本发明专利技术提供一种可靠性高且具有稳定的电特性的半导体装置。通过以接触于形成有沟道的氧化物半导体膜的上层及下层的方式形成含有一种以上与构成该氧化物半导体膜的金属元素相同的金属元素的氧化物膜，可以使该氧化物半导体膜的上侧界面与下侧界面不容易生成界面能级。另外，通过作为与氧化物半导体膜接触的氧化物膜使用电子亲和能比氧化物半导体膜的电子亲和能小的材料，流过沟道的电子几乎不会迁移至与氧化物半导体膜接触的氧化物膜中，而主要迁移至氧化物半导体膜中。因此，即使形成于氧化物膜的外侧的绝缘膜与氧化物膜的界面存在能级，该能级也几乎不会对电子的移动造成影响。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种可靠性高且具有稳定的电特性的半导体装置。通过以接触于形成有沟道的氧化物半导体膜的上层及下层的方式形成含有一种以上与构成该氧化物半导体膜的金属元素相同的金属元素的氧化物膜，可以使该氧化物半导体膜的上侧界面与下侧界面不容易生成界面能级。另外，通过作为与氧化物半导体膜接触的氧化物膜使用电子亲和能比氧化物半导体膜的电子亲和能小的材料，流过沟道的电子几乎不会迁移至与氧化物半导体膜接触的氧化物膜中，而主要迁移至氧化物半导体膜中。因此，即使形成于氧化物膜的外侧的绝缘膜与氧化物膜的界面存在能级，该能级也几乎不会对电子的移动造成影响。【专利说明】半导体装置
本专利技术涉及一种物体、方法、制造方法、工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或物质组成(composition of matter)。本专利技术尤其涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置以及上述装置的驱动方法或其制造方法。注意，在本说明书中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性工作的所有装置，因此，晶体管、半导体电路、存储装置、摄像装置、显示装置、电光装置及电子设备等都是半导体装置。
技术介绍
使用半导体薄膜制造晶体管的技术备受瞩目。该晶体管被广泛地应用于如集成电路(IC)及图像显示装置等电子设备。作为可以用于晶体管的半导体薄膜，硅类半导体材料被广泛地周知。但是，作为其他材料，氧化物半导体受到关注。例如，已公开有一种作为晶体管的沟道形成区使用包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的非晶氧化物的晶体管(参照专利文献I)。另外，已知氧化物半导体在制造工序中发生氧脱离而形成氧缺陷(参照专利文献2)。日本专利申请公开2006-165528号公报日本专利申请公开2011-222767号公报氧化物半导体膜中形·成的氧缺陷形成定域能级，其导致使用该氧化物半导体膜的晶体管等半导体装置的电特性降低。另外，在氧化物半导体膜中的氧化物半导体膜与绝缘膜层叠的界面附近容易形成起因于氧缺陷的界面能级。界面能级的增加会导致载流子的散射或俘获，从而导致晶体管的场效应迁移率降低及关态电流(ο---state current)增加。此外,界面能级的增加会导致晶体管的阈值电压变动而导致电特性偏差增大。由此，界面能级的增加会导致晶体管的电特性劣化而降低晶体管的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种定域能级密度小的氧化物半导体。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种电特性偏差小的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高且具有稳定的电特性的半导体装置。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种电特性良好的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种阈值电压变动少或偏差少的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种迁移率降低较少的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种关态电流的增加较少的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种劣化少的半导体装置。注意，这些课题的记载并不妨碍其他课题的存在。此外，本专利技术的一个方式并不需要解决所有上述课题。另外，说明书、附图以及权利要求书等的记载中显然存在上述课题以外的课题，可以从说明书、附图以及权利要求书等的记载中获得上述课题以外的课题。以接触于形成有沟道的氧化物半导体膜的方式形成含有一种以上该氧化物半导体膜所含有的金属元素的氧化物膜。该氧化物膜与氧化物半导体膜的多层膜不容易在该多层膜的界面形成界面能级。通过至少在氧化物半导体膜的顶面上设置氧化物膜，具体地，通过以接触于氧化物半导体膜的顶面的方式设置含有一种以上该氧化物半导体膜所含有的金属元素的氧化物膜，可以减少该氧化物半导体膜的上侧界面的界面能级。通过采用上述方法，例如与在氧化物半导体膜上设置绝缘膜的情况相比，可以抑制界面能级的形成。另外，作为与氧化物半导体膜接触的氧化物膜使用电子亲和能比氧化物半导体膜的电子亲和能小的材料。通过采用该结构，流过沟道的电子几乎不会移动到与氧化物半导体膜接触的氧化物膜中，而主要在氧化物半导体膜中移动。也就是说，即便形成于氧化物膜的外侧的绝缘膜与氧化物膜的界面存在能级，该能级也几乎不会对电子的移动造成影响。也就是说，虽然在氧化物膜与绝缘膜的界面附近有可能形成起因于杂质或缺陷的陷阱能级，但是通过在绝缘膜与氧化物半导体膜之间设置氧化物膜，可以使氧化物半导体膜远离该陷阱能级。另外，通过在与氧化物半导体膜接触的氧化物膜与绝缘膜之间还设置氧化物膜，可以使氧化物半导体膜进一步远离上述陷阱能级。另外，优选设置于与氧化物半导体膜接触的氧化物膜与绝缘膜之间氧化物膜含有一种以上与构成接触于氧化物半导体膜的氧化物膜的金属兀素相同的金属兀素。另外，优选设置于与氧化物半导体膜接触的氧化物膜与绝缘膜之间的氧化物膜具有比与氧化物半导体膜接触的氧化物膜的电子亲和能小的电子亲和能。本专利技术的一个方式是一种半导体装置，其包括:第一电极；第一绝缘膜；氧化物半导体膜及第一氧化物膜层叠而成的多层膜；第二电极；第三电极；以及第二氧化物膜。第一绝缘膜设置于第一电极上。多层膜隔着第一绝缘膜与第一电极重叠地设置。第二电极及第三电极以接触于多层膜的一部分的方式设置。第二氧化物膜以接触于多层膜、第二电极及第三电极的顶面的方式设置。另外，在上述半导体装置中，作为多层膜，不仅可以采用在氧化物半导体膜的顶面上设置氧化物膜的结构，还可以采用在氧化物半导体膜的顶面及底面上设置氧化物膜的结构。本专利技术的一个方式是一种半导体装置，其包括:第一电极；第一绝缘膜；氧化物半导体膜、第一氧化物膜及第二氧化物膜层叠而成的多层膜；第二电极；第三电极；以及第三氧化物膜。第一绝缘膜设置于第一电极上。多层膜隔着第一绝缘膜与第一电极重叠地设置。第二电极及第三电极以接触于多层膜的一部分的方式设置。第三氧化物膜以接触于多层膜、第二电极及第三电极的顶面的方式设置。另外，本专利技术的一个方式中还可以设置有如下绝缘膜，该绝缘膜接触于与多层膜、第二电极以及第三电极的顶面接触的氧化物膜的顶面。该绝缘膜采用单层结构或叠层结构并优选至少包括含有比满足化学计量组成的氧更多的氧的氧化物绝缘膜。通过设置该绝缘膜，可以以利用半导体装置的制造工序中的热处理将该氧化物绝缘膜含有的氧供应给氧化物半导体膜，由此可以修复该氧化物半导体膜中的氧缺陷。另外，第一电极可以用作栅电极，第二电极和第三电极中的一方可以用作源电极，第二电极和第三电极中的另一方可以用作漏电极。根据本专利技术的一个方式可以提供定域能级密度小的氧化物半导体。根据本专利技术的一个方式可以提供电特性偏差小的半导体装置。根据本专利技术的一个方式可以提供可靠性高且具有稳定的电特性的半导体装置。根据本专利技术的一个方式可以提供电特性良好的半导体装置。【专利附图】【附图说明】图1A至图1D是说明晶体管的一个例子的俯视图及截面图； 图2A和图2B是说明多层膜的能带结构的图； 图3A至图3E是说明半导体装置的制造方法的一个例子的截面图； 图4A和图4B是示出溅射粒子从靶材剥离的情况的图； 图5A和图5B是示出In-Ga-Zn氧化物的结晶结构一个例子的图； 图6A和6B是示出溅射粒子到达被形成面并沉积的情况的图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置，包括：第一电极；所述第一电极上的第一绝缘膜；所述第一绝缘膜上的含有镓的氧化物半导体膜；在所述氧化物半导体膜上并与其接触的含有镓的第一氧化物膜；所述第一氧化物膜上的第二电极；所述第一氧化物膜上的第三电极；以及在所述第一氧化物膜、所述第二电极及所述第三电极上并与所述第一氧化物膜、所述第二电极及所述第三电极接触的含有镓的第二氧化物膜。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：德永肇，肥塚纯一，冈崎健一，山崎舜平，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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