半导体装置制造方法及图纸

提供一种包括使用氧化物半导体并通态电流大的晶体管的半导体装置。一种半导体装置，包括：设置在驱动电路部中的第一晶体管；以及设置在像素部中的第二晶体管，其中，第一晶体管的结构和第二晶体管的结构互不相同。此外，第一晶体管及第二晶体管为顶栅结构的晶体管，被用作栅电极、源电极及漏电极的导电膜不重叠。此外，在氧化物半导体膜中，在不与栅电极、源电极及漏电极重叠的区域中具有杂质元素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术的一个实施方式涉及使用氧化物半导体的半导体装置及使用该半导体装置的显示装置。注意，本专利技术的一个实施方式不局限于上述
本说明书等所公开的专利技术的一个实施方式的
涉及一种物体、方法或制造方法。或者，本专利技术涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组成物(compositionofmatter)。本专利技术特别涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置以及其驱动方法或其制造方法。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实施方式。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(也称为薄膜晶体管(TFT))的技术引人注目。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)等的电子设备。作为可以应用于晶体管的半导体薄膜的材料，以硅为代表的半导体材料被广泛地周知。但是，作为其他材料，氧化物半导体受到关注。例如，专利文献1公开了一种技术，其中作为氧化物半导体使用包含In、Zn、Ga、Sn等的非晶氧化物制造晶体管。[参考文献][专利文献][专利文献1]日本专利申请公开2006-165529号公报
技术实现思路
作为使用氧化物半导体膜的晶体管，可以举出例如反交错型(也称为底栅结构)或平面型(也称为顶栅结构)等。在将使用氧化物半导体膜的晶体管用于显示装置的情况下，与平面型晶体管相比，反交错型晶体管的制造步骤较简单而能够抑制制造成本，从而被利用的场面更多。然而，随着显示装置的屏幕的大型化或显示装置图像质量的高清晰化(例如，以4k×2k(水平方向的像素数＝3840像素，垂直方向的像素数＝2048像素)或8k×4k(水平方向的像素数＝7680像素，垂直方向的像素数＝4320像素)为代表的高解析度显示装置)，因为在反交错型晶体管中存在栅电极和源电极及漏电极之间的寄生电容，所以由于该寄生电容引起信号迟延等增大，而导致显示装置图像质量的劣化。此外，在采用反交错型晶体管的情况下，与平面型晶体管相比，发生晶体管的占有面积增大的问题。因此，至于使用氧化物半导体膜的平面型晶体管，被期待开发具有半导体特性稳定及可靠性高的结构并以简单的制造步骤形成的晶体管。鉴于上述问题，本专利技术的一个实施方式是提供使用氧化物半导体的新颖的半导体装置。尤其提供使用氧化物半导体的平面型半导体装置。再者，其他目的是：提供使用氧化物半导体的通态电流大的半导体装置；或者提供使用氧化物半导体的关态电流小的半导体装置；或者提供使用氧化物半导体的占有面积小的半导体装置；或者提供使用氧化物半导体的电特性稳定的半导体装置；或者提供使用氧化物半导体的可靠性高的半导体装置；或者提供新颖的半导体装置；或者提供新颖的显示装置。注意，上述目的的记载不妨碍其它目的的存在。注意，本专利技术的一个实施方式并不需要实现所有上述目的。另外，上述以外的目的从说明书等的记载看来显而易见，且可以从说明书等的记载中衍生出上述以外的目的。本专利技术的一个实施方式是一种半导体装置，包括：设置在驱动电路部中的第一晶体管；以及设置在像素部中的第二晶体管，其中，第一晶体管的结构和第二晶体管的结构互不相同。此外，第一晶体管及第二晶体管为顶栅结构的晶体管，被用作栅电极、源电极及漏电极的导电膜不重叠。此外，在氧化物半导体膜中，在不与栅电极、源电极及漏电极重叠的区域中包含杂质元素。作为杂质元素有氢、硼、碳、氮、氟、铝、硅、磷、氯或稀有气体元素。氧化物半导体膜由于包含至少一个杂质元素提高导电性。因此，通过在氧化物半导体膜中，在不与栅电极、源电极及漏电极重叠的区域中包括该包含杂质元素的区域，可以降低晶体管的寄生电阻，而实现通态电流高的晶体管。注意，设置在驱动电路部中的第一晶体管也可以具有隔着氧化物半导体膜重叠的两个栅电极。另外，设置在驱动电路部中的第一晶体管也可以包括层叠有第一膜及第二膜的氧化物半导体膜，并且设置在像素部中的第二晶体管也可以包括其金属元素的原子数比与第一膜不同的氧化物半导体膜。再者，也可以包含在第二晶体管中的氧化物半导体膜的金属元素的原子数比与包含在第一晶体管的氧化物半导体膜中的第二膜相同。本专利技术的一个实施方式可以提供一种使用氧化物半导体的新颖的半导体装置。尤其可以提供一种使用氧化物半导体的平面型半导体装置。或者，可以提供一种使用氧化物半导体的通态电流大的半导体装置。或者，可以提供一种使用氧化物半导体的关态电流小的半导体装置。或者，可以提供一种使用氧化物半导体的占有面积小的半导体装置。或者，可以提供一种使用氧化物半导体的电特性稳定的半导体装置。或者，可以提供一种使用氧化物半导体的可靠性高的半导体装置。或者，可以提供一种新颖的半导体装置。或者，可以提供一种新颖的显示装置。注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本专利技术的一个实施方式并不需要具有所有上述效果。另外，从说明书、附图、权利要求书等的记载看来这些效果以外的效果是显然易见的，而可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中衍生出这些效果以外的效果。附图说明图1A和1B是示出半导体装置的一个实施方式的截面图；图2是示出半导体装置的一个实施方式的截面图；图3A至图3C是示出半导体装置的一个实施方式的俯视图及截面图；图4A至图4C是示出半导体装置的一个实施方式的俯视图及截面图；图5A至图5C是示出半导体装置的一个实施方式的俯视图及截面图；图6A和图6B是示出半导体装置的一个实施方式的俯视图；图7A至图7D是示出半导体装置的制造步骤的一个实施方式的截面图；图8A至图8C是示出半导体装置的制造步骤的一个实施方式的截面图；图9A至图9C是示出半导体装置的制造步骤的一个实施方式的截面图；图10A至图10C是示出半导体装置的一个实施方式的截面图；图11A和图11B是示出带结构的一个实施方式的图；图12A和图12B是示出半导体装置的一个实施方式的截面图；图13是示出半导体装置的一个实施方式的截面图；图14A至图14C是示出半导体装置的一个实施方式的俯视图及截面图；图15A至图15C是示出半导体装置的一个实施方式的俯视图及截面图；图16A至图16C是示出半导体装置的一个实施方式的俯视图及截面图；图17A和图17B是示出半导体装置的一个实施方式的俯视图；图18A和图18B是示出半导体装置的制造步骤的一个实施方式的截面图；图19A至图19C是示出半导体装置的制造步骤的一个实施方式的截面图；图20A至图20C是示出半导体装置的制造步骤的一个实施方式的截面图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：第一晶体管包括：绝缘表面上的第一栅电极；所述第一栅电极上的第一绝缘膜；所述第一绝缘膜上的第一氧化物半导体膜；与所述第一氧化物半导体膜接触的一对第一导电膜；所述第一氧化物半导体膜上的第二绝缘膜；以及所述第二绝缘膜上的第二栅电极，第二晶体管包括：所述第一绝缘膜上的第二氧化物半导体膜；与所述第二氧化物半导体膜接触的一对第二导电膜；所述第二氧化物半导体膜上的所述第二绝缘膜；以及所述第二绝缘膜上的第三栅电极，其中，所述第一氧化物半导体膜在不与所述第二栅电极及所述一对第一导电膜重叠的第一区域中包含杂质元素，并且，所述第二氧化物半导体膜在不与所述第三栅电极及所述一对第二导电膜重叠的第二区域中包含所述杂质元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.27 JP 2013-2717831.一种半导体装置，包括：
第一晶体管，包括：
绝缘表面上的第一栅电极；
所述第一栅电极上的第一绝缘膜；
所述第一绝缘膜上的第一氧化物半导体膜；
与所述第一氧化物半导体膜接触的一对第一导电膜；
所述第一氧化物半导体膜上的第二绝缘膜；以及
所述第二绝缘膜上的第二栅电极，
第二晶体管，包括：
所述第一绝缘膜上的第二氧化物半导体膜；
与所述第二氧化物半导体膜接触的一对第二导电膜；
所述第二氧化物半导体膜上的所述第二绝缘膜；以及
所述第二绝缘膜上的第三栅电极，以及
所述第一晶体管和所述第二晶体管上的氧化物绝缘膜，
其中，所述第二绝缘膜包括从所述第二栅电极的边缘部突出的第一区域，
所述第一氧化物半导体膜包括第二区域，所述第二区域与所述第二绝缘膜的所述第一区域重叠而不与所述第二栅电极及所述一对第一导电膜重叠，
所述第二绝缘膜包括从所述第三栅电极的边缘部突出的第三区域，
所述第二氧化物半导体膜包括第四区域，所述第四区域与所述第二绝缘膜的所述第三区域重叠而不与所述第三栅电极及所述一对第二导电膜重叠，
所述第二区域和所述第四区域均包含杂质元素，
所述第三栅电极的侧面具有锥形形状，
并且，所述氧化物绝缘膜与所述第三栅电极的顶面和所述侧面、所述第二绝缘膜的所述第三区域、所述第一氧化物半导体膜以及所述第二氧化物半导体膜接触。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中，所述第一氧化物半导体膜及所述第二氧化物半导体膜分别具有包含第一膜及第二膜的多层结构，
并且，所述第一膜的金属元素的原子数比与所述第二膜的金属元素的原子数比不同。


3.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中，所述第一氧化物半导体膜及所述第二氧化物半导体膜分别具有层叠有第一膜、第二膜及第三膜的多层结构，
并且，所述第二膜的金属元素的原子数比与所述第一膜及所述第三膜的金属元素的原子数比均不同。


4.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中，在所述第一氧化物半导体膜中，所述第二区域的杂质元素浓度比与所述第二栅电极重叠的第五区域的杂质元素浓度高并为1×1018atoms/cm3以上且1×1022atoms/cm3以下，
并且，在所述第二氧化物半导体膜中，所述第四区域的杂质元素浓度比与所述第三栅电极重叠的第六区域的杂质元素浓度高并为1×1018atoms/cm3以上且1×1022atoms/cm3以下。


5.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中，在所述第一氧化物半导体膜中，所述第二区域的氢浓度比与所述第二栅电极重叠的第五区域的氢浓度高并为8×1019atoms/cm3以上，
并且，在所述第二氧化物半导体膜中，所述第四区域的氢浓度比与所述第三栅电极重叠的第六区域的氢浓度高并为8×1019atoms/cm3以上。


6.一种半导体装置，包括：
第一晶体管，包括：
绝缘表面上的第一氧化物半导体膜；
与所述第一氧化物半导体膜接触的一对第一导电膜；
所述第一氧化物半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，肥塚纯一，神长正美，岛行德，羽持贵士，中泽安孝，
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