半导体装置、该半导体装置的制造方法以及包括该半导体装置的显示装置制造方法及图纸

提高包括氧化物半导体膜的晶体管的场效应迁移率及可靠性。本发明专利技术的一个实施方式是一种包括栅电极、栅电极上的绝缘膜、绝缘膜上的氧化物半导体膜以及氧化物半导体膜上的一对电极的半导体装置。氧化物半导体膜包括第一氧化物半导体膜、第一氧化物半导体膜上的第二氧化物半导体膜以及第二氧化物半导体膜上的第三氧化物半导体膜。第一氧化物半导体膜、第二氧化物半导体膜及第三氧化物半导体膜包括相同的元素。第二氧化物半导体膜包括其结晶性比第一氧化物半导体膜和第三氧化物半导体膜中的一方或双方低的区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、该半导体装置的制造方法以及包括该半导体装置的显示装置
本专利技术的一个实施方式涉及一种具有氧化物半导体膜的半导体装置及该半导体装置的制造方法。本专利技术的一个实施方式涉及一种包括该半导体装置的显示装置。注意，本专利技术的一个实施方式不局限于上述
本说明书等所公开的专利技术的一个实施方式的
涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本专利技术的一个实施方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(compositionofmatter)。本专利技术的一个实施方式尤其涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、其驱动方法或其制造方法。在本说明书等中，半导体装置一般是指能够通过利用半导体特性工作的装置。晶体管、半导体电路、运算装置及存储装置等半导体元件都是半导体装置的一个实施方式。摄像装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、电光装置、发电装置(包括薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等)及电子设备可以包括半导体装置。
技术介绍
作为可用于晶体管的半导体材料，氧化物半导体受到瞩目。例如，专利文献1公开了如下半导体装置：层叠有多个氧化物半导体层，在该多个氧化物半导体层中，被用作沟道的氧化物半导体层包含铟及镓，并且使铟的比率比镓的比率高，而场效应迁移率(有时，简称为迁移率或μFE)得到提高的半导体装置。非专利文献1公开了包含铟、镓及锌的氧化物半导体具有以In1-xGa1+xO3(ZnO)m(x为满足-1≤x≤1的数，m为自然数)表示的同系物相(homologousseries)。此外，非专利文献1公开了同系物相的固溶区域(solidsolutionrange)。例如，在m＝1的情况下的同系物相的固溶区域中，x在-0.33至0.08的范围内，并且在m＝2的情况下的同系物相的固溶区域中，x在-0.68至0.32的范围内。[参照文献][专利文献][专利文献1]日本专利申请公开第2014-007399号公报[非专利文献][非专利文献1]M.Nakamura，N.Kimizuka，andT.Mohri，“ThePhaseRelationsintheIn2O3-Ga2ZnO4-ZnOSystemat1350℃”，J.SolidStateChem.，1991，Vol.93，pp.298-315
技术实现思路
将氧化物半导体膜用作沟道区域的晶体管的场效应迁移率优选尽量高。然而，当场效应迁移率得到提高时，该晶体管的特性有容易成为常开启状态的问题。注意，“常开启状态”是指即使不对栅电极施加电压也有沟道，而电流流过晶体管的状态。此外，在将氧化物半导体膜用于沟道区域的晶体管中，形成在氧化物半导体膜中的氧缺陷对晶体管特性造成负面影响。例如，形成在氧化物半导体膜中的氧缺陷与氢键合以成为载流子供应源。产生在氧化物半导体膜中的载流子供应源导致具有氧化物半导体膜的晶体管的电特性变动，典型的是，导致包括氧化物半导体膜的晶体管的阈值电压的漂移。例如，在氧化物半导体膜中的氧缺陷量过多时，晶体管的阈值电压向负方向漂移而晶体管具有常开启特性。因此，尤其是在氧化物半导体膜的沟道区域中，氧缺陷量优选少，或者为不呈现常开启特性的量。鉴于上述问题，本专利技术的一个实施方式的目的是提高具有氧化物半导体膜的晶体管的场效应迁移率及可靠性。本专利技术的一个实施方式的其他目的是抑制具有氧化物半导体膜的晶体管的电特性变动来提高该晶体管的可靠性。本专利技术的一个实施方式的其他目的是提供一种低功耗的半导体装置。本专利技术的一个实施方式的其他目的是提供一种新颖的半导体装置。本专利技术的一个实施方式的其他目的是提供一种新颖的显示装置。注意，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。本专利技术的一个实施方式并不需要实现所有上述目的。上述目的以外的目的从说明书等的记载看来是显而易见的，并可以从说明书等中抽取上述目的以外的目的。本专利技术的一个实施方式是一种包括栅电极、栅电极上的绝缘膜、绝缘膜上的氧化物半导体膜以及氧化物半导体膜上的一对电极的半导体装置。氧化物半导体膜包括第一氧化物半导体膜、第一氧化物半导体膜上的第二氧化物半导体膜以及第二氧化物半导体膜上的第三氧化物半导体膜。第一氧化物半导体膜、第二氧化物半导体膜及第三氧化物半导体膜都包含相同的元素。第二氧化物半导体膜包括其结晶性比第一氧化物半导体膜和第三氧化物半导体膜中的一方或双方低的区域。在上述实施方式中，优选的是，第一氧化物半导体膜、第二氧化物半导体膜及第三氧化物半导体膜分别独立地包含In、M(M为Al、Ga、Y或Sn)和Zn。在上述实施方式中，优选的是，In、M及Zn的原子个数比为In:M:Zn＝4:2:3或其附近，并且当In的比率为4时，M的比率为1.5以上且2.5以下，Zn的比率为2以上且4以下。在上述实施方式中，优选的是，In、M及Zn的原子个数比为In:M:Zn＝5:1:6或其附近，并且当In的比率为5时，M的比率为0.5以上且1.5以下，Zn的比率为5以上且7以下。在上述实施方式中，第二氧化物半导体膜优选为包括包含InaMbZncOd(M表示Al、Ga、Y或Sn，a、b、c及d表示任意数)的第一区域及包含InxZnyOz(x、y及z表示任意数)的第二区域的复合氧化物半导体。在上述实施方式中，第二氧化物半导体膜优选包括比第一氧化物半导体膜和第三氧化物半导体膜中的一方或双方厚的区域。在上述实施方式中，优选的是，第一氧化物半导体膜和第三氧化物半导体膜中的一方或双方包括结晶部，且该结晶部具有c轴取向性。本专利技术的其他实施方式是一种包括上述实施方式中任一个所述的半导体装置以及显示元件的显示装置。本专利技术的其他实施方式是一种包括该显示装置以及触摸传感器的显示模块。本专利技术的其他实施方式是一种包括上述实施方式中任一个所述的半导体装置、显示装置或显示模块以及操作键或电池的电子设备。本专利技术的其他方式是一种具有氧化物半导体膜的半导体装置的制造方法，其包括形成栅电极的步骤、在栅电极上形成绝缘膜的步骤、在绝缘膜上形成氧化物半导体膜的步骤以及在氧化物半导体膜上形成一对电极的步骤。形成氧化物半导体膜的步骤包括形成第一氧化物半导体膜的步骤、在第一氧化物半导体膜上形成第二氧化物半导体膜的步骤以及在第二氧化物半导体膜上形成第三氧化物半导体膜的步骤，并且，第一氧化物半导体膜、第二氧化物半导体膜及第三氧化物半导体膜使用溅射装置在真空中连续地形成。在上述实施方式中，第二氧化物半导体膜优选在比第一氧化物半导体膜和第三氧化物半导体膜中的一方或双方低的氧分压下形成。本专利技术的一个实施方式可以提高具有氧化物半导体膜的晶体管的场效应迁移率及可靠性。本专利技术的一个实施方式可以抑制具有氧化物半导体膜的晶体管的电特性变动并提高该晶体管的可靠性。本专利技术的一个实施方式可以提供一种低功耗的半导体装置。本专利技术的一个实施方式可以提供一种新颖的半导体装置。本专利技术的一个实施方式可以提供一种新颖的显示装置。注意，上述效果的记载不妨碍其他效果的存在。本专利技术的一个实施方式并不需要实现所有上述效果。另外，从说明书、附图、权利要求书等的记载中可明显得知上述以外的效果，而可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽取上述以外的效果。附图说明图1A至图1C是示出半导体装置的俯视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：栅电极；所述栅电极上的绝缘膜；所述绝缘膜上的氧化物半导体膜；以及所述氧化物半导体膜上的一对电极，其中，所述氧化物半导体膜包括：第一氧化物半导体膜；所述第一氧化物半导体膜上的第二氧化物半导体膜；以及所述第二氧化物半导体膜上的第三氧化物半导体膜，所述第一氧化物半导体膜、所述第二氧化物半导体膜及所述第三氧化物半导体膜包含相同的元素，并且，所述第二氧化物半导体膜包括其结晶性比所述第一氧化物半导体膜和所述第三氧化物半导体膜中的一方或双方低的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.04 JP 2016-041739;2016.03.11 JP 2016-048701.一种半导体装置，包括：栅电极；所述栅电极上的绝缘膜；所述绝缘膜上的氧化物半导体膜；以及所述氧化物半导体膜上的一对电极，其中，所述氧化物半导体膜包括：第一氧化物半导体膜；所述第一氧化物半导体膜上的第二氧化物半导体膜；以及所述第二氧化物半导体膜上的第三氧化物半导体膜，所述第一氧化物半导体膜、所述第二氧化物半导体膜及所述第三氧化物半导体膜包含相同的元素，并且，所述第二氧化物半导体膜包括其结晶性比所述第一氧化物半导体膜和所述第三氧化物半导体膜中的一方或双方低的区域。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一氧化物半导体膜、所述第二氧化物半导体膜及所述第三氧化物半导体膜都独立地包含In、M和Zn，并且所述M表示Al、Ga、Y或Sn。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述In、所述M及所述Zn的原子个数比为In:M:Zn＝4:2:3或In:M:Zn＝4:2:3附近，并且在所述In的比率为4时，所述M的比率为1.5以上且2.5以下，且所述Zn的比率为2以上且4以下。4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述In、所述M及所述Zn的原子个数比为In:M:Zn＝5:1:6或In:M:Zn＝5:1:6附近，并且在所述In的比率为5时，所述M的比率为0.5以上且1.5以下，且所述Zn的比率为5以上且7以下。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第二氧化物半导体膜是复合氧化物半导体，包括：包含InaMbZncOd的第一区域；以及包...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，肥塚纯一，冈崎健一，中泽安孝，
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