[发明专利]半导体装置、半导体装置的制造方法、晶体管基板、发光装置及显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置、半导体装置的制造方法、晶体管基板、发光装置及显示装置。本发明尤其涉及具有作为半导体活性层的金属氧化物的半导体装置、半导体装置的制造方法、晶体管基板、发光装置及显示装置。此外，本申请与下述日本申请相关联。对于承认参照文献而援引的指定国，将下述申请中所述的内容作为参考而引入本申请，并作为本申请的一部分。

日本专利申请2008-211096申请日2008年8月19日

背景技术

近年来，具有金属氧化物半导体活性层的半导体装置期待面向显示装置等驱动用晶体管、特别是像素驱动用晶体管等的用途。氧化物半导体可以在低温下制造，载流子的迁移率高。另外，氧化物半导体可以相对于可见光透明，也可以作为用于驱动显示装置的像素的透明薄膜晶体管(TFT)的半导体活性层等而使用。在专利文献1中，公开了一种通过将电子载流子浓度不足10¹⁸/cm³的非晶质氧化物使用于半导体活性层而实现了常关工作的薄膜晶体管(TFT)。具体而言，使用InGaO₃(ZnO)_m(m为小于6的自然数)的非晶质氧化物，控制成膜时的氧分压，由此，将电子载流子浓度不足10¹⁸/cm³的非晶质氧化物成膜。另外，记载有非晶质氧化物的活性层包含第一区域和比所述第一区域更接近栅绝缘膜的第二区域，所述第二区域的氧浓度比所述第一区域的氧浓度高。

专利文献1：日本特开2006-165529号公报

但是，上述现有技术中，从容易产生氧缺陷的方面、容易产生载流子电子方面等考虑，难以使晶体管的阈值电压稳定。因此，本发明的目的在于提供一种将氧化物半导体用于活性层的阈值电压稳定的晶体管。

发明内容

为了解决上述课题，本发明者们进行了潜心研究完成了本发明。即，本发明的第一方式提供一种半导体装置，其包括：第一氧化物层；薄膜电阻的值比所述第一氧化物层大的第二氧化物层；与所述第一氧化物层电耦合的一对输入输出电极；以及控制所述一对输入输出电极之间的阻抗的控制电极；并按照所述控制电极、所述第一氧化物层、所述第二氧化物层的顺序而配置。在此，所述第一氧化物层及所述第二氧化物层可以由金属氧化物构成。另外，在以下的说明中，有时将第一氧化物层称作为第一金属氧化物层，将第二氧化物层称作为第二金属氧化物层。

在上述半导体装置中，所述第一金属氧化物层可以至少包含Zn(锌)或Sn(锡)。所述第二金属氧化物层可以包含所述第一金属氧化物层中含有的金属元素中的至少一种。所述第二金属氧化物层可以具有超过1×10⁵Ω/□的薄膜电阻。另外，所述第一金属氧化物层可以包含从由In、Sn、Zn及Mg构成的元素群中选择的至少一种元素，所述第二金属氧化物层可以实质上不含有In。所述第一金属氧化物层可以含有In。所述第一金属氧化物层在层厚方向上In浓度发生变化，且In浓度越接近所述控制电极越大。

在上述半导体装置中，所述第一金属氧化物层中的载流子的迁移率可以比所述第二金属氧化物层中的载流子的迁移率大。所述第二金属氧化物层中的氧浓度可以比所述第一金属氧化物层的氧浓度大。所述第二金属氧化物层中的禁带的能级宽度可以比所述第一金属氧化物层中的禁带的能级宽度大。所述第二金属氧化物层包含构成所产生的主要载流子形成空穴的金属氧化物的金属元素，所述第二金属氧化物层中的所述金属元素的浓度可以比所述第一金属氧化物层中的所述元素的浓度大。另外，所述第二金属氧化物层可以包含从由Al、Zr、Mo、Cr、W、Nb、Ti、Ga、Hf、Ni、Ag、V、Ta、Fe、Cu、Pt、Si、F构成的元素群中选择的至少一种元素。

在本发明的第二方式中，提供一种半导体装置的装置方法，其包括：准备基板的步骤；形成第一金属氧化物层的步骤；形成薄膜电阻的值比所述第一金属氧化物大的第二金属氧化物层的步骤；形成与所述第一金属氧化物层电耦合的一对输入输出电极的步骤；和形成用于控制所述一对输入输出电极之间的阻抗的控制电极的步骤。

本发明的第三方式提供一种晶体管基板，其包括：第一金属氧化物层；薄膜电阻的值比所述第一金属氧化物大的第二金属氧化物层；与所述第一金属氧化物层电耦合的一对输入输出电极；和控制所述一对输入输出电极之间的阻抗的控制电极，并按照所述控制电极、所述第一金属氧化物层、所述第二金属氧化物层的顺序而配置。