[發明專利]半導體裝置的制造方法

有效

• 申請號: 201210021268.4
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102593185A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 山崎舜平
• 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;H01L29/417;H01L21/77
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

技術領域

本發明涉及一種具有包括晶體管等半導體元件的電路的半導體裝置的制造方法。例如，本發明涉及安裝在電源電路中的功率器件；包括存儲器、閘流晶體管、轉換器、圖像傳感器等在內的半導體集成電路；以及安裝有以液晶顯示面板為代表的電光學裝置和具有發光元件的發光顯示裝置等以作為部件的電子設備。

在本說明書中，半導體裝置指的是能夠通過利用半導體特性而工作的所有裝置，因此電光學裝置、發光顯示裝置、半導體電路以及電子設備都是半導體裝置。

背景技術

如以液晶顯示裝置為代表那樣，形成在玻璃襯底等上的晶體管大多由非晶硅、多晶硅等構成。使用非晶硅的晶體管雖然其場效應遷移率低，但是可以應對玻璃襯底的大面積化。此外，雖然使用多晶硅的晶體管具有高場效應遷移率，但是其具有不能應對玻璃襯底的大面積化的缺點。

近年來，除了使用硅的晶體管之外，還使用氧化物半導體來制造晶體管，并將其應用于電子器件和光器件，這一技術正受到關注。例如，專利文獻1及專利文獻2公開了作為氧化物半導體使用氧化鋅、In-Ga-Zn-O類氧化物來制造晶體管，并將該晶體管用于顯示裝置的像素的開關元件等的技術。

[專利文獻1]日本專利申請公開2007-123861號公報

[專利文獻2]日本專利申請公開2007-96055號公報

發明內容

本發明的課題之一是提供使用氧化物半導體膜的截止電流極小的晶體管。此外，本發明的課題之一是通過應用該晶體管從而提供耗電量極小的半導體裝置。

本發明的一個方式包括如下步驟。在襯底上形成基底絕緣膜；在該基底絕緣膜上形成第一氧化物半導體膜之后，進行加熱處理。接著，在第一氧化物半導體膜上形成導電膜；對該導電膜進行加工來形成源電極及漏電極。接著，在對第一氧化物半導體膜進行加工來形成第二氧化物半導體膜之后，不進行其他工序而形成覆蓋源電極、漏電極及第二氧化物半導體膜的柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上形成柵電極。

或者，本發明的一個方式包括如下步驟。在襯底上形成通過加熱處理釋放氧的基底絕緣膜；在該基底絕緣膜上形成第一氧化物半導體膜；在第一氧化物半導體膜上形成導電膜之后，進行加熱處理。接著，對導電膜進行加工來形成源電極及漏電極。接著，在對第一氧化物半導體膜進行加工來形成第二氧化物半導體膜之后，不進行其他工序而形成覆蓋源電極、漏電極及第二氧化物半導體膜的柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上形成柵電極。

本發明的技術思想之一如下：在形成第二氧化物半導體膜之后，不進行其他工序而使用柵極絕緣膜覆蓋該第二氧化物半導體膜的側面。

在此，與晶體管的截止電流的減少相關聯地，說明經由氧化物半導體膜的側面流過的電流。

若通過蝕刻處理等對氧化物半導體膜進行加工，則氧化物半導體膜的側面成為活性。

如果氧化物半導體膜的側面是活性，則在減壓氣氛下或還原氣氛下氧化物半導體膜中的氧被抽出而在其側面上產生氧缺陷。特別是，在高溫下容易產生氧缺陷。

此外，在對氧化物半導體膜進行蝕刻處理時，例如當在干蝕刻中氧化物半導體膜的側面暴露于包含氯自由基、氟自由基等的等離子體時，在氧化物半導體膜的側面露出的金屬原子和氯自由基或氟自由基等鍵合。此時被認為因為金屬原子和氯原子及氟原子鍵合并脫離，所以在氧化物半導體膜中與該金屬原子鍵合的氧原子成為活性。成為活性的氧原子容易起反應而脫離。因此，因干蝕刻等的等離子體處理而在氧化物半導體膜的側面容易產生氧缺陷。

在氧化物半導體膜中，氧缺陷成為施主而產生載流子。

換言之，因產生氧缺陷從而氧化物半導體膜的側面n型化，而成為晶體管中的泄漏源。

此外，在氧化物半導體膜的側面流過的電流不僅使截止電流的增加，而且有時還會形成以氧化物半導體膜的側面為溝道形成區的閾值電壓不同的晶體管(寄生晶體管)。

因此，通過在形成第二氧化物半導體膜之后，不進行其他工序而使用柵極絕緣膜覆蓋該第二氧化物半導體膜，從而可以減少在氧化物半導體膜的側面流過的電流，并抑制寄生晶體管的形成。

此外，因為電流容易在氧化物半導體膜的側面流過，所以優選采用不使源電極及漏電極的主表面(頂面或底面)與氧化物半導體膜的側面接觸的結構。例如，通過在氧化物半導體膜上將源電極及漏電極設置在該氧化物半導體膜內側，從而可以使得源電極及漏電極的主表面與氧化物半導體膜的側面不會直接接觸。