半导体装置的孔径比得到提高。驱动器电路和像素在一个衬底之上提供，并且驱动器电路中的第一薄膜晶体管和像素中的第二薄膜晶体管每个都包括栅极电极层、栅极电极层之上的栅极绝缘层、栅极绝缘层之上的氧化物半导体层、氧化物半导体层之上的源极和漏极电极层及与栅极绝缘层之上的氧化物半导体层的一部分、氧化物半导体层和源极和漏极电极层接触的氧化物绝缘层。第二薄膜晶体管的栅极电极层、栅极绝缘层、氧化物半导体层、源极和漏极电极层及氧化物绝缘层每个都具有透光属性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括氧化半导体的半导体装置及其制造方法。应当指出，在本说明书中，半导体装置指可以通过使用半导体属性来工作的所有装置，并且例如显示装置的电光装置、半导体电路和电子装置都是半导体装置。
技术介绍
透光的金属氧化物用在半导体装置中。例如，如氧化铟锡(ITO)的导电金属氧化物(下文中成为氧化物导体)用作显示装置中所需的透明电极材料，所述显示装置例如液晶显示装置。此外，作为具有半导体属性的材料，透光的金属氧化物也引起了人们的关注。例如，预期基于h-Ga-ai-Ο的氧化物等用作显示装置中所需的半导体材料，所述显示装置例如液晶显示装置。特别地，期望它们用于薄膜晶体管(也称为TFT)的沟道层(也称为沟道形成层)。越来越期望具有半导体属性的金属氧化物(下文中称为氧化物半导体)作为代替或者胜过显示装置等中所使用的非晶硅的材料。另外，氧化物导体和氧化物半导体具有透光属性。因此，通过利用这些材料形成 TFT,可以形成透光的TFT (例如，见参考文献1)。此外，包括氧化物半导体的TFT具有高场效应迁移率。因此，显示装置等中的驱动器电路可以利用这种TFT形成(例如，见参考文献2)。参考文献 1 :T. Nozawa,"Transparent Circuitry，，,Nikkei Electronics,No. 959, 2007 年 8 月 27 日，39-52 页。参考文献 2 :Τ· Osada 等人，"Development of Driver-Integrated Panel using Amorphous In-Ga-Zn-Oxide TFT”，Proc. SID，09 Digest，2009 年，184-187 页。
技术实现思路
本专利技术的一种实施方式的目的是降低半导体装置的制造成本。本专利技术的一种实施方式的另一个目的是提高半导体装置的孔径比。本专利技术的一种实施方式的又一个目的是提高半导体装置显示部分的分辨率。本专利技术的一种实施方式的又一个目的是提供可以以高速操作的半导体装置。本专利技术的一种实施方式是在一个衬底之上包括驱动器电路部分和显示部分(也称为像素部分)的半导体装置。该驱动器电路部分包括驱动器电路薄膜晶体管和驱动器电路布线。驱动器电路薄膜晶体管的源极电极(也称为源极电极层)和漏极电极(也称为漏极电极层)是利用金属形成的。驱动器电路薄膜晶体管的沟道层是利用氧化物半导体形成的。驱动器电路布线是利用金属形成的。所述显示部分包括像素薄膜晶体管和显示部分布线。像素薄膜晶体管的源极电极层和漏极电极层是利用氧化物导体形成的。像素薄膜晶体管的半导体层是利用氧化物半导体形成的。显示部分布线是利用氧化物导体形成的。具有底栅结构的反向交错薄膜晶体管用作像素薄膜晶体管和驱动器电路薄膜晶体管中的每一个。像素薄膜晶体管和驱动器电路薄膜晶体管每一个都是沟道蚀刻的薄膜晶体管，其中提供了与暴露在源极电极层和漏极电极层之间的半导体层接触的氧化物绝缘层。应当指出，TFT的特定制造处理、半导体装置中所包括的不同元件(例如，电容器) 的特定结构等都没有在参考文献1中公开。此外，其也没有公开驱动器电路和发光TFT是在一个衬底之上形成的。在本专利技术的一种实施方式的半导体装置中，包括驱动器电路TFT的驱动器电路和包括像素TFT的像素是在一个衬底之上形成的。如此，半导体装置的制造成本可以降低。在本专利技术的一种实施方式的半导体装置中，像素包括像素TFT和像素布线。像素 TFT的源极电极和漏极电极是利用氧化物导体形成的。像素TFT的半导体层是利用氧化物半导体形成的。像素布线是利用氧化物导体形成的。即，在半导体装置中，像素TFT和像素布线形成的区域可以用作开放的部分。如此，半导体装置的孔径比可以提高。在本专利技术的一种实施方式的半导体装置中，像素包括像素TFT和像素布线。像素 TFT的源极电极和漏极电极是利用氧化物导体形成的。像素TFT的半导体层是利用氧化物半导体形成的。像素布线是利用氧化物导体形成的。即，在半导体装置中，可以由像素TFT 的大小无限制地确定像素大小。如此，可以提高半导体装置显示部分的分辨率。在本专利技术的一种实施方式的半导体装置中，驱动器电路包括驱动器电路TFT和驱动器电路布线。驱动器电路TFT的源极电极和漏极电极是利用金属形成的。驱动器电路 TFT的沟道层是利用氧化物半导体形成的。驱动器电路布线是利用金属形成的。即，在半导体装置中，驱动器电路包括具有高场效应迁移率的TFT和具有低电阻的布线。如此，半导体装置可以高速操作。作为本说明书中所使用的氧化物半导体，例如，可以使用由InM03(Zn0)m(m>0)表达的氧化物半导体。应当指出，M表示选自Ga、狗、Ni、Mn和Co的一种或者多种金属元素。 作为例子，M可以是( ，或者可以是( 和以上除( 之外的金属元素，例如M可以是( 和Ni 或者是( 和狗。另外，在氧化物半导体中，在有些情况下，除了作为M包含的金属元素，还包含作为杂质元素的例如1 或者M的过渡金属元素或者过渡金属元素的氧化物。在本说明书中，在其构成公式由InM03(Zn0)m(m>0)表达的氧化物半导体中，包含( 作为M的氧化物半导体称为基于h-Ga-Si-O的氧化物半导体，并且基于h-Ga-Si-O的氧化物半导体的薄膜称为基于h-Ga-ai-Ο的非单晶膜。作为用于氧化物半导体层的金属氧化物，除以上所述的之外，以下任何金属氧化物都可以使用基于h-Sn-ai-Ο的金属氧化物、基于h-Ai-ai-o的金属氧化物、基于 Sn-Ga-Zn-O的金属氧化物、基于Al-Ga-Si-O的金属氧化物、基于Sn-Al-Si-O的金属氧化物、基于h-Ζη-Ο的金属氧化物、基于Sn-Zn-O的金属氧化物、基于Al-Zn-O的金属氧化物、 基于h-Ο的金属氧化物、基于Sn-O的金属氧化物及基于Si-O的金属氧化物。氧化硅可以包含在利用以上金属氧化物形成的氧化物半导体层中。氧化物半导体优选地包含In，更优选地包含h和fe。在获得i类型(本征)氧化物半导体层的处理中，脱水或者脱氢是有效的。在半导体装置的制造处理中，在例如氮的惰性气体或者稀有气体(例如，氩或者氦)的气氛中或者在减小的压力下执行热处理的情况下，氧化物半导体层通过热处理变成缺氧的氧化物半导体层，从而成为低电阻的氧化物半导体层，即，η类型(例如，η—类型)氧化物半导体层。然后，通过形成与氧化物半导体层接触的氧化物绝缘层，使氧化物半导体层处于氧过量状态。相应地，氧化物半导体层变成高电阻氧化物半导体层，即，i类型的氧化物半导体层。如此，可以制造包括具有有利电特性的高可靠薄膜晶体管的半导体装置。在半导体装置的制造处理中，在例如氮的惰性气体或者稀有气体(例如，氩或者氦)的气氛中或者在减小的压力下，对于脱水或者脱氢，热处理是在大于或者等于350°C执行的，优选地是大于或者等于400°C，并且小于衬底的应变点，从而使得氧化物半导体层中所包含的例如湿气的杂质减少。即使当在高达450°C对脱水或脱氢的氧化物半导体执行热脱附谱(TDS)时，在大约300°C时水的两个峰值或者水的至少一个峰值也没有检测到。因此，即使当在高达450°C 对脱水或脱氢后、包括氧化物半导体层的薄膜晶体管执行TDS时，至少在大约300°C时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，坂田淳一郎，三宅博之，桑原秀明，高桥辰也，
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：
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