半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的课题之一是对使用氧化物半导体膜的晶体管赋予稳定的电特性，来制造一种可靠性高的半导体装置。在包括设置在具有绝缘表面的衬底上的底栅结构的反交错型晶体管的半导体装置中，在栅电极层与氧化物半导体膜之间至少设置第一栅极绝缘膜和第二栅极绝缘膜，进行450℃以上，优选为650℃以上的加热处理，然后形成氧化物半导体膜。通过在形成氧化物半导体膜之前进行450℃以上，优选为650℃以上的加热处理，可以抑制成为导致晶体管的电特性的降低或变动的主要原因的氢元素扩散到氧化物半导体膜中，所以可以对晶体管赋予稳定的电特性。

Semiconductor devices and their manufacturing methods

One of the topics of the present invention is to give a stable electrical characteristic to the transistor using an oxide semiconductor film to produce a high reliability semiconductor device. In which is arranged in the bottom gate structure with insulating surface on a substrate of the de interleaving transistor in a semiconductor device, a first gate insulating film and a gate insulating film second at least is disposed between the gate electrode layer and an oxide semiconductor film, 450 DEG C, preferably 650 DEG C to heat treatment, then the formation of oxide semiconductor film. Through 450 degrees before the formation of oxide semiconductor film, preferably heated above 650 DEG C, can inhibit the hydrogen become the main reason of the reduction of the electrical characteristics of the transistor or lead to changes in the diffusion into the oxide semiconductor film, so can stable electrical characteristics of transistors are given.

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及一种使用氧化物半导体的半导体装置及其制造方法。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而工作的所有装置，因此，电光装置、半导体电路以及电子设备都是半导体装置。
技术介绍
如以液晶显示装置为代表那样，形成在玻璃衬底等上的晶体管多由非晶硅、多晶硅等构成。使用非晶硅的晶体管虽然其场效应迁移率低，但是可以对应于玻璃衬底的大面积化。另外，使用多晶硅的晶体管虽然其场效应迁移率高，但是具有不合适于玻璃衬底的大面积化的缺点。近年来，除了使用硅的晶体管之外，使用氧化物半导体制造晶体管，并将其应用于电子装置和光装置的技术受到注目。例如，专利文献1及专利文献2公开了作为氧化物半导体使用氧化锌、In-Ga-Zn类氧化物来制造晶体管，并将该晶体管用于显示装置的像素的开关元件等的技术。在氧化物半导体中，氢的一部分成为施主而释放出作为载流子的电子。当氧化物半导体中的载流子浓度高时，即使不对栅极施加电压，沟道也形成在晶体管中。也就是说，阈值电压向负方向漂移，难以控制阈值电压。专利文献3公开了如下现象：当对氧化物半导体膜中添加氢时，导电率增高4至5位数左右。另外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，所述方法包括以下步骤：在衬底上形成栅电极层；在所述栅电极层上形成第一栅极绝缘膜；在所述第一栅极绝缘膜上形成第二栅极绝缘膜；在形成所述第二栅极绝缘膜之后进行第一热处理；在所述第一热处理之后在所述第二栅极绝缘膜上形成氧化物半导体膜；在形成所述氧化物半导体膜之后进行第二热处理；其中所述第一栅极绝缘膜通过等离子体CVD法使用第一RF功率、硅烷气体、氮气以及氨气来形成，其中所述第二栅极绝缘膜通过等离子体CVD法使用第二RF功率、硅烷气体以及一氧化二氮气体来形成，并且其中所述第一RF功率高于所述第二RF功率。

【技术特征摘要】
2011.12.27 JP 2011-2855591.一种半导体装置的制造方法，所述方法包括以下步骤：在衬底上形成栅电极层；在所述栅电极层上形成第一栅极绝缘膜；在所述第一栅极绝缘膜上形成第二栅极绝缘膜；在形成所述第二栅极绝缘膜之后进行第一热处理；在所述第一热处理之后在所述第二栅极绝缘膜上形成氧化物半导体膜；在形成所述氧化物半导体膜之后进行第二热处理；其中所述第一栅极绝缘膜通过等离子体CVD法使用第一RF功率、硅烷气体、氮气以及氨气来形成，其中所述第二栅极绝缘膜通过等离子体CVD法使用第二RF功率、硅烷气体以及一氧化二氮气体来形成，并且其中所述第一RF功率高于所述第二RF功率。2.一种半导体装置的制造方法，所述方法包括以下步骤：在衬底上形成栅电极层；在所述栅电极层上形成第一栅极绝缘膜；在所述第一栅极绝缘膜上形成第二栅极绝缘膜；在形成所述第二栅极绝缘膜之后进行第一热处理；在所述第一热处理之后在所述第二栅极绝缘膜上形成氧化物半导体膜；在形成所述氧化物半导体膜之后进行第二热处理；在所述第二热处理之后在所述氧化物半导体膜上与所述氧化物半导体膜电接触地形成源极电极层和漏极电极层；以及在形成所述源极电极层和所述漏极电极层之后进行第三热处理；其中所述第一栅极绝缘膜通过等离子体CVD法使用第一RF功率、硅烷气体、氮气以及氨气来形成，其中所述第二栅极绝缘膜通过等离子体CVD法使用第二RF功率、硅烷气体以及一氧化二氮气体来形成，其中所述第一RF功率高于所述第二RF功率。3.一种半导体装置的制造方法，所述方法包括以下步骤：在衬底上形成栅电极层；在所述栅电极层上形成第一栅极绝缘膜；在所述第一栅极绝缘膜上形成第二栅极绝缘膜；在形成所述第二栅极绝缘膜之后进行第一热处理；在所述第一热处理之后在所述第二栅极绝缘膜上形成氧化物半导体膜；在形成所述氧化物半导体膜之后进行第二热处理，以及在所述氧化物半导体膜上与所述氧化物半导体膜接触地形成氧化物层，其中所述第一栅极绝缘膜通过等离子体CVD法使用第一RF功率、硅烷气体、氮气以及氨气来形成，其中所述第二栅极绝缘膜通过等离子体C...

【专利技术属性】
技术研发人员：肥塚纯一，冈崎健一，保坂泰靖，池山辉正，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