[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及其中使用氧化物半导体的半导体器件及其制造方法。

背景技术

如在液晶显示器中典型见到的，在例如玻璃衬底等平板之上形成的薄膜晶体管使用非晶硅或多晶硅制造。使用非晶硅制造的薄膜晶体管具有低场效应迁移率，但可以在更大的玻璃衬底之上形成。相比之下，使用晶体硅制造的薄膜晶体管具有高场效应迁移率，但由于例如激光退火等结晶步骤，这样的晶体管不是一直适合在更大的玻璃衬底之上形成。

其中使用氧化物半导体的薄膜晶体管被制造并且应用于电子器件或光学器件的技术吸引注意力。例如，专利文件1和专利文件2公开一项技术，通过该技术薄膜晶体管使用氧化锌或In-Ga-Zn-O基氧化物半导体作为氧化物半导体膜制造，并且这样的晶体管用作图像显示器的开关元件或其类似物。

[参考文献]

[专利文件1]日本公开的专利申请号2007-123861

[专利文件2]日本公开的专利申请号2007-096055

发明内容

这样的氧化物半导体的半导体特性受该氧化物半导体中的氧空位浓度显著影响。因此，为了抑制氧化物半导体的半导体特性中的变化，抑制氧化物半导体的氧化还原反应并且保持氧空位浓度是重要的。从而，湿气和氧进入氧化物半导体的混合通过在该氧化物半导体之上提供主要包括硅的氧化膜或氮化膜来防止。

然而，通过使用氧化硅膜或氮化硅膜，已经难以满意地防止湿气和氧混合进入氧化物半导体。另外，如果氧化硅膜或氮化硅膜的厚度增加以便防止湿气和氧的渗入，容易引起裂缝。

此外，存在当例如碱金属(Li、Cs、Na或其类似物)、碱土金属(Ca、Mg或其类似物)或另一个金属元素以及湿气和氧等杂质扩散进入氧化物半导体时，氧化物半导体的半导体特性改变的问题。

鉴于前面提到的问题，目的是防止例如湿气和氧等杂质混合进入氧化物半导体并且抑制其中使用氧化物半导体的半导体器件的半导体特性中的变化。另一个目的是提供具有高可靠性的半导体器件。

公开的本发明的一个实施例是半导体器件，其包括提供在具有绝缘表面的衬底之上的栅电极层、提供在该栅电极层之上的栅极绝缘膜、提供在该栅极绝缘膜之上的源电极和漏电极、提供在该源电极和漏电极之上的第一氧化物半导体层，以及提供在该源电极与漏电极和该第一氧化物半导体层之间的源区和漏区。在该半导体器件中，阻挡膜提供与该第一氧化物半导体层接触。

公开的本发明的另一个实施例是半导体器件，其包括提供在具有绝缘表面的衬底之上的栅电极层、提供在该栅电极层之上的栅极绝缘膜、提供在该栅电极层之上且该栅极绝缘膜插入其之间的第一氧化物半导体层、互相分开地提供在该第一氧化物半导体层之上的源区和漏区，提供在该源区之上并且与其接触的源电极以及提供在该漏区之上并且与其接触的漏电极。在该半导体器件中，阻挡膜提供与该第一氧化物半导体层接触。

公开的本发明的另一个实施例是半导体器件，其包括提供在具有绝缘表面的衬底之上的栅电极层、提供在该栅电极层之上的栅极绝缘膜、提供在该栅极绝缘膜之上的第一氧化物半导体层、提供在与该第一氧化物半导体层的沟道形成区重叠的区域中的沟道保护层、提供在该第一氧化物半导体层之上的源电极和漏电极，以及在该第一氧化物半导体层和该源电极与漏电极之间的源区和漏区。在该半导体器件中，阻挡膜提供与该沟道保护层接触。

在前面提到的结构中，阻挡膜包括氧化铝膜、氮化铝膜、氧氮化铝膜和氮氧化铝膜中的一个或多个。阻挡膜的厚度优选地大于或等于1nm并且小于或等于200nm。

另外，在前面提到的结构中，基底绝缘膜可提供在具有绝缘表面的衬底之上。该基底绝缘膜包括氧化铝膜、氮化铝膜、氧氮化铝膜和氮氧化铝膜中的一个或多个。

此外，在前面提到的结构中，栅极绝缘膜包括氧化铝膜、氮化铝膜、氧氮化铝膜和氮氧化铝膜中的一个或多个。

此外，在前面提到的结构中，沟道保护层包括氧化铝膜、氮化铝膜、氧氮化铝膜和氮氧化铝膜中的一个或多个。沟道保护层的厚度大于0nm并且小于或等于5nm。

在前面提到的结构中，源区和漏区是具有比第一氧化物半导体层更高电导率的第二氧化物半导体层。