[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用氧化物半导体的半导体装置以及其制造方法。注意，在本说明书中，半导体装置是指半导体元件本身或者包括半导体元件的装置，并且，作为这种半导体元件，例如可以举出晶体管(薄膜晶体管等)。此外，液晶显示装置等显示装置也包括在半导体装置中。

背景技术

使用晶体管的显示装置(例如液晶面板、有机EL面板)的屏幕尺寸的大型化得到了推进。随着屏幕尺寸的大型化产生如下问题：在使用晶体管等主动元件的显示装置中，因布线电阻而施加到元件的电压根据与该元件连接的布线的位置不同，结果导致显示不均匀或灰度不良等显示品质的劣化。

作为用于布线或信号线等的材料，以前大多使用铝膜，而现在为了进一步降低电阻，对使用铜膜的技术展开了积极地研究开发。然而，铜膜具有如下缺点：与基底膜之间的密接性低；铜膜中的铜元素会扩散到晶体管的半导体层中而导致晶体管特性劣化；等。另外，作为可以应用于晶体管的半导体薄膜，硅类半导体材料被广泛地周知。但是，作为其他材料，氧化物半导体受到关注(例如，专利文献1、专利文献2)。

在使用硅类半导体材料的晶体管中，虽然对将铜膜用于布线或信号线等且该铜膜中的铜元素不扩散到半导体层中的结构积极地研究开发，但是当对使用氧化物半导体的晶体管适用该结构时还达不到开发适当的制造方法或适当的结构的水平。

另外，在使用氧化物半导体膜的晶体管中，当将铜膜用于布线或信号线等且为了抑制铜膜中的铜元素的扩散使用阻挡膜时，如果采用该铜膜中的铜元素不扩散到氧化物半导体膜中的结构而不影响到该氧化物半导体膜的电特性，有增加掩模的数量而增加制造成本的问题。

[专利文献1]日本专利申请公开2007-123861号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2007-096055号公报

发明内容

本发明的一个方式提供一种半导体装置，该半导体装置使用氧化物半导体膜，其中将含有铜的金属膜用于布线或信号线等，具有稳定的电特性且高可靠性。另外，本发明的一个方式提供一种该半导体装置的制造方法。

下面，说明本发明的一个方式。在使用氧化物半导体膜的晶体管中，采用底栅结构，与氧化物半导体膜接触地形成源电极及漏电极。源电极及漏电极包括第一金属膜、形成在第一金属膜上的第二金属膜以及形成在第二金属膜上的第三金属膜，作为第二金属膜使用含有铜的膜。另外，优选第二金属膜的一个端部形成在第一金属膜及第三金属膜的一个端部的内侧。通过将第二金属膜形成在第一金属膜及第三金属膜的内侧，可以将第二金属膜形成在离沟道形成区域远的位置，所以可以减少有可能扩散到沟道形成区域中的铜元素。

下面，说明本发明的各种方式。本发明的一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括：栅电极；形成在该栅电极上的栅极绝缘膜；与该栅极绝缘膜接触且包含与该栅电极重叠的沟道形成区域的氧化物半导体膜；形成在该氧化物半导体膜上的源电极及漏电极；形成在该氧化物半导体膜、该源电极以及该漏电极上的氧化物绝缘膜，该源电极及该漏电极都包括：在该沟道形成区域的两端具有其一个端部的第一金属膜；形成在该第一金属膜上的含有铜的第二金属膜；形成在该第二金属膜上的第三金属膜，该第二金属膜的一个端部形成在该第一金属膜的一个端部的内侧。

另外，在本发明的一个方式中，优选上述氧化物半导体膜的上述沟道形成区域的厚度比上述氧化物半导体膜的与上述第一金属膜接触的部分的厚度小。

另外，在本发明的一个方式中，优选上述第二金属膜的一个端部形成在上述第三金属膜的上述沟道形成区域侧的一个端部的内侧。

另外，在本发明的一个方式中，优选上述第二金属膜的上述沟道形成区域侧的一个端部形成在不与上述氧化物半导体膜重叠的位置。

另外，在本发明的一个方式中，优选具有覆盖上述第二金属膜的上述沟道形成区域侧的一个端部的保护膜。另外，在本发明的一个方式中，优选上述第一金属膜和上述第三金属膜中的至少一个使用含有钨、钽、钛和钼中的一种以上的元素的金属或金属氮化物。

另外，在本发明的一个方式中，优选上述氧化物半导体膜为含有铟氧化物、锌氧化物、镓氧化物和锡氧化物中的至少一个的氧化物的膜。

另外，在本发明的一个方式中，优选上述氧化物半导体膜为In-Ga-Zn类氧化物半导体膜。

另外，在本发明的一个方式中，优选上述氧化物半导体膜包括结晶部，并且，该结晶部的c轴在平行于该氧化物半导体膜的被形成面的法线向量的方向上一致。