TWI538210B - 半導體裝置及其製造方法 - Google Patents

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中澤淳
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Description

半導體裝置及其製造方法
本發明係關於一種使用氧化物半導體而形成之半導體裝置及其製造方法，尤其係關於一種液晶顯示裝置或有機EL(electroluminescence，電致發光)顯示裝置之主動矩陣基板及其製造方法。此處，半導體裝置包含主動矩陣基板及具備其之顯示裝置。
用於液晶顯示裝置等之主動矩陣基板對應每一像素而具備薄膜電晶體(Thin Film Transistor；以下稱為「TFT」)等開關元件。具備TFT作為開關元件之主動矩陣基板被稱為TFT基板。
作為TFT，自先前以來一直廣泛使用將非晶矽膜作為活化層之TFT(以下，稱為「非晶矽TFT」)或將多晶矽膜作為活化層之TFT(以下，稱為「多晶矽TFT」)。
近年來，提出有使用氧化物半導體代替非晶矽或多晶矽來作為TFT之活化層之材料。將此種TFT稱為「氧化物半導體TFT」。氧化物半導體具有高於非晶矽之遷移率。因此，氧化物半導體TFT可較非晶矽TFT更高速地動作。又，氧化物半導體膜能夠以較多晶矽膜更簡便之製程而形成。
專利文獻1中揭示有具備氧化物半導體TFT之TFT基板之製造方法。根據專利文獻1所記載之製造方法，藉由使氧化物半導體膜之一 部分低電阻化而形成像素電極，可削減TFT基板之製造步驟數。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]：日本專利特開2011-91279號公報
專利文獻1中僅揭示TFT基板中之氧化物半導體TFT及像素電極之構造，並未提及配線構造或端子部之構造。
本發明者經研究認為：若欲抑制製造步驟數或製造成本而製造專利文獻1中所揭示之TFT基板，則存在源極配線層之一部分(例如源極配線)形成於氧化物半導體膜上之情況。然而，可知源極配線層易自氧化物半導體膜之表面剝離，其結果可能會使良率降低。關於該問題，於下文進行詳細敍述。
因此，本發明之一實施形態之目的在於提供一種可既抑制良率之降低、亦以簡便之製程而製造，並且可實現較先前高精細且高孔徑比(aperture ratio)之顯示裝置的TFT基板及其製造方法。
本發明之某一實施形態之半導體裝置包括：基板；閘極電極，其形成於上述基板上；閘極絕緣層，其形成於上述閘極電極上；氧化物層，其係形成於上述閘極絕緣層上且包含第1半導體區域及第1導電體區域者，且上述第1半導體區域之至少一部分介隔上述閘極絕緣層與上述閘極電極重疊；源極電極，其以與上述氧化物層之上述第1半導體區域之上表面接觸之方式而形成；汲極電極，其以與上述氧化物層之上述第1半導體區域之上表面接觸之方式而形成，且與上述第1導電體區域電性連接；及導電層，其與上述氧化物層之上表面接觸而形成，且具有複數個開口部或切口部；且上述氧化物層包含於上述導電 層之上述複數個開口部內或切口部內具有表面之複數個第2導電體區域。
於某一較佳之實施形態中，上述導電層包含配線，上述配線包含上述複數個開口部或切口部之至少一部分。
於某一較佳之實施形態中，上述半導體裝置進而包括覆蓋上述導電層之絕緣層，且於上述至少一部分之開口部內或切口部，上述複數個第2導電體區域之至少一部分與上述絕緣層接觸。
於某一較佳之實施形態中，上述半導體裝置進而包括端子部，且上述導電層包含配置於上述端子部之源極連接層，上述源極連接層包含上述複數個開口部或切口部之至少一部分，且上述端子部包含外部連接層，該外部連接層與上述源極連接層之上表面接觸，且於上述至少一部分之開口部內或切口部與上述複數個第2導電體區域之至少一部分接觸。
於某一較佳之實施形態中，上述導電層具有網狀或條紋狀之圖案。
於某一較佳之實施形態中，上述半導體裝置進而包括端子部，且上述氧化物層進而具有位於上述端子部之其他導電體區域，上述端子部包含與上述其他導電體區域之上表面接觸之外部連接層。
於某一較佳之實施形態中，上述導電層由與上述源極電極及上述汲極電極相同之導電膜所形成。
於某一較佳之實施形態中，上述半導體裝置進而包括：上部絕緣層，其形成於上述源極電極及上述汲極電極上；及上部透明電極，其形成於上述上部絕緣層上；且上述上部透明電極之至少一部分介隔上述上部絕緣層與上述導電體區域重疊。
於某一較佳之實施形態中，上述氧化物層含有In、Ga及Zn。
於某一較佳之實施形態中，上述複數個第2導電體區域及上述第 1導電體區域含有較上述第1半導體區域更高濃度之雜質。
本發明之某一實施形態之半導體裝置之製造方法包括如下步驟：(A)準備於表面形成有閘極電極及閘極絕緣層之基板；(B)於上述閘極絕緣層上形成氧化物半導體層以及與上述氧化物半導體層之上表面接觸之源極電極、汲極電極及導電層，且上述導電層具有使上述氧化物半導體層之上表面露出之複數個開口部或切口部；(C)形成至少覆蓋上述氧化物半導體層中之成為通道區域之區域之保護層；以及(D)進行使上述氧化物半導體層之一部分低電阻化之低電阻化處理，而形成包括第1導電體區域、包含通道區域之第1半導體區域、及複數個第2導電體區域之氧化物層，且上述第1導電體區域形成於上述氧化物半導體層中之未由上述保護層抑或是上述導電層所覆蓋之部分，上述複數個第2導電體區域形成於藉由上述導電層之上述複數個開口部或切口部而露出之部分，上述第1半導體區域形成於上述氧化物半導體層中之未經低電阻化之部分。
於某一較佳之實施形態中，上述導電層包含配線，上述配線包含上述複數個開口部或切口部之至少一部分。
於某一較佳之實施形態中，上述導電層包含源極連接層，上述源極連接層包含上述複數個開口部或切口部之至少一部分，且於上述步驟(D)後，進而包括形成與上述源極連接層之上表面及上述複數個第2導電體區域之至少一部分接觸之外部連接層的步驟。
於某一實施形態中，上述氧化物半導體層含有In、Ga及Zn。
根據本發明之實施形態，可提供一種可既抑制良率之降低、亦以簡便之製程而製造，並且可實現較先前高精細且高孔徑比之顯示裝置的半導體裝置及其製造方法。更具體而言，於包括以與包含成為TFT之活化層之半導體區域之氧化物層之上表面接觸之方式而形成之 導電層(源極配線等)的半導體裝置中，可抑制因導電層自氧化物層之上表面剝離而導致之良率之降低。又，由於係使氧化物層之一部分低電阻化而構成像素電極，故而可減少製造步驟數，並且使孔徑比較先前有所提高。
1‧‧‧基板
2‧‧‧下部透明電極
3‧‧‧閘極電極
3'‧‧‧閘極配線
4‧‧‧閘極絕緣層
4a、4b、4c‧‧‧絕緣層
6d‧‧‧汲極電極
6s‧‧‧源極電極
8‧‧‧上部絕緣層
8a‧‧‧絕緣保護層
8b、8r‧‧‧還原絕緣層
9‧‧‧上部透明電極
9t‧‧‧外部連接層
27‧‧‧對向電極
31‧‧‧閘極連接層
32‧‧‧源極連接層
33‧‧‧透明連接層
50‧‧‧氧化物層
50'‧‧‧氧化物半導體膜
51、52、53、54‧‧‧半導體區域
55、57、58、59‧‧‧導電體區域
60‧‧‧導電體層
61‧‧‧配線
62‧‧‧源極連接層
66‧‧‧開口部
67‧‧‧切口部
90‧‧‧端子部
100、100A、100A(1)、100A(1)'、100A(2)、100B、100B(1)、100B(1)'、100B(2)、100C、100C(1)、100C(1)'、100C(2)、100C(3)、100C(4)‧‧‧半導體裝置(TFT基板)
150‧‧‧液晶層
200‧‧‧對向基板
500、500'、600、700‧‧‧液晶顯示裝置
L‧‧‧低電阻化處理
R‧‧‧光阻遮罩層
圖1係本發明之實施形態1之TFT基板100之模式性平面圖。
圖2(a)~(c)分別係圖1所示之TFT基板100之沿A-A'線、B-B'線及C-C'線之剖面圖，(a)表示包含TFT之剖面，(b)表示配線部之剖面，(c)表示端子部之端面。
圖3(a)~(c)分別係表示TFT基板100中之端子部之其他例的平面圖。
圖4(a)~(e)係說明本發明之實施形態之TFT基板100之製造步驟的模式性步驟剖面圖。
圖5(a)及(b)係說明本發明之實施形態之TFT基板100之製造步驟的模式性步驟剖面圖。
圖6(a)及(b)分別係表示圖4(c)所示之步驟中之端子部及配線之平面形狀的圖。
圖7(a)及(b)分別係表示圖4(e)中低電阻化處理後之端子部及配線之平面形狀之圖，(c)及(d)係表示端子部及配線之平面形狀之其他例之圖。
圖8(a)~(c)分別係例示TFT基板100中之源極-閘極連接部之構成之剖面圖。
圖9(a)係本發明之實施形態A1之TFT基板100A(1)之模式性平面圖，(b)係沿(a)之A1-A1'線之TFT基板100A(1)之模式性剖面圖，(c)係具有TFT基板100A(1)之液晶顯示裝置500之模式性剖面圖。
圖10(a)係作為實施形態A1之變化例之TFT基板100A(1)'之模式性 平面圖，(b)係沿(a)之A2-A2'線之TFT基板100A(1)'之模式性剖面圖。
圖11係本發明之實施形態A2之TFT基板100A(2)之模式性剖面圖。
圖12(a)~(c)係說明實施形態A2之TFT基板100A(2)之製造步驟之模式性步驟剖面圖。
圖13(a)~(c)係說明TFT基板100A(2)之另一製造步驟之模式性步驟剖面圖。
圖14(a)~(c)係說明TFT基板100A(2)之又一製造步驟之模式性步驟剖面圖。
圖15(a)係本發明之實施形態B1之TFT基板100B(1)之模式性平面圖，(b)係沿(a)之A1-A1'線之模式性剖面圖。
圖16(a)~(c)分別係例示使用有TFT基板100B(1)之顯示裝置之模式性剖面圖。
圖17(a)係作為實施形態B1之變化例之TFT基板100B(1)'之模式性平面圖，(b)係沿(a)之A2-A2'線之TFT基板100B(1)'之模式性剖面圖。
圖18(a)~(f)係說明實施形態B1之TFT基板100B(1)之製造步驟之一例的模式性步驟剖面圖。
圖19係本發明之實施形態B2之TFT基板100B(2)之模式性剖面圖。
圖20(a)~(c)係說明實施形態B2之TFT基板100B(2)之製造步驟之模式性步驟剖面圖。
圖21(a)係本發明之實施形態C1之TFT基板100C(1)之模式性平面圖，(b)係沿(a)之A1-A1'線之TFT基板100C(1)之模式性剖面圖。
圖22(a)係表示具有以與氧化物半導體層接觸之方式形成有氧化物絕緣層之構成之氧化物半導體TFT之閘極電壓-汲極電流曲線的曲線圖，(b)係表示具有以與氧化物半導體層接觸之方式形成有還原絕緣 層之構成之氧化物半導體TFT之閘極電壓-汲極電流曲線的曲線圖。
圖23(a)係作為實施形態C1之變化例之TFT基板100C(1)'之模式性平面圖，(b)係沿(a)之A2-A2'線之TFT基板100C(1)'之模式性剖面圖。
圖24(a)~(e)係說明實施形態C1之TFT基板100C(1)之製造步驟之一例的模式性步驟剖面圖。
圖25係本發明之實施形態C2之TFT基板100C(2)之模式性剖面圖。
圖26(a)及(b)係說明實施形態C2之TFT基板100C(2)之製造步驟的模式性步驟剖面圖。
圖27係表示本發明之實施形態C3之TFT基板100C(3)之模式性剖面圖。
圖28係本發明之實施形態C4之TFT基板100C(4)之模式性剖面圖。
本發明者研究了各種簡便地製造將氧化物半導體膜之一部分用作TFT之活化層且使另一部分低電阻化而用作像素電極之TFT基板的方法。此時，根據製造方法，而於配線下存在局部性地低電阻化之氧化物膜，而使配線與氧化物膜接觸。尤其是，於採用將配線自TFT基板上之端子部引繞至顯示區域內之TFT之構成的情形時，若欲抑制製造步驟數，則於配線下會存在氧化物膜。本發明者經研究發現：由於在配線與氧化物膜之界面接著性較低，故而配線易剝離，良率可能會降低。
尤其是發現：於製造製程中，於在配線與氧化物半導體膜接觸之狀態下對氧化物半導體膜實施低電阻化處理而形成局部性地低電阻化之氧化物膜之情形時，氧化物膜與配線之接著性會進一步降低。在出於除低電阻化處理以外之目的而實施熱處理之情形時亦存在相同問 題。
配線之剝離可能會發生於例如來自形成於除顯示區域以外之區域(周邊區域)之驅動電路之引繞配線、或顯示區域內之源極配線(資料信號線)。又，於端子部，亦可能發生由與配線相同之層所形成之連接層之剝離。於端子部，連接層與其下之氧化物膜之接觸面積相對較大，因此易發生連接層之剝離，而可能成為良率降低之主要因素。
本發明者發現：藉由於以與氧化物膜之上表面接觸之方式而配置之導電層(配線或連接層等)設置複數個開口部或切口部，而使導電層與氧化物膜之接觸面積減少，藉此，可抑制導電層之剝離。根據該構成，於導電層之下方，氧化物膜之一部分經低電阻化而成為導電體區域。其結果，例如可抑制因於導電層設置開口部等而導致之電阻值(配線電阻值等)之增大。
(實施形態1)
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態1之半導體裝置進行說明。本實施形態之半導體裝置包括具有包含氧化物半導體之活化層之薄膜電晶體(氧化物半導體TFT)。再者，本實施形態之半導體裝置只要包括氧化物半導體TFT即可，且廣泛地包含主動矩陣基板、各種顯示裝置、電子機器等。
此處，以液晶顯示裝置中所使用之氧化物半導體TFT為例，對本發明之實施形態之半導體裝置進行說明。
圖1係本實施形態之TFT基板100之模式性平面圖，圖2(a)~(c)分別係圖1所示之TFT基板100之沿A-A'線、B-B'線及C-C'線的剖面圖。圖2(a)表示包含TFT之剖面，圖2(b)表示配線部之剖面，圖2(c)表示端子部之剖面。
TFT基板100包括：基板1；閘極電極3，其形成於基板1上；閘極絕緣層4，其形成於閘極電極3上；及氧化物層50，其形成於閘極絕緣 層4上。於氧化物層50上，以與氧化物層50之上表面接觸之方式形成有源極電極6s、汲極電極6d及導電層60。於源極電極6s、汲極電極6d及導電層60上形成有上部絕緣層8。雖未圖示，但TFT基板100亦可包含形成於上部絕緣層8上之上部透明電極。
氧化物層50包含半導體區域51、52、53及導電體區域55、57、58。導電體區域55、57、58係相較於半導體區域51、52、53電阻較低之區域(例如電阻為100kΩ/sq以下，較理想為10kΩ/sq以下)。雖然亦要根據用以使其低電阻化之處理方法而定，但例如導電體區域55、57、58亦可含有較半導體區域51、52、53更高濃度之雜質(例如硼)。半導體區域51以介隔閘極絕緣層4與閘極電極3重疊之方式而配置，且作為TFT之活化層而發揮功能。導電體區域55以與半導體區域51接觸之方式而配置，且可作為透明電極(例如像素電極)而發揮功能。
源極電極6s及汲極電極6d係以與半導體區域(活化層)51之上表面接觸之方式而設置。於將導電體區域55用作像素電極之情形時，汲極電極6d與導電體區域55電性連接。於此情形時，較佳為汲極電極6d之一部分與導電體區域55之上表面之一部分接觸。
導電層60亦可包含配線(此處為源極配線)61。配線61與源極電極6s連接。於配線61設置有使氧化物層50之表面露出之複數個開口部66。亦可代替開口部66而於配線61之外緣設置切口部。再者，所謂「切口部」係指當自上方觀察導電層60時形成於導電層60之圖案之周緣之凹部。
如圖2(b)所示，氧化物層50中之與配線61重疊之部分包含複數個導電體區域57。複數個導電體區域57於配線61之複數個開口部66內(或於切口部)具有上表面。因此，複數個導電體區域57之至少一部分於開口部66內(或切口部)與上部絕緣層8接觸。複數個導電體區域57較佳為相互分離。氧化物層50之與配線61重疊之部分中之除導電體區 域57以外之區域為半導體區域52。
導電層60亦可包含形成於源極配線層之源極連接層62。源極連接層62可配置於用以連接於外部配線之端子部90、或用以連接於形成於閘極配線層之閘極連接層之源極-閘極連接部等。
如圖2(c)所示，端子部90包含氧化物層50、源極連接層62及外部連接層9t。於在上部絕緣層8上設置上部透明電極之情形時，外部連接層9t亦可由與上部透明電極相同之導電膜而形成。源極連接層62具有使氧化物層50之表面露出之複數個開口部66。亦可代替開口部66而於配線61之外緣具有切口部。
氧化物層50中之與源極連接層62重疊之部分包含複數個導電體區域58。複數個導電體區域58於源極連接層62之複數個開口部66內(或於切口部)具有上表面。氧化物層50之與源極連接層62重疊之部分中之除導電體區域58以外的區域為半導體區域53。於圖2(c)所示之例中，外部連接層9t與源極連接層62之上表面及開口部66之側面接觸，並且於開口部66內與導電體區域58接觸。
再者，於本實施形態中，可於配線61及源極連接層62之兩者設置開口部66或切口部，亦可僅於任一者設置開口部66或切口部。或者，亦可於配置於除配線部及端子部以外之區域之導電層60設置開口部等。
根據本實施形態，於TFT基板100中，可使氧化物層50局部性地低電阻化，而形成例如成為像素電極之導電體區域55，且自作為半導體而殘留之部分形成成為TFT之活化層之半導體區域51，故而可使製造製程變得簡便。又，藉由在與氧化物層50之上表面接觸之導電層60設置複數個開口部或切口部，可減少導電層60與氧化物層50之接觸面積。因此，即便於對氧化物層50進行低電阻化處理或出於其他目的而進行熱處理之情形時，亦可抑制導電層60自氧化物層50之上表面剝 離。
進而，根據本實施形態，可抑制因於導電層60(配線61或源極連接層62)設置複數個開口部等而導致之電阻值(配線電阻值或端子部之電阻值)之增大。形成於氧化物層50之導電體區域57藉由擴散等而變得大於由導電層60之開口部所規定之區域。因此，由於各導電體區域57之周緣部與導電層60之下表面接觸，故而導電體區域57與導電層60電性連接。其結果，各導電體區域57亦可作為配線或源極連接層之一部分而發揮功能。因此，可抑制配線電阻值或端子部之電阻之增大，並且可抑制配線61或源極連接層62之剝離。
於圖1及圖2所示之例中，導電層60(配線61及源極連接層62)之各開口部為狹縫狀。該等狹縫於相同方向排列成條紋狀。鄰接之狹縫之間隔例如為2μm以上且10μm以下。藉此，可抑制配線電阻值等增大，並且更有效地抑制導電層60之剝離。
導電層60較佳為由與源極電極6s及汲極電極6d相同之導電膜而形成。於本說明書中，存在將由與源極電極6s及源極配線相同之導電膜而形成之層稱為「源極配線層」之情況。
再者，導電層60之圖案並不限定於此。較佳為導電層60具有網狀或條紋狀之圖案。藉此，可更有效地減少導電層60與氧化物層50之接觸面積，而使導電層60之剝離不易產生。又，即便於已產生膜剝離之情形時，亦可將剝離面積抑制得較小。因此，可更高效率地抑制因剝離而導致之良率降低。
圖3(a)及(b)係表示源極連接層62之其他例之放大俯視圖。如圖3(a)所示，各開口部66亦可排列成格子狀。或者，亦可如圖3(b)所示，源極連接層62於外緣具有複數個切口部67。於此例中，切口部67為於特定方向延伸之狹縫狀。
進而，如圖3(c)所示，亦可於端子部將導電層60去除，而使位於 其下之氧化物層50自導電層60露出。於此情形時，所露出之氧化物層50為經低電阻化之導電體區域58。雖未圖示，但外部連接層係以與導電體區域58之上表面接觸之方式而配置。因此，可經由導電體區域58將外部連接層與配線61電性連接。
於使導電體區域55作為像素電極而發揮功能之情形時，較佳為導電體區域55之一部分與汲極電極6d之下表面直接接觸。若採用此種構造，則可使像素電極形成至汲極電極6d之大致端部為止，故而TFT基板100可具有較專利文獻1所記載之TFT基板更高之孔徑比。
接下來，對TFT基板100之各構成要素進行詳細說明。
基板1典型而言為透明基板，例如為玻璃基板。除玻璃基板以外，亦可使用塑膠基板。塑膠基板包含由熱固性樹脂或熱塑性樹脂所形成之基板，進而包含該等樹脂與無機纖維(例如玻璃纖維、玻璃纖維之不織布)之複合基板。作為具有耐熱性之樹脂材料，可例示聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚碸(PES)、丙烯酸系樹脂、聚醯亞胺樹脂。又，在用於反射型液晶顯示裝置之情形時，亦可使用矽基板作為基板1。
閘極電極3電性連接於閘極配線3'。閘極電極3及閘極配線3'具有例如上層為W(鎢)層且下層為TaN(氮化鉭)層之積層構造。此外，閘極電極3及閘極配線3'可具有由Mo(鉬)/Al(鋁)/Mo所形成之積層構造，亦可具有單層構造、雙層構造、四層以上之積層構造。進而，閘極電極3亦可由選自Cu(銅)、Al、Cr(鉻)、Ta(鉭)、Ti(鈦)、Mo及W中之元素、或者以該等元素為成分之合金或金屬氮化物等而形成。閘極電極3之厚度為約50nm以上且600nm以下(於本實施形態中，閘極電極3之厚度為約420nm)。
作為閘極絕緣層4，可使用例如由SiO2(氧化矽)、SiNx(氮化矽)、SiOxNy(氧氮化矽，x>y)、SiNxOy(氮氧化矽，x>y)、Al2O3(氧化鋁) 或氧化鉭(Ta2O5)所形成之單層或積層。閘極絕緣層4之厚度例如為約50nm以上且600nm以下。再者，為了防止來自基板1之雜質等之擴散，絕緣層4a較佳為由SiNx或SiNxOy(氮氧化矽，x>y)所形成。絕緣層4b就防止半導體區域51之半導體特性之劣化之觀點而言，較佳為由SiO2或SiOxNy(氧氮化矽，x>y)所形成。進而，為了以較低之溫度形成閘極漏電流較少之緻密之閘極絕緣層4，宜一面使用Ar(氬氣)等稀有氣體，一面形成閘極絕緣層4。
氧化物層50包含例如In-Ga-Zn-O系氧化物(以下，簡稱為「In-Ga-Zn-O系氧化物」)。此處，In-Ga-Zn-O系氧化物為In(銦)、Ga(鎵)、Zn(鋅)之三元系氧化物，In、Ga及Zn之比例(組成比)並無特別限定，例如包括In：Ga：Zn=2：2：1、In：Ga：Zn=1：1：1、及In：Ga：Zn=1：1：2等。於本實施形態中，使用以1：1：1之比例包含In、Ga及Zn之In-Ga-Zn-O系氧化物膜。於使用In-Ga-Zn-O系氧化物膜作為氧化物層50之情形時，成為TFT之通道區域之半導體區域51成為In-Ga-Zn-O系半導體區域。於本說明書中，將In-Ga-Zn系氧化物中之表示半導體特性者簡稱為In-Ga-Zn-O系半導體。將In-Ga-Zn-O系半導體區域作為活化層之TFT具有較高之遷移率(與a-SiTFT相比超過20倍)及較低之漏電流(與a-SiTFT相比未達百分之一)，故而可較佳地用作驅動TFT及像素TFT。
氧化物層50亦可包含例如Zn-O系(ZnO)、In-Zn-O系(IZO(註冊商標))、Zn-Ti-O系(ZTO)、Cd-Ge-O系、Cd-Pb-O系、CdO(氧化鎘)、Mg-Zn-O系、In-Sn-Zn-O系(例如In2O3-SnO2-ZnO)、In-Ga-Sn-O系等氧化物來代替In-Ga-Zn-O系氧化物。進而，作為氧化物層50，可使用添加有第1族元素、第13族元素、第14族元素、第15族元素及第17族元素等中之一種或複數種雜質元素之ZnO之非晶質(amorphous)狀態、多晶狀態或非晶質狀態與多晶狀態混合存在之微晶狀態者、或者未添加 任何雜質元素者。作為氧化物層50，較佳為使用非晶質氧化物膜。其原因在於能夠以低溫製造且可實現較高之遷移率。氧化物層50之厚度例如為約30nm以上且100nm以下(例如為約50nm)。
本實施形態中之氧化物層50包含作為半導體而發揮功能之高電阻部分、及相較於高電阻部分電阻較低之低電阻部分。於圖1所示之例中，高電阻部分包含半導體區域51、52、53，低電阻部分包含導電體區域55、57、58。此種氧化物層50可藉由使氧化物半導體膜之一部分低電阻化而形成。雖然亦要根據進行低電阻化之方法而定，但存在低電阻部分含有較高電阻部分更高濃度之p型雜質(例如B(硼))或n型雜質(例如P(磷))之情況。低電阻部分之電阻例如為100kΩ/sq以下，較理想為10kΩ/sq以下。
源極配線層(此處，包含源極電極6s、汲極電極6d及導電層60)亦可具有由Ti/Al/Ti所形成之積層構造。或者，源極配線層可具有由Mo/Al/Mo所形成之積層構造，亦可具有單層構造、雙層構造或四層以上之積層構造。進而，亦可由選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo及W中之元素、或者以該等元素為成分之合金或金屬氮化物等所形成。源極配線層之厚度例如為50nm以上且600nm以下(例如為約350nm)。
接下來，對TFT基板100之製造方法進行說明。
圖4(a)~圖4(e)、圖5(a)及(b)係用以說明TFT基板100之製造方法之一例之模式性步驟剖面圖。對配線部及顯示區域之剖面構造進行圖示，關於端子部，由於與配線部相同，故而省略圖示。
首先，如圖4(a)所示，於基板1上形成閘極電極3。作為基板1，例如可使用玻璃基板等透明絕緣性之基板。閘極電極3可藉由如下方法而形成，即，利用濺鍍法於基板1上形成導電膜之後，藉由光微影法而進行導電膜之圖案化。此處，作為導電膜，使用自基板1側起依序具有TaN膜(厚度：約50nm)及W膜(厚度：約370nm)之雙層構造之 積層膜。再者，作為導電膜，亦可使用例如Ti、Mo、Ta、W、Cu、Al或Cr等之單層膜、包含其等之積層膜、合金膜或其等之氮化金屬膜等。
繼而，如圖4(b)所示，藉由CVD(Chemical Vapor deposition，化學氣相沈積)法，以覆蓋閘極電極3之方式形成閘極絕緣層4，繼而形成氧化物半導體膜50'。
閘極絕緣層4例如可由SiO2、SiNx、SiOxNy(氧氮化矽，x>y)、SiNxOy(氮氧化矽，x>y)、Al2O3或Ta2O5而形成。此處，形成具有以SiNx膜(厚度：約325nm)為下層、以SiO2膜(厚度：約50nm)為上層之積層構造之閘極絕緣層4。
氧化物半導體膜50'例如利用濺鍍法形成於閘極絕緣層4上。
氧化物半導體膜50'例如亦可包含In-Ga-Zn-O系半導體。氧化物半導體膜50'中所含之氧化物半導體材料並不限定於In-Ga-Zn-O系半導體，例如亦可為Zn-O系半導體(ZnO)、In-Zn-O系半導體(IZO(註冊商標))、Zn-Ti-O系半導體(ZTO)、Cd-Ge-O系半導體、Cd-Pb-O系半導體、CdO(氧化鎘)、Mg-Zn-O系半導體、In-Sn-Zn-O系半導體(例如In2O3-SnO2-ZnO)、In-Ga-Sn-O系半導體等。氧化物半導體膜50'之厚度例如亦可為約30nm以上且約100nm以下。此處，使用In-Ga-Zn-O系半導體膜(厚度：例如約50nm)作為氧化物半導體膜50'。
In-Ga-Zn-O系半導體可為非晶質，亦可為晶質。作為晶質In-Ga-Zn-O系半導體，較佳為c軸與層面大致垂直地配向之晶質In-Ga-Zn-O系半導體。此種In-Ga-Zn-O系半導體之結晶構造揭示於例如日本專利特開2012-134475號公報。將日本專利特開2012-134475號公報之揭示內容全部引用於本說明書中以作參考。進而，氧化物半導體膜50'亦可包含添加有第1族元素、第13族元素、第14族元素、第15族元素及第17族元素等中之一種或複數種雜質元素之ZnO之非晶質(amorphous) 狀態、多晶狀態或非晶質狀態與多晶狀態混合存在之微晶狀態者、或者未添加任何雜質元素者。作為氧化物半導體膜50'，若使用非晶質氧化物半導體膜，則能夠以低溫而製造且可實現較高之遷移率。
繼而，如圖4(c)所示，形成包含源極電極6s、汲極電極6d及導電層60之源極配線層。源極配線層例如可藉由利用濺鍍法於氧化物半導體膜50'上形成導電膜(未圖示)並使導電膜圖案化而獲得。於本實施形態中，於使導電膜圖案化時，亦進行氧化物半導體膜50'之圖案化，而獲得氧化物層50。
成為源極配線層之導電膜亦可具有例如Ti/Al/Ti等之積層構造。下層之Ti層之厚度為約50nm，Al層之厚度為約200nm，上層之Ti層之厚度為約100nm。此處，首先，利用使用有半色調光罩(halftone mask)之光微影法，於導電膜上形成局部性厚度不同之光阻圖案。光阻圖案例如以於成為通道區域及複數個開口部(或切口部)之部分上變得較其他部分厚之方式而形成。其次，使用乾式蝕刻法及灰化法，使導電膜及氧化物半導體膜50'同時圖案化。藉此，使氧化物半導體膜50'圖案化為所期望之形狀而形成氧化物層50，並且自導電膜形成源極電極6s、汲極電極6d及具有複數個開口部或切口部之導電層60。此時，如圖6(a)及(b)所例示般，自基板1之法線方向觀察時，導電層60之圖案之外緣與氧化物層50之圖案之外緣大致對準，但於源極電極6s與汲極電極6d之間(成為通道之部分)及複數個開口部或切口部，氧化物層50之表面露出。於此狀態下，氧化物層50為半導體層(氧化物半導體層)。如此，若以1片光罩進行源極電極6s及汲極電極6d之形成以及氧化物半導體膜50'之圖案化，則可簡化製造製程，從而可削減製造成本。
導電層60之開口部或切口部較佳為設置於膜剝離尤其成為問題之部分。例如，較佳為配置於自基板1之法線方向觀察時導電層60中 之細長之部分(例如周邊驅動電路之引繞配線、形成於顯示區域內之資料信號線)、或面積較大之部分(例如端子部中之連接層)。
繼而，如圖4(d)所示，以覆蓋氧化物層50之通道區域之方式利用濺鍍法及光微影法形成絕緣保護層8b。絕緣保護層8b例如由絕緣氧化物(例如SiO2)所形成，其厚度為約100nm。又，較佳為，於自基板1之法線方向觀察時，絕緣保護層8b之端部與汲極電極6d重疊。藉此，於後續步驟中，可使至氧化物層50中之位於汲極電極6d之端部附近之部分為止低電阻化，從而形成導電體區域(透明電極)。
其後，如圖4(e)所示，對氧化物層50之一部分實施低電阻化處理L，而形成導電體區域55、57、58。具體而言，使氧化物層50中之未被源極電極6s、汲極電極6d、絕緣保護層8b及導電層60中之任一者所覆蓋之部分低電阻化，而成為導電體區域55。同樣地，亦使藉由導電層60之開口部或切口部而露出之部分低電阻化而成為導電體區域57、58。氧化物層50中之未經低電阻化之部分作為半導體區域51、52、53而殘留。被實施低電阻化處理L之部分(低電阻部分)之電阻小於未被實施低電阻化處理L之部分(高電阻部分)之電阻。
作為低電阻化處理L，例如可列舉電漿處理、p型雜質或n型雜質之摻雜等。於對欲低電阻化之區域摻雜p型雜質或n型雜質之情形時，導電體區域55、57、58之雜質之濃度變得大於半導體區域51、52、53之雜質之濃度。於使用摻雜裝置注入雜質之情形時，亦可於在氧化物層50上形成上部絕緣層8之後，隔著上部絕緣層8注入雜質而進行低電阻化處理，關於此點，於下文進行敍述。
存在如下情況：藉由雜質之擴散等，而使氧化物層50中之位於汲極電極6d之端部之下方之部分亦得以低電阻化，從而成為導電體區域55之一部分。於此種情形時，導電體區域55與汲極電極6d直接接觸。同樣地，導電體區域57、58亦存在自基板1之法線方向觀察時變 得較導電層60之開口部大一圈而與導電層60之下表面直接接觸的情況。
作為低電阻化處理L，亦可施行除上述以外之處理方法，例如使用有CVD裝置之氫電漿處理、使用有蝕刻裝置之氬電漿處理、及還原環境下之退火處理等。
將進行了低電阻化處理L後之導電層60及氧化物層50之放大平面圖例示於圖7(a)及(b)。如圖示般，導電體區域57、58之各者形成於藉由導電層60之開口部66而露出之部分。再者，如圖7(c)及(d)所示，存在例如藉由雜質之擴散而於自基板1之法線方向觀察時導電體區域57、58較所對應之開口部66大一圈的情況。於此情形時，導電體區域57、58於其等之周緣部與導電層60之下表面直接接觸。
其後，如圖5(a)所示，以覆蓋源極配線層及氧化物層50之方式形成上部絕緣層(鈍化膜)8。此處，作為上部絕緣層8，堆積SiO2膜(厚度：例如200nm)。
於此例中，上部絕緣層8係以與氧化物層50中之導電體區域55、57、58接觸之方式而形成。雖未圖示，但於上部絕緣層8，使用未圖示之光罩而於上部絕緣層8之特定區域設置開口。利用公知之方法而形成例如到達至源極電極6s及汲極電極6d之各者之接觸孔、或於端子部到達至源極連接層之開口部等。
根據所採用之顯示模式，亦可視需要而如圖5(b)所示，藉由於上部絕緣層8上形成透明導電膜(厚度：例如100nm)並使其圖案化，而形成上部透明電極9。作為透明導電膜，例如可使用ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)、IZO(Indium Zinc Oxide，氧化銦鋅)膜等。雖未圖示，但上部透明電極9亦設置於上部絕緣層8之開口內，且連接於特定之電位。又，雖未圖示，但於端子部，藉由透明導電膜之圖案化而形成圖1(c)所示之外部連接層9t。
根據上述方法，可提供一種不增加製造步驟數或遮罩片數而使導電層60之剝離得以抑制之可靠性較高之半導體裝置。
再者，於上述說明中，對TFT基板100中之顯示區域及端子部之構成進行了說明，但於其他部分亦可採用利用有氧化物層50之導電體區域之構成。以下，對利用有導電體區域之源極-閘極連接部之構成例進行說明。
圖8(a)~(c)分別係例示用以連接源極配線層與閘極配線層之源極-閘極連接部之剖面圖。
圖8(a)所示之源極-閘極連接部包括閘極配線層中之閘極連接層31、源極配線層中之源極連接層32、及由與上部透明電極相同之透明導電膜所形成之透明連接層33。源極連接層32與氧化物層50之上表面接觸。於源極連接層32設置有使氧化物層50之上表面露出之開口部。氧化物層50中之藉由開口部而露出之區域為經低電阻化之導電體區域59，未經低電阻化之區域為半導體區域54。導電體區域59之上表面之一部分與源極連接層32接觸。透明連接層33於形成於絕緣層4、8之開口部內與閘極連接層31接觸，並且於設置於上部絕緣層8之開口部內與導電體區域59接觸。因此，閘極連接層31與源極連接層32經由透明連接層33及氧化物層50之導電體區域59而電性連接。
於圖8(b)所示之構成中，源極連接層32具有切口部，於氧化物層50中之藉由切口部而露出之部分形成有導電體區域59。透明連接層33係以與閘極連接層31、導電體區域59及源極連接層32接觸之方式而設置。藉此，可經由透明連接層33及氧化物層50之導電體區域59而電性連接閘極連接層31與源極連接層32。
或者，亦可如圖8(c)所示，於閘極絕緣層4之開口部內，閘極連接層31與氧化物層50之導電體區域59接觸。藉此，可不設置透明連接層33，經由導電體區域59而電性連接源極連接層32與閘極連接層31。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之半導體裝置之其他實施形態進行說明。再者，於以下之實施形態中，對顯示區域及配線部之構造進行圖示，但關於端子部之構造，由於與圖3所示之構造相同，故而將其省略。
(實施形態A1)
圖9(a)係實施形態A1之TFT基板100A(1)之模式性平面圖，圖9(b)係沿圖9(a)之A1-A1'線之半導體裝置(TFT基板)100A之模式性剖面圖。圖9(c)係具有TFT基板100A(1)之液晶顯示裝置500之模式性剖面圖。圖9(c)之虛線箭頭表示電場方向。
TFT基板100A(1)於在上部絕緣層8上包括上部透明電極9之方面與圖1及圖2所示之TFT基板100不同。
較佳為上部透明電極9之至少一部分介隔上部絕緣層8與導電體區域(下部透明電極)55重疊。藉此，於2個透明電極重疊之部分形成輔助電容。由於該輔助電容透明(由於使可見光透過)，故而不會使孔徑比降低。因此，TFT基板100A(1)可具有較具備如先前般具有使用金屬膜(閘極金屬層或源極金屬層)而形成之不透明之電極之輔助電容的TFT基板更高之孔徑比。又，由於不會因輔助電容而降低孔徑比，故而亦可獲得可視需要增大輔助電容之電容值(輔助電容之面積)之優點。於圖9(a)所示之例中，上部透明電極9係以覆蓋像素之大致整體(除形成有TFT之區域)之方式而形成。
本實施形態中之閘極絕緣層4包含絕緣層4a及絕緣層4b。閘極絕緣層4中之與氧化物層50之半導體區域51直接接觸之層(此處為絕緣層4b)較佳為包含氧化物絕緣層。若氧化物絕緣層與半導體區域51直接接觸，則氧化物絕緣層中所含之氧被供給至半導體區域51，而可防止半導體區域51之因氧缺損而導致之半導體特性之劣化。絕緣層4b例如為SiO2(氧化矽)層。絕緣層4a例如為SiNx(氮化矽)層。於本實施形態 中，絕緣層4a之厚度為約325nm，絕緣層4b之厚度為約50nm，閘極絕緣層4之厚度為約375nm。
上部絕緣層8亦可具有積層構造。又，亦可包含與半導體區域51之通道區域接觸之絕緣保護層8b。進而，亦可包含位於2個透明電極之間之介電層等。於本實施形態中，上部絕緣層8包含絕緣保護層8b及形成於其上之絕緣層8a。
絕緣保護層8b較佳為例如由SiO2等絕緣氧化物而形成。若絕緣保護層8b由絕緣氧化物而形成，則可防止氧化物層之半導體區域51之因氧缺損而導致之半導體特性之劣化。此外，絕緣保護層8b例如可由SiON(氧氮化矽、氮氧化矽)、Al2O3或Ta2O5而形成。絕緣保護層8b之厚度例如為約50nm以上且300nm以下(於本實施形態中，絕緣保護層8b之厚度為約150nm)。
於本說明書中，存在將形成於下部透明電極(導電體區域)55與上部透明電極9之間且形成輔助電容之絕緣層(於本實施形態中為絕緣層8a)稱為介電層之情況。介電層例如包含SiNx。或者，例如可由SiOxNy(氧氮化矽，x>y)、SiNxOy(氮氧化矽，x>y)、Al2O3(氧化鋁)或Ta2O5(氧化鉭)所形成。介電層之厚度例如為約100nm以上且500nm以下(例如為約200nm)。
上部透明電極9由透明導電膜(例如ITO或IZO膜)所形成。上部透明電極9之厚度例如為20nm以上且200nm以下(於本實施形態中，上部透明電極9之厚度為約100nm)。
如圖9(c)所示，TFT基板100A(1)例如用於邊緣電場切換(Fringe Field Switching(FFS))模式之液晶顯示裝置500。此時，將氧化物層50之導電體區域55用作被供給顯示信號電壓之像素電極，將上部透明電極9用作共用電極。對共用電極供給共用電壓或對向電壓。於上部透明電極9設置有至少1個以上之狹縫。此種構造之FFS模式之液晶顯示 裝置500揭示於例如日本專利特開2011-53443號公報中。將日本專利特開2011-53443號公報之揭示內容全部引用於本說明書中以作參考。
液晶顯示裝置500包含TFT基板100A(1)及對向基板200、以及形成於TFT基板100A(1)與對向基板200之間之液晶層150。於液晶顯示裝置500中，於對向基板200之液晶層150側未具備可由透明電極(例如ITO)等所形成之對向電極。藉由形成於TFT基板100A(1)之像素電極與共用電極所產生之橫向之電場而控制液晶層150中之液晶分子之配向並進行顯示。
TFT基板100A(1)可一面參照圖4及圖5，一面利用與上述方法相同之方法而製造。再者，於本實施形態中，於使形成於上部絕緣層8上之透明導電膜圖案化而形成上部透明電極9時，上部透明電極9係以使其至少一部分介隔上部絕緣層8與下部透明電極(導電體區域55)重疊之方式而配置。上部透明電極9連接於特定之電位，可作為共用電極而發揮功能。
雖未圖示，但藉由透明導電膜之圖案化，不僅可形成共用電極，亦可於端子部形成與外部配線連接之外部連接層。又，亦可形成和由與源極配線(源極匯流排線)相同之導電膜形成之源極金屬層、或由與閘極配線(閘極匯流排線)相同之導電膜形成之閘極金屬層電性連接時所使用的引出配線。藉此，例如可形成一體形成有驅動電路之TFT基板，藉此而可製造高品質之顯示裝置。
於TFT基板100A(1)中，於自基板1之法線方向觀察時，半導體區域51係以與自閘極配線3'突出之閘極電極3重疊之方式而配置，但亦能夠以與閘極配線3'重疊之方式而配置。
圖10(a)係變化例之TFT基板100A(1)'之模式性平面圖，圖10(b)係沿圖10(a)之A2-A2'線之TFT基板100A(1)'之模式性剖面圖。
圖10(a)及圖10(b)所示之TFT基板100A(1)'與TFT基板100A(1)之不 同點在於具有如下構造，即，於閘極配線3'上具有半導體區域51，且於自基板1之法線方向觀察時，閘極配線3'與源極電極6s及汲極電極6d重疊。TFT基板100A(1)'可具有較TFT基板100A(1)更高之孔徑比。
再者，TFT基板100A(1)'與TFT基板100A(1)相比具有閘極、汲極間之寄生電容(Cgd)較大之缺點。眾所周知，若閘極、汲極間之寄生電容(Cgd)較大，則饋通電壓會變大。饋通電壓成為圖像留下殘像或閃爍之原因。為了降低饋通電壓，只要使閘極、汲極間之寄生電容(Cgd)相對於像素之全部電容(液晶電容Clc+輔助電容Cs+閘極、汲極間之寄生電容Cgd)之比率變小即可。TFT基板100A(1)'具有包括透明電極之透明之輔助電容，因此可不降低孔徑比，而藉由擴大輔助電容之面積而使電容值增大。即，如TFT基板100A(1)'般，即便採用閘極、汲極間之寄生電容(Cgd)變大之構造，亦可使饋通電壓足夠小。
又，像素之全部電容較大係為了對像素施加特定之電壓而需要較多之電荷。TFT基板100A(1)'包括相較於先前之非晶質TFT電流供給能力更高之氧化物半導體TFT，因此不會因像素之電容之增大而導致顯示品質降低。
(實施形態A2)
接下來，一面參照圖11，一面對實施形態A2之TFT基板100A(2)進行說明。圖11係TFT基板100A(2)之模式性剖面圖，與圖1(b)之TFT基板100A之剖面圖相對應。對與TFT基板100A共通之構成要素標註相同參照符號，而避免重複說明。
TFT基板100A(2)與TFT基板100A之不同點在於：未形成絕緣保護層8b，上部絕緣層8係以與通道區域接觸之方式而設置。因此，於TFT基板100A(2)中，上部絕緣層8較佳為由絕緣氧化物(例如SiO2)所形成。其原因在於：如上所述，可防止半導體區域51之半導體特性之劣化。
又，亦存在如下情況，即，於TFT基板100A(2)，上部絕緣層8中之位於導電體區域55上之部分含有較其他部分更高濃度之p型雜質或n型雜質，詳細情況將於下文進行敍述。
接下來，一面參照圖12，一面對TFT基板100A(2)之製造方法之一例進行說明。圖12(a)~圖12(c)係說明TFT基板100A(2)之製造方法之模式性步驟剖面圖。
如上所述，於基板1上形成閘極電極3、閘極絕緣層4、氧化物層50、源極電極6s及汲極電極6d(參照圖4(a)~圖4(c))。
繼而，如圖12(a)所示，利用公知之方法以與氧化物層50中之通道區域接觸之方式形成保護層(存在稱為光阻遮罩層之情況)R。光阻遮罩層R例如係由感光性樹脂而形成。又，較佳為，於自基板1之法線方向觀察時，光阻遮罩層R之通道側之端部與汲極電極6d重疊。其原因在於：可使導電體區域55形成至汲極電極6d之端部附近為止。又，光阻遮罩層R係以不覆蓋導電層60之開口部或切口部之方式而配置。
其後，利用上述方法對氧化物層50之一部分實施低電阻化處理L。使氧化物層50中之未被源極電極6s、汲極電極6d、導電層60及光阻遮罩層R中之任一者所覆蓋之部分低電阻化，而形成導電體區域55。又，亦使氧化物層50中之藉由導電層60之開口部而露出之部分低電阻化而成為導電體區域57。未經低電阻化之部分成為半導體區域51、52(參照圖12(b))。此後，利用公知之方法將光阻遮罩層R去除。繼而，如圖12(c)所示，利用上述方法形成上部絕緣層8。繼而，於上部絕緣層8上形成上部透明電極(未圖示)。
TFT基板100A(2)之製造方法並不限定於上述方法。亦可如以下所說明般，於氧化物層50上形成上部絕緣層8之後，隔著上部絕緣層8而進行低電阻化處理。或者，亦可於氧化物層50上形成上部絕緣層8 及上部透明電極9之後，隔著上部絕緣層8及上部透明電極9而進行低電阻化處理。
一面參照圖13，一面對TFT基板100A(2)之製造方法之另一例進行說明。圖13(a)~圖13(c)係說明TFT基板100A(2)之製造方法之模式性步驟剖面圖。
如上所述，於基板1上形成閘極電極3、閘極絕緣層4、氧化物層50、源極電極6s、汲極電極6d及導電層60(參照圖4(a)~圖4(c))。
繼而，如圖13(a)所示，於源極電極6s、汲極電極6d及氧化物層50上形成上部絕緣層8。
繼而，如圖13(b)所示，於上部絕緣層8上形成光阻遮罩層R。光阻遮罩層R係以於自基板1之法線方向觀察時與氧化物層50中之通道區域重疊之方式而配置。又，較佳為，於自基板1之法線方向觀察時，光阻遮罩層R之端部與汲極電極6d重疊。其原因在於：可使導電體區域55形成至汲極電極6d之端部附近為止。又，於自基板1之法線方向觀察時，光阻遮罩層R係以不與導電層60之開口部或切口部重疊之方式而配置。
其後，對氧化物層50之一部分實施低電阻化處理L。例如隔著上部絕緣層8對氧化物層50摻雜p型雜質或n型雜質。藉此，於氧化物層50中之摻雜有雜質之區域形成導電體區域55、57，未經摻雜之區域成為半導體區域51、52(參照圖13(c))。此後，利用公知之方法將光阻遮罩層R去除。繼而，雖未圖示，但利用上述方法於上部絕緣層8上形成上部透明電極。
接下來，一面參照圖14，一面對TFT基板100A(2)之製造方法之又一例進行說明。圖14(a)~圖14(c)係說明TFT基板100A(2)之製造方法之模式性步驟剖面圖。
如上所述，於基板1上形成閘極電極3、閘極絕緣層4、氧化物層 50、源極電極6s、汲極電極6d及導電層60(參照圖4(a)~圖4(c))。
繼而，如圖14(a)所示，於源極電極6s及氧化物層50上形成上部絕緣層8。繼而，如圖14(b)所示，利用上述方法，於上部絕緣層8上形成上部透明電極9。
此後，如圖14(c)所示，於上部絕緣層8上形成光阻遮罩層R。光阻遮罩層R係以於自基板1之法線方向觀察時與氧化物層50中之通道區域重疊之方式而配置。又，較佳為，於自基板1之法線方向觀察時，光阻遮罩層R之端部與汲極電極6d重疊。其原因在於：可使導電體區域形成至汲極電極6d之端部附近為止。又，於自基板1之法線方向觀察時，光阻遮罩層R係以不與導電層60之開口部或切口部重疊之方式而配置。
繼而，對氧化物層50之一部分實施低電阻化處理L。藉此，雖未圖示，但氧化物層50中之經低電阻化之區域成為導電體區域55、57。於氧化物層50中之未經低電阻化之區域形成半導體區域51、52。此後，利用公知之方法將光阻遮罩層R去除。
於圖13及圖14所示之製造方法中，於以上部絕緣層8覆蓋氧化物層50之狀態下進行低電阻化處理L。於此種情形時，上部絕緣層8中之位於導電體區域55、57上之部分含有較位於半導體區域51、52上之部分更高濃度的p型雜質或n型雜質。
(實施形態B1)
圖15(a)係實施形態B1之TFT基板100B(1)之模式性平面圖，圖15(b)係沿圖15(a)之A1-A1'線之半導體裝置(TFT基板)100B之模式性剖面圖。
TFT基板100B(1)包括：基板1；閘極電極3及下部透明電極2，其等形成於基板1上；絕緣層4b、4c，其等形成於閘極電極3及下部透明電極2上；及氧化物層50，其形成於絕緣層4b、4c上。絕緣層4b、4c 作為閘極絕緣層4而發揮功能。又，於此例中，於下部透明電極2與閘極電極3之間形成有絕緣層4a。
與上述實施形態同樣地，氧化物層50包含半導體區域51、52及導電體區域55、57。於氧化物層50上形成有源極電極6s及汲極電極6d、以及具有複數個開口部之導電層60。氧化物層50、源極電極6s、汲極電極6d、導電層60之構成係與上述實施形態相同。
於本實施形態中，下部透明電極2之至少一部分介隔絕緣層(此處為絕緣層4b、4c)與導電體區域55重疊。半導體區域51之至少一部分介隔閘極絕緣層4與閘極電極3重疊。
於TFT基板100B(1)中，藉由使下部透明電極2之至少一部分介隔閘極絕緣層4與導電體區域55重疊而形成有輔助電容。因此，由於TFT基板100B(1)所具有之輔助電容為透明(由於使可見光透過)，故而不會使孔徑比降低。因此，TFT基板100B(1)可具有較具備如先前般具有使用金屬膜(閘極金屬層或源極金屬層)形成之不透明之電極之輔助電容的TFT基板更高之孔徑比。又，由於不會因輔助電容而使孔徑比降低，故而亦可獲得可視需要增大輔助電容之電容值(輔助電容之面積)之優點。
於本實施形態中，亦與上述實施形態同樣地，較佳為於導電體區域55上形成汲極電極6d，導電體區域55不與汲極電極6d直接接觸。
於TFT基板100B(1)中，下部透明電極2由絕緣層4a覆蓋，且於絕緣層4a上形成有閘極電極3。又，TFT基板100B(1)具有形成於源極電極6s及汲極電極6d上之絕緣保護層8b。絕緣保護層8b係以與半導體區域51之通道區域接觸之方式而形成。絕緣保護層8b例如由氧化物而形成。
接下來，對TFT基板100B(1)之各構成要素進行詳細說明。
基板1、閘極配線層(包含閘極電極3及閘極配線3')、閘極絕緣層 4、氧化物層50、源極配線層(包含源極電極6s、汲極電極6d及源極配線等)、絕緣保護層8b之材料及厚度亦可與上述實施形態中所說明之材料及厚度相同。
於本實施形態中，閘極絕緣層4具有包含成為下層之絕緣層4b與成為上層之絕緣層4c之雙層構造，且絕緣層4c與氧化物層50中之半導體區域51直接接觸。絕緣層4c較佳為包含氧化物絕緣層。若閘極絕緣層中之與半導體區域51直接接觸之層包含氧化物絕緣層，則氧化物絕緣層中所含之氧會被供給至半導體區域51，而可防止半導體區域51之因氧缺損而導致之半導體特性之劣化。
此處，絕緣層4a例如為SiNx(氮化矽)層，其厚度為約100nm。絕緣層4b例如為SiNx(氮化矽)層，絕緣層4c例如為SiO2(氧化矽)層。絕緣層4b之厚度為約325nm，絕緣層4c之厚度為約50nm。因此，閘極絕緣層4之厚度為約375nm。再者，作為該等絕緣層4a、4b、4c，例如可使用由SiO2(氧化矽)、SiNx(氮化矽)、SiOxNy(氧氮化矽，x>y)、SiNxOy(氮氧化矽，x>y)、Al2O3(氧化鋁)或氧化鉭(Ta2O5)所形成之單層或積層。閘極絕緣層4之厚度例如為約50nm以上且600nm以下。再者，為了來自基板1之雜質等之擴散防止，絕緣層4a及絕緣層4b較佳為由SiNx或SiNxOy(氮氧化矽，x>y)而形成。就半導體區域51之半導體特性之劣化防止之觀點而言，絕緣層4c較佳為由SiO2或SiOxNy(氧氮化矽，x>y)而形成。進而，為了以較低之溫度形成閘極漏電流較少之緻密之閘極絕緣層4，宜一面使用Ar(氬氣)等稀有氣體，一面形成閘極絕緣層4。
接下來，一面參照圖16，一面對具備TFT基板100B(1)之液晶顯示裝置進行說明。圖16(a)~圖16(c)係具備TFT基板100B(1)之液晶顯示裝置之模式性剖面圖。圖16(a)~圖16(c)所示之虛線箭頭表示電場方向。
如圖16(a)所示，TFT基板100B(1)例如用於邊緣電場切換(Fringe Field Switching(FFS))模式之液晶顯示裝置500'。此時，將下部透明電極2用作共用電極(被供給共用電壓或對向電壓)，將上層之導電體區域55用作像素電極(被供給顯示信號電壓)。於導電體區域55設置有至少1個以上之狹縫。於上文一面參照圖9(c)，一面對FFS模式之液晶顯示裝置之更詳細之構成及顯示原理進行了敍述，故而此處將其省略。
於TFT基板100B(1)中，下部透明電極(共用電極)2位於較作為上部透明電極(像素電極)之導電體區域55更靠基板1側。因此，不僅可於FFS模式之液晶顯示裝置500'中使用TFT基板100B(1)，亦可於各種液晶模式之液晶顯示裝置中使用TFT基板100B(1)。
例如圖16(b)所示，將TFT基板100B(1)用於如下縱電場模式之液晶顯示裝置600，即，於對向基板200之液晶層側設置對向電極27，藉由利用對向電極27與導電體區域(像素電極)55所產生之縱電場而控制液晶層150之液晶分子之配向並進行顯示。於此情形時，亦可不於導電體區域55設置複數個狹縫。
進而，如圖16(c)所示，可將TFT基板100B(1)用於如下縱橫電場模式之液晶顯示裝置700，即，於對向基板200之液晶層側設置對向電極27，於導電體區域(像素電極)55設置複數個狹縫，藉由利用導電體區域(像素電極)55與下部透明電極(共用電極)2所產生之橫電場、和利用導電體區域(像素電極)55與對向電極27所產生之縱電場而控制液晶層150之液晶分子的配向並進行顯示。此種液晶顯示裝置700記載於例如國際公開第2012/053415號中。
根據以上情況，TFT基板100B(1)與像素電極位於較共用電極更靠基板側之TFT基板相比，可應用於更多之液晶顯示模式。
TFT基板100B(1)可變更為圖17所示之TFT基板100B(1)'。圖17(a)係變化例之TFT基板100B(1)'之模式性平面圖，圖17(b)係沿圖17(a)之 A2-A2'線之TFT基板100B(1)'之模式性剖面圖。
圖17(a)及圖17(b)所示之TFT基板100B(1)'與TFT基板100B(1)之不同點在於具有如下構造，即，於閘極配線3'上具有半導體區域51，且於自基板1之法線方向觀察時，閘極配線3'與源極電極6s及汲極電極6d重疊。於此情形時，閘極配線3'中之與半導體區域51重疊之部分作為閘極電極而發揮功能。TFT基板100B(1)'可具有較TFT基板100B(1)更高之孔徑比。
再者，TFT基板100B(1)'與TFT基板100B(1)相比，具有閘極、汲極間之寄生電容(Cgd)較大之缺點。然而，如上文一面參照圖10一面敍述般，即便採用閘極、汲極間之寄生電容(Cgd)變大之構造，亦可使饋通電壓足夠小。又，不會因像素之電容之增大而導致顯示品質降低。
接下來，對TFT基板100B(1)之製造方法進行說明。
圖18(a)~圖18(f)係用以說明TFT基板100B(1)之製造方法之一例之模式性步驟剖面圖。
首先，如圖18(a)所示，於基板1上形成下部透明電極2。作為基板1，例如可使用玻璃基板等透明絕緣性之基板。下部透明電極2係利用濺鍍法等公知之方法而形成。下部透明電極2例如由ITO而形成，其厚度為約100nm。
其次，如圖18(b)所示，於下部透明電極2上，藉由CVD等形成絕緣層4a。絕緣層4a例如由SiNx而形成。絕緣層4a之厚度為約100nm。
繼而，如圖18(c)所示，於絕緣層4a上形成閘極電極3。閘極電極3係藉由如下方法而形成，即，利用濺鍍法於絕緣層4a上形成導電膜之後，藉由光微影法進行導電膜之圖案化。再者，以於自基板1之法線方向觀察時閘極電極3與下部透明電極2不重疊之方式而配置。此處，作為導電膜，使用自基板1側起依序具有TaN膜(厚度：約50nm) 及W膜(厚度：約370nm)之雙層構造之積層膜。再者，作為導電膜，例如亦可使用Ti、Mo、Ta、W、Cu、Al或Cr等之單層膜、包含其等之積層膜、合金膜或其等之氮化金屬膜等。
繼而，如圖18(d)所示，藉由CVD法，以覆蓋閘極電極3之方式形成絕緣層4b及絕緣層4c。繼而，利用濺鍍法於絕緣層4c上形成氧化物半導體膜50'。此處，使用SiNx膜(厚度：約325nm)作為絕緣層4b，使用SiO2膜(厚度：約50nm)作為絕緣層4c。又，使用In-Ga-Zn-O系半導體膜(厚度：約50nm)作為氧化物半導體膜50'。
此後，如圖18(e)所示，於氧化物半導體膜50'上，藉由濺鍍法形成導電膜(未圖示)，該導電膜形成源極電極6s、汲極電極6d及導電層60。導電膜例如具有Ti/Al/Ti之積層構造。下層之Ti層之厚度為約50nm，Al層之厚度為約200nm，上層之Ti層之厚度為約100nm。
繼而，藉由使用有半色調光罩之光微影法、乾式蝕刻法及灰化法使上述導電膜及氧化物半導體膜50'同時圖案化。藉此，使氧化物半導體膜50'圖案化為所期望之形狀而獲得氧化物層50，並且獲得源極電極6s、汲極電極6d及具有複數個開口部或切口部之導電層60。
繼而，如圖18(f)所示，利用濺鍍法及光微影法以覆蓋氧化物層50之通道區域之方式形成絕緣保護層8b。絕緣保護層8b例如由氧化物(例如SiO2)而形成，其厚度為約150nm。又，較佳為，於自基板1之法線方向觀察時，絕緣保護層8b之端部與汲極電極6d重疊。藉此，對氧化物層50中之位於汲極電極6d之端部之部分亦可進行下述低電阻化處理L。
其後，對氧化物層50之一部分實施低電阻化處理L。藉此，雖未圖示，但對氧化物層50之一部分實施低電阻化處理L，而形成導電體區域55、57。具體而言，氧化物層50中之未被源極電極6s、汲極電極6d、絕緣保護層8b及導電層60中之任一者所覆蓋之部分經低電阻化而 成為導電體區域55。又，藉由導電層60之開口部或切口部而露出之部分亦經低電阻化而成為導電體區域57。氧化物層50中之未經低電阻化之部分作為半導體區域51、52而殘留。被實施低電阻化處理L之部分(低電阻部分)之電阻小於未被實施低電阻化處理L之部分(高電阻部分)之電阻。作為低電阻化處理L，可使用與一面參照4(e)一面進行例示之處理方法相同之方法。
(實施形態B2)
接下來，一面參照圖19，一面對本發明之實施形態中之TFT基板100B(2)進行說明。圖19係TFT基板100B(2)之模式性剖面圖。TFT基板100B(2)之平面圖與圖15(a)所示之平面圖相同，故而省略。圖19表示沿圖15(a)中之A1-A1'線之剖面。於圖19中，對與TFT基板100B(1)共通之構成要素標註相同參照符號，而避免重複說明。
於TFT基板100B(2)中，於閘極電極3位於較下部透明電極2更靠基板側之方面與TFT基板100B(1)不同。於本實施形態中，閘極電極3由絕緣層4a覆蓋，於絕緣層4a上配置有下部透明電極2。於TFT基板100B(2)中，絕緣層4a、4b及4c之3層作為閘極絕緣層4而發揮功能。
接下來，一面參照圖20，一面對TFT基板100B(2)之製造方法之一例進行說明。圖20(a)~圖20(c)係說明TFT基板100B(2)之製造方法之模式性步驟剖面圖。
如圖20(a)所示，於基板1上形成閘極電極3。繼而，如圖20(b)所示，形成覆蓋閘極電極3之絕緣層4a。繼而，如圖20(c)所示，於絕緣層4a上形成下部透明電極2。再者，於自基板1之法線方向觀察時，閘極電極3與下部透明電極2並未重疊。此後之步驟與於上文一面參照圖18(d)~圖18(f)一面進行敍述之步驟相同。
(實施形態C1)
圖21(a)係本實施形態之TFT基板100C(1)之模式性平面圖，圖 21(b)係沿圖21(a)之A1-A1'線之半導體裝置(TFT基板)100A之模式性剖面圖。
於本實施形態中，包括具有使氧化物層50之半導體區域51中所含之氧化物半導體還原之性質的還原絕緣層8r。還原絕緣層8r與氧化物層50之導電體區域55、57之上表面及下表面中之至少一者接觸，且未與半導體區域51、52接觸。其他構成與實施形態A1相同。
於圖21所示之TFT基板100C(1)中，上部絕緣層8包含還原絕緣層8r及絕緣保護層8b。還原絕緣層8r與氧化物層50之導電體區域55、57之上表面接觸，絕緣保護層8b與半導體區域51、52之上表面接觸。
如下文所詳細敍述般，還原絕緣層8r具有若與氧化物半導體膜接觸則會使其電阻降低之功能。因此，若利用還原絕緣層8r，則可使氧化物層50局部性地導體化。因此，根據本實施形態，亦可不進行如上述其他實施形態般使用有電漿處理或雜質之摻雜等之低電阻化處理L，故而可使製造製程更簡便。
再者，於本實施形態中未進行伴有熱處理之低電阻化處理L，但有因出於其他目的進行之熱處理而產生導電層60之剝離之虞。又，即便不進行熱處理，於氧化物層50與導電層(例如金屬層)60之接著性低於氧化物層50與其他層(例如絕緣層)之接著性之情形時，亦可能會產生膜剝離之問題。因此，藉由應用於導電層60設置複數個開口部等之構成，可與上述實施形態同樣地，獲得抑制導電層60之剝離之效果。
接下來，一面參照圖22，一面對本實施形態中之還原絕緣層8r進行說明。
還原絕緣層8r具有若與氧化物半導體層接觸則會使其電阻降低之功能。圖22(a)係表示具有以與氧化物半導體層(活化層)之下表面整體接觸之方式而形成有氧化物絕緣層(例如SiO2)的構成之氧化物半導體TFT之閘極電壓(Vg)-汲極電流(Id)曲線的曲線圖，圖22(b)係表示具有 以與氧化物半導體層(活化層)之下表面整體接觸之方式而形成有還原絕緣層(例如SiNx)的構成之氧化物半導體TFT之閘極電壓(Vg)-汲極電流(Id)曲線的曲線圖。
如由圖22(a)可知，氧化物絕緣層與氧化物半導體層直接接觸之氧化物半導體TFT具有良好之TFT特性。
另一方面，由圖22(b)可知，還原絕緣層與氧化物半導體層直接接觸之氧化物半導體TFT不具有TFT特性，而藉由還原絕緣層而使氧化物半導體層導體化。可認為其原因在於：還原絕緣層例如含有較多之氫，與氧化物半導體層接觸而使氧化物半導體還原，藉此而使氧化物半導體層低電阻化。
由圖22所示之結果可知，若以與氧化物半導體層接觸之方式配置還原絕緣層8r，則氧化物半導體層中之與還原絕緣層8r接觸之部分成為相較於其他部分電阻較小之低電阻區域，而無法作為活化層而發揮功能。因此，若以僅與氧化物層(氧化物半導體層)50之一部分直接接觸之方式形成還原絕緣層8r，則可使氧化物層50局部性地低電阻化，而獲得導電體區域55、57。如此，根據本實施形態，亦可不進行特殊之低電阻化處理(例如，氫電漿處理等)，故而可進一步簡化製造製程。
還原絕緣層8r例如由SiNx而形成。還原絕緣層8r例如以如下條件而形成，即，基板溫度為約100℃以上且約250℃以下(例如，220℃)，且以使SiH4與NH3之混合氣體之流量(單位：sscm)比(SiH4之流量/NH3之流量)成為4以上且20以下之方式調整流量。還原絕緣層8r之厚度較佳為例如約50nm以上且約300nm以下。本實施形態中之還原絕緣層8r之厚度例如為約100nm。
本實施形態中之絕緣保護層8b係以與半導體區域51中之通道區域接觸之方式而形成。絕緣保護層8b較佳為由絕緣氧化物(例如SiO2) 而形成。若絕緣保護層8b由絕緣氧化物而形成，則可防止半導體區域51之因氧缺損而導致之半導體特性之劣化。此外，絕緣保護層8b例如可由SiON(氧氮化矽，氧氮化矽)、Al2O3或Ta2O5而形成。絕緣保護層8b之厚度為約265nm。絕緣保護層8b之厚度較佳為例如約50nm以上且約300nm以下。
於TFT基板100C(1)中，亦與實施形態A1同樣地，藉由使上部透明電極9之至少一部分介隔上部絕緣層8與導電體區域55重疊而形成輔助電容，從而可具有較高之孔徑比。又，較佳為以與導電體區域55之上表面接觸之方式形成汲極電極6d。
本實施形態中之基板1、閘極配線層(包含閘極電極3及閘極配線3')、閘極絕緣層4、氧化物層50、源極配線層(包含源極電極6s、汲極電極6d及源極配線等)以及上部透明電極9之材料及厚度亦可與上述實施形態中所說明之材料及厚度相同。
TFT基板100C(1)例如可應用於圖9(c)所示之FFS模式之液晶顯示裝置500。此時，亦可將導電體區域57用作像素電極(被供給顯示信號電壓)，將上部透明電極9用作共用電極(被供給共用電壓或對向電壓)。於上部透明電極9設置有至少1個以上之狹縫。
TFT基板100C(1)可變更為圖23所示之TFT基板100C(1)'。圖23(a)係變化例之TFT基板100C(1)'之模式性平面圖，圖23(b)係沿圖23(a)之A2-A2'線之TFT基板100C(1)'之模式性剖面圖。
圖23(a)及圖23(b)所示之TFT基板100C(1)'與TFT基板100C(1)之不同點在於具有如下構造，即，於閘極配線3'上具有半導體區域51，且於自基板1之法線方向觀察時，閘極配線3'與源極電極6s及汲極電極6d重疊。於TFT基板100C(1)'中，閘極配線3'作為閘極電極3而發揮功能。TFT基板100C(1)'可具有較TFT基板100C(1)更高之孔徑比。
再者，儘管TFT基板100C(1)'與TFT基板100C(1)相比，閘極、汲 極間之寄生電容(Cgd)變大，但亦可使饋通電壓足夠小。其原因在於：如於上文一面參照圖10一面進行敍述般，由於TFT基板100C(1)'具有具備透明電極之透明之輔助電容，故而可不降低孔徑比，而藉由擴大輔助電容之面積而使電容值增大。又，TFT基板100C(1)'具備較先前之非晶質TFT電流供給能力更高之氧化物半導體TFT，故而不會因像素之電容之增大而導致顯示品質降低，因而較為有利。
接下來，對TFT基板100C(1)之製造方法進行說明。
圖24(a)~圖24(e)係用以說明TFT基板100C(1)之製造方法之一例之模式性步驟剖面圖。
首先，如圖24(a)所示，於基板1上形成閘極電極3。作為基板1，例如可使用玻璃基板等透明絕緣性之基板。閘極電極3可藉由如下方法而形成，即，利用濺鍍法於基板1上形成導電膜之後，藉由光微影法進行導電膜之圖案化。此處，作為導電膜，使用自基板1側起依序具有TaN膜(厚度：約50nm)及W膜(厚度：約370nm)之雙層構造之積層膜。再者，作為導電膜，例如亦可使用Ti、Mo、Ta、W、Cu、Al或Cr等之單層膜、包含其等之積層膜、合金膜或其等之氮化金屬膜等。
其次，如圖24(b)所示，藉由CVD法，以覆蓋閘極電極3之方式形成絕緣層4a及絕緣層4b。繼而，利用濺鍍法於絕緣層4b上形成氧化物半導體膜50'。
此處，絕緣層4a為SiNx膜(厚度：約325nm)，絕緣層4b為SiO2膜(厚度：約50nm)。絕緣層4b例如可由SiO2、SiOxNy(氧氮化矽，x>y)、SiNxOy(氮氧化矽，x>y)、Al2O3或Ta2O5而形成。絕緣層4a例如可由SiNx、SiO2、SiOxNy(氧氮化矽，x>y)、SiNxOy(氮氧化矽，x>y)、Al2O3或Ta2O5而形成。作為氧化物半導體膜50'，例如使用In-Ga-Zn-O系半導體膜。氧化物半導體膜50'之厚度為約50nm。
此後，如圖24(c)所示，於氧化物半導體膜50'上，藉由濺鍍法而形成源極電極6s、汲極電極6d及導電層60，並且進行氧化物半導體膜50'之圖案化，而獲得氧化物層50。
首先，於氧化物半導體膜50'上形成源極配線用層之導電膜(未圖示)。其次，藉由使用有半色調光罩之光微影法、乾式蝕刻法及灰化法使上述導電膜及氧化物半導體膜50'同時圖案化。藉此，自氧化物半導體膜50'獲得氧化物層50，並且自導電膜獲得源極電極6s、汲極電極6d及導電層60(源極配線層)。於導電層60形成有使氧化物層50露出之複數個開口部或切口部。如此，能夠以1片光罩進行源極配線層用之導電膜及氧化物半導體膜50'之圖案化，故而可簡化製造製程，從而可削減製造成本。
作為導電膜，可使用例如具有Ti/Al/Ti之積層構造之積層膜。可使下層之Ti層之厚度為約50nm，Al層之厚度為約200nm，上層之Ti層之厚度為約100nm。
繼而，如圖24(d)所示，以不覆蓋氧化物層50之通道區域之方式形成還原絕緣層8r。還原絕緣層8r係以與氧化物層50中之形成成為像素電極之導電體區域之區域接觸之方式而設置。又，還原絕緣層8r以覆蓋導電層60之方式而配置，且亦與藉由導電層60之開口部或切口部而露出之氧化物層50之上表面接觸。
還原絕緣層8r例如藉由CVD法及光微影法而形成。作為形成還原絕緣層8r之條件，例如使用如下條件，即，基板溫度為約100℃以上且約250℃以下(例如，約220℃)，SiH4與NH3之混合氣體之流量比(SiH4之流量/NH3之流量)成為4以上且20以下。亦存在於自基板1之法線方向觀察時還原絕緣層8r之端部與汲極電極6d重疊之情況。若如此般形成還原絕緣層8r，則可使下述導電體區域(下部透明電極)形成至位於汲極電極6d之與通道區域側為相反側之端部附近為止，故而可提 高像素之孔徑比。還原絕緣層8r例如由SiNx而形成，其厚度為約100nm。
氧化物層50中之與還原絕緣層8r接觸之部分藉由還原絕緣層8r中所含之例如氫而還原，從而成為導電體區域55、57。又，亦存在如下情況：藉由氫之擴散，而使氧化物層50中之位於汲極電極6d之端部之下方之部分亦被低電阻化，而成為導電體區域55之一部分。又，於氧化物層50中之未經低電阻化之部分形成半導體區域51、52。
繼而，如圖24(e)所示，於氧化物層50及源極配線層上，利用例如CVD法而形成半導體區域51之通道區域與接觸絕緣保護層8b。於本實施形態中，還原絕緣層8r及絕緣保護層8b成為構成輔助電容之介電層。絕緣保護層8b例如由SiO2而形成。絕緣保護層8b之厚度為約265nm。再者，於絕緣保護層8b，藉由公知之方法而形成有未圖示之接觸孔。又，亦可於形成絕緣保護層8b之後，以成膜絕緣保護層8b之成膜溫度以上之溫度(例如為約300℃)進行熱處理(退火處理)。藉此，還原絕緣層8r中所含之氫變得易於擴散至氧化物層50中，而可使導電體區域55之電阻更小。
繼而，雖未圖示，但於絕緣保護層8b上利用濺鍍法等形成透明導電膜，並使其圖案化，藉此而形成上部透明電極9。上部透明電極9之至少一部分介隔介電層(此處為還原絕緣層8r及絕緣保護層8b)與導電體區域55重疊。上部透明電極9例如為ITO膜(厚度：約100nm)。
再者，用以形成上部透明電極9之透明導電膜不僅可作為共用電極而活用，亦可作為和由與源極配線(源極匯流排線)相同之導電膜所形成之源極金屬層、或由與閘極配線(閘極匯流排線)相同之導電膜所形成之閘極金屬層電性連接時所使用的引出配線而活用。藉此，可形成例如一體地形成有驅動電路之TFT基板，藉此，可製造高品質之顯示裝置。
(實施形態C2)
還原絕緣層8r亦能夠以與氧化物層50之下表面接觸之方式而配置。以下，對在氧化物層50之下方具有還原絕緣層8r之構成之一例進行說明。
圖25係TFT基板100C(2)之模式性剖面圖，與圖21(b)之TFT基板100C(1)之剖面圖相對應。對與TFT基板100C(1)共通之構成要素標註相同參照符號，而避免重複說明。
於TFT基板100C(2)中，閘極絕緣層之下層即絕緣層4a具有作為還原絕緣層8r之功能。絕緣層4a係以與氧化物層50之一部分接觸之方式而配置。氧化物層50中之與絕緣層4a接觸之部分成為導電體區域55、57。又，於氧化物層50中之作為活化層而發揮功能之區域與還原絕緣層(絕緣層4a)之間設置有不具有使氧化物半導體還原之性質的絕緣層4b。因此，作為活化層而發揮功能之區域因與絕緣層4a接觸而不會被導體化，而作為半導體區域51而殘留。
本實施形態中之導電體區域57無論導電層60之開口部之位置或形狀如何，均設置於氧化物層50中之與還原絕緣層8r接觸之部分。因此，亦存在氧化物層50中之由導電層60所覆蓋之部分之大致整體成為導電體區域57之情況。又，由於在氧化物層50之下方設置有還原絕緣層，故而絕緣層(介電層)8亦可不包含還原絕緣層。
接下來，一面參照圖26，一面對TFT基板100C(2)之製造方法之一例進行說明。圖26(a)~(c)係說明TFT基板100C(2)之製造方法之模式性步驟剖面圖。
如圖26(a)所示，利用公知之方法，於基板1上形成閘極電極3、絕緣層4a及4b。此時，絕緣層4a由形成上述還原絕緣層8r之材料而形成。又，絕緣層4b僅形成於絕緣層4a之一部分上。
繼而，如圖26(b)所示，利用與圖24中所說明之方法相同之方 法，於絕緣層4a及4b上形成氧化物半導體膜及導電膜，並使其圖案化，藉此而獲得氧化物層50、源極電極6s、汲極電極6d及導電層60。氧化物層50中之與絕緣層4a接觸之部分成為導電體區域55、57。不與絕緣層4a接觸之部分作為半導體區域51、52而殘留。
此後，雖未圖示，但於源極配線層及氧化物層50上形成上部絕緣層8。繼而，於上部絕緣層8上形成上部透明電極9，從而獲得TFT基板100C(2)。
上部絕緣層8較佳為包含與半導體區域51之通道區域接觸之絕緣保護層8b。亦可如圖25所示之例般，形成絕緣保護層8b來作為上部絕緣層8。
(實施形態C3)
圖27係表示本發明之實施形態C3之TFT基板100C(3)之剖面圖。圖27所示之TFT基板100C(3)於導電體區域55之上表面及下表面之兩者均與還原絕緣層接觸之方面與上述TFT基板100C(1)、100C(2)不同。
於TFT基板100C(3)中，上部絕緣層8包含與導電體區域55、57接觸之還原絕緣層8r及覆蓋半導體區域51之通道區域之絕緣保護層8b。又，閘極絕緣層4之下層即絕緣層4a作為還原絕緣層而發揮功能。導電體區域55、57之下表面與絕緣層4b接觸。於絕緣層4a與氧化物層50之半導體區域51之間配置有閘極絕緣層4之上層即絕緣層4b。因此，半導體區域51不與絕緣層4a及還原絕緣層8r中之任一者接觸。
根據本實施形態，氧化物層50中之欲導體化之區域之上表面及下表面之兩者與作為還原絕緣層而發揮功能的絕緣層4a、8a接觸。因此，可進一步減小導電體區域55、57之電阻。
TFT基板100C(3)例如可藉由如下方法而製造。
TFT基板100C(3)係首先一面參照圖26，一面利用與上述方法相同之方法，於基板1上形成閘極電極3、絕緣層4a、絕緣層4b、氧化物 層50、源極電極6s、汲極電極6d及導電層60。繼而，一面參照圖24(d)，一面利用上述方法於氧化物層50上形成還原絕緣層8r。還原絕緣層8r係以不與氧化物層50之通道區域接觸之方式而形成。又，較佳為，於自基板1之法線方向觀察時，還原絕緣層8r之端部與汲極電極6d重疊。繼而，於還原絕緣層8r上形成與半導體區域51之通道區域接觸之絕緣保護層8b，於絕緣保護層8b上形成上部透明電極9。以如此之方式，獲得圖27所示之TFT基板100C(3)。
(實施形態C4)
於上述實施形態中，閘極絕緣層4及介電層8之至少一者包含還原絕緣層，但於本實施形態中，於還原絕緣層8r與該等層4、8分開地設置之方面與上述實施形態不同。
圖28係本實施形態之另一TFT基板100C(4)之模式性剖面圖。對與TFT基板100C(1)共通之構成要素標註相同參照符號，而避免重複說明。
於TFT基板100C(4)中，於閘極絕緣層4(此處為絕緣層4b)與氧化物層50之間設置有還原絕緣層8r。還原絕緣層8r僅配置於閘極絕緣層4之一部分上。氧化物層50之導電體區域55、57之下表面與還原絕緣層8r接觸，半導體區域51之下表面不與還原絕緣層8r接觸。於圖示之例中，上部絕緣層8具有絕緣保護層8b，且不具有還原絕緣層，但上部絕緣層8亦可包含與導電體區域55、57之上表面接觸之其他還原絕緣層。
[產業上之可利用性]
本發明之實施形態可廣泛地應用於：主動矩陣基板等電路基板；液晶顯示裝置、有機電致發光(EL)顯示裝置及無機電致發光顯示裝置等顯示裝置；影像感測器裝置等攝像裝置；圖像輸入裝置或指紋讀取裝置等電子裝置等具備薄膜電晶體之裝置。
3‧‧‧閘極電極
3'‧‧‧閘極配線
6d‧‧‧汲極電極
6s‧‧‧源極電極
51‧‧‧半導體區域
55、57、58‧‧‧導電體區域
60‧‧‧導電體層
61‧‧‧配線
62‧‧‧源極連接層
66‧‧‧開口部
90‧‧‧端子部
100‧‧‧半導體裝置(TFT基板)

Claims (14)

  1. 一種半導體裝置，其包括：基板；閘極電極，其形成於上述基板上；閘極絕緣層，其形成於上述閘極電極上；氧化物層，其係形成於上述閘極絕緣層上且包含第1半導體區域及第1導電體區域者，且上述第1半導體區域之至少一部分介隔上述閘極絕緣層與上述閘極電極重疊；源極電極，其以與上述氧化物層之上述第1半導體區域之上表面接觸之方式而形成；汲極電極，其以與上述氧化物層之上述第1半導體區域之上表面接觸之方式而形成，且與上述第1導電體區域電性連接；及導電層，其與上述氧化物層之上表面接觸而形成，且具有複數個開口部或切口部；且上述氧化物層包含於上述導電層之上述複數個開口部內或切口部內具有表面之複數個第2導電體區域。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其中上述導電層包含配線，上述配線包含上述複數個開口部或切口部之至少一部分。
  3. 如請求項2之半導體裝置，其進而包括覆蓋上述導電層之絕緣層，且於上述至少一部分之開口部內或切口部，上述複數個第2導電體區域之至少一部分與上述絕緣層接觸。
  4. 如請求項1之半導體裝置，其進而包括端子部；且上述導電層包含配置於上述端子部之源極連接層，上述源極連接層包含上述複數個開口部或切口部之至少一部分；上述端子部包含外部連接層，該外部連接層與上述源極連接 層之上表面接觸，且於上述至少一部分之開口部內或切口部與上述複數個第2導電體區域之至少一部分接觸。
  5. 如請求項1之半導體裝置，其中上述導電層具有網狀或條紋狀之圖案。
  6. 如請求項1之半導體裝置，其進而包括端子部；且上述氧化物層進而具有位於上述端子部之其他導電體區域；上述端子部包含與上述其他導電體區域之上表面接觸之外部連接層。
  7. 如請求項1之半導體裝置，其中上述導電層由與上述源極電極及上述汲極電極相同之導電膜所形成。
  8. 如請求項1之半導體裝置，其進而包括：上部絕緣層，其形成於上述源極電極及上述汲極電極上；及上部透明電極，其形成於上述上部絕緣層上；且上述上部透明電極之至少一部分介隔上述上部絕緣層與上述第1導電體區域重疊。
  9. 如請求項1之半導體裝置，其中上述氧化物層含有In、Ga及Zn。
  10. 如請求項1至9中任一項之半導體裝置，其中上述複數個第2導電體區域及上述第1導電體區域含有較上述第1半導體區域更高濃度之雜質。
  11. 一種半導體裝置之製造方法，其包括如下步驟：(A)準備於表面形成有閘極電極及閘極絕緣層之基板；(B)於上述閘極絕緣層上形成氧化物半導體層以及與上述氧化物半導體層之上表面接觸之源極電極、汲極電極及導電層，且上述導電層具有使上述氧化物半導體層之上表面露出之複數個開口部或切口部；(C)形成至少覆蓋上述氧化物半導體層中之成為通道區域之區 域之保護層；以及(D)進行使上述氧化物半導體層之一部分低電阻化之低電阻化處理，而形成包括第1導電體區域、包含通道區域之第1半導體區域、及複數個第2導電體區域之氧化物層，且上述第1導電體區域形成於上述氧化物半導體層中之未由上述保護層抑或是上述導電層所覆蓋之部分，上述複數個第2導電體區域形成於藉由上述導電層之上述複數個開口部或切口部而露出之部分，上述第1半導體區域形成於上述氧化物半導體層中之未經低電阻化之部分。
  12. 如請求項11之半導體裝置之製造方法，其中上述導電層包含配線，上述配線包含上述複數個開口部或切口部之至少一部分。
  13. 如請求項11之半導體裝置之製造方法，其中上述導電層包含源極連接層，上述源極連接層包含上述複數個開口部或切口部之至少一部分；且於上述步驟(D)後，進而包括形成與上述源極連接層之上表面及上述複數個第2導電體區域之至少一部分接觸之外部連接層的步驟。
  14. 如請求項11至13中任一項之半導體裝置之製造方法，其中上述氧化物半導體層含有In、Ga及Zn。
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