[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括薄膜晶体管(以下又称作TFT)的半导体器件以及用于制造半导体器件的方法。

注意，在本说明书中，半导体器件指的是能够通过使用半导体特性进行操作的所有器件，并且电光装置、半导体电路和电子装置全部是半导体器件。

背景技术

近年来，用于通过使用在具有绝缘表面的衬底之上形成的半导体薄膜(厚度为大约为数纳米至数百纳米)来形成薄膜晶体管(TFT)的技术已经引起关注。薄膜晶体管应用于诸如IC或电光装置之类的大量电子装置，并且它们特别是作为图像显示装置的开关元件的发展得到促进。

此外，在由液晶显示装置为代表的有源矩阵半导体器件中存在朝更大屏幕、例如60英寸对角线屏幕的趋势，并且此外，有源矩阵半导体器件的研制甚至针对120英寸对角线屏幕或更大的屏幕。另外，屏幕分辨率的趋势朝向更高清晰度，例如高清晰度(HD)图像质量(1366×768)或者全高清晰度(FHD)图像质量(1920×1080)，并且分辨率为3840×2048或者4096×2180的所谓4K数字影院显示装置的发展也得到促进。

屏幕尺寸或清晰度的增加趋向于增加显示部分的布线电阻。布线电阻的增加引起对信号线的末端部分的信号传输的延迟、电源线的电压下降等。因此，引起显示质量的劣化、例如显示不均匀性或灰度的缺陷或者功率消耗的增加。

为了抑制布线电阻的增加，考虑一种使用铜(Cu)来形成低电阻布线层的技术(例如参见专利文献1和2)。

[专利文献1]日本专利申请公开No.2004-133422

[专利文献2]日本专利申请公开No.2004-163901

发明内容

为了抑制布线电阻的增加，考虑一种使用铜(Cu)来形成低电阻布线层的技术。但是，由于Cu易于扩散到半导体或氧化硅中，所以半导体器件的操作可能不稳定，并且成品率可能明显降低。

本发明的一个实施例的目的是提供一种以具有较高显示质量的显示装置为代表的半导体器件，其中防止诸如电压下降、到像素的信号布线的缺陷或者灰度的缺陷之类的因布线电阻而引起的影响。

本发明的一个实施例的另一目的是实现半导体器件的操作速度的提高。

本发明的一个实施例的另一目的是实现半导体器件的功率消耗的降低。

本发明的一个实施例的另一目的是实现半导体器件的清晰度的提高。

本发明的一个实施例的另一目的是提供一种稳定操作的薄膜晶体管以及包括薄膜晶体管的半导体器件。

本说明书中公开的本发明的一个实施例是一种半导体器件，该半导体器件包括：衬底之上的包含氮化硅的第一绝缘层；第一绝缘层之上的包含Cu的第一导电层；第一导电层之上的覆盖第一导电层的第二导电层；第二导电层之上的包含氮化硅的第二绝缘层；第二绝缘层之上的岛状半导体层；岛状半导体层之上的用作源电极和漏电极的第三导电层；第三绝缘层之上的包含氮化硅的第三绝缘层；通过设置在第三绝缘层中的开口来与用作源电极和漏电极其中之一的第三导电层电接触的第四导电层；与第四导电层重叠的包含Cu的第五导电层；覆盖第五导电层的包含氮化硅的第四绝缘层；以及通过设置在第三绝缘层和第四绝缘层中的开口来与用作源电极和漏电极中的另一个的第三导电层电接触的第六导电层。在半导体器件中，第一导电层和第五导电层没有与其中形成薄膜晶体管的沟道的岛状半导体层重叠。

本说明书中公开的本发明的另一个实施例是一种半导体器件，该半导体器件包括：衬底之上的包含氮化硅的基底绝缘层；栅极布线，在基底绝缘层之上形成，并且使用包含Cu的导电层以及包含高熔点的金属并且覆盖包含Cu的导电层的导电层的叠层来形成；栅极布线之上的包含氮化硅的栅绝缘层；栅极布线之上的岛状半导体层；岛状半导体层之上的源电极和漏电极；源电极和漏电极之上的包含氮化硅的层间绝缘层；在层间绝缘层之上形成的源极布线，使用具有导电性的阻挡层以及阻挡层之上的包含Cu的导电层的叠层来形成，并且通过设置在层间绝缘层中的开口来电连接到源电极；源极布线之上的包含氮化硅的钝化层；以及导电层，在钝化层之上形成，并且通过设置在钝化层和层间绝缘层中的开口来电连接到漏电极。在半导体器件中，栅极布线中包含Cu的导电层和源极布线中包含Cu的导电层没有与其中形成薄膜晶体管的沟道的岛状半导体层重叠。