半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种适合于微型化及高集成化的可靠性高的半导体装置。该半导体装置包括：第一绝缘体；第一绝缘体上的晶体管；晶体管上的第二绝缘体；嵌入在第二绝缘体的开口中的第一导电体；第一导电体上的阻挡层；在第二绝缘体及阻挡层上的第三绝缘体；以及第三绝缘体上的第二导电体。第一绝缘体、第三绝缘体及阻挡层对氧及氢具有阻挡性。第二绝缘体包括过剩氧区域。晶体管包括氧化物半导体。阻挡层、第三绝缘体及第二导电体被用作电容器。

Semiconductor Device and Its Manufacturing Method

The invention provides a semiconductor device with high reliability suitable for miniaturization and high integration. The semiconductor device includes: a first insulator; a transistor on the first insulator; a second insulator on the transistor; a first conductor embedded in the opening of the second insulator; a barrier layer on the first conductor; a third insulator on the second insulator and the barrier layer; and a second conductor on the third insulator. \u3002 The first insulator, the third insulator and the barrier layer are barrier to oxygen and hydrogen. The second insulator includes the excess oxygen area. Transistors include oxide semiconductors. The barrier layer, the third insulator and the second conductor are used as capacitors.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及一种物体、方法或制造方法。本专利技术涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(compositionofmatter)。本专利技术的一个实施方式涉及一种半导体装置、发光装置、显示装置、电子设备、照明装置以及这些装置中的任一个的制造方法。尤其是，本专利技术的一个实施方式涉及以安装在电源电路中的功率装置、存储器或CPU等LSI、以及包括晶闸管、转换器、图像传感器等的半导体集成电路为部件而安装的电子设备。本专利技术的一个实施方式例如涉及一种利用有机电致发光(Electroluminescence，以下也称为EL)现象的发光装置以及该发光装置的制造方法。注意，本专利技术的一个实施方式不局限于上述
在本说明书中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性起作用的所有装置。电光装置、半导体电路及电子设备有时包括半导体装置。
技术介绍
近年来，对包括半导体元件的LSI(CPU或存储器等)已在进行开发。此外，CPU包括从半导体晶片分开的半导体集成电路(至少包括晶体管及存储器)并是形成有作为连接端子的电极的半导体元件的集合体。包括存储器或CPU等LSI的半导体电路安装在电路衬底例如安装在印刷线路板上，并用作各种电子设备的部件之一。通过使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜形成晶体管的技术受到注目。该晶体管被广泛地应用于集成电路(IC)、图像显示装置(简单地记载为显示装置)等的电子设备。作为可以应用于晶体管的半导体薄膜，硅类半导体材料被广泛地周知。作为其他材料，氧化物半导体受到关注。已知包括氧化物半导体的晶体管的非导通状态下的泄漏电流极低。例如，应用了包括氧化物半导体的晶体管的泄漏电流低的特性的低功耗CPU等已被公开(参照专利文献1)。虽然包括氧化物半导体的晶体管的工作速度比包括非晶硅的晶体管的工作速度快，且与包括多晶硅的晶体管相比更容易制造，但是，已知包括氧化物半导体的晶体管具有电特性容易变动而导致其可靠性低的问题。例如，有时在偏压-热压力测试(BT测试)后，晶体管的阈值电压会变动。[参考文献][专利文献][专利文献1]日本专利申请公开第2012-257187号公报
技术实现思路
本专利技术的一个实施方式的目的是提高包括氧化物半导体的半导体装置的可靠性。此外，包括氧化物半导体的晶体管具有如下问题：容易具有常开启特性；以及在驱动电路中难以设置适当地工作的逻辑电路。于是，本专利技术的一个实施方式的目的是在包括氧化物半导体的晶体管中得到常关闭特性。其他的目的是提供一种可靠性高的晶体管。其他的目的是提供一种在非导通状态下具有极低的泄漏电流的晶体管。其他的目的是提供一种可靠性高的半导体装置。其他的目的是提供一种生产率高的半导体装置。其他的目的是提供一种成品率高的半导体装置。其他的目的是提供一种占有面积小的半导体装置。或者，目的之一是提供一种集成度高的半导体装置。其他的目的是提供一种工作速度快的半导体装置。其他的目的是提供一种低功耗的半导体装置。其他的目的是提供一种新颖的半导体装置。其他的目的是提供一种包括上述半导体装置中的任一个的模块。其他的目的是提供一种包括上述半导体装置中的任一个或该模块的电子设备。注意，这些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。其他目的从说明书、附图以及权利要求书等的记载中是显然而易见的，并且可以从所述记载中抽出。本专利技术的一个实施方式是一种半导体装置，包括：第一绝缘体；第一绝缘体上的晶体管；晶体管上的第二绝缘体；嵌入第二绝缘体的开口中的第一导电体；第一导电体上的阻挡层；第二绝缘体上及阻挡层上的第三绝缘体；以及第三绝缘体上的第二导电体。第一绝缘体、第三绝缘体及阻挡层对氧及氢具有阻挡性。第二绝缘体包括过剩氧区域。晶体管包含氧化物半导体。阻挡层、第三绝缘体、第二导电体被用作电容器。本专利技术的一个实施方式是一种半导体装置，包括：第一绝缘体；第一绝缘体上的晶体管；晶体管上的第二绝缘体；嵌入第二绝缘体的开口中的第一导电体；第一导电体上的阻挡层；第二绝缘体上及阻挡层上的第三绝缘体；以及第三绝缘体上的第二导电体。第一绝缘体、第三绝缘体及阻挡层对氧及氢具有阻挡性。第二绝缘体包括过剩氧区域。晶体管包含氧化物半导体。第一导电体、阻挡层、第三绝缘体、第二导电体被用作电容器。在上述结构中的任一个中，在设置有晶体管的区域的边缘，第一绝缘体与阻挡层接触，以包围晶体管及第二绝缘体。在上述结构中的任一个中，阻挡层具有包括具有导电性的膜和具有绝缘性的膜的叠层结构。在上述结构中的任一个中，第一导电体被用作布线。本专利技术的一个实施方式是一种半导体晶片，包括：上述结构中的任一个中的多个半导体装置；以及用于切割的区域。本专利技术的一个实施方式是一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：形成对氧及氢具有阻挡性的第一绝缘体；在第一绝缘体上形成晶体管；在晶体管上形成第二绝缘体；在第二绝缘体中形成到达晶体管的开口；在开口及第二绝缘体上形成第一导电体；去除第一导电体的一部分，使第二绝缘体的顶面露出，以在第二绝缘体中嵌入第一导电体；在第一导电体上形成对氧及氢具有阻挡性的阻挡层；在对阻挡层及第二绝缘体进行氧等离子体处理之后，在阻挡层及第二绝缘体上形成对氧及氢具有阻挡性的第三绝缘体；以及通过在隔着第三绝缘体与第一导电体重叠的区域中形成第二导电体，形成电容器。在上述结构中，阻挡层包含通过ALD法形成的氮化钽。在上述结构中，阻挡层包含通过ALD法形成的氧化铝。在上述结构中，第三绝缘体包含通过溅射法形成的氧化铝。在包括具有氧化物半导体的晶体管的半导体装置中可以抑制电特性变动且提高可靠性。本专利技术的一个实施方式可以提供一种通态电流(on-statecurrent)大的具有氧化物半导体的晶体管。本专利技术的一个实施方式可以提供一种关态电流(off-statecurrent)小的具有氧化物半导体的晶体管。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。或者，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包括该半导体装置的模块。本专利技术的一个实施方式可以提供一种包括该半导体装置或该模块的电子设备。注意，这些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具有所有上述效果。其他效果从说明书、附图以及权利要求书等的记载中是显然而易见的，并且可以从所述记载中抽出。附图说明图1是说明根据一个实施方式的半导体装置的截面结构的图。图2是说明根据一个实施方式的半导体装置的截面结构的图。图3是说明根据一个实施方式的半导体装置的截面结构的图。图4是说明根据一个实施方式的半导体装置的截面结构的图。图5是说明根据一个实施方式的半导体装置的截面结构的图。图6是说明根据一个实施方式的半导体装置的截面结构的图。图7A及图7B各自是说明根据一个实施方式的半导体装置的截面结构的图。图8A及图8B各自是一个实施方式的半导体装置的电路图。图9A及图9B是说明根据一个实施方式的半导体装置的截面结构的图。图10A是一个实施方式的半导体装置的电路图，图10B是说明该半导体装置的截面结构的图。图11是说明根据一个实施方式的半导体装置的截面结构的图。图12A至图12D是说明根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：在第一晶体管上形成第一绝缘体，该第一晶体管的沟道形成区域包括半导体衬底的一部分；在所述第一绝缘体上形成第二晶体管，该第二晶体管的沟道形成区域包括氧化物半导体；在所述第二晶体管上形成第二绝缘体；在所述第二绝缘体中形成开口，该开口到达所述第二晶体管；在所述第二绝缘体上形成第一导电体，该第一导电体嵌入在所述第二绝缘体的所述开口中；去除所述第一导电体的一部分，以使所述第二绝缘体的顶面露出；在所述第一导电体上形成阻挡层；对所述阻挡层及所述第二绝缘体进行氧等离子体处理；在所述阻挡层及所述第二绝缘体上形成第三绝缘体；以及在所述第三绝缘体上形成第二导电体，其中，所述阻挡层、所述第三绝缘体及所述第二导电体互相重叠且被用作电容器，并且，所述第一绝缘体、所述阻挡层及所述第三绝缘体都对氧及氢具有阻挡性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.12 JP 2016-0247941.一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：在第一晶体管上形成第一绝缘体，该第一晶体管的沟道形成区域包括半导体衬底的一部分；在所述第一绝缘体上形成第二晶体管，该第二晶体管的沟道形成区域包括氧化物半导体；在所述第二晶体管上形成第二绝缘体；在所述第二绝缘体中形成开口，该开口到达所述第二晶体管；在所述第二绝缘体上形成第一导电体，该第一导电体嵌入在所述第二绝缘体的所述开口中；去除所述第一导电体的一部分，以使所述第二绝缘体的顶面露出；在所述第一导电体上形成阻挡层；对所述阻挡层及所述第二绝缘体进行氧等离子体处理；在所述阻挡层及所述第二绝缘体上形成第三绝缘体；以及在所述第三绝缘体上形成第二导电体，其中，所述阻挡层、所述第三绝缘体及所述第二导电体互相重叠且被用作电容器，并且，所述第一绝缘体、所述阻挡层及所述第三绝缘体都对氧及氢具有阻挡性。2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述第二绝缘体包含通过CVD法形成的氧氮化硅。3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述阻挡层包含通过ALD法形成的氮化钽。4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述阻挡层包含通过ALD法形成的氧化铝。5.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述第三绝缘体包含通过溅射法形成的氧化铝。6.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中通过所述氧等...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，远藤佑太，加藤清，冈本悟，
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