[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含由氧化物半导体构成的半导体层的半导体装置及其制造方法。

背景技术

具有由氧化铟镓锌和氧化锡等氧化物半导体构成的半导体层(沟道层)的TFT(薄膜晶体管)，与使用非晶硅层作为半导体层的TFT相比具有动作速度变快的特征，与使用多晶硅层作为半导体层的TFT相比具有不需要结晶化工序的特征。因此，近年来，具有由氧化物半导体构成的半导体层(氧化物半导体层)的TFT的开发在活跃地进行。

使用氧化物半导体层作为半导体层的TFT与使用非晶硅层作为半导体层的TFT一样，经利用光刻法进行的各种工序制作。光刻法的工序包括基板的清洗、成膜、抗蚀剂涂敷、预烘焙、曝光、显影、后烘焙、蚀刻、抗蚀剂除去等工序。

在利用光刻法制作使用氧化物半导体层作为半导体层的TFT的情况下，存在产生TFT间的特性的参差不齐的情况。因此，在日本的特开2009-099944号公报中公开了一种改善在形成保护层时半导体层受到的损伤的不均匀性所致的TFT间的特性的参差不齐的发明。根据该日本的特开2009-099944号公报中公开的发明，半导体层由作为沟道层发挥作用的第一层和与第一层相比高电阻的第二层(第二层在半导体层中设置于保护层侧)构成。因为像这样在作为沟道层发挥作用的第一层的上层设置有高电阻的第二层，所以形成保护层的工序对TFT的沟道区域的电传导特性产生的影响小，TFT间的特性的参差不齐的产生受到抑制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-099944号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

此外，在利用光刻法进行的TFT的制作过程中，在形成半导体层的图案时进行湿式蚀刻。因此，半导体层的图案的周缘部、上表面部暴露于蚀刻液。由此，半导体层的图案的周缘部、上表面部成为膜质容易发生变化的状态。氧化物半导体层中，例如In(铟)、Ga(镓)和Zn(锌)以氧化物的状态存在。但是，如上述那样半导体层的图案的周缘部、上表面部暴露于蚀刻液，因此成为组成比容易发生变化的状态。其结果是，有在多个TFT间产生特性的参差不齐(例如，阈值电压的大小的参差不齐)的情况。关于这一点，在日本的特开2009-099944号公报中公开的发明中，仅采取针对半导体层的图案的上面侧的措施，因此，由于半导体层的图案的周缘部暴露于蚀刻液，该周缘部的膜质发生变化。由此，成为在多个TFT间产生特性的参差不齐的结果。此外，认为在混有不同形状的TFT的情况下特性的参差不齐会进一步变大。

因此，本发明的目的在于在包含由氧化物半导体构成的半导体层的半导体装置中，抑制TFT间的特性的参差不齐的产生。

解决技术问题的技术方案

本发明的第一方面是一种以形成薄膜晶体管的方式层叠有包含由氧化物半导体构成的半导体层的多个层的半导体装置，该半导体装置的特征在于：

在上述半导体层中，表示纯金属与上述氧化物半导体的所有构成成分的比例的纯金属比率，与上述半导体层的主体中相比，在上述半导体层的与上述半导体层的上层的界面更高。

本发明的第二方面在本发明的第一方面的基础上，特征在于：

上述界面中的上述半导体层的图案的周缘部的纯金属比率比上述主体中的纯金属比率高。

本发明的第三方面在本发明的第一方面的基础上，特征在于：

上述界面中的上述半导体层的图案的上表面部的纯金属比率比上述主体中的纯金属比率高。

本发明的第四方面在本发明的第一方面的基础上，特征在于：

上述界面中的上述半导体层的图案的周缘部的纯金属比率和上述界面中的上述半导体层的图案的上表面部的纯金属比率这两者，比上述主体中的纯金属比率高。

本发明的第五方面在本发明的第一方面的基础上，特征在于：

作为上述半导体层的上层，形成有用于保护上述半导体层的钝化膜。

本发明的第六方面在本发明的第一方面的基础上，特征在于：

作为上述半导体层的上层，形成有用于将上述薄膜晶体管的栅极电极与上述半导体层绝缘的绝缘膜。

本发明的第七方面在本发明的第一方面的基础上，特征在于：

上述半导体层的上层由氧化硅膜构成。

本发明的第八方面在本发明的第一方面的基础上，特征在于：

上述氧化物半导体为氧化铟镓锌。

本发明的第九方面在本发明的第八方面的基础上，特征在于：

上述氧化铟镓锌具有结晶性。