[发明专利]使用氧化物半导体的器件、显示装置、和电子设备

说明书

技术领域

本公开涉及使用氧化物半导体的设备、显示装置、和电子设备，更具体地涉及使用包括氧化物半导体作为其沟道材料的薄膜晶体管的器件、使用该薄膜晶体管的显示装置、以及具有该显示装置的电子设备。

背景技术

近年来，使用主要包括氧化物半导体(下文中称为“氧化物半导体”)作为其沟道材料的薄膜晶体管(TFT)正在引起关注。已知了使用氧化物半导体作为其沟道材料的薄膜晶体管与在现有的液晶显示装置等中使用的、利用非晶硅作为其沟道材料的薄膜晶体管相比，具有更高的载流子迁移率并且展示更好的半导体特性。

另一方面，尽管非晶硅具有低载流子迁移率，但是其容易允许实现大尺寸屏幕的显示面板。可以利用与非晶硅的工艺相同的工艺来制造氧化物半导体。因此，与非晶硅相似，氧化物半导体也容易允许实现大尺寸屏幕的显示面板。另外，氧化物半导体的载流子迁移率相对较高。因此，可以在显示面板上安装使用包括氧化物半导体作为其沟道材料的薄膜晶体管的电路部分。

为此原因，促进了发展并且关于这样的显示装置已经作出了各种建议，所述显示装置使用包括氧化物半导体作为其沟道材料的薄膜晶体管作为配置该显示装置中的像素电路和像素阵列部分周围的电路部分(驱动电路部分)的薄膜晶体管(参见例如日本专利特许公开No.2010-114413)

发明内容

在显示装置中，在像素阵列部分周围的电路部分中出现以下情况：互连线(interconnect)不可避免地彼此交叉。因此，上部互连线跨过下部互连线的位置不可避免地存在。对于该情况，通常层间绝缘膜的膜厚度在互连线彼此交叉的部分(下文中称为“互连线交叉部分”)被设置得大，以便在下部互连线和上部互连线彼此交叉的位置处避免层间短路。

在通过使用包括氧化物半导体作为其沟道材料的薄膜晶体管而配置电路部分的情况下，沟道保护膜和作为薄膜晶体管的沟道层的氧化物半导体层也以相同工艺被形成在互连线交叉部分处作为层间绝缘膜。

然而，氧化物半导体的电特性在氧化物半导体中的氧随着时间释放出来时变差。具体地，电特性沿着导电性变得更高的方向(即，氧化物半导体变得更接近导体)改变。如果氧化物半导体变得接近导体，则氧化物半导体层与上部互连线电短路。从而，氧化物半导体层本身、以及氧化物半导体层与上部互连线之间的沟道保护膜变得不能起到层间绝缘膜的作用，并且仅仅氧化物半导体层和下部互连线之间的绝缘膜作用为层间绝缘膜。结果，在互连线交叉部分处，下部互连线和上部互连线之间的击穿电压被降低。

尽管上面采用显示装置作为示例描述了相关技术的问题，然而该问题不仅应用于显示装置，而且还应用于使用氧化物半导体的所有装置。

需要一种提供使用氧化物半导体的器件、显示装置、和电子设备的技术，其中，使用包括氧化物半导体作为其沟道材料的薄膜晶体管，防止了在互连线交叉部分处、与氧化物半导体的特性随着时间的改变相关联的击穿电压的降低。

根据本公开的实施例，提供了一种使用氧化物半导体的器件。该器件包括电路部分，其被配置为包括使用氧化物半导体作为沟道材料的薄膜晶体管。在该器件中，电路部分具有：以与薄膜晶体管的栅极电极的工艺相同的工艺形成的下部互连线、与该下部互连线交叉的上部互连线、以及在下部互连线和上部互连线之间提供的层间绝缘膜。此外，该层间绝缘膜包括以与薄膜晶体管的沟道层和沟道保护层的工艺相同的工艺，在其间具有栅极绝缘膜的情况下在下部互连线上堆叠的氧化物半导体层和沟道保护层。此外，沟道保护层被插入在对应于下部互连线的厚度的氧化物半导体层的上升部分的外围表面和上部互连线之间。

在使用具有上述配置的氧化物半导体的器件中，在下部互连线与上部互连线交叉的位置(即，互连线交叉部分)处形成具有大的膜厚度的层间绝缘膜时，以与薄膜晶体管的沟道层和沟道保护层的工艺相同的工艺来堆叠氧化物半导体层和沟道保护层。此时，沟道保护层被插入在对应于下部互连线的厚度的氧化物半导体层的上升部分的外围表面和上部互连线之间。由于该特征，即使由于氧化物半导体的特性随着时间改变(具体地，由于归因于氧随着时间的移除引起的电特性变差)而使得氧化物半导体变得接近导体，氧化物半导体层在其外围表面处也不与上部互连线电短路。也就是说，在互连线交叉部分处的层间绝缘膜中，归因于氧化物半导体特性随着时间的改变引起的电特性变差问题不会出现。

根据本公开的实施例，在使用包括氧化物半导体作为其沟道材料的薄膜晶体管的器件中，在互连线交叉部分的层间绝缘膜中不出现氧化物半导体的特性随着时间改变的问题，并且因此在互连线交叉部分处上部互连线和下部互连线之间的击穿电压不被降低。