半导体装置的制作方法

本发明的一个方式涉及一种半导体装置、存储装置、显示装置及电子设备。另外，本发明的一个方式涉及一种半导体装置的制造方法。注意，本发明的一个方式不局限于上述。作为本发明的一个方式的的例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置（例如，触摸传感器）、输入输出装置（例如，触摸面板）、它们的驱动方法或它们的制造方法。在本说明书等中，半导体装置是指利用半导体特性的装置以及包括半导体元件（晶体管、二极管、光电二极管等）的电路及包括该电路的装置等。此外，半导体装置是指能够利用半导体特性而发挥作用的所有装置。例如，作为半导体装置的例子，有集成电路、具有集成电路的芯片、封装中容纳有芯片的电子构件。此外，存储装置、显示装置、发光装置、照明装置以及电子设备等本身是半导体装置，并且有时都包括半导体装置。

背景技术：

1、通过使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜构成晶体管的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于集成电路（ic）、显示装置等电子设备。作为可以应用于晶体管的半导体材料，硅类半导体材料被广泛地周知。作为其他材料，氧化物半导体受到关注。

2、此外，已知使用氧化物半导体的晶体管在关闭状态下的泄漏电流极小。例如，专利文献1已公开了应用使用氧化物半导体的晶体管的泄漏电流小的特性的低功耗cpu（central processing unit：中央处理器）等。此外，例如，专利文献2公开了利用使用氧化物半导体的晶体管的泄漏电流小的特性实现存储内容的长期保持的存储装置等。

3、另外，作为可用于晶体管的活性层的氧化物半导体，可以举出氧化铟、铟镓锌氧化物等。非专利文献1公开了将通过低温固相晶化形成的氢化多晶氧化铟用于活性层的薄膜晶体管。

4、[先行技术文献]

5、[专利文献]

6、[专利文献1]日本专利申请公开第2012-257187号公报

7、[专利文献2]日本专利申请公开第2011-151383号公报

8、[非专利文献]

9、[非专利文献1]y.magari et al.，“high-mobility hydrogenatedpolycrystalline in2o3（in2o3：h） thin-film transistors”，nature communications，13，1078 （2022）

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、本发明的一个方式的目的之一是提供一种电特性良好的晶体管。本发明的一个方式的目的之一是提供一种通态电流大的晶体管。本发明的一个方式的目的之一是提供一种寄生电容小的晶体管。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的晶体管、半导体装置、存储装置或显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够微型化或高集成化的晶体管、半导体装置或存储装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种功耗低的半导体装置、存储装置或显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种工作速度快的存储装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种高清晰或高开口率的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种上述晶体管、半导体装置、存储装置或显示装置的制造方法。

3、注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。

4、解决技术问题的手段

5、本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：氧化物半导体层；第一绝缘层；具有隔着第一绝缘层与氧化物半导体层重叠的部分的导电层；以及具有隔着氧化物半导体层与第一绝缘层重叠的部分的第二绝缘层。氧化物半导体层包含铟。第二绝缘层的热膨胀系数小于氧化物半导体层的热膨胀系数。

6、在上述半导体装置中，优选的是，第一绝缘层具有俘获氧及氢的功能，并且第二绝缘层具有包含过剩氧的区域。

7、在上述半导体装置中，优选的是，第一绝缘层包括氧化铪膜，并且第二绝缘层包括氧化硅膜。

8、本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：氧化物半导体层；与氧化物半导体层接触的氧化物层；具有隔着氧化物半导体层与氧化物层重叠的部分的绝缘层；以及具有隔着绝缘层与氧化物半导体层重叠的部分的导电层。氧化物半导体层包含铟。氧化物半导体层包含第一晶粒。氧化物层包含有可能成为三价阳离子的元素中的至少一个。氧化物层包含第二晶粒。第一晶粒及第二晶粒具有立方晶系晶体结构。第一晶粒的晶体取向与第二晶粒的晶体取向一致或大致一致。

9、在上述半导体装置中，氧化物层优选包含钇及锆。

10、在上述半导体装置中，氧化物层中的含钇率优选为2atomic%以上且15atomic%以下。

11、本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：氧化物半导体层；与氧化物半导体层接触的氧化物层；具有隔着氧化物半导体层与氧化物层重叠的部分的绝缘层；以及具有隔着绝缘层与氧化物半导体层重叠的部分的导电层。氧化物半导体层包含铟。氧化物半导体层包含第一晶粒。氧化物层包含铟、镓及锌。氧化物层包含第二晶粒。第一晶粒具有立方晶系晶体结构。第二晶粒具有六方晶系或三方晶系晶体结构。第二晶粒的c轴垂直于或大致垂直于氧化物层的表面或被形成面。第一晶粒的相对于氧化物半导体层的表面或被形成面的晶体取向为<111>。

12、在上述半导体装置中，氧化物层优选具有in：ga：zn=1：1：1[原子个数比]或其附近的组成或者in：ga：zn=1：3：2[原子个数比]或其附近的组成。

13、在上述半导体装置中，绝缘层优选具有从氧化物半导体层一侧依次层叠氧化铪膜、氧化硅膜及氮化硅膜的叠层结构。

14、本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：氧化物半导体层；与氧化物半导体层接触的氧化物层；具有隔着氧化物半导体层与氧化物层重叠的部分的绝缘层；具有隔着绝缘层与氧化物半导体层重叠的部分的第一导电层；以及与氧化物层接触的第二导电层。氧化物半导体层包含铟。氧化物半导体层包含第一晶粒。氧化物层包含锆。第二导电层包含铟、锡及氧。第二导电层包含第二晶粒。第一晶粒及第二晶粒具有立方晶系晶体结构。

15、在上述半导体装置中，第一晶粒的晶体取向优选与第二晶粒的晶体取向一致或大致一致。

16、发明效果

17、根据本发明的一个方式，可以提供一种电特性良好的晶体管。根据本发明的一个方式，可以提供一种通态电流大的晶体管。根据本发明的一个方式，可以提供一种寄生电容小的晶体管。根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的晶体管、半导体装置、存储装置或显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种能够微型化或高集成化的晶体管、半导体装置或存储装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种功耗低的半导体装置、存储装置或显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种工作速度快的存储装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种高清晰或高开口率的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种上述晶体管、半导体装置、存储装置或显示装置的制造方法。

18、注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述效果以外的效果。