半導(dǎo)體裝置制造方法及圖紙

氧化物半導(dǎo)體膜具有各自設(shè)置有包含與氧化物半導(dǎo)體膜的成分類似成分的金屬氧化物膜的頂表面部及底表面部。以與金屬氧化物膜的表面接觸的方式進(jìn)一步形成包含與金屬氧化物膜及氧化物半導(dǎo)體膜不同的成分的絕緣膜，該金屬氧化物膜的表面與接觸氧化物半導(dǎo)體膜的表面相對。用于晶體管有源層的氧化物半導(dǎo)體膜是通過從氧化物半導(dǎo)體去除諸如氫、水分、羥基和氫化物之類雜質(zhì)、且供應(yīng)作為氧化物半導(dǎo)體主要成分且在去除雜質(zhì)的步驟中同時被減少的氧而被高純度化為電性上i型（本征）的氧化物半導(dǎo)體膜。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種半導(dǎo)體裝置及該半導(dǎo)體裝置的制造方法。在本說明書中，半導(dǎo)體裝置指的是能夠通過利用半導(dǎo)體特性而工作的所有裝置，而且電光裝置、半導(dǎo)體電路及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。
技術(shù)介紹
利用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜來構(gòu)成晶體管的技術(shù)已受到關(guān)注。該晶體管被廣泛地應(yīng)用于電子器件，諸如集成電路(IC)和圖像顯示裝置(顯示裝置)。作為可以應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜，硅基半導(dǎo)體材料已被廣泛使用，但是作為其他材料，氧化物半導(dǎo)體已受到關(guān)注。 例如，公開了一種晶體管，其有源層使用包含銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)且電子載流子濃度低于IO1Vcm3的非晶氧化物來形成(參見專利文獻(xiàn)I)。雖然包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管可以比包括非晶硅的晶體管更高的速度進(jìn)行工作，且與包括多晶硅的晶體管相比更容易制造，但是，已知包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管具有因電特性容易變化而導(dǎo)致其可靠性低的問題。例如，在光下執(zhí)行的BT測試之后，晶體管的閾值電壓發(fā)生波動。另一方面，專利文獻(xiàn)2及專利文獻(xiàn)3中各自公開了一種技術(shù)，其中為了抑制包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的閾值電壓移動，利用設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層的頂表面及底表面中的至少一個面上的界面穩(wěn)定化層來防止在氧化物半導(dǎo)體層的界面的電荷俘獲。[參考文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本公開專利申請2006-165528號[專利文獻(xiàn)2]日本公開專利申請2010-016347號[專利文獻(xiàn)3]日本公開專利申請2010-016348號
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
但是，由于專利文獻(xiàn)2或?qū)＠墨I(xiàn)3所公開的晶體管包括具有與柵極絕緣層及保護(hù)層類似性質(zhì)的層作為界面穩(wěn)定化層，從而不能有利地保持具有有源層的界面的狀態(tài)。這就是為什么難以抑制在有源層和界面穩(wěn)定化層之間的界面的電荷俘獲。特別是，當(dāng)界面穩(wěn)定化層和有源層具有同等的帶隙時，電荷可能被存儲。因此，還不能說包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管具有充分高的可靠性。鑒于上述問題，本專利技術(shù)的目的是使包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置的電特性穩(wěn)定以提聞可罪性。所公開的專利技術(shù)的一個實(shí)施例基于以下的技術(shù)構(gòu)思作為有源層的氧化物半導(dǎo)體膜不與諸如柵極絕緣膜或保護(hù)絕緣膜的絕緣膜直接接觸，而在這些膜之間設(shè)置有與其接觸的金屬氧化物膜，并且該金屬氧化物膜包含與氧化物半導(dǎo)體膜的成分類似的成分。也就是說，所公開的專利技術(shù)的一個實(shí)施例包括氧化物半導(dǎo)體膜、金屬氧化物膜和包含與金屬氧化物膜及氧化物半導(dǎo)體膜不同的成分的絕緣膜的疊層結(jié)構(gòu)。在此，“與氧化物半導(dǎo)體膜的成分類似的成分”是指包含選自氧化物半導(dǎo)體膜的成分中的一種或多種金屬元素。通過具備這種疊層結(jié)構(gòu)，可以充分地抑制在上述絕緣膜和氧化物半導(dǎo)體膜的界面處因半導(dǎo)體裝置的操作等而產(chǎn)生的電荷等的俘獲。因如下機(jī)構(gòu)而獲得該有利的效果設(shè)置包含與氧化物半導(dǎo)體膜相適合的材料的金屬氧化物膜與氧化物半導(dǎo)體膜接觸，由此抑制氧化物半導(dǎo)體膜和金屬氧化物膜之間的界面處因半導(dǎo)體裝置的操作而可能產(chǎn)生的電荷等的俘獲。同時，設(shè)置包含的材料被采用可在界面形成電荷俘獲中心的絕緣膜與金屬氧化物膜接觸，由此可在金屬氧化物膜和絕緣膜之間的界面俘獲上述電荷。換言之，雖然當(dāng)只使用金屬氧化物膜時，在產(chǎn)生大量電荷的情況下難以抑制在氧化物半導(dǎo)體膜和金屬氧化物膜之間的界面的電荷俘獲；但是當(dāng)以與金屬氧化物膜接觸的方式設(shè)置絕緣膜時，優(yōu)先地在金屬氧化物膜和絕緣膜之間的界面俘獲電荷，從而可抑制氧化物半導(dǎo)體膜和金屬氧化物膜之間的界面的電荷俘獲。由此，可以說，所公開專利技術(shù)的一個實(shí)施例的有利效果歸因于氧化物半導(dǎo)體膜、金屬氧化物膜及絕緣膜的疊層結(jié)構(gòu)，而且該效果與金屬氧化物膜和氧化物半導(dǎo)體膜的疊層結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的效果不同。 因?yàn)槟軌蛞种蒲趸锇雽?dǎo)體膜的界面的電荷俘獲，且可使電荷俘獲中心遠(yuǎn)離氧化物半導(dǎo)體膜，所以可以減少半導(dǎo)體裝置的操作故障，以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。在上述機(jī)構(gòu)中，金屬氧化物膜期望具有足夠的厚度。這是因?yàn)楫?dāng)金屬氧化物膜薄時，在金屬氧化物膜和絕緣膜之間的界面處被俘獲的電荷的影響可能會大。例如，優(yōu)選使金屬氧化物膜厚于氧化物半導(dǎo)體膜。由于以不阻礙源電極及漏電極和氧化物半導(dǎo)體膜之間的連接的方式形成具有絕緣性的金屬氧化物膜，因此與在源電極或漏電極和氧化物半導(dǎo)體膜之間設(shè)置金屬氧化物膜的情況相比，可以防止電阻的增大。因此，可以抑制晶體管的電特性的退化。當(dāng)在薄膜形成工序中，因氧過量或氧不足而使氧化物半導(dǎo)體的組成與化學(xué)計量的組成不同或用作電子施主的氫或水分進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體時，氧化物半導(dǎo)體的導(dǎo)電率發(fā)生變化。這種現(xiàn)象是包括這種氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性變化的因素。因此，通過有意地從氧化物半導(dǎo)體中去除氫、水分、羥基和氫化物(也稱為氫化合物)之類的雜質(zhì)，并且供應(yīng)在雜質(zhì)的去除工序的同時減少且作為構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體的主要成分的氧，使氧化物半導(dǎo)體膜高純度化為電性上的i型(本征)。i型(本征)的氧化物半導(dǎo)體是這樣一種氧化物半導(dǎo)體，其中通過從氧化物半導(dǎo)體去除η型雜質(zhì)的氫從而盡量不包含非氧化物半導(dǎo)體主要成分的雜質(zhì)，來將氧化物半導(dǎo)體高純度化為i型(本征)的氧化物半導(dǎo)體或基本為i型(本征)的氧化物半導(dǎo)體。注意，在使氧化物半導(dǎo)體膜本征化的工序中，也可以同時使包含與氧化物半導(dǎo)體膜的成分類似的成分的金屬氧化物膜本征化。根據(jù)所公開專利技術(shù)的一個實(shí)施例，期望設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜的頂表面及底表面上的金屬氧化物膜通過充分減少水分和氫之類的雜質(zhì)在電性上本征化。包括高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的電特性，諸如閾值電壓和截止態(tài)電流之類，幾乎不呈現(xiàn)溫度依賴性。此外，由于光退化引起的晶體管特性的變化也較不可能發(fā)生。本專利技術(shù)的一個實(shí)施例是一種半導(dǎo)體裝置，包括柵電極；覆蓋柵電極的柵極絕緣膜；與柵極絕緣膜接觸的第一金屬氧化物膜；與第一金屬氧化物膜接觸且在與柵電極重疊的區(qū)域中的氧化物半導(dǎo)體膜；與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的源電極及漏電極；與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的第二金屬氧化物膜；以及覆蓋第二金屬氧化物膜的絕緣膜。在上述半導(dǎo)體裝置中，第二金屬氧化物膜優(yōu)選以覆蓋源電極及漏電極并接觸第一金屬氧化物膜的方式設(shè)置。氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選由第一金屬氧化物膜及第二金屬氧化物膜圍繞。在上述半導(dǎo)體裝置中，至少氧化物半導(dǎo)體膜的頂表面的一部分可以與源電極及漏電極接觸。在這種情況下，溝道長度方向上的氧化物半導(dǎo)體膜的側(cè)邊緣可以與溝道長度方向上的第一金屬氧化物膜的側(cè)邊緣對準(zhǔn)。在上述半導(dǎo)體裝置中，至少源電極頂表面的一部分和漏電極頂面的一部分可以與氧化物半導(dǎo)體膜接觸。在這種情況下，溝道長度方向上的氧化物半導(dǎo)體膜的側(cè)邊緣可以與溝道長度方向上的第二金屬氧化物膜的側(cè)邊緣對準(zhǔn)。在上述半導(dǎo)體裝置中的任一個中，第一金屬氧化物膜及第二金屬氧化物膜各自優(yōu) 選包含氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素。在上述半導(dǎo)體裝置中的任一個中，第一金屬氧化物膜及第二金屬氧化物膜各自的能隙優(yōu)選比氧化物半導(dǎo)體膜的能隙大。在上述半導(dǎo)體裝置中的任一個中，第一金屬氧化物膜及第二金屬氧化物膜各自導(dǎo)帶底部的能量優(yōu)選比氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)帶底部的能量高。在上述半導(dǎo)體裝置中的任一個中，第一金屬氧化物膜及第二金屬氧化物膜各自優(yōu)選包含氧化鎵。第一金屬氧化物膜的構(gòu)成元素的比例優(yōu)選和第二金屬氧化物膜的構(gòu)成元素的比例相等。 在上述半導(dǎo)體裝置中的任一個中，可以在氧化物膜上設(shè)置導(dǎo)電膜。在上述半導(dǎo)體裝置中，可以使取決于源電極和漏電極之間距離的晶體管的溝道長度L長于或等于IOnm本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.04.02 JP 2010-0863971.一種半導(dǎo)體裝置，包括 柵電極； 覆蓋所述柵電極的柵極絕緣膜； 在所述柵極絕緣膜上的第一金屬氧化物膜； 與所述第一金屬氧化物膜接觸且與所述柵電極重疊的氧化物半導(dǎo)體膜； 與所述氧化物半導(dǎo)體膜接觸的源電極及漏電極； 在所述氧化物半導(dǎo)體膜上且與該氧化物半導(dǎo)體膜接觸的第二金屬氧化物膜；以及 在所述第二金屬氧化物膜上的絕緣膜。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體膜的頂表面的至少一部分與所述源電極及所述漏電極接觸。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，至少所述源電極的頂表面的一部分和所述漏電極的頂表面的一部分與所述氧化物半導(dǎo)體膜接觸。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體膜的頂表面的至少一部分與所述源電極及所述漏電極接觸，并且其中，溝道長度方向上的所述氧化物半導(dǎo)體膜的側(cè)邊緣與溝道長度方向上的所述第一金屬氧化物膜的側(cè)邊緣對準(zhǔn)。5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一金屬氧化物膜及所述第ニ金屬氧化物膜都包含選自所述氧化物半導(dǎo)體膜的構(gòu)成元素中的ー種或多種金屬元素的氧化物。6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一金屬氧化物膜及所述第ニ金屬氧化物膜都具有比所述氧化物半導(dǎo)體膜更大的能隙。7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一金屬氧化物膜的導(dǎo)帶底部的能量及所述第二金屬氧化物膜的導(dǎo)帶底部的能量都高于所述氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)帶底部的能量。8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一金屬氧化物膜及所述第ニ金屬氧化物膜都包含氧化鎵。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一金屬氧化物膜的構(gòu)成元素的比例和所述第二金屬氧化物膜的構(gòu)成元素的比例相等。10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述絕緣膜上設(shè)置導(dǎo)電膜。11.一種半導(dǎo)體裝置，包括 柵電極； 覆蓋所述柵電極的柵極絕緣膜； 在所述柵極絕緣膜上的第一金屬氧化物膜； 與所述第一金屬氧化物膜接觸且與所述柵電極重疊的氧化物半導(dǎo)體膜； 與所述氧化物半導(dǎo)體膜接觸的源電極及漏電極； 在所述氧化物半導(dǎo)體膜上且與該氧化物半導(dǎo)體膜接觸的第二金屬氧化物膜；以及 在所述第二金屬氧化物膜上的絕緣膜， 其中，以覆蓋所述源電極及所述漏電極且與所述第一金屬氧化物膜接觸的方式設(shè)置所述第二金屬氧化物膜。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述氧化物半導(dǎo)體膜被所述第一金屬氧化物膜及所述第二金屬氧化物膜圍繞。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述氧...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：山崎舜平，
申請(專利權(quán))人：株式會社半導(dǎo)體能源研究所，
類型：
國別省市：