[发明专利]显示装置、半导体装置及该半导体装置的制造方法

说明书

本申请是申请号为200910246370.2、申请日为2009年11月27日、发明名称为“半导体装置及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用氧化物半导体的半导体装置、以及使用该半导体装置的显示装置及其制造方法。

近年来，以液晶显示器为代表的液晶显示装置逐渐普遍。作为液晶显示器，通常使用在每个像素中设置有薄膜晶体管（TFT）的有源矩阵型的显示器。在有源矩阵型液晶显示器的薄膜晶体管中使用非晶硅或多晶硅作为激活层。虽然使用非晶硅的薄膜晶体管的场效应迁移率低，但是也可以容易地形成在如大型玻璃衬底的大面积衬底上。另一方面，虽然使用多晶硅的薄膜晶体管的场效应迁移率高，但是因为需要激光退火等晶化工序，所以当在如大型玻璃衬底的大面积衬底上形成时，需要极长的时间。

针对于此，使用氧化物半导体代替上述的硅材料来制造薄膜晶体管，并将其应用于电子器件及光器件的技术受到瞩目。例如，专利文献1及专利文献2公开了使用氧化锌、In-Ga-Zn-O类氧化物半导体作为氧化物半导体层来制造薄膜晶体管，并将它用作图像显示装置的开关元件等的技术。

[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2007–96055号公报

上述氧化物半导体层的电特性受氧化物半导体层的组成、膜质或界面等的很大影响。而且氧化物半导体层的组成、膜质或界面等由于暴露在大气中或与包含杂质的膜的接触而容易发生变化。

在氧化物半导体层上设置有由以硅为主要成分的氧化物（氧化硅）或氮化物（氮化硅）等构成的保护绝缘层，以防止大气中的氧或水分进入到薄膜晶体管的氧化物半导体层。

但是，仅形成以硅为主要成分的保护绝缘层还不能充分地使氧化物半导体层的组成、膜质或界面等稳定。

另外，由于当对氧化物半导体层进行构图时形成的抗蚀剂掩模或抗蚀剂剥离液与氧化物半导体层的接触，也有氧化物半导体层的膜质或组成发生变化的可能。

如上所述存在如下问题，即：随着氧化物半导体层的组成、膜质或界面等的变化，使用氧化物半导体层的薄膜晶体管的电特性也发生变化。

发明内容

本发明的一个方式的目的在于当形成薄膜晶体管时，将第一氧化物半导体区用作激活层，并在第一氧化物半导体区和薄膜晶体管的保护绝缘层之间形成第二氧化物半导体区，该第二氧化物半导体区的电导率低于第一氧化物半导体区的电导率且用作第一氧化物半导体区的保护层。

本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：栅电极层；栅电极层上的栅极绝缘层；栅极绝缘层上的源电极层及漏电极层；源电极层及漏电极层上的第一氧化物半导体区；以及第一氧化物半导体区上的第二氧化物半导体区，其中在源电极层和漏电极层之间第一氧化物半导体区部分地接触于栅极绝缘层和源电极层及漏电极层的侧面部，并且第二氧化物半导体区的电导率低于第一氧化物半导体区的电导率，并且第一氧化物半导体区和源电极层及漏电极层电连接。

本发明的另一个方式是一种半导体装置，包括：栅电极层；栅电极层上的栅极绝缘层；栅极绝缘层上的源电极层及漏电极层；源电极层及漏电极层上的具有n型导电型的缓冲层；具有n型导电型的缓冲层上的第一氧化物半导体区；以及第一氧化物半导体区上的第二氧化物半导体区，其中在源电极层和漏电极层之间第一氧化物半导体区部分地接触于栅极绝缘层和源电极层及漏电极层的侧面部，并且缓冲层的载流子浓度高于第一氧化物半导体区的载流子浓度，并且第二氧化物半导体区的电导率低于第一氧化物半导体区的电导率，并且缓冲层的电导率高于第一氧化物半导体区及第二氧化物半导体区的电导率，并且第一氧化物半导体区和源电极层及漏电极层的上面通过缓冲层电连接。

本发明的另一个方式是一种半导体装置，包括：栅电极层；栅电极层上的栅极绝缘层；栅极绝缘层上的源电极层及漏电极层；以及源电极层及漏电极层上的氧化物半导体层，其中在源电极层和漏电极层之间氧化物半导体层部分地接触于栅极绝缘层和源电极层及漏电极层的侧面部，并且氧化物半导体层是包含铟、镓、锌或锡中的至少一种的氧化物半导体层，并且氧化物半导体层通过绝缘层部分地接触于源电极层和漏电极层的侧面部，并且氧化物半导体层和源电极层及漏电极层电连接。