[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括氧化物半导体膜的半导体器件及其制造方法。

背景技术

在本说明书中，半导体器件是指可通过利用半导体特性起作用的所有器件；电光器件、半导体电路以及电子装置均包括在半导体器件的范畴中。

近年来，用于以平板显示器为代表的许多液晶显示器件以及发光显示器件的晶体管已在玻璃衬底上并利用诸如非晶硅或多晶硅的硅半导体形成。

替代硅半导体，将氧化物半导体(它是具有半导体特性的金属氧化物)用于晶体管的技术已引起注意。

例如，公开了利用氧化锌(它是单组分金属氧化物)或In-Ga-Zn-O基氧化物(它是同系化合物)作为氧化物半导体制造的晶体管用作显示器件的像素的开关元件等的技术(参见专利文献1至专利文献3)。

[参考文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本公开专利申请No.2006-165528

[专利文献2]日本公开专利申请No.2007-096055

[专利文献3]日本公开专利申请No.2007-123861

当形成氧化物半导体膜时，不是氧化物半导体膜的构成元素的氢在某些情形中会进入氧化物半导体膜。氧化物半导体膜中的一部分氢用作施主以引起作为载流子的电子的生成，这增加了氧化物半导体膜的电导率。如上所述，当氢进入氧化物半导体膜并且电导率增加时，氧化物半导体膜的半导体特性出现问题。

例如，在含有氢并且具有增大电导率的氧化物半导体膜用于沟道形成区的晶体管中，会出现以下问题：阈值电压在反方向上偏移，并且相应地漏电流在没有电压施加到栅电极(V_gs＝0V)的状态下流动。要注意，在本说明书中，漏电流指代在源电极和漏电极之间流动的电流。此外，在本说明书中，漏电流在没有电压施加到栅电极(V_gs＝0V)的状态下流动的现象称为常导通。

鉴于上述问题，本发明一个实施例的目的在于提供具有优秀电特性的半导体器件以及制造该半导体器件的方法。

发明内容

本发明的技术思路是：在作为半导体器件的包括氧化物半导体膜的晶体管中，具有氢渗透性质的膜(氢渗透膜)形成为与氧化物半导体膜接触，具有氢捕获性质的膜(氢捕获膜)形成为与氢渗透膜接触，氧化物半导体膜中所含的氢通过热处理释放，并且氢通过氢渗透膜并转移至氢捕获膜。要注意，氢由氢捕获膜捕获。

本发明的一个实施例是用于制造半导体器件的方法，包括以下步骤：形成栅电极；形成栅绝缘膜以覆盖栅电极；在栅绝缘膜上形成氧化物半导体膜；在氧化物半导体膜上按次序形成氢渗透膜和氢捕获膜；执行热处理，以使氢从氧化物半导体膜释放；形成源电极和漏电极以与氧化物半导体膜的一部分接触；以及去除与氧化物半导体膜中的沟道形成区重叠的一部分氢捕获膜，以使形成由氢渗透膜形成的沟道保护膜。

以上述方法制造的半导体器件包括栅电极、覆盖栅电极的栅绝缘膜、栅绝缘膜上的氧化物半导体膜、由氧化物半导体膜上的氢渗透膜形成的沟道保护膜、与一部分沟道保护膜接触的氢捕获膜、以及与一部分沟道保护膜、一部分氢捕获膜和一部分氧化物半导体膜接触的源电极和漏电极。

含氧化物的膜可用作将成为沟道保护膜的氢渗透膜。因此，本发明的一个实施例是用于制造半导体器件的方法，包括以下步骤：形成栅电极；形成栅绝缘膜以覆盖栅电极；在栅绝缘膜上形成氧化物半导体膜；在氧化物半导体膜上按次序形成含氧化物的氢渗透膜和氢捕获膜；执行热处理，以使氢从氧化物半导体膜释放，而氧从氢渗透膜供应至氧化物半导体膜；形成与氧化物半导体膜的一部分接触的源电极和漏电极；以及去除与氧化物半导体膜中的沟道形成区重叠的一部分氢捕获膜，以使形成由氢渗透膜形成的沟道保护膜。

以上述方法制造的半导体器件包括栅电极、覆盖栅电极的栅绝缘膜、栅绝缘膜上的氧化物半导体膜、氧化物半导体膜上的由含氧化物的氢渗透膜形成的沟道保护膜、与一部分沟道保护膜接触的氢捕获膜、以及与一部分沟道保护膜、一部分氢捕获膜和一部分氧化物半导体膜接触的源电极和漏电极。

在上述结构中，氢捕获膜的形状可以与源电极和漏电极的形状相同。因此，本发明的一个实施例是用于制造半导体器件的方法，包括以下步骤：形成栅电极；形成栅绝缘膜以覆盖栅电极；在栅绝缘膜上形成氧化物半导体膜；形成由氢渗透膜形成的沟道保护膜；形成与一部分氧化物半导体膜接触的氢捕获膜；执行热处理，以使氢从氧化物半导体膜释放；形成导电膜；以及去除与氧化物半导体膜中的沟道形成区重叠的部分导电膜和部分氢捕获膜，从而形成源电极和漏电极。