半导体器件制造技术

本发明专利技术的半导体器件的制造方法包含以下步骤：在衬底上形成栅极电极；在栅极电极上形成栅极绝缘膜；形成氧化物半导体膜；在形成第一氧化物半导体膜的步骤之后，进行热处理以形成第二氧化物半导体膜；形成第一导电膜；形成包含厚度不同的区域的第一抗蚀剂掩模；利用第一抗蚀剂掩模蚀刻第二氧化物半导体膜及第一导电膜以形成第三氧化物半导体膜及第二导电膜；减小第一抗蚀剂掩模的尺寸以形成第二抗蚀剂掩模；利用第二抗蚀剂掩模选择性地蚀刻第二导电膜以除去第二导电膜的一部分，以便形成源极电极及漏极电极。

semiconductor device

A method of manufacturing a semiconductor device of the invention comprises the following steps: a gate electrode formed on a substrate; a gate insulating film is formed on the gate electrode; forming an oxide semiconductor film; after forming a first oxide semiconductor film step is heat-treated to form second oxide semiconductor film; forming a first conductive film; forming with region thickness the first resist mask; the first resist mask etching the oxide semiconductor film and the first conductive film third to form oxide semiconductor film and the two conductive film decreases; the first resist mask size agent to form a second resist mask; a resist mask is selectively etched second the conductive film to remove a portion of the second conductive film by second, so as to form a source electrode and a drain electrode.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件本申请是如下专利技术专利申请的分案申请：专利技术名称：半导体器件的制造方法；申请日：2012年1月12日；申请号：201210022755.2。
本专利技术涉及包含氧化物半导体的半导体器件及其制造方法。在本说明书中，半导体器件是指能通过利用半导体特性起作用的所有器件。在本说明书中描述的晶体管是半导体器件，而且包含该晶体管的电光器件、半导体电路以及电子器件均为半导体器件。
技术介绍
用于以液晶显示器件和发光显示器件为代表的大多数平板显示器的晶体管利用在玻璃衬底上设置的硅半导体诸如非晶硅、单晶硅以及多晶硅而形成。另外，利用这样的硅半导体形成的晶体管用于集成电路（IC）等。将呈现半导体特性的金属氧化物代替上述硅半导体而用于晶体管的技术受到密切关注。请注意，在本说明书中，将呈现半导体特性的金属氧化物称为氧化物半导体。例如，公开了，通过利用氧化锌或In-Ga-Zn基的金属氧化物作为氧化物半导体来制造晶体管，且该晶体管用作显示器件的像素的开关元件等的技术（参照专利文献1及2）。专利文献1：日本专利申请公开第2007-123861号；专利文献2：日本专利申请公开第2007-096055号。
技术实现思路
当氧化物半导体中发生氧缺陷（oxygendeficiency）时，部分氧缺陷成为施主而产生电子作为载流子。因此，在包含氧化物半导体的晶体管中，在包含沟道形成区的氧化物半导体中的氧缺陷导致晶体管的阈值电压的负偏移。从上述来看，本专利技术的一个实施例要提供电特性良好且不大可能变化的半导体器件，以及该半导体器件的制造方法。为了解决上述问题，在这样的过程中制造半导体器件，即在该过程中减少包含沟道形成区的氧化物半导体中的氧缺陷。本专利技术的一个实施例是半导体器件的制造方法，包含以下步骤：在衬底上形成栅极电极；在栅极电极上形成栅极绝缘膜；在栅极绝缘膜上形成第一氧化物半导体膜；在形成第一氧化物半导体膜的步骤之后进行热处理，由此形成第二氧化物半导体膜；在第二氧化物半导体膜上形成第一导电膜；在第一导电膜上形成包含厚度不同的区域的第一抗蚀剂掩模；利用第一抗蚀剂掩模选择性地除去第二氧化物半导体膜的一部分及第一导电膜的一部分，由此形成第三氧化物半导体膜及第二导电膜；减小第一抗蚀剂掩模的尺寸以暴露至少第二导电膜与第三氧化物半导体膜的沟道形成区重叠的区域，由此形成第二抗蚀剂掩模；以及利用第二抗蚀剂掩模选择性地除去第二导电膜的一部分，由此形成源极电极及漏极电极。在上述的半导体器件的制造方法中，利用多色调掩模（multi-tonemask）形成包含厚度不同的区域的第一抗蚀剂掩模。通过使用多色调掩模，利用一个光掩模能将第二氧化物半导体膜加工为第三氧化物半导体膜并能将第一导电膜加工为源极电极及漏极电极。在栅极绝缘膜上形成第一氧化物半导体膜之后，或者在第一氧化物半导体膜上形成第一导电膜之后，可进行热处理，其中第一氧化物半导体膜形成于栅极绝缘膜上。在形成源极电极及漏极电极之后，可在栅极绝缘膜、第三氧化物半导体膜、源极电极以及漏极电极上形成保护绝缘膜。在形成保护绝缘膜之后，可进一步进行热处理。栅极绝缘膜及保护绝缘膜的至少一个可为氧化物绝缘膜。在氧化物绝缘膜用作栅极绝缘膜的情况下，从用作栅极绝缘膜的氧化物绝缘膜释放的氧能扩散至形成于栅极绝缘膜上的第一氧化物半导体膜中。备选地，除了氧化物绝缘膜外，栅极绝缘膜及保护绝缘膜还可为这样的绝缘膜，即当从该绝缘膜释放的氧的量在热脱附谱法分析（thermaldesorptionspectroscopyanalysis）中转换为氧原子时，该量大于或等于1.0×1018atoms/cm3。用于栅极绝缘膜及保护绝缘膜的至少一个的氧化物绝缘膜优选为包含的氧多于其化学计量比的氧化物绝缘膜。在包含的氧多于其化学计量比的氧化物绝缘膜中，通过加热更多的氧被释放；因此，更多的氧可扩散至形成于栅极绝缘膜上的第一氧化物半导体膜或第三氧化物半导体膜中。在上述半导体器件的制造方法中，优选在这一温度进行热处理，即在该温度氢被从第一氧化物半导体膜除去，且在该温度栅极绝缘膜中所含的氧扩散至第一氧化物半导体膜中。第二氧化物半导体膜的氢浓度以及第三氧化物半导体膜的氢浓度均低于1×1020atoms/cm3。根据上述半导体器件的制造方法形成的氧化物半导体膜包含选自In、Ga、Sn及Zn的两种或更多种元素。另外，在栅极绝缘膜上形成的氧化物半导体膜为非单晶（non-single-crystal）且包含c轴取向（c-axis-aligned）晶体区。根据本专利技术的一个实施例，能够提供电特性良好且不大可能变化的半导体器件以及该半导体器件的制造方法。附图说明在附图中：图1A至1C是示出本专利技术的一个实施例的半导体器件的例子的俯视图及截面图；图2A至2C是示出本专利技术的一个实施例的半导体器件的例子的俯视图及截面图；图3A至3C是示出本专利技术的一个实施例的半导体器件的例子的俯视图及截面图；图4A至4D是示出本专利技术的一个实施例的半导体器件的制造方法的例子的截面图；图5A及5B是示出本专利技术的一个实施例的半导体器件的制造方法的例子的截面图；图6A及6B是示出本专利技术的一个实施例的半导体器件的制造方法的例子的截面图；图7A及7B是示出本专利技术的一个实施例的半导体器件的制造方法的例子的截面图；图8A1、8A2、8B1及8B2是示出多色调掩模的图；图9A及9B是示出本专利技术的一个实施例的例子的电路图；图10是示出本专利技术的一个实施例的例子的电路图；图11A及11B是示出本专利技术的一个实施例的例子的电路图；图12A及12B是示出本专利技术的一个实施例的例子的电路图；图13A是示出CPU的一个特例的框图而图13B及13C是示出部分该CPU的电路图；图14A及14B是示出本专利技术的一个实施例的显示器件的例子的框图及电路图；图15A1及15A2是俯视图而图15B是截面图，各自示出本专利技术的一个实施例的显示器件的例子；图16A1、16A2、16B1、16B2、16C1及16C2是示出本专利技术的一个实施例的液晶显示器件的操作模式的例子的截面图；图17A1、17A2、17B1及17B2是示出本专利技术的一个实施例的液晶显示器件的操作模式的例子的截面图；图18A1、18A2、18B1及18B2是示出本专利技术的一个实施例的液晶显示器件的操作模式的例子的截面图；图19A及19B是示出本专利技术的一个实施例的液晶显示器件中的电极排列的例子的俯视图及截面图；图20A至20C是示出本专利技术的一个实施例的液晶显示器件中的电极排列的例子的俯视图；图21A至21C是各自示出本专利技术的一个实施例的液晶显示器件中的电极排列的例子的俯视图；图22A是俯视图而图22B及22C是截面图，示出本专利技术的一个实施例的半导体器件的例子；图23A及23B是示出本专利技术的一个实施例的保护电路的例子的电路图及俯视图；图24A及24B是示出各自包含本专利技术的一个实施例的半导体器件的电子器件的例子的透视图；图25是示出用于在本专利技术的一个实施例的半导体器件中包含的氧化物半导体膜的计算的晶体结构的图；以及图26A至26C是示出用于在本专利技术的一个实施例的半导体器件中包含的氧化物半导体膜的计算的晶体结构的图。具体实施方式参照附图详细描述本专利技术的实施例。请注意，本专利技术并不限于以下的描述，而且本领域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包含：栅极电极；所述栅极电极上的第一绝缘膜；所述第一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第一导电膜和第二导电膜，其中，当从上方观察时，所述第一导电膜和所述第二导电膜设置在所述氧化物半导体膜之内，以及其中，所述氧化物半导体膜的末端位于所述第一导电膜及所述第二导电膜的末端之外，以便距所述第一导电膜及所述第二导电膜的末端具有大于或等于1μm且小于或等于10μm的距离，使得所述氧化物半导体膜的上表面的部分从所述第一导电膜及所述第二导电膜暴露。

【技术特征摘要】
2011.01.12 JP 2011-0044201.一种半导体器件，包含：栅极电极；所述栅极电极上的第一绝缘膜；所述第一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第一导电膜和第二导电膜，其中，当从上方观察时，所述第一导电膜和所述第二导电膜设置在所述氧化物半导体膜之内，以及其中，所述氧化物半导体膜的末端位于所述第一导电膜及所述第二导电膜的末端之外，以便距所述第一导电膜及所述第二导电膜的末端具有大于或等于1μm且小于或等于10μm的距离，使得所述氧化物半导体膜的上表面的部分从所述第一导电膜及所述第二导电膜暴露。2.一种半导体器件，包含：栅极电极；所述栅极电极上的第一绝缘膜；所述第一绝缘膜上的氧化物半导体膜；所述氧化物半导体膜上的第一导电膜和第二导电膜；所述第一导电膜和所述氧化物半导体膜之间的第三导电膜；以及所述第二导电膜和所述氧化物半导体膜之间的第四导电膜，其中，当从上方观察时，所述第一导电膜和所述第二导电膜设置在所述氧化物半导体膜之内，以及其中，所述氧化物半导体膜的末端位于所述第一导电膜及所述第二导电膜的末端之外，以便距所述第一导电膜及所述第二导电膜的末端具有大于或等于1μm且小于或等于10μm的距离，使得所述氧化物半导体膜的上表面的部分从所述第一导电膜及所述第二导电膜暴露。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述第三导电膜和所述第四导电膜各自具有高于所述第一导电膜和所述第二导电膜且低于所述氧化物半导体膜的电阻率。4.一种半导体器件，包含：包含第一边缘和与所述第一边缘相对的第二边缘的栅极电极；所述栅极电...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，
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