本发明专利技术公开制造具有作为通道形成区域的氧化物半导体的薄膜晶体管的方法。所述方法包括：在栅绝缘层上形成氧化物半导体层；在所述氧化物半导体层上形成与所述氧化物半导体层接触的源电极层和漏电极层以便暴露所述氧化物半导体层的至少一部分；和在所述氧化物半导体层上形成与所述氧化物半导体层接触的氧化物绝缘膜。在形成所述氧化物绝缘膜之前可在等离子体存在下使所述氧化物半导体的暴露部分暴露于含有氧气的气体中。所述方法允许氧扩散到所述氧化物半导体层中，这促进所述薄膜晶体管的优异特性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造包括氧化物半导体的半导体装置的方法。
技术介绍
近些年，通过使用在具有绝缘表面的衬底上形成的半导体薄膜(厚度为约几纳米至几百纳米)形成薄膜晶体管(TFT)的技术引起人们的关注。薄膜晶体管应用于如集成电路(IC)或电光装置的广范围的电子装置，且尤其推动了用作图像显示装置中的开关元件的薄膜晶体管的发展各种金属氧化物用于多种应用。氧化铟是众所周知的材料且作为液晶显示器等所必需的透明电极材料使用。某些金属氧化物具有半导体特性。具有半导体特性的这类金属氧化物的实例有氧化钨、氧化锡、氧化铟、氧化锌等。已知使用具有半导体特性的这类金属氧化物形成通道形成区域的薄膜晶体管(例如，参见专利文献1-2、非专利文献1)。此外，不仅单组分氧化物而且多组分氧化物都称为金属氧化物。例如，同系化合物 ^ifeO3(ZnO)mOii为自然数)称为含有^ufei和Si的多组分氧化物(例如，参见非专利文献 2-4 等)。另外，已经证实包含这类基于h-Ga-Si-O的氧化物的氧化物半导体适用于薄膜晶体管的通道层(例如，参见专利文献5、非专利文献5和6)。日本公布的专利申请S60-198861号日本公布的专利申请H8-264794号PCT国际申请Hl1-505377号的日文译文日本公布的专利申请2000-150900号日本公布的专利申请2004-103957号M. W. Prins, K. 0. Grosse-Holz, G. Muller, J. F. Μ. Cillessen, J. B. Giesbers, R. P. Weening 禾口 R. Μ· Wolf, " A ferroelectric transparent thin-film transistor(铁电透明薄膜晶体管)“，Appl. Phys. Lett.，1996年6月17日，第68卷，第 3650-3652 页M.Nakamura，N.Kimizuka*T.Mohri，“ The Phase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 1350°C (在 1350°C下在 Ιη203_6ει2&ι04-Ζη0 系统中的相位关系)〃 ,J.Solid State Chem.，1991，第 93 卷，第 298-315 页N. Kimizuka, M. Isobe 禾口 M. Nakamura， ‘‘ Syntheses and 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(在5In2O3-ZnGii2O4-ZnO 系统中同系物 In2O3(ZnO)mOn = 3、4 禾Π 5)、(ZnO) 3 和 Gei2O3 (ZnO)m(m =7、8、9 和 16)的合成和单晶数据)〃，J.Sol id State Chem.，1995，第 116 卷，第 170-178 页M. Nakamura，N. Kimizuka，T.Mohri 禾口 M. Isobe， “ Homologous Series,Synthesis and Crystal Structure of InFeO3 (ZnO)m(m :natural number)and its Isostructural Compound(InFeO3(ZnO)m(m 自然数)及其同构化合物的同系列、合成和晶体结构)〃，KOTAI BUTSURI (SOLID STATE PHYSICS)，1993，第沘卷，第 5 期，第 317-327 页 K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda，T. Kamiya，M. Hirano 禾口 H. Hosono, “ Thin-film transistor fabricated in single-crystalline transparent oxide semiconductor (在单晶透明氧化物半导体中制造的薄膜晶体管)‘‘，SCIENCE，2003， 第 300 卷，第 1269-1272 页K. Nomura，H. Ohta，A. Takagi，T. Kamiya，M. Hirano 禾口 H. Hosono, " Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors (使用非晶氧化物半导体室温制造透明柔性薄膜晶体管)“，NATURE, 2004，第432卷，第488-492页专利技术概述本专利技术的实施方案的目的在于制造并提供包括具有稳定电特性的薄膜晶体管的高度可靠的半导体装置。在制造具有其中包括通道形成区域的半导体层为氧化物半导体层的薄膜晶体管的半导体装置的方法中，形成与所述氧化物半导体层接触的氧化物绝缘膜。应注意，所述氧化物半导体层以氧化物半导体层的至少一部分被暴露的状态引入反应室中。在将氧化物半导体层引入压力降低的反应室中之后，在氮气氛下进行加热处理步骤和等离子体(至少含有氧等离子体)引入步骤。随后，引入沉积气体以形成氧化物绝缘膜。或者，等离子体可通过将含有氧元素的气体引入反应室中而产生，且等离子体可使用与反应室连接的远程等离子体设备(自由基发生器)引入反应室中。作为含有氧元素的气体，可使用氧气或氧化氮(氧化亚氮(也称作一氧化二氮) (N2O)或二氧化氮(NO2)),且可含有诸如氦气或氩气的稀有气体。含硅烷的气体可用作沉积气体。含硅的氧化物绝缘膜可使用含硅烷的气体形成。作为所形成的与氧化物半导体层接触的氧化物绝缘膜，形成阻挡杂质如水分、氢离子和 OH—的无机绝缘膜，且具体地讲，形成氧化硅膜或硅氮化物氧化物膜。在压力降低的反应室中在氮气氛下氧化物半导体层的加热处理优选在高于或等于100°C且低于或等于500°C (更优选高于或等于150°C且低于或等于400°C )下进行。进行氧化物半导体层的加热处理，直至形成氧化物绝缘膜。所述温度还优选高于或等于100°C 且低于或等于500°C (更优选高于或等于150°C且低于或等于400°C )。在形成氧化物绝缘膜时反应室内的压力优选大于或等于1 且小于或等于 300Pa (大于或等于7. 5 ΧΙΟ"3托且小于或等于2. 25托)。在本说明书中公开的本专利技术的一个实施方案为，其包括以下步骤在具有绝缘表面的衬底上形成栅电极层、栅绝缘层和其至少一部分被暴露的氧化物半导体层；将其上形成了至少一部分被暴露的氧化物半导体层的衬底引入压力降低的反应室中；在所述反应室中加热其上形成了至少一部分被暴露的氧化物半导体层的衬底，同时降低所述反应室的压力且将氮气引入所述反应室中；将含有氧元素的气体引入所述反应室中，同时加热所述衬底；在引入了所述含有氧元素的气体的反应室中至少产生氧等离子体；和通过将沉积气体引入所述反应室而本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：及川欣聪，冈崎健一，丸山穗高，
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：
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