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半导体装置的制造方法，其包含以下步骤：在基板上形成第一栅极电极；在第一栅极电极上形成栅极绝缘膜；在栅极绝缘膜上形成包含与第一栅极电极重叠的区域的第一氧化物半导体层；在第一氧化物半导体层上形成源极电极和漏极电极；在源极电极和漏极电极上形成氧化物绝缘层；在含有氧的气氛中对氧化物半导体靶进行溅射而在氧化物绝缘层上形成第二氧化物半导体层，并且对氧化物绝缘层添加氧；通过进行加热处理，使氧扩散到第一氧化物半导体层；在进行了加热处理之后，去除第二氧化物半导体层。由此，能够提高半导体装置的晶体管的可靠性。

Semiconductor Device and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术的一个实施方式涉及包含氧化物半导体的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
一直以来，在液晶显示装置或有机EL显示装置等显示装置中，使用的是使用硅作为半导体层的晶体管。近年来，在显示装置中，大面积化、高清晰度化、高帧率化等要求越来越高涨，用于满足这些要求的研究正在盛行。于是，最近正在推进使用氧化物半导体来代替硅而形成的晶体管的开发。期待使用氧化物半导体的晶体管能够实现高迁移率。特别是基于IGZO(In-Ga-Zn-O)的氧化物半导体层能够以比较低的温度、大面积来形成。因此，氧化物半导体作为满足上述要求的材料而备受注目(参照日本特开2016-146478号公报和日本特开2016-225651号公报)。但是，在与氧化物半导体层接触的绝缘膜中，在缺陷能级密度高的情况下，存在容易发生晶体管的特性劣化等的问题。另外，存在使用氧化物半导体层的晶体管的特性在基板面内波动较大等的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的之一在于提供一种提高了晶体管的可靠性的半导体装置。或者，本专利技术的目的之一在于提供一种提高了基板面内的晶体管特性的均匀性的半导体装置。本专利技术之一实施方式的半导体装置的制造方法包含以下步骤：在基板上形成第一栅极电极；在第一栅极电极上形成栅极绝缘膜；在栅极绝缘膜上形成包含与第一栅极电极重叠的区域的第一氧化物半导体层；在第一氧化物半导体层上形成源极电极和漏极电极；在源极电极和漏极电极上形成氧化物绝缘层；在含有氧的气氛中对氧化物半导体靶进行溅射而在氧化物绝缘层上形成第二氧化物半导体层，并且对氧化物绝缘层添加氧；通过进行加热处理，使氧扩散到第一氧化物半导体层；在进行了加热处理之后，去除第二氧化物半导体层。由此，能够提高半导体装置的晶体管的可靠性。本专利技术之一实施方式的半导体装置包括：形成在基板上的第一栅极电极；形成在第一栅极电极上的栅极绝缘膜；在栅极绝缘膜上与第一栅极电极重叠的氧化物半导体层；和形成在氧化物半导体层上的氧化物绝缘层，在所述氧化物绝缘层的从表面起的厚度为50nm以下的第一区域中包含铟。由此，能够提供提高了晶体管的可靠性的半导体装置。附图说明图1(A)是本专利技术之一实施方式的半导体装置的俯视图，图1(B)是本专利技术之一实施方式的半导体装置的剖视图。图2A是本专利技术之一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。图2B是本专利技术之一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。图2C是本专利技术之一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。图2D是本专利技术之一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。图2E是本专利技术之一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。图2F是本专利技术之一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。图2G是本专利技术之一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。图3A是本专利技术之一实施方式的半导体装置的俯视图。图3B是本专利技术之一实施方式的半导体装置的剖视图。图4A是本专利技术之一实施方式的半导体装置的俯视图。图4B是本专利技术之一实施方式的半导体装置的剖视图。图5A是本专利技术之一实施方式的半导体装置的俯视图。图5B是本专利技术之一实施方式的半导体装置的剖视图。图6是本专利技术之一实施方式的显示装置的俯视图。图7是本专利技术之一实施方式的显示装置的像素的剖视图。图8是本专利技术之一实施方式的显示装置的像素的剖视图。图9A是本实施例的半导体装置的剖视图。图9B是比较例的半导体装置的剖视图。图10A表示的是形成于基板501的晶体管510的测定部位。图10B表示的是形成于基板601的晶体管610的测定部位。图11A是对本实施例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图11B是对本实施例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图11C是对本实施例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图11D是对本实施例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图12A是对比较例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图12B是对比较例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图12C是对比较例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图12D是对比较例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图13A是对本实施例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图13B是表示本实施例的晶体管的阈值电压的时间依赖性的曲线图。图14A是对本实施例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图14B是表示本实施例的晶体管的阈值电压的时间依赖性的曲线图。图15A是对本实施例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图15B是表示本实施例的晶体管的阈值电压的时间依赖性的曲线图。图16A是对比较例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图16B是表示比较例的晶体管的阈值电压的时间依赖性的曲线图。图17A是对比较例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图17B是表示比较例的晶体管的阈值电压的时间依赖性的曲线图。图18A是对比较例的晶体管的Id－Vg特性进行说明的图。图18B是表示比较例的晶体管的阈值电压的时间依赖性的曲线图。附图标记的说明100：半导体装置，101：基板，102：底涂层，110：晶体管，111：栅极电极，112：栅极绝缘膜，113：氧化物半导体层，114：漏极电极，115：漏极电极，116：氧化物绝缘层，117：氧化物半导体层，118：氧化物绝缘层，121：区域，200：显示装置，202：显示区域，203：栅极驱动电路，204：数据驱动电路，207：外部端子，208：像素，211：栅极线，212：数据线，213：公用线，214：公用配线，216：氧化物绝缘层，234：绝缘层，318：平坦化膜，319：透明导电层，321：透明导电层，322：绝缘层，323：像素电极，324：绝缘层，325：有机层，326：相对电极，330：发光元件，331：无机绝缘层，332：有机绝缘层，333：无机绝缘层，334：粘合材料，335：基板，339：发光元件，418：平坦化膜，421：像素电极，422：绝缘层，423：公共电极，424：液晶层，425：平坦化膜，426：滤色片，427：基板，430：液晶元件，500：半导体装置，501：基板，501a～501d：区域，502a～502c：测定点，510：晶体管，511：栅极电极，512：栅极绝缘膜，513：氧化物半导体层，514：源极电极，515：漏极电极，516：氧化物绝缘层，600：半导体装置，601：基板，601a～601d：区域，602a～602c：测定点，610：晶体管，611：栅极电极，612：栅极绝缘膜，613：氧化物半导体层，614：源极电极，615：漏极电极，616：氧化物绝缘层。具体实施方式(第一实施方式)在本实施方式中，参照图1(A)至图2G对本专利技术之一实施方式的半导体装置进行说明。在本实施方式中，对底栅型晶体管的构造进行说明。＜半导体装置的结构＞图1(A)是本实施方式的半导体装置100的俯视图，图1(B)是沿着图1(A)的A1－A2线剖切所得的剖视图。半导体装置100具有：基板101、基板101上的栅极电极111、栅极电极111上的栅极绝缘膜112、在栅极绝缘膜112上与栅极电极111重叠的氧化物半导体层113、氧化物半导体层113上的源极电极和漏极电极114、115、源极电极和漏极电极114、115上的氧化物绝缘层116。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，其特征在于，包括以下步骤：在基板上形成第一栅极电极，在所述第一栅极电极上形成栅极绝缘膜，在所述栅极绝缘膜上形成包含与所述第一栅极电极重叠的区域的第一氧化物半导体层，在所述第一氧化物半导体层上形成源极电极和漏极电极，在所述源极电极和漏极电极上形成氧化物绝缘层，在含有氧的气氛中对氧化物半导体靶进行溅射而在所述氧化物绝缘层上形成第二氧化物半导体层，并且对所述氧化物绝缘层添加氧，通过进行加热处理，使所述氧扩散到所述第一氧化物半导体层，在进行了所述加热处理之后，去除所述第二氧化物半导体层。

【技术特征摘要】
2018.01.05 JP 2018-0008271.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：在基板上形成第一栅极电极，在所述第一栅极电极上形成栅极绝缘膜，在所述栅极绝缘膜上形成包含与所述第一栅极电极重叠的区域的第一氧化物半导体层，在所述第一氧化物半导体层上形成源极电极和漏极电极，在所述源极电极和漏极电极上形成氧化物绝缘层，在含有氧的气氛中对氧化物半导体靶进行溅射而在所述氧化物绝缘层上形成第二氧化物半导体层，并且对所述氧化物绝缘层添加氧，通过进行加热处理，使所述氧扩散到所述第一氧化物半导体层，在进行了所述加热处理之后，去除所述第二氧化物半导体层。2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：所述第二氧化物半导体层的膜厚小于所述第一氧化物半导体层的膜厚。3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：所述第二氧化物半导体层的载流子浓度为1×1013cm-3以上1×1020cm-3以下。4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：所述加热处理的温度为300℃以上400℃以下。5.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：所述溅射中的相对于稀有气体的氧气流量比为30％以上。6.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：津吹将志，
申请(专利权)人：株式会社日本显示器，
类型：发明
国别省市：日本,JP