半导体设备及其制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体设备及其制造方法。目的是在不降低诸如有源矩阵显示设备的半导体设备中的晶体管的驱动能力的情况下减小寄生电容的电容值。此外，另一目的是以低成本提供一种其中寄生电容的电容值被减小的半导体设备。在由与晶体管的栅极电极相同的材料层形成的布线与由与源极电极或漏极电极相同的材料层形成的布线之间提供除栅极绝缘层之外的绝缘层。

Semiconductor device and manufacturing method thereof

The invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same. The aim is to reduce the capacitance value of parasitic capacitance without reducing the driving power of a transistor in a semiconductor device such as an active matrix display device. Further, a semiconductor device having low capacitance value in which parasitic capacitance is reduced is provided at a low cost. An insulating layer outside the gate insulation layer is provided between the wiring formed by the same material layer as the gate electrode of the transistor and the wiring formed from the material layer that is the same as the source electrode or drain electrode.

【技术实现步骤摘要】
半导体设备及其制造方法本申请是申请日为2009年12月25日、申请号为200910262651.7、专利技术名称为“半导体设备及其制造方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及半导体设备及其制造方法。
技术介绍
以液晶显示设备为代表的所谓平板显示器（FPD）具有薄且低功耗的特性。因此，平板显示器被广泛用于各种领域中。其中，由于在每个像素中具有薄膜晶体管（TFT）的有源矩阵液晶显示设备具有高显示性能，因此市场规模正在显著扩大。在用于有源矩阵显示设备的有源矩阵衬底之上形成多个扫描线和信号线，并且这些布线相互交叉，其之间插入有绝缘层。薄膜晶体管被设置在扫描线与信号线的交叉部分附近，并且每个像素均被切换（例如参见专利文献1）。【参考文献】【专利文献】【专利文献1】日本公开专利申请No.H04-220627这里，在扫描线与信号线的交叉部分中由于其结构而形成了静电电容（也称为“寄生电容”）。由于寄生电容引起信号延迟等并使得显示质量下降，因此其电容值优选地是小的。作为一种用于减小在扫描线与信号线的交叉部分中产生的寄生电容的方法，例如，提出了一种用于形成覆盖扫描线的厚绝缘膜的方法；然而，在底栅晶体管中，在扫描线与信号线之间形成栅极绝缘层，由此，在将栅极绝缘层简单地形成为很厚的情况下降低了晶体管的驱动能力。
技术实现思路
鉴于前述问题，在诸如有源矩阵显示设备的半导体设备中，目的是在不降低晶体管的驱动能力的情况下减小寄生电容的电容值。此外，另一目的是以低成本提供一种其中寄生电容的电容值被减小的半导体设备。在所公开的本专利技术中，在由与晶体管的栅极电极相同的材料层形成的布线与由与源极电极或漏极电极相同的材料层形成的布线之间设置除栅极绝缘层之外的绝缘层。本说明书中公开的本专利技术的实施例是一种用于制造半导体设备的方法，该方法包括如下步骤：在衬底之上形成第一导电层；在第一导电层之上选择性地形成具有多个厚度的抗蚀剂掩模；使用该抗蚀剂掩模来刻蚀第一导电层并形成栅极电极和第一布线；使该抗蚀剂掩模缩减（recede）以去除该栅极电极之上的抗蚀剂掩模并留下第一布线之上的一部分抗蚀剂掩模；将栅极绝缘层形成为覆盖该栅极电极、第一布线以及被留下的抗蚀剂掩模；在该栅极绝缘层之上形成第二导电层；选择性地刻蚀第二导电层以形成源极电极和漏极电极并在与被留下的抗蚀剂掩模重叠的区域中形成与第一布线重叠的第二布线；以及形成在与该栅极电极重叠的区域中与该源极电极和漏极电极接触的半导体层。在以上描述中，可以形成包含铟、镓以及锌的氧化物半导体层作为该半导体层。在以上描述中，优选地将第一布线形成为使得与被留下的抗蚀剂掩模重叠的区域中的第一布线的宽度小于其它区域中的第一布线的宽度。另外，优选地将第二布线形成为使得与被留下的抗蚀剂掩模重叠的区域中的第二布线的宽度小于其它区域中的第二布线的宽度。另外，优选地将第一布线形成为使得与被留下的抗蚀剂掩模重叠的区域中的第一布线的厚度大于其它区域中的第一布线的厚度。另外，优选地将第二布线形成为使得与被留下的抗蚀剂掩模重叠的区域中的第二布线的厚度大于其它区域中的第二布线的厚度。例如，优选地在第二布线之上形成另一导电层。请注意，第一布线和第二布线可以具有单层结构或叠层结构。请注意，在本说明书中，半导体设备指的是可以通过利用半导体特性而工作的任何设备；显示设备、半导体电路、电子装置全部包括在半导体设备的范畴中。根据所公开的本专利技术的一个实施例，在形成第一布线中使用的抗蚀剂掩模被部分地留下，由此减小了由第一布线和第二布线形成的寄生电容的电容值。因此，可以在抑制增加制造步骤数量的同时提供在其中减小了寄生电容的电容值的半导体设备。另外，在第一布线和第二布线相互重叠的区域中第一布线或第二布线的宽度小的情况下，可以进一步减小寄生电容的电容值。另一方面，在如上所述布线的宽度局部较小的情况下，该区域中的布线电阻增大。为了解决此问题，优选地增大该区域中的布线的厚度。在增大布线厚度的情况下，可以抑制局部布线电阻的增大且可以维持半导体设备的特性。请注意，在所公开的本专利技术中，在可以抑制步骤数量的同时可以增加布线的厚度。通过以上步骤，根据所公开的本专利技术的一个实施例，可以以低成本提供在其中寄生电容的电容值减小的高性能半导体设备。附图说明图1A～1D是示出实施例1的用于制造半导体设备的方法的截面图。图2A～2C是示出实施例1的用于制造半导体设备的方法的截面图。图3A～3D是示出实施例2的用于制造半导体设备的方法的截面图。图4A～4D是示出实施例2的用于制造半导体设备的方法的截面图。图5A～5E是示出实施例3的用于制造半导体设备的方法的截面图。图6A～6C是示出实施例4的用于制造半导体设备的方法的截面图。图7A～7C是示出实施例4的用于制造半导体设备的方法的截面图。图8是实施例4的半导体设备的平面图。图9A～9C是示出实施例5的用于制造半导体设备的方法的截面图。图10是实施例5的半导体设备的平面图。图11A-1、图11A-2和图11B是示出实施例6的半导体设备的视图。图12是示出实施例6的半导体设备的视图。图13是示出实施例7的半导体设备的视图。图14A～14C是示出实施例8的半导体设备的视图。图15A和图15B是示出实施例8的半导体设备的视图。图16A和图16B是示出电子纸的使用模式的实例的视图。图17是示出电子书阅读器的实例的外部视图。图18A是电视设备的实例的外部视图且图18B是数字相框的实例的外部视图。图19A和图19B是示出娱乐机器（amusementmachine）的实例的外部视图。图20A和图20B是示出蜂窝式电话的实例的外部视图。图21A～21D是示出实施例11的用于制造半导体设备的方法的截面图。图22A～22D是示出实施例12的用于制造半导体设备的方法的截面图。图23A～23D是示出实施例13的用于制造半导体设备的方法的截面图。图24A和图24B是示出实例1的晶体管的结构的截面图。图25A和图25B是示出实例1的晶体管的电学特性曲线的曲线图。具体实施方式参照附图来详细地描述实施例。请注意，本专利技术不限于以下实施例中的描述，并且本领域技术人员明白，在不脱离本专利技术的精神的情况下可以以各种方式来改变本专利技术的模式和细节。另外，适当时可以以组合方式来实现根据不同实施例的结构。请注意，在下述本专利技术的结构中，用相同的附图标记来表示相同的部分或具有类似功能的部分，并省略其重复说明。【实施例1】在本实施例中，参照附图来描述用于制造半导体设备的方法的实例。首先，在衬底100之上形成导电层102并在导电层102之上选择性地形成抗蚀剂掩模104和106（参见图1A）。请注意，在本实施例中，将抗蚀剂掩模106形成为厚于抗蚀剂掩模104。可以将任何衬底用于衬底100，只要其为具有绝缘表面的衬底即可，例如玻璃衬底。优选的是该玻璃衬底是无碱玻璃衬底。例如，使用诸如铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等的玻璃材料作为无碱玻璃衬底的材料。此外，作为衬底100，可以使用由绝缘体形成的绝缘衬底（例如陶瓷衬底、石英衬底或蓝宝石衬底）、上面覆盖有绝缘材料的由诸如硅的半导体材料形成的半导体衬底、上面覆盖有绝缘材料的由诸如金属或不锈钢的导电材料形成的导电衬底。还可以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示设备，包括：绝缘层，在扫描线和信号线之间并且在所述扫描线与所述信号线的交叉部分中，其中所述绝缘层不是晶体管的栅极绝缘层，其中所述绝缘层与所述交叉部分中的所述扫描线的顶表面相接触，其中所述绝缘层的宽度比所述扫描线的宽度窄，其中所述绝缘层的厚度大于所述栅极绝缘层，其中所述扫描线由与所述晶体管的栅极电极相同材料的层形成，以及其中所述信号线由与所述晶体管的源极电极或漏极电极相同材料的层形成。

【技术特征摘要】
2008.12.25 JP 2008-3302581.一种显示设备，包括：绝缘层，在扫描线和信号线之间并且在所述扫描线与所述信号线的交叉部分中，其中所述绝缘层不是晶体管的栅极绝缘层，其中所述绝缘层与所述交叉部分中的所述扫描线的顶表面相接触，其中所述绝缘层的宽度比所述扫描线的宽度窄，其中所述绝缘层的厚度大于所述栅极绝缘层，其中所述扫描线由与所述晶体管的栅极电极相同材料的层形成，以及其中所述信号线由与所述晶体管的源极电极或漏极电极相同材料的层形成。2.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述绝缘层是抗蚀剂掩模。3.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述晶体管包括与所述栅极电极重叠的半导体层，以及其中所述半导体层包括氧化物半导体材料。4.一种显示设备，包括：绝缘层，在扫描线和信号线之间并且在所述扫描线与所述信号线的交叉部分中，其中所述绝缘层不是晶体管的栅极绝缘层，其中所述绝缘层与所述交叉部分中的所述扫描线的顶表面和侧表面相接触，其中所述绝缘层的厚度大于所述栅极绝缘层，其中所述扫描线由与所述晶体管的栅极电极相同材料的层形成，以及其中所述信号线由与所述晶体管的源极电极或漏极电极相同材料的层形成。5.根据权利要求4所述的显示设备，其中所述绝缘层包括有机材料。6.根据权利要求4所述的显示设备，其中所述晶体管包括与所述栅极电极重叠的半导体层，以及其中所述半导体层包括氧化物半导体材料。7.一种显示设备，包括：绝缘层，在扫描线和信号线之间并且在所述扫描线与所述信号线的交叉部分中，其中所述绝缘层不是晶体管的栅极绝缘层，其中所述绝缘层与所述交叉部分中的所述扫描线的顶表面相接触，其中所述绝缘层包括选自由以下组成的组中的一种：硅氧化物、硅氧氮化物、硅氮化物、硅氮氧化物、氧化铝以及氧化钽，其中所述扫描线由与所述晶体管的栅极电极相同材料的层形成，其中所述信号线由与所述晶体管的源极电极或漏极电极相同材料的层形成，其中所述栅极绝缘层通过溅射方法形成，其中所述晶体管包括与所述栅极电极重叠的半导体层，以及其中所述半导体层包括氧化物半导体材料。8.根据权利要求1、4以及7中的任一项所述的显示设备，其中所述显示设备被并入到选自由以下组成的组中的一个：电子书阅读器、电视机、数字相框、娱乐机器和移动电话。9.一种显示设备，包括：包括栅极电极的第一布线；在所述第一布线之上的抗蚀剂掩模；在所述栅极电极之上的半导体层；包括源极电极的第二布线；以及像素电极，其中所述源极电极与所述半导体层电连接，其中所述像素电极与所述半导体层电连接，以及其中所述抗蚀剂掩模被设置在所述第一布线与所述第二布线之间并且在所述第一布线与所述第二布线的交叉部分中。10.一种显示设备，包括：包括栅极电极的第一布线；在所述第一布线之上的抗蚀剂掩模；在所述第一布线和所述抗蚀剂掩模之上的栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层之上的半导体层；包括源极电极的第二布线；以及像素电极，其中所述源极电极与所述半导体层电连接，其中所述像素电极与所述半导体层电连接，以及其中所述抗蚀剂掩模与所述栅极绝缘层被设置在所述第一布线与所述第二布线之间并且在所述第一布线与所述第二布线的交叉部分中。11.一种显示设备，包括：包括栅极电极的第一布线；在所述第一布线之上的抗蚀剂掩模；在所述第一布线和所述抗蚀剂掩模之上的栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层之上的半导体层；包括源极电极的第二布线；在所述第二布线之上的透明导电层；以及像素电极，其中所述源极电极与所述半导体层电连接，其中所述像素电极与所述半导体层电连接，以及其中所述抗蚀剂掩模与所述栅极绝缘层被设置在所述第一布线与所述第二布线之间并且在所述第一布线与所述第二布线的交叉部分中。12.根据权利要求11所述的显示设备，其中所述像素电极由与所述透明导电层相同的材料构成。13.根据权利要求9、10以及11中的任一项所述的显示设备，其中所述半导体层包括氧化物半导体材料。14.根据权利要求9、10以及11中的任一项所述的显示设备，其中所述第一布线比所述第二布线宽。15.根据权利要求9、10以及11中的任一项所述的显示设备，其中所述显示设备被并入到选自由下列组成的组中的一个：电子书阅读器、电视机、数字相框、娱乐游戏机和移动电话。16.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本,JP