[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置，特别涉及具备氧化物半导体TFT的半导体装置。此外，本发明也涉及该半导体装置的制造方法。

背景技术

液晶显示装置等所使用的有源矩阵基板，按每像素具备薄膜晶体管（Thin Film Transistor；以下，“TFT”）等的开关元件。作为这种开关元件，现在广泛使用以非晶硅膜为活性层的TFT（以下，称作“非晶硅TFT”）和以多晶硅膜为活性层的TFT（以下，称作“多晶硅TFT”）。

多晶硅膜中的电子和正孔的迁移率比非晶硅膜的迁移率高，因此，对于多晶硅TFT来说，其导通电流比非晶硅TFT的导通电流高，能够高速动作。因此，当使用多晶硅TFT形成有源矩阵基板时，不仅作为开关元件，而且在驱动器等的周边电路也能够使用多晶硅TFT。因此，能够获得在同一基板上一体形成驱动器等的周边电路的一部分或整体和显示部的优点。而且，能够获得以更短的开关时间对液晶显示装置等的像素电容进行充电的优点。

但是，当期望制作多晶硅TFT时，除了需要进行用于使非晶硅膜结晶化的利用激光或热的结晶化工序之外，还需要进行热退火工序等的复杂的工序，存在基板的单位面积的制造成本变高的问题。由此，多晶硅TFT主要用于中型和小型的液晶显示装置。

另一方面，因为非晶硅膜比多晶硅膜容易形成，所以适合大面积化。因此，非晶硅TFT适用于需要大面积的装置的有源矩阵基板。尽管具有比多晶硅TFT低的导通电流，但在液晶电视的有源矩阵基板多使用非晶硅TFT。

但是，当使用非晶硅TFT时，因为非晶硅膜的迁移率低，所以其高性能化存在界限。液晶电视等的液晶显示装置除了大型化之外，还强烈要求高画质和低消耗电力，对于非晶硅TFT来说，难以充分应对这种要求。另外，特别是近年来，在液晶显示装置中，为了实现窄边框化和成本降低而强烈要求有驱动器单片电路基板化和触摸面板功能的内置等的高性能化，对于非晶硅TFT来说，难以充分应对这种要求。

于是，为了抑制制造工序数量和制造成本，并实现更高性能的TFT，作为TFT的活性层的材料，开始尝试使用非晶硅和多晶硅以外的材料。

例如，在专利文献1和2提案有使用氧化锌等的氧化物半导体膜形成TFT的活性层。这种TFT被称为“氧化物半导体TFT”。氧化物半导体具有比非晶硅高的迁移率。因此，氧化物半导体TFT能够比非晶硅TFT更加高速地进行动作。另外，氧化物半导体膜，因为通过比多晶硅膜简便的工艺形成，所以也能够使用于需要大面积的装置。

但是，由于氧化物半导体TFT的结构，在制造工艺中，存在氧化物半导体膜容易受到损害而使得晶体管特性发生劣化的问题。例如，在具有底部栅极、顶部接触结构的氧化物半导体TFT中，当通过图案化形成源极、漏极电极时，通常进行使用有氟气和氯气等的卤素气体的干蚀刻。但是，此时，因为氧化物半导体膜被暴露在卤素的等离子体中，所以发生氧从氧化物半导体膜脱离等，因此，发生特性的劣化（例如，由于沟道的低电阻化而导致的断开特性的恶化）。

对于这种问题，在专利文献1和2中提案在由氧化物半导体形成的活性层的沟道区域上形成作为蚀刻阻隔发挥功能的绝缘膜（沟道保护膜）。

图14表示具有沟道保护膜的现有的氧化物半导体TFT10A的截面结构。氧化物半导体TFT10A具有：基板1；设置在基板1上的栅极电极11；覆盖栅极电极11的栅极绝缘层12；形成在栅极绝缘层12上的氧化物半导体层13；形成在氧化物半导体层13的沟道区域上的沟道保护膜30；和设置在氧化物半导体层13上的源极电极14及漏极电极15。源极电极14和漏极电极15各自与氧化物半导体层13电连接。在专利文献1记载有作为沟道保护膜30使用非晶氧化物绝缘体膜的情况。另外，在专利文献2记载有作为沟道保护膜30使用氮化硅膜的情况。

在制造如图14所示的氧化物半导体TFT10A的工艺中，当通过对金属膜进行图案化而形成源极电极14和漏极电极15时，氧化物半导体层13的沟道区域被沟道保护膜30保护。因此，能够防止氧化物半导体层13的沟道区域受到损害。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－166716号公报

专利文献2：日本特开2007－258675号公报

发明内容

发明想要解决的问题

但是，当制造如专利文献1和2公开的那种氧化物半导体TFT时，需要对沟道保护膜进行图案化的工艺。因此，与未设置沟道保护膜的结构相比，制造所需要的工序数量和掩模张数都增加。因此，生产量降低。