半导体装置制造方法及图纸

降低包含在栅极绝缘膜附近的氧化物半导体膜中的杂质元素的浓度。另外，提高栅极绝缘膜附近的氧化物半导体膜的结晶性。一种半导体装置包括：在基底绝缘膜上的氧化物半导体膜；在氧化物半导体膜上的源电极及漏电极；形成在氧化物半导体膜上的包含硅氧化物的栅极绝缘膜；以及栅极绝缘膜上的栅电极。氧化物半导体膜包括硅浓度为1.0at.％以下的区域，并且，至少在区域内包括结晶部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术涉及一种半导体装置及该半导体装置的制造方法。在本说明书中，半导体装置通常是指能够通过利用半导体特性工作的所有装置，因此，电光装置、半导体电路及电子设备都是半导体装置。
技术介绍
使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜构成晶体管的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于如集成电路(IC)或图像显示装置(显示装置)等电子设备。例如，作为可以应用于晶体管的半导体薄膜，硅类半导体材料被广泛地周知。再者，作为其他材料，氧化物半导体受到关注。例如，已公开了作为晶体管的活性层包括包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的非晶氧化物的晶体管(参照专利文献1)。包括氧化物半导体的晶体管具有比包括非晶硅的晶体管优越的导通特性(通态电流等)。为了将该包括氧化物半导体的晶体管应用于高功能装置，需要进一步提高其特性，因此不断研发氧化物半导体的晶化技术(参照专利文献2)。在专利文献2中，公开了通过对氧化物半导体进行热处理实现晶化的技术。[参考文献][专利文献][专利文献1]日本专利申请公开2006-165528号公报[专利文献2]日本专利申请公开2008-311342号公报
技术实现思路
在构成包括氧化物半导体膜的顶栅型晶体管的情况下，在该氧化物半导体膜上形成栅极绝缘膜。当形成栅极绝缘膜时，栅极绝缘膜的构成元素也可以进入形成有栅极绝缘膜的上面的氧化物半导体膜。例如，在形成氧化物半导体膜之后，当作为栅极绝缘膜利用溅射法形成氧化硅(SiOx，x＝2以上)时，该氧化硅的构成元素的硅与用于进行溅射时的诸如氩之类的稀有气体元素一起引入到氧化物半导体膜中。该硅切断氧化物半导体膜的构成元素之间的键(铟原子与氧原子(In-O键))，而作为杂质元素包含于氧化物半导体膜中。尤其是，有以高浓度杂质元素被包含于氧化物半导体膜与栅极绝缘膜之间的界面附近的忧虑。因为在氧化物半导体膜与栅极绝缘膜之间的界面附近形成沟道区，所以当硅等杂质元素被包含时，导致使氧化物半导体膜电阻增高。其结果，使晶体管的电特性之一的通态电流降低。如此，残留在氧化物半导体膜中的杂质元素成为影响到晶体管的电特性的原因。另外，在氧化物半导体膜包括结晶部的情况下，由于栅极绝缘膜的构成元素进入到氧化物半导体膜中，氧化物半导体膜的结晶部的键被切断，在栅极绝缘膜附近的氧化物半导体膜中非晶区的数量变多。鉴于上述问题，目的是降低包含在栅极绝缘膜附近的氧化物半导体膜中的杂质元素的浓度。另一目的是提高栅极绝缘膜附近的氧化物半导体膜的结晶性。此外，另一目的是通过使用该氧化物半导体膜提供一种具有稳定的电特性的半导体装置。所公开的本专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括：基底绝缘膜；形成在基底绝缘膜上的氧化物半导体膜；形成在氧化物半导体膜上的源电极及漏电极；形成在氧化物半导体膜、源电极及漏电极上的包括包含硅的氧化物的栅极绝缘膜；以及以与栅极绝缘膜接触且至少与氧化物半导体膜重叠的方式设置的栅电极。氧化物半导体膜包括分布在从与栅极绝缘膜的界面向氧化物半导体膜的内侧的硅浓度为1.0at.％以下的区域，并且，至少该区域包括结晶部。所公开的本专利技术的另一方式是一种半导体装置，包括：基底绝缘膜；形成在基底绝缘膜上的氧化物半导体膜；形成在氧化物半导体膜上的包括包含硅的氧化物的栅极绝缘膜；以与栅极绝缘膜接触且至少与氧化物半导体膜重叠的方式设置的栅电极；形成在栅极绝缘膜及栅电极上的层间绝缘膜；以及形成在层间绝缘膜上的以至少与氧化物半导体膜电连接的方式设置的源电极及漏电极。氧化物半导体膜包括分布在从与栅极绝缘膜的界面向氧化物半导体膜的内侧的硅浓度为1.0at.％以下的区域，并且，至少该区域包括结晶部。在上述各结构中，区域优选以接触于栅极绝缘膜且具有5nm以下的厚度的方式形成。另外，除了区域之外的氧化物半导体膜优选包括结晶部，并且，在结晶部中，c轴优选在垂直于基底绝缘膜与氧化物半导体膜之间的界面的方向上一致。另外，在上述各结构中，区域优选具有0.1at.％以下的硅浓度。另外，区域优选具有1.0×1020atoms／cm3以下的碳浓度。当栅极绝缘膜附近的氧化物半导体膜具有上述硅浓度或碳浓度时，可以抑制氧化物半导体膜的高电阻化，并且可以提高氧化物半导体膜的结晶性。其结果，可以实现具有稳定的电特性的半导体装置。根据所公开的本专利技术的一个方式，可以降低包含在栅极绝缘膜附近的氧化物半导体膜中的杂质元素的浓度。另外，可以提高栅极绝缘膜附近的氧化物半导体膜的结晶性。此外，可以提供一种具有稳定的电特性的半导体装置。附图说明图1A和图1B是示出半导体装置的一个方式的平面图及截面图；图2A至图2D是示出半导体装置的制造工序的一个例子的截面图；图3A和图3B是示出半导体装置的一个方式的平面图及截面图；图4A至图4D是示出半导体装置的制造工序的一个例子的截面图；图5A和图5B是示出半导体装置的制造工序的一个例子的截面图；图6A至图6C示出半导体装置的一个方式；图7A和图7B示出半导体装置的一个方式；图8A和图8B示出半导体装置的一个方式；图9示出半导体装置的一个方式；图10示出半导体装置的一个方式；图11示出半导体装置的一个方式；图12A和图12B是用于计算的模型图；图13A和图13B是用于计算的模型图；图14示出计算结果；图15A和图15B是用于计算的模型图；图16示出计算结果；图17示出根据本专利技术的实施例的测量结果；图18A和图18B示出根据本专利技术的实施例的测量结果。具体实施方式下面，参照附图对本说明书所公开的专利技术的实施方式进行说明。但是，本专利技术不局限于以下说明，所属
的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本专利技术的精神及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本专利技术不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式的描述。注意，为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、大小及范围等有时不准确地表示。因此，所公开的专利技术不一定局限于附图等所公开的位置、大小及范围等。在本说明书等中，“第一”、“第二”、“第三”等的序数词是为了避免构成要素的混淆而使用的，而该名词不是用于在数目方面上进行限制。在本说明书等中，“上”或“下”的名词不一定是指构成要素的位置关系为“直接在xx之上”或“直接在xx之下”。例如，“栅极绝缘层上的栅电极”可以是指栅极绝缘层与栅电极之间具有其它构成要素的情况。另外，在本说明书等中，“电极”或“布线”的名词不限定构成要素的功能。例如，有时将“电极”用作“布线”的一部分，反之亦然。再者，“电极”或“布线”的名词还可以包括多个“电极”或“布线”形成为一体的情况。此外，在采用极性不同的晶体管的情况下或在电路工作中电流方向发生变化的情况等下，“源极”和“漏极”的功能有时互相调换。因此，在本说明书等中，可以互相调换“源极”和“漏极”的名词。在本说明书等中，“电连接”的名词包括通过具有某种电作用的元件构成要素连接的情况。这里，“具有某种电作用的物体”只要可以进行通过元件连接的构成要素间的电信号的接收，就对其没有特别的限制。例如，“具有某种电作用的物体”不仅为电极和布线，而且为晶体管等的开关元件、电阻器、电感器、电容器、具有其他各种功能的元件等。实施方式1在本实施方式中，参照图1A至图2D对半导体装置及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：衬底上的氧化物半导体膜；所述氧化物半导体膜上的源电极和漏电极；所述氧化物半导体膜上的栅极绝缘膜，其中所述栅极绝缘膜包含含有硅的氧化物；以及所述栅极绝缘膜上的栅电极，其中，所述氧化物半导体膜包括硅浓度为1.0at.％以下的区域，所述区域位于所述氧化物半导体膜与所述栅极绝缘膜之间的界面且接触于所述栅极绝缘膜，并且，所述区域包括结晶部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.14 JP 2011-2270221.一种半导体装置，包括：衬底上的氧化物半导体膜；所述氧化物半导体膜上的源电极和漏电极；所述氧化物半导体膜上的栅极绝缘膜，其中所述栅极绝缘膜包含含有硅的氧化物；所述栅极绝缘膜上的栅电极；以及所述衬底与所述氧化物半导体膜之间的基底绝缘膜，其中，所述氧化物半导体膜包括硅浓度为1.0at.％以下的区域，所述区域位于所述氧化物半导体膜与所述栅极绝缘膜之间的界面且接触于所述栅极绝缘膜，并且，所述区域包括结晶部。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述氧化物半导体膜的端部具有20°至50°的锥角。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中除了所述区域之外的所述氧化物半导体膜包括第二结晶部。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中在所述结晶部中，c轴在垂直于所述基底绝缘膜与所述氧化物半导体膜之间的界面的方向上一致。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述区域中的所述硅浓度为0.1at.％以下。6.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括所述栅极绝缘膜和所述栅电极上的层间绝缘膜。7.一种半导体装置，包括：衬底上的氧化物半导体膜；所述氧化物半导体膜上的源电极和漏电极；所述氧化物半导体膜上的栅极绝缘膜，其中所述栅极绝缘膜包含含有硅的氧化物；所述栅极绝缘膜上的栅电极；以及所述衬底与所述氧化物半导体膜之间的基底绝缘膜，其中，所述氧化物半导体膜包括硅浓度为1.0at.％以下且碳浓度为1.0×1020atoms/cm3以下的区域，所述区域位于所述氧化物半导体膜与所述栅极绝缘膜之间的界面且接触于所述栅极绝缘膜，并且，所述区域包括结晶部。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：本田达也，津吹将志，野中裕介，岛津贵志，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