[发明专利]用于制造半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造使用了氧化物半导体的半导体器件的方法。

背景技术

近年来，用于使用氧化物半导体来形成薄膜晶体管(也称为TFT) 并将薄膜晶体管应用于电子设备等的技术备受关注。例如，专利文献 1和专利文献2公开了用于使用氧化锌或In-Ga-Zn-O类的氧化物半 导体作为氧化物半导体膜来形成图像显示装置等的开关元件的技术。

蚀刻处理是用于加工氧化物半导体的典型技术(见专利文献3 和专利文献4)，但是存在问题。例如，湿法蚀刻不适合于元件的小 型化，因为湿法蚀刻是各向同性蚀刻。另外，因为在湿法蚀刻中使用 化学溶液，所以在可控性上存在不足。另一方面，干法蚀刻具有小型 化和可控性的优点；然而，其缺点在于蚀刻速率慢，使得要花很多时 间进行处理。另外，取决于所用装置，有可能在要蚀刻的表面中发生 偏差(variation)。

[参考文献]

[专利文献1]日本特开2007-123861。 [专利文献2]日本特开2007-96055。 [专利文献3]日本特开2008-41695。 [专利文献4]日本特开2008-42067。

发明内容

如此，已经存在一些用于加工氧化物半导体的技术。然而，尚未 建立满足使用氧化物半导体制造半导体器件所需的条件的加工技术。

另外，稀有金属诸如铟被用于氧化物半导体。在包括蚀刻的传统 的加工技术中，氧化物半导体层的主要部分——其包括所沉积的这种 昂贵金属——被去除和浪费了。因此，难以降低通过传统加工技术使 用氧化物半导体制造半导体器件的成本。另外，需要应对资源节约问 题的措施。

鉴于上述问题，本发明的目的在于建立一种用于使用氧化物半导 体制造半导体器件的加工技术。另外，另一个目的在于提供一种对节 约资源有用的用于制造半导体器件的方法。

根据本发明的一个实施方式，利用使用包括氯气和氧气的气体的 干法蚀刻，来加工起有源层的作用的岛状氧化物半导体层和覆盖所述 岛状氧化物半导体层的导电层。例如，利用干法蚀刻加工导电层以形 成源电极和漏电极，并利用干法蚀刻去除氧化物半导体层的一部分以 在所述岛状氧化物半导体层中形成凹陷部分。此时，优选地，使用包 括氧化硅的材料形成位于岛状氧化物半导体层下方的栅绝缘层。

替代地，利用湿法蚀刻加工位于栅绝缘层上方的氧化物半导体 层，以作为岛状氧化物半导体层。

以下说明其细节。

根据本发明的一个实施方式，在衬底上方形成栅电极；在栅电极 上方形成栅绝缘层；在栅绝缘层上方形成氧化物半导体层；利用湿法 蚀刻来加工氧化物半导体层以形成岛状氧化物半导体层；形成导电层 以覆盖岛状氧化物半导体层；利用第一干法蚀刻来加工导电层以形成 源电极和漏电极、并利用第二干法蚀刻来去除岛状氧化物半导体层的 一部分，或者利用干法蚀刻来加工导电层以形成源电极和漏电极、并 利用所述干法蚀刻去除岛状氧化物半导体层的一部分。

根据本发明的另一个实施方式，在衬底上方形成栅电极；在栅电 极上方形成栅绝缘层；在栅绝缘层上方形成第一氧化物半导体层；在 第一氧化物半导体层上方形成导电率高于第一氧化物半导体层的导 电率的第二氧化物半导体层；利用湿法蚀刻来加工第一氧化物半导体 层和第二氧化物半导体层以形成第一岛状氧化物半导体层和第二岛 状氧化物半导体层；形成导电层以覆盖第二岛状氧化物半导体层；利 用第一干法蚀刻来加工导电层以形成源电极和漏电极、并利用第二干 法蚀刻来去除第一岛状氧化物半导体层的一部分和第二岛状氧化物 半导体层的一部分以在第一岛状氧化物半导体层中形成凹陷部分，或 者利用干法蚀刻来加工导电层以形成源电极和漏电极、并且利用该干 法蚀刻来去除第一岛状氧化物半导体层的一部分和第二岛状氧化物 半导体层的一部分以在第一岛状氧化物半导体层中形成凹陷部分。

在以上说明中，氧化物半导体层(包括第一氧化物半导体层和第 二氧化物半导体层)可以包括铟、镓、和锌。另外，可以使用在干法 蚀刻中的蚀刻速率高于氧化物半导体层(包括第一氧化物半导体层和 第二氧化物半导体层)所用材料的蚀刻速率的材料来形成导电层。

可以使用包括氯的气体进行上述干法蚀刻。在该情况中，包括氧 化硅的材料被优选地用于栅绝缘层而所述包括氯的气体优选地包括 氧。另外，在所述包括氯的气体中氧的含量可以为15体积％或更多。