本發(fā)明涉及一種物體、方法或制造方法。此外，本發(fā)明涉及一種工序(process)、機(jī)器(machine)、產(chǎn)品(manufacture)或組成物(compositionofmatter)。本發(fā)明的一個(gè)方式尤其涉及一種氧化物半導(dǎo)體膜或者該氧化物半導(dǎo)體膜的制造方法。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種半導(dǎo)體裝置、顯示裝置、液晶顯示裝置、發(fā)光裝置、蓄電裝置、存儲(chǔ)裝置、它們的驅(qū)動(dòng)方法或它們的制造方法。

注意，在本說(shuō)明書(shū)等中，半導(dǎo)體裝置是指能夠通過(guò)利用半導(dǎo)體特性而工作的所有裝置。晶體管等半導(dǎo)體元件、半導(dǎo)體電路、運(yùn)算裝置及存儲(chǔ)裝置是半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式。攝像裝置、顯示裝置、液晶顯示裝置、發(fā)光裝置、電光裝置、發(fā)電裝置(包括薄膜太陽(yáng)能電池和有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池等)及電子設(shè)備也可以包括半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)：

在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了以in1-xga1+xo3(zno)m(-1≤x≤，m為自然數(shù))表示的同系物相(homologousseries)的存在。此外，在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了同系物相的固溶區(qū)域(solidsolutionrange)。例如，在m＝1時(shí)的同系物相的固溶區(qū)域中，x為-0.33至0.08的范圍內(nèi)，并且在m＝2時(shí)的同系物相的固溶區(qū)域中，x為-0.68至0.32的范圍內(nèi)。

另外，公開(kāi)了使用in-ga-zn類(lèi)氧化物半導(dǎo)體制造晶體管的技術(shù)(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

[參考文獻(xiàn)]

[專(zhuān)利文獻(xiàn)]

[專(zhuān)利文獻(xiàn)1]日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2007-96055號(hào)公報(bào)

[非專(zhuān)利文獻(xiàn)]

[非專(zhuān)利文獻(xiàn)1]m.nakamura，n.kimizuka，andt.mohri，“thephaserelationsinthein2o3-ga2zno4-znosystemat1350℃”，j.solidstatechem.，vol.93，1991，pp.298-315

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中示出inxznygazow的例子，并且記載有在x、y及z具有znga2o4附近的組成，即x、y及z具有(x，y，z)＝(0，1，2)附近的值的情況下，容易形成或混入尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。作為具有尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的化合物，已知有以ab2o4(a及b為金屬)表示的化合物。

但是，如果尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)形成在或混在in-ga-zn類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜中，包含該in-ga-zn類(lèi)氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體裝置(例如，晶體管)的電特性或可靠性則有可能受到尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的不良影響。

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一種新穎的氧化物半導(dǎo)體膜。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是使半導(dǎo)體裝置具有良好的電特性。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種可靠性高的半導(dǎo)體裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種具有新穎結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種具有新穎結(jié)構(gòu)的顯示裝置。

注意，這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。本發(fā)明的一個(gè)方式并不需要實(shí)現(xiàn)所有上述目的。另外，說(shuō)明書(shū)、附圖以及權(quán)利要求書(shū)等的記載中顯然存在上述目的以外的目的，可以從說(shuō)明書(shū)、附圖以及權(quán)利要求書(shū)等的記載中獲得上述目的以外的目的。

本發(fā)明的一個(gè)方式是一種包含in、m(m表示al、ga、y或sn)及zn的氧化物半導(dǎo)體膜，其中，該氧化物半導(dǎo)體膜具有in1+xm1-xo3(zno)y結(jié)構(gòu)(x滿足0＜x＜0.5，y大約為1)的固溶區(qū)域附近的組成。

在上述方式中，x優(yōu)選大約為0.33。

在上述方式中，優(yōu)選的是，氧化物半導(dǎo)體膜的原子數(shù)比為in:m:zn＝4:2:3附近，并且在in的比例為4的情況下，m的比例為1.5以上且2.5以下且zn的比例為2以上且4以下。

在上述方式中，優(yōu)選的是，氧化物半導(dǎo)體膜利用濺射裝置形成，濺射裝置包括多晶金屬氧化物靶材，多晶金屬氧化物靶材具有in:m:zn＝4:2:4.1附近的組成，并且在多晶金屬氧化物靶材的in的比例為4的情況下，m的比例為1.5以上且2.5以下且zn的比例為3.1以上且5.1以下。

在上述方式中，優(yōu)選的是，氧化物半導(dǎo)體膜包括結(jié)晶部，并且該結(jié)晶部具有c軸取向性。

在上述方式中，氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選包括氫濃度低于1×10²⁰atoms/cm³的區(qū)域。另外，在上述方式中，氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選包括in、m、zn及o原子的總和為99.97atomic％以上的區(qū)域。另外，在上述方式中，氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選包括fe、ni及si原子的總和低于0.03atomic％的區(qū)域。

本發(fā)明的其他的一個(gè)方式是一種包含in、m(m表示al、ga、y或sn)及zn的氧化物半導(dǎo)體膜，該氧化物半導(dǎo)體膜包括：第一氧化物半導(dǎo)體膜；以及第一氧化物半導(dǎo)體膜上的第二氧化物半導(dǎo)體膜，其中，第一氧化物半導(dǎo)體膜具有in1+xm1-xo3(zno)y結(jié)構(gòu)(x滿足0＜x＜0.5，y大約為1)的固溶區(qū)域附近的組成，并且，第二氧化物半導(dǎo)體膜包括具有in1+vm1-vo3(zno)w結(jié)構(gòu)(v滿足-0.2≤v＜0.2，w大約為1)的固溶區(qū)域附近的組成且銦原子的比例比第一氧化物半導(dǎo)體膜的銦原子的比例小的區(qū)域。

在上述方式中，優(yōu)選的是，x大約為0.33，并且v大約為0。

在上述方式中，優(yōu)選的是，第一氧化物半導(dǎo)體膜的原子數(shù)比為in:m:zn＝4:2:3附近，第二氧化物半導(dǎo)體膜的原子數(shù)比為in:m:zn＝1:1:1附近，并且在第一氧化物半導(dǎo)體膜的in的比例為4的情況下，m的比例為1.5以上且2.5以下且zn的比例為2以上且4以下。

在上述方式中，優(yōu)選的是，第一氧化物半導(dǎo)體膜及第二氧化物半導(dǎo)體膜利用濺射裝置形成，濺射裝置包括第一多晶金屬氧化物靶材及第二多晶金屬氧化物靶材，第一多晶金屬氧化物靶材具有in:m:zn＝4:2:4.1附近的組成，第二多晶金屬氧化物靶材具有in:m:zn＝1:1:1.2附近的組成，并且在第一多晶金屬氧化物靶材的in的比例為4的情況下，m的比例為1.5以上且2.5以下且zn的比例為3.1以上且5.1以下。

在上述方式中，優(yōu)選的是，第一氧化物半導(dǎo)體膜包括結(jié)晶部，并且該結(jié)晶部具有c軸取向性。

在上述方式中，第一氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選包括氫濃度低于1×10²⁰atoms/cm³的區(qū)域。另外，在上述方式中，第一氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選包括in、m、zn及o原子的總和為99.97atomic％以上的區(qū)域。另外，在上述方式中，第一氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選包括fe、ni及si原子的總和低于0.03atomic％的區(qū)域。

本發(fā)明的其他的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括：上述氧化物半導(dǎo)體膜中的任一個(gè)；接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的柵極絕緣膜；接觸于柵極絕緣膜的柵電極；電連接到氧化物半導(dǎo)體膜的源電極；以及電連接到氧化物半導(dǎo)體膜的漏電極。

本發(fā)明的其他的一個(gè)方式是一種顯示裝置，該顯示裝置包括：上述氧化物半導(dǎo)體膜中的任一個(gè)以及顯示元件。另外，本發(fā)明的其他的一個(gè)方式是一種顯示模塊，該顯示模塊包括該顯示裝置以及觸摸傳感器。另外，本發(fā)明的其他的一個(gè)方式是一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括：上述氧化物半導(dǎo)體膜中的任一個(gè)、上述半導(dǎo)體裝置、上述顯示裝置或上述顯示模塊；以及操作鍵或電池。

通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)方式能夠提供一種新穎的氧化物半導(dǎo)體膜。另外，通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)方式能夠使半導(dǎo)體裝置具有良好的電特性。另外，能夠提供一種可靠性高的半導(dǎo)體裝置。另外，能夠提供一種具有新穎結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。另外，能夠提供一種具有新穎結(jié)構(gòu)的顯示裝置。

注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。本發(fā)明的一個(gè)方式并不需要具有所有上述效果。另外，說(shuō)明書(shū)、附圖以及權(quán)利要求書(shū)等的記載中顯然存在上述效果以外的效果，可以從說(shuō)明書(shū)、附圖以及權(quán)利要求書(shū)等的記載中獲得上述效果以外的效果。

附圖說(shuō)明

圖1為說(shuō)明氧化物半導(dǎo)體膜的原子數(shù)比的圖；

圖2a和圖2b為相平衡狀態(tài)圖；

圖3為說(shuō)明靶材的原子數(shù)比與zn的殘留率的關(guān)系的圖；

圖4a至圖4d是caac-os的截面的cs校正高分辨率tem圖像以及caac-os的截面示意圖；

圖5a至圖5d是caac-os的平面的cs校正高分辨率tem圖像；

圖6a至圖6c示出caac-os及單晶氧化物半導(dǎo)體的通過(guò)xrd得到的結(jié)構(gòu)分析；

圖7a和圖7b是caac-os的電子衍射圖案；

圖8示出in-ga-zn氧化物的電子照射所引起的結(jié)晶部的變化；

圖9a至圖9c是說(shuō)明caac-os的沉積方法的圖；

圖10是說(shuō)明inmzno4的結(jié)晶的圖；

圖11a至圖11f是說(shuō)明caac-os的沉積方法的圖；

圖12a至圖12g是說(shuō)明粒子附著到顆粒的位置的圖；

圖13a至圖13g是說(shuō)明粒子附著到顆粒的位置的圖；

圖14a至圖14c是示出半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子的俯視圖及截面圖；

圖15a至圖15c是示出半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子的俯視圖及截面圖；

圖16a至圖16c是示出半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子的俯視圖及截面圖；

圖17a至圖17c是示出半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子的俯視圖及截面圖；

圖18a至圖18d是示出半導(dǎo)體裝置的例子的截面圖；

圖19a和圖19b是說(shuō)明能帶結(jié)構(gòu)的圖；

圖20a至圖20d是示出半導(dǎo)體裝置的例子的截面圖；

圖21a至圖21f是示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個(gè)例子的截面圖；

圖22a至圖22f是示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個(gè)例子的截面圖；

圖23a至圖23f是示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個(gè)例子的截面圖；

圖24a和圖24b是示出在氧化物半導(dǎo)體膜中移動(dòng)的氧的模型圖；

圖25a至圖25f是示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個(gè)例子的截面圖；

圖26a至圖26f是示出半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個(gè)例子的截面圖；

圖27a和圖27b是說(shuō)明濺射裝置的圖；

圖28a和圖28b是說(shuō)明濺射裝置的圖；

圖29a是說(shuō)明濺射裝置的圖，并且圖29b和圖29c是示出濺射靶材附近的電位分布的圖；

圖30是說(shuō)明濺射裝置的圖；

圖31是說(shuō)明濺射裝置的圖；

圖32a和圖32b是說(shuō)明濺射裝置的圖；

圖33是示出沉積裝置的一個(gè)例子的俯視圖；

圖34a至圖34c是示出沉積裝置的一個(gè)例子的截面圖；

圖35a至圖35c是說(shuō)明顯示裝置的方框圖及電路圖；

圖36a和圖36b是示出觸摸面板的一個(gè)例子的透視圖；

圖37a和圖37b是示出顯示裝置的例子的截面圖；

圖38是示出觸摸傳感器的一個(gè)例子的截面圖；

圖39a和圖39b是示出觸摸面板的一個(gè)例子的截面圖；

圖40a和圖40b是觸摸傳感器的方框圖及時(shí)序圖；

圖41是觸摸傳感器的電路圖；

圖42是說(shuō)明顯示模塊的圖；

圖43a至圖43g是說(shuō)明電子設(shè)備的圖；

圖44a和圖44b是顯示裝置的透視圖；

圖45是說(shuō)明沉積裝置的結(jié)構(gòu)的圖；

圖46示出實(shí)施例的樣品的xrd結(jié)果；

圖47a和圖47b是實(shí)施例的樣品的截面tem圖像；

圖48是示出實(shí)施例的樣品的測(cè)定坐標(biāo)的圖；

圖49示出實(shí)施例的樣品的xrd結(jié)果；

圖50示出實(shí)施例的樣品的xrd結(jié)果；

圖51示出實(shí)施例的樣品的xrd結(jié)果；

圖52示出實(shí)施例的樣品的xrd結(jié)果；

圖53示出實(shí)施例的樣品的xrd結(jié)果；

圖54示出實(shí)施例的樣品的sims結(jié)果；

圖55a和圖55b示出實(shí)施例的晶體管的id-vg特性；

圖56示出實(shí)施例的晶體管的柵極bt應(yīng)力測(cè)試結(jié)果；

圖57a至圖57c示出實(shí)施例的晶體管的id-vg特性；

圖58a和圖58b是實(shí)施例的晶體管的截面tem圖像；

圖59示出實(shí)施例的晶體管的id-vg特性；

圖60示出實(shí)施例的晶體管的柵極bt應(yīng)力測(cè)試結(jié)果；

圖61a和圖61b示出實(shí)施例的晶體管的id-vd特性。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。注意，實(shí)施方式可以被變換為各種各樣的形式。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)，就是在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的條件下，其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以以多個(gè)不同形式來(lái)實(shí)施。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式及實(shí)施例所記載的內(nèi)容中。

在附圖中，為便于清楚地說(shuō)明，有時(shí)夸大表示大小、層的厚度或區(qū)域。因此，本發(fā)明并不一定限定于上述尺寸。此外，在附圖中，示意性地示出理想的例子，因此本發(fā)明不局限于附圖所示的形狀或數(shù)值等。

本說(shuō)明書(shū)所使用的“第一”、“第二”、“第三”等序數(shù)詞是為了避免構(gòu)成要素的混淆而附加的，而不是為了在數(shù)目方面上進(jìn)行限定的。

在本說(shuō)明書(shū)中，為了方便起見(jiàn)，使用“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示配置的詞句以參照附圖說(shuō)明構(gòu)成要素的位置關(guān)系。另外，構(gòu)成要素的位置關(guān)系根據(jù)描述各構(gòu)成要素的方向適當(dāng)?shù)馗淖?。因此，不局限于本說(shuō)明書(shū)中所說(shuō)明的詞句，根據(jù)情況可以適當(dāng)?shù)馗鼡Q。

在本說(shuō)明書(shū)等中，晶體管是指至少包括柵極、漏極以及源極這三個(gè)端子的元件。晶體管在漏極(漏極端子、漏區(qū)域或漏電極)與源極(源極端子、源區(qū)域或源電極)之間具有溝道區(qū)域，并且電流能夠流過(guò)漏極、溝道區(qū)域以及源極。注意，在本說(shuō)明書(shū)等中，溝道區(qū)域是指電流主要流過(guò)的區(qū)域。

另外，在使用極性不同的晶體管的情況或電路工作中的電流方向變化的情況等下，源極及漏極的功能有時(shí)互相調(diào)換。因此，在本說(shuō)明書(shū)等中，“源極”和“漏極”可以互相調(diào)換。

在本說(shuō)明書(shū)等中，“電連接”包括通過(guò)“具有某種電作用的元件”連接的情況。在此，“具有某種電作用的元件”只要可以進(jìn)行連接對(duì)象間的電信號(hào)的授受，就對(duì)其沒(méi)有特別的限制。例如，“具有某種電作用的元件”不僅包括電極和布線，而且還包括晶體管等開(kāi)關(guān)元件、電阻元件、電感器、電容元件、其他具有各種功能的元件等。

在本說(shuō)明書(shū)等中，“氧氮化硅膜”是指在其組成中含氧量多于含氮量的膜，而“氮氧化硅膜”是指在其組成中含氮量多于含氧量的膜。

注意，在本說(shuō)明書(shū)等中，當(dāng)利用附圖說(shuō)明發(fā)明的結(jié)構(gòu)時(shí)有時(shí)表示相同的部分的符號(hào)在不同的附圖中共同使用。

在本說(shuō)明書(shū)等中，“平行”是指兩條直線形成的角度為-10°以上且10°以下的狀態(tài)。因此，也包括該角度為-5°以上且5°以下的狀態(tài)?！按笾缕叫小笔侵竷蓷l直線形成的角度為-30°以上且30°以下的狀態(tài)。另外，“垂直”是指兩條直線形成的角度為80°以上且100°以下的狀態(tài)。因此也包括85°以上且95°以下的角度的狀態(tài)?！按笾麓怪薄笔侵竷蓷l直線形成的角度為60°以上且120°以下的狀態(tài)。

另外，在本說(shuō)明書(shū)等中，根據(jù)情況，可以互相調(diào)換“膜”和“層”。例如，有時(shí)可以將“導(dǎo)電層”變換為“導(dǎo)電膜”。此外，有時(shí)可以將“絕緣膜”變換為“絕緣層”。

注意，例如當(dāng)導(dǎo)電性充分低時(shí)，有時(shí)即使表示為“半導(dǎo)體”也具有“絕緣體”的特性。此外，“半導(dǎo)體”和“絕緣體”的邊境不太清楚，因此有時(shí)不能精確地區(qū)別。由此，有時(shí)可以將本說(shuō)明書(shū)所記載的“半導(dǎo)體”換稱為“絕緣體”。同樣地，有時(shí)可以將本說(shuō)明書(shū)所記載的“絕緣體”換稱為“半導(dǎo)體”。

實(shí)施方式1

在本實(shí)施方式中，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行說(shuō)明。

本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜包含銦(in)、m(m表示al、ga、y或sn)及鋅(zn)。具體而言，m優(yōu)選為鎵(ga)。以下，以m為ga進(jìn)行說(shuō)明。

當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜包含in時(shí)，例如其載流子遷移率(電子遷移率)得到提高。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜包含ga時(shí)，例如氧化物半導(dǎo)體膜的能隙(eg)變大。ga是與氧的鍵能高的元素，ga與氧的鍵能比in與氧的鍵能高。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜包含zn時(shí)，氧化物半導(dǎo)體膜容易晶化。

在此，參照?qǐng)D1至圖13g對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行說(shuō)明。

<1-1.相平衡狀態(tài)圖>

圖1為示出本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜的原子數(shù)比的相平衡狀態(tài)圖的一個(gè)例子。

圖1示出本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜所包含的in、m及zn的原子數(shù)比的優(yōu)選的范圍。注意，在圖1中不示出氧原子的比例。

本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜包含in、m及zn，其具有in1+xm1-xo3(zno)y結(jié)構(gòu)(x滿足0＜x＜0.5，y大約為1)的固溶區(qū)域附近的組成。換而言之，本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜具有圖1所示的區(qū)域11附近的組成。

作為本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜的成膜方法，例如可以舉出濺射法、脈沖激光沉積(pld)法、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)法、熱cvd(chemicalvapordeposition)法、ald(atomiclayerdeposition)法、真空蒸鍍法等。作為熱cvd法的例子，可以舉出mocvd(metalorganicchemicalvapordeposition：有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積)法。本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜在使用濺射裝置形成時(shí)，即使在大面積玻璃襯底等上也可以均勻地進(jìn)行成膜，所以尤其優(yōu)選的。

在此，使用圖2a和圖2b說(shuō)明相平衡狀態(tài)圖中的各元素的原子數(shù)比。圖2a和圖2b示出以x、y及z為頂點(diǎn)的正三角形以及作為坐標(biāo)點(diǎn)的例子的坐標(biāo)點(diǎn)r(4:2:1)。在此，各頂點(diǎn)分別表示元素x、y及z。各個(gè)原子的比例越近于各頂點(diǎn)越高，越遠(yuǎn)于各頂點(diǎn)越低。如圖2a所示，各個(gè)原子的比例被表示為坐標(biāo)點(diǎn)與三角形的頂點(diǎn)的對(duì)邊之間的垂線的長(zhǎng)度。例如，元素x的原子的比例被表示為坐標(biāo)點(diǎn)與頂點(diǎn)x的對(duì)邊即邊yz之間的垂線21的長(zhǎng)度。因此，圖2a和圖2b所示的坐標(biāo)r表示元素x、元素y及元素z的原子數(shù)比為垂線21、垂線22及垂線23的長(zhǎng)度的比例，即x:y:z＝4:2:1。另外，將經(jīng)過(guò)頂點(diǎn)x和坐標(biāo)點(diǎn)r的直線與邊yz交叉的點(diǎn)稱為γ。此時(shí)，當(dāng)線yγ的長(zhǎng)度與線γz的長(zhǎng)度的比例為yγ:γz時(shí)，yγ:γz相當(dāng)于(元素z的原子數(shù)):(元素y的原子數(shù))。

如圖2b所示，劃經(jīng)過(guò)坐標(biāo)點(diǎn)r并分別與三角形的三個(gè)邊平行的三條直線。此時(shí)，使用三條直線與三個(gè)邊的交點(diǎn)，如圖2b所示那樣表示x、y及z。

如非專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載，已知作為包含in、元素m及zn的氧化物之一存在以inmo3(zno)m(m為自然數(shù))表示的同系物相(同系物系)。圖1中的以粗直線表示的區(qū)域已知在將in2o3、m2o3及zno的粉末混合并以1350℃的溫度焙燒的情況下有可能為單一相的固溶區(qū)域。

更具體而言，在圖1所示的相平衡狀態(tài)圖中，虛線表示in:m:zn＝(1+α):(1-α):1結(jié)構(gòu)(α滿足-1≤α≤1)的固溶區(qū)域、in:m:zn＝(1+α):(1-α):2結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域、in:m:zn＝(1+α):(1-α):3結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域、in:m:zn＝(1+α):(1-α):4結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域及in:m:zn＝(1+α):(1-α):5結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域。點(diǎn)劃線表示滿足in:m＝1:1、in:m＝1:2、in:m＝1:3、in:m＝1:7、in:m＝2:1、in:m＝3:1及in:m＝5:1的原子數(shù)比的線。

圖1的方形符號(hào)所示的坐標(biāo)相當(dāng)于已知容易混入尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的組成，即znm2o4。圖1的黑色圓圈符號(hào)所示的坐標(biāo)a相當(dāng)于in:m:zn＝1.33:0.67:1(大致為in:m:zn＝4:2:3)的組成。圖1的三角形符號(hào)所示的坐標(biāo)b相當(dāng)于in:m:zn＝1:1:1的組成。圖1所示的雙點(diǎn)劃線為連接表示in的坐標(biāo)與表示znm2o4的坐標(biāo)的直線。圖1所示的區(qū)域12為容易混入尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域。

在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，圖1所示的in:m:zn＝(1+α):(1-α):1結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域、in:m:zn＝(1+α):(1-α):2結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域、in:m:zn＝(1+α):(1-α):3結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域、in:m:zn＝(1+α):(1-α):4結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域及in:m:zn＝(1+α):(1-α):5結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域是在將in2o3、m2o3及zno的粉末混合并以1350℃的溫度焙燒時(shí)的平衡狀態(tài)下獲得的結(jié)果。

另一方面，使用濺射裝置等形成的氧化物半導(dǎo)體膜在不進(jìn)行高溫(例如，1000℃以上且1500℃以下)的熱處理時(shí)有可能處于亞平衡狀態(tài)。在此情況下，即使稍微超出非專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的有可能獲得單一相的固溶區(qū)域的范圍，也有可能獲得單一相。

另外，當(dāng)in:m:zn＝(1+α):(1-α):1結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域的坐標(biāo)接近區(qū)域12所示的容易混入尖晶石相的區(qū)域時(shí)，有時(shí)形成具有尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜，而不能形成單一相(例如，同系物相)的氧化物半導(dǎo)體膜。

另外，在其原子數(shù)比大幅度超出in:m:zn＝(1+α):(1-α):1結(jié)構(gòu)的固溶區(qū)域，即示出單一相的化學(xué)計(jì)量比的情況下，有時(shí)在氧化物半導(dǎo)體膜中多個(gè)結(jié)晶結(jié)構(gòu)共存(例如，二相共存、三相共存等)。當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體膜中多個(gè)結(jié)晶結(jié)構(gòu)共存時(shí)，在不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)之間形成晶界(grainboundary)，會(huì)導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體膜的電特性或者可靠性的下降。此外，當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體膜中多個(gè)結(jié)晶結(jié)構(gòu)共存時(shí)，有可能導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性的偏差。

因此，本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選具有示出單一相(特別是同系物相)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。

因此，在本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜中，通過(guò)將其組成設(shè)定為in1+xm1-xo3(zno)y結(jié)構(gòu)(x滿足0＜x＜0.5，y大約為1)的固溶區(qū)域附近，來(lái)使含in的比例多于m，由此可以使其組成遠(yuǎn)離區(qū)域12所示的容易混入尖晶石相的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)示出單一相的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。此外，通過(guò)增加in的含量，可以提高氧化物半導(dǎo)體膜的載流子遷移率(電子遷移率)。

本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜在in1+xm1-xo3(zno)y結(jié)構(gòu)(x滿足0＜x＜0.5，y大約為1)的固溶區(qū)域附近的組成中尤其優(yōu)選具有圖1的黑色圓圈符號(hào)所示的坐標(biāo)a(in:m:zn＝1.33:0.67:1(大致為in:m:zn＝4:2:3))附近的組成。

在本說(shuō)明書(shū)等中，“附近”是指某個(gè)金屬元素m的原子的比例的±1的范圍，優(yōu)選為±0.5的范圍。例如，在氧化物半導(dǎo)體膜的組成為in:ga:zn＝4:2:3的附近的情況下，ga的比例為1以上且3以下(1≤ga≤3)且zn的比例為2以上且4以下(2≤zn≤4)，優(yōu)選為ga的比例為1.5以上且2.5以下(1.5≤ga≤2.5)且zn的比例為2以上且4以下(2≤zn≤4)即可。另外，在本說(shuō)明書(shū)等中，“大約”是指某個(gè)數(shù)值的±0.2的范圍。例如，“大約為1”表示0.8以上且1.2以下。

另外，當(dāng)利用濺射裝置形成氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，有時(shí)形成其原子數(shù)比與靶材的原子數(shù)比稍微不同的膜。尤其是，根據(jù)沉積時(shí)的襯底溫度，沉積膜中的zn原子的比例有可能小于靶材中的zn原子的比例。因此，本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜在其范疇內(nèi)包括其原子數(shù)比與靶材的原子數(shù)比稍微不同的氧化物半導(dǎo)體膜。注意，作為在濺射裝置中使用的靶材，優(yōu)選使用多晶金屬氧化物靶材。

在此，說(shuō)明調(diào)查包含in、ga及zn的靶材與使用該靶材通過(guò)濺射法獲得的氧化物半導(dǎo)體膜之間的原子數(shù)比的關(guān)系的結(jié)果。表1示出在調(diào)查中所使用的靶材的原子數(shù)比與通過(guò)濺射法獲得的氧化物半導(dǎo)體膜的原子數(shù)比。作為靶材使用多晶金屬氧化物靶材。

[表1]

沉積條件為如下：沉積氣體為氬及氧，氧流量比為33％。氧流量比由氧流量/(氧流量+氬流量)×100[％]表示。壓力為0.4pa至0.7pa，襯底溫度為200℃至300℃，電源功率為0.5kw(dc)。作為沉積裝置，使用平行板型濺射裝置。

表1所示的膜的原子數(shù)比是使用icp-ms(inductivelycoupledplasmamassspectrometry)進(jìn)行評(píng)價(jià)而獲得的值。另外，表1中的膜的原子數(shù)比是以in為1或3而標(biāo)準(zhǔn)化，并算出ga及zn而獲得的值。

從表1所示的結(jié)果可知，in及ga的膜中的原子數(shù)比與靶材中的原子數(shù)比的差異不大。另一方面，zn的膜中的原子數(shù)比與靶材中的原子數(shù)比的差異很大。

確認(rèn)靶材的原子數(shù)比與膜中的zn的殘留率的關(guān)系。圖3示出靶材的原子數(shù)比與zn的殘留率的關(guān)系。圖3中的數(shù)字表示表1所示的靶材的in:ga:zn的原子數(shù)比。在圖3中，縱軸所示的zn(film)表示用in、ga及zn的原子的比例的總和除以沉積之后的膜中的zn原子的比例而獲得的值，縱軸所示的zn(target)表示用靶材的in、ga及zn的原子的比例的總和除以靶材中的zn原子的比例而獲得的值。另外，在圖3中，縱軸所示的zn(film)/zn(target)×100表示氧化物半導(dǎo)體膜的zn的殘留率。另外，在圖3中，橫軸所示的zn(film)/ga(film)表示用沉積之后的膜中的ga原子的比例除以沉積之后的膜中的zn原子的比例而獲得的值。

從圖3所示的結(jié)果可知，膜中的zn對(duì)ga的原子數(shù)比(zn(film)/ga(film))與zn的殘留率(zn(film)/zn(target)×100)之間有良好的相關(guān)關(guān)系。換而言之，zn對(duì)ga的比例越小，zn的殘留率越低。

另外，從圖3所示的結(jié)果可知，通過(guò)濺射法獲得的氧化物半導(dǎo)體膜的zn的殘留率為50％以上且90％以下。換而言之，沉積之后的氧化物半導(dǎo)體膜的zn的原子的比例有時(shí)比靶材的原子數(shù)比少得多。

例如，當(dāng)想要獲得in:ga:zn＝4:2:3的組成的氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，在靶材的組成中，圖3中的橫軸的zn(film)/ga(film)的值需要為1.5。當(dāng)zn(film)/ga(film)為1.5時(shí)，zn的殘留率大致為74％，因此，將靶材的組成優(yōu)選設(shè)定為in:ga:zn＝4:2:4.1附近。

本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選為后述的caac-os。另外，caac-os尤其優(yōu)選不具有尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。例如，通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行x射線衍射(xrd：x-raydiffraction)分析，可以評(píng)價(jià)該氧化物半導(dǎo)體膜中的尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。

<1-2.氧化物半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)>

接著，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜所包含的氧化物半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。

氧化物半導(dǎo)體被分為單晶氧化物半導(dǎo)體和非單晶氧化物半導(dǎo)體。作為非單晶氧化物半導(dǎo)體有caac-os(c-axisalignedcrystallineoxidesemiconductor：c軸取向結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體)、多晶氧化物半導(dǎo)體、nc-os(nanocrystallineoxidesemiconductor：納米晶氧化物半導(dǎo)體)、a-likeos(amorphouslikeoxidesemiconductor)以及非晶氧化物半導(dǎo)體等。

從其他觀點(diǎn)看來(lái)，氧化物半導(dǎo)體被分為非晶氧化物半導(dǎo)體和結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體。作為結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體有單晶氧化物半導(dǎo)體、caac-os、多晶氧化物半導(dǎo)體以及nc-os等。

作為非晶結(jié)構(gòu)的定義，一般而言，已知：它處于亞穩(wěn)態(tài)并沒(méi)有被固定化，具有各向同性而不具有不均勻結(jié)構(gòu)。另外，也可以換句話說(shuō)為非晶結(jié)構(gòu)的鍵角不固定，具有短程有序，而不具有長(zhǎng)程有序。

從相反的觀點(diǎn)來(lái)看，不能將實(shí)質(zhì)上穩(wěn)定的氧化物半導(dǎo)體稱為完全非晶(completelyamorphous)氧化物半導(dǎo)體。另外，不能將不具有各向同性(例如，在微小區(qū)域中具有周期結(jié)構(gòu))的氧化物半導(dǎo)體稱為完全非晶氧化物半導(dǎo)體。注意，a-likeos在微小區(qū)域中具有周期結(jié)構(gòu)，但是同時(shí)具有空洞(也稱為void)，并具有不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。因此，a-likeos在物性上近乎于非晶氧化物半導(dǎo)體。

[caac-os]

首先，對(duì)caac-os進(jìn)行說(shuō)明。

caac-os是包含多個(gè)c軸取向的結(jié)晶部(也稱為顆粒)的氧化物半導(dǎo)體之一。

在利用透射電子顯微鏡(tem：transmissionelectronmicroscope)觀察所得到的caac-os的明視場(chǎng)圖像與衍射圖案的復(fù)合分析圖像(也稱為高分辨率tem圖像)中，觀察到多個(gè)顆粒。然而，在高分辨率tem圖像中，觀察不到顆粒與顆粒之間的明確的邊界，即晶界(grainboundary)。因此，可以說(shuō)在caac-os中，不容易發(fā)生起因于晶界的電子遷移率的降低。

下面，對(duì)利用tem觀察的caac-os進(jìn)行說(shuō)明。圖4a示出從大致平行于樣品面的方向觀察所得到的caac-os的截面的高分辨率tem圖像。利用球面像差校正(sphericalaberrationcorrector)功能得到高分辨率tem圖像。將利用球面像差校正功能所得到的高分辨率tem圖像特別稱為cs校正高分辨率tem圖像。例如可以使用日本電子株式會(huì)社制造的原子分辨率分析型電子顯微鏡jem-arm200f得到cs校正高分辨率tem圖像。

圖4b示出將圖4a中的區(qū)域(1)放大的cs校正高分辨率tem圖像。由圖4b可以確認(rèn)到在顆粒中金屬原子排列為層狀。各金屬原子層具有反映了形成caac-os膜的表面(也稱為被形成面)或caac-os膜的頂面的凸凹的配置并以平行于caac-os的被形成面或頂面的方式排列。

如圖4b所示，caac-os具有特有的原子排列。圖4c是以輔助線示出特有的原子排列的圖。由圖4b和圖4c可知，一個(gè)顆粒的尺寸為1nm以上且3nm以下左右，由顆粒與顆粒之間的傾斜產(chǎn)生的空隙的尺寸為0.8nm左右。因此，也可以將顆粒稱為納米晶(nc：nanocrystal)。另外，可以將caac-os稱為具有canc(c-axisalignednanocrystals：c軸取向納米晶)的氧化物半導(dǎo)體。

在此，根據(jù)cs校正高分辨率tem圖像，將襯底5120上的caac-os的顆粒5100的配置示意性地表示為堆積磚塊或塊體的結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D4d)。在圖4c中觀察到的在顆粒與顆粒之間產(chǎn)生傾斜的部分相當(dāng)于圖4d所示的區(qū)域5161。

圖5a示出從大致垂直于樣品面的方向觀察所得到的caac-os的平面的cs校正高分辨率tem圖像。圖5b、圖5c和圖5d分別示出將圖5a中的區(qū)域(1)、區(qū)域(2)和區(qū)域(3)放大的cs校正高分辨率tem圖像。由圖5b、圖5c和圖5d可知在顆粒中金屬原子排列為三角形狀、四角形狀或六角形狀。但是，在不同的顆粒之間金屬原子的排列沒(méi)有規(guī)律性。

接著，說(shuō)明使用xrd裝置進(jìn)行分析的caac-os。例如，當(dāng)利用out-of-plane法分析包含ingazno4結(jié)晶的caac-os的結(jié)構(gòu)時(shí)，如圖6a所示，在衍射角(2θ)為31°附近時(shí)常出現(xiàn)峰值。由于該峰值來(lái)源于ingazno4結(jié)晶的(009)面，由此可知caac-os中的結(jié)晶具有c軸取向性，并且c軸朝向大致垂直于被形成面或頂面的方向。

注意，當(dāng)利用out-of-plane法分析caac-os的結(jié)構(gòu)時(shí)，除了2θ為31°附近的峰值以外，有時(shí)在2θ為36°附近時(shí)也出現(xiàn)峰值。2θ為36°附近的峰值表示caac-os中的一部分包含不具有c軸取向性的結(jié)晶。優(yōu)選的是，在利用out-of-plane法分析的caac-os的結(jié)構(gòu)中，在2θ為31°附近時(shí)出現(xiàn)峰值而在2θ為36°附近時(shí)不出現(xiàn)峰值。

另一方面，當(dāng)利用從大致垂直于c軸的方向使x射線入射到樣品的in-plane法分析caac-os的結(jié)構(gòu)時(shí)，在2θ為56°附近時(shí)出現(xiàn)峰值。該峰值來(lái)源于ingazno4結(jié)晶的(110)面。在caac-os中，即使將2θ固定為56°附近并在以樣品面的法線向量為軸(φ軸)旋轉(zhuǎn)樣品的條件下進(jìn)行分析(φ掃描)，也如圖6b所示的那樣觀察不到明確的峰值。相比之下，在ingazno4的單晶氧化物半導(dǎo)體中，在將2θ固定為56°附近來(lái)進(jìn)行φ掃描時(shí)，如圖6c所示的那樣觀察到來(lái)源于相等于(110)面的結(jié)晶面的六個(gè)峰值。因此，由使用xrd的結(jié)構(gòu)分析可以確認(rèn)到caac-os中的a軸和b軸的取向沒(méi)有規(guī)律性。

接著，說(shuō)明利用電子衍射進(jìn)行分析的caac-os。例如，當(dāng)對(duì)包含ingazno4結(jié)晶的caac-os在平行于樣品面的方向上入射束徑為300nm的電子射線時(shí)，可能會(huì)獲得圖7a所示的衍射圖案(也稱為選區(qū)透射電子衍射圖案)。在該衍射圖案中，包含起因于ingazno4結(jié)晶的(009)面的斑點(diǎn)。因此，由電子衍射也可知caac-os所包含的顆粒具有c軸取向性，并且c軸朝向大致垂直于被形成面或頂面的方向。另一方面，圖7b示出對(duì)相同的樣品在垂直于樣品面的方向上入射束徑為300nm的電子射線時(shí)的衍射圖案。由圖7b觀察到環(huán)狀的衍射圖案。因此，由電子衍射也可知caac-os所包含的顆粒的a軸和b軸不具有取向性。可以認(rèn)為圖7b中的第一環(huán)起因于ingazno4結(jié)晶的(010)面和(100)面等。另外，可以認(rèn)為圖7b中的第二環(huán)起因于(110)面等。

如上所述，caac-os是結(jié)晶性高的氧化物半導(dǎo)體。因?yàn)檠趸锇雽?dǎo)體的結(jié)晶性有時(shí)因雜質(zhì)的混入或缺陷的生成等而降低，所以可以說(shuō)caac-os是雜質(zhì)或缺陷(氧缺陷等)少的氧化物半導(dǎo)體。

此外，雜質(zhì)是指氧化物半導(dǎo)體的主要成分以外的元素，諸如氫、碳、硅和過(guò)渡金屬元素。例如，與氧的鍵合力比構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體的金屬元素強(qiáng)的硅等元素會(huì)奪取氧化物半導(dǎo)體中的氧，由此打亂氧化物半導(dǎo)體的原子排列，導(dǎo)致結(jié)晶性下降。另外，由于鐵或鎳等重金屬、氬、二氧化碳等的原子半徑(或分子半徑)大，所以會(huì)打亂氧化物半導(dǎo)體的原子排列，導(dǎo)致結(jié)晶性下降。

當(dāng)氧化物半導(dǎo)體包含雜質(zhì)或缺陷時(shí)，其特性有時(shí)因光或熱等會(huì)發(fā)生變動(dòng)。包含于氧化物半導(dǎo)體的雜質(zhì)有時(shí)會(huì)成為載流子陷阱或載流子發(fā)生源。另外，氧化物半導(dǎo)體中的氧缺陷有時(shí)會(huì)成為載流子陷阱或因俘獲氫而成為載流子發(fā)生源。

雜質(zhì)及氧缺陷少的caac-os是載流子密度低的氧化物半導(dǎo)體(具體而言，可以使載流子密度小于8×10¹¹/cm³，優(yōu)選小于1×10¹¹/cm³，更優(yōu)選小于1×10¹⁰/cm³，且是1×10^-9/cm³以上)。將這樣的氧化物半導(dǎo)體稱為高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體。caac-os的雜質(zhì)濃度和缺陷態(tài)密度低。即，可以說(shuō)caac-os是具有穩(wěn)定特性的氧化物半導(dǎo)體。

[nc-os]

接著說(shuō)明nc-os。

在nc-os的高分辨率tem圖像中有能夠觀察到結(jié)晶部的區(qū)域和觀察不到明確的結(jié)晶部的區(qū)域。nc-os所包含的結(jié)晶部的尺寸大多為1nm以上且10nm以下或1nm以上且3nm以下。注意，有時(shí)將其結(jié)晶部的尺寸大于10nm且是100nm以下的氧化物半導(dǎo)體稱為微晶氧化物半導(dǎo)體。例如，在nc-os的高分辨率tem圖像中，有時(shí)無(wú)法明確地觀察到晶界。注意，納米晶的來(lái)源有可能與caac-os中的顆粒相同。因此，下面有時(shí)將nc-os的結(jié)晶部稱為顆粒。

在nc-os中，微小的區(qū)域(例如1nm以上且10nm以下的區(qū)域，特別是1nm以上且3nm以下的區(qū)域)中的原子排列具有周期性。另外，nc-os在不同的顆粒之間觀察不到結(jié)晶取向的規(guī)律性。因此，在膜整體中觀察不到取向性。所以，有時(shí)nc-os在某些分析方法中與a-likeos或非晶氧化物半導(dǎo)體沒(méi)有差別。例如，當(dāng)利用使用其束徑比顆粒大的x射線的out-of-plane法對(duì)nc-os進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，檢測(cè)不到表示結(jié)晶面的峰值。在使用其束徑比顆粒大(例如，50nm以上)的電子射線對(duì)nc-os進(jìn)行電子衍射時(shí)，觀察到類(lèi)似光暈圖案的衍射圖案。另一方面，在使用其束徑近于顆?；蛘弑阮w粒小的電子射線對(duì)nc-os進(jìn)行納米束電子衍射時(shí)，觀察到斑點(diǎn)。另外，在nc-os的納米束電子衍射圖案中，有時(shí)觀察到如圓圈那樣的(環(huán)狀的)亮度高的區(qū)域。而且，在nc-os的納米束電子衍射圖案中，有時(shí)還觀察到環(huán)狀的區(qū)域內(nèi)的多個(gè)斑點(diǎn)。

如此，由于在顆粒(納米晶)之間結(jié)晶取向都沒(méi)有規(guī)律性，所以也可以將nc-os稱為包含ranc(randomalignednanocrystals：無(wú)規(guī)取向納米晶)的氧化物半導(dǎo)體或包含nanc(non-alignednanocrystals：無(wú)取向納米晶)的氧化物半導(dǎo)體。

nc-os是規(guī)律性比非晶氧化物半導(dǎo)體高的氧化物半導(dǎo)體。因此，nc-os的缺陷態(tài)密度比a-likeos和非晶氧化物半導(dǎo)體低。但是，在nc-os中的不同的顆粒之間觀察不到晶體取向的規(guī)律性。所以，nc-os的缺陷態(tài)密度比caac-os高。

[a-likeos]

a-likeos是具有介于nc-os與非晶氧化物半導(dǎo)體之間的結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體。

在a-likeos的高分辨率tem圖像中有時(shí)觀察到空洞。另外，在高分辨率tem圖像中，有能夠明確地觀察到結(jié)晶部的區(qū)域和不能觀察到結(jié)晶部的區(qū)域。

由于a-likeos包含空洞，所以其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。為了證明與caac-os及nc-os相比a-likeos具有不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，下面示出電子照射所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化。

作為進(jìn)行電子照射的樣品，準(zhǔn)備a-likeos(記載為樣品a)、nc-os(記載為樣品b)和caac-os(記載為樣品c)。每個(gè)樣品都是in-ga-zn氧化物。

首先，取得各樣品的高分辨率截面tem圖像。由高分辨率截面tem圖像可知，每個(gè)樣品都具有結(jié)晶部。

注意，如下那樣決定將哪個(gè)部分作為一個(gè)結(jié)晶部。例如，已知ingazno4結(jié)晶的單位晶格具有包括三個(gè)in-o層和六個(gè)ga-zn-o層的九個(gè)層在c軸方向上以層狀層疊的結(jié)構(gòu)。這些彼此靠近的層的間隔與(009)面的晶格表面間隔(也稱為d值)是幾乎相等的，由結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析求出其值為0.29nm。由此，可以將晶格條紋的間隔為0.28nm以上且0.30nm以下的部分作為ingazno4結(jié)晶部。每個(gè)晶格條紋對(duì)應(yīng)于ingazno4結(jié)晶的a-b面。

圖8示出調(diào)查了各樣品的結(jié)晶部(22個(gè)部分至45個(gè)部分)的平均尺寸的例子。注意，結(jié)晶部尺寸對(duì)應(yīng)于上述晶格條紋的長(zhǎng)度。由圖8可知，在a-likeos中，結(jié)晶部的尺寸根據(jù)電子的累積照射量逐漸變大。具體而言，如圖8中的(1)所示，可知在利用tem的觀察初期尺寸為1.2nm左右的結(jié)晶部(也稱為初始晶核)在電子的累積照射量為4.2×10⁸e^-/nm²時(shí)生長(zhǎng)到2.6nm左右。另一方面，可知nc-os和caac-os在開(kāi)始電子照射時(shí)到電子的累積照射量為4.2×10⁸e^-/nm²的范圍內(nèi)，結(jié)晶部的尺寸幾乎都沒(méi)有變化。具體而言，如圖8中的(2)及(3)所示，可知無(wú)論電子的累積照射量如何，nc-os及caac-os的平均結(jié)晶部尺寸都分別為1.4nm左右及2.1nm左右。

如此，有時(shí)電子照射引起a-likeos中的結(jié)晶部的生長(zhǎng)。另一方面，可知在nc-os和caac-os中，幾乎沒(méi)有電子照射所引起的結(jié)晶部的生長(zhǎng)。也就是說(shuō)，a-likeos與caac-os及nc-os相比具有不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

此外，由于a-likeos包含空洞，所以其密度比nc-os及caac-os低。具體地，a-likeos的密度為具有相同組成的單晶氧化物半導(dǎo)體的78.6％以上且小于92.3％。nc-os的密度及caac-os的密度為具有相同組成的單晶氧化物半導(dǎo)體的92.3％以上且小于100％。注意，難以形成其密度小于單晶氧化物半導(dǎo)體的密度的78％的氧化物半導(dǎo)體。

例如，在原子數(shù)比滿足in:ga:zn＝1:1:1的氧化物半導(dǎo)體中，具有菱方晶系結(jié)構(gòu)的單晶ingazno4的密度為6.357g/cm³。因此，例如，在原子數(shù)比滿足in:ga:zn＝1:1:1的氧化物半導(dǎo)體中，a-likeos的密度為5.0g/cm³以上且小于5.9g/cm³。另外，例如，在原子數(shù)比滿足in:ga:zn＝1:1:1的氧化物半導(dǎo)體中，nc-os的密度和caac-os的密度為5.9g/cm³以上且小于6.3g/cm³。

注意，有時(shí)不存在相同組成的單晶氧化物半導(dǎo)體。此時(shí)，通過(guò)以任意比例組合組成不同的單晶氧化物半導(dǎo)體，可以估計(jì)出相當(dāng)于所希望的組成的單晶氧化物半導(dǎo)體的密度。根據(jù)組成不同的單晶氧化物半導(dǎo)體的組合比例使用加權(quán)平均計(jì)算出相當(dāng)于所希望的組成的單晶氧化物半導(dǎo)體的密度即可。注意，優(yōu)選盡可能減少所組合的單晶氧化物半導(dǎo)體的種類(lèi)來(lái)計(jì)算密度。

如上所述，氧化物半導(dǎo)體具有各種結(jié)構(gòu)及各種特性。注意，氧化物半導(dǎo)體例如可以是包括非晶氧化物半導(dǎo)體、a-likeos、nc-os和caac-os中的兩種以上的疊層膜。

<1-3.caac-os膜的形成方法>

接著，對(duì)caac-os的成膜方法的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。

圖9a是沉積室內(nèi)的示意圖。caac-os膜可以利用濺射法形成。

如圖9a所示，襯底5220與靶材5230彼此相對(duì)地配置。在襯底5220與靶材5230之間產(chǎn)生等離子體5240。另外，在襯底5220下部設(shè)置有加熱機(jī)構(gòu)5260。雖然未圖示，但是靶材5230被貼合到墊板上。在隔著墊板與靶材5230相對(duì)的位置配置有多個(gè)磁鐵。利用磁鐵的磁場(chǎng)提高沉積速度的濺射法被稱為磁控濺射法。

襯底5220與靶材5230的距離d(也稱為靶材與襯底之間的距離(t-s間距離))為0.01m以上且1m以下，優(yōu)選為0.02m以上且0.5m以下。沉積室內(nèi)幾乎被沉積氣體(例如，氧氣體、氬氣體或包含5vol％以上的氧的混合氣體)充滿，并且沉積室內(nèi)的壓力被控制為0.01pa以上且100pa以下，優(yōu)選為0.1pa以上且10pa以下。在此，通過(guò)對(duì)靶材5230施加一定程度以上的電壓，開(kāi)始放電且確認(rèn)到等離子體5240。由磁場(chǎng)在靶材5230附近形成高密度等離子體區(qū)域。在高密度等離子體區(qū)域中，因沉積氣體的離子化而產(chǎn)生離子5201。離子5201例如是氧的陽(yáng)離子(o⁺)或氬的陽(yáng)離子(ar⁺)等。

靶材5230具有包括多個(gè)晶粒的多晶結(jié)構(gòu)，其中至少一個(gè)晶粒包括劈開(kāi)面。作為一個(gè)例子，圖10示出靶材5230所包含的inmzno4(元素m例如是al、ga、y或sn)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。圖10是從平行于b軸的方向觀察時(shí)的inmzno4的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在inmzno4結(jié)晶中，由于氧原子具有負(fù)電荷，在靠近的兩個(gè)m-zn-o層之間產(chǎn)生斥力。因此，inmzno4結(jié)晶在靠近的兩個(gè)m-zn-o層之間具有劈開(kāi)面。

在高密度等離子體區(qū)域產(chǎn)生的離子5201由電場(chǎng)向靶材5230一側(cè)被加速而碰撞到靶材5230。此時(shí)，作為平板狀或顆粒狀的濺射粒子的顆粒5200從劈開(kāi)面剝離(參照?qǐng)D9a)。顆粒5200在于圖10所示的兩個(gè)劈開(kāi)面之間。因此，可知在觀察顆粒5200時(shí)，其截面成為如圖9b所示的那樣，其頂面成為如圖9c所示的那樣。另外，顆粒5200的結(jié)構(gòu)有時(shí)會(huì)因離子5201碰撞的沖擊而產(chǎn)生畸變。此外，隨著顆粒5200的剝離，粒子5203也從靶材5230被彈出。粒子5203具有一個(gè)原子或幾個(gè)原子的集合體。由此，粒子5203也可以稱為原子狀粒子(atomicparticle)。

顆粒5200是具有三角形(例如正三角形)的平面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子?；蛘?，顆粒5200是具有六角形(例如正六角形)的平面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子。注意，顆粒5200的形狀不局限于三角形或六角形。例如，有時(shí)為組合多個(gè)三角形的形狀。例如，有時(shí)也成為組合兩個(gè)三角形(例如，正三角形)而成的四角形(例如，菱形)。

顆粒5200的厚度取決于沉積氣體的種類(lèi)等。例如，顆粒5200的厚度為0.4nm以上且1nm以下，優(yōu)選為0.6nm以上且0.8nm以下。另外，例如，顆粒5200的寬度為1nm以上且100nm以下，優(yōu)選為2nm以上且50nm以下，更優(yōu)選為3nm以上且30nm以下。例如，使離子5201碰撞到具有in-m-zn氧化物的靶材5230。由此，具有m-zn-o層、in-o層及m-zn-o層的三層的顆粒5200剝離。

顆粒5200有時(shí)在經(jīng)過(guò)等離子體5240時(shí)其表面帶負(fù)電或正電。例如，顆粒5200從等離子體5240中的o^2-接收負(fù)電荷。其結(jié)果是，有時(shí)顆粒5200的表面的氧原子帶負(fù)電。此外，顆粒5200有時(shí)在經(jīng)過(guò)等離子體5240時(shí)，通過(guò)與等離子體5240中的銦、元素m、鋅或氧等鍵合而生長(zhǎng)。

經(jīng)過(guò)等離子體5240的顆粒5200及粒子5203到達(dá)襯底5220的表面。此外，粒子5203的一部分由于質(zhì)量小所以有時(shí)通過(guò)真空泵等排出到外部。

接著，參照?qǐng)D11a至圖11f說(shuō)明在襯底5220的表面沉積的顆粒5200及粒子5203。

首先，第一個(gè)顆粒5200沉積在襯底5220上。由于顆粒5200是平板狀，所以以其平面朝向襯底5220的表面的方式沉積。此時(shí)，顆粒5200的襯底5220一側(cè)的表面的電荷穿過(guò)襯底5220消失。

接著，第二個(gè)顆粒5200到達(dá)襯底5220。由于第一個(gè)顆粒5200的表面及第二個(gè)顆粒5200的表面帶電荷，所以互相排斥。其結(jié)果是，第二個(gè)顆粒5200避開(kāi)在第一個(gè)顆粒5200上沉積，而在襯底5220的表面的離第一個(gè)顆粒5200較遠(yuǎn)的部分以其平面朝向襯底5220的表面的方式沉積。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行上述沉積，在襯底5220的表面沉積無(wú)數(shù)個(gè)顆粒5200，該沉積的厚度相當(dāng)于一層。此外，在顆粒5200之間產(chǎn)生未沉積顆粒5200的區(qū)域(參照?qǐng)D11a)。

接著，從等離子體接收能量的粒子5203到達(dá)襯底5220的表面。粒子5203不能沉積在顆粒5200的表面等活性區(qū)域上。由此，粒子5203移動(dòng)到未沉積顆粒5200的區(qū)域并附著于顆粒5200的側(cè)面。粒子5203的鍵通過(guò)從等離子體接收能量而處于活性狀態(tài)，并且粒子5203在化學(xué)上與顆粒5200鍵合而形成橫向生長(zhǎng)部5202(參照?qǐng)D11b)。

并且，橫向生長(zhǎng)部5202在橫向方向上生長(zhǎng)(也稱為橫向生長(zhǎng))，由此將顆粒5200彼此連接(參照?qǐng)D11c)。如此，橫向生長(zhǎng)部5202形成到填滿未沉積顆粒5200的區(qū)域?yàn)橹?。該機(jī)理類(lèi)似于原子層沉積(ald：atomiclayerdeposition)法的沉積機(jī)理。

因此，當(dāng)顆粒5200以朝向彼此不同的方向的方式沉積時(shí)，粒子5203橫向生長(zhǎng)來(lái)填入顆粒5200間，因此不形成明確的晶界。此外，由于在顆粒5200間粒子5203平滑地連接，所以形成與單晶及多晶都不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。換言之，形成在微小的結(jié)晶區(qū)域(顆粒5200)間具有應(yīng)變的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。如此，由于填入結(jié)晶區(qū)域間的區(qū)域?yàn)榫哂袘?yīng)變的結(jié)晶區(qū)域，所以可以認(rèn)為該區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)是不宜的。

接著，其他的顆粒5200以平面朝向襯底5220的表面的方式沉積(參照?qǐng)D11d)。然后，粒子5203以填入未沉積顆粒5200的區(qū)域的方式沉積而形成橫向生長(zhǎng)部5202(參照?qǐng)D11e)。由此，粒子5203附著于顆粒5200的側(cè)面，橫向生長(zhǎng)部5202在橫向方向上生長(zhǎng)，而將第二層的顆粒5200彼此連接(參照?qǐng)D11f)。沉積直到形成第m層(m為二以上的整數(shù))為止繼續(xù)，其結(jié)果是，形成疊層薄膜結(jié)構(gòu)。

此外，顆粒5200的沉積方式根據(jù)襯底5220的表面溫度等而變化。例如，在襯底5220的表面溫度較高時(shí)，顆粒5200在襯底5220的表面發(fā)生遷移。其結(jié)果是，由于不夾著粒子5203的方式直接連接的顆粒5200的比例增加，所以成為取向性更高的caac-os。形成caac-os時(shí)的襯底5220的表面溫度為室溫以上且低于340℃，優(yōu)選為室溫以上且300℃以下，更優(yōu)選為100℃以上且250℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選為100℃以上且200℃以下。因此，即使作為襯底5220使用第八代以上的大面積襯底，也幾乎不產(chǎn)生caac-os的沉積所引起的翹曲等。

另一方面，在襯底5220的表面溫度較低時(shí)，顆粒5200在襯底5220的表面不容易發(fā)生遷移。其結(jié)果是，由于顆粒5200的層疊而成為取向性低的nc-os等。在nc-os中，由于顆粒5200帶負(fù)電，有可能顆粒5200以彼此隔有一定間隔的方式沉積。因此，雖然nc-os的取向性較低，但因其略有規(guī)律性，所以與非晶氧化物半導(dǎo)體相比具有致密的結(jié)構(gòu)。

在caac-os中，當(dāng)顆粒彼此之間的間隙極小時(shí)，有時(shí)形成有一個(gè)大顆粒。在一個(gè)大顆粒內(nèi)具有單晶結(jié)構(gòu)。例如，從頂面看來(lái)顆粒的尺寸有時(shí)為10nm以上且200nm以下、15nm以上且100nm以下或20nm以上且50nm以下。

可以認(rèn)為顆粒根據(jù)上述沉積模型沉積于襯底的表面。由于即使被形成面不具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，也能夠沉積caac-os，所以可知作為與外延生長(zhǎng)不同的上述生長(zhǎng)機(jī)理是很妥當(dāng)?shù)?。此外，通過(guò)利用上述沉積模型，caac-os及nc-os在大面積的玻璃襯底等上也能夠均勻地形成。例如，即使襯底表面(被形成面)結(jié)構(gòu)具有非晶結(jié)構(gòu)(例如非晶氧化硅)，也能夠形成caac-os。

此外，可知即使在襯底表面(被形成面)為凹凸?fàn)畹那闆r下，顆粒也沿著其形狀排列。

另外，根據(jù)上述沉積模型可知，通過(guò)采用如下方法可以形成結(jié)晶性高的caac-os：首先，為了增加平均自由程而在更高真空狀態(tài)下進(jìn)行沉積。接著，為了減少襯底附近的損傷而減弱等離子體的能量。然后，對(duì)被形成面施加熱能，在進(jìn)行沉積時(shí)修復(fù)等離子體損傷。

另外，上述沉積模型不局限于使用如下靶材，即具有含有多個(gè)晶粒的in-m-zn氧化物等復(fù)合氧化物的多晶結(jié)構(gòu)且其中任一晶粒包含劈開(kāi)面的靶材的情況。例如，也可以應(yīng)用于使用含有氧化銦、元素m的氧化物以及氧化鋅的混合物靶材的情況。

因?yàn)榛旌衔锇胁臎](méi)有劈開(kāi)面，所以濺射時(shí)原子狀粒子從靶材剝離。當(dāng)進(jìn)行沉積時(shí)，在靶材附近形成有等離子體的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域。由此，從靶材剝離了的原子狀粒子因等離子體的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域的作用而彼此連接并進(jìn)行橫向生長(zhǎng)。例如，首先，作為原子狀粒子的銦原子彼此連接而進(jìn)行橫向生長(zhǎng)，由此形成由in-o層構(gòu)成的納米晶。接著，以補(bǔ)充該納米晶的方式在上下方向上鍵合m-zn-o層。如此，即使在使用混合物靶材的情況下，也有可能形成顆粒。由此，即使在使用混合物靶材的情況下，也可以應(yīng)用上述沉積模型。

但是，當(dāng)在靶材附近沒(méi)形成等離子體的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)，僅從靶材剝離了的原子狀粒子沉積在襯底表面上。在此情況下，有時(shí)在襯底表面原子狀粒子進(jìn)行橫向生長(zhǎng)。但是，原子狀粒子的方向不一致，由此所得到的薄膜的結(jié)晶的取向性也不均勻。也就是說(shuō)，成為nc-os等。

<1-4.橫向生長(zhǎng)>

下面，對(duì)在顆粒5200的橫向方向上粒子5203附著(也稱為鍵合或吸附)而橫向生長(zhǎng)的情況進(jìn)行說(shuō)明。

圖12a、圖12b、圖12c、圖12d及圖12e是示出顆粒5200的結(jié)構(gòu)及金屬離子附著的位置的圖。此外，作為顆粒5200假設(shè)從inmzno4的結(jié)晶結(jié)構(gòu)在保持化學(xué)計(jì)量組成的情況下抽出84個(gè)原子的團(tuán)簇模型(clustermodel)。注意，下面以原子m為ga而進(jìn)行說(shuō)明。此外，圖12f示出從平行于c軸的方向看顆粒5200時(shí)的結(jié)構(gòu)。圖12g示出從平行于a軸的方向看顆粒5200時(shí)的結(jié)構(gòu)。

以位置a、位置b、位置a、位置b及位置c示出金屬離子的附著位置。位置a為顆粒5200頂面的由一個(gè)鎵原子、兩個(gè)鋅原子圍繞的晶格間位點(diǎn)(interstitialsite)的上部。位置b為顆粒5200頂面的由兩個(gè)鎵原子、一個(gè)鋅原子圍繞的晶格間位點(diǎn)的上部。位置a為顆粒5200側(cè)面的銦位點(diǎn)。位置b為顆粒5200側(cè)面的in-o層與ga-zn-o層之間的晶格間位點(diǎn)。位置c為顆粒5200側(cè)面的鎵位點(diǎn)。

接著，利用第一原理計(jì)算對(duì)在所假設(shè)的位置a、位置b、位置a、位置b及位置c配置金屬離子的情況的相對(duì)能量進(jìn)行評(píng)價(jià)。在計(jì)算中，使用第一原理計(jì)算軟件的vasp(viennaabinitiosimulationpackage)。此外，作為交換相關(guān)勢(shì)使用pbe(perdew-burke-ernzerhof)型的廣義梯度近似(gga：generallizedgradientapproximation)，作為離子勢(shì)能使用paw(projectoraugmentedwave：投影綴加波)法。此外，將截止能量設(shè)定為400ev，k點(diǎn)取樣只為γ點(diǎn)。表2示出在位置a、位置b、位置a、位置b及位置c配置銦離子(in³⁺)、鎵離子(ga³⁺)及鋅離子(zn²⁺)的情況的相對(duì)能量。此外，相對(duì)能量是在計(jì)算模型中能量最低的模型的能量為0ev時(shí)的相對(duì)值。

[表2]

從上述結(jié)果可知，金屬離子與顆粒5200頂面相比容易附著于側(cè)面。尤其是，在位置a的銦位點(diǎn)，不僅是銦離子，而且是鋅離子也最容易附著。

同樣地，對(duì)氧離子(o^2-)的對(duì)于顆粒5200的附著性進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖13a、圖13b、圖13c、圖13d及圖13e是示出顆粒5200的結(jié)構(gòu)及氧離子附著的位置的圖。此外，圖13f示出從平行于c軸的方向來(lái)看顆粒5200的結(jié)構(gòu)。圖13g示出從平行于b軸的方向來(lái)看顆粒5200的結(jié)構(gòu)。

以位置c、位置d、位置d、位置e及位置f示出氧離子的附著位置。位置c為氧離子與顆粒5200頂面的鎵鍵合的位置。位置d為氧離子與顆粒5200頂面的鋅鍵合的位置。位置d為氧離子與顆粒5200側(cè)面的銦鍵合的位置。位置e為氧離子與顆粒5200側(cè)面的鎵鍵合的位置。位置f為氧離子與顆粒5200側(cè)面的鋅鍵合的位置。

利用第一原理計(jì)算對(duì)在所假定的位置(位置c、位置d、位置d、位置e及位置f)配置氧離子的情況的相對(duì)能量進(jìn)行評(píng)價(jià)。表3示出在位置c、位置d、位置d、位置e及位置f配置氧離子(o^2-)的情況的相對(duì)能量。

[表3]

從上述結(jié)果可知氧離子也與顆粒5200頂面相比容易附著于側(cè)面。

因此可知，接近于顆粒5200的粒子5203優(yōu)先附著于顆粒5200的側(cè)面。即，可以說(shuō)由附著于顆粒5200的側(cè)面的粒子5203發(fā)生顆粒5200的橫向生長(zhǎng)的上述沉積模型是很妥當(dāng)?shù)摹?/p>

可以認(rèn)為顆粒5200根據(jù)以上沉積模型沉積于襯底5220的表面。即使被形成面不具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，也能夠沉積caac-os，由此可知這是與外延生長(zhǎng)不同的生長(zhǎng)機(jī)理。此外，caac-os及nc-os在大面積的玻璃襯底等上也能夠均勻地形成。例如，即使襯底5220的表面(被形成面)具有非晶結(jié)構(gòu)(例如非晶氧化硅)，也能夠形成caac-os。

此外，可知即使在襯底5220的表面(被形成面)為凹凸?fàn)畹那闆r下，顆粒5200也根據(jù)其形狀排列。

通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)方式，可以實(shí)現(xiàn)不具有觀察到尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域或者觀察到尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域極少的氧化物半導(dǎo)體膜。另外，可以提供包含該氧化物半導(dǎo)體膜的高可靠性的半導(dǎo)體裝置。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式及其他實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)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)D14a至圖26f對(duì)包含本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體裝置及該半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。

<2-1.半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例>

圖14a是作為本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的晶體管200的俯視圖，圖14b相當(dāng)于沿著圖14a所示的點(diǎn)劃線x1-x2的切斷面的截面圖，圖14c相當(dāng)于沿著圖14a所示的點(diǎn)劃線y1-y2的切斷面的截面圖。注意，在圖14a中，為了方便起見(jiàn)，省略晶體管200的構(gòu)成要素的一部分(例如，被用作柵極絕緣膜的絕緣膜)。此外，有時(shí)將點(diǎn)劃線x1-x2方向稱為溝道長(zhǎng)度方向，將點(diǎn)劃線y1-y2方向稱為溝道寬度方向。注意，有時(shí)在后面的晶體管的俯視圖中也與圖14a同樣地省略構(gòu)成要素的一部分。

晶體管200包括：襯底202上的被用作柵電極的導(dǎo)電膜204；襯底202及導(dǎo)電膜204上的絕緣膜206；絕緣膜206上的絕緣膜207；絕緣膜207上的氧化物半導(dǎo)體膜208；與氧化物半導(dǎo)體膜208電連接的被用作源電極的導(dǎo)電膜212a；以及與氧化物半導(dǎo)體膜208電連接的被用作漏電極的導(dǎo)電膜212b。另外，在晶體管200上，更具體而言，在導(dǎo)電膜212a、212b及氧化物半導(dǎo)體膜208上設(shè)置有絕緣膜214、216、218。絕緣膜214、216、218具有作為晶體管200的保護(hù)絕緣膜的功能。

此外，絕緣膜206及絕緣膜207具有作為晶體管200的柵極絕緣膜的功能。

作為氧化物半導(dǎo)體膜208可以使用上述實(shí)施方式1所示的氧化物半導(dǎo)體膜。由于本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜不具有觀察到尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域或者觀察到尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域極少，所以可以提供高可靠性的晶體管200。

接著，對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置所包括的構(gòu)成要素進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

[襯底]

雖然對(duì)襯底202的材料等沒(méi)有特別的限制，但是至少需要能夠承受后續(xù)的加熱處理的耐熱性。例如，作為襯底202，可以使用玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底、藍(lán)寶石襯底等。另外，還可以使用以硅或碳化硅為材料的單晶半導(dǎo)體襯底或多晶半導(dǎo)體襯底、以硅鍺等為材料的化合物半導(dǎo)體襯底、soi(silicononinsulator：絕緣體上硅)襯底等，并且也可以將設(shè)置有半導(dǎo)體元件的上述襯底用作襯底202。當(dāng)作為襯底202使用玻璃襯底時(shí)，通過(guò)使用第六代(1500mm×1850mm)、第七代(1870mm×2200mm)、第八代(2200mm×2400mm)、第九代(2400mm×2800mm)、第十代(2950mm×3400mm)等的大面積襯底，可以制造大型顯示裝置。通過(guò)使用這種大面積襯底，可以降低制造成本，所以是優(yōu)選的。

作為襯底202，也可以使用柔性襯底，并且在柔性襯底上直接形成晶體管200?；蛘?，也可以在襯底202與晶體管200之間設(shè)置剝離層。剝離層可以在如下情況下使用，即在剝離層上制造半導(dǎo)體裝置的一部分或全部，然后將其從襯底202分離并轉(zhuǎn)置到其他襯底上的情況。此時(shí)，也可以將晶體管200轉(zhuǎn)置到耐熱性低的襯底或柔性襯底上。

[被用作柵電極、源電極及漏電極的導(dǎo)電膜]

被用作柵電極的導(dǎo)電膜204、被用作源電極的導(dǎo)電膜212a及被用作漏電極的導(dǎo)電膜212b可以使用選自鉻(cr)、銅(cu)、鋁(al)、金(au)、銀(ag)、鋅(zn)、鉬(mo)、鉭(ta)、鈦(ti)、鎢(w)、錳(mn)、鎳(ni)、鐵(fe)、鈷(co)中的金屬元素、以上述金屬元素為成分的合金或者組合上述金屬元素的合金等形成。

此外，導(dǎo)電膜204、212a、212b可以具有單層結(jié)構(gòu)或者兩層以上的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以舉出包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結(jié)構(gòu)、在氮化鈦膜上層疊鈦膜的兩層結(jié)構(gòu)、在氮化鈦膜上層疊鎢膜的兩層結(jié)構(gòu)、在氮化鉭膜或氮化鎢膜上層疊鎢膜的兩層結(jié)構(gòu)以及依次層疊鈦膜、鋁膜和鈦膜的三層結(jié)構(gòu)等。或者，還可以使用組合鋁與選自鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹、鈧中的一種或多種而形成的合金膜或氮化膜。

導(dǎo)電膜204、212a、212b也可以使用銦錫氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物等透光導(dǎo)電材料。

另外，作為導(dǎo)電膜204、212a、212b，也可以應(yīng)用cu-x合金膜(x為mn、ni、cr、fe、co、mo、ta或ti)。通過(guò)使用cu-x合金膜，可以以濕蝕刻工序進(jìn)行加工，從而可以抑制制造成本。

[被用作柵極絕緣膜的絕緣膜]

作為被用作晶體管200的柵極絕緣膜的絕緣膜206、207，可以使用通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd：plasmaenhancedchemicalvapordeposition)法、濺射法等形成的包括氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化釔膜、氧化鋯膜、氧化鎵膜、氧化鉭膜、氧化鎂膜、氧化鑭膜、氧化鈰膜和氧化釹膜中的一種以上的絕緣層。注意，也可以采用使用選自上述材料的材料形成的單層或三層以上的絕緣膜，而不采用絕緣膜206、207的疊層結(jié)構(gòu)。

絕緣膜206具有抑制氧透過(guò)的阻擋膜的功能。例如，當(dāng)對(duì)絕緣膜207、214、216和/或氧化物半導(dǎo)體膜208供應(yīng)過(guò)剩氧時(shí)，絕緣膜206能夠抑制氧透過(guò)。

接觸于被用作晶體管200的溝道形成區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜208的絕緣膜207優(yōu)選為氧化物絕緣膜，并且該絕緣膜207優(yōu)選包括氧含量超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成的區(qū)域(過(guò)剩氧區(qū)域)。換言之，絕緣膜207是能夠釋放氧的絕緣膜。此外，為了在絕緣膜207中設(shè)置過(guò)剩氧區(qū)域，例如在氧氣氛下形成絕緣膜207即可?；蛘?，也可以對(duì)沉積后的絕緣膜207引入氧而形成過(guò)剩氧區(qū)域。作為氧的引入方法，可以使用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒(méi)式離子注入法、等離子體處理等。

此外，當(dāng)絕緣膜207使用氧化鉿時(shí)發(fā)揮如下效果。氧化鉿的相對(duì)介電常數(shù)比氧化硅或氧氮化硅高。因此，通過(guò)使用氧化鉿，與使用氧化硅的情況相比，可以使絕緣膜207的厚度變大，由此，可以減少隧道電流引起的泄漏電流。即，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)態(tài)電流(off-statecurrent)小的晶體管。再者，與具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化鉿相比，具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化鉿具有高相對(duì)介電常數(shù)。因此，為了形成關(guān)態(tài)電流小的晶體管，優(yōu)選使用具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化鉿。作為結(jié)晶結(jié)構(gòu)的例子，可以舉出單斜晶系或立方晶系等。注意，本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。

注意，在本實(shí)施方式中，作為絕緣膜206形成氮化硅膜，作為絕緣膜207形成氧化硅膜。與氧化硅膜相比，氮化硅膜的相對(duì)介電常數(shù)較高且為了得到與氧化硅膜相等的靜電容量所需要的厚度較大，因此，通過(guò)使晶體管200的柵極絕緣膜包括氮化硅膜，可以增加絕緣膜的物理厚度。因此，可以通過(guò)抑制晶體管200的絕緣耐壓的下降并提高絕緣耐壓來(lái)抑制晶體管200的靜電破壞。

[氧化物半導(dǎo)體膜]

作為氧化物半導(dǎo)體膜208，可以使用實(shí)施方式1所示的本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜。

氧化物半導(dǎo)體膜208的能隙為2ev以上，優(yōu)選為2.5ev以上，更優(yōu)選為3ev以上。如此，通過(guò)使用能隙較寬的氧化物半導(dǎo)體，可以降低晶體管200的關(guān)態(tài)電流。

作為氧化物半導(dǎo)體膜208使用載流子密度較低的氧化物半導(dǎo)體膜。例如，氧化物半導(dǎo)體膜208的載流子密度低于8×10¹¹/cm³，優(yōu)選低于1×10¹¹/cm³，更優(yōu)選低于1×10¹⁰/cm³，為1×10^-9/cm³以上。

本發(fā)明不局限于上述記載，可以根據(jù)所需的晶體管的半導(dǎo)體特性及電特性(例如，場(chǎng)效應(yīng)遷移率、閾值電壓)來(lái)使用具有適當(dāng)?shù)慕M成的材料。另外，優(yōu)選適當(dāng)?shù)卦O(shè)定氧化物半導(dǎo)體膜208的載流子密度、雜質(zhì)濃度、缺陷密度、金屬元素與氧的原子數(shù)比、原子間距離、密度等，以得到所需的晶體管的半導(dǎo)體特性。

通過(guò)作為氧化物半導(dǎo)體膜208使用雜質(zhì)濃度低且缺陷態(tài)密度低的氧化物半導(dǎo)體膜，可以制造具有更優(yōu)良的電特性的晶體管，所以是優(yōu)選的。這里，將雜質(zhì)濃度低且缺陷態(tài)密度低(氧缺陷少)的狀態(tài)稱為“高純度本征”或“實(shí)質(zhì)上高純度本征”。因?yàn)楦呒兌缺菊骰驅(qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜的載流子發(fā)生源較少，所以可以降低載流子密度。因此，在該氧化物半導(dǎo)體膜中形成有溝道區(qū)域的晶體管很少具有負(fù)閾值電壓的電特性(也稱為常開(kāi)啟特性)。因?yàn)楦呒兌缺菊骰驅(qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜具有較低的缺陷態(tài)密度，所以有可能具有較低的陷阱態(tài)密度。高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜的關(guān)態(tài)電流顯著低，即便是溝道寬度為1×10⁶μm且溝道長(zhǎng)度l為10μm的元件，當(dāng)源電極與漏電極間的電壓(漏電壓)在1v至10v的范圍時(shí)，關(guān)態(tài)電流也可以為半導(dǎo)體參數(shù)分析儀的測(cè)定極限以下，即1×10^-13a以下。

因此，在上述高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜中形成有溝道區(qū)域的晶體管可以是電特性變動(dòng)小且可靠性高的晶體管。此外，被氧化物半導(dǎo)體膜的陷阱能級(jí)俘獲的電荷到消失需要較長(zhǎng)的時(shí)間，有時(shí)像固定電荷那樣動(dòng)作。因此，有時(shí)在陷阱態(tài)密度高的氧化物半導(dǎo)體膜中形成有溝道區(qū)域的晶體管的電特性不穩(wěn)定。作為雜質(zhì)有氫、氮、堿金屬、堿土金屬、鐵、鎳、硅等。

例如，在氧化物半導(dǎo)體膜208包含in、ga及zn的情況下，高純度本征的氧化物半導(dǎo)體膜208優(yōu)選包含in、ga、zn和o的總和為99.97atomic％以上的區(qū)域。

包含在氧化物半導(dǎo)體膜208中的氫與鍵合于金屬原子的氧起反應(yīng)生成水，與此同時(shí)在發(fā)生氧脫離的晶格(或氧脫離的部分)中形成氧缺陷。當(dāng)氫進(jìn)入該氧缺陷時(shí)，有時(shí)產(chǎn)生作為載流子的電子。另外，有時(shí)由于氫的一部分與鍵合于金屬原子的氧鍵合，產(chǎn)生作為載流子的電子。因此，使用包含氫的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管容易具有常開(kāi)啟特性。由此，優(yōu)選盡可能減少氧化物半導(dǎo)體膜208中的氫。具體而言，在氧化物半導(dǎo)體膜208中，利用二次離子質(zhì)譜(sims：secondaryionmassspectrometry)測(cè)得的氫濃度低于1×10²⁰atoms/cm³，優(yōu)選低于1×10¹⁹atoms/cm³，更優(yōu)選低于5×10¹⁸atoms/cm³，進(jìn)一步優(yōu)選低于1×10¹⁸atoms/cm³。換而言之，氧化物半導(dǎo)體膜208包含通過(guò)sims測(cè)定出的氫濃度低于1×10²⁰atoms/cm³的區(qū)域。

當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜208包含第14族元素之一的硅或碳時(shí)，在氧化物半導(dǎo)體膜208中氧缺陷增加，使得氧化物半導(dǎo)體膜208被n型化。因此，氧化物半導(dǎo)體膜208中的硅或碳的濃度或者與氧化物半導(dǎo)體膜208的界面附近的硅或碳的濃度(利用sims測(cè)得的濃度)為2×10¹⁸atoms/cm³以下，優(yōu)選為2×10¹⁷atoms/cm³以下。

另外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜208包含堿金屬或堿土金屬時(shí)，有時(shí)該堿金屬或該堿土金屬與氧化物半導(dǎo)體膜中的氧等鍵合而生成載流子。因此，使用包含堿金屬或堿土金屬的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管容易具有常開(kāi)啟特性。由此，優(yōu)選降低氧化物半導(dǎo)體膜208中的堿金屬或堿土金屬的濃度。具體而言，使通過(guò)sims測(cè)得的氧化物半導(dǎo)體膜208中的堿金屬或堿土金屬的濃度為1×10¹⁸atoms/cm³以下，優(yōu)選為2×10¹⁶atoms/cm³以下。

另外，在氧化物半導(dǎo)體膜208中的鐵、鎳及硅有時(shí)與氧化物半導(dǎo)體膜中的氧等鍵合而產(chǎn)生載流子。因此，使用包含鐵、鎳及硅的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管容易具有常開(kāi)啟特性。由此，優(yōu)選降低氧化物半導(dǎo)體膜208中的鐵、鎳及硅的濃度。例如，使氧化物半導(dǎo)體膜208中的鐵、鎳及硅等雜質(zhì)的總和的濃度低于0.03atomic％即可。

當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜208包含氮時(shí)，產(chǎn)生作為載流子的電子，并載流子密度增加，使得氧化物半導(dǎo)體膜208容易被n型化。使用含有氮的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管容易具有常開(kāi)啟特性。因此，優(yōu)選盡可能地減少氧化物半導(dǎo)體膜中的氮，例如，利用sims測(cè)得的氮濃度優(yōu)選為5×10¹⁸atoms/cm³以下。

<被用作晶體管的保護(hù)絕緣膜的絕緣膜>

絕緣膜214、216具有對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208供應(yīng)氧的功能。絕緣膜218具有晶體管200的保護(hù)絕緣膜的功能。絕緣膜214、216包含氧。此外，絕緣膜214是能夠使氧透過(guò)的絕緣膜。另外，當(dāng)在后面形成絕緣膜216時(shí)，絕緣膜214還被用作緩和對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208造成的損傷的膜。

作為絕緣膜214，可以使用厚度為5nm以上且150nm以下，優(yōu)選為5nm以上且50nm以下的氧化硅膜、氧氮化硅膜等。

此外，優(yōu)選使絕緣膜214中的缺陷量較少，典型的是，通過(guò)電子自旋共振(esr：electronspinresonance)測(cè)得的起因于硅懸空鍵且在g＝2.001處出現(xiàn)的信號(hào)的自旋密度優(yōu)選為3×10¹⁷spins/cm³以下。這是因?yàn)椋艚^緣膜214的缺陷密度高，氧則與該缺陷鍵合，而使絕緣膜214中的氧的透過(guò)量減少。

有時(shí)從外部進(jìn)入絕緣膜214的氧不是全部移動(dòng)到絕緣膜214的外部，而是其一部分殘留在絕緣膜214內(nèi)部。另外，有時(shí)氧進(jìn)入絕緣膜214，絕緣膜214所含有的氧移動(dòng)到絕緣膜214的外部，由此在絕緣膜214中發(fā)生氧的移動(dòng)。能夠使氧透過(guò)的氧化物絕緣膜可以將穿過(guò)設(shè)置在絕緣膜214上的絕緣膜216的氧經(jīng)過(guò)絕緣膜214而移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208中。

此外，絕緣膜214可以使用起因于氮氧化物的態(tài)密度低的氧化物絕緣膜形成。注意，該起因于氮氧化物的態(tài)密度有時(shí)會(huì)形成在氧化物半導(dǎo)體膜的價(jià)帶頂?shù)哪芰?ev_os)與氧化物半導(dǎo)體膜的導(dǎo)帶底的能量(ec_os)之間。作為上述氧化物絕緣膜，可以使用氮氧化物的釋放量少的氧氮化硅膜或氮氧化物的釋放量少的氧氮化鋁膜等。

此外，在熱脫附譜分析法中，氮氧化物的釋放量少的氧氮化硅膜是氨釋放量比氮氧化物的釋放量多的膜，典型的是氨分子的釋放量為1×10¹⁸分子/cm³以上且5×10¹⁹分子/cm³以下。注意，該氨釋放量是在進(jìn)行膜表面溫度為50℃以上且650℃以下，優(yōu)選為50℃以上且550℃以下的加熱處理時(shí)的釋放量。

氮氧化物(nox，x為大于0且2以下，優(yōu)選為1以上且2以下)，典型的是no2或no在絕緣膜214等中形成能級(jí)。該能級(jí)位于氧化物半導(dǎo)體膜208的能隙中。由此，當(dāng)?shù)趸飻U(kuò)散到絕緣膜214與氧化物半導(dǎo)體膜208的界面時(shí)，有時(shí)該能級(jí)在絕緣膜214一側(cè)俘獲電子。其結(jié)果是，被俘獲的電子留在絕緣膜214與氧化物半導(dǎo)體膜208的界面附近，由此使晶體管的閾值電壓向正方向漂移。

另外，當(dāng)進(jìn)行加熱處理時(shí)，氮氧化物與氨及氧起反應(yīng)。當(dāng)進(jìn)行加熱處理時(shí)，絕緣膜214所包含的氮氧化物與絕緣膜216所包含的氨起反應(yīng)，由此絕緣膜214所包含的氮氧化物減少。因此，在絕緣膜214與氧化物半導(dǎo)體膜208的界面不容易俘獲電子。

通過(guò)作為絕緣膜214使用上述氧化物絕緣膜，可以降低晶體管的閾值電壓的漂移，從而可以降低晶體管的電特性的變動(dòng)。

通過(guò)晶體管的制造工序中的加熱處理，典型的是低于400℃或者低于375℃(優(yōu)選為340℃以上且360℃以下)的加熱處理，在100k以下的絕緣膜214的esr譜中，觀察到g值為2.037以上且2.039以下的第一信號(hào)、g值為2.001以上且2.003以下的第二信號(hào)以及g值為1.964以上且1.966以下的第三信號(hào)。在使用x帶的esr測(cè)定中，第一信號(hào)與第二信號(hào)之間的分割寬度(splitwidth)及第二信號(hào)與第三信號(hào)之間的分割寬度為5mt左右。另外，g值為2.037以上且2.039以下的第一信號(hào)、g值為2.001以上且2.003以下的第二信號(hào)以及g值為1.964以上且1.966以下的第三信號(hào)的自旋密度的總和低于1×10¹⁸spins/cm³，典型為1×10¹⁷spins/cm³以上且低于1×10¹⁸spins/cm³。

在100k以下的esr譜中，g值為2.037以上且2.039以下的第一信號(hào)、g值為2.001以上且2.003以下的第二信號(hào)以及g值為1.964以上且1.966以下的第三信號(hào)相當(dāng)于起因于氮氧化物(nox，x大于0且2以下，優(yōu)選為1以上且2以下)的信號(hào)。作為氮氧化物的典型例子，有一氧化氮、二氧化氮等。即，g值為2.037以上且2.039以下的第一信號(hào)、g值為2.001以上且2.003以下的第二信號(hào)以及g值為1.964以上且1.966以下的第三信號(hào)的自旋密度的總數(shù)越少，氧化物絕緣膜中的氮氧化物含量越少。

另外，上述氧化物絕緣膜的利用sims測(cè)得的氮濃度為6×10²⁰atoms/cm³以下。

通過(guò)在襯底溫度為220℃以上且350℃以下的情況下利用使用硅烷及一氧化二氮的pecvd法形成上述氧化物絕緣膜，可以形成致密且硬度高的膜。

絕緣膜216使用其氧含量超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成的氧化物絕緣膜形成。通過(guò)加熱，氧的一部分從氧含量超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成的氧化物絕緣膜中脫離。在熱脫附譜(tds：thermaldesorptionspectroscopy)分析中，其氧含量超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成的氧化物絕緣膜的換算為氧原子的氧釋放量為1.0×10¹⁹atoms/cm³以上，優(yōu)選為3.0×10²⁰atoms/cm³以上。注意，在上述tds中，膜的表面溫度優(yōu)選為100℃以上且700℃以下，或者100℃以上且500℃以下。

作為絕緣膜216可以使用厚度為30nm以上且500nm以下，優(yōu)選為50nm以上且400nm以下的氧化硅膜、氧氮化硅膜等。

此外，優(yōu)選使絕緣膜216中的缺陷量較少，典型的是，通過(guò)esr測(cè)得的相當(dāng)于起因于硅懸空鍵且在g＝2.001處出現(xiàn)的信號(hào)的自旋密度低于1.5×10¹⁸spins/cm³，更優(yōu)選為1×10¹⁸spins/cm³以下。由于絕緣膜216與絕緣膜214相比離氧化物半導(dǎo)體膜208更遠(yuǎn)，所以絕緣膜216的缺陷密度也可以高于絕緣膜214。

另外，因?yàn)榻^緣膜214、216可以使用相同種類(lèi)材料形成，所以有時(shí)無(wú)法明確地確認(rèn)到絕緣膜214與絕緣膜216的界面。因此，在本實(shí)施方式中，以虛線圖示出絕緣膜214與絕緣膜216的界面。注意，在本實(shí)施方式中，雖然說(shuō)明絕緣膜214與絕緣膜216的兩層結(jié)構(gòu)，但是不局限于此，例如，也可以采用絕緣膜214或絕緣膜216的單層結(jié)構(gòu)。

絕緣膜218具有阻擋氧、氫、水、堿金屬、堿土金屬等的功能。通過(guò)設(shè)置絕緣膜218，能夠防止氧從氧化物半導(dǎo)體膜208擴(kuò)散到外部并能夠防止絕緣膜214、216所包含的氧擴(kuò)散到外部，還能夠抑制氫、水等從外部侵入氧化物半導(dǎo)體膜208中。

作為絕緣膜218，例如可以使用氮化物絕緣膜。該氮化物絕緣膜使用氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁、氮氧化鋁等形成。另外，也可以設(shè)置對(duì)氧、氫、水等具有阻擋效果的氧化物絕緣膜代替對(duì)氧、氫、水、堿金屬、堿土金屬等具有阻擋效果的氮化物絕緣膜。作為對(duì)氧、氫、水等具有阻擋效果的氧化物絕緣膜，有氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鎵膜、氧氮化鎵膜、氧化釔膜、氧氮化釔膜、氧化鉿膜、氧氮化鉿膜等。

<2-2.半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例>

接著，參照?qǐng)D15a至圖15c說(shuō)明與圖14a至圖14c所示的晶體管200不同的結(jié)構(gòu)實(shí)例。

圖15a是作為本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的晶體管250的俯視圖，圖15b相當(dāng)于沿著圖15a所示的點(diǎn)劃線x1-x2的切斷面的截面圖，圖15c相當(dāng)于沿著圖15a所示的點(diǎn)劃線y1-y2的切斷面的截面圖。

晶體管250包括：襯底202上的被用作柵電極的導(dǎo)電膜204；襯底202及導(dǎo)電膜204上的絕緣膜206；絕緣膜206上的絕緣膜207；絕緣膜207上的氧化物半導(dǎo)體膜208；氧化物半導(dǎo)體膜208上的絕緣膜214、216；通過(guò)設(shè)置在絕緣膜214及絕緣膜216中的開(kāi)口部251a與氧化物半導(dǎo)體膜208電連接的被用作源電極的導(dǎo)電膜212a；以及通過(guò)設(shè)置在絕緣膜214及絕緣膜216中的開(kāi)口部251b與氧化物半導(dǎo)體膜208電連接的被用作漏電極的導(dǎo)電膜212b。另外，在晶體管250上，更詳細(xì)而言，在導(dǎo)電膜212a、212b及絕緣膜216上設(shè)置有絕緣膜218。絕緣膜214及絕緣膜216具有作為氧化物半導(dǎo)體膜208的保護(hù)絕緣膜的功能。絕緣膜218具有作為晶體管250的保護(hù)絕緣膜的功能。

上面所示的晶體管200采用溝道蝕刻型結(jié)構(gòu)，而圖15a至圖15c所示的晶體管250采用溝道保護(hù)型結(jié)構(gòu)。如此，可以將溝道蝕刻型結(jié)構(gòu)或溝道保護(hù)型結(jié)構(gòu)用于本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置。其他結(jié)構(gòu)與晶體管200相同，具有同樣的效果。

<2-3.半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例>

接著，參照?qǐng)D16a至圖16c說(shuō)明與圖15a至圖15c所示的晶體管250不同的結(jié)構(gòu)實(shí)例。

圖16a是作為本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的晶體管260的俯視圖，圖16b相當(dāng)于沿著圖16a所示的點(diǎn)劃線x1-x2的切斷面的截面圖，圖16c相當(dāng)于沿著圖16a所示的點(diǎn)劃線y1-y2的切斷面的截面圖。

晶體管260包括：襯底202上的被用作柵電極的導(dǎo)電膜204；襯底202及導(dǎo)電膜204上的絕緣膜206；絕緣膜206上的絕緣膜207；絕緣膜207上的氧化物半導(dǎo)體膜208；氧化物半導(dǎo)體膜208上的絕緣膜214、絕緣膜216；與氧化物半導(dǎo)體膜208電連接的被用作源電極的導(dǎo)電膜212a；以及與氧化物半導(dǎo)體膜208電連接的被用作漏電極的導(dǎo)電膜212b。此外，在晶體管260上，更詳細(xì)而言，在導(dǎo)電膜212a、212b及絕緣膜216上設(shè)置有絕緣膜218。絕緣膜214及絕緣膜216具有作為氧化物半導(dǎo)體膜208的保護(hù)絕緣膜的功能。絕緣膜218具有作為晶體管260的保護(hù)絕緣膜的功能。

晶體管260與圖15a至圖15c所示的晶體管250的不同之處在于絕緣膜214、216的形狀。具體而言，晶體管260的絕緣膜214、216以島狀設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜208的溝道區(qū)域上。其他構(gòu)成要素與晶體管250相同，具有同樣的效果。

〈2-4.半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例>

接著，參照?qǐng)D17a至圖17c說(shuō)明與圖14a至圖14c所示的晶體管200不同的結(jié)構(gòu)實(shí)例。

圖17a是作為本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的晶體管270的俯視圖，圖17b相當(dāng)于沿著圖17a所示的點(diǎn)劃線x1-x2的切斷面的截面圖，圖17c相當(dāng)于沿著圖17a所示的點(diǎn)劃線y1-y2的切斷面的截面圖。

晶體管270包括：襯底202上的被用作第一柵電極的導(dǎo)電膜204；襯底202及導(dǎo)電膜204上的絕緣膜206；絕緣膜206上的絕緣膜207；絕緣膜207上的氧化物半導(dǎo)體膜208；氧化物半導(dǎo)體膜208上的絕緣膜214、絕緣膜216；與氧化物半導(dǎo)體膜208電連接的被用作源電極的導(dǎo)電膜212a；與氧化物半導(dǎo)體膜208電連接的被用作漏電極的導(dǎo)電膜212b；導(dǎo)電膜212a、212b以及絕緣膜216上的絕緣膜218；以及絕緣膜218上的導(dǎo)電膜220a、220b。

在晶體管270中，絕緣膜214、216、218具有作為晶體管270的第二柵極絕緣膜的功能。在晶體管270中，導(dǎo)電膜220a例如具有用于顯示裝置的像素電極的功能。導(dǎo)電膜220a通過(guò)設(shè)置于絕緣膜214、216、218中的開(kāi)口部252c與導(dǎo)電膜212b連接。另外，在晶體管270中，導(dǎo)電膜220b具有作為第二柵電極(也稱為背柵電極)的功能。

如圖17c所示，導(dǎo)電膜220b通過(guò)設(shè)置于絕緣膜206、207、214、216、218中的開(kāi)口部252a、252b連接到被用作第一柵電極的導(dǎo)電膜204。因此，相同的電位被施加到導(dǎo)電膜220b和導(dǎo)電膜204。

在本實(shí)施方式中例示出設(shè)置開(kāi)口部252a、252b使導(dǎo)電膜220b與導(dǎo)電膜204連接的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。例如，也可以采用僅形成開(kāi)口部252a和開(kāi)口部252b中的任一個(gè)而使導(dǎo)電膜220b與導(dǎo)電膜204連接的結(jié)構(gòu)，或者，不設(shè)置開(kāi)口部252a和開(kāi)口部252b而不使導(dǎo)電膜220b與導(dǎo)電膜204連接的結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用不使導(dǎo)電膜220b與導(dǎo)電膜204連接的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以對(duì)導(dǎo)電膜220b和導(dǎo)電膜204施加不同的電位。

如圖17b所示，氧化物半導(dǎo)體膜208與被用作第一柵電極的導(dǎo)電膜204及被用作第二柵電極的導(dǎo)電膜220b的每一個(gè)相對(duì)，并被夾在兩個(gè)被用作柵電極的導(dǎo)電膜之間。被用作第二柵電極的導(dǎo)電膜220b的溝道長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度及溝道寬度方向的長(zhǎng)度分別大于氧化物半導(dǎo)體膜208的溝道長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度及溝道寬度方向的長(zhǎng)度，并且，導(dǎo)電膜220b隔著絕緣膜214、216、218覆蓋整個(gè)氧化物半導(dǎo)體膜208。此外，因?yàn)楸挥米鞯诙烹姌O的導(dǎo)電膜220b通過(guò)設(shè)置于絕緣膜206、207、214、216、218中的開(kāi)口部252a、252b連接到被用作第一柵電極的導(dǎo)電膜204，所以氧化物半導(dǎo)體膜208的溝道寬度方向的側(cè)面隔著絕緣膜214、216、218與被用作第二柵電極的導(dǎo)電膜220b相對(duì)。

換言之，在晶體管270的溝道寬度方向上，被用作第一柵電極的導(dǎo)電膜204與被用作第二柵電極的導(dǎo)電膜220b通過(guò)設(shè)置于被用作第一柵極絕緣膜的絕緣膜206、207及被用作第二柵極絕緣膜的絕緣膜214、216、218中的開(kāi)口部相互連接，并且，該導(dǎo)電膜204及該導(dǎo)電膜220b隔著被用作第一柵極絕緣膜的絕緣膜206、207及被用作第二柵極絕緣膜的絕緣膜214、216、218圍繞氧化物半導(dǎo)體膜208。

通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，利用被用作第一柵電極的導(dǎo)電膜204及被用作第二柵電極的導(dǎo)電膜220b的電場(chǎng)電圍繞晶體管270所包括的氧化物半導(dǎo)體膜208。如晶體管270所示，可以將利用第一柵電極及第二柵電極的電場(chǎng)電圍繞形成有溝道區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的裝置結(jié)構(gòu)稱為surroundedchannel(s-channel)結(jié)構(gòu)。

因?yàn)榫w管270具有s-channel結(jié)構(gòu)，所以可以通過(guò)利用被用作第一柵電極的導(dǎo)電膜204對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208有效地施加用來(lái)引起溝道的電場(chǎng)。由此，晶體管270的電流驅(qū)動(dòng)能力得到提高，從而可以得到較高的通態(tài)電流(on-statecurrent)特性。此外，由于可以增加通態(tài)電流，所以可以使晶體管270微型化。另外，由于晶體管270被用作第一柵電極的導(dǎo)電膜204及被用作第二柵電極的導(dǎo)電膜220b圍繞，所以可以提高晶體管270的機(jī)械強(qiáng)度。

<2-5.半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例>

接著，參照?qǐng)D18a至圖18d說(shuō)明與圖17a至圖17c所示的晶體管270不同的結(jié)構(gòu)實(shí)例。

圖18a和圖18b是圖17b和圖17c所示的晶體管270的變形實(shí)例的截面圖。圖18c和圖18d是圖17b和圖17c所示的晶體管270的變形實(shí)例的截面圖。

圖18a和圖18b所示的晶體管270a除了氧化物半導(dǎo)體膜208具有三層結(jié)構(gòu)之外具有與圖17b和圖17c所示的晶體管270相同的結(jié)構(gòu)。具體而言，晶體管270a的氧化物半導(dǎo)體膜208包括氧化物半導(dǎo)體膜208a、氧化物半導(dǎo)體膜208b以及氧化物半導(dǎo)體膜208c。

圖18c和圖18d所示的晶體管270b除了氧化物半導(dǎo)體膜208具有兩層結(jié)構(gòu)之外具有與圖17b和圖17c所示的晶體管270相同的結(jié)構(gòu)。具體而言，晶體管270b的氧化物半導(dǎo)體膜208包括氧化物半導(dǎo)體膜208b及氧化物半導(dǎo)體膜208c。

在此，參照?qǐng)D19a和圖19b說(shuō)明氧化物半導(dǎo)體膜208a、208b、208c以及接觸于氧化物半導(dǎo)體膜208b、208c的絕緣膜的能帶結(jié)構(gòu)。

圖19a示出疊層體的膜厚度方向上的能帶結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子，該疊層體包括絕緣膜207、氧化物半導(dǎo)體膜208a、208b、208c以及絕緣膜214。圖19b示出疊層體的膜厚度方向上的能帶結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子，該疊層體包括絕緣膜207、氧化物半導(dǎo)體膜208b、208c以及絕緣膜214。在能帶結(jié)構(gòu)中，為了容易理解，示出絕緣膜207、氧化物半導(dǎo)體膜208a、208b、208c及絕緣膜214的導(dǎo)帶底的能級(jí)(ec)。

在圖19a的能帶圖中，作為絕緣膜207、214使用氧化硅膜，作為氧化物半導(dǎo)體膜208a使用利用金屬元素的原子數(shù)比為in:ga:zn＝1:1:1.2的金屬氧化物靶材而形成的氧化物半導(dǎo)體膜，作為氧化物半導(dǎo)體膜208b使用利用金屬元素的原子數(shù)比為in:ga:zn＝4:2:4.1的金屬氧化物靶材而形成的氧化物半導(dǎo)體膜，作為氧化物半導(dǎo)體膜208c使用利用金屬元素的原子數(shù)比為in:ga:zn＝1:1:1.2的金屬氧化物靶材而形成的氧化物半導(dǎo)體膜。

在圖19b的能帶圖中，作為絕緣膜207、214使用氧化硅膜，作為氧化物半導(dǎo)體膜208b使用利用金屬元素的原子數(shù)比為in:ga:zn＝4:2:4.1的金屬氧化物靶材而形成的氧化物半導(dǎo)體膜，作為氧化物半導(dǎo)體膜208c使用利用金屬元素的原子數(shù)比為in:ga:zn＝1:1:1.2的金屬氧化物靶材而形成的氧化物半導(dǎo)體膜。

如圖19a和圖19b所示，在氧化物半導(dǎo)體膜208a與氧化物半導(dǎo)體膜208b之間以及在氧化物半導(dǎo)體膜208b與氧化物半導(dǎo)體膜208c之間，導(dǎo)帶底的能級(jí)平緩地變化。換言之，導(dǎo)帶底的能級(jí)連續(xù)地變化或連續(xù)接合。為了實(shí)現(xiàn)這種能帶結(jié)構(gòu)，使在氧化物半導(dǎo)體膜208a與氧化物半導(dǎo)體膜208b的界面處或氧化物半導(dǎo)體膜208b與氧化物半導(dǎo)體膜208c的界面處不存在形成陷阱中心或復(fù)合中心等缺陷能級(jí)的雜質(zhì)。

為了在氧化物半導(dǎo)體膜208a與氧化物半導(dǎo)體膜208b之間以及在氧化物半導(dǎo)體膜208b與氧化物半導(dǎo)體膜208c之間形成連續(xù)接合，需要使用具備裝載閉鎖室的多室沉積裝置(濺射裝置)以使各膜不暴露于大氣中的方式連續(xù)地形成。

通過(guò)采用圖19a和圖19b所示的能帶結(jié)構(gòu)，氧化物半導(dǎo)體膜208b成為阱(well)，并且在使用上述疊層結(jié)構(gòu)的晶體管中，溝道區(qū)域形成在氧化物半導(dǎo)體膜208b中。

通過(guò)設(shè)置氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c，可以使陷阱能級(jí)遠(yuǎn)離氧化物半導(dǎo)體膜208b。

有時(shí)與被用作溝道區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜208b的導(dǎo)帶底能級(jí)(ec)相比，陷阱能級(jí)離真空能級(jí)更遠(yuǎn)，而在陷阱能級(jí)中容易積累電子。當(dāng)電子積累在陷阱能級(jí)中時(shí)，成為負(fù)固定電荷，導(dǎo)致晶體管的閾值電壓向正方向漂移。因此，優(yōu)選采用陷阱能級(jí)比氧化物半導(dǎo)體膜208b的導(dǎo)帶底能級(jí)(ec)更接近于真空能級(jí)的結(jié)構(gòu)。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，電子不容易積累在陷阱能級(jí)。其結(jié)果是，能夠增大晶體管的通態(tài)電流，并且還能夠提高場(chǎng)效應(yīng)遷移率。

氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c與氧化物半導(dǎo)體膜208b相比導(dǎo)帶底的能級(jí)更接近于真空能級(jí)，典型的是，氧化物半導(dǎo)體膜208b的導(dǎo)帶底能級(jí)與氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c的導(dǎo)帶底能級(jí)之差為0.15ev以上或0.5ev以上，且為2ev以下或1ev以下。換言之，氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c的電子親和勢(shì)與氧化物半導(dǎo)體膜208b的電子親和勢(shì)之差為0.15ev以上或0.5ev以上，且為2ev以下或1ev以下。

通過(guò)具有上述結(jié)構(gòu)，氧化物半導(dǎo)體膜208b成為電流的主要路徑并被用作溝道區(qū)域。此外，由于氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c包括形成有溝道區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體膜208b所包含的金屬元素中的一種以上，所以在氧化物半導(dǎo)體膜208a與氧化物半導(dǎo)體膜208b的界面處或在氧化物半導(dǎo)體膜208b與氧化物半導(dǎo)體膜208c的界面處不容易產(chǎn)生界面散射。由此，在該界面處載流子的移動(dòng)不被阻礙，因此晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率得到提高。

注意，為了防止氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c被用作溝道區(qū)域的一部分，氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c使用導(dǎo)電率夠低的材料?；蛘?，氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c使用其電子親和勢(shì)(真空能級(jí)與導(dǎo)帶底能級(jí)之差)低于氧化物半導(dǎo)體膜208b且其導(dǎo)帶底能級(jí)與氧化物半導(dǎo)體膜208b的導(dǎo)帶底能級(jí)有差異(能帶偏移)的材料。此外，為了抑制產(chǎn)生起因于漏極電壓值的閾值電壓之間的差異，氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c優(yōu)選使用其導(dǎo)帶底能級(jí)比氧化物半導(dǎo)體膜208b的導(dǎo)帶底能級(jí)更接近于真空能級(jí)0.2ev以上，優(yōu)選為0.5ev以上的材料。

在氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c中優(yōu)選不具有尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c具有尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)電膜212a、212b的構(gòu)成元素有時(shí)會(huì)擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜208b中的該尖晶石型結(jié)晶結(jié)構(gòu)與其他區(qū)域的界面處。注意，在氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c為caac-os的情況下，阻擋導(dǎo)電膜212a、212b的構(gòu)成元素如銅元素的性能得到提高，所以是優(yōu)選的。

氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c的厚度大于或等于足以抑制導(dǎo)電膜212a、212b的構(gòu)成元素?cái)U(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜208b的厚度且小于從絕緣膜214向氧化物半導(dǎo)體膜208b的氧的供應(yīng)被抑制的厚度。例如，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c的厚度為10nm以上時(shí)，能夠抑制導(dǎo)電膜212a、212b的構(gòu)成元素?cái)U(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜208b。另外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c的厚度為100nm以下時(shí)，能夠有效地從絕緣膜214向氧化物半導(dǎo)體膜208b供應(yīng)氧。

在本實(shí)施方式中，雖然氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c使用金屬元素的原子數(shù)比為in:ga:zn＝1:1:1.2的金屬氧化物靶材形成，但是本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。例如，氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c可以使用in:ga:zn＝1:1:1[原子數(shù)比]、in:ga:zn＝1:3:2[原子數(shù)比]、in:ga:zn＝1:3:4[原子數(shù)比]或者in:ga:zn＝1:3:6[原子數(shù)比]的金屬氧化物靶材形成。

當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c使用in:ga:zn＝1:1:1[原子數(shù)比]的金屬氧化物靶材形成時(shí)，氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c有可能具有in:ga:zn＝1:β1(0＜β1≤2)z:β2(0＜β2≤3)的原子數(shù)比。另外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c使用in:ga:zn＝1:3:4[原子數(shù)比]的金屬氧化物靶材形成時(shí)，氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c有可能具有in:ga:zn＝1:β3(1≤β3≤5):β4(2≤β4≤6)的原子數(shù)比。另外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c使用in:ga:zn＝1:3:6[原子數(shù)比]的金屬氧化物靶材形成時(shí)，氧化物半導(dǎo)體膜208a、208c有可能具有in:ga:zn＝1:β5(1≤β5≤5):β6(4≤β6≤8)的原子數(shù)比。

另外，在附圖中，晶體管200、270所包含的氧化物半導(dǎo)體膜208及晶體管270a、270b所包含的氧化物半導(dǎo)體膜208c的不被導(dǎo)電膜212a、212b覆蓋的區(qū)域的厚度薄，即氧化物半導(dǎo)體膜的一部分具有凹部。然而，本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此，氧化物半導(dǎo)體膜的不被導(dǎo)電膜212a、212b覆蓋的區(qū)域也可以不具有凹部。圖20a至圖20d示出該種情況的例子。圖20a至圖20d是示出半導(dǎo)體裝置的例子的截面圖。圖20a和圖20b示出上述晶體管200的氧化物半導(dǎo)體膜208不具有凹部時(shí)的結(jié)構(gòu)，圖20c和圖20d示出上述晶體管270b的氧化物半導(dǎo)體膜208不具有凹部時(shí)的結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施方式的晶體管的結(jié)構(gòu)可以自由地相互組合。

<2-6.半導(dǎo)體裝置的制造方法>

下面，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

注意，本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置所包含的導(dǎo)電膜、絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體膜等各種膜可以利用濺射法、化學(xué)氣相沉積(cvd)法、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)法、真空蒸鍍法、脈沖激光沉積(pld)法形成。注意，不局限于此，這些膜例如也可以使用涂敷法、印刷法、熱cvd(chemicalvapordeposition)法或原子層沉積(ald：atomiclayerdeposition)法形成。通過(guò)利用mocvd(metalorganicchemicalvapordeposition：有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積)法等熱cvd法，可以形成導(dǎo)電膜、絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體膜等。

由于熱cvd法是不使用等離子體的成膜方法，因此具有不產(chǎn)生因等離子體損傷引起的缺陷的優(yōu)點(diǎn)。

可以以如下方法進(jìn)行利用熱cvd法的沉積：將源氣體及氧化劑同時(shí)供應(yīng)到腔室內(nèi)，將腔室內(nèi)的壓力設(shè)定為大氣壓或減壓，使其在襯底附近或在襯底上產(chǎn)生反應(yīng)。

另外，也可以以如下方法進(jìn)行利用ald法的沉積：將腔室內(nèi)的壓力設(shè)定為大氣壓或減壓，將用于反應(yīng)的源氣體依次引入腔室，然后按該順序反復(fù)地引入氣體。例如，通過(guò)切換各開(kāi)關(guān)閥(也稱為高速閥)來(lái)將兩種以上的源氣體依次供應(yīng)到腔室內(nèi)。例如，為了防止多種源氣體混合，在引入第一源氣體的同時(shí)或之后引入惰性氣體(例如，氬或氮)等，然后引入第二源氣體。注意，當(dāng)同時(shí)引入第一源氣體及惰性氣體時(shí)，惰性氣體被用作載流子氣體，此外，可以在引入第二源氣體的同時(shí)引入惰性氣體。另外，也可以不引入惰性氣體而通過(guò)真空抽氣將第一源氣體排出，然后引入第二源氣體。第一源氣體附著于襯底表面上，以形成第一層；然后第二源氣體被引入以與該第一層起反應(yīng)；其結(jié)果是，第二層層疊于第一層上，從而形成薄膜。通過(guò)按該順序反復(fù)多次地引入氣體直到獲得所希望的厚度為止，可以形成臺(tái)階覆蓋性良好的薄膜。由于薄膜的厚度可以根據(jù)按順序反復(fù)引入氣體的次數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，ald法可以精確地調(diào)節(jié)厚度而適用于制造微型fet。

通過(guò)mocvd法等熱cvd法可以形成上述導(dǎo)電膜、絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體膜、金屬氧化膜等各種膜，例如，為了形成in-ga-zn-o膜，可以使用三甲基銦、三甲基鎵及二甲基鋅。三甲基銦的化學(xué)式為in(ch3)3。三甲基鎵的化學(xué)式為ga(ch3)3。另外，二甲基鋅的化學(xué)式為zn(ch3)2。另外，不局限于上述組合，也可以使用三乙基鎵(化學(xué)式為ga(c2h5)3)代替三甲基鎵，并使用二乙基鋅(化學(xué)式為zn(c2h5)2)代替二甲基鋅。

例如，在使用利用ald法的沉積裝置形成氧化鉿膜時(shí)，使用如下兩種氣體：通過(guò)使包含溶劑和鉿前體化合物的液體(鉿醇鹽、四二甲基酰胺鉿(tdmah)等鉿酰胺)氣化而得到的源氣體；以及被用作氧化劑的臭氧(o3)。此外，四二甲基酰胺鉿的化學(xué)式為hf[n(ch3)2]4。另外，作為其它材料液有四(乙基甲基酰胺)鉿等。

例如，在使用利用ald法的沉積裝置形成氧化鋁膜時(shí)，使用如下兩種氣體：通過(guò)使包含溶劑和鋁前體化合物的液體(三甲基鋁(tma)等)氣化而得到的源氣體；以及被用作氧化劑的h2o。此外，三甲基鋁的化學(xué)式為al(ch3)3。另外，作為其它材料液有三(二甲基酰胺)鋁、三異丁基鋁、鋁三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮)等。

例如，在使用利用ald法的沉積裝置形成氧化硅膜時(shí)，使六氯乙硅烷附著于被成膜面上，去除附著物所包含的氯，供應(yīng)氧化性氣體(o2、一氧化二氮)的自由基使其與附著物起反應(yīng)。

例如，在使用利用ald法的沉積裝置形成鎢膜時(shí)，依次反復(fù)引入wf6氣體和b2h6氣體形成初始鎢膜，然后同時(shí)引入wf6氣體和h2氣體形成鎢膜。注意，也可以使用sih4氣體代替b2h6氣體。

例如，在使用利用ald法的沉積裝置形成氧化物半導(dǎo)體膜如in-ga-zno膜時(shí)，依次反復(fù)引入in(ch3)3氣體和o3氣體形成in-o層，使用ga(ch3)3氣體和o3氣體形成gao層，然后使用zn(ch3)2氣體和o3氣體形成zno層。注意，這些層的順序不局限于上述例子。此外，也可以混合這些氣體來(lái)形成混合化合物層如in-ga-o層、in-zn-o層、ga-zn-o層等。注意，雖然也可以使用利用ar等惰性氣體進(jìn)行鼓泡而得到的h2o氣體代替o3氣體，但是優(yōu)選使用不包含h的o3氣體。另外，也可以使用in(c2h5)3氣體代替in(ch3)3氣體。另外，也可以使用ga(c2h5)3氣體代替ga(ch3)3氣體。另外，也可以使用zn(ch3)2氣體。

[半導(dǎo)體裝置的制造方法1]

首先，參照?qǐng)D21a至圖23f對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖18c和圖18d所示的晶體管270b的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖21a至圖21f、圖22a至圖22f及圖23a至圖23f是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。另外，圖21a、圖21c、圖21e、圖22a、圖22c、圖22e、圖23a、圖23c及圖23e是溝道長(zhǎng)度方向的截面圖，圖21b、圖21d、圖21f、圖22b、圖22d、圖22f、圖23b、圖23d及圖23f是溝道寬度方向的截面圖。

首先，在襯底202上形成導(dǎo)電膜，通過(guò)光刻工序及蝕刻工序?qū)υ搶?dǎo)電膜進(jìn)行加工，來(lái)形成被用作柵電極的導(dǎo)電膜204。接著，在導(dǎo)電膜204上形成被用作柵極絕緣膜的絕緣膜206、207(參照?qǐng)D21a和圖21b)。

在本實(shí)施方式中，作為襯底202使用玻璃襯底。作為被用作柵電極的導(dǎo)電膜204，通過(guò)濺射法形成厚度為100nm的鎢膜。作為絕緣膜206，通過(guò)pecvd法形成厚度為400nm的氮化硅膜，作為絕緣膜207通過(guò)pecvd法形成厚度為50nm的氧氮化硅膜。

作為絕緣膜206，可以采用氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)。具體而言，作為絕緣膜206，可以采用第一氮化硅膜、第二氮化硅膜及第三氮化硅膜的三層結(jié)構(gòu)。該三層結(jié)構(gòu)例如可以如下所示那樣形成。

可以在如下條件下形成厚度為50nm的第一氮化硅膜：例如，作為源氣體使用流量為200sccm的硅烷、流量為2000sccm的氮以及流量為100sccm的氨氣體，向pecvd裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)該源氣體，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為100pa，使用27.12mhz的高頻電源供應(yīng)2000w的功率。

可以在如下條件下形成厚度為300nm的第二氮化硅膜：作為源氣體使用流量為200sccm的硅烷、流量為2000sccm的氮以及流量為2000sccm的氨氣體，向pecvd裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)該源氣體，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為100pa，使用27.12mhz的高頻電源供應(yīng)2000w的功率。

可以在如下條件下形成厚度為50nm的第三氮化硅膜：作為源氣體使用流量為200sccm的硅烷以及流量為5000sccm的氮，向pecvd裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)該源氣體，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為100pa，使用27.12mhz的高頻電源供應(yīng)2000w的功率。

另外，可以將形成上述第一氮化硅膜、第二氮化硅膜及第三氮化硅膜時(shí)的襯底溫度設(shè)定為350℃以下。

通過(guò)作為絕緣膜206采用氮化硅膜的三層結(jié)構(gòu)，例如在作為導(dǎo)電膜204使用包含銅(cu)的導(dǎo)電膜的情況下，能夠發(fā)揮如下效果。

第一氮化硅膜可以抑制銅(cu)元素從導(dǎo)電膜204擴(kuò)散。第二氮化硅膜具有釋放氫的功能，可以提高被用作柵極絕緣膜的絕緣膜的耐壓。第三氮化硅膜是氫的釋放量少且可以抑制從第二氮化硅膜釋放的氫擴(kuò)散的膜。

作為絕緣膜207，為了提高絕緣膜207與后面形成的氧化物半導(dǎo)體膜208(更具體而言，氧化物半導(dǎo)體膜208b)的界面特性，優(yōu)選使用包含氧的絕緣膜形成。

接著，在絕緣膜207上形成氧化物半導(dǎo)體膜的疊層膜，將該疊層膜加工為所希望的形狀，由此形成包含氧化物半導(dǎo)體膜208b及氧化物半導(dǎo)體膜208c的島狀氧化物半導(dǎo)體膜208(參照?qǐng)D21c和圖21d)。

氧化物半導(dǎo)體膜208的成膜溫度為室溫以上且低于340℃，優(yōu)選為室溫以上且300℃以下，更優(yōu)選為100℃以上且250℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選為100℃以上且200℃以下。通過(guò)在加熱的同時(shí)形成氧化物半導(dǎo)體膜208，可以提高氧化物半導(dǎo)體膜208的結(jié)晶性。另一方面，當(dāng)作為襯底202使用大型玻璃襯底(例如，第六代至第十代)時(shí)，在氧化物半導(dǎo)體膜208的成膜溫度為150℃以上且低于340℃的情況下，襯底202有可能變形(應(yīng)變或翹曲)。因此，在使用大型玻璃襯底的情況下，通過(guò)將氧化物半導(dǎo)體膜208的成膜溫度設(shè)定為100℃以上且低于150℃，可以抑制玻璃襯底的變形。

氧化物半導(dǎo)體膜208b與氧化物半導(dǎo)體膜208c的成膜時(shí)的襯底溫度可以相同，也可以不同。然而，通過(guò)使氧化物半導(dǎo)體膜208b與氧化物半導(dǎo)體膜208c的襯底溫度相同，可以降低制造成本，所以是優(yōu)選的。

在本實(shí)施方式中，使用in-ga-zn金屬氧化物靶材(in:ga:zn＝4:2:4.1[原子數(shù)比])通過(guò)濺射法沉積將成為氧化物半導(dǎo)體膜208b的氧化物半導(dǎo)體膜，此后在真空中連續(xù)地使用in-ga-zn金屬氧化物靶材(in:ga:zn＝1:1:1.2[原子數(shù)比])通過(guò)濺射法沉積將成為氧化物半導(dǎo)體膜208c的氧化物半導(dǎo)體膜。另外，將成為氧化物半導(dǎo)體膜208的氧化物半導(dǎo)體膜的沉積時(shí)的襯底溫度為170℃。另外，作為將成為氧化物半導(dǎo)體膜208的氧化物半導(dǎo)體膜的沉積氣體使用氧及氬。

另外，在通過(guò)濺射法沉積氧化物半導(dǎo)體膜的情況下，作為濺射氣體，適當(dāng)?shù)厥褂孟∮袣怏w(典型的是氬)、氧、稀有氣體和氧的混合氣體。此外，當(dāng)采用混合氣體時(shí)，優(yōu)選增高相對(duì)于稀有氣體的氧的比例。另外，需要進(jìn)行濺射氣體的高純度化。例如，當(dāng)作為被用作濺射氣體的氧氣體或氬氣體，使用露點(diǎn)為-40℃以下，優(yōu)選為-80℃以下，更優(yōu)選為-100℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選為-120℃以下的高純度氣體時(shí)，可以盡可能地防止水分等混入氧化物半導(dǎo)體膜。

另外，在通過(guò)濺射法沉積氧化物半導(dǎo)體膜的情況下，濺射氣體優(yōu)選包含氧。當(dāng)使用包含氧的濺射氣體沉積氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，可以在形成氧化物半導(dǎo)體膜的同時(shí)對(duì)其下的膜(在此，為絕緣膜207)添加氧。由此，可以在絕緣膜207中形成過(guò)剩氧區(qū)域。

另外，在通過(guò)濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜的情況下，優(yōu)選使用低溫泵等吸附式真空抽氣泵對(duì)濺射裝置的腔室進(jìn)行高真空抽氣(抽空到5×10^-7pa至1×10^-4pa左右)以盡可能地去除對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜來(lái)說(shuō)是雜質(zhì)的水等?；蛘?，優(yōu)選組合渦輪分子泵和冷阱來(lái)防止氣體，尤其是包含碳或氫的氣體從抽氣系統(tǒng)倒流到腔室內(nèi)。

接著，在絕緣膜207及氧化物半導(dǎo)體膜208上通過(guò)濺射法形成將成為源電極及漏電極的導(dǎo)電膜212(參照?qǐng)D21e和圖21f)。

在本實(shí)施方式中，導(dǎo)電膜212通過(guò)濺射法在厚度為50nm的鎢膜上層疊厚度為400nm的鋁膜來(lái)形成。注意，在本實(shí)施方式中，作為導(dǎo)電膜212采用兩層的疊層結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。例如，作為導(dǎo)電膜212可以采用依次層疊有厚度為50nm的鎢膜、厚度為400nm的鋁膜和厚度為100nm的鈦膜的三層結(jié)構(gòu)。

接著，通過(guò)將導(dǎo)電膜212加工為所希望的形狀，形成彼此分離的導(dǎo)電膜212a、212b(參照?qǐng)D22a和圖22b)。

在本實(shí)施方式中，使用干蝕刻裝置對(duì)導(dǎo)電膜212進(jìn)行加工。然而，導(dǎo)電膜212的加工方法不局限于此，例如也可以使用濕蝕刻裝置。與濕蝕刻裝置相比，當(dāng)使用干蝕刻裝置對(duì)導(dǎo)電膜212進(jìn)行加工時(shí)，可以形成更微細(xì)的圖案。另一方面，與干蝕刻裝置相比，當(dāng)使用濕蝕刻裝置對(duì)導(dǎo)電膜212進(jìn)行加工時(shí)，可以降低制造成本。

此外，也可以在形成導(dǎo)電膜212a、212b后洗滌氧化物半導(dǎo)體膜208(更具體而言，氧化物半導(dǎo)體膜208c)的表面(背溝道一側(cè))。作為洗滌方法，例如可以舉出使用磷酸等化學(xué)溶液的洗滌。通過(guò)使用磷酸等化學(xué)溶液進(jìn)行洗滌，可以去除附著于氧化物半導(dǎo)體膜208c表面的雜質(zhì)(例如，包含在導(dǎo)電膜212a、212b中的元素)。注意，不一定必須進(jìn)行該洗滌，根據(jù)情況可以不進(jìn)行該洗滌。

另外，在導(dǎo)電膜212a、212b的形成工序和/或上述洗滌工序中，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜208的沒(méi)有被導(dǎo)電膜212a、212b覆蓋的區(qū)域的厚度變薄。例如，有時(shí)形成氧化物半導(dǎo)體膜208c的厚度比氧化物半導(dǎo)體膜208b薄的區(qū)域。

接著，在氧化物半導(dǎo)體膜208及導(dǎo)電膜212a、212b上形成絕緣膜214、絕緣膜216(參照?qǐng)D22c和圖22d)。

優(yōu)選的是，在形成絕緣膜214之后，在不暴露于大氣的狀態(tài)下連續(xù)地形成絕緣膜216。在形成絕緣膜214之后，在不暴露于大氣的狀態(tài)下，調(diào)節(jié)源氣體的流量、壓力、高頻功率和襯底溫度中的至少一個(gè)而連續(xù)地形成絕緣膜216，由此可以減少絕緣膜214與絕緣膜216的界面處的來(lái)源于大氣成分的雜質(zhì)濃度，并且可以使包含于絕緣膜214、216中的氧移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208中，從而可以降低氧化物半導(dǎo)體膜208中的氧缺陷的量。

例如，作為絕緣膜214，通過(guò)pecvd法可以形成氧氮化硅膜。此時(shí)，作為源氣體，優(yōu)選使用含有硅的沉積氣體及氧化性氣體。含有硅的沉積氣體的典型例子為硅烷、乙硅烷、丙硅烷、氟化硅烷。作為氧化性氣體的例子，有一氧化二氮、二氧化氮。另外，通過(guò)在如下條件下利用pecvd法，可以形成包含氮且缺陷量少的絕緣膜214：在相對(duì)于上述沉積氣體流量的氧化性氣體流量大于20倍且小于100倍，優(yōu)選為40倍以上且80倍以下，并且，處理室內(nèi)的壓力低于100pa，優(yōu)選為50pa以下。

在本實(shí)施方式中，作為絕緣膜214，在如下條件下利用pecvd法形成氧氮化硅膜：保持襯底202的溫度為220℃，作為源氣體使用流量為50sccm的硅烷及流量為2000sccm的一氧化二氮，處理室內(nèi)的壓力為20pa，并且，供應(yīng)到平行板電極的高頻功率為13.56mhz、100w(功率密度為1.6×10^-2w/cm²)。

作為絕緣膜216，在如下條件下形成氧化硅膜或氧氮化硅膜：將設(shè)置于進(jìn)行了真空抽氣的pecvd裝置的處理室內(nèi)的襯底溫度保持為180℃以上且350℃以下，將源氣體引入處理室中并將壓力設(shè)定為100pa以上且250pa以下，優(yōu)選為100pa以上且200pa以下，并且，對(duì)設(shè)置于處理室內(nèi)的電極供應(yīng)0.17w/cm²以上且0.5w/cm²以下，優(yōu)選為0.25w/cm²以上且0.35w/cm²以下的高頻功率。

在絕緣膜216的沉積條件中，對(duì)具有上述壓力的反應(yīng)室中供應(yīng)具有上述功率密度的高頻功率，由此在等離子體中源氣體的分解效率得到提高，氧自由基增加，且促進(jìn)源氣體的氧化，使得絕緣膜216中的含氧量超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成。另一方面，在以上述溫度范圍內(nèi)的襯底溫度形成的膜中，由于硅與氧的鍵合力較弱，因此，通過(guò)后面工序的加熱處理而使膜中的氧的一部分脫離。其結(jié)果是，可以形成含氧量超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成且通過(guò)加熱釋放氧的一部分的氧化物絕緣膜。

在絕緣膜216的形成工序中，絕緣膜214被用作氧化物半導(dǎo)體膜208的保護(hù)膜。因此，可以在減少對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208造成的損傷的同時(shí)使用功率密度高的高頻功率形成絕緣膜216。

另外，在絕緣膜216的沉積條件中，通過(guò)增加相對(duì)于氧化性氣體的包含硅的沉積氣體的流量，可以減少絕緣膜216中的缺陷量。典型的是，能夠形成缺陷量較少的氧化物絕緣層，其中通過(guò)esr測(cè)得的起因于硅懸空鍵且在g＝2.001處出現(xiàn)的信號(hào)的自旋密度低于6×10¹⁷spins/cm³，優(yōu)選為3×10¹⁷spins/cm³以下，更優(yōu)選為1.5×10¹⁷spins/cm³以下。其結(jié)果是，能夠提高晶體管的可靠性。

優(yōu)選在形成絕緣膜214、216之后進(jìn)行加熱處理(以下，稱為第一加熱處理)。通過(guò)第一加熱處理，可以降低包含于絕緣膜214、216中的氮氧化物。此外，通過(guò)第一加熱處理，可以將絕緣膜214、216中的氧的一部分移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208中以降低氧化物半導(dǎo)體膜208中的氧缺陷的量。

將第一加熱處理的溫度典型地設(shè)定為低于400℃，優(yōu)選為低于375℃，進(jìn)一步優(yōu)選為150℃以上且350℃以下。第一加熱處理可以在氮、氧、超干燥空氣(含水量為20ppm以下，優(yōu)選為1ppm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為10ppb以下的空氣)或稀有氣體(氬、氦等)的氣氛下進(jìn)行。優(yōu)選在上述氮、氧、超干燥空氣或稀有氣體中不含有氫、水等，并可以使用電爐、rta(rapidthermalanneal：快速熱退火)裝置等進(jìn)行該第一加熱處理。

接著，在絕緣膜216上形成阻擋膜230，并隔著阻擋膜230對(duì)絕緣膜216、214或者氧化物半導(dǎo)體膜208添加氧240(參照?qǐng)D22e和圖22f)。

在圖22e和圖22f中，由虛線的箭頭示意性地表示添加到絕緣膜214或絕緣膜216的氧。

阻擋膜230具有透過(guò)氧并抑制氧的釋放的功能。阻擋膜230例如包含氧及金屬(選自銦、鋅、鈦、鋁、鎢、鉭、鉬、鉿和釔中的至少一個(gè))。尤其是，當(dāng)阻擋膜230包含銦錫氧化物(也稱為ito)、銦錫硅氧化物(in-sn-si氧化物：以下也稱為itso)或者氧化銦時(shí)，凹凸表面的覆蓋性得到提高，所以是優(yōu)選的?；蛘?，阻擋膜230也可以使用上述氧化物半導(dǎo)體膜(例如，in:ga:zn＝1:1:1[原子數(shù)比]、in:ga:zn＝1:3:2[原子數(shù)比]、in:ga:zn＝1:3:4[原子數(shù)比]、in:ga:zn＝1:3:6[原子數(shù)比]、in:ga:zn＝4:2:3[原子數(shù)比])。

阻擋膜230可以通過(guò)濺射法形成。當(dāng)阻擋膜230的厚度薄時(shí)，有時(shí)難以抑制氧從絕緣膜216釋放到外部。另一方面，當(dāng)阻擋膜230的厚度厚時(shí)，有時(shí)不能有效地對(duì)絕緣膜216添加氧。因此，阻擋膜230的厚度優(yōu)選為1nm以上且20nm以下或者2nm以上且10nm以下。在本實(shí)施方式中，作為阻擋膜230形成厚度為5nm的itso膜。

作為隔著阻擋膜230對(duì)絕緣膜216添加氧240的方法，例如有離子摻雜法、離子注入法、等離子體處理法。另外，根據(jù)添加氧240的裝置或添加條件，有時(shí)還可以對(duì)絕緣膜216之下的絕緣膜214或者氧化物半導(dǎo)體膜208添加氧240。另外，作為氧240，可以舉出過(guò)剩氧或者氧自由基等。另外，通過(guò)對(duì)襯底一側(cè)施加偏壓，可以有效地將氧240添加到絕緣膜216。作為偏壓，例如使用灰化裝置，可以將施加到該灰化裝置所包括的一對(duì)電極之間的偏壓的功率密度設(shè)定為1w/cm²以上且5w/cm²以下。通過(guò)在絕緣膜216上設(shè)置阻擋膜230并添加氧240，阻擋膜230起到抑制氧從絕緣膜216脫離的作為保護(hù)膜的作用。由此，可以對(duì)絕緣膜216添加更多的氧。

在隔著阻擋膜230對(duì)絕緣膜216添加氧240之后，也可以進(jìn)行加熱處理(以下，稱為第二加熱處理)。第二加熱處理可以在與上述第一加熱處理同樣的條件下進(jìn)行。

接著，去除阻擋膜230并使絕緣膜216的表面露出，然后在絕緣膜216上形成絕緣膜218(參照?qǐng)D23a和圖23b)。

注意，當(dāng)去除阻擋膜230時(shí)，有時(shí)絕緣膜216的一部分也被去除。作為阻擋膜230的去除方法，例如可以舉出干蝕刻法、濕蝕刻法或者組合干蝕刻法和濕蝕刻法的方法。在本實(shí)施方式中，通過(guò)濕蝕刻法去除阻擋膜230。當(dāng)通過(guò)濕蝕刻法去除阻擋膜230時(shí)，可以抑制制造成本，所以是優(yōu)選的。

絕緣膜218例如可以通過(guò)濺射法或pecvd法形成。例如，當(dāng)通過(guò)pecvd法形成絕緣膜218時(shí)，使襯底溫度低于400℃，優(yōu)選為低于375℃，進(jìn)一步優(yōu)選為180℃以上且350℃以下。通過(guò)將絕緣膜218的成膜時(shí)的襯底溫度設(shè)定為上述范圍，可以形成致密的膜，所以是優(yōu)選的。另外，通過(guò)將絕緣膜218的成膜時(shí)的襯底溫度設(shè)定為上述范圍，可以將絕緣膜214、216中的氧或者過(guò)剩氧移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208。

在形成絕緣膜218之后，也可以進(jìn)行與上述第二加熱處理同等的加熱處理(以下，稱為第三加熱處理)。如此，在將氧240添加到絕緣膜216之后，以低于400℃，優(yōu)選為低于375℃，進(jìn)一步優(yōu)選為180℃以上且350℃以下的溫度進(jìn)行上述加熱處理，可以將絕緣膜216中的氧或者過(guò)剩氧移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208(尤其是氧化物半導(dǎo)體膜208b)中，由此可以填補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體膜208中的氧缺陷。

在此，參照?qǐng)D24a和圖24b對(duì)移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208中的氧進(jìn)行說(shuō)明。圖24a和圖24b為示出因形成絕緣膜218時(shí)的襯底溫度(典型的是低于375℃)或者形成絕緣膜218之后的第三加熱處理(典型的是低于375℃)而移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208中的氧的模型圖。注意，在圖24a和圖24b中，由虛線的箭頭表示移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208中的氧(氧自由基、氧原子或者氧分子)。

當(dāng)氧從接觸于圖24a和圖24b所示的氧化物半導(dǎo)體膜208的膜(在此，為絕緣膜207及絕緣膜214)移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208時(shí)，氧缺陷被填補(bǔ)。尤其是，在本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置中，在通過(guò)濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜208時(shí)，由于使用氧氣體對(duì)絕緣膜207添加氧，因此絕緣膜207包含過(guò)剩氧區(qū)域。另外，由于隔著阻擋膜230添加氧，所以絕緣膜214、216包含過(guò)剩氧區(qū)域。如此，由于氧化物半導(dǎo)體膜208夾在該包含過(guò)剩氧區(qū)域的絕緣膜之間，因此可以有效地填補(bǔ)氧缺陷。

另外，在絕緣膜207之下設(shè)置有絕緣膜206，在絕緣膜214、216之上設(shè)置有絕緣膜218。通過(guò)使用氧透過(guò)性低的材料，例如，氮化硅等形成絕緣膜206、218，可以將絕緣膜207、214、216所包含的氧封閉在氧化物半導(dǎo)體膜208一側(cè)，所以可以有效地將氧移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208。

當(dāng)作為絕緣膜218利用pecvd法形成氮化硅膜時(shí)，作為源氣體優(yōu)選使用包含硅的沉積氣體、氮及氨。通過(guò)作為源氣體使用少于氮的氨，在等離子體中氨離解而產(chǎn)生活性種。該活性種將包括在包含硅的沉積氣體中的硅與氫之間的鍵合及氮分子之間的三鍵切斷。其結(jié)果是，可以形成促進(jìn)硅與氮的鍵合，硅與氫的鍵合少、缺陷少且致密的氮化硅膜。另一方面，在氨量比氮量多時(shí)，包含硅的沉積氣體及氮的分解不進(jìn)展，形成硅與氫的鍵合會(huì)殘留下來(lái)，缺陷增加且不致密的氮化硅膜。由此，在源氣體中，將相對(duì)于氨的氮流量比設(shè)定為5倍以上且50倍以下，優(yōu)選為10倍以上且50倍以下。

在本實(shí)施方式中，作為絕緣膜218，通過(guò)利用pecvd裝置并使用硅烷、氮及氨作為源氣體，形成厚度為50nm的氮化硅膜。硅烷的流量為50sccm，氮的流量為5000sccm，氨的流量為100sccm。將處理室的壓力設(shè)定為100pa，將襯底溫度設(shè)定為350℃，用27.12mhz的高頻電源對(duì)平行板電極供應(yīng)1000w的高頻功率。pecvd裝置是電極面積為6000cm²的平行板型pecvd裝置，并且，將所供應(yīng)的功率換算為每單位面積的功率(功率密度)為1.7×10^-1w/cm²。

接著，通過(guò)光刻工序在絕緣膜218上形成掩模，在絕緣膜214、216、218的所希望的區(qū)域中形成開(kāi)口部252c。此外，通過(guò)光刻工序在絕緣膜218上形成掩模，在絕緣膜206、207、214、216、218的所希望的區(qū)域中形成開(kāi)口部252a、252b。開(kāi)口部252c以到達(dá)導(dǎo)電膜212b的方式形成。此外，開(kāi)口部252a、252b以都到達(dá)導(dǎo)電膜204的方式形成(參照?qǐng)D23c和圖23d)。

開(kāi)口部252a、252b及開(kāi)口部252c可以以同一工序形成，也可以以不同工序形成。當(dāng)以同一工序形成開(kāi)口部252a、252b及開(kāi)口部252c時(shí)，例如可以使用灰色調(diào)掩模或半色調(diào)掩模。另外，也可以以多個(gè)工序形成開(kāi)口部252a、252b。例如，也可以預(yù)先在絕緣膜206、207中形成開(kāi)口部，然后在該開(kāi)口部上的絕緣膜214、216、218中形成開(kāi)口部。

接著，以覆蓋開(kāi)口部252a、252b、252c的方式在絕緣膜218上形成導(dǎo)電膜，且將該導(dǎo)電膜加工為所希望的形狀，來(lái)形成導(dǎo)電膜220a及220b(參照?qǐng)D23e和圖23f)。

作為將成為導(dǎo)電膜220a、220b的導(dǎo)電膜，例如可以使用包含銦(in)、鋅(zn)和錫(sn)中的一種的材料。導(dǎo)電膜220a、220b尤其可以使用包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦錫氧化物(ito)、銦鋅氧化物、銦錫硅氧化物(itso)等透光導(dǎo)電材料。將成為導(dǎo)電膜220a、220b的導(dǎo)電膜例如可以通過(guò)濺射法形成。在本實(shí)施方式中，通過(guò)濺射法形成厚度為110nm的itso膜。

通過(guò)上述步驟，可以制造圖18c和圖18d所示的晶體管270b。

在晶體管270b的整個(gè)制造工序中，通過(guò)使襯底溫度低于400℃，優(yōu)選為低于375℃，更優(yōu)選為180℃以上且350℃以下，即使使用大面積的襯底，也可以抑制襯底的變形(應(yīng)變或翹曲)，所以是優(yōu)選的。在晶體管270b的制造工序中，絕緣膜206、207的成膜時(shí)的溫度(低于400℃，優(yōu)選為250℃以上且350℃以下)、氧化物半導(dǎo)體膜208的成膜時(shí)的溫度(室溫以上且低于340℃，優(yōu)選為100℃以上且200℃以下，更優(yōu)選為100℃以上且低于150℃)、絕緣膜216、218的成膜時(shí)的溫度(低于400℃，優(yōu)選為低于375℃，進(jìn)一步優(yōu)選為180℃以上且350℃以下)、添加氧240之后的第一加熱處理或者第二加熱處理的溫度(低于400℃，優(yōu)選為低于375℃，更優(yōu)選為180℃以上且350℃以下)等被施加到襯底。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法可以與其他實(shí)施方式例示的結(jié)構(gòu)、方法適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

[半導(dǎo)體裝置的制造方法2]

接著，對(duì)與上述[半導(dǎo)體裝置的制造方法1]不同的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。

首先，與[半導(dǎo)體裝置的制造方法1]同樣，進(jìn)行直到圖22c和圖22d為止的工序。接著，如圖22e和圖22f所示，形成阻擋膜230并不添加氧240。然后，進(jìn)行圖23c和圖23d及圖23e和圖23f所示的工序，而不進(jìn)行圖23a和圖23b所示的工序。

在此情況下，阻擋膜230選擇上述材料中的高絕緣性的材料形成即可。在本制造方法中，阻擋膜230優(yōu)選使用氧化鋁、氧化鉿或者氧化釔。

當(dāng)阻擋膜230通過(guò)濺射法并使用氧化鋁、氧化鉿或者氧化釔形成時(shí)，濺射氣體優(yōu)選至少包含氧。在形成阻擋膜230時(shí)用于濺射氣體的氧在等離子體中成為氧自由基，該氧和/或氧自由基有時(shí)添加到絕緣膜216中。因此，可以不進(jìn)行圖22e和圖22f所示的添加氧240的工序。換而言之，當(dāng)形成阻擋膜230時(shí)，可以同時(shí)進(jìn)行氧添加處理及阻擋膜230的成膜。注意，阻擋膜230在阻擋膜230的成膜時(shí)(尤其是成膜初期)具有添加氧的功能，而在形成阻擋膜230之后(尤其是成膜后期)具有阻擋氧的功能。

另外，例如，當(dāng)阻擋膜230通過(guò)濺射法并使用氧化鋁形成時(shí)，有時(shí)在絕緣膜216與阻擋膜230之間的界面附近形成混合層。例如，在絕緣膜216為氧氮化硅膜的情況下，作為該混合層有可能形成alxsiyoz層。注意，該混合層也可以包含過(guò)剩氧區(qū)域。

另外，當(dāng)阻擋膜230使用氧化鋁、氧化鉿或者氧化釔形成時(shí)，由于氧化鋁、氧化鉿及氧化釔具有高絕緣性及高氧阻擋性，因此可以不進(jìn)行圖23a和圖23b所示的形成絕緣膜218的工序。因此，可以使用阻擋膜230代替絕緣膜218，而不需要去除阻擋膜230。

另外，通過(guò)使阻擋膜230的成膜時(shí)的襯底溫度低于400℃，優(yōu)選為低于375℃，更優(yōu)選為180℃以上且350℃以下，可以將添加到絕緣膜216中的氧或者過(guò)剩氧移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜208中。

如此，通過(guò)作為阻擋膜230使用氧化鋁、氧化鉿或者氧化釔，可以減少半導(dǎo)體裝置的制造工序數(shù)，而可以抑制制造成本。

[半導(dǎo)體裝置的制造方法3]

下面，參照?qǐng)D25a至圖26f詳細(xì)地說(shuō)明作為本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的圖15a至圖15c所示的晶體管250的制造方法。圖25a至圖26f是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖。圖25a、圖25c、圖25e、圖26a、圖26c及圖26e是溝道長(zhǎng)度方向的截面圖，圖25b、圖25d、圖25f、圖26b、圖26d及圖26f是溝道寬度方向的截面圖。

首先，在襯底202上形成導(dǎo)電膜204、絕緣膜206、207、氧化物半導(dǎo)體膜208、絕緣膜214、216及阻擋膜230(參照?qǐng)D25a和圖25b)。

關(guān)于導(dǎo)電膜204、絕緣膜206、207、氧化物半導(dǎo)體膜208、絕緣膜214、216及阻擋膜230，可以參照[半導(dǎo)體裝置的制造方法1]的記載。

接著，隔著阻擋膜230對(duì)絕緣膜214添加氧240(參照?qǐng)D25c和圖25d)。

接著，去除阻擋膜230。然后，通過(guò)光刻工序在絕緣膜214上形成掩模，并在絕緣膜214及絕緣膜216的所希望的區(qū)域中形成開(kāi)口部251a、251b。開(kāi)口部251a、251b到達(dá)氧化物半導(dǎo)體膜208(參照?qǐng)D25e和圖25f)。

接著，以覆蓋開(kāi)口部251a、251b的方式在絕緣膜214上形成導(dǎo)電膜212(參照?qǐng)D26a和圖26b)。

通過(guò)光刻工序在導(dǎo)電膜212上形成掩模并將該導(dǎo)電膜加工為所希望的形狀，由此形成導(dǎo)電膜212a、212b(參照?qǐng)D26c和圖26d)。

接著，在絕緣膜214及導(dǎo)電膜212a、212b上形成絕緣膜218(參照?qǐng)D26e和圖26f)。

通過(guò)上述工序，能夠制造圖15a至圖15c所示的晶體管250。

圖16a至圖16c所示的晶體管260可以經(jīng)如下工序形成：當(dāng)形成開(kāi)口部251a、251b時(shí)，僅在氧化物半導(dǎo)體膜208的溝道區(qū)域上殘留絕緣膜214及絕緣膜216。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法可以與其他實(shí)施方式或其他實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)、方法適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施方式3

在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D27a至圖34c對(duì)能夠形成本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜的濺射裝置及沉積裝置進(jìn)行說(shuō)明。注意，為了說(shuō)明成膜時(shí)的工作，在附圖中示出配置有襯底及靶材等的濺射裝置。然而，襯底及靶材等是實(shí)施者適當(dāng)?shù)卦O(shè)置的，所以有時(shí)濺射裝置不包括襯底及靶材。

<3-1.濺射裝置>

作為濺射裝置，例如可以使用平行板型濺射裝置及對(duì)向靶材型濺射裝置?？梢詫⑹褂闷叫邪逍蜑R射裝置的沉積方法稱為pesp(parallelelectrodesputtering)。另外，可以將使用對(duì)向靶材型濺射裝置的沉積方法稱為vdsp(vapordepositionsputtering)。

<平行板型濺射裝置(pesp)>

首先，對(duì)平行板型濺射裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖27a是平行板型濺射裝置的沉積室301的截面圖。圖27a所示的沉積室301包括靶材架320、墊板310、靶材300、磁鐵單元330、襯底架370。此外，靶材300配置在墊板310上。墊板310配置在靶材架320上。磁鐵單元330隔著墊板310配置在靶材300下。襯底架370以與靶材300面對(duì)的方式配置。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，將多個(gè)磁鐵(磁石)的組合稱為磁鐵單元。磁鐵單元也可以被稱為陰極、陰極磁鐵、磁力構(gòu)件、磁力零件等。磁鐵單元330包括磁鐵330n、磁鐵330s、磁鐵架332。此外，在磁鐵單元330中，磁鐵330n及磁鐵330s配置在磁鐵架332上。磁鐵330n以與磁鐵330s間隔開(kāi)的方式配置。當(dāng)將襯底360搬入沉積室301時(shí)，襯底360與襯底架370接觸。

靶材架320與墊板310由螺釘(螺栓等)被固定，被施加相同電位。靶材架320隔著墊板310支撐靶材300。

靶材300被固定于墊板310。例如，可以由包含銦等低熔點(diǎn)金屬的粘合構(gòu)件固定墊板310與靶材300。

圖27a示出由磁鐵單元330形成的磁力線380a及磁力線380b。

磁力線380a為形成靶材300的附近的水平磁場(chǎng)的磁力線之一。靶材300的附近例如是指從靶材300的頂面的垂直距離為0mm以上且10mm以下，尤其是0mm以上且5mm以下的區(qū)域。

磁力線380b為在離磁鐵單元330頂面有垂直距離d的平面上形成水平磁場(chǎng)的磁力線之一。垂直距離d例如為0mm以上且20mm以下或者5mm以上且15mm以下。

此時(shí)，通過(guò)使用磁力大的磁鐵330n及磁力大的磁鐵330s，也可以在襯底360的附近產(chǎn)生大磁場(chǎng)。具體而言，可以將襯底360附近的水平磁場(chǎng)的磁通密度設(shè)定為10g以上且100g以下，優(yōu)選為15g以上且60g以下，更優(yōu)選為20g以上且40g以下。

注意，水平磁場(chǎng)的磁通密度可以采用垂直磁場(chǎng)的磁通密度為0g時(shí)的值。

通過(guò)將沉積室301中的磁場(chǎng)的磁通密度設(shè)定為上述范圍，可以獲得高密度且高結(jié)晶性的氧化物半導(dǎo)體膜。另外，所沉積的氧化物半導(dǎo)體膜很少包含多種結(jié)晶相，而包含實(shí)質(zhì)上單一的結(jié)晶相。

圖27b示出磁鐵單元330的俯視圖。在磁鐵單元330中，將圓形或大致圓形的磁鐵330n及圓形或大致圓形的磁鐵330s固定在磁鐵架332上。磁鐵單元330可以以磁鐵單元330的頂面的中央或大致中央的法線向量為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)。例如，磁鐵單元330以0.1hz以上且1khz以下的拍子(也可以說(shuō)節(jié)奏、脈沖、頻率、周期或循環(huán)等)旋轉(zhuǎn)即可。

因此，靶材300上的磁場(chǎng)強(qiáng)的區(qū)域隨著磁鐵單元330的旋轉(zhuǎn)變化。由于磁場(chǎng)強(qiáng)的區(qū)域成為高密度等離子體區(qū)域，所以其附近容易發(fā)生靶材300的濺射現(xiàn)象。例如，在磁場(chǎng)強(qiáng)的區(qū)域?yàn)樘囟ú糠謺r(shí)，只使用靶材300的特定區(qū)域。相比之下，如圖27b所示，通過(guò)使磁鐵單元330旋轉(zhuǎn)，可以均勻地使用靶材300。此外，通過(guò)使磁鐵單元330旋轉(zhuǎn)，可以沉積具有均勻的厚度及質(zhì)量的膜。

通過(guò)使磁鐵單元330旋轉(zhuǎn)，也可以改變襯底360附近的磁力線的方向。

這里，示出使磁鐵單元330旋轉(zhuǎn)的例子，但本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。例如，也可以在上下或左右方向上擺動(dòng)磁鐵單元330。例如，以0.1hz以上且1khz以下的拍子擺動(dòng)磁鐵單元330即可?；蛘撸部梢允拱胁?00旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)。例如，以0.1hz以上且1khz以下的拍子使靶材300旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)即可?；蛘撸ㄟ^(guò)使襯底360旋轉(zhuǎn)，也可以相對(duì)地改變襯底360附近的磁力線的方向?；蛘?，也可以組合上述方法。

沉積室301也可以在墊板310的內(nèi)部或下部等具有溝槽部。通過(guò)使流體(空氣、氮、稀有氣體、水、油等)流過(guò)該溝槽部，可以抑制在進(jìn)行濺射時(shí)靶材300的溫度上升所引起的放電異常或者構(gòu)件的變形所引起的沉積室301的損傷。此時(shí)，通過(guò)用粘合構(gòu)件將墊板310與靶材300接合在一起，冷卻性能得到提高，所以是優(yōu)選的。

通過(guò)在靶材架320與墊板310之間設(shè)置墊片，雜質(zhì)不容易從外部或溝槽部侵入沉積室301，所以是優(yōu)選的。

在磁鐵單元330中，以彼此不同的極性朝向靶材300的方式配置磁鐵330n及磁鐵330s。在此說(shuō)明磁鐵330n的n極朝向靶材300，且磁鐵330s的s極朝向靶材300的情況。注意，磁鐵單元330中的磁鐵及極性的配置不局限于此。此外，也不局限于圖27a所示的配置。

在進(jìn)行沉積時(shí)，施加到與靶材架320連接的端子v1的電位v1例如比施加到與襯底架370連接的端子v2的電位v2低。施加到與襯底架370連接的端子v2的電位v2例如為接地電位。施加到與磁鐵架332連接的端子v3的電位v3例如為接地電位。注意，施加到端子v1、端子v2及端子v3的電位不局限于上述電位。另外，也可以不對(duì)靶材架320、襯底架370和磁鐵架332中的全部施加電位。例如，襯底架370也可以處于電浮動(dòng)狀態(tài)。在圖27a中示出對(duì)與靶材架320連接的端子v1施加電位v1的所謂的dc濺射法的例子，但本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。例如，也可以使用將頻率為13.56mhz或27.12mhz等高頻電源連接到靶材架320的所謂的rf濺射法。

在圖27a中，示出不使墊板310及靶材架320與磁鐵單元330及磁鐵架332電連接的例子，但是電連接關(guān)系不局限于此。例如，墊板310及靶材架320與磁鐵單元330及磁鐵架332也可以電連接且被施加相同電位。

為了進(jìn)一步提高所得到的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性，也可以提高襯底360的溫度。通過(guò)提高襯底360的溫度，可以促進(jìn)襯底360附近的濺射粒子的遷移。因此，可以沉積密度更高且結(jié)晶性更高的氧化物半導(dǎo)體膜。注意，襯底360的溫度例如為室溫以上且低于340℃，優(yōu)選為室溫以上且300℃以下，更優(yōu)選為100℃以上且250℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選為100℃以上且200℃以下。

另外，靶材300與襯底360之間的垂直距離為10mm以上且600mm以下，優(yōu)選為20mm以上且400mm以下，更優(yōu)選為30mm以上且200mm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為40mm以上且100mm以下。在上述范圍內(nèi)靶材300與襯底360之間的垂直距離小得足以有時(shí)抑制濺射粒子到達(dá)襯底360之前能量降低。另外，在上述范圍內(nèi)靶材300與襯底360之間的垂直距離大得足以使濺射粒子入射到襯底360時(shí)的方向接近于垂直，因此有時(shí)可以減輕濺射粒子的碰撞所導(dǎo)致的襯底360的損傷。

圖28a示出與圖27a不同的沉積室的例子。

圖28a所示的沉積室301包括靶材架320a、靶材架320b、墊板310a、墊板310b、靶材300a、靶材300b、磁鐵單元330a、磁鐵單元330b、構(gòu)件342、襯底架370。靶材300a配置在墊板310a上。墊板310a配置在靶材架320a上。磁鐵單元330a隔著墊板310a配置在靶材300a下。靶材300b配置在墊板310b上。墊板310b配置在靶材架320b上。磁鐵單元330b隔著墊板310b配置在靶材300b下。

磁鐵單元330a包括磁鐵330n1、磁鐵330n2、磁鐵330s、磁鐵架332。在磁鐵單元330a中，磁鐵330n1、磁鐵330n2及磁鐵330s配置在磁鐵架332上。磁鐵330n1及磁鐵330n2以與磁鐵330s間隔開(kāi)的方式配置。磁鐵單元330b具有與磁鐵單元330a相同的結(jié)構(gòu)。在將襯底360搬入沉積室301時(shí)，襯底360與襯底架370接觸。

靶材300a、墊板310a及靶材架320a與靶材300b、墊板310b及靶材架320b由構(gòu)件342隔開(kāi)。構(gòu)件342優(yōu)選為絕緣體。注意，構(gòu)件342也可以為導(dǎo)電體或半導(dǎo)體。此外，構(gòu)件342也可以為由絕緣體覆蓋導(dǎo)電體或半導(dǎo)體表面的構(gòu)件。

靶材架320a與墊板310a由螺釘(螺栓等)被固定，被施加相同電位。靶材架320a隔著墊板310a支撐靶材300a。靶材架320b與墊板310b由螺釘(螺栓等)被固定，被施加相同電位。靶材架320b隔著墊板310b支撐靶材300b。

墊板310a固定靶材300a。墊板310b固定靶材300b。

圖28a示出由磁鐵單元330a形成的磁力線380a及磁力線380b。

磁力線380a為形成靶材300a附近的水平磁場(chǎng)的磁力線之一。靶材300a附近例如相當(dāng)于從靶材300a的垂直距離為0mm以上且10mm以下，尤其是0mm以上且5mm以下的區(qū)域。

磁力線380b為在離磁鐵單元330a頂面有垂直距離d的平面上形成水平磁場(chǎng)的磁力線之一。垂直距離d例如為0mm以上且20mm以下或者5mm以上且15mm以下。

此時(shí)，通過(guò)使用磁力大的磁鐵330n1、磁力大的磁鐵330n2及磁力大的磁鐵330s，也可以在襯底360附近產(chǎn)生大磁場(chǎng)。具體而言，可以將襯底360附近的水平磁場(chǎng)的磁通密度設(shè)定為10g以上且100g以下，優(yōu)選為15g以上且60g以下，更優(yōu)選為20g以上且40g以下。

通過(guò)將沉積室301中的磁場(chǎng)的磁通密度設(shè)定為上述范圍，可以獲得高密度且高結(jié)晶性的氧化物半導(dǎo)體膜。另外，所得到的氧化物半導(dǎo)體膜很少包含多種結(jié)晶相，而包含實(shí)質(zhì)上單一的結(jié)晶相。

磁鐵單元330b形成與磁鐵單元330a相同的磁力線。

圖28b示出磁鐵單元330a及磁鐵單元330b的俯視圖。在磁鐵單元330a中，將方形或大致方形的磁鐵330n1、方形或大致方形的磁鐵330n2及方形或大致方形的磁鐵330s固定在磁鐵架332上。如圖28b所示可以在左右方向上擺動(dòng)磁鐵單元330a。例如，以0.1hz以上且1khz以下的拍子擺動(dòng)磁鐵單元330a即可。

因此，靶材300a上的磁場(chǎng)強(qiáng)的區(qū)域隨著磁鐵單元330a的擺動(dòng)變化。由于磁場(chǎng)強(qiáng)的區(qū)域成為高密度等離子體區(qū)域，所以其附近容易發(fā)生靶材300a的濺射現(xiàn)象。例如，在磁場(chǎng)強(qiáng)的區(qū)域?yàn)樘囟ú糠謺r(shí)，只使用靶材300a的特定區(qū)域。相比之下，如圖28b所示，通過(guò)使磁鐵單元330a擺動(dòng)，可以均勻地使用靶材300a。此外，通過(guò)使磁鐵單元330a擺動(dòng)，可以沉積具有均勻的厚度及質(zhì)量的膜。

通過(guò)使磁鐵單元330a擺動(dòng)，也可以改變襯底360附近的磁力線的狀態(tài)。磁鐵單元330b也是相同的。

這里，示出使磁鐵單元330a及磁鐵單元330b擺動(dòng)的例子，但本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。例如，也可以使磁鐵單元330a及磁鐵單元330b旋轉(zhuǎn)。例如，以0.1hz以上且1khz以下的拍子使磁鐵單元330a及磁鐵單元330b旋轉(zhuǎn)即可。或者，也可以使靶材300旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)。例如，以0.1hz以上且1khz以下的拍子使靶材300旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)即可?；蛘?，通過(guò)使襯底360旋轉(zhuǎn)，可以相對(duì)地改變襯底360的頂面的磁力線的狀態(tài)。或者，也可以組合上述方法。

沉積室301也可以在墊板310a及墊板310b的內(nèi)部或下部等具有溝槽部。通過(guò)使流體(空氣、氮、稀有氣體、水、油等)流過(guò)溝槽部，可以抑制在進(jìn)行濺射時(shí)靶材300a及靶材300b的溫度上升所引起的放電異常或者構(gòu)件的變形所引起的沉積室301的損傷。此時(shí)，通過(guò)用粘合構(gòu)件將墊板310a與靶材300a接合在一起，冷卻性能得到提高，所以是優(yōu)選的。通過(guò)用粘合構(gòu)件將墊板310b與靶材300b接合在一起，冷卻性能得到提高，所以是優(yōu)選的。

通過(guò)在靶材架320a與墊板310a之間設(shè)置墊片，雜質(zhì)不容易從外部或溝槽部侵入沉積室301，所以是優(yōu)選的。此外，通過(guò)在靶材架320b與墊板310b之間設(shè)置墊片，雜質(zhì)不容易從外部或溝槽部等侵入沉積室301，所以是優(yōu)選的。

在磁鐵單元330a中，以彼此不同的極性朝向靶材300a的方式配置磁鐵330n1、磁鐵330n2及磁鐵330s。在此說(shuō)明磁鐵330n1、磁鐵330n2的n極朝向靶材300a，且磁鐵330s的s極朝向靶材300a的情況。注意，磁鐵單元330a中的磁鐵及極性的配置不局限于此。此外，也不局限于圖28a所示的配置。磁鐵單元330b也是相同的。

在進(jìn)行沉積時(shí)，施加在連接于靶材架320a的端子v1與連接于靶材架320b的端子v4之間電位高低互相調(diào)換的電位即可。施加到與襯底架370連接的端子v2的電位v2例如為接地電位。施加到與磁鐵架332連接的端子v3的電位v3例如為接地電位。注意，施加到端子v1、端子v2、端子v3及端子v4的電位不局限于上述電位。另外，也可以不對(duì)靶材架320a、靶材架320b、襯底架370和磁鐵架332中的全部施加電位。例如，襯底架370也可以處于電浮動(dòng)狀態(tài)。在圖28a中示出施加在連接于靶材架320a的端子v1與連接于靶材架320b的端子v4之間電位高低互相調(diào)換的電位的所謂的ac濺射法的例子，但本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。

在圖28a中，示出不使墊板310a及靶材架320a與磁鐵單元330a及磁鐵架332電連接的例子，但是不局限于此。例如，墊板310a及靶材架320a也可以與磁鐵單元330a及磁鐵架332電連接，并且，也可以對(duì)墊板310a、靶材架320a、磁鐵單元330a及磁鐵架332施加相同電位。在本例子中，不使墊板310b及靶材架320b與磁鐵單元330b及磁鐵架332電連接，但是電連接關(guān)系不局限于此。例如，墊板310a及靶材架320b也可以與磁鐵單元330b及磁鐵架332電連接，并且，也可以對(duì)墊板310a、靶材架320b、磁鐵單元330b及磁鐵架332施加相同電位。

為了進(jìn)一步提高所得到的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性，也可以提高襯底360的溫度。通過(guò)提高襯底360的溫度，可以促進(jìn)襯底360附近的濺射粒子的遷移。因此，可以沉積密度更高且結(jié)晶性更高的氧化物半導(dǎo)體膜。注意，襯底360的溫度例如為室溫以上且低于340℃，優(yōu)選為室溫以上且300℃以下，更優(yōu)選為100℃以上且250℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選為100℃以上且200℃以下。

另外，靶材300a與襯底360之間的垂直距離為10mm以上且600mm以下，優(yōu)選為20mm以上且400mm以下，更優(yōu)選為30mm以上且200mm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為40mm以上且100mm以下。在上述范圍內(nèi)靶材300a與襯底360之間的垂直距離小得足以有時(shí)抑制濺射粒子到達(dá)襯底360之前能量降低。另外，在上述范圍內(nèi)靶材300a與襯底360之間的垂直距離大得足以使濺射粒子入射到襯底360時(shí)的方向接近于垂直，因此有時(shí)可以減輕濺射粒子的碰撞所導(dǎo)致的襯底360的損傷。

另外，靶材300b與襯底360之間的垂直距離為10mm以上且600mm以下，優(yōu)選為20mm以上且400mm以下，更優(yōu)選為30mm以上且200mm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為40mm以上且100mm以下。在上述范圍內(nèi)靶材300b與襯底360之間的垂直距離小得足以有時(shí)抑制濺射粒子到達(dá)襯底360之前能量降低。另外，在上述范圍內(nèi)靶材300b與襯底360之間的垂直距離大得足以使濺射粒子入射到襯底360時(shí)的方向接近于垂直，因此有時(shí)可以減輕濺射粒子的碰撞所導(dǎo)致的襯底360的損傷。

[對(duì)向靶材型濺射裝置(vdsp)]

接著，對(duì)對(duì)向靶材型濺射裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖29a是對(duì)向靶材型濺射裝置的沉積室的截面圖。圖29a所示的沉積室包括靶材300a、靶材300b、保持靶材300a的墊板310a、保持靶材300b的墊板310b、隔著墊板310a配置在靶材300a的背面的磁鐵單元330a以及隔著墊板310b配置在靶材300b的背面的磁鐵單元330b。襯底架370配置在靶材300a與靶材300b之間。在將襯底360搬入沉積室之后，將襯底360固定于襯底架370。

如圖29a所示，墊板310a和墊板310b連接于用來(lái)施加電位的電源390和電源391。優(yōu)選使用交替相反地施加高電位和低電位的ac電源作為連接于墊板310a的電源390及連接于墊板310b的電源391。圖29a示出使用ac電源作為電源390和電源391的例子，但是本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。例如，也可以使用rf電源、dc電源等作為電源390和電源391?；蛘?，作為電源390和電源391也可以使用不同種類(lèi)的電源。

襯底架370優(yōu)選連接于gnd。另外，襯底架370也可以處于浮動(dòng)狀態(tài)。

圖29b和圖29c示出沿圖29a的點(diǎn)劃線a-b間的等離子體340的電位分布。圖29b示出對(duì)墊板310a施加高電位且對(duì)墊板310b施加低電位時(shí)的電位分布。此時(shí)，使陽(yáng)離子向靶材300b加速。圖29c示出對(duì)墊板310a施加低電位且對(duì)墊板310b施加高電位時(shí)的電位分布。此時(shí)，使陽(yáng)離子向靶材300a加速。為了形成本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜，可以交替轉(zhuǎn)換圖29b和圖29c所示的狀態(tài)。

另外，優(yōu)選在等離子體340完全到達(dá)襯底360的表面的狀態(tài)下形成本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜。例如，如圖29a所示，優(yōu)選在等離子體340中配置有襯底架370及襯底360。特別優(yōu)選在等離子體340的正柱區(qū)中配置有襯底架370及襯底360。等離子體340的正柱區(qū)相當(dāng)于在圖29b和圖29c所示的電位分布中位于a-b間的中間附近的電位分布梯度小的區(qū)域。如圖29a所示，在等離子體340的正柱區(qū)中配置襯底360，使得襯底360不被暴露于等離子體340中的強(qiáng)電場(chǎng)部，由此襯底360因等離子體340受到的損傷少，可以減少缺陷。

另外，因?yàn)榭梢蕴岣甙胁?00a及靶材300b的使用效率，所以優(yōu)選如圖29a所示那樣在沉積中在等離子體340中配置有襯底架370及襯底360。

如圖29a所示，以l1為襯底架370與靶材300a之間的水平距離，并以l2為襯底架370與靶材300b之間的水平距離。在圖29a中的水平方向上，l1和l2的長(zhǎng)度優(yōu)選都與襯底360的長(zhǎng)度相等。另外，如上所述，優(yōu)選適當(dāng)?shù)卣{(diào)整l1和l2以使襯底360位于等離子體340的正柱區(qū)中。例如，l1和l2都可以為10mm以上且200mm以下。

在圖29a所示的結(jié)構(gòu)中，靶材300a和靶材300b以彼此平行且相對(duì)的方式配置。另外，磁鐵單元330a和磁鐵單元330b以異極相對(duì)的方式配置。此時(shí)，磁力線從磁鐵單元330b向磁鐵單元330a延伸。因此，當(dāng)進(jìn)行沉積時(shí)，等離子體340封閉在由磁鐵單元330a和磁鐵單元330b形成的磁場(chǎng)。襯底架370及襯底360被配置在靶材300a與靶材300b相對(duì)的區(qū)域(也稱為靶材間區(qū)域)。另外，在圖29a中，平行于靶材300a和靶材300b相對(duì)的方向地配置襯底架370及襯底360，但是也可以傾斜于靶材300a和靶材300b相對(duì)的方向地配置襯底架370及襯底360。例如，通過(guò)使襯底架370及襯底360傾斜30°以上且60°以下(典型為45°)，可以提高在沉積時(shí)垂直到達(dá)襯底360的濺射粒子的比率。

圖30所示的結(jié)構(gòu)與圖29a所示的結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)是：在圖30中，靶材300a和靶材300b以不是平行而是傾斜地相對(duì)的方式(v字型狀地)配置。因此，就靶材的配置方式以外的點(diǎn)參照?qǐng)D29a的說(shuō)明。另外，磁鐵單元330a和磁鐵單元330b以異極相對(duì)的方式配置。襯底架370及襯底360被配置在靶材間區(qū)域。通過(guò)如圖30所示那樣配置靶材300a和靶材300b，可以提高到達(dá)襯底360的濺射粒子的比例，由此可以提高沉積速度。

另外，在圖29a中，示出將襯底架370及襯底360配置在等離子體340中的狀態(tài)，但是不局限于此。例如，如圖31所示，也可以將襯底架370及襯底360配置在等離子體340的外側(cè)。通過(guò)使襯底360不暴露于等離子體340的高電場(chǎng)區(qū)域中，可以減少由等離子體340導(dǎo)致的損傷。但是，襯底360離等離子體340越遠(yuǎn)，靶材300a及靶材300b的使用效率越低。另外，如圖31所示，襯底架370的位置優(yōu)選可變。

另外，襯底架370配置在靶材間區(qū)域的上側(cè)，但是也可以配置在該區(qū)域的下側(cè)。另外，也可以配置在下側(cè)和上側(cè)的雙方。通過(guò)將襯底架370配置在該區(qū)域的下側(cè)和上側(cè)，可以對(duì)兩個(gè)以上的襯底同時(shí)進(jìn)行沉積，由此可以提高生產(chǎn)率。

對(duì)向靶材型濺射裝置即使在高真空下也可以穩(wěn)定地生成等離子體。例如，在0.005pa以上且0.09pa以下也可以進(jìn)行沉積。其結(jié)果是，可以降低在進(jìn)行沉積時(shí)混入的雜質(zhì)的濃度。

通過(guò)使用對(duì)向靶材型濺射裝置，可以在高真空下進(jìn)行沉積，或者可以進(jìn)行由等離子體導(dǎo)致的損傷少的沉積，所以即使在襯底360的溫度低的情況下也可以形成結(jié)晶性高的膜。例如，即使在襯底360的溫度低(例如，室溫以上且低于100℃)的情況下也可以形成結(jié)晶性高的膜。

圖32a示出對(duì)向靶材型濺射裝置的其他的例子。

圖32a是對(duì)向靶材型濺射裝置的沉積室的截面示意圖。與圖29a所示的沉積室不同，圖32a所示的沉積室包括靶材屏蔽322及靶材屏蔽323。此外，還包括與墊板310a及墊板310b連接的電源391。

如圖32a所示，靶材屏蔽322及靶材屏蔽323連接到gnd。換而言之，在被供應(yīng)電源391的電位的墊板310a及墊板310b與被供應(yīng)gnd的靶材屏蔽322及靶材屏蔽323之間施加的電位差形成等離子體340。

另外，優(yōu)選在等離子體340完全到達(dá)襯底360的表面的狀態(tài)下形成本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜。例如，如圖32a所示，優(yōu)選在等離子體340中配置有襯底架370及襯底360。特別優(yōu)選在等離子體340的正柱區(qū)中配置有襯底架370及襯底360。等離子體的正柱區(qū)相當(dāng)于電位分布梯度小的區(qū)域。如圖32a所示，在等離子體340的正柱區(qū)中配置襯底360，使得襯底360不被暴露于等離子體340中的強(qiáng)電場(chǎng)部，由此襯底360因等離子體340受到的損傷少，可以獲得膜質(zhì)良好的氧化物。

另外，因?yàn)榭梢蕴岣甙胁?00a及靶材300b的使用效率，所以優(yōu)選如圖32a所示那樣在沉積中在等離子體340中配置有襯底架370及襯底360。

如圖32a所示，以l1為襯底架370與靶材300a之間的水平距離，并以l2為襯底架370與靶材300b之間的水平距離。在圖32a中的水平方向上，l1和l2的長(zhǎng)度優(yōu)選都與襯底360的長(zhǎng)度相等。另外，如上所述，優(yōu)選適當(dāng)?shù)卣{(diào)整l1和l2以使襯底360位于等離子體340的正柱區(qū)中。

另外，在圖32a中，示出將襯底架370及襯底360配置在等離子體340中的狀態(tài)，但是不局限于此。例如，如圖32b所示，也可以將襯底架370及襯底360配置在等離子體340的外側(cè)。通過(guò)使襯底360不暴露于等離子體340的高電場(chǎng)區(qū)域中，可以減少由等離子體340導(dǎo)致的損傷。但是，襯底360離等離子體340越遠(yuǎn)，靶材300a及靶材300b的使用效率越低。另外，如圖32b所示，襯底架370的位置優(yōu)選可變。

另外，如圖32b所示，襯底架370配置在靶材間區(qū)域的上側(cè)，但是也可以配置在該區(qū)域的下側(cè)。另外，也可以配置在下側(cè)和上側(cè)的雙方。通過(guò)將襯底架370配置在該區(qū)域的下側(cè)和上側(cè)，可以對(duì)兩個(gè)以上的襯底同時(shí)進(jìn)行沉積，由此可以提高生產(chǎn)率。

在上述對(duì)向靶材型濺射裝置中，等離子體封閉在靶材間的磁場(chǎng)，所以可以減輕襯底的等離子體損傷。此外，根據(jù)靶材的傾斜可以減小濺射粒子對(duì)襯底的入射角度，所以可以提高沉積膜的臺(tái)階覆蓋性。另外，可以在高真空下進(jìn)行沉積，所以可以降低混入膜中的雜質(zhì)的濃度。

在沉積室中，也可以設(shè)置平行板型濺射裝置、離子束濺射裝置。

〈3-2.沉積裝置〉

下面說(shuō)明具備能夠形成本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜的沉積室的沉積裝置的結(jié)構(gòu)。

首先，參照?qǐng)D33至圖34c說(shuō)明在沉積時(shí)等雜質(zhì)很少混入膜中的沉積裝置的結(jié)構(gòu)。

圖33示意性地示出單片式多室(singlewafermulti-chamber)沉積裝置2700的俯視圖。沉積裝置2700包括：具備收納襯底的盒式接口(cassetteport)2761和進(jìn)行襯底對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)接口(alignmentport)2762的大氣側(cè)襯底供應(yīng)室2701；從大氣側(cè)襯底供應(yīng)室2701傳送襯底的大氣側(cè)襯底傳送室2702；進(jìn)行襯底的搬入且將室內(nèi)的壓力從大氣壓切換為減壓或從減壓切換為大氣壓的裝載閉鎖室2703a；進(jìn)行襯底的搬出且將室內(nèi)的壓力從減壓切換為大氣壓或從大氣壓切換為減壓的卸載閉鎖室2703b；進(jìn)行真空中的襯底的傳送的傳送室2704；對(duì)襯底進(jìn)行加熱的襯底加熱室2705；以及配置有靶材且進(jìn)行沉積的沉積室2706a、沉積室2706b及沉積室2706c。關(guān)于沉積室2706a、沉積室2706b及沉積室2706c的結(jié)構(gòu)，可以參照上述沉積室。

大氣側(cè)襯底傳送室2702與裝載閉鎖室2703a以及卸載閉鎖室2703b連接，裝載閉鎖室2703a以及卸載閉鎖室2703b與傳送室2704連接，傳送室2704與襯底加熱室2705、沉積室2706a、沉積室2706b以及沉積室2706c連接。

在各室的連接部設(shè)置有閘閥2764，可以獨(dú)立地保持除了大氣側(cè)襯底供應(yīng)室2701及大氣側(cè)襯底傳送室2702以外的各室的真空狀態(tài)。大氣側(cè)襯底傳送室2702及傳送室2704具有傳送機(jī)器人2763，可以傳送襯底。

襯底加熱室2705優(yōu)選兼作等離子體處理室。沉積裝置2700可以在處理之間以不暴露于大氣的方式傳送襯底，由此可以抑制雜質(zhì)吸附到襯底上。另外，可以自由地決定沉積、加熱處理等的順序。傳送室、沉積室、裝載閉鎖室、卸載閉鎖室以及襯底加熱室的數(shù)量不局限于上述數(shù)量，可以根據(jù)設(shè)置它們的空間或工序條件適當(dāng)?shù)貨Q定。

接著，圖34a至圖34c示出沿著圖33所示的沉積裝置2700的點(diǎn)劃線v1-v2、點(diǎn)劃線w1-w2及點(diǎn)劃線w2-w3的截面。

圖34a示出襯底加熱室2705和傳送室2704的截面，襯底加熱室2705具有能夠收納襯底的多個(gè)加熱載物臺(tái)2765。襯底加熱室2705通過(guò)閥與真空泵2770連接。作為真空泵2770，例如可以使用干燥泵、機(jī)械增壓泵等。

作為可以用于襯底加熱室2705的加熱機(jī)構(gòu)，例如也可以使用利用電阻發(fā)熱體等進(jìn)行加熱的加熱機(jī)構(gòu)?；蛘撸部梢允褂美帽患訜岬臍怏w等的介質(zhì)的熱傳導(dǎo)或熱輻射來(lái)進(jìn)行加熱的加熱機(jī)構(gòu)。例如，可以使用grta(gasrapidthermalanneal：氣體快速熱退火)、lrta(lamprapidthermalanneal：燈快速熱退火)等的rta(rapidthermalanneal：快速熱退火)。lrta通過(guò)鹵素?zé)簟⒔瘥u燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈、高壓汞燈等的燈發(fā)射的光(電磁波)的輻射來(lái)加熱被處理物。grta利用高溫氣體進(jìn)行加熱處理。作為氣體使用惰性氣體。

襯底加熱室2705通過(guò)質(zhì)量流量控制器2780與精制器2781連接。注意，雖然根據(jù)氣體種類(lèi)的數(shù)目決定質(zhì)量流量控制器2780和精制器2781的數(shù)目，但是為了便于理解只示出一個(gè)質(zhì)量流量控制器2780和一個(gè)精制器。作為導(dǎo)入到襯底加熱室2705中的氣體，可以使用露點(diǎn)為-80℃以下，優(yōu)選為-100℃以下的氣體，例如可以使用氧氣體、氮?dú)怏w及稀有氣體(氬氣體等)。

傳送室2704具有傳送機(jī)器人2763。傳送機(jī)器人2763能夠?qū)⒁r底傳送到各室。傳送室2704通過(guò)閥與真空泵2770以及低溫泵2771連接。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，在傳送室2704內(nèi)的壓力為大氣壓至低真空或中真空(幾百pa至0.1pa左右)的范圍時(shí)可以使用真空泵2770進(jìn)行抽空，然后切換閥，在傳送室2704內(nèi)的壓力為中真空至高真空或超高真空(0.1pa至1×10^-7pa左右)的范圍時(shí)可以使用低溫泵2771進(jìn)行抽空。

例如也可以使兩個(gè)以上的低溫泵2771與傳送室2704并聯(lián)連接。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，即使一個(gè)低溫泵在進(jìn)行再生中也可以使用其他的低溫泵進(jìn)行排氣。注意，上述再生是指釋放在低溫泵中積存的分子(或原子)的處理。當(dāng)?shù)蜏乇梅e存過(guò)多分子(或原子)時(shí)其排氣能力降低，由此定期進(jìn)行再生。

圖34b示出沉積室2706b、傳送室2704、裝載閉鎖室2703a的截面。

在此，參照?qǐng)D34b說(shuō)明沉積室(濺射室)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖34b所示的沉積室2706b包括靶材2766a、靶材2766b、靶材屏蔽2767a、靶材屏蔽2767b、磁鐵單元2790a、磁鐵單元2790b、襯底架2768及電源2791。雖然未圖示，但是靶材2766a及靶材2766b都隔著墊板固定于靶材架。靶材2766a及靶材2766b與電源2791電連接。磁鐵單元2790a及磁鐵單元2790b分別配置在靶材2766a及靶材2766b的背面上。靶材屏蔽2767a及靶材屏蔽2767b分別以圍繞靶材2766a及靶材2766b的端部的方式配置。在此，襯底架2768支撐襯底2769。襯底架2768隔著可動(dòng)構(gòu)件2784固定于沉積室2706b?？梢杂煽蓜?dòng)構(gòu)件2784將襯底架2768移動(dòng)到靶材2766a與靶材2766b之間的區(qū)域(也稱為靶材間區(qū)域)。例如，通過(guò)將支撐襯底2769的襯底架2768配置在靶材間區(qū)域，有時(shí)可以減輕等離子體所引起的損傷。雖然未圖示，但是襯底架2768也可以具備保持襯底2769的襯底保持機(jī)構(gòu)或從背面對(duì)襯底2769進(jìn)行加熱的背面加熱器等。

靶材屏蔽2767a及靶材屏蔽2767b可以抑制從靶材2766a及靶材2766b濺射出的粒子沉積在不希望的區(qū)域。另外，優(yōu)選對(duì)靶材屏蔽2767a及靶材屏蔽2767b進(jìn)行加工來(lái)防止沉積的濺射粒子剝離。例如，可以進(jìn)行使表面粗糙度增加的噴砂處理或者在靶材屏蔽2767a及靶材屏蔽2767b的表面設(shè)置凹凸。

沉積室2706b通過(guò)氣體加熱機(jī)構(gòu)2782與質(zhì)量流量控制器2780連接，氣體加熱機(jī)構(gòu)2782通過(guò)質(zhì)量流量控制器2780與精制器2781連接。利用氣體加熱機(jī)構(gòu)2782可以將導(dǎo)入到沉積室2706b的氣體加熱為40℃以上且400℃以下，優(yōu)選為50℃以上且200℃以下。注意，雖然根據(jù)氣體種類(lèi)的數(shù)目決定氣體加熱機(jī)構(gòu)2782、質(zhì)量流量控制器2780和精制器2781的數(shù)目，但是為了便于理解只示出一個(gè)氣體加熱機(jī)構(gòu)2782、一個(gè)質(zhì)量流量控制器2780和一個(gè)精制器2781。作為導(dǎo)入到沉積室2706b的氣體，優(yōu)選使用露點(diǎn)為-80℃以下，優(yōu)選為-100℃以下的氣體，例如使用氧氣體、氮?dú)怏w及稀有氣體(氬氣體等)。

當(dāng)在氣體導(dǎo)入口的前面設(shè)置精制器時(shí)，將從精制器到沉積室2706b的管道的長(zhǎng)度設(shè)定為10m以下，優(yōu)選為5m以下，更優(yōu)選為1m以下。通過(guò)將管道的長(zhǎng)度設(shè)定為10m以下、5m以下或1m以下，可以根據(jù)管道長(zhǎng)度減少來(lái)自管道的釋放氣體的影響。再者，氣體的管道優(yōu)選使用內(nèi)部由氟化鐵、氧化鋁或氧化鉻等覆蓋的金屬管道。例如與sus316l-ep管道相比，上述管道所釋放的包含雜質(zhì)的氣體的量少，而可以降低雜質(zhì)混入氣體。作為管道的接頭，優(yōu)選使用高性能超小型金屬墊片接頭(upg接頭)。通過(guò)使用金屬構(gòu)成管道的全部，與使用樹(shù)脂等的情況相比，可以降低所產(chǎn)生的釋放氣體及外部泄漏的影響，所以是優(yōu)選的。

沉積室2706b通過(guò)閥與渦輪分子泵2772以及真空泵2770連接。

在沉積室2706b中設(shè)置有低溫冷阱2751。

低溫冷阱2751是能夠吸附水等的熔點(diǎn)較高的分子(或原子)的機(jī)構(gòu)。渦輪分子泵2772能夠穩(wěn)定地排出大分子(或原子)且維修頻度低，因此在生產(chǎn)率上占有優(yōu)勢(shì)，但是排氫、排水的能力較低。于是，為了提高排出水等的能力，采用低溫冷阱2751與沉積室2706b連接的結(jié)構(gòu)。低溫冷阱2751的制冷機(jī)的溫度為100k以下，優(yōu)選為80k以下。當(dāng)?shù)蜏乩溱?751具有多個(gè)制冷機(jī)時(shí)，通過(guò)使每個(gè)制冷機(jī)的溫度為不同，可以高效率地進(jìn)行排氣，所以是優(yōu)選的。例如，可以將第一階段的制冷機(jī)的溫度設(shè)定為100k以下，將第二階段的制冷機(jī)的溫度設(shè)定為20k以下。通過(guò)使用鈦升華泵代替低溫冷阱，有時(shí)可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高真空。此外，通過(guò)使用離子泵代替低溫冷阱及渦輪分子泵，有時(shí)可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高真空。

沉積室2706b的排氣方法不局限于上述方法，也可以與上述傳送室2704的排氣方法(利用低溫泵及真空泵的排氣方法)同樣。當(dāng)然，傳送室2704的排氣方法也可以與沉積室2706b(利用渦輪分子泵及真空泵的排氣方法)同樣。

優(yōu)選將上述傳送室2704、襯底加熱室2705和沉積室2706b的背壓(全壓)以及各氣體分子(原子)的分壓設(shè)定為如下。尤其是，為了防止雜質(zhì)混入形成的膜，需要考慮沉積室2706b的背壓以及各氣體分子(原子)的分壓。

上述各室的背壓(全壓)為1×10^-4pa以下，優(yōu)選為3×10^-5pa以下，更優(yōu)選為1×10^-5pa以下。上述各室的質(zhì)量電荷比(m/z)是18的氣體分子(原子)的分壓為3×10^-5pa以下，優(yōu)選為1×10^-5pa以下，更優(yōu)選為3×10^-6pa以下。此外，上述各室的m/z是28的氣體分子(原子)的分壓為3×10^-5pa以下，優(yōu)選為1×10^-5pa以下，更優(yōu)選為3×10^-6pa以下。上述各室的m/z是44的氣體分子(原子)的分壓為3×10^-5pa以下，優(yōu)選為1×10^-5pa以下，更優(yōu)選為3×10^-6pa以下。

真空處理室內(nèi)的全壓及分壓可以使用質(zhì)量分析器測(cè)量。例如，使用由ulvac，inc.制造的四極質(zhì)量分析器(也稱為q-mass)quleecgm-051即可。

優(yōu)選的是上述傳送室2704、襯底加熱室2705及沉積室2706b的外部泄漏及內(nèi)部泄漏少。

例如，上述傳送室2704、襯底加熱室2705及沉積室2706b的泄漏率為3×10^-6pa·m³/s以下，優(yōu)選為1×10^-6pa·m³/s以下。m/z是18的氣體分子(原子)的泄漏率為1×10^-7pa·m³/s以下，優(yōu)選為3×10^-8pa·m³/s以下。m/z是28的氣體分子(原子)的泄漏率為1×10^-5pa·m³/s以下，優(yōu)選為1×10^-6pa·m³/s以下。m/z是44的氣體分子(原子)的泄漏率為3×10^-6pa·m³/s以下，優(yōu)選為1×10^-6pa·m³/s以下。

泄漏率可以根據(jù)利用上述質(zhì)量分析器測(cè)量出的全壓及分壓算出。

泄漏率取決于外部泄漏及內(nèi)部泄漏。外部泄漏是指由于微小的孔或密封不良等，氣體從真空系統(tǒng)的外部流入的現(xiàn)象。內(nèi)部泄漏起因于來(lái)自真空系統(tǒng)中的閥等隔板的泄漏或來(lái)自內(nèi)部構(gòu)件的釋放氣體。為了將泄漏率設(shè)定為上述數(shù)值以下，需要從外部泄漏及內(nèi)部泄漏的兩個(gè)方面采取措施。

例如，優(yōu)選使用金屬墊片對(duì)沉積室2706b的開(kāi)閉部分進(jìn)行密封。金屬墊片優(yōu)選使用由氟化鐵、氧化鋁或氧化鉻覆蓋的金屬。金屬墊片的緊密性比o形環(huán)高，因此可以降低外部泄漏。通過(guò)利用鈍態(tài)的由氟化鐵、氧化鋁、氧化鉻等覆蓋的金屬，可以抑制從金屬墊片釋放的包含雜質(zhì)的釋放氣體，由此可以降低內(nèi)部泄漏。

作為構(gòu)成沉積裝置2700的構(gòu)件，使用包含雜質(zhì)的釋放氣體少的鋁、鉻、鈦、鋯、鎳或釩。另外，也可以使用上述構(gòu)件覆蓋含有鐵、鉻及鎳等的合金。含有鐵、鉻及鎳等的合金具有剛性，耐熱且適于加工。在此，通過(guò)進(jìn)行拋光等減少構(gòu)件表面的凹凸以縮小表面積，可以減少釋放氣體。

或者，也可以使用氟化鐵、氧化鋁、氧化鉻等覆蓋上述沉積裝置2700的構(gòu)件。

優(yōu)選沉積裝置2700的構(gòu)件盡量只由金屬構(gòu)成，例如當(dāng)設(shè)置由石英等構(gòu)成的觀察窗(viewingwindow)等時(shí)，為了抑制釋放氣體，優(yōu)選由較薄的氟化鐵、氧化鋁或氧化鉻等覆蓋表面。

雖然存在于沉積室內(nèi)的吸附物吸附于內(nèi)壁等而不影響到沉積室的壓力，但是該吸附物成為對(duì)沉積室進(jìn)行排氣時(shí)產(chǎn)生的氣體釋放的原因。因此，雖然泄漏率與排氣速度不相關(guān)，但是使用排氣能力高的泵盡量地使存在于沉積室內(nèi)的吸附物脫離預(yù)先進(jìn)行排氣是十分重要的。為了促進(jìn)吸附物的脫離，也可以對(duì)沉積室進(jìn)行烘烤。通過(guò)進(jìn)行烘烤，可以將吸附物的脫離速度提高10倍左右。烘烤以100℃以上且450℃以下的溫度進(jìn)行即可。此時(shí)，通過(guò)一邊將惰性氣體導(dǎo)入沉積室一邊去除吸附物，可以進(jìn)一步提高僅通過(guò)排氣不容易脫離的水等的脫離速度。通過(guò)將所導(dǎo)入的惰性氣體加熱至與烘烤溫度相同程度的溫度，可以進(jìn)一步提高吸附物的脫離速度。這里，作為惰性氣體優(yōu)選使用稀有氣體。根據(jù)形成的膜的種類(lèi)，也可以使用氧等代替惰性氣體。例如，當(dāng)進(jìn)行氧化物的沉積時(shí)，有時(shí)優(yōu)選使用主要成分的氧。優(yōu)選使用燈進(jìn)行烘烤。

另外，優(yōu)選通過(guò)導(dǎo)入被加熱的稀有氣體等惰性氣體或氧等提高沉積室內(nèi)的壓力，并在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間之后再次對(duì)沉積室進(jìn)行排氣處理?？梢杂杀患訜岬臍怏w的導(dǎo)入使沉積室內(nèi)的吸附物脫離，由此可以減少存在于沉積室內(nèi)的雜質(zhì)。有效的是將該處理反復(fù)進(jìn)行2次以上且30次以下，優(yōu)選為5次以上且15次以下。具體地，通過(guò)導(dǎo)入40℃以上且400℃以下，優(yōu)選為50℃以上且200℃以下的惰性氣體或氧等來(lái)使沉積室內(nèi)的壓力設(shè)定為0.1pa以上且10kpa以下，優(yōu)選為1pa以上且1kpa以下，更優(yōu)選為5pa以上且100pa以下，并將保持壓力的期間設(shè)定為1分以上且300分以下，優(yōu)選為5分以上且120分以下，即可。然后，對(duì)沉積室進(jìn)行排氣5分以上且300分以下，優(yōu)選為10分以上且120分以下。

另外，通過(guò)進(jìn)行偽沉積也可以進(jìn)一步提高吸附物的脫離速度。偽沉積是指通過(guò)濺射法等對(duì)偽襯底進(jìn)行沉積以在偽襯底上及沉積室內(nèi)壁沉積膜，來(lái)將沉積室內(nèi)的雜質(zhì)及沉積室內(nèi)壁的吸附物封閉在膜中。作為偽襯底優(yōu)選使用釋放氣體少的襯底。通過(guò)進(jìn)行偽沉積可以降低后面形成的膜中的雜質(zhì)濃度。另外，可以與烘烤同時(shí)進(jìn)行偽沉積。

接著，說(shuō)明圖34b所示的傳送室2704和裝載閉鎖室2703a以及圖34c所示的大氣側(cè)襯底傳送室2702和大氣側(cè)襯底供應(yīng)室2701的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖34c示出大氣側(cè)襯底傳送室2702和大氣側(cè)襯底供應(yīng)室2701的截面。

關(guān)于圖34b所示的傳送室2704，參照?qǐng)D34a所示的傳送室2704的記載。

裝載閉鎖室2703a具有襯底遞送載物臺(tái)2752。裝載閉鎖室2703a將壓力從減壓上升到大氣壓，當(dāng)將裝載閉鎖室2703a的壓力上升到大氣壓時(shí)，襯底遞送載物臺(tái)2752從設(shè)置在大氣側(cè)襯底傳送室2702中的傳送機(jī)器人2763接收襯底。然后，在對(duì)裝載閉鎖室2703a進(jìn)行抽空而處于減壓狀態(tài)之后，設(shè)置在傳送室2704中的傳送機(jī)器人2763從襯底遞送載物臺(tái)2752接收襯底。

裝載閉鎖室2703a通過(guò)閥與真空泵2770以及低溫泵2771連接。關(guān)于真空泵2770、低溫泵2771的排氣系統(tǒng)的連接方法，可以參照傳送室2704的連接方法，所以這里省略說(shuō)明。圖33所示的卸載閉鎖室2703b可以采用與裝載閉鎖室2703a相同的結(jié)構(gòu)。

大氣側(cè)襯底傳送室2702具有傳送機(jī)器人2763。通過(guò)傳送機(jī)器人2763可以進(jìn)行盒式接口2761和裝載閉鎖室2703a之間的襯底的遞送。另外，也可以在大氣側(cè)襯底傳送室2702、大氣側(cè)襯底供應(yīng)室2701的上方設(shè)置用來(lái)去除塵屑或微粒的機(jī)構(gòu)如hepa過(guò)濾器(highefficiencyparticulateairfilter：高效空氣凈化器)等。

大氣側(cè)襯底供應(yīng)室2701具有多個(gè)盒式接口2761。盒式接口2761可以收納多個(gè)襯底。

靶材的表面溫度為100℃以下，優(yōu)選為50℃以下，更優(yōu)選為室溫程度(典型的是25℃)。對(duì)應(yīng)大面積襯底的濺射裝置大多使用大面積的靶材。但是，沒(méi)有接縫地制造具有對(duì)應(yīng)大面積的尺寸的靶材是困難的。在實(shí)際制造時(shí)，將多個(gè)靶材以盡量沒(méi)有間隙的方式排列成較大的形狀，但是無(wú)論怎樣總會(huì)有微小的間隙。當(dāng)靶材的表面溫度升高時(shí)，有時(shí)鋅等從該微小的間隙揮發(fā)，導(dǎo)致間隙漸漸變大。當(dāng)間隙變大時(shí)，有時(shí)用于墊板及用來(lái)粘合墊板與靶材的粘合構(gòu)件的金屬也被濺射，這成為導(dǎo)致雜質(zhì)濃度變高的主要原因。因此，優(yōu)選充分冷卻靶材。

具體地，作為墊板使用具有高導(dǎo)電性及高散熱性的金屬(具體的是銅)。通過(guò)在墊板內(nèi)形成溝槽部并使充分量的冷卻水流過(guò)該溝槽部，可以高效率地冷卻靶材。

通過(guò)使用上述沉積裝置，可以形成利用sims測(cè)得的氫濃度低于1×10²⁰atoms/cm³，優(yōu)選低于1×10¹⁹atoms/cm³，更優(yōu)選低于5×10¹⁸atoms/cm³，進(jìn)一步優(yōu)選低于1×10¹⁸atoms/cm³的氧化物半導(dǎo)體膜。

另外，可以形成利用sims測(cè)得的氮濃度為5×10¹⁸atoms/cm³以下，優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下的氧化物半導(dǎo)體膜。

另外，可以形成利用sims測(cè)得的碳濃度為2×10¹⁸atoms/cm³以下，優(yōu)選為2×10¹⁷atoms/cm³以下的氧化物半導(dǎo)體膜。

雜質(zhì)及氧缺陷少的氧化物半導(dǎo)體膜的載流子密度低。具體而言，可以使載流子密度小于8×10¹¹/cm³，優(yōu)選小于1×10¹¹/cm³，更優(yōu)選小于1×10¹⁰/cm³，且是1×10^-9/cm³以上。將這樣的氧化物半導(dǎo)體稱為高純度本征或?qū)嵸|(zhì)上高純度本征的氧化物半導(dǎo)體。該氧化物半導(dǎo)體膜的雜質(zhì)濃度和缺陷態(tài)密度低。即，可以說(shuō)該氧化物半導(dǎo)體膜是具有穩(wěn)定特性的氧化物半導(dǎo)體膜。

另外，可以形成利用tds測(cè)得的m/z是2(例如，氫分子)的氣體分子(原子)、m/z是18的氣體分子(原子)、m/z是28的氣體分子(原子)及m/z是44的氣體分子(原子)的釋放量都為1×10¹⁹個(gè)/cm³以下，優(yōu)選為1×10¹⁸個(gè)/cm³以下的氧化物半導(dǎo)體膜。

通過(guò)使用上述沉積裝置，可以抑制雜質(zhì)混入氧化物半導(dǎo)體膜。并且，通過(guò)利用上述沉積裝置形成接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的膜，可以抑制雜質(zhì)從接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的膜混入氧化物半導(dǎo)體膜。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式或其他實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)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，使用圖35a至圖35c說(shuō)明包括本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的顯示裝置。

<4.顯示裝置>

圖35a所示的顯示裝置包括：具有顯示元件的像素的區(qū)域(以下稱為像素部502)；配置在像素部502外側(cè)并具有用來(lái)驅(qū)動(dòng)像素的電路的電路部(以下稱為驅(qū)動(dòng)電路部504)；具有保護(hù)元件的功能的電路(以下稱為保護(hù)電路506)；以及端子部507。此外，也可以不設(shè)置保護(hù)電路506。

驅(qū)動(dòng)電路部504的一部分或全部與像素部502優(yōu)選形成在同一襯底上。由此，可以減少構(gòu)件的數(shù)量或端子的數(shù)量。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路部504的一部分或全部與像素部502不形成在同一襯底上時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路部504的一部分或全部可以通過(guò)cog或tab(tapeautomatedbonding：卷帶自動(dòng)結(jié)合)安裝。

像素部502包括用來(lái)驅(qū)動(dòng)配置為x行(x為2以上的自然數(shù))y列(y為2以上的自然數(shù))的多個(gè)顯示元件的電路(以下稱為像素電路501)，驅(qū)動(dòng)電路部504包括輸出用來(lái)選擇像素的信號(hào)(掃描信號(hào))的電路(以下稱為柵極驅(qū)動(dòng)器504a)以及供應(yīng)用來(lái)驅(qū)動(dòng)像素中的顯示元件的信號(hào)(數(shù)據(jù)信號(hào))的電路(以下稱為源極驅(qū)動(dòng)器504b)等驅(qū)動(dòng)電路。

柵極驅(qū)動(dòng)器504a具有移位寄存器等。柵極驅(qū)動(dòng)器504a通過(guò)端子部507接收用來(lái)驅(qū)動(dòng)移位寄存器的信號(hào)并輸出信號(hào)。例如，柵極驅(qū)動(dòng)器504a被輸入起始脈沖信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)等并輸出脈沖信號(hào)。柵極驅(qū)動(dòng)器504a具有控制被供應(yīng)掃描信號(hào)的布線(以下稱為掃描線gl_1至gl_x)的電位的功能。另外，也可以設(shè)置多個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器504a，并通過(guò)多個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器504a各別控制掃描線gl_1至gl_x。或者，柵極驅(qū)動(dòng)器504a具有供應(yīng)初始化信號(hào)的功能。但是，不局限于此，柵極驅(qū)動(dòng)器504a也可以供應(yīng)其他信號(hào)。

源極驅(qū)動(dòng)器504b具有移位寄存器等。源極驅(qū)動(dòng)器504b通過(guò)端子部507接收用來(lái)驅(qū)動(dòng)移位寄存器的信號(hào)和從其中得出數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)(圖像信號(hào))。源極驅(qū)動(dòng)器504b具有根據(jù)圖像信號(hào)生成寫(xiě)入到像素電路501的數(shù)據(jù)信號(hào)的功能。另外，源極驅(qū)動(dòng)器504b具有響應(yīng)于由于起始脈沖信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)等的輸入產(chǎn)生的脈沖信號(hào)來(lái)控制數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出的功能。另外，源極驅(qū)動(dòng)器504b具有控制被供應(yīng)數(shù)據(jù)信號(hào)的布線(以下稱為數(shù)據(jù)線dl_1至dl_y)的電位的功能?；蛘?，源極驅(qū)動(dòng)器504b具有供應(yīng)初始化信號(hào)的功能。但是，不局限于此，源極驅(qū)動(dòng)器504b可以供應(yīng)其他信號(hào)。

源極驅(qū)動(dòng)器504b例如使用多個(gè)模擬開(kāi)關(guān)等來(lái)構(gòu)成。源極驅(qū)動(dòng)器504b通過(guò)依次使多個(gè)模擬開(kāi)關(guān)開(kāi)啟而可以輸出對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行時(shí)間分割所得到的信號(hào)作為數(shù)據(jù)信號(hào)。此外，也可以使用移位寄存器等構(gòu)成源極驅(qū)動(dòng)器504b。

脈沖信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào)分別通過(guò)被供應(yīng)掃描信號(hào)的多個(gè)掃描線gl之一及被供應(yīng)數(shù)據(jù)信號(hào)的多個(gè)數(shù)據(jù)線dl之一被輸入到多個(gè)像素電路501的每一個(gè)。另外，柵極驅(qū)動(dòng)器504a控制多個(gè)像素電路501的每一個(gè)中的數(shù)據(jù)信號(hào)的寫(xiě)入及保持。例如，脈沖信號(hào)通過(guò)掃描線gl_m(m是x以下的自然數(shù))從柵極驅(qū)動(dòng)器504a被輸入到第m行第n列的像素電路501，數(shù)據(jù)信號(hào)根據(jù)掃描線gl_m的電位通過(guò)數(shù)據(jù)線dl_n(n是y以下的自然數(shù))從源極驅(qū)動(dòng)器504b被輸入到第m行第n列的像素電路501。

圖35a所示的保護(hù)電路506例如連接于作為柵極驅(qū)動(dòng)器504a和像素電路501之間的布線的掃描線gl?；蛘?，保護(hù)電路506連接于作為源極驅(qū)動(dòng)器504b和像素電路501之間的布線的數(shù)據(jù)線dl?；蛘?，保護(hù)電路506可以連接于柵極驅(qū)動(dòng)器504a和端子部507之間的布線?；蛘撸Ｗo(hù)電路506可以連接于源極驅(qū)動(dòng)器504b和端子部507之間的布線。此外，端子部507是指設(shè)置有用來(lái)從外部的電路對(duì)顯示裝置輸入電源、控制信號(hào)及圖像信號(hào)的端子的部分。

保護(hù)電路506是在對(duì)與其連接的布線供應(yīng)一定范圍之外的電位時(shí)使該布線與其他布線之間導(dǎo)通的電路。

如圖35a所示，通過(guò)對(duì)像素部502和驅(qū)動(dòng)電路部504設(shè)置保護(hù)電路506，可以提高顯示裝置對(duì)因esd(electrostaticdischarge：靜電放電)等而產(chǎn)生的過(guò)電流的耐性。但是，保護(hù)電路506的結(jié)構(gòu)不局限于此，例如，也可以采用將柵極驅(qū)動(dòng)器504a與保護(hù)電路506連接的結(jié)構(gòu)或?qū)⒃礃O驅(qū)動(dòng)器504b與保護(hù)電路506連接的結(jié)構(gòu)?；蛘撸部梢圆捎脤⒍俗硬?07與保護(hù)電路506連接的結(jié)構(gòu)。

另外，雖然在圖35a中示出由柵極驅(qū)動(dòng)器504a和源極驅(qū)動(dòng)器504b形成驅(qū)動(dòng)電路部504的例子，但不局限于此。例如，也可以只形成柵極驅(qū)動(dòng)器504a并安裝形成有另外準(zhǔn)備的源極驅(qū)動(dòng)電路的襯底(例如，由單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的驅(qū)動(dòng)電路襯底)。

另外，圖35a所示的多個(gè)像素電路501例如可以采用圖35b所示的結(jié)構(gòu)。

圖35b所示的像素電路501包括液晶元件570、晶體管550以及電容器560?？梢詫⑶懊娴膶?shí)施方式所示的晶體管適用于晶體管550。

根據(jù)像素電路501的規(guī)格適當(dāng)?shù)卦O(shè)定液晶元件570的一對(duì)電極中的一個(gè)電極的電位。根據(jù)被寫(xiě)入的數(shù)據(jù)設(shè)定液晶元件570的取向狀態(tài)。此外，也可以對(duì)多個(gè)像素電路501的每一個(gè)所具有的液晶元件570的一對(duì)電極中的一個(gè)電極供應(yīng)公共電位。此外，對(duì)一個(gè)行內(nèi)的像素電路501所具有的液晶元件570的一對(duì)電極之一供應(yīng)的電位可以不同于對(duì)另一行內(nèi)的像素電路501所具有的液晶元件570的一對(duì)電極之一供應(yīng)的電位。

例如，作為包括液晶元件570的顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法也可以使用如下模式：tn(twistednematic：扭曲向列)模式；stn(super-twistednematic：超扭曲向列)模式；va(verticalalignment：垂直取向)模式；mva(multi-domainverticalalignment：多域垂直取向)模式；pva(patternedverticalalignment：垂直取向構(gòu)型)模式；ips(in-plane-switching：平面轉(zhuǎn)換)模式；ffs(fringefieldswitching：邊緣場(chǎng)切換)模式；asm(axiallysymmetricalignedmicro-cell：軸對(duì)稱排列微單元)模式；ocb(opticallycompensatedbirefringence：光學(xué)補(bǔ)償彎曲)模式；flc(ferroelectricliquidcrystal：鐵電性液晶)模式；aflc(antiferroelectricliquidcrystal：反鐵電液晶)模式；或tba(transversebendalignment：橫向彎曲取向)模式等。

另外，作為顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法，除了上述驅(qū)動(dòng)方法之外，還有ecb(electricallycontrolledbirefringence：電控雙折射)模式、pdlc(polymerdispersedliquidcrystal：聚合物分散液晶)模式、pnlc(polymernetworkliquidcrystal：聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶)模式、賓主模式等。但是，不局限于此，作為液晶元件及其驅(qū)動(dòng)方式可以使用各種液晶元件及驅(qū)動(dòng)方式。

在第m行第n列的像素電路501中，晶體管550的源電極和漏電極中的一個(gè)與數(shù)據(jù)線dl_n電連接，源極和漏極中的另一個(gè)與液晶元件570的一對(duì)電極中的另一個(gè)電極電連接。此外，晶體管550的柵電極與掃描線gl_m電連接。晶體管550具有通過(guò)被開(kāi)啟或關(guān)閉而控制數(shù)據(jù)信號(hào)的寫(xiě)入的功能。

電容器560的一對(duì)電極中的一個(gè)電極與被供應(yīng)電位的布線(以下，稱為電位供應(yīng)線vl)電連接，另一個(gè)電極與液晶元件570的一對(duì)電極中的另一個(gè)電極電連接。此外，根據(jù)像素電路501的規(guī)格適當(dāng)?shù)卦O(shè)定電位供應(yīng)線vl的電位。電容器560具有儲(chǔ)存被寫(xiě)入的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電容器的功能。

例如，在包括圖35b所示的像素電路501的顯示裝置中，通過(guò)圖35a所示的柵極驅(qū)動(dòng)器504a依次選擇各行的像素電路501，并使晶體管550開(kāi)啟而寫(xiě)入數(shù)據(jù)信號(hào)。

當(dāng)晶體管550被關(guān)閉時(shí)，被寫(xiě)入數(shù)據(jù)的像素電路501成為保持狀態(tài)。通過(guò)按行依次進(jìn)行上述步驟，可以顯示圖像。

圖35a所示的多個(gè)像素電路501例如可以采用圖35c所示的結(jié)構(gòu)。

圖35c所示的像素電路501包括晶體管552及554、電容器562以及發(fā)光元件572。可以將前面的實(shí)施方式所示的晶體管應(yīng)用于晶體管552和/或晶體管554。

晶體管552的源電極和漏電極中的一個(gè)電連接于被供應(yīng)數(shù)據(jù)信號(hào)的布線(數(shù)據(jù)線dl_n)。并且，晶體管552的柵電極電連接于被供應(yīng)柵極信號(hào)的布線(掃描線gl_m)。

晶體管552具有通過(guò)被開(kāi)啟或關(guān)閉而控制數(shù)據(jù)信號(hào)的寫(xiě)入的功能。

電容器562的一對(duì)電極中的一個(gè)電極電連接于被供應(yīng)電位的布線(以下，稱為電位供應(yīng)線vl_a)，另一個(gè)電極電連接于晶體管552的源電極和漏電極中的另一個(gè)。

電容器562具有儲(chǔ)存被寫(xiě)入的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電容器的功能。

晶體管554的源電極和漏電極中的一個(gè)電連接于電位供應(yīng)線vl_a。并且，晶體管554的柵電極電連接于晶體管552的源電極和漏電極中的另一個(gè)。

發(fā)光元件572的陽(yáng)極和陰極中的一個(gè)電連接于電位供應(yīng)線vl_b，另一個(gè)電連接于晶體管554的源電極和漏電極中的另一個(gè)。

作為發(fā)光元件572，例如可以使用有機(jī)電致發(fā)光元件(也稱為有機(jī)el元件)等。注意，發(fā)光元件572并不局限于有機(jī)el元件，也可以為由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的無(wú)機(jī)el元件。

此外，電位供應(yīng)線vl_a和電位供應(yīng)線vl_b中的一個(gè)被施加高電源電位vdd，另一個(gè)被施加低電源電位vss。

例如，在包括圖35c所示的像素電路501的顯示裝置中，通過(guò)圖35a所示的柵極驅(qū)動(dòng)器504a依次選擇各行的像素電路501，并使晶體管552開(kāi)啟而寫(xiě)入數(shù)據(jù)信號(hào)。

當(dāng)晶體管552被關(guān)閉時(shí)，被寫(xiě)入數(shù)據(jù)的像素電路501成為保持狀態(tài)。并且，流過(guò)晶體管554的源電極與漏電極之間的電流量根據(jù)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)信號(hào)的電位被控制，發(fā)光元件572以對(duì)應(yīng)于流過(guò)的電流量的亮度發(fā)光。通過(guò)按行依次進(jìn)行上述步驟，可以顯示圖像。

另外，在本實(shí)施方式中，雖然作為顯示裝置的顯示元件的例子示出了包括液晶元件570及發(fā)光元件572的結(jié)構(gòu)，但不局限于此，顯示裝置也可以包括各種各樣的元件。

上述顯示裝置例如包括液晶元件、el元件(包含有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的el元件、有機(jī)el元件或無(wú)機(jī)el元件)、led(白色led、紅色led、綠色led、藍(lán)色led等)、晶體管(根據(jù)電流而發(fā)光的晶體管)、電子發(fā)射元件、電子墨水、電泳元件、光柵光閥(glv)、等離子體顯示器面板(pdp)、使用微電機(jī)系統(tǒng)(mems)的顯示元件、數(shù)字微鏡設(shè)備(dmd)、數(shù)字微快門(mén)(dms)、mirasol(在日本注冊(cè)的商標(biāo))、imod(干涉測(cè)量調(diào)節(jié))元件、快門(mén)方式的mems顯示元件、光干涉方式的mems顯示元件、電潤(rùn)濕(electrowetting)元件、壓電陶瓷顯示器和使用碳納米管的顯示元件等中的至少一個(gè)。除此之外，還可以包括其對(duì)比度、亮度、反射率、透射率等因電或磁作用變化的顯示媒體。作為使用電子發(fā)射元件的顯示裝置的例子，有場(chǎng)致發(fā)射顯示器(fed)或sed方式平面型顯示器(sed：surface-conductionelectron-emitterdisplay：表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器)等。作為使用液晶元件的顯示裝置的例子，有液晶顯示器(透射式液晶顯示器、半透射式液晶顯示器、反射式液晶顯示器、直觀式液晶顯示器、投射式液晶顯示器)等。作為使用電子墨水或電泳元件的顯示裝置的一個(gè)例子，有電子紙等。注意，當(dāng)實(shí)現(xiàn)半透射式液晶顯示器或反射式液晶顯示器時(shí)，使像素電極的一部分或全部具有反射電極的功能，即可。例如，使像素電極的一部分或全部包含鋁、銀等，即可。此時(shí)，也可以將sram等存儲(chǔ)電路設(shè)置在反射電極下。由此，可以進(jìn)一步降低功耗。

此外，作為本實(shí)施方式的顯示裝置的顯示方式，可以采用逐行掃描方式或隔行掃描方式等。此外，作為當(dāng)進(jìn)行彩色顯示時(shí)在像素中控制的顏色要素，不局限于rgb(r表示紅色，g表示綠色，b表示藍(lán)色)這三種顏色。例如，可以由r像素、g像素、b像素及w(白色)像素的四個(gè)像素構(gòu)成。或者，如pentile排列那樣，也可以由rgb中的兩個(gè)顏色構(gòu)成一個(gè)顏色要素，并根據(jù)顏色要素選擇不同的兩個(gè)顏色來(lái)構(gòu)成。或者可以對(duì)rgb追加黃色(yellow)、青色(cyan)、品紅色(magenta)等中的一種以上的顏色。另外，各個(gè)顏色要素的點(diǎn)的顯示區(qū)域的大小可以不同。但是，所公開(kāi)的發(fā)明不局限于彩色顯示的顯示裝置，而也可以應(yīng)用于黑白顯示的顯示裝置。

另外，在顯示裝置中，可以從背光(有機(jī)el元件、無(wú)機(jī)el元件、led、熒光燈等)射出白色光(w)。此外，也可以在顯示裝置中設(shè)置著色層(也稱為濾光片)。作為著色層，例如可以適當(dāng)?shù)亟M合紅色(r)、綠色(g)、藍(lán)色(b)、黃色(y)等而使用。通過(guò)使用著色層，可以與不使用著色層的情況相比進(jìn)一步提高顏色再現(xiàn)性。此時(shí)，也可以通過(guò)設(shè)置包括著色層的區(qū)域和不包括著色層的區(qū)域，將不包括著色層的區(qū)域中的白色光直接用于顯示。通過(guò)部分地設(shè)置不包括著色層的區(qū)域，在顯示明亮的圖像時(shí)，有時(shí)可以減少著色層所引起的亮度降低而減少功耗兩成至三成左右。但是，在使用有機(jī)el元件或無(wú)機(jī)el元件等自發(fā)光元件進(jìn)行全彩色顯示時(shí)，也可以從具有各發(fā)光顏色的元件發(fā)射r、g、b、y、白色(w)。通過(guò)使用自發(fā)光元件，有時(shí)與使用著色層的情況相比進(jìn)一步減少功耗。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式或?qū)嵤├镜慕Y(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施方式5

在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D36a至圖41說(shuō)明包括本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的顯示裝置以及在該顯示裝置安裝輸入裝置的電子設(shè)備。

<5-1.觸摸面板>

注意，在本實(shí)施方式中，作為電子設(shè)備的一個(gè)例子，對(duì)組合顯示裝置與輸入裝置而成的觸摸面板2000進(jìn)行說(shuō)明。另外，作為輸入裝置的一個(gè)例子，對(duì)使用觸摸傳感器的情況進(jìn)行說(shuō)明。

圖36a及圖36b是觸摸面板2000的透視圖。在圖36a及圖36b中，為了明確起見(jiàn)，示出觸摸面板2000的典型的構(gòu)成要素。

觸摸面板2000包括顯示裝置2501及觸摸傳感器2595(參照?qǐng)D36b)。此外，觸摸面板2000包括襯底2510、襯底2570以及襯底2590。另外，襯底2510、襯底2570以及襯底2590都具有柔性。注意，襯底2510、襯底2570和襯底2590中的任一個(gè)或全部可以不具有柔性。

顯示裝置2501包括襯底2510上的多個(gè)像素以及能夠向該像素供應(yīng)信號(hào)的多個(gè)布線2511。多個(gè)布線2511被引導(dǎo)在襯底2510的外周部，其一部分構(gòu)成端子2519。端子2519與fpc2509(1)電連接。

襯底2590包括觸摸傳感器2595以及與觸摸傳感器2595電連接的多個(gè)布線2598。多個(gè)布線2598被引導(dǎo)在襯底2590的外周部，其一部分構(gòu)成端子。并且，該端子與fpc2509(2)電連接。另外，為了明確起見(jiàn)，在圖36b中以實(shí)線示出設(shè)置在襯底2590的背面一側(cè)(與襯底2510相對(duì)的面一側(cè))的觸摸傳感器2595的電極以及布線等。

作為觸摸傳感器2595，例如可以適用電容式觸摸傳感器。作為電容式觸摸傳感器，可以舉出表面型電容式觸摸傳感器、投影型電容式觸摸傳感器等。

作為投影型電容式觸摸傳感器，主要根據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的不同而分為自電容式觸摸傳感器、互電容式等觸摸傳感器。當(dāng)采用互電容式觸摸傳感器時(shí)，可以同時(shí)檢測(cè)出多個(gè)點(diǎn)，所以是優(yōu)選的。

注意，圖36b所示的觸摸傳感器2595是采用了投影型電容式觸摸傳感器的結(jié)構(gòu)。

另外，觸摸傳感器2595可以適用可檢測(cè)出手指等檢測(cè)對(duì)象的靠近或接觸的各種傳感器。

投影型電容式觸摸傳感器2595包括電極2591及電極2592。電極2591電連接于多個(gè)布線2598之中的任何一個(gè)，而電極2592電連接于多個(gè)布線2598之中的任何其他一個(gè)。

如圖36a及圖36b所示，電極2592具有在一個(gè)方向上配置的多個(gè)四邊形在角部相互連接的形狀。

電極2591是四邊形且在與電極2592延伸的方向交叉的方向上反復(fù)地配置。

布線2594與其間夾著電極2592的兩個(gè)電極2591電連接。此時(shí)，電極2592與布線2594的交叉部的面積優(yōu)選為盡可能小。由此，可以減少?zèng)]有設(shè)置電極的區(qū)域的面積，從而可以降低透過(guò)率的偏差。其結(jié)果是，可以降低透過(guò)觸摸傳感器2595的光的亮度的偏差。

注意，電極2591及電極2592的形狀不局限于此，可以具有各種形狀。例如，也可以采用如下結(jié)構(gòu)：將多個(gè)電極2591配置為其間盡量沒(méi)有間隙，并隔著絕緣層間隔開(kāi)地設(shè)置多個(gè)電極2592，以形成不重疊于電極2591的區(qū)域。此時(shí)，通過(guò)在相鄰的兩個(gè)電極2592之間設(shè)置與這些電極電絕緣的虛擬電極，可以減少透過(guò)率不同的區(qū)域的面積，所以是優(yōu)選的。

注意，作為電極2591、電極2592、布線2598等導(dǎo)電膜的材料，即為構(gòu)成觸摸面板的布線及電極的材料，可以舉出含有氧化銦、氧化錫或氧化鋅等的透明導(dǎo)電膜(例如，ito膜等)。另外，作為可用于構(gòu)成觸摸面板的布線及電極的材料，例如優(yōu)選使用低電阻材料。例如，可以使用銀、銅、鋁、碳納米管、石墨烯、鹵化金屬(鹵化銀等)等。并且，也可以使用由多個(gè)極細(xì)(例如，直徑為幾nm)的導(dǎo)電體構(gòu)成的金屬納米線?；蛘?，也可以使用使導(dǎo)電體為網(wǎng)狀的金屬網(wǎng)格(metalmesh)。例如，可以使用ag納米線、cu納米線、al納米線、ag網(wǎng)格、cu網(wǎng)格以及al網(wǎng)格等。例如，在將ag納米線用于構(gòu)成觸摸面板的布線及電極的情況下，可見(jiàn)光透過(guò)率可以為89％以上，薄層電阻值可以為40ω/cm²以上且100ω/cm²以下。此外，作為可用于上述構(gòu)成觸摸面板的布線及電極的材料的例子舉出的金屬納米線、金屬網(wǎng)格、碳納米管、石墨烯等具有較高的可見(jiàn)光透過(guò)率，所以可以用作用于顯示元件的電極(例如，像素電極或公共電極等)。

<5-2.顯示裝置>

接著，參照?qǐng)D37a和圖37b說(shuō)明顯示裝置2501的詳細(xì)內(nèi)容。圖37a和圖37b是沿著圖36b所示的點(diǎn)劃線x1-x2切斷的截面圖。

顯示裝置2501包括多個(gè)配置為矩陣狀的像素。該像素包括顯示元件以及驅(qū)動(dòng)該顯示元件的像素電路。

[作為顯示元件使用el元件的結(jié)構(gòu)]

首先，參照?qǐng)D37a對(duì)作為顯示元件使用el元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。注意，在以下說(shuō)明中，示出使用發(fā)射白色光的el元件的情況，但是el元件不局限于此。例如，可以以相鄰的像素分別射出不同的顏色的光的方式使用發(fā)光顏色不同的el元件。

作為襯底2510及襯底2570，例如，可以適當(dāng)?shù)厥褂盟魵馔高^(guò)率為10^-5g/(m²·day)以下，優(yōu)選為10^-6g/(m²·day)以下的具有柔性的材料?；蛘?，優(yōu)選將其熱膨脹率大致相同的材料用于襯底2510及襯底2570。例如，線性膨脹系數(shù)優(yōu)選為1×10^-3/k以下，更優(yōu)選為5×10^-5/k以下，進(jìn)一步優(yōu)選為1×10^-5/k以下。

注意，襯底2510是疊層體，其中包括防止雜質(zhì)擴(kuò)散到el元件的絕緣層2510a、柔性襯底2510b以及貼合絕緣層2510a與柔性襯底2510b的粘合層2510c。另外，襯底2570是疊層體，其中包括防止雜質(zhì)擴(kuò)散到el元件的絕緣層2570a、柔性襯底2570b以及貼合絕緣層2570a與柔性襯底2570b的粘合層2570c。

粘合層2510c及粘合層2570c例如可以使用聚酯、聚烯烴、聚酰胺(尼龍、芳族聚酰胺等)、聚酰亞胺、聚碳酸酯、丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂或具有硅氧烷鍵合的樹(shù)脂等。

此外，在襯底2510與襯底2570之間包括密封層2560。密封層2560優(yōu)選具有比空氣大的折射率。此外，如圖37a所示，當(dāng)在密封層2560一側(cè)提取光時(shí)，密封層2560可以兼作光學(xué)元件。

另外，可以在密封層2560的外周部形成密封劑。通過(guò)使用該密封劑，可以在由襯底2510、襯底2570、密封層2560及密封劑圍繞的區(qū)域中配置el元件2550。注意，作為密封層2560，可以填充惰性氣體(氮或氬等)。此外，可以在該惰性氣體內(nèi)設(shè)置干燥劑而吸收水分等。另外，作為上述密封劑，例如優(yōu)選使用環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂或玻璃粉。此外，作為用于密封劑的材料，優(yōu)選使用不使水分或氧透過(guò)的材料。

另外，圖37a所示的顯示裝置2501包括像素2505。此外，像素2505包括發(fā)光模塊2580、el元件2550以及可以向該el元件2550供應(yīng)電力的晶體管2502t。注意，晶體管2502t被用作像素電路的一部分。

此外，發(fā)光模塊2580包括el元件2550以及著色層2567。另外，el元件2550包括下部電極、上部電極以及下部電極與上部電極之間的el層。

另外，在密封層2560被設(shè)置于提取光一側(cè)的情況下，密封層2560接觸于el元件2550及著色層2567。

著色層2567位于與el元件2550重疊的位置。由此，el元件2550所發(fā)射的光的一部分透過(guò)著色層2567，而向圖37a中的箭頭所示的方向上被射出到發(fā)光模塊2580的外部。

此外，在顯示裝置2501中，在發(fā)射光的方向上設(shè)置遮光層2568。遮光層2568以圍繞著色層2567的方式設(shè)置。

著色層2567具有使特定波長(zhǎng)區(qū)的光透過(guò)的功能即可，例如，可以使用使紅色波長(zhǎng)區(qū)的光透過(guò)的濾色片、使綠色波長(zhǎng)區(qū)的光透過(guò)的濾色片、使藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)的光透過(guò)的濾色片以及使黃色波長(zhǎng)區(qū)的光透過(guò)的濾色片等。每個(gè)濾色片可以通過(guò)印刷法、噴墨法、利用光刻技術(shù)的蝕刻法等并使用各種材料形成。

另外，在顯示裝置2501中設(shè)置有絕緣層2521。絕緣層2521覆蓋晶體管2502t等。此外，絕緣層2521具有使起因于像素電路的凹凸平坦的功能。另外，可以使絕緣層2521具有抑制雜質(zhì)擴(kuò)散的功能。由此，能夠抑制由于雜質(zhì)擴(kuò)散而晶體管2502t等的可靠性降低。

此外，el元件2550被形成于絕緣層2521的上方。另外，以與el元件2550所包括的下部電極的端部重疊的方式設(shè)置分隔壁2528。此外，可以在分隔壁2528上形成控制襯底2510與襯底2570的間隔的間隔物。

另外，掃描線驅(qū)動(dòng)電路2504包括晶體管2503t及電容器2503c。注意，可以將驅(qū)動(dòng)電路與像素電路經(jīng)同一工序形成在同一襯底上。

另外，在襯底2510上設(shè)置有能夠供應(yīng)信號(hào)的布線2511。此外，在布線2511上設(shè)置有端子2519。另外，fpc2509(1)電連接到端子2519。此外，fpc2509(1)具有供應(yīng)視頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、起始信號(hào)、復(fù)位信號(hào)等的功能。另外，fpc2509(1)也可以安裝有印刷線路板(pwb)。

注意，將前面的實(shí)施方式所示的晶體管適用作晶體管2502t和/或晶體管2503t，即可。在本實(shí)施方式中使用的晶體管包括被高度純化且氧缺陷的形成被抑制的氧化物半導(dǎo)體膜。該晶體管可以降低關(guān)閉狀態(tài)下的電流(關(guān)態(tài)電流)。因此，可以延長(zhǎng)圖像信號(hào)等電信號(hào)的保持時(shí)間，在開(kāi)啟狀態(tài)下還可以延長(zhǎng)寫(xiě)入間隔。因此，可以降低刷新工作的頻度，從而可以發(fā)揮抑制功耗的效果。另外，在本實(shí)施方式所使用的晶體管中，能夠得到較高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，因此能夠進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)。例如，通過(guò)將這種能夠進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)的晶體管用于顯示裝置2501，可以在同一襯底上形成像素電路的開(kāi)關(guān)晶體管和用于驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)晶體管。即，因?yàn)樽鳛轵?qū)動(dòng)電路不需要另行使用由硅片等形成的半導(dǎo)體裝置，所以可以減少半導(dǎo)體裝置的部件數(shù)。另外，通過(guò)在像素電路中也使用能夠進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)的晶體管，能夠提供質(zhì)量高的圖像。

[作為顯示元件使用液晶元件的結(jié)構(gòu)]

接著，參照?qǐng)D37b對(duì)作為顯示元件使用液晶元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。注意，在以下說(shuō)明中，說(shuō)明反射外部光而進(jìn)行顯示的反射型液晶顯示裝置，但是液晶顯示裝置不局限于此。例如，也可以設(shè)置光源(背光、側(cè)光等)而構(gòu)成透射型液晶顯示裝置或者半透型液晶顯示裝置。

圖37b所示的顯示裝置2501與圖37a所示的顯示裝置2501的不同之處是如下。其他結(jié)構(gòu)與圖37a所示的顯示裝置2501是同樣的。

圖37b所示的顯示裝置2501的像素2505包括液晶元件2551以及能夠向液晶元件2551供應(yīng)電力的晶體管2502t。

另外，液晶元件2551包括下部電極(還稱為像素電極)、上部電極以及下部電極與上部電極之間的液晶層2529?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)下部電極與上部電極之間施加電壓而改變液晶元件2551中的液晶層2529的取向狀態(tài)。此外，在液晶層2529中設(shè)置有間隔物2530a以及間隔物2530b。另外，雖然在圖37b中未圖示，但可以在上部電極和下部電極的與液晶層2529接觸的一側(cè)的表面設(shè)置取向膜。

作為液晶層2529，可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、聚合物分散液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。這些液晶材料根據(jù)條件呈現(xiàn)出膽甾相、近晶相、立方相、手征向列相、各向同性相等。另外，在采用橫向電場(chǎng)型液晶顯示裝置的情況下，也可以使用不需要取向膜的呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶。當(dāng)使用呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶時(shí)，可以不設(shè)置取向膜，由此也不需要摩擦處理。因此，能夠防止由于摩擦處理引起的靜電破壞，從而能夠降低制造工序中的液晶顯示裝置的不良和損壞。

間隔物2530a、2530b可以對(duì)絕緣膜選擇性地進(jìn)行蝕刻來(lái)得到。間隔物2530a、2530b是用來(lái)控制襯底2510與襯底2570之間的距離(單元間隙)而設(shè)置的。注意，間隔物2530a、2530b的尺寸可以互不相同，并且，間隔物2530a、2530b優(yōu)選具有柱狀或球狀。此外，在圖37b中，雖然示出將間隔物2530a、2530b設(shè)置于襯底2570一側(cè)的結(jié)構(gòu)，但不局限于此，可以在襯底2510一側(cè)設(shè)置。

另外，液晶元件2551的上部電極被設(shè)置于襯底2570一側(cè)。此外，該上部電極與著色層2567及遮光層2568之間設(shè)置有絕緣層2531。絕緣層2531具有使起因于著色層2567及遮光層2568的凹凸平坦的功能。作為絕緣層2531，例如可以使用有機(jī)樹(shù)脂膜。此外，液晶元件2551的下部電極具有反射電極的功能。圖37b所示的顯示裝置2501是反射型顯示裝置，其中通過(guò)在下部電極反射外部光并使該光經(jīng)過(guò)著色層2567而進(jìn)行顯示。注意，在構(gòu)成透射型液晶顯示裝置的情況下，作為下部電極設(shè)置透明電極。

另外，圖37b所示的顯示裝置2501包括絕緣層2522。絕緣層2522覆蓋晶體管2502t等。注意，絕緣層2522具有使起因于像素電路的凹凸平坦的功能以及在液晶元件的下部電極上形成凹凸的功能。由此，能夠在下部電極的表面上形成凹凸。因此，當(dāng)外部光入射到下部電極時(shí)，可以使該光在下部電極的表面產(chǎn)生漫反射，從而可以提高可見(jiàn)度。注意，在構(gòu)成透射型液晶顯示裝置的情況下，也可以不設(shè)置上述凹凸。

<5-3.觸摸傳感器>

接著，參照?qǐng)D38說(shuō)明觸摸傳感器2595的詳細(xì)內(nèi)容。圖38是沿著圖36b所示的點(diǎn)劃線x3-x4切斷的截面圖。

觸摸傳感器2595包括：在襯底2590上配置為交錯(cuò)形狀的電極2591及電極2592；覆蓋電極2591及電極2592的絕緣層2593；以及使相鄰的電極2591電連接的布線2594。

電極2591及電極2592使用具有透光性的導(dǎo)電材料形成。作為具有透光性的導(dǎo)電材料，可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、添加有鎵的氧化鋅等導(dǎo)電氧化物。此外，還可以使用含有石墨烯的膜。含有石墨烯的膜例如可以通過(guò)使包含氧化石墨烯的膜還原而形成。作為還原方法，可以舉出進(jìn)行加熱的方法等。

例如，通過(guò)濺射法將具有透光性的導(dǎo)電材料形成在襯底2590上，然后通過(guò)光刻法等各種圖案化技術(shù)去除無(wú)需的部分，由此可以形成電極2591及電極2592。

另外，作為用于絕緣層2593的材料，例如除了丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等樹(shù)脂、具有硅氧烷鍵的樹(shù)脂之外，還可以使用氧化硅、氧氮化硅、氧化鋁等無(wú)機(jī)絕緣材料。

另外，達(dá)到電極2591的開(kāi)口設(shè)置在絕緣層2593中，并且布線2594與相鄰的電極2591電連接。由于透光導(dǎo)電材料可以提高觸摸面板的開(kāi)口率，因此可以適用于布線2594。另外，因?yàn)槠鋵?dǎo)電性高于電極2591及電極2592的材料可以減少電阻，所以可以適用于布線2594。

電極2592延在一個(gè)方向上，多個(gè)電極2592設(shè)置為條紋狀。此外，布線2594以與電極2592交叉的方式設(shè)置。

夾著一個(gè)電極2592設(shè)置有一對(duì)電極2591。另外，布線2594電連接一對(duì)電極2591。

另外，多個(gè)電極2591并不需要必須設(shè)置在與一個(gè)電極2592正交的方向上，也可以設(shè)置為形成大于0°且小于90°的角。

此外，一個(gè)布線2598與電極2591或電極2592電連接。另外，將布線2598的一部分用作端子。作為布線2598，例如可以使用金屬材料諸如鋁、金、鉑、銀、鎳、鈦、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅或鈀等或者包含該金屬材料的合金材料。

另外，也可以通過(guò)設(shè)置覆蓋絕緣層2593及布線2594的絕緣層，來(lái)保護(hù)觸摸傳感器2595。

此外，連接層2599電連接布線2598與fpc2509(2)。

作為連接層2599，可以使用各向異性導(dǎo)電膜(acf：anisotropicconductivefilm)或各向異性導(dǎo)電膏(acp：anisotropicconductivepaste)等。

<5-4.觸摸面板>

接著，參照?qǐng)D39a說(shuō)明觸摸面板2000的詳細(xì)內(nèi)容。圖39a是沿著圖36a所示的點(diǎn)劃線x5-x6切斷的截面圖。

圖39a所示的觸摸面板2000是將圖37a所說(shuō)明的顯示裝置2501與圖38所說(shuō)明的觸摸傳感器2595貼合在一起的結(jié)構(gòu)。

另外，圖39a所示的觸摸面板2000除了圖37a所說(shuō)明的結(jié)構(gòu)之外還包括粘合層2597及抗反射層2569。

粘合層2597以與布線2594接觸的方式設(shè)置。注意，粘合層2597以使觸摸傳感器2595重疊于顯示裝置2501的方式將襯底2590貼合到襯底2570。此外，粘合層2597優(yōu)選具有透光性。另外，作為粘合層2597，可以使用熱固化樹(shù)脂或紫外線固化樹(shù)脂。例如，可以使用丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂、氨酯類(lèi)樹(shù)脂、環(huán)氧類(lèi)樹(shù)脂或硅氧烷類(lèi)樹(shù)脂。

抗反射層2569設(shè)置在重疊于像素的位置上。作為抗反射層2569，例如可以使用圓偏振片。

接著，參照?qǐng)D39b對(duì)與圖39a所示的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)的觸摸面板進(jìn)行說(shuō)明。

圖39b是觸摸面板2001的截面圖。圖39b所示的觸摸面板2001與圖39a所示的觸摸面板2000的不同之處在于相對(duì)于顯示裝置2501的觸摸傳感器2595的位置。在這里對(duì)不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，而對(duì)可以使用同樣的結(jié)構(gòu)的部分援用觸摸面板2000的說(shuō)明。

著色層2567位于el元件2550的下方。此外，圖39b所示的el元件2550將光射出到設(shè)置有晶體管2502t的一側(cè)。由此，el元件2550所發(fā)射的光的一部分透過(guò)著色層2567，而向圖39b中的箭頭所示的方向被射出到發(fā)光模塊2580的外部。

另外，觸摸傳感器2595被設(shè)置于顯示裝置2501的襯底2510一側(cè)。

粘合層2597位于襯底2510與襯底2590之間，并將顯示裝置2501和觸摸傳感器2595貼合在一起。

如圖39a及圖39b所示，光可以從發(fā)光元件穿過(guò)襯底2510和襯底2570中的一個(gè)或兩個(gè)而射出。

<5-5.觸摸面板的驅(qū)動(dòng)方法>

接著，參照?qǐng)D40a及圖40b對(duì)觸摸面板的驅(qū)動(dòng)方法的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。

圖40a是示出互電容式觸摸傳感器的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖40a中，示出脈沖電壓輸出電路2601、電流檢測(cè)電路2602。另外，在圖40a中，以x1至x6的6個(gè)布線表示被施加有脈沖電壓的電極2621，并以y1至y6的6個(gè)布線表示檢測(cè)電流的變化的電極2622。此外，圖40a示出由于使電極2621與電極2622重疊而形成的電容器2603。注意，電極2621與電極2622的功能可以互相調(diào)換。

脈沖電壓輸出電路2601是用來(lái)依次將脈沖電壓施加到x1至x6的布線的電路。通過(guò)對(duì)x1至x6的布線施加脈沖電壓，在形成電容器2603的電極2621與電極2622之間產(chǎn)生電場(chǎng)。通過(guò)利用該產(chǎn)生于電極之間的電場(chǎng)由于被遮蔽等而使電容器2603的互電容產(chǎn)生變化，可以檢測(cè)出被檢測(cè)體的靠近或接觸。

電流檢測(cè)電路2602是用來(lái)檢測(cè)電容器2603的互電容變化所引起的y1至y6的布線的電流變化的電路。在y1至y6的布線中，如果沒(méi)有被檢測(cè)體的靠近或接觸，所檢測(cè)的電流值則沒(méi)有變化，而另一方面，在由于所檢測(cè)的被檢測(cè)體的靠近或接觸而互電容減少的情況下，檢測(cè)到電流值減少的變化。另外，通過(guò)積分電路等檢測(cè)電流即可。

接著，圖40b示出圖40a所示的互電容式觸摸傳感器中的輸入/輸出波形的時(shí)序圖。在圖40b中，在一個(gè)幀期間進(jìn)行各行列中的被檢測(cè)體的檢測(cè)。另外，在圖40b中，示出沒(méi)有檢測(cè)出被檢測(cè)體(未觸摸)和檢測(cè)出被檢測(cè)體(觸摸)的兩種情況。此外，關(guān)于y1至y6的布線，示出對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)出的電流值的電壓值的波形。

依次對(duì)x1至x6的布線施加脈沖電壓，y1至y6的布線的波形根據(jù)該脈沖電壓而變化。當(dāng)不存在被檢測(cè)體的靠近或接觸時(shí)，y1至y6的波形根據(jù)x1至x6的布線的電壓變化而產(chǎn)生變化。另一方面，在存在被檢測(cè)體靠近或接觸的部分的電流值減少，因而與其相應(yīng)的電壓值的波形也產(chǎn)生變化。

如此，通過(guò)檢測(cè)互電容的變化，可以檢測(cè)出被檢測(cè)體的靠近或接觸。

<5-6.傳感器電路>

另外，作為觸摸傳感器，圖40a雖然示出在布線的交叉部只設(shè)置電容器2603的無(wú)源方式觸摸傳感器的結(jié)構(gòu)，但是也可以采用包括晶體管和電容器的有源方式觸摸傳感器。圖41示出有源方式觸摸傳感器所包括的傳感器電路的一個(gè)例子。

圖41所示的傳感器電路包括電容器2603、晶體管2611、晶體管2612及晶體管2613。

對(duì)晶體管2613的柵極施加信號(hào)g2，對(duì)源極和漏極中的一個(gè)施加電壓vres，并且另一個(gè)與電容器2603的一個(gè)電極及晶體管2611的柵極電連接。晶體管2611的源極和漏極中的一個(gè)與晶體管2612的源極和漏極中的一個(gè)電連接，對(duì)另一個(gè)施加電壓vss。對(duì)晶體管2612的柵極施加信號(hào)g1，源極和漏極中的另一個(gè)與布線ml電連接。對(duì)電容器2603的另一個(gè)電極施加電壓vss。

接下來(lái)，對(duì)圖41所述的傳感器電路的工作進(jìn)行說(shuō)明。首先，通過(guò)作為信號(hào)g2施加使晶體管2613成為開(kāi)啟狀態(tài)的電位，與晶體管2611的柵極連接的節(jié)點(diǎn)n被施加對(duì)應(yīng)于電壓vres的電位。接著，通過(guò)作為信號(hào)g2施加使晶體管2613成為關(guān)閉狀態(tài)的電位，節(jié)點(diǎn)n的電位被保持。

接著，由于手指等被檢測(cè)體的靠近或接觸，電容器2603的互電容產(chǎn)生變化，而節(jié)點(diǎn)n的電位隨其從vres變化。

在讀出工作中，對(duì)信號(hào)g1施加使晶體管2612成為開(kāi)啟狀態(tài)的電位。流過(guò)晶體管2611的電流，即流過(guò)布線ml的電流根據(jù)節(jié)點(diǎn)n的電位而產(chǎn)生變化。通過(guò)檢測(cè)該電流，可以檢測(cè)出被檢測(cè)體的靠近或接觸。

可以將前面的實(shí)施方式所示的晶體管適用作晶體管2611、晶體管2612及晶體管2613。尤其是通過(guò)將前面的實(shí)施方式所示的晶體管用作晶體管2613，能夠長(zhǎng)期間保持節(jié)點(diǎn)n的電位，由此可以減少對(duì)節(jié)點(diǎn)n再次供應(yīng)vres的工作(刷新工作)的頻度。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式或?qū)嵤├镜慕Y(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施方式6

在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D42至圖44b對(duì)包括本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置的顯示模塊、電子設(shè)備及顯示裝置進(jìn)行說(shuō)明。

<6-1.顯示模塊>

圖42所示的顯示模塊8000在上蓋8001與下蓋8002之間包括連接于fpc8003的觸摸面板8004、連接于fpc8005的顯示面板8006、背光8007、框架8009、印刷電路板8010、電池8011。

例如可以將本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜或半導(dǎo)體裝置用于顯示面板8006。

上蓋8001及下蓋8002可以根據(jù)觸摸面板8004及顯示面板8006的尺寸可以適當(dāng)?shù)馗淖冃螤罨虺叽纭?/p>

觸摸面板8004能夠是電阻膜式觸摸面板或電容式觸摸面板，并且能夠被形成為與顯示面板8006重疊。此外，也可以使顯示面板8006的對(duì)置襯底(密封襯底)具有觸摸面板的功能。另外，也可以在顯示面板8006的各像素內(nèi)設(shè)置光傳感器，而形成光學(xué)觸摸面板。

背光8007具有光源8008。注意，雖然在圖42中例示出在背光8007上配置光源8008的結(jié)構(gòu)，但是不局限于此。例如，可以在背光8007的端部設(shè)置光源8008，并使用光擴(kuò)散板。當(dāng)使用有機(jī)el元件等自發(fā)光型發(fā)光元件時(shí)，或者當(dāng)使用反射式面板等時(shí)，可以采用不設(shè)置背光8007的結(jié)構(gòu)。

框架8009除了具有保護(hù)顯示面板8006的功能以外還具有用來(lái)遮斷因印刷電路板8010的工作而產(chǎn)生的電磁波的電磁屏蔽的功能。此外，框架8009也可以具有散熱板的功能。

印刷電路板8010具有電源電路以及用來(lái)輸出視頻信號(hào)及時(shí)鐘信號(hào)的信號(hào)處理電路。作為對(duì)電源電路供應(yīng)電力的電源，既可以采用外部的商業(yè)電源，又可以采用另行設(shè)置的電池8011的電源。當(dāng)使用商業(yè)電源時(shí)，可以省略電池8011。

此外，在顯示模塊8000中還可以設(shè)置偏振片、相位差板、棱鏡片等構(gòu)件。

<6-2.電子設(shè)備>

圖43a至圖43g是示出電子設(shè)備的圖。這些電子設(shè)備可以包括外殼9000、顯示部9001、揚(yáng)聲器9003、操作鍵9005(包括電源開(kāi)關(guān)或操作開(kāi)關(guān))、連接端子9006、傳感器9007(該傳感器具有測(cè)量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)速、距離、光、液、磁、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時(shí)間、硬度、電場(chǎng)、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動(dòng)、氣味或紅外線)、麥克風(fēng)9008等。

圖43a至圖43g所示的電子設(shè)備可以具有各種功能。例如，可以具有如下功能：將各種信息(靜態(tài)圖像、動(dòng)態(tài)圖像、文字圖像等)顯示在顯示部上的功能；觸控面板的功能；顯示日歷、日期或時(shí)間等的功能；通過(guò)利用各種軟件(程序)控制處理的功能；進(jìn)行無(wú)線通信的功能；通過(guò)利用無(wú)線通信功能來(lái)連接到各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能；通過(guò)利用無(wú)線通信功能，進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收的功能；讀出儲(chǔ)存在存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)來(lái)將其顯示在顯示部上的功能；等。注意，圖43a至圖43g所示的電子設(shè)備可具有的功能不局限于上述功能，而可以具有各種功能。另外，雖然在圖43a至圖43g中未圖示，但是電子設(shè)備可以包括多個(gè)顯示部。此外，也可以在該電子設(shè)備中設(shè)置照相機(jī)等而使其具有如下功能：拍攝靜態(tài)圖像的功能；拍攝動(dòng)態(tài)圖像的功能；將所拍攝的圖像儲(chǔ)存在存儲(chǔ)介質(zhì)(外部存儲(chǔ)介質(zhì)或內(nèi)置于照相機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì))中的功能；將所拍攝的圖像顯示在顯示部上的功能；等。

下面，詳細(xì)地說(shuō)明圖43a至圖43g所示的電子設(shè)備。

圖43a是示出便攜式信息終端9100的透視圖。便攜式信息終端9100所包括的顯示部9001具有柔性。因此，可以沿著所彎曲的外殼9000的彎曲面組裝顯示部9001。另外，顯示部9001具備觸摸傳感器，而可以用手指或觸屏筆等觸摸屏幕來(lái)進(jìn)行操作。例如，通過(guò)觸摸顯示于顯示部9001上的圖標(biāo)，可以啟動(dòng)應(yīng)用程序。

圖43b是示出便攜式信息終端9101的透視圖。便攜式信息終端9101例如具有電話機(jī)、電子筆記本和信息閱讀裝置等中的一種或多種的功能。具體而言，可以將其用作智能手機(jī)。注意，揚(yáng)聲器9003、連接端子9006、傳感器9007等在便攜式信息終端9101中未圖示，但可以設(shè)置在與圖43a所示的便攜式信息終端9100同樣的位置上。另外，便攜式信息終端9101可以將文字或圖像信息顯示在其多個(gè)面上。例如，可以將三個(gè)操作按鈕9050(還稱為操作圖標(biāo)或只稱為圖標(biāo))顯示在顯示部9001的一個(gè)面上。另外，可以將由虛線矩形表示的信息9051顯示在顯示部9001的另一個(gè)面上。此外，作為信息9051的例子，可以舉出提示收到來(lái)自電子郵件、sns(socialnetworkingservice：社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù))消息或電話等的信息的顯示；電子郵件或sns消息等的標(biāo)題；電子郵件或sns等的發(fā)送者姓名；日期；時(shí)間；電量；以及天線接收強(qiáng)度等?；蛘?，可以在顯示有信息9051的位置上顯示操作按鈕9050等代替信息9051。

圖43c是示出便攜式信息終端9102的透視圖。便攜式信息終端9102具有將信息顯示在顯示部9001的三個(gè)以上的面上的功能。在此，示出信息9052、信息9053、信息9054分別顯示于不同的面上的例子。例如，便攜式信息終端9102的使用者能夠在將便攜式信息終端9102放在上衣口袋里的狀態(tài)下確認(rèn)其顯示(這里是信息9053)。具體而言，將打來(lái)電話的人的電話號(hào)碼或姓名等顯示在能夠從便攜式信息終端9102的上方觀看這些信息的位置。使用者可以確認(rèn)到該顯示而無(wú)需從口袋里拿出便攜式信息終端9102，由此能夠判斷是否接電話。

圖43d是示出手表型便攜式信息終端9200的透視圖。便攜式信息終端9200可以執(zhí)行移動(dòng)電話、電子郵件、文章的閱讀及編輯、音樂(lè)播放、網(wǎng)絡(luò)通信、電腦游戲等各種應(yīng)用程序。此外，顯示部9001的顯示面被彎曲，能夠在所彎曲的顯示面上進(jìn)行顯示。另外，便攜式信息終端9200可以進(jìn)行被通信標(biāo)準(zhǔn)化的近距離無(wú)線通信。例如，通過(guò)與可進(jìn)行無(wú)線通信的耳麥相互通信，可以進(jìn)行免提通話。此外，便攜式信息終端9200包括連接端子9006，可以通過(guò)連接器直接與其他信息終端進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。另外，也可以通過(guò)連接端子9006進(jìn)行充電。此外，充電工作也可以利用無(wú)線供電進(jìn)行，而不通過(guò)連接端子9006。

圖43e至圖43g是示出能夠折疊的便攜式信息終端9201的透視圖。另外，圖43e是展開(kāi)狀態(tài)的便攜式信息終端9201的透視圖，圖43f是從展開(kāi)狀態(tài)和折疊狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)狀態(tài)的中途的狀態(tài)的便攜式信息終端9201的透視圖，圖43g是折疊狀態(tài)的便攜式信息終端9201的透視圖。便攜式信息終端9201在折疊狀態(tài)下可攜帶性好，在展開(kāi)狀態(tài)下因?yàn)榫哂袩o(wú)縫拼接的較大的顯示區(qū)域而其顯示的一覽性強(qiáng)。便攜式信息終端9201所包括的顯示部9001由鉸鏈9055所連接的三個(gè)外殼9000來(lái)支撐。通過(guò)鉸鏈9055使兩個(gè)外殼9000之間彎折，可以從便攜式信息終端9201的展開(kāi)狀態(tài)可逆性地變?yōu)檎郫B狀態(tài)。例如，可以以1mm以上且150mm以下的曲率半徑使便攜式信息終端9201彎曲。

圖44a和圖44b是包括多個(gè)顯示面板的顯示裝置的透視圖。圖44a是多個(gè)顯示面板被卷繞時(shí)的透視圖，圖44b是展開(kāi)多個(gè)顯示面板時(shí)的透視圖。

圖44a和圖44b所示的顯示裝置9500包括多個(gè)顯示面板9501、軸部9511、軸承部9512。多個(gè)顯示面板9501都包括顯示區(qū)域9502、具有透光性的區(qū)域9503。

多個(gè)顯示面板9501具有柔性。以其一部分互相重疊的方式設(shè)置相鄰的兩個(gè)顯示面板9501。例如，可以重疊相鄰的兩個(gè)顯示面板9501的各具有透光性的區(qū)域9503。通過(guò)使用多個(gè)顯示面板9501，可以實(shí)現(xiàn)屏幕大的顯示裝置。另外，根據(jù)使用情況可以卷繞顯示面板9501，所以可以實(shí)現(xiàn)通用性高的顯示裝置。

圖44a和圖44b示出相鄰的顯示面板9501的顯示區(qū)域9502彼此分開(kāi)的情況，但是不局限于此，例如，也可以通過(guò)沒(méi)有間隙地重疊相鄰的顯示面板9501的顯示區(qū)域9502，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的顯示區(qū)域9502。

本實(shí)施方式所示的電子設(shè)備包括用來(lái)顯示某些信息的顯示部。注意，本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置也可以應(yīng)用于不包括顯示部的電子設(shè)備。另外，雖然在本實(shí)施方式中示出了電子設(shè)備的顯示部具有柔性且可以在彎曲的顯示面上進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)或能夠使其顯示部折疊的結(jié)構(gòu)，但不局限于此，也可以采用不具有柔性且在平面部上進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式或?qū)嵤├镜慕Y(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而使用。

實(shí)施方式7

在本實(shí)施方式中，使用圖45對(duì)可用于本發(fā)明的一個(gè)方式的顯示模塊的制造的沉積裝置進(jìn)行說(shuō)明。

圖45是說(shuō)明可用于本發(fā)明的一個(gè)方式的顯示模塊的制造的沉積裝置3000的圖。沉積裝置3000是成批式(batch-type)ald裝置的一個(gè)例子。

<7-1.沉積裝置的結(jié)構(gòu)例子>

本實(shí)施方式中說(shuō)明的沉積裝置3000包括沉積室3180及與沉積室3180連接的控制部3182(參照?qǐng)D45)。

控制部3182包括提供控制信號(hào)的控制裝置(未圖示)以及被提供控制信號(hào)的流量控制器3182a、流量控制器3182b及流量控制器3182c。例如，可以將高速閥用于流量控制器。具體而言，通過(guò)使用ald用閥等可以精密地控制流量。另外，還包括流量控制器及控制管道溫度的加熱機(jī)構(gòu)3182h。

流量控制器3182a被供應(yīng)控制信號(hào)、第一原料及惰性氣體，并能夠根據(jù)控制信號(hào)供應(yīng)第一原料或惰性氣體。

流量控制器3182b被供應(yīng)控制信號(hào)、第二原料及惰性氣體，并能夠根據(jù)控制信號(hào)供應(yīng)第二原料或惰性氣體。

流量控制器3182c被供應(yīng)控制信號(hào)，并能夠根據(jù)控制信號(hào)連接到排氣裝置3185。

[原料供應(yīng)部]

另外，原料供應(yīng)部3181a能夠供應(yīng)第一原料，并與流量控制器3182a連接。

原料供應(yīng)部3181b能夠供應(yīng)第二原料，并與流量控制器3182b連接。

可以將汽化器或加熱單元等用于原料供應(yīng)部。由此，可以由固體原料或液體原料生成氣體原料。

另外，原料供應(yīng)部不局限于兩個(gè)，也可以具有三個(gè)以上的原料供應(yīng)部。

<原料>

第一原料可以使用各種物質(zhì)。例如，可以將揮發(fā)性有機(jī)金屬化合物、金屬醇鹽等用于第一原料?？梢詫⑴c第一原料起反應(yīng)的各種物質(zhì)用于第二原料。例如，可以將有助于氧化反應(yīng)的物質(zhì)、有助于還原反應(yīng)的物質(zhì)、有助于付加反應(yīng)的物質(zhì)、有助于分解反應(yīng)的物質(zhì)或有助于加水分解反應(yīng)的物質(zhì)等用于第二原料。

另外，可以使用自由基等。例如，可以將原料供應(yīng)給等離子體源而使用等離子體等。具體而言，可以使用氧自由基、氮自由基等。

另外，與第一原料組合使用的第二原料優(yōu)選使用在接近室溫的溫度起反應(yīng)的原料。例如，優(yōu)選使用反應(yīng)溫度為室溫以上且200℃以下，更優(yōu)選為50℃以上且150℃以下的原料。

<排氣裝置>

排氣裝置3185具有排氣功能并與流量控制器3182c連接。另外，可以在排出口3184與流量控制器3182c之間設(shè)置捕捉排出物質(zhì)的阱。另外，利用去除裝置去除排出的氣體等。

[控制部]

控制部3182供應(yīng)控制流量控制器的控制信號(hào)或控制加熱機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)等。例如，在第一步驟中，將第一原料供應(yīng)至加工構(gòu)件的表面。并且，在第二步驟中，供應(yīng)與第一原料起反應(yīng)的第二原料。由此，第一原料與第二原料發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成物沉積于加工構(gòu)件3010的表面。

另外，沉積于加工構(gòu)件3010的表面的反應(yīng)生成物的量可以通過(guò)反復(fù)進(jìn)行第一步驟和第二步驟來(lái)控制。

另外，供應(yīng)至加工構(gòu)件3010的第一原料的量受限于加工構(gòu)件3010的表面能夠吸附的量。例如，以第一原料的單分子層形成于加工構(gòu)件3010的表面上的方式選擇條件，通過(guò)使形成的第一原料的單分子層與第二原料發(fā)生反應(yīng)，可以形成極均勻的含有第一原料與第二原料的反應(yīng)生成物的層。

由此，可以在表面具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加工構(gòu)件3010的表面上將各種材料沉積。例如，可以在加工構(gòu)件3010上形成厚度為3nm以上且200nm以下的膜。

例如，當(dāng)加工構(gòu)件3010的表面形成有被稱為針孔的小孔等時(shí)，通過(guò)將材料沉積到針孔內(nèi)可以填埋針孔。

另外，利用排氣裝置3185將剩余的第一原料或第二原料從沉積室3180排出。例如，可以邊導(dǎo)入氬或氮等惰性氣體邊進(jìn)行排氣。

[沉積室]

沉積室3180包括供應(yīng)第一原料、第二原料及惰性氣體的導(dǎo)入口3183以及排出第一原料、第二原料及惰性氣體的排出口3184。

沉積室3180包括：能夠支撐一個(gè)或多個(gè)加工構(gòu)件3010的支撐部3186、能夠加熱加工構(gòu)件的加熱機(jī)構(gòu)3187、能夠打開(kāi)或關(guān)閉加工構(gòu)件3010的搬入及搬出區(qū)域的門(mén)3188。

例如，可以將電阻加熱器或紅外線燈等用于加熱機(jī)構(gòu)3187。加熱機(jī)構(gòu)3187具有例如加熱至80℃以上，100℃以上或150℃以上的功能。加熱機(jī)構(gòu)3187例如將加工構(gòu)件3010加熱為室溫以上且200℃以下，優(yōu)選為50℃以上且150℃以下。

另外，沉積室3180也可以具有壓力調(diào)整器及壓力檢測(cè)器。

[支撐部]

支撐部3186支撐一個(gè)或多個(gè)加工構(gòu)件3010。由此，例如可以在每次處理中在一個(gè)或多個(gè)加工構(gòu)件3010上形成絕緣膜。

<7-2.膜的例子>

對(duì)能夠利用本實(shí)施方式中說(shuō)明的沉積裝置3000形成的膜的例子進(jìn)行說(shuō)明。

例如，可以形成含有氧化物、氮化物、氟化物、硫化物、三元化合物、金屬或聚合物的膜。

例如，可以形成含有氧化鋁、氧化鉿、硅酸鋁、硅酸鉿、氧化鑭、氧化硅、鈦酸鍶、氧化鉭、氧化鈦、氧化鋅、氧化鈮、氧化鋯、氧化錫、氧化釔、氧化鈰、氧化鈧、氧化鉺、氧化釩或氧化銦等材料的膜。

例如，可以形成含有氮化鋁、氮化鉿、氮化硅、氮化鉭、氮化鈦、氮化鈮、氮化鉬、氮化鋯或氮化鎵等材料的膜。

例如，可以形成含有銅、鉑、釕、鎢、銥、鈀、鐵、鈷或鎳等材料的膜。

例如，可以形成含有硫化鋅、硫化鍶、硫化鈣、硫化鉛、氟化鈣、氟化鍶或氟化鋅等材料的膜。

例如，可以形成含有如下材料的膜：含有鈦及鋁的氮化物；含有鈦及鋁的氧化物；含有鋁及鋅的氧化物；含有錳及鋅的硫化物；含有鈰及鍶的硫化物；含有鉺及鋁的氧化物；含有釔及鋯的氧化物；等等。

注意，本實(shí)施方式可以與本說(shuō)明書(shū)所示的其他實(shí)施方式或?qū)嵤├m當(dāng)?shù)亟M合。

實(shí)施例1

在本實(shí)施例中，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性及組成進(jìn)行評(píng)價(jià)。在本實(shí)施例中，制造樣品a1至a5及樣品b1至b5。樣品a1至a5為對(duì)比氧化物半導(dǎo)體膜，樣品b1至b5為本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜。

<1-1.樣品a1至a5及樣品b1至b5>

首先，對(duì)在本實(shí)施例中制造的樣品a1至a5及樣品b1至b5進(jìn)行說(shuō)明。

樣品a1至a5及樣品b1至b5為在玻璃襯底上形成有100nm厚的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。注意，樣品a1至a5及樣品b1至b5的氧化物半導(dǎo)體膜的沉積條件及靶材的組成不同。表4示出樣品a1至a5及樣品b1至b5的主要沉積條件。樣品a1至a5及樣品b1至b5都利用平行板型濺射裝置形成。作為在樣品a1至a5及樣品b1至b5的形成中對(duì)靶材施加功率的電源，使用ac電源。

[表4]

如表4所示，在對(duì)比樣品a1至a5中使用in:ga:zn＝1:1:1.2[原子數(shù)比]的靶材，在本發(fā)明的一個(gè)方式的樣品b1至b5中，使用in:ga:zn＝4:2:4.1[原子數(shù)比]的靶材。

<1-2.靶材的組成和膜的組成>

接著，對(duì)表4所示的用于樣品a1至a5的靶材的組成與使用該靶材形成的樣品a3的膜的組成進(jìn)行分析。同樣地，對(duì)用于樣品b1至b5的靶材的組成與使用該靶材形成的樣品b3的膜的組成進(jìn)行分析。表5示出用于樣品a1至a5的靶材的組成及樣品a3的膜的組成。另外，表6示出用于樣品b1至b5的靶材的組成及樣品b3的膜的組成。

[表5]

[表6]

當(dāng)對(duì)靶材的組成進(jìn)行分析時(shí)，利用icp-ms對(duì)靶材的碎片進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)對(duì)膜的組成進(jìn)行分析時(shí)，利用x射線光電子能譜(xps：x-rayphotoelectronspectroscopy)分析法對(duì)利用濺射法形成的膜進(jìn)行評(píng)價(jià)。

如表5及表6所示，使用in:ga:zn＝1:1:1.2[原子數(shù)比]的靶材形成的樣品a3的膜的組成大致為in:ga:zn＝1:1:1[原子數(shù)比]。另外，使用in:ga:zn＝4:2:4.1[原子數(shù)比]的靶材形成的樣品b3的膜的組成大致為in:ga:zn＝4:2:3[原子數(shù)比]。

<1-3.利用xrd的結(jié)晶性評(píng)價(jià)>

接著，利用xrd對(duì)上述樣品a1至a5及樣品b1至b5的結(jié)晶性進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖46示出xrd結(jié)果。作為xrd裝置，使用多功能薄膜材料評(píng)價(jià)x射線衍射儀d8discoverhybrid(美國(guó)布魯克axs公司制造)。圖46所示的xrd結(jié)果是利用out-of-plane法所獲得的分析結(jié)果。

如圖46所示，在樣品a1至a5及樣品b1至b5中都出現(xiàn)2θ＝31°附近的峰值。2θ＝31°附近的峰值來(lái)源于ingazno4結(jié)晶的(009)面，由此可知各樣品的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶具有c軸取向性，并且c軸朝向大致垂直于被形成面或頂面的方向。此外，與樣品a1至a5相比，樣品b1至b5的2θ＝31°附近的峰值強(qiáng)度高。另外，在對(duì)比樣品(樣品a1至a5)及本發(fā)明的一個(gè)方式的樣品(樣品b1至b5)中，在增加氧流量的沉積條件下2θ＝31°附近的峰值強(qiáng)度高。

另外，如圖46所示，對(duì)比樣品a3、樣品a4及樣品a5在2θ＝36°附近出現(xiàn)峰值。2θ＝36°附近的峰值可認(rèn)為來(lái)源于尖晶石相。另一方面，在本發(fā)明的一個(gè)方式的樣品b1至b5中，即使增加沉積時(shí)的氧流量，也在膜中觀察不到對(duì)應(yīng)于尖晶石相的峰值。這表示與使用in:ga:zn＝1:1:1.2[原子數(shù)比]的靶材形成的氧化物半導(dǎo)體膜相比，在使用in:ga:zn＝4:2:4.1[原子數(shù)比]的靶材形成的氧化物半導(dǎo)體膜中不容易形成尖晶石相。

<1-4.使用截面tem圖像的結(jié)晶性評(píng)價(jià)>

接著，觀察在上面制造的樣品a3及樣品b3的截面tem圖像。圖47a和圖47b示出截面tem圖像。圖47a為樣品a3的截面tem圖像，圖47b為樣品b3的截面tem圖像。

如圖47a和圖47b所示，與樣品a3相比，在本發(fā)明的一個(gè)方式的樣品b3中觀察到具有c軸取向性的結(jié)晶的明確的晶格像。由此確認(rèn)到使用in:ga:zn＝4:2:4.1[原子數(shù)比]的靶材形成的氧化物半導(dǎo)體膜具有高結(jié)晶性。

本實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式或其他實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施例2

在本實(shí)施例中，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性進(jìn)行評(píng)價(jià)。在本實(shí)施例中，制造樣品c1至c4、樣品d1至d4、樣品e1和e2及樣品f1至f6。樣品c1至c4及樣品f1至f6為本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜，樣品d1至d4及樣品e1和e2為對(duì)比氧化物半導(dǎo)體膜。

<2-1.樣品c1至c4、樣品d1至d4、樣品e1和e2及樣品f1至f6>

首先，對(duì)在本實(shí)施例中制造的各樣品進(jìn)行說(shuō)明。

樣品c1至c4為在玻璃襯底上形成有100nm厚的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。樣品d1至d4具有在玻璃襯底上形成有100nm厚的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。樣品e1和e2為在玻璃襯底上形成有100nm厚的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。樣品f1至f6具有在玻璃襯底上形成有50nm厚的第一氧化物半導(dǎo)體膜及第一氧化物半導(dǎo)體膜上的50nm厚的第二氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。注意，上述各樣品的沉積時(shí)的襯底溫度、形成氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)的靶材的組成及疊層結(jié)構(gòu)不同。表7和表8示出樣品c1至c4、樣品d1至d4、樣品e1和e2及樣品f1至f6的主要沉積條件。上述各樣品都利用平行板型濺射裝置形成。作為在上述各樣品的制造中對(duì)靶材施加功率的電源，使用ac電源。另外，作為用于上述各樣品的玻璃襯底的尺寸為600mm×720mm。

[表7]

[表8]

()內(nèi)的數(shù)值表示in:ga:zn的原子數(shù)比

在表8所示的樣品f1至f4中，第一氧化物半導(dǎo)體膜(in:ga:zn＝4:2:3[原子數(shù)比])的沉積條件與表7所示的樣品c1至c4相同，第二氧化物半導(dǎo)體膜(in:ga:zn＝1:1:1[原子數(shù)比])的沉積條件與表7所示的樣品d1至d4相同。在表8所示的樣品f5和f6中，第一氧化物半導(dǎo)體膜(in:ga:zn＝4:2:3[原子數(shù)比])的沉積條件與表7所示的樣品c1至c4相同，第二氧化物半導(dǎo)體膜(in:ga:zn＝1:1:1[原子數(shù)比])的沉積條件與表7所示的樣品e1和e2相同。

<2-2.利用xrd的結(jié)晶性評(píng)價(jià)>

接著，利用xrd對(duì)上述各樣品的結(jié)晶性進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖48示出進(jìn)行xrd分析的玻璃襯底的坐標(biāo)。圖48示出進(jìn)行xrd分析的600mm×720mm尺寸的玻璃襯底的坐標(biāo)。在圖48中，由圓圈表示的b、e、h示出上述坐標(biāo)。

圖49至圖53示出xrd結(jié)果。在此，使用與實(shí)施例1相同的xrd裝置。圖49至圖53所示的xrd結(jié)果是利用out-of-plane法所獲得的分析結(jié)果。圖49為樣品c1至樣品c4的xrd結(jié)果，圖50為樣品d1至樣品d4的xrd結(jié)果，圖51為樣品e1及樣品e2的xrd結(jié)果，圖52為樣品f1至樣品f4的xrd結(jié)果，圖53為樣品f5及樣品f6的xrd結(jié)果。

如圖49至圖53所示，在本發(fā)明的一個(gè)方式的樣品c1至c4及樣品f1至f6中確認(rèn)到示出caac-os的2θ＝31°附近的峰值。另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式的樣品c1至c4及樣品f1至f6中確認(rèn)不到起因于尖晶石相的2θ＝36°附近的峰值。

如表7、表8及圖49至圖53所示，本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜在沉積時(shí)的襯底溫度為100℃以上且170℃以下的范圍內(nèi)具有c軸取向性及高結(jié)晶性。尤其是，在樣品c4、樣品f3及樣品f4中，600mm×720mm面內(nèi)(圖48至圖53所示的b、e、h)的偏差少，具有良好的結(jié)晶性。

本實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式或其他實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施例3

在本實(shí)施例中，對(duì)靶材及使用該靶材形成的氧化物半導(dǎo)體膜的氫濃度進(jìn)行分析。在本實(shí)施例中，制造樣品g1至g4及樣品h1至h4。樣品g1至g4為本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜，樣品h1至h4為對(duì)比氧化物半導(dǎo)體膜。

<3-1.靶材的氫濃度>

表9示出在本實(shí)施例中使用的靶材的氫濃度。靶材的氫濃度是利用sims測(cè)得的。

[表9]

<3-2.樣品g1至g4及樣品h1至h4>

首先，對(duì)在本實(shí)施例中制造的各樣品進(jìn)行說(shuō)明。

樣品g1至g4具有在玻璃襯底上形成有100nm厚的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。樣品h1至h4具有在玻璃襯底上形成有100nm厚的氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。注意，上述各樣品的沉積時(shí)的襯底溫度及形成氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)的靶材的組成不同。表10示出樣品g1至g4及樣品h1至h4的主要沉積條件。上述各樣品都利用平行板型濺射裝置形成。作為在各樣品的沉積中對(duì)靶材施加功率的電源，使用ac電源。

[表10]

<3-3.利用sims的膜中氫濃度評(píng)價(jià)>

接著，利用sims對(duì)上述各樣品的膜中的氫濃度進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖54示出各樣品的sims結(jié)果。

如圖54所示，本發(fā)明的一個(gè)方式的樣品g1至g4的氫濃度在膜中深度20nm附近大致為3.0×10¹⁹atoms/cm³。對(duì)比樣品h1至h4的氫濃度在膜中深度20nm附近大致為5.0×10¹⁹atoms/cm³。與樣品h1至h4相比，本發(fā)明的一個(gè)方式的樣品g1至g4的氫濃度低。

另外，在樣品g1至g4及樣品h1至h4中，沉積時(shí)的襯底溫度不對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜中的氫濃度造成很大差異。

本實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式或其他實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施例4

在本實(shí)施例中，制造相當(dāng)于圖18c和圖18d所示的晶體管270b的晶體管，對(duì)該晶體管的id-vg特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。在本實(shí)施例中，制造以下所示的樣品j1及j2進(jìn)行評(píng)價(jià)。樣品j1及j2各包括溝道長(zhǎng)度l＝6μm且溝道寬度w＝50μm的十個(gè)晶體管。

下面，對(duì)本實(shí)施例中制造的樣品進(jìn)行說(shuō)明。注意，在以下說(shuō)明中，使用圖18c和圖18d所示的晶體管270b的符號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。

<4-1.樣品j1的制造方法>

首先，在襯底202上形成導(dǎo)電膜204。作為襯底202使用玻璃襯底。作為導(dǎo)電膜204通過(guò)使用濺射裝置形成100nm厚的鎢膜。

接著，在襯底202及導(dǎo)電膜204上形成絕緣膜206、207。作為絕緣膜206通過(guò)使用pecvd裝置形成400nm厚的氮化硅膜。作為絕緣膜207通過(guò)使用pecvd裝置形成50nm厚的氧氮化硅膜。

絕緣膜206通過(guò)如下方法沉積。首先，以如下條件沉積50nm厚的氮化硅膜：襯底溫度為350℃；將流量為200sccm的硅烷氣體、流量為2000sccm的氮?dú)怏w及流量為100sccm的氨氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為100pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)2000w的rf功率。接著，將氨氣體流量改變?yōu)?000sccm，沉積300nm厚的氮化硅膜。最后，將氨氣體流量改變?yōu)?00sccm，沉積50nm厚的氮化硅膜。

絕緣膜207的沉積條件為如下：襯底溫度為350℃；將流量為20sccm的硅烷氣體及流量為3000sccm的一氧化二氮?dú)怏w引入到腔室內(nèi)；壓力為40pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)100w的rf功率。

接著，在絕緣膜207上形成氧化物半導(dǎo)體膜208。作為氧化物半導(dǎo)體膜208，利用濺射裝置在真空中連續(xù)地形成第一氧化物半導(dǎo)體膜208b及第二氧化物半導(dǎo)體膜208c。在以下說(shuō)明中，將第一氧化物半導(dǎo)體膜208b稱為igzo-1，將第二氧化物半導(dǎo)體膜208c稱為igzo-2。

作為igzo-1，形成10nm厚的in-ga-zn氧化物膜(以下，稱為igzo膜)。igzo-1的沉積條件為如下：襯底溫度為170℃；將流量為140sccm的氬氣體及流量為60sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.6pa；以及對(duì)多晶金屬氧化物濺射靶材(in:ga:zn＝4:2:4.1[原子數(shù)比])供應(yīng)2500w的ac功率。

作為igzo-2，形成15nm厚的igzo膜。igzo-2的沉積條件為如下：襯底溫度為170℃；將流量為100sccm的氬氣體及流量為100sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.2pa；以及對(duì)多晶金屬氧化物濺射靶材(in:ga:zn＝1:1:1.2[原子數(shù)比])供應(yīng)2500w的ac功率。

接著，在絕緣膜207及氧化物半導(dǎo)體膜208上形成導(dǎo)電膜212a、212b。作為導(dǎo)電膜212a、212b，通過(guò)使用濺射裝置在真空中連續(xù)地形成50nm厚的鎢膜、400nm厚的鋁膜以及100nm厚的鈦膜。

接著，在絕緣膜207、氧化物半導(dǎo)體膜208以及導(dǎo)電膜212a、212b上形成絕緣膜214及絕緣膜216。作為絕緣膜214通過(guò)使用pecvd裝置形成50nm厚的氧氮化硅膜。作為絕緣膜216通過(guò)使用pecvd裝置形成400nm厚的氧氮化硅膜。注意，絕緣膜214及絕緣膜216通過(guò)使用pecvd裝置在真空中連續(xù)地形成。

絕緣膜214的沉積條件為如下：襯底溫度為220℃；將流量為50sccm的硅烷氣體及流量為2000sccm的一氧化二氮?dú)怏w引入到腔室內(nèi)；壓力為20pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)100w的rf功率。絕緣膜216的沉積條件為如下：襯底溫度為220℃；將流量為160sccm的硅烷氣體及流量為4000sccm的一氧化二氮?dú)怏w引入到腔室內(nèi)；壓力為200pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)1500w的rf功率。

接著，進(jìn)行第一加熱處理。作為該第一加熱處理，在氮?dú)怏w氣氛下以350℃進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的加熱處理。

接著，通過(guò)使用濺射裝置在絕緣膜216上形成5nm厚的itso膜。該itso膜的沉積條件為如下：襯底溫度為室溫；將流量為72sccm的氬氣體、流量為5sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.15pa；以及對(duì)設(shè)置在濺射裝置內(nèi)的金屬氧化物靶材(in2o3:sno2:sio2＝85:10:5[wt.％])供應(yīng)1000w的dc功率。

接著，經(jīng)由itso膜對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208及絕緣膜214、216進(jìn)行氧添加處理。該氧添加處理的條件為如下：利用灰化裝置；襯底溫度為40℃；將流量為250sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為15pa；以及對(duì)設(shè)置在灰化裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)4500w的rf功率120秒鐘以對(duì)襯底一側(cè)施加偏壓。

接著，去除itso膜，使絕緣膜216露出。itso膜的去除方法為如下：在利用濕蝕刻裝置，使用5％草酸水溶液進(jìn)行300秒鐘的蝕刻之后，使用0.5％氫氟酸進(jìn)行15秒鐘的蝕刻。

接著，在絕緣膜216上形成絕緣膜218。作為絕緣膜218利用pecvd裝置形成100nm厚的氮化硅膜。絕緣膜218的沉積條件為如下：襯底溫度為350℃；將流量為50sccm的硅烷氣體、流量為5000sccm的氮?dú)怏w及流量為100sccm的氨氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為100pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)1000w的27.12mhz的高頻功率。

接著，形成到達(dá)導(dǎo)電膜212b的開(kāi)口部252c以及到達(dá)導(dǎo)電膜204的開(kāi)口部252a、252b。開(kāi)口部252a、252b及252c通過(guò)使用干蝕刻裝置形成。

接著，以覆蓋開(kāi)口部252a、252b、252c的方式在絕緣膜218上形成導(dǎo)電膜，且對(duì)該導(dǎo)電膜進(jìn)行加工，來(lái)形成導(dǎo)電膜220a及220b。作為導(dǎo)電膜220a及220b通過(guò)使用濺射裝置形成100nm厚的itso膜。用于該itso膜的形成的靶材的組成與用于上面所示的itso膜的形成的靶材相同。

接著，進(jìn)行第二加熱處理。作為該第二加熱處理，在氮?dú)怏w氣氛下以250℃進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的加熱處理。

經(jīng)過(guò)上述工序，制造本實(shí)施例的樣品j1。樣品j1的制造工序中的最高溫度為350℃。

<4-2.樣品j2的制造方法>

樣品j2的工序與上面所示的樣品j1的工序的不同之處在于氧化物半導(dǎo)體膜208的沉積條件。其他工序與樣品j1相同。

作為樣品j2的氧化物半導(dǎo)體膜208，利用濺射裝置在真空中連續(xù)地形成第一氧化物半導(dǎo)體膜208b及第二氧化物半導(dǎo)體膜208c。在以下說(shuō)明中，將第一氧化物半導(dǎo)體膜208b稱為igzo-1a，將第二氧化物半導(dǎo)體膜208c稱為igzo-2a。

作為igzo-1a，形成10nm厚的igzo膜。igzo-1a的沉積條件為如下：襯底溫度為130℃；將流量為140sccm的氬氣體及流量為60sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.6pa；以及對(duì)多晶金屬氧化物濺射靶材(in:ga:zn＝4:2:4.1[原子數(shù)比])供應(yīng)2500w的ac功率。

作為igzo-2a，形成15nm厚的igzo膜。igzo-2a的沉積條件為如下：襯底溫度為130℃；將流量為100sccm的氬氣體及流量為100sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.2pa；以及對(duì)多晶金屬氧化物濺射靶材(in:ga:zn＝1:1:1.2[原子數(shù)比])供應(yīng)2500w的ac功率。

換而言之，樣品j1和樣品j2的不同之處在于沉積氧化物半導(dǎo)體膜208時(shí)的襯底溫度。

經(jīng)過(guò)上述工序，制造本實(shí)施例的樣品j2。樣品j2的制造工序中的最高溫度為350℃。

<4-3.id-vg特性的結(jié)果>

接著，對(duì)上述樣品j1及樣品j2的id-vg特性進(jìn)行測(cè)定。圖55a和圖55b示出樣品j1及樣品j2的id-vg特性。在圖55a和圖55b中，由第一縱軸表示id(a)，由第二縱軸表示μfe(cm²/vs)，由橫軸表示vg(v)。圖55a示出樣品j1的id-vg特性，圖55b示出樣品j2的id-vg特性。

作為對(duì)被用作晶體管270b的第一柵電極的導(dǎo)電膜204施加的電壓(以下，也稱為柵電壓(vg))及對(duì)被用作晶體管270b的第二柵電極的導(dǎo)電膜220b施加的電壓(vbg)，以每次增加0.25v的方式從-15v施加到20v。另外，將對(duì)被用作源電極的導(dǎo)電膜212a施加的電壓(以下，也稱為源電壓(vs))設(shè)定為0v(comm)，將對(duì)被用作漏電極的導(dǎo)電膜212b施加的電壓(以下，也稱為漏電壓(vd))設(shè)定為0.1v或20v。

由圖55a和圖55b所示的結(jié)果確認(rèn)到不管氧化物半導(dǎo)體膜208的沉積時(shí)的襯底溫度是170℃還是130℃，電特性都良好。

<4-4.gbt測(cè)試>

接著，對(duì)上述樣品j1及樣品j2進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)。作為可靠性評(píng)價(jià)，利用偏壓-應(yīng)力測(cè)試(以下，稱為gbt(gatebiastemperature)測(cè)試)。

本實(shí)施例的gbt測(cè)試的條件為如下：柵電壓(vg)為±30v；漏電壓(vd)及源電壓(vs)都為0v(comm)；應(yīng)力溫度為60℃；以及應(yīng)力施加時(shí)間為一個(gè)小時(shí)，并且在黑暗環(huán)境及光照射環(huán)境(使用白色led照射10000lx左右的光)的兩種環(huán)境下進(jìn)行g(shù)bt測(cè)試。就是說(shuō)，將晶體管的源電極和漏電極的電位設(shè)定為相同的電位，并且在一定的時(shí)間(在此為一個(gè)小時(shí))內(nèi)對(duì)柵電極施加與源電極及漏電極不同的電位。

另外，將施加到柵電極的電位比源電極及漏電極的電位高的情況稱為正應(yīng)力，而將施加到柵電極的電位比源電極及漏電極的電位低的情況稱為負(fù)應(yīng)力。因此，在正gbt應(yīng)力(黑暗)、負(fù)gbt應(yīng)力(黑暗)、正gbt應(yīng)力(光照射)以及負(fù)gbt應(yīng)力(光照射)的四種條件下進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)。另外，下面有時(shí)將正gbt應(yīng)力(黑暗)表示為pbts(positivebiastemperaturestress)，將負(fù)gbt應(yīng)力(黑暗)表示為nbts(negativebiastemperaturestress)，將正gbt應(yīng)力(光照射)表示為pbits(positivebiasilluminationstemperaturestress)，將負(fù)gbt應(yīng)力(光照射)表示為nbits(negativebiasilluminationstemperaturestress)。

圖56示出樣品j1及樣品j2的gbt測(cè)試的結(jié)果。在圖56中，由縱軸表示晶體管的閾值電壓的變化量(δvth)及漂移值的變化量(δshift)，由橫軸表示各樣品的名稱、工序條件等。注意，漂移值是指在晶體管的漏電流(id)-柵電壓(vg)特性中，以對(duì)數(shù)表示的漏電流(id)的最大傾斜度的切線與1×10^-12a的軸的交點(diǎn)上的柵電壓(vg)。δshift是指漂移值的變化量。

從圖56所示的結(jié)果可知，樣品j1及樣品j2都在gbt測(cè)試中閾值電壓的變化量(δvth)及漂移值的變化量(δshift)為±2v以內(nèi)。由此確認(rèn)到包括本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管具有高可靠性。

本實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式或其他實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施例5

在本實(shí)施例中，制造相當(dāng)于圖18c和圖18d所示的晶體管270b的晶體管，對(duì)該晶體管的id-vg特性及該晶體管的截面觀察進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在本實(shí)施例中，制造以下所示的樣品k1至k3進(jìn)行評(píng)價(jià)。樣品k1的晶體管的溝道長(zhǎng)度l＝3μm且溝道寬度w＝5μm，樣品k2的晶體管的溝道長(zhǎng)度l＝3μm且溝道寬度w＝50μm，樣品k3的晶體管的溝道長(zhǎng)度l＝6μm且溝道寬度w＝50μm。樣品k1至k3的不同之處僅在于晶體管的尺寸，以相同的工序制造。

下面，對(duì)本實(shí)施例中制造的樣品進(jìn)行說(shuō)明。注意，在以下說(shuō)明中，使用圖18c和圖18d所示的晶體管270b的符號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。

<5-1.樣品k1至k3的制造方法>

首先，在襯底202上形成導(dǎo)電膜204。作為襯底202使用玻璃襯底。作為導(dǎo)電膜204通過(guò)使用濺射裝置形成100nm厚的鎢膜。

接著，在襯底202及導(dǎo)電膜204上形成絕緣膜206、207。作為絕緣膜206通過(guò)使用pecvd裝置形成400nm厚的氮化硅膜。作為絕緣膜207通過(guò)使用pecvd裝置形成50nm厚的氧氮化硅膜。

絕緣膜206通過(guò)如下方法沉積。首先，以如下條件沉積50nm厚的氮化硅膜(以下，稱為絕緣膜206_1)：襯底溫度為350℃；將流量為200sccm的硅烷氣體、流量為2000sccm的氮?dú)怏w及流量為100sccm的氨氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為100pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)2000w的rf功率。接著，將氨氣體流量改變?yōu)?000sccm，沉積300nm厚的氮化硅膜(以下，稱為絕緣膜206_2)。最后，將氨氣體流量改變?yōu)?00sccm，沉積50nm厚的氮化硅膜(以下，稱為絕緣膜206_3)。

絕緣膜207的沉積條件為如下：襯底溫度為350℃；將流量為20sccm的硅烷氣體及流量為3000sccm的一氧化二氮?dú)怏w引入到腔室內(nèi)；壓力為40pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)100w的rf功率。

接著，在絕緣膜207上形成氧化物半導(dǎo)體膜208。作為氧化物半導(dǎo)體膜208，利用濺射裝置在真空中連續(xù)地形成第一氧化物半導(dǎo)體膜208b及第二氧化物半導(dǎo)體膜208c。在以下說(shuō)明中，將第一氧化物半導(dǎo)體膜208b稱為igzo-1，將第二氧化物半導(dǎo)體膜208c稱為igzo-2。

作為igzo-1，形成10nm厚的igzo膜。igzo-1的沉積條件為如下：襯底溫度為170℃；將流量為35sccm的氬氣體及流量為15sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.2pa；以及對(duì)多晶金屬氧化物濺射靶材(in:ga:zn＝4:2:4.1[原子數(shù)比])供應(yīng)1500w的ac功率。

作為igzo-2，形成20nm厚的igzo膜。igzo-2的沉積條件為如下：襯底溫度為170℃；將流量為25sccm的氬氣體及流量為25sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.2pa；以及對(duì)多晶金屬氧化物濺射靶材(in:ga:zn＝1:1:1.2[原子數(shù)比])供應(yīng)500w的ac功率。

接著，在絕緣膜207及氧化物半導(dǎo)體膜208上形成導(dǎo)電膜212a、212b。

導(dǎo)電膜212a、212b為50nm厚的鎢膜(以下，稱為導(dǎo)電膜212a_1及導(dǎo)電膜212b_1)、30nm厚的氮化鉭膜(以下，稱為導(dǎo)電膜212a_2及導(dǎo)電膜212b_2)、200nm厚的銅膜(以下，稱為導(dǎo)電膜212a_3及導(dǎo)電膜212b_3)、30nm厚的氮化鉭膜(以下，稱為導(dǎo)電膜212a_4及導(dǎo)電膜212b_4)及50nm厚的鈦膜(以下，稱為導(dǎo)電膜212a_5及導(dǎo)電膜212b_5)的疊層結(jié)構(gòu)。

導(dǎo)電膜212a、212b的形成方法為如下：首先，通過(guò)使用濺射裝置形成50nm厚的鎢膜、30nm厚的氮化鉭膜及200nm厚的銅膜。然后，在銅膜上涂敷抗蝕劑，使用濕蝕刻裝置去除銅膜中的所希望的區(qū)域，并且去除抗蝕劑。之后，使用濺射裝置在氮化鉭膜及銅膜上形成30nm厚的氮化鉭膜及50nm厚的鈦膜。并且，在鈦膜上涂敷抗蝕劑，使用干蝕刻裝置去除鈦膜、氮化鉭膜及鎢膜中的所希望的區(qū)域。

接著，對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208的表面(背溝道一側(cè))進(jìn)行洗滌。當(dāng)進(jìn)行洗滌時(shí)，使用旋轉(zhuǎn)洗滌(spincleaning)裝置對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208及導(dǎo)電膜212a、212b涂敷通過(guò)將磷酸(濃度為85vol.％)用水稀釋100倍來(lái)獲得的磷酸水溶液15秒鐘。

接著，在絕緣膜207、氧化物半導(dǎo)體膜208以及導(dǎo)電膜212a、212b上形成絕緣膜214及絕緣膜216。作為絕緣膜214通過(guò)使用pecvd裝置形成30nm厚的氧氮化硅膜。作為絕緣膜216通過(guò)使用pecvd裝置形成400nm厚的氧氮化硅膜。注意，絕緣膜214及絕緣膜216通過(guò)使用pecvd裝置在真空中連續(xù)地形成。

絕緣膜214的沉積條件為如下：襯底溫度為220℃；將流量為50sccm的硅烷氣體及流量為2000sccm的一氧化二氮?dú)怏w引入到腔室內(nèi)；壓力為20pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)100w的rf功率。絕緣膜216的沉積條件為如下：襯底溫度為220℃；將流量為160sccm的硅烷氣體及流量為4000sccm的一氧化二氮?dú)怏w引入到腔室內(nèi)；壓力為200pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)1500w的rf功率。

接著，進(jìn)行第一加熱處理。作為該第一加熱處理，在氮?dú)怏w氣氛下以350℃進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的加熱處理。

接著，通過(guò)使用濺射裝置在絕緣膜216上形成6nm厚的itso膜。該itso膜的沉積條件為如下：襯底溫度為室溫；將流量為72sccm的氬氣體、流量為5sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.15pa；以及對(duì)設(shè)置在濺射裝置內(nèi)的金屬氧化物靶材(in2o3:sno2:sio2＝85:10:5[wt.％])供應(yīng)1000w的dc功率。

接著，經(jīng)由itso膜對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208及絕緣膜214、216進(jìn)行氧添加處理。該氧添加處理的條件為如下：利用灰化裝置；襯底溫度為100℃；將流量為300sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為25.06pa；以及對(duì)設(shè)置在灰化裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)4750w的rf功率60秒鐘以對(duì)襯底一側(cè)施加偏壓。

接著，去除itso膜，使絕緣膜216露出。itso膜的去除方法為如下：在利用濕蝕刻裝置，使用濃度為5％的草酸水溶液進(jìn)行300秒鐘的蝕刻之后，使用濃度為0.5％的氫氟酸進(jìn)行15秒鐘的蝕刻。

接著，在絕緣膜216上形成絕緣膜218。作為絕緣膜218利用pecvd裝置形成100nm厚的氮化硅膜。絕緣膜218的沉積條件為如下：襯底溫度為350℃；將流量為50sccm的硅烷氣體、流量為5000sccm的氮?dú)怏w及流量為100sccm的氨氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為100pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)1000w的27.12mhz的高頻功率。

接著，形成到達(dá)導(dǎo)電膜212b的開(kāi)口部252c以及到達(dá)導(dǎo)電膜204的開(kāi)口部252a、252b。開(kāi)口部252a、252b及252c通過(guò)使用干蝕刻裝置形成。

接著，以覆蓋開(kāi)口部252a、252b、252c的方式在絕緣膜218上形成導(dǎo)電膜，且對(duì)該導(dǎo)電膜進(jìn)行加工，來(lái)形成導(dǎo)電膜220a及220b。作為導(dǎo)電膜220a及220b通過(guò)使用濺射裝置形成100nm厚的itso膜。用于該itso膜的靶材的組成與用于上面所示的itso膜的成膜的靶材相同。

接著，進(jìn)行第二加熱處理。作為該第二加熱處理，在氮?dú)怏w氣氛下以250℃進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的加熱處理。

經(jīng)過(guò)上述工序，制造本實(shí)施例的樣品k1至k3。樣品k1至k3的制造工序中的最高溫度為350℃。

<5-2.id-vg特性的結(jié)果>

接著，對(duì)上述樣品k1至樣品k3的id-vg特性進(jìn)行測(cè)定。圖57a至圖57c示出樣品k1至樣品k3的id-vg特性。圖57a示出樣品k1的id-vg特性。圖57b示出樣品k2的id-vg特性。圖57c示出樣品k3的id-vg特性。在圖57a至圖57c中，由第一縱軸表示id(a)，由第二縱軸表示μfe(cm²/vs)，由橫軸表示vg(v)。

作為對(duì)被用作晶體管270b的第一柵電極的導(dǎo)電膜204施加的電壓(以下，也稱為柵電壓(vg))及對(duì)被用作晶體管270b的第二柵電極的導(dǎo)電膜220b施加的電壓(vbg)，以每次增加0.25v的方式從-15v施加到20v。另外，將對(duì)被用作源電極的導(dǎo)電膜212a施加的電壓(以下，也稱為源電壓(vs))設(shè)定為0v(comm)，將對(duì)被用作漏電極的導(dǎo)電膜212b施加的電壓(以下，也稱為漏電壓(vd))設(shè)定為0.1v或20v。

從圖57a至圖57c所示的結(jié)果可知，在本實(shí)施例中制造的樣品k1至k3具有良好的電特性。尤其是，在本實(shí)施例中制造的樣品k1至k3為常關(guān)閉型晶體管，遷移率高，為30cm²/vs左右。

<5-3.樣品k2的截面觀察>

接著，觀察上述樣品k2的截面。使用透射電子顯微鏡(tem：transmissionelectronmicroscope)觀察截面。

圖58a和圖58b示出樣品k2的截面tem圖像。圖58a為以20，000倍的倍率觀察晶體管270b整體的截面tem圖像，圖58b為以50，000倍的倍率觀察導(dǎo)電膜212a附近的截面tem圖像。如圖58a和圖58b所示，在本實(shí)施例中制造的樣品k2具有良好的截面形狀。尤其可確認(rèn)到導(dǎo)電膜212a_1、導(dǎo)電膜212a_2、導(dǎo)電膜212a_4及導(dǎo)電膜212a_5包圍被用作導(dǎo)電膜212a_3的銅膜。

本實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式或其他實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施例6

在本實(shí)施例中，制造相當(dāng)于圖18c和圖18d所示的晶體管270b的晶體管，對(duì)該晶體管的id-vg特性、柵極bt應(yīng)力測(cè)試及id-vd特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在本實(shí)施例中，制造以下所示的樣品l1進(jìn)行評(píng)價(jià)。樣品l1包括溝道長(zhǎng)度l＝3μm且溝道寬度w＝5μm的多個(gè)晶體管及溝道長(zhǎng)度l＝6μm且溝道寬度w＝5μm的多個(gè)晶體管。

下面，對(duì)本實(shí)施例中制造的樣品進(jìn)行說(shuō)明。注意，在以下說(shuō)明中，使用圖18c和圖18d所示的晶體管270b的符號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。

<6-1.樣品l1的制造方法>

首先，在襯底202上形成導(dǎo)電膜204。作為襯底202使用玻璃襯底。作為導(dǎo)電膜204通過(guò)使用濺射裝置形成100nm厚的鎢膜。

接著，在襯底202及導(dǎo)電膜204上形成絕緣膜206、207。作為絕緣膜206通過(guò)使用pecvd裝置形成400nm厚的氮化硅膜。作為絕緣膜207通過(guò)使用pecvd裝置形成15nm厚的氧氮化硅膜。

絕緣膜206的沉積條件為如下：襯底溫度為350℃；將流量為200sccm的硅烷氣體、流量為2000sccm的氮?dú)怏w及流量為100sccm的氨氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為100pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)2000w的rf功率，沉積50nm厚的氮化硅膜，接著，將氨氣體流量改變?yōu)?000sccm，沉積300nm厚的氮化硅膜，接著，將氨氣體流量改變?yōu)?00sccm，沉積50nm厚的氮化硅膜。

絕緣膜207的沉積條件為如下：襯底溫度為350℃；將流量為20sccm的硅烷氣體及流量為3000sccm的一氧化二氮?dú)怏w引入到腔室內(nèi)；壓力為40pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)100w的rf功率。

接著，在絕緣膜207上形成氧化物半導(dǎo)體膜208。作為氧化物半導(dǎo)體膜208，利用濺射裝置在真空中連續(xù)地形成第一氧化物半導(dǎo)體膜208b及第二氧化物半導(dǎo)體膜208c。在以下說(shuō)明中，將第一氧化物半導(dǎo)體膜208b稱為igzo-1，將第二氧化物半導(dǎo)體膜208c稱為igzo-2。

作為igzo-1，形成10nm厚的igzo膜。igzo-1的沉積條件為如下：襯底溫度為170℃；將流量為35sccm的氬氣體及流量為15sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.2pa；以及對(duì)多晶金屬氧化物濺射靶材(in:ga:zn＝4:2:4.1[原子數(shù)比])供應(yīng)1500w的ac功率。

作為igzo-2，形成20nm厚的igzo膜。igzo-2的沉積條件為如下：襯底溫度為170℃；將流量為25sccm的氬氣體及流量為25sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.2pa；以及對(duì)多晶金屬氧化物濺射靶材(in:ga:zn＝1:1:1.2[原子數(shù)比])供應(yīng)500w的ac功率。

接著，進(jìn)行第一加熱處理。在該第一加熱處理中，在氮?dú)怏w氣氛下以350℃進(jìn)行1小時(shí)的處理，然后，在氮?dú)怏w和氧氣體的混合氣體氣氛下以350℃進(jìn)行1小時(shí)的處理。

接著，在絕緣膜207及氧化物半導(dǎo)體膜208上形成導(dǎo)電膜212a、212b。

導(dǎo)電膜212a、212b具有30nm厚的鈦膜、200nm厚的銅膜及50nm厚的鈦膜的疊層結(jié)構(gòu)。

導(dǎo)電膜212a、212b的形成方法為如下：首先，通過(guò)使用濺射裝置形成30nm厚的鈦膜及200nm厚的銅膜。然后，在銅膜上涂敷抗蝕劑，使用濕蝕刻裝置去除銅膜中的所希望的區(qū)域，并且去除抗蝕劑。之后，使用濺射裝置在鈦膜及銅膜上形成50nm厚的鈦膜。并且，在鈦膜上涂敷抗蝕劑，使用干蝕刻裝置去除鈦膜中的所希望的區(qū)域。

接著，對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208的表面(背溝道一側(cè))進(jìn)行洗滌。當(dāng)進(jìn)行洗滌時(shí)，使用旋轉(zhuǎn)洗滌(spincleaning)裝置對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208及導(dǎo)電膜212a、212b涂敷通過(guò)將磷酸(濃度為85vol.％)用水稀釋100倍來(lái)獲得的磷酸水溶液15秒種。

接著，在絕緣膜207、氧化物半導(dǎo)體膜208以及導(dǎo)電膜212a、212b上形成絕緣膜214及絕緣膜216。作為絕緣膜214通過(guò)使用pecvd裝置形成30nm厚的氧氮化硅膜。作為絕緣膜216通過(guò)使用pecvd裝置形成400nm厚的氧氮化硅膜。注意，絕緣膜214及絕緣膜216通過(guò)使用pecvd裝置在真空中連續(xù)地形成。

絕緣膜214的沉積條件為如下：襯底溫度為220℃；將流量為50sccm的硅烷氣體及流量為2000sccm的一氧化二氮?dú)怏w引入到腔室內(nèi)；壓力為20pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)100w的rf功率。絕緣膜216的沉積條件為如下：襯底溫度為220℃；將流量為160sccm的硅烷氣體及流量為4000sccm的一氧化二氮?dú)怏w引入到腔室內(nèi)；壓力為200pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)1500w的rf功率。

接著，進(jìn)行第二加熱處理。作為該第二加熱處理，在氮?dú)怏w氣氛下以350℃進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的加熱處理。

接著，通過(guò)使用濺射裝置在絕緣膜216上形成6nm厚的itso膜。該itso膜的沉積條件為如下：襯底溫度為室溫；將流量為72sccm的氬氣體、流量為5sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為0.15pa；以及對(duì)設(shè)置在濺射裝置內(nèi)的金屬氧化物靶材(in2o3：sno2：sio2＝85:10:5[wt.％])供應(yīng)1000w的dc功率。

接著，經(jīng)由itso膜對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜208及絕緣膜214、216進(jìn)行氧添加處理。該氧添加處理的條件為如下：利用灰化裝置；襯底溫度為100℃；將流量為300sccm的氧氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為25.06pa；以及對(duì)設(shè)置在灰化裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)4750w的rf功率60秒鐘以對(duì)襯底一側(cè)施加偏壓。

接著，去除itso膜，使絕緣膜216露出。itso膜的去除方法為如下：在利用濕蝕刻裝置，使用濃度為5％的草酸水溶液進(jìn)行300秒鐘的蝕刻之后，使用濃度為0.5％的氫氟酸進(jìn)行15秒鐘的蝕刻。

接著，在絕緣膜216上形成絕緣膜218。作為絕緣膜218利用pecvd裝置形成100nm厚的氮化硅膜。絕緣膜218的沉積條件為如下：襯底溫度為350℃；將流量為50sccm的硅烷氣體、流量為5000sccm的氮?dú)怏w及流量為100sccm的氨氣體引入到腔室內(nèi)；壓力為100pa；以及對(duì)設(shè)置在pecvd裝置內(nèi)的平行板電極之間供應(yīng)1000w的27.12mhz的高頻功率。

接著，形成到達(dá)導(dǎo)電膜212b的開(kāi)口部252c以及到達(dá)導(dǎo)電膜204的開(kāi)口部252a、252b。開(kāi)口部252a、252b及252c通過(guò)使用干蝕刻裝置形成。

接著，以覆蓋開(kāi)口部252a、252b、252c的方式在絕緣膜218上形成導(dǎo)電膜，且對(duì)該導(dǎo)電膜進(jìn)行加工，來(lái)形成導(dǎo)電膜220a及220b。作為導(dǎo)電膜220a及220b通過(guò)使用濺射裝置形成100nm厚的itso膜。用于該itso膜的靶材的組成與用于上面所示的itso膜的成膜的靶材相同。

接著，進(jìn)行第三加熱處理。作為該第三加熱處理，在氮?dú)怏w氣氛下以250℃進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的加熱處理。

經(jīng)過(guò)上述工序，制造本實(shí)施例的樣品l1。樣品l1的制造工序中的最高溫度為350℃。

<6-2.id-vg特性的結(jié)果>

接著，對(duì)上述樣品l1的id-vg特性進(jìn)行測(cè)定。圖59示出樣品l1的id-vg特性。具體而言，圖59示出樣品l1所包括的溝道長(zhǎng)度l＝3μm且溝道寬度w＝5μm的晶體管的id-vg特性。在圖59中，由第一縱軸表示id(a)，由第二縱軸表示μfe(cm²/vs)，由橫軸表示vg(v)。

id-vg特性的測(cè)定條件與實(shí)施例5相同。

從圖59所示的結(jié)果可知，在本實(shí)施例中制造的樣品l1具有良好的電特性。尤其是，在本實(shí)施例中制造的樣品l1為常關(guān)閉型晶體管，遷移率高，為30cm²/vs左右。

<6-3.gbt測(cè)試結(jié)果>

接著，對(duì)上述樣品l1進(jìn)行g(shù)bt測(cè)試。gbt測(cè)試的條件與實(shí)施例4相同。圖60示出樣品l1的gbt測(cè)試結(jié)果。具體而言，對(duì)樣品l1所包括的溝道長(zhǎng)度l＝3μm且溝道寬度w＝5μm的晶體管進(jìn)行測(cè)定。

從圖60所示的結(jié)果可知，樣品l1在gbt測(cè)試中閾值電壓的變化量(δvth)為±1v以內(nèi)。由此確認(rèn)到包括本發(fā)明的一個(gè)方式的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管具有高可靠性。

<6-4.id-vd特性結(jié)果>

接著，對(duì)樣品l1的id-vd特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖61a和圖61b示出樣品l1的id-vd特性。圖61a示出樣品l1所包括的溝道長(zhǎng)度l＝3μm且溝道寬度w＝5μm的晶體管的測(cè)定結(jié)果，圖61b示出樣品l1所包括的溝道長(zhǎng)度l＝6μm且溝道寬度w＝5μm的晶體管的測(cè)定結(jié)果。

樣品l1所包括的l/w＝3/5μm的晶體管的id-vd特性的測(cè)定條件為如下：源極電位為接地電位(gnd)，漏極電位為10v，柵極電位為3.16v。樣品l1所包括的l/w＝6/5μm的晶體管的id-vd特性的測(cè)定條件為如下：源極電位為接地電位(gnd)，漏極電壓為10v，柵極電位為4.62v。

如圖61a和圖61b所示，在本實(shí)施例中制造的樣品l1的漏極電流飽和特性高。漏極電流飽和特性得到提高的晶體管優(yōu)選用作有機(jī)el顯示裝置的驅(qū)動(dòng)用fet。

本實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)可以與其他實(shí)施方式或其他實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

11：區(qū)域；12：區(qū)域；21：垂線；22：垂線；23：垂線；200：晶體管；202：襯底；204：導(dǎo)電膜；206：絕緣膜206_1：絕緣膜；206_2：絕緣膜；206_3：絕緣膜；207：絕緣膜；208：氧化物半導(dǎo)體膜；208a：氧化物半導(dǎo)體膜；208b：氧化物半導(dǎo)體膜；208c：氧化物半導(dǎo)體膜；212：導(dǎo)電膜；212a：導(dǎo)電膜；212a_1：導(dǎo)電膜；212a_2：導(dǎo)電膜；212a_3：導(dǎo)電膜；212a_4：導(dǎo)電膜；212a_5：導(dǎo)電膜；212b：導(dǎo)電膜；212b_1：導(dǎo)電膜；212b_2：導(dǎo)電膜；212b_3：導(dǎo)電膜；212b_4：導(dǎo)電膜；212b_5：導(dǎo)電膜；214：絕緣膜；216：絕緣膜；218：絕緣膜；220a：導(dǎo)電膜；220b：導(dǎo)電膜；230：開(kāi)口部；240：氧；250：晶體管；251a：開(kāi)口部；251b：開(kāi)口部；252a：開(kāi)口部；252b：開(kāi)口部；252c：開(kāi)口部；260：晶體管；270：晶體管；270a：晶體管；270b：晶體管；300：靶材；300a：靶材；300b：靶材；301：沉積室；303b：磁鐵單元；310：墊板；310a：墊板；310b：墊板；320：靶材架；320a：靶材架；320b：靶材架；322：靶材屏蔽；322a：靶材屏蔽；322b：靶材屏蔽；323：靶材屏蔽；330：磁鐵單元；330a：磁鐵單元；330b：磁鐵單元；330n：磁鐵；330n1：磁鐵；330n2：磁鐵；330s：磁鐵；332：磁鐵架；340：等離子體；342：構(gòu)件；360：襯底；370：襯底架；380a：磁力線；380b：磁力線；390：電源；391：電源；501：像素電路；502：像素部；504：驅(qū)動(dòng)電路部；504a：柵極驅(qū)動(dòng)器；504b：源極驅(qū)動(dòng)器；506：保護(hù)電路；507：端子部；550：晶體管；552：晶體管；554：晶體管；560：電容器；562：電容器；570：液晶元件；572：發(fā)光元件；2000：觸摸面板；2001：觸摸面板；2501：顯示裝置；2502t：晶體管；2503c：電容器；2503t：晶體管；2504：掃描線驅(qū)動(dòng)電路；2505：像素；2509：fpc；2510：襯底；2510a：絕緣層；2510b：柔性襯底；2510c：粘合層；2511：布線；2519：端子；2521：絕緣層；2522：絕緣層；2528：隔壁；2529：液晶層；2530a：間隔物；2530b：間隔物；2531：絕緣層；2550：el元件；2551：液晶元件；2560：密封層；2567：著色層；2568：遮光層；2569：反射防止層；2570：襯底；2570a：絕緣層；2570b：柔性襯底；2570c：粘合層；2580：發(fā)光模塊；2590：襯底；2591：電極；2592：電極；2593：絕緣層；2594：布線；2595：觸摸傳感器；2597：粘合層；2598：布線；2599：連接層；2601：脈沖電壓輸出電路；2602：電流檢測(cè)電路；2603：電容器；2611：晶體管；2612：晶體管；2613：晶體管；2621：電極；2622：電極；2700：沉積裝置；2701：大氣側(cè)襯底供應(yīng)室；2702：大氣側(cè)襯底傳送室；2703a：裝載閉鎖室；2703b：卸載閉鎖室；2704：傳送室；2705：襯底加熱室；2706a：沉積室；2706b：沉積室；2706c：沉積室；2751：低溫冷阱；2752：載物臺(tái)；2761：盒式接口；2762：對(duì)準(zhǔn)接口；2763：傳送機(jī)器人；2764：閘閥；2765：加熱載物臺(tái)；2766：靶材；2766a：靶材；2766b：靶材；2767a：靶材屏蔽；2767b：靶材屏蔽；2768：襯底架；2769：襯底；2770：真空泵；2771：低溫泵；2772：渦輪分子泵；2780：質(zhì)量流量控制器；2781：精制器；2782：氣體加熱機(jī)構(gòu)；2784：可動(dòng)構(gòu)件；2790a：磁鐵單元；2790b：磁鐵單元；2791：電源；3000：沉積裝置；3010：加工構(gòu)件；3180：沉積室；3181a：原料供應(yīng)部；3181b：原料供應(yīng)部；3182：控制部；3182a：流量控制器；3182b：流量控制器；3182c：流量控制器；3182h：加熱機(jī)構(gòu)；3183：導(dǎo)入口；3184：排出口；3185：排氣裝置；3186：支撐部；3187：加熱機(jī)構(gòu)；3188：門(mén)；5100：顆粒；5120：襯底；5161：區(qū)域；5200：顆粒；5201：離子；5202：橫向生長(zhǎng)部；5203：粒子；5220：襯底；5230：靶材；5240：等離子體；5260：加熱機(jī)構(gòu)；8000：顯示模塊；8001：上蓋；8002：下蓋；8003：fpc；8004：觸摸面板；8005：fpc；8006：顯示面板；8007：背光；8008：光源；8009：框架；8010：印刷電路板；8011：電池；9000：外殼；9001：顯示部；9003：揚(yáng)聲器；9005：操作鍵；9006：連接端子；9007：傳感器；9008：麥克風(fēng)；9050：操作按鈕；9051：信息；9052：信息；9053：信息；9054：信息；9055：鉸鏈；9100：便攜式信息終端；9101：便攜式信息終端；9102：便攜式信息終端；9200：便攜式信息終端；9201：便攜式信息終端；9500：顯示裝置；9501：顯示面板；9502：顯示區(qū)域；9503：區(qū)域；9511：軸部；9512：軸承部

本申請(qǐng)基于2015年2月12日提交到日本專(zhuān)利局的日本專(zhuān)利申請(qǐng)no.2015-024995、2015年9月25日提交到日本專(zhuān)利局的日本專(zhuān)利申請(qǐng)no.2015-187620、以及2015年11月2日提交到日本專(zhuān)利局的日本專(zhuān)利申請(qǐng)no.2015-215540，通過(guò)引用將其完整內(nèi)容并入在此。