[发明专利]半导体装置、半导体存储装置及半导体装置的制造方法

说明书

本发明实施方式的半导体装置具备：第一电极；第二电极；第一氧化物半导体层，其设置于第一电极与第二电极之间，包含In、Zn及第一金属元素，第一金属元素为选自由Ga、Mg及Mn构成的组中的至少一种金属元素；第二氧化物半导体层，其设置于第一氧化物半导体层与第二电极之间，包含In、Zn及第一金属元素；第三氧化物半导体层，其设置于第一氧化物半导体层与第二氧化物半导体层之间，包含In、Zn及第二金属元素，第二金属元素为选自由Al、Hf、La、Sn、Ta、Ti、W、Y及Zr构成的组中的至少一种金属元素；栅极电极，其与第三氧化物半导体层相向；以及栅极绝缘层，其设置于第三氧化物半导体层与栅极电极之间。

关联申请

本申请享有以日本专利申请2021-153285号(申请日：2021年9月21日)作为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及半导体装置、半导体存储装置及半导体装置的制造方法。

背景技术

在氧化物半导体层中形成通道的氧化物半导体晶体管具备断开动作时的通道泄漏电流、即断开泄漏电流极小这样的优异特性。因此，例如，研究了将氧化物半导体晶体管应用于动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)的存储单元的开关晶体管。

在将氧化物半导体晶体管应用于存储单元的开关晶体管的情况下，在形成晶体管结构后，施加伴随存储单元、布线的形成的热处理。因此，可可期待实现热处理后的特性的变动少、耐热性高的氧化物半导体晶体管。

发明内容

本发明的实施方式提供耐热性高的半导体装置、半导体存储装置及半导体装置的制造方法。

实施方式的半导体装置具备：第一电极；第二电极；第一氧化物半导体层，其设置于上述第一电极与上述第二电极之间，包含铟(In)、锌(Zn)及第一金属元素，上述第一金属元素为选自由镓(Ga)、镁(Mg)及锰(Mn)构成的组中的至少一种金属元素；第二氧化物半导体层，其设置于上述第一氧化物半导体层与上述第二电极之间，包含铟(In)、锌(Zn)及上述第一金属元素；第三氧化物半导体层，其设置于上述第一氧化物半导体层与上述第二氧化物半导体层之间，化学组成与上述第一氧化物半导体层及上述第二氧化物半导体层不同，包含铟(In)、锌(Zn)及第二金属元素，上述第二金属元素为选自由铝(Al)、铪(Hf)、镧(La)、锡(Sn)、钽(Ta)、钛(Ti)、钨(W)、钇(Y)及锆(Zr)构成的组中的至少一种金属元素；栅极电极，其与上述第三氧化物半导体层相向；以及栅极绝缘层，其设置于上述第三氧化物半导体层与上述栅极电极之间。

附图说明

图1是第一实施方式的半导体装置的示意剖面图。

图2是第一实施方式的半导体装置的示意剖面图。

图3～图13是表示第一实施方式的半导体装置的制造方法的示意剖面图。

图14是比较例的半导体装置的示意剖面图。

图15是比较例的半导体装置的问题的说明图。

图16是第一实施方式的半导体装置的作用及效果的说明图。

图17是第一实施方式的半导体装置的第一变形例的示意剖面图。

图18是第一实施方式的半导体装置的第二变形例的示意剖面图。

图19是第二实施方式的半导体存储装置的框图。

图20是第二实施方式的半导体存储装置的存储单元阵列的示意剖面图。

图21是第二实施方式的半导体存储装置的存储单元阵列的示意剖面图。

图22是第二实施方式的半导体存储装置的第一存储单元的示意剖面图。