[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有包括晶体管等半导体元件的电路的半导体装置的制造方法。例如，本发明涉及安装在电源电路中的功率器件；包括存储器、闸流晶体管、转换器、图像传感器等在内的半导体集成电路；以及安装有以液晶显示面板为代表的电光学装置和具有发光元件的发光显示装置等以作为部件的电子设备。

在本说明书中，半导体装置指的是能够通过利用半导体特性而工作的所有装置，因此电光学装置、发光显示装置、半导体电路以及电子设备都是半导体装置。

背景技术

如以液晶显示装置为代表那样，形成在玻璃衬底等上的晶体管大多由非晶硅、多晶硅等构成。使用非晶硅的晶体管虽然其场效应迁移率低，但是可以应对玻璃衬底的大面积化。此外，虽然使用多晶硅的晶体管具有高场效应迁移率，但是其具有不能应对玻璃衬底的大面积化的缺点。

近年来，除了使用硅的晶体管之外，还使用氧化物半导体来制造晶体管，并将其应用于电子器件和光器件，这一技术正受到关注。例如，专利文献1及专利文献2公开了作为氧化物半导体使用氧化锌、In-Ga-Zn-O类氧化物来制造晶体管，并将该晶体管用于显示装置的像素的开关元件等的技术。

[专利文献1]日本专利申请公开2007-123861号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2007-96055号公报

发明内容

本发明的课题之一是提供使用氧化物半导体膜的截止电流极小的晶体管。此外，本发明的课题之一是通过应用该晶体管从而提供耗电量极小的半导体装置。

本发明的一个方式包括如下步骤。在衬底上形成基底绝缘膜；在该基底绝缘膜上形成第一氧化物半导体膜之后，进行加热处理。接着，在第一氧化物半导体膜上形成导电膜；对该导电膜进行加工来形成源电极及漏电极。接着，在对第一氧化物半导体膜进行加工来形成第二氧化物半导体膜之后，不进行其他工序而形成覆盖源电极、漏电极及第二氧化物半导体膜的栅极绝缘膜；在栅极绝缘膜上形成栅电极。

或者，本发明的一个方式包括如下步骤。在衬底上形成通过加热处理释放氧的基底绝缘膜；在该基底绝缘膜上形成第一氧化物半导体膜；在第一氧化物半导体膜上形成导电膜之后，进行加热处理。接着，对导电膜进行加工来形成源电极及漏电极。接着，在对第一氧化物半导体膜进行加工来形成第二氧化物半导体膜之后，不进行其他工序而形成覆盖源电极、漏电极及第二氧化物半导体膜的栅极绝缘膜；在栅极绝缘膜上形成栅电极。

本发明的技术思想之一如下：在形成第二氧化物半导体膜之后，不进行其他工序而使用栅极绝缘膜覆盖该第二氧化物半导体膜的侧面。

在此，与晶体管的截止电流的减少相关联地，说明经由氧化物半导体膜的侧面流过的电流。

若通过蚀刻处理等对氧化物半导体膜进行加工，则氧化物半导体膜的侧面成为活性。

如果氧化物半导体膜的侧面是活性，则在减压气氛下或还原气氛下氧化物半导体膜中的氧被抽出而在其侧面上产生氧缺陷。特别是，在高温下容易产生氧缺陷。

此外，在对氧化物半导体膜进行蚀刻处理时，例如当在干蚀刻中氧化物半导体膜的侧面暴露于包含氯自由基、氟自由基等的等离子体时，在氧化物半导体膜的侧面露出的金属原子和氯自由基或氟自由基等键合。此时被认为因为金属原子和氯原子及氟原子键合并脱离，所以在氧化物半导体膜中与该金属原子键合的氧原子成为活性。成为活性的氧原子容易起反应而脱离。因此，因干蚀刻等的等离子体处理而在氧化物半导体膜的侧面容易产生氧缺陷。

在氧化物半导体膜中，氧缺陷成为施主而产生载流子。

换言之，因产生氧缺陷从而氧化物半导体膜的侧面n型化，而成为晶体管中的泄漏源。

此外，在氧化物半导体膜的侧面流过的电流不仅使截止电流的增加，而且有时还会形成以氧化物半导体膜的侧面为沟道形成区的阈值电压不同的晶体管(寄生晶体管)。

因此，通过在形成第二氧化物半导体膜之后，不进行其他工序而使用栅极绝缘膜覆盖该第二氧化物半导体膜，从而可以减少在氧化物半导体膜的侧面流过的电流，并抑制寄生晶体管的形成。

此外，因为电流容易在氧化物半导体膜的侧面流过，所以优选采用不使源电极及漏电极的主表面(顶面或底面)与氧化物半导体膜的侧面接触的结构。例如，通过在氧化物半导体膜上将源电极及漏电极设置在该氧化物半导体膜内侧，从而可以使得源电极及漏电极的主表面与氧化物半导体膜的侧面不会直接接触。