半导体装置及其制造方法及电子装置

摘要

于本发明之薄膜电晶体(1)，半导体层(5)经由闸极绝缘层(4)而层叠于绝缘性基板(2)上之闸极(3)上，于其上形成源极(6)及汲极(7)，并且形成覆盖其上之保护层(8)，将半导体层(5)由气氛隔绝。半导体层(5)(活性层)采用例如添加有V族元素之ZnO之多晶状态之半导体所形成。ZnO系由于保护层(8)，表面能态减少，解除空乏层往内部扩散，因此成为显示本来之电阻值之n型半导体，自由电子成为过剩状态。由于对于ZnO，添加之元素起作用作为受体杂质，因此过剩之自由电子减少。藉此，用以排除过剩之自由电子之闸极电压下降，因此临限电压在0V附近。可实际使用一种半导体装置，其系将氧化锌用于活性层，并且被赋予将活性层与气氛隔绝之保护层者。

主权项

1.一种半导体装置,其特征在于具备:活性层,其系包含ZnO或MgxZn1-xO之多晶状态、非晶状态或多晶状态及非晶状态混在一起之状态之半导体,添加有I族、III族、IV族、V族或VII族之元素者;及隔绝体,其系在前述活性层在可动电荷移动之区域不受气氛影响之范围内,将前述活性层由气氛隔绝者。2.如请求项1之半导体装置,其中前述元素为氮、磷、砷、锑或此等中之2种以上。3.如请求项1之半导体装置,其中前述元素为氮、磷、砷、锑或此等中之2种以上及氢。4.如请求项3之半导体装置,其中前述活性层系于含有氮、一氧化二氮、一氧化氮或二氧化氮中之1种以上及水蒸气、过氧化氢、氨或此等中之1种以上之气氛中形成。5.一种半导体装置之制造方法,其特征在于其系制造请求项3之半导体装置者;且于含有氮、一氧化二氮、一氧化氮或二氧化氮中之1种以上及水蒸气、过氧化氢、氨或此等中之1种以上之气氛中形成前述活性层。6.如请求项1、2、3或4之半导体装置,其中前述隔绝体系由不同隔绝层所组成。7.如请求项6之半导体装置,其中前述隔绝层中之至少1层系由含有SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2之混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或此等中之至少2种之固溶体所形成。8.如请求项7之半导体装置,其中在连接于前述活性层之2个电极以外,与前述活性层形成界面之前述隔绝层中,在与使控制前述活性层之可动电荷之移动之控制电极及前述活性层之间绝缘之绝缘层形成界面之区域以外,与前述活性层形成界面之前述隔绝层系由含有SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2之混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或此等中之至少2种之固溶体所形成。9.如请求项6之半导体装置,其中前述隔绝层中之至少1层系由树脂所形成。10.如请求项9之半导体装置,其中在连接于前述活性层之2个电极以外,与前述活性层形成界面之前述隔绝层中,在与使控制前述活性层之可动电荷之移动之控制电极及前述活性层之间绝缘之绝缘层形成界面之区域以外,与前述活性层形成界面之前述隔绝层系由树脂所形成。11.如请求项6之半导体装置,其中具备:闸极,其系控制前述活性层之可动电荷之移动者;闸极绝缘层,其系作为使前述活性层及前述闸极之间绝缘之前述隔绝层;及源极及汲极,其系连接于前述活性层者;前述隔绝层中之至少1层系由含有SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO3、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2之混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或此等中之至少2种之固溶体所形成。12.如请求项11之半导体装置,其中在前述源极及前述汲极以外,与前述活性层形成界面之前述隔绝层中,在与前述闸极绝缘层形成界面之区域以外,与前述活性层形成界面之前述隔绝层系由含有SiO2、Al2O3、AlN、MgO、Ta2O5、TiO2、ZrO2、stab-ZrO2、CeO2、K2O、Li2O、Na2O、Rb2O、In2O3、La2O3、Sc2O3、Y2O3、KNbO3、KTaO3、BaTiO3、CaSnO3、CaZrO3、CdSnO3、SrHfO3、SrSnO:、SrTiO3、YScO3、CaHfO3、MgCeO3、SrCeO3、BaCeO3、SrZrO3、BaZrO3、LiGaO2、LiGaO2之混晶系(Li1-(x+y)NaxKy)(Ga1-zAlz)O2或此等中之至少2种之固溶体所形成。13.如请求项6之半导体装置,其中具备:闸极,其系控制前述活性层之可动电荷之移动者;闸极绝缘层,其系作为使前述活性层及前述闸极之间绝缘之前述隔绝层;及源极及汲极,其系连接于前述活性层者;前述隔绝层中之至少1层系由树脂所形成。14.如请求项13之半导体装置,其中在前述源极及前述汲极以外,与前述前述活性层形成界面之前述隔绝层中,在与前述闸极绝缘层形成界面之区域以外,与前述活性层形成界面之前述隔绝层系由树脂所形成。15.一种电子装置,其系具备请求项1、2、3或4之半导体装置作为开关元件。16.如请求项15之电子装置,其中前述开关元件系为了对于像素电极写入或读出图像信号而连接于像素电极。17.一种电子装置,其系具备请求项6之半导体装置作为开关元件。18.如请求项17之电子装置,其中前述开关元件系为了对于像素电极写入或读出图像信号而连接于像素电极。19.一种电子装置,其系具备请求项7之半导体装置作为开关元件。20.如请求项19之电子装置,其中前述开关元件系为了对于像素电极写入或读出图像信号而连接于像素电极。21.一种电子装置,其系具备请求项8之半导体装置作为开关元件。22.如请求项21之电子装置,其中前述开关元件系为了对于像素电极写入或读出图像信号而连接于像素电极。23.一种电子装置,其系具备请求项9之半导体装置作为开关元件。24.如请求项23之电子装置,其中前述开关元件系为了对于像素电极写入或读出图像信号而连接于像素电极。25.一种电子装置,其系具备请求项10之半导体装置作为开关元件。26.如请求项25之电子装置,其中前述开关元件系为了对于像素电极写入或读出图像信号而连接于像素电极。27.一种电子装置,其系具备请求项11之半导体装置作为开关元件。28.如请求项27之电子装置,其中前述开关元件系为了对于像素电极写入或读出图像信号而连接于像素电极。29.一种电子装置,其系具备请求项12之半导体装置作为开关元件。30.如请求项29之电子装置,其中前述开关元件系为了对于像素电极写入或读出图像信号而连接于像素电极。31.一种电子装置,其系具备请求项13之半导体装置作为开关元件。32.如请求项31之电子装置,其中前述开关元件系为了对于像素电极写入或读出图像信号而连接于像素电极。33.一种电子装置,其系具备请求项14之半导体装置作为开关元件。34.如请求项33之电子装置,其中前述开关元件系为了对于像素电极写入或读出图像信号而连接于像素电极。图式简单说明:图1(a)系表示本发明之第一实施型态之薄膜电晶体之构成之平面图。图1(b)为图1(a)之A-A线箭示剖面图。图1(c)为图1(a)之B-B线箭示剖面图。图2系表示第一实施型态之薄膜电晶体之其他构成之剖面图。图3(a)系表示图1之薄膜电晶体之制造之闸极配线形成工序之剖面图。图3(b)系表示图1之薄膜电晶体之制造之闸极绝缘膜形成工序之剖面图。图3(c)系表示图1之薄膜电晶体之制造之半导体层形成工序之剖面图。图3(d)系表示图1之薄膜电晶体之制造之源极配线及汲极形成工序之剖面图。图3(e)系表示图1之薄膜电晶体之制造之最终工序之剖面图。图4系表示第一至第三实施型态之薄膜电晶体之Id-Vg特性图。图5系表示第一实施型态之薄膜电晶体之另外其他构成之平面图。图6(a)系表示本发明之第二实施型态之薄膜电晶体之构成之平面图。图6(b)为图6(a)之C-C线箭示剖面图。图6(c)为图6(a)之D-D线箭示剖面图。图7系表示第二实施型态之薄膜电晶体之其他构成之剖面图。图8(a)系表示图6之薄膜电晶体之制造之底层绝缘膜形成工序之剖面图。图8(b)系表示图6之薄膜电晶体之制造之源极及汲极形成工序之剖面图。图8(c)系表示图6之薄膜电晶体之制造之半导体层、闸极绝缘膜、闸极形成工序之剖面图。图8(d)系表示图6之薄膜电晶体之制造之最终工序之剖面图。图9(a)表示本发明之第三实施型态之薄膜电晶体之构成之平面图。图9(b)为图9(a)之E-E线箭示剖面图。图9(c)为图9(a)之F-F线箭示剖面图。图10系表示第三实施型态之薄膜电晶体之其他构成之剖面图。图11(a)系表示图9(a)之薄膜电晶体之制造之底层绝缘层形成工序之剖面图。图11(b)系表示图9(a)之薄膜电晶体之制造之源极及汲极形成工序之剖面图。图11(c)系表示图9(a)之薄膜电晶体之制造之第一闸极绝缘层、半导体层形成工序之剖面图。图11(d)系表示图9(a)之薄膜电晶体之制造之最终工序之剖面图。图12系表示本发明之第五实施型态之主动矩阵型液晶显示装置之概略构成区块图。图13系表示图12之液晶显示装置之像素构成之电路图。图14(a)系表示以往之未具有保护层之薄膜电晶体之构成之剖面图。图14(b)系表示以往之具有保护层之薄膜电晶体之构成之剖面图。图15系表示保护层之有无之薄膜电晶体之Id-Vg特性图。图16系表示保护层之有无之氧化锌薄膜之电压-电阻率特性图。图17系表示有关第四实施型态之薄膜电晶体之Id-Vg特性图。图18系表示第四实施型态之薄膜电晶体之对于正闸极电压之TFT特性之经时劣化图。