半导体装置及其制造方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104081507 A (43)申请公布日 2014.10.01 CN 104081507 A (21)申请号 201380007575.X (22)申请日 2013.01.24 2012-018752 2012.01.31 JP H01L 21/336(2006.01) G09F 9/00(2006.01) G09F 9/30(2006.01) H01L 27/32(2006.01) H01L 29/786(2006.01) (71)申请人 夏普株式会社 地址 日本大阪府 (72)发明人 宫本忠芳 伊东一笃 森重恭 宫本光伸 小川康行 中泽淳 内田诚一 松尾拓哉 (。

2、74)专利代理机构 北京尚诚知识产权代理有限 公司 11322 代理人 龙淳 (54) 发明名称 半导体装置及其制造方法 (57) 摘要 半导体装置 (100A) 包括 ： 基板 (2) ； 在基板 (2) 上形成的氧化物半导体层 (5) ； 与氧化物半 导体层 (5) 电连接的源极电极 (6s) 和漏极电极 (6d) ； 与漏极电极 (6d) 电连接的第一透明电极 (7) ； 在源极电极 (6s) 和漏极电极 (6d) 上形成的 电介质层(8) ； 和在电介质层(8)上形成的第二透 明电极(9)。 第一透明电极(7)的上表面和下表面 中的至少一个与具有将氧化物半导体层 (5) 所含 的氧化物。

3、半导体还原的性质的还原绝缘层 (8a) 接触。第二透明电极 (9) 的至少一部分隔着电介 质层(8)与第一透明电极(7)重叠， 氧化物半导体 层 (5) 和第一透明电极 (7) 由相同的氧化物膜形 成。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.07.31 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2013/051415 2013.01.24 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/115050 JA 2013.08.08 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 11 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请。

4、 权利要求书2页 说明书11页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104081507 A CN 104081507 A 1/2 页 2 1. 一种半导体装置， 其特征在于， 包括 ： 基板 ； 在所述基板上形成的栅极电极 ； 在所述栅极电极上形成的栅极绝缘层 ； 在所述栅极绝缘层上形成的氧化物半导体层 ； 与所述氧化物半导体层电连接的源极电极和漏极电极 ； 与所述漏极电极电连接的第一透明电极 ； 在所述源极电极和所述漏极电极上形成的电介质层 ； 和 在所述电介质层上形成的第二透明电极， 所述第二透明电极的至少一部分隔着所述电介质层与所述第一透明电极重叠， 所述第一透明电极的上表面和下表面中的。

5、至少一个与具有将所述氧化物半导体层所 含的氧化物半导体还原的性质的还原绝缘层接触， 所述还原绝缘层不与所述氧化物半导体层的沟道区域接触， 所述氧化物半导体层和所述第一透明电极由相同的氧化物膜形成。 2. 如权利要求 1 所述的半导体装置， 其特征在于 ： 所述电介质层具有所述还原绝缘层和与所述氧化物半导体层的沟道区域接触的氧化 物绝缘层。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的半导体装置， 其特征在于 ： 所述栅极绝缘层具有所述还原绝缘层和与所述氧化物半导体层的下表面接触的氧化 物绝缘层。 4. 如权利要求 1 3 中任一项所述的半导体装置， 其特征在于 ： 所述漏极电极形成在所述第一透明电极上。

6、， 所述第一透明电极与所述漏极电极直接接触。 5. 如权利要求 1 4 中任一项所述的半导体装置， 其特征在于 ： 从所述基板的法线方向看时， 所述还原绝缘层的端部与所述漏极电极重叠。 6. 如权利要求 1 5 中任一项所述的半导体装置， 其特征在于 ： 所述氧化物膜包含 In、 Ga 和 Zn。 7. 一种半导体装置的制造方法， 其特征在于， 包括 ： 准备基板的工序 (a) ； 在基板上形成栅极电极和栅极绝缘层的工序 (b) ； 在所述栅极绝缘层上形成氧化物半导体膜的工序 (c) ； 在所述氧化物半导体膜上形成源极电极和漏极电极的工序 (d) ； 在所述源极电极和所述漏极电极上形成电介质层。

7、的工序 (e) ； 工序 (f)， 在所述工序 (c) 之前或之后形成与所述氧化物半导体膜的一部分接触、 且具 有将所述氧化物半导体膜的氧化物半导体还原的性质的还原绝缘层， 由此在所述氧化物半 导体膜中与所述还原绝缘层接触的部分形成第一透明电极、 在未被还原的部分形成氧化物 半导体层 ； 和 工序 (g)， 在所述电介质层上形成第二透明电极， 所述第二透明电极的至少一部分隔着 权 利 要 求 书 CN 104081507 A 2 2/2 页 3 所述电介质层与所述第一透明电极重叠。 8. 如权利要求 7 所述的半导体装置的制造方法， 其特征在于 ： 所述工序 (f) 包括在所述工序 (b) 中。

8、。 9. 如权利要求 7 或 8 所述的半导体装置的制造方法， 其特征在于 ： 所述工序 (f) 包括在所述工序 (e) 中。 10. 如权利要求 7 9 中任一项所述的半导体装置的制造方法， 其特征在于 ： 所述电介质层和所述栅极绝缘层中的至少一个包括氧化物绝缘层， 所述氧化物绝缘层与所述氧化物半导体层接触。 11. 如权利要求 7 10 中任一项所述的半导体装置的制造方法， 其特征在于 ： 从所述基板的法线方向看时， 所述还原绝缘层的端部与所述漏极电极重叠。 12. 如权利要求 1 6 中任一项所述的半导体装置， 其特征在于 ： 所述氧化物半导体层包含 In-Ga-Zn-O 类的半导体。 。

9、13. 如权利要求 7 11 中任一项所述的半导体装置的制造方法， 其特征在于 ： 所述氧化物半导体膜包含 In-Ga-Zn-O 类的半导体。 权 利 要 求 书 CN 104081507 A 3 1/11 页 4 半导体装置及其制造方法 技术领域 0001 本发明涉及使用氧化物半导体形成的半导体装置及其制造方法， 特别涉及液晶显 示装置和有机 EL 显示装置的有源矩阵基板及其制造方法。此处， 半导体装置包括有源矩阵 基板和具备它的显示装置。 背景技术 0002 液晶显示装置中使用的有源矩阵基板按每像素形成有薄膜晶体管 (Thin Film Transistor， 以下，“TFT” ) 等开关。

10、元件。作为开关元件具备 TFT 的有源矩阵基板被称为 TFT 基板。 0003 作为 TFT， 历来广泛使用以非晶硅膜为活性层的 TFT( 以下， 称为 “非晶硅 TFT” )、 以多晶硅膜为活性层的 TFT( 以下， 称为 “多晶硅 TFT” )。 0004 近年来， 作为 TFT 的活性层的材料， 提案有代替非晶硅和多晶硅而使用氧化物半 导体的技术。将这样的 TFT 称为 “氧化物半导体 TFT” 。氧化物半导体与非晶硅相比具有更 高的移动度。因此， 氧化物半导体 TFT 与非晶硅 TFT 相比能够以更高速度动作 ( 工作 )。此 外， 氧化物半导体膜能够利用比多晶硅膜更简便的工艺形成。 。

11、0005 在专利文献 1 中， 公开有具备氧化物半导体 TFT 的 TFT 基板的制造方法。根据专 利文献 1 中记载的制造方法， 使氧化物半导体层的一部分低电阻化而形成像素电极， 由此 能够削减 TFT 基板的制造工序数。 0006 近年来， 随着液晶显示装置等的高精细化的进展， 像素开口率的降低成为问题。 其 中， 像素开口率是指占据显示区域的像素 ( 例如， 在透射型液晶显示装置， 使有助于显示的 光透射的区域 ) 的面积比率， 以下仅称为 “开口率” 。 0007 特别是移动用途的中小型的透射型液晶显示装置， 因为显示区域的面积小， 所以 各个像素的面积当然也小， 高精细化导致的开口率。

12、的降低显著。 此外， 当移动用途的液晶显 示装置的开口率降低时， 为了 达到所期望的亮度， 需要使背光源的亮度增大， 还会引起导 致消耗电力的增大的问题。 0008 为了得到高的开口率， 减小按每像素设置的 TFT 和辅助电容等由不透明的材料形 成的元件所占的面积即可， 但是 TFT 和辅助电容当然为了发挥其作用也具有所必需的最低 限度的尺寸。当作为 TFT 使用氧化物半导体 TFT 时， 与使用非晶硅 TFT 的情况相比， 具有能 够将 TFT 小型化的优势。另外， 辅助电容是为了保持被施加至像素的液晶层 ( 在电学上被 称为 “液晶电容” ) 的电压而成为相对于液晶电容电并联地设置的电容，。

13、 一般以辅助电容的 至少一部分与像素重叠的方式形成。 0009 现有技术文献 0010 专利文献 0011 专利文献 1 ： 日本特开 2011-91279 号公报 发明内容 说 明 书 CN 104081507 A 4 2/11 页 5 0012 发明所要解决的问题 0013 但是， 对于高开口率化的要求在变强， 仅使用氧化物半导体 TFT， 不能应对该要求。 此外， 显示装置的低价格化也在进行， 还要求廉价地制造高精细化且高开口率的显示装置 的技术的开发。 0014 因此， 本发明的一个实施方式的主要目的在于， 提供能够以简便的工艺制造且能 够实现与现有技术相比高精细且高开口率的显示装置的。

14、、 TFT 基板及其制造方法。 0015 用于解决问题的方式 0016 本发明的实施方式的半导体装置包括 ： 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 ； 与上述漏极电极电连接的第一透明电极 ； 在上述源极电极和上述漏极电极上形成的电介质层 ； 和在上述电介质层上形成的第二透明 电极， 上述第二透明电极的至少一部分隔着上述电介质层与上述第一透明电极重叠， 上述 第一透明电极的上表面和下表面中的至少一个与具有将上述氧化物半导体层所含的氧化 物半导体还原的性质的还原。

15、绝缘层接触， 上述还原绝缘层不与上述氧化物半导体层的沟道 区域接触， 上述氧化物半导体层和上述第一透明电极由相同的氧化物膜形成。 0017 在一个实施方式中， 上述电介质层具有上述还原绝缘层和与上述氧化物半导体层 的沟道区域接触的氧化物绝缘层。 0018 在一个实施方式中， 上述栅极绝缘层具有上述还原绝缘层和与上述氧化物半导体 层的下表面接触的上述氧化物绝缘层。 0019 在一个实施方式中， 上述漏极电极形成在上述第一透明电极上， 上述第一透明电 极与上述漏极电极直接接触。 0020 在一个实施方式中， 从上述基板的法线方向看时， 上述还原绝缘层的端部与上述 漏极电极重叠。 0021 在一个实。

16、施方式中， 上述氧化物膜包含 In、 Ga 和 Zn。 0022 在一个实施方式中， 上述氧化物半导体层包含 In-Ga-Zn-O 类的半导体。 0023 本发明的实施方式的半导体装置的制造方法包括 ： 准备基板的工序 (a) ； 在基板 上形成栅极电极和栅极绝缘层的工序 (b) ； 在上述栅极绝缘层上形成氧化物半导体膜的工 序 (c) ； 在上述氧化物半导体膜上形成源极电极和漏极电极的工序 (d) ； 在上述源极电极和 上述漏极电极上形成电介质层的工序 (e) ； 工序 (f)， 在上述工序 (c) 之前或之后形成与上 述氧化物半导体膜的一部分接触、 且具有将上述氧化物半导体膜的氧化物半导体。

17、还原的性 质的还原绝缘层， 由此在上述氧化物半导体膜中与上述还原绝缘层接触的部分形成第一透 明电极、 在未被还原的部分形成氧化物半导体层 ； 和工序 (g)， 在上述电介质层上形成第二 透明电极， 上述第二透明电极的至少一部分隔着上述电介质层与上述第一透明电极重叠。 0024 在一个实施方式中， 上述工序 (f) 包括在上述工序 (b) 中。 0025 在一个实施方式中， 上述工序 (f) 包括在上述工序 (e) 中。 0026 在一个实施方式中， 上述电介质层和上述栅极绝缘层中的至少一个包括氧化物绝 缘层， 上述氧化物绝缘层与上述氧化物半导体层接触。 0027 在一个实施方式中， 从上述基板。

18、的法线方向看时， 上述还原绝缘层的端部与上述 漏极电极重叠。 说 明 书 CN 104081507 A 5 3/11 页 6 0028 在一个实施方式中， 上述氧化物半导体膜包含 In-Ga-Zn-O 类的半 导体。 0029 发明的效果 0030 根据本发明的实施方式， 提供能够以简便的工艺制造且能够实现与现有技术相比 高精细且高开口率的显示装置的、 TFT 基板及其制造方法。 附图说明 0031 图 1(a) 是本发明的实施方式中的 TFT 基板 100A 的示意性平面图， (b) 是沿 (a) 的 A1-A1 线的 TFT 基板 100A 的示意性截面图， (c) 是具有 TFT 基板 。

19、100A 的液晶显示装置 500 的示意性截面图。 0032 图 2(a) 是表示氧化物绝缘层与氧化物半导体层直接接触的氧化物半导体 TFT 的 栅极电压 (Vg)- 漏极电流 (Id) 曲线的图表， (b) 是表示还原绝缘层 8a 与氧化物半导体层 直接接触的氧化物半导体 TFT 的栅极电压 (Vg)- 漏极电流 (Id) 曲线的图表。 0033 图 3(a) 是改变例的 TFT 基板 100A 的示意性平面图， (b) 是沿 (a) 的 A2-A2 线 的 TFT 基板 100A 的示意性截面图。 0034 图 4(a) (e) 是说明本发明的实施方式中的 TFT 基板 100A 的制造工。

20、序的一个例 子的示意性工序截面图。 0035 图 5 是本发明的另一实施方式中的 TFT 基板 100B 的示意性截面图。 0036 图 6(a) 和 (b) 是说明本发明的实施方式中的 TFT 基板 100B 的制造工序的示意性 工序截面图。 0037 图 7 是本发明的又一实施方式中的 TFT 基板 100C 的示意性截面图。 0038 图 8 说明是本发明的又一实施方式中的 TFT 基板 100C 的制造工序的示意性工序 截面图。 0039 图 9 是本发明的又一实施方式中的 TFT 基板 100D 的示意性截面图。 具体实施方式 0040 以下， 参照附图说明本发明的实施方式的半导体装。

21、置。 本实施方 式的半导体装置 包括具有由氧化物半导体构成的活性层的薄膜晶体管 ( 氧化物半导体 TFT)。另外， 本实施 方式的半导体装置只要具备氧化物半导体 TFT 即可， 广泛地包括有源矩阵基板、 各种显示 装置、 电子设备等。 0041 此处， 以液晶显示装置中使用的氧化物半导体 TFT 为例说明本发明的实施方式的 半导体装置。 0042 图 1(a) 是本实施方式的 TFT 基板 100A 的示意性平面图， 图 1(b) 是沿图 1(a) 的 A1-A1 线的半导体装置 (TFT 基板 )100A 的示意性截面图。图 1(c) 是具有 TFT 基板 100A 的液晶显示装置 500 。

22、的示意性截面图。图 1(c) 的虚线箭头表示电场方向。 0043 TFT 基板 100A 包括 ： 基板 2 ； 在基板 2 上形成的栅极电极 3 ； 在栅极电极 3 上形成 的栅极绝缘层 4 ； 在栅极绝缘层 4 上形成的氧化物半导体层 5 ； 与氧化物半导体层 5 的沟道 区域接触的氧化物绝缘层 ； 与氧化物半导体层5电连接的源极电极6s和漏极电极6d ； 与漏 极电极6d电连接的第一透明电极7 ； 在源极电极6s和漏极电极6d上形成的电介质层8 ； 和 在电介质层 8 上形成的第二透明电极 9， 其中， 第二透明电极 9 的至少一部分隔着电介质层 说 明 书 CN 104081507 A。

23、 6 4/11 页 7 8与第一透明电极7重叠， 第一透明电极7的上表面和下表面中的至少一个面与具有将氧化 物半导体层 5 所含的氧化物半导体还原的性质的还原绝缘层 8a 接触， 氧化物半导体层 5 和 第一透明电极 7 由相同的氧化物膜形成。还原绝缘层 8a 不与氧化物半导体层 5 的沟道区 域接触。 0044 在 TFT 基板 100A， 第二透明电极 9 的至少一部分隔着电介质层 8 与第一透明电极 7 重叠， 由此形成辅助电容。从而， 因为 TFT 基板 100A 所具有的辅助电容是透明的 ( 因为透 射可见光 )， 所以不会使开口率降低。因此， 与现有技术那样包括具有使用金属膜 ( 。

24、栅极金 属层或源极金属层 ) 形成的不透明的电极的辅助电容的 TFT 基板相比， TFT 基板 100A 能够 具有更高的开口率。 此外， 因为开口率不因辅助电容而降低， 所以还能够获得能够根据需要 使辅助电容的电容值 ( 辅助电容的面积 ) 变大的优势。 0045 进一步， 优选在第一透明电极 7 上形成漏极电极 6d， 并且第一透明电极 7 与漏极 电极 6d 直接接触。采用这样的结构， 能够将第一透明 电极 7 形成至漏极电极 6d 的大致端 部， 因此， TFT 基板 100A 能够具有比专利文献 1 中记载的 TFT 基板更高的开口率。 0046 在 TFT 基板 100A， 电介质。

25、层 8 具有还原绝缘层 8a 和绝缘保护层 8b。还原绝缘层 8a 在第一透明电极 7 之上形成， 绝缘保护层 8b 在还原绝缘层 8a 之上形成。 0047 接着， 对 TFT 基板 100A 的各构成要素进行详细说明。 0048 基板 2 典型的是透明基板， 例如是玻璃基板。除了玻璃基板以外， 还能够使用塑料 基板。塑料基板包括由热固化性树脂或热可塑性树脂形成的基板， 进一步包括这些树脂与 无机纤维(例如， 玻璃纤维、 玻璃纤维的无纺布)的复合基板。 作为具有耐热性的树脂材料， 能够例示聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、 聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)、 聚醚砜树脂 (PES)、 丙 烯酸。

26、树脂、 聚酰亚胺树脂。此外， 在使用反射型液晶显示装置的情况下， 作为基板 2， 还能够 使用硅基板。 0049 栅极电极 3 与栅极配线 3 电连接。栅极电极 3 和栅极配线 3 例如具有上层为 W( 钨 ) 层、 下层为 TaN( 氮化钽 ) 层的层叠结构。此外， 栅极电极 3 和栅极配线 3 也可以具 有由 Mo( 钼 )/Al( 铝 )/Mo 形成的层叠结构， 还可以具有单层结构、 2 层结构、 4 层以上的层 叠结构。进一步， 栅极电极 3a 也可以由选自 Cu( 铜 )、 Al、 Cr( 铬 )、 Ta( 钽 )、 Ti( 钛 )、 Mo 和 W 的元素、 或者以这些元素为成分的合。

27、金或金属氮化物等形成。栅极电极 3 的厚度例如 为约 420nm。栅极电极 3 的厚度例如优选为约 50nm 以上约 600nm 以下的范围。 0050 栅极绝缘层 4 具有下部栅极绝缘层 4a 和上部栅极绝缘层 4b。与氧化物半导体层 5 接触的上部栅极绝缘层 4b 优选包括氧化物绝缘层。当氧化物绝缘层与氧化物半导体层 5 直接接触时， 氧化物绝缘层所含的氧被供给至氧化物半导体层 5， 能够防止氧化物半导体 层 5 的氧缺损导致的半导体特性的劣化。上部栅极绝缘层 4b 例如为 SiO2( 氧化硅 ) 层。下 部栅极绝缘层 4a 例如为 SiNx( 氮化硅 ) 层。在本实施方式中， 下部栅极绝。

28、缘层 4a 的厚度 为约 325nm， 上部栅极绝缘层 4b 的厚度为约 50nm， 栅极绝缘层 4 的厚度为约 375nm。此外， 作为栅极绝缘层 4， 例如能够使用由 SiO2( 氧化硅 )、 SiNx( 氮化硅 )、 SiOxNy( 氧化氮化硅， x y)、 SiNxOy( 氮化氧化硅， x y)、 Al2O3( 氧化铝 ) 或氧化钽 (Ta2O5) 形成的单层或层叠。 栅极绝缘层 4 的厚度例如优选为约 50nm 以上约 600nm 以下。另外， 为了防止来自基板 2 的 杂质等的扩散， 优选下部栅极绝缘层 4a 由 SiNx或 SiNxOy( 氮化氧化硅， x y) 形成。上部 栅极。

29、绝缘层 4b 从防止氧化物半导体层 5 的半导体特性的劣化的观点出发， 优选由 SiO2或 说 明 书 CN 104081507 A 7 5/11 页 8 SiOxNy( 氧化氮化硅， x y) 形成。进一步， 为了以低的温度形成栅极漏电流少的致密的栅 极绝缘层 4， 使用 Ar( 氩 ) 等稀有气体形成栅极绝缘层 4 即可。 0051 氧化物半导体层 5 例如包括 In-Ga-Zn-O 类的半导体 ( 以下， 简称为 “IGZO 类半导 体” )。此处， IGZO 类半导体为 In( 铟 )、 Ga( 镓 )、 Zn( 锌 ) 的三元氧化物 (ternary oxide)， In、 Ga 和。

30、 Zn 的比例 ( 组成比 ) 并无特别限定， 例如包括 In:Ga:Zn 2:2:1、 In:Ga:Zn 1:1:1、 In:Ga:Zn 1:1:2 等。IGZO 类半导体既可以为非晶质也可以为结晶质。作为结晶 质 IGZO 类半导体， 优选 c 轴与层面大致垂直地取向的结晶质 IGZO 类半导体。这样的 IGZO 类半导体的结晶结构例如在日本特开 2012-134475 号公报中有所公开。为了参考， 在本说 明书中引用日本特开 2012-134475 号公报的全部公开内容。 0052 构成氧化物半导体层5的氧化物半导体材料并不限定于IGZO类半导体， 例如还可 以为Zn-O类半导体(ZnO。

31、)、 In-Zn-O类半导体(IZO(注册商标)、 Zn-Ti-O类半导体(ZTO)、 Cd-Ge-O 类半导体、 Cd-Pb-O 类半导体、 CdO( 氧化镉 )、 Mg-Zn-O 类半导体、 In-Sn-Zn-O 类半 导体 ( 例如 In2O3-SnO2-ZnO)、 In-Ga-Sn-O 类半导体等。进一步， 氧化物半导体层 5 还可以 包含添加有 1 族元素、 13 族元素、 14 族元素、 15 族元素和 17 族元素等中的一种或多种杂质 元素的 ZnO 的非晶质 (amorphous) 状态、 多晶状态或非晶质状态与多晶状态混合存在的微 晶状态的物质， 或杂质元素都不添加的物质。作。

32、为氧化物半导体层 5， 当使用非晶氧化物半 导体层时， 能够以低温进行制造且能够实现高的移动度。氧化物半导体层 5 的厚度例如为 约 50nm。氧化物半导体层 5 的厚度例如优选为约 30nm 以上约 100nm 以下。 0053 源极电极 6s 和漏极电极 6d 例如具有由 Ti/Al/Ti 形成的层叠结构。此外， 源极电 极 6s 和漏极电极 6d 也可以具有由 Mo/Al/Mo 形成的层叠结构， 还可以具有单层结、 2 层结 构或 4 层以上的层叠结构。进一步， 源极电极 6s 和漏极电极 6d 还可以由选自 Al、 Cr、 Ta、 Ti、 Mo和W的元素或以这些元素为成分的合金或金属氮。

33、化物等形成。 源极电极6s和漏极电 极 6d 的厚度例如为约 350nm。源极电极 6s 和漏极电极 6d 的厚度例如分别优选为约 50nm 以上约 600nm 以下。 0054 电介质层 8 具有绝缘保护层 8b。电介质层 8 在第一透明电极 7 与第二透明电极 9 之间形成， 形成辅助电容。当像这样由透明电极 7 和透明电极 9 以及透明的电介质层 8 形 成辅助电容时， 则在将 TFT 基板 100A 用作显示面板时， 能够制造具有高的开口率的显示面 板。 0055 接着， 参照图 2 对还原绝缘层 8a 进行说明。还原绝缘层 8a 具有在与氧化物半导 体层接触时使其电阻降低的功能。图 。

34、2(a) 是表示具有以与氧化物半导体层 ( 活性层 ) 的 整个下表面接触的方式形成有氧化物绝缘层 ( 例如 SiO2) 的结构的氧化物半导体 TFT 的栅 极电压 (Vg)- 漏极电压 (Id) 曲线的图表， 图 2(b) 是表示具有以与氧化物半导体层 ( 活性 层 ) 的整个下表面接触的方式形成有还原绝缘层 ( 例如 SiNx) 的结构的氧化物半导体 TFT 的栅极电压 (Vg)- 漏极电压 (Id) 曲线的图表。 0056 从图2(a)可知， 氧化物绝缘层与氧化物半导体层直接接触的氧化物半导体TFT具 有良好的 TFT 特性。 0057 另一方面， 从图 2(b) 可知， 还原绝缘层与氧。

35、化物半导体层直接接触的氧化物半导 体 TFT 不具有 TFT 特性， 氧化物半导体层通过还原绝缘层被导体化。 0058 从以上说明可知， 当还原绝缘层 8a 与氧化物半导体层接触时， 氧化物半导体层的 说 明 书 CN 104081507 A 8 6/11 页 9 电阻变小。这被认为是因为， 还原绝缘层 8a 例如含有大量氢， 还原绝缘层 8a 与氧化物半导 体层 5 接触而使氧化物半导体层 5 还原， 由此氧化物半导体膜被降低电阻 ( 低电阻化 )。从 而， 当将这样的还原绝缘层 8a 以与氧化物半导体层 5 直接接触的方式形成时， 即使不为了 使氧化物半导体层5低电阻化而进行特别的低电阻化。

36、处理(例如氢等离子体处理等)， 也能 够将氧化物半导体层 5 低电阻化。在本实施方式的 TFT 基板 100A 的制造工艺中， 以与氧化 物半导体膜的一部分接触的方式配置还原绝缘层 8a， 由此， 能够将氧化物半导体膜部分地 低电阻化地形成电极。氧化物半导体膜中的未被低电阻化的部分能 够用作 TFT 的活性层。 从而， 能够简化制造工艺， 削减制造成本。 0059 还原绝缘层 8a 例如由 SiNx形成。能够以基板温度为约 100以上约 250以下 ( 例如， 220 )、 并调整流量使得 SiH4与 NH3的混合气体的流量 ( 单位 ： sscm) 比 (SiH4的流 量 /NH3的流量 )。

37、 成为 4 以上 20 以下的条件， 形成还原绝缘层 8a。此外， 还原绝缘层 8a 的 厚度例如为约 100nm。还原绝缘层 8a 的厚度例如优选为约 50nm 以上约 300nm 以下。 0060 绝缘保护层 8b 以与氧化物半导体层 5 的沟道区域接触的方式形成。优选绝缘保 护层 8b 由绝缘氧化物 ( 例如 SiO2) 形成。当绝缘保护层 8b 由绝缘氧化物形成时， 能够防止 氧化物半导体层 5 的氧缺损导致的半导体特性的劣化。除此以外， 绝缘保护层 8b 例如能够 由SiON(氧化氮化硅、 氮化氧化硅)、 Al2O3或Ta2O5形成。 绝缘保护层8b的厚度为约265nm。 绝缘保护层。

38、 8b 的厚度例如为约 50nm 以上约 300nm 以下。 0061 第一透明电极 7 例如为包含 In-Ga-Zn-O 类的半导体 (IGZO 类氧化物 ) 的导电体 层。第一透明电极 7 的厚度例如为约 50nm。第一透明电极 7 的厚度例如优选为约 20nm 以 上约 200nm 以下。第一透明电极 7 与氧化物半导体层 5 由相同的透明的氧化物膜形成， 详 细情况如后所述。当第一透明电极 7 与氧化物半导体层 5 由相同的氧化物膜形成时， 能够 简化制造工艺， 能够削减制造成本。作为氧化物膜， 例如能够使用 IGZO 类半导体膜等包含 IGZO类氧化物的膜。 另外， 如上所述， 在本。

39、说明书中， 将IGZO类氧化物中呈现半导体特性的 氧化物简称为 IGZO 类半导体。 0062 第二透明电极 9 由透明导电膜 ( 例如 ITO(Indium Tin Oxide ： 氧化铟锡 ) 或 IZO 膜 ) 形成。第二透明电极 9 的厚度例如为约 100nm。优选第二透明电极 9 的厚度为约 20nm 以上约 200nm 以下。 0063 如图 1(c) 所示， TFT 基板 100A 例如被用于 Fringe Field Switching( 边缘场开 关 )(FFS) 模式的液晶显示装置 500。此时， 将下层的第一透明电极 7 用作像素电极 ( 供给 显示信号电压 )， 将上层。

40、的第二透明电极 9 用作共用电极 ( 供给共用电压或对置电压 )。在 第二透明电极 9 至少设置有一个以上的隙缝。这样的结构的 FFS 模式的液晶显示装置 500 例如在日本特开 2011-53443 号公报中被公开。为了参考， 在本说 明书中引用日本特开 2011-53443 号公报的全部公开内容。 0064 液晶显示装置 500 具有 TFT 基板 100A 和对置基板 200 以及在 TFT 基板 100A 与对 置基板 200 之间形成的液晶层 50。在液晶显示装置 500 中， 在对置基板 200 的液晶层 50 一 侧不具备能够由透明电极 ( 例如 ITO) 等形成的对置电极。通过。

41、由在 TFT 基板 100A 形成的 第一透明电极 ( 像素电极 )7 和第二透明电极 ( 共用电极 )9 产生的横方向的电场控制液晶 层 50 中的液晶分子的取向， 进行显示。 0065 TFT 基板 100A 能够改变为图 3 所示的 TFT 基板 100A 。图 3(a) 是改变例的 TFT 说 明 书 CN 104081507 A 9 7/11 页 10 基板 100A 的示意性的平面图， 图 3(b) 是沿图 3(a) 的 A2-A2 线的 TFT 基板 100A 的示意 性的截面图。 0066 图 3(a) 和图 3(b) 所示的 TFT 基板 100A ， 在栅极配线 3 上具有。

42、氧化物半导体层 5， 具有在从基板 2 的法线方向看时、 栅极配线 3 与源极电极 6s 和漏极电极 6d 重叠的结 构， 在这方面与 TFT 基板 100A 不同。在 TFT 基板 100A ， 栅极配线 3 作为栅极电极 3 发挥 作用。TFT 基板 100A 能够具有比 TFT 基板 100A 更高的开口率。 0067 另外， TFT 基板 100A 与 TFT 基板 100A 相比具有栅极漏极间的寄生电容 (Cgd) 大的缺点。众所周知， 当栅极 漏极间的寄生电容 (Cgd) 大时， 馈通电压变大。馈通电压成 为图像的残影和闪烁的原因。为了降低馈通电压， 使栅极漏极间的寄生电容 (Cg。

43、d) 相对 于像素的总电容 ( 液晶电容 Clc+ 辅助电容 Cs+ 栅极 漏极间的寄生电容 Cgd) 的比率变小 即可。TFT 基板 100A 因为具有具备透明电极的、 透明的辅助电容， 所以能够使开口率不降 低， 而通过使辅助电容的面积变大来使电容值增大。即， 即使如 TFT 基板 100A 那样采用栅 极漏极间的寄生电容 (Cgd) 大的结构， 也能够使馈通电压足够小。 0068 此外， 像素的总电容大， 在为了对像素施加规定的电压时需要大量的电荷。TFT 基 板100A 因为具备与现有的非晶TFT相比电流供给能力高的氧化物半导体TFT， 所以显示品 质不会由于像素的电容的增大而降低。 。

44、0069 接着， 对 TFT 基板 100A 的制造方法进行说明。 0070 本发明的实施方式的半导体装置 100A 的制造方法包括 ： 准备基板 2 的工序 (a) ； 在基板 2 上形成栅极电极 3 和栅极绝缘层 4 的工序 (b) ； 在栅极绝缘层 4 上形成氧化物半 导体膜 5 的工序 (c) ； 在氧化物半导体膜 5 上形成源极电极 6s 和漏极电极 6d 的工序 (d) ； 在源极电极 6s 和漏极电极 6d 上形成电介质层 8 的工序 (e) ； 工序 (f)， 其是在工序 (c) 之 前或之后形成还原绝缘层8a的工序， 该还原绝缘层8a与氧化物半导体膜5 的一部分接触， 具有将。

45、氧化物半导体膜 5 的氧化物半导体还原的性质， 由此在氧化物半导体膜 5 中与还 原绝缘层8a接触的部分形成第一透明电极7、 在未被还原的部分形成氧化物半导体层5 ； 和 工序 (g)， 其是在电介质层 8 上形成第二透明电极 9 的工序， 第二透明电极 7 的至少一部分 隔着电介质层 8 与第一透明电极 7 重叠。 0071 这样的半导体装置的制造方法是被简化了的半导体装置的制造方法， 因此能够削 减制造成本。 0072 接着， 参照图 4 详细说明 TFT 基板 100A 的制造方法的一个例子。 0073 图 4(a) 图 4(e) 是用于说明 TFT 基板 100A 的制造方法的一个例子。

46、的示意性工 序截面图。 0074 首先， 如图 4(a) 所示那样， 在基板 2 上形成栅极电极 3。作为基板 2， 例如能够使 用像玻璃基板等的透明绝缘性的基板。栅极电极 3 能够在利用溅射法在基板 2 上形成导电 膜后、 利用光刻法进行导电膜的图案化而形成。此处， 作为导电膜， 使用从基板 2 侧起依次 具有 TaN 膜 ( 厚度 ： 约 50nm) 和 W 膜 ( 厚度 ： 约 370nm) 的 2 层结构的层叠膜。另外， 作为第 一导电膜， 例如也可以使用 Ti、 Mo、 Ta、 W、 Cu、 Al 和 Cr 等的单层膜、 包含它们的层叠膜、 合金 膜或它们的氮化金属膜等。 0075 。

47、接着， 如图 4(b) 所示那样， 利用 CVD(Chemical Vapor Deposition ： 化学气象沉 积 ) 法， 以覆盖栅极电极 3 的方式形成下部栅极绝缘层 4a 和上部栅极绝缘层 4b。此处， 下 说 明 书 CN 104081507 A 10 8/11 页 11 部栅极绝缘层 4a 由 SiNx膜 ( 厚度 ： 约 325nm) 形成， 上部栅极绝缘层 4b 例如由 SiO2膜 ( 厚 度 ： 约 50nm) 形成。上部栅极绝缘层 4b 例如能够由 SiO2、 SiOxNy( 氧化氮化硅， x y)、 SiNxOy( 氮化氧化硅， x y)、 Al2O3或 Ta2O5形。

48、成。下部栅极绝缘层 4a 例如能够由 SiNx、 SiO2、 SiOxNy( 氧化氮化硅， x y)、 SiNxOy( 氮化氧化硅， x y)、 Al2O3或 Ta2O5形成。 0076 接着， 如图 4(c) 所示那样， 在上部栅极绝缘层 4b 上利用溅射法 形成氧化物半导 体膜 5 。作为氧化物半导体膜 5 ， 例如使用 IGZO 类半导体膜。氧化物半导体膜 5 的厚度 为约 50nm。 0077 之后， 在氧化物半导体 5 上， 利用溅射法形成导电膜 ( 未图示 )， 该导电膜形成源 极电极6s和漏极电极6d。 接着， 利用使用中间色调(halftone)掩模的光刻法、 干蚀刻法和 灰化。

49、法对上述的导电膜和氧化物半导体膜 5 同时进行图案化， 将氧化物半导体膜 5 图案 化为所期望的形状并形成源极电极 6s 和漏极电极 6d。这样， 能够用一个掩模进行源极电 极 6s 和漏极电极 6d 的形成以及氧化物半导体膜 5 的图案化， 因此能够简化制造工艺， 能 够削减制造成本。源极电极 6s 和漏极电极 6d 例如具有 Ti/Al/Ti 的层叠结构。下层的 Ti 层的厚度为约 50nm， Al 层的厚度为约 200nm， 上层的 Ti 层的厚度为约 100nm。 0078 接着， 如图 4(d) 所示那样， 以不覆盖氧化物半导体膜 5 的沟道区域的方式， 利用 CVD 法和光刻法形成还原绝缘层 8a。在本实施方式中， 作为成膜还原绝缘层 8a 的条件， 使 用基板温度为约 100以上约 250以下 。