[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201010206862.1
• 申請日: 2006-09-29
• 公開（公告）號: CN101887919A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 秋元健吾;本田達也;曾根寬人
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L27/02;H01L21/34;G09G3/36;G09G3/34;G02F1/1368
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅

本申請是申請日為2006年9月29日、申請號為200610141329.5、發明名稱為“半導體器件及其制造方法”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件及其制造方法。本發明特別涉及使用氧化物半導體的半導體器件。此外，本發明還涉及具備該半導體器件的電子設備。

背景技術

以液晶顯示器(LCD)和EL顯示器為典型的平板顯示器(FPD)作為代替常規的CRT的顯示器件引人注目。尤其是，安裝有有源矩陣驅動的大型液晶面板的大屏幕液晶電視的開發對液晶面板的制造者已經成為該致力進行的重要課題。此外，大屏幕的EL電視的開發也在展開。

在常規的液晶器件或場致發光顯示器件(以下稱作發光顯示器件或EL顯示器件)中，使用結晶硅或非晶硅的薄膜晶體管(以下示為TFT)作為驅動每個像素的半導體元件。

與使用非晶硅膜的TFT相比使用結晶硅膜的TFT的遷移率高二位以上(包括二位)，從而當用于掃描線驅動電路或信號線驅動電路等時可以期待高速動作，所述掃描線驅動電路用于選擇發光顯示器件的像素，所述信號線驅動電路用于將視頻信號供給給被選擇了的像素。然而，與將非晶硅用作半導體膜時相比，將結晶硅用作半導體膜時為了使半導體膜結晶化而使步驟復雜化，從而具有一個難點，即成品率降低而且成本上升。此外，用于該結晶化的加熱溫度為550℃或更高，不易使用熔點低的樹脂或塑料等的襯底。

另一方面，將非晶硅用作半導體膜的TFT由于不進行高溫加熱，所以可以使用樹脂襯底或塑料襯底，從而可以以低成本制造。然而，使用非晶硅的半導體膜形成溝道形成區域的TFT的遷移率最大也只能得到0.2至1.0cm²/V·s左右，而且耗電量也高。

此外，當將非晶硅膜形成在襯底上時，一般使用等離子體CVD法。等離子體CVD法當淀積時需要在高真空下進行的加熱，有可能給在塑料襯底或襯底上的有機樹脂膜損傷。此外，除了使用等離子體CVD法淀積非晶硅膜之外使用濺射法淀積時，也在非晶硅膜淀積了之后被暴露在空氣中，則有可能在表面上形成很薄的絕緣膜。

作為代替這種由硅構成的半導體的材料，近年來，有將氧化鋅等氧化物半導體用于溝道形成區域來形成TFT的報告(例如參見專利文獻1、非專利文獻1)。由于氧化物半導體具有與由包括非晶硅的半導體構成的TFT相同或比它高的遷移率，所以被謀求進一步提高其特性。

[專利文獻1]日本專利申請特開2000-150900號

[非專利文獻1]Elvira?M.C.Fortunato以及六名Applied?PhysicsLetters(應用物理快報)Vol.85、No.13、P?2541(2004)

發明內容

鑒于上述課題，本發明的目的在于提供一種半導體器件和其制造方法，該半導體器件具有提高了特性的半導體元件。

此外，另一方面，為了如液晶電視那樣以更廉價的工序制造大面積裝置，襯底的面積越來越大。然而，有一個問題，即因為襯底的大型化，容易受彎曲和扭曲的影響。此外，在熱處理步驟中襯底被加熱到高溫度，就有一個問題，即扭曲和收縮導致襯底的尺寸的變化，從而光刻步驟的對準的精度降低。

由此，本發明的目的在于提供一種技術，該技術在用于半導體器件的半導體元件的結晶化步驟中即使在單邊超過1米那樣的大型襯底上也可以以高成品率制造半導體器件。

如上所述，本發明的目的在于提供一種半導體器件及其制造方法，該半導體器件可以以比以前低成本且高生產率制造，并且具有進一步提高了特性的半導體元件。

在本發明中使用化合物半導體作為半導體，優選使用氧化物半導體。作為氧化物半導體，例如使用氧化鋅(ZnO)、氧化鈦(TiO₂)、InGaO₃(ZnO)₅、氧化鎂鋅(Mg_xZn_1-xO)、氧化鎘鋅(Cd_xZn_1-xO)、氧化鎘(CdO)或In-Ga-Zn-O之類的非晶氧化物半導體(a-IGZO)等。本發明旨在通過燈光快速退火(LRTA：lamp?rapid?thermal?annealing，或簡單稱作燈加熱)加熱鄰接于化合物半導體的柵極，選擇性地促進化合物半導體的結晶化，以制造使用至少在溝道形成區域中包括促進了該結晶化的區域的化合物半導體的TFT。