[发明专利]反相器和包括反相器的逻辑电路

说明书

技术领域

示例实施例涉及一种半导体装置。其它的示例实施例涉及一种反相器、 一种包括所述反相器的逻辑电路及其制造方法。

背景技术

逻辑电路(例如，与非(NAND)电路和或非(NOR)电路)被用在各种半导体 集成电路(例如，动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、 非易失性存储器、液晶显示(LCD)装置、有机发光显示(OLED)装置)等中。反 相器是逻辑电路的基础。

通常，硅(Si)类反相器可以为互补金属氧化物半导体(CMOS)反相器，所 述互补金属氧化物半导体(CMOS)反相器包括n沟道金属氧化物半导体 (NMOS)晶体管和p沟道金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。如果硅(Si)层被用 作沟道层，则可以通过将不同种类的元素掺杂到所述沟道层中来容易地制造 NMOS晶体管或PMOS晶体管。因此，可以容易地制造CMOS反相器。例如， 如果将III组元素(例如，硼(B))掺杂到Si层中，则Si层变为p沟道层。

如果沟道层由氧化物半导体形成，则由于形成氧化物半导体的材料的性 质而会难以形成p沟道层。大多数由氧化物半导体形成的沟道层是n沟道层。 如果使用具有由氧化物半导体形成的沟道层的晶体管，则难以形成具有n沟 道晶体管和p沟道晶体管的反相器。

发明内容

示例实施例涉及一种半导体装置。其它的示例实施例涉及一种反相器、 一种包括所述反相器的逻辑电路及其制造方法。

示例实施例提供一种包括氧化物半导体晶体管的反相器和一种包括所述 反相器的逻辑电路。

根据示例实施例，提供了一种反相器，所述反相器包括：耗尽型的负载 晶体管，所述负载晶体管具有作为第一沟道层的第一氧化物层；增强型的驱 动晶体管，所述驱动晶体管连接到所述负载晶体管，所述驱动晶体管具有作 为第二沟道层的第二氧化物层。

所述反相器可以包括第二氧化物层与源电极和漏电极之间的阻挡层。源 电极和漏电极均可以与第二氧化物层对应。阻挡层的功函数可以大于第二氧 化物层的功函数。

阻挡层可以是从由钛(Ti)氧化物层、铜(Cu)氧化物层、镍(Ni)氧化物层、 掺杂有Ti的Ni氧化物层、ZnO类氧化物层、掺杂有I族、II族和V族元素 的ZnO类氧化物层、掺杂有银(Ag)的ZnO类氧化物层以及它们的组合组成的 组中选择的至少一种。

第一氧化物层和第二氧化物层可以由相同材料的层形成。第一氧化物层 和第二氧化物层可以具有不同的载流子浓度。第二氧化物层的载流子浓度可 以低于第一氧化物层的载流子浓度。

可以利用等离子体处理第一氧化物层的表面，使得第一氧化物层的导电 性高于第二氧化物层的导电性。

可以利用氩(Ar)等离子体处理第一氧化物层的表面。第一氧化物层和第 二氧化物层中的至少一个包含ZnO类材料。

负载晶体管和驱动晶体管中的至少一个可以是具有底栅结构的薄膜晶体 管。负载晶体管和驱动晶体管中的至少一个可以是具有顶栅结构的薄膜晶体 管。

根据示例实施例，提供一种包括如上所述的反相器的逻辑电路。

所述逻辑电路可以包括是与非电路、或非电路、编码器、解码器、复用 器、解复器或灵敏放大器或类似装置的至少一种。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，将更清楚地理解示例实施例。图1-10、 11A-11D表示这里描述的非限制性的示例实施例。

图1是根据示例实施例的反相器的电路图；

图2至图7是示出根据示例实施例的反相器的剖视图的示图；

图8是示出根据示例实施例的反相器中负载晶体管的栅极电压(Vg)-漏极 电流(Id)特性的曲线图；

图9是示出根据示例实施例的反相器中驱动晶体管的Vg-Id特性的曲线 图；

图10是示出根据示例实施例的反相器的输入电压(V_I)-输出电压(V_O)特性 的曲线图；

图11A至图11D是示出根据示例实施例的制造反相器的方法的剖视图的 示图。

具体实施方式

现在，将参照示出了一些示例实施例的附图来更充分地描述各种示例实 施例。在附图中，为了清晰起见，可以夸大层和区域的厚度。