半导体装置和显示装置

摘要

本发明的半导体装置包括：形成在基板(60)上的薄膜晶体管(10)的栅极电极(62)和供氧层(64)；形成在栅极电极(62)和供氧层(64)之上的栅极绝缘层(66)；形成在栅极绝缘层(66)之上的薄膜晶体管(10)的氧化物半导体层(68)；和配置在栅极绝缘层(66)和氧化物半导体层(68)之上的薄膜晶体管(10)的源极电极(70S)和漏极电极(70d)。

权利要求

1.一种半导体装置，其特征在于：其为具有薄膜晶体管的半导体装置，所述半导体装置包括：

形成在基板上的所述薄膜晶体管的栅极电极；

形成在所述栅极电极之上的栅极绝缘层；

形成在所述栅极绝缘层之上的供氧层；

形成在所述供氧层之上的所述薄膜晶体管的氧化物半导体层；和配置在所述氧化物半导体层之上的、所述薄膜晶体管的源极电极和漏极电极，在所述供氧层形成有开口，所述氧化物半导体层在所述供氧层的所述开口中与所述栅极绝缘层接触。

2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述供氧层为包含含有水(H2O)、OR基或OH基的材料的层。

3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述供氧层包含硅树脂或者含有硅烷醇基或Si-OH基的树脂材料。

4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述供氧层包含酯聚合树脂或含有CO-OR基的树脂材料。

5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述供氧层包含丙烯酸树脂或含有SOG材料的材料。

6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体装置，其特征在于：所述氧化物半导体层是包含In-Ga-Zn-O半导体的层。

7.一种显示装置，其特征在于：包括权利要求1～6中任一项所述的半导体装置。

说明书

半导体装置和显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及具有薄膜晶体管的半导体装置和显示装置。

背景技术

[0002] 有源矩阵型的液晶显示装置、有机EL(Electro Luminescence：电致发光)显示装置一般包括：在每个像素形成有薄膜晶体管作为开关元件(Thin Film Transistor；下面也称“TFT”)的基板(下面称为“TFT基板”)；形成有对置电极和彩色滤光片(color filter)等的对置基板；和设置在TFT基板与对置基板之间的液晶层等的光调制层。

[0003] 在TFT基板形成有多个源极配线、多个栅极配线、分别配置于它们的交叉部的多个TFT、用于对液晶层等光调制层施加电压的像素电极、以及辅助电容配线和辅助电容电极等。

[0004] TFT基板的结构已在例如专利文献1中公开。下面，参照附图说明专利文献1所公开的TFT基板的结构。

[0005] 图16(a)是表示TFT基板的概略的示意俯视图，图16(b)是表示TFT基板中的一个像素的放大俯视图。另外，图17是图16所示的半导体装置中的TFT和端子部的剖视图。

[0006] 如图16(a)所示，TFT基板具有多个栅极配线2016和多个源极配线2017。由这些配线2016、2017所包围的各个区域2021构成“像素”。在TFT基板中形成像素的区域(显示区域)以外的区域2040，配置有用于分别将多个栅极配线2016和源极配线2017与驱动电路连接的多个连接部2041。各连接部2041构成用于与外部配线连接的端子部。

[0007] 如图16(b)和图17所示，以覆盖构成像素的各区域2021的方式设置有像素电极2020。另外，在各区域2021形成有TFT。TFT具有：栅极电极G；覆盖栅极电极G的栅极绝缘膜2025、2026；配置在栅极绝缘膜2026上的半导体层2019；和分别与半导体层2019的两端部连接的源极电极S和漏极电极D。TFT被保护膜2028所覆盖。保护膜2028与像素电极2020之间，形成有层间绝缘膜2029。TFT的源极电极S与源极配线2017连接，栅极电极G与栅极配线2016连接。另外，漏极电极D在接触孔2030内与像素电极2020连接。

[0008] 另外，与栅极配线2016平行地形成有辅助电容配线2018。辅助电容配线2018与辅助电容连接。这里，辅助电容包括：与漏极电极D由相同的导电膜形成的辅助电容电极2018b；与栅极配线2016由相同的导电膜形成的辅助电容电极2018a；和位于它们之间的栅极绝缘膜2026。

[0009] 在从各栅极配线2016或源极配线2017延伸的连接部2041上，未形成栅极绝缘膜2025、2026和保护膜2028，而以与连接部2041的上表面接触的方式形成有连接配线2044。
由此，确保连接部2041与连接配线2044的电连接。

[0010] 此外，如图17所示，在液晶显示装置中，TFT基板以隔着液晶层2015与形成有对置电极、彩色滤光片的基板2014相对的方式配置。

[0011] 当制造这样的TFT基板时，优选通过共同的工艺来形成构成像素的区域2021(也称为“像素部”)和端子部，从而抑制掩模数和工序数的增加。

[0012] 若要制作上述的TFT基板，则需要对栅极绝缘膜2025、2026和保护膜2028中位于端子配置区域2040的部分、以及栅极绝缘膜2025和保护膜2028中位于形成辅助电容的区域的部分进行蚀刻。专利文献1中公开了：用有机绝缘膜形成层间绝缘膜2029，并以此为掩模，对这些绝缘膜2025、2026和保护膜2028进行蚀刻。

[0013] 近年来，提出了代替硅半导体膜，用IGZO(InGaZnOx)等氧化物半导体膜形成TFT的沟道层的方案。将这样的TFT称为“氧化物半导体TFT”。由于氧化物半导体具有比非晶硅高的迁移率，因此，氧化物半导体TFT能够比非晶硅TFT高速地工作。另外，氧化物半导体膜能够比多晶硅膜通过更简便的工艺形成，因此，也能够适用于需要大面积的装置。

[0014] 专利文献2中记载了氧化物半导体TFT的一个例子。另外，专利文献3中记载了具有非晶质氧化物半导体的活性层的电场效应晶体管的例子。

[0015] 专利文献3记载：为了形成非晶质氧化物半导体层，在基板上形成非晶质氧化物半导体层之前，在臭氧气氛中对基板表面照射紫外线、对基板表面照射等离子体，或者利用过氧化氢将基板表面洗净。另外，该文献还记载了：在臭氧气体、氮氧化物气体等气氛之中进行形成含有非晶质氧化物的活性层的工序，和在基板上形成非晶质氧化物之后，在比非晶质氧化物的成膜温度高的温度下进行热处理。

[0016] 现有技术文献

[0017] 专利文献

[0018] 专利文献1：日本特开2008-170664号公报

[0019] 专利文献2：日本特开2003-298062号公报

[0020] 专利文献3：日本特开2006-165531号公报

发明内容

[0021] 发明需要解决的技术问题

[0022] 然而，氧化物半导体TFT可能产生如下问题：在TFT的制造工艺中，例如在热处理工序等中产生氧缺陷，产生载流电子而产生不需要的截止电流等的问题。另外，在源极电极和漏极电极的蚀刻工序以及其上部的绝缘层的形成工序中，也有可能产生位于下方的氧化物半导体膜受到还原作用等的破坏的问题。

[0023] 本申请发明人研究的结果发现，在氧化物半导体层与其下部的栅极绝缘层或其上部的保护层等接触的结构的氧化物半导体TFT中，有在氧化物半导体层内部或氧化物半导体层与绝缘层、保护层等的界面附近，容易发生氧缺陷等所致的缺陷能级，由此，导致TFT的特性降低、可靠性下降、品质的偏差增加等的问题。

[0024] 上述专利文献3记载了：为了得到特性优良的晶体管，在形成非晶质氧化物之后，在比非晶质氧化物的成膜温度高的温度下进行热处理等，但是，通过这种方法，也无法减小氧缺陷所致的缺陷能级，难以得到良好的TFT特性。

[0025] 本发明是鉴于上述问题而开发的，目的在于，减少氧化物半导体TFT的氧化物半导体层中发生的缺陷，从而制造TFT特性优良的半导体装置。另外，本发明目的在于提供具有这样的半导体装置作为TFT基板的高性能的显示装置。

[0026] 解决技术问题的技术方案

[0027] 本发明的半导体装置为具有薄膜晶体管的半导体装置，上述半导体装置包括：形成在基板上的上述薄膜晶体管的栅极电极和供氧层；形成在上述栅极电极和上述供氧层之上的栅极绝缘层；形成在上述栅极绝缘层之上的上述薄膜晶体管的氧化物半导体层；和配置在上述栅极绝缘层和上述氧化物半导体层之上的、上述薄膜晶体管的源极电极和漏极电极。

[0028] 在某实施方式中，上述供氧层为包含含有水(H2O)、OR基或OH基的材料的层。

[0029] 在某实施方式中，上述供氧层包含硅树脂或含有硅烷醇基或Si-OH基的树脂材料。

[0030] 在某实施方式中，上述供氧层包含酯聚合树脂或含有CO-OR基的树脂材料。

[0031] 在某实施方式中，上述供氧层包含丙烯酸树脂或含有SOG材料的材料。

[0032] 在某实施方式中，半导体装置包括：与上述栅极电极由相同的材料形成的下部配线；与上述源极电极和上述漏极电极由相同的材料形成的上部配线；和上述上部配线与上述下部配线连接的连接部，在上述连接部中，上述上部配线与上述下部配线经贯通上述供氧层和上述栅极绝缘层的接触孔连接。

[0033] 在某实施方式中，半导体装置包括：与上述栅极电极由相同的材料形成的下部配线；与上述源极电极和上述漏极电极由相同的材料形成的上部配线；形成在上述源极电极和上述漏极电极之上的保护层；形成在上述保护层之上的导电层；和上述上部配线与上述下部配线连接的连接部，在上述连接部中，上述上部配线与上述下部配线经在贯通上述供氧层、上述栅极绝缘层和上述保护层的接触孔内形成的上述导电层连接。

[0034] 在某实施方式中，半导体装置包括：与上述栅极电极由相同的材料形成的下部配线；与上述源极电极和上述漏极电极由相同的材料形成的上部配线；形成在上述源极电极和上述漏极电极之上的保护层；形成在上述保护层之上的导电层；和上述上部配线与上述下部配线连接的连接部，在上述连接部中，上述上部配线与上述导电层经贯通上述保护层的第一接触孔连接，上述导电层与上述下层配线经贯通上述保护层、上述栅极绝缘层和上述供氧层的第二接触孔连接。

[0035] 在某实施方式中，半导体装置包括辅助电容，上述辅助电容包含：与上述栅极电极由相同的材料形成的辅助电容电极；和以与上述辅助电容电极相对的方式，与上述源极电极和上述漏极电极由相同的材料形成的辅助电容对置电极。

[0036] 在某实施方式中，半导体装置包括形成在上述氧化物半导体层、上述源极电极和上述漏极电极的上部的第二供氧层。

[0037] 在某实施方式中，半导体装置包括形成在上述氧化物半导体层、上述源极电极和上述漏极电极与上述第二供氧层之间的保护层。

[0038] 在某实施方式中，上述第二供氧层为包含含有水(H2O)、OR基或OH基的材料的层。

[0039] 本发明的另外的半导体装置为具有薄膜晶体管的半导体装置，包括：形成在基板上的上述薄膜晶体管的栅极电极；形成在上述栅极电极之上的栅极绝缘层；形成在上述栅极绝缘层之上的供氧层；形成在上述供氧层之上的上述薄膜晶体管的氧化物半导体层；和配置在上述氧化物半导体层之上的、上述薄膜晶体管的源极电极和漏极电极。

[0040] 在某实施方式中，在上述供氧层形成有开口，上述氧化物半导体层在上述供氧层的上述开口中与上述栅极绝缘层接触。

[0041] 在某实施方式中，上述供氧层为包含含有水(H2O)、OR基或OH基的材料的层。

[0042] 在某实施方式中，上述供氧层包含硅树脂或含有硅烷醇基或Si-OH基的树脂材料。

[0043] 在某实施方式中，上述供氧层包含酯聚合树脂或含有CO-OR基的树脂材料。

[0044] 在某实施方式中，上述供氧层包含丙烯酸树脂或含有SOG材料的材料。

[0045] 本发明所涉及的显示装置为具有上述半导体装置的显示装置。

[0046] 发明效果

[0047] 根据本发明，由于H2O、OR基或OH基从供氧层被供给至氧化物半导体层，因此，能够得到具有缺陷被进一步修复的氧化物半导体层的、高性能的半导体装置。另外，根据本发明能够得到每个TFT特性偏差较少的、高度可靠性的半导体装置。另外，根据本发明能够通过具有特性优良的氧化物半导体TFT的显示装置提供高质量的显示。

附图说明

[0048] 图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的液晶显示装置1000的结构的立体图。

[0049] 图2是示意性地表示液晶显示装置1000的TFT基板(半导体装置100)的结构的俯视图。

[0050] 图3是示意性地表示TFT基板100的显示区域DA的结构的俯视图。

[0051] 图4是示意性地表示实施方式1所涉及的TFT10的结构的剖视图。

[0052] 图5是示意性地表示实施方式1所涉及的TFT10的结构的剖视图，为用于说明TFT10的效果的图。

[0053] 图6(a)和(b)是用于说明TFT10的效果的图，(a)表示具有供氧层的TFT的电压-电流特性，(b)表示不具有供氧层的TFT的电压-电流特性。

[0054] 图7(a)～(f)是示意性地表示TFT基板100的制造工序的剖视图。

[0055] 图8(g)和(h)是示意性地表示TFT基板100的制造工序的剖视图。

[0056] 图9是示意性地表示TFT基板100中的上部配线与下部配线的连接部的第一形态的剖视图。

[0057] 图10是示意性地表示TFT基板100中的连接部的第二形态的剖视图。

[0058] 图11是示意性地表示TFT基板100中的连接部的第三形态的剖视图。

[0059] 图12是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的TFT10的结构的剖视图。

[0060] 图13是示意性地表示本发明的实施方式3所涉及的TFT基板100的结构的剖视图。

[0061] 图14是示意性地表示本发明的实施方式4所涉及的TFT10的结构的剖视图。

[0062] 图15是示意性地表示本发明的实施方式5所涉及的有机EL显示装置1002的结构的剖视图。

[0063] 图16(a)是表示现有的TFT基板的概略的示意俯视图，(b)是表示(a)的TFT基板中的一个像素的放大俯视图。

[0064] 图17是图16所示的现有的TFT基板中的TFT和端子部的剖视图。

具体实施方式

[0065] 下面，参照附图，说明本发明的实施方式所涉及的显示装置和半导体装置，此外，本发明的范围并不限于以下的实施方式。本发明的半导体装置为形成有氧化物半导体TFT的TFT基板，广泛包括各种显示装置、电子设备等的TFT基板。在本实施方式的说明中，以具有氧化物半导体TFT作为开关元件的显示装置的TFT基板为例说明半导体装置。

[0066] (实施方式1)

[0067] 图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的液晶显示装置1000的结构的立体图。

[0068] 如图1所示，液晶显示装置1000包括：夹着液晶层彼此相对的TFT基板(半导体装置100)和对置基板200；配置在TFT基板100和对置基板200各自的外侧的偏光板210和220；和向TFT基板100发射显示用的光的背光源单元230。在TFT基板100配置有驱动多个扫描线(栅极总线)的扫描线驱动电路240和驱动多个信号线(数据总线)的信号线驱动电路250。扫描线驱动电路240和信号线驱动电路250与配置在TFT基板100的内部或外部的控制电路260连接。与控制电路260的控制相应地，切换TFT的开-关的扫描信号从扫描线驱动电路240供给至多个扫描线，而显示信号(对图3所示的像素电极20施加的电压)从信号线驱动电路250供给至多个信号线。

[0069] 对置基板200具有彩色滤光片和共用电极。彩色滤光片在三原色显示的情况下包含分别与像素对应配置的R(红色)滤光片、G(绿色)滤光片和B(蓝色)滤光片。共用电极形成为隔着液晶层覆盖多个像素电极20。根据施加至共用电极与各像素电极20之间的电势差，两电极之间的液晶分子按每个像素取向，从而进行显示。

[0070] 图2是示意性地表示TFT基板100的结构的俯视图，图3是示意性地表示TFT基板100的显示区域DA的结构的俯视图。

[0071] 如图2所示，TFT基板100具有显示部DA和位于显示部DA的外侧的周边部FA。在周边部FA，以COG(Chip on Glass：玻璃基芯片)方式配置有扫描线驱动电路240、信号线驱动电路250、电压供给电路等的电元件。周边部FA的TFT、二极管等电元件能够与显示部DA的TFT通过相同的制造工序形成。另外，在周边部FA的外端部附近，配置有用于安装FPC(Flexible Printed Circuits：挠性印制电路)等外部元件的端子部30。进一步，在周边部FA，形成有使信号线等上部配线与扫描线等下部配线电连接的连接部25。

[0072] 虽未图示，但是在显示区域DA和周边区域FA的边界形成有多个连接配线。各信号线12经与它们对应形成的连接部与连接配线电连接。通过连接部，作为上部配线的信号线12与作为下部配线的连接配线连接。

[0073] 如图3所示，在显示部DA，多个像素50以矩阵状配置，并且多个扫描线14和多个信号线12以彼此正交的方式配置。扫描线14的一部分构成TFT10的栅极电极。在多个扫描线14与多个信号线12的各个交点的附近，按每个像素50形成有作为有源元件的薄膜晶体管(TFT)10。在各像素50配置有与TFT10的漏极电极电连接的、例如由ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)构成的像素电极20。另外，在相邻的两个扫描线14之间，辅助电容线(也称为Cs线)16与扫描线14平行地延伸。

[0074] 在各像素10内，形成有辅助电容(Cs)18，辅助电容线16的一部分构成辅助电容18的辅助电容电极(下部电极)。由该辅助电容电极、辅助电容对置电极(上部电极)和配置在两个电极之间的层构成辅助电容18。TFT10的漏极电极与辅助电容对置电极电连接，辅助电容对置电极经形成在层间绝缘层的接触孔与像素电极20连接。TFT10的栅极电极、扫描线14、辅助电容线16和辅助电容电极由相同材料在相同工序中形成。TFT10的源极电极、漏极电极、信号线12、辅助电容对置电极由相同材料在相同工序中形成。

[0075] 图4是示意性地表示实施方式1所涉及的TFT基板100(有时也称为“半导体装置100”)中的TFT10的结构的剖视图。

[0076] 如图4所示，TFT10包括：形成在玻璃基板等基板60之上的栅极电极62、以覆盖栅极电极62的一部分的方式形成在基板60之上的供氧层64、形成在供氧层64之上的栅极绝缘层66(有时简称为“绝缘层66”)、形成在栅极绝缘层66之上的氧化物半导体层68、形成在栅极绝缘层66和氧化物半导体层68之上的源极电极70s和漏极电极70d以及形成在源极电极70s和漏极电极70d之上的保护层72。

[0077] 如后面的图8(h)所示，在保护层72之上形成有由透明导电材料形成的像素电极20。在像素电极20之下的保护层72形成有接触孔74h，像素电极20在接触孔74h的底部与TFT10的漏极电极70d接触。其中，也可以是在保护层72与像素电极20之间配置层间绝缘层的结构。

[0078] 栅极电极62可以具有在例如由钛(Ti)构成的下层栅极电极之上形成有例如由铜(Cu)构成的上层栅极电极这样的两层结构。也可以将栅极电极做成Ti/Al(铝)/Ti等的三层结构。

[0079] 供氧层64是包含含有水(H2O)、OR基或OH基的材料的层。在本实施方式中，供氧层64是通过用旋涂法涂敷例如含有硅(silicone)树脂的旋涂玻璃(SOG：spin on glass)材料而形成的。SOG材料能够使用还含有硅烷醇(Si(OH)4)、烷氧基硅烷、硅氧烷树脂等的材料。也可以由含有硅烷醇基或Si-OH基的其他树脂材料形成供氧层64。另外，供氧层64也可以由丙烯酸树脂、酯聚合树脂或含有CO-OR基的树脂材料形成。

[0080] 栅极绝缘层66由氮化硅形成。也可以由氧化硅形成栅极绝缘层66，并且还可以使栅极绝缘层66形成为氮化硅层和氧化硅层的两层结构。栅极绝缘层66在形成于供氧层64的开口中与栅极电极62接触。

[0081] 氧化物半导体层68为包含In-Ga-Zn-O类半导体(IGZO)的层。形成在氧化物半导体层68之上的源极电极70s和漏极电极70d为由Ti/Al/Ti的三层结构构成的导电层。源极电极70s和漏极电极70d也可以为Al/Ti、Cu/Ti、Cu/Mo(钼)等的两层结构。

[0082] 保护层72由氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)形成。也可以不设置保护层72。

[0083] 如图5所示，由于供氧层64含有H2O、OR基或OH基，因此，在退火等热处理工序中，H2O、OH基或OR基从供氧层64经栅极绝缘层66扩散至氧化物半导体层68，从而氧化物半导体层68中的氧缺陷等引起的缺陷得以修复。因此，能够提供TFT的特性提高、每个TFT的偏差少的高品质半导体装置。另外，在TFT10中，在氧化物半导体层64的端部的外侧的供氧层64之上形成有源极电极70s和漏极电极70d，因此，从供氧层64移动至栅极绝缘层66的H2O、OR基或OH基在源极电极70s和漏极电极70d的底面反射，其一部分向氧化物半导体层68移动。像这样，在形成源极电极70s和漏极电极70d之后进行热处理时，源极电极70s和漏极电极70d起到扩散防止层的作用，因此，更多的H2O、OR基或OH基供给至氧化物半导体层68，从而更多的缺陷得以修复。

[0084] 图6(a)是表示实施方式1的TFT10的电压-电流特性的曲线图，(b)是表示不具有供氧层的TFT的电压-电流特性的曲线图。在两个曲线图中，横轴表示栅极电压值，纵轴表示源极-漏极电流值，并且以实线表示漏极电压为10V时的特性，以虚线表示漏极电压为0.1V时的特性。

[0085] 如图6(a)所示，在实施方式1的TFT10中，栅极电压0V附近的电流的上升特性(S值)不依赖于漏极电压，为固定，从导通TFT时起就能够得到与施加电压对应的适当的电流值。另一方面，如图6(b)所示，在不具有供氧层的TFT中，每个漏极电压的S值不同，导通(ON)电流的上升位置和截止(OFF)电流值产生偏差。从这些比较可知，根据实施方式1的具有供氧层54的TFT10，能够得到TFT特性更加稳定的高性能的半导体装置。

[0086] 接着，参照图7和图8说明TFT基板100的制造方法。

[0087] 图7(a)～(f)和图8(g)～(h)是表示TFT基板100的制造工序的示意剖视图。

[0088] 工序(A)：

[0089] 首先，在基板60之上，通过溅射法等，依次使Ti层和Cu层层叠。Ti层的厚度为30～150nm，Cu层的厚度为200～500nm。接着，利用公知的光刻法和湿式蚀刻法对所层叠的两层进行图案形成(第一掩模工序)，得到图7(a)所示的栅极电极62。此时，也同时形成未图示的扫描线14、辅助电容线16、辅助电容电极、下部配线等。之后，进行残留的抗蚀剂的剥离和基板的洗净。

[0090] 工序(B)：

[0091] 接着，如图7(b)所示，在基板60之上，以覆盖栅极电极62的方式，通过旋涂法涂敷供氧材料64m。在此，供氧材料64m使用硅树脂、SOG材料。SOG材料能够使用还含有硅烷醇(例如Si(OH)4)、烷氧基硅烷、硅氧烷树脂等的材料，供氧层64也可以由含有硅烷醇基或Si-OH基的其他树脂材料形成。另外，供氧层64也可以由丙烯酸树脂、酯聚合树脂或含有CO-OR基的树脂材料形成。

[0092] 工序(C)：

[0093] 接着，如图7(c)所示，在栅极电极62之上的供氧材料64m中，通过光刻法设置开口(第二掩模工序)，形成供氧层64。

[0094] 工序(D)：

[0095] 接着，如图7(d)所示，以覆盖开口的方式在供氧层64之上层叠栅极绝缘层66。栅极绝缘层66是通过等离子体CVD法，层叠为厚度100～700nm的氮化硅层。既可以代替氮化硅层叠氧化硅(SiO2)，也可以层叠氮化硅和氧化硅两者。在供氧层64的开口内，栅极绝缘层66与栅极电极62接触。

[0096] 工序(E)：

[0097] 接着，在栅极绝缘层66之上，使氧化物半导体层叠。氧化物半导体是利用溅射法例如使In-Ga-Zn-O类半导体(IGZO)层叠10～100nm的厚度而形成的。也可以通过涂敷法或喷墨法使氧化物半导体层叠。

[0098] 之后，利用光刻法、使用例如草酸的湿式蚀刻法，对所层叠的氧化物半导体进行图案形成(第三掩模工序)，如图7(e)所示，得到构成TFT10的沟道层的氧化物半导体层68。之后，进行残留的抗蚀剂的剥离和基板的洗净。氧化物半导体也可以使用其他种类的氧化物半导体膜来代替IGZO。

[0099] 工序(F)：

[0100] 接着，通过溅射法，在栅极绝缘层66之上，以覆盖氧化物半导体层68的方式，使Ti、Al和Ti依次层叠。接着，通过光刻法和湿式蚀刻法，对这三层进行图案形成，如图7(f)所示，得到源极电极70s和漏极电极70d(第四掩模工序)。之后，进行残留的抗蚀剂的去除和基板洗净。也可以使用干式蚀刻，来代替湿式蚀刻。也可以使Al/Ti、Cu/Ti或Cu/Mo层叠，来代替使Ti、Al、和Ti层叠。在此工序中，也同时形成这里未图示的信号线12、辅助电容对置电极、上部配线等。

[0101] 工序(G)：

[0102] 接着，通过CVD法，在整个基板上层叠氧化硅。代替氧化硅，也可以使氮化硅层叠，并且还可以使氧化硅和氮化硅两者层叠。将这样形成的层称为PAS膜。之后，对PAS膜，在大气气氛中，在200℃～400℃的温度下，进行退火处理。进行退火处理时，在源极电极70s和漏极电极70d的下表面与氧化物半导体层68之间，形成反射层。

[0103] 该低反射层是通过在构成源极电极70s和漏极电极70d的下层的钛与氧化物半导体层68之间发生氧化还原反应而钛被氧化的同时，氧化物半导体68中的铟被还原而形成的。当不存在低反射层时，入射到TFT基板10的来自背光源单元的光、太阳光等外光在源极电极70s和漏极电极70d下表面与栅极电极62上表面之间反复反射，其大部分到达氧化物半导体层68的沟道部，从而使TFT特性恶化。根据本实施方式的TFT10，如上所述，由于形成低反射层，防止入射光的反射，从而能够减少入射到沟道部的光量。由此，能够提供一种特性的偏差得以抑制的可靠性高的TFT基板。

[0104] 之后，通过光刻法对所层叠的PAS膜进行图案形成(第五掩模工序)，得到图8(g)所示的保护层72。通过图案形成，在保护层72形成开口72h。

[0105] 工序(H)：

[0106] 接着，在保护层72之上，例如通过溅射法，使透明导电材料沉积。此时，透明导电材料在接触孔74h内与漏极电极70d接触。作为透明导电材料，使用ITO。透明导电材料也可以使用IZO、ZnO等。接着，通过公知的光刻法，进行透明电极层的图案形成(第六掩模工序)，如图8(h)所示，形成像素电极20。

[0107] 通过以上的工序，完成具有TFT10的TFT基板100。

[0108] 接着，参照图9～图11，说明TFT基板100中的连接部25的第一结构例～第三结构例。图9～图11分别示意性地表示连接部25的第一结构例～第三结构例的剖面。

[0109] 第一结构例：

[0110] 第一结构例的连接部25，如图9所示，包括：形成在基板60之上的下部配线62d、形成在下部配线62d之上的供氧层64、形成在供氧层64之上的栅极绝缘层66和形成在栅极绝缘层66之上的上部配线70u。下部配线62d是与栅极电极62同时由相同材料形成的金属层。上部配线70u是与源极电极70s和漏极电极70d同时由相同材料形成的金属层。

[0111] 在连接部25中，供氧层64和栅极绝缘层66在相互重叠的位置分别设置有开口，并且以贯通这两层的方式形成有接触孔25ha。栅极绝缘层66的开口比供氧层64的开口大，在接触孔25ha中，栅极绝缘层66和供氧层64的侧面形成为阶梯状。上部配线70u与下部配线62d经接触孔25ha连接。即，形成在接触孔25ha内的上部配线70u在接触孔25ha的底部与下部配线62d连接。

[0112] 当层叠上部配线70u的金属层时，如果接触孔25ha的侧面为陡斜面，则在侧面容易产生金属层的切断，有可能发生连接部的断线。在本结构例中，上部配线70u不是形成在陡斜的侧面，而是形成在栅极绝缘层66和供氧层64的阶梯状的侧面之上，因此，不容易产生上部配线70u的切断。因此，能够形成可靠性高的连接部25。

[0113] 第二结构例：

[0114] 第二结构例的连接部25，如图10所示，包括：形成在基板60之上的下部配线62d、形成在下部配线62d之上的供氧层64、形成在供氧层64之上的栅极绝缘层66、形成在栅极绝缘层66之上的上部配线70u、形成在上部配线70u之上的保护层72和形成在保护层72之上的导电层20t。下部配线62d是与栅极电极62同时由相同材料形成的金属层，上部配线70u是与源极电极70s和漏极电极70d同时由相同材料形成的金属层。导电层20t是与像素电极20同时由相同材料形成的。

[0115] 在连接部25中，供氧层64、栅极绝缘层66、上部配线70u和保护层72，在相互重叠的位置分别设置有开口。开口是以从下层向上层变大的方式形成的，并且以贯通这些层的方式形成有接触孔25hb。在接触孔25hb中，各层的端部以越往上层越靠外侧的方式，形成为阶梯状。

[0116] 上部配线70u与下部配线62d经接触孔25hb内的导电层20t连接。即，在接触孔25hb内，以覆盖供氧层64、栅极绝缘层66、上部配线70u和保护层72的侧面的方式形成导电层20t，在该侧面，导电层20t与上部配线70u连接，在接触孔25ha的底部，导电层20t与下部配线62d连接。

[0117] 当在接触孔25hb内形成导电层20t时，ITO、IZO等金属通过溅射法层叠，然而，当接触孔25ha的侧面为陡斜面时，容易产生金属层的切断或金属层与上部配线70u的接触不良。另外，当想要形成为各层的端部处于相同位置时，由于光刻处理中的掩模的位置偏离，蚀刻误差量(etching shift)的偏差、悬突(overhang)等，有可能发生下层的端部形成得比上层的端部靠外侧的情况。这是引起导电层20t中发生断线的原因。

[0118] 在本结构例中，各层的侧面以越往上层越靠外侧的方式形成，因此，接触孔25hb的侧面形成为阶梯状，从而防止导电层20t的断线和导电层20t与上部配线70u的接触不良。另外，由于经一个接触孔进行多层构成部位的连接，因此，能够将连接部的面积抑制得较小。由此，能够实现TFT基板的高密度化、小型化。另外，也能够利用中间色调曝光、抗蚀剂灰化等统一地进行各层的蚀刻而形成接触孔25hb。此时，能够提高制造效率，低成本地制造TFT基板。

[0119] 第三结构例：

[0120] 第三结构例的连接部25，如图11所示，包括：形成在基板60之上的下部配线62d、形成在下部配线62d之上的供氧层64、形成在供氧层64之上的栅极绝缘层66、形成在栅极绝缘层66之上的上部配线70u、形成在上部配线70u之上的保护层72和形成在保护层72之上的导电层20t。下部配线62d是与栅极电极62同时由相同材料形成的金属层，上部配线70u是与源极电极70s和漏极电极70d同时由相同材料形成的金属层。导电层20t是与像素电极20同时由相同材料形成的。

[0121] 在连接部25，形成有贯通保护层72的第一接触孔25hc以及贯通保护层72、栅极绝缘层66和供氧层64的第二接触孔25hd。上部配线70u与导电层20t在第一连接孔25hc内连接。即，在接触孔25hc内，以覆盖保护层72的侧面的方式形成有导电层20t，在接触孔25hc的底部，导电层20t与上部配线70u连接。导电层20t与下部配线62d在第二连接孔
25hd内连接。即，在接触孔25hd内，以覆盖保护层72、栅极绝缘层66和供氧层64的侧面的方式形成有导电层20t，在接触孔25hd的底部，导电层20t与下部配线62d连接。

[0122] 这样，上部配线70u与下部配线62d经导电层20t电连接。也可以与第一结构例和第二结构例同样，将接触孔25hc和25hd的侧面形成为阶梯状，由此，能够防止导电层20t的断线。

[0123] 接着，说明本发明所涉及的其他实施方式(实施方式2～5)。在以下的说明中，对与实施方式1相同的构成要素标注相同的参考附图标记，省略其详细说明。具有同样的结构的构成要素能够实现同样的效果。

[0124] (实施方式2)

[0125] 图12是示意性地表示实施方式2所涉及的TFT10的结构的剖视图。本实施方式所涉及的TFT基板的基本结构除了以下说明的之外，与实施方式1的TFT基板100相同。

[0126] 如图12所示，TFT10与实施方式1一样，包括：依次层叠在基板60之上的栅极电极62、供氧层64、栅极绝缘层66、氧化物半导体层68、源极电极70s和漏极电极70d、以及保护层72。进一步，本实施方式的TFT10包括形成在保护层72之上的第二供氧层78。不形成保护层72的方式也包含在本实施方式的TFT10。第二供氧层78是代替实施方式1中的层间绝缘层74而形成的。在第二供氧层78之上也可以形成层间绝缘层74。

[0127] 第二供氧层78是在实施方式1的工序(H)中，例如通过旋涂法涂敷丙烯酸树脂而形成的。也可以涂敷含有硅树脂等的SOG材料，代替丙烯酸树脂。第二供氧层78与供氧层64一样，是包含含有H2O、OR基或OH基的材料的层，能够由实施方式1中说明的供氧层64中使用的材料形成。

[0128] 根据实施方式2的TFT10，不仅能够从供氧层64，还能够从第二供氧层78将H2O、OR基或OH基供给至氧化物半导体层68的沟道部。因此，能够得到比实施方式1进一步修复了缺陷的氧化物半导体层68，得到TFT特性更优良的可靠性高的半导体装置。

[0129] (实施方式3)

[0130] 图13是示意性地表示实施方式3的TFT基板100的结构的剖视图。根据本实施方式的TFT基板100的基本结构除了以下说明的以外与实施方式1的TFT基板100相同，能够用作图1和图2所示的TFT基板100。

[0131] 如图13所示，TFT基板100具有接触部85、配线交叉部87、TFT部80和Cs部88。在接触部85形成有连接部25，在TFT部80形成有TFT10，在Cs部88形成有辅助电容18。
配线交叉部87是作为上层配线的信号线12与作为下层配线的扫描线14交叉的部位。

[0132] 接触部85中的连接部25的结构基本上与实施方式1的第二结构例的连接部25相同。但是，代替第二结构例的层间绝缘层74，层叠有第二供氧层78。在本实施方式的连接部25中，也在接触孔25hb的侧面，以越往上层越靠外侧的方式形成有多个层，因此，接触孔25hb的侧面形成为阶梯状，从而防止导电层20t的断线和导电层20t与上部配线70u的接触不良。另外，经一个接触孔进行配线连接，因此，能够将连接部的面积抑制得较小。在接触部85，也可以形成实施方式1的第一结构例和第三结构例的连接部25。

[0133] 配线交叉部87包括基板60、形成在基板60之上的扫描线14、以覆盖扫描线的方式层叠的供氧层64、形成在供氧层64之上的栅极绝缘层66、形成在栅极绝缘层66之上的信号线12、覆盖信号线12形成的保护层72和形成在保护层之上的第二供氧层78。通过在扫描线14与信号线12之间配置供氧层64，能够减少形成在两个配线间的寄生电容。

[0134] 在TFT部80，形成有实施方式2的TFT10。TFT10的漏极电极70d和像素电极20经形成在保护层72和第二供氧层78的接触孔连接。

[0135] 在Cs部88，依次层叠有辅助电容电极62c、供氧层64、栅极绝缘层66、辅助电容对置电极70c、保护层72和第二供氧层78。通过辅助电容电极62c、与它相对的辅助电容对置电极70c、夹在两个电极之间的栅极绝缘层66，构成辅助电容18。在两个电极之间形成有供氧层64的开口，并且以填埋该开口的方式形成有栅极绝缘层66。由此，能够使两个电极的间隔变窄，因此，在包含供氧层64的多层结构的TFT基板100中，在狭窄区域也能够形成具有大容量的辅助电容18。

[0136] (实施方式4)

[0137] 图14是示意性地表示实施方式4中的TFT10的结构的剖视图。本实施方式中的TFT基板的基本结构除了以下说明的之外，与实施方式1的TFT基板100相同。

[0138] 如图14所示，TFT10包括：形成在基板60之上的栅极电极62、以覆盖栅极电极62的方式层叠的栅极绝缘层66、形成在栅极绝缘层66之上的供氧层64、形成在供氧层64之上的氧化物半导体层68、形成在氧化物半导体层68之上的源极电极70s和漏极电极70d、和层叠在这些电极之上的保护层72。

[0139] 在本实施方式的TFT10中，供氧层64配置在栅极绝缘层66与氧化物半导体层68之间。供氧层64在栅极电极62的上方的栅极绝缘层66之上具有开口，在该开口之中，氧化物半导体层64与栅极绝缘层66接触。与栅极绝缘层66接触的氧化物半导体层64的部分为与TFT10的沟道部CH相当的部分。除此之外的其他部分的氧化物半导体层64与供氧层64直接接触。

[0140] 在TFT10的制造中，在实施方式1中说明的工序(B)中，以覆盖栅极电极62的方式在基板60上，通过CVD法使栅极绝缘层66层叠。接着，在栅极绝缘层66之上，通过旋涂法等涂敷供氧材料。供氧材料64m使用与实施方式1中说明的材料一样的材料。接着，在工序(C)中，通过光刻法对供氧材料进行图案形成(第二掩模工序)，完成供氧层64。进行图案形成时，在栅极电极62的上部设置开口。

[0141] 在本实施方式中，氧化物半导体层68具有与供氧层64直接接触的部分，因此，氧从供氧层64高效率地供给至氧化物半导体层68。因此，能够提供缺陷进一步得以修复的高性能的TFT。

[0142] 另外，在供氧层64与氧化物半导体层68的沟道部CH直接接触的结构中，由于供氧层64中存在很多杂质，所以可能由于该杂质的扩散而导致TFT的可靠性下降。因此，在与沟道部CH接触的部位，优选配置由硅氧化膜等杂质较少的材料形成的层。根据本实施方式，沟道部CH的氧化物半导体层68不与供氧层64直接接触，而与由硅氧化膜等形成的栅极绝缘层66接触，因此能够进一步提高TFT的可靠性。

[0143] 进一步，在供氧层64的与氧化物半导体层68相反的一侧，形成有由氧化硅、氮化硅等形成的栅极绝缘层66。由这样的材料形成的栅极绝缘层66具有限制H2O等的扩散的功能。因此，更多的H2O、OR基或OH基从供氧层64移动至氧化物半导体层68，因此，能够得到缺陷进一步得以修复的氧化物半导体层68。

[0144] (实施方式5)

[0145] 接着，说明本发明的实施方式5中的有机EL显示装置1002。

[0146] 图15是示意性地表示有机EL显示装置1002(也简称为“显示装置1002”)的结构的剖视图。如图所示，显示装置1002包括TFT基板140、设置在TFT基板140之上的空穴输送层144、设置在空穴输送层144之上的发光层146以及设置在发光层146之上的对置电极148。空穴输送层144和发光层146构成有机EL层。有机EL层由绝缘突起147分隔，被分隔而得到的有机EL层构成一个像素的有机EL层。

[0147] TFT基板140可以具有基本上与实施方式1至实施方式4的TFT基板100相同的结构，具有形成在基板60之上的TFT10。TFT10能够使用实施方式1～4中说明的TFT10。TFT基板140具有覆盖TFT10地层叠的层间绝缘层74和形成在层间绝缘层74之上的像素电极109。像素电极109在形成于层间绝缘层74的接触孔内与TFT10的漏极电极连接。
TFT140的平面结构基本上与图2和图3所示的相同，因此省略其说明。另外，作为TFT基板
140，也可以使用不具有辅助电容的形态。

[0148] 当电压通过像素电极109和对置电极148施加至有机EL层时，从像素电极109产生的空穴经空穴输送层144输送至发光层146。并且同时，从对置电极148产生的电子移动至发光层146，通过这样的空穴与电子再次结合，在发光层146内引起发光。通过利用作为有源矩阵基板的TFT基板140按每个像素控制发光层146中的发光，进行所希望的显示。

[0149] 空穴输送层144、发光层146和对置电极148的材料以及它们的层结构可以使用公知的材料和结构。在空穴输送层144和发光层146之间，为了提高空穴注入效率，也可以设置空穴注入层。为了提高光的发射效率并且实现较高的对有机EL层注入电子的电子注入效率，对置电极148优选使用透射率高且功函小的材料。

[0150] 本实施方式的有机EL显示装置1002使用实施方式1～4中说明的TFT10，因此，能够得到与实施方式1～4中说明的效果同样的效果。根据本实施方式，能够以高制造效率提供一种能够进行高性能的显示的有机EL显示装置1002。

[0151] 工业上的可利用性

[0152] 本发明适用于具有薄膜晶体管的半导体装置、和TFT基板具有薄膜晶体管的液晶显示装置、有机EL显示装置等显示装置。

[0153] 附图标记说明

[0154] 10 TFT(薄膜晶体管)

[0155] 12 信号线

[0156] 14 扫描线

[0157] 16 辅助电容线

[0158] 18 辅助电容

[0159] 20 像素电极

[0160] 25 连接部

[0161] 30 端子部

[0162] 50 像素

[0163] 60 基板

[0164] 62 栅极电极

[0165] 62c 辅助电容电极

[0166] 62d 下部配线

[0167] 64 供氧层

[0168] 66 栅极绝缘层

[0169] 68、78 氧化物半导体层

[0170] 70c 辅助电容对置电极

[0171] 70d 漏极电极

[0172] 70s 源极电极

[0173] 70u 上部配线

[0174] 72 保护层

[0175] 78 第二供氧层

[0176] 80 TFT部

[0177] 85 接触部

[0178] 87 配线交叉部

[0179] 88 Cs部

[0180] 100 TFT基板(半导体装置)

[0181] 200 对置基板

[0182] 210、220 偏光板

[0183] 230 背光源单元

[0184] 240 扫描线驱动电路

[0185] 250 信号线驱动电路

[0186] 260 控制电路

[0187] 1000 液晶显示装置

[0188] 1002 有机EL显示装置