半导体装置制造方法及图纸

使半导体装置具有良好的电特性。另外，提供可靠性高的半导体装置。在包括作为半导体层使用金属氧化物的底栅极型晶体管的半导体装置中，金属氧化物包括源极区域、漏极区域、第一区域、第二区域及第三区域。第一区域、第二区域和第三区域都沿着沟道长度方向夹在源极区域与漏极区域之间。第二区域沿着沟道宽度方向夹在第一区域和第三区域之间，第一区域和第三区域都包括金属氧化物的端部，在沿着沟道长度方向的长度中，第二区域的长度小于第一区域的长度或第三区域的长度。

Semiconductor Device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术的一个方式涉及一种包含金属氧化物的半导体装置。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)。尤其是，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、蓄电装置、存储装置、它们的驱动方法或它们的制造方法。注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。除了晶体管等的半导体元件之外，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
作为可用于晶体管的半导体材料，氧化物受到关注。例如，专利文献1公开了包括In-Zn-Ga-O类氧化物、In-Zn-Ga-Mg-O类氧化物、In-Zn-O类氧化物、In-Sn-O类氧化物、In-O类氧化物、In-Ga-O类氧化物和Sn-In-Zn-O类氧化物中的任一个非晶氧化物的场效应晶体管。另外，在非专利文献1中探讨了作为晶体管的活性层包含In-Zn-O类氧化物和In-Ga-Zn-O类氧化物的两层叠层的金属氧化物的结构。近年来，公开了使用包含金属氧化物的晶体管来制造存储装置的集成电路的技术(参照专利文献2)。此外，除了存储装置之外，运算装置等使用包含金属氧化物的晶体管制造。[先行技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利第5118810号公报[专利文献2]日本专利申请公开第2011-119674号公报[非专利文献][非专利文献1]JohnF.Wager，“OxideTFTs：AProgressReport”，InformationDisplay1/16，SID2016，Jan/Feb2016，Vol.32，No.1，p.16-21
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在使用晶体管制造存储装置的集成电路、运算装置、高分辨率显示装置的背板时，重要的是该晶体管具有高场效应迁移率。另外，具有微型结构的晶体管需要按照设计具有良好的电特性。另外，作为晶体管的半导体层可以使用金属氧化物。另一方面，金属氧化物膜在形成晶体管的过程中暴露于氧化气氛、还原气氛中。例如，氧化气氛是氧元素容易扩散到金属氧化物膜中的气氛。虽然金属氧化物膜暴露于氧化气氛时对晶体管特性的影响很小，但是当其暴露于还原气氛时，有时金属氧化物膜的电阻降低(也称为N型化)。当金属氧化物膜的某个区域发生N型化时，该被N型化了的部分用作寄生沟道可能导致晶体管特性偏差增加并可能导致长期使用时晶体管特性变动。当晶体管具有被N型化了的区域时，开关特性可能从常关闭变为常开启，所以需要格外注意。另外，当相同大小的区域被N型化时，尤其是在微型的岛状金属氧化物膜中，对晶体管特性的影响尤为显著。于是，基于上述目的，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种晶体管特性偏差小的使用金属氧化物的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种具有优良的常关闭开关特性的使用金属氧化物的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种使用金属氧化物的场效应迁移率高的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种使用由金属氧化物材料构成的微型岛状图案形成的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种制造根据上述目的之一的半导体装置的方法。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是使半导体装置具有良好的电特性。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的半导体装置的制造方法。注意，这些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。上述目的以外的目的可以显而易见地从说明书、附图、权利要求书等的描述中看出，并且可以从说明书、附图、权利要求书等的描述中抽取上述以外的目的。解决技术问题的手段当金属氧化物膜为岛状图案时，端部由于以下原因而有可能与中央部具有不同特性：元素有可能从与端部接触的层扩散到端部；端部有可能具有不稳定键合。在形成晶体管的过程中该端部充分地暴露于氧化气氛是没有问题的，但是当该端部暴露于还原气氛时，离端部一定距离的区域(端部区域)可能被N型化而具有更高导电率σ。或者，有可能在端部附近形成对晶体管特性造成影响的陷阱能级。尤其是，当设置在源电极与漏电极之间的金属氧化物具有端部区域并在端部区域发生N型化时，端部区域用作寄生沟道可能导致增加晶体管特性偏差并且可能导致长期使用时晶体管特性变动。在上述一定距离为相同时，尤其在微型的岛状金属氧化物中，端部区域所占的面积变大，对晶体管特性的影响尤为显著。于是，为了增大上述端部的电阻，使端部区域中的源电极与漏电极间的距离长于沟道形成区域中的源电极与漏电极间的距离。由此，即使端部区域被N型化，也可以通过增大端部区域所包括的源电极与漏电极间的电阻减少对晶体管特性的影响。本专利技术的一个方式的半导体装置包括金属氧化物。半导体装置包括栅电极、栅电极上的第一绝缘膜、第一绝缘膜上的金属氧化物、金属氧化物上的一对电极、金属氧化物上的第二绝缘膜。金属氧化物包括源极区域、漏极区域、第一区域、第二区域、第三区域。源极区域与一对电极的一方接触，漏极区域与一对电极的另一方接触，第一区域、第二区域、第三区域都沿着沟道长度方向夹在源极区域和漏极区域之间。第二区域沿着沟道宽度方向夹在第一区域和第三区域之间，第一区域和第三区域都包括金属氧化物的端部，在沿着沟道长度方向的长度中，第二区域的长度小于第一区域的长度或第三区域的长度。在上述结构中的沿着沟道长度方向的长度中，第二区域的长度优选大于0μm且小于4μm，第一区域的长度或第三区域的长度优选大于第二区域的长度的3倍且小于金属氧化物的长度。在上述各结构中，从源极区域到漏极区域的最短路径优选包括在第二区域中。在上述各结构中，优选的是，金属氧化物包括第一金属氧化物、接触于第一金属氧化物的顶面的第二金属氧化物，第一金属氧化物及第二金属氧化物都包含In、元素M(M是镓、铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨或镁)、Zn，第一金属氧化物具有结晶性低于第二金属氧化物的区域。在上述各结构中，优选的是，第一金属氧化物及第二金属氧化物分别具有对于In、M及Zn的原子个数的总和的In的含量为40％以上且50％以下的区域以及M的含量为5％以上且30％以下的区域。在上述各结构中，优选的是，在In的原子个数比为4的情况下，第一金属氧化物和第二金属氧化物中的M的原子个数比都为1.5以上且2.5以下，并且Zn的原子个数比为2以上且4以下。在上述各结构中，优选的是，在In的原子个数比为5的情况下，第一金属氧化物和第二金属氧化物中的M的原子个数比为0.5以上且1.5以下，并且Zn的原子个数比为5以上且7以下。在上述各结构中，优选的是，在利用XRD分析对金属氧化物进行测量时，在第一金属氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括金属氧化物的半导体装置，该半导体装置包括：栅电极；所述栅电极上的第一绝缘膜；所述第一绝缘膜上的所述金属氧化物；所述金属氧化物上的一对电极；以及所述金属氧化物上的第二绝缘膜，其中，所述金属氧化物包括源极区域、漏极区域、第一区域、第二区域以及第三区域，所述源极区域与所述一对电极的一方接触，所述漏极区域与所述一对电极的另一方接触，所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域都沿着沟道长度方向夹在所述源极区域和所述漏极区域之间，所述第二区域沿着沟道宽度方向夹在所述第一区域和所述第三区域之间，所述第一区域及所述第三区域都包括所述金属氧化物的端部，并且，在沿着沟道长度方向的长度中，所述第二区域的长度小于所述第一区域的长度或所述第三区域的长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.02 JP 2016-2348041.一种包括金属氧化物的半导体装置，该半导体装置包括：栅电极；所述栅电极上的第一绝缘膜；所述第一绝缘膜上的所述金属氧化物；所述金属氧化物上的一对电极；以及所述金属氧化物上的第二绝缘膜，其中，所述金属氧化物包括源极区域、漏极区域、第一区域、第二区域以及第三区域，所述源极区域与所述一对电极的一方接触，所述漏极区域与所述一对电极的另一方接触，所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域都沿着沟道长度方向夹在所述源极区域和所述漏极区域之间，所述第二区域沿着沟道宽度方向夹在所述第一区域和所述第三区域之间，所述第一区域及所述第三区域都包括所述金属氧化物的端部，并且，在沿着沟道长度方向的长度中，所述第二区域的长度小于所述第一区域的长度或所述第三区域的长度。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中在沿着沟道长度方向的长度中，所述第二区域的长度大于0μm且小于4μm，并且所述第一区域的长度或所述第三区域的长度大于所述第二区域的长度的3倍且小于所述金属氧化物的长度。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中从所述源极区域到所述漏极区域的最短路径包括在所述第二区域中。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述金属氧化物包括...

【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