[发明专利]半导体装置

说明书

半导体装置包括栅电极、覆盖栅电极并包含含有硅的氧化物的栅极绝缘膜、以与栅极绝缘膜接触并至少与栅电极重叠的方式设置的氧化物半导体膜、以及与氧化物半导体膜电连接的源电极及漏电极。在氧化物半导体膜中，以与栅极绝缘膜接触且厚度为5nm以下的方式设置的第一区域具有1.0at.％以下的硅浓度，并且第一区域之外的氧化物半导体膜中的区域具有比第一区域低的硅浓度。至少第一区域包括结晶部。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置及半导体装置的制造方法。

在本说明书中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性工作的装置，并且，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

使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜形成晶体管的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于电子设备诸如集成电路（IC）或图像显示装置（显示装置）。作为可以应用于晶体管的半导体薄膜的材料，硅类半导体材料被广泛地周知。作为其他材料，氧化物半导体受到关注。

例如，已公开有晶体管的活性层包括包含铟（In）、镓（Ga）及锌（Zn）的非晶氧化物（参照专利文献1）。

包含氧化物半导体的晶体管具有优越于包含非晶硅的晶体管的导通态特性的导通态特性（例如导通态电流（on-state current））。为了将包含氧化物半导体的晶体管应用于高功能装置，这种晶体管需要具有进一步提高的特性，因此不断研发氧化物半导体的晶化技术（专利文献2）。在专利文献2中公开了通过对氧化物半导体进行热处理来实现晶化的技术。

[参考]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开2006-165528号公报；

[专利文献2]日本专利申请公开2008-311342号公报。

发明内容

用于晶体管的氧化物半导体膜的大部分利用溅射法形成。然而，当利用溅射形成氧化物半导体膜时，有时被离子化的稀有气体元素或从靶材表面弹出的粒子将膜诸如栅极绝缘膜的粒子弹出，将在其上形成氧化物半导体膜（该膜也称为“被形成膜”）。从被形成膜弹出的粒子进入到氧化物半导体膜且其中用作杂质元素。尤其是，被形成膜的表面（该表面也称为“被形成膜面”）附近的氧化物半导体膜有可能具有高浓度的杂质元素。另外，当杂质元素残留在被形成膜附近的氧化物半导体膜中时，该杂质元素对晶体管的特性造成不利的影响。

另外，包含在被形成膜面附近的氧化物半导体膜中的杂质元素抑制氧化物半导体膜的晶化。由此，非晶区残留在被形成膜面附近的氧化物半导体膜中。

因此，可以考虑以下对策：增厚氧化物半导体膜而使用形成在表面层中的结晶区。然而，为了降低寄生电容并以低耗电量使晶体管工作，优选将氧化物半导体膜形成得薄。在此情况下，沟道形成区形成在被形成膜面附近的氧化物半导体膜中，并且氧化物半导体膜的晶化优选进行到被形成膜面附近。

鉴于上述问题，本发明的目的之一是降低包含在被形成膜面附近的氧化物半导体膜中的杂质的浓度。另外，本发明的目的之一是提高氧化物半导体膜的结晶性。另外，本发明的目的之一是通过使用该氧化物半导体膜提供一种具有稳定的电特性的半导体装置。

所公开的发明的一个方式是一种半导体装置，包括：包含含有硅的氧化物的绝缘膜；以与绝缘膜接触的方式设置的氧化物半导体膜；与氧化物半导体膜电连接的源电极及漏电极；以及与氧化物半导体膜相邻的栅电极。氧化物半导体膜包括第一区域，其中分布在从与栅极绝缘膜的界面向氧化物半导体膜的内侧的硅的浓度为1.0at.%以下，并且至少第一区域包括结晶部。栅电极隔着绝缘膜位于氧化物半导体膜之下。