[发明专利]半导体装置及其制造方法和显示设备及其制造方法

说明书

技术领域

本申请涉及半导体装置、显示设备、半导体装置的制造方法及显示设备的制造方法。

背景技术

在有机电致发光显示设备、液晶显示设备等显示设备中，在像素电路中使用薄膜晶体管(TFT)。薄膜晶体管的例子包括对半导体使用非晶硅(a－Si)的a－Si薄膜晶体管、通过激光退火将a－Si结晶化得到的低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管、以及使用氧化物半导体膜的氧化物薄膜晶体管。

a－Si薄膜晶体管是在活性层中包含a－Si的薄膜晶体管。LTPS薄膜晶体管是在活性层中包含LTPS的薄膜晶体管。氧化物薄膜晶体管是在活性层中包含氧化物半导体的薄膜晶体管。

在此，对LTPS薄膜晶体管和氧化物薄膜晶体管特性进行比较，观察到如下差异。LTPS薄膜晶体管需要长沟道长度，这使占有面积增大。相比之下，氧化物薄膜晶体管可具有短沟道长度，这使占有面积较小。LTPS薄膜晶体管在用于栅极电压的源极-漏极电流中发生滞后。相比之下，氧化物薄膜晶体管发生轻微的滞后。LTPS薄膜晶体管具有高开关性能。相比之下，氧化物薄膜晶体管具有低开关性能。

近年来，提出了如下的半导体装置：利用LTPS薄膜晶体管和氧化物薄膜晶体管这两个薄膜晶体管的特性，同时安装有LTPS薄膜晶体管和氧化物薄膜晶体管二者。例如，美国未审查专利申请公开No.2015/0055051提出了在像素电路上安装LTPS薄膜晶体管和氧化物薄膜晶体管的半导体装置、及包括该半导体装置的显示设备。

然而，在例如美国未审查专利申请公开No.2015/0055051的相关技术中，对于氧化物薄膜晶体管和LTPS薄膜晶体管由同一层形成栅极绝缘层。这引起下面的问题。

在LTPS薄膜晶体管的制造工序中，通常，在形成栅极之后，进行活性化步骤和氢化步骤。在氢化步骤中，氧化物薄膜晶体管的氧化物半导体层暴露于氢气氛。这导致氧化物半导体层的电阻值下降。因此，所形成的氧化物薄膜晶体管示出了常导通(normally-on)特性。常导通表示在对晶体管的栅极不施加电压时流经漏极电流并且其保持晶体管的导通状态。在氧化物薄膜晶体管用于常导通为非优选的用途的情况下，示出常导通特性的装置将是瑕疵产品。这可能导致半导体装置的生产率下降。

发明内容

本发明的一个方面的目的是提供抑制生产率下降的半导体装置、显示设备、半导体装置的制造方法及显示设备的制造方法。

根据一个方面，半导体装置包括：绝缘基板；多晶硅层，其形成在所述绝缘基板上；第一栅极绝缘层，其形成在所述多晶硅层上；第一金属层，其形成在所述第一栅极绝缘层上；氧化物半导体层，其形成在所述第一栅极绝缘层上；第二栅极绝缘层，其形成在所述氧化物半导体层上；第二金属层，其形成在所述第二栅极绝缘层上；第一顶栅平面型薄膜晶体管，其将所述多晶硅层用作沟道并包括源极、漏极及栅极；以及第二顶栅型薄膜晶体管，其将所述氧化物半导体层用作沟道并包括源极、漏极及栅极，其中，所述第一顶栅平面型薄膜晶体管的源极和漏极以及所述第二顶栅型薄膜晶体管的栅极由所述第二金属层构成，以及所述第一顶栅平面型薄膜晶体管的源极或漏极和所述第二顶栅型薄膜晶体管的栅极相互电连接。

根据本发明的一个方面，抑制生产率的下降。

附图说明

图1是表示有机EL显示设备的概略结构的框图；

图2是表示对每个像素设置的像素驱动电路的示例的电路图；

图3是表示像素驱动电路中包括的半导体装置的结构示例的俯视图；

图4是沿图3的剖面线IV－IV剖开的剖视图；

图5是表示半导体装置的制造工序的流程图；

图6A至图6D是表示半导体装置的制造工序的剖视图；

图7A和图7B是表示半导体装置的制造工序的剖视图；

图8A至图8D是表示根据实施方式2的半导体装置的制造工序的剖视图；

图9A和图9B是表示根据实施方式2的半导体装置的制造工序的剖视图；

图10A至图10C是表示针对基于SIMS分析的深度方向上的元素浓度的分析结果的曲线图；

图11是表示在图10A-图10C的处理条件下制备的IGZO-TFT的Id-Vg特性的测量结果的曲线图；

图12是表示像素驱动电路中包括的半导体装置的结构示例的俯视图；

图13是沿图12中的剖面线XIII－XIII剖开的剖视图；

图14是表示半导体装置的制造工序的流程图；

图15A至图15D是表示半导体装置的制造工序的剖视图；