[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置以及半导体装置的制造方法。

注意，在本说明书中，半导体装置指的是能够通过利用半导体特性而工作的所有装置，因此电光装置、半导体电路及电子设备都是半导体装置。

背景技术

通过利用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜来构成晶体管（也称为薄膜晶体管（TFT））的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于如集成电路（IC）及图像显示装置（显示装置）等电子设备。作为可以应用于晶体管的半导体薄膜，硅类半导体材料被广泛地周知。但是，作为其他材料，氧化物半导体材料受到关注。

例如，已经公开了一种晶体管，其中作为晶体管的活性层使用电子载流子浓度低于10¹⁸／cm³的包含铟（In）、镓（Ga）及锌（Zn）的非晶氧化物（参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本专利申请公开2006-165528号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在具有氧化物半导体的半导体装置中，如果在氧化物半导体的薄膜形成工序时发生形成电子给体的氢或水分的混入等，则其导电率变化。此外，如果所形成的氧化物半导体薄膜具有氧缺陷，则也有其导电率变化的可能性。这种现象是导致使用氧化物半导体的晶体管的电特性变动的主要原因。

鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供对使用氧化物半导体的半导体装置赋予稳定的电特性并且可靠性高的半导体装置。

解决技术问题所采用的技术方案

所公开的发明的半导体装置包括：具有包含超过化学计量组成比的氧（即，超过化学计量的氧）的区域的非晶氧化物半导体层，以及设置在该非晶氧化物半导体层上的氧化铝膜。通过如下步骤形成该非晶氧化物半导体层：对经脱水或脱氢处理的结晶或非晶氧化物半导体层进行氧注入处理，然后在设置有氧化铝膜的状态下，以维持非晶状态的方式进行热处理。所述热处理的温度是450℃以下。更具体地说，例如可以采用如下结构。

本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：具有包含超过化学计量组成比的氧的区域的非晶氧化物半导体层；与非晶氧化物半导体层电连接的源电极及漏电极；与非晶氧化物半导体层重叠的栅电极；设置在非晶氧化物半导体层和栅电极之间的栅极绝缘层；以及设置在非晶氧化物半导体层上的氧化铝膜。

此外，本发明的另一个方式是一种半导体装置，包括：具有包含超过化学计量组成比的氧的非晶氧化物半导体层；与非晶氧化物半导体层电连接的源电极及漏电极；覆盖源电极及漏电极并设置在非晶氧化物半导体层上的栅极绝缘层；设置在栅极绝缘层上并与非晶氧化物半导体层重叠的栅电极；以及以与栅电极接触的方式设置在栅电极上的氧化铝膜。

此外，本发明的另一个方式是一种半导体装置，包括：栅电极；设置在栅电极上的栅极绝缘层；设置在栅极绝缘层上的与栅电极重叠的位置上并具有包含超过化学计量组成比的氧的区域的非晶氧化物半导体层；与非晶氧化物半导体层电连接的源电极及漏电极；以及以与非晶氧化物半导体层的至少一部分接触的方式设置在非晶氧化物半导体层上的氧化铝膜。

在上述半导体装置中的任一个中，栅极绝缘层优选具有包含超过化学计量组成比的氧的区域。

此外，在上述半导体装置中的任一个中，优选的是，在氧化铝膜和非晶氧化物半导体层之间具有氧化物绝缘膜，且氧化物绝缘膜具有包含超过化学计量组成比的氧的区域。

注意，在本说明书等中，“上”不局限于构成要素的位置关系为“直接在……之上”。例如，“栅极绝缘层上的栅电极”包括在栅极绝缘层与栅电极之间包含其他构成要素的情况。此外，“下”也是同样的。

另外，在本说明书等中，“电极”或“布线”不在功能上限定其构成要素。例如，有时将“电极”用作“布线”的一部分，反之亦然。再者，“电极”或“布线”还包括多个“电极”或“布线”被形成为一体的情况等。

发明的效果

通过利用氧的注入使非晶氧化物半导体层包含过剩的氧并在为了防止非晶氧化物半导体层中的氧的释放而在非晶氧化物半导体层上设置有氧化铝膜的状态下进行热处理，可以防止在非晶氧化物半导体中及非晶氧化物半导体与在其上下接触的层的界面产生缺陷或增加缺陷。也就是说，因为使非晶氧化物半导体层包含的过剩的氧起到填埋氧空位缺陷的作用，所以可以提供具有稳定的电特性的可靠性高的半导体装置。

附图的简单说明

图1是说明半导体装置的一个方式的俯视图及剖视图；

图2是说明半导体装置的一个方式的俯视图及剖视图；