半导体装置以及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术是设置在显示装置(1)的像素电路中的半导体装置(10)，从下方向侧起依次包括基板(11)、LTPS层(135SLA)、第一栅极绝缘层(14)、第一金属层(145GA、145GB)、第一平坦化层(15)、第二栅极绝缘层(16)、氧化物半导体层(165SLB)半导体层、第二金属层(165SB、165DB)、钝化层(17)以及第三金属层(165CA)。LTPS‑TFT(10A)的栅极电极(145GA)与氧化物半导体TFT(10B)的栅极电极(145GB)由第一金属层形成。

Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device

The semiconductor device (10) arranged in the pixel circuit of the display device (1) comprises a substrate (11), an LTPS layer (135sla), a first gate insulating layer (14), a first metal layer (145ga, 145gb), a first flattening layer (15), a second gate insulating layer (16), an oxide semiconductor layer (165slb), a second metal layer (165sb, 165db) and a passivating layer (17) from the lower side to And the third metal layer (165ca). The gate electrode (145ga) of LTPS \u2011 TFT (10a) and the gate electrode (145gb) of oxide semiconductor TFT (10b) are formed by the first metal layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置以及半导体装置的制造方法
本专利技术是关于设置在显示装置的像素电路中的半导体装置。
技术介绍
近年来，TFT(ThinFilmTransistor，薄膜晶体管)被广泛应用于显示装置等电子设备。专利文献1披露了具备(i)将TPS(Low-TemperaturePolySilicon，低温多晶硅)用作半导体材料的TFT、(ii)将氧化物半导体用作半导体材料的TFT的显示装置。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国公开专利公告“特开2016-534390号(于2016年11月4日公布)”
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题如下文所述，在上述半导体装置中，各个TFT的栅极电极层与其他电极层(特别是源极电极层)之间会出现在设计上无法预测的电容耦合(CapacitiveCoupling)。因此，可能会因该电容耦合而产生噪声，从而导致半导体装置的动作的可靠性下降。解决问题的方案为了解决上述课题，本专利技术的一个方式涉及的半导体装置是设置在显示装置像素电路中的半导体装置，上述半导体装置从下方向侧起依次包括基板、第一晶体管的半导体层、第一绝缘层、第一金属层、第一平坦化层、第二绝缘层、第二晶体管的半导体层、第二金属层、第三绝缘层以及第三金属层，上述第一晶体管包括作为半导体材料的低温多晶硅，上述第二晶体管包括作为半导体材料的氧化物半导体，上述第一晶体管的栅极电极与上述第二晶体管的栅极电极由上述第一金属层形成。此外，为了解决上述课题，本专利技术的一个方式涉及的半导体装置的制造方法是设置在显示装置像素电路中的半导体装置的制造方法，上述半导体装置从下方向侧起依次包括基板、第一晶体管的半导体层、第一绝缘层、第一金属层、第一平坦化层、第二绝缘层、第二晶体管的半导体层、第二金属层、第三绝缘层以及第三金属层，上述第一晶体管包括作为半导体材料的低温多晶硅，上述第二晶体管包括作为半导体材料的氧化物半导体，包括通过上述第一金属层，形成上述第一晶体管的栅极电极与上述第二晶体管的栅极电极的工序。专利技术效果根据本专利技术的一个方式涉及的半导体装置，可提升半导体装置的动作的可靠性。此外，通过本专利技术的一个方式涉及的半导体装置的制造方法，也可发挥相同的效果。附图说明图1是说明第一实施方式涉及的半导体装置的概略结构的图，(a)是表示LTPS-TFT结构的图，(b)是表示氧化物半导体TFT结构的图。图2的(a)与(b)分别是表示制造图1半导体装置的处理流程的图。图3是表示设置在图1显示装置上的像素电路一个示例的图。图4是表示在图1的氧化物半导体TFT中，各层连接的一个示例的图。图5是表示在图1的氧化物半导体TFT中，各层连接的一个示例的图。图6是表示在图1的氧化物半导体TFT中，各层连接的一个示例的图。图7是表示在图1的氧化物半导体TFT中，各层连接的一个示例的图。图8是表示在图1的氧化物半导体TFT中，各层连接的一个示例的图。图9是说明第二实施方式涉及的半导体装置中的氧化物半导体TFT的概略结构的图。图10是说明第二实施方式涉及的半导体装置的比较例的图。图11是说明第二实施方式涉及的半导体装置的变形例的图。图12是说明第三实施方式涉及的半导体装置中的TPS-TFT的概略结构的图。具体实施方式[第一实施方式]下文将根据图1～图3，详细说明关于本专利技术的第一实施方式。在下文所述的各个附图中，示出了第一实施方式涉及的半导体装置10的各种部件，省略了与第一实施方式无关的部件的相关说明。省略说明的部件按照公知常识进行理解即可。此外，还请注意各个附图的目的是简要说明各个部件的形状、结构以及位置关系，未必按照精确的比例进行叙述。(半导体装置10的概要)图1是说明半导体装置10的概略结构的图。半导体装置10可以设置在驱动显示装置1的像素的像素电路52(参照下文所述的图3)。例如，显示装置1可以是EL(ElectroLuminescence，电致发光)例如，半导体装置10可以用作显示装置1的有源矩阵基板。如果装置显示1是具备光学元件(光学元件170)的显示面板，则没有特别限定。上述光学元件可以是通过电流，对亮度、透射率进行控制的光学元件，也可以是通过电压，对亮度、透射率进行控制的光学元件。作为电流控制型发光元件的示例，可以举出OLED(OrganciLightEmittingDiode：有机发光二极管)、无机发光二极管或QLED(QuantumdotLightEmittingDiode：量子点发光二极管)。因此，显示装置1可以是具备OLED的有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)显示器或具备无机发光二极管的无机EL显示器。这样，显示装置1也可以是具备QLED的QLED显示器。此外，作为电压控制侧的光学元件，可以举出液晶显示元件等。半导体装置10具有包含被用作半导体材料的LTPS的TFT、以及包含被用作半导体材料的氧化物半导体(例：InGaZnOx的金属氧化物)的TFT。下文将包含被用作材料的LTPS的TFT称为LTPS-TFT10A(第一晶体管)。此外，将包含被用作材料的氧化物半导体的TFT称为氧化物半导体TFT10B(第二晶体管)。为了便于说明，下文将从基板11朝向栅极电极层145GA、栅极电极层145GB的方向称为上方向。此外，将与上方向相反的方向称为下方向。将图1所示的栅极电极层145GA、145GB统称为第一金属层。此外，将源极电极层135SA与漏极电极层135DA统称为第二金属层。此外，也将电极层165CA称为第三金属层。此外，也将配线层19称为第四金属层。在从基板11观察的方向上，从下侧起依次设置第一金属层至第四金属层。在图1中，(a)是表示LTPS-TFT10A结构的图，(b)是表示氧化物半导体TFT10B结构的图。在基板11上，可以分别形成多个LTPS-TFT10A与氧化物半导体TFT10B。半导体装置10可以是有源矩阵设备。基板11支撑LTPS-TFT10A与氧化物半导体TFT10B的各个部件。由于LTPS是具有高移动性的半导体材料，因此LTPS-TFT10A被用作具有优异响应性的开关TFT(开关元件)。LTPS-TFT10A适用于像素电路52中的开关TFT。LTPS-TFT10A被用作切换显示装置1的像素电路52的连接状态的开关TFT。具体而言，LTPS-TFT10A切换显示装置1的数据线S(n)、扫描信号线G(n-1)与G(n)以及发光控制线EM(n)与该显示装置1的像素电路52的连接状态(参照下文所述的图3)。具体而言，LTPS-TFT10A可以被用作像素电路52中的晶体管T2～T6。由于LTPS被用作半导体材料，因此LTPS-TFT10A可以形成n沟道TFT，也可以形成p沟道TFT。由于氧化物半导体TFT10B是可以充分降低泄漏电流的TF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设置在显示装置像素电路中的半导体装置，其特征在于，/n所述半导体装置从下侧起依次包括：/n基板；/n第一晶体管的半导体层；/n第一绝缘层；/n第一金属层；/n第一平坦化层；/n第二绝缘层；/n第二晶体管的半导体层；/n第二金属层；/n第三绝缘层；以及/n第三金属层，/n所述第一晶体管包括作为半导体材料的低温多晶硅，/n所述第二晶体管包括作为半导体材料的氧化物半导体，/n所述第一晶体管的栅极电极与所述第二晶体管的栅极电极由所述第一金属层形成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设置在显示装置像素电路中的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置从下侧起依次包括：
基板；
第一晶体管的半导体层；
第一绝缘层；
第一金属层；
第一平坦化层；
第二绝缘层；
第二晶体管的半导体层；
第二金属层；
第三绝缘层；以及
第三金属层，
所述第一晶体管包括作为半导体材料的低温多晶硅，
所述第二晶体管包括作为半导体材料的氧化物半导体，
所述第一晶体管的栅极电极与所述第二晶体管的栅极电极由所述第一金属层形成。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述第一绝缘层、所述第二绝缘层与所述第三绝缘层由无机材料形成，
所述第一平坦化层由旋涂玻璃SOG材料形成。


3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，
所述第一晶体管的源极电极与漏极电极经由在第一绝缘层、第一平坦化层、第二绝缘层和第三绝缘层上形成的接触孔，与所述第三金属层电连接。


4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，
从垂直于所述基板的方向观察，在所述第一绝缘层上形成的接触孔与在所述第一平坦化层上形成的接触孔的周端一致，在所述第二绝缘层上形成的接触孔与在所述第三绝缘层上形成的接触孔的周端一致，
在所述第一绝缘层上形成的所述接触孔的开口大于在所述第二绝缘层上形成的接触孔的开口。


5.根据权利要求1至4中任意一项所述的半导体装置，其特征在于，
在所述第二晶体管中，
在所述第一平坦化层上设置开口，
所述开口形成为使得最大限度地露出所述第一金属层，
在所述开口中露出的所述第一金属层被所述第二绝缘层覆盖，
在所述开口的一部分形成所述第二晶体管的半导体层与所述第二金属层。


6.根据权利要求1至5中任意一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述第二晶体管的至少一部分是驱动设置在所述像素电路中的发光元件的驱动晶体管。


7.根据权利要求1至6中任意一项所述的半导体装置，其特征在于，还包括：
以露出所述第一金属层的方式形成的所述第一平坦化层的接触孔；
所述第二绝缘层的接触孔；以及
所述第三绝缘层的接触孔，
在所述第三绝缘层的接触孔中，部分地露出所述第二金属层与所述第二晶体管的半导体层，
在所述第三绝缘层的接触孔中露出的所述第二晶体管的半导体层的周端与所述第二绝缘层的周端一致，
所述第三金属层通过覆盖在所述第一平坦化层的接触孔中露出的所述第一金属层与在所述第三绝缘层的接触孔中露出的所述第二金属层，而电连接所述第一金属层与所述第二金属层。


8.根据权利要求1至7中任意一项所述的半导体装置，其特征在于，
在所述第三金属层上依次包括第二平坦化层与第四金属层，
还包括：以露出所述第一金属层的方式形成的所述第一平坦化层的接触孔；
所述第二绝缘层的接触孔；
所述第三绝缘层的接触孔；以及
所述第二平坦化层的接触孔，
所述第二平坦化层的接触孔的开口大于所述第三绝缘层的接触孔的开口，
在所述第三绝缘层的接触孔中，部分地露出所述第二金属层与所述第二晶体管的半导体层，
在所述第三绝缘层的接触孔中露出的所述第二晶体管的半导体层的周端与所述第二绝缘层的周端一致，
所述第四金属层通过覆盖在所述第一平坦化层的接触孔中露出的所述第一金属层与在所述第三绝缘层的接触孔中露出的所述第二金属层，而电连接所述第一金属层与所述第二金属层。


9.根据权利要求1至8中任意一项所述的半导体装置，其特征在于，还包括：
以露出所述第一金属层的方式形成的所述第一平坦化层的接触孔；
所述第二绝缘层的接触孔；以及
所述第三绝缘层的接触孔，
在所述第三绝缘层的接触孔中，部分地露出所述第二晶体管的半导体层，
在所述第三绝缘层的接触孔中露出的所述第二晶体管的半导体层的周端与所述第二绝缘层的周端一致，
所述第三金属层与在所述第三绝缘层的接触孔中露出的所述第二晶体管的半导体层相连接，并且，
所述第三金属层通过覆盖在所述第一平坦化层的接触孔中露出的所述第一金属层，而电连接所述第三金属层与所述第一金属层。


10.根据权利要求1至9中任意一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述第二晶体管还包括由所述第三金属层形成的第二栅极电极。


11.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，
在所述第二晶体管的半导体层，且位于第一平坦化层上方向的半导体层中，以与所述第二晶体管的源极电极的端部与漏极电极的端部相连接的方式被夹在源极电极与漏极电极之间的半导体层均隔着所述第三绝缘层与所述第二栅极电极重叠。


12.根据权利要求1～11中任意一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述第一晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈部达，田中哲宪，家根田刚士，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP