半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的课题是提供提高像素部的开口率，并提高驱动电路部的特性的半导体装置。或者，本发明专利技术的课题是提供功耗小的半导体装置。或者，本发明专利技术的课题是提供能够控制阈值电压的半导体装置。本发明专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括具有绝缘面的衬底、设置在衬底上的像素部、驱动像素部的驱动电路的至少一部分，构成像素部的晶体管及构成驱动电路的晶体管是顶栅底接触型晶体管，在像素部中，电极及半导体层具有透光性，驱动电路中的电极的电阻低于像素部中的晶体管所具有的所有电极的电阻。

【技术实现步骤摘要】


涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置或它们的制造方法。该技术领 域特别涉及一种具有使用氧化物半导体的薄膜晶体管(以下称为TFT)的半导体装置。
技术介绍
目前，使用非晶硅等硅层作为沟道层的薄膜晶体管(TFT)广泛用于以液晶显示装 置为代表的显示装置的开关元件。使用非晶硅的薄膜晶体管具有如下特性虽然其场效应 迁移率低，但是可以对应于玻璃衬底的大面积化。此外，已知如下技术，即将像素部与驱动 电路的一部分在同一衬底上一体形成，以便减少制造成本。另外，近年来，通过使用显示半导体特性的金属氧化物制造薄膜晶体管，而将它应 用于电子装置和光装置的技术受到关注。例如，已知在金属氧化物中，尤其是氧化钨、氧化 锡、氧化铟、氧化锌等显示半导体特性。使用由这种金属氧化物构成的透光性半导体层作为 沟道形成区域的薄膜晶体管已被公开(例如，参照专利文献1)。另外，正在研究如下技术晶体管的沟道层由具有透光性的氧化物半导体层形成， 并且栅电极、源电极、漏电极也由具有透光性的导电膜形成，以提高开口率(例如，参照专 利文献2)。通过提高开口率，能够提高光利用效率，并实现显示装置的省电化及小型化。另 一方面，从显示装置的大型化、对便携式设备的应用的观点来看，在被要求提高开口率的同 时，还被要求进一步减少功耗。另外，作为对电光元件的具有透光性的电极的金属辅助布线的配置方法，已知如 下方法在具有透光性的电极上和下之任一方，金属辅助布线和具有透光性的电极重叠为 实现与具有透光性的电极的导通(例如，参照专利文献3)。另外，已知如下结构设置在有源矩阵衬底上的附加电容电极由ITO、SnO2等透光 性导电膜构成，并且将由金属膜构成的辅助布线设置为与附加电容用电极接触，以减小附 加电容用电极的电阻(例如，参照专利文献4)。另外，已知如下技术在使用非晶氧化物半导体膜的场效应晶体管中，作为形成栅 电极、源电极和漏电极的各电极的材料可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌、ZnO, SnO2等具 有透光性的电极、Al、Ag、Cr、Ni、Mo、Au、Ti、Ta等金属电极或包括它们的合金的金属电极等， 并且还可以采用该电极的两层以上的层叠来降低接触电阻或者提高界面强度(例如，参照 专利文献5)。另外，已知如下技术作为使用非晶氧化物半导体的晶体管的源电极、漏电极和 栅电极、辅助电容电极的材料，可以使用铟(In)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)等金属、氧化 铟(In2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化镉(CdO)、氧化铟镉(CdIn2O4)、氧化镉锡 (Cd2SnO4)、氧化锌锡(Zn2SnO4)等氧化物材料，并且栅电极、源电极和漏电极的材料既可都 相同又可不相同(例如，参照专利文献6和7)。日本专利申请公开2004-103957号公报日本专利申请公开2007-81362号公报日本专利申请公开平2-82221号公报日本专利申请公开平2-310536号公报日本专利申请公开2008-243928号公报日本专利申请公开2007-109918号公报日本专利申请公开2007-115807号公报
技术实现思路
于是，在本说明书等中公开的专利技术的一个方式的课题是提供一种高开口率的半导 体装置。或者，所公开的专利技术的一个方式的课题是提供一种功耗小的半导体装置。或者，所 公开的专利技术的一个方式的课题是提供一种布线电阻低的半导体装置。或者，所公开的专利技术 的一个方式的课题是提供一种高透过率的半导体装置。或者，所公开的专利技术的一个方式的 课题是提供一种布局自由度大的半导体装置。或者，所公开的专利技术的一个方式的课题是提 供一种S值(即，subthreshold swingvalue)小的半导体装置。或者，所公开的专利技术的一 个方式的课题是能够控制晶体管的阈值电压的半导体装置。在本说明书等中公开的专利技术的一个方式中，至少使用具有透光性的材料形成像素 部的晶体管。更详细地说，采用如下技术方案。在本说明书等中公开的专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括在同一衬底上 包括具有第一薄膜晶体管的像素部及具有第二薄膜晶体管的驱动电路部，第一薄膜晶体管 包括衬底上的第一源电极层、第一漏电极层、与第一源电极层及第一漏电极层电连接地设 置的氧化物半导体层、覆盖氧化物半导体层地设置的栅极绝缘层、在与氧化物半导体层重 叠的区域中的栅极绝缘层上设置的第一栅电极层、覆盖第一栅电极层地设置的保护绝缘 层、以及保护绝缘层上的像素电极层，其中第一薄膜晶体管的第一源电极层、第一漏电极 层、氧化物半导体层、栅极绝缘层、第一栅电极层、保护绝缘层以及像素电极层具有透光性， 第二薄膜晶体管的第二栅电极层由保护绝缘层覆盖，第二薄膜晶体管的第二源电极层、第 二漏电极层以及第二栅电极层的材料与第一薄膜晶体管的第一源电极层、第一漏电极层以 及第一栅电极层的材料不同，并且第二薄膜晶体管的第二源电极层、第二漏电极层以及第 二栅电极层的材料是其电阻低于第一薄膜晶体管的第一源电极层、第一漏电极层及第一栅 电极层的电阻的导电材料。此外，在上述半导体装置中，第二薄膜晶体管的第二栅电极层、第二源电极层及第 二漏电极层可以由以选自Al、Cr、CU、Ta、Ti、M0、W中的元素为主要成分的膜或者组合它们 的合金膜的叠层膜形成。此外，所公开的专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括在同一衬底上包括具有 第一薄膜晶体管的像素部及具有第二薄膜晶体管的驱动电路部，第一薄膜晶体管包括衬底 上的第一源电极层、第一漏电极层、与第一源电极层及第一漏电极层电连接地设置的氧化 物半导体层、覆盖氧化物半导体层地设置的栅极绝缘层、在与氧化物半导体层重叠的区域 中的栅极绝缘层上设置的第一栅电极层、覆盖第一栅电极层地设置的保护绝缘层、以及保 护绝缘层上的像素电极层，其中第一薄膜晶体管的第一源电极层、第一漏电极层、氧化物半 导体层、栅极绝缘层、第一栅电极层、保护绝缘层以及像素电极层具有透光性，第二薄膜晶体管的第二栅电极层由保护绝缘层覆盖，并且第二薄膜晶体管的第二源电极层、第二漏电 极层以及第二栅电极层为如下叠层膜，与第一薄膜晶体管的第一源电极层、第一漏电极层 以及第一栅电极层相同的材料的膜以及其电阻低于第一薄膜晶体管的第一源电极层、第一 漏电极层及第一栅电极层的电阻的导电材料的膜。此外，在上述半导体装置中，其电阻低于第一薄膜晶体管的第一源电极层、第一漏 电极层及第一栅电极层的电阻的导电材料的膜可以由以选自Al、Cr、CU、Ta、Ti、M0、W中的 元素为主要成分的膜或者组合它们的合金膜的叠层膜形成。此外，在上述半导体装置中，第二薄膜晶体管可以包括在衬底上，第二源电极层； 第二漏电极层；与第二源电极层及第二漏电极层电连接地设置的氧化物半导体层；覆盖氧 化物半导体层地设置的栅极绝缘层；在与氧化物半导体层重叠的区域中的栅极绝缘层上设 置的第二栅电极层。此外，在上述半导体装置中，第一薄膜晶体管的第一源电极层、第一漏电极层、第 一栅电极层以及像素电极层可以使用由选自氧化铟、氧化铟氧化锡合金、氧化铟氧化锌合 金、氧化锌中的任一种构成的膜或者组合上述膜的叠层膜来形成。此外，在上述半导体装置中，还可以在同一衬底上具有电容器部，电容器部具有电 容布线及与该电容布线重叠的电容电极，电容布线及电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：包括第一薄膜晶体管的像素部；以及包括第二薄膜晶体管的驱动电路部，其中，所述像素部和所述驱动电路部形成在衬底上，在所述衬底上所述第一薄膜晶体管包括：第一源电极层，第一漏电极层，与所述第一源电极层及所述第一漏电极层电连接地形成的氧化物半导体层，覆盖所述氧化物半导体层地形成的栅极绝缘层，在与所述氧化物半导体层重叠的所述栅极绝缘层的区域上设置的第一栅电极层，覆盖所述第一栅电极层地形成的保护绝缘层，以及所述保护绝缘层上的像素电极层，所述第一薄膜晶体管的所述第一源电极层、所述第一漏电极层、所述氧化物半导体层、所述栅极绝缘层、所述第一栅电极层、所述保护绝缘层以及所述像素电极层具有透光性，所述第二薄膜晶体管的第二栅电极层由所述保护绝缘层覆盖，并且，所述第二薄膜晶体管的第二源电极层、第二漏电极层以及所述第二栅电极层的材料与所述第一薄膜晶体管的所述第一源电极层、所述第一漏电极层以及所述第一栅电极层的材料不同，并且所述第二薄膜晶体管的所述第二源电极层、所述第二漏电极层以及所述第二栅电极层的材料是其电阻低于所述第一薄膜晶体管的所述第一源电极层、所述第一漏电极层及所述第一栅电极层的电阻的导电材料。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木村肇，坂田淳一郎，丰高耕平，
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：JP[日本]