半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的一个方式的目的之一是提供一种具有稳定的电特性的晶体管。该晶体管包括：在衬底上形成的第一绝缘体；在第一绝缘体上形成的第一至第三氧化物绝缘体；在第三氧化物绝缘体上形成的第二绝缘体；在第二绝缘体上形成的第一导电体；以及在第一导电体上形成的第三绝缘体，其中，第一氧化物绝缘体及第二氧化物绝缘体的导带底能级比氧化物半导体的导带底能级更近于真空能级，第三氧化物绝缘体的导带底能级比第二氧化物绝缘体的导带底能级更近于真空能级，第一绝缘体包含氧，通过热脱附谱分析测量的从第一绝缘体脱离的氧分子量为1E14 molecules/cm

【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
本专利技术例如涉及一种晶体管及半导体装置。本专利技术例如涉及一种晶体管及半导体装置的制造方法。本专利技术例如涉及一种显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、处理器或电子设备。本专利技术涉及一种显示装置、液晶显示装置、发光装置、存储装置或电子设备的制造方法。本专利技术涉及一种显示装置、液晶显示装置、发光装置、存储装置或电子设备的驱动方法。注意，本专利技术的一个方式不局限于上述
本说明书等所公开的专利技术的一个方式的
涉及一种物体、方法或制造方法。此外，本专利技术的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(compositionofmatter)。在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。显示装置、发光装置、照明装置、电光装置、半导体电路以及电子设备有时包括半导体装置。
技术介绍
使用在具有绝缘表面的衬底上的半导体来形成晶体管的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于如集成电路和显示装置等的半导体装置。作为可以应用于晶体管的半导体，已知有硅。作为用于晶体管的半导体的硅，根据用途使用非晶硅或多晶硅。例如，作为包括在大型显示装置中的晶体管，优选使用已确立了大面积衬底上的成膜技术的非晶硅。另一方面，作为在同一衬底上形成有驱动电路的高功能的显示装置的晶体管，优选使用可以形成具有高场效应迁移率的晶体管的多晶硅。作为多晶硅的形成方法，已知对非晶硅进行高温的加热处理或激光处理的方法。近年来，对包括氧化物半导体(典型的是In-Ga-Zn氧化物)的晶体管积极地进行了开发。氧化物半导体自早期就已开始被研究，于1988年公开了可应用于半导体元件的结晶In-Ga-Zn氧化物(参照专利文献1)。于1995年专利技术了包括氧化物半导体的晶体管，并公开了其电特性(参照专利文献2)。包括氧化物半导体的晶体管具有与包括非晶硅或多晶硅的晶体管不同的特征。例如，已知使用了包括氧化物半导体的晶体管的显示装置的功耗低。氧化物半导体可以利用溅射法等形成，所以可以被用于包括在大型显示装置中的晶体管。包括氧化物半导体的晶体管具有高场效应迁移率，所以可以实现在同一衬底上形成有驱动电路的高功能的显示装置。此外，因为可以将包括非晶硅的晶体管的生产设备的一部分改良而利用，所以还具有可以抑制设备投资的优点。[参考文献][专利文献][专利文献1]日本专利申请公开第昭63-239117[专利文献2]日本PCT国际申请翻译第平11-505377
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种具有稳定的电特性的晶体管。本专利技术的另一个目的是提供一种关闭状态(off-state)时的泄漏电流小的晶体管。本专利技术的另一个目的是提供一种具有高频率特性的晶体管。本专利技术的另一个目的是提供一种具有常关闭(normally-off)的电特性的晶体管。本专利技术的另一个目的是提供一种亚阈值摆幅值小的晶体管。本专利技术的另一个目的是提供一种可靠性高的晶体管。本专利技术的另一个目的是提供一种包括上述晶体管的半导体装置。本专利技术的另一个目的是提供一种包括该半导体装置的模块。本专利技术的另一个目的是提供一种包括该半导体装置或该模块的电子设备。本专利技术的另一个目的是提供一种新颖的半导体装置。本专利技术的另一个目的是提供一种新颖的模块。本专利技术的另一个目的是提供一种新颖的电子设备。注意，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽出上述以外的目的。本专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括：衬底上的第一绝缘体；第一绝缘体上的第一氧化物绝缘体；与第一氧化物绝缘体的顶面的至少一部分接触的氧化物半导体；与氧化物半导体的顶面的至少一部分接触的第二氧化物绝缘体；与第二氧化物绝缘体的顶面的至少一部分接触的第三氧化物绝缘体；第三氧化物绝缘体上的第二绝缘体；第二绝缘体上的第一导电体；以及第一导电体上的第三绝缘体。第一氧化物绝缘体的导带底能级比氧化物半导体的导带底能级更近于真空能级。第二氧化物绝缘体的导带底能级比氧化物半导体的导带底能级更近于真空能级。第三氧化物绝缘体的导带底能级比第二氧化物绝缘体的导带底能级更近于真空能级。第一绝缘体包含氧。通过热脱附谱分析测量的从第一绝缘体脱离的氧分子量为1.0×1014molecules/cm2以上且1.0×1016molecules/cm2以下。本专利技术的另一个方式是一种半导体装置，包括：衬底上的第一绝缘体；第一绝缘体上的第一氧化物绝缘体；与第一氧化物绝缘体的顶面的至少一部分接触的氧化物半导体；与氧化物半导体的顶面的至少一部分接触的第二氧化物绝缘体；与第二氧化物绝缘体的顶面的至少一部分接触的第三氧化物绝缘体；第三氧化物绝缘体上的第二绝缘体；第二绝缘体上的第一导电体；以及第一导电体上的第三绝缘体。第一氧化物绝缘体的能隙比氧化物半导体的能隙大。第二氧化物绝缘体的能隙比氧化物半导体的能隙大。第三氧化物绝缘体的能隙比第二氧化物绝缘体的能隙大。第一绝缘体包含氧。通过热脱附谱分析测量的从第一绝缘体脱离的氧分子量为1.0×1014molecules/cm2以上且1.0×1016molecules/cm2以下。上述半导体装置中可以还包括第二导电体及第三导电体，其中第二导电体与第二氧化物绝缘体的顶面的至少一部分接触并与第三氧化物绝缘体的底面的至少一部分接触，第三导电体与第二氧化物绝缘体的顶面的至少一部分接触并与第三氧化物绝缘体的底面的至少一部分接触，第一导电体的至少一部分不与第二导电体及第三导电体重叠。在上述半导体装置中，第二导电体及第三导电体还可以在不与第一氧化物绝缘体及氧化物半导体重叠的区域中与第二氧化物绝缘体的顶面接触。上述半导体装置可以还包括第二导电体及第三导电体，其中第二导电体与氧化物半导体的顶面的至少一部分接触并与第二氧化物绝缘体的底面的至少一部分接触，第三导电体与氧化物半导体的顶面的至少一部分接触并与第二氧化物绝缘体的底面的至少一部分接触，第一导电体的至少一部分不与第二导电体及第三导电体重叠。在上述半导体装置中，第三氧化物绝缘体也可以包含元素M(Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、Sn或Hf)、锌及氧。在上述半导体装置中，第二导电体及第三导电体也可以具有叠层结构，第二导电体及第三导电体的上侧的层也可以具有包含选自银、铜、钌、铱、铂及金中的一种以上的元素的金属或包含选自银、铜、钌、铱、铂及金中的一种以上的元素的氧化物。本专利技术的另一个方式是一种半导体装置，包括：衬底上的第一绝缘体；第一绝缘体上的第一氧化物绝缘体；与第一氧化物绝缘体的顶面的至少一部分接触的氧化物半导体；与氧化物半导体的顶面的至少一部分接触的第一导电体；与氧化物半导体的顶面的至少一部分接触的第二导电体；在第一导电体及第二导电体上且与氧化物半导体的顶面的至少一部分接触的第二氧化物绝缘体；第二氧化物绝缘体上的第二绝缘体；在第二绝缘体上且其至少一部分不与第一导电体及第二导电体重叠的第三导电体；以及在第三导电体上且其至少一部分与第一绝缘体的顶面接触的第三绝缘体。第一氧化物绝缘体及第二氧化物绝缘体的导带底能级比氧化物半导体的导带底能级更近于真空能级。第一绝缘体及第三绝缘体所接触的区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：衬底上的第一绝缘体；所述第一绝缘体上的第一氧化物绝缘体；与所述第一氧化物绝缘体接触的氧化物半导体；与所述氧化物半导体接触的第二氧化物绝缘体；与所述第二氧化物绝缘体接触的第三氧化物绝缘体；所述第三氧化物绝缘体上的第二绝缘体；所述第二绝缘体上的第一导电体；以及所述第一导电体上的第三绝缘体,其中，所述第一氧化物绝缘体及所述第二氧化物绝缘体的导带底能级比所述氧化物半导体的导带底能级更近于真空能级，所述第三氧化物绝缘体的导带底能级比所述第二氧化物绝缘体的所述导带底能级更近于所述真空能级，并且，通过热脱附谱分析测量的从所述第一绝缘体脱离的氧分子量为1.0×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.10 JP 2014-249819;2015.05.11 JP 2015-096661.一种半导体装置，包括：衬底上的第一绝缘体；所述第一绝缘体上的第一氧化物绝缘体；与所述第一氧化物绝缘体接触的氧化物半导体；与所述氧化物半导体接触的第二氧化物绝缘体；与所述第二氧化物绝缘体接触的第三氧化物绝缘体；所述第三氧化物绝缘体上的第二绝缘体；所述第二绝缘体上的第一导电体；以及所述第一导电体上的第三绝缘体,其中，所述第一氧化物绝缘体及所述第二氧化物绝缘体的导带底能级比所述氧化物半导体的导带底能级更近于真空能级，所述第三氧化物绝缘体的导带底能级比所述第二氧化物绝缘体的所述导带底能级更近于所述真空能级，并且，通过热脱附谱分析测量的从所述第一绝缘体脱离的氧分子量为1.0×1014molecules/cm2以上且1.0×1016molecules/cm2以下。2.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括：与所述第二氧化物绝缘体及所述第三氧化物绝缘体接触的第二导电体及第三导电体，其中所述第一导电体的一部分不与所述第二导电体及所述第三导电体重叠。3.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括：与所述氧化物半导体及所述第二氧化物绝缘体接触的第二导电体及第三导电体，其中所述第一导电体的一部分不与所述第二导电体及所述第三导电体重叠。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第三氧化物绝缘体包括元素M(钛、镓、钇、锆、镧、铈、钕、锡或铪)、锌及氧。5.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述第二导电体及所述第三导电体都具有叠层结构，并且所述第二导电体及所述第三导电体的上侧的层包括选自银、铜、钌、铱、铂及金中的一种以上的元素。6.根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述第二导电体及所述第三导电体都具有叠层结构，并且所述第二导电体及所述第三导电体的上侧的层包括选自银、铜、钌、铱、铂及金中的一种以上的元素。7.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括：第四导电体；以及第四绝缘体，其中所述第四导电体被形成在所述衬底上且在所述第一绝缘体下方，所述第四绝缘体被形成在所述第四导电体与所述第一绝缘体之间，并且所述第四绝缘体是包括硼、铝、硅、钪、钛、镓、钇、锆、铟、镧、铈、钕、铪或铊的氧化物或氮化物。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一氧化物绝缘体、所述氧化物半导体及所述第二氧化物绝缘体各包括铟、元素M(钛、镓、钇、锆、镧、铈、钕、锡或铪)、锌及氧。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第三绝缘体包括氧及铝。10.一种半导体装置，包括：衬底上的第一绝缘体；所述第一绝缘体上的第一氧化物绝缘体；与所述第一氧化物绝缘体接触的氧化物半导体；与所述氧化物半导体接触的第二氧化物绝缘体；与所述第二氧化物绝缘体接触的第三氧化物绝缘体；所述第三氧化物绝缘体上的第二绝缘体；所述第二绝缘体上的第一导电体；以及所述第一导电体上的第三绝缘体,其中，所述第一氧化物绝缘体及所述第二氧化物绝缘体的能隙比所述氧化物半导体的能隙大，所述第三氧化物绝缘体的能隙比所述第二氧化物绝缘体的所述能隙大，并且，通过热脱附谱分析测量的从所述第一绝缘体脱离的氧分子量为1.0×1014molecules/cm2以上且1.0×1016molecules/cm2以下。11.根据权利要求10所述的半导体装置，还包括：与所述第二氧化物绝缘体及所述第三氧化物绝缘体接触的第二导电体及第三导电体，其中所述第一导电体的一部分不与所述第二导电体及所述第三导电体重叠。12.根据权利要求10所述的半导体装置，还包括：与所述氧化物半导体及所述第二氧化物绝缘体接触的第二导电体及第三导电体，其中所述第一导电体的一部分不与所述第二导电体及所述第三导电体重叠。13.根据权利要求10所述的半导体装置，其中所述第三氧化物绝缘体包括元素M(钛、镓、钇、锆、镧、铈、钕、锡或铪)、锌及氧。14.根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述第二导电体及所述第三导电体都具有叠层结构，并且所述第二导电体及所述第三导电体的上侧的层包括选自银、铜、钌、铱、铂及金中的一种以上的元素。15.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述第二导电体及所述第三导电体都具有叠层结构，并且所述第二导电体及所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，田中哲弘，下村明久，山根靖正，德丸亮，佐藤裕平，筒井一寻，
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