换；In-Plane-Switching)模式、FFS(边缘电场转换;Fringe Field Switching)模式、MVA(多畴垂直取向；Multi_domain Vertical Alignment)模式、PVA(垂直取向构型；PatternedVertical Alignment)模式、ASM(轴对称排列微胞；Axially Symmetric aligned Micro-cell)模式、0CB(光学补偿弯曲；0ptical Compensated Birefringence)模式、FLC(铁电性液晶；Ferroelectric Liquid Crystal)模式、AFLC(反铁电性液晶；AntiFerroelectricLiquid Crystal)模式等。
[0362]通过上述工序，可以制造作为半导体装置的可靠性高的显示面板。
[0363]本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
[0364]实施方式11
[0365]根据本发明的一个方式的半导体装置可以应用于电子纸。电子纸可以用于显示信息的所有领域的电子设备。例如，可以将电子纸应用于电子书籍(电子书)、招贴、火车等的交通工具的车厢广告、信用卡等的各种卡片中的显示等。图28A和28B以及图29示出电子设备的一例。
[0366]图28A示出使用电子纸制造的招贴2631。在广告介质是纸印刷物的情况下用手进行广告的交换，但是如果使用应用根据本发明的一个方式的半导体装置的电子纸，则在短时间内能够改变广告的显示内容。此外，显示不会打乱而可以获得稳定的图像。注意，招贴也可以采用以无线的方式收发信息的结构。
[0367]此外，图28B示出火车等的交通工具的车厢广告2632。在广告介质是纸印刷物的情况下用手进行广告的交换，但是如果使用应用根据本发明的一个方式的半导体装置的电子纸，则在短时间内不需要许多人手地改变广告的显示内容。此外，显示不会打乱而可以得到稳定的图像。注意，车厢广告也可以采用以无线的方式收发信息的结构。
[0368]另外，图29不出电子书籍2700的一例。例如，电子书籍2700由两个框体，即框体2701及框体2703构成。框体2701及框体2703由轴部2711形成为一体，且可以以该轴部2711为轴进行开闭工作。通过这种结构，可以进行如纸的书籍那样的工作。
[0369]框体2701组装有显示部2705，而框体2703组装有显示部2707。显示部2705及显示部2707的结构既可以是显示连续的画面的结构，又可以是显示不同的画面的结构。通过采用显示不同的画面的结构，例如在右边的显示部(图29中的显示部2705)中可以显示文章，而在左边的显示部(图29中的显示部2707)中可以显示图像。
[0370]此外，在图29中示出框体2701具备操作部等的例子。例如，在框体2701中，具备电源2721、操作键2723、扬声器2725等。利用操作键2723可以翻页。注意，也可以采用在与框体的显示部相同的面具备键盘及定位装置等的结构。另外，也可以采用在框体的背面及侧面具备外部连接用端子(耳机端子、USB端子或可与AC适配器及USB电缆等的各种电缆连接的端子等)、记录介质插入部等的结构。再者，电子书籍2700也可以具有电子词典的功能。
[0371]此外，电子书籍2700也可以采用以无线的方式收发信息的结构。还可以采用以无线的方式从电子书籍服务器购买所希望的书籍数据等，然后下载的结构。
[0372]实施方式12
[0373]根据本发明的一个方式的半导体装置可以应用于各种电子设备(包括游戏机)。作为电子设备，可以举出电视装置(也称为电视或电视接收机)、用于计算机等的监视器、数码相机或数码摄像机等的相机、数码相框、移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置、弹珠机等的大型游戏机等。
[0374]图30A示出电视装置9600的一例。在电视装置9600中，框体9601组装有显示部9603。利用显示部9603可以显示图像。此外，在此示出利用支架9605支撑框体9601的结构。
[0375]可以通过利用框体9601所具备的操作开关、另行提供的遥控操作机9610进行电视装置9600的操作。通过利用遥控操作机9610所具备的操作键9609，可以进行频道及音量的操作，并可以对在显示部9603上显示的图像进行操作。此外，也可以采用在遥控操作机9610中设置显示从该遥控操作机9610输出的信息的显示部9607的结构。
[0376]注意，电视装置9600采用具备接收机及调制解调器等的结构。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络，从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(在发送者和接收者之间或在接收者之间等)的信息通
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[0377]图30Β示出数码相框9700的一例。例如，在数码相框9700中，框体9701组装有显示部9703。显示部9703可以显示各种图像，例如通过显示使用数码相机等拍摄的图像数据，可以发挥与一般的相框同样的功能。
[0378]注意，数码相框9700采用具备操作部、外部连接用端子(USB端子、可以与USB电缆等的各种电缆连接的端子等)、记录介质插入部等的结构。这种结构也可以组装到与显示部相同的面，但是通过将它设置在侧面或背面上来提高设计性，所以是优选的。例如，可以对数码相框的记录介质插入部插入储存有由数码相机拍摄的图像数据的存储器并提取图像数据，然后可以将所提取的图像数据显示于显示部9703。
[0379]此外，数码相框9700既可以采用以无线的方式收发信息的结构，又可以以无线的方式提取所希望的图像数据并进行显示的结构。
[0380]图31A示出一种便携式游戏机，其由框体9881和框体9891的两个框体构成，并且通过连接部9893可以开闭地连接。框体9881安装有显示部9882，并且框体9891安装有显示部9883。另外，图31A所示的便携式游戏机还具备扬声器部9884、记录媒体插入部9886、LED灯9890、输入单元(操作键9885、连接端子9887、传感器9888(8卩，具有测定如下因素的功能的器件:力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、以及麦克风9889)等。当然，便携式游戏机的结构不局限于上述结构，只要采用如下结构即可:至少具备根据本发明的一个方式的包括包含In、Ga及Zn的氧化物半导体层及具有η型导电型的金属氧化物层的薄膜晶体管。因此，可以采用适当地设置有其它附属设备的结构。图31Α所示的便携式游戏机具有如下功能:读出存储在记录介质中的程序或数据并将它显示在显示部上；以及通过与其他便携式游戏机进行无线通信而共享信息。注意，图31Α所示的便携式游戏机所具有的功能不局限于此，而可以具有各种各样的功能。
[0381 ]图31Β示出大型游戏机的一种的自动赌博机9900的一例。在自动赌博机9900的框体9901中安装有显示部9903。另外，自动赌博机9900还具备如起动手柄或停止开关等的操作单元、投币孔、扬声器等。当然，自动赌博机9900的结构不局限于此，只要采用如下结构即可:至少具备根据本发明的一个方式的包括包含In、Ga及Zn的氧化物半导体层及具有η型导电型的金属氧化物层的薄膜晶体管。因此，可以采用适当地设置有其它附属设备的结构。
[0382]图32示出移动电话机1000的一例。移动电话机1000除了安装在框体1001的显示部1002之外还具备操作按钮1003、外部连接端口 1004、扬声器1005、麦克风1006等。
[0383]图32所示的移动电话机1000可以用手指等触摸显示部1002来输入信息。此外，可以用手指等触摸显示部1002来进行打电话或电子邮件的输入的操作。
[0384]显示部1002的屏幕主要有三个模式。第一是以图像的显示为主的显示模式，第二是以文字等的信息的输入为主的输入模式，第三是显示模式和输入模式的两个模式混合的显不与输入模式。
[0385]例如，在打电话或制作电子邮件的情况下，将显示部1002设定为以文字输入为主的文字输入模式，并进行在屏幕上显示的文字的输入操作，即可。在此情况下，优选的是，在显示部1002的屏幕的大多部分中显示键盘或号码按钮。
[0386]此外，通过在移动电话机1000的内部设置具有陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器的检测装置，判断移动电话机1000的方向(移动电话机1000处于垂直或水平的状态时变为竖向方式或横向方式)，而可以对显示部1002的屏幕显示进行自动切换。
[0387]通过触摸显示部1002或对框体1001的操作按钮1003进行操作，切换屏幕模式。此夕卜，还可以根据显示在显示部1002上的图像种类切换屏幕模式。例如，当显示在显示部上的图像信号为动态图像的数据时，将屏幕模式切换成显示模式，而当显示在显示部上的图像信号为文字数据时，将屏幕模式切换成输入模式。
[0388]另外，当在输入模式中通过检测出显示部1002的光传感器所检测的信号得知在一定期间中没有显示部1002的触摸操作输入时，也可以以将屏幕模式从输入模式切换成显示模式的方式进行控制。
[0389]还可以将显示部1002用作图像传感器。例如，通过用手掌或手指触摸显示部1002，来拍摄掌纹、指纹等，而可以进行个人识别。此外，通过在显示部中使用发射近红外光的背光灯或发射近红外光的感测用光源，也可以拍摄手指静脉、手掌静脉等。
[0390]本申请基于2008年7月31日在日本专利局受理的日本专利申请序列号2008-197145而制作，所述申请内容包括在本说明书中。
【主权项】
1.一种半导体装置，包括: 薄膜晶体管，包括: 栅电极； 所述栅电极上的栅绝缘层； 所述栅绝缘层上的氧化物半导体层； 所述氧化物半导电层上的第一金属氧化物层； 所述第一金属氧化物层上的第一导电层； 所述氧化物半导体层上的第二金属氧化物层;和 所述第二金属氧化物层上的第二导电层；以及 所述氧化物半导体层上的绝缘层，该绝缘层与所述氧化物半导体层的顶表面相接触，其中，所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层之间的间隙小于所述第一导电层和所述第二导电层之间的间隙。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还包括: 通过所述第一金属氧化物层和所述第一导电层或通过所述第二金属氧化物层和所述第二导电层电连接于所述氧化物半导体层的像素电极。3.—种半导体装置，包括: 薄膜晶体管，包括: 栅电极； 所述栅电极上的栅绝缘层； 所述栅绝缘层上的氧化物半导体层； 所述氧化物半导电层上的第一金属氧化物层； 所述第一金属氧化物层上的第一导电层； 所述氧化物半导体层上的第二金属氧化物层;和 所述第二金属氧化物层上的第二导电层；以及 所述氧化物半导体层、所述第一金属氧化物层、所述第一导电层、所述第二金属氧化物层和所述第二导电层上的绝缘层，该绝缘层与所述氧化物半导体层的顶表面相接触， 其中，所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层之间的间隙小于所述第一导电层和所述第二导电层之间的间隙， 其中，所述栅电极包括铜， 其中，所述栅绝缘层包括第一栅绝缘层和在该第一栅绝缘层上的第二栅绝缘层， 其中，所述第一栅绝缘层是氮化硅膜或氮氧化硅膜。4.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还包括: 通过所述第一金属氧化物层和所述第一导电层或通过所述第二金属氧化物层和所述第二导电层电连接于所述氧化物半导体层的像素电极。5.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于， 所述第一栅绝缘层是所述氮氧化硅膜，且所述氮氧化硅膜包括的氮多于氧。6.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 所述第一金属氧化物层的第一部分的顶表面与所述第一导电层相接触，且所述第一金属氧化物层的第二部分的顶表面不与所述第一导电层相接触。7.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还包括: 在所述栅电极和衬底之间的阻挡层金属，所述薄膜晶体管位于所述衬底之上， 其中，所述阻挡层金属能够防止所述栅电极的扩散。8.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于， 所述阻挡层金属是从由钛、钼、铬、钽、钨和铝构成的组中选择的一种金属的氮化物膜。9.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 所述栅电极通过喷墨法形成。10.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 所述第一导电层包括铜，且 其中，所述第二导电层包括铜。11.一种半导体装置，包括: 薄膜晶体管，包括: 栅电极； 所述栅电极上的栅绝缘层； 所述栅绝缘层上的氧化物半导体层； 所述氧化物半导体层上的第一导电层； 所述第一导电层上的第二导电层； 所述第二导电层上的第三导电层； 所述氧化物半导体层上的第四导电层； 所述第四导电层上的第五导电层； 所述第五导电层上的第六导电层； 所述氧化物半导体层上的绝缘层，该绝缘层与所述氧化物半导体层的顶表面相接触，其中，所述第一导电层和所述第四导电层之间的间隙小于所述第二导电层和所述第五导电层之间的间隙，且 其中，所述第一导电层和所述第四导电层之间的所述间隙小于所述第三导电层和所述第六导电层之间的间隙。12.如权利要求11所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还包括: 通过所述第一导电层、所述第二导电层和所述第三导电层或通过所述第四导电层、所述第五导电层和所述第六导电层电连接于所述氧化物半导体层的像素电极。13.—种半导体装置，包括: 薄膜晶体管，包括: 栅电极； 所述栅电极上的栅绝缘层； 所述栅绝缘层上的氧化物半导体层； 电连接于所述氧化物半导体层的第一叠层结构;和 电连接于所述氧化物半导体层的第二叠层结构； 在所述氧化物半导体层、所述第一叠层结构和所述第二叠层结构上的绝缘层，该绝缘层与所述氧化物半导体层的顶表面相接触， 其中，所述第一叠层结构包括: 所述氧化物半导体层上的第一导电层； 所述第一导电层上的第二导电层;和 所述第二导电层上的第三导电层， 其中，所述第二叠层结构包括: 所述氧化物半导体层上的第四导电层； 所述第四导电层上的第五导电层;和 所述第五导电层上的第六导电层， 其中，所述第一导电层和所述第四导电层之间的间隙小于所述第二导电层和所述第五导电层之间的间隙， 其中，所述第一导电层和所述第四导电层之间的所述间隙小于所述第三导电层和所述第六导电层之间的间隙， 其中，所述第一叠层结构包括铜， 其中，所述第二叠层结构包括铜， 其中，所述栅绝缘层包括第一栅绝缘层和在该第一栅绝缘层上的第二栅绝缘层，且 其中，所述第一栅绝缘层是氮化硅膜或氮氧化硅膜。14.如权利要求13所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还包括: 通过所述第一导电层、所述第二导电层和所述第三导电层或通过所述第四导电层、所述第五导电层和所述第六导电层电连接于所述氧化物半导体层的像素电极。15.如权利要求13所述的半导体装置，其特征在于， 所述第一栅绝缘层是所述氮氧化硅膜，且所述氮氧化硅膜包括的氮多于氧。16.如权利要求11至14中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 所述第一导电层的第一部分的顶表面与所述第二导电层相接触，且所述第一导电层的第二部分的顶表面不与所述第二导电层相接触。17.如权利要求11至14中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 所述栅电极包括铜。18.如权利要求17所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置还包括: 在所述栅电极和衬底之间的阻挡层金属，所述薄膜晶体管位于所述衬底之上， 其中，所述阻挡层金属能够防止所述栅电极的扩散。19.如权利要求18所述的半导体装置，其特征在于， 所述阻挡层金属是从由钛、钼、铬、钽、钨和铝构成的组中选择的一种金属的氮化物膜。20.如权利要求11至14中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 所述栅电极通过喷墨法形成。21.—种用于制造半导体装置的方法，包括: 形成栅电极； 在所述栅电极上依次形成栅绝缘层、氧化物半导体层、金属氧化物层和导电层； 通过使用多级灰度掩模对所述栅绝缘层、所述氧化物半导体层、所述金属氧化物层和所述导电层进行蚀刻； 通过使用由减小所述多级灰度掩模的厚度所形成的掩模来蚀刻所述导电层以形成第一导电层和第二导电层，其中所述金属氧化物层的端部和所述氧化物半导体层的端部位于所述第一导电层的端部和所述第二导电层的端部的外侧；以及 通过所述掩模对所述金属氧化物层进行蚀刻，以形成第一金属氧化物层和第二金属氧化物层。22.如权利要求21所述的用于制造半导体装置的方法，其特征在于，所述方法还包括: 形成通过所述第一金属氧化物层和所述第一导电层或通过所述第二金属氧化物层和所述第二导电层电连接于所述氧化物半导体层的像素电极。23.—种用于制造半导体装置的方法，包括: 形成栅电极； 在所述栅电极上依次形成栅绝缘层、氧化物半导体层、金属氧化物层和导电层； 通过使用多级灰度掩模对所述栅绝缘层、所述氧化物半导体层、所述金属氧化物层和所述导电层进行蚀刻； 通过使用由减小所述多级灰度掩模的厚度所形成的掩模来蚀刻所述导电层以形成第一导电层和第二导电层，其中所述金属氧化物层的端部和所述氧化物半导体层的端部位于所述第一导电层的端部和所述第二导电层的端部的外侧；以及 通过所述掩模对所述金属氧化物层进行蚀刻，以形成第一金属氧化物层和第二金属氧化物层， 其中，所述栅电极包括铜， 其中，所述栅绝缘层包括第一栅绝缘层和在该第一栅绝缘层上的第二栅绝缘层，且 其中，所述第一栅绝缘层是氮化硅膜或氮氧化硅膜。24.如权利要求23所述的用于制造半导体装置的方法，其特征在于，所述方法还包括: 形成通过所述第一金属氧化物层和所述第一导电层或通过所述第二金属氧化物层和所述第二导电层电连接于所述氧化物半导体层的像素电极。25.—种用于制造半导体装置的方法，包括: 形成栅电极； 在所述栅电极上依次形成栅绝缘层、氧化物半导体层、金属氧化物层和导电层； 通过使用多级灰度掩模对所述栅绝缘层、所述氧化物半导体层、所述金属氧化物层和所述导电层进行蚀刻； 通过使用由减小所述多级灰度掩模的厚度所形成的掩模来蚀刻所述导电层以形成第一导电层和第二导电层，其中所述金属氧化物层的端部和所述氧化物半导体层的端部位于所述第一导电层的端部和所述第二导电层的端部的外侧；以及 通过所述掩模对所述金属氧化物层进行蚀刻，以形成第一金属氧化物层和第二金属氧化物层， 其中，所述第一导电层包括铜， 其中，所述第二导电层包括铜， 其中，所述栅绝缘层包括第一栅绝缘层和在该第一栅绝缘层上的第二栅绝缘层，且 其中，所述第一栅绝缘层是氮化硅膜或氮氧化硅膜。26.如权利要求25所述的用于制造半导体装置的方法，其特征在于，所述方法还包括: 形成通过所述第一金属氧化物层和所述第一导电层或通过所述第二金属氧化物层和所述第二导电层电连接于所述氧化物半导体层的像素电极。27.如权利要求23至26中任一项所述的用于制造半导体装置的方法，其特征在于， 所述第一栅绝缘层是所述氮氧化硅膜，且所述氮氧化硅膜包括的氮多于氧。28.如权利要求21至26中任一项所述的用于制造半导体装置的方法，其特征在于， 所述氧化物半导体层具有槽部。29.如权利要求21至26中任一项所述的用于制造半导体装置的方法，其特征在于，所述方法还包括: 形成能够防止所述栅电极扩散的阻挡层金属， 其中，所述阻挡层金属位于所述栅电极之下。30.如权利要求29所述的用于制造半导体装置的方法，其特征在于， 所述阻挡层金属是从由钛、钼、铬、钽、钨和铝构成的组中选择的一种金属的氮化物膜。31.如权利要求21至26中任一项所述的用于制造半导体装置的方法，其特征在于， 所述栅电极通过喷墨法形成。
【专利摘要】本发明涉及半导体装置及其制造方法，其目的在于提供具有电特性及可靠性高的薄膜晶体管的半导体装置及量产性高地制造该半导体装置的方法。本发明的要旨在于：包括作为半导体层使用含有铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的氧化物半导体膜，并且在半导体层与源电极层和漏电极层之间设置有由金属氧化物层构成的缓冲层的反交错型(底栅结构)的薄膜晶体管。通过在源电极层和漏电极层与半导体层之间意图性地设置金属氧化物层作为缓冲层来形成欧姆接触。
【IPC分类】H01L27/12, H01L29/786
【公开号】CN105514124
【申请号】CN201610070960
【发明人】山崎舜平, 宫入秀和, 秋元健吾, 白石康次郎
【申请人】株式会社半导体能源研究所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2009年7月30日
【公告号】CN101640219A, CN102169906A, CN102169906B, CN102544109A, CN102544109B, CN102569189A, CN102569189B, CN102593051A, CN102593051B, US8129717, US8729544, US9087745, US9111804, US20100025678, US20110115763, US20120108006, US20120108007, US20150349099