[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210138067.2
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102779854A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肥塚純一;山出直人;吉岡杏子;佐藤裕平;寺島真理
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社半導(dǎo)體能源研究所
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/04;H01L21/77
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 胡燁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。

注意，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，因此電光裝置、半導(dǎo)體電路及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

通過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（也稱為薄膜晶體管（TFT））的技術(shù)受到關(guān)注。該晶體管被廣泛地應(yīng)用于如集成電路（IC）及圖像顯示裝置（顯示裝置）等電子設(shè)備。作為可以應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜，硅類半導(dǎo)體材料被廣泛地周知。但是，作為其他材料，氧化物半導(dǎo)體材料受到關(guān)注。

例如，已經(jīng)公開了一種晶體管，其中作為晶體管的活性層使用電子載流子濃度低于10¹⁸／cm³的包含銦（In）、鎵（Ga）及鋅（Zn）的非晶氧化物（參照專利文獻1）。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

[專利文獻1]日本專利申請公開2006-165528號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

但是，在具有氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置中，如果在氧化物半導(dǎo)體的薄膜形成工序時發(fā)生形成電子給體的氫或水分的混入等，則其導(dǎo)電率變化。此外，如果所形成的氧化物半導(dǎo)體薄膜具有氧缺陷，則也有其導(dǎo)電率變化的可能性。這種現(xiàn)象是導(dǎo)致使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性變動的主要原因。

鑒于上述問題，本發(fā)明的一個方式的目的之一是提供對使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置賦予穩(wěn)定的電特性并且可靠性高的半導(dǎo)體裝置。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

所公開的發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括：具有包含超過化學(xué)計量組成比的氧（即，超過化學(xué)計量的氧）的區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層，以及設(shè)置在該非晶氧化物半導(dǎo)體層上的氧化鋁膜。通過如下步驟形成該非晶氧化物半導(dǎo)體層：對經(jīng)脫水或脫氫處理的結(jié)晶或非晶氧化物半導(dǎo)體層進行氧注入處理，然后在設(shè)置有氧化鋁膜的狀態(tài)下，以維持非晶狀態(tài)的方式進行熱處理。所述熱處理的溫度是450℃以下。更具體地說，例如可以采用如下結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的一個方式是一種半導(dǎo)體裝置，包括：具有包含超過化學(xué)計量組成比的氧的區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層；與非晶氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極；與非晶氧化物半導(dǎo)體層重疊的柵電極；設(shè)置在非晶氧化物半導(dǎo)體層和柵電極之間的柵極絕緣層；以及設(shè)置在非晶氧化物半導(dǎo)體層上的氧化鋁膜。

此外，本發(fā)明的另一個方式是一種半導(dǎo)體裝置，包括：具有包含超過化學(xué)計量組成比的氧的非晶氧化物半導(dǎo)體層；與非晶氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極；覆蓋源電極及漏電極并設(shè)置在非晶氧化物半導(dǎo)體層上的柵極絕緣層；設(shè)置在柵極絕緣層上并與非晶氧化物半導(dǎo)體層重疊的柵電極；以及以與柵電極接觸的方式設(shè)置在柵電極上的氧化鋁膜。

此外，本發(fā)明的另一個方式是一種半導(dǎo)體裝置，包括：柵電極；設(shè)置在柵電極上的柵極絕緣層；設(shè)置在柵極絕緣層上的與柵電極重疊的位置上并具有包含超過化學(xué)計量組成比的氧的區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層；與非晶氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極；以及以與非晶氧化物半導(dǎo)體層的至少一部分接觸的方式設(shè)置在非晶氧化物半導(dǎo)體層上的氧化鋁膜。

在上述半導(dǎo)體裝置中的任一個中，柵極絕緣層優(yōu)選具有包含超過化學(xué)計量組成比的氧的區(qū)域。

此外，在上述半導(dǎo)體裝置中的任一個中，優(yōu)選的是，在氧化鋁膜和非晶氧化物半導(dǎo)體層之間具有氧化物絕緣膜，且氧化物絕緣膜具有包含超過化學(xué)計量組成比的氧的區(qū)域。

注意，在本說明書等中，“上”不局限于構(gòu)成要素的位置關(guān)系為“直接在……之上”。例如，“柵極絕緣層上的柵電極”包括在柵極絕緣層與柵電極之間包含其他構(gòu)成要素的情況。此外，“下”也是同樣的。

另外，在本說明書等中，“電極”或“布線”不在功能上限定其構(gòu)成要素。例如，有時將“電極”用作“布線”的一部分，反之亦然。再者，“電極”或“布線”還包括多個“電極”或“布線”被形成為一體的情況等。

發(fā)明的效果

通過利用氧的注入使非晶氧化物半導(dǎo)體層包含過剩的氧并在為了防止非晶氧化物半導(dǎo)體層中的氧的釋放而在非晶氧化物半導(dǎo)體層上設(shè)置有氧化鋁膜的狀態(tài)下進行熱處理，可以防止在非晶氧化物半導(dǎo)體中及非晶氧化物半導(dǎo)體與在其上下接觸的層的界面產(chǎn)生缺陷或增加缺陷。也就是說，因為使非晶氧化物半導(dǎo)體層包含的過剩的氧起到填埋氧空位缺陷的作用，所以可以提供具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。

附圖的簡單說明

圖1是說明半導(dǎo)體裝置的一個方式的俯視圖及剖視圖；

圖2是說明半導(dǎo)體裝置的一個方式的俯視圖及剖視圖；