專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域涉及使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，用于許多液晶顯示設(shè)備以及以平板顯示器為代表的發(fā)光顯示設(shè)備的晶體管已包括諸如非晶硅或多晶硅之類的硅半導(dǎo)體，并且已形成在玻璃基板上。替代硅半導(dǎo)體，其中將氧化物半導(dǎo)體用于晶體管的技術(shù)已受到了關(guān)注。氧化物半導(dǎo)體的示例包括作為ー組分金屬氧化物的氧化鋅以及作為同系化合物的In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體。此外，掲示了其中晶體管使用這些氧化物半導(dǎo)體來(lái)形成并且晶體管用于顯示設(shè)備中像素的開關(guān)元件等的技術(shù)(參見專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2)。 [參考文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本公開專利申請(qǐng)No.2007-123861[專利文獻(xiàn)2]日本公開專利申請(qǐng)No.2007-9605
發(fā)明內(nèi)容
底柵晶體管可稱為水平晶體管，因?yàn)槁╇娏髟谒椒较蛏显谠礃O和漏極之間流動(dòng)。必須增加水平晶體管的大小，以使大的漏電流可以流動(dòng)。因此，水平晶體管不能說(shuō)是適合用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件，如功率器件。作為用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件，垂直晶體管據(jù)說(shuō)是優(yōu)選的，其中用作溝道區(qū)的半導(dǎo)體層與源電極層和漏電極層重疊，并且漏電流的方向?yàn)榘雽?dǎo)體層的厚度方向。這是因?yàn)楫?dāng)形成這些晶體管以使相同或基本相同量的漏電流可以流動(dòng)時(shí)垂直晶體管可形成為比水平晶體管小(具有較小的面積)。存在垂直晶體管的各種結(jié)構(gòu)。當(dāng)垂直晶體管的柵電極層鄰近半導(dǎo)體層的側(cè)表面形成時(shí)，垂直晶體管的漏電極層和源電極層各自的寬度增加(溝道區(qū)的寬度增加)以獲得較大的漏電流，從而從鄰近半導(dǎo)體層的側(cè)表面形成的柵電極層施加到半導(dǎo)體層的電場(chǎng)可能不足。此外，用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件需要具有諸如高擊穿電壓、高轉(zhuǎn)換效率、或快速切換之類的性質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及其中大漏電流可流動(dòng)的結(jié)構(gòu)。因此，鑒于以上幾點(diǎn)，本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施例的目的在于提供具有良好性質(zhì)的用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，垂直晶體管的柵電極層的部分與源電極層、漏電極層和用作溝道區(qū)的半導(dǎo)體層的部分重疊。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，柵電極層可施加足夠高的電場(chǎng)至用作溝道區(qū)的半導(dǎo)體層。此外，作為改進(jìn)用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件所需的上述性質(zhì)的半導(dǎo)體材料，優(yōu)選使用氧化物半導(dǎo)體。氧化物半導(dǎo)體的帶隙是硅半導(dǎo)體的帶隙的兩倍或更高；因此氧化物半導(dǎo)體具有改進(jìn)半導(dǎo)體器件的擊穿電壓、降低功率損耗等的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施例是ー種晶體管，該晶體管包括源電極層；與源電極層接觸的氧化物半導(dǎo)體層；與氧化物半導(dǎo)體層接觸的漏電極層；柵電極層，其部分與源電極層、漏電極層和氧化物半導(dǎo)體層重疊；以及與柵電極層的整個(gè)表面接觸的柵絕緣層。柵電極層的底表面?zhèn)壬系臇沤^緣層與源電極層接觸，并且柵電極層的上表面?zhèn)壬系臇沤^緣層與氧化物半導(dǎo)體層接觸。本發(fā)明另ー實(shí)施例是ー種晶體管，該晶體管包括源電極層；與源電極層接觸的氧化物半導(dǎo)體層；與氧化物半導(dǎo)體層接觸的漏電極層；柵電極層，其部分與源電極層、漏電極層和氧化物半導(dǎo)體層重疊；以及與柵電極層的整個(gè)表面接觸的柵絕緣層。柵電極層的底表面?zhèn)群蜕媳砻鎮(zhèn)壬系臇沤^緣層與氧化物半導(dǎo)體層接觸。在上述晶體管中，對(duì)設(shè)置的柵電極層和柵絕緣層的數(shù)量沒有特定限制?？稍O(shè)置兩個(gè)柵電極層和兩個(gè)柵絕緣層以增加施加到氧化物半導(dǎo)體層的電場(chǎng)，并且可形成隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層以及隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層?；?者，可設(shè)置多個(gè)單元，在每個(gè)單元中ー對(duì)柵電極層彼此面對(duì)并且ー對(duì)柵絕緣層彼此面對(duì)。又或者，柵電極層和柵絕緣層可以環(huán)形設(shè)置以包圍氧化物半導(dǎo)體層。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層在上述晶體管中形成為較厚時(shí)，平坦度可能丟失，并且氧化物半導(dǎo)體層可能分離；因此優(yōu)選在氧化物半導(dǎo)體層中設(shè)置導(dǎo)電層。大的漏電流可以流過(guò)用上述方法獲得的晶體管，并且該晶體管具有高漏極擊穿電壓特性。因此，本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施例可提供具有良好性質(zhì)的用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件。


圖IA是晶體管的俯視圖，而圖IB是其截面圖。圖2A是晶體管的俯視圖，而圖2B是其截面圖。圖3A是晶體管的俯視圖，而圖3B是其截面圖。圖4A是晶體管的俯視圖，而圖4B是其截面圖。圖5A是晶體管的俯視圖，而圖5B是其截面圖。圖6A是晶體管的俯視圖，而圖6B是其截面圖。圖7A是晶體管的俯視圖,而圖7B是其截面圖。圖8A是晶體管的俯視圖，而圖8B是其截面圖。圖9A至9C是示出用于制造晶體管的方法的截面圖。圖IOA至IOB是示出用于制造晶體管的方法的截面圖。圖IlA至IlD是示出用于制造晶體管的方法的截面圖。圖12A至12D是示出用于制造晶體管的方法的截面圖。圖13A至13E是示出用于制造晶體管的方法的截面圖。圖14是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的示例的圖。
具體實(shí)施例方式在下文中參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。注意，本發(fā)明不限于以下描述，而且本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，模式和細(xì)節(jié)可以各種方式修改，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)被解釋為限于以下諸實(shí)施例的描述。要注意，在下文描述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在不同附圖中由相同附圖標(biāo)記指示相同部分或具有類似功能的部分，且不再重復(fù)其描述。注意，在一些情況下為了簡(jiǎn)單起見，本說(shuō)明書中附圖中所示的每ー結(jié)構(gòu)的大小、層的厚度或區(qū)域等被放大。因此，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例不限于這些比例。要注意，在本說(shuō)明書中，“導(dǎo)通狀態(tài)電流”是在薄膜晶體管為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在源極和漏極之間流動(dòng)的電流。例如，在n溝道薄膜晶體管的情形中，導(dǎo)通狀態(tài)電流是在晶體管的柵電壓高于其閾值電壓時(shí)在源極與漏極之間流動(dòng)的電流。此外，“截止?fàn)顟B(tài)電流”是在薄膜晶體管為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)在源極和漏極之間流動(dòng)的電流。例如，在n溝道薄膜晶體管的情形中，截止?fàn)顟B(tài)電流是在晶體管的柵電壓低于其閾值電壓時(shí)在源極與漏極之間流動(dòng)的電流。注意，此處“柵電壓”是指在源極的電位被用作基準(zhǔn)電位時(shí)源極和柵極之間的電位差例如，當(dāng)在電路操作中改變電流流向吋，“源扱”和“漏扱”的功能有時(shí)可彼此互換。因此，在本說(shuō)明書中，術(shù)語(yǔ)“源扱”和“漏扱”可分別用于指示漏極和源扱。 (實(shí)施例I)在本實(shí)施例中，將參考圖IA和IB描述晶體管100的結(jié)構(gòu)。圖IA是晶體管100的俯視圖，并且圖IB對(duì)應(yīng)于沿圖IA中的虛線A-B所取的截面圖。如圖IB所示，源電極層103設(shè)置在基板101上，并且柵絕緣層110和柵電極層107設(shè)置在源電極層103上。柵絕緣層110覆蓋柵電極層107的上表面和底表面，并且與源電極層103接觸。此外，氧化物半導(dǎo)體層111的底表面與柵絕緣層110的部分和源電極層103的部分接觸。此外，漏電極層113設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層111上，并且保護(hù)絕緣層115設(shè)置在晶體管100的最外層上。在晶體管100中，柵電極層107的部分與源電極層103和漏電極層113重疊，并且隔著柵絕緣層110覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層111。半導(dǎo)體100的氧化物半導(dǎo)體層111是高度提純的氧化物半導(dǎo)體層，并且是其中缺陷能級(jí)被降低的氧化物半導(dǎo)體層。在晶體管100中，由于柵電極層107的部分覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層111，因此可將足夠高的電場(chǎng)施加到氧化物半導(dǎo)體層111 ;因此，在氧化物半導(dǎo)體層111的較寬區(qū)域中形成溝道區(qū)。因此，大的漏電流可流過(guò)晶體管100。此外，使氧化物半導(dǎo)體層111的厚度較大，由此晶體管100可具有用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件所需的漏極擊穿電壓特性。此外，柵電極層107和柵絕緣層110中的每ー個(gè)優(yōu)選具有梳形，以施加足夠高的電場(chǎng)至氧化物半導(dǎo)體層111的較寬區(qū)域。對(duì)基板101沒有具體限制，只要基板101至少具有足以耐受稍后要執(zhí)行的熱處理的耐熱性。作為基板101，可使用鋇硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃等的玻璃基板。作為玻璃基板，如果稍后要執(zhí)行的熱處理的溫度較高，優(yōu)選使用其應(yīng)變點(diǎn)高于或等于730° C的玻璃基板。例如，使用諸如鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、或鋇硼硅酸鹽玻璃之類的玻璃材料作為玻璃基板。注意，優(yōu)選使用包含BaO和B203以使BaO的量大于的B203的量的玻璃基板。注意，可使用諸如陶瓷基板、石英基板、或蘭寶石基板之類的由絕緣體形成的基板來(lái)代替玻璃基板。或者，可使用結(jié)晶玻璃等?？墒褂弥T如鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧、或鎳之類的金屬材料或包括這些材料中的任一種作為其主要組分的任何合金材料來(lái)將源電極層103形成為單層或疊層。此外，也可使用以摻雜有諸如磷之類的雜質(zhì)元素的多晶硅為代表的半導(dǎo)體材料、AgPdCu合金、Al-Nd合金、Al-Ni合金等。源電極層103可具有單層結(jié)構(gòu)、或者兩層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可給出含硅鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、鈦膜形成在鋁膜上的雙層結(jié)構(gòu)、銅膜形成在銅-鎂-鋁合金膜上的雙層結(jié)構(gòu)、鈦膜形成在鎢膜上的雙層結(jié)構(gòu)、以鈦膜、鋁膜和鈦膜的次序?qū)盈B的三層結(jié)構(gòu)等。此外,可使用諸如氧化銦錫、包含氧化鶴的氧化銦、包含氧化鶴的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦鋅、或其中添加了氧化硅的氧化銦錫之類的透光導(dǎo)電材料形成源電極層103。上述透光導(dǎo)電材料和上述金屬元素的疊層結(jié)構(gòu)可用于源電極層103。注意，可考慮對(duì)基板101的粘附力、源電極層103的電阻率等來(lái)適當(dāng)?shù)卮_定源電極層103的厚度。例如，源電極層103的厚度可大于或等于50nm且小于或等于500nm。
柵絕緣層110可用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜、氮氧化鋁膜、氧化鉭膜、或氧化鎵膜形成。柵絕緣層110與氧化物半導(dǎo)體層111接觸的部分優(yōu)選包含氧，并且具體而言，柵絕緣層110優(yōu)選使用氧化硅膜形成。當(dāng)使用諸如氧化鉿、氧化釔、硅酸鉿(HfSixOy (x>0, y>0))、添加了氮的硅酸鉿(HfSixOy(x>0, y>0))、添加了氮的鋁酸鉿(HfAlxOy(x>0，y>0))之類的高k材料時(shí)，可減小柵極漏電流。此外，柵絕緣層110可具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。當(dāng)使柵絕緣層110的厚度較大時(shí)，可減小柵極漏電流。注意，柵絕緣層的厚度可大于或等于50nm且小于或等于500nm。在柵絕緣層110上形成以被柵絕緣層110覆蓋的柵電極層107可使用與源電極層103的材料類似的材料形成。隔著柵絕緣層110覆蓋柵電極層107的部分并且與源電極層103的部分接觸的氧化物半導(dǎo)體層111可使用包括以下氧化物半導(dǎo)體中的任一種的膜形成諸如In-Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體之類的四金屬氧化物；諸如In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、In-Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、In-Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、Al-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、以及Sn-Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體之類的三金屬氧化物；諸如In-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體、Zn-Mg-O基氧化物半導(dǎo)體、Sn-Mg-O基氧化物半導(dǎo)體、以及In-Mg-O基氧化物半導(dǎo)體之類的ニ金屬氧化物；In-0基氧化物半導(dǎo)體；Sn-0基氧化物半導(dǎo)體；以及Zn-O基氧化物半導(dǎo)體。具體而言，In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體在沒有電場(chǎng)時(shí)具有足夠高的電阻并且可實(shí)現(xiàn)充分小的截止?fàn)顟B(tài)電流。此外，In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體具有高場(chǎng)效應(yīng)遷移率，并且因此適合于用于作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶體管的半導(dǎo)體材料。例如，In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體是指含銦(In)、鎵(Ga)、以及鋅(Zn)的氧化物半導(dǎo)體，并且對(duì)其組分比沒有限制。對(duì)于氧化物半導(dǎo)體層，可使用由化學(xué)式InM03(Zn0)m(m>0)表示的薄膜。此處，M表示從Zn、Ga、Al、Mn和Co中選擇的ー種或多種金屬元素。例如，M可以是Ga、Ga和Al、Ga和Mn、Ga和Co等等。漏極擊穿電壓取決于氧化物半導(dǎo)體層的厚度；因此，為了増加漏極擊穿電壓，氧化物半導(dǎo)體層的厚度優(yōu)選較大并且可對(duì)應(yīng)于所需漏極擊穿電壓。例如，氧化物半導(dǎo)體層111的厚度大于或等于30nm且小于或等于I y m,由此可改進(jìn)產(chǎn)量。氧化物半導(dǎo)體層可通過(guò)使用金屬氧化物靶的濺射等形成。優(yōu)選的是，金屬氧化物靶中所含的金屬氧化物的相對(duì)密度(也稱為填充率)為大于或等于80%，優(yōu)選為大于或等于95%，更優(yōu)選為大于或等于99. 9 %。使用具有高相對(duì)密度的金屬氧化物靶有可能形成具有致密結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層。此處，優(yōu)選的是通過(guò)充分去除諸如氫之類的雜質(zhì)或充分供氧來(lái)高度提純氧化物半導(dǎo)體層111。具體地，例如，氧化物半導(dǎo)體層111中的氫濃度低于或等于5 X IO19原子/cm3，優(yōu)選低于或等于5 X IO18原子/cm3，更優(yōu)選低于或等于5 X IO17原子/cm3。注意，氧化物半導(dǎo)體層111中的氫濃度通過(guò)二次離子質(zhì)譜法(SIMS)來(lái)測(cè)量。以此方式，由于諸如氫之類的施主，通過(guò)充分降低氫濃度來(lái)高度提純并且其中缺陷能級(jí)被降低的氧化物半導(dǎo)體層111具有低載流子密度。因此，可通過(guò)使用這種經(jīng)高度提純的氧化物半導(dǎo)體層來(lái)獲取具有優(yōu)良截止?fàn)顟B(tài)電流特性的晶體管100。與氧化物半導(dǎo)體層111接觸的漏電極層113可使用與源電極層103和柵電極層 107的材料類似的材料形成。在漏電極層113上形成并且與漏電極層113接觸的保護(hù)絕緣層115可使用與柵絕緣層110的材料類似的材料形成。在此，將描述使用氧化物半導(dǎo)體形成的晶體管的漏極擊穿電壓特性。當(dāng)半導(dǎo)體中的電場(chǎng)達(dá)到某一閾值時(shí)，發(fā)生碰撞電離，由高電場(chǎng)加速的載流子碰撞耗盡層中的晶格，由此生成電子和空穴對(duì)。當(dāng)電場(chǎng)變得更高時(shí)，電場(chǎng)使由碰撞電離生成的電子和空穴對(duì)進(jìn)ー步加速，并且重復(fù)碰撞電離，從而導(dǎo)致其中電流以指數(shù)增加的雪崩擊穿。由于載流子(電子和空穴)具有大于或等于半導(dǎo)體的帶隙的動(dòng)能，因此發(fā)生碰撞電離。已知表示碰撞電離的可能性的碰撞電離系數(shù)與帶隙相關(guān)，并且碰撞電離在帶隙增加時(shí)不太可能發(fā)生。由于氧化物半導(dǎo)體的帶隙為大約3eV至3. 4eV,其大于硅的帶隙(大約I. IeV)，因此預(yù)期雪崩擊穿不太可能發(fā)生。因此，使用氧化物半導(dǎo)體形成的晶體管具有高的漏極擊穿電壓特性，并且在施加高電場(chǎng)時(shí)，預(yù)期導(dǎo)通狀態(tài)電流的指數(shù)式突然增加不太可能發(fā)生。接著，將描述使用氧化物半導(dǎo)體形成的晶體管的熱載流子退化。熱載流子退化是指晶體管特性的劣化，例如閾值電壓或柵泄漏的變化，這歸因于加速為快速的電子通過(guò)注入溝道中漏極附近的柵氧化膜變成固定電荷的現(xiàn)象，或者加速為快速的電子在柵絕緣膜和氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面處形成陷阱能級(jí)的現(xiàn)象。熱載流子退化的因素是溝道熱電子注入(CHE注入)以及漏極雪崩熱載流子注入(DAHC注入)。由于硅的帶隙較窄，因此電子可能由于雪崩擊穿而如雪崩般地生成，并且加速為如此快速以致于穿過(guò)阻擋層達(dá)到柵絕緣層的電子的數(shù)目増加。然而，本實(shí)施例中描述的氧化物半導(dǎo)體具有較寬的帶隙；因此雪崩擊穿不太可能發(fā)生，并且對(duì)熱載流子退化的抗性高于硅。如上所述，氧化物半導(dǎo)體層111使用具有優(yōu)良漏極擊穿電壓特性以及對(duì)熱載流子退化的優(yōu)良抗性的氧化物半導(dǎo)體形成；因此，本實(shí)施例中描述的晶體管100具有優(yōu)良的漏極擊穿電壓特性以及對(duì)熱載流子退化的優(yōu)良抗性。本實(shí)施例可與任何其它實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(實(shí)施例2)在本實(shí)施例中，將參考圖2A和2B描述晶體管200，晶體管200的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I中描述的晶體管100的結(jié)構(gòu)存在部分不同。圖2A是晶體管200的俯視圖，并且圖2B對(duì)應(yīng)于沿圖2A中的虛線C-D所取的截面圖。如圖2B所示，源電極層103設(shè)置在基板101上，并且柵絕緣層210a和210b以及柵電極層207a和207b設(shè)置在源電極層103上。柵絕緣層210a和210b覆蓋柵電極層207a和207b的上表面和底表面，并且與源電極層103接觸。此外，設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層211以覆蓋柵絕緣層210a和210b的部分并與電極層103的部分接觸。此外，漏電極層113設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層211上并與氧化物半導(dǎo)體層211接觸，并且保護(hù)絕緣層115設(shè)置在漏電極層113上并與漏電極層113接觸。 晶體管200與實(shí)施例I中的晶體管100的不同之處在于，柵電極層207a和柵電極層207b隔著氧化物半導(dǎo)體層211彼此面對(duì)，并且柵絕緣層210a和柵絕緣層210b隔著氧化物半導(dǎo)體層211彼此面對(duì)，即ー對(duì)柵電極層和ー對(duì)柵絕緣層設(shè)置有介于柵電極層之間和柵絕緣層之間的氧化物半導(dǎo)體層211。在晶體管200中，柵電極層207a和207b的部分與源電極層103和漏電極層113重疊，并且隔著柵絕緣層210a和210b覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層211。此外，晶體管200的氧化物半導(dǎo)體層211使用與氧化物半導(dǎo)體層111的材料相同的材料形成；因此，氧化物半導(dǎo)體層211是高度提純的氧化物半導(dǎo)體層并且是其中缺陷能級(jí)被降低的氧化物半導(dǎo)體層。在晶體管200中，柵電極層207a和207b的至少部分覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層211，并且可將足夠高的電場(chǎng)施加到氧化物半導(dǎo)體層211 ;因此，在氧化物半導(dǎo)體層211的較寬區(qū)域中形成溝道區(qū)。因此，大的漏電流可流過(guò)晶體管200。此外，使氧化物半導(dǎo)體層211的厚度較大，由此晶體管200可具有用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件所需的漏極擊穿電壓特性。此外，優(yōu)選的是柵電極層207a和207b以及柵絕緣層210a和210b各自具有梳形，以施加足夠高的電場(chǎng)至氧化物半導(dǎo)體層211的較寬區(qū)域。此外，本實(shí)施例中描述的氧化物半導(dǎo)體層211是高度提純的氧化物半導(dǎo)體層；因此，晶體管200可以是具有優(yōu)良截止?fàn)顟B(tài)電流特性的晶體管。本實(shí)施例中描述的基板101、源電極層103、柵絕緣層210a和210b、柵電極層207a和207b、氧化物半導(dǎo)體層211、以及漏電極層113可以使用與實(shí)施例I中類似的材料形成。本實(shí)施例可與任何其它實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。(實(shí)施例3)在本實(shí)施例中，將參考圖3A和3B描述晶體管300，晶體管300的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2中描述的晶體管200的結(jié)構(gòu)存在部分不同。圖3A是晶體管300的俯視圖，并且圖3B對(duì)應(yīng)于沿圖3A中的虛線E-F所取的截面圖。如圖3B所示，源電極層103設(shè)置在基板101上，并且氧化物半導(dǎo)體層311、柵絕緣層310a和310b、以及柵電極層307a和307b設(shè)置在源電極層103上。柵絕緣層310a和310b覆蓋柵電極層307a和307b的上表面和底表面。氧化物半導(dǎo)體層311與源電極層103接觸。柵絕緣層310a和310b以及柵電極層307a和307b的與源電極層103重疊的部分覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層311。此外，漏電極層113設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層311上，并且保護(hù)絕緣層115設(shè)置在漏電極層113上。晶體管300形成為柵電極層307a和柵絕緣層310a面對(duì)柵電極層307b和柵絕緣層310b，并且氧化物半導(dǎo)體層311設(shè)置在柵電極層307a和柵電極層307b之間以及柵絕緣層310a和柵絕緣層310b之間，即ー對(duì)柵電極層307a和307b設(shè)置有介于其間的氧化物半導(dǎo)體層311，并且ー對(duì)柵絕緣層310a和310b設(shè)置有介于其間的氧化物半導(dǎo)體層311。在晶體管300中，柵絕緣層310a和310b以及柵電極層307a和307b的與源電極層103重疊的部分覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層311。此外，晶體管300的氧化物半導(dǎo)體層311使用與氧化物半導(dǎo)體層111的材料相同的材料形成；因此，氧化物半導(dǎo)體層311是高度提純的氧化物半導(dǎo)體層并且是其中缺陷能級(jí)被降低的氧化物半導(dǎo)體層。
在晶體管300中，柵電極層307a和307b的部分覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層311，并且可將足夠高的電場(chǎng)施加到氧化物半導(dǎo)體層311 ;因此，在氧化物半導(dǎo)體層311的較寬區(qū)域中形成溝道區(qū)。因此，大的漏電流可流過(guò)晶體管300。此外，使氧化物半導(dǎo)體層311的厚度較大，由此晶體管300可具有用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件所需的漏極擊穿電壓特性。此外，優(yōu)選的是柵電極層307a和307b以及柵絕緣層310a和310b各自具有梳形，以施加足夠高的電場(chǎng)至氧化物半導(dǎo)體層311的較寬區(qū)域。此外，本實(shí)施例中描述的氧化物半導(dǎo)體層311是高度提純的氧化物半導(dǎo)體層；因此，晶體管300可以是具有優(yōu)良截止?fàn)顟B(tài)電流特性的晶體管。本實(shí)施例中描述的基板101、源電極層103、柵絕緣層310a和310b、柵電極層307a和307b、以及漏電極層113可以使用與實(shí)施例I中類似的材料形成。本實(shí)施例可與任何其它實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。(實(shí)施例4)在本實(shí)施例中，將描述具有多個(gè)單元的晶體管，在每個(gè)單元中，一對(duì)柵電極層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)，并且ー對(duì)柵絕緣層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)。作為示例，將參考圖4A和4B描述具有兩個(gè)單元的晶體管400，在每個(gè)單元中，ー對(duì)柵電極層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)，并且ー對(duì)柵絕緣層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)。圖4A是晶體管400的俯視圖，并且圖4B對(duì)應(yīng)于沿圖4A中的虛線G-H所取的截面圖。如圖4B和3B所示，晶體管400對(duì)應(yīng)于在氧化物半導(dǎo)體層411中具有兩個(gè)單元的晶體管，在每個(gè)單元中，實(shí)施例3中描述的晶體管300中ー對(duì)柵電極層307a和307b隔著氧化物半導(dǎo)體層311彼此面對(duì)，并且ー對(duì)柵絕緣層310a和310b隔著氧化物半導(dǎo)體層311彼此面對(duì)。在使晶體管300中氧化物半導(dǎo)體層311的厚度較大以獲得相對(duì)于大漏電流的漏極擊穿電壓的情況下，當(dāng)使用其中ー對(duì)柵電極層307a和307b隔著氧化物半導(dǎo)體層311彼此面對(duì)并且ー對(duì)柵絕緣層310a和310b隔著氧化物半導(dǎo)體層311彼此面對(duì)的ー個(gè)單元時(shí)，無(wú)法將足夠高的電場(chǎng)施加到氧化物半導(dǎo)體層311，并且無(wú)法形成寬溝道區(qū)。結(jié)果，存在無(wú)法獲得大漏電流的可能性。
因此，本實(shí)施例中描述的晶體管400具有兩個(gè)單元，在每個(gè)單元中，ー對(duì)柵電極層隔著氧化物半導(dǎo)體層411彼此面對(duì)，并且ー對(duì)柵絕緣層隔著氧化物半導(dǎo)體層411彼此面對(duì)。因此，即使在作為溝道區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層411的厚度較大時(shí)，足夠高的電場(chǎng)仍可施加到氧化物半導(dǎo)體層411，并且可形成寬溝道區(qū)，由此可獲得大漏電流。換言之，在晶體管400中，源電極層103設(shè)置在基板101上，并且氧化物半導(dǎo)體層411設(shè)置為與源電極層103接觸。此外，存在隔著氧化物半導(dǎo)體層411彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層407a和407b與隔著氧化物半導(dǎo)體層411彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層410a和410b的部分，以及隔著氧化物半導(dǎo)體層411彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層415a和415b與隔著氧化物半導(dǎo)體層411彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層417a和417b的部分；與源電極層103重疊的這些部分用氧化物半導(dǎo)體層411覆蓋。注意，柵絕緣層410a和410b覆蓋柵電極層407a和407b的上表面和底表面。柵絕緣層417a和417b覆蓋柵電極層415a和415b的上表面和底表面。此外，漏電極層113設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層411上，并且保護(hù)絕緣層115設(shè)置在漏電極層113上。
晶體管400具有兩個(gè)單元，在每個(gè)單元中，ー對(duì)柵電極層隔著氧化物半導(dǎo)體層411彼此面對(duì)，并且ー對(duì)柵絕緣層隔著氧化物半導(dǎo)體層411彼此面對(duì)。在晶體管400中，柵電極層407a和407b、柵絕緣層410a和410b、柵電極層415a和415b、和柵絕緣層417a和417b的與源電極層103和漏電極層113重疊的諸部分用氧化物半導(dǎo)體層411覆蓋。此外，晶體管400的氧化物半導(dǎo)體層411使用與氧化物半導(dǎo)體層111的材料相同的材料形成；因此，氧化物半導(dǎo)體層411是高度提純的氧化物半導(dǎo)體層并且是其中缺陷能級(jí)被降低的氧化物半導(dǎo)體層。在晶體管400中，柵電極層407a、407b、415a和415b的部分用氧化物半導(dǎo)體層411覆蓋，并且可將足夠高的電場(chǎng)施加到氧化物半導(dǎo)體層411 ;因此，在氧化物半導(dǎo)體層411的較寬區(qū)域中形成溝道區(qū)。因此，大的漏電流可流過(guò)晶體管400。此外，使氧化物半導(dǎo)體層411的厚度較大，由此晶體管400可具有用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件所需的漏極擊穿電壓特性。此外，優(yōu)選的是柵電極層407a和407b、柵絕緣層410a和410b、柵電極層415a和415b、以及柵絕緣層417a和417b各自具有梳形，以施加足夠高的電場(chǎng)至氧化物半導(dǎo)體層411的較寬區(qū)域。此外，本實(shí)施例中描述的氧化物半導(dǎo)體層411是高度提純的氧化物半導(dǎo)體層；因此，晶體管400可以是具有優(yōu)良截止?fàn)顟B(tài)電流特性的晶體管。本實(shí)施例中描述的基板101、源電極層103、柵絕緣層410a、410b、417a和417b、柵電極層407a、407b、415a和415b、以及漏電極層113可以使用與實(shí)施例I中類似的材料形成。雖然在本實(shí)施例中描述了其中使用兩個(gè)單元的實(shí)施例，在每個(gè)單元中ー對(duì)柵電極層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)并且ー對(duì)柵絕緣層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)，但是對(duì)隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的柵電極層對(duì)的數(shù)目以及隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的柵絕緣層對(duì)的數(shù)目沒有特定限制，并且這些對(duì)的數(shù)目可以根據(jù)氧化物半導(dǎo)體層的厚度適當(dāng)?shù)卮_定，以使足夠高的電場(chǎng)施加到氧化物半導(dǎo)體層。本實(shí)施例可與任何其它實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(實(shí)施例5)在本實(shí)施例中，將參考圖5A和5B描述具有如此結(jié)構(gòu)的晶體管500，其中覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層設(shè)置在隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層之間以及隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層之間。此外，將描述具有如此結(jié)構(gòu)的晶體管，其中設(shè)置多個(gè)單元(在每個(gè)單元中，ー對(duì)柵電極層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)并且ー對(duì)柵絕緣層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì))，并且覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層設(shè)置在該對(duì)柵電極層之間以及該對(duì)柵絕緣層之間。作為示例，將參考圖6A和6B描述具有如此結(jié)構(gòu)的晶體管600，其中設(shè)置兩個(gè)單元(在每個(gè)單元中，ー對(duì)柵電極層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)并且ー對(duì)柵絕緣層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì))，并且覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層設(shè)置在該對(duì)柵電極層之間以及該對(duì)柵絕緣層之間。圖5A是晶體管500的俯視圖，并且圖5B對(duì)應(yīng)于沿圖5A中的虛線I-J所取的截面圖。注意，當(dāng)描述晶體管500時(shí)，與晶體管300中相同的部分用與晶體管300的描述中所用的共同附圖標(biāo)記來(lái)表示。 如圖5B和圖3B所示，在晶體管500中，覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層311的導(dǎo)電層520設(shè)置在實(shí)施例3中描述的晶體管300中的隔著氧化物半導(dǎo)體層311彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層307a和307b之間以及隔著氧化物半導(dǎo)體層311彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層310a和310b之間。晶體管500的其它結(jié)構(gòu)與晶體管300的相同。在作為晶體管300中的溝道區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層311形成為較厚的情況下，氧化物半導(dǎo)體層311可能通過(guò)應(yīng)カ分離。此外，在晶體管300的疊層結(jié)構(gòu)中的氧化物半導(dǎo)體層311的較厚部分中產(chǎn)生變形(凹痕)，由此氧化物半導(dǎo)體層311可能分離。因此，如在本實(shí)施例中，覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層311的導(dǎo)電層520形成在隔著氧化物半導(dǎo)體層311彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層307a和307b之間以及在隔著氧化物半導(dǎo)體層311彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層310a和310b之間。因此，即使在作為溝道區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層311形成為較厚的情況下，氧化物半導(dǎo)體層311的應(yīng)カ被減輕，由此可防止氧化物半導(dǎo)體層311的分離。此外，氧化物半導(dǎo)體層311的較厚部分中形成的變形(凹痕)被釋放，并且晶體管300的疊層結(jié)構(gòu)接近于平坦形狀。因此，也可防止氧化物半導(dǎo)體層311的分離。導(dǎo)電層520可使用與實(shí)施例I中描述的源電極層103、柵電極層107或漏電極層113的材料類似的材料形成。此外，導(dǎo)電層520在彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層307a和307b形成的同時(shí)形成。接著，將參考圖6A和6B描述具有如此結(jié)構(gòu)的晶體管600，其中設(shè)置兩個(gè)單元(在每個(gè)單元中，ー對(duì)柵電極層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)并且ー對(duì)柵絕緣層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì))，并且形成為覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層設(shè)置在各個(gè)單元中(在每個(gè)單元中設(shè)置ー對(duì)柵電極層和ー對(duì)柵絕緣層)。圖6A是晶體管600的俯視圖，并且圖6B對(duì)應(yīng)于沿圖6A中的虛線K-L所取的截面圖。注意，當(dāng)描述晶體管600時(shí)，與晶體管400中相同的部分用與晶體管400的描述中所用的共同附圖標(biāo)記來(lái)表示。在作為晶體管400中的溝道區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層411形成為較厚的情況下，氧化物半導(dǎo)體層411可能通過(guò)應(yīng)カ分離。此外，在晶體管400的疊層結(jié)構(gòu)中的氧化物半導(dǎo)體層411的較厚部分中生成變形(凹痕)，由此漏電極層411可能分離。
因此，如圖6B所示，覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層411的導(dǎo)電層620形成在其中設(shè)置ー對(duì)柵電極層和一對(duì)柵絕緣層的単元中，并且覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層411的導(dǎo)電層622形成在其中設(shè)置ー對(duì)柵電極層和一對(duì)柵絕緣層的単元中。因此，即使在作為溝道區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層411形成為較厚的情況下，氧化物半導(dǎo)體層411的應(yīng)カ被減輕，由此可防止氧化物半導(dǎo)體層411的分離。此外，氧化物半導(dǎo)體層411的較厚部分中形成的變形(凹痕)被釋放，并且晶體管400的疊層結(jié)構(gòu)接近于平坦形狀。因此，也可防止氧化物半導(dǎo)體層411的分離。導(dǎo)電層620和導(dǎo)電層622各自可使用與實(shí)施例I中描述的源電極層103、柵電極層107或漏電極層113的材料類似的材料形成。此外，導(dǎo)電層620和導(dǎo)電層622在彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層407a和407b以及彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層415a和415b形成的同時(shí)形成。在晶體管500中，柵電極層307a和307b的部分用氧化物半導(dǎo)體層311覆蓋，并且可將足夠高的電場(chǎng)施加到氧化物半導(dǎo)體層311 ;因此，在氧化物半導(dǎo)體層311的較寬區(qū)域中形成溝道區(qū)。因此，大的漏電流可流過(guò)晶體管500。在晶體管600中，柵電極層407a、407b、415a和415b的部分用氧化物半導(dǎo)體層411 覆蓋，并且可將足夠高的電場(chǎng)施加到氧化物半導(dǎo)體層411 ;因此，在氧化物半導(dǎo)體層411的較寬區(qū)域中形成溝道區(qū)。因此，大的漏電流可流過(guò)晶體管600。此外，使氧化物半導(dǎo)體層311的厚度和氧化物半導(dǎo)體層411的厚度較大，由此晶體管500和晶體管600可具有用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件所需的漏極擊穿電壓特性。此外，優(yōu)選的是柵電極層和柵絕緣層各自具有梳形，以施加足夠高的電場(chǎng)至氧化物半導(dǎo)體層311和氧化物半導(dǎo)體層411的較寬區(qū)域。本實(shí)施例可與任何其它實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。(實(shí)施例6)在本實(shí)施例中，將參考圖7A和7B以及圖8A和8B來(lái)描述晶體管700和晶體管800。在實(shí)施例I至5中，各個(gè)柵電極層和柵絕緣層的優(yōu)選形狀為梳形；然而，柵電極層可具有包圍氧化物半導(dǎo)體層的環(huán)形，如圖7A和7B以及圖8A和8B所示。此外，考慮到如實(shí)施例5中所述在氧化物半導(dǎo)體層形成為較厚的情況下產(chǎn)生的影響(例如，氧化物半導(dǎo)體層的較厚部分通過(guò)應(yīng)カ分離)，覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層可形成在形成為環(huán)形的柵電極層和柵絕緣層的內(nèi)部，如圖8B所示。換言之，在實(shí)施例I至5中，柵電極層可具有環(huán)形。此外，柵電極層和柵絕緣層不限于ー個(gè)單元，在該單元中一對(duì)柵電極層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)并且ー對(duì)柵絕緣層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)?？尚纬啥鄠€(gè)單元，這在作為溝道區(qū)的氧化物半導(dǎo)體層形成為較厚的情況下是優(yōu)選的；因此，足夠高的電場(chǎng)可施加到較厚的氧化物半導(dǎo)體層。首先，作為示例，將描述晶體管700，其中設(shè)置形成為環(huán)形的ー個(gè)柵電極層和ー個(gè)柵絕緣層，并且柵電極層和柵絕緣層的上表面和底表面用氧化物半導(dǎo)體層覆蓋。圖7A是晶體管700的俯視圖，并且圖7B對(duì)應(yīng)于沿圖7A中的虛線M-N所取的截面圖。換言之，在本實(shí)施例中描述的圖7B的晶體管中，源電極層103形成在基板101上，并且氧化物半導(dǎo)體層711設(shè)置為與源電極層103接觸。柵電極層707和柵絕緣層710形成為環(huán)形以包圍氧化物半導(dǎo)體層711，并且氧化物半導(dǎo)體層711與覆蓋柵電極層707的上表面和底表面的柵絕緣層710接觸。此外，漏電極層113設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層711上。在晶體管700中，柵電極層707和柵絕緣層710的與源電極層103和漏電極層113重疊的部分以與實(shí)施例I至5中描述的晶體管類似的方式嵌入氧化物半導(dǎo)體層711中。接著，圖8A是晶體管800的俯視圖，并且圖8B對(duì)應(yīng)于沿圖8A中的虛線0_P所取的截面圖。作為本實(shí)施例中描述的圖8A和8B的晶體管800，為晶體管700將導(dǎo)電層820設(shè)置在形成為環(huán)形以包圍氧化物半導(dǎo)體層711的柵電極層707和柵絕緣層710的內(nèi)部。在晶體管800中，為晶體管700設(shè)置導(dǎo)電層820的效果與實(shí)施例5中描述的設(shè)置導(dǎo)電層520、導(dǎo)電層620和導(dǎo)電層622的效果類似。此外，晶體管700和晶體管800的每ー個(gè)中的基板101、源電極層103、氧化物半導(dǎo)體層711、柵電極層707、柵絕緣層710和漏電極層113可使用實(shí)施例I中描述的材料形成。此外，晶體管800中的導(dǎo)電層820在柵電極層707形成的同時(shí)形成；因此，導(dǎo)電層820使用與柵電極層707的材料相同的材料形成。
在晶體管700和晶體管800中，柵電極層707的部分用氧化物半導(dǎo)體層711覆蓋，并且可將足夠高的電場(chǎng)施加到氧化物半導(dǎo)體層711 ;因此，在氧化物半導(dǎo)體層711的較寬區(qū)域中形成溝道區(qū)。因此，大的漏電流可流過(guò)晶體管700。此外，使氧化物半導(dǎo)體層711的厚度較大，由此晶體管700和晶體管800可具有用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件所需的漏極擊穿電壓特性。本實(shí)施例可與任何其它實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。(實(shí)施例7)在本實(shí)施例中，將描述用于制造晶體管100和晶體管200的方法。首先，將參考圖9A至9C描述用于制造晶體管100的方法。在基板101上形成基底絕緣層。通過(guò)該エ藝，可防止玻璃基板中的雜質(zhì)進(jìn)入要形成的晶體管。注意，為了方便，在圖9A至9C中未示出基底絕緣層。基底絕緣層可通過(guò)濺射法、CVD法、涂敷法等形成。注意，當(dāng)基底絕緣層通過(guò)濺射法形成時(shí)，基底絕緣層優(yōu)選在去除處理腔中殘留的氫、水、羥基、氫化物等的同時(shí)形成。這是為了防止在基底絕緣層中含有氫、水、羥基、氫化物等。優(yōu)選使用截留真空泵以去除處理腔中殘留的氫、水、羥基、氫化物等。作為截留真空泵，例如，優(yōu)選使用低溫泵、離子泵、或鈦升華泵。排氣單元可以是設(shè)置有冷阱的渦輪泵。從用低溫泵排氣的處理腔中去除氫、水、羥基、氫化物等；因此，當(dāng)在處理腔中形成基底絕緣層時(shí)，可降低基底絕緣層中所含的雜質(zhì)濃度。作為用于形成基底絕緣層的濺射氣體，優(yōu)選使用高純度氣體，其中諸如氫、水、羥基或氫化物之類的雜質(zhì)被減小到雜質(zhì)濃度以單位“ppm”或“ppb”來(lái)表示的水平。在本實(shí)施例中，以如下方式將氧化硅膜形成為基板101上的基底絕緣層將基板101引入處理腔，將從中去除了氫、水、羥基、氫化物等的含有高純度氧的濺射氣體引入處理腔，并且使用硅靶。注意，當(dāng)形成基底絕緣層時(shí)，可加熱基板101。當(dāng)使用例如疊層結(jié)構(gòu)形成基底絕緣層時(shí)，在氧化硅膜和基板之間通過(guò)使用硅靶和從中去除了氫、水、羥基、氫化物等的含有高純度氮的濺射氣體來(lái)形成氮化硅膜。同樣在這種情況下，優(yōu)選的是，氮化硅膜在以類似于氧化硅膜的情形的方式去除處理腔中殘留的氫、水、輕基、氫化物等的同時(shí)形成。注意，在該エ藝中，可加熱基板101。
在將氮化硅膜和氧化硅膜堆疊為基底絕緣層的情況下，可使用共同的硅靶在同一處理腔中形成氮化硅膜和氧化硅膜。首先，以如下方式形成氮化硅膜引入含有氮的濺射氣體并使用安裝在處理腔上的硅靶。然后，以如下方式形成氧化硅膜將氣體切換為含有氧的濺射氣體并使用同一硅靶。氮化硅膜和氧化硅膜可在不暴露于空氣的情況下連續(xù)形成；因此，可防止諸如氫、水、羥基或氫化物之類的雜質(zhì)附著到氮化硅膜的表面。然后，在基底絕緣層上形成源電極層103。首先，通過(guò)濺射法在基板101上形成導(dǎo)電膜，濺射法是物理汽相沉積法(PVD法)、化學(xué)汽相沉積法(CVD法)或真空蒸鍍法。在第一光刻步驟中在導(dǎo)電膜上形成抗蝕劑掩模，并且使用抗蝕劑掩模在導(dǎo)電膜上進(jìn)行第一蝕亥IJ，由此形成源電極層103?；蛘?，通過(guò)印刷法或噴墨法來(lái)形成源電極層103，而不使用光刻步驟，從而可減少步驟數(shù)。注意，源電極層103的端部?jī)?yōu)選具有楔形，因?yàn)榭筛倪M(jìn)稍后形成的柵絕緣層的覆蓋。在本實(shí)施例中，作為將成為源電極層103的導(dǎo)電膜，通過(guò)濺射法將50nm厚的鈦膜、IOOnm厚的鋁膜和50nm厚的鈦膜以該次序?qū)盈B，并且使用在第一光刻步驟中形成的抗蝕劑掩模進(jìn)行第一蝕刻，由此形成源電極層103。
接著，在源電極層103上形成將成為柵絕緣層110的第一絕緣膜104。通過(guò)濺射法形成將成為柵絕緣層110的第一絕緣膜104，由此可降低絕緣膜104中的氫濃度。在通過(guò)濺射法形成氧化硅膜的情況下，硅靶或石英靶被用作靶，并且氧氣、或者氧氣和氬氣的混合氣體被用作濺射氣體。第一絕緣膜104優(yōu)選形成為使得氫濃度降低。第一絕緣膜104可使用與用于形成基底絕緣層的方法類似的方法形成。例如，使用從中去除氫、水、羥基、氫化物等的含有高純度氧的濺射氣體形成第一絕緣膜104，或者第一絕緣膜104在去除處理腔中殘留的氫、水、羥基、氫化物等的同時(shí)形成。此外，在形成第一絕緣膜104之前優(yōu)選執(zhí)行預(yù)熱處理，從而移除殘留在濺射裝置內(nèi)壁上、靶表面上、或靶材料內(nèi)部的水分或氫。在預(yù)熱處理之后，基板或?yàn)R射裝置被冷卻。然后，在不暴露于空氣的情況下形成第一絕緣膜104。注意，在本實(shí)施例中，形成厚度為IOOnm的氧化硅膜。第一絕緣膜104可具有疊層結(jié)構(gòu)。例如，可使用疊層結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)濺射法，形成厚度大于或等于5nm且小于或等于300nm的氧化硅膜(SiOx (x>0))，并且在氧化硅膜上形成厚度大于或等于50nm且小于或等于200nm的氮化硅膜(SiNy(y>0))。接著，在第一絕緣膜104上形成柵電極層107。柵電極層107可用與源電極層103的方式類似的方式來(lái)形成。首先，在第一絕緣膜104上形成導(dǎo)電膜，在第二光刻步驟中形成抗蝕劑掩模，并且使用抗蝕劑掩模在導(dǎo)電膜上進(jìn)行第二蝕刻，由此可形成柵電極層107。在本實(shí)施例中，在通過(guò)濺射法形成厚度為150nm的鈦膜之后，通過(guò)光刻步驟和蝕刻步驟形成柵電極層107。通過(guò)形成柵電極層107的步驟，也可同時(shí)形成柵極引線。在第一絕緣膜104和柵電極層107上形成將成為柵絕緣層110的第二絕緣膜106。第二絕緣膜106可以與第一絕緣膜104的方式類似的方式形成。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射法形成厚度為IOOnm的氧化硅膜。至此的諸步驟在圖9A中示出。接著，在第三光刻步驟中形成抗蝕劑掩模以暴露源電極層103的部分，并且使用抗蝕劑掩模蝕刻第一絕緣膜104和第二絕緣膜106，由此形成柵絕緣層110。接著，形成將與源電極層103的部分和柵絕緣層110接觸的島形氧化物半導(dǎo)體層。然后，形成與島形氧化物半導(dǎo)體層接觸的漏電極層113。
首先，通過(guò)濺射法、涂敷法、印刷法等在源電極層103的部分和柵絕緣層110上形成氧化物半導(dǎo)體膜。接著，在氧化物半導(dǎo)體膜上形成將成為漏電極層113的導(dǎo)電膜。在本實(shí)施例中，通過(guò)濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜。作為預(yù)處理，優(yōu)選的是通過(guò)直至并包括圖9A的步驟的諸步驟形成的基板在濺射裝置的預(yù)熱腔中進(jìn)行預(yù)熱，并且消除并去除附著于基板101的諸如氫、水、羥基或氫化物之類的雜質(zhì)以使氧化物半導(dǎo)體膜中包含盡可能少的氫。作為設(shè)置在預(yù)熱腔中的排氣單元，低溫泵是優(yōu)選的。注意，可省略該預(yù)熱處理。可對(duì)其上已形成源電極層103但尚未形成柵絕緣層110的基板101，或者對(duì)其上尚未形成在稍后步驟中形成的漏電極層113的基板101執(zhí)行該預(yù)熱步驟。注意，在通過(guò)濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜之前，優(yōu)選進(jìn)行其中通過(guò)引入氬氣生成等離子體的反濺射，并且去除附著于源電極層103的部分和柵絕緣層110的表面的氧化物膜和粒子，從而可降低柵絕緣層110和氧化物半導(dǎo)體膜之間以及源電極層103的部分和氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面處的阻杭。反濺射是指其中在不向靶側(cè)施加電壓的情況下，使用高頻電源在氬氣氣氛中向基板側(cè)施加電壓并在基板附近產(chǎn)生等離子體來(lái)使表面改性的方 法。注意，可使用氮?dú)鈿夥?、氦氣氣氛等?lái)代替氬氣氣氛。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用氧化物半導(dǎo)體靶的濺射法來(lái)形成氧化物半導(dǎo)體膜?？稍谙∮袣怏w(通常是氬氣)氣氛、氧氣氣氛、或稀有氣體(通常是氬氣)和氧氣的氣氛中通過(guò)濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜。當(dāng)采用濺射法時(shí)，可使用含有大于或等于2wt% (重量百分比)且小于或等于IOwt^的SiO2的靶。作為用于形成氧化物半導(dǎo)體膜的濺射氣體，優(yōu)選使用高純度氣體，其中諸如氫、水、羥基或氫化物之類的雜質(zhì)被減小到雜質(zhì)濃度以單位“ppm”或“ppb”來(lái)表示的水平。作為本實(shí)施例中所用的氧化物半導(dǎo)體層靶的示例，可使用包含In、Ga以及Zn的氧化物半導(dǎo)體IE(組分比為In2O3:Ga2O3:ZnO=I: I: I [摩爾比]、即In:Ga:Zn=I: 1:0. 5[摩爾比])。作為包含In、Ga和Zn的氧化物半導(dǎo)體靶，也可使用組分比為In:Ga:Zn=l: I: I [摩爾比]或In:Ga:Zn=l:l:2[摩爾比]的靶。氧化物半導(dǎo)體靶的填充率高于或等于90%且低于或等于100%，優(yōu)選高于或等于95%且低于或等于99. 9%。使用具有較高填充率的氧化物半導(dǎo)體靶形成的氧化物半導(dǎo)體膜是致密的。在In-Zn-O基材料用作氧化物半導(dǎo)體的情況下,祀因此具有原子比In:Zn=50:1至1:2(摩爾比 In2O3:Zn0=25:1 至 1:4)、優(yōu)選原子比 In:Zn=20:1 至 1:1(摩爾比 In2O3:ZnO=IO: I至1:2)、進(jìn)一步優(yōu)選原子比In:Zn=15:1至I. 5:1 (摩爾比In203:Zn0=15:2至3:4)的組分比。例如，在用于形成原子比In Zn O=X Y Z的In-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體的靶中，滿足Z>1. 5X+Y的關(guān)系。以如下方式在源電極層103和柵絕緣層110上形成氧化物半導(dǎo)體膜在基板保持在保持為減壓狀態(tài)的處理腔中并且處理腔中殘留的水分被去除的同時(shí)，將從中去除氫、水、羥基、氫化物等的濺射氣體引入處理腔并將金屬氧化物用作靶。優(yōu)選使用截留真空泵來(lái)去除處理腔中殘留的氫、水、羥基、氫化物等。例如，優(yōu)選地使用低溫泵、離子泵、或鈦升華泵。排氣單元可以是設(shè)置有冷阱的渦輪泵。例如，使用低溫泵從處理腔中排出氫、水、羥基、氫化物等(更優(yōu)選地，包括含有碳原子的化合物)。因此，可降低在該腔中形成的氧化物半導(dǎo)體膜中所含的雜質(zhì)濃度。氧化物半導(dǎo)體膜可在加熱基板的同時(shí)形成。
在本實(shí)施例中，作為膜形成條件的示例，采用以下條件基板101和靶之間的距離為170mm ;基板溫度為250° C ;壓カ是0. 4Pa ;直流(DC)功率是0. 5kff ;并且氣氛包含氬氣，或者氣氛包含氧氣和氬氣.注意，優(yōu)選使用脈沖直流(DC)電源，在這種情況下可減少灰塵并且厚度可以是均勻的。氧化物半導(dǎo)體膜的厚度優(yōu)選大于或等于50nm且小于或等于500nm。在本實(shí)施例中,氧化娃半導(dǎo)體膜的厚度為lOOnm。注意,氧化物半導(dǎo)體膜的適當(dāng)厚度取決于要用于氧化物半導(dǎo)體層111的氧化物半導(dǎo)體材料而不同；因此，厚度可根據(jù)氧化物半導(dǎo)體材料而適當(dāng)?shù)卮_定。將成為漏電極層113的導(dǎo)電層可用與源電極層103的方式類似的方式來(lái)形成。在本實(shí)施例中，作為將成為漏電極層113的導(dǎo)電膜，50nm厚的鈦膜、IOOnm厚的鋁膜和50nm厚的鈦膜以該次序?qū)盈B。接著，在第四光刻步驟中在導(dǎo)電膜上形成抗蝕劑掩模，使用抗蝕劑掩模蝕刻將成為漏電極層113的導(dǎo)電膜和將成為島形氧化物半導(dǎo)體層的氧化物半導(dǎo)體膜，由此形成漏電極層113和島形氧化物半導(dǎo)體層。通過(guò)使用噴墨法形成抗蝕劑掩模來(lái)代替在第四光刻步驟中形成的抗蝕劑掩模，可減少步驟數(shù)。注意，在此導(dǎo)電膜和氧化物半導(dǎo)體膜的蝕刻可使用干 法蝕刻或濕法蝕刻，或者使用干法蝕刻和濕法蝕刻兩者來(lái)進(jìn)行。根據(jù)材料適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(例如，蝕刻劑、蝕刻時(shí)間和溫度)，以形成具有所需形狀的漏電極層113和島形氧化物半導(dǎo)體層。例如，可通過(guò)濕法蝕刻將導(dǎo)電膜處理成漏電極層113 ;然后可使用漏電極層113作為掩模通過(guò)干法蝕刻將氧化物半導(dǎo)體膜處理成島形氧化物半導(dǎo)體層。作為用于氧化物半導(dǎo)體膜的濕法蝕刻的蝕刻劑，可使用磷酸、醋酸以及硝酸的混合溶液、氨雙氧水混合物(3Iwt%的雙氧水28Wt%的氨水水=5:2:2(體積比))等。另外，還可使用 IT007N (由 KANTO 化學(xué)公司(KANTO CHEMICAL CO.，INC.)生產(chǎn))。在濕法蝕刻之后，通過(guò)清洗將蝕刻劑與蝕刻掉的材料一起去除。可提純包括蝕刻劑和蝕刻掉的材料的廢液，并且可重新使用該材料。當(dāng)在蝕刻之后從廢液收集氧化物半導(dǎo)體膜中所包含的諸如銦之類的材料、并重新使用該材料吋，可有效地使用資源，并且可降低成本。作為用于氧化物半導(dǎo)體膜的干法蝕刻的蝕刻氣體，優(yōu)選使用含氯氣體(諸如氯氣(Cl2)、三氯化硼(BC13)、四氯化硅(SiCl4)、或四氯化碳(CCl4)之類的氯基氣體)?；蛘?，可使用含氟氣體(諸如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)、或三氟甲烷(CHF3)之類的氟基氣體)、溴化氫(HBr)、氧氣(O2)、添加了諸如氦氣(He)或氬氣(Ar)之類的稀有氣體的這些氣體中的任ー種等。作為干法蝕刻法，可使用平行板反應(yīng)離子蝕刻(RIE)法或感應(yīng)耦合等離子體(ICP)蝕刻法。為了將膜蝕刻成所需形狀，可適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(施加到線圈狀電極的電功率量、施加到基板側(cè)上的電極的電功率量、基板側(cè)上電極的溫度等)。至此的諸步驟在圖9B中示出。接著，島形氧化物半導(dǎo)體層經(jīng)受熱處理。熱處理的溫度高于或等于400° C且低于或等于750° C、優(yōu)選高于或等于400° C且低于基板的應(yīng)變點(diǎn)。在此，將基板引入作為ー種熱處理裝置的電爐，并且在諸如氮?dú)饣蛳∮袣怏w之類的惰性氣體氣氛中在450°C對(duì)島形氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理達(dá)一小吋。然后，氧化物半導(dǎo)體層不暴露于空氣；因此，可防止氫、水、羥基、氫化物等進(jìn)入島形氧化物半導(dǎo)體層。結(jié)果，可獲得其氫濃度降低的高度提純的氧化物半導(dǎo)體層111。即，可通過(guò)熱處理進(jìn)行島形氧化物半導(dǎo)體層的脫水和脫氫中的至少ー種。注意,優(yōu)選在熱處理中，在氮?dú)饣蛘咧T如氦氣、氖氣或氬氣之類的稀有氣體中不包含氫、水、羥基、氫化物等?；蛘?，引入熱處理裝置的氮?dú)饣蛳∮袣怏w(諸如氦氣、氖氣、或氬氣)的純度優(yōu)選高于或等于6N (99. 9999%)、更優(yōu)選高于或等于7N (99. 99999%) (S卩，雜質(zhì)濃度低于或等于lppm、優(yōu)選低于或等于0. lppm)o此外，對(duì)島形氧化物半導(dǎo)體層執(zhí)行的熱處理可在對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜和將成為柵電極層113的導(dǎo)電層進(jìn)行的第四光刻步驟之前進(jìn)行。在此情況下，在熱處理之后，將基板從熱處理裝置中取出，并且執(zhí)行第四光刻步驟?；蛘?，熱處理可在將成為漏電極層113的導(dǎo)電膜在氧化物半導(dǎo)體膜上形成之前執(zhí)行。接著,形成保護(hù)絕緣層115。使用氧化物絕緣膜(諸如,氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜或氧氮化鋁膜)或氮化物絕緣膜(諸如，氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化鋁膜、氮氧化鋁膜)來(lái)形成保護(hù)絕緣膜115?；蛘撸蓪盈B氧化物絕緣膜和氮化物絕緣膜。保護(hù)絕緣層115 可用與第一絕緣膜104和第二絕緣膜106類似的方式形成。在形成保護(hù)絕緣層115之后，可在高于或等于100° C且低于或等于200° C的溫度下在空氣中進(jìn)一步進(jìn)行熱處理達(dá)長(zhǎng)于或等于I小時(shí)且短于或等于30小吋。在該情況下，該熱處理可被稱為第二熱處理，并且其中進(jìn)行脫水或脫氫中的至少ー種的熱處理可被稱為第一熱處理。通過(guò)第二熱處理可改進(jìn)晶體管100的可靠性。至此的諸步驟在圖9C中示出。通過(guò)以上エ藝，可形成包括經(jīng)高度提純且其氫濃度被降低的氧化物半導(dǎo)體層111的晶體管100。因此，通過(guò)本實(shí)施例中描述的制造方法，可形成如實(shí)施例I中所描述的其中大的漏電流可流動(dòng)并且具有高漏極擊穿電壓特性的晶體管100。在此，將參考圖IOA和IOB描述用于制造晶體管200的方法。當(dāng)在用于制造晶體管100的方法中形成柵電極層107時(shí)，作為晶體管200，進(jìn)行光刻步驟，并且用這種方式形成抗蝕劑掩模，使得用作柵電極層207a和207b的導(dǎo)電膜彼此面對(duì)。使用抗蝕劑掩模蝕刻導(dǎo)電膜，由此可形成彼此面對(duì)的柵電極層207a和207b (參見圖10A)。然后，適當(dāng)?shù)貓?zhí)行本實(shí)施例中描述的步驟，由此可形成實(shí)施例2中描述的晶體管200 (參見圖10B)。本實(shí)施例可與任何其它實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。(實(shí)施例8)在本實(shí)施例中，將描述用于制造晶體管300、晶體管400和晶體管700的方法。首先，將參考圖IlA至IlD描述晶體管300。類似于實(shí)施例7中的基板可用作基板101。然后，基底絕緣層和源電極層103以與實(shí)施例7中類似的方式形成。接著，在源電極層103上形成氧化物半導(dǎo)體層308 (見圖11A)。將成為氧化物半導(dǎo)體層308的第一氧化物半導(dǎo)體膜可用與實(shí)施例7中類似的方式形成。在此，在源電極層103上形成厚度為IOOnm的In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體膜。然后，執(zhí)行光刻步驟，并且蝕刻第一氧化物半導(dǎo)體膜，由此形成氧化物半導(dǎo)體層308。光刻步驟和蝕刻步驟可用與實(shí)施例7中類似的方式執(zhí)行。接著，在氧化物半導(dǎo)體層308上形成彼此面對(duì)并且覆蓋有柵絕緣層310a和310b的柵電極層307a和307b。彼此面對(duì)的柵電極層307a和307b以及柵絕緣層310a和310b可用實(shí)施例7中描述的方法形成(參見圖11B)。接著，在氧化物半導(dǎo)體層308的部分以及柵絕緣層310a和310b上形成第二氧化物半導(dǎo)體膜。第二氧化物半導(dǎo)體膜用與第一氧化物半導(dǎo)體膜類似的方式形成。在本實(shí)施例中，將In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體膜形成至lOOnm。此外，用與實(shí)施例7類似的方式在第二氧化物半導(dǎo)體膜上形成將成為漏電極層113的導(dǎo)電膜。在此，50nm厚的鈦膜、IOOnm厚的鋁月旲和50nm厚欽I旲以該次序?qū)又谩?zhí)行光刻步驟和蝕刻步驟。然后，執(zhí)行其中進(jìn)行脫水和脫氫中的至少ー種的熱處理，由此形成氧化物半導(dǎo)體層311和漏電極層113(參見圖11C)。在此，光刻步驟和蝕刻步驟可用實(shí)施例7中描述的方法進(jìn)行。通過(guò)該步驟，結(jié)構(gòu)包括隔著氧化物半導(dǎo)體層311彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層307a和307b以及隔著氧化物半導(dǎo)體層311彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層310a和310b，這是實(shí)施例3中描述的晶體管300的特征。熱處理可通過(guò)與實(shí)施例7中類似的方法執(zhí)行，并且熱處理也可在與實(shí)施例7中描述的時(shí)刻相同的時(shí)刻進(jìn)行。
接著，保護(hù)絕緣層115用與實(shí)施例7中類似的方式形成，并且進(jìn)ー步適當(dāng)?shù)貓?zhí)行實(shí)施例7中描述的第二熱處理，由此可形成實(shí)施例3中描述的晶體管300 (參見圖11D)。在此，將參考圖12A至12D描述用于制造實(shí)施例4中描述的晶體管400的方法。在形成本實(shí)施例中描述的氧化物半導(dǎo)體層311之后(參見圖12A)，在氧化物半導(dǎo)體層311上形成絕緣膜401和稍后將用作柵電極層415a和415b的導(dǎo)電膜403 (參見圖12B)。然后，通過(guò)執(zhí)行光刻步驟和蝕刻步驟形成柵電極層415a和415b。此后，形成絕緣膜以覆蓋柵絕緣層417a和417b，并且執(zhí)行光刻步驟和蝕刻步驟，由此可形成柵絕緣層417a和417b (參見圖12C)。注意，對(duì)于柵電極層415a和415b以及柵絕緣層417a和417b的詳細(xì)描述，適當(dāng)?shù)貐⒁妼?shí)施例7中的描述。接著，在氧化物半導(dǎo)體層311上進(jìn)ー步形成第三氧化物半導(dǎo)體膜，并且執(zhí)行光刻步驟和蝕刻步驟，由此形成氧化物半導(dǎo)體層411。第三氧化物半導(dǎo)體膜可用與第一氧化物半導(dǎo)體膜和第二氧化物半導(dǎo)體膜類似的方式形成。注意，氧化物半導(dǎo)體層411適當(dāng)?shù)亟?jīng)受其中執(zhí)行脫水和脫氫中的至少ー種的熱處理(實(shí)施例7中描述的第一熱處理)。在氧化物半導(dǎo)體層411上，漏電極層113和保護(hù)絕緣層115通過(guò)實(shí)施例7中描述的方法形成，并且適當(dāng)?shù)貓?zhí)行實(shí)施例7中描述的第二熱處理。因此，可形成實(shí)施例4中描述的具有兩個(gè)單元的晶體管400，在每個(gè)單元中，ー對(duì)柵電極層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)，并且ー對(duì)柵絕緣層隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)(參見圖12D)。在此，將描述用于制造晶體管700的方法。在晶體管300的制造步驟中，用這種方式執(zhí)行光刻步驟和蝕刻步驟，使得用作柵電極層307a和307b的導(dǎo)電膜形成為環(huán)形(參見圖7A和7B)。然后，適當(dāng)?shù)厥褂帽緦?shí)施例中描述的用于制造晶體管300的方法，由此可用這種方式形成晶體管700，使得實(shí)施例6中描述的覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層711的柵電極層707和柵絕緣層710具有環(huán)形以包圍氧化物半導(dǎo)體層711。本實(shí)施例可與任何其它實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。(實(shí)施例9)在本實(shí)施例中，將參考圖13A至13E描述用于制造晶體管500的方法。類似于實(shí)施例7中的基板可用作基板101。然后，基底絕緣層和源電極層103以與實(shí)施例7中類似的方式形成。接著，用與實(shí)施例7中描述的類似的方法在源電極層103上形成氧化物半導(dǎo)體層308 (參見圖13A)，并且在氧化物半導(dǎo)體層308上形成第一絕緣膜。對(duì)第一絕緣膜執(zhí)行光刻步驟和蝕刻步驟以暴露氧化物半導(dǎo)體層308的部分。如圖13B所示，在島形的第一絕緣膜和部分暴露的氧化物半導(dǎo)體層308上形成將用作柵電極層307a和307b以及導(dǎo)電層520的導(dǎo)電膜505。如圖13C所示，對(duì)導(dǎo)電膜505執(zhí)行光刻步驟和蝕刻步驟，由此形成柵電極層307a和307b以及導(dǎo)電層520。接著，形成與柵電極層307a和307b和導(dǎo)電層520接觸的第二絕緣膜，并且執(zhí)行光刻步驟和蝕刻步驟，由此形成柵絕緣層310a和310b以覆蓋柵電極層307a和307b (參見圖13D)。注意，雖然可使用實(shí)施例7中描述的方法執(zhí)行光刻步驟和蝕刻步驟，但是必須適當(dāng)?shù)匚g刻導(dǎo)電層520以不被第二絕緣膜覆蓋。
接著，在氧化物半導(dǎo)體層308的部分、柵電極層310a和310b以及導(dǎo)電層520上形成第二氧化物半導(dǎo)體膜和將成為漏電極層113的導(dǎo)電膜。第二氧化物半導(dǎo)體膜以與實(shí)施例8中類似的方式形成。在本實(shí)施例中,將In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體膜形成至lOOnm。此夕卜，將成為漏電極層113的導(dǎo)電膜也可用與實(shí)施例8中類似的方式形成。在此，50nm厚的鈦月旲、IOOnm厚的招I旲和50nm厚的欽I旲以該次序?qū)又?。在?duì)第二氧化物半導(dǎo)體膜和將成為漏電極層113的導(dǎo)電膜執(zhí)行光刻步驟和蝕刻步驟之后，執(zhí)行實(shí)施例7中描述的第一熱處理，由此形成氧化物半導(dǎo)體層311和漏電極層113。通過(guò)至此的諸步驟，在隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層之間以及在隔著氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層之間可形成具有形成為覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)。注意，光刻步驟和蝕刻步驟可用與實(shí)施例7中類似的方式執(zhí)行。形成保護(hù)絕緣層115，并執(zhí)行實(shí)施例7中描述的第二熱處理，由此可形成晶體管500 (參見圖13E)。在此，將描述用于制造晶體管600的方法?？赏ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)厥褂糜糜谥圃炀w管400的方法和用于制造晶體管500的方法來(lái)形成晶體管600。在形成將成為晶體管500的漏電極層113的導(dǎo)電膜的步驟之前，用于制造晶體管600的方法與用于制造晶體管500的方法相同。通過(guò)至此的諸步驟，可形成柵電極層407a和407b、柵絕緣層410a和410b以及導(dǎo)電層620。在用于制造晶體管500的方法中形成將成為漏電極層113的導(dǎo)電膜步驟之前，可使用用于制造晶體管500的柵電極層307a和307b、柵絕緣層310a和310b以及導(dǎo)電層520的方法來(lái)適當(dāng)?shù)匦纬删w管600的柵電極層415a和415b、柵絕緣層417a和417b以及導(dǎo)電層622。對(duì)于通過(guò)至此的諸步驟獲得的結(jié)構(gòu)，形成用于制造晶體管400的方法中描述的第三氧化物半導(dǎo)體膜，并且執(zhí)行實(shí)施例7中描述的第一熱處理，由此形成氧化物半導(dǎo)體層411。然后，形成保護(hù)絕緣層115，并執(zhí)行實(shí)施例7中描述的第二熱處理，由此可形成晶體管600。可以這種方式形成圖8A和SB所示的晶體管800，使得通過(guò)用于制造晶體管500的方法形成的用于柵電極層307a和307b的導(dǎo)電膜被處理成覆蓋有氧化物半導(dǎo)體層的環(huán)形柵電極層707、環(huán)形柵絕緣層710和導(dǎo)電層820。注意，除了該步驟，晶體管800的其它制造步驟與晶體管500的類似。本實(shí)施例可與任何其它實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)本實(shí)施例，大的漏電流可流過(guò)作為本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施例的并且具有高漏極擊穿電壓特性的晶體管；因此，作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶體管優(yōu)選用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件。(實(shí)施例10)將描述使用包括任一上述實(shí)施例中描述的晶體管的電路的實(shí)施例。任一上述實(shí)施例中描述的晶體管具有高導(dǎo)通截止比以及高擊穿電壓，并且?guī)缀醪煌嘶?。因此，晶體管可在以下示例中使用用于采用逆變器技術(shù)的家用電器(例如空調(diào)、冰箱、電飯煲或太陽(yáng)能光伏系統(tǒng))、電池驅(qū)動(dòng)的便攜式信息終端設(shè)備(如膝上型個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC))、功率放大器設(shè)備(如頻閃觀測(cè)儀)、電動(dòng)汽車等的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路、電動(dòng)機(jī)控制電 路、音頻放大器、邏輯電路、開關(guān)電路、以及高頻線性放大器。在此，將參考圖14描述包括使用任一上述實(shí)施例中描述的晶體管形成的逆變器的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的示例。注意，在此示出安裝在住宅等中的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示例。圖14示出的住宅用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)是其中供電方法根據(jù)太陽(yáng)能發(fā)電狀態(tài)而改變的系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電時(shí)，例如當(dāng)太陽(yáng)升起時(shí)，在住宅內(nèi)消耗太陽(yáng)能發(fā)電所產(chǎn)生的電力，并將剩余的電カ供應(yīng)給自電カ公司引出的電網(wǎng)1414。另ー方面，在電力不足的夜間和下雨時(shí)，電カ從電網(wǎng)1414供應(yīng)并在住宅內(nèi)消耗。圖14所示的住宅用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)包括將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電カ(直流電)的太陽(yáng)能電池面板1401、將電カ從直流轉(zhuǎn)換成交流的逆變器1404等等。從逆變器1404輸出的交流電被用作用于操作各種電氣設(shè)備的電カ。通過(guò)電網(wǎng)1414將剩余的電カ供應(yīng)至住宅的外部。換言之，使用該系統(tǒng)可以出售電力。設(shè)置DC開關(guān)1402以選擇太陽(yáng)能電池面板1401和逆變器1404之間的連接或斷開。設(shè)置AC開關(guān)1408以選擇配電盤1406和連接至電網(wǎng)1414的變壓器1412之間的連接和斷開。當(dāng)所公開發(fā)明的晶體管應(yīng)用于上述逆變器時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高度可靠且便宜的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)。本實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)、方法等可與任一其他實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合。本申請(qǐng)基于2010年3月26日向日本專利局提交的日本專利申請(qǐng)S/N. 2010-073106，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種晶體管，包括 源電極層； 與所述源電極層接觸的氧化物半導(dǎo)體層； 與所述氧化物半導(dǎo)體層接觸的漏電極層； 柵電極層，其部分與所述源電極層、所述漏電極層和所述氧化物半導(dǎo)體層重疊；以及 與所述柵電極層的整個(gè)表面接觸的柵絕緣層， 其中在所述柵電極層的底表面?zhèn)壬系乃鰱沤^緣層與所述源電極層接觸，以及 其中在所述柵電極層的上表面?zhèn)壬系乃鰱沤^緣層與所述氧化物半導(dǎo)體層接觸。
2.如權(quán)利要求I所述的晶體管，其特征在于，所述柵電極層是隔著所述氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層，以及所述柵絕緣層是隔著所述氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層。
3.如權(quán)利要求2所述的晶體管，其特征在于，覆蓋有所述氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層被設(shè)置在所述ー對(duì)柵電極層之間以及所述ー對(duì)柵絕緣層之間。
4.如權(quán)利要求I所述的晶體管，其特征在干， 所述柵電極層是隔著所述氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層，以及所述柵絕緣層是隔著所述氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層，以及 設(shè)置多個(gè)單元，在每個(gè)單元中所述ー對(duì)柵電極層彼此面對(duì)并且所述ー對(duì)柵絕緣層彼此面對(duì)。
5.如權(quán)利要求4所述的晶體管，其特征在于，在所述多個(gè)単元中的每個(gè)單元中，覆蓋有所述氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層被設(shè)置在所述ー對(duì)柵電極層之間以及所述ー對(duì)柵絕緣層之間。
6.如權(quán)利要求I所述的晶體管，其特征在于，所述柵電極層和所述柵絕緣層被設(shè)置為環(huán)形以包圍所述氧化物半導(dǎo)體層。
7.如權(quán)利要求6所述的晶體管，其特征在于，覆蓋有所述氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層被設(shè)置在所述柵電極層和所述柵絕緣層的內(nèi)部。
8.一種晶體管，包括 源電極層； 與所述源電極層接觸的氧化物半導(dǎo)體層； 與所述氧化物半導(dǎo)體層接觸的漏電極層； 柵電極層，其部分與所述源電極層、所述漏電極層和所述氧化物半導(dǎo)體層重疊；以及 與所述柵電極層的整個(gè)表面接觸的柵絕緣層， 其中，所述柵電極層的底表面?zhèn)群蜕媳砻鎮(zhèn)壬系乃鰱沤^緣層與所述氧化物半導(dǎo)體層接觸。
9.如權(quán)利要求8所述的晶體管，其特征在于，所述柵電極層是隔著所述氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層，以及所述柵絕緣層是隔著所述氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層。
10.如權(quán)利要求9所述的晶體管，其特征在于，覆蓋有所述氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層被設(shè)置在所述ー對(duì)柵電極層之間以及所述ー對(duì)柵絕緣層之間。
11.如權(quán)利要求8所述的晶體管，其特征在干，所述柵電極層是隔著所述氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵電極層，以及所述柵絕緣層是隔著所述氧化物半導(dǎo)體層彼此面對(duì)的ー對(duì)柵絕緣層，以及 設(shè)置多個(gè)單元，在每個(gè)單元中所述ー對(duì)柵電極層彼此面對(duì)并且所述ー對(duì)柵絕緣層彼此面對(duì)。
12.如權(quán)利要求11所述的晶體管，其特征在于，在所述多個(gè)単元中的每個(gè)單元中，覆蓋有所述氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層被設(shè)置在所述ー對(duì)柵電極層之間以及所述ー對(duì)柵絕緣層之間。
13.如權(quán)利要求8所述的晶體管，其特征在于，所述柵電極層和所述柵絕緣層被設(shè)置為環(huán)形以包圍所述氧化物半導(dǎo)體層。
14.如權(quán)利要求13所述的晶體管，其特征在于，覆蓋有所述氧化物半導(dǎo)體層的導(dǎo)電層被設(shè)置在所述柵電極層和所述柵絕緣層的內(nèi)部。
全文摘要
一個(gè)目的在于提供具有良好性質(zhì)的用于高功率應(yīng)用的半導(dǎo)體器件。用于解決上述問題的手段是形成以下描述的晶體管。該晶體管包括源電極層；與源電極層接觸的氧化物半導(dǎo)體層；與氧化物半導(dǎo)體層接觸的漏電極層；柵電極層，其部分與源電極層、漏電極層和氧化物半導(dǎo)體層重疊；以及與柵電極層的整個(gè)表面接觸的柵絕緣層。
文檔編號(hào)H01L29/78GK102822979SQ20118001553
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤正己 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所