半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种抑制氧化物半导体层中的氧缺陷的增加的半导体装置。此外，提供一种电特性良好的半导体装置。此外，提供一种可靠性高的半导体装置。在其沟道形成区域包括氧化物半导体层的半导体装置中，使用以与氧化物半导体层的下侧接触的方式设置的氧化物绝缘膜和以与氧化物半导体层的上侧接触的方式设置的栅极绝缘膜，将该氧化物绝缘膜或该栅极绝缘膜中的氧供应到氧化物半导体层中。此外，通过作为用于源电极层及漏电极层的金属膜使用导电氮化物，抑制氧扩散到该金属膜。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种抑制氧化物半导体层中的氧缺陷的增加的半导体装置。此外，提供一种电特性良好的半导体装置。此外，提供一种可靠性高的半导体装置。在其沟道形成区域包括氧化物半导体层的半导体装置中，使用以与氧化物半导体层的下侧接触的方式设置的氧化物绝缘膜和以与氧化物半导体层的上侧接触的方式设置的栅极绝缘膜，将该氧化物绝缘膜或该栅极绝缘膜中的氧供应到氧化物半导体层中。此外，通过作为用于源电极层及漏电极层的金属膜使用导电氮化物，抑制氧扩散到该金属膜。【专利说明】半导体装置
本专利技术涉及具有氧化物半导体的半导体装置以及该半导体装置的制造方法。在本说明书中，半导体装置是指通过利用半导体特性而能够工作的所有装置，因此电光装置、半导体电路以及电子设备都是半导体装置。
技术介绍
通过利用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜来构成晶体管(也称为薄膜晶体管(TFT))的技术引人注目。该晶体管被广泛地应用于如集成电路(IC)及图像显示装置(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，硅系半导体材料被广泛地周知，而作为其他材料，氧化物半导体膜受到注目。例如，在专利文献I中，已公开有作为晶体管的活性层使用包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的非晶氧化物半导体的晶体管。日本专利申请公开2006-165528号公报已知氧化物半导体中的氧缺陷成为施主，而当将氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域时，优选使用氧缺陷极少的氧化物半导体层。但是，即使在初期的氧化物半导体层中的氧缺陷少的情况下，也有可能因各种主要原因而氧缺陷增加。如果氧化物半导体层中的氧缺陷增加，则导致电特性的劣化，诸如晶体管的常导通化、泄漏电流的增大、压力施加所导致的阈值电压的漂移等。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个方式的课题之一是提供可以抑制氧化物半导体层中的氧缺陷的增加的半导体装置。此外，本专利技术的一个方式的课题之一是提供电特性良好的半导体装置。此外，本专利技术的一个方式的课题之一是提供可靠性高的半导体装置。在本专利技术的一个方式中，在其沟道形成区域包括氧化物半导体层的半导体装置中，使用以与氧化物半导体层的下侧接触的方式设置的氧化物绝缘膜和以与氧化物半导体层的上侧接触的方式设置的栅极绝缘膜，将该氧化物绝缘膜或该栅极绝缘膜中的氧供应到氧化物半导体层中。此外，通过作为用于源电极层及漏电极层的金属膜使用导电氮化物，抑制氧扩散或移动到该金属膜。更详细的说明如下。本专利技术的一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括:氧化物绝缘膜；形成在氧化物绝缘膜上的氧化物半导体层；与氧化物半导体层接触的第一源电极层及第一漏电极层；分别覆盖第一源电极层及第一漏电极层并与氧化物半导体层接触的第二源电极层及第二漏电极层；形成在氧化物绝缘膜、氧化物半导体层、第二源电极层及第二漏极电极层上的栅极绝缘膜；形成在栅极绝缘膜上并形成在与氧化物半导体层重叠的位置上的栅电极层；以及形成在栅极绝缘膜及栅电极层上的保护绝缘膜，栅极绝缘膜的一部分在第二源电极层及第二漏电极层的外侧与氧化物绝缘膜接触。此外，本专利技术的另一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括:氧化物绝缘膜；形成在氧化物绝缘膜上的氧化物半导体层；与氧化物半导体层接触的第一源电极层及第一漏电极层；分别与第一源电极层及第一漏电极层接触并与氧化物半导体层接触的第二源电极层及第二漏电极层；形成在氧化物绝缘膜、氧化物半导体层、第一源电极层、第一漏电极层、第二源电极层及第二漏电极层上的栅极绝缘膜；形成在栅极绝缘膜上并形成在与氧化物半导体层重叠的位置上的栅电极层；以及形成在栅极绝缘膜及栅电极层上的保护绝缘膜，栅极绝缘膜的一部分在第一源电极层及第一漏电极层的外侧与氧化物绝缘膜接触。在上述各结构中，第一源电极层及第一漏电极层优选为选自Al、Cr、Cu、Ta、T1、Mo和W中的至少一种的材料或以它们为主要成分的合金材料。此外，在上述各结构中，第一源电极层及第一漏电极层的端部优选具有台阶状的形状。此外，在上述各结构中，第二源电极层及第二漏电极层优选为选自氮化钽、氮化钛和钌中的至少一种的材料或以它们为主要成分的合金材料。此外，在上述各结构中，保护绝缘膜优选为氮化硅膜。此外，在上述各结构中，优选氧化物半导体层包含结晶相，并且结晶相的c轴平行于氧化物半导体层的法线向量。根据本专利技术的一个方式，可以提供抑制了氧化物半导体层中的氧缺陷的增加的半导体装置。此外，可以提供电特性良好的半导体装置。此外，可以提供可靠性高的半导体装置。【专利附图】【附图说明】图1A至图1E是说明半导体装置的截面图及俯视图；图2A至图2D是说明半导体装置的制造方法的图；图3A至图3D是说明半导体装置的制造方法的图；图4A和图4B是说明半导体装置的制造方法的图；图5A至图5C是说明半导体装置的截面图及俯视图；图6A至图6D是说明半导体装置的制造方法的图；图7A至图7D是说明半导体装置的截面图及俯视图；图8A和图8B是说明半导体装置的制造方法的图；图9A至图9C是说明半导体装置的截面图及俯视图；图1OA至图1OC是说明半导体装置的截面图及俯视图；图1lA和图1lB是半导体装置的截面图及电路图；图12A和图12B是半导体装置的电路图及斜视图；图13是半导体装置的方框图；图14是半导体装置的截面图；图15A至图15C是半导体装置的方框图；图16A至图16C是说明可以应用半导体装置的电子设备的图；图17A和图17B是示出对IGZO膜和钨膜的叠层进行SMS分析的结果的图；图18A和图18B是示出对IGZO膜和氮化钨膜的叠层进行SMS分析的结果的图；图19A和图19B是示出对IGZO膜和氮化钛膜的叠层进行SMS分析的结果的图；图20A和图20B是示出对IGZO膜和氮化钽膜的叠层、IGZO膜和氮化钛膜的叠层进行SIMS分析的结果的图；图21A和图21B是示出对IGZO膜和氮化钽膜的叠层、IGZO膜和氮化钛膜的叠层进行SIMS分析的结果的图；图22是IGZO膜的相对于蚀刻深度的薄层电阻值的测量结果的图；图23A和图23B是IGZO膜的相对于蚀刻深度的薄层电阻值的测量结果的图。【具体实施方式】参照附图对实施方式及实施例进行详细说明。但是，本专利技术不局限于以下说明，所属
的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本专利技术的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本专利技术不应该被解释为仅限定在下面所示的实施方式及实施例所记载的内容中。注意，在以下说明的专利技术的结构中，在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示同一部分或具有同样的功能的部分，而省略其重复说明。另外，在本说明书中，在使用极性不同的晶体管的情况或电路工作中的电流方向变化的情况等下，晶体管的“源极”及“漏极”的功能有时互相调换。因此，在本说明书中，术语“源极”和“漏极”可以互相调换。实施方式I在本实施方式中，使用【专利附图】【附图说明】本专利技术的一个方式的半导体装置。图1A、图1B、图1C、图1D和图1E是本专利技术的一个方式的晶体管的俯视图及截面图。图1A示出晶体管的俯视图，图1B相当于沿着图1A所示的点划线Xl-Yl的截面。此外，图1C相当于沿着图1A所示的点划线Vl-Wl的截面。此外，图1D是示出图1B所示的晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，须泽英臣，笹川慎也，田中哲弘，
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：