本发明专利技术的目的是提供具有新结构的半导体装置。公开了半导体器件，其包括第一晶体管，其包括位于含有半导体材料的衬底中的沟道形成区、沟道形成区插入之间的杂质区、位于沟道形成区上的第一栅绝缘层、位于第一栅绝缘层上的第一栅电极、以及电连接至该杂质区的第一源电极和第一漏电极；以及第二晶体管，其包括位于含有半导体材料的衬底上的第二栅电极、位于该第二栅电极上的第二栅绝缘层、位于该第二栅绝缘层上的氧化物半导体层、以及电连接至该氧化物半导体层的第二源电极和第二漏电极。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】半导体装置本申请是申请日为“2010年9月27日”、申请号为“201080047028.0”、题为“半导体器件”的分案申请。
本专利技术的
涉及半导体器件以及该半导体器件的制造方法。注意，此处，半导体器件是指利用半导体特性而起作用的通用元件和器件。
技术介绍
有众多种类的金属氧化物，且金属氧化物具有各种应用。氧化铟是众所周知的材料，且已经被用于液晶显示设备等中所需要的透明电极。一些金属氧化物具有半导体特性。具有半导体特性的金属氧化物的示例为氧化钨、氧化锡、氧化铟、和氧化锌等。已经描述了具有由这样的金属氧化物中的任意制成的沟道形成区的薄膜晶体管(见专利文献I到4以及非专利文献I等)。附带地，不仅是单组分氧化物，还有多组分氧化物也被称为金属氧化物。例如，已知同系列化合物InGaO3 (ZnO) ? (m是自然数)是含有In、Ga和Zn的多组分氧化物(如，见非专利文献2到4等)。含有这样的In-Ga-Zn-基氧化物的氧化物半导体也被已知为可应用于薄膜晶体管的沟道形成层(如，见专利文献5、非专利文献5和6等)。日本公开专利申请N0.S60-198861日本公开专利申请N0.H8-264794PCT国际申请的日本翻译Hl1-505377日本公开专利申请N0.2000-150900日本公开专利申请N0.2004-103957M.ff.Prins、K.0.Grosse-Holz、G.Muller、J.F.M.Cillessen、J.B.Giesbers、R.P.Weening、和 R.M.Wolf，“A ferroelectric transparent thin-filmtransistor (铁电透明薄膜晶体管)”，App1.Phys.Lett.，1996 年 6 月 17 日，68 卷，3650-3652 页M.Nakamura, N.Kimizuka 和 T.Mohri，“The Phase Relat1ns inthe In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 1350°C (在 1350°C的 In2O3-Ga2ZnO4-ZnO 系统中的相位关系)”，J.Solid State Chem.，1991，93 卷，298-315 页Kimizuka, M.1sobe 和 M.Nakamura，“Syntheses andSingle-Crystal Data of Homologous Compounds, In2O3 (ZnO)m (m = 3,4,and5), InGaO3 (ZnO) 3, and Ga2O3 (ZnO) m (m = 7, 8, 9, and 16) in the In2O3-ZnGa2O4-ZnOSystem(In2O3-ZnGa2O4-ZnO 系统中的同系列化合物、In2O3(ZnO)m(m = 3、4、和 5)、InGaO3(ZnO)3,以及 Ga2O3(ZnO)n(m = 7、8、9、和 16)的合成与单晶数据)”，J.Solid StateChem.，1995，116 卷，170-178 页M.Nakamura, N.Kimizuka, T.Mohri 和 M.1sobe，“Synthesesand crystal structures of new homologous compounds, indium iron zincoxides (InFeO3(ZnO)m) (m:natural number) and related compounds (新的同系列复合物，包括氧化锌(InFeO3(ZnO)ni)Gi1:自然数)和相关复合物的合成与晶体结构)”，KOTAIBUTSURI (SOLID STATE PHYSICS), 1993，28 卷，第 5 期，317-327 页 K.Nomura, H.0hta, K.Ueda, T.Kamiya, M.Hirano 和 H.Hosono，“Thin-film transistor fabricated in single-crystalline transparent oxidesemiconductor (在单晶透明氧化物半导体中制造的薄膜晶体管)”，SCIENCE, 2003, 300卷，1269-1272 页 K.Nomura, H.0hta, K.Ueda, T.Kamiya, M.Hirano 和 H.Hosono，“Room-temperature fabricat1n of transparent flexible thin-film transistorsusing amorphous oxide semiconductors (使用非晶氧化物半导体的对透明柔性薄膜晶体管的室温制造)”，NATURE, 2004, 432 卷，488-492 页
技术实现思路
场效应晶体管(是半导体器件的典型示例)一般使用诸如硅之类的材料形成。然而，使用硅等的半导体器件并不具有充足的开关特性；如，一项问题在于，在CMOS反相器电路的情况下，半导体器件由极高的流经电流所损坏，且功耗被极高的流经电流所增加。另外，使用硅等的半导体器件的截止态电流(也被称为漏电流)并不如基本为零这样低。因此，不管半导体器件所意在的行为如何，微小电流会发生，且因此难以确保在诸如存储器或液晶显示器之类的电荷保留半导体器件的制造情况中电荷保留的充足时间段。进一步的问题在于截止态电流增加了功耗。由于此，本专利技术的一个实施例的目的在于提供具有解决上述问题的新结构的半导体器件。本专利技术的一个实施例是具有使用氧化物半导体的晶体管和使用非氧化物半导体的材料的晶体管的堆叠的半导体。例如，该半导体器件可采用如下结构。本专利技术的一个实施例是半导体器件，其包括第一晶体管，其包括位于含有半导体材料的衬底中的沟道形成区、杂质区(沟道形成区夹在杂质区中间)、位于沟道形成区上的第一栅绝缘层、位于第一栅绝缘层上的第一栅电极、以及电连接至该杂质区的第一源电极和第一漏电极；以及第二晶体管，其包括位于含有半导体材料的衬底上的第二栅电极、位于该第二栅电极上的第二栅绝缘层、位于该第二栅绝缘层上的氧化物半导体层、以及电连接至该氧化物半导体层的第二源电极和第二漏电极。优选地，在上述结构中，第一栅电极和第二栅电极彼此电连接，且第一源电极或第一漏电极中的一个电连接至第二源电极或第二漏电极中的一个。此外，优选地，第一晶体管是P-型晶体管(P-沟道晶体管)，且第二晶体管是η-型晶体管(η-沟道晶体管)。可选地，在上述结构中，第一栅电极电连接至第二源电极或第二漏电极。优选地，在上述结构中，含有半导体材料的衬底是单晶半导体衬底或SOI衬底。特定地，半导体材料优选为硅。优选地，在上述结构中，氧化物半导体层含有In-Ga-Zn-O基的氧化物半导体材料。具体地，氧化物半导体层优选含有In2Ga2ZnO7晶体。此外，优选地，氧化物半导体层的氢浓度为5X 11Vcm3或更小。此外，优选地，第二晶体管的截止态电流为1X10 13A或更小。在上述结构中，可在与第一晶体管交迭的区中提供第二晶体管。注意，可使用与第二源电极或第二漏电极一样的半导体层形成第一源电极或第一漏电极。换言之，第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置，包括：衬底；在所述衬底上以此顺序堆叠的第一绝缘层到第四绝缘层；以及第一晶体管，所述第一晶体管包括：第一沟道形成区，该第一沟道形成区包括在所述第二绝缘层和所述第三绝缘层之间的氧化物半导体层，其中，所述第一绝缘层和所述第四绝缘层都包括氧化铝；且其中，所述第二绝缘层和所述第三绝缘层都包括氧化硅、氧氮化硅和氮氧化硅中的一个。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，小山润，今井馨太郎，
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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。