[發明專利]半導體器件及其制造方法

無效

• 申請號: 200910132530.0
• 申請日: 2006-11-13
• 公開（公告）號: CN101577282A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 秋元健吾
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L29/786;H01L29/10;H01L23/52;H01L21/336;H05B33/12;G02F1/1362;H04N5/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 秦 晨

本分案申請是基于申請號為200680037580.5，申請日為2006年11月13日，發明名稱為“半導體器件及其制造方法”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及使用ZnO(氧化鋅)的半導體器件及其制造方法。

背景技術

一般通過使用a-Si(非晶硅)或poly-Si(多晶硅)形成用于液晶顯示器或EL(電致發光)顯示器的顯示面板的半導體器件，例如TFT(薄膜晶體管)的半導體部分半導體器件。

Si(硅)不具有大的帶隙(例如，單晶硅為1.1eV)并且吸收可見光。通過用光照射，在Si中形成電子和空穴(載流子)。如果形成Si膜用于TFF的溝道形成區域，那么即使在OFF狀態下也會通過用光照射在溝道形成區域中產生載流子。于是，電流從而在源極區和漏極區之間流動。在OFF狀態中流動的電流被稱為“OFF泄漏電流”。如果電流值較高，那么顯示面板不正常工作。因此，形成光屏蔽膜以使得光不照射Si膜。但是，由于需要淀積步驟、光刻步驟和蝕刻步驟，因此，當形成光屏蔽膜時，工藝變得復雜。

為了解決該問題，關注使用氧化鋅(ZnO)的透明晶體管，該氧化鋅是具有比Si的帶隙大的3.4eV的較大的帶隙的半導體。關于這種透明晶體管，帶隙比可見光帶中的光能大，并且可見光不被吸收。因此，它具有在用光照射時OFF泄漏電流不增加的優點。

例如，在對比文件1中公開了對于溝道形成區域使用ZnO的半導體器件。參照圖7A說明使用ZnO的半導體器件的結構。

圖7A中的半導體器件在諸如玻璃襯底的絕緣襯底1000之上具有源電極1001、漏電極1002、被配置為與源電極1001和漏電極1002接觸的ZnO層1003、層疊在ZnO層1003之上的柵絕緣層1004和柵電極1005。

對于源電極1001和漏電極1002，使用導電的ZnO。導電的ZnO摻雜有以下的元素中的一種：作為第III族元素的B(硼)、Al(鋁)、鎵(Ga)、銦(In)或Tl(鉈)；作為第VII族元素的F(氟)、Cl(氯)、Br(溴)或I(碘)；作為第I族元素的鋰(Li)、Na(鈉)、K(鉀)、Rb(銣)或Cs(銫)；作為第V族元素的N(氮)、P(磷)、As(砷)、Sb(銻)或Bi(鉍)。

[參考文件]日本公開專利申請No.2000-150900

發明內容

根據本發明的發明人的試驗，揭示了當通過蝕刻形成圖7A所示的頂柵半導體器件的源電極1001和漏電極1002時襯底1000在一些情況下被蝕刻。即使在形成通過在襯底1000上使用氧化硅膜或氧氮化硅膜形成的基膜1006的情況下，當基膜被蝕刻時襯底1000的表面也在一些情況下被露出。另外，在圖7B所示的底柵半導體器件的情況下，揭示了當通過蝕刻形成源電極1001和漏電極1002時通過使用氧化硅膜或氧氮化硅膜形成的柵絕緣膜1004被蝕刻。

在頂柵半導體器件的情況下，當玻璃襯底1000或通過使用氧化硅膜或氧氮化硅膜形成的基膜1006被蝕刻時，諸如鈉的雜質從襯底1000擴散到半導體膜1003中，使得特性劣化。

在底柵半導體器件(圖7B)的情況下，如果當通過蝕刻形成源電極1001和漏電極1002時柵絕緣膜1004被蝕刻，那么特性是不穩定的并且導致故障。

考慮到以上情況，本發明的目的是，提供即使對溝道形成區域使用ZnO半導體膜并且對于源電極和漏電極使用其中添加n型或p型雜質的ZnO膜也不產生缺陷或故障的半導體器件及其制造方法。

本發明的半導體器件的一個方面具有：在氧化硅膜或氧氮化硅膜之上的Al膜或Al合金膜和在Al膜或Al合金膜之上的其中添加n型或p型雜質的ZnO膜。本說明書中的“氧化硅膜”、“氧氮化硅膜”、“Al膜”、“Al合金膜”和“ZnO膜”分別意味著包含氧化硅的膜、包含氧氮化硅的膜、包含Al的膜、包含Al合金的膜和包含ZnO的膜。

本發明的半導體器件的一個方面具有：在柵電極之上的通過使用氧化硅膜或氧氮化硅膜形成的柵絕緣膜、在柵絕緣膜之上的Al膜或Al合金膜、在Al膜或Al合金膜之上的其中添加n型或p型雜質的ZnO膜、以及在其中添加n型或p型雜質的ZnO膜和柵絕緣膜之上的ZnO半導體膜。

本發明的半導體器件的一個方面具有：在氧化硅膜或氧氮化硅膜之上的Al膜或Al合金膜、在Al膜或Al合金膜之上的其中添加n型或p型雜質的ZnO膜、在氧化硅膜或氧氮化硅膜和其中添加n型或p型雜質的ZnO膜之上的ZnO半導體膜、在ZnO半導體膜之上的柵絕緣膜、和在柵絕緣膜之上的柵電極。