提供一种包括氧化物半导体层和与氧化物半导体层接触的绝缘层的氧化物半导体器件，其中，绝缘层包含：与氧化物半导体接触、具有５０ｎｍ或更大的厚度并且包含含有Ｓｉ和Ｏ的氧化物的第一绝缘层；与第一绝缘层接触、具有５０ｎｍ或更大的厚度并且包含含有Ｓｉ和Ｎ的氮化物的第二绝缘层；和与第二绝缘层接触的第三绝缘层，并且，第一绝缘层和第二绝缘层具有４×１０２１原子／ｃｍ３或更少的氢含量，并且，第三绝缘层具有大于４×１０２１原子／ｃｍ３的氢含量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氧化物半导体器件。更特别地，本专利技术涉及包含绝缘层的氧化物半导 体器件，并涉及作为氧化物半导体器件的应用例的显示装置。
技术介绍
近年来，具有包含氧化锌(ZnO)作为主要成分的透明导电氧化物多晶薄膜的沟道 层的薄膜晶体管(TFT)得到了积极开发(日本专利申请公开No. 2002-076356)。透明导电氧化物多晶薄膜可在低温下形成并且对于可见光透明，由此，可以在诸 如塑料板或膜的基板上形成柔性透明TFT。但是，包含ZnO的氧化物半导体对于气氛具有高的敏感性，由此，为了使氧化物半 导体实际用作半导体器件，必须通过使用保护层使其半导体层与气氛隔离(日本专利申请 公开No. S63-101740)。另外，还存在在与场效应晶体管的包含被用作保护层的隔离层的氧 化物半导体的界面上形成氧化硅(SiO2)层的描述，所述场效应晶体管使用ZnO作为半导体 层(美国专利申请公开No. 2006/0244107)。此外，公开了在包含使用ZnO等的氧化物半导体膜的薄膜晶体管中采用由两个层 形成的绝缘层(美国专利No. 6563174)。在这种情况下，与半导体形成界面的绝缘层被假 定为例如SiO2的氧化物绝缘体。并且，其它的绝缘体由具有高的绝缘性能的氮化硅(SiNz) 形成。通过该结构，可望提高氧化物半导体膜的结晶性并降低界面缺陷水平。并且，众所周知，在以ZnO作为主要成分的氧化物半导体器件中，当使用通过等离 子体增强化学气相沉积(也称为PECVD)形成的氮化硅(SiNx)作为栅绝缘层时，出现以下 的问题。换句话说，由于绝缘层中的氢浓度高，因此出现ZnO成分的还原解吸，并由此降低 ZnO表面层的电阻。然后，作为其规避措施，公开了降低与氧化物半导体的界面侧的氢浓度 (日本专利申请公开No. 2007-073562)。本专利技术的专利技术人检查了包含In-Ga-Zn-O非晶氧化物半导体器件的氧化物半导 体器件，并且已确认还原气氛下氧化物半导体的电阻大大改变(变成低电阻)。同样，众 所周知，为了减少其影响，氧化物半导体被事先制造为具有允许电阻变化量的高电阻并且 随后在等于或高于300°C的温度下经受退火是有效的。(C. J.Kim等，IEEEInternational Electron Devices Meeting Proceedings 2006)。但是，难以将该方法应用于具有低耐热 性的塑料基板等，原因在于，基板自身不具有足以耐受氧化物半导体的制造温度或退火温 度的耐热性。并且，一般地，用于低温工艺的具有低的耐热性的上述基板具有高的气体传输 性能或高的气体释放性能，由此必须形成用于抑制对于半导体器件的影响的阻挡涂层。因 此，在以塑料基板为代表的用于低温工艺的基板中，需要在等于或低于250°C的低温区域中 形成诸如阻挡涂层或保护层的阻挡层。作为阻挡层的形成方法，一般使用提供较高的成膜 速度和优异的生产率的PECVD。但是，通过PECVD形成的用作诸如阻挡涂层或保护层的阻挡 层的绝缘层包含大量的膜内氢(包含于绝缘层内的氢的量)，并由此不能在不使氧化物半 导体具有较低的电阻的情况下形成氧化物半导体。(以下，在本说明中，阻挡涂层和保护层统称为阻挡层)。日本专利申请公开No. 2007-073562公开了在250°C的温度下通过PECVD形成的 SiNx具有较少的氢含量并可有效用作与氧化物半导体接触的绝缘层。但是，当本专利技术的发 明人使用在250°C的温度下通过PECVD形成的SiNx作为与氧化物半导体接触的绝缘层时， 发现在不于高于250°C的温度下执行退火的情况下氧化物半导体的电阻的降低没有得到充 分的抑制。美国专利No. 6563174描述了插入氧化物绝缘层可有效提高氧化物半导体的结 晶性并降低界面级别浓度，但是发现在于等于或低于250°C的温度下执行的成膜中不能停 止从SiNz的氢扩散，这不足以抑制氧化物半导体的电阻的降低。在美国专利No. 6563174 中，着眼于晶体Zno的结晶性的提高，由此没有描述最高温度设为250°或更低的低温工 艺，也没有公开膜内氢量与用于抑制氧化物半导体的电阻的降低的条件大大相关。如上所述，在等于或低于250°C的温度下通过低温工艺稳定制造氧化物半导体器 件的可实用的氧化物半导体器件的结构还是不清楚的。因此，使用通过低温工艺制造的氧 化物半导体器件的显示装置还没有投入实际使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是，解决上述的问题并提供形成实用的氧化物半导体器件的氧化物 半导体和绝缘层的结构以及使用实用的氧化物半导体器件的显示装置。 根据本专利技术的一个方面，提供一种包括绝缘层的氧化物半导体器件，其中，绝缘层 包含与氧化物半导体接触、具有50nm或更大的厚度并且包含含有Si和0的氧化物的第一 绝缘层；与第一绝缘层接触、具有50nm或更大的厚度并且包含含有Si和N的氮化物的第二 绝缘层；和与第二绝缘层接触的第三绝缘层。根据本专利技术的该方面，第一绝缘层和第二绝缘层具有4X IO21原子/cm3或更少的 氢含量，并且，第三绝缘层具有大于4X IO21原子/cm3的氢含量。根据本专利技术的该方面，第一绝缘层包含SiOx,第二绝缘层包含SiNy,并且，第三绝 缘层包含SiNz和SiOmNn中的一种。根据本专利技术的该方面，第一绝缘层和第二绝缘层被连续形成为绝缘层。根据本专利技术的该方面，氧化物半导体层包含含有选自包含Sn、In和Zn的组的至少 一种元素的非晶氧化物半导体。根据本专利技术的该方面，第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层的至少一部分被用 作栅绝缘层。根据本专利技术的另一方面，提供一种显示装置，该显示装置包括包含电极的显示器 件；和包含源电极和漏电极的场效应晶体管，场效应晶体管的源电极和漏电极中的一个与 基板上的显示器件的电极连接。在该显示装置中，场效应晶体管包含上述的氧化物半导体 器件中的任一个。根据本专利技术的该另一方面，显示器件包含电致发光器件。根据本专利技术的该另一方面，显示器件包含液晶单元。根据本专利技术的该另一方面，多个显示器件和多个场效应晶体管被二维配置于基板 上。根据本专利技术，由气氛中的水、从阻挡层(从阻挡涂层和保护层)扩散的氢和从基板扩散的水或氢导致的半导体层的电阻的降低可被有效抑制。并且，可提供可通过使用包含 大于4X IO21原子/cm3的氢的阻挡层以低温工艺在250°C或更低的温度下形成并且具有高 的生产率的氧化物半导体器件。此外，作为阻挡层的形成方法，可以使用PECVD。附图说明图IA和图IB是示出使用本专利技术的绝缘层作为底层和保护层两者的底栅/底接触 型氧化物半导体场效应晶体管的示意图。图2A和图2B是表示在用作第一绝缘层的SiOx的厚度变为25nm、50nm和IOOnm的 情况下在漏极电压(Vd) = 12V的条件下相对于栅电压(Vg)确定漏极电流(Id)的结果的 示图。图3是示出通过在用作第三绝缘层的绝缘层上形成不与氧化物半导体接触并且 被用作第二绝缘层的具有50nm或更大的厚度的SiNyW及被用作第一绝缘层的具有50nm或 更大的厚度的SiOx获得的绝缘层的层叠膜的示意图。图4是示出包含被用作第三绝缘层的绝缘层的基板的示意图。图5是示出通过在包含被用作第三绝缘层的绝缘层的基板上仅形成被用作第一 绝缘层的具有5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氧化物半导体器件，包括：氧化物半导体层；和与所述氧化物半导体层接触的绝缘层，其中，所述绝缘层包含：与氧化物半导体接触、具有５０ｎｍ或更大的厚度并且包含含有Ｓｉ和Ｏ的氧化物的第一绝缘层；与第一绝缘层接触、具有５０ｎｍ或更大的厚度并且包含含有Ｓｉ和Ｎ的氮化物的第二绝缘层；和与第二绝缘层接触的第三绝缘层，并且，第一绝缘层和第二绝缘层具有４×１０↑［２１］原子／ｃｍ↑［３］或更少的氢含量，并且，第三绝缘层具有大于４×１０↑［２１］原子／ｃｍ↑［３］的氢含量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-12-4 2007-313579一种氧化物半导体器件，包括氧化物半导体层；和与所述氧化物半导体层接触的绝缘层，其中，所述绝缘层包含与氧化物半导体接触、具有50nm或更大的厚度并且包含含有Si和O的氧化物的第一绝缘层；与第一绝缘层接触、具有50nm或更大的厚度并且包含含有Si和N的氮化物的第二绝缘层；和与第二绝缘层接触的第三绝缘层，并且，第一绝缘层和第二绝缘层具有4×1021原子/cm3或更少的氢含量，并且，第三绝缘层具有大于4×1021原子/cm3的氢含量。2.根据权利要求1的氧化物半导体器件，其中，第一绝缘层包含SiOx，第二绝缘层包含 SiNy，并且，第三绝缘层包含SiNz和SiOmNn中的一种。3.根据权利要求1的氧化物半导体器件，其中，第一绝缘层和第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤步，林亨，薮田久人，渡边智大，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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