半导体装置制造方法及图纸

提供不降低开口率且具有电荷容量增大的电容器的半导体装置。该半导体装置包括具有透光性半导体膜的晶体管、介电膜设置在一对电极之间的电容器、设置在透光性半导体膜上的绝缘膜、以及设置在绝缘膜上的透光性导电膜。在电容器中，至少包含铟（In）或锌（Zn）且形成在与晶体管的透光性半导体膜同一表面上的金属氧化物膜用作一个电极，透光性导电膜用作另一个电极，并且，设置在透光性半导体膜上的绝缘膜用作介电膜。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置本申请是原案申请日为2013年7月24日、申请号为201380041283.8(国际申请号为PCT/JP2013/070677)、专利技术名称为“半导体装置”的专利申请的分案申请。
本说明书等所公开的专利技术涉及一种半导体装置。
技术介绍
近年来，如液晶显示器（LCD）等的平板显示器得到广泛普及。在如平板显示器等的显示装置中的行方向及列方向上配置的各像素中，设置有用作开关元件的晶体管、与该晶体管电连接的液晶元件、以及与该液晶元件并联连接的电容器。作为该晶体管的半导体膜的半导体材料，通常使用如非晶硅或多晶硅（polycrystallinesilicon）等的硅半导体。具有半导体特性的金属氧化物（以下称为氧化物半导体）能够用于晶体管的半导体膜。例如，已公开有一种使用氧化锌或In-Ga-Zn类氧化物半导体形成晶体管的技术（参照专利文献1及2）。[参考文献][专利文献1]日本专利申请公开2007-123861号公报[专利文献2]日本专利申请公开2007-96055号公报。
技术实现思路
在电容器中，介电膜设置在一对电极之间，在很多情况下，该一对电极中的至少一个电极使用部分地用作晶体管的栅电极、源电极或漏电极等的遮光性膜而形成。随着电容器的电容值增大，在施加电场的情况下的能够将液晶元件的液晶分子的取向保持为固定的期间能够延长。当在显示静态图像的显示装置中能够延长该期间时，可以减少重写图像数据的次数，从而实现耗电量的降低。增大电容器的电荷容量的一个方法是增大电容器的占有面积，具体来说，增大一对电极彼此重叠的面积。但是，当增大遮光性导电膜的面积以增大一对电极彼此重叠的部分的面积时，像素的开口率降低，图像显示质量下降。鉴于上述课题，本专利技术的一个方式的目的是提供包括电荷容量增大的电容器且具有高开口率的半导体装置。本专利技术的一个方式是一种包括晶体管及透光性电容器的半导体装置。具体而言，在该半导体装置的电容器中，透光性半导体膜用作电容器的一个电极，透光性导电膜用作该电容器的另一个电极，并且透光性绝缘膜用作介电膜。本专利技术的一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括包含透光性半导体膜的晶体管、在一对电极之间设置有介电膜的电容器、设置在透光性半导体膜上的绝缘膜、以及设置在绝缘膜上的透光性导电膜。在电容器中，在与晶体管的透光性半导体膜同一表面上形成的透光性半导体膜用作一个电极，透光性导电膜用作另一个电极，并且设置在透光性半导体膜上的绝缘膜用作介电膜。透光性半导体膜可以使用氧化物半导体形成。这是因为氧化物半导体具有3.0eV或更高的大能隙以及高可见光透过率。在使用在形成包括在晶体管中的半导体膜的工序中形成的半导体膜作为电容器的一个电极的情况下，也可以增大该半导体膜的导电率。例如，优选的是，在半导体膜中添加选自硼、氮、氟、铝、磷、砷、铟、锡、锑及稀有气体元素中的一种或多种。也可以采用离子注入法或离子掺杂法等来对该半导体膜中添加上述元素。或者，该半导体膜也可以暴露于包含上述元素的等离子体以被添加上述元素。在此情况下，用作电容器的一个电极的半导体膜的导电率大于或等于10S/cm且小于或等于1000S/cm，优选大于或等于100S/cm且小于或等于1000S/cm。通过使用上述结构，电容器使光透过，从而可以大面积地形成在像素内的形成有晶体管的区域以外的像素区中。根据上述理由，半导体装置可以提高开口率的同时具有增大的电荷容量。因此，半导体装置可以具有优良的显示质量。在电容器中，设置在包括在晶体管中的半导体膜上的绝缘膜被用作介电膜；因此，该介电膜可以具有与该绝缘膜相同的叠层结构。例如，在设置在包括在晶体管中的半导体膜上的绝缘膜具有氧化绝缘膜及氮化绝缘膜的叠层结构的情况下，电容器的介电膜可以具有氧化绝缘膜及氮化绝缘膜的叠层结构。在电容器中设置在包括在晶体管中的半导体膜上的绝缘膜具有氧化绝缘膜及氮化绝缘膜的叠层结构的情况下，在形成该氧化绝缘膜之后只在形成有电容器的区域去除该氧化绝缘膜，由此，电容器的介电膜可以具有氮化绝缘膜的单层结构。换言之，该氮化绝缘膜接触于用作电容器的一对电极的氧化物半导体膜，因此，该氮化绝缘膜与该氧化物半导体膜之间的界面处的缺陷能级（界面能级）或包括在该氮化绝缘膜中的氮扩散到该氧化物半导体膜中，由此该氧化物半导体膜的导电率增大。此外，介电膜的厚度可以减薄；所以，可以获得电容器的电荷容量的增大。当如上所述，在电容器中氮化绝缘膜接触于半导体膜时，可以省略通过离子注入法或离子掺杂法等将用来增大导电率的元素添加到上述半导体膜的工序；因此，可以提高半导体装置的成品率，并且可以降低其制造成本。在包括在晶体管中的半导体膜是氧化物半导体膜，并且在该半导体膜上的绝缘膜是氧化绝缘膜及氮化绝缘膜的叠层的情况下，该氧化绝缘膜优选不容易使氮透过，即，该氧化绝缘膜优选具有氮阻挡性。通过上述结构，可以抑制氮及氢中的一方或双方扩散到包括在晶体管中作为半导体膜的氧化物半导体膜中，从而可以抑制晶体管的电特性变动。在上文中，有机绝缘膜也可以设置在透光性导电膜与设置在包括在晶体管中的半导体膜上的绝缘膜之间。通过上述结构，可以降低透光性导电膜与部分地用作源电极或漏电极等的导电膜之间的寄生电容，由此可以获得良好的半导体装置的电特性。例如，可以减少半导体装置的信号迟延。为了增大电容器的电荷容量，有效的是，减薄介电膜的厚度；因此，优选去除形成有电容器的区域上的有机绝缘膜的一部分。在包括在晶体管中的半导体膜是氧化物半导体膜的情况下，为了防止包含在该有机绝缘膜中的氢、水等扩散到氧化物半导体膜中，优选的是，去除与包括在晶体管中的半导体膜重叠的有机绝缘膜的一部分。在透光性导电膜连接于晶体管的情况下，透光性导电膜用作像素电极。在透光性导电膜用作像素电极的情况下，电容线在平行于扫描线的方向上且与扫描线同一表面上延伸。电容器的一个电极（半导体膜）通过与形成晶体管的源电极和漏电极的同时形成的导电膜电连接于电容线。电容线不局限于在平行于扫描线的方向上且与扫描线同一表面上延伸。电容线也可以在平行于包括晶体管的源电极或漏电极的扫描线方向上且与信号线同一表面上延伸，并也可以电连接于电容器的一个电极（半导体膜电极）。电容线也可以使用包括在电容器中的半导体膜形成。此外，电容线也可以连接于包括在多个邻接的像素中的各电容器。在此情况下，电容线也可以设置在邻接的像素之间。在包括在电容器中的半导体膜的导电率高的情况下，包括在电容器中的半导体膜也可以连接于晶体管。在此情况下，包括在电容器中的半导体膜用作像素电极，而透光性导电膜用作公共电极及电容线。在形成包括在晶体管中的半导体膜的工序中形成的半导体膜用作电容器的一个电极的情况下，接触于该半导体膜及电容线的导电膜也可以设置为接触于该半导体膜的端部，例如，可以设置为沿着该半导体膜的外周接触于该半导体膜。通过上述结构，可以降低该半导体膜与导电膜之间的接触电阻。透光性电容器可以使用晶体管的形成工序来形成。电容器的一个电极可以使用包括在晶体管中的半导体膜的形成工序而形成。电容器的介电膜可以使用设置在包括在晶体管中的半导体膜上的绝缘膜的形成工序而形成。电容器的另一个电极可以使用用作像素电极或公共电极的透光性导电膜的形成工序而形成。由此，包括在晶体管中的半导体膜及电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：衬底；所述衬底上的第一绝缘膜；直接接触于所述第一绝缘膜的第二绝缘膜；直接接触于所述第二绝缘膜的第三绝缘膜；所述衬底上的栅电极；所述衬底上且重叠于所述栅电极的半导体膜，所述半导体膜包括沟道形成区，设置于所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜之间，且直接接触于所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜中的一种；电接触于所述半导体膜的第一导电膜及第二导电膜；在形成于所述第二绝缘膜及所述第三绝缘膜中的开口中电接触于所述第一导电膜的像素电极；晶体管，包括：所述栅电极；所述半导体膜；以及所述栅电极及所述半导体膜之间的所述第一绝缘膜；以及电容器，包括：第一电容电极；用作第二电容电极的所述像素电极；以及所述第一电容电极及所述像素电极之间的用作电容介电膜的所述第三绝缘膜，其中所述第一电容电极及所述半导体膜使用同一的膜形成，以及所述第一电容电极直接接触于所述第三绝缘膜及直接接触于所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜中的所述一种。

【技术特征摘要】
2012.08.03 JP 2012-173349;2012.08.10 JP 2012-178941.一种半导体装置，包括：衬底；所述衬底上的第一绝缘膜；直接接触于所述第一绝缘膜的第二绝缘膜；直接接触于所述第二绝缘膜的第三绝缘膜；所述衬底上的栅电极；所述衬底上且重叠于所述栅电极的半导体膜，所述半导体膜包括沟道形成区，设置于所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜之间，且直接接触于所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜中的一种；电接触于所述半导体膜的第一导电膜及第二导电膜；在形成于所述第二绝缘膜及所述第三绝缘膜中的开口中电接触于所述第一导电膜的像素电极；晶体管，包括：所述栅电极；所述半导体膜；以及所述栅电极及所述半导体膜之间的所述第一绝缘膜；以及电容器，包括：第一电容电极；用作第二电容电极的所述像素电极；以及所述第一电容电极及所述像素电极之间的用作电容介电膜的所述第三绝缘膜，其中所述第一电容电极及所述半导体膜使用同一的膜形成，以及所述第一电容电极直接接触于所述第三绝缘膜及直接接触于所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜中的所述一种。2.权利要求1的半导体装置，其中所述第二绝缘膜直接接触于所述第一电容电极的外周。3.权利要求1的半导体装置，其中所述第一电容电极包含掺杂剂以便具有高于所述半导体膜的导电率。4.权利要求1的半导体装置，还包括所述第三绝缘膜及所述像素电极之间的有机绝缘膜，其中所述像素电极通过所述有机绝缘膜中的开口直接接触于所述第三绝缘膜。5.权利要求1的半导体装置，还包括使用与所述栅电极同一的膜形成的电容线，其中所述第一电容电极通过使用与所述晶体管的源电极及漏电极同一的膜形成的膜连接于所述电容线。6.权利要求1的半导体装置，其中所述像素电极在重叠于所述第一电容电极及所述第二电容电极的区域中直接接触于所述第三绝缘膜。7.权利要求1的半导体装置，还包括附属于所述衬底且连接于所述像素电极的柔性印刷电路，所述半导体装置为显示装置。8.一种半导体装置，包括：衬底；所述衬底上的第一绝缘膜，所述第一绝缘膜为第一氧化膜；所述第一绝缘膜上并与之直接接触的第二绝缘膜，所述第二绝缘膜为第二氧化膜；所述第二绝缘膜上并与之直接接触的第三绝缘膜，所述第三绝缘膜为氮化膜；所述衬底上的栅电极；所述衬底上且重叠于所述栅电极的氧化物半导体膜，所述氧化物半导体膜包括沟道形成区，设置于所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜之间，且直接接触于所述第一绝缘膜；电接触于所述氧化物半导体膜的源电极及漏电极；在形成于所述第二绝缘膜及所述第三绝缘膜中的开口...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，三宅博之，宍户英明，小山润，松林大介，村山佳右，
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