[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本发明提供一种不容易因微型化而产生电特性变动的半导体装置。本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：包括第一区、与第一区的侧面接触的一对第二区、与一对第二区的侧面接触的一对第三区的氧化物半导体膜；设置在氧化物半导体膜上的栅极绝缘膜；以及栅极绝缘膜上的与第一区接触的第一电极，其中，第一区为CAAC氧化物半导体区，一对第二区及一对第三区为包含掺杂物的非晶氧化物半导体区，一对第三区的掺杂浓度比一对第二区的掺杂浓度高。

本申请是如下发明专利申请的分案申请：

发明名称：半导体装置及其制造方法；申请日：2011年12月28日；申请号：201110462045.7。

技术领域

所公开的本发明涉及一种使用氧化物半导体的半导体装置及其制造方法。

注意，在本说明书中，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。本说明书中的晶体管是半导体装置，包括该晶体管的电光装置、半导体电路及电子设备都包括在半导体装置中。

背景技术

用于以液晶显示装置或发光显示装置为代表的大部分的平板显示器的晶体管由形成在玻璃衬底上的非晶硅、单晶硅或多晶硅等硅半导体构成。此外，使用该硅半导体的晶体管被用于集成电路（IC）等。

将呈现半导体特性的金属氧化物用于晶体管代替上述硅半导体的技术受到瞩目。注意，在本说明书中，将呈现半导体特性的金属氧化物称为氧化物半导体。

例如，公开了作为氧化物半导体使用氧化锌、In-Ga-Zn-O类氧化物制造晶体管，将该晶体管用于显示装置的像素的开关元件等的技术（参照专利文献1及专利文献2）。

另外，公开了在使用氧化物半导体的晶体管中，通过在源区及漏区与源电极及漏电极之间作为缓冲层设置含氮的导电性高的氧化物半导体，来降低氧化物半导体与源电极及漏电极之间的接触电阻的技术（参照专利文献3）。

此外，公开了作为自对准地形成使用氧化物半导体的晶体管的源区及漏区的方法，使氧化物半导体表面露出，进行氩等离子体处理，而降低该露出的部分的氧化物半导体的电阻率的方法（参照专利文献1）。

然而，当使用该方法时，通过使氧化物半导体表面露出，进行氩等离子体处理，来对成为源区及漏区的部分的氧化物半导体也同时进行蚀刻，而源区及漏区薄层化（参照非专利文献1的图8）。其结果是源区及漏区的电阻增大，而且因薄层化引起的过蚀刻产生的不良品的概率也增大。

在用于对氧化物半导体进行的等离子体处理的离子种类的原子半径大时该现象变得显著。

在氧化物半导体层的厚度充分厚时不成为问题，但是在将沟道长度设定为200nm以下时，在防止短沟道效应上要求将成为沟道的部分的氧化物半导体层的厚度设定为20nm以下，优选为10nm以下。在使用这样薄的氧化物半导体层时，使用上述那样的等离子处理不是优选的。

[专利文献1]日本专利申请公开2007-123861号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2007-96055号公报

[专利文献3]日本专利申请公开2010-135774号公报

[非专利文献1]

S. Jeon et al. “180nm Gate Length Amorphous InGaZnO Thin Film Transistorfor High Density Image Sensor Application”, IEDM Tech. Dig.， p.504，2010.

在使用晶体管的集成电路中，为了集成化需要晶体管的微型化。

在晶体管的微型化中，极端缩短沟道长度的晶体管发生阈值电压的降低等电特性变动。该现象被称为短沟道效应，抑制该短沟道效应是晶体管的微型化上的课题之一。