[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

半导体装置包括基板以及支撑于基板的薄膜晶体管。薄膜晶体管具有氧化物半导体层、形成于栅极及氧化物半导体层之间的栅极绝缘层、以及电性连接于氧化物半导体层的源极以及漏极。栅极绝缘层包含由氧化物半导体层覆盖的第一部分、以及与第一部分邻接且未由氧化物半导体层、源极以及漏极的任一者覆盖的第二部分。第二部分较第一部分薄，第二部分与第一部分的厚度的差超过0nm且为50nm以下。

技术领域

本发明涉及一种使用氧化物半导体来形成的半导体装置及其制造方法。

背景技术

用于液晶显示装置等的有源矩阵基板，每个像素具有薄膜晶体管(Thin FilmTransistor；以下，“TFT”)等开关元件。作为这样的开关元件，有已知使用氧化物半导体层作为活性层的TFT(以下称为“氧化物半导体TFT”)。专利文献1中公开了将InGaZnO(由铟、镓、锌构成的氧化物)用于TFT的活性层的液晶显示装置。

氧化物半导体TFT能够比非晶硅TFT更高速地动作。此外，氧化物半导体膜能通过比多晶硅膜更简便的工序形成，因此也可以应用于需要大面积的装置。因此，氧化物半导体TFT作为抑制制造工序数量和制造成本、可制造的高性能有源元件而受到期待。

此外，由于氧化物半导体的迁移率高，因此与非晶硅TFT相比，即便将尺寸小型化，也可以获得同等以上的性能。因此，若使用氧化物半导体TFT来制作显示装置的有源矩阵基板，可以使像素内的TFT的占有面积率降低，使像素开口率提高。因此，即便抑制背光的光量，也可以进行明亮显示，从而可以实现低耗电。

此外，因为氧化物半导体TFT的截止漏电特性优良，所以也可以利用使图像的改写频率降低的动作模式。例如，在显示静止图像时等，可以进行驱动来以一秒一次的频率改写图像数据。这样的驱动方式被称为停止驱动或低频驱动等，可以大幅度削减显示装置的耗电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2012-134475号公报

专利文献2：国际公开第2012/132953号

专利文献3：国际公开第2014/080826号

专利文献4：国际公开第2012/063614号

发明内容

本发明所要解决的技术问题

然而，在氧化物半导体层TFT中，在制造工序中等，存在这样的问题：当还原性气体(例如氢气)接触氧化物半导体层时，产生氧缺损，则TFT的特性发生变化。此外，已知在长时间驱动后或者老化试验后，由于水分等从外部浸入氧化物半导体层，TFT特性会发生变动。具体而言，当n型氧化物半导体层因水分等的浸入而受到还原作用时，存在隐忧：阈值电压Vth偏移到负侧，截止漏电电流增大，产生衰减化(常导通状态)而引起显示不良。

例如，在通道蚀刻型氧化物半导体TFT中，在源极和漏极之间，氧化物半导体层的通道区域由保护层(有时也被称为钝化层)覆盖。然而，在将作为保护层的SiN_x膜等成膜的情况下，存在在这个工序中氢扩散至氧化物半导体层使TFT的特性发生变动的问题。另外，在通道蚀刻型结构的TFT中，在各层端部所形成的高低差多，保护层的覆盖性(阶差被覆性)并不足够，存在在保护层形成后也无法完全防止气体或水分到达氧化物半导体层的情况。

对此，研究了用于防止氢或水分等到达至氧化物半导体层的多种方法。专利文献2公开了设置保护膜以覆盖设置于氧化物半导体TFT上的平坦化树脂膜的构成。在这个构成中，通过利用SiN_x等防湿性的保护膜来覆盖吸湿性高的平坦化树脂膜(有机感旋光性树脂膜等)，来抑制水分浸入平坦化树脂膜。此外，专利文献2中记载了：通过设置这些来使包围液晶层的密封材料与平坦化树脂膜不重叠，从而抑制水分从液晶面板的外部浸入平坦化树脂膜的构成。由此，抑制水分经由平坦化树脂膜到达氧化物半导体层。