半导体装置（1000）包括：具有栅极配线（3a）、源极和漏极配线（13as、13ad）以及岛状的氧化物半导体层（7）的薄膜晶体管（103）；和具有由与栅极配线（3a）相同的导电膜形成的第一电极（3b）、由与源极配线（13as）相同的导电膜形成的第二电极（13b）以及位于第一和第二电极之间的介电体层的电容元件（105），栅极绝缘层（5）具有包含与氧化物半导体层（7）接触并且包含氧化物的第一绝缘膜（5A）、和配置于第一绝缘膜的栅极电极一侧并且具有比第一绝缘膜高的介电常数的第二绝缘膜（5B）的叠层结构，介电体层包含第二绝缘膜（5B）而不包含第一绝缘膜（5A）。由此，能够在不使CS电容等电容元件的电容值降低的情况下抑制氧化物半导体层的氧缺损所致的劣化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具备薄膜晶体管的。
技术介绍
在用于液晶显示装置等的有源矩阵基板中，按每个像素具备薄膜晶体管(ThinFilm Transistor ;下记为“TFT”)等的开关元件。作为这种开关元件，历来广泛使用有以非晶硅膜为活性层的TFT (下记为“非晶硅TFT”)和以多晶硅膜为活性层的TFT (下记为“多晶硅TFT”)。近年来，作为TFT的活性层的材料，提案有使用氧化物半导体来代替非晶硅或多晶硅(专利文献I和2、非专利文献I 3等)。这样的TFT称作“氧化物半导体TFT”。氧化物半导体具有比非晶硅更高的迁移率。因此，氧化物半导体TFT与非晶硅TFT相比能够更高速地工作。另外，氧化物半导体膜由于通过比多晶硅膜更简便的工艺而形成，因此能够适用于需要大面积的装置。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2010 - 62549号公报专利文献2:日本特开2003 - 86808号公报非专利文献非专利文献I:SID DIGEST2010P1132 — 1135非专利文献2:SID DIGEST2010P1298 — 1300非专利文献3:SID DIGEST2010P1037 — 1040
技术实现思路
专利技术需要解决的问题通过本专利技术人的研究发现，当制造具有与以往的硅TFT同样的结构的氧化物半导体TFT时，存在如下问题。在硅TFT中，通常作为栅极绝缘膜使用介电常数高的氮化硅(SiNx)膜。SiNx膜由等离子体化学气相沉积(PECVD)法形成。在氧化物半导体TFT中，与硅TFT同样地，当利用PECVD法在氧化物半导体层上形成包括SiNx膜的栅极绝缘膜时(底栅结构)，由于氧化物半导体层暴露在氢等离子体中，因此容易发生氧化物半导体的还原反应。其结果，在氧化物半导体层，因氧缺损而产生载流电子，有可能导致氧化物半导体层的电阻降低。另外，SiNx膜由于其成膜工艺而容易含有氢。因此，不仅在氧化物半导体TFT具有底栅结构的情况下，而且在具有顶栅结构的情况下，当以与SiNx膜接触的方式配置有氧化物半导体层时，有可能导致在氧化物半导体层发生氧缺损所致的劣化(低电阻化)。为了避免上述问题，可以考虑作为栅极绝缘膜使用氧化硅(SiO2)膜。SiO2膜例如利用CVD法形成，形成时氧化物半导体层不会暴露在氢等离子体中。另外，在SiO2膜中，不像SiNx膜含有很多的氢，因此不产生如上所述的问题。此外，也能够利用SiO2膜所含的氧来恢复一部分氧化物半导体层的氧缺损。但是，SiO2膜的介电常数ε (约4)低于SiNx膜的介电常数(约7 8)，因此，在使用SiO2膜的情况下，为了确保栅极电容(=eS / d)，需要使栅极绝缘膜的厚度d小于现有的厚度，或者使元件尺寸(栅极电极面积)S增大。当减小栅极绝缘膜的厚度d时，构成引起隧道电流所致的栅极泄漏电流增加或绝缘破坏的主要原因。另外，即使栅极绝缘膜的厚度的偏差(膜厚的差)与以往同程度，由于其影响相对地变大，因此在基板内确保元件性能的均匀性也变难。另一方面，当增大栅极电极面积S时，有可能引起元件的集成度的降低或液晶显示装置的开口率的降低。对此，在专利文献I和2中，作为栅极绝缘膜，使用包括SiO2膜和SiN膜的叠层膜。由此，能够防止氧化物半导体层与SiNx膜接触，因此能够抑制氧化物半导体层的劣化。另夕卜，与仅将SiO2膜当作栅极绝缘膜使用的情况相比，更能够抑制栅极电容的降低。但是，在形成例如液晶显示装置的有源矩阵基板的情况下，如果将上述叠层膜当作栅极绝缘膜使用，则产生如下问题。一般来说，在液晶显示装置的有源矩阵基板中，按每个像素，与液晶电容并列地设置有辅助电容(CS电容)。作为CS电容的介电体层，通常使用由与栅极绝缘膜相同的膜形成的绝缘层。这是为了不增大制造工序数就能够在同一基板上形成TFT和CS电容。在这样的有源矩阵基板中，当使用如专利文献1、2所公开的两层结构的栅极绝缘膜时，CS电容的介电体层也成为同样的两层结构，有可能无法确保充分的电容值。本专利技术是为了解决上述问题而开发的，其主要目的在于，在具备氧化物半导体薄膜晶体管的半导体装置中，在不使CS电容等电容元件的电容值降低的情况下，抑制氧化物半导体层的氧缺损所致的劣化。用于解决问题的技术方案本专利技术的半导体装置包括基板和设置于上述基板上的薄膜晶体管和电容元件，上述薄膜晶体管包括:岛状的氧化物半导体层，其具有沟道区域和分别位于上述沟道区域的两侧的第一接触区域和第二接触区域；以与上述氧化物半导体层的至少沟道区域重叠的方式配置的栅极配线；形成在上述栅极配线与上述氧化物半导体层之间的栅极绝缘层；与上述第一接触区域电连接的源极配线；和与上述第二接触区域电连接的漏极配线，上述电容元件包括:由与上述栅极配线相同的导电膜形成的第一电极；由与上述源极配线相同的导电膜形成的第二电极；和位于上述第一电极和第二电极之间的介电体层，上述栅极绝缘层具有包含第一绝缘膜和第二绝缘膜的叠层结构，上述第一绝缘膜与上述氧化物半导体层接触并包含氧化物，上述第二绝缘膜配置于上述第一绝缘膜的上述栅极电极一侧，具有比上述第一绝缘膜高的介电常数，上述介电体层包含上述第二绝缘膜，并且不包含上述第一绝缘膜。在一种优选的实施方式中，上述第一绝缘膜位于上述氧化物半导体层的下方，从上述基板的上方观察，具有与上述氧化物半导体层大致相同的岛状的图案。在一种优选的实施方式中，上述栅极配线配置于上述氧化物半导体层的上述基板一侧，上述半导体装置还包括覆盖上述氧化物半导体层的至少上述沟道区域的蚀刻阻止层。在一种优选的额实施方式中，在上述蚀刻阻止层和上述第一绝缘膜形成有到达上述第二绝缘膜的开口部，上述第二电极在上述开口部内与上述第二绝缘膜接触。在一种优选的额实施方式中，上述半导体装置还包括:设置于上述薄膜晶体管和上述电容元件之上的第一层间绝缘层；和设置于上述第一层间绝缘层上的第二层间绝缘层，上述第一层间绝缘层具有包含下层膜和上层膜的叠层结构，上述下层膜包含氧化物，上述上层膜配置于上述下层膜之上。上述半导体装置还可以包括设置于上述第二层间绝缘层上的导电层，上述导电层与上述电容元件的上述第一电极或上述第二电极电连接。在一种优选的实施方式中，上述第二绝缘膜的厚度大于上述第一绝缘膜的厚度的I倍并且为5倍以下。上述第一绝缘膜可以是氧化硅膜，上述第二绝缘膜可以是氮化硅膜。本专利技术的半导体装置的制造方法是上述半导体装置的制造方法，其包括:工序(A)，在基板上形成栅极配线和电容元件的第一电极；工序(B)，在形成有上述栅极配线和上述第一电极的基板之上依次堆积第二绝缘膜、第一绝缘膜和氧化物半导体膜；工序(C)，对上述氧化物半导体膜进行图案形成，得到岛状的氧化物半导体层；工序(D)，去除上述第一绝缘膜中的位于上述第一电极上的部分，使上述第二绝缘膜的表面露出；和工序(E)，在上述氧化物半导体层上和上述第二绝缘膜的露出的表面上形成金属膜，并对其进行图案形成，得到源极配线和漏极配线以及电容元件的第二电极。在一种优选的实施方式中，在上述工序(D)中，将上述氧化物半导体层作为掩模，对上述第一绝缘膜进行蚀刻。在一种优选的实施方式中，上述半导体装置的制造方法还包括:在上述工序(C)之后，在上述氧化物半导体层和上述第一绝缘膜上形成蚀刻阻止层的工序(Fl);和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.30 JP 2010-1925001.一种半导体装置，其特征在于: 所述半导体装置包括:基板；和设置在所述基板上的薄膜晶体管和电容元件， 所述薄膜晶体管包括: 岛状的氧化物半导体层，其具有沟道区域和分别位于所述沟道区域的两侧的第一接触区域和第二接触区域； 以与所述氧化物半导体层的至少沟道区域重叠的方式配置的栅极配线； 形成在所述栅极配线与所述氧化物半导体层之间的栅极绝缘层； 与所述第一接触区域电连接的源极配线；和 与所述第二接触区域电连接的漏极配线， 所述电容元件包括: 由与所述栅极配线相同的导电膜形成的第一电极； 由与所述源极配线相同的导电膜形成的第二电极；和 位于所述第一电极和第二电极之间的介电体层， 所述栅极绝缘层具有包含第一绝缘膜和第二绝缘膜的叠层结构，所述第一绝缘膜与所述氧化物半导体层接触并包含氧化物，所述第二绝缘膜配置于所述第一绝缘膜的所述栅极电极一侧，具有比所述第一绝缘膜高的介电常数， 所述介电体层包含所述第二绝 缘膜，并且不包含所述第一绝缘膜。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于: 所述第一绝缘膜位于所述氧化物半导体层的下方，从所述基板的上方观察，具有与所述氧化物半导体层大致相同的岛状的图案。3.如权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于: 所述栅极配线配置于所述氧化物半导体层的所述基板一侧， 所述半导体装置还包括覆盖所述氧化物半导体层的至少所述沟道区域的蚀刻阻止层。4.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于: 在所述蚀刻阻止层和所述第一绝缘膜形成有到达所述第二绝缘膜的开口部，所述第二电极在所述开口部内与所述第二绝缘膜接触。5.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，还包括: 设置于所述薄膜晶体管和所述电容元件之上的第一层间绝缘层；和 设置于所述第一层间绝缘层上的第二层间绝缘层， 所述第一层间绝缘层具有包含下层膜和上层膜的叠层结构，所述下层膜包含氧化物，所述上层膜配置于所述下层膜之上。6.如权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：西村淳，中田幸伸，原义仁，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：
国别省市：
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