半导体装置、包括该半导体装置的显示装置以及包括该半导体装置的电子设备制造方法及图纸

在包括氧化物半导体的晶体管中，在抑制电特性变动的同时提高可靠性。提供一种包括晶体管的半导体装置。晶体管包括被用作第一栅电极的第一导电膜、第一栅极绝缘膜、包括沟道区域的第一氧化物半导体膜、第二栅极绝缘膜、被用作第二栅电极的第二氧化物半导体膜及第二导电膜。第二氧化物半导体膜包括其载流子密度比第一氧化物半导体膜高的区域。第二导电膜包括与第一导电膜接触的区域。

Semiconductor device, display device including the semiconductor device, and electronic device including the semiconductor device

In transistors including oxide semiconductors, reliability is improved while inhibiting changes in electrical characteristics. A semiconductor device that includes a transistor. The transistors include the first conductive film used as the first gate electrode, the first gate insulating film, the first oxide semiconductor film including the channel region, the second gate insulating film, the second oxide semiconductor membrane used as the second gate electrode and the two conductive film. The semiconductor dioxide film includes a region whose carrier density is higher than that of the first oxide semiconductor film. The second conductive film includes a region in contact with the first conductive film.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、包括该半导体装置的显示装置以及包括该半导体装置的电子设备
本专利技术的一个方式涉及一种具有氧化物半导体膜的半导体装置及包括该半导体装置的显示装置。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。另外，本专利技术的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(compositionofmatter)。更具体而言，本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、摄像装置、它们的驱动方法或它们的制造方法。注意，在本说明书等中，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。除了晶体管等半导体元件之外，半导体电路、运算装置或存储装置也是半导体装置的一个方式。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或有机薄膜太阳能电池等)及电子设备有时包括半导体装置。
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(也称为场效应晶体管(FET)或薄膜晶体管(TFT))的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于如集成电路(IC)及图像装置(显示装置)等电子器件。作为可以应用于晶体管的半导体薄膜，以硅为代表的半导体材料被周知。另外，作为其他材料，氧化物半导体受到关注。例如,已公开了作为氧化物半导体使用In-Ga-Zn类氧化物制造晶体管的技术(参照专利文献1)。另外，也公开了一种技术，其中使用氧化物薄膜制造具有自对准顶栅结构的晶体管(参照专利文献2)。此外，已公开了如下半导体装置：将由于加热而释放氧的绝缘层用作其中形成沟道的氧化物半导体层的基底绝缘层，来降低该氧化物半导体层的氧缺陷(参照专利文献3)。[专利文献1]日本专利申请公开第2007-96055号公报[专利文献2]日本专利申请公开第2009-278115号公报[专利文献3]日本专利申请公开第2012-009836号公报
技术实现思路
作为包括氧化物半导体膜的晶体管，例如可以举出反交错型(也称为底栅结构)晶体管或交错型(也称为顶栅结构)晶体管等。当将包括氧化物半导体膜的晶体管用于显示装置时，使用反交错型晶体管的情况多于使用交错型晶体管的情况，这是因为反交错型晶体管的制造工序比较简单且能够抑制其制造成本。然而，有如下问题：随着在显示装置中屏幕的大型化或者高清晰化日益进步，反交错型晶体管因栅电极与源电极之间的寄生电容及栅电极与漏电极之间的寄生电容而信号迟延等增大，这会导致显示装置的显示质量的降低。于是，作为包括氧化物半导体膜的交错型晶体管，期待着具有稳定的电特性及较高的可靠性的晶体管的开发。当将氧化物半导体膜用于沟道区域制造晶体管时，形成在氧化物半导体膜的沟道区域中的氧缺陷对晶体管特性造成负面影响，所以会成为问题。例如，当在氧化物半导体膜的沟道区域中形成氧缺陷时，因该氧缺陷而形成载流子。当在氧化物半导体膜中的沟道区域中形成有载流子时，发生在沟道区域中包括氧化物半导体膜的晶体管的电特性的变动，例如发生阈值电压的漂移。此外，有各晶体管的电特性不均匀的问题。由此，在氧化物半导体膜的沟道区域中氧缺陷越少越优选。另一方面，将氧化物半导体膜用于沟道区域的晶体管优选具有如下结构：与源电极及漏电极接触的氧化物半导体膜的氧缺陷较多且其电阻较低，以降低与源电极和漏电极的接触电阻。鉴于上述问题，本专利技术的一个方式的目的之一是在包括氧化物半导体的晶体管中抑制电特性的变动。本专利技术的一个方式的目的之一是在包括氧化物半导体的晶体管中提高可靠性。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种包括氧化物半导体的通态电流(on-statecurrent)大的晶体管。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种包括氧化物半导体的关态电流(off-statecurrent)小的晶体管。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种功耗得到降低的半导体装置。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置的制造方法。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一定必须实现所有上述目的。此外，可以从说明书等的记载得知并抽取上述目的以外的目的。本专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括：晶体管，其中，晶体管包括：第一导电膜；第一导电膜上的第一绝缘膜；包括隔着第一绝缘膜与第一导电膜重叠的区域的第一氧化物半导体膜；第一氧化物半导体膜上的第二绝缘膜；包括隔着第二绝缘膜与第一氧化物半导体膜重叠的区域的第二氧化物半导体膜；第二氧化物半导体膜上的第二导电膜；以及第一氧化物半导体膜上、第二氧化物半导体膜上及第二导电膜上的第三绝缘膜，第一氧化物半导体膜包括与第二绝缘膜接触的沟道区域、与第三绝缘膜接触的源区域以及与第三绝缘膜接触的漏区域，第二氧化物半导体膜包括其载流子密度比沟道区域高的区域，并且，第二导电膜包括与第一导电膜接触的区域。本专利技术的其他方式是一种半导体装置，包括：晶体管，其中，晶体管包括：第一导电膜；第一导电膜上的第一绝缘膜；包括隔着第一绝缘膜与第一导电膜重叠的区域的第一氧化物半导体膜；第一氧化物半导体膜上的第二绝缘膜；包括隔着第二绝缘膜与第一氧化物半导体膜重叠的区域的第二氧化物半导体膜；第二氧化物半导体膜上的第二导电膜；以及第一氧化物半导体膜上、第二氧化物半导体膜上及第二导电膜上的第三绝缘膜，第一氧化物半导体膜包括与第二绝缘膜接触的沟道区域、与第三绝缘膜接触的源区域以及与第三绝缘膜接触的漏区域，第二氧化物半导体膜包括其载流子密度比沟道区域高的区域，第一绝缘膜、第二绝缘膜及第二氧化物半导体膜包括第一开口部，并且，第二导电膜包括在第一开口部中与第一导电膜接触的区域。在上述各结构中，第二导电膜优选具有遮光性。第二导电膜的薄层电阻优选为10Ω/square(Ω/sq.)以下。在上述各结构中，优选的是，晶体管还包括第三导电膜以及第四导电膜，第三导电膜包括通过设置在第三绝缘膜中的第二开口部在源区域中与第一氧化物半导体膜电连接的区域，第四导电膜包括通过设置在第三绝缘膜中的第三开口部在漏区域中与第一氧化物半导体膜电连接的区域。在上述各结构中，优选的是，第一氧化物半导体膜和第二氧化物半导体膜中的至少一个包含In、Zn以及M(M为Al、Ga、Y或Sn)。在上述各结构中，优选的是，当第二氧化物半导体膜包含In、Zn以及M时，包括In的含量为M的含量以上的区域。此外，优选的是，当第一氧化物半导体膜包含In、Zn以及M时，包括In的含量为M的含量以上的区域。在上述各结构中，第三绝缘膜优选包含氮和氢中的至少一个。在上述各结构中，优选的是，第一氧化物半导体膜包括结晶部，并且结晶部具有c轴取向性。本专利技术的其他方式是一种包括上述各方式的半导体装置及显示元件的显示装置。此外，本专利技术的其他方式是一种包括上述方式的半导体装置及传感器的电子设备。本说明书中的显示装置是指图像显示装置。此外，如下模块也全部都包括在本专利技术的一个方式中：在显示装置中安装有连接器诸如FPC(FlexiblePrintedCircuit：柔性电路板)或TCP(TapeCarrierPackage：载带封装)的模块；在TC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：晶体管，其中，所述晶体管包括：第一导电膜；所述第一导电膜上的第一绝缘膜；包括隔着所述第一绝缘膜与所述第一导电膜重叠的区域的第一氧化物半导体膜；所述第一氧化物半导体膜上的第二绝缘膜；包括隔着所述第二绝缘膜与所述第一氧化物半导体膜重叠的区域的第二氧化物半导体膜；所述第二氧化物半导体膜上的第二导电膜；以及所述第一氧化物半导体膜上、所述第二氧化物半导体膜上及所述第二导电膜上的第三绝缘膜，所述第一氧化物半导体膜包括与所述第二绝缘膜接触的沟道区域、与所述第三绝缘膜接触的源区域以及与所述第三绝缘膜接触的漏区域，所述第二氧化物半导体膜包括其载流子密度比所述沟道区域高的区域，并且，所述第二导电膜包括与所述第一导电膜接触的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.20 JP 2015-227617;2015.12.04 JP 2015-237201.一种半导体装置，包括：晶体管，其中，所述晶体管包括：第一导电膜；所述第一导电膜上的第一绝缘膜；包括隔着所述第一绝缘膜与所述第一导电膜重叠的区域的第一氧化物半导体膜；所述第一氧化物半导体膜上的第二绝缘膜；包括隔着所述第二绝缘膜与所述第一氧化物半导体膜重叠的区域的第二氧化物半导体膜；所述第二氧化物半导体膜上的第二导电膜；以及所述第一氧化物半导体膜上、所述第二氧化物半导体膜上及所述第二导电膜上的第三绝缘膜，所述第一氧化物半导体膜包括与所述第二绝缘膜接触的沟道区域、与所述第三绝缘膜接触的源区域以及与所述第三绝缘膜接触的漏区域，所述第二氧化物半导体膜包括其载流子密度比所述沟道区域高的区域，并且，所述第二导电膜包括与所述第一导电膜接触的区域。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述晶体管还包括第三导电膜以及第四导电膜，所述第三导电膜包括通过设置在所述第三绝缘膜中的第一开口部在所述源区域中与所述第一氧化物半导体膜电连接的区域，并且所述第四导电膜包括通过设置在所述第三绝缘膜中的第二开口部在所述漏区域中与所述第一氧化物半导体膜电连接的区域。3.一种半导体装置，包括：晶体管，其中，所述晶体管包括：第一导电膜；所述第一导电膜上的第一绝缘膜；包括隔着所述第一绝缘膜与所述第一导电膜重叠的区域的第一氧化物半导体膜；所述第一氧化物半导体膜上的第二绝缘膜；包括隔着所述第二绝缘膜与所述第一氧化物半导体膜重叠的区域的第二氧化物半导体膜；所述第二氧化物半导体膜上的第二导电膜；以及所述第一氧化物半导体膜上、所述第二氧化物半导体膜上及所述第二导电膜上的第三绝缘膜，所述第一氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：保坂泰靖，岛行德，中田昌孝，神长正美，
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