半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的一個(gè)方式提供如下半導(dǎo)體裝置：使用氧化物半導(dǎo)體膜，將含有銅的金屬膜用于布線或信號(hào)線等，具有穩(wěn)定的電特性且高可靠性。本發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括：柵電極；形成在該柵電極上的柵極絕緣膜；與該柵極絕緣膜接觸且包含與該柵電極重疊的溝道形成區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜：形成在該氧化物半導(dǎo)體膜上的源電極及漏電極；形成在該氧化物半導(dǎo)體膜、該源電極以及該漏電極上的氧化物絕緣膜，該源電極及該漏電極都包括：在該溝道形成區(qū)域的兩端具有其一個(gè)端部的第一金屬膜；形成在該第一金屬膜上的含有銅的第二金屬膜；形成在該第二金屬膜上的第三金屬膜，該第二金屬膜形成在該第一金屬膜的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置以及其制造方法。注意，在本說(shuō)明書中，半導(dǎo)體裝置是指半導(dǎo)體元件本身或者包括半導(dǎo)體元件的裝置，并且，作為這種半導(dǎo)體元件，例如可以舉出晶體管(薄膜晶體管等)。此外，液晶顯示裝置等顯示裝置也包括在半導(dǎo)體裝置中。
【背景技術(shù)】
[0002]使用晶體管的顯示裝置(例如液晶面板、有機(jī)EL面板)的屏幕尺寸的大型化得到了推進(jìn)。隨著屏幕尺寸的大型化產(chǎn)生如下問(wèn)題:在使用晶體管等主動(dòng)元件的顯示裝置中，因布線電阻而施加到元件的電壓根據(jù)與該元件連接的布線的位置不同，結(jié)果導(dǎo)致顯示不均勻或灰度不良等顯不品質(zhì)的劣化。
[0003]作為用于布線或信號(hào)線等的材料，以前大多使用鋁膜，而現(xiàn)在為了進(jìn)一步降低電阻，對(duì)使用銅膜的技術(shù)展開(kāi)了積極地研究開(kāi)發(fā)。然而，銅膜具有如下缺點(diǎn):與基底膜之間的密接性低；銅膜中的銅元素會(huì)擴(kuò)散到晶體管的半導(dǎo)體層中而導(dǎo)致晶體管特性劣化；等。另夕卜，作為可以應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜，硅類半導(dǎo)體材料被廣泛地周知。但是，作為其他材料，氧化物半導(dǎo)體受到關(guān)注(例如，專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2)。
[0004]在使用硅類半導(dǎo)體材料的晶體管中，雖然對(duì)將銅膜用于布線或信號(hào)線等且該銅膜中的銅元素不擴(kuò)散到半導(dǎo)體層中的結(jié)構(gòu)積極地研究開(kāi)發(fā)，但是當(dāng)對(duì)使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管適用該結(jié)構(gòu)時(shí)還達(dá)不到開(kāi)發(fā)適當(dāng)?shù)闹圃旆椒ɑ蜻m當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)的水平。
[0005]另外，在使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管中，當(dāng)將銅膜用于布線或信號(hào)線等且為了抑制銅膜中的銅元素的擴(kuò)散使用阻擋膜時(shí)，如果采用該銅膜中的銅元素不擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜中的結(jié)構(gòu)而不影響到該氧化物半導(dǎo)體膜的電特性，有增加掩模的數(shù)量而增加制造成本的問(wèn)題。
[0006][專利文獻(xiàn)I]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2007-123861號(hào)公報(bào)
[0007][專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2007-096055號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置使用氧化物半導(dǎo)體膜，其中將含有銅的金屬膜用于布線或信號(hào)線等，具有穩(wěn)定的電特性且高可靠性。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種該半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0009]下面，說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式。在使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管中，采用底柵結(jié)構(gòu)，與氧化物半導(dǎo)體膜接觸地形成源電極及漏電極。源電極及漏電極包括第一金屬膜、形成在第一金屬膜上的第二金屬膜以及形成在第二金屬膜上的第三金屬膜，作為第二金屬膜使用含有銅的膜。另外，優(yōu)選第二金屬膜的一個(gè)端部形成在第一金屬膜及第三金屬膜的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。通過(guò)將第二金屬膜形成在第一金屬膜及第三金屬膜的內(nèi)側(cè)，可以將第二金屬膜形成在離溝道形成區(qū)域遠(yuǎn)的位置，所以可以減少有可能擴(kuò)散到溝道形成區(qū)域中的銅元素。
[0010]下面，說(shuō)明本發(fā)明的各種方式。本發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括:柵電極；形成在該柵電極上的柵極絕緣膜；與該柵極絕緣膜接觸且包含與該柵電極重疊的溝道形成區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜；形成在該氧化物半導(dǎo)體膜上的源電極及漏電極；形成在該氧化物半導(dǎo)體膜、該源電極以及該漏電極上的氧化物絕緣膜，該源電極及該漏電極都包括:在該溝道形成區(qū)域的兩端具有其一個(gè)端部的第一金屬膜；形成在該第一金屬膜上的含有銅的第二金屬膜；形成在該第二金屬膜上的第三金屬膜，該第二金屬膜的一個(gè)端部形成在該第一金屬膜的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。
[0011]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述氧化物半導(dǎo)體膜的上述溝道形成區(qū)域的厚度比上述氧化物半導(dǎo)體膜的與上述第一金屬膜接觸的部分的厚度小。
[0012]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述第二金屬膜的一個(gè)端部形成在上述第三金屬膜的上述溝道形成區(qū)域側(cè)的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。
[0013]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述第二金屬膜的上述溝道形成區(qū)域側(cè)的一個(gè)端部形成在不與上述氧化物半導(dǎo)體膜重疊的位置。
[0014]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選具有覆蓋上述第二金屬膜的上述溝道形成區(qū)域側(cè)的一個(gè)端部的保護(hù)膜。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述第一金屬膜和上述第三金屬膜中的至少一個(gè)使用含有鎢、鉭、鈦和鑰中的一種以上的元素的金屬或金屬氮化物。
[0015]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述氧化物半導(dǎo)體膜為含有銦氧化物、鋅氧化物、鎵氧化物和錫氧化物中的至少一個(gè)的氧化物的膜。
[0016]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述氧化物半導(dǎo)體膜為In-Ga-Zn類氧化物半導(dǎo)體膜。
[0017]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述氧化物半導(dǎo)體膜包括結(jié)晶部，并且，該結(jié)晶部的c軸在平行于該氧化物半導(dǎo)體膜的被形成面的法線向量的方向上一致。
[0018]本發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該制造方法包括如下步驟:在柵電極上形成柵極絕緣膜；形成與該柵極絕緣膜接觸且包含與該柵電極重疊的溝道形成區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜；在該氧化物半導(dǎo)體膜上形成第一金屬膜；在該第一金屬膜上形成含有銅的第二金屬膜；在該第二金屬膜上形成第三金屬膜；在該第三金屬膜上形成掩模；進(jìn)行利用該掩模的第一蝕刻來(lái)分別去除該第三金屬膜和該第二金屬膜的一部分；通過(guò)進(jìn)行利用該掩模的第二蝕刻去除該第一金屬膜的一部分，形成包括該第一金屬膜、該第二金屬膜以及該第三金屬膜的源電極及漏電極；去除該掩模；以及在該氧化物半導(dǎo)體膜、該源電極以及該漏電極上形成氧化物絕緣膜，該第一金屬膜在該溝道形成區(qū)域的兩端具有其一個(gè)端部，通過(guò)當(dāng)進(jìn)行該第一蝕刻時(shí)將該第二金屬膜后退于該掩模的內(nèi)側(cè)，該第二金屬膜形成在該第一金屬膜的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。
[0019]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選通過(guò)當(dāng)進(jìn)行上述第二蝕刻時(shí)去除上述氧化物半導(dǎo)體膜的一部分，該氧化物半導(dǎo)體膜的上述溝道形成區(qū)域的厚度比該氧化物半導(dǎo)體膜的與上述第一金屬膜接觸的部分的厚度小。
[0020]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述第二金屬膜的一個(gè)端部形成在上述第三金屬膜的上述溝道形成區(qū)域側(cè)的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。
[0021]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選當(dāng)進(jìn)行上述第一蝕刻時(shí)將上述第二金屬膜的上述溝道形成區(qū)域側(cè)的一個(gè)端部后退于不與上述氧化物半導(dǎo)體膜重疊的位置。
[0022]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選在去除上述掩模之后且在形成上述氧化物絕緣膜之前，通過(guò)在上述氧化物半導(dǎo)體膜、上述源電極以及上述漏電極上形成保護(hù)膜并選擇性地去除該保護(hù)膜的一部分，殘留覆蓋上述第二金屬膜的上述溝道形成區(qū)域側(cè)的一個(gè)端部的保護(hù)膜。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述第一金屬膜和上述第三金屬膜中的至少一個(gè)使用含有鎢、鉭、鈦和鑰中的一種以上的元素的金屬或金屬氮化物。
[0023]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述氧化物半導(dǎo)體膜為含有銦氧化物、鋅氧化物、鎵氧化物和錫氧化物中的至少一個(gè)的氧化物的膜。
[0024]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述氧化物半導(dǎo)體膜為In-Ga-Zn類氧化物半導(dǎo)體膜。
[0025]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選上述氧化物半導(dǎo)體膜包括結(jié)晶部，并且，該結(jié)晶部的c軸在平行于該氧化物半導(dǎo)體膜的被形成面的法線向量的方向上一致。
[0026]通過(guò)利用本發(fā)明的一個(gè)方式，可以提供一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置使用氧化物半導(dǎo)體膜，其中將含有銅的金屬膜用于布線或信號(hào)線等，具有穩(wěn)定的電特性且高可靠性。另外，通過(guò)利用本發(fā)明的一個(gè)方式，可以提供一種該半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1A是示出半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例I的平面圖，圖1B是圖1A的Xl-Yl的截面圖，圖1C是圖1A的Vl-Wl的截面圖；
[0028]圖2A至2E是說(shuō)明圖1A至IC所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖；
[0029]圖3A至3D是說(shuō)明圖1A至IC所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖；
[0030]圖4A是示出半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例2的平面圖，圖4B是圖4A的X2-Y2的截面圖，圖4C是圖4A的V2-W2的截面圖；
[0031]圖5A至是說(shuō)明圖4A至4C所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖；
[0032]圖6A是示出半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例3的平面圖，圖6B是圖6A的X3-Y3的截面圖，圖6C是圖6A的V3-W3的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明不局限于以下說(shuō)明，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是其方式及詳細(xì)內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅局限在以下所示的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。
[0034]在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D1A至圖6C說(shuō)明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式。
[0035]<半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例1>
[0036]圖1A至IC示出具有晶體管150的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例。圖1A是半導(dǎo)體裝置的平面圖，圖1B是圖1A的Xl-Yl的截面圖，圖1C是圖1A的Vl-Wl的截面圖。注意，在圖1A中，為了方便起見(jiàn)，省略晶體管150的構(gòu)成要素的一部分(例如，柵極絕緣膜106等)而進(jìn)行圖示。[0037]圖1A至IC所示的晶體管150包括:形成在襯底102上的柵電極104 ;形成在柵電極104上的柵極絕緣膜106 ;與柵極絕緣膜106接觸且包含與柵電極104重疊的溝道形成區(qū)域108a的氧化物半導(dǎo)體膜108 ;形成在氧化物半導(dǎo)體膜108上的源電極110及漏電極112 ；形成在氧化物半導(dǎo)體膜108、源電極110以及漏電極112上的氧化物絕緣膜114，源電極110和漏電極112包括:第一金屬膜110a、第一金屬膜112a ;形成在第一金屬膜110a、第一金屬膜112a上的第二金屬膜110b、第二金屬膜112b ;形成在第二金屬膜110b、第二金屬膜112b上的第三金屬膜110c、第三金屬膜112c,第二金屬膜110b、第二金屬膜112b形成在第一金屬膜110a、第一金屬膜112a、第三金屬膜IlOc以及第三金屬膜112c的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè),溝道形成區(qū)域108a(氧化物半導(dǎo)體膜108的不與第一金屬膜110a、第一金屬膜112a接觸的部分)的厚度比氧化物半導(dǎo)體膜108的與第一金屬膜110a、第一金屬膜112a接觸的部分的厚度小。另外，以后對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜108進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0038]另外，柵電極104包括第一柵電極104a和第二柵電極104b。第一柵電極104a優(yōu)選使用含有鎢、鉭、鈦和鑰中的一種以上的元素的金屬或金屬氮化物。另外，第二柵電極104b優(yōu)選使用含有銅元素的金屬材料，更優(yōu)選使用以銅元素為主要成分的金屬材料(即，含有超過(guò)50111&88%的銅的金屬材料)。例如，在本實(shí)施方式中，使用鎢膜作為第一柵電極104a，使用銅膜作為第二柵電極104b。通過(guò)采用具有上述疊層結(jié)構(gòu)的柵電極104，可以得到低電阻的柵電極104。另外，通過(guò)設(shè)置第一柵電極104a，可以提高襯底102與用作第二柵電極104b的銅膜之間的密接性，并且/或者可以抑制用作第二柵電極104b的銅膜中的銅元素的擴(kuò)散。
[0039]另外，柵極絕緣膜106包括第一柵極絕緣膜106a及第二柵極絕緣膜106b。第一柵極絕緣膜106a具有抑制用作第二柵電極104b的銅膜中的銅元素的擴(kuò)散的功能即可，可以使用氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮氧化鋁膜等。另外，第二柵極絕緣膜106b具有可以對(duì)在后面形成的氧化物半導(dǎo)體膜108供給氧的功能即可，可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜等。例如，在本實(shí)施方式中，作為第一柵極絕緣膜106a使用氮化硅膜，作為第二柵極絕緣膜106b使用氧氮化硅膜。通過(guò)采用具有上述疊層結(jié)構(gòu)的柵極絕緣膜106，可以抑制用于柵電極104的銅膜中的銅元素的擴(kuò)散，并且可以對(duì)在后面形成的氧化物半導(dǎo)體膜108供給氧。
[0040]另外，源電極110包括第一金屬膜110a、第二金屬膜IlOb以及第三金屬膜IlOc,漏電極112包括第一金屬膜112a、第二金屬膜112b以及第三金屬膜112c。另外,第二金屬膜110b、第二金屬膜112b形成在第一金屬膜110a、第一金屬膜112a、第三金屬膜IlOc以及第三金屬膜112c的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。
[0041]另外,第一金屬膜110a、第一金屬膜112a、第三金屬膜IlOc以及第三金屬膜112c優(yōu)選使用含有鎢、鉭、鈦和鑰中的一種以上的元素的金屬或金屬氮化物。另外，第二金屬膜IlOb及第二金屬膜112b優(yōu)選使用含有銅元素的金屬材料，更優(yōu)選使用以銅元素為主要成分的金屬材料。
[0042]例如,在本實(shí)施方式中，使用鎢膜作為第一金屬膜IlOa及第一金屬膜112a，使用銅膜作為第二金屬膜IlOb及第二金屬膜112b，使用氮化鑰膜作為第三金屬膜IlOc及第三金屬膜112c。
[0043]第一金屬膜110a、第一金屬膜112a、第三金屬膜IlOc以及第三金屬膜112c具有抑制用作第二金屬膜IlOb及第二金屬膜112b的銅膜中的銅元素的擴(kuò)散的阻擋金屬(barrier metal)的功能。另外，第二金屬膜IlOb及第二金屬膜112b形成在第一金屬膜110a、第一金屬膜112a、第三金屬膜IlOc以及第三金屬膜112c的內(nèi)側(cè)，所以第二金屬膜IlOb及第二金屬膜112b形成在離溝道形成區(qū)域108a遠(yuǎn)的位置。因此，可以減少會(huì)擴(kuò)散到溝道形成區(qū)域108a中的銅元素。
[0044]通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，可以形成低電阻的源電極110及漏電極112，并且可以抑制用作源電極110及漏電極112的銅膜中的銅元素?cái)U(kuò)散到外部。
[0045]另外，溝道形成區(qū)域108a的厚度比氧化物半導(dǎo)體膜108的與第一金屬膜110a、第一金屬膜112a接觸的厚度小。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，例如，即使當(dāng)形成源電極110及漏電極112時(shí)銅元素附著于氧化物半導(dǎo)體膜108，也可以部分地去除氧化物半導(dǎo)體膜108的一部分來(lái)將其厚度形成為薄以形成溝道形成區(qū)域108a，由此可以去除形成源電極110及漏電極112時(shí)附著的銅元素。
[0046]另外，氧化物絕緣膜114以與氧化物半導(dǎo)體膜108 (更詳細(xì)地說(shuō)溝道形成區(qū)域108a)接觸的方式設(shè)置，所以可以向氧化物半導(dǎo)體膜108供給氧。因此，利用從氧化物絕緣膜114供給的氧填補(bǔ)產(chǎn)生在氧化物半導(dǎo)體膜108中的氧缺陷。
[0047]另外，半導(dǎo)體裝置也可以采用還包括形成在氧化物絕緣膜114上的保護(hù)絕緣膜116以及形成在保護(hù)絕緣膜116上的平坦化絕緣膜118的結(jié)構(gòu)。通過(guò)形成保護(hù)絕緣膜116,可以抑制氧化物絕緣膜114所包含的氧擴(kuò)散到外部。作為保護(hù)絕緣膜116，例如可以使用氧化鋁膜或氮化硅膜等。在本實(shí)施方式中，使用氧化鋁膜作為保護(hù)絕緣膜116。
[0048]另外，關(guān)于其他的構(gòu)成要素的詳細(xì)內(nèi)容，參照?qǐng)D2A至圖3D在具有圖1A至IC所示的晶體管150的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子中進(jìn)行說(shuō)明。
[0049][氧化物半導(dǎo)體膜的詳細(xì)的說(shuō)明]
[0050]氧化物半導(dǎo)體膜108 優(yōu)選是 CAAC-OS (C Axis Aligned Crystalline OxideSemiconductor:c軸取向結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體)膜。
[0051]CAAC-OS膜不是完全的單晶，也不是完全的非晶。CAAC-OS膜是在非晶相中具有結(jié)晶部及非晶部的結(jié)晶-非晶混合相結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜。另外，在很多情況下該結(jié)晶部的尺寸為能夠容納于一個(gè)邊長(zhǎng)小于IOOnm的立方體的尺寸。另外，在使用透射電子顯微鏡(TEM !Transmission Electron Microscope)觀察時(shí)的圖像中，包括在 CAAC-0S 膜中的非晶部與結(jié)晶部的邊界不明確。另外，利用TEM在CAAC-OS膜中觀察不到晶界(grainboundary)。因此，在CAAC-OS膜中，起因于晶界的電子遷移率的降低得到抑制。
[0052]包括在CAAC-OS膜中的結(jié)晶部的c軸在平行于CAAC-OS膜的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向上一致，在從垂直于ab面的方向看時(shí)具有三角形或六角形的原子排列，且在從垂直于c軸的方向看時(shí)，金屬原子排列為層狀或者金屬原子和氧原子排列為層狀。另外，在不同結(jié)晶之間可以a軸及b軸的方向不同。在本說(shuō)明書等中，在只記載“垂直”時(shí)，也包括85°以上且95°以下的范圍。另外，當(dāng)只記載“平行”時(shí)，包括-5°以上且5°以下的范圍。
[0053]另外，在CAAC-OS膜中，結(jié)晶部的分布也可以不均勻。例如，在CAAC-OS膜的形成過(guò)程中，當(dāng)從氧化物半導(dǎo)體膜的表面一側(cè)進(jìn)行結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)，有時(shí)表面附近的結(jié)晶部所占的比例更高。另外，通過(guò)對(duì)CAAC-OS膜添加雜質(zhì)，有時(shí)在該雜質(zhì)添加區(qū)域中結(jié)晶部產(chǎn)生非晶化。
[0054]因?yàn)榘ㄔ贑AAC-OS膜中的結(jié)晶部的c軸在平行于CAAC-OS膜的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向上一致，所以有時(shí)根據(jù)CAAC-OS膜的形狀(被形成面的截面形狀或表面的截面形狀)朝向彼此不同的方向。
[0055]另外，結(jié)晶部的c軸方向是平行于形成CAAC-OS膜時(shí)的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向。結(jié)晶部通過(guò)進(jìn)行成膜或進(jìn)行成膜后的熱處理等的晶化處理來(lái)形成。
[0056]使用CAAC-OS膜的晶體管能夠降低由可見(jiàn)光或紫外光引起的晶體管的電特性的變動(dòng)。另外，可以抑制閾值的變動(dòng)及偏差。因此，該晶體管的可靠性高。
[0057]另外，具有結(jié)晶部或結(jié)晶性的氧化物半導(dǎo)體膜可以進(jìn)一步降低塊體內(nèi)缺陷。再者，通過(guò)提高具有結(jié)晶部或結(jié)晶性的氧化物半導(dǎo)體膜表面的平坦性，使用該氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管可以得到使用處于非晶狀態(tài)的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率以上的場(chǎng)效應(yīng)遷移率。為了提高氧化物半導(dǎo)體膜表面的平坦性，優(yōu)選在平坦的表面上形成氧化物半導(dǎo)體膜，具體地，在平均面粗糙度(Ra)為0.15nm以下，優(yōu)選為0.1nm以下的表面上形成氧化物半導(dǎo)體。
[0058]注意，Ra是以將JIS B0601中定義的中心線平均粗糙度擴(kuò)大為三維以使其能夠應(yīng)用于平面，可以將它表示為“將從基準(zhǔn)面到指定面的偏差的絕對(duì)值平均而得的值”，以如下數(shù)式定義。
[0059][算式I]
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置包括: 柵電極； 所述柵電極上的柵極絕緣膜； 與所述柵極絕緣膜接觸的氧化物半導(dǎo)體膜，該氧化物半導(dǎo)體膜包括與所述柵電極重疊的溝道形成區(qū)域；以及 所述氧化物半導(dǎo)體膜上的源電極及漏電極， 其中，所述源電極及所述漏電極都包括第一金屬膜、所述第一金屬膜上的含有銅的第二金屬膜、所述第二金屬膜上的第三金屬膜， 并且，所述第二金屬膜的一個(gè)端部位于所述第一金屬膜的溝道形成區(qū)域側(cè)的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述溝道形成區(qū)域的所述氧化物半導(dǎo)體膜的厚度比與所述第一金屬膜接觸的區(qū)域的所述氧化物半導(dǎo)體膜的厚度小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第二金屬膜的所述一個(gè)端部位于所述第三金屬膜的所述溝道形成區(qū)域側(cè)的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第二金屬膜的所述溝道形成區(qū)域側(cè)的所述一個(gè)端部位于不與所述氧化物半導(dǎo)體膜重疊的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，還包括所述氧化物半導(dǎo)體膜、所述源電極以及所述漏電極上的氧化物絕緣膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，還包括覆蓋所述第二金屬膜的所述溝道形成區(qū)域側(cè)的所述一個(gè)端部的保護(hù)膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述第一金屬膜和所述第三金屬膜中的至少一個(gè)包括含有鎢、鉭、鈦和鑰中的至少一個(gè)的元素的金屬或金屬氮化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述氧化物半導(dǎo)體膜為含有銦氧化物、鋅氧化物、鎵氧化物和錫氧化物中的至少一個(gè)的氧化物的膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述氧化物半導(dǎo)體膜為In-Ga-Zn類氧化物半導(dǎo)體膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述氧化物半導(dǎo)體膜包括結(jié)晶部， 并且，所述結(jié)晶部包括在平行于設(shè)置有所述氧化物半導(dǎo)體膜的表面的法線向量的方向上一致的c軸。
11.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該制造方法包括如下步驟: 在柵電極上形成柵極絕緣膜； 形成與所述柵極絕緣膜接觸的氧化物半導(dǎo)體膜； 在所述氧化物半導(dǎo)體膜上形成第一金屬膜；在所述第一金屬膜上形成含有銅的第二金屬膜； 在所述第二金屬膜上形成第三金屬膜； 在所述第三金屬膜上形成掩模； 進(jìn)行使用所述掩模的第一蝕刻來(lái)分別去除所述第三金屬膜和所述第二金屬膜的一部分；通過(guò)進(jìn)行使用所述掩模的第二蝕刻去除所述第一金屬膜的一部分，形成包括所述第一金屬膜、所述第二金屬膜以及所述第三金屬膜的源電極及漏電極；以及去除所述掩模， 其中，所述氧化物半導(dǎo)體膜包括與所述柵電極重疊的所述溝道形成區(qū)域， 并且，通過(guò)進(jìn)行所述第一蝕刻，所述第二金屬膜的所述一個(gè)端部形成在所述第三金屬膜的所述溝道形成區(qū)域側(cè)的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。
12.根據(jù)要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，當(dāng)進(jìn)行所述第二蝕刻時(shí)去除所述氧化物半導(dǎo)體膜的一部分，由此所述溝道形成區(qū)域的所述氧化物半導(dǎo)體膜的厚度比與所述第一金屬膜接觸的區(qū)域的所述氧化物半導(dǎo)體膜的厚度小。
13.根據(jù)要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第二金屬膜的所述一個(gè)端部形成在所述第一金屬膜的所述溝道形成區(qū)域側(cè)的一個(gè)端部的內(nèi)側(cè)。
14.根據(jù)要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，當(dāng)進(jìn) 行所述第一蝕刻時(shí)將所述第一金屬膜的所述溝道形成區(qū)域側(cè)的所述一個(gè)端部后退于不與所述氧化物半導(dǎo)體膜重疊的位置。
15.根據(jù)要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括如下步驟:在所述氧化物半導(dǎo)體膜、所述源電極以及所述漏電極上形成氧化物絕緣膜。
16.根據(jù)要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括如下步驟: 在去除所述掩模之后且在形成所述氧化物絕緣膜之前，在所述氧化物半導(dǎo)體膜、所述源電極以及所述漏電極上形成保護(hù)膜；以及 去除所述保護(hù)膜的一部分，并使覆蓋所述第二金屬膜的所述溝道形成區(qū)域側(cè)的所述一個(gè)端部的保護(hù)膜殘留。
17.根據(jù)要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一金屬膜和所述第三金屬膜中的至少一個(gè)包括含有鎢、鉭、鈦和鑰中的至少一個(gè)的元素的金屬或金屬氮化物。
18.根據(jù)要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述氧化物半導(dǎo)體膜為含有銦氧化物、鋅氧化物、鎵氧化物和錫氧化物中的至少一個(gè)的氧化物的膜。
19.根據(jù)要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述氧化物半導(dǎo)體膜為In-Ga-Zn類氧化物半導(dǎo)體膜。
20.根據(jù)要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述氧化物半導(dǎo)體膜包括結(jié)晶部， 并且，所述結(jié)晶部包括在平行于形成有所述氧化物半導(dǎo)體膜的表面的法線向量的方向上一致的c軸。
【文檔編號(hào)】H01L27/12GK103545318SQ201310302897
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】山崎舜平, 坂本直哉, 佐藤貴洋, 越岡俊介, 長(zhǎng)隆之, 山元良高, 松尾拓哉, 松木園廣志, 神崎庸輔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所, 夏普株式會(huì)社