[发明专利]半导体装置及其制造方法以及电子设备

说明书

本申请的申请人于2004年6月14日提交的国际申请号为PCT/JP2004/008322(200480016784.1)、发明名称为“半导体装置及其制造方法以及电子设备”的国际申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具有氧化锌系的活性层的半导体装置，一种对用于电子设备中的开关元件适用的半导体装置以及采用该半导体装置的电子设备。

背景技术

以往，氧化锌(ZnO)在可视光区域是透明的，而且是即使在由低温制作方面也表示比较良好的物性的半导体。因此，近年来盛行进行研究，且作出了各种技术报告。

例如，在学术方面，发表了文献1～3的论文。这些论文都表示将ZnO作为活性层的薄膜晶体管能性能良好地进行工作。

专利文献1：R.L.Hoffman，B.J.Norris and J.F.Wager，“ZnO-based transparent thin-film transistors”APPLIED PHYSICS LETTERS VOLUME 82，NUMBER5，3FEBRUARY 2003，PP733-735

专利文献2：R.F.Carcia，R.S.McLean，M.H.Reilly and G.Nunes，Jr.“Transparent ZnO thin-film transistor fabricated by rf magnetron suputtering”APPLIED PHYSICS LETTERS VOLUME 82，NUMBER 7，17FEBRUARY 2003，PP1117-1119

专利文献3：Junya NISHII et al.，“High Performance Thin Film Transistors with Transparent ZnO Channels”Jpn.J.Appl.Phys.Phys.Vol.42.(2003)pp L347-L349，Part 2，No.4A，1 April 2003

并且，在专利申请方面，文献4～6中公开了一种在半导体中利用ZnO的技术。

专利文献4：特开2000-150900公报(公开日：2000年5月30日)

专利文献5：特开2000-277534公报(公开日：2000年10月6日)

专利文献6：特开2002-76356公报(公开日：2002年3月15日)

文献4中，记载了在晶体管的沟道层使用氧化锌等透明半导体，在栅极绝缘层也使用透明绝缘性氧化物，使晶体管透明。

文献5中，记载了通过选择适当的基底膜的材料，从而消除氧化锌和基底膜的晶格失配，可实现含有采用氧化锌的薄膜晶体管的半导体设备的高性能化。

文献6中，记载了一种为了改善具有氧化锌等透明沟道层的晶体管的导通/截止比特性或迁移率特性，而在氧化锌中掺杂3d迁移金属等的方法。

专利文献7：特开昭63-101740好公报(公开日：1988年5月6日)

由以上所记的论文以及文献表示了采用氧化锌的晶体管的有效性。

然而，如文献7所公开那样，由于氧化锌相对气氛的敏感度较高，采用氧化锌的设备的特性变化较大，因此在实用性方面需要通过保护层(绝缘物)使氧化锌与气氛隔离。文献4记载了将在沟道层采用氧化锌的纵型场效应晶体管利用作为气敏传感器。

上述文献1、2以及3中，在结构方面未赋以保护层，有关因赋以保护层而产生的影响方面没有进行讨论。并且，文献4、5以及6中，虽然也例示了在结构方面与气氛的隔离，但有关赋以保护层(这里栅极绝缘层与之对应)的影响方面也没有进行讨论。

在将氧化锌用于活性层的晶体管中，在实用上，关于其特性追求稳定性，在采用对于气氛敏感性高的氧化锌时，与气氛的隔离成为绝对条件。在这种意义上，需要讨论有关因赋以保护层而产生的影响，关于这些以下进行说明。

图14(a)为表示未赋以保护层的晶体管50。该晶体管50，成逆交错(stagger)结构，在玻璃基板52上由Ta形成的栅电极53上，通过由Al₂O₃形成的栅极绝缘层54将未打算进行掺杂的氧化锌作为半导体层55进行层叠，在该半导体层55上形成由Al构成的源电极56和漏电极57。

图14(b)为表示赋予了保护层的晶体管51。该晶体管51，按照在上述晶体管50中，进一步覆盖半导体层55、源电极56以及漏电极57的一部分，成由Al₂O₃形成保护层58的结构。