專利名稱:半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體器件的制造方法。
注意,本說明書中的半導(dǎo)體器件指的是能通過利用半導(dǎo)體特性而工作的所有電子器件,因此電光器件、半導(dǎo)體電路及電子器件都是半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù):
近年來,通過利用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜來構(gòu)成晶體管的技術(shù)受到矚目。該晶體管被廣泛地應(yīng)用于如集成電路(1C)、圖像顯示器件(顯示器件)等電子器件。作為可以應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜的材料,已知有基于硅的半導(dǎo)體材料;然而,作為另一材料,氧化物半導(dǎo)體受到矚目。
例如,公開了其活性層使用包含銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)且其電子載流子濃度低于IO1Vcm3的非晶氧化物的晶體管(參照專利文獻(xiàn)I)。
雖然包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的工作速度比包括非晶硅的晶體管的工作速度快,且與包括多晶硅的晶體管相比更容易制造,但是,已知包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管具有因電特性容易變動而導(dǎo)致其可靠性低的問題。例如,在光照射或偏壓-溫度應(yīng)力試驗(yàn)(BT 試驗(yàn))之后,晶體管的閾值電壓變動。注意,在本說明書中,閾值電壓是指為了使晶體管變?yōu)椤皩?dǎo)通狀態(tài)”所必需的柵電壓。柵電壓指以源極的電位為基準(zhǔn)時的源極與柵極之間的電位差。
[文獻(xiàn)]
[專利文獻(xiàn)]
[專利文獻(xiàn)I]日本專利申請公開2006-165528號公報發(fā)明內(nèi)容
包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的由于光照射或BT試驗(yàn)引起的閾值電壓的變動導(dǎo)致包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的可靠性大幅下降。于是,本發(fā)明的一個實(shí)施方式的目的是提高包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件的可靠性。
本發(fā)明的一個實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體器件或半導(dǎo)體器件的制造方法,其技術(shù)思想在于在包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管中,使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為與氧化物半導(dǎo)體層接觸的基底絕緣層或保護(hù)絕緣層。在氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))中,單位體積的氧原子數(shù)多于硅原子數(shù)的兩倍。單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)通過盧瑟福背散射光譜測定法測量。
注意,在常規(guī)的包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管中,氧化物半導(dǎo)體層的純度較低,例如有時由于氧化物半導(dǎo)體層中的氫或水分等或氧化物半導(dǎo)體層中的氧缺陷的影響使電特性不穩(wěn)定。
在這種晶體管中,在對柵電極施加正電壓時,存在于氧化物半導(dǎo)體層中的具有正電荷的氫離子移動到背溝道一側(cè)(與形成有柵極絕緣層的一側(cè)相反的一側(cè))并蓄積在氧化物半導(dǎo)體層與設(shè)置在背溝道一側(cè)的絕緣層之間的界面中的氧化物半導(dǎo)體層一側(cè)。正電荷從所蓄積的氫離子移動到絕緣層中的電荷俘獲中心(諸如氫原子、水或污染物質(zhì)等),由此負(fù)電荷蓄積在氧化物半導(dǎo)體層的背溝道一側(cè)。也就是說,在晶體管的背溝道一側(cè)產(chǎn)生寄生溝道,且閾值電壓向負(fù)一側(cè)漂移,以使晶體管呈常通的趨勢。
因此,為了抑制晶體管的電特性的變動,重要的是絕緣層不包括用作電荷俘獲中心的雜質(zhì),或者雜質(zhì)含量極少。當(dāng)絕緣層不存在用作電荷俘獲中心的雜質(zhì)或雜質(zhì)含量極少時,不容易發(fā)生正電荷的移動,且可以抑制晶體管的閾值電壓的漂移,從而使晶體管可常閉。
另外,在對柵電極施加負(fù)電壓時,存在于氧化物半導(dǎo)體層中的氫離子移動到柵極絕緣層一側(cè)并蓄積在氧化物半導(dǎo)體層與柵極絕緣層之間的界面中的氧化物半導(dǎo)體層一側(cè)。 由此,晶體管的閾值電壓向負(fù)一側(cè)漂移。
注意,在停止將電壓施加到柵電極并放置晶體管時,正電荷從電荷俘獲中心釋放, 晶體管的閾值電壓向正一側(cè)漂移,從而返回到初始狀態(tài),或者,超出初始狀態(tài)漂移到正一側(cè)。這些現(xiàn)象意味著在氧化物半導(dǎo)體層中存在有容易移動的離子。可以認(rèn)為最容易移動的離子是作為最小原子的氫離子。
注意,在底柵晶體管中,當(dāng)在柵極絕緣層上形成氧化物半導(dǎo)體層、之后進(jìn)行熱處理時,不僅可以去除包含在氧化物半導(dǎo)體層中的水或氫,而且可以去除包含在柵極絕緣層中的水或氫。因此,柵極絕緣層包括少量的電荷俘獲中心。
當(dāng)對氧化物半導(dǎo)體層照射具有給定量以上的光能的光時,可以切斷氧化物半導(dǎo)體層中的金屬元素(M)與氫原子(H)的鍵合(也稱為M-H鍵)。注意,波長為400nm左右的光能和金屬元素與氫原子間的鍵合能相等或大致相等。當(dāng)對其中氧化物半導(dǎo)體層中的金屬元素與氫原子間的鍵合被切斷的晶體管施加負(fù)柵極偏壓時,從金屬元素脫離的氫離子被吸引到柵電極一側(cè),由此電荷分布發(fā)生變化,晶體管的閾值電壓向負(fù)一側(cè)漂移,且晶體管呈現(xiàn)常通的趨勢。
注意,通過停止電壓的施加,由于晶體管的光照射和負(fù)柵極偏壓的施加而移動到與柵極絕緣層的界面的氫離子恢復(fù)到初始狀態(tài)。這可被視為氧化物半導(dǎo)體層中的離子移動的典型例子。
為了減少這種因電壓施加而導(dǎo)致的電特性變動(BT劣化)或因光照射而導(dǎo)致的電特性變動(光劣化),有效的是,從氧化物半導(dǎo)體層徹底去除氫原子或諸如水等包含氫原子的雜質(zhì)來使氧化物半導(dǎo)體層高純度化。
在氧化物半導(dǎo)體層中的電荷密度為lxl015cm_3,即單位面積的電荷為lxl0lclcm_2的情況下,該電荷密度不影響到晶體管的特性,或者即使有影響也是很小的。因此,電荷密度優(yōu)選為IxlO1W以下。
注意,通過向氧化物半導(dǎo)體層中供氧,氧原子(O)與氫原子(H)耦合而穩(wěn)定化。因此,作為與氧化物半導(dǎo)體層在背溝道一側(cè)接觸的基底絕緣層或保護(hù)絕緣層,優(yōu)選使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))。氧過剩的氧化硅可以向氧化物半導(dǎo)體層中及其界面供氧。在氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))中,單位體積的氧原子數(shù)多于硅原子數(shù)的兩倍。單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)通過盧瑟福背散射光譜測定法測量。
至于氧化硅,一般地已知SiOx (X=2)在化學(xué)上穩(wěn)定。在SiOx (X>2)的情況下,通過施加諸如熱等的能量,超過化學(xué)計量比的氧容易放出到外部。
本發(fā)明的一個實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體器件或半導(dǎo)體器件的制造方法,其技術(shù)思想在于在包括氧化物半導(dǎo)體的頂柵晶體管中,使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為基底絕緣層。
通過使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為基底絕緣層,可以充分地抑制由于半導(dǎo)體器件的工作等而可能產(chǎn)生的電荷等被基底絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層之間的界面俘獲。 此影響是由于基底絕緣層中的超過化學(xué)計量比的過剩氧降低了氧化物半導(dǎo)體層與基底絕緣層的界面態(tài)密度的緣故。
即,盡管在氧化物半導(dǎo)體層中產(chǎn)生氧缺陷時難以抑制基底絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層之間的界面處的電荷俘獲,但是通過使用氧過剩的氧化硅(SiOx (Χ>2))作為基底絕緣層, 超過化學(xué)計量比的過剩氧降低氧化物半導(dǎo)體層中的界面態(tài)密度及氧缺陷,并且可以減小氧化物半導(dǎo)體層與基底絕緣層之間的界面的電荷俘獲的影響。
在一些情形中,由于氧化物半導(dǎo)體層的氧缺陷可產(chǎn)生電荷。一般來說,氧化物半導(dǎo)體層中的氧缺陷成用作供體,從而生成作為載流子的電子。結(jié)果,晶體管的閾值電壓漂移到負(fù)方向。但是,氧從基底絕緣層供給到氧化物半導(dǎo)體層中的氧缺陷,由此抑制閾值電壓漂移到負(fù)方向。
以此方式,根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的效果是由于使用氧過剩的氧化硅(SiOx (Χ>2))作為基底絕緣層而獲得的。
通過抑制基底絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層之間的界面處的電荷俘獲的上述效果,可以抑制包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的截止電流的增加及閾值電壓的變動等的不良現(xiàn)象,并且此外可以提高半導(dǎo)體器件的可靠性。
注意,優(yōu)選基底絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層相比具有足夠的厚度。這是由于以下原因當(dāng)基底絕緣層比氧化物半導(dǎo)體層薄時,不能充分地對氧化物半導(dǎo)體層供氧?!熬哂凶銐虻暮穸取笔侵秆趸枘さ暮穸却笥趌OOnm。
本發(fā)明的一個實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體器件,包括基底絕緣層;氧化物半導(dǎo)體層; 與氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極;其一部分與氧化物半導(dǎo)體層接觸的柵極絕緣層;以及柵極絕緣層上的柵電極。使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為基底絕緣層。
在上述結(jié)構(gòu)中,可包括覆蓋柵極絕緣層及柵電極的保護(hù)絕緣層。另外,可在氧化物半導(dǎo)體層的下方設(shè)置導(dǎo)電層。
本發(fā)明的一個實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體器件或半導(dǎo)體器件的制造方法,其技術(shù)思想在于在包括氧化物半導(dǎo)體的底柵晶體管中,使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為保護(hù)絕緣層。
通過使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為保護(hù)絕緣層,可以充分地抑制由于半導(dǎo)體器件的工作等而可能產(chǎn)生的電荷等被保護(hù)絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層之間的界面俘獲。 此效果是由于保護(hù)絕緣層中的超過化學(xué)計量比的過剩氧降低了氧化物半導(dǎo)體層與保護(hù)絕緣層之間的界面態(tài)密度的緣故。
即,盡管在氧化物半導(dǎo)體層中產(chǎn)生氧缺陷時難以抑制保護(hù)絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層之間的界面處的電荷俘獲,但是通過使用氧過剩的氧化硅(SiOx (Χ>2))作為保護(hù)絕緣層, 超過化學(xué)計量比的過剩氧降低氧化物半導(dǎo)體層的界面態(tài)密度及氧缺陷,并且能夠減小氧化物半導(dǎo)體層與保護(hù)絕緣層之間的界面處的電荷俘獲的影響。
以此方式,根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的效果是由于使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為保護(hù)絕緣層而獲得的。
通過抑制保護(hù)絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層之間的界面處的電荷俘獲的上述效果,可以抑制包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的截止電流的增加及閾值電壓的變動等的不良現(xiàn)象,并且可以提高半導(dǎo)體器件的可靠性。
注意,優(yōu)選保護(hù)絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層相比具有足夠的厚度。這是由于以下原因當(dāng)保護(hù)絕緣層比氧化物半導(dǎo)體層薄時,不能充分地向氧化物半導(dǎo)體層供氧。
本發(fā)明的一個實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體器件,包括基底絕緣層;柵電極;柵極絕緣層;隔著所述柵極絕緣層在所述柵電極上的氧化物半導(dǎo)體層;與氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極;以及所述源電極及所述漏電極上的其一部分與所述氧化物半導(dǎo)體層接觸的保護(hù)絕緣層,其中使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為保護(hù)絕緣層。
在上述結(jié)構(gòu)中,可在氧化物半導(dǎo)體層的下方設(shè)置導(dǎo)電層。
在上述結(jié)構(gòu)中,根據(jù)源電極與漏電極之間的間隔確定的晶體管的溝道長度L可為 IOnm以上且10 μ m以下,優(yōu)選為O. I μ m至O. 5 μ m。溝道長度L可以為10 μ m以上。溝道寬度W可為10 μ m以上。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式,通過使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為頂柵結(jié)構(gòu)的基底絕緣層或底柵結(jié)構(gòu)的保護(hù)絕緣層,可改善光照射或BT試驗(yàn)前后之間電特性的不穩(wěn)定性。因此,提供具有穩(wěn)定電特性的晶體管。
圖IA至圖IC是示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的一個示例的平面圖及截面圖2A至圖2D是各自示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的一個示例的截面圖3A至圖3E是示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工藝的一個示例的截面圖4A至圖4E是示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工藝的一個示例的截面圖5A至圖5E是示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工藝的一個示例的截面圖6A至圖6E是示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工藝的一個示例的截面圖7A至圖7E是示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工藝的一個示例的截面圖8A至圖SC各自說明作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的一個方式;
圖9說明作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的一個方式;
圖10說明作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的一個方式;
圖11說明作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的一個方式;9
圖12A至圖12F各自示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備;
圖13A和圖13B各自示出作為本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的晶體管特性;
圖14示出在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的光源的發(fā)光光譜;
圖15A和圖15B各自示出作為本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的晶體管特性;
圖16示出在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
下面,將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各個實(shí)施方式。但是,本發(fā)明不局限于以下描述,所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解,其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式。因此,本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限于以下對各個實(shí)施方式的描述。當(dāng)參照附圖描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)時,在不同的附圖中共同使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同的部分。注意,當(dāng)表示相同的部分時使用相同的陰影線,而不特別附加附圖標(biāo)記。
注意,為方便起見,在本說明書中使用了第一、第二等序數(shù)詞,而該序數(shù)詞并不表示步驟順序或疊層順序。此外,該序數(shù)詞在本說明書中不表示用來詳細(xì)說明本發(fā)明的固有名稱。
[實(shí)施方式I]
在本實(shí)施方式中,將參照圖1A-1C、圖2A-2D、圖3A-3E、圖4A-4E、圖5A-5E、圖 6A-6E至圖7A-7E對半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體器件的制造方法的多個方式進(jìn)行描述。
圖IA至圖IC是作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的示例,示出頂柵頂接觸型晶體管151的平面圖及截面圖。在這里,圖IA是平面圖,圖IB是沿圖IA中A-B的截面圖,而圖IC是沿圖IA中C-D的截面圖。注意,在圖IA中,為了簡潔起見省略晶體管151 的一些組件(例如,柵極絕緣層112等)。
圖IA至圖IC所示的晶體管151包括襯底100上的基底絕緣層102、氧化物半導(dǎo)體層106、源電極108a、漏電極108b、柵極絕緣層112、以及柵電極114。
作為基底絕緣層102的材料,可使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))。在氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))中,單位體積的氧原子數(shù)多于硅原子數(shù)的兩倍。單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)通過盧瑟福背散射光譜測定法測量。基底絕緣層102可以通過層疊使用從氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁或它們的混合材料等中選擇的材料來形成。例如,使用氮化硅層與氧化硅層的分層結(jié)構(gòu)作為基底絕緣層102,由此防止水分從襯底等進(jìn)入晶體管151。當(dāng)采用分層結(jié)構(gòu)形成基底絕緣層102時,優(yōu)選使用諸如氧化硅等的氧化物層作為一側(cè)與氧化物半導(dǎo)體層106接觸的層。注意,基底絕緣層102用作晶體管151的基底層。通過使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為基底絕緣層102,超過化學(xué)計量比的過剩氧降低氧化物半導(dǎo)體層106的界面態(tài)密度及氧缺陷,并且能夠減小氧化物半導(dǎo)體層106與基底絕緣層102 之間的界面處的電荷俘獲的影響。
在這里,氮氧化硅是指在其組成上氮含量高于氧含量的物質(zhì),例如,包含濃度為5 原子%以上且30原子%以下的氧、20原子%以上且55原子%以下的氮、25原子%以上且 35原子%以下的硅以及10原子%以上且25原子%以下的氫的物質(zhì)。注意,在本說明書中, 氧氮化硅是指在其組成上氧含量多于氮含量的物質(zhì)。例如,氧氮化硅包含50原子%以上且 70原子%以下的氧、O. 5原子%以上且15原子%以下的氮、25原子%以上且35原子%以下的硅以及O. I原子%以上且10原子%以下的氫的物質(zhì)。注意,上述范圍是通過采用盧瑟福背散射分析(RBS)或氫前散射分析(HFS)獲得的值。此外,構(gòu)成元素的百分比的總計不超過 100原子%。
作為用于氧化物半導(dǎo)體層的材料,該氧化物半導(dǎo)體層含有選自In、Ga、Sn、Zn、Al、 Mg、Hf和鑭系元素中的至少一種以上的元素。例如,可以使用諸如基于In-Sn-Ga-Zn-O的材料的四組分金屬氧化物材料;諸如基于In-Ga-Zn-O的材料、基于In-Sn-Zn-O的材料、基于In-Al-Zn-O的材料、基于Sn-Ga-Zn-O的材料、基于Al-Ga-Zn-O的材料、基于Sn-Al-Zn-O 的材料、基于In-Hf-Zn-O的材料、基于In-La-Zn-O的材料、基于In-Ce-Zn-O的材料、基于 In-Pr-Zn-O的材料、基于In-Nd-Zn-O的材料、基于In-Pm-Zn-O的材料、基于In-Sm-Zn-O 的材料、基于In-Eu-Zn-O的材料、基于In-Gd-Zn-O的材料、基于In-Er-Zn-O的材料、基于 In-Tm-Zn-O的材料、基于In-Yb-Zn-O的材料、基于In-Lu-Zn-O的材料的三組分金屬氧化物材料;諸如基于In-Zn-O的材料、基于Sn-Zn-O的材料、基于Al-Zn-O的材料、基于Zn-Mg-O 的材料、基于Sn-Mg-O的材料、基于In-Mg-O的材料、基于In-Ga-O的材料的二組分金屬氧化物材料;諸如基于In-O的材料、基于Sn-O的材料、基于Zn-O的材料的單組分金屬氧化物材料等。另外,上述材料可含有Si02。在此,例如,基于In-Ga-Zn-O的材料是指含有銦 (In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)的氧化物層,對其組成比沒有特別的限制。另外,基于In-Ga-Zn-O的氧化物半導(dǎo)體可以包含In、Ga、Zn以外的元素。作為示例,當(dāng)使用基于In-Zn-O的材料時, 原子數(shù)比為Ιη:Ζη=0. 5:1以上且50:1以下,優(yōu)選為In:Zn=l:l以上且20:1以下,更優(yōu)選為 In:Zn=3:2以上且30:2以下。Zn的原子數(shù)比在上述范圍內(nèi),由此可以提高晶體管的場效應(yīng)遷移率。在這里,化合物的原子數(shù)比為Ιη:Ζη:0=Χ:Υ:Ζ,優(yōu)選Z>1. 5X+Y。
作為氧化物半導(dǎo)體層,可以采用使用由化學(xué)式InMO3 (ZnO)m (m>0)表示的材料的薄膜。在這里,M表不選自Ga、Al、Mn及Co中的一種或多種金屬兀素。例如,M可以是Ga、 Ga及Al、Ga及Mn或Ga及Co等。
優(yōu)選采用帶隙為3eV以上,優(yōu)選為3eV以上且小于3. 6eV的材料來形成氧化物半導(dǎo)體層。另外,優(yōu)選該材料的電子親和力為4eV以上,優(yōu)選為4eV以上且小于4. 9eV。在上述材料中,合乎需要的是采用源自供體或受體的載流子濃度為低于I X IO14cnT3,優(yōu)選為低于IX IO11CnT3的材料。并且,氧化物半導(dǎo)體層的氫濃度優(yōu)選為低于IX IO18CnT3,更優(yōu)選為低于lX1016cnT3。上述氧化物半導(dǎo)體層通過高純度化被i型(本征)化。使用上述氧化物半導(dǎo)體層形成活性層的薄膜晶體管可以具有極低的截止?fàn)顟B(tài)電流,即IzA (zeptoampere 普托安培,I(T21A)(當(dāng)轉(zhuǎn)換為電阻時為極高的值,即IO20 Ω至1021Ω)。
當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層與基底絕緣層彼此接觸時,可以降低基底絕緣層102與氧化物半導(dǎo)體層106的界面態(tài)密度及氧化物半導(dǎo)體層106中的氧缺陷。通過上述界面態(tài)密度的降低,可以使BT試驗(yàn)后的閾值電壓變動小。
考慮到晶體管的柵極絕緣層的功能,可采用諸如氧化鉿或氧化鋁等的具有高介電常數(shù)的材料作為柵極絕緣層112。另外,考慮到柵極耐壓或與氧化物半導(dǎo)體的界面狀態(tài)等, 可以在氧化硅、氧氮化硅、氮化硅上層疊諸如氧化鉿或氧化鋁等的具有高介電常數(shù)的材料。 當(dāng)使用氧化硅時,優(yōu)選采用與基底絕緣層102相同的結(jié)構(gòu)。超過化學(xué)計量比的氧可以降低氧化物半導(dǎo)體層106中的界面態(tài)密度及氧缺陷,并使氧化物半導(dǎo)體層106與柵極絕緣層112 之間的界面中的電荷俘獲的影響小。
此外,可以在晶體管151上設(shè)置保護(hù)絕緣層。保護(hù)絕緣層可以具有與基底絕緣層 102相同的結(jié)構(gòu)。另外,為了使源電極108a或漏電極108b與布線電連接,可以在基底絕緣層102、柵極絕緣層112等中形成有開口部??梢赃M(jìn)一步在氧化物半導(dǎo)體層106的下方設(shè)置第二柵電極。注意,氧化物半導(dǎo)體層106優(yōu)選被加工為島狀,但是并非必需被加工為島狀。
圖2A至圖2D示出具有與晶體管151不同的結(jié)構(gòu)的晶體管的截面結(jié)構(gòu)。
圖2A所示的晶體管152與晶體管151的相同之處在于包括基底絕緣層102、氧化物半導(dǎo)體層106、源電極108a、漏電極108b、柵極絕緣層112、柵電極114。晶體管152與晶體管151的不同之處在于氧化物半導(dǎo)體層106與源電極108a和漏電極108b連接的位置。 即,在晶體管152中,氧化物半導(dǎo)體層106的下部與源電極108a和漏電極108b接觸。其他構(gòu)成要素與圖IA至圖IC的晶體管151相同。
圖2B所示的晶體管153與晶體管152的相同之處包括基底絕緣層102、氧化物半導(dǎo)體層106、源電極108a、漏電極108b、柵極絕緣層112、柵電極114。晶體管153與晶體管 152的不同之處在于柵電極相對于氧化物半導(dǎo)體層106的位置。即,在晶體管153中,在氧化物半導(dǎo)體層106的下部隔著柵極絕緣層112設(shè)置有柵電極。另外,在晶體管153中,保護(hù)絕緣層124設(shè)置成覆蓋源電極108a、漏電極108b及氧化物半導(dǎo)體層106。其他構(gòu)成要素與圖2A的晶體管152相同。在晶體管153中,與氧化物半導(dǎo)體層106接觸的保護(hù)絕緣層124 可以采用與晶體管151的基底絕緣層102相同的結(jié)構(gòu),并使用氧過剩的氧化硅(Si0x(x>2)) 形成。
圖2C所示的晶體管154與晶體管151的相同之處在于包括基底絕緣層102、氧化物半導(dǎo)體層106、源電極108a、漏電極108b、柵極絕緣層112、柵電極114。晶體管154與晶體管151的不同之處在于柵電極相對于氧化物半導(dǎo)體層106的位置。S卩,在晶體管154中, 在氧化物半導(dǎo)體層106的下部隔著柵極絕緣層112設(shè)置有柵電極。另外,在晶體管154中, 保護(hù)絕緣層124設(shè)置成覆蓋源電極108a、漏電極108b及氧化物半導(dǎo)體層106。其他構(gòu)成要素與圖IA至圖IC的晶體管151相同。在晶體管154中,與氧化物半導(dǎo)體層106接觸的保護(hù)絕緣層124可以采用與晶體管151的基底絕緣層102相同的結(jié)構(gòu),且使用氧過剩的氧化娃(SiOx (x>2))形成。
圖2D所示的晶體管155與晶體管151及晶體管152的相同之處在于包括基底絕緣層102、柵極絕緣層112、柵電極114、源電極108a、漏電極108b。晶體管155與晶體管151 及晶體管152的不同之處在于,在氧化物半導(dǎo)體層中的同一平面上形成有溝道區(qū)126、源區(qū) 122a、漏區(qū)122b。源區(qū)122a及漏區(qū)122b通過保護(hù)絕緣層124分別與源電極108a及漏電極 108b連接。注意,在圖2D中,雖然柵極絕緣層112只設(shè)置在柵電極114的下部,但是本實(shí)施例不局限于該結(jié)構(gòu)。例如,柵極絕緣層112可以設(shè)置成覆蓋包括溝道區(qū)126、源區(qū)122a、漏區(qū)122b的氧化物半導(dǎo)體層。
基底絕緣層102可以采用與晶體管151的基底絕緣層102相同的結(jié)構(gòu)。
以下參照圖3A至圖3E和圖4A至圖4E對圖IA至圖IC所示的晶體管的制造工藝的示例進(jìn)行說明。
首先,參照圖3A至圖3E對圖IA至圖IC所示的晶體管151的制造工藝的示例進(jìn)行說明。
在襯底100上形成基底絕緣層102 (參照圖3A)。本實(shí)施方式的特征在于使用氧過剩的氧化硅(SiOx (x>2))作為基底絕緣層102。
盡管對襯底100的材質(zhì)等沒有具體的限制,但是該襯底必需具有足夠高以耐受后面執(zhí)行的熱處理的耐熱性。例如,可以使用玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底、或藍(lán)寶石襯底等作為襯底100?;蛘撸部梢詫⒐杌蛱蓟璧戎瞥傻膯尉О雽?dǎo)體襯底、多晶半導(dǎo)體襯底、硅鍺等的化合物半導(dǎo)體襯底、SOI襯底等用作襯底100。再或者,也可以將進(jìn)一步設(shè)置有半導(dǎo)體元件的這些襯底的任一個用作襯底100。
替代地,也可以使用柔性襯底作為襯底100。在該情形中,可以直接在柔性襯底上制造晶體管。注意,作為用于在柔性襯底上設(shè)置晶體管的方法,可以舉出如下方法使用不具有柔性的襯底作為襯底100,在其上形成晶體管之后,將晶體管分離并轉(zhuǎn)置到柔性襯底上。在這種情況下,優(yōu)選在襯底100與晶體管之間設(shè)置分離層。
作為基底絕緣層102的形成方法,例如可以采用等離子體CVD法或?yàn)R射法等。優(yōu)選使用濺射法。使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為基底絕緣層102。另外,基底絕緣層102還可以使用選自氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁或它們的混合材料等的材料的疊層形成。當(dāng)采用疊層結(jié)構(gòu)形成基底絕緣層102時,優(yōu)選采用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2)) 作為與氧化物半導(dǎo)體層106接觸一側(cè)的層?;捉^緣層102的總厚度優(yōu)選超過lOOnm,更優(yōu)選為300nm以上。通過具有較大厚度的基底絕緣層102,可以增加基底絕緣層102的氧放出量。
為了利用濺射法形成氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2)),當(dāng)使用氧或氧與稀有氣體 (氦、氖、気、氪、氣等)的混合氣體作為成膜氣體時,優(yōu)選提高氧與稀有氣體的混合氣體的混合比中的氧比例。例如,優(yōu)選將整個氣體中的氧濃度設(shè)定為20%以上且100%以下。
例如,使用石英(優(yōu)選為合成石英)作為靶材,在如下條件下利用RF濺射法形成氧化硅襯底溫度為30°C以上且450°C以下(優(yōu)選為70°C以上且200°C以下);襯底與靶材之間的距離(T-S間距離)為20_以上且400_以下(優(yōu)選為40_以上且200_以下);壓力為 O. IPa以上且4Pa以下(優(yōu)選為O. 2Pa以上且I. 2Pa以下);高頻電源為O. 5kff以上且12kW 以下(優(yōu)選為IkW以上且5kW以下);并且成膜氣體中的O2/ (02+Ar)的比例設(shè)定為超過20% 且100%以下(優(yōu)選為50%以上且100%以下)。注意,還可以使用硅靶材代替石英(優(yōu)選為合成石英)靶材。注意,使用氧氣體或氧及氬的混合氣體作為成膜氣體。
接著,在基底絕緣層102上形成氧化物半導(dǎo)體層,然后對該氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行加工來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層106 (參照圖3B)。
氧化物半導(dǎo)體層例如可以使用濺射法、真空蒸鍍法、脈沖激光沉積法、CVD法等來形成。氧化物半導(dǎo)體層的厚度優(yōu)選為3nm以上且50nm以下。如果將氧化物半導(dǎo)體層的厚度設(shè)定為太厚(例如,將厚度設(shè)定為IOOnm以上),則短溝道效應(yīng)的影響變大,尺寸小的晶體管有可能成為常通型。在此,“常通型”是指即使不對柵電極施加電壓也有溝道,而電流流過晶體管的狀態(tài)。注意,優(yōu)選不接觸大氣的情況下連續(xù)地形成基底絕緣層102及氧化物半導(dǎo)體層。
例如,通過使用基于In-Ga-Zn-O的氧化物靶材的濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層。
作為基于In-Ga-Zn-O的氧化物靶材,例如可以使用具有 In2O3:Ga203:ZnO=I: I: I [摩爾數(shù)比]的組成比的氧化物祀材。注意,祀材的材料及組成比不局限于上述記載。例如還可以使用具有In2O3:Ga203:ZnO=I: 1:2[摩爾數(shù)比]的組成比的氧化物靶材。
氧化物靶材的相對密度為90%以上且100%以下,優(yōu)選為95%以上且99. 9%以下。通過使用相對密度高的金屬氧化物靶材,可以形成致密的氧化物半導(dǎo)體層。
可在稀有氣體氣氛下、氧氣氛下或稀有氣體和氧的混合氣體氣氛下等進(jìn)行沉積。 另外,為了防止在氧化物半導(dǎo)體層中混入氫、水、羥基或氫化物等,優(yōu)選采用使用充分去除了氫、水、羥基或氫化物等的雜質(zhì)的高純度氣體的氣氛。
可以對氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行含有氧的等離子體處理。通過對氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行含氧的等離子體處理,可以使氧化物半導(dǎo)體層中和/或氧化物半導(dǎo)體層界面附近含有氧。 在該情形中,氧化物半導(dǎo)體層中氧的含有量超過氧化物半導(dǎo)體層的化學(xué)量比的程度,優(yōu)選為大于化學(xué)量比的一倍且小于化學(xué)量比的兩倍。或者,當(dāng)氧化物半導(dǎo)體層的材料為單晶的情形中的氧量為Y時,氧含量可超過Y,優(yōu)選為大于Y且小于Ti?;蛘?,當(dāng)以不進(jìn)行氧摻雜處理時的絕緣膜中的氧量Z為基準(zhǔn)時,氧含量可超過Z,優(yōu)選為大于Z且小于TL。在上述優(yōu)選的范圍中存在有上限的原因在于在氧含量過多時,如氫儲存合金(儲氫合金)那樣反而氧化物半導(dǎo)體層會吸收氫。注意,在氧化物半導(dǎo)體層中氧含量大于氫含量。
例如,可以采用如下方法形成氧化物半導(dǎo)體層。
沉積條件的一個示例如下襯底與靶材之間的距離為60mm ;壓力為O. 4Pa ;直流 (DC)功率為O. 5kff ;沉積氣氛為氬和氧的混合氣氛(氧流量比為33%)。注意,優(yōu)選使用脈沖DC濺射法,因?yàn)榭梢詼p少沉積時產(chǎn)生的粉狀物質(zhì)(也稱為微?;驂m屑),并且膜厚度也均勻。
首先,將襯底100放置在保持為減壓狀態(tài)的沉積室內(nèi),并且將襯底溫度設(shè)定為 IOO0C以上且600°C以下,優(yōu)選設(shè)定為200°C以上且400°C以下。這是因?yàn)橥ㄟ^在加熱襯底 100的狀態(tài)下進(jìn)行沉積,可以降低包含在氧化物半導(dǎo)體層中的過剩的氫(包括水或羥基)或其他雜質(zhì)的濃度。另外,可以減輕由于濺射而發(fā)生的損傷。氧從基底絕緣層102放出,而可以降低氧化物半導(dǎo)體層中的氧缺陷以及基底絕緣層102與氧化物半導(dǎo)體層之間的界面態(tài)山/又O
注意,在利用濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層106之前,也可以進(jìn)行通過引入稀有氣體來產(chǎn)生等離子體的反濺射來去除氧化物半導(dǎo)體層形成表面(例如,基底絕緣層102的表面)上的附著物。這里,反濺射是指以下方法通常的濺射是使離子碰撞濺射靶材,而反濺射與其相反,其通過使離子碰撞處理表面來使表面改性。作為使離子碰撞處理表面的方法, 可以舉出在氬氣氛下對處理表面一側(cè)施加高頻電壓來在被處理物附近生成等離子體的方法等。注意,也可以使用氮、氦、氧等氣氛代替氬氣氛。
通過在氧化物半導(dǎo)體層上形成期望形狀的掩模之后對該氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行蝕刻可以進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體層106的加工。上述掩??梢岳弥T如光刻等的方法形成。或者, 也可以利用諸如噴墨法等的方法形成掩模。
注意,氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻可以采用干蝕刻或濕蝕刻。當(dāng)然,也可以組合使用上述蝕刻。
然后,也可以對氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理(第一熱處理)。通過該第一熱處理, 可以去除氧化物半導(dǎo)體層中的過量的氫(包括水及羥基)且可使氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)有序。將第一熱處理的溫度設(shè)定為100°c以上且650°C以下或低于襯底的應(yīng)變點(diǎn),優(yōu)選設(shè)定為2500C以上且600°C以下。熱處理的氣氛為氧化性氣體氣氛或惰性氣體氣氛。
注意,惰性氣體氣氛是指以氮或稀有氣體(氦、氖、氬等)為主要成分的氣氛,優(yōu)選不包含水、氫等。例如,將引入熱處理裝置中的氮或氦、氖、氬等的稀有氣體的純度設(shè)定為6N (99. 9999%)以上,更優(yōu)選設(shè)定為7N (99. 99999%)以上(即,雜質(zhì)濃度為Ippm以下,優(yōu)選為O. Ippm以下)。惰性氣體氣氛是指以惰性氣體為主要成分的氣氛,即反應(yīng)性氣體為低于 IOppm的氣氛。反應(yīng)性氣體是指與娃或金屬等起反應(yīng)的氣體。
注意,氧化性氣體是指氧、臭氧或一氧化二氮等,優(yōu)選不包含水、氫等。例如,引入熱處理裝置中的氧、臭氧或一氧化二氮的純度設(shè)定為6N (99. 9999%)以上,更優(yōu)選設(shè)定為 7N (99. 99999%)以上(即,雜質(zhì)濃度為Ippm以下,優(yōu)選為O. Ippm以下)。作為氧化性氣體氣氛,也可以將氧化性氣體和惰性氣體混合而使用,其中至少包含IOppm以上的氧化性氣體。
通過該第一熱處理,氧從基底絕緣層102放出,從而可以降低基底絕緣層102與氧化物半導(dǎo)體層106之間的界面態(tài)密度以及氧化物半導(dǎo)體層106中的氧缺陷。通過上述界面態(tài)密度的降低,可以使BT試驗(yàn)后的閾值電壓變動小。通常,已知氧化物半導(dǎo)體層中的氧缺陷用作為供體,并且引發(fā)作為載流子的電子。在氧化物半導(dǎo)體層106中產(chǎn)生電子時,晶體管 151的閾值電壓向負(fù)方向漂移,晶體管151容易成為常導(dǎo)通型。通過補(bǔ)償氧化物半導(dǎo)體層 106中的氧缺陷,可以降低閾值電壓向負(fù)方向漂移的量。
作為熱處理,例如,可以將被處理物放入使用電阻發(fā)熱體等的電爐中,并在氮?dú)夥障乱?50°C加熱I小時。在此期間,不使氧化物半導(dǎo)體層接觸大氣以防止水或氫的混入。
熱處理裝置不限于電爐,熱處理裝置可以是利用被加熱的氣體等的介質(zhì)的熱傳導(dǎo)或熱輻射來加熱被處理物的裝置。例如,可以使用GRTA (氣體快速熱退火)裝置、LRTA (燈快速熱退火)裝置等的RTA (快速熱退火)裝置。LRTA裝置是通過從諸如鹵素?zé)簟⒔瘥u燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈等的燈發(fā)射的光(電磁波)輻射來加熱被處理物的裝置。 GRTA裝置是利用高溫氣體進(jìn)行熱處理的裝置。作為氣體,使用諸如氬等稀有氣體或氮等即使通過熱處理也不與被處理物起反應(yīng)的惰性氣體。
例如,作為第一熱處理,也可以進(jìn)行如下GRTA處理。將被處理物引入到被加熱的惰性氣體氣氛中,加熱幾分鐘,然后從該惰性氣體氣氛中抽出被處理物。GRTA處理實(shí)現(xiàn)短時間內(nèi)的高溫?zé)崽幚?。另外,即使溫度條件超過被處理物的耐熱溫度,也可以應(yīng)用GRTA處理。 注意,在處理中,還可以將惰性氣體氣氛變?yōu)楹醒趸詺怏w的氣氛。這是因?yàn)橥ㄟ^在含有氧化性氣體的氣氛中進(jìn)行第一熱處理,可以補(bǔ)償氧化物半導(dǎo)體層106中的氧缺陷并降低由于氧缺陷而引起的能隙中的缺陷能級。
上述熱處理(第一熱處理)具有去除過剩的氫(包括水或羥基)等的效果,由此可以將該熱處理也稱為脫水化處理、脫氫化處理等。該脫水化處理、脫氫化處理例如也可以在將氧化物半導(dǎo)體層加工為島狀之后等之后進(jìn)行。這種脫水化處理、脫氫化處理不局限于進(jìn)行一次,而也可以進(jìn)行多次。
注意,在此說明書中,將氧化物半導(dǎo)體層106加工為島狀,之后進(jìn)行第一熱處理。 但是本發(fā)明的實(shí)施例不局限于此。也可以在進(jìn)行第一熱處理之后加工氧化物半導(dǎo)體層106。
接著,在基底絕緣層102及氧化物半導(dǎo)體層106上形成用于形成源電極及漏電極 (包括與該源電極及漏電極在同一層中形成的布線)的導(dǎo)電層,并加工該導(dǎo)電層,以彼此有間隔的方式形成源電極108a及漏電極108b (參照圖3C)。由在此形成的源電極108a的端部與漏電極108b的端部的間隔決定晶體管的溝道長度L。
作為用于源電極108a及漏電極108b的導(dǎo)電層,例如可以使用包含選自Al、Cr、Cu、 Ta、Ti、Mo、W中的元素的金屬層或者以上述元素的任一種為成分的金屬氮化物層(例如,氮化鈦層、氮化鑰層、氮化鎢層)等。也可以采用另一結(jié)構(gòu),其中在Al、Cu等的低熔點(diǎn)且低電阻的金屬層的下側(cè)和上側(cè)中的一方或雙方層疊Ti、Mo、W等的高熔點(diǎn)金屬層或者這些元素的任一種的金屬氮化物層(氮化鈦層、氮化鑰層、氮化鎢層)。
此外,用于源電極108a及漏電極108b的導(dǎo)電層也可以使用導(dǎo)電金屬氧化物形成。 作為導(dǎo)電金屬氧化物,可以使用氧化銦(111203)、氧化錫(51102)、氧化鋅(2110)、氧化銦氧化錫合金(In2O3-SnO2,縮寫為ΙΤ0)、氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)或其中包含硅或氧化硅的這些金屬氧化物材料中的任一種材料。
可以通過使用抗蝕劑掩模的蝕刻來進(jìn)行導(dǎo)電層的加工。當(dāng)形成用于該蝕刻的抗蝕劑掩模時使用的曝光,優(yōu)選使用紫外線、KrF激光或ArF激光等。
為了使溝道長度L短于25nm,例如,優(yōu)選使用波長極短即幾nm至幾十nm的超紫外線(Extreme Ultraviolet)進(jìn)行形成抗蝕劑掩模時的曝光。在利用超紫外線的曝光中,分辨率高且景深大。從而,可以將后面形成的晶體管的溝道長度L縮短,從而可以使電路的工作速度加快。
也可以使用利用所謂多級灰度掩模形成的抗蝕劑掩模進(jìn)行蝕刻。使用多級灰度掩模形成的抗蝕劑掩模具有多種厚度,并且可以通過灰化進(jìn)一步改變其形狀;因此可以將其用于加工為不同圖案的多個蝕刻步驟。由此,可以使用一個多級灰度掩模形成至少對應(yīng)于兩種以上的不同圖案的抗蝕劑掩模。換言之,可以實(shí)現(xiàn)工藝步驟的簡化。
注意,在蝕刻導(dǎo)電層時,有時氧化物半導(dǎo)體層106的一部分被蝕刻,從而形成具有槽部(凹部)的氧化物半導(dǎo)體層。
然后,也可以進(jìn)行使用諸如氧、臭氧、一氧化二氮等的氣體的等離子體處理,從而對露出的氧化物半導(dǎo)體層106的表面氧化,并補(bǔ)償氧缺陷。在進(jìn)行等離子體處理的情況下, 優(yōu)選在該等離子體處理之后不接觸大氣地形成與氧化物半導(dǎo)體層106的一部分接觸的柵極絕緣層112。
接著,柵極絕緣層112形成為覆蓋源電極108a及漏電極108b且與氧化物半導(dǎo)體層106的一部分接觸(參照圖3D)。
注意,考慮到晶體管的柵極絕緣層的功能,柵極絕緣層112也可以采用諸如氧化鉿或氧化鋁等的相對介電常數(shù)高的材料。另外,考慮到柵極耐壓和與氧化物半導(dǎo)體之間的界面狀態(tài),也可以在氧化硅、氧氮化硅或氮化硅上層疊諸如氧化鉿或氧化鋁等的相對介電常數(shù)高的材料。柵極絕緣層112的總厚度優(yōu)選為Inm以上且300nm以下,更優(yōu)選為5nm以上且50nm以下。柵極絕緣層越厚,短溝道效應(yīng)增強(qiáng)越多,且閾值電壓傾向于向負(fù)方向漂移。 另一方面,已知當(dāng)柵極絕緣層的厚度為小于5nm時因隧道電流而發(fā)生的泄漏電流增大。通過將柵極絕緣層的厚度設(shè)定為5nm以上且50nm以下,可以降低BT試驗(yàn)后閾值電壓的變動。 當(dāng)使用氧化硅作為柵極絕緣層時,優(yōu)選采用與基底絕緣層102相同的結(jié)構(gòu)。
在形成柵極絕緣層112之后,也可以進(jìn)行第二熱處理。將第二熱處理的溫度設(shè)定為250°C以上且700°C以下,優(yōu)選設(shè)定為350°C以上且600°C以下或低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。
第二熱處理可在氧化性氣體氣氛下或惰性氣體氣氛下進(jìn)行,但是優(yōu)選在氣氛中不包含水、氫等。另外,優(yōu)選將引入到熱處理裝置中的氣體的純度設(shè)定為6N (99.9999%)以上,更優(yōu)選設(shè)定為7N (99. 99999%)以上(S卩,雜質(zhì)濃度為Ippm以下,優(yōu)選為O. Ippm以下)。
第二熱處理可以減少柵極絕緣層112中的缺陷。
注意,第二熱處理的時序只要在形成柵極絕緣層112之后就沒有特別的限制。例如,可以在形成柵電極114之后進(jìn)行第二熱處理。
然后,形成柵電極114 (參照圖3E)。柵電極114可以使用諸如鑰、鈦、鉭、鎢、鋁、 銅、釹、鈧等的金屬材料、這些材料的任一種的氮化物或以上述金屬材料為主要成分的合金材料形成。注意,柵電極114既可以采用單層結(jié)構(gòu),又可以采用疊層結(jié)構(gòu)。
通過上述工藝形成晶體管151。
接著,參照圖4A至圖4E對圖2A所示的晶體管152的制造工藝的一個示例進(jìn)行說明。注意,在沒有特別說明的情況下,作為由與晶體管151相同的附圖標(biāo)記所標(biāo)示的層、電極,可以參照晶體管151的形成方法。
首先,在襯底100上形成基底絕緣層102 (參照圖4A)?;捉^緣層102使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))形成。
接著,在基底絕緣層102上形成用于形成源電極及漏電極(包括使用與該源電極及漏電極相同的層形成的布線)的導(dǎo)電層,并加工該導(dǎo)電層,以彼此有間隔的方式形成源電極108a及漏電極108b (參照圖4B)。
然后,在基底絕緣層102上形成與源電極108a及漏電極108b接觸的氧化物半導(dǎo)體層,并且加工該氧化物半導(dǎo)體層來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層106 (參照圖4C)。然后,也可以與晶體管151同樣地進(jìn)行第一熱處理。
接著,柵極絕緣層112形成為覆蓋源電極108a及漏電極108b且與氧化物半導(dǎo)體層106的一部分接觸(參照圖4D)。然后,也可以與晶體管151同樣地進(jìn)行第二熱處理。
然后,形成柵電極114 (參照圖4E)。
通過上述工藝形成晶體管152。
注意,當(dāng)電荷被俘獲到氧化物半導(dǎo)體層的界面時,晶體管的閾值電壓漂移。例如, 當(dāng)正電荷被俘獲到背溝道一側(cè)時,晶體管的閾值電壓向負(fù)方向漂移。作為這些電荷俘獲的原因之一,可以給出陽離子(或引發(fā)陽離子的原子)的移動及俘獲的模型。在本實(shí)施方式中, 通過使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))作為基底絕緣層,可以降低氧化物半導(dǎo)體層與基底絕緣層之間的界面態(tài)密度。因此,在上述模型中,可以抑制在上述模型中設(shè)想的電荷俘獲, 從而可以抑制晶體管的閾值電壓的漂移。
接著,參照圖5A至圖5E對圖2B所示的晶體管153的制造工藝的一個示例進(jìn)行說明。注意,在沒有特別說明的情況下,作為由與晶體管151相同的符號標(biāo)示的層、電極,可以參照晶體管151的形成方法。
首先,在襯底100上形成基底絕緣層102 (參照圖5A)。在此,基底絕緣層102可以用使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化鋁等的一個或多個的單層或疊層形成。
接著,在基底絕緣層102上形成柵電極114 (參照圖5B)。
接著,在柵電極114上形成柵極絕緣層112 (參照圖5C)。
接著,在柵極絕緣層112上形成源電極108a及漏電極108b。形成與所述源電極108a及所述漏電極108b連接的氧化物半導(dǎo)體層,并加工該氧化物半導(dǎo)體層來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層106。然后,也可以進(jìn)行與晶體管151相似的第一熱處理(參照圖OT)。
接著,保護(hù)絕緣層124形成為覆蓋氧化物半導(dǎo)體層106、源電極108a及漏電極 108b (參照圖5E)。作為保護(hù)絕緣層124,使用SiOx (X>2)。然后,也可以與晶體管151同樣地進(jìn)行第二熱處理。
通過上述工藝形成晶體管153。
接著,參照圖6A至圖6E對圖2C所示的晶體管154的制造工藝的一個示例進(jìn)行說明。注意,在沒有特別說明的情況下,作為由與晶體管151相同的符號標(biāo)示的層、電極,可以參照晶體管151的形成方法。
首先,在襯底100上形成基底絕緣層102 (參照圖6A)。在此,基底絕緣層102可以用使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化鋁等一個或多個的單層或疊層形成。
接著,在基底絕緣層102上形成柵電極114 (參照圖6B)。
然后,在柵電極114上形成柵極絕緣層112 (參照圖6C)。
接著,在柵極絕緣層112上形成氧化物半導(dǎo)體層,并加工該氧化物半導(dǎo)體層來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層106。然后,也可以進(jìn)行與晶體管151相似的第一熱處理。然后,源電極108a及漏電極108b形成為與氧化物半導(dǎo)體層106連接(參照圖6D)。
接著,保護(hù)絕緣層124形成為覆蓋氧化物半導(dǎo)體層106、源電極108a及漏電極 108b (參照圖6E)。作為保護(hù)絕緣層124,使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))。然后,也可以與晶體管151相似地進(jìn)行第二熱處理。
通過上述工藝形成晶體管154。
參照圖7A至圖7E對圖2D所示的晶體管155的制造工藝的一個示例進(jìn)行說明。注意,在沒有特別說明的情況下,作為由與晶體管151相同的符號標(biāo)示的層、電極,可以參照晶體管151的形成方法。
首先,在襯底100上形成基底絕緣層102(參照圖7A)。作為基底絕緣層102,使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))。
接著,在基底絕緣層102上形成氧化物半導(dǎo)體層,并加工該氧化物半導(dǎo)體層來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層106 (參照圖7B)。然后,也可以與晶體管151相似地進(jìn)行第一熱處理。
接著,形成柵極絕緣層112及柵電極114,并通過光刻將柵極絕緣層112及柵電極 114加工為相同的圖案(參照圖7C)。在此步驟中,也可以加工柵電極114,然后以柵電極114 為掩模加工柵極絕緣層112。
接著,將柵電極114用作掩模使氧化物半導(dǎo)體層106的電阻減小,從而形成源區(qū) 122a及漏區(qū)122b。其電阻不被減小的柵電極下的區(qū)域用作為溝道區(qū)126 (參照圖7D)。在該情形中,根據(jù)柵電極的寬度決定晶體管的溝道長度L。以此方式,通過將柵電極用作掩模進(jìn)行圖案化,不形成柵電極與源區(qū)或漏區(qū)的重疊,不產(chǎn)生該區(qū)域中的寄生電容,從而可以使晶體管的工作速度加快。
接著,形成保護(hù)絕緣層124,并且在與源區(qū)122a及漏區(qū)122b重疊的保護(hù)絕緣層 124的區(qū)域中形成開口部。接著,形成用于形成源電極及漏電極(包括包括與該源電極及漏電極相同的層形成的布線)的導(dǎo)電層,并加工該導(dǎo)電層,以彼此有間隔的方式形成源電極108a及漏電極108b (參照圖7E)。
通過上述工藝形成晶體管155。
用于本實(shí)施方式中的晶體管的活性層的氧化物半導(dǎo)體層以如下方式高度純化成i 型(本征)氧化物半導(dǎo)體層通過在形成氧化物半導(dǎo)體層的步驟中加熱襯底或在形成氧化物半導(dǎo)體層后進(jìn)行熱處理來從氧化物半導(dǎo)體去除氫(包括水或羥基)等的雜質(zhì),并且從使用氧過剩的氧化硅(SiOx (X>2))形成的基底絕緣層或保護(hù)絕緣層供給由于上述雜質(zhì)的去除步驟而同時減少的構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體的主要成分的氧。包括如上所述被高度純化的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管具有低截止電流,電特性變動被抑制,因此是電穩(wěn)定的。
如上所述,可以提供一種包括具有穩(wěn)定電特性的氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件。因此,可以提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。
本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[實(shí)施方式2]
可以通過使用在實(shí)施方式I中所例示的晶體管制造具有顯示功能的半導(dǎo)體器件 (也稱為顯示器件)。此外,將包括晶體管的驅(qū)動電路的一部分或全部形成在形成有像素部的襯底上,由此可以形成面板上系統(tǒng)(system-on-panel)。
在圖8A中,密封劑205設(shè)置成圍繞設(shè)置在第一襯底201上的像素部202,并且,像素部202密封在第一襯底201與第二襯底206之間。在圖8A中,在第一襯底201上的與由密封劑205圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有使用單晶半導(dǎo)體層或多晶半導(dǎo)體層形成在另行制備的襯底上的掃描線驅(qū)動電路204和信號線驅(qū)動電路203。此外,供應(yīng)到另行形成的信號線驅(qū)動電路203和掃描線驅(qū)動電路204以及像素部202的各種信號及電位從FPC (柔性印刷電路)218a、218b供給。
在圖8B和圖8C中,密封劑205設(shè)置成圍繞設(shè)置在第一襯底201上的像素部202 和掃描線驅(qū)動電路204。在像素部202和掃描線驅(qū)動電路204上設(shè)置有第二襯底206。因此,像素部202、掃描線驅(qū)動電路204與顯示元件一起由第一襯底201、密封劑205以及第二襯底206密封。在圖8B和圖8C中,在第一襯底201上的與由密封劑205圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有使用單晶半導(dǎo)體層或多晶半導(dǎo)體層形成在另行制備的襯底上的信號線驅(qū)動電路203。在圖8B和圖8C中,供應(yīng)到另行形成的信號線驅(qū)動電路203、掃描線驅(qū)動電路 204或者像素部202的各種信號及電位從FPC 218供給。
圖SB和圖SC各自示出另行形成信號線驅(qū)動電路203并且將該信號線驅(qū)動電路 203安裝到第一襯底201的示例,但是本發(fā)明不局限于該結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動電路可以另行形成并進(jìn)行安裝,或者可以另行僅形成信號線驅(qū)動電路的一部分或者掃描線驅(qū)動電路的一部分并進(jìn)行安裝。
注意,對另行形成的驅(qū)動電路的連接方法沒有特別的限制,而可以采用COG (玻璃上芯片)方法、引線鍵合方法或者TAB (卷帶式自動接合)方法等。圖8A示出通過COG方法安裝信號線驅(qū)動電路203和掃描線驅(qū)動電路204的示例,圖8B示出通過COG方法安裝信號線驅(qū)動電路203的示例,而圖8C示出通過TAB方法安裝信號線驅(qū)動電路203的示例。
此外,顯示器件包括密封有顯示元件的面板和在該面板中安裝有包括控制器的IC 等的模塊。19
注意,本說明書中的顯示器件是指圖像顯示器件、顯示器件或光源(包括照明器件)。顯示器件包括以下模塊的任一種設(shè)置有諸如FPC、TAB膠帶或TCP的連接器的模塊; 在TAB膠帶或TCP的端部上設(shè)置有印刷線路板的模塊;以及通過COG方式將IC(集成電路) 直接安裝到顯示元件的模塊。
設(shè)置在第一襯底上的像素部及掃描線驅(qū)動電路包括多個晶體管,并且,可以應(yīng)用在實(shí)施方式I中所述的任一晶體管。
作為設(shè)置在顯示器件中的顯示元件,可以使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)或發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件將根據(jù)電流或電壓控制亮度的元件包括在其范疇內(nèi),具體而言,包括無機(jī)EL (電致發(fā)光)、有機(jī)EL等。此外,也可以應(yīng)用電子墨水等由于電作用而改變對比度的顯示媒體。
參照圖9至圖11說明半導(dǎo)體器件的一種方式方式。圖9、圖10和圖11對應(yīng)于沿著圖8B的M-N的截面圖。
如圖9至圖11所示,半導(dǎo)體器件包括連接端子電極215及端子電極216。連接端子電極215及端子電極216通過各向異性導(dǎo)電層219電連接到FPC 218所包括的端子。
連接端子電極215由與第一電極層230相同的導(dǎo)電層形成,并且,端子電極216由與晶體管210和晶體管211的源電極及漏電極相同的導(dǎo)電層形成。
設(shè)置在第一襯底201上的像素部202和掃描線驅(qū)動電路204各自包括多個晶體管。圖9、圖10和圖11各自例示像素部202所包括的晶體管210、以及掃描線驅(qū)動電路204 所包括的晶體管211。
在本實(shí)施方式中,作為晶體管210、晶體管211,可以應(yīng)用實(shí)施方式I中所述的晶體管。晶體管210及晶體管211的電特性變動被抑制,所以晶體管210及晶體管211是電穩(wěn)定的。因此,作為圖9至圖11所示的半導(dǎo)體器件,可以提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。
設(shè)置在像素部202中的晶體管210電連接到顯示元件以構(gòu)成顯示面板。只要可以進(jìn)行顯示就對顯示元件沒有特別的限制,而且可以使用各種各樣的顯示元件。
注意,圖9中描述使用液晶元件作為顯示元件的液晶顯示器件的示例。在圖9中, 作為顯示元件的液晶元件213包括第一電極層230、第二電極層231以及液晶層208。注意,用作取向?qū)拥慕^緣層232、233設(shè)置成夾持液晶層208。第二電極層231設(shè)置在第二襯底 206 —側(cè),并且,第一電極層230和第二電極層231夾著液晶層208而層疊。
間隔物235為通過對絕緣層選擇性地進(jìn)行蝕刻而獲得的柱狀間隔物,并且它是為控制液晶層208的厚度(單元間隙)而設(shè)置的。另外,還可以使用球狀間隔物。
當(dāng)使用液晶元件作為顯示元件時,可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、 高分子分散型液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。上述液晶材料根據(jù)條件而呈現(xiàn)膽留相、近晶相、立方相、手征向列相、均質(zhì)相等。
另外,還可以使用不需要取向?qū)拥某尸F(xiàn)藍(lán)相的液晶。藍(lán)相是液晶相的一種,是指當(dāng)使膽留相液晶的溫度上升時即將從膽留相轉(zhuǎn)變到均質(zhì)相之前出現(xiàn)的相。由于藍(lán)相只出現(xiàn)在較窄的溫度范圍內(nèi),所以為了改善溫度范圍而將混合有手性試劑的液晶組成物用于液晶層。由于包含呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶和手性試劑的液晶組成物的響應(yīng)速度短,即為Ims以下,并且其具有光學(xué)各向同性,所以不需要取向處理,從而視角依賴性小。另外,由于不需要設(shè)置取向?qū)佣恍枰Σ撂幚?,因此可以防止由于摩擦處理而引起的靜電破壞,并可以減少制造工藝中的液晶顯示器件的不良和破損。從而,可以提高液晶顯示器件的生產(chǎn)率。
液晶材料的固有電阻率為1Χ109Ω · cm以上,優(yōu)選為IX IO11 Ω · cm以上,更優(yōu)選為1Χ1012Ω · cm以上。本說明書中的固有電阻率的值為在20°C測量的值。
考慮到設(shè)置在像素部中的晶體管的漏電流等而以能夠在預(yù)定時段中保持電荷的方式設(shè)定形成在液晶顯示器件中的存儲電容器的大小。通過使用包括高純度的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管,設(shè)置電容的大小為各像素中的液晶電容的三分之一以下,優(yōu)選為五分之一以下的存儲電容器,就足夠了。
在本實(shí)施方式中使用的具有高度純化的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管中,可以降低截止?fàn)顟B(tài)中的電流值(截止電流值)。因此,可以延長圖像信號等的電信號的保持時間,并且還可以延長電源導(dǎo)通狀態(tài)下的寫入操作之間的間隔。因此,可以降低刷新工作的頻度,其可以得到抑制功耗的效果。
在本實(shí)施方式中使用的具有高度純化的氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的電場效應(yīng)遷移率可相對較高,由此可以進(jìn)行高速驅(qū)動。因此,通過將上述晶體管用于液晶顯示器件的像素部,可以提供高質(zhì)量的圖像。此外,因?yàn)榫w管可單獨(dú)設(shè)置在一個襯底上的驅(qū)動電路部與像素部,所以可以削減液晶顯示器件的組件數(shù)。
液晶顯示器件可以采用TN (扭曲向列)模式、IPS (平面內(nèi)轉(zhuǎn)換)模式、FFS (邊緣電場轉(zhuǎn)換)模式、ASM (,軸對稱排列微單兀)模式、OCB (光學(xué)補(bǔ)償彎曲)模式、FLC (鐵電性液晶)模式、以及AFLC (反鐵電性液晶)模式等。
優(yōu)選常黑型液晶顯示器件,例如采用垂直取向(VA)模式的透射型液晶顯示器件。 垂直取向模式是指控制液晶顯示面板的液晶分子的取向的一種方式,其中當(dāng)不施加電壓時液晶分子垂直于面板表面取向。作為垂直取向模式給出一些示例。例如,可以給出MVA(多疇垂直取向)模式、PVA (垂直取向構(gòu)型)模式、ASV模式等。此外,也可以使用將像素分成幾個區(qū)域(子像素),并且使分子在各個區(qū)域中在不同方向上取向的稱為疇倍增或者多疇設(shè)計的方法。
在顯示器件中,適當(dāng)?shù)卦O(shè)置黑矩陣(遮光層)、諸如偏振構(gòu)件、相位差構(gòu)件、或抗反射構(gòu)件等的光學(xué)構(gòu)件(光學(xué)襯底)等。例如,也可以使用利用偏振襯底以及相位差襯底的圓偏振。此外,作為光源,也可以使用背光燈、側(cè)光燈等。
此外,也可以利用多個發(fā)光二極管(LED)作為背光燈來進(jìn)行分時顯示方式(場序制驅(qū)動方式)。通過應(yīng)用場序制驅(qū)動方式,可以不使用濾光片地進(jìn)行彩色顯示。
此外,作為像素部中的顯示方式,可以采用逐行掃描方式或隔行掃描方式等。此外,當(dāng)進(jìn)行彩色顯示時在像素中受到控制的顏色元素不局限于RGB( R對應(yīng)于紅色,G對應(yīng)于綠色,B對應(yīng)于藍(lán)色)的三種顏色。例如,也可以采用RGBW (W對應(yīng)于白色)、或者對RGB追加黃色、青色、品紅色等中的一種顏色以上的顏色。此外,也可以按每個顏色元素的點(diǎn)使其顯示區(qū)域的大小不同。本實(shí)施方式不局限于彩色顯示的顯示器件,而且也可以應(yīng)用于單色顯示的顯示器件。
或者,作為顯示器件所包括的顯示元件,可以應(yīng)用利用EL的發(fā)光元件。利用EL的發(fā)光元件根據(jù)其發(fā)光材料為有機(jī)化合物還是無機(jī)化合物進(jìn)行區(qū)分,一般來說,將前者稱為有機(jī)EL元件而將后者稱為無機(jī)EL元件。
在有機(jī)EL元件中,通過對發(fā)光元件施加電壓,電子及空穴分別從一對電極注入到包括發(fā)光性有機(jī)化合物的層,以流過電流。并且,這些載流子(電子及空穴)重新結(jié)合,使發(fā)光性有機(jī)化合物形成激發(fā)狀態(tài),并且當(dāng)從該激發(fā)狀態(tài)回到基態(tài)時發(fā)光。由于這種機(jī)制,這種發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。
無機(jī)EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)而分類為分散型無機(jī)EL元件和薄膜型無機(jī)EL元件。 分散型無機(jī)EL元件具有發(fā)光層,其中發(fā)光材料的微粒分散在粘合劑中,并且其發(fā)光機(jī)制是利用供體能級和受體能級的供體_受體復(fù)合型發(fā)光。薄膜型無機(jī)EL元件具有一種結(jié)構(gòu),其中發(fā)光層夾在介電層之間,并且這些介電層進(jìn)一步被電極夾住,其發(fā)光機(jī)制是利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的定域型發(fā)光。注意,這里使用有機(jī)EL元件作為發(fā)光元件進(jìn)行說明。
為了取出發(fā)光,使發(fā)光元件的一對電極中的至少一個為透明即可。發(fā)光元件可具有從與襯底相反一側(cè)的表面取出發(fā)光的頂部發(fā)射;從襯底一側(cè)的表面取出發(fā)光的底部發(fā)射;從襯底一側(cè)及與襯底相反一側(cè)的表面取出發(fā)光的雙面發(fā)射結(jié)構(gòu),且可以使用具有上述任一種發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
圖10示出使用發(fā)光元件作為顯示元件的發(fā)光器件的實(shí)例。作為顯示元件的發(fā)光元件243電連接到設(shè)置在像素部202中的晶體管210。注意,發(fā)光元件243的結(jié)構(gòu)是由第一電極層230、電致發(fā)光層241、第二電極層231構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu),但是,不局限于該結(jié)構(gòu)。根據(jù)從發(fā)光元件243取出的光的方向等,可以適當(dāng)?shù)馗淖儼l(fā)光元件243的結(jié)構(gòu)。
分隔壁240可使用有機(jī)絕緣材料或者無機(jī)絕緣材料形成。尤其優(yōu)選的是,使用感光樹脂材料在第一電極層230上形成開口部,并且將該開口部的側(cè)壁形成為具有連續(xù)曲率的傾斜面。
場致發(fā)光層241既可以使用單個層或多個層的疊層構(gòu)成。
為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發(fā)光元件243中,可以在第二電極層231 及分隔壁240上形成保護(hù)層。作為保護(hù)層,可以形成氮化硅層、氮氧化硅層、DLC層(類金剛石碳層)、氧化鋁層以及氮化鋁層等。此外,在由第一襯底201、第二襯底206以及密封劑205 形成的空間中設(shè)置有填充材料244以供密封。以此方式,為了使發(fā)光元件不暴露于外氣,優(yōu)選使用氣密性高且脫氣少的保護(hù)薄膜(諸如粘合薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等)或覆蓋材料進(jìn)行封裝(封入)。
作為填充材料244,除了氮或氬等惰性氣體以外,還可以使用紫外線固化樹脂、熱固化樹脂。例如,可以使用PVC (聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、 PVB (聚乙烯醇縮丁醛)或者EVA (乙烯-醋酸乙烯酯)。例如,使用氮作為填充材料。
如果需要,則可以在發(fā)光元件的射出表面上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置諸如偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、相位差板U/4板,λ/2板)、濾色片等的光學(xué)膜。此外,在偏振片、圓偏振片可設(shè)置有防反射層。例如,可以進(jìn)行抗眩光處理,該處理是利用表面的凹凸來擴(kuò)散反射光而可以降低眩光的處理。
此外,作為顯示器件,也可以提供驅(qū)動電子墨的電子紙。電子紙也稱為電泳顯示器件(電泳顯示器),并且,具有如下優(yōu)點(diǎn)與紙同樣的易讀性;其耗電量比其他顯示器件的耗電量低;形狀薄且輕。
電泳顯示器件可有各種各樣的形式。電泳顯示器件包含分散在溶劑或溶質(zhì)中的多個微膠囊,每個微膠囊包括具有正電荷的第一微粒和具有負(fù)電荷的第二微粒。通過對微膠囊施加電場,使微膠囊中的微粒在彼此相反的方向上移動,以只顯示集合在一方側(cè)的微粒的顏色。注意,第一微粒和第二微粒各自包括染料,并且,當(dāng)沒有電場時不移動。此外,第一微粒的顏色和第二微粒的顏色不同(包括無色)。
由此,電泳顯示器件是利用介電常數(shù)高的物質(zhì)移動到高電場區(qū)域,即所謂的介電泳效應(yīng)的顯示器。
分散有上述微囊的溶劑被稱為電子墨。該電子墨可以印刷到玻璃、塑料、布、紙等的表面上。另外,還可以通過使用濾色片或具有色素的微粒來進(jìn)行彩色顯示。
注意,微囊中的第一微粒及第二微??捎蛇x自導(dǎo)電材料、絕緣材料、半導(dǎo)體材料、 磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料、磁泳材料中的一種材料或這些的材料的復(fù)合材料形成。
作為電子紙,還可以應(yīng)用使用旋轉(zhuǎn)球顯示方式的顯示器件。旋轉(zhuǎn)球顯示方式指將分別涂為白色和黑色的球形微粒排列在用于顯示元件的電極層的第一電極層與第二電極層之間,使第一電極層與第二電極層之間產(chǎn)生電位差來控制球形微粒的取向,以進(jìn)行顯示的方法。
圖11示出作為半導(dǎo)體器件的一個實(shí)施方式的有源矩陣型電子紙。圖11所示的電子紙是使用旋轉(zhuǎn)球顯示方式的顯示器件的示例。
在連接到晶體管210的第一電極層230與設(shè)置在第二襯底206上的第二電極層 231之間設(shè)置有具有黑色區(qū)域255a及白色區(qū)域255b并且在該黑色區(qū)域255a及白色區(qū)域 255b的周圍包括填充有液體的空洞252的球形粒子253。球形粒子253的周圍填充有諸如樹脂等填充材料254。第二電極層231對應(yīng)于公共電極(對置電極)。第二電極層231電連接到公共電位線。
注意,在圖9至圖11中,作為第一襯底201和第二襯底206,還可以使用柔性襯底以及玻璃襯底。例如,可以使用具有透光性的塑料襯底等。作為塑料襯底,可以使用FRP(纖維增強(qiáng)塑料)板、PVF (聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。此外,也可以使用具有由PVF薄膜或聚酯薄膜夾住鋁箔的結(jié)構(gòu)的薄膜。
絕緣層221可以使用無機(jī)絕緣材料或者有機(jī)絕緣材料來形成。注意,當(dāng)使用丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯樹脂、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等具有耐熱性的有機(jī)絕緣材料時,適于用作平坦化絕緣層。此外,除了上述有機(jī)絕緣材料以外,還可以使用低介電常數(shù)材料(低 k材料)、硅氧烷類樹脂、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)等。注意,通過層疊多個由這些材料形成的絕緣層,來形成絕緣層221。
對絕緣層221的形成方法沒有特別的限制,可以根據(jù)其材料利用濺射法、旋涂法、 浸潰法、噴涂法、液滴噴射法(噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)、輥涂機(jī)、幕式涂布機(jī)、刮刀式涂布機(jī)等。
顯示器件通過透射來自光源或顯示元件的光來進(jìn)行顯示。因此,設(shè)置在透射光的像素部中的襯底和諸如絕緣層、導(dǎo)電層等的薄膜全都對可見光的波長區(qū)域的光具有透光性。
關(guān)于對顯示元件施加電壓的第一電極層230及第二電極層231 (也稱為像素電極層、公共電極層、對置電極層等),可根據(jù)取出光的方向、設(shè)置電極層的位置以及電極層的圖案結(jié)構(gòu)而選擇其透光性或反射性。
第一電極層230和第二電極層231可以使用包括氧化鎢的氧化銦、包括氧化鎢的氧化銦鋅、包括氧化鈦的氧化銦、包括氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(以下稱為ITO)、氧化銦鋅、添加有氧化硅的氧化銦錫等具有透光性的導(dǎo)電材料形成。
第一電極層230和第二電極層231可以使用鎢(W)、鑰(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩 (V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag) 等的金屬、其合金或者其氮化物中的一種或多種來形成。
第一電極層230和第二電極層231可以使用包括導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合體) 的導(dǎo)電組成物來形成。作為導(dǎo)電高分子,可以使用所謂的η電子共軛導(dǎo)電高分子。例如, 可以舉出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者包含苯胺、吡咯和噻吩中的兩種以上的共聚物或其衍生物等。
由于晶體管容易被靜電等破壞,優(yōu)選設(shè)置驅(qū)動電路保護(hù)用保護(hù)電路。保護(hù)電路優(yōu)選使用非線性元件構(gòu)成。
如上所述,通過使用在實(shí)施方式I中所描述的任一晶體管,可以提供可靠性高的半導(dǎo)體器件。注意,實(shí)施方式I所描述的晶體管不但可以應(yīng)用于上述具有顯示功能的半導(dǎo)體器件,而且可以應(yīng)用于具有各種各樣的功能的半導(dǎo)體器件,諸如安裝在電源電路中的功率器件、諸如LSI等的半導(dǎo)體集成電路、具有讀取對象的信息的圖像傳感器功能的半導(dǎo)體器件等。
如上所述,本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[實(shí)施方式3]
本說明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備(包括游戲機(jī))。作為電子設(shè)備,例如可以舉出電視機(jī)(也稱為電視或電視接收機(jī))、計算機(jī)等的監(jiān)視器、諸如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等影像拍攝裝置、數(shù)碼相框、移動電話機(jī)(也稱為手機(jī)、移動電話裝置)、便攜式游戲機(jī)、移動信息終端、聲音再現(xiàn)裝置、彈子機(jī)等大型游戲機(jī)等。以下,對具備在上述實(shí)施方式中說明的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備的示例進(jìn)行說明。
圖12A示出筆記本個人計算機(jī),由主體301、框體302、顯示部303以及鍵盤304等構(gòu)成。通過應(yīng)用實(shí)施方式I或2中所示的半導(dǎo)體器件,可以提供高可靠性的筆記本個人計算機(jī)。
圖12B示出便攜式信息終端(PDA),在主體311中設(shè)置有顯示部313、外部接口 315 以及操作按鈕314等。作為操作用附屬部件,包括有觸屏筆312。通過應(yīng)用實(shí)施方式I或2 所示的半導(dǎo)體器件,可以提供高可靠性的便攜式信息終端(PDA)。
圖12C示出電子書閱讀器的一個示例。例如,電子書閱讀器320由兩個框體,即框體321及框體322構(gòu)成??蝮w321及框體322通過軸部325形成為一體,且可以以該軸部 325為軸進(jìn)行開閉工作。通過采用這種結(jié)構(gòu),可以進(jìn)行如紙的書籍那樣的工作。
框體321組裝有顯示部323,而框體322組裝有顯示部324。顯示部323及顯示部 324的結(jié)構(gòu)既可以是顯示連屏畫面的結(jié)構(gòu),又可以是顯示不同的畫面的結(jié)構(gòu)。通過顯示部 323及顯示部324顯示不同的畫面的結(jié)構(gòu),例如在右邊的顯示部(圖12C中的顯示部323)中可以顯示文章,而在左邊的顯示部(圖12C中的顯示部324)中可以顯示圖像。通過應(yīng)用實(shí)施方式I或2所示的半導(dǎo)體器件,可以提供高可靠性的電子書閱讀器。
在圖12C中示出框體321具備操作部等的示例。例如,在框體321中具備電源按鈕326、操作鍵327、揚(yáng)聲器328等。利用操作鍵327可以翻頁。注意,也可以與框體的設(shè)置有顯示部的面上設(shè)置鍵盤、定位設(shè)備等。另外,也可以在框體的背面或側(cè)面設(shè)置外部連接端子(耳機(jī)端子、USB端子等)、記錄介質(zhì)插入部等。再者,電子書閱讀器320也可以具有電子詞典的功能。
電子書閱讀器320也可以以無線的方式收發(fā)信息。通過無線通信,可從電子書閱讀器服務(wù)器購買和下載所希望的書籍?dāng)?shù)據(jù)等。
圖12D示出便攜式信息終端,由框體330及框體331的兩個框體構(gòu)成??蝮w331 具備顯示面板332、揚(yáng)聲器333、麥克風(fēng)334、定位設(shè)備336、影像拍攝裝置用透鏡337、外部連接端子338等。框體330設(shè)置有對便攜式信息終端進(jìn)行充電的太陽能電池單元340、外部儲存槽341等。另外,在框體331內(nèi)組裝有天線。通過應(yīng)用實(shí)施方式I或2所示的半導(dǎo)體器件,可以提供高可靠性的便攜式信息終端。
另外,顯示面板332設(shè)置有觸摸屏。圖12D使用虛線示出被顯示出來的多個操作鍵335。注意,還安裝有用來將由太陽能電池單元340輸出的電壓升壓到各電路所需的足夠高的電壓的升壓電路。
顯示面板332根據(jù)應(yīng)用方式適當(dāng)?shù)馗淖冿@示方向。另外,由于與顯示面板332在同一面上設(shè)置影像拍攝裝置用透鏡337,因此可以實(shí)現(xiàn)可視電話。揚(yáng)聲器333及麥克風(fēng)334 不局限于音頻通話,還可以進(jìn)行可視通話、錄音、播放等??蝮w330和框體331滑動而可以處于如圖12D那樣的展開狀態(tài)和重疊狀態(tài)。所以可以減小移動電話機(jī)的大小,這使其適于攜帶。
外部連接端子338可以與AC適配器及各種電纜如USB電纜等連接,并可以進(jìn)行充電及與個人計算機(jī)等的數(shù)據(jù)通信。另外,通過將記錄媒體插入外部儲存槽341中,可以保存和移動更大量的數(shù)據(jù)。
另外,除了上述功能以外還可以提供紅外線通信功能、電視接收功能。
圖12E示出數(shù)碼攝像機(jī),其由主體351、顯示部A 357、取景器353、操作開關(guān)354、 顯示部B 355以及電池356等構(gòu)成。通過應(yīng)用實(shí)施方式I或2所述的半導(dǎo)體器件,可以提供高可靠性的數(shù)碼攝像機(jī)。
圖12F示出電視機(jī)的一示例。在電視器件360中,框體361組裝有顯示部363。利用顯示部363可以顯示圖像。此外,在此示出利用支架365支撐框體361的結(jié)構(gòu)。通過應(yīng)用實(shí)施方式I或2所述的半導(dǎo)體器件,可以提供高可靠性的電視機(jī)360。
可以通過利用框體361所具備的操作開關(guān)或另行提供的遙控器進(jìn)行電視機(jī)360的操作。此外,也可以采用在遙控器中設(shè)置顯示部的結(jié)構(gòu),該顯示部顯示從該遙控器輸出的信肩、O
注意,電視機(jī)360設(shè)置有接收機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等。此外,當(dāng)通過調(diào)制解調(diào)器以有線或無線方式連接到通信網(wǎng)絡(luò)時,可以進(jìn)行單向(從發(fā)送者到接收者)或雙向(在發(fā)送者和接收者之間或在接收者之間等)的信息通信。
如上所述,本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[實(shí)施例I]
在本實(shí)施例中,對如下氧過剩的氧化硅層的RBS分析結(jié)果及HFS分析結(jié)果進(jìn)行說明。該氧過剩的氧化硅層設(shè)置在本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件中且用于基底絕緣層或保護(hù)絕緣層。
以下不出本實(shí)施例中的RBS分析及HFS分析的分析條件。
測量裝置NEC (National Electrostatics Corporation)制造的 3S-R10, CEA(Charles Evans&Associates)制造的 RB S-400
入射離子2. 275MeV 4He2+ (RBS, HFS)
光束直徑Imm Φ至2_ Φ
RBS檢測角度
法向角160°
掠射角至113°
HFS檢測角度
掠射角30°
在本實(shí)施例中,在厚度為0. 3mm的硅片上形成氧化硅層,并進(jìn)行分析。
以下示出在本實(shí)施例中進(jìn)行測量的樣品的條件。
以下示出樣品I的形成條件。
膜的種類氧化硅
沉積法RF濺射法
靶材石英靶材
沉積氣體Ar (40sccm), O2 (IOsccm)
功率1. 5kff (13. 56MHz)
壓力0. 4Pa
T-S間距離60mm
沉積時的襯底溫度100°c
厚度150nm
以下示出樣品2的形成條件。
膜的種類氧化硅
沉積法RF濺射法
靶材石英靶材
沉積氣體Ar (25sccm), O2 (25sccm)
功率1. 5kff (13. 56MHz)
壓力0. 4Pa
T-S間距離60mm
沉積時的襯底溫度100°c
厚度200nm
表I示出樣品I和樣品2的利用RBS分析及HFS分析而獲得的氧化硅膜成分分析結(jié)果。
[表I]
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件,包括襯底;柵電極;氧化物半導(dǎo)體層;與所述氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極;設(shè)置在所述柵電極與所述氧化物半導(dǎo)體層之間的柵極絕緣層;以及夾著所述氧化物半導(dǎo)體層與所述柵極絕緣層相對的絕緣層,其中,所述絕緣層與所述氧化物半導(dǎo)體層接觸,并且,所述絕緣層的單位體積的氧原子數(shù)多于所述絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)的兩倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)通過盧瑟福背散射光譜學(xué)法測定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層包括溝道區(qū);以及通過降低所述氧化物半導(dǎo)體層的電阻得到的源區(qū)和漏區(qū),并且,所述源區(qū)和所述漏區(qū)分別與所述源電極和所述漏電極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層被脫水或脫氫。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層包括選自In、 Ga、Sn、Zn、Al、Mg、Hf和鑭系元素中的至少一種元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述柵電極夾著所述柵極絕緣層與所述氧化物半導(dǎo)體層重疊,并且,所述氧化物半導(dǎo)體層設(shè)置在所述襯底和所述柵電極之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述源電極及所述漏電極形成在所述柵極絕緣層與所述氧化物半導(dǎo)體層之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述源電極及所述漏電極形成在所述絕緣層與所述氧化物半導(dǎo)體層之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)通過盧瑟福背散射光譜學(xué)法測定。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層包括溝道區(qū);以及通過降低所述氧化物半導(dǎo)體層的電阻得到的源區(qū)和漏區(qū),并且,所述源區(qū)和所述漏區(qū)分別與所述源電極和所述漏電極連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層被脫水或脫氫。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層包括選自 In、Ga、Sn、Zn、Al、Mg、Hf和鑭系元素中的至少一種元素。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層夾著所述柵極絕緣層與所述柵電極重疊,并且,所述柵電極設(shè)置在所述襯底和所述氧化物半導(dǎo)體層之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述源電極及所述漏電極形成在所述柵極絕緣層與所述氧化物半導(dǎo)體層之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述源電極及所述漏電極形成在所述絕緣層和所述氧化物半導(dǎo)體層之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)通過盧瑟福背散射光譜學(xué)法測定。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層包括溝道區(qū);以及通過降低所述氧化物半導(dǎo)體層的電阻得到的源區(qū)和漏區(qū),并且,所述源區(qū)和所述漏區(qū)分別與所述源電極和所述漏電極連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層被脫水或脫氫。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層包括選自 In、Ga、Sn、Zn、Al、Mg、Hf和鑭系元素中的至少一種元素。
20.一種半導(dǎo)體器件的制造方法,包括如下步驟在襯底上形成基底絕緣層;在所述基底絕緣層上形成氧化物半導(dǎo)體層;在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成源電極和漏電極;在所述源電極和所述漏電極上形成柵極絕緣層以使所述柵極絕緣層的一部分與所述氧化物半導(dǎo)體層接觸;以及在所述氧化物半導(dǎo)體層上夾著所述柵極絕緣層形成柵電極,其中,所述基底絕緣層的單位體積的氧原子數(shù)多于所述基底絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)的兩倍。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述基底絕緣層通過濺射法,使用硅靶材或石英靶材并使用氧或氧及氬的混合氣體來形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述基底絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)通過盧瑟福背散射光譜學(xué)法測定。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層包括選自In、Ga、Sn、Zn、Al、Mg、Hf和鑭系元素中的至少一種元素。
24.一種半導(dǎo)體器件的制造方法,包括如下步驟在襯底上形成基底絕緣層;在所述基底絕緣層上且與所述基底絕緣層接觸地形成源電極及漏電極;在所述源電極及所述漏電極上形成氧化物半導(dǎo)體層以使所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分與所述基底絕緣層接觸;在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成柵極絕緣層;以及在所述氧化物半導(dǎo)體層上夾著所述柵極絕緣層形成柵電極,其中,所述基底絕緣層的單位體積的氧原子數(shù)多于所述基底絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)的兩倍。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述基底絕緣層通過濺射法,使用硅靶材或石英靶材并使用氧或氧及氬的混合氣體來形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述基底絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)通過盧瑟福背散射光譜學(xué)法測定。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層包括選自In、Ga、Sn、Zn、Al、Mg、Hf和鑭系元素中的至少一種元素。
28.一種半導(dǎo)體器件的制造方法,包括如下步驟在襯底上形成基底絕緣層;在所述基底絕緣層上形成柵電極;在所述柵電極上形成柵極絕緣層;在所述柵極絕緣層上形成氧化物半導(dǎo)體層;在所述氧化物半導(dǎo)體層上且與所述氧化物半導(dǎo)體層接觸地形成源電極及漏電極;以及在所述源電極及所述漏電極上形成保護(hù)絕緣層以使所述保護(hù)絕緣層的一部分與所述氧化物半導(dǎo)體層接觸,其中,所述保護(hù)絕緣層的單位體積的氧原子數(shù)多于所述保護(hù)絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)的兩倍。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述基底絕緣層通過濺射法,使用硅靶材或石英靶材,并使用氧或氧及氬的混合氣體來形成。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述保護(hù)絕緣層通過濺射法,使用硅靶材或石英靶材,并使用氧或氧及氬的混合氣體來形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述基底絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)通過盧瑟福背散射光譜學(xué)法測定。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層包括選自In、Ga、Sn、Zn、Al、Mg、Hf和鑭系元素中的至少一種元素。
33.一種半導(dǎo)體器件的制造方法,包括如下步驟在襯底上形成基底絕緣層;在所述基底絕緣層上形成柵電極;在所述柵電極上形成柵極絕緣層;在所述柵極絕緣層上且所述柵極絕緣層接觸地形成源電極及漏電極;在所述源電極及所述漏電極上形成氧化物半導(dǎo)體層以使所述氧化物半導(dǎo)體層的一部分與所述柵極絕緣層接觸;以及在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成保護(hù)絕緣層,其中,所述保護(hù)絕緣層的單位體積的氧原子數(shù)多于所述保護(hù)絕緣層的硅原子數(shù)的兩倍。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述基底絕緣層通過濺射法,使用硅靶材或石英靶材,并使用氧或氧及氬的混合氣體來形成。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述保護(hù)絕緣層通過濺射法,使用硅靶材或石英靶材,并使用氧或氧及氬的混合氣體來形成。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述基底絕緣層的單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)通過盧瑟福背散射光譜學(xué)法測定。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征在于,所述氧化物半導(dǎo)體層包括選自In、Ga、Sn、Zn、Al、Mg、Hf和鑭系元素中的至少一種元素。
全文摘要
本發(fā)明的一個實(shí)施方式的目的是制造一種電特性的變動小且可靠性高的半導(dǎo)體器件,其中包括使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管。在包括氧化物半導(dǎo)體層的晶體管中,在頂柵結(jié)構(gòu)的情況下使用氧過剩的氧化硅(SiOx(X>2))作為基底絕緣層。通過使用氧過剩的氧化硅,氧從絕緣層放出,并且可以降低氧化物半導(dǎo)體層中的氧缺陷以及基底絕緣層或保護(hù)絕緣層與氧化物半導(dǎo)體層之間的界面態(tài)密度,從而可以制造電特性的變動小且可靠性高的半導(dǎo)體器件。
文檔編號H01L29/786GK102939659SQ201180028560
公開日2013年2月20日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者山崎舜平, 遠(yuǎn)藤佑太 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所