半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于通过使用以氧化锌为典型的氧化物半导体膜形成薄膜晶体管，以低成本提供一种半导体器件及其制造方法，而不使制造工序复杂化。本发明专利技术的半导体器件之一，在衬底上形成栅极，覆盖栅极地形成栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜上形成氧化物半导体膜，并且在氧化物半导体膜上形成第一导电膜和第二导电膜，其中氧化物半导体膜在沟道形成区域中至少包括结晶化了的区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。本专利技术特别涉及使用氧化物半导体的 半导体器件。此外，本专利技术还涉及具备该半导体器件的电子设备。
技术介绍
以液晶显示器(LCD)和EL显示器为典型的平板显示器(FPD)作为代替常规的CRT 的显示器件引人注目。尤其是，安装有有源矩阵驱动的大型液晶面板的大屏幕液晶电视的 开发对液晶面板的制造者已经成为该致力进行的重要课题。此外，大屏幕的EL电视的开发 也在展开。在常规的液晶器件或场致发光显示器件(以下称作发光显示器件或EL显示器件) 中，使用结晶硅或非晶硅的薄膜晶体管(以下示为TFT)作为驱动每个像素的半导体元件。与使用非晶硅膜的TFT相比使用结晶硅膜的TFT的迁移率高二位以上(包括二 位)，从而当用于扫描线驱动电路或信号线驱动电路等时可以期待高速动作，所述扫描线驱 动电路用于选择发光显示器件的像素，所述信号线驱动电路用于将视频信号供给给被选择 了的像素。然而，与将非晶硅用作半导体膜时相比，将结晶硅用作半导体膜时为了使半导体 膜结晶化而使步骤复杂化，从而具有一个难点，即成品率降低而且成本上升。此外，用于该 结晶化的加热温度为550°C或更高，不易使用熔点低的树脂或塑料等的衬底。另一方面，将非晶硅用作半导体膜的TFT由于不进行高温加热，所以可以使用树 脂衬底或塑料衬底，从而可以以低成本制造。然而，使用非晶硅的半导体膜形成沟道形成区 域的TFT的迁移率最大也只能得到0. 2至1. OcmVV · s左右，而且耗电量也高。此外，当将非晶硅膜形成在衬底上时，一般使用等离子体CVD法。等离子体CVD法 当淀积时需要在高真空下进行的加热，有可能给在塑料衬底或衬底上的有机树脂膜损伤。 此外，除了使用等离子体CVD法淀积非晶硅膜之外使用溅射法淀积时，也在非晶硅膜淀积 了之后被暴露在空气中，则有可能在表面上形成很薄的绝缘膜。作为代替这种由硅构成的半导体的材料，近年来，有将氧化锌等氧化物半导体用 于沟道形成区域来形成TFT的报告(例如参见专利文献1、非专利文献1)。由于氧化物半 导体具有与由包括非晶硅的半导体构成的TFT相同或比它高的迁移率，所以被谋求进一步 提高其特性。日本专利申请特开2000-150900号Elvira Μ· C. Fortunato 以及六名 Applied PhysicsLetters (应用 物理快报)Vol. 85、No. 13、P 2541(2004)
技术实现思路
鉴于上述课题，本专利技术的目的在于提供一种半导体器件和其制造方法，该半导体 器件具有提高了特性的半导体元件。此外，另一方面，为了如液晶电视那样以更廉价的工序制造大面积装置，衬底的面积越来越大。然而，有一个问题，即因为衬底的大型化，容易受弯曲和扭曲的影响。此外，在 热处理步骤中衬底被加热到高温度，就有一个问题，即扭曲和收缩导致衬底的尺寸的变化， 从而光刻步骤的对准的精度降低。由此，本专利技术的目的在于提供一种技术，该技术在用于半导体器件的半导体元件 的结晶化步骤中即使在单边超过1米那样的大型衬底上也可以以高成品率制造半导体器 件。如上所述，本专利技术的目的在于提供一种，该半导体器件 可以以比以前低成本且高生产率制造，并且具有进一步提高了特性的半导体元件。在本专利技术中使用化合物半导体作为半导体，优选使用氧化物半导体。作为氧化物 半导体，例如使用氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO2)、InGaO3(ZnO)5、氧化镁锌(MgxZrvxO)、氧化镉 锌(CdxZrvxO)、氧化镉(CdO)或In-Ga-Zn-O之类的非晶氧化物半导体(a_IGZ0)等。本发 明旨在通过灯光快速退火(LRTA:lamp rapid thermalannealing，或简单称作灯加热)加 热邻接于化合物半导体的栅极，选择性地促进化合物半导体的结晶化，以制造使用至少在 沟道形成区域中包括促进了该结晶化的区域的化合物半导体的TFT。本专利技术之一具有形成在衬底上的栅极、覆盖栅极而被形成的绝缘膜、以及形成在 绝缘膜上的氧化物半导体膜，该氧化物半导体膜具有第一氧化物半导体区域和第二氧化物 半导体区域，并且在与栅极重叠的位置中被形成的第一氧化物半导体区域的结晶性比第二 氧化物半导体区域高。注意，结晶性表示结晶中的原子排列的规则性的程度。如果使用结 晶性良好(也称为结晶性高、改善了结晶性)的氧化物半导体膜而制造TFT，其电特性则良 好。此外，本专利技术之一在衬底上具有栅极和氧化物半导体膜，该氧化物半导体膜在中 间夹着绝缘膜与栅极重叠的区域中包括一部分被结晶化了的区域。此外，本专利技术之一在衬底上具有栅极、氧化物半导体膜、以及导电膜，该导电膜提 供得与氧化物半导体膜接触，该氧化物半导体膜在中间夹着绝缘膜与栅极重叠的区域中具 有一部分被结晶化了的区域。此外，本专利技术之一具有形成在衬底上的栅极、覆盖栅极而被形成的绝缘膜、以及形 成在绝缘膜上的氧化物半导体膜，该氧化物半导体膜至少在与栅极重叠的区域中被结晶 化。注意，被结晶化是指从非晶状态生成结晶核或从生成了结晶核的状态生长晶粒的情况。此外，本专利技术之一具有形成在衬底上的栅极、覆盖栅极而被形成的绝缘膜、形成在 绝缘膜上的导电膜、以及形成在绝缘膜和导电膜上的氧化物半导体膜，该氧化物半导体膜 至少在与所述栅极重叠的区域中被结晶化。此外，本专利技术之一具有形成在衬底上的栅极、覆盖栅极而被形成的绝缘膜、形成在 绝缘膜上的导电膜、以及形成在绝缘膜和导电膜上的氧化物半导体膜，其中栅极的对用于 结晶化的光源的反射率比导电膜低。注意，当导电膜为具有遮光性的金属膜等时采用对反 射率的比较。此外，本专利技术之一具有形成在衬底上的栅极、覆盖栅极而被形成的绝缘膜、形成在 绝缘膜上的导电膜、以及形成在绝缘膜和导电膜上的氧化物半导体膜，其中栅极的热吸收 率比导电膜高。此外，本专利技术之一在衬底上形成栅极；在栅极上形成绝缘膜；以及在绝缘膜上形成氧化物半导体膜；并且对栅极进行LRTA，使与栅极重叠的氧化物半导体膜的一部分结晶 化。此外，本专利技术之一在衬底上形成栅极；覆盖栅极地形成绝缘膜；以及在绝缘膜上 形成氧化物半导体膜；并且通过对栅极进行LRTA，在氧化物半导体膜中形成第一氧化物半 导体区域和第二氧化物半导体区域，其中形成在与栅极重叠的位置中的第一氧化物半导体 区域的结晶性比所述第二氧化物半导体区域高。此外，本专利技术之一在衬底上形成栅极；在栅极上形成绝缘膜；在绝缘膜上形成导 电膜；以及在绝缘膜和导电膜上形成氧化物半导体膜；并且通过对栅极进行LRTA，选择性 地使氧化物半导体膜的一部分结晶化。此外，本专利技术之一在衬底上形成栅极；覆盖栅极地形成绝缘膜；在绝缘膜上形成 氧化物半导体膜；以及在氧化物半导体膜上形成导电膜；并且通过对栅极进行LRTA，选择 性地使氧化物半导体膜的一部分结晶化。此外，本专利技术之一在衬底上形成栅极；覆盖栅极地形成绝缘膜；在绝缘膜上形成 导电膜；以及在绝缘膜和导电膜上形成氧化物半导体膜；并且通过对栅极进行LRTA，在氧 化物半导体膜中形成第一氧化物半导体区域和第二氧化物半导体区域。此时，形成在与栅 极重叠的位置中的第一氧化物半导体区域的结晶性比第二氧化物半导体区域高。此外，本专利技术之一在衬底上形成栅极；覆盖栅极地形成绝缘膜；在绝缘膜上形成 氧化物半导体膜；以及在氧化物半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：在衬底之上形成栅电极；在栅电极之上形成绝缘膜；在栅电极之上形成氧化物半导体膜，所述绝缘膜夹在氧化物半导体膜和栅电极之间；以２５０℃或更高的温度加热氧化物半导体膜；以及在加热氧化物半导体膜之后对氧化物半导体膜进行图形化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：秋元健吾，本田达也，曾根宽人，
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]