[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及包括薄半导体膜的半导体器件。

背景技术

包括形成在绝缘表面上的半导体膜的薄膜晶体管，对于半导体器件来说是不可缺少的半导体元件。由于在薄膜晶体管的制造中存在衬底容许温度限度方面的限制，所以其中有源层中包含可在相对较低的温度下沉积的非晶硅、可通过使用激光束或催化元素通过晶化而获得的多晶硅等的薄膜晶体管主要用于半导体显示器件。

近年，表现出半导体特性的金属氧化物引人关注，该金属氧化物作为一种迁移率高于非晶硅且具有通过非晶硅而获得的均一元件特性的新颖半导体材料，被称为氧化物半导体。这种金属氧化物用于各种各样的用途。例如，氧化铟是众所周知的金属氧化物并被用作液晶显示器件等中所包含的透明电极的材料。这种具有半导体特性的金属氧化物的例子包括：氧化钨、氧化锡、氧化铟和氧化锌。使用这种具有半导体特性的金属氧化物而各形成其中的沟道形成区的薄膜晶体管已为人所知(专利文献1和2)。

[参考文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开No.2007-123861

[专利文献2]日本专利申请公开No.2007-096055

与此同时，使用硅片、SOI(silicon on insulator：绝缘体上硅)衬底或者绝缘表面上的薄半导体膜等而制造的半导体集成电路(以下称之为集成电路)的功耗约等于电路处于动作状态时产生的功耗和电路处于停止状态时产生的功耗(以下称为待机功率(standby power))之和。集成电路的集成度根据微细加工的发展而提高，其驱动电压随之变小，因此电路处于动作状态时产生的功耗倾向于减少。从而，总功耗中待机功率所占的比例不断增大，因此为了进一步减少功耗，重要的目标就是减少待机功率。

待机功率可分成静态待机功率和动态待机功率。静态待机功率就是作为三端子元件的晶体管的电极间未施加电压、亦即其栅电极和源电极间的电压大约为0的状态下，因源电极和漏电极间、栅电极和源电极间、以及栅电极和漏电极间产生漏泄电流所消耗的功率。另外，动态待机功率就是对处于停止状态的电路(以下称之为非动作电路)连续不断地供应诸如时钟信号等各种信号的电压或电源电压而使晶体管的栅电容、布线等中所含的寄生电容进行充放电时所消耗的功率。

当集成度提高时，晶体管的沟道长度变短，以栅绝缘膜为代表的各种绝缘膜的厚度减小。因此，晶体管的漏泄电流增大，静态待机功率就倾向于增加。

另外，为了减少动态待机功率，有效的办法是停止向非动作电路供应电源电压以防止在非动作电路中所含的各种各样的电容进行不必要的充放电。然而，晶体管一般亦用作停止供应电源电压的开关元件。此外，如上所述伴随更高的集成度，晶体管的漏泄电流倾向于增大。结果该漏泄电流就会妨碍动态待机功率的减少。

鉴于上述问题，所公开的本发明实施例的目的就是提供一种减少待机功率的半导体器件，并提供一种用于制造该半导体器件的方法。

包括氧化物半导体作为有源层的晶体管被用作开关元件，并通过该开关元件来控制向集成电路中所含的电路供应电源电压。具体地说，在该电路处于动作状态时通过该开关元件向该电路供应电源电压，在该电路处于停止状态时则通过该开关元件停止向该电路供应电源电压。另外，供应有电源电压的该电路包括一个或多个用半导体所形成的半导体元件，每个半导体元件是例如晶体管、二极管、电容器、电阻器或电感等集成电路中所含的最小单位。此外，该半导体元件中所包含的半导体含有诸如微晶硅、多晶硅或单晶硅之类的具有结晶性的硅(晶体硅)。

另外，存在于氧化物半导体膜、栅绝缘膜、以及该氧化物半导体膜与其他绝缘膜间的界面及其附近的诸如水分或氢等杂质，通过加热处理等进行分离。