JP6811096B2

JP6811096B2 - 半導体装置、表示装置および電子機器

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Publication number: JP6811096B2
Application number: JP2017003486A
Authority: JP
Inventors: 康浩寺井; 絵理松尾
Original assignee: Joled Inc
Current assignee: Joled Inc
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2021-01-13
Anticipated expiration: 2037-01-12
Also published as: JP2018113369A

Description

本技術は、トランジスタを有する半導体装置、この半導体装置を用いた表示装置および電子機器に関する。

近年、アクティブマトリクス駆動方式のディスプレイの大画面化および高速駆動化に伴い、酸化物半導体膜をチャネルに用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ:Thin Film Transistor）の開発が活発に行われている（例えば、特許文献１）。酸化物半導体膜を有する半導体装置には、薄膜トランジスタとともに、複数の配線および保持容量素子等が設けられている。

特開２０１１−２２８６２２号公報

このような半導体装置では、電子素子および配線等の設計の自由度をより高めることが望まれている。

設計の自由度を高めることが可能な半導体装置、この半導体装置を用いた表示装置および電子機器を提供することが望ましい。

本技術の一実施の形態に係る第１の半導体装置は、ゲート電極およびゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、酸化物半導体膜と同層に設けられ、酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、第１配線を間にして第２配線に対向する酸素透過防止膜および酸素透過防止膜と第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と、第２絶縁膜と、基板とを備えたものである。第１の半導体装置において、積層部では、第２絶縁膜、酸素透過防止膜および第１絶縁膜がこの順に設けられ、トランジスタは、更に、酸化物半導体膜とゲート電極との間のゲート絶縁膜を含み、積層部には、更に、第１配線と第２配線との間に、ゲート絶縁膜と同層の第３絶縁膜が設けられ、積層部では、基板上に、第２絶縁膜、酸素透過防止膜、第１絶縁膜、第１配線、第３絶縁膜および第２配線がこの順に設けられている。
本技術の一実施の形態に係る第２の半導体装置は、ゲート電極およびゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、酸化物半導体膜と同層に設けられ、酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、第１配線を間にして第２配線に対向する酸素透過防止膜および酸素透過防止膜と第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と、保持容量素子とを備えたものである。第２の半導体装置において、酸素透過防止膜の一部が、前記保持容量素子の一方の電極を構成する。

本技術の一実施の形態に係る第１の表示装置は、表示素子および表示素子を駆動する半導体装置を備え、半導体装置は、ゲート電極およびゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、酸化物半導体膜と同層に設けられ、酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、第１配線を間にして第２配線に対向する酸素透過防止膜および酸素透過防止膜と第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と、第２絶縁膜と、基板とを含むものである。第１の表示装置において、積層部では、第２絶縁膜、酸素透過防止膜および第１絶縁膜がこの順に設けられ、トランジスタは、更に、酸化物半導体膜とゲート電極との間のゲート絶縁膜を含み、積層部には、更に、第１配線と第２配線との間に、ゲート絶縁膜と同層の第３絶縁膜が設けられ、積層部では、基板上に、第２絶縁膜、酸素透過防止膜、第１絶縁膜、第１配線、第３絶縁膜および第２配線がこの順に設けられている。
本技術の一実施の形態に係る第２の表示装置は、表示素子および表示素子を駆動する半導体装置を備え、半導体装置は、ゲート電極およびゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、酸化物半導体膜と同層に設けられ、酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、第１配線を間にして第２配線に対向する酸素透過防止膜および酸素透過防止膜と第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と、保持容量素子とを含むものである。第２の表示装置において、酸素透過防止膜の一部が、保持容量素子の一方の電極を構成する。

本技術の一実施の形態に係る第１の電子機器は、上記本技術の第１の表示装置を備えたものである。本技術の一実施の形態に係る第２の電子機器は、上記本技術の第２の表示装置を備えたものである。

本技術の一実施の形態に係る第１および第２の半導体装置、本技術の一実施の形態に係る第１および第２の表示装置および本技術の一実施の形態に係る第１および第２の電子機器では、積層部に設けられた酸素透過防止膜により、第１配線への酸素の供給が抑えられる。

本技術の一実施の形態に係る第１および第２の半導体装置、本技術の一実施の形態に係る第１および第２の表示装置および本技術の一実施の形態に係る第１および第２の電子機器によれば、積層部に酸素透過防止膜を設けるようにしたので、第１配線と第２配線とが重なる部分においても第１配線の導電性を安定して維持することができる。よって、設計の自由度を高めることが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。

本技術の一実施の形態に係る半導体装置の概略構成を表す断面模式図である。図１に示した半導体装置の概略構成を表す平面模式図である。比較例に係る半導体装置の概略構成を表す断面模式図である。図１に示した半導体装置の作用について説明するための断面模式図である。（Ａ）は変形例１に係る半導体装置の概略構成を表す平面模式図、（Ｂ）は断面模式図である。変形例２に係る半導体装置の要部の概略構成を表す断面模式図である。図１等に示した半導体装置を適用した表示装置の機能構成を表すブロック図である。図１等に示した半導体装置を適用した撮像装置の構成を表すブロック図である。電子機器の構成を表すブロック図である。図２に示した半導体装置の他の例を表す平面模式図である。

以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（積層部に酸素透過防止膜を有する半導体装置の例）
２．変形例１（酸素透過防止膜の一部が保持容量素子の下部電極を構成する例）
３．変形例２（ボトムゲート型のトランジスタを有する例）
４．適用例１（表示装置および撮像装置の例）
５．適用例２（電子機器の例）

＜実施の形態＞
［構成］
図１は、本技術の一実施の形態に係る半導体装置（半導体装置１）の断面構成を模式的に表したものであり、図２は、半導体装置１の一部の平面構成を表している。図２のＩ−Ｉ’線に沿った断面構成が図１に示されている。半導体装置１は、トップゲート型の薄膜トランジスタ（トランジスタ１０Ｔ）を有しており、例えば表示装置および撮像装置（後述の図７の表示装置２Ａおよび図８の撮像装置２Ｂ）等の駆動回路に用いられる。半導体装置１は、基板１１上に、絶縁膜１２（第２絶縁膜）、酸素透過防止膜１３、絶縁層間膜１４（第１絶縁膜）、酸化物半導体膜１５、ゲート絶縁膜１６およびゲート電極１７をこの順に有している。

酸化物半導体膜１５のうち、ゲート電極１７と対向する領域は、トランジスタ１０Ｔのチャネル領域１５Ｔであり、チャネル領域１５Ｔ以外の領域は低抵抗化された第１配線領域１５Ｗである。ゲート電極１７と同層には、ゲート電極１７と離間して第２配線１８が設けられている。第２配線１８と酸化物半導体膜１５とは互いに交差する方向に延在しており（図２）、半導体装置１には、第２配線１８と酸化物半導体膜１５とが重なる部分（積層部１０Ｌ）が設けられている。

基板１１は、例えば、ガラス，石英およびシリコンなどから構成されている。あるいは、基板１１は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＩ（ポリイミド），ＰＣ（ポリカーボネート）またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などの樹脂材料から構成されていてもよい。この他にも、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属板に絶縁材料を成膜したものを基板１１に用いることもできる。

絶縁膜１２は、基板１１からの不純物の拡散を防止するためのものであり、基板１１の全面にわたって設けられている。絶縁膜１２は、酸化物半導体膜１５のキャリア密度を制御する役割も担っている。この絶縁膜１２は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）および酸化アルミニウム膜（ＡｌＯｘ）等の無機絶縁膜により構成されている。絶縁膜１２は、例えばアクリル系樹脂，ポリイミドおよびノボラック系樹脂などの有機絶縁膜と無機絶縁膜とを積層して構成するようにしてもよい。絶縁膜１２の厚みは、例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍである。

酸素透過防止膜１３は、基板１１および絶縁膜１２から酸化物半導体膜１５への酸素の移動を遮るためのものである。本実施の形態では、積層部１０Ｌに、この酸素透過防止膜１３が設けられ、酸素透過防止膜１３が第１配線領域１５Ｗの酸化物半導体膜１５を間にして第２配線１８に対向している。詳細は後述するが、これにより、下層（基板１１および絶縁膜１２）から酸化物半導体膜１５への酸素の供給が抑えられるので、第１配線領域１５Ｗの導電性を安定して維持することが可能となる。

酸素透過防止膜１３は、絶縁膜１２上の選択的な領域（積層部１０Ｌ）に設けられている。例えば、酸素透過防止膜１３の幅（Ｙ方向の長さ）は、酸化物半導体膜１５の幅よりも小さく、酸素透過防止膜１３の長さ（Ｘ方向の長さ）は、第２配線１８の幅よりも大きくなっている（図２）。

酸素透過防止膜１３は、例えば金属を含んでいる。酸素透過防止膜１３は、例えばチタン（Ｔｉ），タングステン（Ｗ），タンタル（Ｔａ），アルミニウム（Ａｌ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），ネオジウム（Ｎｄ）および銅（Ｃｕ）のうちの１種を含む単体および合金等により構成されている。酸素透過防止膜１３は、金属酸化物により構成するようにしてもよく、例えば、インジウム（Ｉｎ），ガリウム（Ｇａ），亜鉛（Ｚｎ），スズ（Ｓｎ），チタン（Ｔｉ）およびニオブ（Ｎｂ）のうちの少なくとも１種の元素を含む酸化物により構成するようにしてもよい。具体的には、酸化インジウムスズ亜鉛（ＩＴＺＯ），酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ：ＩｎＧａＺｎＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化インジウ亜鉛（ＩＺＯ），酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ），酸化インジウムスズ（ＩＴＯ），酸化スズ（ＳｎＯ）および酸化インジウム（ＩｎＯ）等により酸素透過防止膜１３を構成するようにしてもよい。酸素透過防止膜１３に、酸化チタン（ＴｉＯ）および酸化アルミニウム（ＡｌＯ）を用いることも可能である。酸素透過防止膜１３の厚み（Ｚ方向の長さ）は、例えば１０ｎｍ〜５００ｎｍである。

酸素透過防止膜１３と酸化物半導体膜１５との間には絶縁層間膜１４が設けられている。この絶縁層間膜１４は、酸素透過防止膜１３と酸化物半導体膜１５との接触を防ぐためのものである。絶縁層間膜１４は、酸素透過防止膜１３を覆い、例えば基板１１の全面にわたって設けられている。絶縁層間膜１４は例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）および酸化アルミニウム膜（ＡｌＯｘ）等の無機絶縁膜により構成されている。絶縁層間膜１４には、ポリイミド，アクリル樹脂およびシリコン系樹脂等の有機絶縁膜を用いるようにしてもよい。絶縁層間膜１４の厚みは例えば１０ｎｍ〜１０００ｎｍである。

トップゲート型のトランジスタ１０Ｔは、酸化物半導体膜１５（チャネル領域１５Ｔ）上に、ゲート絶縁膜１６を間にしてゲート電極１７を有している。酸化物半導体膜１５の第１配線領域１５Ｗには、ソース・ドレイン電極（図示せず）が電気的に接続されている。

酸化物半導体膜１５は、絶縁層間膜１４上の選択的な領域に設けられている。酸化物半導体膜１５は、例えばＸ方向に沿って延在しており（図２）、前述のように、チャネル領域１５Ｔおよび第１配線領域１５Ｗを有している。チャネル領域１５Ｔは、ゲート電極１７と平面視で重なって（対向して）いる。第１配線領域１５Ｗは、チャネル領域１５Ｔよりも電気抵抗の低い領域であり、例えばドーパントとして拡散した金属元素（例えば、アルミニウム（Ａｌ），インジウム（Ｉｎ），チタン（Ｔｉ）およびスズ（Ｓｎ）等）を含んでいる。第１配線領域１５Ｗでは、酸化物半導体膜１５の酸素が脱離されることにより低抵抗化されていてもよい。第１配線領域１５Ｗは、導体として機能するようになっている。この第１配線領域１５Ｗに交差して、第２配線１８が設けられている。即ち、積層部１０Ｌでは、酸化物半導体膜１５の第１配線領域１５Ｗと第２配線１８とがゲート絶縁膜１６を間にして重なっている。ここでは、第１配線領域１５Ｗの酸化物半導体膜１５が、本技術の「第１配線」の一具体例である。即ち、ここでは、「第１配線」はチャネル領域１５Ｔを有する酸化物半導体膜１５と同一の構成材料からなり、同一の厚みを有している。

酸化物半導体膜１５は、例えば、インジウム（Ｉｎ），ガリウム（Ｇａ），亜鉛（Ｚｎ），スズ（Ｓｎ），チタン（Ｔｉ）およびニオブ（Ｎｂ）のうちの少なくとも１種の元素の酸化物を主成分として含む酸化物半導体から構成されている。具体的には、酸化物半導体膜１５に酸化インジウムスズ亜鉛（ＩＴＺＯ），酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ：ＩｎＧａＺｎＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化インジウ亜鉛（ＩＺＯ），酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ），酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）および酸化インジウム（ＩｎＯ）等を用いることができる。酸化物半導体膜１５の厚みは例えば１０ｎｍ〜２００ｎｍである。

ゲート絶縁膜１６は、例えば基板１１の全面にわたって設けられ、酸化物半導体膜１５を覆うとともに、絶縁層間膜１４上に設けられている。トランジスタ１０Ｔでは、チャネル領域１５Ｔとゲート電極１７との間に、積層部１０Ｌでは、第１配線領域１５Ｗと第２配線１８との間に、ゲート絶縁膜１６（第３絶縁膜）が配置されている。ゲート絶縁膜１６は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ_x）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ_x）、シリコン窒化酸化膜（ＳｉＯＮ）および酸化アルミニウム膜（ＡｌＯ_x）のうちの１種よりなる単層膜、またはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。ゲート絶縁膜１６の厚みは、例えばシリコン酸化膜の単層膜の場合、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。

ゲート電極１７は、印加されるゲート電圧（Ｖｇ）によってチャネル領域１５Ｔ中のキャリア密度を制御すると共に、電位を供給する配線としての機能を有するものである。このゲート電極１７の構成材料は、例えば、チタン（Ｔｉ），タングステン（Ｗ），タンタル（Ｔａ），アルミニウム（Ａｌ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），ネオジウム（Ｎｄ）および銅（Ｃｕ）のうちの１種を含む単体および合金が挙げられる。あるいは、それらのうちの少なくとも１種を含む化合物および２種以上を含む積層膜であってもよい。また、例えばＩＴＯ等の透明導電膜が用いられても構わない。ゲート電極１７は、ゲート絶縁膜１６上の選択的な領域に、チャネル領域１５Ｔと対向して設けられている。

ソース・ドレイン電極（図示せず）は、トランジスタ１０Ｔのソースまたはドレインとして機能するものであり、例えば、上記ゲート電極１７の構成材料として列挙したものと同様の金属または透明導電膜を含んで構成されている。このソース・ドレイン電極としては、電気伝導性の良い材料が選択されることが望ましい。

第２配線１８は、ゲート電極１７と同層、即ち、ゲート絶縁膜１６上に設けられ、例えばＹ方向に沿って延在している。第２配線１８は、例えばデータ線またはゲート線などの電圧制御をするためのものであり、例えば各画素トランジスタのゲート電極またはソース・ドレイン電極等に接続されている。第２配線１８は、ゲート電極１７と同一の工程で形成されており、ゲート電極１７と同一の構成材料からなり、ゲート電極１７と同じ厚みを有している。

［製造方法］
上記のような半導体装置１は、例えば次のようにして製造することができる。

まず、基板１１上の全面に、絶縁膜１２を形成する。次いで、この絶縁膜１２上に、例えばスパッタリング法を用いて金属膜を成膜した後、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、所定の形状にパターニングして酸素透過防止膜１３を形成する。続いて、酸素透過防止膜１３上および絶縁膜１２上に、絶縁層間膜１４を形成する。

次に、絶縁層間膜１４上に酸化物半導体材料を、例えばスパッタ法等により成膜した後、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、所定の形状にパターニングして酸化物半導体膜１５を形成する。この後、酸化物半導体膜１５の第１配線領域１５Ｗに金属元素をドーパントとして拡散させ、第１配線領域１５Ｗを低抵抗化する。あるいは、酸化物半導体膜１５の酸素を引き抜く等の方法により、第１配線領域１５Ｗを低抵抗化してもよい。続いて、例えばＣＶＤ法等を用いてゲート絶縁膜１６を成膜した後、ゲート絶縁膜１６上にゲート電極１７および第２配線１８を形成する。最後に、上述した金属材料よりなるソース・ドレイン電極を形成することにより、図１に示した半導体装置１が完成する。

［作用、効果］
本実施の形態の半導体装置１では、ゲート電極１７に閾値電圧以上のオン電圧が印加されると、酸化物半導体膜１５のチャネル領域１５Ｔが活性化される。これにより、一対のソース・ドレイン電極間に、第１配線領域１５Ｗを通じて電流が流れる。

本実施の形態の半導体装置１では、積層部１０Ｌの絶縁膜１２と第１配線領域１５Ｗの酸化物半導体膜１５との間に、酸素透過防止膜１３が設けられている。これにより、基板１１および絶縁膜１２から酸化物半導体膜１５への酸素の供給が抑えられるので、第１配線領域１５Ｗの導電性を安定して維持することが可能となる。以下、これについて比較例を用いて説明する。

図３は、比較例にかかる半導体装置（半導体装置１００）の模式的な断面構成を表したものである。この半導体装置１００には、酸素透過防止膜および絶縁層間膜（図１の酸素透過防止膜１３および絶縁層間膜１４）が設けられていない。半導体装置１００は、酸化物半導体膜１５上に金属酸化膜１３０を有しており、チャネル領域１５Ｔおよび積層部１００Ｌ以外の酸化物半導体膜１５には金属酸化膜１３０が接している。半導体装置１と同様に、チャネル領域１５Ｔの酸化物半導体膜１５上には、ゲート絶縁膜１６およびゲート電極１７が設けられ、積層部１００Ｌの酸化物半導体膜１５上には、ゲート絶縁膜１６および第２配線１８が設けられている。

金属酸化膜１３０は、例えば酸化アルミニウムにより構成されており、下層（絶縁膜１２および酸化物半導体膜１５）から酸素Ｏを吸い上げるようになっている。このため、金属酸化膜１３０と接している部分の第１配線領域１５Ｗは、安定して導電性を維持することができる。また、金属酸化膜１３０は、酸化物半導体膜１５を保護する役割も担っている。

しかしながら、上述のように、積層部１００Ｌでは、第１配線領域１５Ｗ上に絶縁膜１６Ｂおよび第２配線１８が設けられているので、第１配線領域１５Ｗに金属酸化膜１３０を接触させることができない。このため、積層部１００Ｌの第１配線領域１５Ｗには下層から酸素が供給され、チャネル領域１５Ｔと類似した半導体挙動を示すおそれがある。即ち、トランジスタと類似の構造を有する積層部１００Ｌでは、第１配線領域１５Ｗの導電性を安定して維持することができない。したがって、半導体装置１００では、酸化物半導体膜１５と第２配線１８０とを重ねて配置することが困難であり、積層部１００Ｌのないレイアウトに制限される。

これに対し、半導体装置１では積層部１０Ｌに酸素透過防止膜１３が設けられているので、図４に示したように、基板１１および絶縁膜１２から酸化物半導体膜１５への酸素Ｏの移動が酸素透過防止膜１３によって遮られる。したがって、積層部１０Ｌにおいても、第１配線領域１５Ｗの導電性が安定して維持され、酸化物半導体膜１５と第２配線１８とをより自由にレイアウトすることが可能となる。

以上説明したように本実施の形態では、積層部１０Ｌの絶縁膜１２と酸化物半導体膜１５との間に酸素透過防止膜１３を設けるようにしたので、第１配線領域１５Ｗの導電性を安定して維持することができる。よって、設計の自由度を高めることが可能となる。

以下、本実施の形態の変形例について説明するが、以降の説明において上記実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は適宜省略する。

＜変形例１＞
図５（Ａ）は、上記実施の形態の変形例１に係る半導体装置（半導体装置１Ａ）の要部の模式的な平面構成、図５（Ｂ）は半導体装置１Ａの要部の模式的な断面構成を表している。この半導体装置１Ａは、酸素透過防止膜（酸素透過防止膜１３Ａ）の一部が電子素子の構成要素として機能するものであり、酸素透過防止膜１３Ａと酸化物半導体膜１５とが第２配線１８を介して電気的に接続されている。この点を除き、半導体装置１Ａは上記実施の形態の半導体装置１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。

半導体装置１Ａは、例えば薄膜トランジスタ（例えば図１のトランジスタ１０Ｔ）とともに、保持容量素子（図示せず）を有している。酸素透過防止膜１３Ａは導電膜により構成されており、その一部（図示せず）は、例えば保持容量素子の一方の電極（例えば下部電極）として機能するようになっている。

積層部１０Ｌでは、基板１１、酸素透過防止膜１３Ａ、絶縁層間膜１４、第１配線領域１５Ｗ、絶縁膜１６Ｂおよび第２配線１８がこの順に積層されている。即ち、基板１１と酸化物半導体膜１５との間に酸素透過防止膜１３Ａが設けられているので、基板１１から酸化物半導体膜１５への酸素の供給が抑えられ、第１配線領域１５Ｗの導電性を安定して維持することができる。

半導体装置１Ａは、酸化物半導体膜１５と第２配線１８とが接する第１コンタクト部Ｃ１と、酸素透過防止膜１３Ａと第２配線１８とが接する第２コンタクト部Ｃ２とを有している。この第１コンタクト部Ｃ１および第２コンタクト部Ｃ２により、酸素透過防止膜１３Ａと酸化物半導体膜１５とが第２配線１８を介して電気的に接続されている。第１コンタクト部Ｃ１では、基板１１、酸素透過防止膜１３Ａ、絶縁層間膜１４、酸化物半導体膜１５および第２配線１８がこの順に設けられている。第２コンタクト部Ｃ２では、基板１１、酸素透過防止膜１３Ａおよび第２配線１８がこの順に設けられている。半導体装置１Ａでは、積層部１０Ｌ、第１コンタクト部Ｃ１および第２コンタクト部Ｃ２がこの順に隣接して配置されている。

半導体装置１Ａでは、積層部１０Ｌに、保持容量素子の下部電極を延長させた酸素透過防止膜１３Ａが設けられているので、より簡便な方法で、安定した保持容量素子の下部電極と酸化物半導体膜１５（第１配線領域１５Ｗ）とのコンタクト構造を形成することができる。

例えば、積層部１０Ｌに酸素透過防止膜１３Ａが設けられていない場合には、第１配線領域１５Ｗの導電性を安定して維持することができないので、第２配線１８を酸化物半導体膜１５に重ねて配置することができない。このため、保持容量素子の下部電極と酸化物半導体膜１５とを接続するためには、複数のフォトリソグラフィ工程が必要となり、製造工程が煩雑となる。

これに対し、半導体装置１Ａでは、積層部１０Ｌに、保持容量素子の下部電極を延長させた酸素透過防止膜１３Ａが設けられているので、積層部１０Ｌでの第１配線領域１５Ｗの導電性が安定して維持される。したがって、フォトリソグラフィ工程を増加させることなく、保持容量素子の下部電極と酸化物半導体膜１５（第１配線領域１５Ｗ）とを電気的に接続させることができる。よって、より簡便な方法で、安定した保持容量素子の下部電極と第１配線領域１５Ｗとのコンタクト構造を形成することができる。

また、積層部１０Ｌ、第１コンタクト部Ｃ１および第２コンタクト部Ｃ２を隣接して配置することにより、コンタクト面積の増加を抑えることができる。

半導体装置１Ａにおいても、積層部１０Ｌに酸素透過防止膜１３Ａが設けられているので、上記半導体装置１と同様に、酸化物半導体膜１５と第２配線１８とをより自由に配置して設計の自由度を高めることが可能となる。また、酸素透過防止膜１３Ａの一部は、電子素子の構成要素として機能し、より簡便な方法で酸素透過防止膜１３Ａと酸化物半導体膜１５（第１配線領域１５Ｗ）とのコンタクト構造を形成することができる。

＜変形例２＞
図６は上記実施の形態の変形例２に係る半導体装置（半導体装置１Ｂ）の断面構成を模式的に表している。この半導体装置１Ｂは、ボトムゲート型のトランジスタ（トランジスタ１０ＴＢ）を有している。この点を除き、半導体装置１Ｂは上記実施の形態の半導体装置１と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。

半導体装置１Ｂは、基板１１、ゲート電極１７、ゲート絶縁膜１６、酸化物半導体膜１５、絶縁層間膜１４、酸素透過防止膜１３および絶縁膜１２をこの順に有している。積層部１０Ｌでは、ゲート電極１７と同層に第２配線１８が設けられており、酸素透過防止膜１３が絶縁層間膜１４と絶縁膜１２との間に配置されている。

このような半導体装置１Ｂも、上記半導体装置１と同様に、積層部１０Ｌに酸素透過防止膜１３が設けられているので、上層（絶縁膜１２）から第１配線領域１５Ｗへの酸素の供給が抑えられる。よって、積層部１０Ｌでの第１配線領域１５Ｗの導電性が安定して維持され、設計の自由度を高めることが可能となる。

＜適用例１＞
上記実施の形態および変形例において説明した半導体装置（半導体装置１，１Ａ，１Ｂ）は、例えば表示装置（後述の図７の表示装置２Ａ）および撮像装置（後述の図８の撮像装置２Ｂ）等の駆動回路に用いることができる。

図７は、表示装置２Ａの機能ブロック構成を示したものである。表示装置２Ａは、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、映像として表示するものであり、上述した有機ＥＬディスプレイの他にも、例えば液晶ディスプレイなどにも適用される。表示装置２Ａは、例えばタイミング制御部２１と、信号処理部２２と、駆動部２３と、表示画素部２４とを備えている。

タイミング制御部２１は、各種のタイミング信号（制御信号）を生成するタイミングジェネレータを有しており、これらの各種のタイミング信号を基に、信号処理部２２等の駆動制御を行うものである。信号処理部２２は、例えば、外部から入力されたデジタルの映像信号に対して所定の補正を行い、それにより得られた映像信号を駆動部２３に出力するものである。駆動部２３は、例えば走査線駆動回路および信号線駆動回路などを含んで構成され、各種制御線を介して表示画素部２４の各画素を駆動するものである。表示画素部２４は、例えば有機ＥＬ素子または液晶表示素子等の表示素子と、表示素子を画素毎に駆動するための画素回路とを含んで構成されている。これらのうち、例えば、駆動部２３または表示画素部２４の一部を構成する各種回路に、上述の半導体装置が用いられる。

図８は、撮像装置２Ｂの機能ブロック構成を示したものである。撮像装置２Ｂは、例えば画像を電気信号として取得する固体撮像装置であり、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)またはＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどから構成されている。撮像装置２Ｂは、例えばタイミング制御部２５と、駆動部２６と、撮像画素部２７と、信号処理部２８とを備えている。

タイミング制御部２５は、各種のタイミング信号（制御信号）を生成するタイミングジェネレータを有しており、これらの各種のタイミング信号を基に、駆動部２６の駆動制御を行うものである。駆動部２６は、例えば行選択回路、ＡＤ変換回路および水平転送走査回路などを含んで構成され、各種制御線を介して撮像画素部２７の各画素から信号を読み出す駆動を行うものである。撮像画素部２７は、例えばフォトダイオードなどの撮像素子（光電変換素子）と、信号読み出しのための画素回路とを含んで構成されている。信号処理部２８は、撮像画素部２７から得られた信号に対して様々な信号処理を施すものである。これらのうち、例えば、駆動部２６または撮像画素部２７の一部を構成する各種回路に、上述の半導体装置が用いられる。

＜電子機器の例＞
上記表示装置２Ａおよび撮像装置２Ｂ等は、様々なタイプの電子機器に用いることができる。図９に、電子機器３の機能ブロック構成を示す。電子機器３としては、例えばテレビジョン装置、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、スマートフォン、タブレット型ＰＣ、携帯電話機、デジタルスチルカメラおよびデジタルビデオカメラ等が挙げられる。

電子機器３は、例えば上述の表示装置２Ａ（または撮像装置２Ｂ）と、インターフェース部３０とを有している。インターフェース部３０は、外部から各種の信号および電源等が入力される入力部である。このインターフェース部３０は、また、例えばタッチパネル、キーボードまたは操作ボタン等のユーザインターフェースを含んでいてもよい。

以上、実施の形態等を挙げて説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等に記載した各層の材料および厚みは列挙したものに限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよい。

また、図２では、酸素透過防止膜１３の幅が酸化物半導体膜１５の幅よりも小さくなっている場合を示したが、図１０に示したように、酸素透過防止膜１３の幅が酸化物半導体膜１５の幅よりも大きくなっていてもよい。

更に、上記実施の形態等では、本技術の「第１配線」の一具体例として、酸化物半導体膜１５の第１配線領域１５Ｗを用いて説明したが、本技術の「第１配線」は、チャネル領域１５Ｔが設けられた酸化物半導体膜１５とは分離して設けられていてもよい。

加えて、上記実施の形態等では、ゲート絶縁膜１６が基板１１の全面にわたって設けられている場合について説明したが、チャネル領域とゲート電極との間のゲート絶縁膜と、第１配線と第２配線との間の絶縁膜（第３絶縁膜）とが分離して設けられていてもよい。

上記実施の形態等において説明した効果は一例であり、本開示の効果は、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。

尚、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
ゲート電極および前記ゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、
前記酸化物半導体膜と同層に設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、
前記ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、
前記第１配線を間にして前記第２配線に対向する酸素透過防止膜および前記酸素透過防止膜と前記第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と
を備えた半導体装置。
（２）
更に、第２絶縁膜を有し、
前記積層部では、前記第２絶縁膜、前記酸素透過防止膜および前記第１絶縁膜がこの順に設けられている
前記（１）記載の半導体装置。
（３）
前記トランジスタは、更に、前記酸化物半導体膜と前記ゲート電極との間のゲート絶縁膜を含み、
前記積層部には、更に、前記第１配線と前記第２配線との間に、前記ゲート絶縁膜と同層の第３絶縁膜が設けられている
前記（２）記載の半導体装置。
（４）
更に、基板を有し、
前記積層部では、前記基板上に、前記第２絶縁膜、前記酸素透過防止膜、前記第１絶縁膜、前記第１配線、前記第３絶縁膜および前記第２配線がこの順に設けられている
前記（３）記載の半導体装置。
（５）
前記第１配線と前記第２配線とは互いに交差する方向に延在している
前記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の半導体装置。
（６）
更に、保持容量素子を有し、
前記酸素透過防止膜の一部が、前記保持容量素子の一方の電極を構成する
前記（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の半導体装置。
（７）
更に、前記第１配線と前記第２配線とが接する第１コンタクト部と、
前記酸素透過防止膜と前記第２配線とが接する第２コンタクト部とを含む
前記（６）記載の半導体装置。
（８）
前記積層部、前記第１コンタクト部および前記第２コンタクト部がこの順に隣接して配置されている
前記（７）記載の半導体装置。
（９）
前記酸素透過防止膜は金属を含む
前記（１）乃至（８）のいずれか１つに記載の半導体装置。
（１０）
前記第２配線は、前記ゲート電極と同一の構成材料を含み、かつ、前記ゲート電極と同一の厚みを有する
前記（１）乃至（９）のいずれか１つに記載の半導体装置。
（１１）
前記第１配線は、前記酸化物半導体膜と同一の厚みを有する
前記（１）乃至（１０）のいずれか１つに記載の半導体装置。
（１２）
前記第１配線は、前記酸化物半導体膜のうちの低抵抗化された領域により構成されている
前記（１）乃至（１１）のいずれか１つに記載の半導体装置。
（１３）
表示素子および前記表示素子を駆動する半導体装置を備え、
前記半導体装置は、
ゲート電極および前記ゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、
前記酸化物半導体膜と同層に設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、
前記ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、
前記第１配線を間にして前記第２配線に対向する酸素透過防止膜および前記酸素透過防止膜と前記第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部とを含む
表示装置。
（１４）
表示素子および前記表示素子を駆動する半導体装置を備え、
前記半導体装置は、
ゲート電極および前記ゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、
前記酸化物半導体膜と同層に設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、
前記ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、
前記第１配線を間にして前記第２配線に対向する酸素透過防止膜および前記酸素透過防止膜と前記第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部とを含む
表示装置を有する電子機器。

１，１Ａ，１Ｂ…半導体装置、１０Ｔ，１０ＴＢ…トランジスタ、１０Ｌ…積層部、１１…基板、１２…絶縁膜、１３，１３Ａ…酸素透過防止膜、１４…絶縁層間膜、１５…酸化物半導体膜、１５Ｔ…チャネル領域、１５Ｗ…第１配線領域、１６…ゲート絶縁膜、１７…ゲート電極、１８…第２配線、２Ａ…表示装置、２Ｂ…撮像装置、３…電子機器、２１，２５…タイミング制御部、２２，２８…信号処理部、２３，２６…駆動部、２４…表示画素部、２７…撮像画素部、３０…インターフェース部。

Claims

ゲート電極および前記ゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、
前記酸化物半導体膜と同層に設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、
前記ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、
前記第１配線を間にして前記第２配線に対向する酸素透過防止膜および前記酸素透過防止膜と前記第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と、
第２絶縁膜と、
基板と
を備え、
前記積層部では、前記第２絶縁膜、前記酸素透過防止膜および前記第１絶縁膜がこの順に設けられ、
前記トランジスタは、更に、前記酸化物半導体膜と前記ゲート電極との間のゲート絶縁膜を含み、
前記積層部には、更に、前記第１配線と前記第２配線との間に、前記ゲート絶縁膜と同層の第３絶縁膜が設けられ、
前記積層部では、前記基板上に、前記第２絶縁膜、前記酸素透過防止膜、前記第１絶縁膜、前記第１配線、前記第３絶縁膜および前記第２配線がこの順に設けられている
半導体装置。
前記第１配線と前記第２配線とは互いに交差する方向に延在している
請求項１に記載の半導体装置。
ゲート電極および前記ゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、
前記酸化物半導体膜と同層に設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、
前記ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、
前記第１配線を間にして前記第２配線に対向する酸素透過防止膜および前記酸素透過防止膜と前記第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と、
保持容量素子と
を備え、
前記酸素透過防止膜の一部が、前記保持容量素子の一方の電極を構成する
半導体装置。
更に、前記第１配線と前記第２配線とが接する第１コンタクト部と、
前記酸素透過防止膜と前記第２配線とが接する第２コンタクト部とを含む
請求項３に記載の半導体装置。
前記積層部、前記第１コンタクト部および前記第２コンタクト部がこの順に隣接して配置されている
請求項４に記載の半導体装置。
前記酸素透過防止膜は金属を含む
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記第２配線は、前記ゲート電極と同一の構成材料を含み、かつ、前記ゲート電極と同一の厚みを有する
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記第１配線は、前記酸化物半導体膜と同一の厚みを有する
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記第１配線は、前記酸化物半導体膜のうちの低抵抗化された領域により構成されている
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置。
表示素子および前記表示素子を駆動する半導体装置を備え、
前記半導体装置は、
ゲート電極および前記ゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、
前記酸化物半導体膜と同層に設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、
前記ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、
前記第１配線を間にして前記第２配線に対向する酸素透過防止膜および前記酸素透過防止膜と前記第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と、
第２絶縁膜と、
基板と
を含み、
前記積層部では、前記第２絶縁膜、前記酸素透過防止膜および前記第１絶縁膜がこの順に設けられ、
前記トランジスタは、更に、前記酸化物半導体膜と前記ゲート電極との間のゲート絶縁膜を含み、
前記積層部には、更に、前記第１配線と前記第２配線との間に、前記ゲート絶縁膜と同層の第３絶縁膜が設けられ、
前記積層部では、前記基板上に、前記第２絶縁膜、前記酸素透過防止膜、前記第１絶縁膜、前記第１配線、前記第３絶縁膜および前記第２配線がこの順に設けられている
表示装置。
表示素子および前記表示素子を駆動する半導体装置を備え、
前記半導体装置は、
ゲート電極および前記ゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、
前記酸化物半導体膜と同層に設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、
前記ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、
前記第１配線を間にして前記第２配線に対向する酸素透過防止膜および前記酸素透過防止膜と前記第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と、
保持容量素子と
を含み、
前記酸素透過防止膜の一部が、前記保持容量素子の一方の電極を構成する
表示装置。
表示素子および前記表示素子を駆動する半導体装置を備え、
前記半導体装置は、
ゲート電極および前記ゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、
前記酸化物半導体膜と同層に設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、
前記ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、
前記第１配線を間にして前記第２配線に対向する酸素透過防止膜および前記酸素透過防止膜と前記第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と、
第２絶縁膜と、
基板と
を含み、
前記積層部では、前記第２絶縁膜、前記酸素透過防止膜および前記第１絶縁膜がこの順に設けられ、
前記トランジスタは、更に、前記酸化物半導体膜と前記ゲート電極との間のゲート絶縁膜を含み、
前記積層部には、更に、前記第１配線と前記第２配線との間に、前記ゲート絶縁膜と同層の第３絶縁膜が設けられ、
前記積層部では、前記基板上に、前記第２絶縁膜、前記酸素透過防止膜、前記第１絶縁膜、前記第１配線、前記第３絶縁膜および前記第２配線がこの順に設けられている
表示装置を有する電子機器。
表示素子および前記表示素子を駆動する半導体装置を備え、
前記半導体装置は、
ゲート電極および前記ゲート電極に対向する酸化物半導体膜のチャネル領域を有するトランジスタと、
前記酸化物半導体膜と同層に設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第１配線と、
前記ゲート電極と同層に設けられた第２配線と、
前記第１配線を間にして前記第２配線に対向する酸素透過防止膜および前記酸素透過防止膜と前記第１配線との間の第１絶縁膜を含む積層部と、
保持容量素子と
を含み、
前記酸素透過防止膜の一部が、前記保持容量素子の一方の電極を構成する
表示装置を有する電子機器。