[发明专利]半导体装置

说明书

公开了半导体装置。本发明的一个实施方式提供一种使用氧化物半导体的半导体装置，该半导体装置在维持良好的电特性的同时实现了微型化。在该半导体装置中，氧化物半导体层被包含含有过剩的氧的氧化铝膜的绝缘层包围。氧化铝膜所包含的过剩的氧通过半导体装置的制造工序中的加热处理而被供应给其中形成沟道的氧化物半导体层。并且，由于氧化铝膜具有对氧及氢的阻挡性，所以可以抑制氧从被包含氧化铝膜的绝缘层包围的氧化物半导体层脱离以及氢等杂质混入氧化物半导体层，由此可以使氧化物半导体层高纯度本征化。另外，由设置在氧化物半导体层上侧及下侧的栅电极层良好地控制阈值电压。

技术领域

本说明书等所公开的发明涉及一种半导体装置及该半导体装置的制造方法。

注意，本说明书等中的半导体装置是指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、图像显示装置、半导体电路以及电子设备都包括在半导体装置的范畴内。

背景技术

使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的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于集成电路(IC)、图像显示装置(简单地记载为显示装置)等的电子设备。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，氧化物半导体受到关注。

例如，公开了使用氧化锌或In-Ga-Zn类氧化物半导体等氧化物半导体来制造晶体管的技术(参照专利文献1及专利文献2)。

另外，公开了为了提高晶体管的载流子迁移率而层叠电子亲和势(或者导带底的能级)不同的氧化物半导体层的技术(参照专利文献3及专利文献4)。

[专利文献1]日本专利申请公开2007-123861号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2007-096055号公报

[专利文献3]日本专利申请公开2011-124360号公报

[专利文献4]日本专利申请公开2011-138934号公报

发明内容

包括使用氧化物半导体的晶体管的半导体装置的可靠性需要得到提高以实现量产。尤其是，半导体装置的电特性的变动或降低导致可靠性的降低。

鉴于上述问题，本发明的一个实施方式的目的之一是提供一种包括氧化物半导体的可靠性高的半导体装置。

另外，为了实现晶体管的工作的高速化、晶体管的低功耗化、廉价化、高集成化等，必须要实现晶体管的微型化。

于是，本发明的一个实施方式的目的之另一是提供一种包括氧化物半导体的半导体装置，该半导体装置在维持良好的电特性的同时实现微型化。

注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本发明的一个实施方式不需要达到上述所有目的。另外，上述以外的目的从说明书等的记载看来显而易见，且可以从说明书等的记载中抽出上述以外的目的。

当使用氧化物半导体制造晶体管时，氧空位被作为氧化物半导体的载流子的供应源之一。包含在氧化物半导体中的氧空位作为存在于氧化物半导体的能隙内的深能级的局域态而明显化。载流子被这种局域态俘获而导致晶体管的常导通化、泄漏电流的增大以及因施加应力引起的阈值电压的漂移等电特性不良。因此，为了提高晶体管的可靠性，必须减少氧化物半导体中的氧空位。

另外，在氧化物半导体层中，氢、硅、氮、碳以及主要成分以外的金属元素都是杂质。例如，氢的一部分在氧化物半导体层中形成施主能级，而使载流子密度增大。

因此，为了使包括氧化物半导体的半导体装置具有稳定的电特性，需要采取措施对氧化物半导体层供应充分的氧来降低氧空位，并且降低氢等杂质的浓度。