制造半导体装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及制造半导体装置的方法，其中提供一种利用使用被电特性控制的氧化物半导体层而制造的电阻元件及薄膜晶体管的驱动电路、以及利用该驱动电路的半导体装置。在用作电阻元件(354)的氧化物半导体层(905)上直接接触地设置利用使用含有硅烷(SiH4)以及氨(NH3)等的氢化合物的气体的等离子体CVD法而形成的氮化硅层(910)，并且在用作薄膜晶体管(355)的氧化物半导体层(906)上隔着用作阻挡层的氧化硅层(909)地设置氮化硅层(910)。因此，对氧化物半导体层(905)引入比氧化物半导体层(906)更高浓度的氢。其结果，用作电阻元件(354)的氧化物半导体层(905)的电阻值低于用作薄膜晶体管(355)的氧化物半导体层(906)的电阻值。

【技术实现步骤摘要】
制造半导体装置的方法本申请是申请日为“2009年12月23日”、申请号为“200910262579.8”、题为“逻辑电路及半导体装置”的分案申请。
本专利技术涉及一种由使用呈现半导体特性的金属氧化物形成的元件构成的驱动电路、以及利用该驱动电路的半导体装置。其中，半导体装置指的是能够通过利用半导体特性而动作的所有装置，因此显示装置、半导体电路以及电子设备都是半导体装置。
技术介绍
金属氧化物的种类繁多且用途广。氧化铟作为较普遍的材料被用于液晶显示器等中所需要的透明电极材料。在金属氧化物中存在呈现半导体特性的金属氧化物。呈现半导体特性的金属氧化物是化合物半导体的一种。化合物半导体是指2种以上的原子可以结合而形成的半导体。通常，金属氧化物为绝缘体。但是，也存在根据金属氧化物的构成元素的组合而为半导体的情况。例如，已知在金属氧化物中，氧化钨、氧化锡、氧化铟、氧化锌等呈现半导体特性。并且，将由这种金属氧化物构成的透明半导体层用作沟道形成区的薄膜晶体管已被公开(专利文献1至4、非专利文献1)。但是，已知金属氧化物不仅有一元氧化物而且还有多元氧化物。例如，属于同系物(homologousseries)的InGaO3(ZnO)m(m:自然数)为公知的材料(非专利文献2至4)。并且，已经确认可以将上述那样的In-Ga-Zn类氧化物用于薄膜晶体管的沟道形成区(专利文献5、非专利文献5以及6)。专利文献1：日本专利公开昭60-198861号公报专利文献2：日本专利公开平8-264794号公报专利文献3：日本PCT国际申请翻译平11-505377号公报专利文献4：日本专利公开2000-150900号公报专利文献5：日本专利申请公开2004-103957号公报非专利文献1：M.W.Prins,K.O.Grosse-Holz,G.Muller,J.F.M.Cillessen,J.B.Giesbers,R.P.Weening,andR.M.Wolf、「Aferroelectrictransparentthin-filmtransistor」、Appl.Phys.Lett.、17June1996、Vol.68p.3650-3652非专利文献2：M.Nakamura,N.Kimizuka,andT.Mohri、「ThePhaseRelationsintheIn2O3-Ga2ZnO4-ZnOSystemat1350℃」、J.SolidStateChem.、1991、Vol.93,p.298-315非专利文献3：N.Kimizuka,M.Isobe,andM.Nakamura、「SynthesesandSingle-CrystalDataofHomologousCompounds,In2O3(ZnO)m(m＝3,4,and5),InGaO3(ZnO)3,andGa2O3(ZnO)m(m＝7,8,9,and16)intheIn2O3-ZnGa2O4-ZnOSystem」、J.SolidStateChem.、1995、Vol.116,p.170-178非专利文献4：中村真佐樹、君塚昇、毛利尚彦、磯部光正、「ホモロガス相、InFeO3(ZnO)m(m:自然数)とその同型化合物の合成および結晶構造」、固体物理、1993年、Vol.28、No.5、p.317-327非专利文献5：K.Nomura,H.Ohta,K.Ueda,T.Kamiya,M.Hirano,andH.Hosono、「Thin-filmtransistorfabricatedinsingle-crystallinetransparentoxidesemiconductor」、SCIENCE、2003、Vol.300、p.1269-1272非专利文献6：K.Nomura,H.Ohta,A.Takagi,T.Kamiya,M.Hirano,andH.Hosono、「Room-temperaturefabricationoftransparentflexiblethin-filmtransistorsusingamorphousoxidesemiconductors」、NATURE、2004、Vol.432p.488-492
技术实现思路
正在研讨将利用呈现半导体特性的金属氧化物(以下，也称为氧化物半导体)的薄膜晶体管应用于有源矩阵型显示装置(液晶显示器、电致发光显示器或电子纸等)。有源矩阵型显示装置包括被配置为矩阵状的数十万至数百万的像素以及向像素输入脉冲信号的驱动电路。在有源矩阵型显示装置中，薄膜晶体管被设置在各个像素中，并用作根据从驱动电路输入的脉冲信号进行导通、截止的切换的开关元件，从而实现图像的显示。另外，薄膜晶体管还用作构成驱动电路的元件。用来驱动像素部的驱动电路包括如薄膜晶体管、电容元件、电阻元件等元件。本专利技术的一个方式的目的之一在于提供一种由使用氧化物半导体制造的有源元件及无源元件构成的驱动电路以及具有该驱动电路的半导体装置。本专利技术的一个方式包括增强型薄膜晶体管以及电阻元件。薄膜晶体管以及电阻元件使用氧化物半导体层形成。并且，将用于薄膜晶体管的氧化物半导体层的氢浓度设定为低于用于电阻元件的氧化物半导体层的氢浓度。由此，用于电阻元件的氧化物半导体层的电阻值低于用于薄膜晶体管的氧化物半导体层的电阻值。本专利技术的一个方式包括使用氧化物半导体层形成的薄膜晶体管以及电阻元件，并且在用于电阻元件的氧化物半导体层上直接接触地设置通过使用含有硅烷(SiH4)以及氨(NH3)等的氢化合物的气体的等离子体CVD法而形成的氮化硅层，并且在用于薄膜晶体管的氧化物半导体层上隔着用作阻挡层的氧化硅层地设置所述氮化硅层。因此，对用于电阻元件的氧化物半导体层中引入比用于薄膜晶体管的氧化物半导体层更高浓度的氢。其结果，用于电阻元件的氧化物半导体层的电阻值低于用于薄膜晶体管的氧化物半导体层的电阻值。即，本专利技术的一个方式为驱动电路，该驱动电路包括：将第一氧化物半导体层用作电阻成分的电阻元件；将氢浓度比第一氧化物半导体层的氢浓度低的第二氧化物半导体层用作沟道形成区的薄膜晶体管；设置在第二氧化物半导体层上的氧化硅层；以及设置在第一氧化物半导体层以及所述氧化硅层上的氮化硅层。再者，本专利技术的一个方式采用如下结构：在用作电阻元件的电阻成分以及薄膜晶体管的沟道形成区的氧化物半导体层与作为导电体的布线之间设置被低电阻化了的氧化物半导体层。即，本专利技术的一个方式为驱动电路，该驱动电路在上述结构中包括：接触于电阻元件的一方的端子或另一方的端子以及所述第一氧化物半导体层的第三氧化物半导体层；接触于薄膜晶体管的第一端子以及第二氧化物半导体层的第四氧化物半导体层；以及接触于薄膜晶体管的第二端子以及第二氧化物半导体层的第五氧化物半导体层，其中第三氧化物半导体层至第五氧化物半导体层的电阻值比第二氧化物半导体层的电阻值低。另外，本专利技术的一个方式包括使用含有高浓度的氮的氧化物半导体层形成的电阻元件以及薄膜晶体管。另外，在薄膜晶体管上设置用作阻挡层的氧化硅层。在该阶段中，在包含成为氢原子的供给源的物质的气氛下进行200℃至600℃的热处理，典型的是250℃至500℃的热处理。由于氧化物半导体层中的氮可以在防止构成氧化物半导体层的原子在膜中被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：形成氧化物半导体膜；蚀刻所述氧化物半导体膜以形成第一氧化物半导体膜和第二氧化物半导体膜；在所述第一氧化物半导体膜和所述第二氧化物半导体膜之上形成包括氧化硅的第一绝缘膜；蚀刻所述第一绝缘膜；在所述第一绝缘膜上形成包括氮化硅的第二绝缘膜；在形成所述第二绝缘膜的步骤之后执行热处理，其中，所述第一绝缘膜包括重叠于所述第二氧化物半导体膜的区域，其中，所述第一氧化物半导体膜包括不重叠于所述第一绝缘膜的区域，且其中，所述第二绝缘膜与所述第一氧化物半导体膜相接触。

【技术特征摘要】
2008.12.24 JP 2008-3279981.一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：通过使用包括铟、镓、锌和氧的靶材的溅射方法来形成氧化物半导体膜；蚀刻所述氧化物半导体膜以形成第一氧化物半导体膜和第二氧化物半导体膜；在所述第一氧化物半导体膜和所述第二氧化物半导体膜之上形成包括氧化硅的第一绝缘膜；蚀刻所述第一绝缘膜；在所述第一绝缘膜上形成包括氮化硅的第二绝缘膜；在形成所述第二绝缘膜的步骤之后执行热处理，其中，所述第一绝缘膜包括重叠于所述第二氧化物半导体膜的区域，其中，所述第一氧化物半导体膜包括不重叠于所述第一绝缘膜的区域，且其中，所述第二绝缘膜与所述第一氧化物半导体膜相接触。2.一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：通过使用包括铟、镓、锌和氧的靶材的溅射方法来形成氧化物半导体膜；蚀刻所述氧化物半导体膜以形成第一氧化物半导体膜和第二氧化物半导体膜；在所述第一氧化物半导体膜和所述第二氧化物半导体膜之上形成包括氮化硅的绝缘膜；在形成所述绝缘膜的步骤之后执行热处理，其中，所述绝缘膜包括与所述第一氧化物半导体膜相接触的区域，且其中，所述绝缘膜不与所述第二氧化物半导体膜接触。3.一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：通过使用包括铟、镓、锌和氧的靶材的溅射方法来形成氧化物半导体膜；在所述氧化物半导体膜的第一区域上形成包括氧化硅的第一绝缘膜；在所述第一绝缘膜上形成包括氮化硅的第二绝缘膜，使得所述第二绝缘膜重叠于所述氧化物半导体膜的第二区域；其中，所述第二区域的电阻低于所述第一区域的电阻。4.一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：通过使用包括铟、镓、锌和氧的靶材的溅射方法来形成氧化物半导体膜；在所述氧化物半导体膜的第一区域上形成包括氧化硅的第一绝缘膜；在所述第一绝缘膜上形成包括氮化硅的第二绝缘膜，使得所述第二绝缘膜重叠于所述氧化物半导体膜的第二区域，其中，所述第二区域的氢浓度高于所述第一区域的氢浓度。5.一种用于制造半导体装置的方法，所述半导体装置包括晶体管和连接于该晶体管的无源元件，所述方法包括以下步骤：在基板上形成氧化物半导体层；蚀刻所述氧化物半导体层的部分以形成用于所述晶体管的第一层和用于所述无源元件的第二层；在所述第一层和所述第二层上形成与该第一层和该第二层相接触的氧化物绝缘层；蚀刻所述氧化物绝缘层的部分以暴露所述第二层的至少一部分；以及在所述氧化物绝缘层上形成与该氧化物绝缘层相接触的氮化物绝缘层，其中，所述氮化物绝缘层接触所述第二层的暴露部分，使得包含在所述氮化物绝缘层中的氢被引入所述暴露部分且该暴露部分的电阻被降低。6.一种用于制造半导体装置的方法，所述半导体装置包括晶体管和连接于该晶体管的无源元件，所述方法包括以下步骤：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山润，坂田淳一郎，丸山哲纪，井本裕己，浅野裕治，肥塚纯一，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP