[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用氧化物半导体形成的半导体装置。

背景技术

液晶显示装置等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”)等开关元件。作为这样的开关元件，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”)和以多晶硅膜为活性层的TFT(以下，称为“多晶硅TFT”)。

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迁移率，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。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，因此在需要大面积的装置中也能够应用。

在氧化物半导体TFT中，如果使用铝(Al)层或铜(Cu)层形成源极和漏极电极，则存在在Al层或Cu层与氧化物半导体层之间接触电阻变高的问题。为了解决该问题，公开有在Al层或Cu层与氧化物半导体层之间形成Ti层的技术(例如专利文献1)。此外，在专利文献2中公开有使用具有以Ti层夹持Al层的结构(Ti/Al/Ti)的源极和漏极电极的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-123923号公报

专利文献2：日本特开2010-123748号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的发明人进行研究后发现，在使用在Cu或Al层的表面形成有Ti层的结构的源极和漏极电极的情况下，在形成源极和漏极电极之后进行的热处理工序中存在源极、漏极电极和/或配线的电阻上升的问题。其结果是，存在难以实现所期望的TFT特性的可能性。此外，在代替Ti层使用Mo层的情况下也存在同样的问题。详细情况后述。

本发明的实施方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，在包括具有层叠结构的源极和漏极电极的氧化物半导体TFT中，抑制源极和漏极电极的电阻的上升，实现源极和漏极电极的TFT特性。

用于解决问题的方式

本发明的实施方式的半导体装置包括基板和由上述基板支承的薄膜晶体管，上述薄膜晶体管包括：氧化物半导体层；栅极电极；在上述栅极电极与上述氧化物半导体层之间形成的栅极绝缘层；和与上述氧化物半导体层接触的源极电极和漏极电极，上述源极电极和上述漏极电极分别具有：包含第一金属的主层；下层，其配置在上述主层的上述基板侧，从上述主层侧起依次包括由第二金属的氮化物构成的下部金属氮化物层和由上述第二金属构成的下部金属层；和上层，其配置在上述主层的与上述基板相反的一侧，从上述主层侧起依次包括由上述第二金属的氮化物构成的上部金属氮化物层和由上述第二金属构成的上部金属层，上述第一金属是铝或铜，上述第二金属是钛或钼。

在一个实施方式中，上述下部金属氮化物层与上述主层的下表面接触，上述上部金属氮化物层与上述主层的上表面接触。

在一个实施方式中，上述下部金属层和上述上部金属层中的任一方与上述氧化物半导体层接触。

在一个实施方式中，上述源极电极和上述漏极电极的上述上层或上述下层还包括以与上述氧化物半导体层接触的方式配置的、由上述第二金属的氮化物构成的另一金属氮化物层。

在一个实施方式中，还包括覆盖上述薄膜晶体管的第一保护层，上述第一保护层为氧化硅膜，上述源极电极和上述漏极电极的上述上层还包括配置在上述上部金属层与上述第一保护层之间的、由上述第二金属的氮化物构成的另一金属氮化物层，上述另一金属氮化物层与上述第一保护层接触。

在一个实施方式中，还包括覆盖上述薄膜晶体管的第一保护层，上述第一保护层为氧化硅膜，上述栅极电极配置在上述基板与上述氧化物半导体层之间，上述源极电极和上述漏极电极的上述下层还包括配置在上述下部金属层与上述氧化物半导体层之间的、由上述第二金属的氮化物构成的下部金属氮化物表面层，上述源极电极和上述漏极电极的上述上层还包括配置在上述上部金属层与上述第一保护层之间的、由上述第二金属的氮化物构成的上部金属氮化物表面层，上述下部金属氮化物表面层与上述氧化物半导体层接触，上述上部金属氮化物表面层与上述第一保护层接触。

在一个实施方式中，还具有覆盖上述氧化物半导体层的沟道区域的蚀刻阻挡层。

在一个实施方式中，上述氧化物半导体层是包含In-Ga-Zn-O类氧化物的层。

在一个实施方式中，上述氧化物半导体层是包含结晶In-Ga-Zn-O类氧化物的层。