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及其制造方法。本发明的一个方式涉及一种晶体管及其制造方法。本发明的一个方式涉及一种包括半导体装置的显示装置。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一个例子，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）以及上述装置的驱动方法或制造方法。在本说明书等中，半导体装置是指利用半导体特性的装置，并是指包括半导体元件（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，有时存储装置、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，或者包括半导体装置。

背景技术：

1、包括晶体管的半导体装置被广泛地应用于电子设备。例如，在显示装置中，通过缩小晶体管的占有面积，可以缩小像素尺寸，因此可以提高清晰度。因此，微型晶体管被要求。

2、作为需要高清晰显示装置的设备，例如面向虚拟现实（vr：virtual reality）、增强现实（ar：augmented reality）、替代现实（sr：substitutional reality）以及混合现实（mr：mixed reality）的设备的开发很活跃。

3、作为显示装置，例如正在开发包括有机el（electro luminescence）元件或发光二极管（led：light emitting diode）的发光装置。

4、在专利文献1中公开了一种使用有机el元件的高清晰显示装置。

5、[先行技术文献]

6、[专利文献]

7、[专利文献1]国际公开第2016/038508号

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包括微细尺寸的晶体管的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种包括沟道长度短的晶体管的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种包括通态电流大的晶体管的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种包括场效应迁移率高的晶体管的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种包括电特性良好的晶体管的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种高速工作的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种占有面积小的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种布线电阻低的半导体装置。另外，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或显示装置。另外，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、半导体装置或显示装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种高清晰显示装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种生产率高的半导体装置或显示装置的制造方法。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的晶体管、半导体装置、显示装置或者它们的制造方法。

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包括第一晶体管、第二晶体管及第一绝缘层的半导体装置。第一晶体管包括第一导电层、第二导电层及第一氧化物半导体层。第二晶体管包括第三导电层、第二导电层及第二氧化物半导体层。第一绝缘层位于第一导电层及第三导电层上。第一绝缘层具有与第一导电层的顶面接触的端部及与第三导电层的顶面接触的端部。第二导电层位于第一绝缘层上。第一氧化物半导体层具有与第一导电层的顶面接触的端部、与第一绝缘层的侧面接触的端部、与第二导电层的侧面接触的端部及与第二导电层的顶面接触的端部。第二氧化物半导体层具有与第三导电层的顶面接触的端部、与第一绝缘层的侧面接触的端部、与第二导电层的侧面接触的端部以及与第二导电层的顶面接触的端部。

6、在上述半导体装置中，第一晶体管优选包括栅极绝缘层及第一栅电极。第二晶体管优选包括栅极绝缘层及第二栅电极。栅极绝缘层优选位于第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层上。第一栅电极优选具有隔着栅极绝缘层及第一氧化物半导体层与第一绝缘层的侧面对置的区域。第二栅电极优选具有隔着栅极绝缘层及第二氧化物半导体层与第一绝缘层的侧面对置的区域。

7、在上述半导体装置中，栅极绝缘层优选具有与第一绝缘层的侧面接触的区域。

8、本发明的一个方式是一种包括第一晶体管、第二晶体管及第一绝缘层的半导体装置。第一晶体管包括第一导电层、第二导电层、第一氧化物半导体层、栅极绝缘层及第一栅电极。第二晶体管包括第三导电层、第二导电层、第二氧化物半导体层、栅极绝缘层及第二栅电极。第一绝缘层位于第一导电层及第三导电层上。第一绝缘层具有与第一导电层的顶面接触的端部及与第三导电层的顶面接触的端部。第二导电层位于第一绝缘层上。第一氧化物半导体层具有与第一导电层的顶面、第一绝缘层的侧面以及第二导电层的顶面及侧面接触的区域。第二氧化物半导体层具有与第三导电层的顶面、第一绝缘层的侧面以及第二导电层的顶面及侧面接触的区域。栅极绝缘层具有与第一氧化物半导体层的顶面及侧面、第二氧化物半导体层的顶面及侧面以及第一绝缘层的侧面接触的区域。第一栅电极具有隔着栅极绝缘层及第一氧化物半导体层与第一绝缘层的侧面对置的区域。第二栅电极具有隔着栅极绝缘层及第二氧化物半导体层与第一绝缘层的侧面对置的区域。

9、在上述半导体装置中，第二导电层的顶面形状优选与第一绝缘层的顶面形状一致或大致一致。

10、在上述半导体装置中，栅极绝缘层优选具有与第一绝缘层的顶面接触的区域。

11、上述半导体装置优选包括第二绝缘层。第二绝缘层优选具有与第一导电层的底面及第三导电层的底面接触的区域。第一绝缘层优选包括第三绝缘层及第三绝缘层上的第四绝缘层。第二绝缘层优选包含硅、氮和氢。第三绝缘层优选包含硅和氮。第四绝缘层优选包含硅和氧。

12、在上述半导体装置中，第二绝缘层优选具有氢含量比第三绝缘层多的区域。

13、在上述半导体装置中，第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层优选都包含铟。

14、在上述半导体装置中，第一导电层及第三导电层优选都包含铟和氧。

15、本发明的一个方式是一种包括第一晶体管、第二晶体管及绝缘层的半导体装置。第一晶体管包括第一导电层、第二导电层及第一氧化物半导体层。第二晶体管包括第三导电层、第四导电层及第二氧化物半导体层。绝缘层位于第一导电层及第三导电层上。绝缘层包括与第一导电层的顶面接触的第一侧面以及与第三导电层的顶面接触的第二侧面。第一侧面与第二侧面对置。第二导电层具有隔着绝缘层与第一导电层重叠的区域。第一氧化物半导体层具有与第一导电层的顶面接触的端部、与第一侧面接触的端部、与第二导电层的侧面接触的端部及与第二导电层的顶面接触的端部。第四导电层具有隔着绝缘层与第三导电层重叠的区域。第二氧化物半导体层具有与第三导电层的顶面接触的端部、与第二侧面接触的端部、与第四导电层的侧面接触的端部及与第四导电层的顶面接触的端部。

16、在上述半导体装置中，优选的是，在俯视时第一氧化物半导体层的接触于第一侧面的区域的至少一部分与第二氧化物半导体层的接触于第二侧面的区域对置。

17、在上述半导体装置中，优选的是，在俯视时第一氧化物半导体层的接触于第一侧面的区域不与第二氧化物半导体层的接触于第二侧面的区域对置。

18、在上述半导体装置中，优选的是，在俯视时第一晶体管在第一侧面延伸的方向上具有与第二晶体管相邻的区域。

19、在上述半导体装置中，第一晶体管优选包括栅极绝缘层及第一栅电极。第二晶体管优选包括栅极绝缘层及第二栅电极。栅极绝缘层优选位于第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层上。第一栅电极优选具有隔着栅极绝缘层及第一氧化物半导体层与第一侧面对置的区域。第二栅电极优选具有隔着栅极绝缘层及第二氧化物半导体层与第二侧面对置的区域。

20、在上述半导体装置中，栅极绝缘层优选具有与第一侧面接触的区域及与第二侧面接触的区域。

21、在上述半导体装置中，栅极绝缘层优选具有与绝缘层的顶面接触的区域。

22、在上述半导体装置中，第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层优选都包含铟。

23、在上述半导体装置中，第一导电层、第二导电层、第三导电层及第四导电层优选都包含铟和氧。

24、发明效果

25、根据本发明的一个方式可以提供一种包括微细尺寸的晶体管的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种包括沟道长度短的晶体管的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种包括通态电流大的晶体管的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种包括场效应迁移率高的晶体管的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种包括电特性良好的晶体管的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种高速工作的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种占有面积小的半导体装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种布线电阻低的半导体装置。另外，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或显示装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种可靠性高的晶体管、半导体装置或显示装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种高清晰显示装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种生产率高的半导体装置或显示装置的制造方法。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种新颖的晶体管、半导体装置、显示装置或者它们的制造方法。

26、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。