[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高且具有稳定的电特性的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的半导体装置。以传导带（Conduction Band）构成阱结构的方式层叠氧化物半导体膜。具体地说，制造如下结构的晶体管：在第一氧化物半导体膜上层叠具有晶体结构的第二氧化物半导体膜，在第二氧化物半导体膜上形成至少包括第三氧化物半导体膜的具有多层结构的晶体管。通过使该晶体管成为能够形成埋沟的晶体管来减少氧缺陷并提高晶体管的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种使用氧化物半导体的半导体装置及其制造方法。

在本说明书中，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，因此电光装置、半导体电路以及电子设备都是半导体装置。

背景技术

近年来，已对半导体装置进行开发，主要使用CPU和存储器。CPU是半导体元件的集合体，具有从半导体晶片切离的半导体集成电路（至少包括晶体管及存储器）并形成有作为连接端子的电极。

CPU或存储器等半导体电路（IC芯片）安装在如印刷线路板的电路衬底上，并用作各种电子设备的部件之一。

将氧化物半导体膜用于沟道形成区来制造晶体管等并将该晶体管等应用于显示装置的技术受到注目。例如，可以举出作为氧化物半导体膜使用氧化锌（ZnO）的晶体管和使用InGaO₃（ZnO）_m的晶体管。

专利文献1及专利文献2公开了如下技术：在具有透光性的衬底上形成使用氧化物半导体膜的晶体管，并将该晶体管用于图像显示装置的开关元件等的技术。

此外，专利文献3公开了在单晶衬底上包括使用氧化物半导体的晶体管的半导体装置。

[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

[专利文献3]日本专利申请公开2011-109079号公报

使用氧化物半导体膜的晶体管的电特性会受到与氧化半导体膜接触的绝缘膜的影响，也就是说，会受到氧化半导体膜与绝缘膜之间的界面状态的影响。

另外，在制造过程中，使用氧缺陷多的氧化物半导体膜的晶体管的长期可靠性低。因此，需要尽可能地制造氧缺陷少的使用氧化物半导体膜的晶体管。此外，还需要减少因在成膜时或成膜后将氧化物半导体膜暴露于等离子体时而产生的损伤。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高、电特性稳定的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是制造可靠性高的半导体装置。

层叠两层以上的氧化物半导体膜，制造将氧缺陷少的氧化物半导体膜作为载流子路径的埋沟型晶体管。

具体地说，制造如下结构的晶体管：在第一氧化物半导体膜上层叠具有晶体结构的第二氧化物半导体膜，在第二氧化物半导体膜上形成至少包括第三氧化物半导体膜的具有多层结构的晶体管。

由第一氧化物半导体膜使第二氧化物半导体膜与配置于下方的硅绝缘膜分离，并且由第三氧化物半导体膜减少因在配置于上方的硅绝缘膜的成膜时或导电膜形成后的蚀刻时将第二氧化物半导体膜暴露于等离子体而对其产生的损伤。

在本说明书中公开的本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：第一氧化物半导体膜上的具有晶体结构的第二氧化物半导体膜；以及第二氧化物半导体膜上的具有晶体结构的第三氧化物半导体膜，其中，与第一氧化物半导体膜的传导带下端和第三氧化物半导体膜的传导带下端相比，第二氧化物半导体膜的传导带下端离真空能级最深。