[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用氧化物半导体等制作的半导体装置(例如，有源矩阵基板)及其制造方法。

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，正在尝试使用非晶硅和多晶硅以外的材料。例如，在专利文献1中记载有使用InGaZnO(由铟、镓、锌构成的氧化物)等氧化物半导体膜形成TFT活性层的液晶显示装置。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能够以更高速动作。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。因此，作为能够抑制制造工序数和制造成本地进行制造的、进行更高性能的开关动作的有源元件在显示装置中的利用在进展。

此外，由于氧化物半导体的电子迁移率高，因此即使与现有的非晶硅TFT相比使尺寸小型化，也能够获得同等以上的性能。因此，使用氧化物半导体TFT，能够减少显示装置等的显示区域中的TFT的占有面积，其结果是，能够提高像素数值孔径。因此，能够通过进行更高亮度的显示或抑制背光源的光量来实现低电力消耗。

例如，在智能手机等中使用的小型、高精细的液晶显示装置中，由于配线的最小宽度限制(工艺规则)等而不容易提高像素的数值孔径。因此，如果使用氧化物半导体TFT提高像素数值孔径，则能够抑制消耗电力并实现高精细的显示，因此有利。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/075281号

专利文献2：日本特开2011-100990号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在氧化物半导体TFT的制造工艺中，为了提高元件特性，通常施加比较高温(例如，约300℃以上)的热处理(退火处理)(例如，专利文献2)。

该热处理如在专利文献2中也记载的那样，有时还在形成以覆盖氧化物半导体层和/或源极、漏极电极的方式设置的钝化层(保护层)之后进行。如果源极、漏极电极被钝化层覆盖，则能够防止在热处理时它们的表面发生氧化而高电阻化。

但是，通过本发明的发明人了解到：当在设置钝化层之后进行上述热处理时，由于源极、漏极电极的材料与钝化层的材料的组合，存在它们被剥离的(产生钝化层的膜剥离的)问题。另外，这样的膜剥离的问题并不限定于源极、漏极电极，是在其它金属配线与绝缘层之间只要进行高温下的热处理就也可能产生的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的在于稳定提供高性能的半导体装置。

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；设置在上述基板上的TFT，上述TFT具有栅极电极、以隔着栅极绝缘膜与上述栅极电极相对的方式配置的半导体层、以及与上述半导体层电连接的源极电极和漏极电极；和形成在上述源极电极和漏极电极上的绝缘层，上述绝缘层包括：与上述源极电极和漏极电极的上表面中的至少一部分相接触的下侧区域；和位于上述下侧区域的上方的上侧区域，上述下侧区域的氢含有率大于上述上侧区域的氢含有率。

在一个实施方式中，上述源极电极和漏极电极中的至少一个电极的与上述绝缘层相接触的面包含Cu或Mo。

在一个实施方式中，上述绝缘层的上述下侧区域包含SiO2。

在一个实施方式中，上述半导体层为氧化物半导体层。

在一个实施方式中，上述氧化物半导体层为In-Ga-Zn-O类半导体层。

在一个实施方式中，上述绝缘层为覆盖上述TFT的钝化层。

在一个实施方式中，在上述半导体层上还具有在和上述源极电极与上述漏极电极的间隙对应的位置形成的沟道保护层。

本发明的实施方式的半导体装置的制造方法包括：准备基板的工序；在上述基板上形成TFT的工序，上述TFT具有栅极电极、以隔着栅极绝缘膜与上述栅极电极相对的方式配置的半导体层、以及与上述半导体层电连接的源极电极和漏极电极；形成与上述源极电极和漏极电极的上表面中的至少一部分相接触的绝缘层的工序；和在形成上述绝缘层的工序之后进行热处理的工序，在形成上述绝缘层的工序中，以与上述源极电极和上述漏极电极相接触的区域的上述氢含有率高于与上述源极电极和上述漏极电极分离的区域的上述氢含有率的方式形成上述绝缘层。