技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及包括具有至少一個(gè)半導(dǎo)體元件(例如，晶體管)的電路的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。例如，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及包括任意的以下裝置作為部件的電子裝置：安裝在電源電路中的功率裝置，具有存儲(chǔ)器、晶閘管、轉(zhuǎn)換器、圖像傳感器等的半導(dǎo)體集成電路，以液晶顯示裝置為代表的電光裝置，以及具有發(fā)光元件的發(fā)光顯示裝置。

背景技術(shù)：

形成于玻璃襯底等之上的晶體管使用非晶硅、多晶硅等制造，此類(lèi)晶體管常見(jiàn)于液晶顯示裝置中。雖然含有非晶硅的晶體管具有低的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，但是它們能夠形成于較大的玻璃襯底之上。另一方面，雖然含有多晶硅的晶體管具有高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，但是它們不適合形成于較大的玻璃襯底之上。

與含有硅的晶體管相比，使用氧化物半導(dǎo)體制造晶體管的技術(shù)已經(jīng)引起了人們的注意，并且這種晶體管被應(yīng)用于電子裝置或光學(xué)裝置。例如，專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種技術(shù)，在該技術(shù)中通過(guò)將氧化鋅或In-Ga-Zn-O基氧化物用作氧化物半導(dǎo)體來(lái)制造晶體管并且該晶體管被用作顯示裝置的像素的開(kāi)關(guān)元件等。

同時(shí)，已經(jīng)指出，氫是載流子源，特別是在氧化物半導(dǎo)體中更是如此。因此，需要采取某些措施來(lái)防止氫在氧化物半導(dǎo)體沉積時(shí)進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體。此外，還通過(guò)降低不僅包含在氧化物半導(dǎo)體中而且包含在與氧化物半導(dǎo)體接觸的柵極絕緣膜中的氫的量來(lái)抑制閾值電壓的變化(參見(jiàn)專利文獻(xiàn)3)。

[參考文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)1]日本公開(kāi)專利申請(qǐng)No.2007-123861

[專利文獻(xiàn)2]日本公開(kāi)專利申請(qǐng)No.2007-96055

[專利文獻(xiàn)3]日本公開(kāi)專利申請(qǐng)No.2009-224479

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

但是，含有氧化物半導(dǎo)體的常規(guī)晶體管具有低的通/斷比，并且作為在顯示裝置的像素中的開(kāi)關(guān)元件提供不了足夠的性能。此外，含有氧化物半導(dǎo)體的常規(guī)晶體管是有問(wèn)題的，因?yàn)樗鼈兊拈撝惦妷菏秦?fù)的并且它們具有常通特性。

本發(fā)明的一種實(shí)施方式的目的是提供具有優(yōu)良電特性的晶體管。

本發(fā)明的一種實(shí)施方式如下：在襯底之上形成氧化物絕緣膜，在氧化物絕緣膜之上形成氧化物半導(dǎo)體膜，然后在使在氧化物半導(dǎo)體膜中所含有的氫解除吸附并且使在氧化物絕緣膜中所含有的部分氧解除吸附的溫度下執(zhí)行熱處理，然后將所加熱的氧化物半導(dǎo)體膜蝕刻成預(yù)定的形狀以形成島形氧化物半導(dǎo)體膜，在島形氧化物半導(dǎo)體膜上形成電極對(duì)，在該電極對(duì)和島形氧化物半導(dǎo)體膜之上形成柵極絕緣膜，以及在柵極絕緣膜之上形成柵電極。

本發(fā)明的一種實(shí)施方式如下：在襯底之上形成氧化物絕緣膜，在氧化物絕緣膜之上形成電極對(duì)，在該電極對(duì)和氧化物絕緣膜之上形成氧化物半導(dǎo)體膜，在使在氧化物半導(dǎo)體膜中所含有的氫被去除并且使在氧化物絕緣膜中所含有的部分氧解除吸附的溫度下執(zhí)行熱處理，然后將所加熱的氧化物半導(dǎo)體膜蝕刻成預(yù)定的形狀以形成島形氧化物半導(dǎo)體膜，在該電極對(duì)和島形氧化物半導(dǎo)體膜之上形成柵極絕緣膜，以及在柵極絕緣膜之上形成柵電極。

作為形成于襯底之上的氧化物絕緣膜，使用通過(guò)熱處理使部分氧從其中解除吸附的氧化物絕緣膜。通過(guò)熱處理使部分氧從其中解除吸附的氧化物絕緣膜優(yōu)選是其中含有比例高于化學(xué)計(jì)量組成中的氧比例的氧的氧化物絕緣膜。通過(guò)熱處理使部分氧從其中解除吸附的氧化物絕緣膜的典型示例包括氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎵、氧化鉿、氧化釔等的膜。

在TDS(熱解吸譜)分析中，從氧化物絕緣膜(部分氧通過(guò)熱處理從該氧化物絕緣膜中解除吸附)中解除吸附的氧量在變換成氧原子時(shí)(the oxygen atomic conversion)是1.0×10¹⁸原子/cm³或更大，優(yōu)選地為1.0×10²⁰原子/cm³或更大，更優(yōu)選地為3.0×10²⁰原子/cm³或更大。

在氫從氧化物半導(dǎo)體膜中解除吸附并且氧化物絕緣膜所含有的部分氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜之內(nèi)的溫度是150℃或更高并且低于所使用的襯底的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選為250℃～450℃。

氧化物半導(dǎo)體膜形成于氧化物絕緣膜之上，并且在使氧化物半導(dǎo)體膜內(nèi)所含有的氫解除吸附并且使氧化物絕緣膜內(nèi)所含有的部分氧解除吸附的溫度下執(zhí)行熱處理，由此在氧化物絕緣膜中所含有的部分氧能夠擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜之內(nèi)并且能夠使在氧化物半導(dǎo)體膜中所含有的氫解除吸附。注意，擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜之內(nèi)的氧填補(bǔ)了氧化物半導(dǎo)體膜中的氧空位，從而減少了氧化物半導(dǎo)體膜中的氧空位。另外，氧化物半導(dǎo)體膜用作針對(duì)氧化物絕緣膜的氧解除吸附的阻擋膜，從而使氧沒(méi)有從氧化物絕緣膜中過(guò)度地解除吸附而是使氧保留在氧化物絕緣膜中。以這種方式，降低了用作載流子源的氧空位的數(shù)量以及氫的濃度，并且能夠減少在氧化物半導(dǎo)體膜和氧化物絕緣膜之間的界面處的缺陷。

通過(guò)氧化物半導(dǎo)體中所含有的元素和氫的鍵合，一部分氫用作施主以生成作為載流子的電子。另外，在氧化物半導(dǎo)體中的氧空位同樣用作施主以生成作為載流子的電子。由于這個(gè)原因，通過(guò)在氧化物半導(dǎo)體膜中降低氫的濃度和氧空位的數(shù)量，能夠抑制閾值電壓移位至負(fù)側(cè)。

此外，還能夠通過(guò)使一部分氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜之內(nèi)來(lái)減少在氧化物半導(dǎo)體膜和氧化物絕緣膜之間的界面處的缺陷，并且同時(shí)另一部分氧保留在氧化物絕緣膜中，從而能夠抑制閾值電壓移位至負(fù)側(cè)。

注意，在本說(shuō)明書(shū)中，閾值電壓為正的n溝道晶體管被定義為常斷晶體管，而閾值電壓為負(fù)的p溝道晶體管被定義為常斷晶體管。此外，閾值電壓為負(fù)的n溝道晶體管被定義為常通晶體管，而閾值電壓為正的p溝道晶體管被定義為常通晶體管。

晶體管按以下方式形成：在氧化物絕緣膜之上形成氧化物半導(dǎo)體膜，在使氧化物半導(dǎo)體膜中所含有的氫解除吸附并且使氧化物絕緣膜中所含有的部分氧解除吸附的溫度下執(zhí)行熱處理，然后將氧化物半導(dǎo)體膜蝕刻成預(yù)定的形狀。以這種方式形成的晶體管能夠具有優(yōu)良的電特性。

附圖說(shuō)明

在附圖中：

圖1A到1E是示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的用于制造半導(dǎo)體裝置的處理的截面圖；

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的用于制造半導(dǎo)體裝置的處理的頂視圖；

圖3A到3D是示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的用于制造半導(dǎo)體裝置的處理的截面圖；

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的用于制造半導(dǎo)體裝置的處理的頂視圖；

圖5A到5E是示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的用于制造半導(dǎo)體裝置的處理的截面圖；

圖6A到6D是示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的用于制造半導(dǎo)體裝置的處理的截面圖；

圖7是示出電子裝置的一種模式的圖形；

圖8A和8B分別是示出電子裝置的一種模式的圖形；

圖9A到9C是TDS分析的結(jié)果的圖表；

圖10A到10C是各自示出熱處理與解除吸附的氧量之間的關(guān)系的截面圖；以及

圖11A到11C是示出薄膜晶體管的電特性的圖表。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施方式將參照附圖詳細(xì)地描述。注意，本發(fā)明并不限定于下面的描述，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠進(jìn)行各種改變和修改。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被看作僅限于以下實(shí)施方式中的描述。注意，在以下所描述的本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，相同的部分或者具有相似功能的部分在不同的附圖中以相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)指示，并且不再重復(fù)對(duì)其的描述。

注意，在本說(shuō)明書(shū)所描述的每個(gè)附圖中，尺寸、層(膜)厚或者每個(gè)部件的區(qū)域在某些情況下出于清晰目的而放大。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式并不限定于附圖所示出的那些比例。

注意，在本說(shuō)明書(shū)中為了避免部件的混淆而使用諸如“第一”、“第二”和“第三”的詞語(yǔ)，并且此類(lèi)詞語(yǔ)并不用數(shù)字方式來(lái)限定這些部件。因此，例如，詞語(yǔ)“第一”能夠適當(dāng)?shù)靥鎿Q為詞語(yǔ)“第二”、“第三”等。

(實(shí)施方式1)

圖1A到1E是示出作為半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的一種模式的晶體管的制造處理的截面圖。沿著圖2中的點(diǎn)劃線A-B截取的截面圖對(duì)應(yīng)于圖1E。

如圖1A所示，氧化物絕緣膜53形成于襯底51之上，并且氧化物半導(dǎo)體膜55形成于氧化物絕緣膜53之上。

作為襯底51，能夠適當(dāng)?shù)厥褂貌Ａбr底(也稱為“無(wú)堿玻璃襯底”)、石英襯底、陶瓷襯底、塑料襯底等。此外，還能夠?qū)⑷嵝圆Ａбr底或柔性塑料襯底用作襯底51。作為塑料襯底，優(yōu)選使用具有低的折射率各向異性的襯底，并且通常能夠使用聚醚砜(PES)膜、聚酰亞胺膜、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)膜、聚氟乙烯(PVF)膜、聚酯膜、聚碳酸酯(PC)膜、丙烯酸樹(shù)脂膜、在部分固化的有機(jī)樹(shù)脂中含有纖維體的預(yù)浸料等。

氧化物絕緣膜53使用通過(guò)熱處理使部分氧從其中解除吸附的氧化物絕緣膜來(lái)形成。作為這種通過(guò)熱處理使部分氧從其中解除吸附的氧化物絕緣膜，優(yōu)選使用含有比例高于化學(xué)計(jì)量組成中的氧比例的氧的氧化物絕緣膜。通過(guò)熱處理使部分氧從其中解除吸附的氧化物絕緣膜能夠通過(guò)熱處理使氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜之內(nèi)，這是因?yàn)檠跬ㄟ^(guò)熱處理從氧化物絕緣膜中解除吸附。氧化物絕緣膜53的典型示例包括氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎵、氧化鉿、氧化釔等的膜。

含有比例高于化學(xué)計(jì)量組成中的氧比例的氧的氧化物絕緣膜的一部分氧通過(guò)熱處理來(lái)解除吸附。通過(guò)TDS分析，解除吸附的氧量在變換成氧原子時(shí)為1.0×10¹⁸原子/cm³或更大，優(yōu)選地為1.0×10²⁰原子/cm³或更大，更優(yōu)選地為3.0×10²⁰原子/cm³或更大。

在此，在TDS分析中，解除吸附的氧量在變換成氧原子時(shí)的測(cè)量方法在下面描述。

氣體在TDS分析中的解吸量與譜的積分值成比例。因而，根據(jù)氧化物絕緣膜的譜的積分值與標(biāo)準(zhǔn)樣品的參考值之比，能夠計(jì)算出氣體的解吸量。標(biāo)準(zhǔn)樣品的參考值是分子密度與含有給定分子的樣品的譜的積分值之比。

例如，根據(jù)含有給定濃度的氫的硅晶圓(該硅晶圓是標(biāo)準(zhǔn)樣品)的TDS分析結(jié)果，以及氧化物絕緣膜的TDS分析結(jié)果，從氧化物絕緣膜中解除吸附的氧分子量(N_O2)能夠通過(guò)公式1來(lái)獲得。

N_O2＝N_H2/S_H2×S_O2×α(公式1)

N_H2是通過(guò)變換從具有給定濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品中解除吸附的氫分子數(shù)而獲得的值。S_H2是通過(guò)TDS來(lái)分析的標(biāo)準(zhǔn)樣品的譜的積分值。換言之，標(biāo)準(zhǔn)樣品的參考值是N_H2/S_H2。S_O2是在氧化物絕緣膜通過(guò)TDS來(lái)分析時(shí)的譜的積分值。α是影響TDS分析中的譜強(qiáng)度的系數(shù)。至于公式1的細(xì)節(jié)，請(qǐng)參考JPH6-275697A。注意，從氧化物絕緣膜中解除吸附的氧量在將含有1×10¹⁶原子/cm³的氫原子的硅晶圓用作標(biāo)準(zhǔn)樣品的情況下，使用由ESCO有限公司制造的熱解吸譜儀EMD-WA1000S/W來(lái)測(cè)量。

另外，N_O2是解除吸附的氧分子(O₂)的量。在氧化物絕緣膜中，解除吸附的氧以氧原子表示的量是解除吸附的氧以氧分子(O₂)表示的數(shù)量的兩倍。

氧化物絕緣膜53為50nm厚的或更大，優(yōu)選為200nm～500nm。通過(guò)使用厚的氧化物絕緣膜53，能夠增加從氧化物絕緣膜53中解除吸附的氧量，并且能夠減少在氧化物絕緣膜53與稍后形成的氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面處的缺陷。

氧化物絕緣膜53通過(guò)濺射法、CVD法等來(lái)形成。優(yōu)選地，通過(guò)熱處理使一部分氧從其中解除吸附的氧化物絕緣膜通過(guò)濺射法容易形成。

當(dāng)通過(guò)熱處理使一部分氧從其中解除吸附的氧化物絕緣膜通過(guò)濺射法來(lái)形成時(shí)，在沉積氣體中所含有的氧量?jī)?yōu)選是大的，并且能夠使用氧氣(O₂)、氧氣(O₂)和稀有氣體(例如Ar)的混合氣體等。典型地，沉積氣體的氧氣濃度優(yōu)選為6％～100％。

能夠?qū)⒀趸枘ば纬蔀檫@種氧化物絕緣膜的典型示例，從該氧化物絕緣膜中一部分氧通過(guò)熱處理來(lái)解除吸附。在這種情況下，氧化硅膜在以下條件下優(yōu)選通過(guò)RF濺射法來(lái)形成：將石英(優(yōu)選為合成石英)用作靶；襯底溫度為30℃～450℃(優(yōu)選為70℃～200℃)；襯底和靶之間的距離(T-S距離)為20nm～400nm(優(yōu)選為40mm～200mm)；壓力為0.1Pa～4Pa(優(yōu)選為0.2Pa～1.2Pa)，高頻功率為0.5kW～12kW(優(yōu)選為1kW～5kW)；以及氧氣在沉積氣體中的比例(O₂/(O₂+Ar))為1％～100％(優(yōu)選為6％～100％)。注意，硅靶可以用作代替石英(優(yōu)選為合成石英)靶的靶。另外，氧氣可以單獨(dú)用作沉積氣體。

作為氧化物半導(dǎo)體膜55，能夠使用四成分金屬氧化物，例如，In-Sn-Ga-Zn-O基金屬氧化物；三成分金屬氧化物，例如，In-Ga-Zn-O基金屬氧化物、In-Sn-Zn-O基金屬氧化物、In-Al-Zn-O基金屬氧化物、Sn-Ga-Zn-O基金屬氧化物、Al-Ga-Zn-O基金屬氧化物或Sn-Al-Zn-O基金屬氧化物；二成分金屬氧化物，例如，In-Zn-O基金屬氧化物、Sn-Zn-O基金屬氧化物、Al-Zn-O基金屬氧化物、Zn-Mg-O基金屬氧化物、Sn-Mg-O基金屬氧化物或In-Mg-O基金屬氧化物。在此，n成分金屬氧化物通過(guò)n種金屬氧化物來(lái)構(gòu)造。優(yōu)選地，能夠形成氧化物半導(dǎo)體膜55的金屬氧化物的能隙為2eV或更大，優(yōu)選為2.5eV或更大，更優(yōu)選地為3eV或更大。以這種方式，能夠通過(guò)使用具有寬帶隙的金屬氧化物來(lái)降低晶體管的斷態(tài)電流。

另外，作為氧化物半導(dǎo)體膜，能夠使用由化學(xué)表達(dá)式InMO₃(ZnO)_m(m>0)表示的材料的薄膜。在此，M表示一種或多種選自Zn、Ga、Al、Mn和Co的組的金屬元素。例如，M可以是Ga、Ga和Al、Ga和Mn、Ga和Co等。

在將In-Zn-O基材料用作氧化物半導(dǎo)體的情況下，所使用的靶具有In:Zn＝50:1～1:2的原子組成比(摩爾比為In₂O₃:ZnO＝25:1～1:4)，優(yōu)選地，原子比為In:Zn＝20:1～1:1(摩爾比為In₂O₃:ZnO＝10:1～1:2)，更優(yōu)選地，原子比為In:Zn＝15:1～1.5:1(摩爾比為In₂O₃:ZnO＝15:2～3:4)。例如，在用于形成具有In:Zn:O＝X:Y:Z的原子比的In-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體的靶中，滿足關(guān)系Z>1.5X+Y。

注意，氧化物半導(dǎo)體膜55含有氫。注意，除了氫原子之外，在氧化物半導(dǎo)體膜55中于某些情況下還可以含有形式為氫分子、水、羥基或氫化物的氫。

在氧化物半導(dǎo)體膜55中所含有的堿金屬或堿土金屬的濃度優(yōu)選為2×10¹⁶原子/cm³或更少，或者1×10¹⁸原子/cm³或更少。

氧化物半導(dǎo)體膜55的厚度優(yōu)選為3nm～50nm。

氧化物半導(dǎo)體膜55能夠通過(guò)濺射法形成，涂布法、印刷法、脈沖激光沉積法等也可以使用。

在本實(shí)施方式中，氧化物半導(dǎo)體膜55通過(guò)使用In-Ga-Zn-O基氧化物靶的濺射法形成。作為選擇，氧化物半導(dǎo)體膜55能夠通過(guò)濺射法在稀有氣體(典型為氬)氣氛、氧氣氣氛或者稀有氣體和氧的混合氣氛中形成。

作為用于形成氧化物半導(dǎo)體膜55的濺射氣體，優(yōu)選的是使用高純度的氣體，在該氣體中去除了諸如氫、水、羥基或氫化物的雜質(zhì)。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜55在襯底溫度為100℃～600℃(優(yōu)選為200℃～400℃)的情況下形成時(shí)，能夠降低在氧化物半導(dǎo)體膜55中的雜質(zhì)濃度。

然后，在襯底51上執(zhí)行熱處理以從氧化物半導(dǎo)體膜55中去除氫，并且使氧化物絕緣膜53中所含的一部分氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜55中以及擴(kuò)散到氧化物絕緣膜53在氧化物絕緣膜53和氧化物半導(dǎo)體膜55之間的界面附近的區(qū)域中。

以這種方式，氧化物半導(dǎo)體膜的沉積在執(zhí)行熱處理的同時(shí)執(zhí)行，或者在氧化物半導(dǎo)體膜沉積之后執(zhí)行熱處理，并且由此氧化物半導(dǎo)體膜能夠具有其中晶體沿著C軸配向的區(qū)域。

用于熱處理的熱處理設(shè)備并不限定于特定的設(shè)備，并且可以給該設(shè)備提供用于通過(guò)加熱元件(例如，電阻加熱元件)的熱輻射或熱傳導(dǎo)加熱要被處理的物體的器件。例如，能夠使用電爐或迅速熱退火(RTA)設(shè)備(例如，氣體迅速熱退火(GRTA)設(shè)備或燈迅速熱退火(LRTA)設(shè)備)。LRTA設(shè)備是用于通過(guò)從諸如鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈的燈中發(fā)射出的光(電磁波)的輻射加熱要被處理的物體的設(shè)備。GRTA設(shè)備是用于使用高溫氣體來(lái)熱處理的設(shè)備。

熱處理的溫度優(yōu)選為使氫從氧化物半導(dǎo)體膜55中去除以及使在氧化物絕緣膜53中所含有的一部分氧解除吸附并且擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜55之內(nèi)的溫度。該溫度典型為150℃或更高并且低于襯底51的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選為250℃～450℃。

熱處理優(yōu)選在惰性氣體氣氛中執(zhí)行；典型地，熱處理優(yōu)選在稀有氣體(例如氦、氖、氬、氙或氪)氣氛或氮?dú)夥罩袌?zhí)行。作為選擇，熱處理可以在氧化性氣氛中執(zhí)行。

該熱處理能夠?qū)鋸难趸锇雽?dǎo)體膜55中去除并且能夠使在氧化物絕緣膜53中所含的一部分氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜55之內(nèi)以及擴(kuò)散到氧化物絕緣膜53在氧化物絕緣膜53和氧化物半導(dǎo)體膜55之間的界面附近的區(qū)域之內(nèi)。在這種工藝中，在氧化物半導(dǎo)體膜55中的氧空位能夠得以減少并且氧擴(kuò)散到氧化物絕緣膜53在氧化物絕緣膜53和氧化物半導(dǎo)體膜55的界面附近的區(qū)域之內(nèi)，由此減少在氧化物半導(dǎo)體膜與氧化物絕緣膜之間的界面處的缺陷。結(jié)果，如圖1B所示，具有降低的氫濃度和減少的氧空位的氧化物半導(dǎo)體膜57能夠得以形成。

在氧化物絕緣膜53以氧化物半導(dǎo)體膜55覆蓋時(shí)執(zhí)行熱處理，使得在氧化物絕緣膜53中的一部分氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜55之內(nèi)。因而，能夠減少氧化物半導(dǎo)體膜55的氧空位。另外，由于氧化物絕緣膜53以氧化物半導(dǎo)體膜55覆蓋并且氧化物絕緣膜53的表面沒(méi)有露出，因而減少了從氧化物絕緣膜53中出來(lái)的氧量，從而能夠有效地減少在氧化物絕緣膜53和氧化物半導(dǎo)體膜55之間的界面處的缺陷。

然后，在掩模形成于氧化物半導(dǎo)體膜57上之后，氧化物半導(dǎo)體膜57利用該掩模來(lái)蝕刻以形成島形氧化物半導(dǎo)體膜59。之后，去除掩模(參見(jiàn)圖1C)。

在氧化物半導(dǎo)體膜57的蝕刻中所使用的掩模能夠通過(guò)光刻工藝、噴墨法、印刷法等適當(dāng)?shù)匦纬?。可以適當(dāng)?shù)夭捎脻穹ㄎg刻或干法蝕刻來(lái)蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜57。

然后，如圖1D所示，形成與氧化物半導(dǎo)體膜59接觸的電極對(duì)61。

此時(shí)，電極對(duì)61起著源電極和漏電極的作用。

電極對(duì)61能夠使用選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬和鎢的組的金屬元素，含有這些金屬元素中的任一種作為成分的合金，含有這些金屬元素的組合的合金等來(lái)形成。此外，還可以使用選自錳、鎂、鋯、和鈹?shù)慕M的一種或多種金屬元素。另外，電極對(duì)61能夠具有單層結(jié)構(gòu)或者包括兩個(gè)或更多的層的疊層結(jié)構(gòu)。例如，能夠給出含有硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)，其中鈦膜堆疊于鋁膜之上的雙層結(jié)構(gòu)，其中鈦膜堆疊于氮化鈦膜之上的雙層結(jié)構(gòu)，其中鎢膜堆疊于氮化鈦膜之上的雙層結(jié)構(gòu)，其中鎢膜堆疊于氮化鉭膜之上的雙層結(jié)構(gòu)，其中鈦膜、鋁膜和鈦膜按這種順序來(lái)堆疊的三層結(jié)構(gòu)等。

電極對(duì)61能夠使用光透射導(dǎo)電材料形成，所述光透射導(dǎo)電材料例如氧化銦錫、含有氧化鎢的氧化銦、含有氧化鎢的氧化銦鋅、含有氧化鈦的氧化銦、含有氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦鋅，或其中添加了氧化硅的氧化銦錫。采用使用任意的以上光透射導(dǎo)電材料以及任意的以上金屬元素形成的疊層結(jié)構(gòu)同樣是可能的。

電極對(duì)61通過(guò)印刷法或噴墨法形成。作為選擇，在導(dǎo)電膜通過(guò)濺射法、CVD法、蒸發(fā)法等形成之后，將掩模形成于導(dǎo)電膜之上并且蝕刻導(dǎo)電膜，由此形成電極對(duì)61。形成于導(dǎo)電膜之上的掩模能夠通過(guò)噴墨法、印刷法、光刻法等適當(dāng)?shù)匦纬伞?/p>

此時(shí)，導(dǎo)電膜形成于氧化物半導(dǎo)體膜59和氧化物絕緣膜53之上，并且被蝕刻成預(yù)定的圖形以形成電極對(duì)61。

注意，導(dǎo)電膜形成于氧化物半導(dǎo)體膜57之上，凹凸形狀的掩模通過(guò)多色調(diào)光掩模來(lái)形成，氧化物半導(dǎo)體膜57和導(dǎo)電膜利用該掩模來(lái)蝕刻，并且然后凹凸形狀的掩模通過(guò)灰化來(lái)分離，導(dǎo)電膜利用分離的掩模來(lái)蝕刻以形成島形氧化物半導(dǎo)體膜59和電極對(duì)61。在這種工藝中，能夠減少所使用光掩模的數(shù)量以及該光刻工藝的步驟數(shù)。

然后，柵極絕緣膜63形成于氧化物半導(dǎo)體膜59和電極對(duì)61之上。

然后，柵電極65形成于在柵極絕緣膜63之上并且與氧化物半導(dǎo)體膜59重疊的區(qū)域內(nèi)。

之后，可以將絕緣膜69形成為保護(hù)膜(圖1E)。另外，在接觸孔形成于柵極絕緣膜63和絕緣膜69中后，可以形成連接至電極對(duì)61的布線。

柵極絕緣膜63能夠形成為具有氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧氮化鋁或氧化鎵的單層或疊層。柵極絕緣膜63中與氧化物半導(dǎo)體膜59接觸的部分優(yōu)選含有氧，特別地，柵極絕緣膜63優(yōu)選由氧化硅膜形成。通過(guò)使用氧化硅膜，有可能使氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜59，從而能夠提高該氧化物半導(dǎo)體膜59的特性。

當(dāng)將諸如硅酸鉿(HfSiO_x)、添加氮的硅酸鉿(HfSi_xO_yN_z)、添加氮的鋁酸鉿(HfAl_xO_yN_z)、氧化鉿或氧化釔的高k值材料用作柵極絕緣膜63時(shí)，能夠增加?xùn)艠O絕緣膜的物理厚度，從而能夠降低柵極漏電流。此外，還能夠使用其中堆疊了高k值材料以及氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧氮化鋁和氧化鎵中的一種或多種的疊層結(jié)構(gòu)。例如，柵極絕緣膜63的厚度優(yōu)選為1nm～300nm，并且更優(yōu)選地為5nm～50nm。相反，當(dāng)柵極絕緣膜63的厚度為5nm或更大時(shí)，能夠降低柵極漏電流。

在柵極絕緣膜63形成之前，島形氧化物半導(dǎo)體膜59的表面可以暴露于諸如氧氣、臭氧或一氧化二氮的氧化性氣體的等離子體，以便被氧化，由此減少氧空位。

柵電極65能夠使用選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬和鎢的組的金屬元素，含有這些金屬元素中的任一種作為成分的合金，含有這些金屬元素的組合的合金等來(lái)形成。此外，還可以使用選自錳、鎂、鋯和鈹?shù)慕M中的一種或多種金屬元素。此外，柵電極65可以具有單層結(jié)構(gòu)或者兩個(gè)或更多的層的疊層結(jié)構(gòu)。例如，能夠給出含有硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)，其中鈦膜堆疊于鋁膜之上的雙層結(jié)構(gòu)，其中鈦膜堆疊于氮化鈦膜之上的雙層結(jié)構(gòu)，其中鎢膜堆疊于氮化鈦膜之上的雙層結(jié)構(gòu)，其中鎢膜堆疊于氮化鉭膜之上的雙層結(jié)構(gòu)，其中鈦膜、鋁膜和鈦膜依次堆疊的三層結(jié)構(gòu)等。

柵電極65能夠使用光透射導(dǎo)電材料形成，所述光透射導(dǎo)電材料例如，氧化銦錫、含有氧化鎢的氧化銦、含有氧化鎢的氧化銦鋅、含有氧化鈦的氧化銦、含有氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦鋅或者添加了氧化硅的氧化銦錫。還可以采用使用任意的以上光透射導(dǎo)電材料以及任意的以上金屬元素形成的疊層結(jié)構(gòu)。

絕緣膜69能夠以針對(duì)柵極絕緣膜63列出的任意絕緣膜來(lái)適當(dāng)?shù)匦纬伞?/p>

之后，可以執(zhí)行熱處理。

通過(guò)以上步驟，能夠形成在溝道形成區(qū)中具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管。

在本實(shí)施方式中，在氧化物絕緣膜的表面以氧化物半導(dǎo)體膜覆蓋時(shí)執(zhí)行熱處理，并且然后將氧化物半導(dǎo)體膜蝕刻成預(yù)定的形狀以使一部分氧化物絕緣膜露出。因此，能夠抑制從氧化物絕緣膜中出來(lái)的氧量，能夠使一部分氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜中以減少氧化物半導(dǎo)體膜中的氧空位，并且氫能夠從氧化物半導(dǎo)體膜中解除吸附。結(jié)果，除了氫和氧空位的減少之外(該氫和氧空位是氧化物半導(dǎo)體膜的載流子源)，還能夠?qū)崿F(xiàn)在氧化物半導(dǎo)體膜和氧化物絕緣膜之間的界面處的缺陷的減少。因此，能夠防止晶體管的閾值電壓移位至負(fù)側(cè)。

(實(shí)施方式2)

在實(shí)施方式2中，具有與在實(shí)施方式1中所描述的晶體管的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)的晶體管的制造方法將參照?qǐng)D3A到3D和圖4來(lái)描述。實(shí)施方式2與實(shí)施方式1的不同之處在于，電極對(duì)被設(shè)置于氧化物絕緣膜和氧化物半導(dǎo)體膜之間。注意，沿著圖4中的點(diǎn)劃線A-B截取的截面圖對(duì)應(yīng)于圖3D。

如圖3A所示，氧化物絕緣膜53像在實(shí)施方式1中那樣形成于襯底51之上。電極對(duì)71形成于氧化物絕緣膜53之上。氧化物半導(dǎo)體膜73形成于電極對(duì)71與氧化物絕緣膜53之上。

電極對(duì)71能夠通過(guò)使用與實(shí)施方式1中所描述的電極對(duì)61的材料和形成方法類(lèi)似的材料和形成方法適當(dāng)?shù)匦纬伞?/p>

氧化物半導(dǎo)體膜73能夠通過(guò)使用與實(shí)施方式1中所描述的氧化物半導(dǎo)體膜55的材料和形成方法類(lèi)似的材料和形成方法適當(dāng)?shù)匦纬伞?/p>

然后，像在實(shí)施方式1中那樣，襯底51被加熱，從而形成具有降低的氫濃度和減少的氧空位的氧化物半導(dǎo)體膜。之后，掩模形成于具有降低的氫濃度和減少的氧空位的氧化物半導(dǎo)體膜之上并且在具有降低的氫濃度和減少的氧空位的氧化物半導(dǎo)體膜上執(zhí)行蝕刻以形成島形氧化物半導(dǎo)體膜75。然后，去除掩模(參見(jiàn)圖3B)。

如圖3C所示，柵極絕緣膜77形成于電極對(duì)71和氧化物半導(dǎo)體膜75之上。然后，柵電極79形成于在柵極絕緣膜77之上并且與氧化物半導(dǎo)體膜75重疊的區(qū)域內(nèi)。然后，絕緣膜81可以形成于柵極絕緣膜77和柵電極79之上，作為保護(hù)膜。

柵極絕緣膜77可以通過(guò)使用與實(shí)施方式1中所描述的柵極絕緣膜63的材料和形成方法類(lèi)似的材料和形成方法適當(dāng)?shù)匦纬伞?/p>

柵電極79能夠通過(guò)使用與實(shí)施方式1中所描述的柵電極65的材料和形成方法類(lèi)似的材料和形成方法適當(dāng)?shù)匦纬伞?/p>

絕緣膜81能夠通過(guò)使用與實(shí)施方式1中所描述的絕緣膜69的材料和形成方法類(lèi)似的材料和形成方法適當(dāng)?shù)匦纬伞?/p>

然后，在掩模形成于絕緣膜81之上后，部分蝕刻?hào)艠O絕緣膜77和絕緣膜81以形成接觸孔。形成布線83，以便通過(guò)接觸孔與電極對(duì)71連接。

布線83能夠通過(guò)使用與電極對(duì)71的材料和形成方法類(lèi)似的材料和形成方法適當(dāng)?shù)匦纬伞?/p>

通過(guò)以上步驟，能夠形成在溝道形成區(qū)中具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管。

在本實(shí)施方式中，除了氫和氧空位的減少之外(該氫和氧空位是氧化物半導(dǎo)體膜的載流子源)，還能夠?qū)崿F(xiàn)在氧化物半導(dǎo)體膜和氧化物絕緣膜之間的界面處的缺陷的減少。因此，能夠防止晶體管的閾值電壓移位到負(fù)側(cè)。

(實(shí)施方式3)

在實(shí)施方式3中，其中與實(shí)施方式1和實(shí)施方式2中所描述的晶體管相比在氧化物半導(dǎo)體膜和布線對(duì)之間的接觸電阻能夠減小得更多的晶體管的制造方法將參照?qǐng)D1A到1E和圖5A到5E來(lái)描述。

如在實(shí)施方式1中那樣，在圖1A和1B所示的步驟中，氧化物半導(dǎo)體膜55形成于氧化物絕緣膜53之上并且被加熱以形成具有降低的氫濃度和減少的氧空位的氧化物半導(dǎo)體膜57。然后，如圖5A所示，具有n型導(dǎo)電性的緩沖層(buffer)84形成于具有降低的氫濃度和減少的氧空位的氧化物半導(dǎo)體膜57之上。

對(duì)于具有n型導(dǎo)電性的緩沖層84，能夠使用選自氧化銦、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化錫、氧化鋅和氧化錫鋅的組的金屬氧化物，或者含有選自鋁、鎵和硅的組的一種或多種元素的金屬氧化物材料。以這種結(jié)構(gòu)，能夠減小在氧化物半導(dǎo)體膜與稍后形成的用作源電極和漏電極的電極對(duì)之間的接觸電阻。

在這種情況下，當(dāng)加熱氧化物半導(dǎo)體膜以使氫從氧化物半導(dǎo)體膜中去除時(shí)，氧同時(shí)從氧化物絕緣膜擴(kuò)散到了氧化物半導(dǎo)體膜中。之后，具有n型導(dǎo)電性的緩沖層84形成于氧化物半導(dǎo)體膜之上，由此使氫從氧化物半導(dǎo)體膜中充分地解除吸附。結(jié)果，能夠減少在氧化物半導(dǎo)體膜中的氫濃度和氧空位，并從而能夠防止晶體管的閾值電壓移位至負(fù)側(cè)。

然后，在掩模形成于具有n型導(dǎo)電性的緩沖層84之上后，具有降低的氫濃度和減少的氧空位的氧化物半導(dǎo)體膜57以及具有n型導(dǎo)電性的緩沖層84被蝕刻以形成島形氧化物半導(dǎo)體膜59以及具有n型導(dǎo)電性的島形緩沖層85。之后，去除掩模(參見(jiàn)圖5B)。

如圖5C所示，電極對(duì)61形成于島形氧化物半導(dǎo)體膜59以及具有n型導(dǎo)電性的緩沖層85之上。在這種情況下，為了保持柵極絕緣膜的膜質(zhì)量，優(yōu)選地將不從柵極絕緣膜中提取出氧的材料用作電極對(duì)61。電極對(duì)61的材料的示例包括鎢、鉬等。但是，遺憾的是，鎢或鉬在與氧化物半導(dǎo)體膜和柵極絕緣膜接觸的區(qū)域中變成了高電阻的金屬氧化物。由于該原因，具有n型導(dǎo)電性的緩沖層被設(shè)置于島形氧化物半導(dǎo)體膜59與電極對(duì)61之間，從而能夠減小在島形氧化物半導(dǎo)體膜59和電極對(duì)61之間的接觸電阻。

然后，通過(guò)使用形成于電極對(duì)61之上的掩模(沒(méi)有示出)，具有n型導(dǎo)電性的緩沖層85的暴露部分被蝕刻以形成一對(duì)具有n型導(dǎo)電性的緩沖層87。

注意，在去除了形成于電極對(duì)61之上的掩模后，可以將電極對(duì)61用作掩模并且蝕刻具有n型導(dǎo)電性的緩沖層85的暴露部分，從而形成這對(duì)具有n型導(dǎo)電性的緩沖層87。

在蝕刻具有n型導(dǎo)電性的緩沖層85時(shí)，優(yōu)選采用其中島形氧化物半導(dǎo)體膜59不被蝕刻并且具有n型導(dǎo)電性的緩沖層85被選擇性地蝕刻(具有高蝕刻選擇性的條件)的條件。另外，如果在島形氧化物半導(dǎo)體膜59與具有n型導(dǎo)電性的緩沖層85之間的蝕刻選擇性是低的，島形氧化物半導(dǎo)體膜59被部分地蝕刻成具有凹槽(凹陷部分)的形狀，具有n型導(dǎo)電性的緩沖層85也是如此。

在本實(shí)施方式中，因?yàn)檫@對(duì)具有n型導(dǎo)電性的緩沖層87被設(shè)置于島形氧化物半導(dǎo)體膜59與電極對(duì)61之間，所以能夠降低在島形氧化物半導(dǎo)體膜59和電極對(duì)61之間的接觸電阻。結(jié)果，能夠防止晶體管的通態(tài)電流降低。

然后，像在實(shí)施方式1中那樣，形成柵極絕緣膜63、柵電極65和絕緣膜69。另外，在接觸孔形成于柵極絕緣膜63和絕緣膜69中后，可以形成布線，以便連接至電極對(duì)61。

通過(guò)以上步驟，能夠形成在溝道形成區(qū)中具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管。

在本實(shí)施方式中，因?yàn)樾纬闪司哂薪档偷臍錆舛群蜏p少的氧空位的氧化物半導(dǎo)體膜并且為了降低在氧化物半導(dǎo)體膜與布線對(duì)之間的接觸電阻而形成了具有n型導(dǎo)電性的緩沖層，所以能夠防止晶體管的閾值電壓移位至負(fù)側(cè)并且能夠防止晶體管的通態(tài)電流降低。

(實(shí)施方式4)

在實(shí)施方式4中，通態(tài)電流量大且場(chǎng)效應(yīng)遷移率高的晶體管或者具有受控的閾值電壓的晶體管將參照?qǐng)D6A到6D來(lái)描述。

如圖6A所示，氧化物絕緣膜53形成于襯底51之上。第一柵電極91形成于氧化物絕緣膜53之上。第一柵極絕緣膜93形成于氧化物絕緣膜53和第一柵電極91之上。氧化物半導(dǎo)體膜95形成于第一柵極絕緣膜93之上。

第一柵電極91能夠按照與實(shí)施方式1中的柵電極65類(lèi)似的方式形成。

第一柵極絕緣膜93能夠按照與實(shí)施方式1中的柵極絕緣膜63類(lèi)似的方式形成。

氧化物半導(dǎo)體膜95能夠按照與實(shí)施方式1中的氧化物半導(dǎo)體膜55類(lèi)似的方式形成。

然后，如圖6B所示，像在實(shí)施方式1中那樣，氧化物半導(dǎo)體膜95被加熱以形成具有降低的氫濃度和減少的氧空位的氧化物半導(dǎo)體膜97。

然后，掩模形成于氧化物半導(dǎo)體膜97之上并且氧化物半導(dǎo)體膜97被蝕刻形成島形氧化物半導(dǎo)體膜99。之后，去除掩模(參見(jiàn)圖6C)。

然后，如圖6D所示，電極對(duì)101形成于島形氧化物半導(dǎo)體膜99之上。然后，第二柵極絕緣膜103形成于島形氧化物半導(dǎo)體膜99和該電極對(duì)101之上。第二柵電極105形成于在第二柵極絕緣膜103之上并與島形氧化物半導(dǎo)體膜99重疊的區(qū)域內(nèi)。絕緣膜109可以形成于第二柵極絕緣膜103和第二柵電極105之上，作為保護(hù)膜。

電極對(duì)101能夠按照與實(shí)施方式1中所描述的電極對(duì)61類(lèi)似的方式形成。

第二柵極絕緣膜103能夠按照與實(shí)施方式1中的柵極絕緣膜63類(lèi)似的方式形成。

第二柵電極105能夠按照與實(shí)施方式1中所描述的柵電極65類(lèi)似的方式形成。

絕緣膜109能夠按照與實(shí)施方式1中所描述的絕緣膜69類(lèi)似的方式形成。

第一柵電極91和第二柵電極105可以連接。在這種情況下，第一柵電極91和第二柵電極105具有相同的電位并且溝道形成區(qū)形成于氧化物半導(dǎo)體膜99的第一柵極絕緣膜93一側(cè)上以及在氧化物半導(dǎo)體膜99的第二柵極絕緣膜103一側(cè)上，并且由此能夠增加晶體管的通態(tài)電流和場(chǎng)效應(yīng)遷移率。

作為選擇，第一柵電極91和第二柵電極105不連接并且具有不同的施加電位同樣是可能的。在這種情況下，能夠控制晶體管的閾值電壓。

在本實(shí)施方式中，電極對(duì)形成于島形氧化物半導(dǎo)體膜99和第二柵極絕緣膜103之間，但是該電極對(duì)可以形成于第一柵極絕緣膜93與島形氧化物半導(dǎo)體膜99之間。

通過(guò)上述步驟，能夠形成具有多個(gè)柵電極的晶體管。

(實(shí)施方式5)

在實(shí)施方式5中，將描述一種與實(shí)施方式1到4中所描述的方法相比能夠更大地降低氧化物半導(dǎo)體膜的氫濃度的方法。注意，實(shí)施方式5的描述參考實(shí)施方式1來(lái)進(jìn)行；但是，實(shí)施方式5能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于實(shí)施方式2到4。

在圖1A中，襯底51在氧化物絕緣膜53形成于襯底51之上前加熱。氧化物絕緣膜53和氧化半導(dǎo)體膜55形成于襯底51之上。

襯底51的加熱溫度優(yōu)選為能夠使吸附于或包含于襯底51內(nèi)的氫解除吸附的溫度。典型地，該溫度為100℃或更高并且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。另外，對(duì)襯底51的熱處理優(yōu)選在氫含量低的氣氛中執(zhí)行。優(yōu)選地，該熱處理在1×10^-4Pa或更小的高真空中執(zhí)行。結(jié)果，能夠減少吸附在襯底表面上的氫、氫分子、水、羥基、氫化物等。

此外，從對(duì)襯底51的熱處理到氧化物半導(dǎo)體膜55的形成的一系列步驟在真空中連續(xù)執(zhí)行，沒(méi)有暴露于空氣。因此，氫、氫分子、水、羥基、氫化物等沒(méi)有吸附于襯底51、氧化物絕緣膜53和氧化物半導(dǎo)體膜55上，并且在對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜55的熱處理中，能夠抑制氫從襯底51和氧化物絕緣膜53擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜55中，從而能夠降低被加熱的氧化物半導(dǎo)體膜57(示出于圖1B中)的氫濃度。結(jié)果，能夠防止晶體管的閾值電壓移位至負(fù)側(cè)。

(實(shí)施方式6)

形成在實(shí)施方式1到5的任一實(shí)施方式中所描述的晶體管，并且能夠通過(guò)將該晶體管用于像素部分并進(jìn)一步用于驅(qū)動(dòng)電路來(lái)制造具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，包含晶體管的驅(qū)動(dòng)電路的一部分或整體能夠形成于襯底之上，在該襯底上形成了像素部分；因而，能夠獲得板上系統(tǒng)。

顯示裝置包括顯示元件。作為顯示元件，能夠使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)或發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件在其類(lèi)別中包括其亮度由電流或電壓控制的元件，并且在其類(lèi)別中具體包括無(wú)機(jī)電致發(fā)光(EL)元件、有機(jī)EL元件等。而且，還能夠使用其對(duì)比度通過(guò)電場(chǎng)改變的顯示介質(zhì)，例如電子墨水。

另外，顯示裝置包括顯示元件密封于其中的面板，以及其中包含控制器的IC等安裝于該面板上的模塊。而且，與一種在顯示裝置的制造工藝中完成顯示元件之前的模式對(duì)應(yīng)的元件襯底被設(shè)置有用于給每個(gè)像素中的顯示元件供應(yīng)電流的設(shè)備。具體而言，元件襯底可以具有其中僅設(shè)置了顯示元件的像素電極的模式，在將要成為像素電極的導(dǎo)電膜形成之后且在像素電極通過(guò)蝕刻導(dǎo)電膜形成之前的模式，或者任意其他狀態(tài)。

注意，顯示裝置在本說(shuō)明書(shū)中意指圖像顯示裝置、顯示裝置或光源(包括照明裝置)。此外，顯示裝置在其類(lèi)別中還包括下列模塊：包括諸如柔性印刷電路(FPC)、帶式自動(dòng)鍵合(TAB)帶或載帶封裝(TCP)附接的連接器的模塊；具有在其端部設(shè)置有印刷線路板的TAB帶或TCP的模塊；以及具有通過(guò)玻璃上芯片(COG)方法直接安裝于顯示元件之上的集成電路(IC)的模塊。

(實(shí)施方式7)

在本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的半導(dǎo)體裝置能夠應(yīng)用于電子紙。電子紙可用于各種領(lǐng)域的能夠顯示數(shù)據(jù)電子裝置。例如，電子紙能夠應(yīng)用于電子書(shū)閱讀器(e-book)、海報(bào)、數(shù)字標(biāo)牌、公共信息顯示(PID)、在諸如火車(chē)的交通工具中的廣告、各種卡(例如，信用卡)的顯示等。在圖7中示出了電子裝置的示例。

圖7示出了電子書(shū)閱讀器2700，作為此類(lèi)電子設(shè)備的一個(gè)示例。例如，電子書(shū)閱讀器2700包括兩個(gè)外殼，外殼2701和外殼2703。外殼2701和外殼2703以鉸鏈2711結(jié)合，使得電子書(shū)閱讀器2700能夠以鉸鏈2711為軸來(lái)打開(kāi)和合上。以這種結(jié)構(gòu)，電子書(shū)閱讀器2700能夠像紙質(zhì)書(shū)一樣操作。

顯示部分2705和光電轉(zhuǎn)換裝置2706被結(jié)合到外殼2701中。顯示部分2707和光電轉(zhuǎn)換裝置2708被外殼2703中。顯示部分2705和顯示部分2707可以顯示一個(gè)圖像或不同的圖像。例如，在顯示部分2705和顯示部分2707顯示不同的圖像的情況下，文本數(shù)字能夠顯示于右側(cè)的顯示部分(圖7中的顯示部分2705)上，而圖像數(shù)據(jù)能夠顯示于左側(cè)的顯示部分(圖7中的顯示部分2707)上。

圖7示出了其中外殼2701設(shè)置有操作部分等的示例。例如，外殼2701設(shè)置有電源開(kāi)關(guān)2721、操作鍵2723、揚(yáng)聲器2725等。頁(yè)面能夠通過(guò)操作鍵2723來(lái)翻轉(zhuǎn)。注意，還可以將鍵盤(pán)、定點(diǎn)裝置等設(shè)置于其上設(shè)置有顯示部分的外殼的表面上。而且，在外殼背面或側(cè)面上可以設(shè)置外部連接端子(耳機(jī)端子、USB端子、能夠與AC適配器或諸如USB電纜的各種電纜連接的端子等)，記錄介質(zhì)插入部分等。而且，電子書(shū)閱讀器2700可以具有電子詞典的功能。

電子書(shū)閱讀器2700可以具有能夠無(wú)線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。通過(guò)無(wú)線通信，能夠從電子書(shū)服務(wù)器購(gòu)買(mǎi)并下載所想要的圖書(shū)數(shù)據(jù)等。

(實(shí)施方式8)

在本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的半導(dǎo)體裝置能夠應(yīng)用于多種電子裝置(包括游戲機(jī))。電子裝置的示例是電視機(jī)(也稱為電視或電視接收器)、計(jì)算器等的監(jiān)視器、諸如數(shù)碼相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的攝像機(jī)、數(shù)碼相框、移動(dòng)電話(也稱為手機(jī)或移動(dòng)電話裝置)、便攜式游戲機(jī)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置、大型游戲機(jī)(例如，彈球游戲機(jī))等。

圖8A示出了電視機(jī)9600，作為此類(lèi)電子裝置的一個(gè)示例。在電視機(jī)9600中，顯示部分9603被結(jié)合到外殼9601中。顯示部分9603能夠顯示圖像。在此，外殼9601由底座9605支撐。

電視機(jī)9600能夠用外殼9601的操作開(kāi)關(guān)或分離的遙控器9610來(lái)操作。頻道和音量能夠通過(guò)遙控器9610的操作鍵9609來(lái)控制，從而能夠控制顯示于顯示部分9603上的圖像。而且，可以給遙控器9610設(shè)置顯示部分9607，用于顯示從遙控器9610中輸出的數(shù)據(jù)。

注意，電視機(jī)9600設(shè)置有接收器、調(diào)制解調(diào)器等。通過(guò)使用接收器，能夠接收一般的電視廣播。而且，當(dāng)顯示裝置通過(guò)調(diào)制解調(diào)器有線地或無(wú)線地連接至通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，能夠執(zhí)行單向(從發(fā)送器到接收器)或雙向(在發(fā)送器和接收器之間或者在接收器之間)的信息通信。

圖8B示出了數(shù)碼相框9700，作為此類(lèi)電子裝置的一個(gè)示例。例如，在數(shù)碼相框9700中，顯示部分被結(jié)合到外殼9701中。顯示部分9703能夠顯示多種圖像。例如，顯示部分9703能夠顯示以數(shù)碼相機(jī)等拍攝的圖像的數(shù)據(jù)并且起著普通相框的作用。

注意，數(shù)碼相框9700設(shè)置有操作部分、外部連接端子(USB端子、能夠與諸如USB電纜的各種電纜連接的端子等)、記錄介質(zhì)插入部分等。雖然這些部件可以設(shè)置于其上設(shè)置有顯示部分的表面上，但是對(duì)數(shù)碼相框9700的設(shè)計(jì)而言，優(yōu)選的是，將它們?cè)O(shè)置于側(cè)面或背面上。例如，存儲(chǔ)數(shù)碼相機(jī)所拍攝的圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器被插入數(shù)碼相框的記錄介質(zhì)插入部分中，由此能夠傳輸圖像數(shù)據(jù)，然后將其顯示于顯示部分9703上。

數(shù)碼相框9700可以被配置用于無(wú)線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。可以使用其中所需的圖像數(shù)據(jù)被無(wú)線傳輸以進(jìn)行顯示的結(jié)構(gòu)。

[示例1]

在示例1中，氧化物絕緣膜和氧化物半導(dǎo)體膜的形成工藝，以及在熱處理的時(shí)刻與從氧化物絕緣膜中解除吸附的氧量之間的關(guān)系將參照?qǐng)D9A到9C、圖10A到10C及圖11A到11C來(lái)描述。

首先，將描述形成各個(gè)樣品的方法。在示例1中，執(zhí)行下面的步驟1到4中的至少一個(gè)步驟以形成樣品。

(步驟1)將氧化物絕緣膜形成于襯底之上。此時(shí)，300nm厚的氧化硅膜被形成為氧化物絕緣膜。

氧化物絕緣膜通過(guò)RF濺射法在以下條件下形成：使用石英靶，將流率為25sccm的氬和流率為25sccm的氧用作濺射氣體，頻率為13.56MHz的高頻電源的功率為1.5kW，壓力是0.4Pa，在襯底和靶之間距離是60mm，以及襯底溫度是100℃。

(步驟2)將氧化物半導(dǎo)體膜形成于氧化物絕緣膜之上。此時(shí)，30nm厚的In-Ga-Zn-O膜被形成為氧化物半導(dǎo)體膜。

氧化物半導(dǎo)體膜通過(guò)DC濺射法在以下條件下形成：使用In-Ga-Zn-O(In₂O₃:Ga₂O₃:ZnO＝1:1:2[摩爾比])靶，將流率為30sccm的氬和流率為15sccm的氧用作濺射氣體，電源的功率是0.5kW，壓力是0.4Pa，在襯底和靶之間的距離是60mm，以及襯底溫度是200℃。

(步驟3)掩模通過(guò)光刻工藝形成于氧化物半導(dǎo)體膜之上，并且然后部分蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜以形成島形氧化物半導(dǎo)體膜。

(步驟4)執(zhí)行熱處理。

熱處理按以下方式執(zhí)行。樣品在具有氮?dú)夥盏碾姞t中在450℃加熱并且保持1小時(shí)。

樣品1、樣品3和樣品5沒(méi)有受到熱處理而樣品2、樣品4和樣品6受到了熱處理。此外，樣品2、樣品4和樣品6在不同的時(shí)刻受到熱處理。

在樣品1中，在步驟1和步驟2之后去除氧化物半導(dǎo)體膜。在樣品2中，在執(zhí)行了在步驟1和步驟2之后的步驟4(熱處理)之后去除氧化物半導(dǎo)體膜。

至于樣品3，執(zhí)行步驟1。至于樣品4，在步驟1之后執(zhí)行步驟4(熱處理)。

在樣品5中，島形氧化物半導(dǎo)體膜在步驟1到3之后去除。在樣品6中，在執(zhí)行了在步驟1到3之后的步驟4(熱處理)之后去除島形氧化物半導(dǎo)體膜。

然后，樣品1到6的脫氣產(chǎn)量通過(guò)TDS分析來(lái)測(cè)量。將由ESCO有限公司制造的熱解吸譜儀EMD-WA1000S/W用于該TDS分析。注意，TDS分析是其中樣品在真空情況下加熱以及當(dāng)樣品的溫度增高時(shí)由樣品產(chǎn)生的氣體成分由四極質(zhì)量分析器來(lái)檢測(cè)的分析方法。所測(cè)得的氣體成分通過(guò)m/z(質(zhì)量/電荷)值相互區(qū)分開(kāi)。這里示出了m/z為32的TDS譜。注意，存在作為m/z為32的成分的氧分子(O₂)等。

樣品1(沒(méi)有加熱的)的和樣品2(加熱的)的TDS譜在圖9A中分別由虛線201和實(shí)線203示出。

樣品3(沒(méi)有加熱的)的和樣品4(加熱的)的TDS譜在圖9B中分別由虛線205和實(shí)線207示出。

樣品5(沒(méi)有加熱的)的和樣品6(加熱的)的TDS譜在圖9C中分別由虛線209和實(shí)線211示出。

圖10A、10B和10C是分別示出在樣品2、4和6的熱處理時(shí)從氧化物絕緣膜113中釋放出的氧的模型的視圖。

如圖10A所示，堆疊于襯底111之上的氧化物絕緣膜113和氧化物半導(dǎo)體膜115被加熱，使得氧化物半導(dǎo)體膜115用作保護(hù)膜，以抑制從氧化物絕緣膜113中釋放出氧。出于該原因，如圖9A所示，在樣品1和樣品2的TDS分析中有或沒(méi)有熱處理的氧釋放量幾乎沒(méi)有差別，樣品1和樣品2中的每一個(gè)都去除了氧化物半導(dǎo)體膜。這是因?yàn)樵谘趸锝^緣膜中所含的能夠通過(guò)熱處理解除吸附的氧量并沒(méi)有減少那么多。

另一方面，如圖10B所示，熱處理在沒(méi)有形成覆蓋形成于襯底111之上的氧化物絕緣膜113的表面的氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)執(zhí)行，從氧化物絕緣膜113中釋放出氧。出于該原因，如圖9B中的實(shí)線207所示，被加熱的樣品4的氧釋放量在TDS分析中小于樣品3的氧釋放量。這是因?yàn)橐徊糠盅跬ㄟ^(guò)熱處理從氧化物絕緣膜中釋放出，并且減少了在氧化物絕緣膜中所含有的能夠通過(guò)熱處理解除吸附的氧量。

此外，如圖10C所示，熱處理在形成了覆蓋形成于襯底111之上的氧化物絕緣膜113的部分表面的島形氧化物半導(dǎo)體膜117時(shí)執(zhí)行，使得從氧化物絕緣膜113的暴露部分釋放出氧。另外，還使得在與島形氧化物半導(dǎo)體膜117接觸的氧化物絕緣膜113中所含有的氧擴(kuò)散并從氧化物絕緣膜113的暴露部分釋放出。這是因?yàn)檠踉谘趸锝^緣膜113中的擴(kuò)散系數(shù)大于氧從氧化物絕緣膜113到氧化物半導(dǎo)體膜之內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)，并且從而在氧絕緣膜之內(nèi)的擴(kuò)散速度快于氧從氧化物絕緣膜到氧化物半導(dǎo)體膜之內(nèi)的擴(kuò)散速度，使得氧擴(kuò)散于島形氧化物半導(dǎo)體膜的外圍內(nèi)。具體而言，通過(guò)分析確定的是，氧在450℃的熱處理中在氧化物絕緣膜113中的擴(kuò)散系數(shù)為大約1×10^-10cm²/sec，而氧在450℃的熱處理中在氧化物半導(dǎo)體膜117中的擴(kuò)散系數(shù)為大約1×10^-17cm²/sec。至于氧在氧化物半導(dǎo)體膜117中的擴(kuò)散系數(shù)，圖中示出了以In-Ga-Zn-O膜作為氧化物半導(dǎo)體膜的值并且其他氧化物半導(dǎo)體示出了類(lèi)似的趨勢(shì)。例如，氧在In-Sn-O膜中的擴(kuò)散系數(shù)為大約6×10^-16cm²/sec，并且遠(yuǎn)小于氧在氧化物絕緣膜113中的擴(kuò)散系數(shù)。因而，如圖9C中的實(shí)線211所示，在被加熱的樣品6的TDS分析中的氧釋放量小于樣品5的氧釋放量。這是因?yàn)橐徊糠盅鯊难趸锝^緣膜中釋放出，并且在氧化物絕緣膜中所含有的能夠通過(guò)熱處理解除吸附的氧量被減少了。

如上所述，熱處理在氧化物半導(dǎo)體膜115形成于氧化物絕緣膜113之上并且還沒(méi)有形成島形氧化物半導(dǎo)體膜117的階段執(zhí)行，并且由此在氧化物絕緣膜113中所含有的氧能夠有效地?cái)U(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜115中。

[示例2]

在示例2中，晶體管的形成方法和電特性將參照?qǐng)D1A到1E和圖11A到11C來(lái)描述。

在示例2中，相似于示例1，樣品7到9在不同時(shí)刻執(zhí)行的熱處理步驟中形成。樣品7在氧化物半導(dǎo)體膜形成于氧化物絕緣膜之上后受到熱處理。樣品8在形成氧化物絕緣膜之后受到熱處理。樣品9在氧化物半導(dǎo)體膜形成于氧化物絕緣膜之上后受到熱處理，以及氧化物半導(dǎo)體膜的一部分被蝕刻以形成島形氧化物半導(dǎo)體膜。

首先，描述用于形成每個(gè)樣品7到9的方法。

如圖1A所示，氧化物絕緣膜53形成于襯底51之上。氧化物半導(dǎo)體膜55形成于氧化物絕緣膜53之上。注意，樣品8在氧化物絕緣膜53形成之后并且在氧化物半導(dǎo)體膜55形成之前受到熱處理。另外，樣品7在氧化物半導(dǎo)體膜55形成之后并且在圖1C所示的氧化物半導(dǎo)體膜59形成之前受到熱處理。

將玻璃襯底AN100(由Asahi Glass有限公司制造)用作襯底51。

氧化物絕緣膜53的沉積條件是在示例1的步驟1中所描述的氧化物絕緣膜的沉積條件，并且形成了厚度為300nm的氧化硅膜。

氧化物半導(dǎo)體膜55的沉積條件是在示例1的步驟2中所描述的氧化物半導(dǎo)體膜的沉積條件，并且形成了厚度為30nm的In-Ga-Zn-O膜。

樣品7和8的熱處理通過(guò)示例1的步驟4所描述的熱處理?xiàng)l件執(zhí)行。

然后，在通過(guò)光刻工藝將掩模形成于氧化物半導(dǎo)體膜之上后，氧化物半導(dǎo)體膜利用該掩模來(lái)蝕刻。注意，樣品9在氧化物半導(dǎo)體膜被蝕刻之后進(jìn)行熱處理。通過(guò)以上步驟，形成了氧化物半導(dǎo)體膜59，如圖1C所示。

此時(shí)，使用濕法蝕刻來(lái)蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜。

對(duì)樣品9的熱處理通過(guò)示例1的步驟4所描述的熱處理?xiàng)l件執(zhí)行。

然后，電極對(duì)61形成于氧化物半導(dǎo)體膜59之上(圖1D)。

在這種情況下，通過(guò)濺射法將100nm厚的鎢膜形成為導(dǎo)電膜。然后，通過(guò)光刻工藝在導(dǎo)電膜之上形成掩模，并且利用該掩模對(duì)導(dǎo)電膜進(jìn)行干法蝕刻以形成電極對(duì)61。之后，去除該掩模。

然后，柵極絕緣膜63形成于氧化物半導(dǎo)體膜59和電極對(duì)61之上。柵電極65形成于柵極絕緣膜63之上。用作保護(hù)膜的絕緣膜69被形成(圖1E)。

作為柵極絕緣膜63，氧氮化硅膜通過(guò)等離子體CVD法來(lái)形成。在樣品7和樣品8中，柵極絕緣膜具有30nm的厚度，而在樣品9中，柵極絕緣膜具有15nm的厚度。

此外，在柵極絕緣膜63之上，通過(guò)濺射法形成了15nm厚的氮化鉭膜，并且然后通過(guò)濺射法形成了135nm厚的鎢膜。然后，通過(guò)光刻工藝來(lái)形成掩模，然后利用該掩模對(duì)鎢膜和氮化鉭膜進(jìn)行干法蝕刻以形成柵電極65，并且然后去除該掩模。

在這種情況下，作為絕緣膜69，厚度為300nm的氧氮化硅膜通過(guò)等離子體CVD法來(lái)形成。

然后，雖然沒(méi)有示出，但是通過(guò)光刻工藝在絕緣膜69之上形成掩模并且利用該掩模來(lái)蝕刻絕緣膜69的一部分以形成接觸孔。此時(shí)，對(duì)柵極絕緣膜63和絕緣膜69進(jìn)行干法蝕刻以形成接觸孔，在所述接觸孔中露出了電極對(duì)61和柵電極65。

然后，形成與電極對(duì)61和柵電極65連接的布線。

在此，50nm厚的鈦膜、100nm厚的鋁膜以及5nm厚的鈦膜通過(guò)濺射法依次形成于絕緣膜69之上。然后，通過(guò)光刻工藝來(lái)形成掩模并且利用該掩模對(duì)鈦膜、鋁膜和鈦膜進(jìn)行干法蝕刻以形成布線，然后去除該掩模。

然后，在具有氮?dú)鈿夥盏碾姞t中于250℃加熱樣品并且保持1小時(shí)。

通過(guò)上述步驟，形成了晶體管。然后，測(cè)量在樣品7到9中形成的晶體管的電特性。25個(gè)點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果全部被示出。溝道長(zhǎng)度L是3μm，而溝道寬度W是10μm。

圖11A、11B和11C分別示出了在樣品7、樣品8和樣品9中形成的晶體管的電特性。曲線221、225和229是在將0.1V的漏電壓施加于每個(gè)晶體管時(shí)的電流-電壓曲線，而曲線223、227和231是在將3V的漏電壓施加于每個(gè)晶體管時(shí)的電流-電壓曲線。

圖11A所示的電流-電壓曲線展現(xiàn)出了高的通/斷比并且獲得了開(kāi)關(guān)特性，然而圖11B和11C所示的電流-電壓曲線沒(méi)有展現(xiàn)出通/斷比并且沒(méi)有獲得開(kāi)關(guān)特性。

根據(jù)示例1中的TDS分析結(jié)果，如針對(duì)樣品2所示出的，即使當(dāng)熱處理在其中氧化物絕緣膜的表面以氧化物半導(dǎo)體膜覆蓋的情況下執(zhí)行時(shí)，能夠通過(guò)熱處理解除吸附的在氧化物絕緣膜中所含有的氧量也并沒(méi)有減少那么多，并且因而幾乎不發(fā)生氧釋放。另一方面，對(duì)于樣品4和樣品6，熱處理在氧化物絕緣膜暴露的情況下執(zhí)行，并且因而氧被釋放出來(lái)。

基于以上描述，在與樣品2的熱處理時(shí)刻相同的時(shí)刻受到熱處理的示例2的樣品7中，在氧化物絕緣膜中所含有的一部分氧通過(guò)熱處理擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜中，并且抑制了氧向外釋放，從而減少了在氧化物半導(dǎo)體膜中的氧空位的數(shù)量。因此，使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管具有開(kāi)關(guān)特性。

另一方面，對(duì)于在與樣品4和樣品6的熱處理時(shí)刻相同的時(shí)刻受到熱處理的示例2的樣品8和樣品9，在氧化物絕緣膜中所含有的一部分氧通過(guò)熱處理釋放出來(lái)，從而擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜中的氧量是小的，并且存在許多用作載流子源的氧空位。因此，氧化物半導(dǎo)體膜具有n型導(dǎo)電性，并且因而使用該氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管不具有開(kāi)關(guān)特性。

基于以上描述，熱處理在一部分氧通過(guò)熱處理從其中解除吸附的氧化物絕緣膜的表面覆蓋有氧化物半導(dǎo)體膜的情況下執(zhí)行，然后執(zhí)行使氧化物半導(dǎo)體膜成為預(yù)定的形狀的蝕刻，并且形成柵極絕緣膜和柵電極，由此能夠提供具有足夠高的通/斷比、并且閾值電壓幾乎不移位至負(fù)側(cè)的晶體管。

本申請(qǐng)基于在2010年8月16日提交給日本專利局的日本專利申請(qǐng)No.2010-181832，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用，包含于此。