CN104094409B - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

半导体装置(100A)包括：基板(1)；在基板(1)上形成的栅极电极(3)和第一透明电极(2)；在栅极电极(3)和第一透明电极(2)上形成的第一绝缘层(4)；在第一绝缘层(4)上形成的氧化物半导体层(5)；与氧化物半导体层(5)电连接的源极电极(6s)和漏极电极(6d)；和与漏极电极(6d)电连接的第二透明电极(7)。第一透明电极(2)的至少一部分隔着第一绝缘层(4)与第二透明电极(7)重叠。氧化物半导体层(5)和第二透明电极(7)由相同的氧化物膜形成。

Description

半导体装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及使用氧化物半导体形成的半导体装置及其制造方法，特别涉及液晶显示装置和有机EL显示装置的有源矩阵基板及其制造方法。此处，半导体装置包括有源矩阵基板和具备它的显示装置。
背景技术
液晶显示装置等中使用的有源矩阵基板按每像素具备薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，以下，“TFT”)等开关元件。作为开关元件具备TFT的有源矩阵基板被称为TFT基板。
作为TFT，历来广泛使用以非晶硅膜为活性层的TFT(以下，称为“非晶硅TFT”)、或以多晶硅膜为活性层的TFT(以下，称为“多晶硅TFT”)。
近年来，作为TFT的活性层的材料，提案有代替非晶硅和多晶硅使用氧化物半导体的技术。将这样的TFT称为“氧化物半导体TFT”。氧化物半导体与非晶硅相比具有更高的移动度。因此，氧化物半导体TFT与非晶硅TFT相比能够以更高速度动作(工作)。此外，氧化物半导体膜能够利用比多晶硅膜更简便的工艺形成。
在专利文献1中，公开有具备氧化物半导体TFT的TFT基板的制造方法。根据专利文献1中记载的制造方法，使氧化物半导体层的一部分低电阻化而形成像素电极，由此能够削减TFT基板的制造工序数。
近年来，随着液晶显示装置等的高精细化的进展，像素开口率的降低成为问题。其中，像素开口率是指占据显示区域的像素(例如，在透射型液晶显示装置中，使对显示有贡献的光透射的区域)的面积比率，以下仅称为“开口率”。
特别是移动用途的中小型的透射型液晶显示装置，因为显示区域的面积小，所以各个像素的面积当然也小，高精细化导致的开口率的降低显著。此外，当移动用途的液晶显示装置的开口率降低时，为了达到所期望的亮度，需要使背光源的亮度增大，还会发生导致消耗电力的增大的问题。
为了得到高的开口率，减小按每像素设置的TFT和辅助电容等的由不透明的材料形成的元件所占的面积即可，但是TFT和辅助电容当然为了发挥其作用也具有所必须的最低限度的尺寸。当作为TFT使用氧化物半导体TFT时，与使用非晶硅TFT的情况相比，具有能够将TFT小型化的优势。另外，辅助电容是为了保持被施加至像素的液晶层(在电学上被称为“液晶电容”)的电压而相对于液晶电容电并联地设置的电容，一般以辅助电容的至少一部分与像素重叠的方式形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-91279号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，对于高开口率化的要求在变强，仅使用氧化物半导体TFT，不能应对该要求。此外，显示装置的低价格化也在进行，还要求廉价地制造高精细化且高开口率的显示装置的技术的开发。
因此，本发明的一个实施方式的主要目的在于，提供能够以简便的工艺制造且能够实现与现有技术相比高精细且高开口率的显示装置的、TFT基板及其制造方法。
用于解决问题的方式
本发明的实施方式的半导体装置包括：基板；在上述基板上形成的栅极电极和第一透明电极；在上述栅极电极和上述第一透明电极上形成的第一绝缘层；在上述第一绝缘层上形成的氧化物半导体层；与上述氧化物半导体层电连接的源极电极和漏极电极；和与上述漏极电极电连接的第二透明电极，上述氧化物半导体层的至少一部分隔着上述第一绝缘层与上述栅极电极重叠，上述第一透明电极的至少一部分隔着上述第一绝缘层与上述第二透明电极重叠，且上述氧化物半导体层和上述第二透明电极由相同的氧化物膜形成。
在一个实施方式中，上述漏极电极形成在上述第二透明电极上，上述第二透明电极与上述漏极电极直接接触。
在一个实施方式中，上述第二透明电极以比上述氧化物半导体层高的浓度含有杂质。
在一个实施方式中，上述半导体装置还具有在上述栅极电极与上述基板之间形成的第二绝缘层，上述第二绝缘层形成在上述第一透明电极上。
在一个实施方式中，上述半导体装置还具有在上述栅极电极上形成的第二绝缘层，上述第一透明电极形成在上述第二绝缘层上。
在一个实施方式中，上述半导体装置还具有在上述源极电极和上述漏极电极上形成的绝缘保护层，上述绝缘保护层以与上述氧化物半导体层的沟道区域接触的方式形成，上述绝缘保护层由氧化物形成。
在一个实施方式中，上述第一绝缘层包括氧化物绝缘层，上述氧化物绝缘层与上述氧化物半导体层接触。
在一个实施方式中，上述氧化物膜包含In、Ga和Zn。
在一个实施方式中，上述氧化物半导体层包含In-Ga-Zn-O类的半导体。
本发明的实施方式的半导体装置的制造方法包括：准备基板的工序(a)；在上述基板上形成栅极电极和第一透明电极的工序(b)；在上述栅极电极和上述第一透明电极上形成第一绝缘层的工序(c)；在上述第一绝缘层上形成氧化物半导体膜的工序(d)；在上述氧化物半导体膜上形成源极电极和漏极电极的工序(e)；和工序(f)，通过进行使上述氧化物半导体膜的一部分低电阻化的低电阻化处理，形成第二透明电极，并且形成由未被低电阻化的上述氧化物半导体膜的部分构成的氧化物半导体层，上述氧化物半导体层的至少一部分隔着上述第一绝缘层与上述栅极电极重叠，上述第二透明电极的至少一部分隔着上述第一绝缘层与上述第一透明电极的至少一部分重叠。
在一个实施方式中，上述工序(f)包括对上述氧化物半导体膜的上述一部分注入杂质的工序。
在一个实施方式中，上述工序(b)包括在上述基板上形成上述第一透明电极、在上述第一透明电极上形成第二绝缘层的工序；和在上述第二绝缘层上形成上述栅极电极的工序。
在一个实施方式中，上述工序(b)包括：在上述基板上形成上述栅极电极的工序；在上述栅极电极上形成第二绝缘层的工序；和在上述第二绝缘层上形成上述第一透明电极的工序。
在一个实施方式中，上述工序(f)包括在进行上述低电阻化处理之前，形成保护上述氧化物半导体膜的沟道区域的保护层的工序(f2)。
在一个实施方式中，从上述基板的法线方向看时，上述保护层的端部与上述漏极电极重叠。
在一个实施方式中，上述氧化物半导体膜包含In-Ga-Zn-O类的半导体。
发明的效果
根据本发明的实施方式，提供能够以简便的工艺制造且能够实现与现有技术相比高精细且高开口率的显示装置的、TFT基板及其制造方法。
附图说明
图1(a)是本发明的实施方式中的TFT基板100A的示意性平面图，(b)是沿(a)的A1-A1’线的TFT基板100A的示意性截面图。
图2(a)～(c)是说明具备TFT基板100A的液晶显示装置的示意性截面图。
图3(a)是改变例的TFT基板100A’的示意性平面图，(b)是沿(a)的A2-A2’线的TFT基板100A’的示意性截面图。
图4(a)～(f)是说明本发明的实施方式中的TFT基板100A的制造工序的一个例子的示意性工序截面图。
图5是本发明的另一实施方式中的TFT基板100B的示意性截面图。
图6(a)～(c)是说明本发明的另一实施方式中的TFT基板100B的制造工序的示意性工序截面图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式的半导体装置。本实施方式的半导体装置包括薄膜晶体管(氧化物半导体TFT)，该薄膜晶体管具有由氧化物半导体构成的活性层。另外，本实施方式的半导体装置只要具备氧化物半导体TFT即可，广泛地包括有源矩阵基板、各种显示装置、电子设备等。
此处，以液晶显示装置中使用的氧化物半导体TFT为例说明本发明的实施方式的半导体装置。
图1(a)是本实施方式的TFT基板100A的示意性平面图，图1(b)是沿图1(a)的A1-A1’线的半导体装置(TFT基板)100A的示意性截面图。
TFT基板100A包括：基板1；在基板1上形成的栅极电极3和第一透明电极2；在栅极电极3和第一透明电极2上形成的绝缘层4；在绝缘层4上形成的氧化物半导体层5；与氧化物半导体层5电连接的源极电极6s和漏极电极6d；与漏极电极6d电连接的第二透明电极7。第一透明电极2的至少一部分隔着绝缘层4与第二透明电极7重叠。氧化物半导体层5的至少一部分隔着绝缘层4与栅极电极3重叠。氧化物半导体层5和第二透明电极7由相同的氧化物膜形成。
在TFT基板100A，第一透明电极2的至少一部分隔着绝缘层4与第二透明电极7重叠，由此形成辅助电容。从而，因为TFT基板100A所具有的辅助电容是透明的(因为透射可见光)，所以不使开口率降低。因此，如现有技术那样包括具有使用金属膜(栅极金属层或源极金属层)形成的不透明的电极的辅助电容的TFT基板相比，TFT基板100A能够具有更高的开口率。此外，因为开口率不因辅助电容而降低，所以还能够获得能够根据需要使辅助电容的电容值(辅助电容的面积)变大的优势。
进一步，优选在第二透明电极7上形成漏极电极6d，并且第二透明电极7与漏极电极6d直接接触。采用这样的结构，能够将第二透明电极7形成至漏极电极6d的大致端部，因此，TFT基板100A能够具有比专利文献1中记载的TFT基板更高的开口率。
在TFT基板100A中，在基板1上形成有第一透明电极2，在第一透明电极2上形成有绝缘层4a，在绝缘层4a上形成有栅极电极3。进一步，TFT基板100A具有在源极电极6s和漏极电极6d上形成的绝缘保护层8，绝缘保护层8以与氧化物半导体层5的沟道区域接触的方式形成。绝缘保护层8例如由氧化物形成。
接着，对TFT基板100A的各构成要素进行详细说明。
基板1典型的是透明基板，例如是玻璃基板。除了玻璃基板以外，还能够使用塑料基板。塑料基板包括由热固化性树脂或热可塑性树脂形成的基板，进一步包括这些树脂与无机纤维(例如，玻璃纤维、玻璃纤维的无纺布)的复合基板。作为具有耐热性的树脂材料，能够例示聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜树脂(PES)、丙烯树脂、聚酰亚胺树脂。此外，在使用反射型液晶显示装置的情况下，作为基板1，还能够使用硅基板。
第一透明电极2由透明导电膜(例如ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)或IZO膜)形成。第一透明电极2的厚度例如为约20nm以上约200nm以下(在本实施方式中，第一透明电极2的厚度为约100nm)。
栅极电极3与栅极配线3’电连接。栅极电极3和栅极配线3’例如是上层为W(钨)层、下层为TaN(氮化钽)层的层叠结构。此外，栅极电极3和栅极配线3’也可以具有由Mo(钼)/Al(铝)/Mo形成的层叠结构，也可以具有单层结构、2层结构、4层以上的层叠结构。进一步，栅极电极3a也可以由选自Cu(铜)、Al、Cr(铬)、Ta(钽)、Ti(钛)、Mo和W的元素、或以这些元素为成分的合金或金属氮化物等形成。栅极电极3的厚度为约50nm以上约600nm以下(在本实施方式中，栅极电极3的厚度为约420nm)。
绝缘层(栅极绝缘层)4具有绝缘层4b和绝缘层4c。绝缘层4c优选包括氧化物绝缘层，氧化物绝缘层优选与氧化物半导体层5直接接触。当氧化物绝缘层与氧化物半导体层5直接接触时，氧化物绝缘层所含的氧被供给至氧化物半导体层5，能够防止氧化物半导体层5的氧缺损导致的半导体特性的劣化。绝缘层4c例如为SiO2(氧化硅)层。绝缘层4a和绝缘层4b例如为SiNx(氮化硅)层。在本实施方式中，绝缘层4a的厚度为约100nm。绝缘层4b的厚度为约325nm，绝缘层4c的厚度为约50nm，栅极绝缘层4的厚度为约375nm。作为绝缘层4a和栅极绝缘层4，例如能够使用由SiO2(氧化硅)、SiNx(氮化硅)、SiOxNy(氧化氮化硅，x＞y)、SiNxOy(氮化氧化硅，x＞y)、Al2O3(氧化铝)或氧化钽(Ta2O5)形成的单层或叠层。栅极绝缘层4的厚度例如优选为约50nm以上600nm以下。另外，为了防止来自基板1的杂质等的扩散，优选绝缘层4a和绝缘层4b由SiNx或SiNxOy(氮化氧化硅，x＞y)形成。绝缘层4c从防止氧化物半导体层5的半导体特性的劣化的观点出发，优选由SiO2或SiOxNy(氧化氮化硅，x＞y)形成。进一步，为了以低的温度形成栅极漏电流少的致密的栅极绝缘层4，使用Ar(氩)等稀有气体的同时形成栅极绝缘层4即可。
氧化物半导体层5例如包括In-Ga-Zn-O类的半导体(以下，简称为“IGZO类半导体”)。此处，IGZO类半导体为In(铟)、Ga(镓)、Zn(锌)的三元氧化物，In、Ga和Zn的比例(组成比)并无特别限定，例如包括In:Ga:Zn＝2:2:1、In:Ga:Zn＝1:1:1、In:Ga:Zn＝1:1:2等。IGZO类半导体既可以为非晶质也可以为结晶质。作为结晶质IGZO类半导体，优选c轴与层面大致垂直地取向的结晶质IGZO类半导体。这样的IGZO类半导体的结晶结构例如在日本特开2012-134475号公报中有所公开。为了参考，在本说明书中引用日本特开2012-134475号公报的全部公开内容。
构成氧化物半导体层5的氧化物半导体材料并不限定于IGZO类半导体，例如还可以为Zn-O类半导体(ZnO)、In-Zn-O类半导体(IZO(注册商标))、Zn-Ti-O类半导体(ZTO)、Cd-Ge-O类半导体、Cd-Pb-O类半导体、CdO(氧化镉)、Mg-Zn-O类半导体、In-Sn-Zn-O类半导体(例如In2O3-SnO2-ZnO)、In-Ga-Sn-O类半导体等。进一步，氧化物半导体层5还可以包含添加有1族元素、13族元素、14族元素、15族元素和17族元素等中的一种或多种杂质元素的ZnO的非晶质(amorphous)状态、多晶状态或非晶质状态与多晶状态混合存在的微晶状态的物质，或杂质元素均不添加的物质。作为氧化物半导体层5，当使用非晶氧化物半导体层时，能够以低温进行制造且能够实现高的移动度。氧化物半导体层5的厚度例如为约50nm。氧化物半导体层5的厚度例如也可以为约30nm以上约100nm以下。
源极电极6s和漏极电极6d例如具有由Ti/Al/Ti形成的层叠结构。此外，源极电极6s和漏极电极6d也可以具有由Mo/Al/Mo形成的层叠结构，也可以具有单层结、2层结构或4层以上的层叠结构。进一步，源极电极6s和漏极电极6d还可以由选自Al、Cr、Ta、Ti、Mo和W的元素、或以这些元素为成分的合金或金属氮化物等形成。源极电极6s和漏极电极6d的厚度分别为约50nm以上600nm以下(在本实施方式中，源极电极6s和漏极电极的厚度为约350nm)。
绝缘保护层8以与氧化物半导体层5的沟道区域接触的方式形成。优选绝缘保护层8由氧化物(例如SiO2)形成。当绝缘保护层8由氧化物形成时，能够如上述那样防止氧化物半导体层5的氧缺损导致的半导体特性的劣化。除此以外，绝缘保护层8例如能够由SiON(氧化氮化硅、氮化氧化硅)、Al2O3或Ta2O5形成。绝缘保护层8的厚度例如为约50nm以上300nm以下(在本实施方式中，绝缘保护层8的厚度为约150nm)。
第二透明电极7例如为包含In-Ga-Zn-O类的半导体(IGZO类氧化物)的导电体层。第二透明电极7的厚度例如为约50nm。第二透明电极7的厚度例如也可以为约20nm以上约200nm以下。第二透明电极7与氧化物半导体层5由相同的透明的氧化物膜形成，详细情况如后所述。当第二透明电极7与氧化物半导体层5由相同的氧化物膜形成时，能够简化制造工艺，能够削减制造成本。作为氧化物膜，例如能够使用IGZO类半导体膜等包含IGZO类氧化物的膜。另外，如上所述，在本说明书中，将IGZO类氧化物中表现半导体特性的氧化物简称为IGZO类半导体。
第二透明电极7以比氧化物半导体层5高的浓度含有p型杂质(例如，B(硼))或n型杂质(例如，P(磷))，详情后述。
接着，参照图2对具备TFT基板100A的液晶显示装置进行说明。图2(a)～图2(c)是具备TFT基板100A的液晶显示装置的示意性截面图。图2(a)～图2(c)所示的虚线箭头表示电场方向。
如图2(a)所示，TFT基板100A例如被用于Fringe Field Switching(边缘场开关)(FFS)模式的液晶显示装置500。此时，将下层的第一透明电极2用作共用电极(供给共用电压或对置电压)，将上层的第二透明电极7用作像素电极(供给显示信号电压)。在第二透明电极7至少设置有一个以上的隙缝。这样的结构的FFS模式的液晶显示装置例如在日本特开2011-53443公报中有所公开。为了参考，在本说明书中引用日本特开2011-53443号公报的全部公开内容。
液晶显示装置500具有TFT基板100A和对置基板200以及在TFT基板100A与对置基板200之间形成的液晶层50。在液晶显示装置500，在对置基板200的液晶层50一侧不具备能够由透明电极(例如ITO)等形成的对置电极。通过由在TFT基板100A形成的第一透明电极(共用电极)2和第二透明电极(像素电极)7产生的横向的电场控制液晶层50中的液晶分子的取向，进行显示。
在TFT基板100A，第一透明电极(共用电极)2与第二透明电极(像素电极)7相比位于更靠基板1一侧。由此，不仅能够在上述的FFS模式的液晶显示装置500中而且能够在各种各样的液晶模式的液晶显示装置中使用TFT基板100A。
例如，能够在如图2(b)所示那样在对置基板200的液晶层侧设置对置电极27、通过由对置电极27与第二透明电极(像素电极)7产生的纵电场控制液晶层50的液晶分子的取向而进行显示的纵电场模式的液晶显示装置600中使用TFT基板100A。在这种情况下，也可以不在第二透明电极7设置多个隙缝。
进一步，能够在纵横电场模式的液晶显示装置700中使用TFT基板100A，该液晶显示装置700如图2(c)所示，在对置电极200的液晶层侧设置对置电极27，在第二透明电极(像素电极)7设置多个隙缝，通过由第二透明电极(像素电极)7与第一透明电极(共用电极)2产生的横电场、和由第二透明电极(像素电极)7与对置电极27产生的纵电场，来控制液晶层50的液晶分子的取向进行显示。这样的液晶显示装置700例如在国际公开第2012/053415号中有所记载。
根据以上说明，TFT基板100A与像素电极比共用电极位于更靠基板一侧的TFT基板相比，具有更高的对各种液晶显示模式的适用性。
TFT基板100A能够改变为图3所示的TFT基板100A’。图3(a)是改变例的TFT基板100A’的示意性平面图，图3(b)是沿图3(a)的A2-A2’线的TFT基板100A’的示意性截面图。
图3(a)和图3(b)所示的TFT基板100A’，在栅极配线3’上具有氧化物半导体层5，具有从基板1的法线方向看时、栅极配线3’与源极电极6s和漏极电极6d重叠的结构，在这方面与TFT基板100A不同。在这种情况下，栅极配线3’作为栅极电极发挥作用。TFT基板100A’能够具有比TFT基板100A更高的开口率。
另外，TFT基板100A’与TFT基板100A相比具有栅极·漏极间的寄生电容(Cgd)大的缺点。众所周知，当栅极·漏极间的寄生电容(Cgd)大时，馈通电压变大。馈通电压成为图像的残影和闪烁的原因。为了降低馈通电压，使栅极·漏极间的寄生电容(Cgd)相对于像素的总电容(液晶电容Clc+辅助电容Cs+栅极·漏极间的寄生电容Cgd)的比率变小即可。TFT基板100A’因为具有具备透明电极的透明的辅助电容，所以能够不使开口率降低而使辅助电容的面积变大，由此使电容值增大。即，即使如TFT基板100A’那样采用栅极·漏极间的寄生电容(Cgd)大的结构，也能够使馈通电压足够小。
此外，像素的总电容大，在为了对像素施加规定的电压时需要大量的电荷。TFT基板100A’因为具备与现有的非晶TFT相比电流供给能力高的氧化物半导体TFT，所以显示品质不由于像素的电容的增大而降低。
接着，对TFT基板100A的制造方法进行说明。
本发明的实施方式的半导体装置的制造方法包括：准备基板1的工序(a)；在基板1上形成栅极电极3和第一透明电极2的工序(b)；在栅极电极3和第一透明电极2上形成第一绝缘层4b或/和4c的工序(c)；在第一绝缘层4b或/和4c上形成氧化物半导体膜5’的工序(d)；在氧化物半导体膜5’上形成源极电极6s和漏极电极6d的工序(e)；和工序(f)，通过进行使氧化物半导体膜5’的一部分低电阻化的低电阻化处理L形成第二透明电极7，并且形成由未被低电阻化的氧化物半导体膜5’的部分构成的氧化物半导体层5的工序，氧化物半导体层5的至少一部分隔着绝缘层4与栅极电极3重叠，第二透明电极7的至少一部分隔着绝缘层4与第一透明电极3的至少一部分重叠。
这样的半导体装置的制造方法是被简化了的半导体装置的制造方法，因此能够削减制造成本。
接着，参照图4详细说明TFT基板100A的制造方法的一个例子。
图4(a)～图4(f)是用于说明TFT基板100A的制造方法的一个例子的示意性工序截面图。
首先，如图4(a)所示那样，在基板1上形成第一透明电极2。作为基板1，例如能够使用玻璃基板等的透明绝缘性的基板。第一透明电极2能够利用溅射法等公知的方法形成。第一透明电极2例如由ITO形成，其厚度为约100nm。
接着，如图4(b)所示那样，在第一透明电极2上，利用CVD(Chemical VaporDeposition：化学气象沉积)等形成绝缘层4a。绝缘层4a例如由SiNx形成。绝缘层4a的厚度为约100nm。
接着，如图4(c)所示那样，在绝缘层4a上形成栅极电极3。栅极电极3能够在利用溅射法在绝缘层4a上形成导电膜后、利用光刻法进行导电膜的图案化而形成。另外，从基板1的法线方向看时，栅极电极3与第一透明电极2不重叠。此处，作为导电膜，使用从基板1一侧起依次具有TaN膜(厚度：约50nm)和W膜(厚度：约370nm)的2层结构的层叠膜。另外，作为第一导电膜，例如也可以使用Ti、Mo、Ta、W、Cu、Al和Cr等的单层膜、包含它们的层叠膜、合金膜或它们的氮化金属膜等。
接着，如图4(d)所示那样，利用CVD法，以覆盖栅极电极3的方式形成绝缘层4b和绝缘层4c。此处，绝缘层4b由SiNx膜(厚度：约325nm)形成，绝缘层4c例如由SiO2膜(厚度：约50nm)形成。作为绝缘层4b和4c，例如能够由SiO2、SiNx、SiOxNy(氧化氮化硅，x＞y)、SiNxOy(氮化氧化硅，x＞y)、Al2O3或Ta2O5形成。
接着，如图4(e)所示那样，在绝缘层4c上利用溅射法形成氧化物半导体膜5’。作为氧化物半导体膜5’使用IGZO类半导体膜。氧化物半导体膜5’的厚度为约50nm。
之后，在氧化物半导体5’上，利用溅射法形成导电膜(未图示)，该导电膜形成源极电极6s和漏极电极6d。接着，利用使用半色调掩模的光刻法、干蚀刻法和灰化法对上述的导电膜和氧化物半导体膜5’同时进行图案化，将氧化物半导体膜5’图案化为所期望的形状并形成源极电极6s和漏极电极6d。这样，能够以一个掩模进行源极电极6s和漏极电极6d的形成以及氧化物半导体膜5’的图案化，因此能够简化制造工艺，能够削减制造成本。源极电极6s和漏极电极6d例如具有Ti/Al/Ti的层叠结构。下层的Ti层的厚度为约50nm，Al层的厚度为约200nm，上层的Ti层的厚度为约100nm。
接着，如图4(f)所示那样，以覆盖氧化物半导体膜5’的沟道区域的方式，利用溅射法和光刻法形成绝缘保护层8。绝缘保护层8例如由氧化物(例如SiO2)形成，其厚度为约150nm。此外，优选从基板1的法线方向看时绝缘保护层8的端部与漏极电极6d重叠。由此，对氧化物半导体膜5’中位于漏极电极6d的端部的部分也能够进行后述的低电阻化处理L。
之后，对氧化物半导体膜5’的一部分实施低电阻化处理L。氧化物半导体膜5’中被源极电极6s、漏极电极6d和绝缘保护层8覆盖的部分不被进行低电阻化处理L。由此，如图1(b)所示那样，在氧化物半导体膜5’中被实施了低电阻化处理L的部分形成第二透明电极7，在不被实施低电阻化处理L的部分形成氧化物半导体层5。当然，被实施了低电阻化处理L的部分的电阻比未被实施低电阻化处理L的部分的电阻小。关于低电阻化处理L，例如能够列举等离子体处理、p型杂质(例如，B(硼))或n型杂质(例如，P(磷))的掺杂等。作为低电阻化处理L，在使用杂质的掺杂的情况下，第二透明电极7的杂质的浓度比氧化物半导体层5的杂质的浓度大。此外，存在以下情况：由于杂质的扩散，处于漏极电极6d之下的氧化物半导体膜5’的一部分也被低电阻化，成为第二透明电极7的一部分。此外，作为低电阻化处理L，例如能够列举使用CVD装置的氢等离子体处理、使用蚀刻装置的氩等离子体处理和在还原气氛下进行的退火处理等。
接着，参照图5说明本发明的实施方式中的TFT基板100B。图5是TFT基板100B的示意性截面图，对应于图1(b)的TFT基板100A的截面图。对与TFT基板100A共通的构成要素，标注相同的参照附图标记，避免重复的说明。
在图5所示的TFT基板100B，栅极电极3位于比第一透明电极2更靠基板一侧。TFT基板100B包括在基板2上形成的栅极电极3、在栅极电极3上形成的液晶层4a和在绝缘层4a上形成的第一透明电极2。在TFT基板100B中，绝缘层4a～4c作为栅极绝缘层4发挥作用。
接着，参照图6说明TFT基板100B的制造方法的一个例子。图6(a)～图6(c)是说明TFT基板100B的制造方法的示意性工序截面图。
首先，如图6(a)所示那样，在基板1上，利用上述的方法形成栅极电极3。
接着，如图6(b)所示那样，利用上述的方法在栅极电极3上形成绝缘层4a。
接着，如图6(c)所示那样，利用上述的方法形成第一透明电极2。另外从基板1的法线方向看时，栅极电极3与第一透明电极2不重叠。
接着，利用上述的方法，形成绝缘层4b和绝缘层4c、氧化物半导体膜5’、源极电极6s、漏极电极6d、第二透明电极7以及绝缘保护层8(参照图4(d)～图4(f))由此，制造图5所示的TFT基板100B。
以上，根据本发明的实施方式，能够提供能够以简便的工艺制造且能够实现与现有技术相比高精细且高开口率的显示装置的、TFT基板及其制造方法。
产业上的可利用性
本发明的实施方式能够在有源矩阵基板等的电路基板、液晶显示装置、有机电致发光(EL)显示装置和无机电致发光显示装置等的显示装置、图像传感装置等的摄像装置、图像输入装置或指纹读取装置等电子装置等的具备薄膜晶体管的装置中广泛地应用。
附图标记的说明
1 基板
2 第一透明电极
3 栅极电极
3’ 栅极配线
4a 绝缘层
4b 绝缘层
4c 绝缘层
4 栅极绝缘层
5 氧化物半导体层
6s 源极电极
6d 漏极电极
7 第二透明电极
8 层间绝缘层
100A 半导体装置(TFT基板)

Claims (22)

1.一种半导体装置，其特征在于，包括：
基板；
在所述基板上形成的栅极电极和第一透明电极；
在所述栅极电极和所述第一透明电极上形成的第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上形成的氧化物半导体层；
与所述氧化物半导体层电连接的源极电极和漏极电极；和
与所述漏极电极电连接的第二透明电极，
所述半导体装置还具有在所述栅极电极与所述基板之间形成的第二绝缘层，
所述氧化物半导体层的至少一部分隔着所述第一绝缘层与所述栅极电极重叠，所述第一透明电极的至少一部分隔着所述第一绝缘层与所述第二透明电极重叠，且所述氧化物半导体层和所述第二透明电极由相同的氧化物膜形成，
所述第二透明电极以比所述氧化物半导体层高的浓度含有杂质，
所述第二绝缘层形成在所述第一透明电极上。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：
所述漏极电极形成在所述第二透明电极上，
所述第二透明电极与所述漏极电极直接接触。
3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：
还具有在所述源极电极和所述漏极电极上形成的绝缘保护层，
所述绝缘保护层以与所述氧化物半导体层的沟道区域接触的方式形成，
所述绝缘保护层由氧化物形成。
4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：
所述第一绝缘层包括氧化物绝缘层，
所述氧化物绝缘层与所述氧化物半导体层接触。
5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：
所述氧化物膜包含In、Ga和Zn。
6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体装置，其特征在于：
所述氧化物半导体层包含In-Ga-Zn-O类的半导体。
7.一种半导体装置，其特征在于，包括：
基板；
在所述基板上形成的栅极电极和第一透明电极；
在所述栅极电极和所述第一透明电极上形成的第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上形成的氧化物半导体层；
与所述氧化物半导体层电连接的源极电极和漏极电极；和
与所述漏极电极电连接的第二透明电极，
所述半导体装置还具有在所述栅极电极上形成的第二绝缘层，
所述氧化物半导体层的至少一部分隔着所述第一绝缘层与所述栅极电极重叠，所述第一透明电极的至少一部分隔着所述第一绝缘层与所述第二透明电极重叠，且所述氧化物半导体层和所述第二透明电极由相同的氧化物膜形成，
所述第二透明电极以比所述氧化物半导体层高的浓度含有杂质，
所述第一透明电极形成在所述第二绝缘层上。
8.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于：
所述漏极电极形成在所述第二透明电极上，
所述第二透明电极与所述漏极电极直接接触。
9.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于：
还具有在所述源极电极和所述漏极电极上形成的绝缘保护层，
所述绝缘保护层以与所述氧化物半导体层的沟道区域接触的方式形成，
所述绝缘保护层由氧化物形成。
10.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于：
所述第一绝缘层包括氧化物绝缘层，
所述氧化物绝缘层与所述氧化物半导体层接触。
11.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于：
所述氧化物膜包含In、Ga和Zn。
12.如权利要求7～11中任一项所述的半导体装置，其特征在于：
所述氧化物半导体层包含In-Ga-Zn-O类的半导体。
13.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
准备基板的工序(a)；
在所述基板上形成栅极电极和第一透明电极的工序(b)；
在所述栅极电极和所述第一透明电极上形成第一绝缘层的工序(c)；
在所述第一绝缘层上形成氧化物半导体膜的工序(d)；
在所述氧化物半导体膜上形成源极电极和漏极电极的工序(e)；和
工序(f)，通过进行使所述氧化物半导体膜的一部分低电阻化的低电阻化处理，形成第二透明电极，并且形成由未被低电阻化的所述氧化物半导体膜的部分构成的氧化物半导体层，所述氧化物半导体层的至少一部分隔着所述第一绝缘层与所述栅极电极重叠，所述第二透明电极的至少一部分隔着所述第一绝缘层与所述第一透明电极的至少一部分重叠，
所述工序(b)包括：在所述基板上形成所述第一透明电极，并且在所述第一透明电极上形成第二绝缘层的工序；和在所述第二绝缘层上形成所述栅极电极的工序。
14.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述工序(f)包括对所述氧化物半导体膜的所述一部分注入杂质的工序。
15.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述工序(f)包括在进行所述低电阻化处理之前，形成保护所述氧化物半导体膜的沟道区域的保护层的工序(f2)。
16.如权利要求15所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
从所述基板的法线方向看时，所述保护层的端部与所述漏极电极重叠。
17.如权利要求13～16中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述氧化物半导体膜包含In-Ga-Zn-O类的半导体。
18.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
准备基板的工序(a)；
在所述基板上形成栅极电极和第一透明电极的工序(b)；
在所述栅极电极和所述第一透明电极上形成第一绝缘层的工序(c)；
在所述第一绝缘层上形成氧化物半导体膜的工序(d)；
在所述氧化物半导体膜上形成源极电极和漏极电极的工序(e)；和
工序(f)，通过进行使所述氧化物半导体膜的一部分低电阻化的低电阻化处理，形成第二透明电极，并且形成由未被低电阻化的所述氧化物半导体膜的部分构成的氧化物半导体层，所述氧化物半导体层的至少一部分隔着所述第一绝缘层与所述栅极电极重叠，所述第二透明电极的至少一部分隔着所述第一绝缘层与所述第一透明电极的至少一部分重叠，
所述工序(b)包括：在所述基板上形成所述栅极电极的工序；在所述栅极电极上形成第二绝缘层的工序；和在所述第二绝缘层上形成所述第一透明电极的工序。
19.如权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述工序(f)包括对所述氧化物半导体膜的所述一部分注入杂质的工序。
20.如权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述工序(f)包括在进行所述低电阻化处理之前，形成保护所述氧化物半导体膜的沟道区域的保护层的工序(f2)。
21.如权利要求20所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
从所述基板的法线方向看时，所述保护层的端部与所述漏极电极重叠。
22.如权利要求18～21中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：
所述氧化物半导体膜包含In-Ga-Zn-O类的半导体。
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