[发明专利]半导体装置

说明书

本发明的目的之一是提供包括氧化物半导体的半导体装置，其具有稳定的电特性和改进的可靠性。在包括氧化物半导体膜的晶体管中，通过分别使用含有第13族元素及氧的材料形成与氧化物半导体膜接触的绝缘膜，能够保持与氧化物半导体膜的界面的良好状态。再者，通过该绝缘膜分别包括氧比例多于化学计量组成中氧比例的区域，向氧化物半导体膜供应氧，从而能够降低氧化物半导体膜中的氧缺陷。此外，通过与氧化物半导体膜接触的绝缘膜分别采用叠层结构，使得在氧化物半导体膜之上以及之下设置分别含有铝的膜，能够防止水侵入到氧化物半导体膜中。

技术领域

所公开的发明涉及一种半导体装置及其制造方法。

在本说明书中，半导体装置一般是指通过利用半导体特性而工作的装置，因此，电光装置、半导体电路以及电子设备都是半导体装置。

背景技术

利用形成在具有绝缘表面的衬底之上的半导体薄膜构成晶体管的技术受到注目。该晶体管被广泛地应用于如集成电路（IC）、图像显示装置（显示装置）等的电子装置。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。但是，作为其他材料，氧化物半导体受到注目。

例如，已经公开了如下晶体管，作为该晶体管的活性层使用电子载流子浓度低于10¹⁸/cm³的含有铟（In）、镓（Ga）以及锌（Zn）的非晶氧化物（参照专利文献1）。

[参考文献]

[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

但是，如果在氧化物半导体中发生因氧不足等而产生的离化学计量组成的偏离、诸如装置制造过程中形成电子供体的氢或水等因素混入氧化物半导体或者类似的，则氧化物半导体的导电率有可能变化。对于使用氧化物半导体的晶体管等半导体装置，这种现象成为电特性变动的原因。

鉴于上述问题，所公开的发明的一个方式的目的之一是对使用氧化物半导体的半导体装置赋予稳定的电特性和提高的可靠性。

在所公开的发明的一个实施方式中，通过使用各含有第13族元素及氧的材料形成与氧化物半导体膜接触的绝缘膜，可以保持与氧化物半导体膜的界面的良好状态。再者，通过这些绝缘膜各包括其氧比例多于化学计量组成的区域，给氧化物半导体膜供应氧，从而可以降低氧化物半导体膜中的氧缺陷。此外，通过作为与氧化物半导体膜接触的绝缘膜采用叠层结构，使得在氧化物半导体膜的之上和之下设置分别含有铝的膜，可以防止水侵入到氧化物半导体膜中。更具体地说，例如，可以采用如下结构。

本发明的一个实施方式是一种半导体装置，包括：栅电极；覆盖栅电极并包括第一金属氧化物膜及第二金属氧化物膜的叠层结构的栅极绝缘膜；与第二金属氧化物膜接触并设置在与栅电极重叠的区域中的氧化物半导体膜；与氧化物半导体膜电连接的源电极及漏电极；与氧化物半导体膜接触的第三金属氧化物膜；以及与第三氧化物膜接触的第四金属氧化物膜。第一至第四金属氧化物膜分别含有第13族元素及氧。

此外，在上述半导体装置中，也可以在第四金属氧化物膜之上的与氧化物半导体膜重叠的区域中具有导电层。

此外，本发明的另一个实施方式是一种半导体装置，包括：第一金属氧化物膜；在第一金属氧化物膜上并与之接触的第二金属氧化物膜；与第二金属氧化物膜接触的氧化物半导体膜；与氧化物半导体膜电连接的源电极及漏电极；包括与氧化物半导体膜接触的第三金属氧化物膜和在第三金属氧化物膜上并与之接触的第四金属氧化物膜的叠层结构的栅极绝缘膜；以及设置在栅极绝缘膜之上并在与氧化物半导体膜重叠的区域中的栅电极。第一至第四金属氧化物膜分别含有第13族元素及氧。

另外，在上述半导体装置中的任一个中，优选第二金属氧化物膜和第三金属氧化物膜以彼此至少部分接触的方式设置。