[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201310511688.5
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103779423B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 肥塚純一;島行德;德永肇;佐佐木俊成;村山佳右;松林大介
• 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;H01L27/12;H01L21/336
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

1.一種包括晶體管的半導體裝置，其特征在于，包括：

襯底上的柵電極；

所述柵電極上的柵極絕緣膜；

所述柵極絕緣膜上的多層膜；

與所述多層膜電連接的一對電極；

所述柵極絕緣膜、所述多層膜及所述一對電極上的第一氧化物絕緣膜；以及

所述第一氧化物絕緣膜上的第二氧化物絕緣膜，

所述多層膜包括：

第一氧化物膜；

所述第一氧化物膜上的氧化物半導體膜；及

所述氧化物半導體膜上的第二氧化物膜，

所述第一氧化物絕緣膜為使氧透過的氧化物絕緣膜，

所述第二氧化物絕緣膜為包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜，

所述第一氧化物膜、所述氧化物半導體膜和所述第二氧化物膜均是In-M-Zn氧化物，

所述M表示Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf，且所述晶體管的閾值電壓向正方向或負方向的變動量為1.0V以下。

2.一種包括晶體管的半導體裝置，其特征在于，包括：

襯底上的柵電極；

所述柵電極上的柵極絕緣膜；

所述柵極絕緣膜上的多層膜；

與所述多層膜電連接的一對電極；

所述柵極絕緣膜、所述多層膜及所述一對電極上的第一氧化物絕緣膜；以及

所述第一氧化物絕緣膜上的第二氧化物絕緣膜，

所述多層膜包括：

第一氧化物膜；

所述第一氧化物膜上的氧化物半導體膜；以及

所述氧化物半導體膜上的第二氧化物膜，

所述第二氧化物絕緣膜為包含超過化學計量組成的氧的氧化物絕緣膜，

所述第一氧化物膜、所述氧化物半導體膜和所述第二氧化物膜均是In-M-Zn氧化物，且

所述M表示Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf。

3.根據權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于，

與所述氧化物半導體膜的傳導帶底相比，所述第一氧化物膜和所述第二氧化物膜的傳導帶底均近于真空能級。

4.根據權利要求3所述的半導體裝置，其特征在于，

所述第一氧化物膜和所述第二氧化物膜的傳導帶底各自與所述氧化物半導體膜的傳導帶底之間的能量差為0.05eV以上且2eV以下。

5.根據權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于，

所述第一氧化物膜和所述第二氧化物膜中的M原子的比率均大于所述氧化物半導體膜中的M原子的比率。

6.根據權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于，

在1.5eV至2.3eV的能量范圍內，利用恒定光電流法所得到的所述多層膜的吸收系數低于1×10^-3/cm。

7.根據權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于，

所述氧化物半導體膜與所述第一氧化物膜之間及所述氧化物半導體膜與所述第二氧化物膜之間的硅濃度均低于2×10¹⁸atoms/cm³。

8.根據權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于，

所述半導體裝置為電視裝置、計算機和平板終端中的任一個。