專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。在本說(shuō)明書(shū)中半導(dǎo)體裝置是指能夠通過(guò)利用半導(dǎo)體特性而工作的所有裝置，因此電光裝置、半導(dǎo)體電路以及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
使用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成晶體管的技術(shù)受到關(guān)注。該晶體管被廣泛地應(yīng)用于如集成電路(IC)及圖像顯示裝置(顯示裝置)等的電子設(shè)備。作為可以應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜，硅類(lèi)半導(dǎo)體材料被廣泛地周知。但是，作為其他材料，氧化物半導(dǎo)體受到關(guān)注?！だ?，已經(jīng)公開(kāi)了，作為晶體管的有源層使用電子載流子濃度低于IO1Vcm3的包含銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)的非晶氧化物的晶體管(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。[專(zhuān)利文獻(xiàn)I]日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2006-165528號(hào)公報(bào)但是，當(dāng)在裝置制造工序中氧化物半導(dǎo)體中混入用于形成電子供體的氫或水分時(shí)，有可能導(dǎo)致導(dǎo)電率變化。該現(xiàn)象是導(dǎo)致使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性變動(dòng)的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一是使使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置具有穩(wěn)定的電特性，以實(shí)現(xiàn)高可靠性。在具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的制造工序中，進(jìn)行利用熱處理的脫水化或脫氫化以及氧摻雜處理。在具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的制造工序中至少進(jìn)行氧摻雜處理。所公開(kāi)的發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟形成第一絕緣膜；在第一絕緣膜上形成源電極及漏電極以及與源電極及漏電極電連接的氧化物半導(dǎo)體膜；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理以去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氫原子；對(duì)去除了氫原子的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行氧摻雜處理來(lái)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜供給氧原子；在所述氧化物半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜；以及以與所述氧化物半導(dǎo)體膜重疊的方式在第二絕緣膜上形成柵電極。所公開(kāi)的發(fā)明的另一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟形成作為成分包含氧原子的第一絕緣膜；對(duì)第一絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理以對(duì)第一絕緣膜供給氧原子；在第一絕緣膜上形成源電極及漏電極以及與源電極及漏電極電連接的氧化物半導(dǎo)體膜；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理以去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氫原子；對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行氧摻雜處理來(lái)對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜供給氧原子；在所述氧化物半導(dǎo)體膜上形成作為成分包含氧原子的第二絕緣膜；對(duì)第二絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理以對(duì)第二絕緣膜供給氧原子；以及以與氧化物半導(dǎo)體膜重疊的方式在第二絕緣膜上形成柵電極。在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，有時(shí)以使氧化物半導(dǎo)體膜包含超過(guò)化學(xué)計(jì)量比的一倍至兩倍的比率的氧原子的方式對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行摻雜處理。另外，有時(shí)形成包含氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素的絕緣膜作為第一絕緣膜或第二絕緣膜。或者，有時(shí)形成包含氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素的絕緣膜以及包含與該絕緣膜的成分元素不同的元素的膜作為第一絕緣膜或第二絕緣膜?；蛘?，有時(shí)形成包含氧化鎵的絕緣膜作為第一絕緣膜或第二絕緣膜?；蛘?，有時(shí)形成包含氧化鎵的絕緣膜以及包含與氧化鎵不同的材料的膜作為第一絕緣膜或第二絕緣膜。注意，在本說(shuō)明書(shū)中，“氧化鎵”這一用語(yǔ)在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下表示作為成分元素的氧和鎵，并不限制為單指氧化鎵。例如，也可以將“含有氧化鎵的絕緣膜”讀為“含有氧和鎵的絕緣膜”。另外，在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法的結(jié)構(gòu)中，有時(shí)以覆蓋柵電極的方式形成包含氮的絕緣膜。像這樣，當(dāng)在上方形成不包含氫或氫含量極少的氮化硅等的絕緣膜時(shí)，可以防止被添加的氧放出到外部并可以防止從外部混入氫或水。從這一點(diǎn)上來(lái)看可以說(shuō)該絕緣膜的重要性較高。注意，上述“氧摻雜”是指將氧(至少包含氧自由基、氧原子、氧離子中的任一種)添加到塊體中的處理。注意，“塊體(bulk)”這一用語(yǔ)是為了表明不僅將氧添加到薄膜的表面還將氧添加到薄膜的內(nèi)部。另外，“氧摻雜”包括將等離子體化的氧添加到塊體中的“氧等 離子體摻雜”。通過(guò)上述氧摻雜處理，氧化物半導(dǎo)體膜的膜中(塊體中)、絕緣膜的膜中(塊體中)、氧化物半導(dǎo)體膜與絕緣膜的界面中的至少一處以上存在超過(guò)化學(xué)計(jì)量比的含量的氧。氧的含量?jī)?yōu)選為超過(guò)化學(xué)計(jì)量比的I倍至4倍(小于4倍)，更優(yōu)選為超過(guò)I倍至2倍(小于2倍)。這里，超過(guò)化學(xué)計(jì)量比的氧過(guò)剩的氧化物是指例如在表示為InaGabZnciSidAleMgfOg Ca,h, c, d, e, f, g彡O)時(shí),滿(mǎn)足2g>3a+3b+2c+4d+3e+2f的氧化物。另外，通過(guò)氧摻雜處理添加的氧有可能存在于氧化物半導(dǎo)體的晶格間。另外，添加氧使脫水化、脫氫化之后的氧化物半導(dǎo)體膜中的氧的含量至少多于氫的含量。只要至少上述結(jié)構(gòu)中的任何一個(gè)中使添加的氧的含量多于氫，氧即可以擴(kuò)散而與其他的導(dǎo)致不穩(wěn)定的原因的氫發(fā)生反應(yīng)而將氫固定(非可動(dòng)離子化)。即，可以降低或充分地降低可靠性的不穩(wěn)定性。另外，通過(guò)使氧過(guò)剩，可以在降低起因于氧缺損的閾值電壓Vth的不均勻的同時(shí)降低閾值電壓的偏移量AVth。另外，更優(yōu)選氧化物半導(dǎo)體膜的膜中(塊體中)、絕緣膜的膜中(塊體中)、氧化物半導(dǎo)體膜與絕緣膜的界面中的至少兩處以上存在上述量的氧。另外，在沒(méi)有缺陷(氧缺損)的氧化物半導(dǎo)體中，只要包含與化學(xué)計(jì)量比一致的量的氧即可，但是為了確保如抑制晶體管的閾值電壓的變動(dòng)等的可靠性，優(yōu)選使氧化物半導(dǎo)體包含超過(guò)化學(xué)計(jì)量比的量的氧。同樣地，在沒(méi)有缺陷(氧缺損)的氧化物半導(dǎo)體中，不需要使用氧過(guò)剩的絕緣膜作為基底膜，但是為了確保如抑制晶體管的閾值電壓的變動(dòng)等的可靠性，考慮到在氧化物半導(dǎo)體層中可能產(chǎn)生氧缺損狀態(tài)的情況優(yōu)選使用氧過(guò)剩的絕緣膜作為基底膜。在此，示出利用上述“氧等離子體摻雜”處理對(duì)塊體中添加氧的樣子。注意，通常在對(duì)作為成分之一包含氧的氧化物半導(dǎo)體膜中進(jìn)行氧摻雜處理時(shí)，很難確認(rèn)氧濃度的增減。所以，這里使用硅片對(duì)氧摻雜處理的效果進(jìn)行了確認(rèn)。氧摻雜處理通過(guò)利用電感稱(chēng)合等離子體(ICP :InductivelyCoupled Plasma)方式來(lái)進(jìn)行。其條件如下ICP功率為800W、RF偏置功率為300W或0W、壓力為I. 5Pa、氧氣體流量為 75sccm、襯底溫度為 70°C。圖 15 表不根據(jù) SIMSCSecondary Ion MassSpectrometry 二次離子質(zhì)譜)分析的硅片的深度方向的氧濃度分布。在

圖15中，縱軸表示氧濃度，橫軸表示距離硅片表面的深度。根據(jù)圖15可知當(dāng)RF偏置功率為OW時(shí)及當(dāng)RF偏置功率為300W時(shí)都可以確認(rèn)出氧的添加。另外，可以確認(rèn)出與RF偏置為OW的情況相比，當(dāng)RF偏置為300W時(shí)氧被添加到更深的深度中。接著，在圖I6A 和圖 I6B 中不出利用 STEM (ScanningTransmission ElectronMicroscopy ;掃描投射電子顯微鏡)對(duì)進(jìn)行氧摻雜處理之前的硅片與進(jìn)行了氧摻雜處理之后的硅片的截面進(jìn)行觀察的結(jié)果。圖16A是進(jìn)行氧摻雜處理之前的STEM圖像，圖16B是在RF偏置功率為300W的條件下進(jìn)行氧摻雜處理之后的STEM圖像。由圖16B可知通過(guò)進(jìn)行氧摻雜處理硅片中形成有氧高摻雜區(qū)域。
如上所示，通過(guò)對(duì)硅片進(jìn)行氧摻雜，可以在硅片中添加氧。由此可以認(rèn)為，通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體進(jìn)行氧摻雜可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜中添加氧。至于所公開(kāi)的發(fā)明的一個(gè)方式的上述結(jié)構(gòu)的效果，按照下述考察就很容易理解。但是，以下說(shuō)明只不過(guò)是一個(gè)考察而已。當(dāng)對(duì)柵電極施加正電壓時(shí)，從氧化物半導(dǎo)體膜的柵電極一側(cè)到背溝道一側(cè)(與柵極絕緣膜相反一側(cè))產(chǎn)生電場(chǎng)，由此存在于氧化物半導(dǎo)體膜中的具有正電荷的氫離子移動(dòng)到背溝道一側(cè)并蓄積在氧化物半導(dǎo)體膜與絕緣膜的界面中的氧化物半導(dǎo)體膜一側(cè)。由于正電荷從所蓄積的氫離子移動(dòng)到絕緣膜中的電荷俘獲中心(氫原子、水或污染物質(zhì)等)，在氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道一側(cè)蓄積有負(fù)電荷。也就是說(shuō)，在晶體管的背溝道一側(cè)發(fā)生寄生溝道，閾值電壓向負(fù)值一側(cè)偏移，從而晶體管趨于常通(normally-on)。如上所述，由于絕緣膜中的氫或水等的電荷俘獲中心捕獲正電荷而使正電荷移動(dòng)到絕緣膜中導(dǎo)致晶體管的電特性變化，所以為了抑制晶體管的電特性的變動(dòng)，不使絕緣膜中存在上述電荷俘獲中心或者電荷俘獲中心的含量少尤為重要。所以，優(yōu)選利用成膜(film deposition)時(shí)的氫含量少的派射法形成絕緣膜。利用派射法形成的絕緣膜的膜中不存在電荷俘獲中心或電荷俘獲中心少，與利用CVD法等成膜的情況相比，不容易發(fā)生正電荷的移動(dòng)。因此，可以抑制晶體管的閾值電壓的偏移，并可以使晶體管成為常關(guān)閉(normally-off )型。另外，在頂柵型的晶體管中，通過(guò)在成為基底的絕緣膜上形成氧化物半導(dǎo)體膜之后進(jìn)行熱處理，可以在去除包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的水或氫的同時(shí)去除包含在絕緣膜中的水或氫。因此，在絕緣膜中，捕獲由氧化半導(dǎo)體膜移動(dòng)而來(lái)的正電荷的電荷俘獲中心很少。像這樣，由于用來(lái)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行脫水化或脫氫化的熱處理不僅對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行，還對(duì)存在于氧化物半導(dǎo)體膜的下層的絕緣膜進(jìn)行，所以在頂柵型晶體管中，也可以利用等離子體CVD法等的CVD法形成成為基底的絕緣膜。另外，當(dāng)對(duì)柵電極施加負(fù)電壓時(shí)，從背溝道一側(cè)到柵電極一側(cè)產(chǎn)生電場(chǎng)，由此存在于氧化物半導(dǎo)體膜中的氫離子移動(dòng)到柵極絕緣膜一側(cè)并蓄積在氧化物半導(dǎo)體膜與柵極絕緣膜的界面中的氧化物半導(dǎo)體膜一側(cè)。由此，晶體管的閾值電壓向負(fù)值一側(cè)偏移。另外，在施加電壓為O的條件下，從電荷俘獲中心正電荷被釋放，晶體管的閾值電壓向正值一側(cè)偏移而回到初始狀態(tài)，或者有時(shí)與初始狀態(tài)相比進(jìn)一步向正值一側(cè)偏移。該現(xiàn)象說(shuō)明氧化物半導(dǎo)體膜中存在容易移動(dòng)的離子，并可以認(rèn)為最小原子的氫離子成為最容易移動(dòng)的離子。另外，由于氧化物半導(dǎo)體膜吸收光，由此光能將氧化物半導(dǎo)體膜中的金屬元素(M)與氫原子(H)間的鍵合(也稱(chēng)為M-H鍵)斷開(kāi)。注意，波長(zhǎng)為400nm左右的光能和金屬元素與氫原子間的鍵合能大致相同。當(dāng)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜中的金屬元素與氫元素間的鍵合斷開(kāi)的晶體管施加負(fù)柵極偏壓時(shí)，從金屬元素脫離的氫離子被引到柵極一側(cè)，因此電荷分布發(fā)生變化，晶體管的閾值電壓向負(fù)值一側(cè)偏移而趨于常通。另外，當(dāng)停止施加電壓時(shí)，因?yàn)閷?duì)晶體管的光照射和負(fù)柵極偏壓的施加而移動(dòng)到柵極絕緣膜界面的氫離子回到初始狀態(tài)。該現(xiàn)象被認(rèn)為是氧化物半導(dǎo)體膜中的離子移動(dòng)的典型例子。
作為對(duì)于這種因電壓施加導(dǎo)致的電特性的變動(dòng)(BT退化)或因光照射導(dǎo)致的電特性的變動(dòng)(光退化)的對(duì)策，最重要的是，從氧化物半導(dǎo)體膜徹底去除氫原子或水等包含氫原子的雜質(zhì)，來(lái)使氧化物半導(dǎo)體膜高純度化。當(dāng)電荷密度小至IO15CnT3，即單位面積的電荷小至IOiciCnT2時(shí)，該電荷不對(duì)晶體管的特性造成影響，或者即使有影響也是極小的。因此，電荷密度優(yōu)選為IO15CnT3以下。當(dāng)假設(shè)氧化物半導(dǎo)體膜中包含的氫的10%的氫在氧化物半導(dǎo)體膜中移動(dòng)時(shí)，優(yōu)選氫濃度為IO16CnT3以下。并且，為了防止在完成裝置后氫從外部侵入，優(yōu)選使用利用濺射法形成的氮化硅膜作為鈍化膜覆蓋晶體管。并且，通過(guò)相對(duì)于包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的氫摻雜過(guò)剩的氧(使得(氫原子數(shù)) (氧自由基數(shù))或(氧離子數(shù)))，可以從氧化物半導(dǎo)體膜中去除氫或水。具體來(lái)說(shuō)，利用射頻波(RF)使氧等離子體化，并加大襯底偏壓，將氧自由基和/或氧離子摻雜或添加到襯底上的氧化物半導(dǎo)體膜中，以使氧化物半導(dǎo)體膜中的氧多于殘留氫。由于氧的電負(fù)性為3. O而高于電負(fù)性為2. O左右的氧化物半導(dǎo)體膜中的金屬(Zn、Ga、In)，通過(guò)與氫相比包含過(guò)剩的氧，奪取M-H基中的氫而形成OH基。另外，該OH基也可能與M鍵合而形成M-O-H基。另外，優(yōu)選以與化學(xué)計(jì)量比相比氧化物半導(dǎo)體膜的氧含量過(guò)剩的方式進(jìn)行氧摻雜。例如，當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜使用In-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，優(yōu)選通過(guò)氧摻雜等使氧的比率超過(guò)化學(xué)計(jì)量比的I倍至2倍(小于2倍)。例如，當(dāng)將In-Ga-Zn-O類(lèi)氧化物半導(dǎo)體的單晶的化學(xué)計(jì)量比設(shè)定為In Ga Zn :0=1 1 :1 :4時(shí)，在其組成以InGaZnOx表示的氧化物半導(dǎo)體薄膜中，更優(yōu)選X超過(guò)4且小于8。。由于光能或BT應(yīng)力，氫從M-H基脫離而成為退化的原因，但是，在通過(guò)上述摻雜注入氧的情況下，所注入的氧與氫離子鍵合而成為OH基。由于該OH基的鍵合能較大，因此即使對(duì)晶體管進(jìn)行光照射或施加BT應(yīng)力也不放出氫離子，而且，由于其質(zhì)量也比氫離子大，所以不容易在氧化物半導(dǎo)體膜中移動(dòng)。因此，通過(guò)氧摻雜而形成的OH基不會(huì)成為晶體管退化的原因，或可以抑制退化。另外，已經(jīng)確認(rèn)到如下傾向，S卩氧化物半導(dǎo)體膜的膜厚度越厚晶體管的閾值電壓的變化越增大?？梢酝茰y(cè)這是由于如下緣故氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷是閾值電壓變動(dòng)的一個(gè)原因，而氧化物半導(dǎo)體膜的厚度越厚該氧缺陷越多。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管中，對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜摻雜氧的工序不僅能夠去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氫或水，而且能夠填補(bǔ)膜中的氧缺陷。由此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管可以控制閾值電壓的變化。
另外，夾著氧化物半導(dǎo)體膜設(shè)置由與氧化物半導(dǎo)體膜相同種類(lèi)的成分構(gòu)成的金屬氧化物膜的結(jié)構(gòu)，也對(duì)防止電特性的變動(dòng)是很有效的。作為由與氧化物半導(dǎo)體膜相同種類(lèi)的成分構(gòu)成的金屬氧化物膜，具體來(lái)說(shuō)，優(yōu)選使用包含從氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素中選擇的一種或多種金屬元素的氧化物的膜。這種材料與氧化物半導(dǎo)體膜的搭配良好，通過(guò)夾著氧化物半導(dǎo)體膜設(shè)置該金屬氧化物膜，可以保持與氧化物半導(dǎo)體膜的界面的良好狀態(tài)。也就是說(shuō)，通過(guò)設(shè)置使用上述材料的金屬氧化物膜作為與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜，可以抑制或防止氫離子蓄積在該金屬氧化物膜與氧化物半導(dǎo)體膜的界面及其附近。從而，與夾著氧化物半導(dǎo)體膜設(shè)置如氧化硅膜等的由與氧化物半導(dǎo)體膜不同的成分構(gòu)成的絕緣膜的情況相比，可以充分降低影響晶體管的閾值電壓的氧化物半導(dǎo)體膜界面的氫濃度。另外，作為該金屬氧化物膜，優(yōu)選使用氧化鎵膜。氧化鎵的帶隙(Eg)較大，因此通過(guò)以氧化鎵膜夾著氧化物半導(dǎo)體膜，在氧化物半導(dǎo)體膜與金屬氧化物膜的界面形成有能壘，該能壘妨礙該界面的載流子的移動(dòng)。因此，載流子不從氧化物半導(dǎo)體移動(dòng)到金屬氧化物，而在氧化物半導(dǎo)體膜中移動(dòng)。另一方面，氫離子穿過(guò)氧化物半導(dǎo)體與金屬氧化物的界面，蓄積在金屬氧化物與絕緣膜的界面附近。即使氫離子蓄積在與絕緣膜的界面附近，由于用作金屬氧化物膜的氧化鎵膜中不形成有可能發(fā)生載流子流動(dòng)的寄生溝道，所以不會(huì)影響 到晶體管的閾值電壓或者影響極小。另外，在使氧化鎵與In-Ga-Zn-O類(lèi)材料接觸時(shí)，能壘在導(dǎo)帶一側(cè)為O. 8eV左右而在價(jià)電子帶一側(cè)為O. 9eV左右。根據(jù)所公開(kāi)的發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管的技術(shù)思想在于通過(guò)氧摻雜處理至少增大與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜中、氧化物半導(dǎo)體膜中或這些膜的界面附近中的一處的
氧含量。當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜使用包含銦的氧化物半導(dǎo)體材料時(shí)，由于銦與氧的鍵合力較弱，當(dāng)與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜中含有如硅等的與氧的鍵合力強(qiáng)的材料時(shí)，由于熱處理氧化物半導(dǎo)體膜中的氧被抽出而有可能在氧化物半導(dǎo)體膜的界面附近形成氧缺損。但是，根據(jù)所公開(kāi)的發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管，通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜供給過(guò)剩的氧，可以抑制氧缺損的形成。這里，在晶體管的制造工序中，在進(jìn)行了氧摻雜處理之后，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜或與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜所包含的與化學(xué)計(jì)量比相比過(guò)剩的氧量在各層中彼此不同。在過(guò)剩的氧量不同的狀態(tài)下，各層的氧的化學(xué)勢(shì)不同，可以認(rèn)為該化學(xué)勢(shì)的不同是由于在晶體管的制造工序中的熱處理等接近平衡狀態(tài)或者變?yōu)槠胶鉅顟B(tài)的緣故。下面對(duì)平衡狀態(tài)下的氧分布進(jìn)行分析。在某一溫度T、壓力P下的平衡狀態(tài)是指全體系的吉布斯(Gibbs)自由能G最小的狀態(tài)，并可以由如下式(I)表示。[式I]G(Na, Nb, Nc,-,T, P)=G⑴(Na, Nb，Nc,…，T，P) +G⑵(Na, Nb, Nc,…，T，P) +G(3) (Na, Nb，Nc，…，T，P) · · · .(1)在式(I)中，G(1)、G(2)、G(3)表示各層的吉布斯自由能。另外，Na、Nb、N。表示粒子數(shù)，a、b、c表示粒子的種類(lèi)。粒子a從i層向j層移動(dòng)δ Na )時(shí)，吉布斯自由能的變化如下面的式(2)所示那樣。[式2]
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 形成第一絕緣膜； 在所述第一絕緣膜之上形成源電極、漏電極以及與所述源電極及所述漏電極電連接的氧化物半導(dǎo)體膜； 對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜執(zhí)行熱處理以去除所述氧化物半導(dǎo)體膜中的氫原子； 在所述熱處理之后，對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜執(zhí)行氧摻雜處理來(lái)向所述氧化物半導(dǎo)體膜供給氧原子； 在所述氧摻雜處理之后，在所述氧化物半導(dǎo)體膜之上形成第二絕緣膜；以及 以與所述氧化物半導(dǎo)體膜重疊的方式在所述第二絕緣膜之上形成柵電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，以使所述氧化物半導(dǎo)體膜包含超過(guò)所述氧化物半導(dǎo)體膜的化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的兩倍的比率的氧原子的方式執(zhí)行所述氧摻雜處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括具有所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素的絕緣膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括 包含所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素的第三絕緣膜；以及 包含與所述成分元素不同的元素的第四絕緣膜， 并且，所述第三絕緣膜夾在所述氧化物半導(dǎo)體膜和所述第四絕緣膜之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括含氧化鎵的絕緣膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括 含氧化鎵的第三絕緣膜；以及 含與氧化鎵不同的材料的第四絕緣膜， 并且，所述第三絕緣膜夾在所述氧化物半導(dǎo)體膜和所述第四絕緣膜之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，還包括如下步驟 以覆蓋所述柵電極的方式形成包含氮的絕緣膜。
8.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 形成含氧原子作為其成分的第一絕緣膜； 對(duì)所述第一絕緣膜執(zhí)行氧摻雜處理以向所述第一絕緣膜供給氧原子， 在所述第一絕緣膜之上形成源電極、漏電極以及與所述源電極及所述漏電極電連接的氧化物半導(dǎo)體膜； 對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜執(zhí)行熱處理以去除所述氧化物半導(dǎo)體膜中的氫原子； 在所述熱處理之后，對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜執(zhí)行氧摻雜處理來(lái)向所述氧化物半導(dǎo)體膜供給氧原子； 在對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜執(zhí)行氧摻雜處理之后，在所述氧化物半導(dǎo)體膜上形成含氧原子作為其成分的第二絕緣膜；對(duì)所述第二絕緣膜執(zhí)行氧摻雜處理以向所述第二絕緣膜供給氧原子；以及 以與所述氧化物半導(dǎo)體膜重疊的方式在所述第二絕緣膜之上形成柵電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，以使所述氧化物半導(dǎo)體膜包含超過(guò)所述氧化物半導(dǎo)體膜的化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的兩倍的比率的氧原子的方式對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜執(zhí)行所述氧摻雜處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括具有所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素的絕緣膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括 包含所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素的第三絕緣膜；以及 包含與所述成分元素不同的元素的第四絕緣膜， 并且，所述第三絕緣膜夾在所述氧化物半導(dǎo)體膜和所述第四絕緣膜之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括含氧化鎵的絕緣膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括 含氧化鎵的第三絕緣膜；以及 含與氧化鎵不同的材料的第四絕緣膜， 并且，所述第三絕緣膜夾在所述氧化物半導(dǎo)體膜和所述第四絕緣膜之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，還包括如下步驟 以覆蓋所述柵電極的方式形成包含氮的絕緣膜。
15.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 形成第一絕緣膜； 在所述第一絕緣膜之上形成源電極、漏電極以及與所述源電極及所述漏電極電連接的氧化物半導(dǎo)體膜； 對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜執(zhí)行熱處理以去除所述氧化物半導(dǎo)體膜中的氫原子； 在所述熱處理之后，在所述氧化物半導(dǎo)體膜之上形成第二絕緣膜； 通過(guò)所述第二絕緣膜對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜執(zhí)行氧摻雜處理來(lái)向所述氧化物半導(dǎo)體膜供給氧原子；以及 以與所述氧化物半導(dǎo)體膜重疊的方式在所述第二絕緣膜之上形成柵電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括如下步驟 在形成所述第二絕緣膜之前，對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜執(zhí)行氧摻雜處理，以向所述氧化物半導(dǎo)體膜供給氧原子。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，以使所述氧化物半導(dǎo)體膜包含超過(guò)所述氧化物半導(dǎo)體膜的化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的兩倍的比率的氧原子的方式執(zhí)行所述氧摻雜處理。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括具有所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素的絕緣膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括 包含所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素的第三絕緣膜；以及 包含與所述成分元素不同的元素的第四絕緣膜， 并且，所述第三絕緣膜夾在所述氧化物半導(dǎo)體膜和所述第四絕緣膜之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括含氧化鎵的絕緣膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其中，所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜中的一個(gè)包括 含氧化鎵的第三絕緣膜；以及 含與氧化鎵不同的材料的第四絕緣膜， 并且，所述第三絕緣膜夾在所述氧化物半導(dǎo)體膜和所述第四絕緣膜之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，還包括如下步驟 以覆蓋所述柵電極的方式形成包含氮的絕緣膜。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的目的之一是對(duì)包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置賦予穩(wěn)定的電特性，以實(shí)現(xiàn)高可靠性化。一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟形成第一絕緣膜；在第一絕緣膜上形成源電極及漏電極以及與源電極及漏電極電連接的氧化物半導(dǎo)體膜；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理以去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氫原子；對(duì)去除了氫原子的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行氧摻雜處理來(lái)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜供給氧原子；在被供給有氧原子的氧化物半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜；以及在第二絕緣膜上的與氧化物半導(dǎo)體膜重疊的區(qū)域上形成柵電極。
文檔編號(hào)H01L29/786GK102870219SQ20118002039
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所