專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。在本說明書中，半導(dǎo)體裝置一般是指能夠通過利用半導(dǎo)體特性而工作的裝置，因此電光裝置、半導(dǎo)體電路以及電子裝置都是半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
通過利用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜來構(gòu)成晶體管(也稱為薄膜晶體管(TFT))的技術(shù)引人注目。這種晶體管應(yīng)用在諸如集成電路(IC)或圖像顯示裝置(顯示裝置)等各式各樣的電子裝置。作為可以應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜，硅類半導(dǎo)體材料是公知的。但是，作為其他材料，氧化物半導(dǎo)體受到關(guān)注。
例如，公開其有源層具有包括銦(In)、鎵(Ga)和鋅(Zn)并且其電子載流子濃度低于IO1Vcm3的非晶氧化物的晶體管(參照專利文獻(xiàn)I)。[參考]
[專利文獻(xiàn)]
[專利文獻(xiàn)I]日本專利申請公開2006-165528
然而，當(dāng)在形成薄膜的步驟中發(fā)生由于氧的過多或過少而引起的與化學(xué)計(jì)量組成的偏離或者形成電子施主的氫或水分進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體時(shí)，氧化物半導(dǎo)體的導(dǎo)電率變化。這種現(xiàn)象成為包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性變動(dòng)的一個(gè)因素。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的之一是提供包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置，其具有穩(wěn)定的電特性和高的可靠性。此外，本發(fā)明的目的之一是防止在氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道側(cè)產(chǎn)生寄生溝道。為了抑制包括氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的電特性變動(dòng)而從氧化物半導(dǎo)體膜中有意地去除引起變動(dòng)的諸如氫、水分、羥基或者氫化物(也稱為氫化合物)等雜質(zhì)。此外，供給在去除雜質(zhì)的步驟中減少且作為氧化物半導(dǎo)體的主要成分的氧，因此使氧化物半導(dǎo)體膜高度純化且在電性上i型(本征)化。i型(本征)的氧化物半導(dǎo)體是如下一種氧化物半導(dǎo)體，即通過以從氧化物半導(dǎo)體中去除作為η型雜質(zhì)的氫以便盡可能少地包含氧化物半導(dǎo)體的主要成分以外的雜質(zhì)的方式進(jìn)行高度純化，實(shí)現(xiàn)i型(本征)或?qū)嵸|(zhì)上i型(本征)。也就是說，特征是不通過添加雜質(zhì)，而是通過盡可能多地去除諸如氫或水等雜質(zhì)來獲得高度純化的i型(本征)氧化物半導(dǎo)體或與其接近的氧化物半導(dǎo)體。這使費(fèi)密能級(Ef)能夠在與本征費(fèi)密能級(Ei)相同的能級。在包括氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管中，具有防止帶電功能的金屬氧化物膜在氧化物半導(dǎo)體膜之上形成并且與氧化物半導(dǎo)體膜接觸，在金屬氧化物膜之上形成絕緣層，然后進(jìn)行熱處理。
通過熱處理，有意地從氧化物半導(dǎo)體膜中去除氫、水分、羥基或者氫化物(也稱為氫化合物)等雜質(zhì)，由此高度純氧化物半導(dǎo)體膜。通過該熱處理，可以使作為雜質(zhì)的氫或羥基以水的形式被消除。氧化物半導(dǎo)體膜與包含氧的金屬氧化物膜在接觸的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，所以可以從包含氧的金屬氧化物膜中將作為氧化物半導(dǎo)體的主要成分材料之一且在去除雜質(zhì)的步驟中減少的氧供給到氧化物半導(dǎo)體膜。因此，氧化物半導(dǎo)體膜被更高度純化，而在電性上成為i型(本征)。在包括氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管中，在氧化物半導(dǎo)體膜之上且與氧化物半導(dǎo)體膜接觸地形成具有帶電防止功能的氧化物層，然后進(jìn)行熱處理。優(yōu)選將具有帶電防止功能的氧化物層設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜，優(yōu)選是高度純化的 氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道側(cè)(與柵極絕緣膜相反的側(cè))并且該氧化物層的介電常數(shù)優(yōu)選小于氧化物半導(dǎo)體的介電常數(shù)。例如，使用介電常數(shù)為8以上且20以下的氧化物層。該氧化物層比氧化物半導(dǎo)體膜更厚。例如，優(yōu)選的是，如果氧化物半導(dǎo)體膜的厚度為3nm以上且30nm以下，則該氧化物層的厚度為大于IOnm并且在氧化物半導(dǎo)體膜的厚度以上。對于上述氧化物層，可以使用金屬氧化物。作為金屬氧化物，例如可以使用氧化鎵或添加有O. 01原子百分比至5原子百分比的銦或鋅的氧化鎵。此外，為了防止水分或氫等雜質(zhì)在熱處理后進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體膜中，還可以在絕緣層之上形成防止它們從外部進(jìn)入的保護(hù)絕緣層。具有高度純化的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的諸如閾值電壓和截止態(tài)電流等電特性幾乎沒有溫度相關(guān)性。此外，晶體管特性幾乎不因?yàn)楣饬踊l(fā)生改變。如上所述，具有高度純化且在電性上是i型(本征)的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的電特性變動(dòng)被抑制，并且該晶體管在電性上穩(wěn)定。因此，可以提供包括電特性穩(wěn)定且可靠性高的氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置。在250°C以上且650°C以下、450°C以上且600°C以下或者低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)的溫度進(jìn)行熱處理。熱處理在氮、氧、超干燥空氣(水的含量為20ppm以下，優(yōu)選為Ippm以下，更優(yōu)選為IOppb以下的空氣)、或者稀有氣體(氬、氦等)的氣氛下進(jìn)行。根據(jù)本說明書所公開的發(fā)明的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方式，半導(dǎo)體裝置包括柵電極；覆蓋柵電極的柵極絕緣膜；柵極絕緣膜之上與柵電極重疊的區(qū)域中的氧化物半導(dǎo)體膜；與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的源電極及漏電極；與氧化物半導(dǎo)體膜接觸并覆蓋源電極及漏電極的金屬氧化物膜；以及覆蓋金屬氧化物膜的絕緣膜。在上述裝置中，金屬氧化物膜有時(shí)包含氧化鎵。另外，金屬氧化物膜有時(shí)包含O. 01原子百分比至5原子百分比的銦或鋅。在上述裝置中，氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選包括銦及鎵。在上述裝置中，源電極及漏電極有時(shí)包括功函數(shù)為3. 9eV以上的導(dǎo)電材料。注意，功函數(shù)為3. 9eV以上的導(dǎo)電材料例如可以為氮化鎢或氮化鈦。根據(jù)本說明書所公開的發(fā)明的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方式，一種半導(dǎo)體裝置的制造方法包括如下步驟在襯底之上形成柵電極；形成覆蓋柵電極的柵極絕緣膜；在與柵電極重疊的區(qū)域中形成氧化物半導(dǎo)體膜，其中在氧化物半導(dǎo)體膜與柵電極之間插入柵極絕緣膜；在氧化物半導(dǎo)體膜之上形成源電極及漏電極；形成覆蓋氧化物半導(dǎo)體膜、源電極及漏電極的金屬氧化物膜；形成覆蓋金屬氧化物膜的絕緣膜；以及進(jìn)行熱處理。在上述方法中，有時(shí)作為金屬氧化物膜形成包括氧化鎵的膜。此外，作為金屬氧化物膜有時(shí)形成包括O. 01原子百分比至5原子百分比的銦或鋅的膜。此外，可以在450°C至600 0C的溫度下進(jìn)行熱處理。在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選作為金屬氧化物膜，使用氧化鎵膜。氧化鎵膜可以通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等來形成氧化鎵膜。氧化鎵膜雖然也要根據(jù)氧和鎵的組成比，但是具有大約4. 9eV的能隙，并且，在可見光波長范圍中具有透光性。在本說明書中，有時(shí)將氧化鎵記載為GaOx (x > O)。例如，當(dāng)GaOx具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)時(shí)，已知x=l. 5的Ga203。在上述結(jié)構(gòu)中，可以在將金屬氧化物膜形成在氧化物半導(dǎo)體膜之上之前，對氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理。 在氧化物半導(dǎo)體膜之上且以與該氧化物半導(dǎo)體膜接觸的方式形成金屬氧化物膜，然后進(jìn)行熱處理?？梢酝ㄟ^該熱處理，從氧化物半導(dǎo)體膜中有意地去除氫、水分、羥基或者氫化物等雜質(zhì)，從而使氧化物半導(dǎo)體膜高度純化。具有高度純化且在電性上為i型(本征)的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的電特性變動(dòng)被抑制，并且該晶體管在電性上穩(wěn)定。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可以制造具有穩(wěn)定電特性的晶體管。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可以制造具有電特性良好且可靠性高的晶體管的半導(dǎo)體裝置。


圖IA至ID是說明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式的 圖2A至2C是各示出半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的 圖3是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的 圖4是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的 圖5是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的 圖6A和6B是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的 圖7A和7B是示出電子裝置的 圖8A至8F是示出電子裝置的 圖9A是示出電介質(zhì)的疊層結(jié)構(gòu)的模型圖，而圖9B是等效電路圖。圖IOA和IOB是各示出用于模擬的晶體管的模型的 圖IlA和IlB是各示出氧化鎵膜的厚度與晶體管的閾值電壓的關(guān)系的 圖12是示出柵極電壓(Vg)-漏極電流(Id)特性的圖。
具體實(shí)施例方式下面，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式和示例。但是，本發(fā)明不限于以下描述，并且所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解本文公開的模式及細(xì)節(jié)可以各種形式修改。因此，本發(fā)明不被解釋為限于下面對實(shí)施方式和示例的描述。注意，說明書中諸如“第一”和“第二”等序數(shù)詞是為了方便起見使用的，而不表示步驟順序或疊層順序。另外，這些序數(shù)詞在本說明書中不表示規(guī)定本發(fā)明的特定名稱。實(shí)施方式I
在本實(shí)施方式中，參照圖IA至ID而說明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，作為半導(dǎo)體裝置的一例而示出具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管。如圖ID所示，晶體管410在具有絕緣表面的襯底400之上包括柵電極401、柵極絕緣膜402、氧化物半導(dǎo)體膜403、源電極405a以及漏電極405b。在氧化物半導(dǎo)體膜403之上依次層疊有具有防止在氧化物半導(dǎo)體膜403的背溝道側(cè)產(chǎn)生帶電的功能的金屬氧化物膜407，以及絕緣膜409。圖IA至ID示出晶體管410的制造方法的一例。首先，在具有絕緣表面的襯底400之上形成導(dǎo)電膜，然后通過第一光刻步驟形成 柵電極401。注意，可以利用噴墨法形成抗蝕劑掩模。利用噴墨法形成抗蝕劑掩模不需要光掩模，所以可以降低制造成本。雖然對于可用作具有絕緣表面的襯底400的襯底沒有具體限制，但是需要襯底至少對于后面進(jìn)行的熱處理具有足夠的耐熱性。例如，可以使用玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底或藍(lán)寶石襯底襯底。另外，可以應(yīng)用硅、碳化硅等的單晶半導(dǎo)體襯底或多晶半導(dǎo)體襯底、硅鍺等的化合物半導(dǎo)體襯底、SOI襯底等(只要該襯底具有絕緣表面)?？梢栽谶@些襯底上設(shè)置有半導(dǎo)體元件。此外，也可以作為襯底400使用撓性襯底。當(dāng)使用撓性襯底時(shí),可以在撓性襯底之上直接形成包括氧化物半導(dǎo)體膜403的晶體管410。備選地，可以在制造襯底之上形成包括氧化物半導(dǎo)體膜403的晶體管410，然后可將該晶體管410從制造襯底分離并將它轉(zhuǎn)移到撓性襯底。注意，為了從制造襯底分離晶體管并將它轉(zhuǎn)移到撓性襯底上，可以在制造襯底和包括氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管之間設(shè)置分離層?？梢詫⒂米骰啄さ慕^緣膜設(shè)置在襯底400和柵電極401之間?；啄ぞ哂蟹乐闺s質(zhì)元素從襯底400擴(kuò)散的功能，并且，可以使用氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜中的一個(gè)或者多個(gè)、以單層結(jié)構(gòu)或者疊層結(jié)構(gòu)來形成該基底膜。此外，可以通過使用鑰、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、釹或鈧等金屬材料或者以這些金屬材料中的任一種為主要成分的合金材料形成具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)的柵電極401。接著，在柵電極401之上形成柵極絕緣膜402。可以通過等離子體CVD法或者濺射法等使用氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、氮氧化硅層、氧化鋁層、氮化鋁層、氧氮化鋁層、氮氧化鋁層或氧化鉿層形成具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)的柵極絕緣膜402。在本實(shí)施方式中，使用如下本征(i型)或者實(shí)質(zhì)上本征(i型)的氧化物半導(dǎo)體形成氧化物半導(dǎo)體膜403 :從其中去除雜質(zhì)并被高度純化以盡可能少地包含氧化物半導(dǎo)體的主要成分以外的作為載流子施主的雜質(zhì)。具體地說，氧化物半導(dǎo)體膜403中的氫濃度為 5X 1019atoms/cm3 以下，優(yōu)選為 5X 1018atoms/cm3 以下，更優(yōu)選為 5X 1017atoms/cm3 以下。另外，氧化物半導(dǎo)體膜403中的氫濃度是通過二次離子質(zhì)譜分析技術(shù)(SMS SecondaryIon Mass Spectroscopy)來測量的。在氫濃度被充分降低而被高度純化并通過供應(yīng)足夠的氧來降低起因于氧缺乏的能隙中的缺陷能級的氧化物半導(dǎo)體膜403中，載流子濃度為低于IX 1012/cm3，優(yōu)選為低于I X10n/cm3，更優(yōu)選為低于I. 45X IO1Vcm30例如，室溫(25°C)下的截止態(tài)電流(在此，每微米(Iym)溝道寬度的電流)為IOOzA (IzA (仄普托安培)為IXl(T21A)以下，優(yōu)選為IOzA以下。通過使用i型化(本征)或?qū)嵸|(zhì)上i型的氧化物半導(dǎo)體，可以得到截止態(tài)電流特性極為優(yōu)良的晶體管410。這種高度純化的氧化物半導(dǎo)體對界面狀態(tài)或者界面電荷極為敏感，所以氧化物半導(dǎo)體膜和柵極絕緣膜的界面是很重要的。因此，要與高度純化的氧化物半導(dǎo)體接觸的柵極絕緣膜要求具有高質(zhì)量。對于柵極絕緣膜的制造方法，優(yōu)選采用使用微波(例如，頻率為2. 45GHz)的高密度等離子體CVD法，這是因?yàn)樾纬傻慕^緣層可以是密實(shí)的，且能夠具有高擊穿電壓和高質(zhì)量。當(dāng)高度純化的氧化物半導(dǎo)體膜和高質(zhì)量的柵極絕緣膜密切接觸時(shí)，可以降低界面狀態(tài)，且可以得到良好的界面特性。當(dāng)然，若作為柵極絕緣膜可以形成優(yōu)質(zhì)的絕緣膜，則可以應(yīng)用其他成膜方法，諸如濺射法或等離子體CVD法等。另外，也可以使用如下絕緣膜通過成膜后的熱處理改變其作為柵極絕緣膜的膜質(zhì)量以及柵極絕緣膜與氧化物半導(dǎo)體之間的界面特性?？傊?，在任一種情況下，能夠使用任何柵極絕緣膜，只要作為柵極絕緣膜的膜質(zhì)量良好、降低與氧化物半導(dǎo)體之間的界面狀態(tài)密度并且可以形成良好的界面即可。
為使柵極絕緣膜402和氧化物半導(dǎo)體膜中盡可能少地包含氫、羥基及水分，優(yōu)選作為氧化物半導(dǎo)體膜的成膜的預(yù)處理，在濺射裝置的預(yù)熱室中對其之上形成有柵電極401的襯底400、或者其之上形成到柵極絕緣膜402的襯底400進(jìn)行預(yù)熱，以便使吸附在襯底400上的氫和水分等雜質(zhì)被消除以及去除。作為設(shè)置在預(yù)熱室內(nèi)的排空單元，低溫泵是優(yōu)選的。注意，也可以省略該預(yù)熱處理。此外，該預(yù)熱處理也可以在后面的步驟中對之上形成直到源電極405a及漏電極405b的膜的襯底400 (金屬氧化物膜407的成膜之前)同樣地進(jìn)行。接著，通過濺射法在柵極絕緣膜402之上形成厚度為3nm以上且30nm以下的氧化物半導(dǎo)體膜。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜的厚度過厚(例如，厚度為50nm以上)時(shí)，晶體管有可能會(huì)成為常開啟型，所以優(yōu)選采用上述厚度。另外，優(yōu)選在利用濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜之前，通過引入氬氣且生成等離子體的反濺射來去除附著在柵極絕緣膜402表面的粉狀物質(zhì)(也稱為微?；驂m屑)。反濺射是指不對靶材一側(cè)施加電壓而使用RF電源在氬氣氛中對襯底一側(cè)施加電壓來在襯底附近形成等離子體以改變表面性質(zhì)的方法。另外，也可以使用氮?dú)夥?、氦氣氛或氧氣氛等代替氬氣氛。作為用于氧化物半?dǎo)體膜的氧化物半導(dǎo)體，可以使用諸如In-Sn-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體等四元金屬氧化物；諸如In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、In-Sn-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、In-Al-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Sn-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Al-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體或Sn-Al-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體等三元金屬氧化物；諸如In-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Sn-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Al-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Zn-Mg-O類氧化物半導(dǎo)體、Sn-Mg-O類氧化物半導(dǎo)體、In-Mg-O類氧化物半導(dǎo)體或In- Ga-O類氧化物半導(dǎo)體等二元金屬氧化物；In-O類氧化物半導(dǎo)體、Sn-O類氧化物半導(dǎo)體或Zn-O類氧化物半導(dǎo)體等。另外上述氧化物半導(dǎo)體也可以包含Si02。這里，例如In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體是指包含銦(In)、鎵(Ga)和鋅(Zn)的氧化物膜，并且，對其組成比沒有特別的限制。In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體可以包含In、Ga和Zn以外的元素。
另外，作為氧化物半導(dǎo)體膜，可以使用以化學(xué)式InMO3 (ZnO)m (m>0)表示的材料制成的薄膜。這里，M表示選自Ga、Al、Mn及Co中的一種或多種金屬元素。例如，M可以是 Ga、Ga 及 Al、Ga 及 Mn、Ga 及 Co 等。在使用In-Ga-Zn-O類材料作為氧化物半導(dǎo)體時(shí)，例如可以使用組成比為In2O3 Ga2O3 =ZnO=I 1 :1[摩爾數(shù)比]的氧化物靶。不局限于該靶的材料及組成，例如，也可以使用組成比為In2O3 =Ga2O3 ZnO= I 1 :2[摩爾數(shù)比]的氧化物靶。當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體使用In-Zn-O類材料時(shí)，所使用的靶材的組成比設(shè)定為原子數(shù)比為In:Zn=50:l至1:2 (換算為摩爾數(shù)比則為In2O3:Zn0=25:1至1:4)，優(yōu)選為原子數(shù)比為In:Zn=20:l至1:1(換算為摩爾數(shù)比則為In2O3 = ZnO=IO: I至1:2)，更優(yōu)選為In:Zn=15:l至I. 5:1 (換算為摩爾數(shù)比則為In203:Zn0=15:2至3:4)。例如，在用于形成In-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體的靶中，當(dāng)In-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體的原子數(shù)比為Ιη:Ζη:0=Χ:Υ:Ζ時(shí)，滿足不等式 Z > I. 5Χ + Y。
另外，靶材的填充率為90%以上且100%以下，優(yōu)選為95%以上且99. 9%以下。通
過采用填充率高的靶材，可以形成致密的氧化物半導(dǎo)體膜。在本實(shí)施方式中，通過使用In-Ga-Zn-O類氧化物靶材的濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜。另外，氧化物半導(dǎo)體膜可以在稀有氣體(典型為氬)氣氛下、氧氣氛下或包含稀有氣體和氧的混合氣氛下利用濺射法形成。優(yōu)選使用氫、水、羥基或氫化物等雜質(zhì)被去除了的高純度氣體作為用于形成氧化物半導(dǎo)體膜的濺射氣體。在減壓狀態(tài)的成膜室內(nèi)保持襯底400，并且將襯底溫度設(shè)定為100°C以上且600°C以下，優(yōu)選為200°C以上且400°C以下，來形成氧化物半導(dǎo)體膜。通過在加熱襯底400的同時(shí)進(jìn)行成膜，可以降低形成了的氧化物半導(dǎo)體膜中含有的雜質(zhì)濃度。另外，可以減輕濺射帶來的損傷。然后，去除殘留在成膜室內(nèi)的水分、引入去除了氫及水分的濺射氣體并使用上述靶材，以便在襯底400之上形成氧化物半導(dǎo)體膜。優(yōu)選使用捕集真空泵，例如，低溫泵、離子泵或鈦升華泵來去除殘留在成膜室內(nèi)的水分。另外，作為排空單元，也可以使用配備有冷阱的渦輪分子泵。由于在利用低溫泵進(jìn)行了排氣的成膜室中，如氫原子、諸如水(H2O)等的包含氫原子的化合物(優(yōu)選的還有包含碳原子的化合物)等被去除，由此可以降低利用該成膜室形成的氧化物半導(dǎo)體膜中含有的雜質(zhì)濃度。作為成膜條件的一個(gè)例子，襯底與靶材之間的距離為IOOmm ;壓力為O. 6Pa ;直流(DC)電源的電功率為O. 5kW ;以及氣氛是氧氣氛(氧流量比率為100%)。另外，優(yōu)選使用脈沖直流電源時(shí)，在這種情況下，可以減少成膜時(shí)產(chǎn)生的粉狀物質(zhì)(也稱為微?；驂m屑)，并且膜厚度分布能夠是均勻的。接著，利用第二光刻步驟將氧化物半導(dǎo)體膜加工為島狀的氧化物半導(dǎo)體膜441(參照圖1A)。另外，也可以利用噴墨法形成用來形成島狀氧化物半導(dǎo)體膜441的抗蝕劑掩模。利用噴墨法形成抗蝕劑掩模不需要光掩模，由此可以降低制造成本。注意，氧化物半導(dǎo)體膜的蝕刻可以是干蝕刻、濕蝕刻或者干蝕刻和濕蝕刻兩者。例如，作為用于氧化物半導(dǎo)體膜的濕蝕刻的蝕刻劑，可以使用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液等。此外，還可以使用IT0-07N (由日本關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社制造)。接著，在柵極絕緣膜402及氧化物半導(dǎo)體膜441之上形成用來形成源電極及漏電極(包括在與該源電極及漏電極相同的層中形成的布線)的導(dǎo)電膜。作為用于源電極及漏電極的導(dǎo)電膜，例如可以使用包括選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和W中的元素的金屬膜、包含上述元素的任一種作為其成分的金屬氮化物膜(例如氮化鈦膜、氮化鑰膜或氮化鎢膜)等。備選地，可以在Al膜或Cu膜等金屬膜之上和/或之下形成諸如Ti、Mo或W等高熔點(diǎn)金屬的膜或者它們的金屬氮化物膜(例如氮化鈦膜、氮化鑰膜或氮化鎢膜)。此外，用于源電極及漏電極的導(dǎo)電膜可以使用導(dǎo)電金屬氧化物形成。作為導(dǎo)電金屬氧化物，可以使用氧化銦(Ιη203)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦-氧化錫合金(In2O3-SnO2,縮寫為IT0)、氧化銦-氧化鋅合金(In2O3-ZnO)或在包含了氧化硅的這些金屬氧化物材料中的任一種。此外，源電極及漏電極的材料優(yōu)選根據(jù)氧化物半導(dǎo)體的電子親和性和金屬氧化物膜的電子親和性來選擇。就是說，當(dāng)源電極及漏電極的材料的功函數(shù)為W[eV]，氧化物半導(dǎo)體的電子親和性為Φ θν]，并且金屬氧化物膜的電子親和性為Φ2[θν]時(shí)，優(yōu)選滿足如下 不等式(Φ2 + O. 4) < W < ( (^1 + O. 5)，優(yōu)選(Φ2 + O. 9) < W < ( (^1 + O. 4)。例如，如果作為氧化物半導(dǎo)體和金屬氧化物膜使用電子親和性分別為4. 5eV和3. 5eV的材料，則作為源電極及漏電極的材料，優(yōu)選使用其功函數(shù)為3. 9eV以上且5. OeV以下的金屬或者金屬化合物，更優(yōu)選使用其功函數(shù)為4. 4eV以上且4. 9eV以下的金屬或者金屬化合物。因此，在晶體管410中可以防止電子從源電極405a及漏電極405b注入到金屬氧化物膜407中，從而可以抑制泄漏電流的產(chǎn)生。此外，在氧化物半導(dǎo)體膜和源電極及漏電極的結(jié)處可以得到良好的電特性。對于具有這種功函數(shù)的材料，例如可以舉出氮化鑰、氮化鎢等。注意，因?yàn)檫@些材料在耐熱性方面上也是優(yōu)秀的，所以它們是優(yōu)選的。注意，根據(jù)上述不等式，推導(dǎo)出不等式Φ2 < ( (J)1 + O. I),優(yōu)選為不等式Φ2 < ( (J)1 — O. 5),但是,更優(yōu)選的是,滿足不等式— O. 9)。利用第三光刻步驟在導(dǎo)電膜上形成抗蝕劑掩模。選擇性地進(jìn)行蝕刻來形成源電極405a和漏電極405b。然后，去除抗蝕劑掩模(參照圖1B)?？梢允褂米贤饩€、KrF激光或ArF激光在第三光刻步驟中形成抗蝕劑掩模時(shí)進(jìn)行曝光。由在氧化物半導(dǎo)體膜441之上相鄰的源電極的下端部與漏電極的下端部之間的距離決定要在以后的步驟中形成的晶體管的溝道長度L。在對于短于25nm的溝道長度L進(jìn)行曝光時(shí)，可使用波長極短的幾nm以上且?guī)资畁m以下的超紫外線(Extreme Ultraviolet)進(jìn)行第三光刻步驟中形成抗蝕劑掩模時(shí)的曝光。利用超紫外線的曝光時(shí)，分辨率高且聚焦深度大。從而，以后形成的晶體管的溝道長度L的范圍可以在IOnm以上且IOOOnm以下，并且實(shí)現(xiàn)電路的工作速度的高速化。為了減少用于光刻步驟的光掩模數(shù)量并減少光刻步驟數(shù)量，可以借助于使用作為通過其透光以具有多種強(qiáng)度的曝光掩模的多級灰度掩模形成的抗蝕劑掩模進(jìn)行蝕刻步驟。由于使用多級灰度掩模形成的抗蝕劑掩模具有多種厚度并且還可以通過蝕刻而改變形狀，因此可以在多個(gè)蝕刻步驟使用抗蝕劑掩模以便加工成不同圖案。由此，可以使用一個(gè)多級灰度掩模形成至少對應(yīng)于兩種以上的不同圖案的抗蝕劑掩模。從而，可以減少曝光掩模數(shù)量，還可以減少與其對應(yīng)的光刻步驟數(shù)量，所以可以實(shí)現(xiàn)過程的簡化。注意，當(dāng)對導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻時(shí)，優(yōu)選優(yōu)化蝕刻條件以防止氧化物半導(dǎo)體膜441被蝕刻而斷開。但是，難以得到其中僅蝕刻導(dǎo)電膜而完全不蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜441的蝕刻條件。在一些情況下，當(dāng)對導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻時(shí)，只有氧化物半導(dǎo)體膜441的一部分被蝕刻，而成為具有槽部(凹部)的氧化物半導(dǎo)體膜。在本實(shí)施方式中，由于使用Ti膜作為導(dǎo)電膜，并使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體作為氧化物半導(dǎo)體膜441，所以作為蝕刻劑而使用過氧化氫氨水(氨、水以及過氧化氫的混合)。接著，也可以進(jìn)行使用N20、N2或Ar等氣體的等離子體處理，來去除附著在氧化物半導(dǎo)體膜的露出部分的表面上的水等。在進(jìn)行等離子體處理的情況下，在不暴露于空氣的情況下，優(yōu)選在該等離子體處理之后形成與氧化物半導(dǎo)體膜441的一部分接觸的金屬氧化物膜407。接著，形成覆蓋源電極405a及漏電極405b并且與氧化物半導(dǎo)體膜441的一部分接觸的金屬氧化物膜407。注意，將金屬氧化物膜407的厚度設(shè)定為厚于氧化物半導(dǎo)體膜·441的厚度。金屬氧化物膜407與氧化物半導(dǎo)體膜441的背溝道側(cè)接觸、即與源電極405a和漏電極405b之間的氧化物半導(dǎo)體膜441的部分接觸。金屬氧化物膜407是去除蓄積在與該氧化物半導(dǎo)體膜441的界面處的電荷的膜。由于蓄積在源電極405a或漏電極405b中的電荷，正電荷從源電極405a或漏電極405b移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜，因而可能使在氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道側(cè)的界面帶電。尤其是，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率和與氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道側(cè)接觸的材料層的導(dǎo)電率不同時(shí)，電荷流向氧化物半導(dǎo)體膜，電荷在界面上被俘獲，并且，電荷與氧化物半導(dǎo)體膜中的氫結(jié)合，而成為界面的施主中心。由此，產(chǎn)生晶體管的特性變動(dòng)的問題。從而，減少氧化物半導(dǎo)體膜中的氫和防止氧化物半導(dǎo)體膜中的帶電都是很重要的。氧化物半導(dǎo)體膜的帶隙和金屬氧化物膜的帶隙之差優(yōu)選小于3eV。例如，當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜使用In — Ga — Zn — O類氧化物半導(dǎo)體，并且，作為金屬氧化物膜使用氧化硅或氧化鋁時(shí)，In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體的帶隙為3. 15eV，并且氧化硅或氧化鋁的帶隙為8eV，所以有可能會(huì)產(chǎn)生上述問題。此外，當(dāng)使用包括氮化物的膜(例如，氮化硅膜)代替金屬氧化物膜時(shí)，由于包括氮化物的膜和氧化物半導(dǎo)體膜接觸，所以氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率有可能改變。金屬氧化物膜407為具有當(dāng)在背溝道側(cè)帶正電荷時(shí)立即去除正電荷的性質(zhì)的膜。但是，作為用于金屬氧化物膜407的材料，優(yōu)選采用其氫含量不比氧化物半導(dǎo)體膜的氫的含量大一個(gè)數(shù)量級或更多且其能隙等于或大于用于氧化物半導(dǎo)體膜的材料的能隙的材料。如此，通過使用具有帶電防止功能的金屬氧化物膜407，可以抑制電荷蓄積于氧化物半導(dǎo)體膜403的背溝道側(cè)。此外，通過將金屬氧化物膜407設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜403的上表面之上，即使在氧化物半導(dǎo)體膜403的背溝道側(cè)帶正電荷，也可以立即去除正電荷。此外，通過使用金屬氧化物膜407，可以防止在氧化物半導(dǎo)體膜403的背溝道側(cè)產(chǎn)生寄生溝道。由此，可以抑制氧化物半導(dǎo)體膜403的導(dǎo)電率等電特性的變動(dòng)，從而可以提高晶體管410的可靠性。在本實(shí)施方式中，作為金屬氧化物膜407，使用通過利用脈沖直流(DC)電源的濺射法得到的氧化鎵膜。注意，作為用于濺射法的靶材，優(yōu)選使用氧化鎵靶材。此外，也可以根據(jù)所使用的氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電率而適當(dāng)?shù)貙n或Zn添加到金屬氧化物膜407，以調(diào)整金屬氧化物膜407的導(dǎo)電率。例如，通過利用添加有銦或鋅的氧化鎵的靶材的濺射法，來形成包括O. 01原子百分比至5原子百分比的銦或鋅的膜。當(dāng)通過添加銦或鋅提高金屬氧化物膜407的導(dǎo)電率并使其導(dǎo)電率接近氧化物半導(dǎo)體膜403的導(dǎo)電率時(shí)，可以進(jìn)一步減少蓄積的電荷。氧化鎵的帶隙大約為3. OeV以上且5. 2eV以下(例如為4. 9eV)，其介電常數(shù)大約為8以上且20以下，并且電子親和性為3. 5eV。In — Ga — Zn — O類氧化物半導(dǎo)體的帶隙為3. 15eV，介電常數(shù)為15，并且電子親和性為4. 3eV，從而氧化鎵與氧化物半導(dǎo)體之間的帶隙差，介電常數(shù)差和電子親和性差小，這是優(yōu)選的。因?yàn)檠趸壘哂写蠹s4. 9eV的寬帶隙，所以在可見光波長范圍中具有透光性。此外，通過將氧化鎵用于金屬氧化物膜，可以降低In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體膜和氧化鎵膜的接觸電阻，所以是優(yōu)選的。當(dāng)作為金屬氧化物膜使用氧化鎵時(shí)，作為氧化物半導(dǎo)體材料，除了 In — Ga — Zn — O類氧化物半導(dǎo)體以外，還可使用In — Ga — O類氧化物半導(dǎo)體或Ga — Zn — O類氧化物半導(dǎo)體。尤其是，當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜而使用In — Ga — Zn — O膜、In — Ga — O類氧化物半導(dǎo)體或Ga — Zn — O類氧化物半導(dǎo)體時(shí)，該氧化物半導(dǎo)體膜包含與用作金屬氧化物膜407的GaOx共同的鎵元素，所以氧化物半導(dǎo)體膜的材料與金屬氧化物膜的材料匹配。
優(yōu)選通過利用諸如水、氫等雜質(zhì)不進(jìn)入金屬氧化物膜的方法形成金屬氧化物膜407。當(dāng)金屬氧化物膜407包括氫時(shí)，氫進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體膜，或者由氫從氧化物半導(dǎo)體膜中提取氧，因而，氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道可能開始具有低電阻(η型導(dǎo)電)，并且有可能形成寄生溝道。因此，為了使金屬氧化物膜407盡可能少地包括氫，采用不使用氫的形成方法是重要的。在本實(shí)施方式中，通過濺射法形成其厚度超過IOnm并為氧化物半導(dǎo)體膜441的厚度以上的氧化鎵膜作為金屬氧化物膜407。這是因?yàn)橥ㄟ^使金屬氧化物膜407的厚度厚而可以使金屬氧化物膜407高效地釋放電荷的緣故。成膜時(shí)的襯底溫度可為室溫以上且300°C以下?？梢岳脼R射法在稀有氣體(典型為氬)氣氛下、氧氣氛下或者包含稀有氣體和氧的混合氣氛下形成氧化鎵膜。為了與形成氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)同樣地去除金屬氧化物膜407的成膜室內(nèi)的殘留水分，優(yōu)選使用捕集真空泵(諸如低溫泵)。在使用低溫泵進(jìn)行排空的成膜室內(nèi)形成金屬氧化物膜407時(shí)，可以減少金屬氧化物膜407中包含的雜質(zhì)濃度。此外，作為用來去除金屬氧化物膜407的成膜室內(nèi)的殘留水分的排空單元，也可以采用配備有冷阱的渦輪分子泵。作為當(dāng)形成金屬氧化物膜407時(shí)使用的濺射氣體，優(yōu)選使用去除了氫、水、羥基或者氫化物等雜質(zhì)的高純度氣體。金屬氧化物膜407可至少覆蓋氧化物半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域、源電極405a和漏電極405b。如果有需要，可以選擇性地去除金屬氧化物膜407。注意，對于在本實(shí)施方式中使用的氧化鎵膜的蝕刻，可以采用已知的濕蝕刻或已知的干蝕刻。例如，使用氟酸溶液或硝酸溶液進(jìn)行濕蝕刻。然后，在金屬氧化物膜407之上形成絕緣膜409(參照圖1C)。作為絕緣膜409，使用無機(jī)絕緣膜，并且可以使用利用諸如氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜和氧氮化鋁膜等氧化物絕緣膜、諸如氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化鋁膜和氮氧化鋁膜等氮化物絕緣膜中的一個(gè)或多個(gè)的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。例如，使用濺射法，在金屬氧化物膜407之上依次層疊氧化硅膜和氮化硅膜。接著，在氧化物半導(dǎo)體膜441的一部分(溝道形成區(qū)域)和金屬氧化物膜407接觸的狀態(tài)下對氧化物半導(dǎo)體膜441進(jìn)行熱處理。在250°C以上且650°C以下，優(yōu)選為450°C以上且600°C以下，或者低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)的溫度進(jìn)行熱處理。例如，將襯底引入作為一種熱處理裝置的電爐，并且，在氮?dú)夥障乱?50 V對氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的熱處理。注意，熱處理裝置不局限于電爐，還可以使用利用諸如電阻發(fā)熱元件等發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)或熱輻射對被處理物進(jìn)行加熱的裝置。例如，可以使用GRTA (Gas RapidThermal Anneal :氣體快速熱退火)裝置或 LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal :燈快速熱退火)裝置等的RTA (Rapid Thermal Anneal :快速熱退火)裝置。LRTA裝置是利用從燈(如鹵素?zé)?、金鹵燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈等發(fā)出的光(電磁波)的輻射加熱被處理物的裝置。GRTA裝置是使用高溫的氣體進(jìn)行熱處理的裝置。作為高溫的氣體，使用如氬等的稀有氣體或氮那樣的也不與熱處理的被處理物產(chǎn)生反應(yīng)的惰性氣體。注意，當(dāng)作為熱處理裝置使用GRTA裝置時(shí)，由于熱處理時(shí)間短，所以可以在加熱到650°C以上且700°C以下的高溫的惰性氣體中加熱襯底。
熱處理可在氮、氧、超干燥空氣(水的含量為20ppm以下，優(yōu)選為Ippm以下，更優(yōu)選為IOppb以下的空氣)、或者稀有氣體(氬、氦等)的氣氛下進(jìn)行。但是，上述氮、氧、超干燥空氣或稀有氣體的氣氛中優(yōu)選不包括水、氫等。引入熱處理裝置中的氮、氧或稀有氣體的純度為6N (99. 9999%)以上，優(yōu)選為7N (99. 99999%)以上(B卩，雜質(zhì)濃度為Ippm以下，優(yōu)選為O. Ippm 以下)。此外，在氧化物半導(dǎo)體膜和包括氧的金屬氧化物膜407接觸的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，因而可以從包括氧的金屬氧化物膜407將雜質(zhì)的去除步驟中減少的、作為氧化物半導(dǎo)體的主要成分之一的氧供給到氧化物半導(dǎo)體膜。由此，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜中的電荷俘獲中心。通過上述步驟，得到高度純化且在電性上成為i型(本征)的氧化物半導(dǎo)體膜403。此外，通過該熱處理，金屬氧化物膜407中的雜質(zhì)同時(shí)被去除，并且可能高度純化金屬氧化物膜407。高度純化的氧化物半導(dǎo)體膜403包括極少(接近零)由施主產(chǎn)生的載流子。氧化物半導(dǎo)體膜403的載流子濃度低于I X IO1Vcm3,優(yōu)選低于I X IO1Vcm3,更優(yōu)選低于I X IO11/
3
cm ο通過上述步驟形成晶體管410 (參照圖1D)。晶體管410是包括從氧化物半導(dǎo)體膜中有意地去除氫、水分、羥基或者氫化物(也稱為氫化合物)等雜質(zhì)而實(shí)現(xiàn)高度純化的氧化物半導(dǎo)體膜403的晶體管。因此，晶體管410的電特性的變動(dòng)被抑制，并且晶體管410在電性上是穩(wěn)定的。另外，也可以在形成絕緣膜409之前進(jìn)行熱處理。在此情況下，在進(jìn)行熱處理后，在金屬氧化物膜407之上形成絕緣膜409。此外，除了上述熱處理以外，還可以進(jìn)行其他熱處理。例如，可以在形成氧化物半導(dǎo)體膜441之后進(jìn)行熱處理(第一熱處理)，并在形成金屬氧化物膜407之后再次進(jìn)行熱處理(第二熱處理)。在此情況下，作為第一熱處理，例如可以在惰性氣體氣氛下進(jìn)行加熱，并且，在氧氣氛下(至少包括氧的氣氛下)進(jìn)行冷卻。當(dāng)應(yīng)用這種第一熱處理時(shí)，可以在氧化物半導(dǎo)體膜之上有利地進(jìn)行脫水及供氧。在圖ID的步驟后還可以再次進(jìn)行熱處理。例如，也可以在空氣中以100°C以上且2000C以下進(jìn)行I個(gè)小時(shí)以上且30個(gè)小時(shí)以下的熱處理。該熱處理既可以在固定的加熱溫度下進(jìn)行。備選地，可以將加熱溫度的如下改變反復(fù)進(jìn)行多次加熱溫度從室溫升溫到IOO0C以上且200°C以下的溫度，然后降溫到室溫。此外，在包括氧化物半導(dǎo)體膜403的晶體管410中，能夠得到較高的場效應(yīng)遷移率，所以可以進(jìn)行高速操作。因此，當(dāng)上述晶體管用于像素部時(shí)，可以得到高質(zhì)量圖像。此夕卜，可以在同一個(gè)襯底之上形成具有包括高度純化的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的驅(qū)動(dòng)電路部和像素部，而可以減少半導(dǎo)體裝置的零部件數(shù)量。在包括金屬氧化物膜407的晶體管410中，可以防止氧化物半導(dǎo)體膜403的背溝道側(cè)產(chǎn)生寄生溝道。再者，通過防止在晶體管410中的氧化物半導(dǎo)體膜403的背溝道側(cè)產(chǎn)生寄生溝道，可以抑制閾值電壓的變動(dòng)，所以可以提高晶體管的可靠性。在圖ID所示的晶體管410中，將兩層電介質(zhì)、即氧化物半導(dǎo)體膜403和金屬氧化物膜407彼此接觸地設(shè)置。在層疊有不同的兩層電介質(zhì)的情況下，當(dāng)將第一層(晶體管410中的氧化物半導(dǎo)體膜403)的介電常數(shù)設(shè)定為S1，將導(dǎo)電率設(shè)定為O1，并且將厚度設(shè)定為Cl1,而將第二層(晶體管410中的金屬氧化物膜407)的介電常數(shù)設(shè)定為ε 2，將導(dǎo)電率設(shè)定為σ 2，并且將厚度設(shè)定為d2時(shí)，可以將層疊的兩個(gè)層表示于圖9A的模型圖中。注意，在圖9A中，S表示面積。圖9A所示的模型圖可以替換為圖9B所示的等效電路。圖中的C1表示第一層的電容值，G1表不第一層的電阻值，C2表不第二層的電容值，G2表不第二層的電阻值。在此，當(dāng)對兩個(gè)層施加電壓V時(shí)，在t秒后在兩個(gè)層的界面處蓄積由下面的算式(I)表示的電荷Q。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括 柵電極； 覆蓋所述柵電極的柵極絕緣膜； 包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體膜，其中所述半導(dǎo)體膜的區(qū)域與所述柵電極重疊； 與所述半導(dǎo)體膜接觸的源電極及漏電極； 與所述半導(dǎo)體膜接觸并覆蓋所述源電極及所述漏電極的金屬氧化物膜；以及 覆蓋所述金屬氧化物膜的絕緣膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述金屬氧化物膜包括氧化鎵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述金屬氧化物膜包括O.Ol原子百分比至5原子百分比的銦和鋅中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體包括銦和鎵。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述源電極及所述漏電極包括功函數(shù)為3.9eV以上的導(dǎo)電材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述源電極及所述漏電極包括氮化鎢和氮化鈦中的一種。
7.一種半導(dǎo)體裝置，包括 柵電極； 所述柵電極之上的柵極絕緣膜； 包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體膜，其中所述半導(dǎo)體膜的區(qū)域與所述柵電極重疊； 與所述半導(dǎo)體膜接觸的源電極及漏電極； 與所述半導(dǎo)體膜接觸并與所述源電極及所述漏電極重疊的金屬氧化物膜；以及 在所述金屬氧化物膜之上且與所述金屬氧化物膜接觸的絕緣膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述金屬氧化物膜包括氧化鎵。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述金屬氧化物膜包括O.01原子百分比至5原子百分比的銦和鋅中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體包括銦和鎵。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述源電極及所述漏電極包括功函數(shù)為3.9eV以上的導(dǎo)電材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述源電極及所述漏電極包括氮化鎢和氮化鈦中的一種。
13.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 在襯底之上形成柵電極； 形成覆蓋所述柵電極的柵極絕緣膜； 在所述柵電極之上形成包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體膜，其中在所述柵電極與所述半導(dǎo)體膜之間插入所述柵極絕緣膜，其中所述半導(dǎo)體膜的區(qū)域與所述柵電極重疊； 在所述半導(dǎo)體膜之上形成源電極及漏電極； 形成覆蓋所述半導(dǎo)體膜、所述源電極及所述漏電極的金屬氧化物膜； 形成覆蓋所述金屬氧化物膜的絕緣膜；以及 對所述半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述金屬氧化物膜包括氧化鎵。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體包括銦和鎵。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述金屬氧化物膜包括O.Ol原子百分比至5原子百分比的銦和鋅中的一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中在450°C以上且600°C以下進(jìn)行所述熱處理。
全文摘要
在包括氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管中，形成與氧化物半導(dǎo)體膜接觸并且覆蓋源電極及漏電極的用來防止帶電的金屬氧化物膜，然后進(jìn)行熱處理。通過該熱處理，從氧化物半導(dǎo)體膜中有意地去除氫、水分、羥基或者氫化物等雜質(zhì)，以高度純化氧化物半導(dǎo)體膜。通過設(shè)置金屬氧化物膜，可以防止在晶體管中的氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道側(cè)產(chǎn)生寄生溝道。
文檔編號G02F1/1368GK102834921SQ20118001619
公開日2012年12月19日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者山崎舜平, 鄉(xiāng)戶宏充 申請人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所