[发明专利]半导体装置及半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置及半导体装置的制造方法。

此外，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起作用的所有装置，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

利用在具有绝缘表面的衬底上形成的半导体薄膜来构成晶体管（也称为薄膜晶体管（TFT））的技术受到注目。该晶体管广泛地应用于如集成电路（IC）或图像显示装置（显示装置）那样的电子设备。作为可以应用于晶体管的半导体薄膜，硅类半导体材料被广泛地周知，而作为其他材料氧化物半导体受到注目。

例如，已经公开了使用由包含铟（In）、镓（Ga）及锌（Zn）的非晶氧化物（IGZO类非晶氧化物）构成的半导体层的晶体管（参照专利文献1）。

[专利文献1]日本特开2011-181801号公报。

发明内容

另外，为了实现商品化，在具有使用氧化物半导体的晶体管的半导体装置中，达成高可靠性是重要事项。

然而，半导体装置由具有复杂的构造的多个薄膜构成，并且利用多种材料、方法及工序制造。因此，存在着产生以采用的制造工序为起因的所得到的半导体装置的形状不良或电特性变差的担忧。

鉴于这样的问题，以提供具有使用氧化物半导体的晶体管的可靠性高的半导体装置作为课题之一。

另外，以成品率良好地制造可靠性高的半导体装置来达成高生产率作为课题之一。

在具有底栅构造的反交错（inverted staggered）型晶体管的半导体装置中，该晶体管在含有铟的氧化物半导体膜上设置有作为沟道保护膜起作用的绝缘层，防止因在形成源电极层及漏电极层的蚀刻工序中产生的残留物飞散而引起的绝缘层表面及其附近的污染。

在形成源电极层及漏电极层的蚀刻工序中使用含有氯的气体。然而，当含有铟的氧化物半导体膜暴露于含有氯的气体时，含有氯的气体与含有铟的氧化物半导体膜会进行反应而产生残留物。另外，由于该残留物飞散，从而不仅在氧化物半导体膜上而在其他部位也会存在该残留物。尤其是在源电极层与漏电极层之间的绝缘层表面及其附近存在的残留物是导致泄漏电流等晶体管的电特性变差的主要因素。

残留物例如包括含有铟及氯的化合物。另外，有时氧化物半导体膜所含有的其他金属元素（例如，镓或锌）、用于含有氯的气体的其他元素（例如硼）等包括在残留物中。

在本说明书所公开的发明的结构的一个方式中，在形成源电极层及漏电极层之后，进行去除绝缘层表面及其附近的在源电极层与漏电极层之间存在的残留物的工序。去除工序能够通过利用溶液的洗涤处理或使用稀有气体的等离子体处理进行。例如，能够适用利用稀氢氟酸溶液的洗涤处理或使用氩的等离子体处理等。

在本说明书所公开的发明的结构的另一个方式中，为了防止含有氯的气体与含有铟的氧化物半导体膜的反应，在进行含有氯的气体的蚀刻工序时，构成为由绝缘层或导电膜覆盖含有铟的氧化物半导体膜来不使含有铟的氧化物半导体膜暴露于含有氯的气体。

由于能够防止绝缘层表面及其附近被残留物污染，所以能够将具有底栅构造的反交错型晶体管的半导体装置的绝缘层表面的氯浓度设为1×10¹⁹/cm³以下（优选为5×10¹⁸/cm³以下），并且将铟浓度设为2×10¹⁹/cm³以下（优选为5×10¹⁸/cm³以下）。另外，能够将氧化物半导体膜中的氯浓度设为1×10¹⁹/cm³以下（优选为5×10¹⁸/cm³以下）。

因此，能够提供包含使用氧化物半导体膜的具有稳定电特性的晶体管的可靠性高的半导体装置。另外，能够成品率良好地制造可靠性高的半导体装置，达成高生产率。

本说明书所公开的发明的结构的一个方式是一种半导体装置，包括：绝缘表面上的栅电极层；栅电极层上的栅极绝缘膜；栅极绝缘膜上的含有铟的氧化物半导体膜；位于氧化物半导体膜上并与氧化物半导体膜接触的绝缘层，该绝缘层与栅电极层重叠；以及与氧化物半导体膜及绝缘层接触的源电极层及漏电极层，并且绝缘层表面的氯浓度为1×10¹⁹/cm³以下并且铟浓度为2×10¹⁹/cm³以下。