用于制造半导体装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于制造半导体装置的方法。本发明专利技术的目的之一在于即使在形成栅极绝缘层、源电极层及漏电极层之后形成氧化物半导体的情况下，也抑制元件特性恶化。在衬底上形成栅电极层，在栅电极层上形成栅极绝缘层，在栅极绝缘层上形成源电极层及漏电极层，对形成在衬底上的栅极绝缘层、源电极层及漏电极层的表面进行表面处理，在进行该表面处理后，在栅极绝缘层、源电极层及漏电极层上形成氧化物半导体层。

Method for manufacturing semiconductor device

The invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. One of the purposes of the present invention is to suppress the deterioration of the element characteristics even after the formation of a gate oxide layer, a source electrode layer and a drain electrode layer. A gate electrode layer is formed on the substrate, a gate insulating layer is formed on the gate electrode on the gate insulating layer, forming source and drain electrode layers formed on the layer, layer, source and drain electrode layers on the surface of the surface insulated gate electrode on the substrate, the surface treatment, the formation of oxide a semiconductor layer, a source electrode layer and a drain electrode on the gate insulating layer.

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为“2009年11月6日”、申请号为“200910220868.1”、题为“半导体装置及该半导体装置的制造方法”的分案申请。
本专利技术涉及一种使用氧化物半导体的半导体装置及该半导体装置的制造方法。
技术介绍
近年来，使用氧化物半导体来制造薄膜晶体管(也称为TFT)并且将其应用于电子设备等的技术引人注目。例如，专利文件1和专利文件2公开有如下技术：将氧化锌、In-Ga-Zn-O类氧化物半导体等用于氧化物半导体层，以制造图像显示装置的开关元件等。此外，作为使用氧化物半导体层的晶体管的结构，提案了各种各样的结构，例如，上述的专利文件2和专利文件3示出有底栅·底接触型结构，其中在设置于栅极绝缘层上的源电极层及漏电极层上形成氧化物半导体层。[专利文件1]日本专利申请公开2007-123861号公报[专利文件2]日本专利申请公开2007-96055号公报[专利文件3]日本专利申请公开2007-305658号公报当在栅极绝缘层上形成源电极层及漏电极层之后，在该栅极绝缘层、源电极层及漏电极层上形成氧化物半导体层时，在形成源电极层及漏电极层之后形成氧化物半导体层。在此情况下，有如下忧虑：在形成氧化物半导体层之前，因附着到栅极绝缘层、源电极层及漏电极层的表面的杂质而导致元件特性恶化。此外，还有如下忧虑：在形成氧化物半导体层之前，因在栅极绝缘层、源电极层及漏电极层的表面上形成含有杂质的膜而导致元件特性恶化。>例如，因为在利用光刻法来形成源电极层及漏电极层的情况下，抗蚀剂、抗蚀剂的剥离液与栅极绝缘层、源电极层及漏电极层接触，所以有时杂质附着到表面，或者在表面上形成含有杂质的膜。此外，即使在利用喷墨法等液滴喷射法在栅极绝缘层上选择性地形成源电极层及漏电极层的情况下，也有时包含在墨水中的溶剂或分散剂等添加剂与栅极绝缘层、源电极层及漏电极层的表面接触，而形成含有杂质的膜。此外，在将金属用于源电极层及漏电极层的情况下，因在形成源电极层及漏电极层之后且在形成氧化物半导体层之前，源电极层及漏电极层的表面氧化，而源电极层及漏电极层和氧化物半导体层之间的接触电阻增加，结果元件特性恶化。此外，当在设置于栅极绝缘层上的源电极层及漏电极层上形成氧化物半导体层时，在源电极层及漏电极层的膜厚度厚并且具有凹凸的情况下，有时形成在栅极绝缘层、源电极层及漏电极层上的氧化物半导体层断开，而元件特性恶化。
技术实现思路
鉴于上述问题点，而本专利技术的目的之一在于即使在形成栅极绝缘层、源电极层及漏电极层之后形成氧化物半导体的情况下，也抑制元件特性恶化。当在栅极绝缘层、源电极层及漏电极层上形成氧化物半导体层时，在形成该氧化物半导体层之前对栅极绝缘层、源电极层及漏电极层进行等离子体处理等表面处理。通过在形成氧化物半导体层之前进行表面处理，可以抑制杂质混入到栅极绝缘层和氧化物半导体层之间。此外，通过在形成氧化物半导体层之前进行表面处理，可以降低源电极层及漏电极层和氧化物半导体层之间的接触电阻并且改善元件特性。此外，本专利技术的一个方式包括如下步骤：在衬底上形成栅电极层；在栅电极层上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成源电极层及漏电极层；在引入有惰性气体的反应室内对形成在衬底上的栅极绝缘层、源电极层及漏电极层的表面进行等离子体处理；在进行等离子体处理后，在栅极绝缘层、源电极层及漏电极层上形成氧化物半导体层，其中，通过在设置于反应室内的一对电极中的一方的电极上设置衬底，并且对该一方的电极施加高频电压来对衬底施加偏压，而进行等离子体处理。此外，本专利技术的一个方式包括如下步骤：在衬底上形成栅电极层；在栅电极层上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成导电层；在导电层上形成第一氧化物半导体层；通过对导电层及第一氧化物半导体层进行蚀刻，形成层叠有导电层及第一氧化物半导体层的第一叠层体及第二叠层体；在引入有惰性气体的反应室内对形成在衬底上的栅极绝缘层、第一叠层体及第二叠层体的表面进行等离子体处理；在进行等离子体处理后，在栅极绝缘层、第一叠层体及第二叠层体上形成第二氧化物半导体层，其中，通过在设置于反应室内的一对电极中的一方的电极上设置衬底，并且对该一方的电极施加高频电压来对衬底施加偏压，而进行等离子体处理。此外，本专利技术的一个方式包括如下步骤：在衬底上形成栅电极层；在栅电极层上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成导电层；对导电层的表面进行第一等离子体处理；在进行第一等离子体处理后在导电层上形成第一氧化物半导体层；通过对导电层及第一氧化物半导体层进行蚀刻，形成层叠有导电层及第一氧化物半导体层的第一叠层体及第二叠层体；对栅极绝缘层、第一叠层体及第二叠层体的表面进行第二等离子体处理；在进行第二等离子体处理后在栅极绝缘层、第一叠层体及第二叠层体上形成第二氧化物半导体层，其中，通过在设置于反应室内的一对电极中的一方的电极上设置衬底，对反应室引入惰性气体，并且对该一方的电极施加高频电压来对衬底施加偏压，而进行第一等离子体处理及第二等离子体处理。此外，本专利技术的一个方式包括：设置在衬底上的栅电极层；覆盖栅电极层地设置的栅极绝缘层；设置在栅极绝缘层上的源电极层及漏电极层；设置在位于源电极层及漏电极层之间的栅电极层上并且设置在源电极层及漏电极层上的氧化物半导体层，其中，位于源电极层及漏电极层之间的栅极绝缘层的膜厚度薄于位于源电极层及漏电极层的下方的栅极绝缘层的膜厚度，且源电极层及漏电极层的端部为锥形形状，并且将源电极层及漏电极层的上端部设置得具有曲面形状。注意，作为可以在本说明书中使用的氧化物半导体的一例，有以InMo3(ZnO)m(m＞0，m不是整数)表示的氧化物半导体。在此，M是指选自镓(Ga)、铁(Fe)、镍(Ni)、锰(Mn)及钴(Co)中的一种金属元素或者多种金属元素。例如，选择Ga作为M的情况除了包括只选择Ga的情况以外，还包括选择Ga和Ni、Ga和Fe等选择Ga以外的上述金属元素的情况。此外，在上述氧化物半导体中，有如下氧化物半导体：除了包含作为M的金属元素以外，还包含作为杂质元素的Fe、Ni等过渡金属元素、或者该过渡金属元素的氧化物。在本说明书中，将上述氧化物半导体中的作为M而至少包含镓的氧化物半导体称为In-Ga-Zn-O类氧化物半导体，并且将使用该材料的薄膜称为In-Ga-Zn-O类非单晶膜。注意，在本说明书中，半导体装置是指通过利用半导体特性而能够工作的所有的装置，并且电光装置、半导体电路以及电子设备都包括在半导体装置中。此外，在本说明书中，显示装置包括发光装置、液晶显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：在衬底上形成栅电极层；在所述栅电极层上形成栅绝缘层；在所述栅绝缘层上形成导电层；在所述导电层上形成氧化物半导体层；以及在引入氧气的反应室中，对所述氧化物半导体层的表面进行等离子体处理，其中在引入氩和氧的混合气氛的反应室中，通过溅射法形成所述氧化物半导体层。

【技术特征摘要】
2008.11.07 JP 2008-2865691.一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：
在衬底上形成栅电极层；
在所述栅电极层上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成导电层；
在所述导电层上形成氧化物半导体层；以及
在引入氧气的反应室中，对所述氧化物半导体层的表面进行等离子体处理，
其中在引入氩和氧的混合气氛的反应室中，通过溅射法形成所述氧化物半导体层。
2.一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：
在衬底上形成栅电极层；
在所述栅电极层上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成导电层；
在所述导电层上形成氧化物半导体层；以及
在引入氧气的反应室中，对所述氧化物半导体层的表面进行等离子体处理，
其中，以20℃或更高的温度通过溅射法形成所述氧化物半导体层。
3.如权利要求1或2所述的用于制造半导体装置的方法，其特征在于，通过使用包括铟、
镓和锌的靶的所述溅射法来形成所述氧化物半导体层。
4.如权利要求1或2所述的用于制造半导体装置的方法，其特征在于，所述等离子体处
理和所述氧化物半导体层的形成在所述反应室中接连进行。
5.一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：
在衬底上形成栅电极层；
在所述栅电极层上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成导电层；
在所述导电层上形成第一氧化物半导体层；
通过对所述导电层和所述第一氧化物半导体层进行蚀刻，形成层叠有所述导电层和所
述第一氧化物半导体层的第一叠层体以及层叠有所述导电层和所述第一氧化物半导体层
的第二叠层体；
在引入惰性气体的反应室中，对形成于所述衬底上的所述栅绝缘层、所述第一叠层体
和所述第二叠层体的表面进行等离子体处理；以及
在进行了所述等离子体处理之后，在所述栅绝缘层、所述第一叠层体和所述第二叠层
体上形成第二氧化物半导体层，
其中在引入氩和氧的混合气氛的反应室中，通过溅射法形成所述第一和第二氧化物半
导体层。
6.一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：
在衬底上形成栅电极层；
在所述栅电极层上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成导电层；
对所述导电层的表面进行第一等离子体处理；
在进行了所述第一等离子体处理之后，在所述导电层上形成第一氧化物半导体层；
通过对所述导电层和所述第一氧化物半导体层进行蚀刻，形成层叠有所述导电层和所
述第一氧化物半导体层的第一叠层体以及层叠有所述导电层和所述第一氧化物半导体层
的第二叠层体；
对所述栅绝缘层、所述第一叠层体和所述第二叠层体的表面进行第二等离子体处理；
以及
在进行了所述第二等离子体处理之后，在所述栅绝缘层、所述第一叠层体和所述第二
叠层体上形成第二氧化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：秋元健吾，津吹将志，
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