[發明專利]半導體元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201510349006.4
• 申請日: 2010-09-01
• 公開（公告）號: CN104934483B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 山崎舜平;坂田淳一郎;宮永昭治;坂倉真之;肥塚純一;丸山哲紀;井本裕己
• 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
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李玲

半導體元件及其制造方法。目的在于提供薄膜晶體管、以及用于制造具有受控閾值電壓、高操作速度、相對容易的制造工藝、以及足夠的可靠性的包括氧化物半導體的薄膜晶體管的方法。可消除對氧化物半導體層中的載流子濃度產生影響的雜質，諸如氫原子、或包含氫原子的化合物(諸如H₂O)?？尚纬膳c氧化物半導體層接觸的包含大量缺陷(諸如懸空鍵)的氧化物絕緣層，以使雜質擴散到氧化物絕緣層中，并且氧化物半導體層中的雜質濃度降低?？稍谕ㄟ^使用低溫泵排空、由此雜質濃度降低的沉積室中形成氧化物半導體層或與該氧化物半導體層接觸的氧化物絕緣層。

本申請是申請日為2010年9月1日、申請號為“201080043261.1”、發明名稱為“半導體元件及其制造方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及半導體元件、以及用于制造半導體元件的方法。具體地，本發明涉及各自包括氧化物半導體的半導體元件及其制造方法。

背景技術

通常在液晶顯示器件中使用的在諸如玻璃基板之類的平板上形成的薄膜晶體管(TFT)一般使用諸如非晶硅或多晶硅之類的半導體材料來形成。使用非晶硅的TFT具有低電場遷移率，但是可對玻璃基板尺寸的增大作出響應。另一方面，使用多晶硅的TFT具有高電場遷移率，但是需要諸如激光退火之類的結晶步驟，并且未必總是能適應玻璃基板尺寸的增大。

相反，其中TFT使用氧化物半導體作為半導體材料來形成且應用于電子器件或光學器件的技術已引起了關注。例如，專利文獻1和2各自公開了其中TFT使用氧化鋅或In-Ga-Zn-O基氧化物半導體作為半導體材料來形成且用于圖像顯示器件中的開關元件等的技術。

其中溝道形成區(也稱為溝道區)設置在氧化物半導體中的TFT的電場遷移率比使用非晶硅的TFT的電場遷移率高。可在300℃或更低的溫度下通過濺射法等來形成氧化物半導體層，并且使用氧化物半導體層的TFT的制造工藝比使用多晶硅的TFT的制造工藝簡單。

預期使用這種氧化物半導體在玻璃基板、塑料基板等上形成的TFT應用于顯示器件，諸如液晶顯示器、電致發光顯示器(也稱為EL顯示器)、以及電子紙。

[參考文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本公開專利申請No.2007-123861

[專利文獻2]日本公開專利申請No.2007-096055

本發明的公開內容

然而，包括氧化物半導體的半導體元件不具有良好的特性。例如，包括氧化物半導體層的薄膜晶體管需要受控閾值電壓、高操作速度、相對容易的制造工藝、以及足夠的可靠性。鑒于上述技術背景作出本發明。

因此，本發明的一個實施例的目的在于，增加包括氧化物半導體層的半導體元件的可靠性。具體地，目的在于提供具有受控閾值電壓的包括氧化物半導體的薄膜晶體管。另一目的在于提供具有高操作速度、相對容易的制造工藝、以及足夠的可靠性的包括氧化物半導體的薄膜晶體管。

另一目的在于提供用于制造具有受控閾值電壓、高操作速度、相對容易的制造工藝、以及足夠的可靠性的包括氧化物半導體的薄膜晶體管的方法。

氧化物半導體層中的載流子濃度對包括氧化物半導體的薄膜晶體管的閾值電壓產生影響。氧化物半導體層中的載流子因氧化物半導體層中所包含的雜質而產生。例如，在所形成的氧化物半導體層中包含的氫原子、包含氫原子的化合物(諸如H₂O)、或包含碳原子的化合物導致氧化物半導體層中的載流子濃度增加。

因此，難以控制包括包含氫原子、包含氫原子的化合物(諸如H₂O)、或包含碳原子的化合物的氧化物半導體層的薄膜晶體管的閾值電壓。