[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本说明书等所公开的发明涉及一种半导体装置。

背景技术

近年来，如液晶显示器（LCD）等的平板显示器得到广泛普及。在如平板显示器等的显示装置中的行方向及列方向上配置的各像素中，设置有用作开关元件的晶体管、与该晶体管电连接的液晶元件、以及与该液晶元件并联连接的电容器。

作为该晶体管的半导体膜的半导体材料，通常使用如非晶硅或多晶硅（polycrystalline silicon）等的硅半导体。

具有半导体特性的金属氧化物（以下称为氧化物半导体）能够用于晶体管的半导体膜。例如，已公开有一种使用氧化锌或In-Ga-Zn类氧化物半导体形成晶体管的技术（参照专利文献1及2）。

[参考文献]

[专利文献1]日本专利申请公开2007-123861号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2007-96055号公报。

发明内容

在电容器中，介电膜设置在一对电极之间，在很多情况下，该一对电极中的至少一个电极使用部分地用作晶体管的栅电极、源电极或漏电极等的遮光性膜而形成。

随着电容器的电容值增大，在施加电场的情况下的能够将液晶元件的液晶分子的取向保持为固定的期间能够延长。当在显示静态图像的显示装置中能够延长该期间时，可以减少重写图像数据的次数，从而实现耗电量的降低。

增大电容器的电荷容量的一个方法是增大电容器的占有面积，具体来说，增大一对电极彼此重叠的面积。但是，当增大遮光性导电膜的面积以增大一对电极彼此重叠的部分的面积时，像素的开口率降低，图像显示质量下降。

鉴于上述课题，本发明的一个方式的目的是提供包括电荷容量增大的电容器且具有高开口率的半导体装置。

本发明的一个方式是一种包括晶体管及透光性电容器的半导体装置。具体而言，在该半导体装置的电容器中，透光性半导体膜用作电容器的一个电极，透光性导电膜用作该电容器的另一个电极，并且透光性绝缘膜用作介电膜。

本发明的一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括包含透光性半导体膜的晶体管、在一对电极之间设置有介电膜的电容器、设置在透光性半导体膜上的绝缘膜、以及设置在绝缘膜上的透光性导电膜。在电容器中，在与晶体管的透光性半导体膜同一表面上形成的透光性半导体膜用作一个电极，透光性导电膜用作另一个电极，并且设置在透光性半导体膜上的绝缘膜用作介电膜。

透光性半导体膜可以使用氧化物半导体形成。这是因为氧化物半导体具有3.0eV或更高的大能隙以及高可见光透过率。

在使用在形成包括在晶体管中的半导体膜的工序中形成的半导体膜作为电容器的一个电极的情况下，也可以增大该半导体膜的导电率。例如，优选的是，在半导体膜中添加选自硼、氮、氟、铝、磷、砷、铟、锡、锑及稀有气体元素中的一种或多种。也可以采用离子注入法或离子掺杂法等来对该半导体膜中添加上述元素。或者，该半导体膜也可以暴露于包含上述元素的等离子体以被添加上述元素。在此情况下，用作电容器的一个电极的半导体膜的导电率大于或等于10S/cm且小于或等于1000S/cm，优选大于或等于100S/cm且小于或等于1000S/cm。

通过使用上述结构，电容器使光透过，从而可以大面积地形成在像素内的形成有晶体管的区域以外的像素区中。根据上述理由，半导体装置可以提高开口率的同时具有增大的电荷容量。因此，半导体装置可以具有优良的显示质量。

在电容器中，设置在包括在晶体管中的半导体膜上的绝缘膜被用作介电膜；因此，该介电膜可以具有与该绝缘膜相同的叠层结构。例如，在设置在包括在晶体管中的半导体膜上的绝缘膜具有氧化绝缘膜及氮化绝缘膜的叠层结构的情况下，电容器的介电膜可以具有氧化绝缘膜及氮化绝缘膜的叠层结构。

在电容器中设置在包括在晶体管中的半导体膜上的绝缘膜具有氧化绝缘膜及氮化绝缘膜的叠层结构的情况下，在形成该氧化绝缘膜之后只在形成有电容器的区域去除该氧化绝缘膜，由此，电容器的介电膜可以具有氮化绝缘膜的单层结构。换言之，该氮化绝缘膜接触于用作电容器的一对电极的氧化物半导体膜，因此，该氮化绝缘膜与该氧化物半导体膜之间的界面处的缺陷能级（界面能级）或包括在该氮化绝缘膜中的氮扩散到该氧化物半导体膜中，由此该氧化物半导体膜的导电率增大。此外，介电膜的厚度可以减薄；所以，可以获得电容器的电荷容量的增大。