專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
存在大量金屬氧化物，并且這類材料氧化物用于各種應(yīng)用。例如，氧化銦是眾所周知的材料，并且用作液晶顯示器等等中所需的透明電極的材料。一些金屬氧化物具有半導(dǎo)體特性。具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物的示例包括氧化鎢、氧化錫、氧化銦、氧化鋅等。其中各使用這種金屬氧化物來形成溝道形成區(qū)的薄膜晶體管是已知的(例如參見專利文獻(xiàn)1至4、非專利文獻(xiàn)1等)。此外，不僅單成分氧化物而且多成分氧化物被認(rèn)為是金屬氧化物。例如，具有同源系列的^ifeO3 (ZnO)mOii為自然數(shù))被認(rèn)為是包含Irufe和Si的多成分氧化物(例如參見非專利文獻(xiàn)2至4等)。此外還證實(shí)，包括這種h-Ga-Si基氧化物的氧化物半導(dǎo)體可適用于薄膜晶體管的溝道形成區(qū)(例如參見專利文獻(xiàn)5、非專利文獻(xiàn)5和6等)。[參考文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)1]日本已發(fā)表專利申請(qǐng)No.S60-198861[專利文獻(xiàn)2]日本已發(fā)表專利申請(qǐng)NO.H8-264794[專利文獻(xiàn)3]PCT國(guó)際申請(qǐng)No.Hl 1-505377的日文譯文[專利文獻(xiàn)4]日本已發(fā)表專利申請(qǐng)No.2000-150900[專利文獻(xiàn)5]日本已發(fā)表專利申請(qǐng)No.2004-103957[非專利文獻(xiàn)][非專利文獻(xiàn) 1]M. W. Prins、K. 0. Grosse-Holz、G. Muller、J. F. Μ. Cillessen、 J. B. Giesbers> R. P. Weening 禾口 R.M.Wolf,“A ferroelectric transparent thin-film transistor", App 1. Phys. Lett.，1996 年 6 月 17 日，Vol. 68 第 3650-3652 頁(yè)[非專利文獻(xiàn) 2]M. Nakamura、N. Kimizuka 和 Τ. Mohri，“The Phase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 1350°C ”，J. Solid State Chem.，1991 年，Vol. 93，第 298-315 頁(yè)[非專利文獻(xiàn) 3]N. Kimizuka、M. Isobe 禾口 M. Nakamura，"Syntheses and Single-Crystal Data of Homologous Compounds, In2O3(ZnO)m(m = 3,4,5), In203(ZnO) m(m = 3,4,5), InGaO3 (ZnO)3, and Ga2O3 (ZnO)m(m = 7，8，9，16) in the In2O3-ZnGa2O4-NzO System", J. Solid State Chem.，1995 年，Vol. 116，第 170-178 頁(yè)[非專利文獻(xiàn) 4]Μ. Nakamura, N. Kimizuka、Τ. Mohri 和 Μ. Isobe, "Syntheses and crystal structures of new homologous compounds, indium iron zinc oxides (InFeO3 (ZnO) m(m matural number) and related compound，，，K0TAIBUTSURI (SOLID STATE PHYSICS)，1993 年，Vol. 28，No. 5 第 317-327 頁(yè)
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發(fā)明內(nèi)容
但是，在實(shí)際條件下，當(dāng)使用這類氧化物半導(dǎo)體時(shí)，尚未得到半導(dǎo)體器件的充分特性。鑒于上述問題，所公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的是提供具有新半導(dǎo)體材料和新結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。備選地，所公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的是提供具有新半導(dǎo)體材料和新結(jié)構(gòu)的高功率半導(dǎo)體器件。所公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是具有新結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。在半導(dǎo)體器件中使用在表面部分具有結(jié)晶區(qū)(crystal region)的氧化物半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體器件采用兩個(gè)導(dǎo)電層來控制電流。所公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是具有新結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。通過在半導(dǎo)體器件中在表面部分具有結(jié)晶區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層，來改進(jìn)擊穿電壓(例如漏極擊穿電壓)。所公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是用于制造半導(dǎo)體器件的方法。例如，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是半導(dǎo)體器件，其中包括襯底之上的第一導(dǎo)電層 ’覆蓋第一導(dǎo)電層的第一絕緣層；第一絕緣層之上與第一導(dǎo)電層的一部分重疊并且在表面部分具有結(jié)晶區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層；形成為與氧化物半導(dǎo)體層相接觸的第二和第三導(dǎo)電層；覆蓋氧化物半導(dǎo)體層和第二、第三導(dǎo)電層的絕緣層；以及絕緣層之上與氧化物半導(dǎo)體層的一部分重疊的第四導(dǎo)電層。在上述半導(dǎo)體器件中，氧化物半導(dǎo)體層中除了結(jié)晶區(qū)之外的區(qū)域優(yōu)選地是非晶的 (amorphous) 0此外，氧化物半導(dǎo)體層中的結(jié)晶區(qū)優(yōu)選地包含In2Gii2ZnO7的晶體。此外，氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選地包含h-Ga-Si-O基氧化物半導(dǎo)體材料。在上述半導(dǎo)體器件中，第二導(dǎo)電層、第三導(dǎo)電層和第四導(dǎo)電層能夠分別用作源電極和漏電極中的一個(gè)、源電極和漏電極中的另一個(gè)以及柵電極。另外，第一導(dǎo)電層優(yōu)選地具有控制氧化物半導(dǎo)體層中的電場(chǎng)的功能。此外，第二導(dǎo)電層或第三導(dǎo)電層優(yōu)選地在氧化物半導(dǎo)體層的上表面或下表面上電連接到氧化物半導(dǎo)體層。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括下列步驟在襯底之上形成第一導(dǎo)電層；形成覆蓋第一導(dǎo)電層的第一絕緣層；在第一絕緣層之上形成與第一導(dǎo)電層的一部分重疊的氧化物半導(dǎo)體層；通過氧化物半導(dǎo)體層的熱處理在氧化物半導(dǎo)體層的上表面部分中形成結(jié)晶區(qū)；形成與氧化物半導(dǎo)體層相接觸的第二和第三導(dǎo)電層；形成覆蓋氧化物半導(dǎo)體層和第二、第三導(dǎo)電層的絕緣層；以及在絕緣層之上形成與氧化物半導(dǎo)體層的一部分重疊的第四導(dǎo)電層。在上述方法中，結(jié)晶區(qū)優(yōu)選地通過熱處理來形成，使得氧化物半導(dǎo)體層的溫度為 500°C或更高。此外，氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選地通過借助于h-Ga-Si-O基的靶的濺射來形成。
注意，本說明書等等中的術(shù)語(yǔ)“之上”不一定表示對(duì)象直接在另一個(gè)對(duì)象上。例如， 當(dāng)描述“對(duì)象在襯底之上”時(shí)，該對(duì)象在相對(duì)于襯底表面的上部。也就是說，當(dāng)使用術(shù)語(yǔ)“之上”時(shí)，在一些情況下，另一個(gè)對(duì)象設(shè)置在對(duì)象之間。在按照所公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，采用一結(jié)構(gòu)，其中除了用作所謂的柵電極的導(dǎo)電層之外，導(dǎo)電層還在氧化物半導(dǎo)體層之下形成。通過這種結(jié)構(gòu)，能夠阻止外部電場(chǎng)，使得外部電場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體器件的不利影響能夠降低。因此，能夠防止因氧化物半導(dǎo)體層的襯底側(cè)上的電荷的積聚以及閾值電壓的波動(dòng)而引起的寄生溝道的生成。此外，借助于在表面部分具有結(jié)晶區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層，能夠改進(jìn)半導(dǎo)體器件的操作特性。如上所述，按照所公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過氧化物半導(dǎo)體層的表面部分中的結(jié)晶區(qū)來改進(jìn)半導(dǎo)體器件的操作特性，并且通過導(dǎo)電層的作用來實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的電路操作。此外，由于氧化物半導(dǎo)體層的生產(chǎn)率較高，所以能夠以低成本來提供具有優(yōu)良特性的半導(dǎo)體器件。此外，按照所公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供用于制造半導(dǎo)體器件的有利方法。


在附圖中圖IA和圖IB是示出半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖和平面圖；圖2A至圖2E是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖3A和圖;3B是示出半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖和平面圖；圖4A至圖4E是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖5A和圖5B是示出半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖和平面圖；圖6A至圖6D是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖7A至圖7C是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖8A和圖8B是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖9示出DC-DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的示例；圖IOA至圖IOC示出DC-DC轉(zhuǎn)換器中包含的電路的輸出波形的示例；圖11示出配置有逆變器的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的示例；圖12A至圖12F是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖13A至圖13E是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖14A至圖14F是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖15A至圖15E是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖16A至圖16C是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖17A和圖17B是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；圖18A至圖18C是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；以及圖19A和圖19B是示出用于制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述實(shí)施例。注意，本發(fā)明并不局限于實(shí)施例的以下描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于意識(shí)到，模式和細(xì)節(jié)能夠按照各種方式來改變，而沒有背離本說明書等等中公開的本發(fā)明的精神。不同實(shí)施例的結(jié)構(gòu)能夠適當(dāng)?shù)叵嗷ソY(jié)合。注意，在以下所述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，相同部分或者具有相似功能的部分由相同的參考標(biāo)號(hào)來表示，并且不再重復(fù)其描述。(實(shí)施例1)在這個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)DIA和圖IB以及圖2A至圖2E來描述半導(dǎo)體器件及其制造方法的示例。注意，在以下描述中，功率MOS(MIS)FET用作半導(dǎo)體器件。<半導(dǎo)體器件概述>圖IA和圖IB示出半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的示例。圖IA對(duì)應(yīng)于截面圖，以及圖IB對(duì)應(yīng)于平面圖。此外，圖IA對(duì)應(yīng)于沿圖IB的線條A-B所截取的截面。注意，在平面圖中，為了簡(jiǎn)潔起見，省略了一部分組件。圖IA和圖IB所示的半導(dǎo)體器件包括襯底100、用作源電極和漏電極中的一個(gè)的導(dǎo)電層102、氧化物半導(dǎo)體層104、氧化物半導(dǎo)體層104中的結(jié)晶區(qū)106、用作源電極和漏電極中的另一個(gè)的導(dǎo)電層108、用作柵絕緣層的絕緣層110、電連接到導(dǎo)電層108的導(dǎo)電層112、 電連接到導(dǎo)電層102的導(dǎo)電層114、用作柵電極的導(dǎo)電層116等。在這里，氧化物半導(dǎo)體層104包含作為半導(dǎo)體其能隙比較大的氧化物半導(dǎo)體材料。當(dāng)其能隙較大的氧化物半導(dǎo)體材料用于半導(dǎo)體器件時(shí)，半導(dǎo)體器件的擊穿電壓(例如漏極擊穿電壓)得到改進(jìn)。結(jié)晶區(qū)106對(duì)應(yīng)于氧化物半導(dǎo)體層104的表面部分(上層)，并且是其中氧化物半導(dǎo)體層104的一部分被晶化的區(qū)域。通過設(shè)置結(jié)晶區(qū)106，半導(dǎo)體器件的擊穿電壓(例如漏極擊穿電壓)能夠進(jìn)一步得到改進(jìn)。注意，氧化物半導(dǎo)體層104中除了結(jié)晶區(qū)106之外的區(qū)域優(yōu)選地是非晶的；但是，這類區(qū)域可在非晶區(qū)域中包含晶粒，或者可以是微晶的。在平面圖中，用作柵電極的導(dǎo)電層116設(shè)置在用作源電極和漏電極中的另一個(gè)的導(dǎo)電層108以及電連接到導(dǎo)電層108的導(dǎo)電層112周圍，并且用作源電極和漏電極中的一個(gè)的導(dǎo)電層102和電連接到導(dǎo)電層102的導(dǎo)電層114設(shè)置在導(dǎo)電層116周圍(參見圖1B)。換言之，用作源電極和漏電極中的一個(gè)的導(dǎo)電層102沒有與用作源電極和漏電極中的另一個(gè)的導(dǎo)電層108重疊。在這里，當(dāng)描述“A沒有與B重疊”時(shí)，A與B在平面圖中不具有其中A占用與B相同的范圍的區(qū)域。對(duì)于本說明書中的其它部分，情況也會(huì)是這樣。此外，用作柵電極的導(dǎo)電層116設(shè)置在具有其中導(dǎo)電層102和導(dǎo)電層108沒有相互重疊的區(qū)域的區(qū)域中。也就是說，導(dǎo)電層116的至少一部分沒有與導(dǎo)電層102和導(dǎo)電層 108重疊。與此相反，導(dǎo)電層116的另一部分可與導(dǎo)電層102和導(dǎo)電層108重疊。注意，在圖IA和圖IB中，導(dǎo)電層108和導(dǎo)電層112設(shè)置在中心，而導(dǎo)電層116、導(dǎo)電層102和導(dǎo)電層114設(shè)置在導(dǎo)電層108和導(dǎo)電層112周圍；但是，半導(dǎo)體器件的布局并不局限于此。組件的布置能夠在沒有損害半導(dǎo)體器件的功能的限度之內(nèi)適當(dāng)?shù)馗淖?。電連接到導(dǎo)電層108的導(dǎo)電層112用作用于將導(dǎo)電層108電連接到外部布線等的端子；但是，只要導(dǎo)電層108能夠直接連接到外部布線等，則不一定設(shè)置導(dǎo)電層112。對(duì)于導(dǎo)電層114，情況也會(huì)是這樣。注意，圖IA和圖IB中，沒有示出電連接到導(dǎo)電層112的外部布線等。
下面參照?qǐng)DIA和圖IB來描述這個(gè)實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。< 襯底 >將絕緣襯底、半導(dǎo)體襯底、金屬襯底等用作襯底100。另外，能夠使用其表面覆蓋有絕緣材料等的襯底。注意，襯底100優(yōu)選地具有足夠高的耐熱性以耐受氧化物半導(dǎo)體層的加熱。玻璃襯底、石英襯底等能夠用作絕緣襯底。另外，能夠使用包括諸如聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并環(huán)丁烯樹脂、丙烯酸樹脂或環(huán)氧樹脂之類的有機(jī)材料的絕緣襯底。 在使用包括有機(jī)材料的絕緣襯底的情況下，需要選擇能夠耐受過程中的最高溫度的絕緣襯底。半導(dǎo)體襯底的典型示例是硅襯底(硅晶圓)。雖然存在多個(gè)等級(jí)的硅襯底， 但是可使用廉價(jià)硅襯底，只要它具有某個(gè)級(jí)別的平坦度。例如，能夠使用純度大約為 6N(99. 9999% )至 7N(99. 99999% )的硅襯底。金屬襯底的典型示例是鋁襯底和銅襯底。在使用這種金屬襯底的情況下，可在表面之上形成絕緣層，以便保證絕緣性質(zhì)。由于金屬襯底具有高熱導(dǎo)率，所以金屬襯底優(yōu)選地用作諸如具有高熱值的功率MOSFET之類的高功率半導(dǎo)體器件的襯底。<氧化物半導(dǎo)體層>作為氧化物半導(dǎo)體層104的半導(dǎo)體材料的示例，存在由InM03(Zn0)m(m > 0)所表示的半導(dǎo)體材料。在這里，M表示從鎵(( )、鐵0 )、鎳(Ni)、錳(Mn)、鈷(Co)等等中選取的一種或多種金屬元素。例如，選擇( 作為M的情況不僅包括僅使用( 的情況，而且還包括使用( 以及除了 ( 之外的上述金屬元素、如Ni或狗的情況。此外，在氧化物半導(dǎo)體中， 在一些情況下，除了作為M所包含的金屬元素之外，還包含諸如狗或附之類的過渡金屬元素或者過渡金屬的氧化物作為雜質(zhì)元素。在本說明書等等中，在氧化物半導(dǎo)體之中，至少包含鎵作為M的氧化物半導(dǎo)體稱作^-Ga-Si-O基氧化物半導(dǎo)體。In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料在沒有電場(chǎng)時(shí)具有充分高的電阻，能夠具有充分低的斷路狀態(tài)電流，并且具有大能隙(寬能隙)；因此，有利地將它用于高功率半導(dǎo)體器件、 如功率MOSFET。注意，作為氧化物半導(dǎo)體層104的半導(dǎo)體材料的其他示例，例如，存在h-Sn-ai-0 基氧化物半導(dǎo)體材料、In-Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料、Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料、Al-Ga-Si-O基氧化物半導(dǎo)體材料、Sn-Al-Si-O基氧化物半導(dǎo)體材料、In-Si-O基氧化物半導(dǎo)體材料、Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料、Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料、In-O基氧化物半導(dǎo)體材料、Sn-O基氧化物半導(dǎo)體材料、Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料等。氧化物半導(dǎo)體層104(不包括結(jié)晶區(qū)106)優(yōu)選地具有非晶結(jié)構(gòu)；但是，氧化物半導(dǎo)體層104可具有包含晶粒的非晶結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)等。此外，氧化物半導(dǎo)體層104的厚度能夠根據(jù)諸如預(yù)期擊穿電壓之類的特性適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。具體來說，氧化物半導(dǎo)體層104的厚度能夠大約為IOOnm至10 μ mo結(jié)晶區(qū)106優(yōu)選地具有其中排列各具有20nm或更小的大小的微晶體(可以簡(jiǎn)單地稱作晶粒)的結(jié)構(gòu)。例如，在其中使用^-Ga-Si-O基氧化物半導(dǎo)體材料來形成氧化物半導(dǎo)體層104的情況下，結(jié)晶區(qū)106是其中In2Gii2ZnO7的微晶體沿預(yù)定方向排列的區(qū)域。具體來說，在其中按照使得In2Gii2ZnO7的c軸垂直于襯底的平面(或者氧化物半導(dǎo)體層的表面)的方式來排列微晶體的情況下，半導(dǎo)體器件的擊穿電壓能夠極大地改進(jìn)，這是優(yōu)選的。 這產(chǎn)生于In2Ga2SiO7的介電常數(shù)各向異性。與c軸方向的擊穿電壓相比，b軸方向(或者a 軸方向)的擊穿電壓能夠得到改進(jìn)。注意，微晶體的大小只是示例，并且本發(fā)明沒有被理解為局限于上述范圍。注意，在半導(dǎo)體器件中，結(jié)晶區(qū)106不是必不可少的組成部分。在能夠借助于氧化物半導(dǎo)體材料來保證充分高的擊穿電壓的情況下，不一定設(shè)置結(jié)晶區(qū)106。<絕緣層>用作柵絕緣層的絕緣層110的絕緣材料能夠從氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鉭等等中選取。備選地，可使用這些材料的合成材料。柵絕緣層110可具有包括使用任意上述絕緣材料所形成的層的單層結(jié)構(gòu)或分層結(jié)構(gòu)。注意，一般來說，MOSFET 指的是包含金屬、氧化物和半導(dǎo)體的場(chǎng)效應(yīng)晶體管；但是，所公開的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中使用的絕緣層并不局限于氧化物。注意，在本說明書等等中，氧氮化物指的是包含比氮(原子)更多的氧(原子)的物質(zhì)。例如，氧氮化硅是包含濃度范圍分別為從50至70原子百分比、0. 5至15原子百分比、25至35原子百分比以及0. 1至10原子百分比的氧、氮、硅和氫的物質(zhì)。此外，氮氧化物指的是包含比氧(原子)更多的氮(原子)的物質(zhì)。例如，氮氧化硅包含濃度范圍分別為從5至30原子百分比、20至55原子百分比、25至35原子百分比以及10至25原子百分比的氧、氮、硅和氫。注意，上述濃度是使用盧瑟福后向散射能譜測(cè)定(RBQ或者氫前向散射能譜測(cè)定(HFS)來執(zhí)行測(cè)量時(shí)的濃度。此外，組成元素的總百分比不超過100原子百分比?！磳?dǎo)電層〉例如，導(dǎo)電層102用作漏電極；導(dǎo)電層108用作源電極；以及導(dǎo)電層116用作柵電極。雖然導(dǎo)電層112和導(dǎo)電層114用作用于實(shí)現(xiàn)到外部布線等的電連接的端子，但是導(dǎo)電層112和導(dǎo)電層114不是必不可少的組件。每個(gè)導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料能夠從諸如鋁、銅、鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹或鈧之類的金屬材料、包含任意這些金屬材料作為其主要成分的合金材料、包含任意這些金屬材料的氮化物等等中選取。此外，能夠使用透光氧化物導(dǎo)電材料，諸如氧化銦、氧化銦和氧化錫的合金、氧化銦和氧化鋅的合金、氧化鋅、氧化鋅鋁、氧氮化鋅鋁或者氧化鋅鎵。導(dǎo)電層可具有包括使用任意上述導(dǎo)電材料所形成的層的單層結(jié)構(gòu)或分層結(jié)構(gòu)。用作源電極的導(dǎo)電層108在氧化物半導(dǎo)體104之上形成并且與氧化物半導(dǎo)體層 104的上表面接觸。用作漏電極的導(dǎo)電層102在氧化物半導(dǎo)層104之下形成并且與氧化物半導(dǎo)體層104的下表面接觸。另外，用作柵電極的導(dǎo)電層116設(shè)置在絕緣層110之上，并且在氧化物半導(dǎo)體層104中生成電場(chǎng)。注意，僅為了方便起見而進(jìn)行源極與漏極之間的區(qū)分，并且半導(dǎo)體器件中包含的各組件的功能不應(yīng)當(dāng)被理解為局限于上述名稱。這是因?yàn)樵礃O和漏極的功能按照半導(dǎo)體器件的操作相互轉(zhuǎn)換。下面簡(jiǎn)述這個(gè)實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的操作?！窗雽?dǎo)體器件的操作〉在η型半導(dǎo)體器件具有電子作為載流子的情況下，在正常操作中，將負(fù)偏壓施加到用作源電極的導(dǎo)電層108，而將正偏壓施加到用作漏電極的導(dǎo)電層102。
具有充分厚度的氧化物半導(dǎo)體層104設(shè)置在用作源電極的導(dǎo)電層108與用作漏電極的導(dǎo)電層102之間。另外，氧化物半導(dǎo)體層104使用在沒有電場(chǎng)時(shí)具有寬能隙和充分高的電阻的氧化物半導(dǎo)體材料來形成。因此，在將負(fù)偏壓施加到導(dǎo)電層108而將正偏壓施加到導(dǎo)電層102的條件下，當(dāng)沒有將偏壓施加到用作柵電極的導(dǎo)電層116或者將負(fù)偏壓施加到導(dǎo)電層116時(shí)，極少量電流流動(dòng)。在將正偏壓施加到用作柵電極的導(dǎo)電層116時(shí)，在與導(dǎo)電層116重疊的區(qū)域中的氧化物半導(dǎo)體層104與絕緣層110之間的界面周圍感應(yīng)負(fù)電荷(電子)，使得形成溝道。因此，電流在用作源電極的導(dǎo)電層108與用作漏電極的導(dǎo)電層102之間流動(dòng)。由于在所公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，氧化物半導(dǎo)體用作半導(dǎo)體材料，所以半導(dǎo)體器件的擊穿電壓(例如漏極擊穿電壓)能夠得到改進(jìn)。這產(chǎn)生于氧化物半導(dǎo)體比一般半導(dǎo)體材料要大的能隙。此外，通過設(shè)置其中微晶體沿預(yù)定方向排列的結(jié)晶區(qū)106，半導(dǎo)體器件的擊穿電壓能夠進(jìn)一步得到改進(jìn)。例如，在其中使用^-Ga-Si-O基氧化物半導(dǎo)體材料來形成氧化物半導(dǎo)體層104的情況下，按照使得M2Ga2SiO7的c軸垂直于襯底的平面(或者氧化物半導(dǎo)體層的表面)的方式來排列微晶體。電流在半導(dǎo)體器件中流動(dòng)的方向是^2Ga2SiO7Wb軸方向(或者a軸方向)，使得半導(dǎo)體器件的擊穿電壓能夠得到改進(jìn)。注意，In2Ga2SiO7的晶體形成為使得具有與a軸或b軸平行的層的分層結(jié)構(gòu)。也就是說，In2Ga2ZnO7的c軸指的是與 In2Ga2ZnO7的晶體中包含的層垂直的方向。<制造半導(dǎo)體器件的步驟>參照?qǐng)D2A至圖2E來描述制造圖IA和圖IB所示的半導(dǎo)體器件的步驟。首先，導(dǎo)電層102在襯底100之上形成(參見圖2A)。關(guān)于襯底100的細(xì)節(jié)，能夠
參閱小節(jié)〈襯底〉。導(dǎo)電層102按照如下方法來形成使得包含小節(jié)〈導(dǎo)電層〉中所述的導(dǎo)電材料的導(dǎo)電層通過諸如濺射或真空蒸發(fā)之類的方法沉積在襯底100之上，并且然后通過借助于由光刻所形成的抗蝕劑掩模的蝕刻去除不必要的部分。蝕刻可以是濕法蝕刻或干法蝕刻。注意，為了改進(jìn)對(duì)導(dǎo)電層102之上形成的各組件的覆蓋，優(yōu)選地按照使得導(dǎo)電層102的側(cè)表面與導(dǎo)電層102的底面之間的角度為銳角的方式來執(zhí)行蝕刻。在其中導(dǎo)電層102具有使用諸如鋁或銅之類的低電阻導(dǎo)電材料所形成的層以及使用諸如鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、釹或鈧之類的高熔點(diǎn)導(dǎo)電材料所形成的層的分層結(jié)構(gòu)的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)高導(dǎo)電率和高耐熱性，這是優(yōu)選的。例如，能夠使用鋁和鉬的二層結(jié)構(gòu)、銅和鉬的二層結(jié)構(gòu)、銅和氮化鈦的二層結(jié)構(gòu)、銅和氮化鉭的二層結(jié)構(gòu)等。此外，可使用氮化鈦和鉬的二層結(jié)構(gòu)。此外，能夠使用三層結(jié)構(gòu)，其中鋁、鋁和硅的合金、鋁和鈦的合金、鋁和釹的合金等等夾在鎢、氮化鎢、氮化鈦、鈦等的層之間。隨后，包括結(jié)晶區(qū)106的氧化物半導(dǎo)體層104形成為使得覆蓋導(dǎo)電層102(參見圖 2B)。注意，可形成沒有結(jié)晶區(qū)106的氧化物半導(dǎo)體層104。氧化物半導(dǎo)體層104使用小節(jié) < 氧化物半導(dǎo)體層 > 中的任意的氧化物半導(dǎo)體材料來形成。能夠通過濺射等等在包括例如氬的稀有氣體氣氛、氧氣氛或者其中混合稀有氣體和氧的混合氣體氣氛中沉積氧化物半導(dǎo)體層104。在濺射中，借助于包含2至IOwt. %的 SiO2的靶，SiOx (χ > 0)包含在氧化物半導(dǎo)體層104中，使得能夠抑制氧化物半導(dǎo)體層104的晶化。這種方法在得到具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層104中是有效的。例如，使用包含^ufei和Si的氧化物半導(dǎo)體沉積靶(例如組成比為h Ga Zn =1:1: 0.5[原子百分比]、h Ga Zn= 1 1 1[原子百分比]或者h(yuǎn) Ga Zn =1:1: 2[原子百分比]的靶)；襯底與靶之間的距離為100mm;壓力為0.6Pa;DC功率為0. 5kW;以及氣氛為氧(氧流率比(flow rate ratio)為100% )氣氛。因此，能夠得到作為氧化物半導(dǎo)體層104的^-Ga-Si-O基非晶氧化物半導(dǎo)體層。注意，在脈沖DC電源用作電源的情況下，沉積中的粉狀物質(zhì)(又稱作粒子或灰塵)能夠降低，并且能夠使厚度分布是均勻的，這是優(yōu)選的。如小節(jié) < 氧化物半導(dǎo)體層 > 中所述，氧化物半導(dǎo)體層104的厚度能夠根據(jù)諸如預(yù)期擊穿電壓之類的特性適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。例如，氧化物半導(dǎo)體層104的厚度可以是大約IOOnm 至 ΙΟμ 。結(jié)晶區(qū)106通過在形成氧化物半導(dǎo)體層104之后執(zhí)行的熱處理來形成。注意，通過熱處理來消除氧化物半導(dǎo)體層104中包含的Η2、H、OH等，使得熱處理可稱作脫水處理或
脫氫處理。作為熱處理，能夠使用其中使用高溫惰性氣體(例如氮或稀有氣體)的RTA (快速熱退火)處理。在這里，熱處理的溫度優(yōu)選地為500°C或更高。雖然熱處理溫度的上限并不是具體限制到某個(gè)溫度，但是需要將上限設(shè)置在襯底100的耐熱性之內(nèi)。另外，熱處理的時(shí)間優(yōu)選地為1至10分鐘。例如，RTA處理優(yōu)選地以650°C執(zhí)行大約3至6分鐘。通過RTA 處理，熱處理能夠在短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行；因此，熱量對(duì)襯底100的不利影響能夠降低。換言之，與長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行熱處理的情況相比，有可能提高熱處理溫度的上限。注意，熱處理的定時(shí)并不局限于上述定時(shí)，并且熱處理能夠在不同步驟之前或之后執(zhí)行。此外，熱處理的數(shù)量并不局限于一，而是熱處理可執(zhí)行一次以上。在熱處理中，優(yōu)選的是，氫(包括水)等沒有包含在處理氣氛中。例如，引入熱處理設(shè)備中的惰性氣體的純度為6N(99. 9999%，S卩，雜質(zhì)濃度為Ippm或更小)或更大、優(yōu)選地為7N (99. 99999 %，即，雜質(zhì)濃度為0. Ippm或更小)或更大。通過熱處理，晶化氧化物半導(dǎo)體層104中的表面部分，使得形成其中排列微晶體的結(jié)晶區(qū)106。氧化物半導(dǎo)體層104的其它區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)、其中非晶結(jié)構(gòu)和微晶結(jié)構(gòu)相互混合的結(jié)構(gòu)或者微晶結(jié)構(gòu)。注意，結(jié)晶區(qū)106是氧化物半導(dǎo)體層104的一部分，并且氧化物半導(dǎo)體層104包括結(jié)晶區(qū)106。在這里，結(jié)晶區(qū)106的厚度優(yōu)選地為20nm或更小。這是因?yàn)楫?dāng)結(jié)晶區(qū)較厚時(shí)，半導(dǎo)體器件的性質(zhì)僅取決于結(jié)晶區(qū)106。注意，重要的是防止氫(包括水)在熱處理之后進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體層104。為了防止氫(包括水)進(jìn)入，必要的是，襯底至少在熱處理和以后的冷卻過程中沒有暴露于空氣。 例如，這在當(dāng)在相同氣氛中執(zhí)行熱處理和以后的冷卻過程時(shí)來實(shí)現(xiàn)。不用說，冷卻過程的氣氛可與熱處理氣氛是不同的。在這種情況下，冷卻過程的氣氛例如能夠是氧氣體、隊(duì)0氣體或者超干空氣(露點(diǎn)為-40°C或更低、優(yōu)選地為-60°c或更低)。隨后，在氧化物半導(dǎo)體層104之上沒有與導(dǎo)電層102重疊的區(qū)域中形成導(dǎo)電層 108(參見圖2C)。導(dǎo)電層108能夠按照與導(dǎo)電層102相似的方式來形成。換言之，導(dǎo)電層108按照如下方式來形成使得導(dǎo)電層通過諸如濺射或真空蒸發(fā)之類的方法來沉積，并且然后通過借助于抗蝕劑掩模的蝕刻去除不必要的部分。蝕刻可以是濕法蝕刻或干法蝕刻。在氧化物半導(dǎo)體層104的表面部分中形成結(jié)晶區(qū)106的情況下，必要的是，結(jié)晶區(qū)106沒有通過蝕刻被去除。例如，在諸如鈦之類的導(dǎo)電材料用于導(dǎo)電層108的情況下，優(yōu)選地使用其中過氧化氫溶液或加熱鹽酸用作蝕刻劑的濕法蝕刻。在導(dǎo)電層108的導(dǎo)電材料與氧化物半導(dǎo)體材料之間的蝕刻選擇性充分高的條件下按照這種方式來執(zhí)行蝕刻時(shí)，表面部分中的結(jié)晶區(qū) 106能夠保留。隨后，絕緣層110形成為使得覆蓋氧化物半導(dǎo)體層104和導(dǎo)電層108(參見圖2D)。例如，能夠使用小節(jié) < 絕緣層 > 中所述的絕緣材料來形成絕緣層110。作為沉積方法，能夠使用CVD (包括等離子體增強(qiáng)CVD)、濺射等。注意，絕緣層110的厚度能夠根據(jù)半導(dǎo)體器件的性質(zhì)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置；但是絕緣層110的厚度優(yōu)選地為IOnm至1 μ m。然后，通過有選擇地去除絕緣層110等，來形成達(dá)到導(dǎo)電層102和導(dǎo)電層108的開口，并且然后形成電連接到導(dǎo)電108的導(dǎo)電層112、電連接到導(dǎo)電層102的導(dǎo)電層114以及導(dǎo)電層116(參見圖2E)。去除絕緣層110等能夠通過借助于抗蝕劑掩模的蝕刻來執(zhí)行。蝕刻可以是濕法蝕刻或干法蝕刻。導(dǎo)電層112、114和116能夠按照與其它導(dǎo)電層相似的方式來形成。換言之，導(dǎo)電層112、114和116的每個(gè)按照如下方式來形成使得導(dǎo)電層通過諸如濺射或真空蒸發(fā)之類的方法來沉積，并且然后通過借助于抗蝕劑掩模的蝕刻去除不必要的部分。蝕刻可以是濕法蝕刻或干法蝕刻。如上所述，能夠制造稱作功率MOSFET的半導(dǎo)體器件。如這個(gè)實(shí)施例中所述，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體材料用于半導(dǎo)體層時(shí)，半導(dǎo)體器件的擊穿電壓得到改進(jìn)。具體來說，當(dāng)使用具有結(jié)晶區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層時(shí)，半導(dǎo)體器件的擊穿電壓能夠進(jìn)一步得到改進(jìn)。此外，由于氧化物半導(dǎo)體層使用諸如濺射之類的生產(chǎn)方法來沉積，所以半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)率能夠提高，并且制造成本能夠降低。這個(gè)實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等能夠與任意其它實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合。(實(shí)施例2)在這個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D3A和圖;3B以及圖4A至圖4E來描述半導(dǎo)體器件及其制造方法的不同示例。注意，這個(gè)實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體器件以及上述實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件有許多相同之處。因此，省略對(duì)共同部分的描述，而主要描述差別?！窗雽?dǎo)體器件概述〉圖3A和圖;3B示出半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的不同示例。圖3A對(duì)應(yīng)于截面圖，以及圖對(duì)應(yīng)于平面圖。此外，圖3A對(duì)應(yīng)于沿圖;3B的線條A-B所截取的截面。圖3A和圖:3B所示的半導(dǎo)體器件的組件與圖IA和圖IB所示的半導(dǎo)體器件的組件相似。換言之，圖3A和圖;3B所示的半導(dǎo)體器件包括襯底100 ；用作源電極和漏電極中的一個(gè)的導(dǎo)電層102 ；氧化物半導(dǎo)體層104 ；氧化物半導(dǎo)體層104中的結(jié)晶區(qū)106 ；用作源電極和漏電極中的另一個(gè)的導(dǎo)電層108 ；用作柵絕緣層的絕緣層110 ；電連接到導(dǎo)電層108的導(dǎo)電層112 ；電連接到導(dǎo)電層102的導(dǎo)電層114 ；用作柵電極的導(dǎo)電層116 ；等等。圖3A和圖:3B所示的半導(dǎo)體器件與圖IA和圖IB所示的半導(dǎo)體器件的不同之處在于，對(duì)氧化物半導(dǎo)體層104形成圖案。甚至在采用圖3A和圖;3B的結(jié)構(gòu)的情況下，圖3A和圖3B所示的半導(dǎo)體器件也按照與圖IA和圖IB所示的半導(dǎo)體器件相似的方式進(jìn)行操作，并且能夠得到與圖IA和圖IB所示的半導(dǎo)體器件相似的有利效果。<制造半導(dǎo)體器件的步驟>制造半導(dǎo)體器件的步驟與圖2A至圖2E基本上相似。下面參照?qǐng)D4A至圖4E簡(jiǎn)要地描述制造半導(dǎo)體器件的步驟。首先，導(dǎo)電層102在襯底100之上形成(參見圖4A)。關(guān)于細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。隨后，包括結(jié)晶區(qū)106的氧化物半導(dǎo)體層104形成為使得覆蓋導(dǎo)電層102(參見圖 4B)。氧化物半導(dǎo)體層104的形成方法與上述實(shí)施例的形成方法相似；但是，這個(gè)實(shí)施例中的氧化物半導(dǎo)體層104與上述實(shí)施例中的氧化物半導(dǎo)體層104的不同之處在于，它形成為使得覆蓋導(dǎo)電層102的部分。這個(gè)實(shí)施例中的氧化物半導(dǎo)體層104能夠按照如下方式來得到氧化物半導(dǎo)體層 (包括結(jié)晶區(qū))例如通過上述實(shí)施例中所述的方法來沉積，并且然后對(duì)氧化物半導(dǎo)體層形成圖案。形成圖案能夠通過借助于抗蝕劑掩模的蝕刻來執(zhí)行。蝕刻可以是濕法蝕刻或干法蝕刻；但是，優(yōu)選的是執(zhí)行蝕刻，使得保留結(jié)晶區(qū)。隨后，在氧化物半導(dǎo)體層104之上沒有與導(dǎo)電層102重疊的區(qū)域中形成導(dǎo)電層 108(參見圖4C)。關(guān)于細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。隨后，絕緣層110形成為使得覆蓋氧化物半導(dǎo)體層104和導(dǎo)電層108 (參見圖4D)。 關(guān)于絕緣層110的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。然后，通過有選擇地去除絕緣層110等，來形成達(dá)到導(dǎo)電層102和導(dǎo)電層108的開口，并且然后形成電連接到導(dǎo)電108的導(dǎo)電層112、電連接到導(dǎo)電層102的導(dǎo)電層114以及導(dǎo)電層116(參見圖4E)。關(guān)于細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。如上所述，能夠制造稱作功率MOSFET的半導(dǎo)體器件。本實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等能夠與任意其它實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合。(實(shí)施例3)在這個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D5A和圖5B以及圖6A至圖6D來描述半導(dǎo)體器件及其制造方法的不同示例。注意，這個(gè)實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體器件以及上述實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件有許多相同之處。因此，省略對(duì)共同部分的描述，而主要描述差別。〈半導(dǎo)體器件概述〉圖5A和圖5B示出半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的不同示例。圖5A對(duì)應(yīng)于截面圖，以及圖5B 對(duì)應(yīng)于平面圖。此外，圖5A對(duì)應(yīng)于沿圖5B的線條A-B所截取的截面。圖5A和圖5B所示的半導(dǎo)體器件對(duì)應(yīng)于其中采用導(dǎo)電層109取代上述實(shí)施例所述的半導(dǎo)體器件中的導(dǎo)電層102的半導(dǎo)體器件。換言之，圖5A和圖5B所示的半導(dǎo)體器件包括襯底100 ；用作源電極和漏電極中的一個(gè)的導(dǎo)電層109 ；氧化物半導(dǎo)體層104 ；氧化物半導(dǎo)體層104中的結(jié)晶區(qū)106 ；用作源電極和漏電極中的另一個(gè)的導(dǎo)電層108 ；用作柵絕緣層的絕緣層110 ；電連接到導(dǎo)電層108的導(dǎo)電層112 ；電連接到導(dǎo)電層109的導(dǎo)電層114 ；用作柵電極的導(dǎo)電層116;等等。導(dǎo)電層109使用與導(dǎo)電層108相同的層來形成。通過采用導(dǎo)電層109取代導(dǎo)電層102，所有導(dǎo)電層均設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層104之上。因此，氧化物半導(dǎo)體層104的表面的平坦度得到改進(jìn)。通過上述結(jié)構(gòu)，與上述實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體器件不同，載流子僅流動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體層104的表面部分(即，結(jié)晶區(qū)106)。因此，結(jié)晶區(qū)106的有利效果更為顯著。<制造半導(dǎo)體器件的步驟>制造半導(dǎo)體器件的步驟與圖2A至圖2E以及圖4A至圖4E中的步驟相似，但是沒有形成導(dǎo)電層102，并且導(dǎo)電層109與導(dǎo)電層108同時(shí)形成。下面參照?qǐng)D6A至圖6D簡(jiǎn)要地描述制造半導(dǎo)體器件的步驟。首先，氧化物半導(dǎo)體層104在襯底100之上形成(參見圖6A)。關(guān)于氧化物半導(dǎo)體層104的形成等的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。隨后，導(dǎo)電層108和導(dǎo)電層109在氧化物半導(dǎo)體層104之上形成(參見圖6B)。導(dǎo)電層109能夠按照與導(dǎo)電層108相似的方式來形成。應(yīng)當(dāng)注意，導(dǎo)電層108和導(dǎo)電層109 相互分離。關(guān)于導(dǎo)電層108的形成等的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。隨后，絕緣層110形成為使得覆蓋氧化物半導(dǎo)體層104、導(dǎo)電層108和導(dǎo)電層 109(參見圖6C)。關(guān)于絕緣層110的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。然后，通過有選擇地去除絕緣層110等，來形成達(dá)到導(dǎo)電層108和導(dǎo)電層109的開口，并且然后形成電連接到導(dǎo)電層108的導(dǎo)電層112、電連接到導(dǎo)電層109的導(dǎo)電層114以及導(dǎo)電層116(參見圖6D)。關(guān)于細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。如上所述，能夠制造稱作功率MOSFET的半導(dǎo)體器件。本實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等能夠與任意其它實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合。(實(shí)施例4)在這個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D7A至圖7C以及圖8A和圖8B來描述用于在同一襯底之上并且通過相似步驟來制造所謂的功率MOSFET和薄膜晶體管的方法的示例。注意，下面描述一個(gè)示例，其中圖IA和圖IB所示的半導(dǎo)體器件作為功率MOSFET來形成。制造這個(gè)實(shí)施例中所示的半導(dǎo)體器件的步驟對(duì)應(yīng)于通過對(duì)圖2A至圖2E的步驟添加制造薄膜晶體管的步驟所得到的步驟。也就是說，基本制造步驟與圖2A至圖2E所示的步驟相似。注意，功率MOSFET和薄膜晶體管一般具有不同的所需性質(zhì)。功率MOSFET和薄膜晶體管的大小等優(yōu)選地根據(jù)所需性質(zhì)來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。雖然功率MOSFET和薄膜晶體管在圖7A至圖7C以及圖8A和圖8B中基于大致相同的標(biāo)度來示出，但是這種標(biāo)度用于促進(jìn)理解而不是限定實(shí)際大小的關(guān)系。首先，導(dǎo)電層102在襯底100之上形成(參見圖7A)。關(guān)于細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。隨后，包括結(jié)晶區(qū)106的氧化物半導(dǎo)體層104形成為使得覆蓋導(dǎo)電層102，并且形成包括作為薄膜晶體管的組件的結(jié)晶區(qū)206的氧化物半導(dǎo)體層204(參見圖7B)。氧化物半導(dǎo)體層104和204的每個(gè)能夠按照如下方式來得到氧化物半導(dǎo)體層(包括結(jié)晶區(qū))例如通過上述實(shí)施例中所述的方法來沉積，并且然后對(duì)氧化物半導(dǎo)體層形成圖案。形成圖案能夠通過借助于抗蝕劑掩模的蝕刻來執(zhí)行。蝕刻可以是濕法蝕刻或干法蝕刻；但是，優(yōu)選的是執(zhí)行蝕刻，使得保留氧化物半導(dǎo)體層中的結(jié)晶區(qū)。然后，在氧化物半導(dǎo)體層104之上沒有與導(dǎo)電層102重疊的區(qū)域中形成導(dǎo)電層108，并且在氧化物半導(dǎo)體層204之上形成導(dǎo)電層208和209(參見圖7C)。在這里，導(dǎo)電層 208用作薄膜晶體管的源電極和漏電極中的一個(gè)，而導(dǎo)電層209用作薄膜晶體管的源電極和漏電極中的另一個(gè)。制造導(dǎo)電層208和209的步驟與導(dǎo)電層108相似。關(guān)于制造導(dǎo)電層 108的步驟的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。隨后，絕緣層110形成為使得覆蓋氧化物半導(dǎo)體層104、導(dǎo)電層108、氧化物半導(dǎo)體層204、導(dǎo)電層208和導(dǎo)電層209 (參見圖8A)。絕緣層110還用作薄膜晶體管的柵絕緣層。 關(guān)于制造絕緣層110的步驟的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。然后，通過有選擇地去除絕緣層110等，來形成達(dá)到導(dǎo)電層102、導(dǎo)電層108、導(dǎo)電層208和導(dǎo)電層209的開口，并且然后形成電連接到導(dǎo)電層108的導(dǎo)電層112、電連接到導(dǎo)電層102的導(dǎo)電層114、導(dǎo)電層116、電連接到導(dǎo)電層208的導(dǎo)電層212、電連接到導(dǎo)電層209 的導(dǎo)電層214以及導(dǎo)電層216(參見圖8B)。制造導(dǎo)電層212、214和216的步驟與導(dǎo)電層 112、114和116相似。關(guān)于細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。這樣，功率MOSFET和薄膜晶體管能夠在同一襯底之上并且通過相似步驟來形成。通過這個(gè)實(shí)施例中所述的方法等，功率MOSFET和薄膜晶體管能夠在同一襯底之上并且通過相似步驟來形成。因此，各種集成電路和功率電路能夠在同一襯底之上形成。注意，在這個(gè)實(shí)施例中，功率MOSFET的氧化物半導(dǎo)體層104以及薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層204通過相同步驟來形成；但是，在一些情況下，氧化物半導(dǎo)體層的所需厚度在功率MOSFET與薄膜晶體管之間是不同的。因此，氧化物半導(dǎo)體層104和氧化物半導(dǎo)體層 204可通過不同步驟來形成。具體來說，氧化物半導(dǎo)體層104和氧化物半導(dǎo)體層204可按如下所述來形成。制造氧化物半導(dǎo)體層的步驟分為兩個(gè)階段；在第一階段制造氧化物半導(dǎo)體層104和氧化物半導(dǎo)體層204中的一個(gè)；以及在第二階段制造氧化物半導(dǎo)體層104和氧化物半導(dǎo)體層204中的另一個(gè)。備選地，通過蝕刻等，有選擇地使厚氧化物半導(dǎo)體層變薄，使得制造氧化物半導(dǎo)體層104和氧化物半導(dǎo)體層204。對(duì)于絕緣層110，情況也會(huì)是這樣。功率MOSFET和薄膜晶體管的絕緣層110單獨(dú)形成為使得具有不同厚度。具體來說，絕緣層110按如下所述來形成。制造絕緣層的步驟分為兩個(gè)階段；在第一階段制造氧化物半導(dǎo)體層104之上形成的絕緣層和氧化物半導(dǎo)體層 204之上形成的絕緣層中的一個(gè)；以及在第二階段制造氧化物半導(dǎo)體層104之上形成的絕緣層和氧化物半導(dǎo)體層204之上形成的絕緣層中的另一個(gè)。備選地，通過蝕刻等，有選擇地使厚絕緣層變薄，使得制造氧化物半導(dǎo)體層104之上形成的絕緣層和氧化物半導(dǎo)體層204 之上形成的絕緣層。本實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等能夠與任意其它實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合。(實(shí)施例5)在這個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D9以及圖IOA至圖IOC來描述包括所公開的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的電路的示例。注意，下面描述作為功率電路(例如功率轉(zhuǎn)換電路)的示例的 DC-DC轉(zhuǎn)換器。DC-DC轉(zhuǎn)換器是用于將DC電壓轉(zhuǎn)換為不同DC電壓的電路。DC-DC轉(zhuǎn)換器的典型轉(zhuǎn)換方法是線性方法和開關(guān)(switching)方法。由于開關(guān)類型DC-DC轉(zhuǎn)換器具有高轉(zhuǎn)換效率，所以在將要取得電子裝置的功率節(jié)省時(shí)，這種DC-DC轉(zhuǎn)換器是優(yōu)選的。在這里，描述開關(guān)類型DC-DC轉(zhuǎn)換器、具體是斬波式DC-DC轉(zhuǎn)換器。
圖9所示的DC-DC轉(zhuǎn)換器包括電源300、參考電壓發(fā)生電路302、參考電流發(fā)生電路304、誤差放大器306、PWM緩沖器308、三角波發(fā)生電路310、線圈312、功率MOSFET 314、 二極管316、電容器318、電阻器320、電阻器322等。注意，在這里，η溝道功率MOSFET用作功率 MOSFET 314。參考電壓發(fā)生電路302生成各種參考電壓(U。另外，參考電流發(fā)生電路304借助于參考電壓發(fā)生電路302中生成的參考電壓(Vref)來生成參考電流(IMf)或者偏置電流。誤差放大器306對(duì)參考電壓發(fā)生電路302中生成的參考電壓(V,ef)與反饋電壓 (Vfb)之間的差進(jìn)行積分，并且向PWM緩沖器308輸出積分值。三角波發(fā)生電路310從參考電壓(V,ef)和參考電流(I,ef)來生成三角波，并且向PWM緩沖器308輸出三角波。PWM緩沖器308比較來自誤差放大器306的輸出和來自三角波發(fā)生電路310的三角波，并且向功率MOSFET 314輸出脈沖信號(hào)。在來自PWM緩沖器308的脈沖信號(hào)具有高電位的情況下，η溝道功率MOSFET 314 導(dǎo)通，并且二極管316的輸入側(cè)的電位變成地電位(低電位)。因此，在脈沖信號(hào)具有高電位的期間，輸出電壓(Vqut)逐漸降低。與此相反，在來自PWM緩沖器308的脈沖信號(hào)具有低電位的情況中，η溝道功率 MOSFET 314截止，并且二極管316的輸入側(cè)的電位升高。因此，在脈沖信號(hào)具有低電位的期間，輸出電壓(Vom)逐漸增加。因來自PWM緩沖器308的脈沖信號(hào)而引起的輸出電壓(Vom)的變化極小。因此， 通過DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸出電壓的電平能夠保持為基本上恒定。注意，在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，設(shè)置線圈312以用于降低因功率MOSFET 314的開關(guān)而引起的電流的變化。此外，設(shè)置電容器318以用于抑制輸出電壓(Vott)的劇烈波動(dòng)。此外， 設(shè)置電阻器320和322以用于從輸出電壓(Vqut)來生成反饋電壓(Vfb)。圖IOA至圖IOC示出DC-DC轉(zhuǎn)換器中包含的電路的輸出波形的示例。圖IOA示出從三角波發(fā)生電路310所輸出的三角波350。圖IOB示出來自誤差放大器306的輸出波形352。圖IOC示出在PWM緩沖器308中生成的脈沖信號(hào)354。當(dāng)三角波350和輸出波形 352輸入到PWM緩沖器308時(shí)，PWM緩沖器308將這些波進(jìn)行相互比較，并且生成脈沖信號(hào) 354。然后，向功率MOSFET 314輸出脈沖信號(hào)354，并且確定輸出電壓(Vqut)的電平。如上所述，所公開的本發(fā)明的功率MOSFET能夠施加到DC-DC轉(zhuǎn)換器。所公開的本發(fā)明的功率MOSFET具有高擊穿電壓，并且包括功率MOSFET的DC-DC轉(zhuǎn)換器的可靠性能夠得到改進(jìn)。此外，抑制所公開的本發(fā)明的功率MOSFET的制造成本，使得抑制包括功率 MOSFET的DC-DC轉(zhuǎn)換器的制造成本。通過按照這種方式在電子電路中使用所公開的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，能夠得到諸如可靠性的提高和制造成本的降低之類的有利效果。注意，這個(gè)實(shí)施例中所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器只是包括所公開的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的功率電路的一個(gè)示例。不用說，所公開的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件能夠在不同電路中使用。本實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等能夠與任意其它實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合。(實(shí)施例6)在這個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D11來描述配置有使用所公開的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件所形成的逆變器的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的示例。注意，在這里描述家用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示例。圖11所示的家用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)是其中用于提供電力的方法根據(jù)光伏發(fā)電的條件來改變的系統(tǒng)。例如，當(dāng)(例如在晴朗天空的情況下)執(zhí)行光伏發(fā)電時(shí)，在家庭中消耗由光伏發(fā)電所生成的電力，并且剩余電力從電力公司提供到配電線414。與此相反，當(dāng)光伏發(fā)電所生成的電量不充分時(shí)(例如在夜間或雨天的情況下)，電力從配電線414來提供，并且在家庭中消耗。圖11所示的家用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)包括用于將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電力(DC電力)的太陽(yáng)能電池板400、將DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力的逆變器404等。從逆變器404所輸出的AC電力用作用于操作各種電器410的電力。剩余電力通過配電線414提供到家庭外部。也就是說，有可能借助于該系統(tǒng)來銷售電力。設(shè)置DC開關(guān)402以用于選擇太陽(yáng)能電池板400和逆變器404是相互連接還是斷開連接。設(shè)置AC開關(guān)408以用于選擇連接到配電線414的變壓器412和配電盤406是相互連接還是斷開連接。通過將所公開的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件應(yīng)用于逆變器，有可能實(shí)現(xiàn)具有高可靠性的廉價(jià)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)。本實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等能夠與任意其它實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合。(實(shí)施例7)在這個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D12A至圖12F以及圖13A至圖13E來描述作為半導(dǎo)體器件的晶體管(具體來說是薄膜晶體管)及其制造方法的示例。注意，下面描述的半導(dǎo)體器件是具有新結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。在半導(dǎo)體器件中使用在表面部分具有結(jié)晶區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體器件采用兩個(gè)導(dǎo)電層來控制電流。首先，導(dǎo)電層502沉積在襯底500之上(參見圖12A)，并且在導(dǎo)電層502之上有選擇地形成抗蝕劑掩模504。然后，使用抗蝕劑掩模504有選擇地蝕刻導(dǎo)電層502，使得形成導(dǎo)電層506 (參見圖12B)。在去除抗蝕劑掩模504之后，絕緣層508形成為使得覆蓋導(dǎo)電層 506(參見圖12C)。在這里，導(dǎo)電層506具有控制氧化物半導(dǎo)體層中的電場(chǎng)的功能。此外， 導(dǎo)電層506具有阻止不利地影響晶體管的操作的外部電場(chǎng)的功能。對(duì)于組件的材料、制造方法等，能夠參閱上述實(shí)施例(例如實(shí)施例1至3)。注意，雖然以上描述通過有選擇地蝕刻導(dǎo)電層502來形成導(dǎo)電層506的示例，但是導(dǎo)電層506可在襯底的整個(gè)上表面之上形成。備選地，導(dǎo)電層506可在氧化物半導(dǎo)體層的整個(gè)下表面之下形成。隨后，氧化物半導(dǎo)體層510在絕緣層508之上沉積(參見圖12D)，并且抗蝕劑掩模512在氧化物半導(dǎo)體層510之上有選擇地形成。然后，使用抗蝕劑掩模512有選擇地蝕刻氧化物半導(dǎo)體層510，使得形成氧化物半導(dǎo)體層514(參見圖12E)。注意，在形成氧化物半導(dǎo)體層514之后，去除抗蝕劑掩模512。關(guān)于氧化物半導(dǎo)體層的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。此外，關(guān)于其它組件的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。氧化物半導(dǎo)體層510的厚度能夠根據(jù)預(yù)期性質(zhì)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。在氧化物半導(dǎo)體層510用于薄膜晶體管的情況下，例如，氧化物半導(dǎo)體層510的厚度優(yōu)選地為大約20nm至2 μ m。隨后，導(dǎo)電層516沉積為使得覆蓋氧化物半導(dǎo)體層514(參見圖12F)，并且抗蝕劑掩模518和抗蝕劑掩模520在導(dǎo)電層516之上有選擇地形成。然后，使用抗蝕劑掩模有選擇地蝕刻導(dǎo)電層516，使得形成用作源電極和漏電極中的一個(gè)的導(dǎo)電層522以及用作源電極和漏電極中的另一個(gè)的導(dǎo)電層524(參見圖13A)。注意，在形成導(dǎo)電層522和導(dǎo)電層5 之后，去除抗蝕劑掩模518和抗蝕劑掩模520。關(guān)于上述組件的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。隨后，用作柵絕緣層的絕緣層5 形成為使得覆蓋氧化物半導(dǎo)體層514、導(dǎo)電層 522和導(dǎo)電層524(參見圖13B)。然后，導(dǎo)電層5 沉積在絕緣層5 之上(參見圖13C)， 并且在導(dǎo)電層5 之上有選擇地形成抗蝕劑掩模530。此后，使用抗蝕劑掩模530有選擇地蝕刻導(dǎo)電層528，使得形成用作柵電極的導(dǎo)電層532(參見圖13D)。在形成導(dǎo)電層532之后，去除抗蝕劑掩模530。關(guān)于上述組件的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。這樣，設(shè)置晶體管550，其中包括在襯底500之上形成的導(dǎo)電層506、覆蓋導(dǎo)電層 506的絕緣層508、在絕緣層508之上形成為與導(dǎo)電層506的一部分重疊并且在表面部分中具有結(jié)晶區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層514、形成為與氧化物半導(dǎo)體層514相接觸的導(dǎo)電層522和 524、覆蓋氧化物半導(dǎo)體層514和導(dǎo)電層522和524的絕緣層526以及在絕緣層5 之上形成為與氧化物半導(dǎo)體層514的一部分重疊的導(dǎo)電層532(參見圖13E)。注意，可以說，晶體管550是新半導(dǎo)體器件，因?yàn)槭褂迷诒砻娌糠种芯哂薪Y(jié)晶區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層，并且用兩個(gè)導(dǎo)電層來控制電流。當(dāng)如這個(gè)實(shí)施例中所述的使用上述實(shí)施例中所述的氧化物半導(dǎo)體層來制造半導(dǎo)體器件時(shí)，能夠防止雜質(zhì)(例如氫(包括水))進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體層。因此，半導(dǎo)體器件的可靠性能夠得到提高。另外，當(dāng)使用上述實(shí)施例中所述的氧化物半導(dǎo)體層來制造半導(dǎo)體器件時(shí)，有可能提供具有有利電特性的半導(dǎo)體器件。此外，通過采用其中除了用作所謂的柵電極的導(dǎo)電層之外還在氧化物半導(dǎo)體層之下形成導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)，能夠阻止外部電場(chǎng)，使得外部電場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體器件的不利影響能夠降低。因此，能夠防止因氧化物半導(dǎo)體層的襯底側(cè)上的電荷的積聚以及閾值電壓的波動(dòng)而引起的寄生溝道的生成。這個(gè)實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等能夠與任意其它實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)組合。(實(shí)施例8)在這個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D14A至圖14F以及圖15A至圖15E來描述作為半導(dǎo)體器件的晶體管及其制造方法的示例。首先，導(dǎo)電層602沉積在襯底600之上(參見圖14A)，并且在導(dǎo)電層602之上有選擇地形成抗蝕劑掩模604。然后，使用抗蝕劑掩模604有選擇地蝕刻導(dǎo)電層602，使得形成導(dǎo)電層606 (參見圖14B)。在去除抗蝕劑掩模604之后，絕緣層608形成為使得覆蓋導(dǎo)電層 606(參見圖14C)。在這里，導(dǎo)電層606具有控制氧化物半導(dǎo)體層中的電場(chǎng)的功能。此外， 導(dǎo)電層606具有阻止不利地影響晶體管的操作的外部電場(chǎng)的功能。對(duì)于組件的材料、制造方法等，能夠參閱上述實(shí)施例(例如實(shí)施例1至3)。 注意，雖然以上描述通過有選擇地蝕刻導(dǎo)電層602來形成導(dǎo)電層606的示例，但是導(dǎo)電層606可在襯底的整個(gè)上表面之上形成。備選地，導(dǎo)電層606可在氧化物半導(dǎo)體層的整個(gè)下表面之下形成。 隨后，導(dǎo)電層610沉積在絕緣層608之上(參見圖14D)，并且在導(dǎo)電層610之上有選擇地形成抗蝕劑掩模612和抗蝕劑掩模614。然后，使用抗蝕劑掩模有選擇地蝕刻導(dǎo)電層610，使得形成用作源電極和漏電極中的一個(gè)的導(dǎo)電層616以及用作源電極和漏電極中的另一個(gè)的導(dǎo)電層618(參見圖14E)。注意，在形成導(dǎo)電層616和導(dǎo)電層618之后，去除抗蝕劑掩模612和抗蝕劑掩模614。關(guān)于上述組件的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。隨后，氧化物半導(dǎo)體層620沉積為使得覆蓋導(dǎo)電層616和導(dǎo)電層618(參見圖 14F)，并且在氧化物半導(dǎo)體層620之上有選擇地形成抗蝕劑掩模622。然后，使用抗蝕劑掩模622有選擇地蝕刻氧化物半導(dǎo)體層620，使得形成氧化物半導(dǎo)體層624(參見圖15A)。注意，在形成氧化物半導(dǎo)體層6M之后，去除抗蝕劑掩模622。關(guān)于氧化物半導(dǎo)體層的細(xì)節(jié)， 能夠參閱上述實(shí)施例。此外，關(guān)于其它組件的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。氧化物半導(dǎo)體層 620的厚度能夠根據(jù)預(yù)期性質(zhì)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。在氧化物半導(dǎo)體層620用于薄膜晶體管的情況下，例如，氧化物半導(dǎo)體層620的厚度優(yōu)選地為大約20nm至2 μ m。隨后，用作柵絕緣層的絕緣層6 形成為使得覆蓋導(dǎo)電層616、導(dǎo)電層618和氧化物半導(dǎo)體層624(參見圖15B)。然后，導(dǎo)電層似8沉積在絕緣層擬6之上(參見圖13C)，并且在導(dǎo)電層6 之上有選擇地形成抗蝕劑掩模630。此后，使用抗蝕劑掩模630有選擇地蝕刻導(dǎo)電層628，使得形成用作柵電極的導(dǎo)電層632(參見圖15D)。在形成導(dǎo)電層632之后， 去除抗蝕劑掩模630。關(guān)于上述組件的細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。這樣，設(shè)置晶體管650，其中包括在襯底600之上形成的導(dǎo)電層606、覆蓋導(dǎo)電層 606的絕緣層608、在絕緣層608之上形成為與導(dǎo)電層606的一部分重疊并且在表面部分中具有結(jié)晶區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層624、形成為與氧化物半導(dǎo)體層6M相接觸的導(dǎo)電層616和 618、覆蓋氧化物半導(dǎo)體層6M和導(dǎo)電層616和618的絕緣層626以及在絕緣層6 之上形成為與氧化物半導(dǎo)體層624的一部分重疊的導(dǎo)電層632(參見圖15E)。注意，可以說，晶體管650是新半導(dǎo)體器件，因?yàn)槭褂迷诒砻娌糠种芯哂薪Y(jié)晶區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層，并且用兩個(gè)導(dǎo)電層來控制電流。當(dāng)如這個(gè)實(shí)施例中所述使用上述實(shí)施例中所述的氧化物半導(dǎo)體層來制造半導(dǎo)體器件時(shí)，能夠防止雜質(zhì)(例如氫(包括水))進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體層。因此，半導(dǎo)體器件的可靠性能夠得到提高。另外，當(dāng)使用上述實(shí)施例中所述的氧化物半導(dǎo)體層來制造半導(dǎo)體器件時(shí)，有可能提供具有有利電特性的半導(dǎo)體器件。此外，通過采用其中除了用作所謂的柵電極的導(dǎo)電層之外還在氧化物半導(dǎo)體層之下形成導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)，能夠阻止外部電場(chǎng)，使得外部電場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體器件的不利影響能夠降低。因此，能夠防止因氧化物半導(dǎo)體層的襯底側(cè)上的電荷的積聚以及閾值電壓的波動(dòng)而引起的寄生溝道的生成。這個(gè)實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等能夠與任意其它實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)組合。(實(shí)施例9)在這個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D16A至圖16C以及圖17A和圖17B來描述用于在同一襯底之上并且通過相似步驟來制造所謂的功率MOSFET和薄膜晶體管的方法的示例。注意，這個(gè)實(shí)施例中制造半導(dǎo)體器件的步驟和上述實(shí)施例中的步驟具有許多相同之處，使得省略對(duì)共同部分的描述。
注意，這個(gè)實(shí)施例中制造半導(dǎo)體器件的步驟與上述實(shí)施例中制造半導(dǎo)體器件的步驟的不同之處在于，用于控制氧化物半導(dǎo)體層中的電場(chǎng)的導(dǎo)電層在氧化物半導(dǎo)體層之下形成。首先，導(dǎo)電層102在襯底100之上形成，并且形成作為薄膜晶體管的組件的導(dǎo)電層 202。然后，形成覆蓋導(dǎo)電層202的絕緣層203(參見圖16A)。關(guān)于細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例(例如實(shí)施例4)。注意，導(dǎo)電層202通過與導(dǎo)電層102相似的步驟來形成，并且具有控制氧化物半導(dǎo)體層中的電場(chǎng)的功能。優(yōu)選的是，導(dǎo)電層102沒有覆蓋有絕緣層203。例如，絕緣層203能夠按照使得絕緣層在襯底100之上形成并且形成圖案的方式來形成。隨后，包括結(jié)晶區(qū)106的氧化物半導(dǎo)體層104形成為使得覆蓋導(dǎo)電層102，并且包括結(jié)晶區(qū)206的氧化物半導(dǎo)體層204在絕緣層203之上形成(參見圖16B)。然后，在氧化物半導(dǎo)體層104之上沒有與導(dǎo)電層102重疊的區(qū)域中形成導(dǎo)電層108，并且在氧化物半導(dǎo)體層204之上形成導(dǎo)電層208和209 (參見圖16C)。關(guān)于細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例。下列步驟與上述實(shí)施例(例如實(shí)施例4)的步驟相似。換言之，絕緣層110形成為使得覆蓋氧化物半導(dǎo)體層104、導(dǎo)電層108、氧化物半導(dǎo)體層204、導(dǎo)電層208和導(dǎo)電層 209(參見圖17A)；通過有選擇地去除絕緣層110等，來形成達(dá)到導(dǎo)電層102、108、202、208 和209的開口 ；然后，形成電連接到導(dǎo)電層108的導(dǎo)電層112、電連接到導(dǎo)電層102的導(dǎo)電層114、導(dǎo)電層116、電連接到導(dǎo)電層202的導(dǎo)電層(未示出)、電連接到導(dǎo)電層208的導(dǎo)電層212、電連接到導(dǎo)電層209的導(dǎo)電層214、導(dǎo)電層216等(參見圖17B)。注意，導(dǎo)電層202 和導(dǎo)電層216可相互電連接；但是，為了控制電場(chǎng)，導(dǎo)電層202和導(dǎo)電層216不一定相互電連接。例如，作為導(dǎo)電層202的電位，能夠使用浮動(dòng)電位、固定電位以及與導(dǎo)電層216的電位不同地波動(dòng)的電位中的任一個(gè)。這樣，功率MOSFET和薄膜晶體管能夠在同一襯底之上并且通過相似步驟來形成。此外，通過采用其中除了用作所謂的柵電極的導(dǎo)電層之外還在氧化物半導(dǎo)體層之下形成導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)，能夠阻止外部電場(chǎng)，使得外部電場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體器件的不利影響能夠降低。因此，能夠防止因氧化物半導(dǎo)體層的襯底側(cè)上的電荷的積聚以及閾值電壓的波動(dòng)而引起的寄生溝道的生成。本實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等能夠與任意其它實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合。(實(shí)施例10)在這個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D18A至圖18C以及圖19A和圖19B來描述用于在同一襯底之上并且通過相似步驟來制造所謂的功率MOSFET和薄膜晶體管的方法的一個(gè)不同示例。 注意，這個(gè)實(shí)施例中制造半導(dǎo)體器件的步驟和上述實(shí)施例中的步驟具有許多相同之處，使得省略對(duì)共同部分的描述。注意，這個(gè)實(shí)施例中制造半導(dǎo)體器件的步驟與上述實(shí)施例中制造半導(dǎo)體器件的步驟的不同之處在于，用于控制電場(chǎng)的導(dǎo)電層在功率MOSFET的氧化物半導(dǎo)體層之下形成。首先，導(dǎo)電層102和導(dǎo)電層103在襯底100之上形成，并且形成作為薄膜晶體管的組件的導(dǎo)電層202。然后，形成覆蓋導(dǎo)電層103和202的絕緣層203(參見圖18A)。關(guān)于細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例(例如實(shí)施例4)。注意，導(dǎo)電層103和202的每個(gè)通過與導(dǎo)電層 102的步驟相似的步驟來形成，并且具有控制氧化物半導(dǎo)體層中的電場(chǎng)的功能。優(yōu)選的是， 導(dǎo)電層102沒有覆蓋有絕緣層203。例如，絕緣層203能夠按照使得絕緣層在襯底100之上形成并且形成圖案的方式來形成。隨后，包括結(jié)晶區(qū)106的氧化物半導(dǎo)體層104形成為使得覆蓋導(dǎo)電層102和絕緣層203，并且包括結(jié)晶區(qū)206的氧化物半導(dǎo)體層204在絕緣層203之上形成(參見圖18B)。 然后，在氧化物半導(dǎo)體層104之上沒有與導(dǎo)電層102重疊的區(qū)域中形成導(dǎo)電層108，并且在氧化物半導(dǎo)體層204之上形成導(dǎo)電層208和209 (參見圖18C)。關(guān)于細(xì)節(jié)，能夠參閱上述實(shí)施例(例如實(shí)施例4)。下列步驟與上述實(shí)施例(例如實(shí)施例4或9)相似。換言之，絕緣層110形成為使得覆蓋氧化物半導(dǎo)體層104、導(dǎo)電層108、氧化物半導(dǎo)體層204、導(dǎo)電層208和導(dǎo)電層209 (參見圖19A)；通過有選擇地去除絕緣層110等，來形成達(dá)到導(dǎo)電層102、103、108、202、208和 209的開口 ；然后，形成電連接到導(dǎo)電層108的導(dǎo)電層112、電連接到導(dǎo)電層102的導(dǎo)電層 114、電連接到導(dǎo)電層103的導(dǎo)電層(未示出)、導(dǎo)電層116、電連接到導(dǎo)電層202的導(dǎo)電層 (未示出)、電連接到導(dǎo)電層208的導(dǎo)電層212、電連接到導(dǎo)電層209的導(dǎo)電層214、導(dǎo)電層 216等(參見圖19B)。注意，導(dǎo)電層103和116或者導(dǎo)電層202和216可相互電連接；但是， 為了控制電場(chǎng)，導(dǎo)電層103和116或者導(dǎo)電層202和216不一定相互電連接。例如，作為導(dǎo)電層103的電位或者導(dǎo)電層202的電位，能夠使用浮動(dòng)電位、固定電位以及與導(dǎo)電層116的電位或者導(dǎo)電層216的電位不同地波動(dòng)的電位中的任一個(gè)。這樣，功率MOSFET和薄膜晶體管能夠在同一襯底之上并且通過相似步驟來形成。此外，通過采用其中除了用作所謂的柵電極的導(dǎo)電層之外還在氧化物半導(dǎo)體層之下形成導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)，能夠阻止外部電場(chǎng)，使得外部電場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體器件的不利影響能夠降低。因此，能夠防止因氧化物半導(dǎo)體層的襯底側(cè)上的電荷的積聚以及閾值電壓的波動(dòng)而引起的寄生溝道的生成。本實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)、方法等能夠與任意其它實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合。本申請(qǐng)基于2009年10月9日向日本專利局提交的序號(hào)為2009-235604的日本專利申請(qǐng)，通過引用將其完整內(nèi)容結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括 襯底之上的第一導(dǎo)電層；所述第一導(dǎo)電層之上的第一絕緣層；所述第一絕緣層之上的并且與所述第一導(dǎo)電層重疊的氧化物半導(dǎo)體層； 形成為與所述氧化物半導(dǎo)體層相接觸的第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層； 所述氧化物半導(dǎo)體層、所述第二導(dǎo)電層和所述第三導(dǎo)電層之上的第二絕緣層； 所述第二絕緣層之上的并且與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分重疊的第四導(dǎo)電層；以及其中所述氧化物半導(dǎo)體層的上表面具有結(jié)晶區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，除了所述氧化物半導(dǎo)體層中的所述結(jié)晶區(qū)之外的區(qū)域是非晶的。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層中的所述結(jié)晶區(qū)包含 In2Ga2ZnO7 的晶體。
4.如權(quán)利要求1的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第二導(dǎo)電層和所述第三導(dǎo)電層中的一個(gè)在所述氧化物半導(dǎo)體層的上表面或下表面上電連接到所述氧化物半導(dǎo)體層。
5.如權(quán)利要求1的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層包含 In-Ga-Zn-O基的氧化物半導(dǎo)體材料。
6.如權(quán)利要求1的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第二導(dǎo)電層、所述第三導(dǎo)電層和所述第四導(dǎo)電層分別用作源電極和漏電極中的一個(gè)、所述源電極和所述漏電極中的另一個(gè)以及柵電極。
7.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括下列步驟 在襯底之上形成第一導(dǎo)電層；形成覆蓋所述第一導(dǎo)電層的第一絕緣層；在所述第一絕緣層之上形成與所述第一導(dǎo)電層重疊的氧化物半導(dǎo)體層； 通過所述氧化物半導(dǎo)體層的熱處理在所述氧化物半導(dǎo)體層的上表面中形成結(jié)晶區(qū)； 形成與所述氧化物半導(dǎo)體層相接觸的第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層； 在所述氧化物半導(dǎo)體層以及所述第二和第三導(dǎo)電層之上形成第二絕緣層；以及在所述第二絕緣層之上形成與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分重疊的第四導(dǎo)電層。
8.如權(quán)利要求7所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述結(jié)晶區(qū)通過熱處理來形成，使得所述氧化物半導(dǎo)體層的溫度為500°C或更高。
9.如權(quán)利要求7所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層通過借助于h-Ga-ai-Ο基的靶的濺射來形成。
10.一種半導(dǎo)體器件，包括 襯底之上的第一導(dǎo)電層；所述第一導(dǎo)電層之上的第一絕緣層；所述第一絕緣層之上的并且與所述第一導(dǎo)電層重疊的氧化物半導(dǎo)體層； 形成為與所述氧化物半導(dǎo)體層相接觸的第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層； 在所述氧化物半導(dǎo)體層、所述第二導(dǎo)電層和所述第三導(dǎo)電層之上的第二絕緣層； 所述第二絕緣層之上的并且與所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分重疊的第四導(dǎo)電層其中所述氧化物半導(dǎo)體層包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中所述第一區(qū)域比所述第二區(qū)域更接近所述第一絕緣層，并且所述第二區(qū)域與所述第二絕緣層相接觸；以及其中所述第二區(qū)域具有結(jié)晶度，并且所述第一區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層中的所述第二區(qū)域包含In2GEi2ZnO7的晶體。
12.如權(quán)利要求10的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第二導(dǎo)電層和所述第三導(dǎo)電層中的一個(gè)在所述氧化物半導(dǎo)體層的上表面或下表面上電連接到所述氧化物半導(dǎo)體層。
13.如權(quán)利要求10的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述氧化物半導(dǎo)體層包含 In-Ga-Zn-O基的氧化物半導(dǎo)體材料。
14.如權(quán)利要求10的任一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第二導(dǎo)電層、所述第三導(dǎo)電層和所述第四導(dǎo)電層分別用作源電極和漏電極中的一個(gè)、所述源電極和所述漏電極中的另一個(gè)以及柵電極。
全文摘要
一個(gè)目的是提供具有新生產(chǎn)性半導(dǎo)體材料和新結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括襯底之上的第一導(dǎo)電層；覆蓋第一導(dǎo)電層的第一絕緣層；第一絕緣層之上與第一導(dǎo)電層的一部分重疊并且在表面部分具有結(jié)晶區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層；形成為與氧化物半導(dǎo)體層相接觸的第二和第三導(dǎo)電層；覆蓋氧化物半導(dǎo)體層和第二、第三導(dǎo)電層的絕緣層；以及絕緣層之上與氧化物半導(dǎo)體層的一部分重疊的第四導(dǎo)電層。
文檔編號(hào)H01L21/20GK102576737SQ20108004649
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者伊藤良明, 山崎舜平, 高橋圭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所