晶体管、具有该晶体管的半导体装置和它们的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的名称为晶体管、具有该晶体管的半导体装置和它们的制造方法。目的之一在于在具有氧化物半导体层的晶体管或具有该晶体管的半导体装置中抑制电特性的退化。在将氧化物半导体用作沟道层的晶体管中，接触于氧化物半导体层的表面地设置有硅层。另外，至少接触于氧化物半导体层中的形成沟道的区域地设置有硅层，而且接触于氧化物半导体层中的不设置有硅层的区域地设置有源电极层及漏电极层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用氧化物半导体层的晶体管、具有该薄膜晶体管的半导体装置和它们的制造方法。
技术介绍
世界上存在着各种各样的金属氧化物，并且它们用于各种各样的用途。氧化铟是 为众人所知的材料，它用作液晶显示器等所需的透明电极材料。有的金属氧化物呈现半导体特性。一般来说，金属氧化物成为绝缘体，但是有时会 依构成金属氧化物的元素的组合而成为半导体。例如，作为呈现半导体特性的金属氧化物，可以举出氧化钨、氧化锡、氧化铟、氧化 锌等，将该呈现半导体特性的金属氧化物用于沟道形成区域的薄膜晶体管是已知的(参照 专利文献1至4、非专利文献1)。但是，作为金属氧化物的种类，不仅有一元系氧化物，而且还有多元系氧化物。例 如，已知具有同系相(homologous series)的InGaO3(ZnO)m(m为自然数)作为具有In、Ga、 Zn的多元系氧化物半导体(参照非专利文献2至4)。另外，还已知可以将上述由In-Ga-Zn系氧化物构成的氧化物半导体应用于薄膜 晶体管(也称为TFT)的沟道层(参照专利文献5、非专利文献5及6)。但是，氧化物半导体的半导体特性因受到元件制造工序中的蚀刻剂及等离子体的 负面影响或混入有氢等元素而容易变动，因此发生元件的电特性不均勻或退化的问题。专利文献1日本专利申请公开1985-198861号公报专利文献2日本专利申请公开1996-264794号公报专利文献3日本PCT国际申请翻译1999-505377号公报专利文献4日本专利申请公开2000-150900号公报专利文献5日本专利申请公开2004-103957号公报非专禾Ij文献 lM.W.Prins，K.O.Grosse-Holz，G.Muller，J.F.M.Cillessen， J.B.Giesbers, R. P. Weening, and R. M. Wolf,"A ferroelectric transparent thin-film transistor", App1.Phys. Lett.，17 June 1996，Vol.68p.3650—3652# # ^lJ K 2M. Nakamura, N. Kimizuka, and T. Mohri, "ThePhase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 1350 °C，，，J. Solid State Chem. , 1991, Vol. 93, p. 298-315非 专 禾Ij 文 献 3Ν· Kimizuka, Μ· Isobe, and Μ. Nakamura,"Synthesesand Single-Crystal Data of Homologous Compounds, In2O3(ZnO)m(m = 3,4, and 5), InGaO3 (ZnO) 3, and Ga2O3 (ZnO)m(m = 7,8,9, and 16) in the In2O3-ZnGa2O4-ZnO System，，， J.Solid State Chem.，1995，Vol. 116，p.170-178非专利文献4中村真佐樹，君塚昇，毛利尚彦，磯部光正， α力 1相、 InFeO3(ZnO)m(m 自然数)i O同型化合物O合成杉J t/结晶槽造”，固体物理，1993年，Vol. 28，No. 5，p. 317-3275K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda, T. Kamiya, M. Hirano, and H. Hosono, "Thin-film transistor fabricated insingle-crystalline transparent oxide semiconductor，，，SCIENCE, 2003, Vol. 300，p. 1269-12726K. Nomura, H. Ohta, A. Takagi, T. Kamiya, M. Hirano, and H. Hosono, “Room-temperature fabrication oftransparent flexible thin-film transistors using amorphousoxide semiconductors", NATURE, 2004, Vol. 432,p.488-49
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的一个方式的目的之一在于在具有氧化物半导体层的晶体 管或具有该晶体管的半导体装置中抑制电特性的不均勻或退化。为了解决上述问题，本专利技术的一个方式采用如下结构在将氧化物半导体用作沟 道层的晶体管中，硅层设置在氧化物半导体层的表面上且接触于氧化物半导体层的表面。 在此情况下，硅层用作减少混入到氧化物半导体层的氢等的保护膜，同时在制造工序中还 用作对氧化物半导体层的保护膜，从而能够抑制晶体管的电特性的不均勻或退化。另外，本专利技术的一个方式还可以采用如下结构至少接触于氧化物半导体层中的 形成沟道的区域地设置有硅层，而且接触于氧化物半导体层中的不接触于硅层的部分地设 置有源电极层及漏电极层。另外，本专利技术的一个方式还可以采用如下结构在氧化物半导体层中，在不设置有 硅层的区域中设置用作源区或漏区的低电阻区，并且接触于该低电阻区地设置有源电极层 及漏电极层。另外，本专利技术的一个方式提供一种晶体管，包括栅电极；设置在栅电极上的栅极 绝缘层；设置在栅极绝缘层上且重叠于栅电极的氧化物半导体层；设置在所述氧化物半导 体层的表面上且接触于所述氧化物半导体层的表面的硅层；以及电连接于氧化物半导体层 的源电极层及漏电极层。另外，源电极层及所述漏电极层还可以设置在不设置有硅层的氧 化物半导体层的表面的至少一部分上且接触于不设置有硅层的氧化物半导体层的表面的 至少一部分。另外，还可以在接触于源电极层的氧化物半导体层的区域中设置用作源区的 第一低电阻区，而在接触于漏电极层的氧化物半导体层的区域中设置用作漏区的第二低电 阻区。另外，本专利技术的一个方式提供一种晶体管，包括栅电极；设置在栅电极上的栅极 绝缘层；设置在栅极绝缘层上且重叠于栅电极的氧化物半导体层；设置在氧化物半导体层 的表面的一部分上且接触于氧化物半导体层的表面的一部分的硅层；设置在不设置有硅层 的氧化物半导体层的表面的至少一部分上且接触于不设置有硅层的氧化物半导体层的表 面的至少一部分的第一金属氧化物层及第二金属氧化物层；电连接于第一金属氧化物层的 源电极层；以及电连接于第二金属氧化物层的漏电极层。另外，本专利技术的一个方式提供一种晶体管，包括栅电极；设置在栅电极上的栅极绝缘层；设置在栅极绝缘层上的源电极层及漏电极层；设置在源电极层及漏电极层上且中 间夹着栅极绝缘层设置在栅电极上的氧化物半导体层；以及设置在氧化物半导体层的表面 上且接触于氧化物半导体层的表面的硅层。另外，本专利技术的一个方式提供一种晶体管的制造方法，包括在衬底上形成栅电 极；在栅电极上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成重叠于栅电极的氧化物半导体层； 覆盖氧化物半导体层地形成硅层；蚀刻硅层，以暴露氧化物半导体层的一部分；在硅层及 氧化物半导体层上形成导电膜；以及蚀刻导电膜，以形成源电极层及漏电极层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管，包括：栅电极；设置在所述栅电极上的栅极绝缘层；设置在所述栅极绝缘层上且重叠于所述栅电极的氧化物半导体层；设置在所述氧化物半导体层的表面上且接触于所述氧化物半导体层的表面的硅层；以及电连接于所述氧化物半导体层的源电极层及漏电极层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：坂田淳一郎，乡户宏充，岛津贵志，
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：JP[日本]