專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。注意，在本說(shuō)明書(shū)中，半導(dǎo)體裝置指的是能夠通過(guò)利用半導(dǎo)體特性而工作的所有裝置，因此電光裝置、半導(dǎo)體電路及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
通過(guò)利用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜來(lái)構(gòu)成晶體管(也稱為薄膜晶體管(TFT))的技術(shù)受到關(guān)注。該晶體管被廣泛地應(yīng)用于如集成電路(IC)及圖像顯示裝置(顯示裝置)等電子設(shè)備。作為可以應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜，硅類半導(dǎo)體材料被廣泛地周知。但是，作為其他材料，氧化物半導(dǎo)體材料受到關(guān)注。例如，已經(jīng)公開(kāi)了一種晶體管，其中作為晶體管的活性層使用電子載流子濃度低于IO18 / Cm3的包含銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)的非晶氧化物(參照專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)[專利文獻(xiàn)I]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2006-165528號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題但是，在具有氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置中，如果在氧化物半導(dǎo)體的薄膜形成工序時(shí)發(fā)生形成電子給體的氫或水分的混入等，則其導(dǎo)電率變化。此外，如果所形成的氧化物半導(dǎo)體薄膜具有氧缺陷，則也有其導(dǎo)電率變化的可能性。這種現(xiàn)象是導(dǎo)致使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性變動(dòng)的主要原因。鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供對(duì)使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置賦予穩(wěn)定的電特性并且可靠性高的半導(dǎo)體裝置。 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案所公開(kāi)的發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括具有包含超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的氧(B卩，超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧)的區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層，以及設(shè)置在該非晶氧化物半導(dǎo)體層上的氧化鋁膜。通過(guò)如下步驟形成該非晶氧化物半導(dǎo)體層對(duì)經(jīng)脫水或脫氫處理的結(jié)晶或非晶氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行氧注入處理，然后在設(shè)置有氧化鋁膜的狀態(tài)下，以維持非晶狀態(tài)的方式進(jìn)行熱處理。所述熱處理的溫度是450°c以下。更具體地說(shuō)，例如可以采用如下結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置，包括具有包含超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的氧的區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層；與非晶氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極；與非晶氧化物半導(dǎo)體層重疊的柵電極；設(shè)置在非晶氧化物半導(dǎo)體層和柵電極之間的柵極絕緣層；以及設(shè)置在非晶氧化物半導(dǎo)體層上的氧化鋁膜。此外，本發(fā)明的另一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置，包括具有包含超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的氧的非晶氧化物半導(dǎo)體層；與非晶氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極；覆蓋源電極及漏電極并設(shè)置在非晶氧化物半導(dǎo)體層上的柵極絕緣層；設(shè)置在柵極絕緣層上并與非晶氧化物半導(dǎo)體層重疊的柵電極；以及以與柵電極接觸的方式設(shè)置在柵電極上的氧化鋁膜。此外，本發(fā)明的另一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置，包括柵電極；設(shè)置在柵電極上的柵極絕緣層；設(shè)置在柵極絕緣層上的與柵電極重疊的位置上并具有包含超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的氧的區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層；與非晶氧化物半導(dǎo)體層電連接的源電極及漏電極；以及以與非晶氧化物半導(dǎo)體層的至少一部分接觸的方式設(shè)置在非晶氧化物半導(dǎo)體層上的
氧化鋁膜。在上述半導(dǎo)體裝置中的任一個(gè)中，柵極絕緣層優(yōu)選具有包含超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的氧的區(qū)域。
此外，在上述半導(dǎo)體裝置中的任一個(gè)中，優(yōu)選的是，在氧化鋁膜和非晶氧化物半導(dǎo)體層之間具有氧化物絕緣膜，且氧化物絕緣膜具有包含超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的氧的區(qū)域。注意，在本說(shuō)明書(shū)等中，“上”不局限于構(gòu)成要素的位置關(guān)系為“直接在……之上”。例如，“柵極絕緣層上的柵電極”包括在柵極絕緣層與柵電極之間包含其他構(gòu)成要素的情況。此外，“下”也是同樣的。另外，在本說(shuō)明書(shū)等中，“電極”或“布線”不在功能上限定其構(gòu)成要素。例如，有時(shí)將“電極”用作“布線”的一部分，反之亦然。再者，“電極”或“布線”還包括多個(gè)“電極”或“布線”被形成為一體的情況等。發(fā)明的效果通過(guò)利用氧的注入使非晶氧化物半導(dǎo)體層包含過(guò)剩的氧并在為了防止非晶氧化物半導(dǎo)體層中的氧的釋放而在非晶氧化物半導(dǎo)體層上設(shè)置有氧化鋁膜的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，可以防止在非晶氧化物半導(dǎo)體中及非晶氧化物半導(dǎo)體與在其上下接觸的層的界面產(chǎn)生缺陷或增加缺陷。也就是說(shuō)，因?yàn)槭狗蔷а趸锇雽?dǎo)體層包含的過(guò)剩的氧起到填埋氧空位缺陷的作用，所以可以提供具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖I是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的俯視圖及剖視圖；圖2是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的俯視圖及剖視圖；圖3是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式的剖視圖；圖4是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式的剖視圖；圖5是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的俯視圖及剖視圖；圖6是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的俯視圖及剖視圖；圖7是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式的剖視圖；圖8是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式的剖視圖；圖9是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；

圖10是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖11是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖12是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖13是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖14是示出電子設(shè)備的圖15是示出在實(shí)施例I中制造的樣品的SIMS的測(cè)定結(jié)果的圖；圖16是示出在實(shí)施例I中制造的樣品的SMS的測(cè)定結(jié)果的圖；圖17是示出在實(shí)施例I中制造的樣品的TDS的測(cè)定結(jié)果的圖；圖18是示出在實(shí)施例I中制造的樣品的TDS的測(cè)定結(jié)果的圖；圖19是示出在實(shí)施例2中制造的樣品的TEM圖像的圖。符號(hào)的說(shuō)明400 襯底401氧化物半導(dǎo)體層
402基底絕緣層404非晶氧化物半導(dǎo)體層406柵極絕緣層410柵電極412絕緣層421 氧510晶體管520晶體管530晶體管540晶體管601 襯底602光電二極管608粘接層613 襯底631絕緣層632絕緣層633層間絕緣膜634層間絕緣膜640晶體管641a 電極641b 電極642 電極643導(dǎo)電層645 電極656晶體管658光電二極管復(fù)位信號(hào)線659柵極信號(hào)線671光電傳感器輸出信號(hào)線672光電傳感器參考信號(hào)線2701 框體2703 框體
2705 顯示部2707 顯示部2711 軸部2721電源開(kāi)關(guān)2723 操作鍵2725 揚(yáng)聲器2800 框體2801 框體
·
2802顯示面板2803 揚(yáng)聲器2804 麥克風(fēng)2805 操作鍵2806定位裝置2807影像拍攝用透鏡2808外部連接端子2810太陽(yáng)能電池單元2811外部?jī)?chǔ)存槽3001 主體3002 框體3003 顯示部3004 鍵盤3021 主體3022 觸屏筆3023 顯示部3024操作按鈕3025 外部接口3051 主體3053 取景器3054操作開(kāi)關(guān)3055 顯示部(B)3056 電池3057 顯示部(A)4001 襯底4002 像素部4003信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4004掃描線驅(qū)動(dòng)電路4005密封材料4006 襯底4008 液晶層
4010 晶體管4011 晶體管4013液晶元件4015連接端子電極4016端子電極4018FPC4019各向異性導(dǎo)電膜401a氧化物半導(dǎo)體層 4020 絕緣層4021 絕緣層4023 絕緣層4024 絕緣層4030 電極4031 電極4032 絕緣層4033 絕緣層404a非晶氧化物半導(dǎo)體層405a 源電極405b 漏電極4510 分隔壁4511場(chǎng)致發(fā)光層4513發(fā)光兀件4514填充材料4612 空洞4613球形粒子4614填充材料606a半導(dǎo)體膜606b半導(dǎo)體膜606c半導(dǎo)體膜9601 框體9603 顯示部9605 支架4018a FPC4615a黑色區(qū)域4615b白色區(qū)域
具體實(shí)施例方式下面，使用附圖對(duì)本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。但是，本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的發(fā)明不局限于以下說(shuō)明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是其方式及詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式。此外，本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定于以下所示的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容。另外，在本說(shuō)明書(shū)等中，為方便起見(jiàn)而使用諸如“第一”、“第二”之類的序數(shù)詞，該序數(shù)不表示エ序順序或?qū)盈B順序。另外，其在本說(shuō)明書(shū)等中作為用于特定發(fā)明的特稱并不表不固有名稱。實(shí)施方式I在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)DI至圖3說(shuō)明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式。作為半導(dǎo)體裝置的例子，圖I示出頂柵型晶體管510的俯視圖及剖視圖。圖IA是晶體管510的俯視圖，圖IB是沿著圖IA中的A-B截面的剖視圖，而圖IC是沿著圖IA中的C-D截面的剖視圖。另外，在圖IA中，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，省略晶體管510的構(gòu)成要素的一部分 (例如，柵極絕緣層406等)而圖示出。圖I所示的晶體管510在具有絕緣表面的襯底400上包括基底絕緣層402、非晶氧化物半導(dǎo)體層404、源電極405a、漏電極405b、柵極絕緣層406、柵電極410以及絕緣層412。在圖I所示的晶體管510中，非晶氧化物半導(dǎo)體層404具有包含超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的氧的區(qū)域(下面，也表示為氧過(guò)剩區(qū)域)。一般而言構(gòu)成非晶氧化物半導(dǎo)體層404的主要成分材料之一的氧在該層中動(dòng)態(tài)地(dynamical Iy)反復(fù)進(jìn)行與其他主要成分材料之一的金屬元素的鍵合及離解的反應(yīng)。因?yàn)榕c氧離解后的金屬元素具有懸空鍵，所以認(rèn)為在非晶氧化物半導(dǎo)體層中存在一定數(shù)量的氧離解后的氧缺陷。然而，在根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方式的晶體管中，可以利用非晶氧化物半導(dǎo)體層404所包含的過(guò)剩的氧，立即填埋因非晶氧化物半導(dǎo)體層404中的氧缺乏所導(dǎo)致的缺陷(氧缺陷)。因此，可以提供具有穩(wěn)定的電特性的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。非晶氧化物半導(dǎo)體層404在整個(gè)層上都具有非晶結(jié)構(gòu)。此外，在晶體管510中設(shè)置有包括氧化鋁膜的層作為絕緣層412。因?yàn)檠趸X具有不容易使氫、水分、氧、其他雜質(zhì)透過(guò)的阻擋功能，所以可以防止在裝置完成之后水分等雜質(zhì)從外部侵入。另外，絕緣層412至少具有氧化鋁膜即可，且也可以采用氧化鋁膜和包含其他無(wú)機(jī)絕緣材料的膜的疊層結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)絕緣層412采用與包含其他無(wú)機(jī)絕緣材料的膜的疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，該包含其他無(wú)機(jī)絕緣材料的膜優(yōu)選是位于非晶氧化物半導(dǎo)體層404 —側(cè)的具有氧過(guò)剩區(qū)域的氧化物絕緣膜。例如，絕緣層412可以采用從非晶氧化物半導(dǎo)體層404一側(cè)層疊具有氧過(guò)剩區(qū)域的氧化硅膜和氧化鋁膜的疊層結(jié)構(gòu)。柵極絕緣層406優(yōu)選具有氧過(guò)剩區(qū)域。這是因?yàn)槿缦戮壒嗜绻麞艠O絕緣層406具有氧過(guò)剩區(qū)域，則可以防止從非晶氧化物半導(dǎo)體層404到柵極絕緣層406的氧的移動(dòng)，并可以從柵極絕緣層406對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404供給氧。同樣，基底絕緣層402優(yōu)選具有氧過(guò)剩區(qū)域。另外，也可以在晶體管510上還設(shè)置絕緣層。此外，為了使源電極405a及漏電極405b與布線電連接，也可以在柵極絕緣層406等形成有開(kāi)ロ。另外，非晶氧化物半導(dǎo)體層404也可以不加工為島狀。圖2示出本實(shí)施方式的晶體管的另ー個(gè)結(jié)構(gòu)例子。圖2A是晶體管520的俯視圖。圖2B是沿著圖2A中的E-F截面的剖視圖，而圖2C是沿著圖2A中的G-H截面的剖視圖。另夕卜，在圖2A中，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，省略晶體管520的構(gòu)成要素的一部分(例如，柵極絕緣層406
坐、
ノ O與圖I所示的晶體管510同樣，圖2所示的晶體管520在具有絕緣表面的襯底400上包括基底絕緣層402、非晶氧化物半導(dǎo)體層404、源電極405a、漏電極405b、柵極絕緣層406、柵電極410及絕緣層412。圖2所示的晶體管520與圖I所示的晶體管510的不同之處在于源電極405a及漏電極405a和非晶氧化物半導(dǎo)體層404的疊層順序。也就是說(shuō)，晶體管520包括與基底絕緣層402接觸的源電極405a及漏電極405b，以及設(shè)置在源電極405a及漏電極405b上的非晶氧化物半導(dǎo)體層404。其他結(jié)構(gòu)與晶體管510的結(jié)構(gòu)相同。至于其詳細(xì)描述，可以參照關(guān)于晶體管510的說(shuō)明。 下面，參照?qǐng)D3A至3D，示出晶體管510的制造エ序的一例。另外，除了源電極405a及漏電極405b和非晶氧化物半導(dǎo)體層404的疊層順序之外，可以通過(guò)與晶體管510同樣的エ序制造晶體管520。首先，在具有絕緣表面的襯底400上形成基底絕緣層402。雖然對(duì)能夠用作具有絕緣表面的襯底400的襯底沒(méi)有大的限制，但是需要至少具有能夠耐受后面的熱處理的程度的耐熱性。例如，可以使用玻璃襯底如硼硅酸鋇玻璃和硼硅酸鋁玻璃等、陶瓷襯底、石英襯底、藍(lán)寶石襯底等。此外，還可以使用硅或碳化硅等的單晶半導(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，并且也可以將在這些襯底上設(shè)置有半導(dǎo)體元件的襯底用作襯底400。此外，作為襯底400，也可以使用柔性襯底。當(dāng)使用柔性襯底時(shí)，既可以在柔性襯底上直接制造包括氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管，又可以在其他制造襯底上制造包括氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管，然后進(jìn)行剝離并轉(zhuǎn)置到柔性襯底上。另外，為了從制造襯底剝離并轉(zhuǎn)置到柔性襯底上，可以在制造襯底與包括氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管之間設(shè)置剝離層?；捉^緣層402選自包含氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鉿、氧化鎵或這些材料的混合材料的膜，并可以采用單層或疊層結(jié)構(gòu)。但是，當(dāng)作為包含氧化物絕緣膜的疊層結(jié)構(gòu)形成有基底絕緣層402吋，優(yōu)選采用使該氧化物絕緣膜與后面形成的非晶氧化物半導(dǎo)體層404接觸的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，作為基底絕緣層402，通過(guò)等離子體CVD法或?yàn)R射法等形成氧化硅膜。此外，如果基底絕緣層402具有氧過(guò)剩區(qū)域，則可以利用基底絕緣層402所包含的過(guò)剩的氧來(lái)填補(bǔ)非晶氧化物半導(dǎo)體層404的氧缺陷，所以是優(yōu)選的。當(dāng)基底絕緣層402采用疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，優(yōu)選至少在與非晶氧化物半導(dǎo)體層404接觸的層中具有氧過(guò)剩區(qū)域。為了在基底絕緣層402設(shè)置氧過(guò)剩區(qū)域，例如在氧氣氛下形成基底絕緣層402即可?；蛘?，也可以對(duì)形成后的基底絕緣層402注入氧(至少包含氧自由基、氧原子、氧離子中的任ー種)來(lái)形成氧過(guò)剩區(qū)域。作為氧的注入方法，可以使用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒(méi)離子注入法、等離子體處理等。接著，在基底絕緣層402上形成厚度為2nm以上200nm以下、優(yōu)選為5nm以上30nm以下的非晶氧化物半導(dǎo)體層404a (參照?qǐng)D3A)。作為氧化物半導(dǎo)體材料，使用包含選自In、Ga、Zn及Sn中的兩種以上的金屬氧化物材料，即可。例如，使用作為四元金屬氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O類材料；作為三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O類材料、In-Sn-Zn-O類材料、In-Al-Zn-O類材料、Sn-Ga-Zn-O類材料、Al-Ga-Zn-O類材料、Sn-Al-Zn-O類材料、Hf-In-Zn-O類材料；作為ニ元金屬氧化物的In-Zn-O類材料、Sn-Zn-O類材料、Al-Zn-O類材料、Zn-Mg-O類材料、Sn-Mg-O類材料、In-Mg-O類材料、In-Ga-O類材料；ln_0類材料、Sn-O類材料、Zn-O類材料等，即可。此外，也可以使上述氧化物半導(dǎo)體含有In、Ga、Sn、Zn以外的元素例如SiO2。在此，例如，In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體是指具有銦(In )、鎵(Ga)、鋅(Zn )的氧化物半導(dǎo)體，對(duì)于其組成比沒(méi)有限制。此外，作為非晶氧化物半導(dǎo)體層404a，可以使用由化學(xué)式InMO3 (ZnO) m Cm > 0)表不的薄膜。這里，M表不選自Zn、Ga、Al、Mn及Co中的一種或多種金屬兀素。例如，作為M，有 Ga、Ga 及 Al、Ga 及 Mn、或 Ga 及 Co 等。另外，作為氧化物半導(dǎo)體使用In-Sn-Zn-O類材料時(shí)，將所使用的靶材的組成比以原子數(shù)比計(jì)，設(shè)定為 In Sn Zn=l :2 :2、In Sn Zn=2 :1 :3、In Sn Zn=l :1 :1 等,即可。 此外，作為氧化物半導(dǎo)體使用In-Zn-O類材料時(shí)，將所使用的靶材的組成比以原子數(shù)比計(jì)，設(shè)定為In Zn=50 :1至I :2 (當(dāng)換算為摩爾數(shù)比時(shí)，In2O3 Zn0=25 :1至I :4)，優(yōu)選設(shè)定為In Zn=20 :1至I :1 (當(dāng)換算為摩爾數(shù)比時(shí)，In2O3 =ZnO=IO :1至I :2)，更優(yōu)選設(shè)定為 In Zn=15 :1 至 I. 5 :1 (當(dāng)換算為摩爾數(shù)比時(shí)，In2O3 ZnO= 15 :2 至 3 :4)。例如，In-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體的形成中使用的靶材在原子數(shù)比為In Zn 0=X Y Z時(shí)，滿足Z > I. 5X+Y的關(guān)系。優(yōu)選通過(guò)濺射法形成非晶氧化物半導(dǎo)體層404a。此外，當(dāng)通過(guò)濺射法形成非晶氧化物半導(dǎo)體層404a吋，優(yōu)選盡量減少非晶氧化物半導(dǎo)體層404a所包含的氫濃度。為了減少氫濃度，作為對(duì)濺射裝置的處理室中供給的氣氛氣體，可適當(dāng)?shù)厥褂萌コ藲?、水、具有羥基的化合物或氫化物等雜質(zhì)的高純度的稀有氣體(典型的是氬)、氧、以及稀有氣體和氧的混合氣體。再者，對(duì)于該處理室的排氣，優(yōu)選使用對(duì)水的排氣能力高的低溫泵或?qū)涞呐艢饽芰Ω叩臑R射離子泵。此外，優(yōu)選以不暴露于大氣的方式連續(xù)地形成基底絕緣層402及非晶半導(dǎo)體層404a。例如，也可以在通過(guò)熱處理或等離子體處理去除附著在襯底400表面上的包含氫的雜質(zhì)之后，以不暴露于大氣的方式形成基底絕緣層402，接著以不暴露于大氣的方式形成非晶氧化物半導(dǎo)體層404a。由此，可以減少附著在基底絕緣層402的表面上的包含氫的雜質(zhì)，并且可以抑制大氣成分附著在襯底400和基底絕緣層402的界面及基底絕緣層402和非晶氧化物半導(dǎo)體層404a的界面。其結(jié)果是，可以制造電特性良好且可靠性高的晶體管510。另外，優(yōu)選在通過(guò)濺射法形成非晶氧化物半導(dǎo)體層404a之前進(jìn)行引入氬氣體來(lái)產(chǎn)生等離子體的反濺射，來(lái)去除附著在基底絕緣層402的表面上的粉狀物質(zhì)(也稱為微粒、塵屑)。反濺射是在氬氣氛中使用RF電源對(duì)襯底側(cè)施加電壓，而不對(duì)靶材側(cè)施加電壓，從而在襯底附近產(chǎn)生等離子體來(lái)對(duì)襯底表面進(jìn)行改性的方法。另外，還可使用氮、氦、氧等代替風(fēng)氣訊。接著，對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404a進(jìn)行用來(lái)去除氫(包括水、羥基)(脫水或脫氫)的熱處理(第一熱處理)。熱處理的溫度采用不使非晶氧化物半導(dǎo)體層404a結(jié)晶化的溫度，典型地為250°C以上且450°C以下，優(yōu)選300°C以下。通過(guò)上述熱處理，可以從氧化物半導(dǎo)體去除作為n型雜質(zhì)的氫并以盡量不包含雜質(zhì)的方式進(jìn)行高純度化。例如，可以將進(jìn)行脫水或脫氫處理之后的非晶氧化物半導(dǎo)體層404a所包含的氫的濃度設(shè)定為5X IO1Vcm3以下或5X IO1Vcm3以下。另外，如果在將非晶氧化物半導(dǎo)體層404a加工為島狀之前進(jìn)行用于脫水或脫氫的熱處理，則可以防止基底絕緣層402所包含的氧因熱處理而釋放，因而優(yōu)選。另外，在熱處理中，氮或氦、氖、氬等稀有氣體優(yōu)選不包含水、氫等?；蛘撸瑑?yōu)選將引入熱處理裝置中的氮或氦、氖、氬等稀有氣體的純度設(shè)定為6N (99. 9999%)以上，優(yōu)選設(shè)定為7N (99. 99999% )以上(即,將雜質(zhì)濃度設(shè)定為Ippm以下,優(yōu)選設(shè)定為0. Ippm以下)。
接著，通過(guò)光刻エ序?qū)⒎蔷а趸锇雽?dǎo)體層404a加工為島狀的非晶氧化物半導(dǎo)體層404。另外，也可以通過(guò)噴墨法形成用來(lái)形成島狀的非晶氧化物半導(dǎo)體層404的抗蝕劑掩模。如果利用噴墨法形成抗蝕劑掩模，則不使用光掩模，所以可以減少半導(dǎo)體裝置的制造成本。接著，在非晶氧化物半導(dǎo)體層404上形成成為源電極及漏電極(包括在與其相同的層上形成的布線)的導(dǎo)電膜，加工該導(dǎo)電膜來(lái)形成源電極405a及漏電極405b (參照?qǐng)D3B)。作為用于源電極405a及漏電極405b的導(dǎo)電膜,使用能夠耐受后面的熱處理的材料。例如，可以使用包含選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素的金屬膜或以上述元素為成分的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鑰膜、氮化鎢膜)等。此外，也可以在Al、Cu等的金屬膜的下側(cè)及上側(cè)中的一方或雙方層疊Ti、Mo、W等的難熔金屬膜或這些金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鑰膜、氮化鎢膜)。另外，作為用于源電極及漏電極的導(dǎo)電膜，也可以由導(dǎo)電性的金屬氧化物形成。作為導(dǎo)電性的金屬氧化物，可以使用氧化銦(In2O3),氧化錫(Sn02)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦氧化錫(In2O3-SnO2,縮寫(xiě)為IT0)、氧化銦氧化鋅(In2O3-ZnO)或使這些金屬氧化物材料包含氧化硅的材料。另外，理想的是，當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)電膜的蝕刻時(shí)，使蝕刻條件最優(yōu)化以防止非晶氧化物半導(dǎo)體層404被蝕刻而割裂。然而，難以得到只蝕刻導(dǎo)電膜而完全不蝕刻非晶氧化物半導(dǎo)體層404的條件，所以有時(shí)當(dāng)對(duì)導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻時(shí)非晶氧化物半導(dǎo)體層404的一部分被蝕刻，而成為具有槽部(凹部)的非晶氧化物半導(dǎo)體層。接著,形成覆蓋源電極405a及漏電極405b并與非晶氧化物半導(dǎo)體層404的一部分接觸的柵極絕緣層406。對(duì)于柵極絕緣層406，優(yōu)選通過(guò)等離子體CVD法或?yàn)R射法作為氧化硅膜、氧化鎵膜、氧化鋁膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧氮化鋁膜或氮氧化硅膜而形成?；蛘?，作為柵極絕緣層406的材料，也可以使用氧化鉿、氧化釔、氧化鑭、硅酸鉿(HfSixOy (X > 0，y > O))、鋁酸鉿(HfAlxOy (X > 0、y > O))、添加有氮的硅酸鉿、添加有氮的鋁酸鉿等high-k材料。通過(guò)使用這些high-k材料，可以減少柵極泄漏電流。另外，柵極絕緣層406可以采用單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。此外，如果柵極絕緣層406具有氧過(guò)剩區(qū)域，則可以利用柵極絕緣層406所包含的過(guò)剩的氧來(lái)填補(bǔ)非晶氧化物半導(dǎo)體層404的氧缺陷，所以是優(yōu)選的。接著，從柵極絕緣層406上對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404注入氧421來(lái)形成氧過(guò)剩區(qū)域(參照?qǐng)D3C)。通過(guò)進(jìn)行氧421的注入處理，可以供給因上述用于脫水或脫氫的熱處理而同時(shí)減少的非晶氧化物半導(dǎo)體層404中的氧。由此，可以使非晶氧化物半導(dǎo)體層404高純度化并在電性上i型(本征)化。此外，通過(guò)在非晶氧化物半導(dǎo)體層404形成氧過(guò)剩區(qū)域，可以填補(bǔ)氧缺陷。由此，可以減少非晶氧化物半導(dǎo)體層404中的電荷俘獲中心。作為氧421的注入方法，采用能夠?qū)Ψ蔷а趸锇雽?dǎo)體層404中或界面注入氧421的方法。例如，可以采用離子注入法或離子摻雜法等。離子注入法是使源氣體等離子體化，提取該等離子體所包含的離子種并進(jìn)行質(zhì)量分離，將具有規(guī)定質(zhì)量的離子種加速，并且作為離子束來(lái)注入被處理物中的方法。此外，離子摻雜法是使源氣體等離子體化，通過(guò)規(guī)定的電場(chǎng)的作用從等離子體提取離子種，在不對(duì)所提取的離子種進(jìn)行質(zhì)量分離的情況下進(jìn)行加速，且作為離子束來(lái)注入被處理物中的方法。通過(guò)使用伴隨質(zhì)量分離的離子注入法注入氧421，可以防止金屬元素等雜質(zhì)與氧421 —起被添加到非晶氧化物半導(dǎo)體層404中。另外，由于離子摻雜法與離子注入法相比可以增大離子束的照射面積，所以通過(guò)使用離子摻雜法注入氧421,可以縮短節(jié)拍時(shí)間(takt time)?；蛘?，作為氧421的注入方法，也可以使用等離子體浸沒(méi)離子注入法。當(dāng)利用等離 子體浸沒(méi)離子注入?yún)?，即使非晶氧化物半?dǎo)體層404是具有凹凸的形狀也可以高效地注入氧 421。注意，在本實(shí)施方式中示出氧421經(jīng)過(guò)柵極絕緣層406而注入到非晶氧化物半導(dǎo)體層404中的例子。如果通過(guò)層疊在非晶氧化物半導(dǎo)體層404上的膜對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404注入氧421吋，則可以更容易控制氧的注入深度(注入?yún)^(qū)域)，因此有可以對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404中高效地注入氧421的優(yōu)點(diǎn)。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不局限于此，也可以在非晶氧化物半導(dǎo)體層404的表面露出的狀態(tài)下(也就是說(shuō)，在形成成為源電極405a及漏電極405b的導(dǎo)電膜之前)或在形成絕緣層412之后進(jìn)行氧421的注入。適當(dāng)?shù)卦O(shè)定加速電壓、劑量等注入條件或使氧421經(jīng)過(guò)的柵極絕緣層406的厚度來(lái)控制氧421的注入深度，即可。通過(guò)氧注入處理，可以將非晶氧化物半導(dǎo)體層404的含氧量設(shè)定為超過(guò)其化學(xué)計(jì)量組成比的程度。例如，優(yōu)選將通過(guò)氧注入處理引入的非晶氧化物半導(dǎo)體層404中的氧濃度的峰值設(shè)定為IXlO1Vcm3以上且5X1021/cm3以下。所注入的氧421包括氧自由基、氧原子及/或氧離子。另外，氧過(guò)剩區(qū)域只要存在于非晶氧化物半導(dǎo)體層404的一部分(包括界面)即可。注意，在氧化物半導(dǎo)體中，氧是主要成分之一。因此，利用SMS (Secondary IonMass Spectrometry :二次離子質(zhì)譜分析技術(shù))等方法難以準(zhǔn)確估計(jì)氧化物半導(dǎo)體中的氧濃度。換言之，可以說(shuō)是難以判斷是否有意地對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層添加了氧。另外，已知氧有170或180等同位素，并且自然界中的它們的存在比率分別是整體氧原子中的0. 037%,0. 204%。也就是說(shuō)，非晶氧化物半導(dǎo)體層中的上述同位素的濃度為可以通過(guò)SIMS等方法進(jìn)行估計(jì)的程度，因此通過(guò)測(cè)定其濃度，有時(shí)可以更準(zhǔn)確地估計(jì)非晶氧化物半導(dǎo)體層中的氧濃度。因此，也可以通過(guò)測(cè)定其濃度來(lái)判斷是否有意地對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層添加了氧。另外，添加到非晶氧化物半導(dǎo)體層404中(包含在非晶氧化物半導(dǎo)體層404中)的氧421中的一部分也可以在氧化物半導(dǎo)體中具有氧的懸空鍵。這是因?yàn)?，通過(guò)具有懸空鍵，可以與可能殘留在層中的氫鍵合而使氫固定化(不動(dòng)離子化)的緣故。接著，在柵極絕緣層406上形成成為柵電極(包括在與其相同的層上形成的布線)的導(dǎo)電膜，并對(duì)其進(jìn)行加工以形成柵電極410?？梢酝ㄟ^(guò)等離子體CVD法或?yàn)R射法等使用鑰、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧等金屬材料或以上述金屬材料為主要成分的合金材料形成柵電極410。此外，作為柵電極410，也可以使用以摻雜磷等雜質(zhì)元素的多晶硅膜為典型的半導(dǎo)體膜或鎳硅化物等硅化物膜。柵電極410可以采用單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。接著，形成覆蓋柵電極410的絕緣層412 (參照?qǐng)D3D)。作為絕緣層412可以使用包括氧化鋁膜的層。即，絕緣層412包含氧化鋁。氧化鋁膜具有不容易使水分、氧、其他雜質(zhì)透過(guò)的阻擋功能。因此通過(guò)在非晶氧化物半導(dǎo)體層404上設(shè)置氧化鋁膜，該氧化鋁膜用作鈍化膜而可以防止在完成裝置之后水分等雜質(zhì)從外部侵入到非晶氧化物半導(dǎo)體層404中。此外，可以防止從非晶氧化物半導(dǎo)體層404釋放氧。此外，絕緣層412也可以采用具有氧過(guò)剩區(qū)域的氧化物絕緣膜(例如，氧化硅膜、氧氮化硅膜等)和氧化鋁膜的疊層結(jié)構(gòu)。絕緣層412具有至少Inm以上的厚度，且適當(dāng)?shù)厥褂脼R射法等不便水、氫等雜質(zhì)混入到絕緣層412的方法形成。如果絕緣層412包含氫，則有該氫侵入到非晶氧化物半導(dǎo)體、層404中或氫提取非晶氧化物半導(dǎo)體層404中的氧的可能性。因此，重要的是在成膜方法中不使用氫，以將絕緣層412形成為盡量不包含氫的膜。作為形成絕緣層412時(shí)使用的濺射氣體，優(yōu)選使用去除了氫、水、具有羥基的化合物或氫化物等雜質(zhì)的高純度氣體。在形成絕緣層412之后進(jìn)行熱處理(第二熱處理)。熱處理的溫度采用不使非晶氧化物半導(dǎo)體層404結(jié)晶化的溫度，優(yōu)選250°C以上且450°C以下。該熱處理在氮、氧、超干燥空氣(含水量為20ppm以下，優(yōu)選為Ippm以下，更優(yōu)選為IOppb以下的空氣)或稀有氣體(氬、氦等)氣氛下進(jìn)行，即可。但是，優(yōu)選上述氮、氧、超干燥空氣或稀有氣體等氣氛不含有水、氫等。另外，優(yōu)選將引入到熱處理裝置中的氮、氧或稀有氣體的純度設(shè)定為6N (99. 9999%)以上、優(yōu)選7N (99. 99999%)以上(即，將雜質(zhì)濃度設(shè)定為Ippm以下、優(yōu)選0. Ippm以下)。氧注入處理之后的熱處理(第二熱處理)的時(shí)序不局限于本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，但是該熱處理需要至少在形成絕緣層412之后進(jìn)行。其原因在于，用作絕緣層412的氧化鋁膜具有高阻隔效果(阻擋效果)，即不使氫、水分等雜質(zhì)及氧的雙方透過(guò)膜的效果，通過(guò)在形成絕緣層412之后進(jìn)行熱處理，可以防止從非晶氧化物半導(dǎo)體層404釋放氧。另外，也可以通過(guò)第二熱處理，將氧從與非晶氧化物半導(dǎo)體層404接觸且包含氧的絕緣膜(例如，柵極絕緣層406或基底絕緣層402)供給到非晶氧化物半導(dǎo)體層404中。通過(guò)上述エ序形成晶體管510 (參照?qǐng)D3D)。在晶體管510中，通過(guò)用于脫水或脫氫的熱處理，從非晶氧化物半導(dǎo)體層有意地去除氫、水、羥基或氫化物(也稱為氫化合物)等雜質(zhì)，通過(guò)其后的氧注入處理，可以對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層供給因用于脫水或脫氫的熱處理而同時(shí)減少的氧。由此，可以使非晶氧化物半導(dǎo)體層高純度化并在電性上i型(本征)化。此外，通過(guò)利用氧注入處理制造氧過(guò)剩區(qū)域，可以抑制在非晶氧化物半導(dǎo)體層中或界面產(chǎn)生氧缺陷，并減少或?qū)嵸|(zhì)上消除因氧缺陷引起的能隙中的施主能級(jí)。因此，晶體管510的電特性變動(dòng)受到抑制，在電性上穩(wěn)定。此外，因?yàn)榉蔷а趸锇雽?dǎo)體層在整個(gè)層上都具有非晶結(jié)構(gòu)，所以其膜性質(zhì)的均勻性高于只有膜的一部分結(jié)晶化了的氧化物半導(dǎo)體層。根據(jù)本實(shí)施方式可以提供具有穩(wěn)定的電特性的含有非晶氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置。此外，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。如上所述，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合而實(shí)施。
實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D4A至4D說(shuō)明與實(shí)施方式I不同的晶體管510的制造方法。另外，與實(shí)施方式I相同的部分或具有相同功能的部分以及エ序可以與實(shí)施方式I同樣地進(jìn)行，省略重復(fù)說(shuō)明。此外，省略相同部分的詳細(xì)說(shuō)明。首先，在具有絕緣表面的襯底400上形成基底絕緣層402，然后以與基底絕緣層402接觸的方式形成氧化物半導(dǎo)體層401a (參照?qǐng)D4A)。在本實(shí)施方式中，作為氧化物半導(dǎo)體層401a可以使用與實(shí)施方式I所示的材料相同的材料形成。此外，氧化物半導(dǎo)體層401a可以為非晶結(jié)構(gòu)或具有結(jié)晶區(qū)域。當(dāng)通過(guò)濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層401a吋，優(yōu)選盡量減少氧化物半導(dǎo)體層401a所包含的氫的濃度。為了減少氫濃度，作為供給到濺射裝置的處理室中的氣氛氣體，適當(dāng)?shù)厥褂萌コ藲?、水、具有羥基的化合物或氫化物等雜質(zhì)的高純度的稀有氣體(典型的是氬)、 氧、以及稀有氣體和氧的混合氣體。此外，在使襯底400保持為高溫的狀態(tài)下形成氧化物半導(dǎo)體層401a也對(duì)減少可能包含在氧化物半導(dǎo)體層401a中的雜質(zhì)的濃度有效。作為加熱襯底400的溫度，可以設(shè)定為150°C以上且450°C以下，優(yōu)選設(shè)定為200°C以上且350°C以下。但是，通過(guò)在成膜時(shí)以高溫加熱襯底，可形成具有結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層。在本實(shí)施方式中，通過(guò)在成膜時(shí)加熱襯底，可形成其中至少一部分具有結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層401a。接著，對(duì)所形成的氧化物半導(dǎo)體層401a進(jìn)行用于脫水或脫氫的熱處理(第一熱處理)。在本實(shí)施方式中，第一熱處理的溫度采用250°C以上且700°C以下，優(yōu)選為450°C以上且600°C以下或低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。如果第一熱處理的溫度為高溫(例如，高于400°C的溫度)，則會(huì)促進(jìn)雜質(zhì)從氧化物半導(dǎo)體層401a脫離，因而優(yōu)選。另外，如果第一熱處理的溫度為高溫，則氧化物半導(dǎo)體層401a發(fā)生部分結(jié)晶化或結(jié)晶區(qū)域可能擴(kuò)大。接著，對(duì)氧化物半導(dǎo)體層401a注入氧421?？梢耘c實(shí)施方式I相同地進(jìn)行氧421的注入。通過(guò)該氧注入處理，氧化物半導(dǎo)體層401a所包含的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞而進(jìn)行非晶化，并形成具有氧過(guò)剩區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層404a (參照?qǐng)D4B)。通過(guò)氧421的注入處理，可以供給因上述用于脫水或脫氫的熱處理而同時(shí)減少的非晶氧化物半導(dǎo)體層404a中的氧。由此，可以使非晶氧化物半導(dǎo)體層404a高純度化并在電性上i型(本征)化。此外，通過(guò)在非晶氧化物半導(dǎo)體層404a中形成氧過(guò)剩區(qū)域，可以填補(bǔ)層中的氧缺陷。因此，可以減少非晶氧化物半導(dǎo)體層404a中的電荷俘獲中心。注意，在本實(shí)施方式中示出在氧化物半導(dǎo)體層401a的表面露出的狀態(tài)下注入氧421的例子。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不局限于此，也可以經(jīng)過(guò)柵極絕緣層406或絕緣層412對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404注入氧。接著，通過(guò)光刻エ序?qū)⒎蔷а趸锇雽?dǎo)體層404a加工為島狀的非晶氧化物半導(dǎo)體層404。在非晶氧化物半導(dǎo)體層404上形成成為源電極及漏電極(包括在與其相同的層上形成的布線)的導(dǎo)電膜，并加工該導(dǎo)電膜來(lái)形成源電極405a及漏電極405b。接著，形成覆蓋源電極405a及漏電極405b并與非晶氧化物半導(dǎo)體層404的一部分接觸的柵極絕緣層406 (參照?qǐng)D4C)。接著，在柵極絕緣層406上形成成為柵電極(包括在與其相同的層上形成的布線)的導(dǎo)電膜，并加工該導(dǎo)電膜來(lái)形成柵電極410。然后，形成覆蓋柵電極410的絕緣層412(參照?qǐng)D4D)。在形成絕緣層412之后，進(jìn)行熱處理(第二熱處理)。熱處理的溫度采用不使非晶氧化物半導(dǎo)體層404結(jié)晶化的溫度，優(yōu)選為250°C以上且450°C以下。通過(guò)上述エ序形成晶體管510 (參照?qǐng)D4D)。晶體管510的電特性變動(dòng)受到抑制，在電性上穩(wěn)定。根據(jù)本實(shí)施方式可以提供具有穩(wěn)定的電特性的含有非晶氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置。此外，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。如上所述，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合而實(shí)施。
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實(shí)施方式3在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D5至圖7說(shuō)明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法的另ー個(gè)方式。另外，與上述實(shí)施方式相同部分或具有相同功能的部分及エ序可以與上述實(shí)施方式同樣地進(jìn)行，省略反復(fù)說(shuō)明。此外，省略相同部分的詳細(xì)說(shuō)明。圖5示出底柵型晶體管530的剖視圖及俯視圖作為半導(dǎo)體裝置的例子。圖5A是俯視圖，圖5B是沿著圖5A中的I-J截面的剖視圖，而圖5C是沿著圖5A中的K-L截面的剖視圖。另外，在圖5A中，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，省略晶體管530的構(gòu)成要素的一部分(例如，絕緣層412 等)。圖5所示的晶體管530在具有絕緣表面的襯底400上包括柵電極410、柵極絕緣層406、非晶氧化物半導(dǎo)體層404、源電極405a、漏電極405b以及絕緣層412。在圖5所示的晶體管530中，對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404進(jìn)行氧注入處理，使非晶氧化物半導(dǎo)體層404具有氧過(guò)剩區(qū)域。通過(guò)進(jìn)行氧注入處理，可以使非晶氧化物半導(dǎo)體層404包含充分量的氧，因此可以實(shí)現(xiàn)可靠性得到提高的晶體管530。此外，在圖5所示的晶體管530中，作為與非晶氧化物半導(dǎo)體層404接觸的絕緣層的柵極絕緣層406，優(yōu)選具有氧過(guò)剩區(qū)域。這是因?yàn)槿缦戮壒嗜绻麞艠O絕緣層406具有氧過(guò)剩區(qū)域，則可以防止氧從非晶氧化物半導(dǎo)體層404移動(dòng)到柵極絕緣層406，并可以從柵極絕緣層406對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404供給氧。此外，同樣地，絕緣層412優(yōu)選與非晶氧化物半導(dǎo)體層404接觸并采用具有氧過(guò)剩區(qū)域的氧化物絕緣膜諸如氧化硅膜、氧氮化硅膜等、和氧化鋁膜的疊層結(jié)構(gòu)。通過(guò)使氧化物絕緣膜具有氧過(guò)剩區(qū)域，可以利用氧化物絕緣膜所包含的過(guò)剩的氧來(lái)填補(bǔ)非晶氧化物半導(dǎo)體層404中的氧缺陷。圖6示出根據(jù)本實(shí)施方式的晶體管的另ー個(gè)結(jié)構(gòu)例子。圖6A是晶體管540的俯視圖，圖6B是沿著圖6A中的M-N截面的剖視圖，而圖6C是沿著圖6A中的O-P截面的剖視圖。另外，在圖6A中，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，省略晶體管540的構(gòu)成要素的一部分(例如，絕緣層412 等)。與圖5所示的晶體管530同樣，圖6所示的晶體管540在具有絕緣表面的襯底400上包括柵電極410、柵極絕緣層406、非晶氧化物半導(dǎo)體層404、源電極405a、漏電極405b以及絕緣層412。圖6所示的晶體管540與圖5所示的晶體管530的不同之處在于源電極405a及漏電極405b和非晶氧化物半導(dǎo)體層404的疊層順序。也就是說(shuō)，晶體管540具有與柵極絕緣層406接觸的源電極405a及漏電極405b和非晶氧化物半導(dǎo)體層404，該非晶氧化物半導(dǎo)體層404設(shè)置在源電極405a及漏電極405b上且至少一部分與柵極絕緣層406接觸。其他結(jié)構(gòu)與晶體管530相同，并且關(guān)于其詳細(xì)描述，可以參照關(guān)于晶體管530的說(shuō)明。圖7A至7D示出晶體管530的制造方法的一例。另外，除了源電極405a及漏電極405b和非晶氧化物半導(dǎo)體層404的疊層順序之外，可以通過(guò)與晶體管530同樣的エ序制造晶體管540。首先，在具有絕緣表面的襯底400上形成導(dǎo)電膜之后，通過(guò)光刻エ序形成柵電極410。另外，也可以在襯底400和柵電極410之間設(shè)置成為基底膜的絕緣層?；啄ぞ哂蟹乐箒?lái)自襯底400的雜質(zhì)元素的擴(kuò)散的功能，并可以采用選自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或氧氮化硅膜中的ー種或多種膜的疊層結(jié)構(gòu)形成。
接著，在柵電極410上形成柵極絕緣層406，并在柵極絕緣層406上形成厚度為2nm以上且200nm以下、優(yōu)選為5nm以上且30nm以下的非晶氧化物半導(dǎo)體層404a (參照?qǐng)D7A)。非晶氧化物半導(dǎo)體層404a的成膜可以與圖3A所示的エ序同樣地進(jìn)行。另外，優(yōu)選以不暴露于大氣的方式連續(xù)地形成柵極絕緣層406及非晶氧化物半導(dǎo)體層404a。例如，在通過(guò)熱處理或等離子體處理去除附著在襯底400的表面上及柵電極410的表面上的包含氫的雜質(zhì)之后，以不暴露于大氣的方式形成柵極絕緣層406，接著以不暴露于大氣的方式形成非晶氧化物半導(dǎo)體層404a。由此，可以減少附著在柵極絕緣層406的表面上的包含氫的雜質(zhì)，并抑制大氣成分附著在襯底400或柵電極410和柵極絕緣層406的界面以及柵極絕緣層406和非晶氧化物半導(dǎo)體層404a的界面。其結(jié)果是，可以制造電特性良好且可靠性高的晶體管530。另外，在形成成為基底膜的絕緣層的情況下也與其同樣，優(yōu)選以不暴露于大氣的方式連續(xù)地形成該絕緣層、柵極絕緣層406及非晶氧化物半導(dǎo)體層404a。接著，對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404a進(jìn)行用來(lái)去除氫(包含水、羥基)(脫水或脫氫)的熱處理(第一熱處理)。熱處理的溫度采用不使非晶氧化物半導(dǎo)體層404a結(jié)晶化的溫度，典型地為250°C以上且450°C以下，優(yōu)選300°C以下。接著，對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404a注入氧421(參照?qǐng)D7B)?？梢耘c實(shí)施方式I同樣地進(jìn)行氧421的注入。此外，在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵诜蔷а趸锇雽?dǎo)體層404a的表面露出的狀態(tài)下進(jìn)行氧421的注入處理，所以也可以使用將非晶氧化物半導(dǎo)體層404a暴露于使氧421等離子體化的氣氛中的等離子體處理來(lái)代替上述注入方法?；蛘撸部梢越M合這些方法而使用。通過(guò)進(jìn)行氧421的注入處理，可以供給因上述用于脫水或脫氫的熱處理而同時(shí)減少的非晶氧化物半導(dǎo)體層404a中的氧。由此，可以使非晶氧化物半導(dǎo)體層404a高純度化并在電性上i型(本征)化。此外，通過(guò)在非晶氧化物半導(dǎo)體層404a中形成氧過(guò)剩區(qū)域，可以填補(bǔ)氧缺陷。由此，可以減少非晶氧化物半導(dǎo)體層404a中的電荷俘獲中心。注意，在本實(shí)施方式中示出在非晶氧化物半導(dǎo)體層404a的表面露出的狀態(tài)下注入氧421的例子。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不局限于此，也可以經(jīng)過(guò)絕緣層412對(duì)非晶氧化物半導(dǎo)體層404注入氧。
接著，通過(guò)光刻エ序?qū)⒎蔷а趸锇雽?dǎo)體層404a加工為島狀的非晶氧化物半導(dǎo)體層404。然后，在非晶氧化物半導(dǎo)體層404上形成成為源電極及漏電極(包括在與其相同的層上形成的布線)的導(dǎo)電膜，并加工該導(dǎo)電膜來(lái)形成源電極405a及漏電極405b (參照?qǐng)D7C)。接著，形成覆蓋源電極405a及漏電極405b的絕緣層412 (參照?qǐng)D7D)。在形成絕緣層412之后，進(jìn)行熱處理(第二熱處理)。熱處理的溫度采用不使非晶氧化物半導(dǎo)體層404結(jié)晶化的溫度，優(yōu)選250°C以上且450°C以下。通過(guò)上述エ序形成晶體管530 (參照?qǐng)D7D)。晶體管530的電特性變動(dòng)受到抑制，在電性上穩(wěn)定。根據(jù)本實(shí)施方式可以提供具有穩(wěn)定的電特性的含有非晶氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置。此外，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
如上所述，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合而實(shí)施。實(shí)施方式4在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D8A至8D說(shuō)明與實(shí)施方式3不同的晶體管530的制造方法。另外，與上述實(shí)施方式相同部分或具有相同功能的部分及エ序可以與上述實(shí)施方式同樣地進(jìn)行，省略反復(fù)說(shuō)明。此外，省略相同部分的詳細(xì)說(shuō)明。首先，在具有絕緣表面襯底400上形成導(dǎo)電膜之后，通過(guò)光刻エ序形成柵電極410。接著，在柵電極410上形成柵極絕緣層406，在柵極絕緣層406上形成厚度為2nm以上且200nm以下、優(yōu)選為5nm以上且30nm以下的氧化物半導(dǎo)體層401a (參照?qǐng)D8A)?？梢耘c圖4A所示的エ序同樣地進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體層401a的成膜。氧化物半導(dǎo)體層401a可以為非晶結(jié)構(gòu)或具有結(jié)晶區(qū)域。在本實(shí)施方式中，通過(guò)在成膜時(shí)對(duì)襯底進(jìn)行加熱，可形成其中至少一部分具有結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層401a。接著，對(duì)所形成的氧化物半導(dǎo)體層401a進(jìn)行用于脫水或脫氫的熱處理(第一熱處理)。在本實(shí)施方式中，第一熱處理的溫度采用250°C以上且700°C以下、優(yōu)選450°C以上且600°C以下或低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。如果第一熱處理的溫度為高溫(例如，高于400°C的溫度)，則可以促進(jìn)雜質(zhì)從氧化物半導(dǎo)體層401a脫離，因而優(yōu)選。另外，如果第一熱處理的溫度為高溫，則氧化物半導(dǎo)體層401a發(fā)生部分結(jié)晶化或結(jié)晶區(qū)域可能擴(kuò)大。接著，通過(guò)光刻エ序?qū)⒀趸锇雽?dǎo)體層401a加工為島狀的氧化物半導(dǎo)體層401。然后，在氧化物半導(dǎo)體層401上形成成為源電極及漏電極(包括在與其相同的層上形成的布線)的導(dǎo)電膜，并加工該導(dǎo)電膜來(lái)形成源電極405a及漏電極405b。接著,形成覆蓋源電極405a及漏電極405b并與氧化物半導(dǎo)體層401的一部分接觸的絕緣層412 (參照?qǐng)D8B)。接著，經(jīng)過(guò)絕緣層412對(duì)氧化物半導(dǎo)體層401注入氧421 (參照?qǐng)D8C)。通過(guò)該氧注入處理，氧化物半導(dǎo)體層401所包含的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞而進(jìn)行非晶化，并形成具有氧過(guò)剩區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層404。通過(guò)進(jìn)行氧421的注入處理，可以供給因上述用于脫水或脫氫的熱處理而同時(shí)減少的非晶氧化物半導(dǎo)體層404中的氧。由此，可以使非晶氧化物半導(dǎo)體層404高純度化并在電性上i型(本征)化。此外，通過(guò)在非晶氧化物半導(dǎo)體層404中形成氧過(guò)剩區(qū)域，可以填補(bǔ)層中的氧缺陷。由此，可以減少非晶氧化物半導(dǎo)體層404中的電荷俘獲中心。在注入氧421之后，進(jìn)行熱處理(第二熱處理)。熱處理的溫度采用不使非晶氧化物半導(dǎo)體層404結(jié)晶化的溫度，優(yōu)選250°C以上且450°C以下。通過(guò)上述エ序形成晶體管530 (參照?qǐng)D8D)。晶體管530的電特性變動(dòng)受到抑制，在電性上穩(wěn)定。根據(jù)本實(shí)施方式可以提供具有穩(wěn)定的電特性的含有非晶氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置。此外，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。如上所述，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合而實(shí)施。實(shí)施方式5 可以通過(guò)使用實(shí)施方式I至實(shí)施方式4所例示的晶體管來(lái)制造具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，通過(guò)將包括晶體管的驅(qū)動(dòng)電路的一部分或全部一體地形成在與像素部相同的襯底上，可以形成系統(tǒng)整合型面板(system-on-panel )。在圖9A中，以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002的方式設(shè)置有密封材料4005，并使用第二襯底4006密封像素部4002。在圖9A中，在第一襯底4001上的與由密封材料4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域內(nèi)安裝有使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成在另行準(zhǔn)備的襯底上的掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003。此外，通過(guò)信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004供給到像素部4002的各種信號(hào)及電位是從FPC (Flexibleprinted circuit :柔性印刷電路)4018a、4018b 供給的。在圖9B及圖9C中，以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004的方式設(shè)置有密封材料4005。此外，在像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004上設(shè)置有第二襯底4006。因此，像素部4002及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004與顯示元件一起由第一襯底4001、密封材料4005以及第ニ襯底4006密封。在圖9B及圖9C中，在第一襯底4001上的與由密封材料4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域內(nèi)安裝有使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成在另行準(zhǔn)備的襯底上的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003。在圖9B及圖9C中，通過(guò)信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004供給到像素部4002的各種信號(hào)及電位是從FPC4018供給的。此外，圖9B及圖9C示出另行形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003并且將該信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003安裝到第一襯底4001的例子，但是不局限于該結(jié)構(gòu)。既可以另行形成掃描線驅(qū)動(dòng)電路后進(jìn)行安裝，又可以另行僅形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分或者掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分后進(jìn)行安裝。注意，對(duì)另行形成的驅(qū)動(dòng)電路的連接方法沒(méi)有特別的限制，可以采用C0G(Chip OnGlass :玻璃上芯片)方法、引線接合方法或者TAB (Tape Automated Bonding :卷帶式自動(dòng)接合)方法等。圖9A是通過(guò)COG方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004的例子，圖9B是通過(guò)COG方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子，而圖9C是通過(guò)TAB方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子。此外，顯示裝置是指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等模塊的裝置。
換言之，本說(shuō)明書(shū)中的顯示裝置是指圖像顯示器件、顯示器件或光源(包括照明裝置)。另外，除了處于密封有顯示元件的狀態(tài)下的面板之外，顯示裝置還包括安裝有連接器諸如FPC、TAB載帶或TCP的模塊；在TAB載帶或TCP的端部上設(shè)置有印刷線路板的模塊；或者通過(guò)COG方式將IC (集成電路)直接安裝到顯示元件的模塊。此外，設(shè)置在第一襯底上的像素部及掃描線驅(qū)動(dòng)電路包括多個(gè)晶體管，并且，可以使用實(shí)施方式I至實(shí)施方式4所例示的晶體管。作為設(shè)置在顯示裝置中的顯示元件，可以使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)、發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件將通過(guò)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(wú)機(jī)EL (Electro Luminescence :電致發(fā)光)、有機(jī)EL等。此外，也可以使用電子墨水顯示裝置(電子紙)等由于電作用而改變對(duì)比度的顯示介質(zhì)。參照?qǐng)D10至圖12對(duì)半導(dǎo)體裝置的ー個(gè)方式進(jìn)行說(shuō)明。圖10至圖12相當(dāng)于沿著圖9B的Q-R的剖視圖。
如圖10至圖12所示，半導(dǎo)體裝置包括連接端子電極4015及端子電極4016，并且，連接端子電極4015及端子電極4016通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜4019與FPC4018具有的端子電連接。連接端子電極4015由與第一電極4030相同的導(dǎo)電膜形成,端子電極4016由與晶體管4010、晶體管4011的源電極及漏電極相同的導(dǎo)電膜形成。此外，設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004包括多個(gè)晶體管，在圖10至圖12中例示像素部4002所包括的晶體管4010、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004所包括的晶體管4011。在圖10至圖12中，在晶體管4010、晶體管4011上設(shè)置有絕緣層4020、絕緣層4024，在圖11及圖12中還設(shè)置有絕緣層4021。另外，圖10至圖12中的絕緣層4023是用作基底膜的絕緣層。作為晶體管4010、晶體管4011，可以使用實(shí)施方式I至實(shí)施方式4所示的晶體管。晶體管4010、晶體管4011是高純度化了并具有包括氧過(guò)剩區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層的晶體管。因此，晶體管4010及晶體管4011的電特性的變動(dòng)得到抑制，在電性上穩(wěn)定。因此，作為圖10至圖12所示的本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。此外，在本實(shí)施方式中，在絕緣層上的與驅(qū)動(dòng)電路用晶體管4011的非晶氧化物半導(dǎo)體層的溝槽形成區(qū)域重疊的位置上設(shè)置有導(dǎo)電層4037。由此，可以進(jìn)一歩降低晶體管4011的閾值電壓的變化量。另外，導(dǎo)電層4037的電位可以與晶體管4011的柵電極4039相同或不同，也可以用作第二柵電極。另外，導(dǎo)電層4037的電位也可以為GND、0V或浮動(dòng)狀態(tài)。此外，該導(dǎo)電層4037還具有遮蔽外部的電場(chǎng)的功能，即不使外部的電場(chǎng)對(duì)內(nèi)部(包括薄膜晶體管的電路部)產(chǎn)生作用的功能(特別是，對(duì)于靜電的靜電遮蔽功能)。利用導(dǎo)電層4037的遮蔽功能，可以防止由于靜電等外部的電場(chǎng)的影響而使晶體管4011的電特性變動(dòng)的情況。設(shè)置在像素部4002中的晶體管4010電連接到顯示元件,構(gòu)成顯示面板。顯示元件只要可以進(jìn)行顯示就沒(méi)有特別的限制，而可以使用各種各樣的顯示元件。圖10示出作為顯示元件使用液晶元件的液晶顯示裝置的例子。在圖10中，液晶元件4013包括第一電極4030、第二電極4031以及液晶層4008。而且，以?shī)A持液晶層4008的方式設(shè)置有用作取向膜的絕緣層4032、絕緣層4033。第二電極4031設(shè)置在第二襯底4006ー側(cè)，第一電極4030和第二電極4031以隔著液晶層4008的方式進(jìn)行層疊而構(gòu)成。此外，附圖標(biāo)記4035是通過(guò)對(duì)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4008的厚度(単元間隙)而設(shè)置的。另外，也可以使用球狀間隔物。當(dāng)作為顯不兀件使用液晶兀件時(shí)，可以使用熱致液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。這些液晶可以是低分子化合物或高分子化合物。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，也可以使用不使用取向膜的呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶。藍(lán)相是液晶相的ー種，是指當(dāng)使膽留相液晶的溫度上升時(shí)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幾wt%以上的手性試劑的液晶組合物用于液晶層。由于包含呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶和手性試劑的液晶組合物的響應(yīng)速度快，并且具 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)置取向膜而不需要摩擦處理，因此可以防止由于摩擦處理而引起的靜電破壞，并可以降低制造エ序中的液晶顯示裝置的不良、破損。從而，可以提高液晶顯示裝置的生產(chǎn)率。此外，液晶材料的固有電阻為IXlO9Q cm以上，優(yōu)選為IXlOllQ .cm以上，更優(yōu)選為IXlO12Q ^cm以上。注意，本說(shuō)明書(shū)中的固有電阻的值為在20°C下測(cè)定的值?？紤]到配置在像素部4002中的晶體管的泄漏電流等，以能夠在規(guī)定的期間內(nèi)保持電荷的方式設(shè)定設(shè)置在液晶顯示裝置中的存儲(chǔ)電容器的尺寸。只要考慮晶體管的截止電流等來(lái)設(shè)定存儲(chǔ)電容器的尺寸即可。通過(guò)使用具有高純度且包括氧過(guò)剩區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層的晶體管，將存儲(chǔ)電容設(shè)置為具有各像素中的液晶電容的三分之一以下、優(yōu)選五分之一以下的電容，即足夠。在本實(shí)施方式中使用的具有高純度化了且抑制了氧缺陷的產(chǎn)生的非晶氧化物半導(dǎo)體層的晶體管可以降低截止?fàn)顟B(tài)下的電流值(截止電流值)。因此，可以延長(zhǎng)圖像信號(hào)等電信號(hào)的保持時(shí)間，并且也可以延長(zhǎng)寫(xiě)入間隔。因此，可以降低刷新動(dòng)作的頻度，所以可以發(fā)揮抑制耗電量的效果。此外，在本實(shí)施方式中使用的具有高純度化且抑制了氧缺陷的產(chǎn)生的非晶氧化物半導(dǎo)體層的晶體管可以得到較高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，所以可以進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)。例如，通過(guò)將這種晶體管用于液晶顯示裝置，可以在同一襯底上形成像素部的開(kāi)關(guān)晶體管及用于驅(qū)動(dòng)電路部的驅(qū)動(dòng)晶體管。另外，通過(guò)在像素部中也使用這種晶體管，可以提供高質(zhì)量的圖像。液晶顯示裝置可以采用TN (Twisted Nematic :扭曲向列)模式、IPS(In-Plane-Switching :平面內(nèi)轉(zhuǎn)換)模式、FFS (Fringe Field Switching :邊緣電場(chǎng)轉(zhuǎn)換)模式、ASM (Axially Symmetric aligned Micro-cell :軸對(duì)稱排列微單兀)模式、OCB(Optical Compensated Birefringence :光學(xué)ネ卜償彎曲)豐莫式、FLC (Ferroelectric LiquidCrystal :鐵電性液晶)模式、AFLC (Anti Ferroelectric Liquid Crystal :反鐵電性液晶)模式等。此外，也可以使用常黑型液晶顯示裝置，例如采用垂直取向(VA)模式的透過(guò)型液晶顯示裝置。作為垂直取向模式，可以列舉多種，例如可以使用MVA (Multi-DomainVertical Alignment :多象限垂直取向)模式、PVA (Patterned Vertical Alignment :垂直取向構(gòu)型)模式、ASV (Advanced Super View :高級(jí)超視覺(jué))模式等。另外，也可以應(yīng)用于VA型液晶顯示裝置。VA型液晶顯示裝置是控制液晶顯示面板的液晶分子的排列的ー種方式。VA型液晶顯示裝置是在不被施加電壓時(shí)液晶分子朝向垂直于面板的方向的方式。此外，也可以使用被稱為多疇化或多疇設(shè)計(jì)的方法，即、將像素(pixel)分成幾個(gè)區(qū)域(子像素)且使分子分別倒向不同方向。此外，在顯示裝置中，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置黑矩陣(遮光層)、偏振構(gòu)件、相位差構(gòu)件、抗反射構(gòu)件等光學(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，作為像素部的顯示方式，可以采用逐行掃描方式或隔行掃描方式等。此外，作為進(jìn)行彩色顯示時(shí)在像素中控制的顔色因素，不局限于RGB (R表示紅色，G表示緑色，B表示藍(lán)色)的三種顏色。例如，也可以采用RGBW (W表示白色)或?qū)GB追加黃色(yellow)、青色(cyan)、品紅色(magenta)等中的一種顏色以上的顏色。注意,也可以按姆個(gè)顏色因素的點(diǎn)使其顯示區(qū)域的大小不同。但是，所公開(kāi)的發(fā)明不局限于彩色顯示的顯示裝置，也可以 應(yīng)用于單色顯示的顯示裝置。此外，作為顯示裝置所包括的顯示元件，可以應(yīng)用利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。利用電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是無(wú)機(jī)化合物進(jìn)行區(qū)別，一般地，前者被稱為有機(jī)EL元件，而后者被稱為無(wú)機(jī)EL元件。對(duì)于有機(jī)EL元件，通過(guò)對(duì)發(fā)光元件施加電壓，將電子及空穴分別從ー對(duì)電極注入到包括發(fā)光有機(jī)化合物的層，以使電流流過(guò)。并且，通過(guò)這些載流子(電子及空穴)重新結(jié)合，發(fā)光有機(jī)化合物形成激發(fā)態(tài)，當(dāng)從該激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)發(fā)光。由于這種機(jī)理，這種發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。無(wú)機(jī)EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)而分類為分散型無(wú)機(jī)EL元件和薄膜型無(wú)機(jī)EL元件。分散型無(wú)機(jī)EL元件具有將發(fā)光材料分散于粘合劑中的發(fā)光層，并且其發(fā)光機(jī)理是利用施主能級(jí)和受主能級(jí)的施主-受主重新結(jié)合型發(fā)光。薄膜型無(wú)機(jī)EL元件具有以介電層夾著發(fā)光層、再以電極將其夾住的結(jié)構(gòu)，其發(fā)光機(jī)理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，作為發(fā)光元件，使用有機(jī)EL元件進(jìn)行說(shuō)明。為了取出發(fā)光，只要使發(fā)光元件的一對(duì)電極中的至少一方具有透光性即可。而且，可以使用具有下述任ー種發(fā)射結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件在襯底上形成晶體管及發(fā)光元件，從與襯底相反ー側(cè)的表面取出發(fā)光的頂部發(fā)射的發(fā)光兀件；從襯底ー側(cè)的表面取出發(fā)光的底部發(fā)射的發(fā)光兀件；以及從襯底ー側(cè)及與襯底相反ー側(cè)的表面取出發(fā)光的雙面發(fā)射的發(fā)光兀件。圖11示出作為顯示元件使用發(fā)光元件的發(fā)光裝置的例子。發(fā)光元件4513電連接到設(shè)置在像素部4002中的晶體管4010。注意，圖11所示的發(fā)光元件4513的結(jié)構(gòu)是由第ー電極4030、場(chǎng)致發(fā)光層4511、第二電極4031構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu),但是,不局限于所不出的結(jié)構(gòu)。根據(jù)從發(fā)光元件4513取出的光的方向等，可以適當(dāng)?shù)馗淖儼l(fā)光元件4513的結(jié)構(gòu)。分隔壁4510使用有機(jī)絕緣材料或無(wú)機(jī)絕緣材料而形成。特別是，優(yōu)選使用感光性樹(shù)脂材料，在第一電極4030上形成開(kāi)ロ部，并且將該開(kāi)ロ部的側(cè)壁形成為具有連續(xù)曲率的傾斜面。場(chǎng)致發(fā)光層4511可以由ー個(gè)層構(gòu)成，也可以將多個(gè)層疊層而構(gòu)成。
為了防止氧、氫、水分、ニ氧化碳等侵入到發(fā)光元件4513中，也可以在第二電極4031及分隔壁4510上形成保護(hù)膜。作為保護(hù)膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜等。此外，在由第一襯底4001、第二襯底4006以及密封材料4005密封的空間中設(shè)置有被密封的填充材料4514。如此，優(yōu)選以不暴露于外氣的方式使用氣密性高且脫氣少的保護(hù)膜(貼合膜、紫外線固化樹(shù)脂膜等)、覆蓋材料進(jìn)行封裝(封入)。作為填充材料4514，除了氮或氬等惰性氣體以外，也可以使用紫外線固化樹(shù)脂或熱固化樹(shù)脂，并且，可以使用PVC (聚氯こ烯)、丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)月旨、PVB (聚こ烯醇縮丁醛)或EVA (こ烯-醋酸こ烯酯共聚物)。另外，如果需要，則也可以在發(fā)光元件的射出面適當(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(入/4板，入/2板)、彩色濾光片等光學(xué)膜。此外，也可以在偏振片、圓偏振片上設(shè)置防反射膜。例如，可以進(jìn)行抗眩光處理，該處理是利用表面的凹凸來(lái)擴(kuò)散反射光從而可以降低眩光的處理。

此外，作為顯示裝置，也可以提供驅(qū)動(dòng)電子墨水的電子紙。電子紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，并具有如下優(yōu)點(diǎn)與紙同樣的易讀性；與其他顯示裝置相比耗電量低；以及能夠制成薄且輕的形狀。作為電泳顯示裝置，能夠創(chuàng)造出各種各樣的形式，但是其為在溶劑中分散多個(gè)包括具有正電荷的第一粒子和具有負(fù)電荷的第二粒子的微膠囊，通過(guò)對(duì)微膠囊施加電場(chǎng)，使微膠囊中的粒子彼此向相反方向移動(dòng)，以只顯示集合在一方側(cè)的粒子的顔色的裝置。注意，第一粒子或第二粒子包括染料，在沒(méi)有電場(chǎng)時(shí)不移動(dòng)。此外，使第一粒子的顔色與第二粒子的顔色不同(包括無(wú)色)。在溶劑分散有上述微囊的物質(zhì)被稱為電子墨水。還可以通過(guò)使用彩色濾光片、具有色素的粒子來(lái)進(jìn)行彩色顯示。此外，作為電子紙，也可以使用采用旋轉(zhuǎn)球顯示方式的顯示裝置。旋轉(zhuǎn)球顯示方式是指通過(guò)將分別涂為白色和黒色的球形粒子配置在作為用于顯示元件的電極的第一電極與第二電極之間，使第一電極與第二電極之間產(chǎn)生電位差來(lái)控制球形粒子的方向，從而進(jìn)行顯示的方法。圖12示出作為半導(dǎo)體裝置的ー個(gè)方式的主動(dòng)矩陣型電子紙。圖12所示的電子紙是采用旋轉(zhuǎn)球顯示方式的顯示裝置的例子。在與晶體管4010連接的第一電極4030與設(shè)置在第二襯底4006上的第二電極4031之間設(shè)置有球形粒子4613，該球形粒子4613包括黑色區(qū)域4615a和白色區(qū)域4615b，以及在黒色區(qū)域4615a及白色區(qū)域4615b的周圍包括填充有液體的空洞4612，并且球形粒子4613的周圍填充有樹(shù)脂等填充材料4614。第二電極4031相當(dāng)于公共電極(對(duì)置電極)。第二電極4031電連接到公共電位線。注意，在圖10至圖12中，作為第一襯底4001、第二襯底4006，除了玻璃襯底以外，也可以使用具有撓性的襯底。例如，可以使用具有透光性的塑料襯底等。作為塑料，可以使用FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics ;玻璃纖維增強(qiáng)塑料)板、PVF (聚氟こ烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹(shù)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)的薄片。在本實(shí)施方式中，作為絕緣層4020使用氧化硅膜，作為絕緣層4024使用氧化鋁膜。絕緣層4020、絕緣層4024可以通過(guò)濺射法或等離子體CVD法形成。與非晶氧化物半導(dǎo)體層接觸的絕緣層4020優(yōu)選具有氧過(guò)剩區(qū)域。在非晶氧化物半導(dǎo)體層上作為絕緣層4024設(shè)置的氧化鋁膜具有高阻隔效果(阻擋效果)，即不使氫、水分等雜質(zhì)及氧的雙方透過(guò)膜的效果。因此，氧化鋁膜用作保護(hù)膜，來(lái)防止在制造エ序中及制造之后成為變動(dòng)的主要原因的氫、水分等雜質(zhì)混入到非晶氧化物半導(dǎo)體層，并防止從非晶氧化物半導(dǎo)體層釋放氧。晶體管4010及晶體管4011通過(guò)具有氧過(guò)剩區(qū)域而具有可抑制氧缺陷的形成且經(jīng)高純度化的非晶氧化物半導(dǎo)體層。另外，晶體管4010及晶體管4011具有作為柵極絕緣層的氧化硅膜。包括在晶體管4010及晶體管4011中的非晶氧化物半導(dǎo)體層通過(guò)氧注入處理形成具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的氧的區(qū)域，并且在用作絕緣層4024的氧化鋁膜或包含氧化鋁膜的膜設(shè)置于非晶氧化物半導(dǎo)體層上的狀態(tài)下進(jìn)行注入后的加熱處理，所以可以防止 因該加熱處理而從非晶氧化物半導(dǎo)體層釋放氧。因此，可以將所得的非晶氧化物半導(dǎo)體層制成包括氧含量超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的區(qū)域的膜。另外，包括在晶體管4010及晶體管4011中的非晶氧化物半導(dǎo)體層是經(jīng)脫水或脫氫且氧缺陷被填補(bǔ)的高純度膜。因此，通過(guò)將該非晶氧化物半導(dǎo)體層用于晶體管4010及晶體管4011，可以降低起因于氧缺陷的晶體管的閾值電壓Vth的偏差并抑制閾值電壓的漂移。另外，作為用作平坦化絕緣層的絕緣層4021，可以使用丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯類樹(shù)脂、聚酰胺、環(huán)氧樹(shù)脂等具有耐熱性的有機(jī)材料。此外，除了上述有機(jī)材料以夕卜，也可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)諸如硅氧烷類樹(shù)脂、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)等。另外，也可以通過(guò)層疊多個(gè)由這些材料形成的絕緣層來(lái)形成絕緣層4021。對(duì)絕緣層4021的形成方法沒(méi)有特別的限制，可以根據(jù)其材料利用濺射法、SOG法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴噴射法(噴墨法等)、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等形成絕緣層4021。作為第一電極層4030、第二電極層4031，可以使用例如含有氧化鎢的銦氧化物、含有氧化鎢的銦鋅氧化物、含有氧化鈦的銦氧化物、含有氧化鈦的銦錫氧化物、IT0、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物、石墨烯等具有透光性的導(dǎo)電材料。此外，第一電極4030、第二電極4031可以使用選自鎢(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)等金屬、其合金或其金屬氮化物中的ー種或多種來(lái)形成。此外，作為第一電極4030、第二電極4031，可以使用包括導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組合物來(lái)形成。作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的n電子共軛類導(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由苯胺、吡咯和噻吩中的兩種以上構(gòu)成的共聚物或其衍生物等。此外，也可以設(shè)置用來(lái)保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路的保護(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(guò)應(yīng)用實(shí)施方式I至實(shí)施方式4所示的晶體管，可以提供具有各種各樣的功能的半導(dǎo)體裝置。實(shí)施方式6通過(guò)使用實(shí)施方式I至實(shí)施方式4所例示的晶體管，可以制造具有讀取對(duì)象物的信息的圖像傳感器功能的半導(dǎo)體裝置。圖13A示出具有圖像傳感器功能的半導(dǎo)體裝置的一例。圖13A是光電傳感器的等效電路，而圖13B是不出光電傳感器的一部分的剖視圖。光電ニ極管602的一個(gè)電極電 連接到光電ニ極管復(fù)位信號(hào)線658,而光電ニ極管602的另ー個(gè)電極電連接到晶體管640的柵極。晶體管640的源極和漏極中的一個(gè)電連接到光電傳感器參考信號(hào)線672，而晶體管640的源極和漏極中的另ー個(gè)電連接到晶體管656的源極和漏極中的ー個(gè)。晶體管656的柵極電連接到柵極信號(hào)線659，晶體管656的源極和漏極中的另ー個(gè)電連接到光電傳感器輸出信號(hào)線671。注意，在本說(shuō)明書(shū)的電路圖中，為了使含有非晶氧化物半導(dǎo)體層的晶體管明確地顯示，將使用非晶氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的符號(hào)表示為“OS”。在圖13A中，晶體管640和晶體管656是如實(shí)施方式I至實(shí)施方式4的晶體管所示的含有通過(guò)氧注入處理形成有氧過(guò)剩區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層的晶體管。圖13B是示出光電傳感器中的光電ニ極管602和晶體管640的剖視圖，在具有絕緣表面的襯底601 (TFT襯底)上設(shè)置有用作傳感器的光電ニ極管602和晶體管640。通過(guò)使用粘接層608，在光電ニ極管602和晶體管640上設(shè)置有襯底613。在晶體管640上設(shè)置有絕緣層631、絕緣層632、層間絕緣膜633以及層間絕緣膜634。光電ニ極管602設(shè)置在層間絕緣膜633上，并具有如下結(jié)構(gòu)在形成于層間絕緣膜633上的電極641a及電極641b和設(shè)置在層間絕緣膜634上的電極642之間從層間絕緣膜633一側(cè)依次層疊有第一半導(dǎo)體膜606a、第二半導(dǎo)體膜606b及第三半導(dǎo)體膜606c。電極641b與形成于層間絕緣膜634的導(dǎo)電層643電連接，并且電極642通過(guò)電極641a與電極645電連接。電極645與晶體管640的柵電極電連接，并且光電ニ極管602與晶體管640電連接。在此，例示ー種pin型光電ニ極管，其中層疊用作第一半導(dǎo)體膜606a的具有p型導(dǎo)電型的半導(dǎo)體膜、用作第二半導(dǎo)體膜606b的高電阻的半導(dǎo)體膜(i型半導(dǎo)體膜)、用作第三半導(dǎo)體膜606c的具有n型導(dǎo)電型的半導(dǎo)體膜。第一半導(dǎo)體膜606a是p型半導(dǎo)體膜，而可以由包含賦予P型的雜質(zhì)元素的非晶硅膜形成。對(duì)于第一半導(dǎo)體膜606a的形成，可以使用包含屬于周期表中的第13族的雜質(zhì)元素(例如,硼(B))的半導(dǎo)體材料氣體通過(guò)等離子體CVD法來(lái)形成。作為半導(dǎo)體材料氣體，使用硅烷(SiH4)即可。另外，也可以使用Si2H6、SiH2Cl2, SiHCl3、SiCl4, SiF4等。另外，也可以在形成不包含雜質(zhì)元素的非晶硅膜之后，使用擴(kuò)散法或離子注入法將雜質(zhì)元素引入到該非晶硅膜中。優(yōu)選在使用離子注入法等引入雜質(zhì)元素之后進(jìn)行加熱等來(lái)使雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散。在此情況下，作為形成非晶硅膜的方法，使用LPCVD法、氣相生長(zhǎng)法或?yàn)R射法等即可。優(yōu)選將第一半導(dǎo)體膜606a的厚度制成為IOnm以上且50nm以下。第二半導(dǎo)體膜606b是i型半導(dǎo)體膜(本征半導(dǎo)體膜)，可以由非晶硅膜形成。對(duì)于第二半導(dǎo)體膜606b的形成，可以通過(guò)等離子體CVD法使用半導(dǎo)體材料氣體來(lái)形成非晶硅膜。作為半導(dǎo)體材料氣體，使用硅烷(SiH4)即可。另外，也可以使用Si2H6,S%Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiF4等。也可以通過(guò)LPCVD法、氣相生長(zhǎng)法、濺射法等來(lái)實(shí)施第二半導(dǎo)體膜606b的形成。優(yōu)選將第二半導(dǎo)體膜606b的厚度制成為200nm以上且IOOOnm以下。第三半導(dǎo)體膜606c是n型半導(dǎo)體膜，可以由包含賦予n型的雜質(zhì)元素的非晶硅膜形成。對(duì)于第三半導(dǎo)體膜606c的形成，可以使用包含屬于周期表中的第15族的雜質(zhì)元素(例如，磷(P))的半導(dǎo)體材料氣體通過(guò)等離子體CVD法來(lái)形成。作為半導(dǎo)體材料氣體，使用硅烷(SiH4)即可。另外，也可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiF4等。另外，也可以在形成不包含雜質(zhì)元素的非晶硅膜之后，使用擴(kuò)散法或離子注入法將雜質(zhì)元素引入到該非晶硅膜中。優(yōu)選在使用離子注入法等引入雜質(zhì)元素之后進(jìn)行加熱等來(lái)使雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散。在此情況下，作為形成非晶硅膜的方法，可以使用LPCVD法、氣相生長(zhǎng)法或?yàn)R射法等。優(yōu)選將第三半導(dǎo)體膜606c的厚度制成為20nm以上且200nm以下。此外,第一半導(dǎo)體膜606a、第二半導(dǎo)體膜606b以及第三半導(dǎo)體膜606c也可以不使用非晶半導(dǎo)體形成，而使用多晶半導(dǎo)體或微晶半導(dǎo)體(Semi Amorphous Semiconductor SAS)形成。在考慮吉布斯自由能時(shí)，微晶半導(dǎo)體屬于非晶和單晶之間的中間亞穩(wěn)態(tài)。S卩，微晶半導(dǎo)體是具有熱力學(xué)上穩(wěn)定的第三狀態(tài)的半導(dǎo)體，且保持短程有序和具有晶格畸變。柱狀·或針狀晶體在相對(duì)于襯底表面的法線方向上生長(zhǎng)。作為微晶半導(dǎo)體的典型例子的微晶硅，其拉曼光譜向表示單晶硅的520CHT1的低波數(shù)ー側(cè)偏移。亦即，微晶硅的拉曼光譜的峰值位于表不單晶娃的520cm 1和表不非晶娃的480cm 1之間。另外，包含至少I原子％或其以上的氫或鹵素，以用于終結(jié)懸空鍵。再者，通過(guò)包含氦、氬、氪、氖等稀有氣體元素來(lái)進(jìn)ー步促進(jìn)晶格畸變，穩(wěn)定性增加而得到優(yōu)良的微晶半導(dǎo)體膜。該微晶半導(dǎo)體膜可以通過(guò)頻率為幾十MHz至幾百M(fèi)Hz的高頻等離子體CVD法或頻率為IGHz以上的微波等離子體CVD裝置形成。典型地，可以使用氫稀釋SiH4、Si2H6、S%Cl2、SiHCl3等氫化硅來(lái)形成該微晶半導(dǎo)體膜。此外，除了氫之外，也可以使用選自氦、氬、氪、氖中的一種或多種稀有氣體兀素稀釋氫化娃來(lái)形成微晶半導(dǎo)體膜。在上述情況下，將氫與氫化硅的流量比設(shè)定為5倍以上且200倍以下，優(yōu)選設(shè)定為50倍以上且150倍以下，更優(yōu)選設(shè)定為100倍。再者，也可以在含硅的氣體中混入CH4、C2H6等碳化氫氣體，GeH4, GeF4等鍺化氣體，F(xiàn)2等。此外，由于光電效應(yīng)產(chǎn)生的空穴的遷移率低于電子的遷移率，因此當(dāng)將p型半導(dǎo)體膜一側(cè)的面用作受光面吋，pin型光電ニ極管顯示出較好的特性。這里示出將光電ニ極管602從形成有pin型光電ニ極管的襯底601的面接收的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的例子。此外，來(lái)自與用作受光面的半導(dǎo)體膜ー側(cè)相反的具有導(dǎo)電型的半導(dǎo)體膜一側(cè)的光是干擾光，因此，電極優(yōu)選使用具有遮光性的導(dǎo)電膜。另外，也可以將n型半導(dǎo)體膜一側(cè)的面用作受光面。作為絕緣層632、層間絕緣膜633、層間絕緣膜634，可以通過(guò)使用絕緣材料且根據(jù)材料使用濺射法、等離子體CVD法、SOG法、旋涂、浸潰、噴涂、液滴噴射法(噴墨法等)、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等來(lái)形成。在本實(shí)施方式中，作為絕緣層631使用氧化鋁膜。絕緣層631可以通過(guò)濺射法或等離子體CVD法形成。在非晶氧化物半導(dǎo)體層上作為絕緣層631設(shè)置的氧化鋁膜具有高阻隔效果(阻擋效果)，即不使氫、水分等雜質(zhì)及氧的雙方透過(guò)膜的效果。因此，氧化鋁膜用作保護(hù)膜，來(lái)防止在制造エ序中及制造之后成為變動(dòng)的主要原因的氫、水分等雜質(zhì)混入到非晶氧化物半導(dǎo)體層中，并防止從非晶氧化物半導(dǎo)體層釋放氧。在本實(shí)施方式中，晶體管640通過(guò)具有氧過(guò)剩區(qū)域來(lái)抑制氧缺陷的產(chǎn)生并具有高純度化的非晶氧化物半導(dǎo)體層。另外，晶體管640具有作為柵極絕緣層的氧化硅膜。包括在晶體管640中的非晶氧化物半導(dǎo)體層通過(guò)氧注入處理形成具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的氧的區(qū)域，并且在用作絕緣層631的氧化鋁膜設(shè)置于非晶氧化物半導(dǎo)體層上的狀態(tài)下進(jìn)行摻雜后的加熱處理，所以可以防止因該加熱處理而從非晶氧化物半導(dǎo)體層釋放氧。因此，可以將所得的非晶氧化物半導(dǎo)體層制成包括氧含量超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的區(qū)域的膜。另外，包括在晶體管640中的非晶氧化物半導(dǎo)體層是通過(guò)形成非晶氧化物半導(dǎo)體層之后的加熱處理而得的經(jīng)脫水或脫氫的高純度膜。因此，通過(guò)將該非晶氧化物半導(dǎo)體層用于晶體管640，可以降低起因于氧缺陷的晶體管的閾值電壓Vth的偏差并抑制閾值電壓的漂移。作為絕緣層632，可以使用無(wú)機(jī)絕緣材料，諸如氧化硅層、氧氮化硅層、氧化鋁層或氧氮化鋁層等氧化物絕緣膜，氮化硅層、氮氧化硅層、氮化鋁層或氮氧化鋁層等氮化物絕緣膜的單層或疊層。
作為層間絕緣膜633、層間絕緣膜634，為了減少表面凹凸，優(yōu)選采用用作平坦化絕緣層的絕緣層。作為層間絕緣膜633、層間絕緣膜634，例如可以使用聚酰亞胺、丙烯酸樹(shù)月旨、苯并環(huán)丁烯樹(shù)脂、聚酰胺或環(huán)氧樹(shù)脂等具有耐熱性的有機(jī)絕緣材料。此外，除了上述有機(jī)絕緣材料之外，也可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)諸如硅氧烷類樹(shù)脂、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)等的單層或疊層。通過(guò)檢測(cè)入射到光電ニ極管602的光，可以讀取檢測(cè)對(duì)象的信息。另外，在讀取檢測(cè)對(duì)象的信息時(shí)，可以使用背光源等光源。如上所述，對(duì)于具有高純度化且含有過(guò)剩的用于填補(bǔ)氧缺陷的氧的非晶氧化物半導(dǎo)體層的晶體管，電特性的變動(dòng)得到抑制，在電性上穩(wěn)定。因此，通過(guò)使用該晶體管，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而使用。實(shí)施方式7可以將本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于多種電子設(shè)備(包括游戲機(jī))。作為電子設(shè)備，例如可以舉出電視裝置(也稱為電視或電視接收機(jī))、用于計(jì)算機(jī)等的監(jiān)視器、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(dòng)電話機(jī)(也稱為移動(dòng)電話、移動(dòng)電話裝置)、便攜式游戲機(jī)、移動(dòng)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(duì)具備在上述實(shí)施方式中說(shuō)明的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備的例子進(jìn)行說(shuō)明。圖14A示出筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī),包括主體3001、框體3002、顯示部3003以及鍵盤3004等。通過(guò)將上述實(shí)施方式中的任ー實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部3003，可以提供可靠性高的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)。圖14B示出便攜式信息終端(PDA)，在主體3021中設(shè)置有顯示部3023、外部接ロ3025以及操作按鈕3024等。另外，作為用來(lái)操作的附件還具備觸屏筆3022。通過(guò)將上述實(shí)施方式中的任ー實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部3023，可以提供可靠性更高的便攜式信息終端(PDA)。圖14C示出電子書(shū)閱讀器的一例。例如，電子書(shū)閱讀器由兩個(gè)框體，即框體2701及框體2703構(gòu)成?？蝮w2701及框體2703通過(guò)軸部2711形成為一體，且可以以該軸部2711為軸進(jìn)行開(kāi)閉動(dòng)作。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行如紙的書(shū)籍那樣的工作。
框體2701組裝有顯示部2705，而框體2703組裝有顯示部2707。顯示部2705及顯示部2707的結(jié)構(gòu)既可以是顯示連屏畫(huà)面的結(jié)構(gòu)，又可以是顯示不同的畫(huà)面的結(jié)構(gòu)。通過(guò)采用顯示不同的畫(huà)面的結(jié)構(gòu),例如可以在右邊的顯示部(圖14C中的顯示部2705)中顯示文章而在左邊的顯示部(圖14C中的顯示部2707)中顯示圖像。通過(guò)將上述實(shí)施方式中的任一實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部2705和顯示部2707，可以提供可靠性高的電子書(shū)閱讀器。作為顯示部2705使用半透過(guò)型或反射型液晶顯示裝置時(shí)，可以預(yù)料電子書(shū)閱讀器在較明亮的情況下也被使用，因此也可以設(shè)置太陽(yáng)能電池而進(jìn)行利用太陽(yáng)能電池的發(fā)電及對(duì)電池的充電。另外，作為電池如果使用鋰離子電池，則具有可以實(shí)現(xiàn)小型化等的優(yōu)點(diǎn)。此外，在圖14C中示出框體2701具備操作部等的例子。例如，在框體2701中具備電源開(kāi)關(guān)2721、操作鍵2723、揚(yáng)聲器2725等。利用操作鍵2723可以翻頁(yè)。注意，在與框體的顯示部相同的面上可以設(shè)置鍵盤、定位裝置等。另外，也可以采用在框體的背面或側(cè)面具備外部連接端子(耳機(jī)端子、USB端子等)、記錄介質(zhì)插入部等的結(jié)構(gòu)。再者，電子書(shū)閱讀器也可以采用具有電子詞典的功能的結(jié)構(gòu)。此外，電子書(shū)閱讀器也可以采用能夠以無(wú)線的方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。還可以采用 以無(wú)線的方式從電子書(shū)閱讀器服務(wù)器購(gòu)買所希望的書(shū)籍?dāng)?shù)據(jù)等，然后下載的結(jié)構(gòu)。圖14D示出移動(dòng)電話，由框體2800及框體2801的兩個(gè)框體構(gòu)成?？蝮w2801具備顯示面板2802、揚(yáng)聲器2803、麥克風(fēng)2804、定位裝置(pointing device) 2806、影像拍攝用透鏡2807、外部連接端子2808等。此外，框體2800具備對(duì)移動(dòng)信息終端進(jìn)行充電的太陽(yáng)能電池單元2810、外部?jī)?chǔ)存槽2811等。另外，在框體2801內(nèi)組裝有天線。通過(guò)將上述實(shí)施方式中的任ー實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示面板2802，可以提供可靠性高的移動(dòng)電話。另外，顯示面板2802具備觸摸屏，圖14D使用虛線示出作為映像被顯示出來(lái)的多個(gè)操作鍵2805。另外，還安裝有用來(lái)將由太陽(yáng)能電池單元2810輸出的電壓升壓到各電路所需的電壓的升壓電路。顯示面板2802根據(jù)使用方式適當(dāng)?shù)馗淖冿@示的方向。另外，由于在與顯示面板2802同一面上設(shè)置有影像拍攝用透鏡2807，所以可以實(shí)現(xiàn)可視電話。揚(yáng)聲器2803及麥克風(fēng)2804不局限于音頻通話，還可以進(jìn)行可視通話、錄音、再生等。再者，滑動(dòng)框體2800和框體2801而可以處于如圖14D那樣的展開(kāi)狀態(tài)和重疊狀態(tài)，所以可以實(shí)現(xiàn)適合于攜帯的小型化。外部連接端子2808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(gè)人計(jì)算機(jī)等的數(shù)據(jù)通信。另外，通過(guò)將記錄媒體插入到外部?jī)?chǔ)存槽2811中，可以對(duì)應(yīng)更大量數(shù)據(jù)的保存及移動(dòng)。另外，也可以是除了上述功能以外還具有紅外線通信功能、電視接收功能等的移動(dòng)電話。圖14E示出數(shù)碼攝像機(jī)，其包括主體3051、顯示部(A) 3057、取景器3053、操作開(kāi)關(guān)3054、顯示部(B) 3055以及電池3056等。通過(guò)將上述實(shí)施方式中的任ー實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部(A)3057及顯示部(B)3055，可以提供可靠性高的數(shù)碼攝像機(jī)。圖14F示出電視裝置的一例。在電視裝置中，框體9601組裝有顯示部9603。利用顯示部9603可以顯示映像。此外，在此示出利用支架9605支撐框體9601的結(jié)構(gòu)。通過(guò)將上述實(shí)施方式中的任ー實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部9603，可以提供可靠性高的電視裝置?？梢岳每蝮w9601具備的操作開(kāi)關(guān)或另行提供的遙控操作機(jī)進(jìn)行電視裝置的操作。此外，遙控操作機(jī)可以采用設(shè)置顯示部的結(jié)構(gòu)，該顯示部顯示從該遙控操作機(jī)輸出的信
o另外，電視裝置采用具備接收機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等的結(jié)構(gòu)?？梢岳媒邮諜C(jī)接收一般的電視廣播。再者，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器連接到有線或無(wú)線方式的通信網(wǎng)絡(luò)，從而也可以進(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。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而使用。實(shí)施例I 在本實(shí)施例中，對(duì)在根據(jù)所公開(kāi)的發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中使用的氧化鋁膜的作為阻擋膜的特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖15至圖18D示出其結(jié)果。作為評(píng)價(jià)方法，使用二次離子質(zhì)譜分析法(SIMS :Secondary Ion Mass Spectrometry)和熱脫附譜法(TDS :Thermal DesorptionSpectrometry)o首先，示出通過(guò)SMS分析進(jìn)行的評(píng)價(jià)。作為樣品，制造作為比較例的在玻璃襯底上通過(guò)濺射法形成有厚度IOOnm的氧化硅膜的比較例樣品A ;以及在玻璃襯底上通過(guò)濺射法形成有厚度IOOnm的氧化硅膜并在氧化硅膜上通過(guò)濺射法形成有厚度IOOnm的氧化鋁膜的實(shí)施例樣品A。在比較例樣品A及實(shí)施例樣品A中，氧化硅膜的成膜條件為如下作為靶材使用氧化硅(SiO2)靶材；玻璃襯底與靶材之間的距離為60mm ;壓カ為0. 4Pa ;電源功率為L(zhǎng) 5kff ；采用氧(氧流量為50SCCm)氣氛；以及襯底溫度為100°C。在實(shí)施例樣品A中，氧化鋁膜的成膜條件為如下作為靶材使用氧化鋁(Al2O3)靶材；玻璃襯底與靶材之間的距離為60mm ;壓カ為0. 4Pa ;電源功率為I. 5kff ;采用氬及氧(氬流量為25SCCm ;氧流量為25SCCm)氣氛；以及襯底溫度為250°C。對(duì)比較例樣品A及實(shí)施例樣品A進(jìn)行壓力鍋試驗(yàn)(PCT :Pressure Cooker Test)。在本實(shí)施例中，作為PCT試驗(yàn)，在溫度為130°C，濕度為85%，H2O (水)D20 (重水)=3:1氣氛，2. 3個(gè)大氣壓(0. 23MPa)的條件下將比較例樣品A及實(shí)施例樣品A保持100小吋。作為SIMS 分析，使用 SSDP (Substrate Side Depth Profile :襯底側(cè)深度分布圖)-SIMS來(lái)測(cè)定PCT試驗(yàn)前和PCT試驗(yàn)后的比較例樣品A及實(shí)施例樣品A的H原子及D(氘)元素的濃度。圖15A1示出比較例試樣A在PCT試驗(yàn)前通過(guò)SMS分析而得的H原子及D原子的濃度分布；圖15A2示出比較例試樣A在PCT試驗(yàn)后通過(guò)SMS分析而得的H原子及D原子的濃度分布。在圖15A1及15A2中，所預(yù)測(cè)的D原子濃度(Dexpected)分布是將D原子的存在比設(shè)為0. 015%并根據(jù)H原子的分布算出的D原子的濃度分布。因此，因PCT試驗(yàn)而混入到樣品中的D原子量為實(shí)際測(cè)定的D原子濃度(D profile)與所預(yù)測(cè)的D原子濃度(expected D)的差。圖15B1示出從實(shí)際測(cè)定的D原子濃度減去所預(yù)測(cè)的D原子濃度而得的PCT試驗(yàn)前的D原子的濃度分布；圖15B2示出從實(shí)際測(cè)定的D原子濃度減去所預(yù)測(cè)的D原子濃度而得的PCT試驗(yàn)后的D原子的濃度分布。同樣地，圖16A1示出實(shí)施例試樣A在PCT試驗(yàn)前通過(guò)SMS分析而得的H原子及D原子的濃度分布；圖16A2示出實(shí)施例試樣A在PCT試驗(yàn)后通過(guò)SIMS分析而得的H原子及D原子的濃度分布。此外，圖16B1示出從實(shí)際測(cè)定的D原子濃度減去所預(yù)測(cè)的D原子濃度而得的PCT試驗(yàn)前的D原子的濃度分布；圖16B2示出從實(shí)際測(cè)定的D原子濃度減去所預(yù)測(cè)的D原子濃度而得的PCT試驗(yàn)后的濃度分布。另外，本實(shí)施例的SMS分析結(jié)果都示出使用氧化硅膜的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行定量而得的結(jié)果。如圖15所示，在PCT試驗(yàn)前重疊的實(shí)際測(cè)定的D原子的濃度分布與所預(yù)測(cè)的D原子濃度分布在PCT試驗(yàn)后實(shí)際測(cè)定的D原子的濃度分布增大為高濃度，由此可知D原子混入到氧化硅膜中。因此，確認(rèn)到比較例樣品的氧化硅膜對(duì)來(lái)自外部的水分(H20、D20)具有低阻擋性。另ー方面，如圖16所示，在將氧化鋁膜層疊在氧化硅膜上的實(shí)施例樣品A中，即使、在PCT試驗(yàn)后也只觀察到稍微的D原子侵入到氧化鋁膜表面，而沒(méi)有觀察到D原子侵入到氧化鋁膜深度30nm左右以下的區(qū)域，并且沒(méi)有觀察到D原子侵入到氧化硅膜。由此，確認(rèn)到氧化鋁膜對(duì)來(lái)自外部的水分(H20、D2O)具有高阻擋性。接著，示出通過(guò)TDS分析進(jìn)行的評(píng)價(jià)。對(duì)于樣品，作為實(shí)施例樣品，制造在玻璃襯底上通過(guò)濺射法形成有厚度IOOnm的氧化硅膜并在氧化硅膜上通過(guò)濺射法形成有厚度20nm的氧化鋁膜的實(shí)施例樣品B。另外，作為比較例，制造如下比較例樣品B，即在通過(guò)TDS分析測(cè)定實(shí)施例樣品B之后，從實(shí)施例樣品B去除氧化鋁膜，來(lái)形成在玻璃襯底上只形成有氧化硅膜的比較例樣品B。在比較例樣品B及實(shí)施例樣品B中，氧化硅膜的成膜條件為如下作為靶材使用氧化硅(SiO2)靶材；玻璃襯底與靶材之間的距離為60mm ;壓カ為0. 4Pa ;電源功率為L(zhǎng) 5kff ；采用氧(氧流量為50SCCm)氣氛；以及襯底溫度為100°C。在實(shí)施例樣品B中，氧化鋁膜的成膜條件為如下作為靶材使用氧化鋁(Al2O3)靶材；玻璃襯底與靶材的之間距離為60mm ;壓カ為0. 4Pa ;電源功率為I. 5kff ;采用氬及氧(氬流量為25SCCm :氧流量為25SCCm)氣氛；以及襯底溫度為250°C。分別在300°C的熱處理、450°C的熱處理、600°C的熱處理的條件下，在氮?dú)夥障聦?duì)比較例樣品B及實(shí)施例樣品B進(jìn)行I小時(shí)的處理。對(duì)分別在未進(jìn)行熱處理、進(jìn)行300°C的熱處理、進(jìn)行450°C的熱處理或者進(jìn)行600°C的熱處理的4個(gè)條件下制造的比較例樣品B及實(shí)施例樣品B進(jìn)行TDS分析。圖17A至圖18D示出測(cè)定比較例樣品B及實(shí)施例樣品B而得到的M/z=32 (O2)的TDS分析結(jié)果，其中圖17A及圖18A示出對(duì)比較例樣品B及實(shí)施例樣品B未進(jìn)行熱處理時(shí)的TDS分析結(jié)果，圖17B及圖18B示出對(duì)比較例樣品B及實(shí)施例樣品B進(jìn)行300°C的熱處理時(shí)的TDS分析結(jié)果，圖17C及圖18C示出對(duì)比較例樣品B及實(shí)施例樣品B進(jìn)行450°C的熱處理時(shí)的TDS分析結(jié)果，而圖17D及圖18D示出對(duì)比較例樣品B及實(shí)施例樣品B進(jìn)行600°C時(shí)的熱處理的TDS分析結(jié)果。如圖17A至17D所示，作為比較例樣品B，在未進(jìn)行熱處理的圖17A中雖然觀察到從氧化硅膜釋放氧，但是在進(jìn)行了 300°C的熱處理的圖17B中氧釋放量大幅度地減少，而在進(jìn)行了 450°C的熱處理的圖17C及進(jìn)行了 600°C的熱處理的圖17D中氧釋放量為TDS測(cè)定的背景值以下。
根據(jù)圖17A至17D的結(jié)果可知，包含在氧化硅膜中的過(guò)剩的氧中的9成以上通過(guò)300°C的熱處理從氧化硅膜中釋放到外部，而包含在氧化硅膜中的幾乎所有過(guò)剩的氧通過(guò)450°C、600°C的熱處理釋放到氧化硅膜的外部。因此，可以確認(rèn)到氧化硅膜對(duì)氧具有低阻擋性。另ー方面，如圖18A至18D所示，在氧化硅膜上形成有氧化鋁膜的實(shí)施例樣品B中，即使是進(jìn)行了 300で、450で、600で的熱處理的樣品，也觀察到釋放出與未進(jìn)行熱處理的樣品同等的量的氧。根據(jù)圖18A至18D的結(jié)果可知，通過(guò)將氧化鋁膜形成在氧化硅膜上，即使進(jìn)行熱處理，包含在氧化硅膜中的過(guò)剩的氧也不容易釋放到外部，而是以相當(dāng)大的程度保持在氧化硅膜中含有過(guò)剩的氧的狀態(tài)。因此可以確認(rèn)到，氧化鋁膜對(duì)氧具有高阻擋性。
根據(jù)上述結(jié)果可以確認(rèn)到，氧化鋁膜對(duì)氫及水分具有阻擋性并對(duì)氧具有阻擋性，適合作為阻擋氫、水分及氧的阻擋膜。因此，可以將氧化鋁膜用作如下保護(hù)膜，該保護(hù)膜在包括非晶氧化物半導(dǎo)體層的晶體管的制造エ序中及制造之后防止成為變動(dòng)的主要原因的氫、水分等雜質(zhì)混入到非晶氧化物半導(dǎo)體層中并防止從非晶氧化物半導(dǎo)體層釋放氧。因此，由于氫、水分等雜質(zhì)沒(méi)有混入到所形成的非晶氧化物半導(dǎo)體層中，所以該非晶氧化物半導(dǎo)體層具有高純度，并且由于防止氧釋放，因此該非晶氧化物半導(dǎo)體層包括氧含量超過(guò)該非晶氧化物半導(dǎo)體的化學(xué)計(jì)量組成比的區(qū)域。因此，通過(guò)將該非晶氧化物半導(dǎo)體層用于晶體管，可以降低因氧缺陷而產(chǎn)生的晶體管的閾值電壓Vth的偏差并抑制閾值電壓的漂移。實(shí)施例2在本實(shí)施例中，對(duì)氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶狀態(tài)進(jìn)行觀察。作為樣品，制造實(shí)施例樣品Cl，即、在玻璃襯底上通過(guò)濺射法形成厚度300nm的氧化硅膜，在氧化硅膜上通過(guò)濺射法形成厚度IOOnm的In-Ga-Zn-O膜，且在In-Ga-Zn-O膜上通過(guò)濺射法形成厚度IOOnm的氧化鋁膜而得的樣品。氧化硅膜的成膜條件為如下作為靶材使用氧化硅(SiO2)靶材；玻璃襯底與靶材之間的距離為60mm ;壓カ為0. 4Pa ；RF電源功率為I. 5kff ;采用??！及氧(気流量為25sccm ;氧流量為25SCCm)氣氛；襯底溫度為100°C。此外，In-Ga-Zn-O膜的成膜條件為如下使用組成比為In2O3 =Ga2O3 =ZnO=I 1
2[摩爾比]的氧化物靶材；玻璃襯底與靶材之間的距離為60mm ;壓カ為0. 4Pa ；RF電源功率為0. 5kff ;采用氬及氧(氬流量為30SCCm ;氧流量為15SCCm)氣氛；襯底溫度為250°C。另外，以不暴露于大氣的方式連續(xù)地形成氧化硅膜及In-Ga-Zn-O膜，然后在減壓氣氛下，以400°C進(jìn)行30分鐘的熱處理(第一熱處理)。然后，在以下條件下形成氧化鋁膜。具體而言，作為靶材使用氧化鋁(Al2O3)靶材；玻璃襯底和靶材之間的距離為60mm ;壓カ為0. 4Pa ；RF電源功率為2. 5kff ;采用氬及氧(氬流量為25SCCm ;氧流量為25SCCm)氣氛；襯底溫度為250°C。接著，經(jīng)過(guò)實(shí)施例樣品Cl的氧化鋁膜而對(duì)In-Ga-Zn-O膜注入氧，來(lái)制造實(shí)施例樣品C2。在實(shí)施例樣品C2中，通過(guò)離子注入法，經(jīng)過(guò)氧化鋁膜對(duì)In-Ga-Zn-O膜注入氧(18O)離子。氧(18O)離子的注入條件設(shè)為加速電壓為SOkV ;劑量為I. OX IO16離子/cm2。
此外，在氮?dú)夥障乱?50°C對(duì)實(shí)施例樣品C2進(jìn)行I小時(shí)的熱處理(第二熱處理)，來(lái)制造實(shí)施例樣品C3。將通過(guò)上述エ序得到的實(shí)施例樣品Cl至C3的端面切割出，利用高分辨透射電子顯微鏡(日本日立高新技術(shù)公司制造，“ H9000-NAR”:TEM)在加速電壓為300kV的條件下觀察In-Ga-Zn-O膜的截面。圖19A至19C示出實(shí)施例樣品Cl至C3的TEM圖像。圖19A示出實(shí)施例樣品Cl的In-Ga-Zn-O膜與氧化鋁膜的界面的倍率為800萬(wàn)倍的TEM圖像。圖19B示出實(shí)施例樣品C2的In-Ga-Zn-O膜與氧化鋁膜的界面的倍率為800萬(wàn)倍的TEM圖像。圖19C示出實(shí)施例樣品C3的In-Ga-Zn-O膜與氧化鋁膜的界面的倍率為800萬(wàn)倍的TEM圖像。 因?yàn)樵趫D19A所示的In-Ga-Zn-O膜中可以觀察到晶格像，所以確認(rèn)到實(shí)施例樣品Cl具有結(jié)晶區(qū)域。另ー方面，在圖19B所示的氧注入處理之后的In-Ga-Zn-O膜中沒(méi)有觀察到在圖19A中觀察到的晶格像。此外，在圖19C所示的進(jìn)行氧注入處理及以450°C進(jìn)行熱處理之后的In-Ga-Zn-O膜中，與圖19B同樣地沒(méi)有觀察到晶格像。由此確認(rèn)到實(shí)施例樣品C3是非晶。由以上結(jié)果可以確認(rèn)到如下事實(shí)通過(guò)對(duì)具有結(jié)晶區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行氧注入，結(jié)晶區(qū)域成為非晶狀態(tài)，然后通過(guò)在450°C以下進(jìn)行熱處理，可維持非晶狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種晶體管的制造方法，包括如下步驟 形成非晶氧化物半導(dǎo)體層； 在所述非晶氧化物半導(dǎo)體層上以與其接觸的方式形成柵極絕緣層； 對(duì)所述非晶氧化物半導(dǎo)體層注入氧，以使所述非晶氧化物半導(dǎo)體層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域； 在所述柵極絕緣層上形成柵電極；以及 在所述柵電極上形成絕緣層，該絕緣層包括氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體管的制造方法，其中在形成所述柵極絕緣層之前進(jìn)行所述氧注入。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體管的制造方法，其中所述柵極絕緣層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體管的制造方法，還包括形成所述柵極絕緣層之前的所述非晶氧化物半導(dǎo)體層的第一熱處理，以在所述非晶氧化物半導(dǎo)體層中形成結(jié)晶區(qū)域，其中通過(guò)所述氧注入將所述結(jié)晶區(qū)域轉(zhuǎn)換為非晶結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶體管的制造方法，還包括形成所述絕緣層之后的所述非晶氧化物半導(dǎo)體層的第二熱處理，其中以維持所述非晶氧化物半導(dǎo)體層的所述非晶結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行所述第二熱處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體管的制造方法， 其中所述絕緣層包括第一層及所述第一層上的第二層， 所述第二層包括氧化鋁， 并且所述第一層包括除了氧化鋁之外的金屬氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的晶體管的制造方法，其中所述第一層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
8.一種晶體管的制造方法，包括如下步驟 形成氧化物半導(dǎo)體層，該氧化物半導(dǎo)體層具有結(jié)晶區(qū)域； 在所述氧化物半導(dǎo)體層上以與其接觸的方式形成柵極絕緣層； 對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體層注入氧，以將所述結(jié)晶區(qū)域轉(zhuǎn)換為包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域的非晶結(jié)構(gòu)； 在所述柵極絕緣層上形成柵電極；以及 在所述柵電極上形成絕緣層，該絕緣層包括氧化鋁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體管的制造方法，其中在形成所述柵極絕緣層之前進(jìn)行所述氧注入。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體管的制造方法，其中所述柵極絕緣層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體管的制造方法，還包括形成所述絕緣層之后的所述氧化物半導(dǎo)體層的熱處理，其中以維持所述氧化物半導(dǎo)體層的非晶結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行所述熱處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體管的制造方法， 其中所述絕緣層包括第一層及所述第一層上的第二層，所述第二層包括氧化鋁， 并且所述第一層包括除了氧化鋁之外的金屬氧化物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的晶體管的制造方法，其中所述第一層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
14.一種晶體管的制造方法，包括如下步驟 在襯底上形成柵電極； 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非晶氧化物半導(dǎo)體層； 對(duì)所述非晶氧化物半導(dǎo)體層注入氧，以使所述非晶氧化物半導(dǎo)體層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域；以及 在所述非晶氧化物半導(dǎo)體層上形成絕緣層，該絕緣層包括氧化鋁。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶體管的制造方法，其中在形成所述絕緣層之后進(jìn)行所述氧注入。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶體管的制造方法，其中所述柵極絕緣層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶體管的制造方法，還包括形成所述柵極絕緣層之前的所述非晶氧化物半導(dǎo)體層的第一熱處理，以在所述非晶氧化物半導(dǎo)體層中形成結(jié)晶區(qū)域，其中通過(guò)所述氧注入將所述結(jié)晶區(qū)域轉(zhuǎn)換為所述非晶結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的晶體管的制造方法，還包括形成所述絕緣層之后的所述非晶氧化物半導(dǎo)體層的第二熱處理，其中以維持所述非晶氧化物半導(dǎo)體層的所述非晶結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行所述第二熱處理。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶體管的制造方法， 其中所述絕緣層包括第一層及所述第一層上的第二層， 所述第二層包括氧化鋁， 并且所述第一層包括除了氧化鋁之外的金屬氧化物。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的晶體管的制造方法，其中所述第一層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
21.一種晶體管的制造方法，包括如下步驟 在襯底上形成柵電極； 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，該氧化物半導(dǎo)體層具有結(jié)晶區(qū)域； 對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體層注入氧，以將所述結(jié)晶區(qū)域轉(zhuǎn)換為包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域的非晶結(jié)構(gòu)；以及 在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成絕緣層，該絕緣層包括氧化鋁。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的晶體管的制造方法，其中在形成所述絕緣層之后進(jìn)行所述氧注入。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的晶體管的制造方法，其中所述柵極絕緣層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的晶體管的制造方法，還包括形成所述絕緣層之后的所述氧化物半導(dǎo)體層的熱處理，其中以維持所述氧化物半導(dǎo)體層的所述非晶結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行所述熱處理。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的晶體管的制造方法， 其中所述絕緣層包括第一層及所述第一層上的第二層， 所述第二層包括氧化鋁， 并且所述第一層包括除了氧化鋁之外的金屬氧化物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的晶體管的制造方法，其中所述第一層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
27.一種包括晶體管的半導(dǎo)體裝置，該晶體管包括 柵電極； 非晶氧化物半導(dǎo)體； 夾在所述柵電極和所述非晶氧化物半導(dǎo)體之間的柵極絕緣層；以及所述柵電極、所述非晶氧化物半導(dǎo)體及所述柵極絕緣層上的絕緣層，該絕緣層包括氧化鋁， 其中，所述非晶氧化物半導(dǎo)體包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述柵極絕緣層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述絕緣層包括第一層及所述第一層上的第二層， 所述第二層包括氧化鋁， 并且所述第一層包括除了氧化鋁之外的金屬氧化物。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一層包括具有超過(guò)化學(xué)計(jì)量的氧的區(qū)域。
31.一種包括權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供對(duì)使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置賦予穩(wěn)定的電特性并且可靠性高的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種半導(dǎo)體裝置，其包括具有包含超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的氧的區(qū)域的非晶氧化物半導(dǎo)體層，以及設(shè)置在該非晶氧化物半導(dǎo)體層上的氧化鋁膜。該非晶氧化物半導(dǎo)體層通過(guò)如下步驟形成對(duì)進(jìn)行了脫水或脫氫處理的結(jié)晶或非晶氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行氧注入處理，然后在設(shè)置有氧化鋁膜的狀態(tài)下進(jìn)行450℃以下的熱處理。
文檔編號(hào)H01L29/04GK102779854SQ20121013806
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者佐藤裕平, 吉岡杏子, 寺島真理, 山出直人, 肥塚純一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所