[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

一种半导体装置包括：导线，其在基板上在第一方向上延伸；第一氧化物半导体层，其在导线上包括包含第一金属元素的第一结晶氧化物半导体材料；第二氧化物半导体层，其在导线上与第一氧化物半导体层物理接触并连接到导线；栅电极，其在第二氧化物半导体层的侧部在与第一方向交叉的第二方向上延伸；以及电容器结构，其在第二氧化物半导体层和栅电极上连接到第二氧化物半导体层，其中，第二氧化物半导体层包括包含第一金属元素以及不同于第一金属元素的第二金属元素和第三金属元素的第二结晶氧化物半导体材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年7月27日提交于韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2021-0098390的优先权，其内容以引用方式整体并入本文。

技术领域

本公开涉及半导体装置及其制造方法，更具体地，涉及一种包括氧化物半导体材料的半导体装置及其制造方法。

背景技术

随着半导体装置变得更加高度集成，控制半导体装置的泄漏电流特性可能重要。为了减小半导体装置的泄漏电流，已研究了包含氧化物半导体材料(例如，铟镓锌氧化物(IGZO))的沟道层。氧化物半导体材料具有与硅(Si)相似的导通电流并且还具有高带隙能量，从而具有优异的泄漏电流特性。

氧化物半导体材料可根据沉积方法或后处理方法具有各种类型的结晶度，并且可基于结晶度具有各种电特性和稳定性。在这方面，需要能够控制氧化物半导体材料的结晶度的技术来针对特定电气设计目标或要求高效地配置包括氧化物半导体材料的沟道层。

发明内容

本公开的各方面提供了一种具有改进的性能和可靠性的半导体装置。

本公开的各方面还提供了一种制造具有改进的性能和可靠性的半导体装置的方法。

本公开的各方面不限于上面提及的那些，本领域技术人员将从以下描述清楚地理解本文中未总结的本公开的附加方面。

根据本发明构思的一方面，提供了一种半导体装置，其包括：导线，其在基板上在第一方向上延伸；第一氧化物半导体层，其在导线上且包括包含第一金属元素的第一结晶氧化物半导体材料；第二氧化物半导体层，其在导线上与第一氧化物半导体层物理接触并连接到导线；栅电极，其在第二氧化物半导体层的侧部在与第一方向交叉的第二方向上延伸；以及电容器结构，其在第二氧化物半导体层和栅电极上连接到第二氧化物半导体层，其中，第二氧化物半导体层包括包含第一金属元素以及不同于第一金属元素的第二金属元素和第三金属元素的第二结晶氧化物半导体材料。

根据本发明构思的一方面，提供了一种半导体装置，其包括：导线，其在基板上在第一方向上延伸；下氧化物层，其在导线的侧部且在基板上；第一氧化物半导体层，其在导线上且包括包含第一金属元素的第一结晶氧化物半导体材料；隔离绝缘层，其在导线和下氧化物层上且包括在与第一方向交叉的第二方向上延伸的沟道沟槽，下氧化物层的至少一部分和第一氧化物半导体层的至少一部分在沟道沟槽中的隔离绝缘层外面；第二氧化物半导体层，其沿着沟道沟槽的至少一部分延伸，并且与下氧化物层和第一氧化物半导体层物理接触，第二氧化物半导体层连接到导线；第一栅电极，其在第二氧化物半导体层上在沟道沟槽内在第二方向上延伸；以及电容器结构，其在隔离绝缘层上连接到第二氧化物半导体层，其中，第二氧化物半导体层包括包含第一金属元素以及不同于第一金属元素的第二金属元素和第三金属元素的第二结晶氧化物半导体材料。

根据本发明构思的一方面，提供了一种半导体装置，其包括：基板；第一氧化物半导体层，其在基板上且包括包含第一金属元素的第一结晶氧化物半导体材料；第二氧化物半导体层，其在第一氧化物半导体层上且包括包含第一金属元素以及不同于第一金属元素的第二金属元素和第三金属元素的第二结晶氧化物半导体材料；以及栅电极，其在第二氧化物半导体层上，其中，在远离第二氧化物半导体层的方向上，第一氧化物半导体层中的第三金属元素的浓度降低速率大于第一氧化物半导体层中的第一金属元素的浓度降低速率。

附图说明