半导体装置及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本公开涉及半导体装置及半导体装置的制造方法。当制造具有层叠有栅电极层、栅极绝缘膜以及氧化物半导体膜并设置有与氧化物半导体膜接触的源电极层及漏电极层的晶体管的半导体装置时，在通过蚀刻工序形成栅电极层或源电极层及漏电极层之后，进行去除由蚀刻工序残留在栅电极层表面或氧化物半导体膜表面及其附近的残留物的工序。氧化物半导体膜或栅电极层的表面上的残留物的面密度可以为1×1013atoms/cm2以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。注意，本说明书中的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，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
通过利用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜来形成晶体管(也称为薄膜晶体管TFT))的技术引人注目。该晶体管被广泛地应用于如集成电路(IC)或图像显示装置(显示装置)等的电子设备。作为可以应用于晶体管的半导体薄膜，硅类半导体材料被广泛地周知。此外，作为其他材料氧化物半导体受到关注。例如，已经公开了一种使用包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的非晶(amorphous)氧化物(In-Ga-Zn-O类非晶氧化物)的半导体层的晶体管(参照专利文献I)。[专利文献I]日本专利申请公开2011-181801号公报另外，为了实现商品化，需要提高具有使用氧化物半导体的晶体管的半导体装置的可靠性。 另外，半导体装置包括复杂地层叠的多个薄膜，并且利用各种材料、方法及工序制造。因此，制造工序会导致所得到的半导体装置的形状不良或电特性劣化。
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是提供具有使用氧化物半导体的晶体管且可靠性高的半导体装置。本专利技术的一个方式的另一个目的之一是通过提高可靠性高的半导体装置的成品率来提高生产率。在具有底栅结构的反交错(inverted staggered)晶体管的半导体装置中，防止由形成金属层(栅电极层或源电极层及漏电极层)的蚀刻工序残留的残留物污染氧化物半导体膜或栅电极层表面及其附近。在形成栅电极层或源电极层及漏电极层等金属层的蚀刻工序中，蚀刻材料(蚀刻气体或蚀刻溶液)的残留物残留在金属层表面或氧化物半导体膜表面及其附近。上述残留物会导致晶体管的电特性的降低或变动如栅极绝缘膜对电压的耐受性的降低或泄漏电流。残留物包括蚀刻材料(蚀刻气体或蚀刻溶液)、被进行加工的金属层、包含在暴露于蚀刻材料的氧化物半导体膜中的元素以及该元素的化合物。例如，在形成栅电极层或源电极层及漏电极层等金属层的蚀刻工序中适当地使用包含卤素的气体，此时，残留物是卤素类杂质(卤素或卤化物)。作为残留物，例如可以举出氯、氟、硼、磷、铝、铁或碳等。另外，残留物有时含有包含在氧化物半导体膜中的金属元素(例如，铟、镓或锌)等。在本说明书所公开的专利技术的结构的一个方式中，在形成源电极层及漏电极层之后，进行去除源电极层与漏电极层之间的氧化物半导体膜表面及其附近的残留物的工序(残留物去除工序)。在本说明书所公开的专利技术的结构的另一个方式中，在形成栅电极层之后，进行去除栅电极层表面的残留物的工序(残留物去除工序)。上述残留物去除工序可以通过使用水或碱性溶液的处理或者等离子体处理进行。具体而言，可以适当地采用使用水或TMAH(TetraMethyl Ammonium Hydroxide :四甲基氢氧化铵)溶液的处理或者使用氧、一氧化二氮或稀有气体(典型为氩)的等离子体处理。另夕卜，也可以进行使用稀释氢氟酸(氟化氢酸)的处理。由于可以防止氧化物半导体膜或栅电极层表面及其附近被残留物污染，所以可以在具有底栅结构的反交错晶体管的半导体装置中将氧化物半导体膜(或栅电极层)表面的残留物(典型为卤素(例如氯、氟)、硼、磷、铝、铁或碳)的面密度设定为lX1013atomS/Cm2以下(优选设定为lX1012atomS/Cm2以下)。另外，可以将氧化物半导体膜(或栅电极层)表面的残留物(典型为卤素(例如氯、氟)、硼、磷、铝、铁或碳)的浓度设定为5X1018atoms/cm3以下(优选设定为I X 1018atoms/cm3以下)。因此，可以提供包括使用氧化物半导体膜的具有稳定电特性的晶体管且可靠性高的半导体装置。另外，可以通过提高可靠性高的半导体装置的成品率来提高生产率。本说明书所公开的专利技术的结构的一个方式是一种半导体装置，包括绝缘表面上的栅电极层；栅电极层上的栅极绝缘膜；栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜；氧化物半导体膜上的源电极层及漏电极层；以及接触于与栅电极层重叠的氧化物半导体膜的区域并覆盖源电极层及漏电极层的绝缘膜，其中，氧化物半导体膜的表面与绝缘膜接触，并且，表面的齒素的面密度为I X 1013atoms/cm2以下。本说明书所公开的专利技术的结构的一个方式是一种半导体装置，包括绝缘表面上的栅电极层；栅电极层上的栅极绝缘膜；栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜；氧化物半导体膜上的源电极层及漏电极层；以及接触于与栅电极层重叠的氧化物半导体膜的区域并覆盖源电极层及漏电极层的绝缘膜，其中，栅电极层表面的卤素的面密度为lX1013atomS/cm2以下。本说明书所公开的专利技术的结构的一个方式是一种半导体装置，包括绝缘表面上的栅电极层；栅电极层上的栅极绝缘膜；栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜；氧化物半导体膜上的源电极层及漏电极层；以及接触于与栅电极层重叠的氧化物半导体膜的区域并覆盖源电极层及漏电极层的绝缘膜，其中，氧化物半导体膜的表面与绝缘膜接触，氧化物半导体膜的表面的卤素的面密度为lX1013atomS/Cm2以下，并且，栅电极层的表面的卤素的面密度为 I X 1013atoms/cm2 以下。本说明书所公开的专利技术的结构的一个方式是一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤在绝缘表面上形成栅电极层；在栅电极层上形成栅极绝缘膜；在栅极绝缘膜上形成氧化物半导体膜；在氧化物半导体膜上形成导电膜；通过使用包含卤素的气体对导电膜进行蚀刻，来形成源电极层及漏电极层；以及对氧化物半导体膜进行残留物去除工序。本说明书所公开的专利技术的结构的一个方式是一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤在绝缘表面上形成导电膜；通过使用包含卤素的气体对导电膜进行蚀刻，来形成栅电极层；对栅电极层进行残留物去除工序；在对栅电极层进行残留物去除工序之后在栅电极层上形成栅极绝缘膜；在栅极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源电极层及漏电极层。本说明书所公开的专利技术的结构的一个方式是一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤在绝缘表面上形成第一导电膜；通过使用包含卤素的气体对第一导电膜进行蚀亥IJ，来形成栅电极层；对栅电极层进行残留物去除工序；在对栅电极层进行残留物去除工序之后在栅电极层上形成栅极绝缘膜；在栅极绝缘膜上形成氧化物半导体膜；在氧化物半导体膜上形成第二导电膜；通过使用包含卤素的气体对第二导电膜进行蚀刻，来形成源电极层及漏电极层；以及对氧化物半导体膜进行残留物去除工序。本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置，该半导体装置具有晶体管或包括晶体管的电路。例如，本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置，该半导体装置具有沟道形成区由氧化物半导体形成的晶体管或包括该晶体管的电路。例如，本专利技术的一个方式涉及LSI ；CPU ;安装在电源电路中的功率器件；包括存储器、晶闸管、转换器以及图像传感器等的半导体集成电路；以及作为部件安装有以液晶显示面板为代表的电光装置或具有发光元件的发光显示装置的电子设备。本专利技术的一个方式提供一种具有使用氧化物半导体的晶体管且可靠性高的半导体装置。另外，根据本专利技术的一个方式，通过提高可靠性高的半导体装置的成品率来提高生产率。附图说明图1A至图1E是说明的一个方式的截面`图2A至图2E是说明的一个方式的截面图；图3A至图3F是说明的一个方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：包括绝缘表面的衬底；所述绝缘表面上的栅电极层；所述栅电极层上的栅极绝缘膜；所述栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜；所述氧化物半导体膜上的源电极层及漏电极层；以及接触于与所述栅电极层重叠的所述氧化物半导体膜的区域的绝缘膜，该绝缘膜覆盖所述源电极层及所述漏电极层，其中，残留物残留在所述氧化物半导体膜的表面上，该表面与所述绝缘膜接触，并且，所述表面的所述残留物的面密度为1×1013atoms/cm2以下。

【技术特征摘要】
2011.10.19 JP 2011-2301261.一种半导体装置，包括 包括绝缘表面的衬底； 所述绝缘表面上的栅电极层； 所述栅电极层上的栅极绝缘膜； 所述栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜； 所述氧化物半导体膜上的源电极层及漏电极层；以及 接触于与所述栅电极层重叠的所述氧化物半导体膜的区域的绝缘膜，该绝缘膜覆盖所述源电极层及所述漏电极层， 其中，残留物残留在所述氧化物半导体膜的表面上，该表面与所述绝缘膜接触， 并且，所述表面的所述残留物的面密度为lX1013atomS/Cm2以下。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述残留物是氯、氟、硼、磷、铝、铁或碳。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述氧化物半导体膜具有结晶-非晶混合相结构。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述栅电极层包含钥、钛、钽、钨、铝、铜、铬、钕或钪。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述栅电极层包括包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、铟锡氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物、铟锌氧化物或包含氧化鹤的铟锌氧化物。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中与所述栅极绝缘膜接触的所述栅电极层包括包含氮的In-Ga-Zn类氧化物膜、包含氮的In-Sn类氧化物膜、包含氮的In-Ga类氧化物膜、包含氮的In-Zn类氧化物膜、包含氮的氧化锡膜、包含氮的氧化铟膜、InN或SnN。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述半导体装置是电光装置、半导体电路或电子设备。8.一种半导体装置，包括 包括绝缘表面的衬底； 所述绝缘表面上的栅电极层； 所述栅电极层上的栅极绝缘膜； 所述栅极绝缘膜上的氧化物半导体膜； 所述氧化物半导体膜上的源电极层及漏电极层；以及 接触于与所述栅电极层重叠的所述氧化物半导体膜的区域的绝缘膜，该绝缘膜覆盖所述源电极层及所述漏电极层， 其中，残留物残留在所述栅电极层的表面上， 并且，所述表面的所述残留物的面密度为lX1013atomS/Cm2以下。9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述残留物是氯、氟、硼、磷、铝、铁或碳。10.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述氧化物半导体膜具有结晶-非晶混合相结构。11.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述栅电极层包含钥、钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，早川昌彦，本田达也，
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：