專利名稱：晶體管及半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體管。尤其涉及一種在氧化物半導(dǎo)體層中形成溝道的晶體管。另外，本發(fā)明涉及具有該晶體管的半導(dǎo)體裝置。例如，涉及一種在各個(gè)像素中包括該晶體管的主動(dòng)矩陣型顯示裝置。另外，在本說明書中，半導(dǎo)體裝置是指利用半導(dǎo)體特性而工作的所有裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為晶體管的構(gòu)成材料，被稱為氧化物半導(dǎo)體的具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物引人注目。金屬氧化物被用于廣泛的用途。例如，氧化銦被用于液晶顯示裝置的像素電極的材料。作為具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物，例如可以舉出氧化鎢、氧化錫、氧化銦和氧化鋅。在這種具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物層中形成溝道的晶體管已是眾所周知的(專利文獻(xiàn)I及專利文獻(xiàn)2)。[專利文獻(xiàn)I]日本專利申請(qǐng)公開2007-123861號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)公開2007-96055號(hào)公報(bào)在氧化物半導(dǎo)體層中形成溝道的晶體管有時(shí)根據(jù)加工條件或加熱處理?xiàng)l件而發(fā)生電特性變化。該變化被認(rèn)為起因于在氧化物半導(dǎo)體層的形成工序中降阻元素(氯(Cl)、氟(F)、硼(B)或氫(H)等)混入氧化物半導(dǎo)體層中或者氧(O)從氧化物半導(dǎo)體層脫離等。另夕卜，在氧化物半導(dǎo)體層的端部容易發(fā)生該變化。換言之，在于氧化物半導(dǎo)體層中形成溝道的晶體管中，該氧化物半導(dǎo)體層的端部成為低電阻區(qū)，而在該區(qū)域中容易產(chǎn)生晶體管的寄生溝道。也就是說，在該晶體管中有可能形成兩種溝道:根據(jù)柵極與源極之間的電壓形成的溝道(也稱為第一溝道)；上述寄生溝道(也稱為第二溝道)。在有可能形成兩種溝道的晶體管中，形成有各個(gè)溝道的晶體管的柵極與源極之間的閾值電壓大多不同。典型的是，形成有第一溝道的閾值電壓比形成有第二溝道的閾值電壓高。并且，第一溝道的電流驅(qū)動(dòng)能力比第二溝道的電流驅(qū)動(dòng)能力高。因此，在處于截止?fàn)顟B(tài)的該晶體管的柵極與源極之間的電壓上升的情況下，源極與漏極的電流發(fā)生兩個(gè)階段的變化。具體而言，確認(rèn)到在形成第二溝道的閾值電壓附近呈現(xiàn)第一階段的變化(柵極與源極之間的電流的增加)，再者在形成第一溝道的閾值電壓附近呈現(xiàn)第二階段的變化(柵極與源極之間的電流的增加)。

發(fā)明內(nèi)容
在數(shù)字電路中晶體管用作開關(guān)。無須說，發(fā)生兩個(gè)階段的變化的元件作為開關(guān)是不合適的。鑒于該問題，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的是改善在氧化物半導(dǎo)體層中形成溝道的晶體管的開關(guān)特性。在氧化物半導(dǎo)體層的端部產(chǎn)生寄生溝道是因?yàn)榫w管的源極及漏極與該端部電連接。換言之，如果該端部不與晶體管的源極和漏極中的至少一方電連接，就不會(huì)在該端部產(chǎn)生寄生溝道。因此，本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種晶體管，其中氧化物半導(dǎo)體層的端部不與源極和漏極中的至少一方電連接或者能夠降低氧化物半導(dǎo)體層的端部與源極和漏極中的至少一方電連接的概率。例如，本發(fā)明的一個(gè)方式是一種晶體管，其中晶體管的源極和漏極中的至少一方不與氧化物半導(dǎo)體層的端部接觸。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，優(yōu)選不與氧化物半導(dǎo)體層的端部接觸的源極和漏極中的至少一方與氧化物半導(dǎo)體層的端部之間的距離比源極與漏極之間的距離長(zhǎng)。在本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管中，晶體管的源極和漏極不通過氧化物半導(dǎo)體層的端部彼此電連接或者能夠降低晶體管的源極和漏極通過氧化物半導(dǎo)體層的端部彼此電連接(在該端部產(chǎn)生寄生溝道)的概率。由此，在該晶體管中，源極與漏極之間的電流不會(huì)根據(jù)柵極與源極之間的電壓發(fā)生兩個(gè)階段的變化或者能夠降低源極與漏極之間的電流根據(jù)柵極與源極之間的電壓發(fā)生兩個(gè)階段的變化的概率。換言之，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式中，可以改善在氧化物半導(dǎo)體層中形成溝道的晶體管的開關(guān)特性。


圖1A和圖1B分別是示出晶體管的結(jié)構(gòu)例子的平面圖及截面圖；圖2是示出晶體管的結(jié)構(gòu)例子的平面圖；圖3A和圖3B分別是示出晶體管的結(jié)構(gòu)例子的平面圖及截面圖；圖4A是示出液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖，圖4B是示出像素的結(jié)構(gòu)例子的圖，圖4C是示出像素所具有的晶體管的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖5是示出晶體管的Vg-1d曲線的圖；圖6是示出晶體管的結(jié)構(gòu)例子的平面圖；圖7是示出晶體管的Vg-1d曲線的圖。
具體實(shí)施例方式下面，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方式進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，本發(fā)明不局限于以下說明，在不脫離其宗旨及其范圍的條件下，其方式可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定于以下所示的記載內(nèi)容中。〈晶體管的結(jié)構(gòu)例子〉參照?qǐng)D1A和圖1B對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管的平面圖，圖1B是沿著圖1A所示的平面圖中的線A-B的截面圖。圖1A和圖1B所不的晶體管具有:設(shè)置在具有絕緣表面的襯底10上的棚極11 ;設(shè)置在柵極11上的柵極絕緣層12 ;隔著柵極絕緣層12與柵極11重疊的氧化物半導(dǎo)體層13 ；氧化物半導(dǎo)體層13上的源極14及漏極15。并且，在該晶體管上設(shè)置有絕緣層16以及通過設(shè)置在絕緣層16中的開口部與漏極15接觸的導(dǎo)電層17。另外，源極14和漏極15可以互相替換。換言之，本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于如圖1A和圖1B所示那樣的漏極15被源極14圍繞的結(jié)構(gòu)，還可以采用源極被漏極圍繞的結(jié)構(gòu)。在圖1A和圖1B所示的晶體管中，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體層13中的與源極14接觸的區(qū)域和氧化物半導(dǎo)體層13中的與漏極15接觸的區(qū)域中的至少一方含有的降阻元素的濃度比氧化物半導(dǎo)體層13的端部含有的該降阻元素的濃度低。另外，作為該降阻元素的例子，可以舉出氯(Cl)、氟(F)、硼(B)或氫(H)。在圖1A和圖1B所示的晶體管中，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體層13中的與源極14接觸的區(qū)域和氧化物半導(dǎo)體層13中的與漏極15接觸的區(qū)域中的至少一方含有的氧的濃度比氧化物半導(dǎo)體層13的端部含有的氧的濃度高。注意，在圖1A和圖1B所示的晶體管中，源極14及漏極15的雙方都不與氧化物半導(dǎo)體層13的端部接觸。具體而言，在該晶體管中，源極14為具有開口部的圓形形狀(內(nèi)圓周及外圓周都為圓狀)，并且漏極15位于該開口部中。因此,在圖1A和圖1B所示的晶體管中，即使在氧化物半導(dǎo)體層13的端部降阻的情況下，也在該端部不產(chǎn)生寄生溝道。從而，圖1A和圖1B所示的晶體管不發(fā)生由寄生溝道引起的開關(guān)特性的劣化。另外，具有由源極和漏極中的一方圍繞源極和漏極中的另一方的結(jié)構(gòu)的晶體管都具有上述特征。即，在如下晶體管中即使在氧化物半導(dǎo)體層13的端部降阻的情況下也在該端部不產(chǎn)生寄生溝道，在該晶體管中，源極和漏極中的一方的內(nèi)圓周及外圓周為閉曲線或者多角形形狀或者一部分為曲線且其他部分為折線，并且源極和漏極中的另一方位于源極和漏極中的一方的內(nèi)側(cè)?！匆r底〉作為具有絕緣表面的襯底10，只要是具有能夠承受后面的加熱處理的程度的耐熱性的襯底，就可以使用任何襯底。例如，可以使用玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底、藍(lán)寶石襯底等襯底。另外，作為襯底10，也可以使用柔性襯底。另外，為了防止含有在襯底10中的元素混入到在后面形成的氧化物半導(dǎo)體層中，可以在襯底10上形成絕緣層。〈導(dǎo)電體〉作為柵極11、源極14、漏極15及導(dǎo)電層17，可以使用選自鋁(Al )、銅(Cu)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的元素；以上述元素為成分的合金；或者以上述元素為成分的氮化物。另外，也可以使用這些材料的疊層?！唇^緣體〉作為柵極絕緣層12及絕緣層16，可以使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鉭等的絕緣體。另外，也可以使用這些材料的疊層。注意，氧氮化硅指的是如下物質(zhì):在組成方面上氧的含量比氮的含量多，并且在濃度范圍上，在包含55原子％至65原子％的氧、I原子％至20原子％的氮、25原子％至35原子％的硅、0.1原子％至10原子％的氫的范圍中，以使總和成為100原子％的方式以任意濃度包含各元素。另外，氮氧化硅指的是如下物質(zhì):在組成方面上氮的含量比氧的含量多，并且在濃度范圍上，在包含15原子％至30原子％的氧、20原子％至35原子％的氮、25原子％至35原子％的硅、15原子％至25原子％的氫的范圍中，以使總和成為100原子％的方式以任意濃度包含各元素?！窗雽?dǎo)體〉作為氧化物半導(dǎo)體層13，可以使用至少含有銦(In)或鋅(Zn)的氧化物。尤其優(yōu)選使用含有銦(In)及鋅(Zn)的氧化物。另外，優(yōu)選氧化物半導(dǎo)體層13還含有鎵(Ga)作為穩(wěn)定劑(stabilizer),該穩(wěn)定劑用來減小氧化物半導(dǎo)體13中的氧缺陷。另外，作為其他穩(wěn)定齊U，氧化物半導(dǎo)體層13還可以含有錫(Sn)、鉿(Hf)、鋁(Al)、鋯(Zr)、鑭系元素的鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)以及镥(Lu)中的任何一種或多種。例如，作為氧化物半導(dǎo)體層13可以使用氧化銦；氧化錫；氧化鋅；二元金屬氧化物如In-Zn類氧化物、Sn-Zn類氧化物、Al-Zn類氧化物、Zn-Mg類氧化物、Sn-Mg類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Ga類氧化物；三元金屬氧化物如In-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、Sn-Ga-Zn類氧化物、Al-Ga-Zn類氧化物、Sn-Al-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物；以及四元金屬氧化物如In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn 類氧化物、In-Al-Ga-Zn 類氧化物、In-Sn-Al-Zn 類氧化物、In-Sn-Hf-Zn 類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物。在此，例如“In-Ga-Zn類氧化物”是指以In、Ga及Zn為主要成分的氧化物，對(duì)In、Ga及Zn的比率沒有限制。此外，也可以包含In、Ga及Zn以外的金屬元素。氧化物半導(dǎo)體層13可以是單晶、多晶(polycrystal)、微晶、非晶等狀態(tài)。氧化物半導(dǎo)體層13 優(yōu)選是 CAAC-OS (C Axis Aligned Crystalline OxideSemiconductor:C軸取向結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體)層。CAAC-OS層不是完全的單晶，也不是完全的非晶。CAAC-OS層是在非晶相中具有結(jié)晶部的結(jié)晶-非晶混合相結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層。另外，在很多情況下，該結(jié)晶部的尺寸為能夠容納在一邊短于IOOnm的立方體內(nèi)的尺寸。另外，在使用透射電子顯微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)觀察時(shí)的圖像中，包括在 CAAC-0S 層中的非晶部與結(jié)晶部的邊界不明確。另外，利用TEM在CAAC-OS層中不能觀察到晶界(grainboundary)。因此，在CAAC-OS層中，起因于晶界的電子遷移率的降低得到抑制。包括在CAAC-OS層中的結(jié)晶部的c軸在平行于CAAC-OS層的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向上一致，在從垂直于ab面的方向看時(shí)具有三角形或六角形的原子排列，且在從垂直于c軸的方向看時(shí)，金屬原子排列為層狀或者金屬原子和氧原子排列為層狀。另外，不同結(jié)晶部的a軸及b軸的方向也可以彼此不同。在本說明書中，在只記載“垂直”時(shí)，也包括85°以上且95°以下的范圍。另外，在只記載“平行”時(shí)，也包括-5°以上且5°以下的范圍。另外，在CAAC-OS層中，結(jié)晶部的分布可以不均勻。例如，在CAAC-OS層的形成過程中，在從氧化物半導(dǎo)體層13的表面一側(cè)進(jìn)行結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)，與被形成面近旁相比，有時(shí)在表面近旁結(jié)晶部所占的比例高。另外，通過對(duì)CAAC-OS層添加雜質(zhì)，有時(shí)在該雜質(zhì)添加區(qū)中
結(jié)晶部產(chǎn)生非晶化。因?yàn)榘ㄔ贑AAC-OS層中的結(jié)晶部的c軸在平行于CAAC-OS層的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向上一致，所以有時(shí)根據(jù)CAAC-OS層的形狀(被形成面的截面形狀或表面的截面形狀)該c軸朝向彼此不同的方向。另外，結(jié)晶部的c軸方向是平行于形成CAAC-OS層時(shí)的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向。通過進(jìn)行成膜或在成膜之后進(jìn)行加熱處理等的晶化處理來形成上述結(jié)晶部。在使用CAAC-OS層的晶體管中因照射可見光或紫外光導(dǎo)致的電特性變動(dòng)小。因此，該晶體管的可靠性高。
另外，構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層13的氧的一部分也可以用氮取代。再者，氧化物半導(dǎo)體層13優(yōu)選為幾乎不含有銅(Cu)、鋁(Al)、氯(Cl)等雜質(zhì)的高純度化了的層。在晶體管的制造工序中，優(yōu)選適當(dāng)?shù)剡x擇這些雜質(zhì)不會(huì)混入或附著于氧化物半導(dǎo)體層13表面的工序。在這些雜質(zhì)附著于氧化物半導(dǎo)體層13表面的情況下，優(yōu)選通過進(jìn)行將氧化物半導(dǎo)體層13表面暴露于磷酸、草酸或稀氫氟酸等的處理或者進(jìn)行等離子體處理(N2O等離子體處理等)來去除氧化物半導(dǎo)體層13表面的雜質(zhì)。具體而言，將氧化物半導(dǎo)體層13中的銅(Cu)濃度降低到I X 1018atoms/cm3以下，優(yōu)選降低到I X 1017atoms/cm3以下。另外，將氧化物半導(dǎo)體層13中的鋁(Al)濃度降低到lX1018atomS/Cm3以下。另外，將氧化物半導(dǎo)體層13中的氯(Cl)濃度降低到2X 1018atoms/cm3以下。在此，優(yōu)選通過充分地去除氫等雜質(zhì)或供給充分的氧使氧化物半導(dǎo)體層13處于氧過飽和的狀態(tài)，來使其高純度化。具體來說，例如，將氧化物半導(dǎo)體層13中的氫濃度降低到5 X 1019atoms/cm3以下，優(yōu)選降低到5 X 1018atoms/cm3以下，更優(yōu)選降低到5 X 1017atoms/cm3以下。此外，上述氧化物半導(dǎo)體層13中的氫濃度是通過使用二次離子質(zhì)譜分析法(SIMS:Secondary 1n Mass Spectrometry)而測(cè)量的。另外，為了對(duì)氧化物半導(dǎo)體層13供應(yīng)充分的氧使其處于氧過飽和的狀態(tài)，以覆蓋氧化物半導(dǎo)體層13的方式形成與氧化物半導(dǎo)體層13接觸的含有過剩的氧的絕緣層(SiOx等)。另外，由于含有過剩的氧的絕緣層的氫濃度也會(huì)影響到晶體管特性，所以是重要的。〈晶體管的變形例子〉根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管不局限于圖1A和圖1B所示的晶體管的結(jié)構(gòu)。例如，圖2、圖3A和3B所示的結(jié)構(gòu)也是本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管。另外，圖2和圖3A是晶體管的平面圖，圖3B是沿著圖3A所示的平面圖中的線C-D的截面圖?！醋冃卫覫〉圖2所示的晶體管除了用在與導(dǎo)電層17重疊的區(qū)域中設(shè)置有槽口的源極24代替圖1A和圖1B所不的晶體管所具有的源極14以外，其他結(jié)構(gòu)與圖1A和圖1B所不的晶體管相同。圖2所示的晶體管具有與圖1A和圖1B所示的晶體管同樣的作用，并能夠緩和起因于在源極24與導(dǎo)電層17之間產(chǎn)生的寄生電容的負(fù)荷。另外，由具有槽口的源極和漏極中的一方圍繞源極和漏極中的另一方且在設(shè)置有該槽口的區(qū)域中存在有與源極和漏極中的另一方電連接的導(dǎo)電層的晶體管都具有上述特征。即，如下晶體管具有與圖1A和圖1B所示的晶體管同樣的作用，并能夠緩和起因于在源極和漏極中的一方與導(dǎo)電層之間產(chǎn)生的寄生電容的負(fù)荷，在該晶體管中，源極和漏極中的一方具有槽口，其內(nèi)壁的描線及外壁的描線為曲線或者折線或者一部分為曲線且其他部分為折線，源極和漏極中的另一方位于源極和漏極中的一方的內(nèi)側(cè)，并且在設(shè)置有該槽口的區(qū)域中存在有與源極和漏極中的另一方電連接的導(dǎo)電層。另外，作為源極24，可以使用與上述柵極11、源極14、漏極15及導(dǎo)電層17同樣的導(dǎo)電體?！醋冃卫?〉圖3A和圖3B所不的晶體管具有:設(shè)置在具有絕緣表面的襯底30上的棚極31 ;設(shè)置在柵極31上的柵極絕緣層32 ;隔著柵極絕緣層32與柵極31重疊的氧化物半導(dǎo)體層33 ；設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層33的端部上的源極34 ;通過設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層33上的絕緣層35中的開口部與氧化物半導(dǎo)體層33接觸的漏極36。在圖3A和圖3B所示的晶體管中，漏極36不與氧化物半導(dǎo)體層33的端部接觸。因此，與圖1A和圖1B所示的晶體管同樣，在氧化物半導(dǎo)體層33的端部不產(chǎn)生寄生溝道或者能夠降低在該端部產(chǎn)生寄生溝道的概率。由此，圖3A和圖3B所示的晶體管可以改善開關(guān)特性。另外，源極34和漏極36可以互相替換。換言之，本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于如圖3A和圖3B所示那樣的源極34設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層33的端部上且漏極36通過設(shè)置在絕緣層35中的開口部與氧化物半導(dǎo)體層33接觸的結(jié)構(gòu)，也可以采用源極通過設(shè)置在絕緣層35中的開口部與氧化物半導(dǎo)體層33接觸且漏極設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層33的端部上的結(jié)構(gòu)。另外，作為襯底30，可以使用與上述襯底10同樣的襯底。另外，作為柵極31、源極34及漏極36，可以使用與上述柵極11、源極14、漏極15及導(dǎo)電層17同樣的導(dǎo)電體。另外，作為柵極絕緣層32及絕緣層35，可以使用與上述柵極絕緣層12及絕緣層16同樣的絕緣體。另外，作為氧化物半導(dǎo)體層33，可以使用與上述氧化物半導(dǎo)體層13同樣的半導(dǎo)體?！磻?yīng)用例子〉上述晶體管可以應(yīng)用于構(gòu)成各種半導(dǎo)體裝置的元件。例如，可以將該晶體管用作設(shè)置在主動(dòng)矩陣型顯示裝置的各像素中的晶體管。下面，參照?qǐng)D4A至圖4C對(duì)主動(dòng)矩陣型液晶顯示裝置進(jìn)行說明。圖4A是示出液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖。圖4A所示的液晶顯示裝置具有:像素部100 ;掃描線驅(qū)動(dòng)電路110 ;信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路120 ;分別配置為平行或大致平行且其電位被掃描線驅(qū)動(dòng)電路110控制的m個(gè)掃描線130 ;分別配置為平行或大致平行且其電位被信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路120控制的η個(gè)信號(hào)線140。像素部100還具有配置為矩陣狀的多個(gè)像素150。另外，各掃描線130電連接到在像素部100中配置為m行η列的多個(gè)像素150中的配置在任一行的η個(gè)像素150。另外，各信號(hào)線140電連接到配置為m行η列的多個(gè)像素150中的配置在任一列的m個(gè)像素150。圖4B是示出圖4A所示的液晶顯示裝置具有的像素150的電路圖的一個(gè)例子。圖4B所示的像素150具有:晶體管151，其中柵極電連接到掃描線130，并且源極和漏極中的一方電連接到信號(hào)線140 ;電容元件152，其中一方的電極電連接到晶體管151的源極和漏極中的另一方，并且另一方的電極電連接到供應(yīng)電容電位的布線(電容線)；以及液晶元件153，其中一方的電極電連接到晶體管151的源極和漏極中的另一方以及電容元件152中的一方的電極，并且另一方的電極電連接到供應(yīng)公共電位的布線(公共電位線)。另外，電容電位和公共電位可以是同一電位。上述晶體管可以用作圖4B所示的晶體管151。圖4C是示出作為晶體管151使用圖1A和圖1B所示的晶體管時(shí)的結(jié)構(gòu)例子的平面圖。在圖4C所示的晶體管151中，柵極11與掃描線130電連接，源極14與信號(hào)線140電連接，漏極15與透明導(dǎo)電層160電連接。另夕卜，可以說成是:在圖4C所示的晶體管151中，柵極11是掃描線130的一部分，并且源極14是信號(hào)線140的一部分。另外，雖然圖4A至圖4C例示出在像素中具有上述晶體管的液晶顯示裝置，但是也可以將該晶體管用作構(gòu)成圖4A所示的掃描線驅(qū)動(dòng)電路110的元件。
此外，也可以將上述晶體管用作構(gòu)成利用有機(jī)電致發(fā)光(EL =ElectroLuminescence)進(jìn)行顯示的顯示裝置(有機(jī)EL顯示裝置)的像素的元件。實(shí)施例在本實(shí)施例中，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管進(jìn)行說明。具體而言，在本實(shí)施例中，說明制造圖1A和圖1B所示的晶體管并對(duì)該晶體管進(jìn)行評(píng)估的結(jié)果?！粗圃旃ば颉凳紫?，對(duì)該晶體管的制造工序進(jìn)行說明。首先，形成該晶體管的基底層。具體而言，在玻璃襯底上利用等離子體CVD法形成IOOnm厚的氮化硅(SiN)膜與該氮化硅(SiN)膜上的150nm厚的氧氮化硅膜的疊層膜。接著，利用氟化氫(HF)對(duì)該基底層表面進(jìn)行洗滌。接著，形成柵極。具體而言，在該基底層上利用濺射法形成IOOnm厚的鎢(W)膜。然后，對(duì)該鎢(W)膜利用光刻工序進(jìn)行加工來形成柵極。接著，形成柵極絕緣層。具體而言，在該基底層及該柵極上利用微波CVD法形成IOOnm厚的氧氮化硅(SiON)膜。接著，形成氧化物半導(dǎo)體層。具體而言，在該柵極絕緣層上利用濺射法形成35nm厚的至少含有銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)及氧(O)的膜。然后，對(duì)該膜利用光刻工序進(jìn)行加工來形成氧化物半導(dǎo)體層。接著，在氮(N2)氣氛下以350°C進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理，并且在氮(N2)和氧(O2)的混合氣氛下以350°C進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。接著，形成源極及漏極。具體而言，在該柵極絕緣層及該氧化物半導(dǎo)體層上利用濺射法形成IOOnm厚的鈦(Ti )膜、該鈦(Ti )膜上的400nm厚的鋁(Al)膜及該鋁(Al)膜上的IOOnm厚的鈦(Ti)膜的疊層膜。然后，對(duì)該疊層膜利用光刻工序進(jìn)行加工來形成源極及漏極。接著，在氮(N2)和氧(O2)的混合氣氛下以300°C進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。接著，以220°C進(jìn)行120秒的一氧化二氮(N2O)等離子體處理。接著，形成絕緣層。具體而言，在該柵極絕緣層、該氧化物半導(dǎo)體層、該柵極及該漏極上利用等離子體CVD法形成600nm厚的氧氮化娃(SiON)膜。接著，在氮(N2)和氧(O2)的混合氣氛下以300°C進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。接著，在該絕緣層上形成1500nm厚的丙烯酸樹脂之后在氮(N2)氣氛下以250°C進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理來烘烤該丙烯酸樹脂。接著，形成透明導(dǎo)電層。具體而言，在該丙烯酸樹脂上利用濺射法形成至少含有銦(In)、錫(Sn)、硅(Si)及氧(O)的膜。另外，預(yù)先在該漏極上的絕緣層及丙烯酸樹脂中設(shè)置開口部，以便使該膜與上述漏極接觸。最后，在氮(N2)氣氛下以250°C進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。〈電特性〉對(duì)通過上述步驟得到的晶體管進(jìn)行光照射條件下的正柵極BT測(cè)試。另外，在本實(shí)施例中，正柵極BT測(cè)試是指在80°C的溫度下在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)保持柵極與源極之間的電壓為30V的狀態(tài)的測(cè)試。在本實(shí)施例中，形成多個(gè)上述晶體管并分別對(duì)這些晶體管在2000秒以下的各種時(shí)間內(nèi)進(jìn)行該測(cè)試。
圖5是示出該測(cè)試之后的根據(jù)本實(shí)施例的多個(gè)晶體管的各個(gè)的Vg-1d曲線的圖。由圖5可知，在該測(cè)試之后根據(jù)本實(shí)施例的晶體管的開關(guān)特性的偏差也不大。〈比較例子〉下面，作為比較例子對(duì)源極及漏極與氧化物半導(dǎo)體層的端部接觸的晶體管進(jìn)行說明。圖6是示出根據(jù)本比較例子的晶體管的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖6所示的晶體管具有柵極1001、設(shè)置在柵極1001上的柵極絕緣層、柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層1003、氧化物半導(dǎo)體層1003上的源極1004及漏極1006。如圖6所示，源極1004及漏極1006與氧化物半導(dǎo)體層1003的端部接觸。另外，根據(jù)本比較例子的晶體管使用與上述實(shí)施例的晶體管相同的構(gòu)成要素、材料及制造工序形成。另外，形成多個(gè)根據(jù)本比較例子的晶體管并分別對(duì)這些晶體管在2000秒以下的各種時(shí)間內(nèi)進(jìn)行光照射條件下的正柵極BT測(cè)試。圖7是示出該測(cè)試之后的根據(jù)本比較例子的多個(gè)晶體管的各個(gè)的Vg-1d曲線的圖。由圖7可知，在該測(cè)試之后根據(jù)本實(shí)比較例子的晶體管的開關(guān)特性的偏差非常大。符號(hào)說明10 襯底11 柵極12柵極絕緣層13氧化物半導(dǎo)體層14 源極15 漏極16絕緣層17導(dǎo)電層24 源極30 襯底31 柵極32柵極絕緣層33氧化物半導(dǎo)體層34 源極35絕緣層36 漏極100像素部110掃描線驅(qū)動(dòng)電路120信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路130掃描線140信號(hào)線150 像素151晶體管152 電容元件
153液晶元件160透明導(dǎo)電層1001 柵極1003氧化物半導(dǎo)體層1004 源極1006 漏極
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 襯底上的柵極； 所述柵極上的柵極絕緣層； 所述柵極絕緣層上的包括第一部分及第二部分的氧化物半導(dǎo)體層，其中所述第一部分是端部，所述第二部分是所述端部之外的部分；以及所述氧化物半導(dǎo)體層上的第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層， 其中，所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層不與所述第一部分接觸但與所述第二部分接觸， 并且，所述第二部分的降阻元素的濃度低于所述第一部分的所述降阻元素的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述降阻元素為氯、氟、硼或氫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一部分及所述第二部分包括結(jié)晶 部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第二部分的氧濃度高于所述第一部分的氧濃度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，還包括: 所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層上的絕緣層；以及 通過所述絕緣層的開口部與所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層中的一方接觸的第三導(dǎo)電層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述柵極、所述氧化物半導(dǎo)體層、所述第一導(dǎo)電層以及所述第二導(dǎo)電層具有圓形形狀或多角形形狀。
7.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 襯底上的柵極； 所述柵極上的柵極絕緣層； 所述柵極絕緣層上的包括第一部分及第二部分的氧化物半導(dǎo)體層，其中所述第一部分是端部，所述第二部分是所述端部之外的部分；以及所述氧化物半導(dǎo)體層上的第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層， 其中，所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層不與所述第一部分接觸但與所述第二部分接觸， 所述第二部分的降阻元素的濃度低于所述第一部分的所述降阻元素的濃度， 并且，所述第一導(dǎo)電層的至少一部分被所述第二導(dǎo)電層包圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述降阻元素為氯、氟、硼或氫。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一部分及所述第二部分包括結(jié)晶部。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第二部分的氧濃度高于所述第一部分的氧濃度。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，還包括: 所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層上的絕緣層；以及 通過所述絕緣層的開口部與所述第一導(dǎo)電層接觸的第三導(dǎo)電層。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述柵極、所述氧化物半導(dǎo)體層、所述第一導(dǎo)電層以及所述第二導(dǎo)電層具有圓形形狀或多角形形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層具有圓形形狀或多角形形狀， 所述第二導(dǎo)電層包括開口部， 并且所述第一導(dǎo)電層位于所述第二導(dǎo)電層的所述開口部中。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述第一導(dǎo)電層具有圓形形狀或多角形形狀， 所述第二導(dǎo)電層具有C形狀， 并且所述第一導(dǎo)電層位于所述第二導(dǎo)電層中。
15.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 襯底上的柵極； 所述柵極上的柵極絕緣層； 所述柵極絕緣層上的包括第一部分及第二部分的氧化物半導(dǎo)體層，其中所述第一部分是端部，所述第二部分是所述端部之外的部分；以及所述氧化物半導(dǎo)體層上的第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層， 其中，所述第一導(dǎo)電層不與所述第一部分接觸但與所述第二部分接觸， 所述第二導(dǎo)電層與所述第一部分接觸但不與所述第二部分接觸， 并且，所述第二部分的降阻元素的濃度低于所述第一部分的所述降阻元素的濃度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述降阻元素為氯、氟、硼或氫。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一部分及所述第二部分包括結(jié)晶部。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第二部分的氧濃度高于所述第一部分的氧濃度。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述柵極、所述氧化物半導(dǎo)體層、所述第一導(dǎo)電層以及所述第二導(dǎo)電層具有圓形形狀或多角形形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及晶體管及半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式的目的是改善在氧化物半導(dǎo)體層中形成溝道的晶體管的開關(guān)特性。在氧化物半導(dǎo)體層的端部產(chǎn)生寄生溝道是因?yàn)榫w管的源極及漏極與該端部電連接。換言之，如果該端部不與晶體管的源極和漏極中的至少一方電連接，就不會(huì)在該端部產(chǎn)生寄生溝道。因此，本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種晶體管，其中氧化物半導(dǎo)體層的端部不與源極和漏極中的至少一方電連接或者能夠降低氧化物半導(dǎo)體層的端部不與源極和漏極中的至少一方電連接的概率。
文檔編號(hào)H01L29/78GK103137701SQ20121047583
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者津吹將志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所