半导体装置及其制造方法以及包括半导体装置的显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术的一个方式是一种包括晶体管的半导体装置，其中晶体管包括栅电极、栅电极上的栅极绝缘膜、栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜、与氧化物半导体膜电连接的源电极、与氧化物半导体膜电连接的漏电极，氧化物半导体膜包括栅电极一侧的第一氧化物半导体膜以及第一氧化物半导体膜上的第二氧化物半导体膜，第一氧化物半导体膜包括其In的原子个数比大于M（M表示Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf）的原子个数比的第一区域，第二氧化物半导体膜包括其In的原子个数比小于第一氧化物半导体膜的第二区域，第二区域包括薄于第一区域的部分。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法以及包括半导体装置的显示装置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：半导体装置、该半导体装置的制造方法以及包括该半导体装置的显示装置；申请日：2015年7月9日；申请号：201580038493.0。
本专利技术的一个方式涉及一种包括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。另外，本专利技术的一个方式涉及一种包括氧化物半导体膜的半导体装置的制造方法。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。另外，本专利技术涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(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，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)及图像显示装置(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。已公开了一种半导体装置，其中为了对使用氧化物半导体的晶体管赋予稳定的电特性而得到可靠性高的半导体装置，层叠组成不同的氧化物半导体膜，在沟道一侧使用包含多量的In的氧化物半导体膜，且在背沟道一侧使用包含多量的Ga等稳定剂的氧化物半导体膜(例如，参照专利文献1)。[专利文献1]日本专利申请公开第2013-175715号公报
技术实现思路
当使用包含多量的In的氧化物半导体膜时，有时能带隙(Eg)减小(例如，Eg小于3.0eV)。在此情况下，Eg较小的氧化物半导体膜比Eg较大的氧化物半导体膜(例如，Eg为3.0eV以上且3.5eV以下)更受光的影响。当进行照射光并施加负的偏压应力测试(光负GBT(GateBiasTemperature)测试)时，在包括Eg较小的氧化物半导体膜的晶体管中有时可靠性降低。另外，光负GBT应力测试是一种加速测试，其可以在短时间内对长期间使用所引起的晶体管的特性变化进行评价。尤其是，光负GBT应力测试前后的晶体管的阈值电压的变化量(ΔVth)是用于检查可靠性的重要的指标。在光负GBT应力测试前后，阈值电压的变化量(ΔVth)越小，可靠性越高。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包含多量的In的氧化物半导体膜的晶体管中抑制电特性的变动且提高可靠性。另外，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。另外，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。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖半导体装置的制造方法。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置。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。上述目的以外的目的从说明书等的记载是显然的，并可以从说明书等中抽出。本专利技术的一个方式是一种包括晶体管的半导体装置，其中晶体管包括栅电极、栅电极上的栅极绝缘膜、栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜、与氧化物半导体膜电连接的源电极以及与氧化物半导体膜电连接的漏电极，氧化物半导体膜包括栅电极一侧的第一氧化物半导体膜以及第一氧化物半导体膜上的第二氧化物半导体膜，第一氧化物半导体膜包括其In的原子个数比大于M(M表示Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)的原子个数比的第一区域，第二氧化物半导体膜包括其In的原子个数比小于第一氧化物半导体膜的第二区域，并且第二区域包括薄于第一区域的部分。另外，本专利技术的另一个方式是一种包括晶体管的半导体装置，其中晶体管包括第一栅电极、第一栅电极上的第一栅极绝缘膜、第一栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜、与氧化物半导体膜电连接的源电极、与氧化物半导体膜电连接的漏电极、氧化物半导体膜上的第二栅极绝缘膜以及第二栅极绝缘膜上的第二栅电极，氧化物半导体膜包括栅电极一侧的第一氧化物半导体膜以及第一氧化物半导体膜上的第二氧化物半导体膜，第一氧化物半导体膜包括其In的原子个数比大于M(M表示Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)的原子个数比的第一区域，第二氧化物半导体膜包括其In的原子个数比小于第一氧化物半导体膜的第二区域，第二区域包括薄于第一区域的部分。在上述各结构中，氧化物半导体膜包含In、M及Zn，并且M优选是Ga。另外，在上述各结构中，优选的是氧化物半导体膜包括结晶部，结晶部包括c轴平行于氧化物半导体膜的被形成面的法线向量的部分。另外，在上述各结构中，第一区域优选包括结晶部所占的比例比第二区域高的部分。另外，在上述各结构中，第一区域优选包括氢浓度比第二区域低的部分。本专利技术的另一个方式是一种包括根据上述各结构中的任一个的半导体装置及显示元件的显示装置。另外，本专利技术的另一个方式是一种包括该显示装置及触摸传感器的显示模块。另外，本专利技术的另一个方式是一种电子设备，包括：根据上述各结构中的任一个的半导体装置、上述显示装置或上述显示模块；以及操作键或电池。另外，本专利技术的另一个方式是一种包括晶体管的半导体装置的制造方法，包括如下工序：在衬底上形成栅电极的工序；在栅电极上形成栅极绝缘膜的工序；在栅极绝缘膜上形成第一氧化物半导体膜的工序；在第一氧化物半导体膜上形成第二氧化物半导体膜的工序；在第二氧化物半导体膜上形成源电极及漏电极的工序；在第二氧化物半导体膜上形成氧化物绝缘膜的工序；在氧化物绝缘膜上形成氧化物导电膜的工序；通过氧化物导电膜对氧化物绝缘膜中添加氧的工序；以及去除氧化物导电膜的工序，其中在形成源电极及漏电极的工序中，第二氧化物半导体膜中的一区域薄于第一氧化物半导体膜，形成氧化物绝缘膜的工序是在PECVD装置中以180℃以上且350℃以下的温度进行的，并且在晶体管的制造工序中，形成氧化物绝缘膜的工序的温度最高。另外，本专利技术的另一个方式是一种包括晶体管的半导体装置的制造方法，包括如下工序：在衬底上形成第一栅电极的工序；在第一栅电极上形成第一栅极绝缘膜的工序；在第一栅极绝缘膜上形成第一氧化物半导体膜的工序；在第一氧化物半导体膜上形成第二氧化物半导体膜的工序；在第二氧化物半导体膜上形成源电极及漏电极的工序；在第二氧化物半导体膜上形成用作第二栅极绝缘膜的氧化物绝缘膜的工序；在氧化物绝缘膜上形成氧化物导电膜的工序；通过氧化物导电膜对氧化物绝缘膜中添加氧的工序；去除氧化物导电膜的工序；以及在氧化物绝缘膜上形成第二栅电极的工序，其中在形成源电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：/n晶体管，包括：/n栅电极；/n所述栅电极上的栅极绝缘膜；/n所述栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜；/n与所述氧化物半导体膜电连接的源电极；以及/n与所述氧化物半导体膜电连接的漏电极，/n其中，所述氧化物半导体膜包括第一氧化物半导体膜以及所述第一氧化物半导体膜上的第二氧化物半导体膜，/n所述第一氧化物半导体膜包括Sn，/n所述第二氧化物半导体膜包括其In的原子个数比小于所述第一氧化物半导体膜的In的原子个数比的区域，/n并且，所述第二氧化物半导体膜中的与所述源电极或所述漏电极重叠的部分厚于所述第一氧化物半导体膜。/n

【技术特征摘要】
20140715 JP 2014-144659;20150122 JP 2015-0100551.一种半导体装置，包括：
晶体管，包括：
栅电极；
所述栅电极上的栅极绝缘膜；
所述栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜；
与所述氧化物半导体膜电连接的源电极；以及
与所述氧化物半导体膜电连接的漏电极，
其中，所述氧化物半导体膜包括第一氧化物半导体膜以及所述第一氧化物半导体膜上的第二氧化物半导体膜，
所述第一氧化物半导体膜包括Sn，
所述第二氧化物半导体膜包括其In的原子个数比小于所述第一氧化物半导体膜的In的原子个数比的区域，
并且，所述第二氧化物半导体膜中的与所述源电极或所述漏电极重叠的部分厚于所述第一氧化物半导体膜。


2.一种半导体装置，包括：
晶体管，包括：
第一栅电极；
所述第一栅电极上的第一栅极绝缘膜；
所述第一栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜；
与所述氧化物半导体膜电连接的源电极；
与所述氧化物半导体膜电连接的漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：肥塚纯一，冈崎健一，黑崎大辅，岛行德，保坂泰靖，
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