[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用氧化物半导体制作的半导体装置(例如有源矩阵基板)及其制造方法。

背景技术

液晶显示装置等中使用的有源矩阵基板，按每个像素具备薄膜晶体管(Thin Film Transistor：以下称为“TFT”)等开关元件。作为这样的开关元件，一直以来广泛地使用以非晶硅膜作为有源层(活性层)的TFT(以下称为“非晶硅TFT”)和以多晶硅膜作为有源层的TFT(以下称为“多晶硅TFT”)。

近年来，作为TFT的有源层的材料，尝试了使用非晶硅和多晶硅以外的材料。例如，专利文献1中记载有使用InGaZnO(包含铟、镓、锌的氧化物)等氧化物半导体膜形成TFT的有源层的液晶显示装置。将这样的TFT称为“氧化物半导体TFT”。

氧化物半导体TFT与非晶硅TFT相比能够高速地进行动作。另外，氧化物半导体膜能够通过比多晶硅膜简便的工艺形成，因此，也能够适用于需要大面积的装置。因此，氧化物半导体TFT作为能够抑制制造工序数和制造成本地进行制造的、进行更高性能的开关动作的有源元件，在显示装置等中的利用不断发展。

另外，氧化物半导体的电子迁移率高，因此，与以往的非晶硅TFT相比，即使使尺寸小型化，也能够得到同等以上的性能。因此，使用氧化物半导体TFT，能够使显示装置等的像素区域中TFT的占有面积减少，其结果，能够使像素开口率提高。因此，能够进行更高亮度的显示，或者能够抑制背光源的光量而实现低耗电化。

特别是在智能手机等中使用的小型、高分辨率的液晶显示装置中，由于配线的最小宽度限制(工艺规则)等，不容易提高像素的开口率。因此，如果使用氧化物半导体TFT使像素开口率提高，则能够在抑制耗电的同时实现高分辨率的显示，因此有利。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/075281号

专利文献2：日本特开2009-117821号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在氧化物半导体TFT的制造工艺中，为了使元件特性提高而在比较高的温度(例如约300℃以上)实施热处理。该热处理大多在形成以覆盖氧化物半导体层和源极电极、漏极电极的方式设置的钝化层(保护层)之后进行。如果源极电极和漏极电极由钝化层覆盖，则在热处理时源极电极和漏极电极的表面难以被氧化，因此能够防止高电阻化。

作为氧化物半导体TFT中使用的钝化层，已知有氧化硅(SiOx)膜、氧氮化硅(SiOxNy：其中x＞y)膜、氮氧化硅(SiNxOy：其中x＞y)膜或氮化硅(SiNx)膜等。另外，在专利文献2中公开了通过使氧氮化硅等含氮的绝缘体与含有氮和氟的绝缘体交替地沉积，形成多层结构的钝化层的技术。

以覆盖TFT的方式设置的钝化层有含有比较多的氢的情况。例如，当将SiH₄(甲硅烷)气体和NH₃气体用作原料气体，利用CVD法形成氮化硅(SiNx)膜时，形成的氮化硅膜中含有的氢的量比较多。当在设置有这样的氢含量比较多的绝缘膜之后进行上述的热处理时，存在氢扩散至氧化物半导体层而导致TFT特性劣化的情况。

本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是稳定且成品率高地提供特性良好的半导体装置。

用于解决技术问题的手段

本发明的实施方式的半导体装置具备：基板；在上述基板上形成的栅极电极；在上述栅极电极上形成的栅极绝缘层；在上述栅极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；和在上述源极电极和上述漏极电极上形成的绝缘层，上述半导体装置的特征在于，上述绝缘层包含：与上述源极电极和漏极电极的上表面的至少一部分接触，具有大于0nm且为30nm以下的厚度的氮化硅层；和在上述氮化硅层上形成的具有大于30nm的厚度的氧化硅层。

在某个实施方式中，上述氧化硅层的厚度为50nm以上400nm以下。

在某个实施方式中，上述源极电极和漏极电极的上表面即上述源极电极和漏极电极的与上述氮化硅层接触的面，由含有选自Mo、Ti、Cu和Al中的至少1种元素的导电性材料形成。

在某个实施方式中，上述源极电极和漏极电极的上述接触的面，由氮化钼形成。

在某个实施方式中，上述的半导体装置还具有在上述氧化物半导体层的沟道区域上形成的蚀刻阻挡层。

在某个实施方式中，上述氧化物半导体层为In-Ga-Zn-O类的半导体层。