半导体装置制造方法及图纸

本公开的发明专利技术名称为“半导体装置”。本发明专利技术提供半导体装置。在一些情况下，阈值电压在薄膜晶体管的制造过程中沿负或正方向偏移某个未指定因子。如果离0 V的偏移量很大，则驱动电压增加，这引起半导体装置的功耗的增加。因此，具有良好平坦度的树脂层作为覆盖氧化物半导体层的第一保护绝缘膜而形成，然后第二保护绝缘膜通过低功率条件下的溅射方法或者等离子体CVD方法在树脂层之上形成。此外，为了将阈值电压调整到预期值，栅电极设置在氧化物半导体层之上和之下。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术涉及具有使用薄膜晶体管(以下称作TFT)所形成的电路的半导体装置及其制造方法。例如，本专利技术涉及一种电子设备，其中安装了作为其组件的以液晶显示面板或者包括有机发光元件的发光显示装置所代表的电光装置（electro-opticaldevice）。注意，本说明书中的半导体装置指的是可通过使用半导体特性进行工作的所有装置。电光装置、半导体电路和电子设备全部是半导体装置。
技术介绍
各种金属氧化物用于各种应用。氧化铟是众所周知的材料，并且用作液晶显示器等所需的透明电极材料。一些金属氧化物具有半导体特性。作为具有半导体特性的金属氧化物，例如可给出氧化钨、氧化锡、氧化铟、氧化锌。参考文献公开一种薄膜晶体管，其中具有半导体特性的这种金属氧化物用于沟道形成区(专利文献1至4和非专利文献1)。此外，不仅单组分氧化物而且多组分氧化物已知作为金属氧化物。例如，InGaO3(ZnO)m(m是自然数)是一种同系化合物（homologouscompound），它已知作为包括In、Ga和Zn的多组分氧化物半导体(非专利文献2至4)。此外已经证实，包括这种In-Ga-Zn基氧化物的氧化物半导体可适用于薄膜晶体管的沟道层(专利文献5和非专利文献5、6)。[专利文献][专利文献1]日本公布专利申请No.S60-198861[专利文献2]日本公布专利申请No.H8-264794[专利文献3]PCT国际申请的日文译文No.H11-505377[专利文献4]日本公布专利申请No.2000-150900[专利文献5]日本公布专利申请No.2004-103957[非专利文献][非专利文献1]M.W.Prins、K.O.Grosse-Holz、G.Muller、J.F.M.Cillessen、J.B.Giesbers、R.P.Weening和R.M.Wolf，“Aferroelectrictransparentthin-filmtransistor”，Appl.Phys.Lett,17June1996,Vol.68,pp.3650-3652[非专利文献2]M.Nakamura、N.Kimizuka和T.Mohri，“ThePhaseRelationsintheIn203-Ga2ZnO4-ZnOSystemat1350°C”，J.SolidStateChem.,1991,Vol.93,pp.298-315[非专利文档3]N.Kimizuka、M.Isobe和M.Nakamura，“SynthesesandSingle-CrystalDataofHomologousCompounds,In2O3(ZnO)m(m=3,4,and5),InGaO3(ZnO)3,andGa2O3(ZnO)m(m=7,8,9,and16)intheIn2O3-ZnGa2O4-ZnOSystem”，J.SolidStateChem.,1995,Vol.116,pp.170-178[非专利文献4]M.Nakamura、N.Kimizuka、T.Mohri和M.Isobe，“HomologousSeries,SynthesisandCrystalStructureofInFeO3(ZnO)m(m:naturalnumber)anditsIsostructuralCompound”，KOTAIBUTSURI(SOLIDSTATEPHYSICS)，1993,Vol.28,No.5,pp.317-327[非专利文献5]K.Nomura、H.Ohta、K.Ueda、T.Kamiya、M.Hirano和H.Hosono，“Thin-filmtransistorfabricatedinsingle-crystallinetransparentoxidesemiconductor”，SCIENCE,2003,Vol.300,pp.1269-1272[非专利文献6]K.Nomura、H.Ohta、A.Takagi、T.Kamiya、M.Hirano和H.Hosono，“Room-temperaturefabricationoftransparentflexiblethin-filmtransistorsusingamorphousoxidesemiconductors”，NATURE,2004,Vol.432,pp.488-492。
技术实现思路
薄膜晶体管是一种开关元件，它在一定量的电压(称作阈值电压(Vth))施加到栅电极时导通，而在小于该一定量电压被施加时截止。这个阈值电压(Vth)对应于在通过测量薄膜晶体管的电流电压特性所得到的曲线上升的起始点处的电压量。当阈值电压(Vth)越接近0V时，薄膜晶体管越好；可以说，阈值电压(Vth)为0V的薄膜晶体管是理想开关元件。在一些情况下，阈值电压在薄膜晶体管的制造过程中沿负或正方向偏移某个未指定因子。如果离0V的偏移量很大，则驱动电压增加，这引起半导体装置的功耗的增加。而且在使用氧化物半导体层以用于沟道的薄膜晶体管中，在一些情况下，阈值电压沿负或正方向偏移某个未指定因子。根据本专利技术的一个实施例的一个目的是提供一种包括薄膜晶体管的半导体装置，薄膜晶体管包括用于沟道的氧化物半导体层，并且具有优良的电特性；具体来说，是提供一种包括薄膜晶体管的半导体装置，其中减小阈值电压的改变和变化。根据本专利技术的一个实施例的另一个目的是提供一种包括薄膜晶体管的半导体装置，薄膜晶体管包括用于沟道的氧化物半导体层，并且其中沟道长度很小。根据本专利技术的一个实施例的另一个目的是提供一种包括薄膜晶体管的半导体装置，薄膜晶体管包括用于沟道的氧化物半导体层，并且极为可靠。为了将阈值电压调整到预期值，栅电极设置在氧化物半导体层之上和之下。氧化物半导体层之下的栅电极(它可称作第一栅电极)具有与栅极布线相同的电位，而氧化物半导体层之上的栅电极(它可称作第二栅电极或背栅电极)具有等于或低于薄膜晶体管的源极电位的电位。在第一栅电极和第二栅电极具有不同电位的情况下，可控制TFT的电特性、如阈值电压。例如，通过将第二栅电极电位设置为地电位(GND)，可阻挡静电。此外，如果第一栅电极和第二栅电极电连接并且设置为相同电位，则栅极电压可从氧化物半导体层之上和之下的第一栅电极和第二栅电极施加到氧化物半导体层。另外，为了形成欧姆接触，在氧化物半导体层与源电极层(或者漏电极层)之间特意形成其载流子浓度比氧化物半导体层要高的缓冲层(源区和漏区)。注意，缓冲层具有n型导电，并且可称作n+型区域。在源区和漏区称作n+型区域(N+型区域)的情况下，用作沟道形成区的IGZO半导体层又可称作i型区域(I型区域)，其与n+区域相反。NI结通过提供缓冲层来形成，使得可获得提供有具有5μm或以下的短沟道长度和高场效应迁移率的薄膜晶体管的半导体装置。另外，在形成氧化物半导体层之后的过程中所产生的等离子体中包含离子、特别是氢基团的情况下，存在曝露于等离子体的氧化物半导体层的表面受到损伤的可能性。此外，存在氧化物半导体层也被在形成氧化物半导体层之后的过程中所产生的等离子体的电荷损伤的可能性。特别地，在其载流子浓度比氧化物半导体层要高的缓冲层(源区和漏区)特意设置于氧化物半导体层与源电极层(或者漏电极层)之间的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：第一栅电极；第二栅电极；所述第一栅电极和所述第二栅电极之上的第一绝缘层；所述第一绝缘层之上的第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层；与所述第一氧化物半导体层接触的第一电极层和第二电极层，所述第二电极层电连接到所述第二栅电极；所述第一氧化物半导体层和所述第二氧化物半导体层之上的第二绝缘层；与所述第一氧化物半导体层重叠的第三栅电极，所述第二绝缘层介于所述第三栅电极和所述第一氧化物半导体层之间；以及与所述第二氧化物半导体层重叠的第四栅电极，所述第二绝缘层介于所述第四栅电极和所述第二氧化物半导体层之间，其中在所述第一氧化物半导体层的沟道宽度方向上，所述第一栅电极和所述第三栅电极超出所述第一氧化物半导体层的侧边缘而延伸。

【技术特征摘要】
2009.03.27 JP 2009-0802021.一种半导体装置，包括：第一栅电极；第二栅电极；所述第一栅电极和所述第二栅电极之上的第一绝缘层；所述第一绝缘层之上的第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层；与所述第一氧化物半导体层接触的第一电极层和第二电极层，所述第二电极层电连接到所述第二栅电极；所述第一氧化物半导体层和所述第二氧化物半导体层之上的第二绝缘层；与所述第一氧化物半导体层重叠的第三栅电极，所述第二绝缘层介于所述第三栅电极和所述第一氧化物半导体层之间；以及与所述第二氧化物半导体层重叠的第四栅电极，所述第二绝缘层介于所述第四栅电极和所述第二氧化物半导体层之间，其中在所述第一氧化物半导体层的沟道宽度方向上，所述第一栅电极和所述第三栅电极超出所述第一氧化物半导体层的侧边缘而延伸。2.一种半导体装置，包括：第一栅电极；第二栅电极；所述第一栅电极和所述第二栅电极之上的第一绝缘层；所述第一绝缘层之上的第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层；与所述第一氧化物半导体层接触的第一电极层和第二电极层，所述第二电极层电连接到所述第二栅电极；所述第一氧化物半导体层、所述第二氧化物半导体层、所述第一电极层和所述第二电极层之上的第二绝缘层；所述第二绝缘层之上的第三绝缘层；与所述第一氧化物半导体层重叠的第三栅电极，所述第三绝缘层介...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，阿部贵征，宍户英明，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP