半导体器件制造技术

本发明专利技术题为“半导体器件”。包括氧化物半导体膜的半导体器件中的导通态电流的降低得到抑制。一种晶体管，包括：氧化物半导体膜；绝缘膜，包含氧和硅；栅电极，与氧化物半导体膜相邻，氧化物半导体膜设置成与绝缘膜相接触并且至少与栅电极重叠；以及源电极和漏电极，电连接到氧化物半导体膜。在氧化物半导体膜中，第一区域(其设置成接触与绝缘膜的界面并且具有小于或等于5nm的厚度)具有低于或等于1.0at.%的硅浓度，以及氧化物半导体膜中与第一区域不同的区域具有比第一区域低的硅浓度。

【技术实现步骤摘要】

本分案申请的母案申请日为2012年9月20日、申请号为201280047630.3、专利技术名称为“半导体器件”。本专利技术涉及半导体器件以及用于制造半导体器件的方法。
技术介绍
在本说明书中，半导体器件一般表示能够通过利用半导体特性来起作用的装置，并且电光装置、半导体电路和电子设备都是半导体器件。使用在具有绝缘表面的衬底之上所形成的半导体薄膜来形成晶体管的技术一直受到关注。晶体管应用于大范围的电子装置，例如集成电路(IC)或者图像显示装置(显示装置)。硅基半导体材料被普遍认为是用于可适用于晶体管的半导体薄膜的材料。作为另一种材料，氧化物半导体引起了关注。例如，公开了其活性层包括其中包含铟(In)、镓(Ga)和锌(Zn)的非晶氧化物的晶体管(参见专利文献1)。包括氧化物半导体的晶体管具有优于包括非晶硅的晶体管的导通态特性(例如导通态电流)。另外，对于晶体管中使用的这种氧化物半导体，还存在如下描述：氧化物半导体对杂质不敏感，当大量金属杂质包含在薄膜中时不存在问题，以及还使用包含大量碱金属、例如钠并且廉价的碱石灰玻璃(参见非专利文献1)。[参考文献][专利文献][专利文献1]日本已发表专利申请No.2006-165528；[非专利文献][非专利文献1]Kamiya、Nomura和Hosono，“CarrierTransportPropertiesandElectronicStructuresofAmorphousOxideSemiconductors:Thepresentstatus”，KOTAIBUTSURI(SOLIDSTATEPHYSICS)，2009，Vol.44，第621-633页。
技术实现思路
但是，当包括氧化物半导体膜的晶体管的装置结构和工艺按照氧化物半导体对杂质不敏感的常规认识来设计时，与设计值相比，源极区和漏极区的电阻增加或者导通态电流降低，这是一个问题。鉴于这些问题，所公开的本专利技术的一个实施例的目的是改进包括氧化物半导体膜的晶体管或者包括晶体管的半导体器件的性能。例如，一个目的是抑制包括氧化物半导体膜的晶体管的导通态电流的降低，并且改进包括这种晶体管的半导体器件的性能特性。本专利技术的专利技术人发现，氧化物半导体膜的表面电阻通过对氧化物半导体膜添加杂质、如硅来增加。在许多情况下，晶体管中使用的氧化物半导体膜通过溅射方法来形成。但是，在一些情况下，当氧化物半导体膜通过溅射来形成时，从靶表面所排出的电离稀有气体元素或微粒弹开其上将形成氧化物半导体膜的膜(该膜又称作“所形成膜”)、例如绝缘膜(或者栅极绝缘膜)的微粒。从所形成膜所弹开的微粒包含在氧化物半导体膜中，并且用作其中的杂质元素。具体来说，所形成膜的表面(该表面又称作“所形成膜表面”)附近的氧化物半导体膜可具有高浓度的杂质元素。当绝缘膜中包含的杂质、例如硅被带入所形成膜表面附近时，氧化物半导体膜的表面电阻增加。当晶体管使用这种氧化物半导体来制造时，位于所形成膜表面附近的沟道形成区的电阻增加，使得晶体管的导通态电流可降低。因此，在所公开的本专利技术的一个实施例中，阻止杂质、诸如硅进入所形成膜表面附近。所公开的本专利技术的一个实施例是一种半导体器件，包括：栅电极；绝缘膜(或者栅极绝缘膜)，覆盖栅电极，并且包括包含硅的氧化材料；氧化物半导体膜，与绝缘膜相接触，并且设置在至少与栅电极重叠的区域中；氧化物半导体膜，设置成与栅电极相邻；以及源电极和漏电极，其电连接到氧化物半导体膜。氧化物半导体膜包括第一区域，其中从与绝缘膜的界面到氧化物半导体膜的硅的浓度为1.0at.%或更低。栅电极可隔着绝缘膜而位于氧化物半导体膜之下。所公开的本专利技术的另一个实施例是一种半导体器件，包括：栅电极；绝缘膜，覆盖栅电极，并且包括包含硅的氧化材料；氧化物半导体膜，与绝缘膜相接触，并且设置在至少与栅电极重叠的区域中；氧化物半导体膜，设置成与栅电极相邻；沟道保护膜，设置成与氧化物半导体膜相接触；以及源电极和漏电极，其设置在沟道保护膜之上，并且电连接到氧化物半导体膜。氧化物半导体膜包括第一区域，其中从与绝缘膜的界面到氧化物半导体膜的硅的浓度为1.0at.%或更低。在上述结构的每个中，第一区域优选地设置成与绝缘膜相接触，并且具有小于或等于5nm的厚度，以及与第一区域不同的区域中包含的硅的浓度优选地低于第一区域中包含的硅的浓度。所公开的本专利技术的另一个实施例是一种半导体器件，包括：栅电极；绝缘膜，覆盖栅电极，并且包括包含硅的氧化材料；氧化物半导体膜，与绝缘膜相接触，并且设置在至少与栅电极重叠的区域中；氧化物半导体膜，设置成与栅电极相邻；源电极和漏电极，其电连接到氧化物半导体膜；以及保护绝缘膜，覆盖氧化物半导体膜、源电极和漏电极，并且包括包含硅的氧化材料。氧化物半导体膜包括第一区域，其设置成接触与绝缘膜的界面，并且具有小于或等于5nm的厚度。第一区域中的硅的浓度低于或等于1.0at.％。氧化物半导体膜包括第二区域，其设置成接触与保护绝缘膜的界面，并且具有小于或等于5nm的厚度。第二区域中的硅浓度高于1.0at.％。与第一区域和第二区域不同的区域中的硅浓度比第一区域低。此外，在上述结构的每个中，第一区域中包含的硅的浓度优选地低于或等于0.1at.%。此外，在上述结构的每个中，绝缘膜包括碳，以及第一区域中的碳的浓度可低于或等于1.0×1020原子/cm3。此外，在上述结构中，氧化物半导体膜可具有结晶性或者非晶结构。按照所公开的本专利技术的一个实施例，包括氧化物半导体膜的晶体管或者包括晶体管的半导体器件能够在性能上得到改进。另外，按照本专利技术的一个实施例，能够抑制包括氧化物半导体膜的晶体管的导通态电流的降低，并且包括晶体管的半导体器件能够在操作特性上得到改进。根据本专利技术的第一方面，提供一种半导体器件，包括：绝缘膜；氧化物半导体膜，在所述绝缘膜之上并且与其接触；源电极和漏电极，电连接到所述氧化物半导体膜；以及栅电极，在绝缘膜之下，其中，所述绝缘膜包含硅，所述氧化物半导体膜包含与所述绝缘膜相接触的第一区域，所述第一区域包含硅，以及所述第一区域中的硅的浓度低于或等于1.0at.％。根据本专利技术的第二方面，提供一种半导体器件，包括：第一绝缘膜；氧化物半导体膜，在所述第一绝缘膜之上并且与其接触；源电极和漏电极，电连接到所述氧化物半导体膜；栅电极，在所述第一绝缘膜之下；以及第二绝缘膜，在所述氧化物半导体膜之上并且与其接触，其中，所述第一绝缘膜包含硅，所述氧化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：绝缘膜；氧化物半导体膜，在所述绝缘膜之上并且与其接触；源电极和漏电极，电连接到所述氧化物半导体膜；以及栅电极，在绝缘膜之下，其中，所述绝缘膜包含硅，所述氧化物半导体膜包含与所述绝缘膜相接触的第一区域，所述第一区域包含硅，以及所述第一区域中的硅的浓度低于或等于1.0 at.％。

【技术特征摘要】
2011.09.29 JP 2011-2157401.一种半导体器件，包括：
绝缘膜；
氧化物半导体膜，在所述绝缘膜之上并且与其接触；
源电极和漏电极，电连接到所述氧化物半导体膜；以及
栅电极，在绝缘膜之下，
其中，所述绝缘膜包含硅，
所述氧化物半导体膜包含与所述绝缘膜相接触的第一区域，
所述第一区域包含硅，以及
所述第一区域中的硅的浓度低于或等于1.0at.％。
2.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述栅电极隔着所述绝缘膜而位于所述氧化
物半导体膜之下。
3.如权利要求2所述的半导体器件，还包括在所述栅电极之上的沟道保护膜。
4.如权利要求2所述的半导体器件，还包括其中包含硅和氧的保护绝缘膜，其中所述保
护绝缘膜覆盖所述氧化物半导体膜、所述源电极和所述漏电极。
5.如权利要求1所述的半导体器件，
其中，所述第一区域的厚度为5nm，以及
与所述氧化物半导体膜的所述第一区域不同的区域中包含的硅的浓度低于所述第一
区域中包含的硅的浓度。
6.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一区域中包含的硅的浓度低于或等于
0.1at.%。
7.如权利要求1所述的半导体器件，
其中，所述绝缘膜包含碳，以及
所述第一区域中的碳的浓度低于或等于1.0×1020原子/cm3。
8.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述氧化物半导体膜具有结晶性。
9.如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述氧化物半导体膜具有非晶结构。
10.如权利要求9所述的半导体器件，其中，所述氧化物半导体膜包含晶体部分。
11.一种半导体器件，包括：
第一绝缘膜；
氧化物半导体膜，在所述第一绝缘膜之上并且与其接触；
源电极和漏电极，电连接到所述氧化物半导体膜；
栅电极，在所述第一绝缘膜之下；以及
第二绝缘膜，在所述氧化物半导体膜之上并且与其接触，
其中，所述第一绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：本田达也，津吹将志，野中裕介，岛津贵志，山崎舜平，
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