対するエッチングレートが低い条件により行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１のエッチングは塩素系ガスにより行い、
前記第２のエッチングはフッ素系ガスにより行った後に、水素を含むガスにより行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記塩素系ガスは、三塩化ホウ素ガスと塩素ガスの混合ガスであり、
前記フッ素系ガスは、三フッ化窒素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記水素を含むガスにアルゴンガスが含まれていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記結晶性半導体膜は、微結晶半導体膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記微結晶半導体膜は微結晶シリコンであり、
前記非晶質半導体膜は非晶質シリコンであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４３７７８（Ｐ２０１２−２４３７７８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０８７３０（Ｐ２０１１−１０８７３０）
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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