半导体器件制造技术

公开了一种半导体器件，其中氧化物半导体膜的质量得到稳定，同时氧化物半导体具有高迁移率的属性得到利用。该半导体器件包括氧化物半导体层和电极。电极耦接到氧化物半导体层的一个表面。氧化物半导体层的从所述一个表面跨越到深度t处的部分成为有序层。有序层是包括多个有序区域的区域，在每个有序区域中原子的排列符合特定规则。在与所述一个表面垂直的方向上的截面中所述有序区域的最大宽度为2nm或更小。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】公开了一种半导体器件，其中氧化物半导体膜的质量得到稳定，同时氧化物半导体具有高迁移率的属性得到利用。该半导体器件包括氧化物半导体层和电极。电极耦接到氧化物半导体层的一个表面。氧化物半导体层的从所述一个表面跨越到深度t处的部分成为有序层。有序层是包括多个有序区域的区域，在每个有序区域中原子的排列符合特定规则。在与所述一个表面垂直的方向上的截面中所述有序区域的最大宽度为2nm或更小。【专利说明】半导体器件相关申请的交叉引用2013年7月11日提交的日本专利申请N0.2013-145252的公开内容，包括说明书、附图和摘要，通过引用整体合并于此。
本专利技术涉及半导体器件，更特别地，涉及可应用于包括例如氧化物半导体的半导体器件的技术。
技术介绍
近年来，其中利用氧化物半导体诸如InGaZnO4形成元件的技术已经得到发展。例如，在“A Polycrystalline Oxide TFT Driven Active Matrix-OLED Display，，, YasuhiroTerai 和另夕卜七人，ITE(Institute of Image Informat1n and Televis1n Engineers)Journal J339-J345, Vol.66，N0.10(2012)中，示出了使用多晶 InGaO 的 TFT 的迁移率高于使用非晶InGaZnO4的TFT的迁移率。 此外，在日本未审专利公开N0.2010-141230中，描述了利用由InGaZn04、Zn0等形成的氧化物半导体层形成的晶体管，该氧化物半导体层设置在互连层中。
技术实现思路
近年来，针对利用多晶InGaZnO4的晶体管的实际使用的研究没有进展，但是在将利用非晶InGaZnO4的晶体管投入实际使用方面已经取得了进展。这是因为多晶InGaZnO4膜的质量不稳定。然而，半导体中的载流子的迁移率随着结晶度变高而变大。因此，氧化物半导体具有高迁移率的属性未在非晶InGaZnO4中得到充分利用。本专利技术人已经研究了如何使氧化物半导体膜的质量得到稳定，同时氧化物半导体具有高迁移率的属性得到利用。其它问题和新颖特性将从本说明书的描述和附图变得清楚。 根据一实施例，一种半导体器件包括氧化物半导体层和耦接到该氧化物半导体层的电极。在至少从所述电极耦接到的表面(一个表面)跨越到2nm深度的区域中，该氧化物半导体层包括多个有序区域，在每个有序区域中原子的排列符合特定规则。在沿与所述一个表面垂直的方向的截面中，所述有序区域的最大宽度是2nm或更小。 根据一实施例，氧化物半导体膜的质量可得到稳定，同时氧化物半导体具有高迁移率的属性得到利用。 【专利附图】【附图说明】 图1是截面图，示出根据第一实施例的半导体器件的主要部分的构造； 图2是示出半导体器件中的有序区域的截面TEM图像的示例的视图； 图3A是其中图2的有序区域被放大的图像； 图3B是示出图3A的傅立叶变换图像的强度分布的视图； 图4A是曲线图，示出了指示图2所示的氧化物半导体层中的电子密度和深度之间的关系的测量值，所述深度是距离层间绝缘膜与氧化物半导体层之间的界面的深度； 图4B是示出电子密度和所述深度之间的关系的模拟结果的曲线图； 图5是根据比较例的氧化物半导体层的TEM图像； 图6是示出图5所示的氧化物半导体层的傅立叶变换图像的强度分布的视图； 图7是曲线图，示出了指示图5所示的氧化物半导体层中的电子密度和深度之间的关系，所述深度是距离层间绝缘膜与氧化物半导体层之间的界面的深度； 图8是截面图，示出根据第二实施例的半导体器件的构造； 图9是平面图，示出第二晶体管的构造；以及 图10是截面图，示出根据第三实施例的半导体器件的构造。 【具体实施方式】 下面，将利用附图来描述一些实施例。每幅图中示出的相同或相似的组件由相似的附图标记指示，重复描述将被适当地省略。 (第一实施例) 图1是截面图，示出了根据第一实施例的半导体器件SD的主要部分的构造。根据本实施例的半导体器件SD包括氧化物半导体层SML和电极ELl。电极ELl耦接到氧化物半导体层SML的一个表面。氧化物半导体层的从所述一个表面跨越到深度t的部分成为有序层0DL。有序层ODL是包括多个有序区域的区域，在每个有序区域中原子的排列符合特定规则。在沿与所述一个表面垂直的方向的截面中，所述有序区域的最大宽度是2nm或更小。在沿与所述一个表面相交的方向(例如，与其垂直的方向)的截面中，有序区域的比率为例如50%或更多。有序区域例如是形成氧化物半导体层SML的化合物半导体的晶格的部分。详细描述将在下面进行。 氧化物半导体层SML例如包括In、Sn和Zn中的至少一种。当氧化物半导体层SML为η型时，氧化物半导体层SML由例如InxGayZnzO4 (O彡x、y、ζ彡I)或SnOx (0〈χ彡I)形成。当氧化物半导体层SML为P型时，氧化物半导体层SML由例如SnO形成。这里，前述化合物半导体的成分可以稍微变化。氧化物半导体层SML用作半导体元件中的层，载流子(例如电子或空穴)在其中移动。氧化物半导体层SML例如是晶体管的沟道层。氧化物半导体层SML的厚度例如为Inm或更大且10nm或更小。 氧化物半导体层SML中的有序区域的宽度，例如，截面中的有序区域的等效圆直径，小于形成氧化物半导体层SML的氧化物半导体中的单位晶胞(unit cell)的最长边的长度。换言之，形成氧化物半导体层SML的有序区域由氧化物半导体的晶格的部分(例如，30%至80%)形成。有序区域处于与非晶态不同的状态。 氧化物半导体层SML例如通过使用气相生长方法诸如等离子体CVD法形成在绝缘基础层上。氧化物半导体层SML的前述晶体状态可以通过控制膜形成条件例如氧分压来获得。 电极ELl是例如嵌入在层间绝缘膜INSL中的通路(或者触点)，并且由金属形成，诸如Al、W、Cu等。层间绝缘膜INSL由例如硅氧化物形成。 图2示出半导体器件SD中的有序层ODL的截面TEM图像。在该示例中，氧化物半导体层SML由InxGayZnzO4形成且形成在衬底SUB (例如，硅衬底)上。氧化物半导体层SML的表面层被制作成有序层0DL。 图3A是其中图2中的有序层ODL被放大的图像。图3B是示出图3A的傅立叶变换图像的强度分布的视图。如图3A所示，在氧化物半导体层SML的位于有序层ODL中的部分中，在2nm深度内的区域中(有序区域)原子沿特定顺序排列(例如，沿InxGayZnzO4的晶胞的一部分)。如图3B所示，在有序层ODL的TEM图像的傅立叶变换图像的强度分布中，没有衍射峰存在。这表明有序层ODL不是微晶层，换言之，即使有序区域包括在有序层ODL中，有序区域也小于晶格。此外，此傅立叶变换图像的强度分布不同于用来获取TEM图像的TEM中包括的透镜系统的相位对比度传递函数。这表明有序层ODL不是非晶层，包括有序区域。 下面，将参照图4A至7描述本实施例的优点。 图4A和4B中的每个都是曲线图，示出了在图2所示的氧化物半导体层SML中，电子密度与离层间绝缘膜INSL和氧化物半导体层SML之间的界面的深度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：氧化物半导体层；以及耦接到所述氧化物半导体层的一个表面的电极，其中，在从所述一个表面跨越到2nm深度处的区域中，该氧化物半导体层包括多个有序区域，在每个有序区域中原子的排列符合特定规则，在与所述一个表面垂直的方向上的截面中所述有序区域的最大宽度为2nm或更小。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：五十岚信行，金子贵昭，竹内洁，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP