專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。另外，在本說(shuō)明書中半導(dǎo)體裝置是指能夠通過利用半導(dǎo)體特性而工作的所有裝置，因此電光裝置、半導(dǎo)體電路以及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
使用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成晶體管的技術(shù)受到關(guān)注。該晶體管被廣泛地應(yīng)用于如集成電路(IC)及圖像顯示裝置(顯示裝置)等的電子設(shè)備。作為可以應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜材料，硅類半導(dǎo)體材料被廣泛地周知。但是，作為其他材料，氧化物半導(dǎo)體受到關(guān)注。
例如，已經(jīng)公開了，作為晶體管的有源層使用電子載流子濃度低于IO1Vcm3的包含銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)的非晶氧化物的晶體管(參照專利文獻(xiàn)I)。[參考文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本專利申請(qǐng)公開2006-165528號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，當(dāng)在裝置制造工序中氧化物半導(dǎo)體中混入用于形成電子施主的氫或水時(shí)，有可能導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體的導(dǎo)電率變化。該現(xiàn)象導(dǎo)致使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性變動(dòng)。鑒于上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例的目的之一是使使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置具有穩(wěn)定的電特性，以實(shí)現(xiàn)高可靠性。至少在具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的制造工序中進(jìn)行氧摻雜處理。在具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的制造工序中，進(jìn)行利用熱處理的脫水化或脫氫化處理，并進(jìn)行氧摻雜處理。所公開的發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成第一絕緣膜；對(duì)第一絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理來(lái)對(duì)第一絕緣膜供給氧原子；在第一絕緣膜上形成源電極及漏電極以及與源電極及漏電極電連接的氧化物半導(dǎo)體膜；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理以去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氫原子；在氧化物半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜；以及在第二絕緣膜上的與氧化物半導(dǎo)體膜重疊的區(qū)域中形成柵電極。另外，所公開的發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成作為成分包含氧原子的第一絕緣膜；對(duì)第一絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理以對(duì)第一絕緣膜供給氧原子；在第一絕緣膜上形成源電極及漏電極以及與源電極及漏電極電連接的氧化物半導(dǎo)體膜；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理以去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氫原子；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行氧摻雜處理來(lái)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜供給氧原子；在氧化物半導(dǎo)體膜上形成作為成分包含氧原子的第二絕緣膜；以及在第二絕緣膜上的與氧化物半導(dǎo)體膜重疊的區(qū)域中形成柵電極。另外，所公開的發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成作為成分包含氧原子的第一絕緣膜；對(duì)第一絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理來(lái)對(duì)第一絕緣膜供給氧原子；在第一絕緣膜上形成源電極及漏電極以及與源電極及漏電極電連接的氧化物半導(dǎo)體膜；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理以去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氫原子；在氧化物半導(dǎo)體膜上形成作為成分包含氧原子的第二絕緣膜；對(duì)第二絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理以對(duì)第二絕緣膜供給氧原子；以及在第二絕緣膜上的與氧化物半導(dǎo)體膜重疊的區(qū)域中形成柵電極。在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，氧摻雜處理也可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜執(zhí)行，使得氧化物半導(dǎo)體膜包含的氧原子的比例超過氧化物半導(dǎo)體膜的化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的兩倍。另外，在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，有時(shí)形成包含氧化物半導(dǎo)體膜的成分元素的絕緣膜作為第一絕緣膜或第二絕緣膜?；蛘撸袝r(shí)形成包含氧化物半導(dǎo)體膜的成分元 素的絕緣膜以及包含與該絕緣膜的成分元素不同的元素的膜作為第一絕緣膜或第二絕緣膜。或者，有時(shí)形成包含氧化鎵的絕緣膜作為第一絕緣膜或第二絕緣膜。或者，有時(shí)形成包含氧化鎵的絕緣膜以及包含與氧化鎵不同的材料的膜作為第一絕緣膜或第二絕緣膜。注意，在本說(shuō)明書中，“氧化鎵”這一用語(yǔ)在沒有特殊說(shuō)明的情況下表示包括氧和鎵作為構(gòu)成元素，并不用來(lái)限定氧化鎵的狀態(tài)。例如，也可以將“含有氧化鎵的絕緣膜”讀為“含有氧和鎵的絕緣膜”。另外，在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，有時(shí)以覆蓋柵電極的方式形成包含氮的絕緣膜。像這樣，當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體膜的上方形成不包含氫或氫含量極少的氮化硅等的絕緣膜時(shí)，可以防止被添加到第一絕緣膜、第二絕緣膜及氧化物半導(dǎo)體膜中的至少一個(gè)中的氧放出到外部并可以防止從外部混入氫或水。從這一點(diǎn)上來(lái)看可以說(shuō)該含有氮的絕緣膜的
重要性較高。注意，上述“氧摻雜”是指將氧(至少包含氧自由基、氧原子、氧離子中的任一種)添加到塊中的處理。注意，“塊”這一用語(yǔ)是為了表明不僅將氧添加到薄膜的表面還將氧添加到薄膜的內(nèi)部。另外，“氧摻雜”包括將等離子體化的氧添加到塊中的“氧等離子體摻雜”。通過氧摻雜處理，氧化物半導(dǎo)體膜的膜中(塊中)、絕緣膜的膜中(塊中)、氧化物半導(dǎo)體膜與絕緣膜的界面中的至少一處以上存在超過化學(xué)計(jì)量比的含量的氧。氧的含量?jī)?yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的4倍，更優(yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的2倍。這里，超過化學(xué)計(jì)量比的氧過剩的氧化物是指例如在表示為InaGabZnciSidAl6MgfOg(a, b, c, d, e, f, g彡O)時(shí),滿足2g>3a+3b+2c+4d+3e+2f的氧化物。另外，通過氧摻雜處理添加的氧有可能存在于氧化物半導(dǎo)體的晶格間。另外，氧被添加以使得所添加的氧含量至少大于脫水化或脫氫化之后的氧化物半導(dǎo)體中的氫的含量。當(dāng)所添加的氧的含量多于氫時(shí)，氧擴(kuò)散且與成為不穩(wěn)定的原因的氫發(fā)生反應(yīng)而將氫固定(使之成為不可動(dòng)離子)。即，可以抑制可靠性的下降。另外，通過使氧過剩，可以在降低起因于氧缺損的閾值電壓Vth的不均勻的同時(shí)降低閾值電壓的偏移量Δ Vth0另外，更優(yōu)選氧化物半導(dǎo)體膜的膜中(塊中)、絕緣膜的膜中(塊中)、氧化物半導(dǎo)體膜與絕緣膜的界面中的至少兩處以上存在上述量的氧。另外，在沒有氧缺陷(氧缺損)的氧化物半導(dǎo)體中，只要包含與化學(xué)計(jì)量比一致的量的氧即可，但是為了確?？煽啃裕鐬榱艘种凭w管的閾值電壓的變動(dòng)，優(yōu)選使氧化物半導(dǎo)體包含超過化學(xué)計(jì)量比的量的氧。同樣地，在沒有缺陷(氧缺損)的氧化物半導(dǎo)體中，不需要使用氧過剩的絕緣膜作為基底膜，但是為了確保如抑制晶體管的閾值電壓的變動(dòng)等的可靠性，考慮到在氧化物半導(dǎo)體膜中可能產(chǎn)生氧缺損狀態(tài)的情況，優(yōu)選使用氧過剩的絕緣膜作為基底膜。在此，示出利用上述“氧等離子體摻雜”處理對(duì)塊中添加氧的樣子。注意，通常在對(duì)作為成分之一包含氧的氧化物半導(dǎo)體膜中進(jìn)行氧摻雜處理時(shí)，很難確認(rèn)氧濃度的增減。所以，這里使用硅片對(duì)氧摻雜處理的效果進(jìn)行了確認(rèn)。氧摻雜處理通過利用電感稱合等離子體(ICP :InductivelyCoupled Plasma)方式來(lái)進(jìn)行。其條件如下ICP功率為800W、 RF偏置功率為300W或0W、壓力為I. 5Pa、氧氣體流量為 75sccm、襯底溫度為 70°C。圖 15 表不根據(jù) SIMSCSecondary Ion MassSpectrometry 二次離子質(zhì)譜)分析的硅片的深度方向的氧濃度分布。在圖15中，縱軸表示氧濃度，橫軸表示距離硅片表面的深度。根據(jù)圖15可知當(dāng)RF偏置功率為OW時(shí)及當(dāng)RF偏置功率為300W時(shí)都可以確認(rèn)出氧的添加。另外，可以確認(rèn)出與RF偏置為OW的情況相比，當(dāng)RF偏置為300W時(shí)氧被添加到更深的深度中。接著，在圖I6A 和圖 I6B 中不出利用 STEM (ScanningTransmission ElectronMicroscopy ;掃描電子顯微鏡)對(duì)進(jìn)行氧摻雜處理之前的硅片與進(jìn)行了氧摻雜處理之后的硅片的截面進(jìn)行觀察的結(jié)果。圖16A是進(jìn)行氧摻雜處理之前的硅片的STEM圖像，圖16B是在RF偏置功率為300W的條件下進(jìn)行氧摻雜處理之后的硅片的STEM圖像。由圖16B可知通過進(jìn)行氧摻雜處理硅片中形成有氧高摻雜區(qū)域。如上所示，通過對(duì)硅片進(jìn)行氧摻雜，可以在硅片中添加氧。由此可以認(rèn)為，通過對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行氧摻雜可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜中添加氧。至于所公開的發(fā)明的一個(gè)方式的上述結(jié)構(gòu)的效果，按照下述考察就很容易理解。但是，以下說(shuō)明只不過是一個(gè)考察而已。當(dāng)對(duì)柵電極施加正電壓時(shí)，產(chǎn)生從氧化物半導(dǎo)體膜的柵電極一側(cè)到背溝道一側(cè)(與柵極絕緣膜相反一側(cè))的電場(chǎng)，由此存在于氧化物半導(dǎo)體膜中的具有正電荷的氫離子移動(dòng)到背溝道一側(cè)并蓄積在與絕緣膜的界面附近。由于正電荷從所蓄積的氫離子移動(dòng)到絕緣膜中的電荷俘獲中心(氫原子、水或污染物質(zhì)等)，所以在氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道一側(cè)蓄積有負(fù)電荷。也就是說(shuō)，在晶體管的背溝道一側(cè)發(fā)生寄生溝道，閾值電壓向負(fù)值一側(cè)偏移，從而晶體管趨于常通(normally-on)。如上所述，由于絕緣膜中的氫或水等的電荷俘獲中心捕獲正電荷而使正電荷移動(dòng)到絕緣膜中，導(dǎo)致晶體管的電特性變化，所以為了抑制晶體管的電特性的變動(dòng)，不使絕緣膜中存在上述電荷俘獲中心或者氫或水等的含量少尤為重要。所以，優(yōu)選利用沉積時(shí)的氫含量少的濺射法形成絕緣膜。由于利用濺射法形成的絕緣膜的膜中不存在電荷俘獲中心或電荷俘獲中心少，所以與利用CVD法等沉積的情況相比不容易發(fā)生正電荷的移動(dòng)。因此，可以抑制晶體管的閾值電壓的偏移，并可以使晶體管成為常關(guān)閉(normally-off)型。
另外，在頂柵型的晶體管中，通過在成為基底的絕緣膜上形成氧化物半導(dǎo)體膜并且然后對(duì)其進(jìn)行熱處理，可以在去除包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的水或氫的同時(shí)去除包含在絕緣膜中的水或氫。因此，在絕緣膜中，捕獲由氧化半導(dǎo)體膜移動(dòng)而來(lái)的正電荷的電荷俘獲中心很少。像這樣，由于用來(lái)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行脫水化或脫氫化的熱處理不僅對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行，還對(duì)存在于氧化物半導(dǎo)體 膜的下層的絕緣膜進(jìn)行，所以在頂柵型晶體管中，也可以利用諸如等離子體CVD法等的CVD法形成成為基底的絕緣膜。另外，當(dāng)對(duì)柵電極施加負(fù)電壓時(shí)，產(chǎn)生從背溝道一側(cè)到柵電極一側(cè)的電場(chǎng)，由此存在于氧化物半導(dǎo)體膜中的氫離子移動(dòng)到柵極絕緣膜一側(cè)并蓄積在與柵極絕緣膜的界面附近。由此，晶體管的閾值電壓向負(fù)值一側(cè)偏移。另外，當(dāng)電壓保持在OV時(shí)，從電荷俘獲中心正電荷被釋放，晶體管的閾值電壓向正值一側(cè)偏移而回到初始狀態(tài)，或者有時(shí)與初始狀態(tài)相比進(jìn)一步向正值一側(cè)偏移。該現(xiàn)象說(shuō)明氧化物半導(dǎo)體膜中存在容易移動(dòng)的離子，并可以認(rèn)為最小原子的氫成為最容易移動(dòng)的離子。另外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜吸收光時(shí)，由于光能氧化物半導(dǎo)體膜中的金屬元素(M)與氫原子(H)間的鍵合(也稱為M-H鍵)斷開。注意，波長(zhǎng)為400nm左右的光能和金屬元素與氫原子間的鍵合能相同或大致相同。當(dāng)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜中的金屬元素與氫原子間的鍵合斷開的晶體管施加負(fù)柵極偏壓時(shí)，從金屬元素脫離的氫離子被引到柵極一側(cè)，因此電荷分布發(fā)生變化，晶體管的閾值電壓向負(fù)值一側(cè)偏移而晶體管趨于常通。另外，當(dāng)停止施加電壓時(shí)，因?yàn)閷?duì)晶體管的光照射和負(fù)柵極偏壓的施加而移動(dòng)到柵極絕緣膜界面的氫離子回到初始狀態(tài)。該現(xiàn)象被認(rèn)為是氧化物半導(dǎo)體膜中的離子移動(dòng)的典型例子。作為對(duì)于這種因電壓施加導(dǎo)致的電特性的變動(dòng)(BT退化)或因光照射導(dǎo)致的電特性的變動(dòng)(光退化)的對(duì)策，最重要的是，從氧化物半導(dǎo)體膜徹底去除氫原子或水等包含氫原子的雜質(zhì)，來(lái)使氧化物半導(dǎo)體膜高純度化。當(dāng)電荷密度為I X IO15CnT3，或單位面積的電荷為IXlOicicnT2時(shí)，該電荷不對(duì)晶體管的特性造成影響，或者即使有影響也是極小的。因此，電荷密度優(yōu)選為IXlO15cnT3以下。當(dāng)假設(shè)氧化物半導(dǎo)體膜中包含的氫的10%的氫在氧化物半導(dǎo)體膜中移動(dòng)時(shí)，優(yōu)選氫濃度為IXlO16Cnr3以下。并且，為了防止在完成裝置后氫從外部侵入，優(yōu)選使用利用濺射法形成的氮化硅膜作為鈍化膜覆蓋晶體管。并且，通過相對(duì)于包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的氫摻雜過剩的氧(使得(氫原子數(shù)) (氧自由基數(shù))或(氧離子數(shù)))，也可以從氧化物半導(dǎo)體膜中去除氫或水。具體來(lái)說(shuō)，利用射頻波(RF)使氧等離子體化，并加大襯底偏壓，將氧自由基、氧離子摻雜或添加到襯底上的氧化物半導(dǎo)體膜中，以使氧化物半導(dǎo)體膜中的氧多于氫。由于氧的電負(fù)性為3. O而高于電負(fù)性為2. O左右的氧化物半導(dǎo)體膜中的金屬(Zn、Ga、In)，因此，通過與氫相比包含過剩的氧，奪取M-H基中的氫而形成OH基。另外，該OH基也可能與M鍵合而形成M-O-H基。另外，優(yōu)選以與化學(xué)計(jì)量比相比氧化物半導(dǎo)體膜的氧含量過剩的方式進(jìn)行氧摻雜。例如，當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜使用In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，優(yōu)選通過氧摻雜等使氧的比率為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的2倍。例如，當(dāng)將In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體的單晶的化學(xué)計(jì)量比設(shè)定為In:Ga:Zn:0=l: 1:1:4時(shí),在其組成以InGaZnOx表示的氧化物半導(dǎo)體膜中，更優(yōu)選X超過4且小于8。由此，氧化物半導(dǎo)體膜中氧含量大于氫含量。由于光能或BT應(yīng)力，氫從M-H基脫離而成為退化的原因，但是，在通過上述摻雜注入氧的情況下，所注入的氧與氫離子鍵合而成為OH基。由于該OH基的鍵合能較大，因此即使對(duì)晶體管進(jìn)行光照射或施加BT應(yīng)力也不放出氫離子，而且，由于其質(zhì)量也比氫離子大，所以不容易在氧化物半導(dǎo)體膜中移動(dòng)。因此，通過氧摻雜而形成的OH基不會(huì)成為晶體管退化的原因，或可以降低退化的原因。另外，已經(jīng)確認(rèn)到如下傾向，即氧化物半導(dǎo)體膜的膜厚度越厚，晶體管的閾值電壓越不均勻?？梢酝茰y(cè)這是由于如下緣故氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺損是閾值電壓變動(dòng)的一個(gè)原因，而氧化物半導(dǎo)體膜的厚度越厚該氧缺損越多。在根據(jù)所公開的發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管中，對(duì)絕緣膜或氧化物半導(dǎo)體膜摻雜氧的工序不僅能夠去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氫或水，而且能夠填補(bǔ)膜中的氧缺損。由此，根據(jù)所公開的發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管可以抑制閾值電壓的不均勻。另外，可以?shī)A著氧化物半導(dǎo)體膜設(shè)置包含與氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同成分的金 屬氧化物膜，這也對(duì)防止電特性的變動(dòng)是很有效的。作為包含與氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同成分的金屬氧化物膜，具體來(lái)說(shuō)，優(yōu)選使用包含從氧化物半導(dǎo)體膜的構(gòu)成元素中選擇的一種或多種的膜。這種材料與氧化物半導(dǎo)體膜的搭配良好，通過夾著氧化物半導(dǎo)體膜設(shè)置該金屬氧化物膜，可以保持金屬氧化物膜與氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面的良好狀態(tài)。也就是說(shuō)，通過設(shè)置使用上述材料的金屬氧化物膜作為與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜，可以抑制或防止氫離子蓄積在該金屬氧化物膜與氧化物半導(dǎo)體膜的界面及其附近。從而，與夾著氧化物半導(dǎo)體膜設(shè)置如氧化硅膜等的包含與氧化物半導(dǎo)體膜不同的成分的絕緣膜的情況相比，可以充分降低影響晶體管的閾值電壓的氧化物半導(dǎo)體膜界面的氫濃度。另外，作為該金屬氧化物膜，優(yōu)選使用氧化鎵膜。氧化鎵的帶隙(Eg)較大，因此通過以氧化鎵膜夾著氧化物半導(dǎo)體膜，在氧化物半導(dǎo)體膜與金屬氧化物膜的界面形成有能壘，該能壘妨礙該界面的載流子的移動(dòng)。因此，載流子不從氧化物半導(dǎo)體膜移動(dòng)到金屬氧化物膜，而在氧化物半導(dǎo)體膜中移動(dòng)。另一方面，氫離子穿過氧化物半導(dǎo)體膜與金屬氧化物膜的界面，蓄積在金屬氧化物膜與絕緣膜的界面附近。即使氫離子蓄積在與絕緣膜的界面附近，由于用作金屬氧化物膜的氧化鎵膜中不形成有可能發(fā)生載流子流動(dòng)的寄生溝道，所以不會(huì)影響到晶體管的閾值電壓或者影響極小。另外，在使氧化鎵與In-Ga-Zn-O類材料接觸時(shí)，能壘在導(dǎo)帶一側(cè)為O. 8eV左右而在價(jià)帶一側(cè)為O. 9eV左右。如上所述，根據(jù)所公開的本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管的技術(shù)思想在于通過氧摻雜處理至少增大與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜中、氧化物半導(dǎo)體膜中和這些膜的界面附近中的一處的氧含量。當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜使用包含In的氧化物半導(dǎo)體材料時(shí)，由于In與氧的鍵合力較弱，所以當(dāng)與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜中含有如硅等的與氧的鍵合力強(qiáng)的材料時(shí)，由于熱處理氧化物半導(dǎo)體膜中的氧被抽出而有可能在氧化物半導(dǎo)體膜的界面附近形成氧缺損。但是，根據(jù)所公開的本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管，通過對(duì)接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的絕緣膜供給過剩的氧，可以抑制因氧被從氧化物半導(dǎo)體膜中抽出而導(dǎo)致的氧缺損的形成。這里，在晶體管的制造工序中，在進(jìn)行了氧摻雜處理之后，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜或與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜所包含的與化學(xué)計(jì)量比相比過剩的氧量在各層中彼此不同。在過剩的氧量不同的狀態(tài)下，可以認(rèn)為各層的氧的化學(xué)勢(shì)不同，該化學(xué)勢(shì)的不同通過晶體管的制造工序中的熱處理等而達(dá)到平衡狀態(tài)或者基本平衡狀態(tài)。所以，在對(duì)絕緣膜進(jìn)行了氧摻雜處理之后優(yōu)選進(jìn)行熱處理。通過氧摻雜處理之后的熱處理，使供給到絕緣膜中的過剩的氧擴(kuò)散 ，由此可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜供給充分量的氧。下面對(duì)平衡狀態(tài)下的氧分布進(jìn)行分析。在某一溫度T、壓力P下的平衡狀態(tài)是指全體系的吉布斯(Gibbs)自由能G最小的狀態(tài)，并可以由如下式(I)表示。[式I]G(Na, Nb, Nc,-,T, P)=G(1) (Na, Nb, Nc, ...，T, P) +G⑵(Na, Nb, Nc, ...，T, P) +G(3) (Na, Nb, Nc, ...，T, P)____ (I)在式(I)中，G(1)、G⑵、G(3)表示各層的吉布斯自由能。另外，Na、Nb、N。表示粒子數(shù)，a、b、c表示粒子的種類。粒子a從i層向j層移動(dòng)時(shí)，吉布斯自由能的變化如下面的式(2)所示那樣。[式2]
^ ac(f) r(0 dGu、
「00521 犯=—·-— +-~δΝα
L」SN。 dNf■ ■ ■ ■ ( 2 )這里，在式(2)中SG為O或滿足下面的式(3)時(shí)，體系成為平衡狀態(tài)。[式3]
dG(i> _ dGu)-^m-^ω■ ■ ■ ■ ( 3 )吉布斯自由能的粒子數(shù)微分相當(dāng)于化學(xué)勢(shì)，因此，在平衡狀態(tài)下，所有層中的粒子的化學(xué)勢(shì)彼此相等。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)與氧化物半導(dǎo)體膜相比，接觸于該氧化物半導(dǎo)體膜的絕緣膜包含過剩的氧時(shí)，氧化物半導(dǎo)體膜中的氧的化學(xué)勢(shì)相對(duì)小，而絕緣膜中的氧的化學(xué)勢(shì)相對(duì)大。并且，通過在晶體管的制造工序中進(jìn)行熱處理，整個(gè)體系(這里，是氧化物半導(dǎo)體膜和與其接觸的絕緣膜)的溫度充分提高，當(dāng)在層內(nèi)及層間原子開始擴(kuò)散時(shí)，氧以化學(xué)勢(shì)成為相同的方式移動(dòng)。也就是說(shuō)，當(dāng)絕緣膜的氧移動(dòng)到氧化物半導(dǎo)體膜中時(shí)，絕緣膜的化學(xué)勢(shì)減小而氧化物半導(dǎo)體膜的化學(xué)勢(shì)增大。由此，通過氧摻雜處理供給到氧化物半導(dǎo)體膜中的過剩的氧，通過之后的熱處理而擴(kuò)散并被供給到絕緣膜(包括界面)中，從而使體系內(nèi)的化學(xué)勢(shì)成為平衡狀態(tài)。因此，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜存在大量過剩的氧時(shí)，也可能使與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜(包括界面)變?yōu)檠踹^剩。由此，可以說(shuō)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜中供給足夠補(bǔ)償絕緣膜或與絕緣膜之間的界面的氧不足缺陷的量(補(bǔ)償氧不足缺陷還有剩余的過剩的量)的氧，有重要的意義。具有經(jīng)過利用熱處理的脫水化或脫氫化處理及利用對(duì)絕緣膜的氧摻雜處理而含有過剩的氧的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管，在偏壓-溫度(BT )試驗(yàn)前后的晶體管的閾值電壓的變化量得到降低，從而可以實(shí)現(xiàn)具有穩(wěn)定的電特性且可靠性高的晶體管。此外，根據(jù)所公開的發(fā)明的一個(gè)方式可以制造各種各樣的具有電特性良好且可靠性高的晶體管的半導(dǎo)體裝置。


在附圖中圖IA至圖IC是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖2A至圖2G是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式的圖；圖3A至圖3D是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖4A至圖4F是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式的圖； 圖5A至圖5C是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式的圖；圖6A至圖6F是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式的圖；圖7A至圖7C分別是半導(dǎo)體裝置的截面圖、俯視圖及電路圖；圖8A至圖8C每個(gè)是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖9是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖10是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖11是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖12A和圖12B是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的圖；圖13A和圖13B是表示電子設(shè)備的圖；圖14A至圖14F是表示電子設(shè)備的圖；圖15是示出進(jìn)行了氧摻雜的硅片的SMS測(cè)試結(jié)果的圖；圖16A和圖16B是說(shuō)明截面STEM圖像的圖；以及圖17A和圖17B是等離子體裝置的俯視圖以及截面圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本說(shuō)明書所公開的發(fā)明的實(shí)施方式。但是，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)，就是本說(shuō)明書所公開的發(fā)明的方式及詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式而不局限于以下說(shuō)明。并且，本說(shuō)明書所公開的發(fā)明不應(yīng)被看作僅限定于以下實(shí)施方式的描述內(nèi)容。另外，本說(shuō)明書中使用的“第一”、“第二”、“第三”等序數(shù)詞用來(lái)避免構(gòu)成要素的混同，而不是用來(lái)在數(shù)目方面上進(jìn)行限定的。實(shí)施方式I在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)DIA至圖1C、圖2A至圖2G以及圖3A至圖3D對(duì)半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明?！窗雽?dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例〉圖IA至圖IC示出晶體管120的結(jié)構(gòu)例。在此，圖IA是平面圖，而圖IB及圖IC分別是沿著圖IA中的A-B截面及C-D截面的截面圖。注意，在圖IA中為了避免復(fù)雜，而省略晶體管120的構(gòu)成要素的一部分(例如，柵極絕緣膜110)。圖IA至圖IC所示的晶體管120包括襯底100上的絕緣膜102 ;源電極104a ;漏電極104b ;氧化物半導(dǎo)體膜108 ;柵極絕緣膜110 ;柵電極112。在圖IA至圖IC所示的晶體管120中，絕緣膜102是被進(jìn)行了氧摻雜處理的絕緣膜。通過對(duì)絕緣膜102進(jìn)行氧摻雜處理，可以實(shí)現(xiàn)可靠性高的晶體管120。〈半導(dǎo)體裝置的制造工序例〉以下，參照?qǐng)D2A至圖2G對(duì)圖IA至圖IC所示的半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。首先，在襯底100上形成絕緣膜102 (參照?qǐng)D2A)。雖然對(duì)襯底100的材質(zhì)沒有很大的限制，但是至少需要具有能夠承受后面的熱處理程度的耐熱性。例如，襯底100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，作為襯底100，也可以應(yīng)用硅或碳化硅等的單晶半導(dǎo)體襯底、多晶半導(dǎo)體襯底、硅鍺等的化合物半導(dǎo)體襯底、SOI襯底等，并且也可以使用在這些襯底上設(shè)置有半導(dǎo)體元件的襯
。另外，作為襯底100，也可以使用柔性襯底。在柔性襯底上設(shè)置晶體管時(shí)，既可以在柔性襯底上直接形成晶體管，又可以在其他襯底上形成晶體管之后，剝離其并轉(zhuǎn)置到柔性襯底。注意，為了剝離晶體管并轉(zhuǎn)置到柔性襯底，優(yōu)選在上述其他襯底與晶體管之間形成剝 尚層O絕緣膜102是用作基底的絕緣膜。具體而言，作為絕緣膜102使用氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鎵、這些的混合材料等即可。另外，絕緣膜102既可以采用包含上述材料的絕緣膜的單層結(jié)構(gòu)，又可以采用疊層結(jié)構(gòu)。對(duì)絕緣膜102的制造方法沒有特別的限制。例如，可以利用諸如等離子體CVD法或?yàn)R射法等的沉積方法形成絕緣膜102。此外，從氫或水等不容易混入這一點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選利用濺射法。另外，作為絕緣膜102，特別優(yōu)選使用包含與后面形成的氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分的絕緣材料。這是因?yàn)?，這種材料與氧化物半導(dǎo)體膜的搭配良好，由此通過將其用作絕緣膜102，可以保持與氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面的良好狀態(tài)。這里，“與氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分”是指包含選自氧化物半導(dǎo)體膜的構(gòu)成元素中的一種或多種元素。例如，在氧化物半導(dǎo)體膜由In-Ga-Zn-O類的氧化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的情況下，作為包含與其相同成分的絕緣材料，可以舉出氧化鎵等。另外，在利用疊層結(jié)構(gòu)的絕緣膜102的情況下，更優(yōu)選采用包括與氧化物半導(dǎo)體膜相同成分的絕緣材料的膜(以下稱為“膜a”)和包含與該膜a的成分材料不同的材料的膜(以下稱為“膜b”)的疊層結(jié)構(gòu)。原因如下。當(dāng)絕緣膜102具有從氧化物半導(dǎo)體膜一側(cè)按順序?qū)盈B膜a和膜b的結(jié)構(gòu)時(shí)，電荷優(yōu)先被膜a和膜b的界面俘獲(與氧化物半導(dǎo)體膜與膜a之間的界面相比)，因此，可以充分抑制氧化物半導(dǎo)體膜界面的電荷俘獲，從而可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。另外，作為上述疊層結(jié)構(gòu)，可以使用氧化鎵膜和氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)、氧化鎵膜和氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)等。接著，對(duì)絕緣膜102進(jìn)行利用氧180的處理(也稱為氧摻雜處理或氧等離子體摻雜處理)(參照?qǐng)D2B)。氧180中至少包含氧自由基、氧原子及氧離子中的一種。通過對(duì)絕緣膜102進(jìn)行氧摻雜處理，可以使在絕緣膜102中含有氧，并且在后面形成的氧化物半導(dǎo)體膜108中、氧化物半導(dǎo)體膜108界面附近或在氧化物半導(dǎo)體膜108中及該界面附近含有氧。在此情況下，將絕緣膜102中的氧的含量設(shè)定為超過絕緣膜102的化學(xué)計(jì)量比的程度，優(yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的4倍，更優(yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的2倍?；蛘?，當(dāng)絕緣膜102的材料為單晶時(shí)且單晶中的氧量為Y的話，可以將絕緣膜102中的氧含量設(shè)定為超過Y的程度，優(yōu)選為超過Y且小于4Y。或者，當(dāng)以不進(jìn)行氧摻雜處理時(shí)的絕緣膜中的氧量Z為基準(zhǔn)時(shí)，可以將絕緣膜102中的氧含量設(shè)定為超過Z的程度，優(yōu)選為超過Z且小于4Z。 例如，在使用組成為GaOx (x>0)表示的氧化鎵的情況下，由于單晶的氧化鎵是Ga2O3，所以可以將X設(shè)定為超過I. 5且小于6 (即氧含量超過Ga的I. 5倍且小于6倍)。此夕卜，例如在使用組成為SiOx (x>0)表示的氧化硅的情況下，當(dāng)采用SiO2 (即O是Si的2倍)時(shí)，可以將X設(shè)定為超過2且小于8 (即超過Si的2倍且小于8倍)。注意，只要在絕緣膜的一部分(包括其界面)存在有這樣的氧過剩區(qū)域即可。此外，在氧化物半導(dǎo)體膜中，氧是主要成分材料之一。因此，難以通過諸如SMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy :二次離子質(zhì)譜分析技術(shù))等的方法準(zhǔn)確估計(jì)氧化物半導(dǎo)體膜中的氧濃度。也就是說(shuō)，難以判斷是否有意地對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜添加氧。另外，氧有O17和O18等同位素，并且，一般認(rèn)為在自然界的O17和O18的存在比率分別是氧原子整體的O. 038%和O. 2%左右。也就是說(shuō)，在氧化物半導(dǎo)體膜中的上述同位素的濃度為通過SIMS等的方法可估計(jì)的程度，因此通過測(cè)量這些同位素的濃度，有時(shí)可以進(jìn)一步準(zhǔn)確地估計(jì)氧化物半導(dǎo)體膜中的氧濃度。由此，可以通過測(cè)量這些同位素的濃度判斷是否有意地對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜添加氧。例如，當(dāng)以O(shè)18的濃度為基準(zhǔn)時(shí)，在氧化物半導(dǎo)體膜中，添加有氧的區(qū)域中的氧同位素的濃度Dl (018)和不添加有氧的區(qū)域中的氧同位素的濃度D2 (018)之間的關(guān)系為Dl(018) >D2 (O18)。另外，優(yōu)選對(duì)絕緣膜添加的氧180的至少一部分被供給到氧化物半導(dǎo)體之后在氧化物半導(dǎo)體中具有懸空鍵。這是由于通過具有懸空鍵，氧與可能殘留在膜中的氫鍵合，由此可以將氫固定化(非可動(dòng)離子化)的緣故。上述氧180可以利用等離子體產(chǎn)生裝置或臭氧產(chǎn)生裝置而產(chǎn)生。更具體來(lái)說(shuō)，例如，可以通過利用能夠?qū)Π雽?dǎo)體裝置進(jìn)行蝕刻處理的裝置或?qū)刮g劑掩模進(jìn)行灰化處理的裝置等產(chǎn)生氧180，并對(duì)絕緣膜102進(jìn)行處理。另外，為了更好地進(jìn)行氧添加，優(yōu)選對(duì)襯底施加電偏壓。接著，在絕緣膜102上形成用來(lái)形成源電極及漏電極(包括形成在與源電極及漏電極相同的層中的布線)的導(dǎo)電膜，對(duì)該導(dǎo)電膜進(jìn)行加工，形成源電極104a及漏電極104b(參照?qǐng)D2C)。注意，根據(jù)這里形成的源電極104a的邊緣與漏電極104b的邊緣之間的距離決定晶體管的溝道長(zhǎng)度L。作為用作源電極104a及漏電極104b的導(dǎo)電膜，例如有含有選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素的金屬膜或以任意上述元素為成分的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鑰膜、氮化鎢膜)等。另外，還可以使用在Al、Cu等的金屬膜的下側(cè)或上側(cè)的一方或雙方層疊Ti、Mo、W等的高熔點(diǎn)金屬膜或它們的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鑰膜、氮化鎢膜)的導(dǎo)電膜。此外，用于源電極104a及漏電極104b的導(dǎo)電膜也可以使用導(dǎo)電金屬氧化物形成。作為導(dǎo)電金屬氧化物，可以使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化銦氧化錫混合氧化物(縮寫為ITO)、氧化銦氧化鋅混合氧化物或使任意這些金屬氧化物材料包含氧化硅的材料?？梢酝ㄟ^使用抗蝕劑掩模的蝕刻對(duì)導(dǎo)電膜進(jìn)行加工。作為用于形成用于蝕刻的抗蝕劑掩模的曝光，可以使用紫外線、KrF激光或ArF激光等。另外，在當(dāng)溝道長(zhǎng)度L短于25nm時(shí)進(jìn)行曝光的情況下，例如使用波長(zhǎng)極短，即幾nm至幾十nm的超紫外線(Extreme Ultraviolet)進(jìn)行形成抗蝕劑掩模時(shí)的曝光即可。使用超紫外線的曝光的分辨率高且其聚焦深度也大。從而，可以使后面形成的晶體管的溝道長(zhǎng)度L微型化，而可以提高電路的工作速度。此外，也可以使用所謂多級(jí)灰度掩模形成的抗蝕劑掩模進(jìn)行蝕刻工序。由于使用多級(jí)灰度掩模形成的抗蝕劑掩模具有多種膜厚度，并且通過進(jìn)行灰化可以進(jìn)一步改變形狀，因此可以用于加工為不同圖案的多個(gè)蝕刻工序。由此，通過使用一個(gè)多級(jí)灰度掩模，可以形成至少對(duì)應(yīng)于兩種以上的不同圖案的抗蝕劑掩模。就是說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)工序的簡(jiǎn)化。接著，在絕緣膜102上形成與源電極104a及漏電極104b接觸的氧化物半導(dǎo)體膜， 對(duì)該氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行加工來(lái)形成島狀氧化物半導(dǎo)體膜106 (參照?qǐng)D2D)。氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選利用不容易混合氫或水等的方法形成。例如，可以利用濺射法等形成氧化物半導(dǎo)體膜。此外，氧化物半導(dǎo)體膜的厚度優(yōu)選為3nm以上且30nm以下。這是因?yàn)槿羰寡趸锇雽?dǎo)體膜的厚度過厚(例如，厚度為50nm以上)，則有晶體管成為常導(dǎo)通狀態(tài)的擔(dān)憂。作為用于氧化物半導(dǎo)體膜的材料，例如有含有銦的氧化物半導(dǎo)體材料、含有銦及鎵的氧化物半導(dǎo)體材料等。另外，作為用于氧化物半導(dǎo)體膜的材料，可以使用四元金屬氧化物，諸如In-Sn-Ga-Zn-O類材料；三元金屬氧化物,諸如In-Ga-Zn-O類材料、In-Sn-Zn-O類材料、In-Al-Zn-O類材料、Sn-Ga-Zn-O類材料、Al-Ga-Zn-O類材料、Sn-Al-Zn-O類材料；二元金屬氧化物，諸如In-Zn-O類材料、Sn-Zn-O類材料、Al-Zn-O類材料、Zn-Mg-O類材料、Sn-Mg-O類材料、In-Mg-O類材料、In-Ga-O類材料；或者單元金屬氧化物,諸如In-O類材料、Sn-O類材料、Zn-O類材料等。另外，也可以使上述材料包含氧化娃。在此,例如，In-Ga-Zn-O類材料是指具有銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)的氧化物膜，并對(duì)其組成比并沒有限制。另外，In-Ga-Zn-O類材料還可以包含In、Ga、Zn以外的元素。另外，氧化物半導(dǎo)體膜也可以使用以化學(xué)式InMO3 (ZnO)m (m>0)表示的材料的薄膜。在此，M表不選自Ga、Al、Mn和Co中的一種或多種金屬兀素。例如，作為M,有Ga、Ga及Al、Ga及Mn或Ga及Co等。在本實(shí)施方式中，通過濺射法并使用In-Ga-Zn-O類氧化物靶材形成氧化物半導(dǎo)體膜。作為In-Ga-Zn-O類氧化物靶材，例如可以使用具有In2O3 = Ga2O3: ZnO=I: I: I [摩爾數(shù)比]的組成比的氧化物靶材。注意，不局限于上述靶材的材料及組成。例如還可以使用具有In2O3:Ga203:ZnO=I: 1:2[摩爾數(shù)比]的組成比的氧化物革巴材。另外，當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體使用In-Zn-O類材料時(shí)，將所使用的靶材的組成比設(shè)定為原子數(shù)比為In:Zn=50:l至1:2 (換算為摩爾數(shù)比則為In2O3:Zn0=25:1至1:4)，優(yōu)選為In:Zn=20:l至1:1 (換算為摩爾數(shù)比則為In2O3 = ZnO=IO: I至2:1)，更優(yōu)選為ImZn=L 5:1至15:1 (換算為摩爾數(shù)比則為In203:Zn0=3:4至15:2)。例如，作為用于形成In-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體的靶材，當(dāng)原子數(shù)比為Ιη:Ζη:0=Χ:Υ:Ζ時(shí)，將其設(shè)定為Ζ>1. 5Χ+Υ。氧化物靶材的填充率為90%以上且100%以下，優(yōu)選為95%以上且99. 9%以下。通過使用高填充率的金屬氧化物靶材，可以使所形成的氧化物半導(dǎo)體膜成為致密的膜。作為沉積的氣氛，采用稀有氣體(典型的是氬)氣氛下、氧氣氛下或稀有氣體和氧的混合氣氛下等即可。另外，為了防止在氧化物半導(dǎo)體膜中混入氫、水、具有羥基的化合物或氫化物等，優(yōu)選采用使用充分去除了氫、水、具有羥基的化合物或氫化物等的含氫原子的雜質(zhì)的高純度氣體的氣氛。更具體而言，例如可以采用如下方法形成氧化物半導(dǎo)體膜。首先，在保持為減壓狀態(tài)的沉積室內(nèi)保持襯底100，并且將襯底溫度設(shè)定為100°C以上且600°C以下，優(yōu)選為200°C以上且400°C以下。通過邊加熱襯底100邊進(jìn)行沉積，可以降低在氧化物半導(dǎo)體膜中含有的雜質(zhì)濃度。另外，可以減輕由于濺射帶來(lái)的氧化物半導(dǎo)體 膜的損傷。接著，邊去除殘留在沉積室內(nèi)的水分邊引入充分去除了氫及水等的含氫原子的雜質(zhì)的高純度氣體并使用上述靶材在襯底100上形成氧化物半導(dǎo)體膜。為了去除殘留在沉積室內(nèi)的水分，作為排氣裝置，優(yōu)選使用吸附型真空泵，例如，低溫泵、離子泵、鈦升華泵等。另夕卜，作為排氣裝置，也可以使用配備有冷阱的渦輪分子泵。由于利用低溫泵進(jìn)行了排氣的沉積室中，如氫分子、水(H2O)等的包含氫原子的化合物(優(yōu)選還包括包含碳原子的化合物)等被去除，由此可以降低利用該沉積室形成的氧化物半導(dǎo)體膜中含有的雜質(zhì)濃度。作為沉積條件的一個(gè)例子，可以采用如下條件襯底與靶材之間的距離為IOOmm ；壓力為O. 6Pa ;直流(DC)功率為O. 5kff ;沉積氣氛為氧(氧流量比率為100%)氣氛。另外，當(dāng)使用脈沖直流電源時(shí)，可以減少沉積時(shí)產(chǎn)生的粉狀物質(zhì)(也稱為微粒、塵屑)，并且膜厚度不均勻也小，所以是優(yōu)選的。通過在氧化物半導(dǎo)體膜上形成所希望的形狀的掩模之后對(duì)該氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻可以進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體膜的加工。上述掩?？梢岳霉饪坦ば虻鹊姆椒ㄐ纬伞；蛘撸部梢岳脟娔ǖ鹊姆椒ㄐ纬裳谀?。此外，氧化物半導(dǎo)體膜的蝕刻可以采用干蝕刻或濕蝕刻。當(dāng)然，也可以組合上述蝕刻使用。然后，對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜106進(jìn)行熱處理，形成被高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜108(參照?qǐng)D2E)。通過該熱處理，可以去除氧化物半導(dǎo)體膜106中的氫(包括水及羥基)，氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)被重排，從而降低能隙中的缺陷能級(jí)。將上述熱處理的溫度設(shè)定為250°C以上且650°C以下，優(yōu)選為450°C以上且600°C以下。此外，上述熱處理的溫度優(yōu)選為低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。作為熱處理，例如，可以將被處理物放入使用電阻發(fā)熱體等的電爐中，并在氮?dú)夥障乱?50°C加熱I個(gè)小時(shí)。在此期間，不使氧化物半導(dǎo)體膜106接觸大氣以防止水或氫的混入。熱處理裝置不限于電爐，還可以使用利用被加熱的氣體等的介質(zhì)的熱傳導(dǎo)或熱福射來(lái)加熱被處理物的裝置。例如，可以使用諸如LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal 燈快速熱退火)裝置、GRTA (GasRapid Thermal Anneal :氣體快速熱退火)裝置等的RTA(RapidThermal Anneal :快速熱退火)裝置。LRTA裝置是通過從齒素?zé)?、金齒燈、氣弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈、或者高壓汞燈等的燈發(fā)射的光(電磁波)輻射來(lái)加熱被處理物的裝置。GRTA裝置是利用高溫氣體進(jìn)行熱處理的裝置。例如，作為上述熱處理，也可以進(jìn)行如下GRTA處理，即將被處理物引入到被加熱的惰性氣體氣氛中，進(jìn)行加熱幾分鐘，然后從該惰性氣體氣氛中抽出被處理物。通過使用GRTA處理，可以短時(shí)間進(jìn)行高溫?zé)崽幚?。另外，即使溫度條件超過被處理物的耐熱溫度，也可以應(yīng)用該方法。另外，在處理中，還可以將惰性氣體換為含有氧的氣體。這是因?yàn)槿缦戮壒释ㄟ^在含有氧的氣氛中進(jìn)行熱處理，可以降低由于氧缺損而引起的能隙中的缺陷能級(jí)。另外，作為惰性氣體氣氛，優(yōu)選采用以氮或稀有氣體(氦、氖、氬等)為主要成分且不含有水、氫等的氣氛。例如，優(yōu)選引入熱處理裝置中的氮或諸如氦、氖、氬等的稀有氣體的純度為6N (99. 9999%)以上，更優(yōu)選為7N (99. 99999% )以上(B卩，雜質(zhì)濃度為Ippm以下，優(yōu)選為O. Ippm以下)。總之，通過利用上述熱處理減少雜質(zhì)以形成i型(本征)氧化物半導(dǎo)體膜或基本i 型的氧化物半導(dǎo)體膜，可以實(shí)現(xiàn)具有極優(yōu)越的特性的晶體管。此外，由于上述熱處理具有去除氫或水等的效果，所以可以將該熱處理也稱為脫水化處理、脫氫化處理等。該脫水化處理、脫氫化處理例如也可以在將氧化物半導(dǎo)體膜加工為島狀之前等的時(shí)序進(jìn)行。另外，這樣的脫水化處理、脫氫化處理不局限于進(jìn)行一次，而也可以進(jìn)行多次。接著，形成與氧化物半導(dǎo)體膜108接觸且覆蓋源電極104a及漏電極104b的柵極絕緣膜Iio (參照?qǐng)D2F)。柵極絕緣膜110可以按與絕緣膜102同樣的方式形成。就是說(shuō)，柵極絕緣膜110可以使用氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鎵、這些材料的混合材料等形成。但是，考慮到用作晶體管的柵極絕緣膜的功能，也可以使用氧化鉿、氧化鉭、氧化釔、硅酸鉿(HfSixOy(x>0、y>0))、添加有氮的硅酸鉿(HfSixOy (x>0、y>0))、添加有氮的鋁酸鉿(HfAlxOy (x>0、y>0))等高介電常數(shù)材料用于柵極絕緣膜110。另外，也可以與絕緣膜102同樣地采用疊層結(jié)構(gòu)。在此情況下，更優(yōu)選采用包括與氧化物半導(dǎo)體膜相同成分的絕緣材料的膜(以下稱為“膜a”)和包含與該膜a的成分材料不同的材料的膜(以下稱為“膜b”)的疊層結(jié)構(gòu)。原因如下。通過柵極絕緣膜110采用從氧化物半導(dǎo)體膜一側(cè)按順序?qū)盈B膜a和膜b的結(jié)構(gòu)，電荷優(yōu)先被膜a和膜b的界面俘獲(與氧化物半導(dǎo)體膜和膜a的界面相比)，因此，可以充分抑制氧化物半導(dǎo)體膜界面的電荷俘獲，從而可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。另外，作為上述疊層結(jié)構(gòu)，可以使用氧化鎵膜和氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)、氧化鎵膜和氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)等。在形成上述柵極絕緣膜110之后，優(yōu)選進(jìn)行熱處理。將該熱處理的溫度設(shè)定為2500C以上且700°C以下，優(yōu)選為450°C以上且600°C以下或低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。上述熱處理可以在氮、氧、超干燥空氣(使用CRDS (cavityring-down laserspectroscopy :光腔衰蕩光譜法)方式的露點(diǎn)儀來(lái)測(cè)定時(shí)的水分量為20ppm (露點(diǎn)換算為-55°C)以下，優(yōu)選為Ippm以下，更優(yōu)選為IOppb以下的空氣)、或者稀有氣體(氬、氦等)的氣氛下進(jìn)行。但是，上述氮、氧、超干燥空氣、稀有氣體等的氣氛優(yōu)選包含盡可能少的雜質(zhì)水、氫等。此外，優(yōu)選將引入熱處理裝置中的氮、氧、稀有氣體的純度設(shè)定為6N(99. 9999%)以上(即，雜質(zhì)濃度為Ippm以下)，更優(yōu)選為7N (99. 99999%)以上(即，雜質(zhì)濃度為O. Ippm以下)。在根據(jù)本實(shí)施方式的上述熱處理中，在氧化物半導(dǎo)體膜108與柵極絕緣膜110彼此接觸的狀態(tài)下被加熱。因此，雖然由上述脫水化(或脫氫化)處理有可能減少氧，但可以向氧化物半導(dǎo)體膜108供應(yīng)氧。在這意思上也可以將該熱處理稱為加氧化。另外，以加氧化為目的的熱處理的時(shí)序只要在形成氧化物半導(dǎo)體膜108之后就沒有特別的限制。例如，也可以在形成柵電極之后進(jìn)行以加氧化為目的的熱處理?；蛘撸部梢栽谶M(jìn)行以脫水化等為目的的熱處理之后繼續(xù)進(jìn)行以加氧化為目的的熱處理，也可以將以脫水化等為目的的熱處理兼作以加氧化為目的的熱處理，也可以將以加氧化為目的的熱處理兼作以脫水化等為目的的熱處理。如上那樣，通過應(yīng)用以脫水化等為目的的熱處理以及氧摻雜處理或以加氧化為目的的熱處理，可以使氧化物半導(dǎo)體膜108盡量地不含有雜質(zhì)而實(shí)現(xiàn)高純度化。被高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜108中的源自施主的載流子極少(近于零)。 然后，形成柵電極112 (參照?qǐng)D2G)。柵電極112可以使用諸如鑰、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧等金屬材料或以該金屬材料為主要成分的合金材料形成。此外，柵電極112可以
為單層結(jié)構(gòu)或者疊層結(jié)構(gòu)。另外，在形成柵電極112之后，還可以形成絕緣膜。該絕緣膜例如可以使用氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鎵、這些材料的混合材料等形成。尤其是在作為絕緣膜使用氮化硅膜時(shí)，在可以防止所添加的氧放出到外部的同時(shí)，可以有效地抑制從外部氫等混入到氧化物半導(dǎo)體膜108中，因此是優(yōu)選的。此外，還可以形成與源電極104a或漏電極104b、柵電極112等連接的布線。通過上述工序形成晶體管120。注意，上述說(shuō)明是對(duì)絕緣膜102的整個(gè)表面進(jìn)行氧摻雜處理的例子，但是所公開的發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。例如，可以在形成源電極104a及漏電極104b之后進(jìn)行氧摻雜處理。此時(shí)，在絕緣膜102中會(huì)形成氧濃度高的區(qū)域及氧濃度低的區(qū)域。<半導(dǎo)體裝置的變形例>在圖3A至3D中，作為圖IA至圖IC所示的晶體管120的變形例示出晶體管130、晶體管140、晶體管150、晶體管160的截面圖。圖3A所示的晶體管130與晶體管120的共同點(diǎn)是包括絕緣膜102、源電極104a、漏電極104b、氧化物半導(dǎo)體膜108、柵極絕緣膜110、柵電極112。晶體管130與晶體管120的不同點(diǎn)是有沒有覆蓋上述構(gòu)成要素的絕緣膜114。就是說(shuō)，晶體管130具有絕緣膜114。其他構(gòu)成要素與圖IA至圖IC中的晶體管120同樣，所以詳細(xì)內(nèi)容可以參考關(guān)于圖IA至圖IC的記載。如圖2G所說(shuō)明那樣，絕緣膜114可以使用氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鎵或其混合材料等形成。尤其是在作為絕緣膜使用氮化硅膜時(shí)，在可以防止所添加的氧放出到外部的同時(shí)，可以有效地抑制從外部氫等混入到氧化物半導(dǎo)體膜108中，因此是優(yōu)選的。圖3B所示的晶體管140與圖IA至IC所示的晶體管120的共同點(diǎn)是包括上述各構(gòu)成要素。晶體管140與晶體管120的不同點(diǎn)是源電極104a及漏電極104b和氧化物半導(dǎo)體膜108的疊層順序。就是說(shuō)，在晶體管120中在形成氧化物半導(dǎo)體膜108之前先形成源電極104a及漏電極104b，而在晶體管140中在形成源電極104a及漏電極104b之前先形成氧化物半導(dǎo)體膜108。其他構(gòu)成要素與圖IA至IC同樣。注意，如晶體管130那樣，晶體管140也可以采用具有絕緣膜114的結(jié)構(gòu)。圖3C所示的晶體管150與圖IA至IC所示的晶體管120的共同點(diǎn)是包括上述各構(gòu)成要素。晶體管150與晶體管120的不同點(diǎn)是襯底100 —側(cè)的絕緣膜。就是說(shuō)，在晶體管150中具備絕緣膜102a和絕緣膜102b的疊層結(jié)構(gòu)。其他構(gòu)成要素與圖3B同樣。像這樣，通過采用絕緣膜102a和絕緣膜102b的疊層結(jié)構(gòu)，電荷優(yōu)先被絕緣膜102a與絕緣膜102b的界面俘獲，因此，可以充分抑制氧化物半導(dǎo)體膜108界面的電荷俘獲，從而可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。另外，優(yōu)選的是，作為絕緣膜102b使用包括與氧化物半導(dǎo)體膜108相同成分的絕 緣材料的膜，并且作為絕緣膜102a使用包含與絕緣膜102b的成分材料不同材料的膜。例如，在氧化物半導(dǎo)體膜108由In-Ga-Zn-O類的氧化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的情況下，作為包括與其相同成分的絕緣材料，可以舉出氧化鎵等。在此情況下，可以應(yīng)用氧化鎵膜和氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)、氧化鎵膜和氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)等。圖3D所示的晶體管160與圖IA至圖IC所示的晶體管120的共同點(diǎn)是包括上述各構(gòu)成要素。晶體管160與晶體管120的不同點(diǎn)是襯底100 —側(cè)的絕緣膜及柵極絕緣膜。就是說(shuō)，在晶體管160中具備絕緣膜102a和絕緣膜102b的疊層結(jié)構(gòu)，并具備柵極絕緣膜IlOa和柵極絕緣膜IlOb的疊層結(jié)構(gòu)。其他構(gòu)成要素與圖IA至圖IC同樣。像這樣，通過采用絕緣膜102a和絕緣膜102b的疊層結(jié)構(gòu)，并采用柵極絕緣膜IlOa和柵極絕緣膜IlOb的疊層結(jié)構(gòu)，絕緣膜102a與絕緣膜102b或柵極絕緣膜IlOa與柵極絕緣膜IlOb界面優(yōu)先地俘獲電荷，因此，可以充分抑制氧化物半導(dǎo)體膜108界面的電荷俘獲，從而可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。另外，優(yōu)選的是，作為絕緣膜102b和柵極絕緣膜IlOa (即，與氧化物半導(dǎo)體膜108接觸的絕緣膜)，使用包括與氧化物半導(dǎo)體膜108相同成分的絕緣材料的膜，并且作為絕緣膜102a和柵極絕緣膜110b，使用包含與絕緣膜102b、柵極絕緣膜IlOa的成分材料不同材料的膜。例如，在氧化物半導(dǎo)體膜108由In-Ga-Zn-O類的氧化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的情況下，作為包括與其相同成分的絕緣材料，可以舉出氧化鎵等。在此情況下，可以應(yīng)用氧化鎵膜和氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)、氧化鎵膜和氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)等。根據(jù)本實(shí)施方式的晶體管采用如下氧化物半導(dǎo)體膜即，通過進(jìn)行熱處理，從氧化物半導(dǎo)體排除諸如氫、水、羥基或氫化物(也稱為氫化合物)等的含氫原子的雜質(zhì)，且通過供應(yīng)在雜質(zhì)排除工序中有可能減少的氧，來(lái)實(shí)現(xiàn)高純度化及i型(本征)化的氧化物半導(dǎo)體膜。包括上述那樣被高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的閾值電壓等電特性變動(dòng)被抑制，由此該晶體管在電性能上穩(wěn)定。另外，當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜使用包含In的氧化物半導(dǎo)體材料時(shí)，由于In與氧的鍵合力較弱，當(dāng)與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜中含有如硅等的與氧的鍵合力強(qiáng)的材料時(shí)，由于熱處理氧化物半導(dǎo)體膜中的氧被抽出而有可能在氧化物半導(dǎo)體膜的界面附近形成氧缺損。但是，根據(jù)所公開的本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管，通過對(duì)接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的絕緣膜供給過剩的氧，可以抑制因氧被從氧化物半導(dǎo)體膜中抽出而導(dǎo)致的氧缺損的形成。尤其是，通過利用氧摻雜處理增大氧化物半導(dǎo)體膜中的氧含量，可以抑制由電偏壓應(yīng)力或熱應(yīng)力所引起的退化，并可以降低由光導(dǎo)致的退化。如上所述，根據(jù)所公開的發(fā)明的一個(gè)方式可以提供高可靠性的晶體管。本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合而使用。實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D4A至4F以及圖5A至5C對(duì)半導(dǎo)體裝置的制造方法的其他例子進(jìn)行說(shuō)明?！窗雽?dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例〉利用本實(shí)施方式的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式的晶體管 120同樣。就是說(shuō)，在該半導(dǎo)體裝置中包括襯底100上的絕緣膜102 ;源電極104a ;漏電極104b ;氧化物半導(dǎo)體膜108 ;柵極絕緣膜110 ;柵電極112 (參照?qǐng)DIA至圖1C)。如上述實(shí)施方式所說(shuō)明那樣，在晶體管120中，絕緣膜102是被進(jìn)行了氧摻雜處理的絕緣膜。再者，在本實(shí)施方式中，也對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜108及柵極絕緣膜110進(jìn)行氧摻雜處理。通過上述氧摻雜處理，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高可靠性的晶體管120。注意，與上述實(shí)施方式同樣，也可以制造結(jié)構(gòu)改變的晶體管(參照?qǐng)D3A至3D)。〈半導(dǎo)體裝置的制造工序例〉以下，參照?qǐng)D4A至4F以及圖5A至5C對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。首先，在襯底100上形成絕緣膜102 (參照?qǐng)D4A)。雖然對(duì)襯底100的材質(zhì)沒有很大的限制，但是至少需要具有能夠承受后面的熱處理程度的耐熱性。例如，襯底100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，作為襯底100，也可以應(yīng)用諸如硅或碳化硅等的單晶半導(dǎo)體襯底、多晶半導(dǎo)體襯底、諸如硅鍺等的化合物半導(dǎo)體襯底、SOI襯底等，并且也可以使用在這些襯底上設(shè)置有半導(dǎo)體元件的襯底。另外，作為襯底100，也可以使用柔性襯底。在柔性襯底上設(shè)置晶體管時(shí)，既可以在柔性襯底上直接形成晶體管，又可以在其他襯底上形成晶體管之后，剝離其并轉(zhuǎn)置到柔性襯底。注意，為了剝離晶體管并轉(zhuǎn)置到柔性襯底，優(yōu)選在上述其他襯底與晶體管之間形成剝
尚層O絕緣膜102是用作基底的絕緣膜。具體而言,作為絕緣膜102，可以使用氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鎵、這些的混合材料等。另外，絕緣膜102既可以采用包含上述材料的絕緣膜的單層結(jié)構(gòu)，又可以采用疊層結(jié)構(gòu)。對(duì)絕緣膜102的制造方法沒有特別的限制。例如，可以利用諸如等離子體CVD法或?yàn)R射法等的沉積方法形成絕緣膜102。此外，從氫或水等不容易混入這一點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選利用濺射法。另外，作為絕緣膜102，特別優(yōu)選使用包括與后面形成的氧化物半導(dǎo)體膜相同成分的絕緣材料。這是因?yàn)?，這種材料與氧化物半導(dǎo)體膜的搭配良好，由此通過將其用作絕緣膜102，可以保持與氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面的良好狀態(tài)。這里，“與氧化物半導(dǎo)體膜相同成分”是指包含選自氧化物半導(dǎo)體膜的構(gòu)成元素中的一種或多種元素。例如，在氧化物半導(dǎo)體膜由In-Ga-Zn-O類的氧化物半導(dǎo)體材料構(gòu)成的情況下，作為包括與其相同成分的絕緣材料，可以舉出氧化鎵等。另外，在利用疊層結(jié)構(gòu)的絕緣膜102的情況下，優(yōu)選采用包括與氧化物半導(dǎo)體膜相同成分的絕緣材料的膜(以下稱為“膜a”)和包含與該膜a的成分材料不同的材料的膜(以下稱為“膜b”)的疊層結(jié)構(gòu)。原因如下。通過絕緣膜102采用從氧化物半導(dǎo)體膜一側(cè)按順序?qū)盈B膜a和膜b的結(jié)構(gòu)，電荷優(yōu)先被膜a和膜b的界面俘獲(與氧化物半導(dǎo)體膜和膜a的界面相比)，因此，可以充分抑制氧化物半導(dǎo)體膜界面的電荷俘獲，從而可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。另外，作為上述疊層結(jié)構(gòu)，可以使用氧化鎵膜和氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)、氧化鎵膜和氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)等。接著，對(duì)絕緣膜102進(jìn)行利用氧180a的處理(也稱為氧摻雜處理或氧等離子體摻雜處理)(參照?qǐng)D4B)。在氧180a中至少包含氧自由基、氧原子和氧離子中的任意一種。通 過對(duì)絕緣膜102進(jìn)行氧摻雜處理，可以使在絕緣膜102中含有氧，并且在后面形成的氧化物 半導(dǎo)體膜108中、氧化物半導(dǎo)體膜108界面附近或在氧化物半導(dǎo)體膜108中及該界面附近含有氧。在此情況下，將絕緣膜102中的氧的含量設(shè)定為超過絕緣膜102的化學(xué)計(jì)量比的程度，優(yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的4倍，更優(yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的2倍?；蛘撸?dāng)以單晶絕緣膜材料中的氧量為Y時(shí)，可以將絕緣膜102的氧含量設(shè)定為超過Y的程度，優(yōu)選為超過Y且小于4Y。或者，當(dāng)以不進(jìn)行氧摻雜處理時(shí)的絕緣膜中的氧量Z為基準(zhǔn)時(shí)，可以將絕緣膜102中的氧含量設(shè)定為超過Z的程度，優(yōu)選為超過Z且小于4Z。例如，在使用組成由GaOx (x>0)表示的氧化鎵的情況下，由于單晶的氧化鎵是Ga2O3,所以可以將X設(shè)定為超過I. 5且小于6 (即氧的量超過Ga的I. 5倍且小于Ga的6倍)。注意，只要在絕緣膜的一部分存在有這樣的氧過剩區(qū)域即可。此外，例如在使用組成由SiOx (x>0)表示的氧化娃的情況下，當(dāng)采用SiO2 (即O是Si的2倍)時(shí),可以將X設(shè)定為超過2且小于8 (即氧的量超過Si的2倍且小于Si的8倍)。注意，只要在絕緣膜的一部分(包括界面)存在有這樣的氧過剩區(qū)域即可。另外，添加到絕緣膜的氧180a的至少一部分優(yōu)選在供應(yīng)到氧化物半導(dǎo)體之后在氧化物半導(dǎo)體中具有懸空鍵。這是因?yàn)?，具有懸空鍵可以與有可能殘留在膜中的氫鍵合而使氫固定化(非可動(dòng)離子化)的緣故。上述氧180a可以利用等離子體產(chǎn)生裝置或臭氧產(chǎn)生裝置而產(chǎn)生。更具體來(lái)說(shuō)，例如，可以通過利用能夠?qū)Π雽?dǎo)體裝置進(jìn)行蝕刻處理的裝置或?qū)刮g劑掩模進(jìn)行灰化處理的裝置等產(chǎn)生氧180a，并對(duì)絕緣膜102進(jìn)行處理。另外，為了更好地進(jìn)行氧添加，優(yōu)選對(duì)襯底施加電偏壓。接著，在絕緣膜102上形成用來(lái)形成源電極及漏電極(包括在與源電極及漏電極相同的層中形成的布線)的導(dǎo)電膜，對(duì)該導(dǎo)電膜進(jìn)行加工，形成源電極104a及漏電極104b(參照?qǐng)D4C)。注意，根據(jù)這里形成的源電極104a的邊緣與漏電極104b的邊緣之間的距離決定晶體管的溝道長(zhǎng)度L。作為用作源電極104a及漏電極104b的導(dǎo)電膜，例如有含有選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素的金屬膜或以上述元素為成分的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鑰膜、氮化鎢膜)等。另外，還可以使用在Al、Cu等的金屬膜的下側(cè)或上側(cè)的一方或雙方層疊Ti、Mo、W等的高熔點(diǎn)金屬膜或它們的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鑰膜、氮化鎢膜)的導(dǎo)電膜。此外，用于源電極104a及漏電極104b的導(dǎo)電膜也可以使用導(dǎo)電金屬氧化物形成。作為導(dǎo)電金屬氧化物，可以使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化銦氧化錫混合氧化物(縮寫為ΙΤ0)、氧化銦氧化鋅混合氧化物或使這些金屬氧化物材料包含氧化硅的材料?？梢酝ㄟ^使用抗蝕劑掩模的蝕刻對(duì)導(dǎo)電膜進(jìn)行加工。作為形成用于該蝕刻的抗蝕 劑掩模時(shí)的曝光，可以使用紫外線、KrF激光或ArF激光等。另外，在當(dāng)溝道長(zhǎng)度L短于25nm時(shí)進(jìn)行曝光的情況下，可以例如使用波長(zhǎng)極短，SP幾nm至幾十nm的超紫外線(ExtremeUltraviolet)進(jìn)行形成抗蝕劑掩模時(shí)的曝光。使用超紫外線的曝光的分辨率高且其聚焦深度也大。從而，可以使后面形成的晶體管的溝道長(zhǎng)度L微型化，而可以提高電路的工作速度。此外，也可以使用所謂多級(jí)灰度掩模形成的抗蝕劑掩模進(jìn)行蝕刻工序。由于使用多級(jí)灰度掩模形成的抗蝕劑掩模具有多種厚度，并且通過進(jìn)行灰化可以進(jìn)一步改變形狀，因此可以用于加工為不同圖案的多個(gè)蝕刻工序。由此，通過使用一個(gè)多級(jí)灰度掩模，可以形成至少對(duì)應(yīng)于兩種以上的不同圖案的抗蝕劑掩模。就是說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)工序的簡(jiǎn)化。接著，在絕緣膜102上形成與源電極104a及漏電極104b接觸的氧化物半導(dǎo)體膜，對(duì)該氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行加工來(lái)形成島狀氧化物半導(dǎo)體膜106 (參照?qǐng)D4D)。氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選利用不容易混合氫或水等的方法形成。例如，可以利用濺射法等形成氧化物半導(dǎo)體膜。此外，氧化物半導(dǎo)體膜的厚度優(yōu)選為3nm以上且30nm以下。這是因?yàn)槿羰寡趸锇雽?dǎo)體膜的厚度過厚(例如，厚度為50nm以上)，則有晶體管成為常導(dǎo)通狀態(tài)的擔(dān)憂。作為用于氧化物半導(dǎo)體膜的材料，可以使用四元金屬氧化物，諸如In-Sn-Ga-Zn-O類材料；三元金屬氧化物,諸如In-Ga-Zn-O類材料、In-Sn-Zn-O類材料、In-Al-Zn-O類材料、Sn-Ga-Zn-O類材料、Al-Ga-Zn-O類材料、Sn-Al-Zn-O類材料；二元金屬氧化物，諸如In-Zn-O類材料、Sn-Zn-O類材料、Al-Zn-O類材料、Zn-Mg-O類材料、Sn-Mg-O類材料、In-Mg-O類材料、In-Ga-O類材料；或者單元金屬氧化物,諸如In-O類材料、Sn-O類材料、Zn-O類材料等。另外，也可以使上述材料包含氧化娃。在此,例如，In-Ga-Zn-O類材料是指具有銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)的氧化物膜，并對(duì)其組成比并沒有限制。另外，In-Ga-Zn-O類材料還可以包含In、Ga、Zn以外的元素。另外，氧化物半導(dǎo)體膜也可以使用以化學(xué)式InMO3 (ZnO)m (m>0且m不是自然數(shù))表不的材料的薄膜。在此，M表不選自Ga、Al、Mn和Co中的一種或多種金屬兀素。例如,作為M，有Ga、Ga及Al、Ga及Mn或Ga及Co等。在本實(shí)施方式中，通過濺射法并使用In-Ga-Zn-O類氧化物靶材形成氧化物半導(dǎo)體膜。作為In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體沉積靶材，例如可以使用具有In2O3:Ga203: ZnO=I: I: I [摩爾數(shù)比]的組成比的氧化物祀材。注意，不局限于上述祀材的材料及組成。例如還可以使用具有In2O3 = Ga2O3:ZnO=I :1:2[摩爾數(shù)比]的組成比的氧化物靶材。氧化物靶材的填充率為90%以上且100%以下，優(yōu)選為95%以上且99. 9%以下。通過使用高填充率的金屬氧化物靶材，可以使所形成的氧化物半導(dǎo)體膜成為致密的膜。
作為沉積的氣氛，可以采用稀有氣體(典型的是氬)氣氛下、氧氣氛下或稀有氣體和氧的混合氣氛下等。另外，為了防止在氧化物半導(dǎo)體膜中混入氫、水、具有羥基的化合物或氫化物等，優(yōu)選采用使用充分去除了氫、水、具有羥基的化合物或氫化物等的含氫原子的雜質(zhì)的高純度氣體的氣氛。另外，在形成氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，有時(shí)絕緣膜102中的氧供應(yīng)到氧化物半導(dǎo)體膜中。像這樣，通過對(duì)絕緣膜102添加氧，可以形成充分添加有氧的氧化物半導(dǎo)體膜。更具體而言，例如可以采用如下方法形成氧化物半導(dǎo)體膜。首先，在保持為減壓狀態(tài)的沉積室內(nèi)保持襯底100，并且將襯底溫度設(shè)定為100°C以上且600°C以下，優(yōu)選為200°C以上且400°C以下。通過邊加熱襯底100邊進(jìn)行沉積，可以降低在氧化物半導(dǎo)體膜中含有的雜質(zhì)濃度。另外，可以減輕由于濺射帶來(lái)的損傷。接著，邊去除殘留在沉積室內(nèi)的水分邊引入充分去除了諸如氫及水等的含氫原子的雜質(zhì)的高純度氣體并使用上述靶材在襯底100上形成氧化物半導(dǎo)體膜。為了去除殘留在 沉積室內(nèi)的水分，作為排氣裝置，優(yōu)選使用吸附型真空泵，例如，低溫泵、離子泵、鈦升華泵等。另外，作為排氣裝置，也可以使用配備有冷阱的渦輪分子泵。由于利用低溫泵進(jìn)行了排氣的成膜室中，如氫分子、水(H2O)等的包含氫原子的化合物(優(yōu)選還包括包含碳原子的化合物)等被去除，由此可以降低利用該沉積室形成的氧化物半導(dǎo)體膜中含有的雜質(zhì)濃度。作為沉積條件的一個(gè)例子，可以采用如下條件襯底與靶材之間的距離為IOOmm ；壓力為O. 6Pa ;直流(DC)功率為O. 5kff ;沉積氣氛為氧(氧流量比率為100%)氣氛。另外，當(dāng)使用脈沖直流電源時(shí)，可以減少沉積時(shí)產(chǎn)生的粉狀物質(zhì)(也稱為微粒、塵屑)，并且膜厚度分布也變均勻，所以是優(yōu)選的。通過在氧化物半導(dǎo)體膜上形成所希望的形狀的掩模之后對(duì)該氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻可以進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體膜的加工。上述掩?？梢岳霉饪坦ば虻鹊姆椒ㄐ纬伞；蛘撸部梢岳脟娔ǖ鹊姆椒ㄐ纬裳谀?。此外，氧化物半導(dǎo)體膜的蝕刻可以采用干蝕刻或濕蝕刻。當(dāng)然，也可以組合上述蝕刻使用。然后，對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜106進(jìn)行熱處理，形成被高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜108(參照?qǐng)D4E)。通過該熱處理，可以去除氧化物半導(dǎo)體膜106中的氫(包括水及羥基)而重排氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)，從而降低能隙中的缺陷能級(jí)。此外，通過該熱處理，有時(shí)絕緣膜102中的氧供應(yīng)到氧化物半導(dǎo)體膜中。將上述熱處理的溫度設(shè)定為250°C以上且650°C以下，優(yōu)選為450°C以上且600°C以下或低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。作為熱處理，例如，可以將被處理物放入使用電阻發(fā)熱體等的電爐中，并在氮?dú)夥障乱?50°C加熱I個(gè)小時(shí)。在此期間，不使氧化物半導(dǎo)體膜106接觸大氣以防止水或氫的混入。熱處理裝置不限于電爐，還可以使用利用被加熱的氣體等的介質(zhì)的熱傳導(dǎo)或熱福射來(lái)加熱被處理物的裝置。例如，可以使用諸如GRTA (Gas Rapid Thermal Anneal :氣體快速熱退火)裝置、LRTA (LampRapid Thermal Anneal :燈快速熱退火)裝置等的RTA(RapidThermal Anneal :快速熱退火)裝置。LRTA裝置是通過從諸如齒素?zé)?、金齒燈、氣弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈、或者高壓汞燈等的燈發(fā)射的光(電磁波)輻射來(lái)加熱被處理物的裝置。GRTA裝置是利用高溫氣體進(jìn)行熱處理的裝置。
例如，作為上述熱處理，可以進(jìn)行如下GRTA處理，即將被處理物引入到被加熱的惰性氣體氣氛中，進(jìn)行加熱幾分鐘，然后從該惰性氣體氣氛中抽出被處理物。通過使用GRTA處理，可以短時(shí)間進(jìn)行高溫?zé)崽幚?。另外，即使溫度條件超過被處理物的耐熱溫度，也可以應(yīng)用該方法。另外，在處理中，還可以將惰性氣 體換為含有氧的氣體。這是因?yàn)槿缦戮壒释ㄟ^在含有氧的氣氛中進(jìn)行熱處理，可以降低由于氧缺損而引起的能隙中的缺陷能級(jí)數(shù)。另外，作為惰性氣體氣氛，優(yōu)選采用以氮或稀有氣體(氦、氖、氬等)為主要成分且不含有水、氫等的氣氛。例如，優(yōu)選引入熱處理裝置中的氮或諸如氦、氖、氬等的稀有氣體的純度為6N (99. 9999%)以上，更優(yōu)選為7N (99. 99999% )以上(B卩，雜質(zhì)濃度為Ippm以下，優(yōu)選為O. Ippm以下)?？傊ㄟ^利用上述熱處理減少雜質(zhì)以形成i型(本征)半導(dǎo)體或基本i型的氧化物半導(dǎo)體膜，可以實(shí)現(xiàn)具有極優(yōu)越的特性的晶體管。由于上述熱處理具有去除氫或水等的效果，所以可以將該熱處理也稱為脫水化處理、脫氫化處理等。該脫水化處理、脫氫化處理例如也可以在將氧化物半導(dǎo)體膜加工為島狀之前的時(shí)序進(jìn)行。另外，這樣的脫水化處理、脫氫化處理不局限于進(jìn)行一次，而也可以進(jìn)行多次。接著，對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜108進(jìn)行利用氧180b的處理(參照?qǐng)D4F)。在氧180b中至少包含氧自由基、氧原子和氧離子中的任意一種。通過對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜108進(jìn)行氧摻雜處理，可以使在氧化物半導(dǎo)體膜108中、氧化物半導(dǎo)體膜108的界面附近或在氧化物半導(dǎo)體膜108中及該界面附近含有氧。在此情況下，將氧化物半導(dǎo)體膜108中氧的含量設(shè)定為超過氧化物半導(dǎo)體膜108的化學(xué)計(jì)量比的程度，優(yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的2倍?；蛘?，當(dāng)以單晶氧化物半導(dǎo)體膜108中的氧量為Y時(shí)，可以將氧含量設(shè)定為超過Y的程度，優(yōu)選為超過Y且小于Ti。或者，當(dāng)以不進(jìn)行氧摻雜處理時(shí)的絕緣膜中的氧量Z為基準(zhǔn)時(shí)，可以將氧含量設(shè)定為超過Z的程度，優(yōu)選為超過Z且小于2Z。另外，在上述優(yōu)選的范圍中存在有上限是因?yàn)樵谘鹾窟^多時(shí)，如氫貯藏合金(氫吸藏合金)那樣反而氧化物半導(dǎo)體膜108會(huì)吸收氫的緣故。當(dāng)使用其結(jié)晶結(jié)構(gòu)由InGaO3(ZnC))m(m>0)表示的材料時(shí),例如在以m=l (InGaZnO4)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)時(shí)，在InGaZnOx中x可以超過4且小于8，而在以m=2 (InGaZn2O5)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)時(shí)，在InGaZn2Ox中x可以超過5且小于10。這里，只要在氧化物半導(dǎo)體的一部分存在有這樣的氧過剩區(qū)域即可。另外，添加到氧化物半導(dǎo)體膜的氧180b的至少一部分優(yōu)選在氧化物半導(dǎo)體中具有懸空鍵。這是因?yàn)?，具有懸空鍵可以與有可能殘留在膜中的氫鍵合而使氫固定化(非可動(dòng)離子化)的緣故。上述氧180b可以利用等離子體產(chǎn)生裝置或臭氧產(chǎn)生裝置而產(chǎn)生。更具體來(lái)說(shuō)，例如，可以通過利用能夠?qū)Π雽?dǎo)體裝置進(jìn)行蝕刻處理的裝置或?qū)刮g劑掩模進(jìn)行灰化處理的裝置等產(chǎn)生氧180b，并對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜108進(jìn)行處理。另外，為了更好地進(jìn)行氧添加，優(yōu)選對(duì)襯底施加電偏壓。另外，也可以對(duì)進(jìn)行了氧摻雜處理的氧化物半導(dǎo)體膜108進(jìn)行熱處理(溫度150°C至470°C)。通過該熱處理，可以從氧化物半導(dǎo)體膜去除因氫與氧化物半導(dǎo)體材料的反應(yīng)而產(chǎn)生的水、羥基(OH)等。在水、氫等被充分降低的氮、氧、超干燥空氣(水分量為20ppm以下，優(yōu)選為Ippm以下，更優(yōu)選為IOppb以下的空氣)、稀有氣體(氬、氦等)等氣氛下進(jìn)行熱處理。此外，也可以反復(fù)進(jìn)行氧摻雜處理和熱處理。通過反復(fù)進(jìn)行該氧摻雜處理和熱處理，可以進(jìn)一步提高晶體管的可靠性。此外，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定反復(fù)次數(shù)。接著，形成與氧化物半導(dǎo)體膜108的一部分接觸且覆蓋源電極104a及漏電極104b的柵極絕緣膜110 (參照?qǐng)D5A)。柵極絕緣膜110可以按與絕緣膜102同樣的方式形成。就是說(shuō)，柵極絕緣膜110使用氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鎵、這些材料的混合材料等形成即可。但是，考慮到晶體管的柵極絕緣膜的功能，也可以使用氧化鉿、氧化鉭、氧化釔、硅酸鉿(HfSix0y (x>0、y>0 ))、添加有氮的硅酸鉿(HfSixOy (x>0、 y>0 ))、添加有氮的鋁酸鉿(HfAlxOy (x>0、y>0 ))等高介電常數(shù)材料。另外，也可以與絕緣膜102同樣地采用疊層結(jié)構(gòu)。在此情況下，優(yōu)選采用包括與氧化物半導(dǎo)體膜相同成分的絕緣材料的膜(以下稱為“膜a”)和包含與該膜a的成分材料不同的材料的膜(以下稱為“膜b”)的疊層結(jié)構(gòu)。原因如下。通過柵極絕緣膜110采用從氧化物半導(dǎo)體膜一側(cè)按順序?qū)盈B膜a和膜b的結(jié)構(gòu)，電荷優(yōu)先被膜a和膜b的界面俘獲(與氧化物半導(dǎo)體膜和膜a的界面相比)，因此，可以充分抑制氧化物半導(dǎo)體膜界面的電荷俘獲，從而可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。另外，作為上述疊層結(jié)構(gòu)，可以使用氧化鎵膜和氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)、氧化鎵膜和氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)等。在形成上述柵極絕緣膜110之后，優(yōu)選進(jìn)行熱處理。將該熱處理的溫度設(shè)定為2500C以上且700°C以下，優(yōu)選為450°C以上且600°C以下或低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。上述熱處理在氮、氧、超干燥空氣(水的含量為20ppm以下，優(yōu)選為Ippm以下，更優(yōu)選為IOppb以下的空氣)、或者稀有氣體(氬、氦等)的氣氛下進(jìn)行，即可。但是，上述氮、氧、超干燥空氣、稀有氣體等的氣氛優(yōu)選不包含水、氫等。此外，優(yōu)選將引入熱處理裝置中的氮、氧、稀有氣體的純度設(shè)定為6N (99. 9999%)以上(即，雜質(zhì)濃度為Ippm以下)，更優(yōu)選為7N(99. 99999%)以上(即，雜質(zhì)濃度O. Ippm以下)。在根據(jù)本實(shí)施方式的上述熱處理中，在氧化物半導(dǎo)體膜108與絕緣膜102、柵極絕緣膜110接觸的狀態(tài)下被加熱。因此，雖然由上述脫水化(或脫氫化)處理有可能減少氧，但可以從絕緣膜102等向氧化物半導(dǎo)體膜108供應(yīng)氧。在這意思上也可以將該熱處理稱為加氧化。另外，以加氧化為目的的熱處理的時(shí)序只要在形成氧化物半導(dǎo)體膜108之后就沒有特別的限制。例如，也可以在形成柵電極之后進(jìn)行以加氧化為目的的熱處理。或者，也可以在進(jìn)行以脫水化等為目的的熱處理之后繼續(xù)進(jìn)行以加氧化為目的的熱處理，也可以將以脫水化等為目的的熱處理兼作以加氧化為目的的熱處理，也可以將以加氧化為目的的熱處理兼作以脫水化等為目的的熱處理。如上那樣，通過應(yīng)用以脫水化等為目的的熱處理和氧摻雜處理或以加氧化為目的的熱處理，可以使氧化物半導(dǎo)體膜108盡量地不含有雜質(zhì)而實(shí)現(xiàn)高純度化。被高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜108中的源自施主的載流子極少(近于零)。接著，對(duì)柵極絕緣膜110進(jìn)行利用氧180c的處理(參照?qǐng)D5B)。這里，在氧180c中至少包含氧自由基、氧原子和氧離子中的一種。通過對(duì)柵極絕緣膜110進(jìn)行氧摻雜處理，可以使在氧化物半導(dǎo)體膜108中、氧化物半導(dǎo)體膜108的界面附近或在氧化物半導(dǎo)體膜108中及該界面附近含有氧。在此情況下，將柵極絕緣膜110中的氧的含量設(shè)定為超過柵極絕緣膜110的化學(xué)計(jì)量比的程度，優(yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的4倍，更優(yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的2倍?；蛘?，當(dāng)以單晶柵極絕緣膜110材料中的氧量為Y時(shí)，可以將柵極絕緣膜110中的氧含量設(shè)定為超過Y的程度，優(yōu)選為超過Y且小于4Y?；蛘撸?dāng)以不進(jìn)行氧摻雜處理時(shí)的柵極絕緣膜110中的氧量Z為基準(zhǔn)時(shí)，可以將柵極絕緣膜110中的氧含量設(shè)定為超過Z的程度，優(yōu)選為超過Z且小于4Z。例如，在使用組成為GaOx (x>0)表示的氧化鎵的情況下，由于單晶的氧化鎵是Ga2O3,所以可以將X設(shè)定為超過I. 5且小于6 (即氧含量超過Ga的I. 5倍且小于Ga的6倍)。此外，例如在使用組成為SiOx (x>0)表示的氧化娃的情況下，當(dāng)采用SiO2 (即O是Si的2倍)時(shí)，可以將X設(shè)定為超過2且小于8 (即超過Si的2倍且小于Si的8倍)。注意，只要在絕緣膜的一部分(包括界面)存在有這樣的氧過剩區(qū)域即可。
另外，添加到絕緣膜的氧180c的至少一部分優(yōu)選在供應(yīng)到氧化物半導(dǎo)體之后在氧化物半導(dǎo)體中具有懸空鍵。這是因?yàn)?，具有懸空鍵可以與有可能殘留在膜中的氫鍵合而使氫固定化(非可動(dòng)離子化)的緣故。上述氧180c可以利用等離子體產(chǎn)生裝置或臭氧產(chǎn)生裝置而產(chǎn)生。更具體來(lái)說(shuō)，例如，可以通過利用能夠?qū)Π雽?dǎo)體裝置進(jìn)行蝕刻處理的裝置或?qū)刮g劑掩模進(jìn)行灰化處理的裝置等產(chǎn)生氧180c，并對(duì)柵極絕緣膜110進(jìn)行處理。另外，為了更好地進(jìn)行氧添加，優(yōu)選對(duì)襯底施加電偏壓。另外，在上述氧摻雜處理之后，也可以進(jìn)行熱處理。通過該熱處理可以與氫相比將過量的氧供應(yīng)到氧化物半導(dǎo)體膜。為了得到該效果而進(jìn)行的熱處理的時(shí)序只要是在上述氧摻雜處理后就可以隨時(shí)進(jìn)行，沒有限制。此外，也可以重復(fù)進(jìn)行氧摻雜處理和熱處理。通過重復(fù)進(jìn)行該處理，可以進(jìn)一步提高晶體管的可靠性。此外，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定重復(fù)次數(shù)。然后，形成柵電極112(參照?qǐng)D5C)。柵電極112可以使用鑰、鈦、鉭、鶴、招、銅、釹、鈧等金屬材料或以該金屬材料為主要成分的合金材料形成。此外，柵電極112可以為單層結(jié)構(gòu)或者疊層結(jié)構(gòu)。另外，在形成柵電極112之后，還可以形成絕緣膜。該絕緣膜例如可以使用氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鎵、這些材料的混合材料等形成。尤其是在作為絕緣膜使用氮化硅膜時(shí)，在可以防止所添加的氧放出到外部的同時(shí)，可以有效地抑制從外部氫等混入到氧化物半導(dǎo)體膜108中，因此是優(yōu)選的。此外，還可以形成與源電極104a或漏電極104b、柵電極112等連接的布線。通過上述工序形成晶體管120。另外，上述說(shuō)明是對(duì)絕緣膜102、氧化物半導(dǎo)體膜108及柵極絕緣膜110都進(jìn)行氧摻雜處理的例子，但是所公開的發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。例如，既可以對(duì)絕緣膜102和氧化物半導(dǎo)體膜108進(jìn)行氧摻雜處理，又可以對(duì)絕緣膜102和柵極絕緣膜110進(jìn)行氧摻雜處理。根據(jù)本實(shí)施方式的晶體管采用如下氧化物半導(dǎo)體膜即，通過進(jìn)行熱處理，從氧化物半導(dǎo)體排除諸如氫、水、羥基或氫化物(也稱為氫化合物)等的含氫原子的雜質(zhì)，且通過供應(yīng)在雜質(zhì)排除工序中有可能減少的氧，來(lái)實(shí)現(xiàn)高純度化及i型(本征)化的氧化物半導(dǎo)體膜。包括上述那樣被高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的閾值電壓等電特性變動(dòng)被抑制，由此該晶體管在電性能上穩(wěn)定。另外，當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜使用包含In的氧化物半導(dǎo)體材料時(shí)，由于In與氧的鍵合力較弱，當(dāng)與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜中含有如硅等的與氧的鍵合力強(qiáng)的材料時(shí)，由于熱處理氧化物半導(dǎo)體膜中的氧被抽出而有可能在氧化物半導(dǎo)體膜的界面附近形成氧缺損。但是，根據(jù)所公開的本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管，通過對(duì)接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的絕緣膜供給過剩的氧，可以抑制因氧被從氧化物半導(dǎo)體膜中抽出而導(dǎo)致的氧缺損的形成。尤其是，通過利用氧摻雜處理增大氧化物半導(dǎo)體膜中的氧含量，可以抑制由電偏壓應(yīng)力或熱應(yīng)力所引起的退化，并可以降低由光導(dǎo)致的退化。如上所述，根據(jù)所公開的發(fā)明的一個(gè)方式可以提供高可靠性的晶體管。本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)?組合而使用。實(shí)施方式3在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D6A至圖6F對(duì)半導(dǎo)體裝置的制造方法的其他例子進(jìn)行說(shuō)明?！窗雽?dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例〉利用本實(shí)施方式的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式的晶體管120同樣。就是說(shuō)，在該半導(dǎo)體裝置中包括襯底100上的絕緣膜102 ;源電極104a ;漏電極104b ;氧化物半導(dǎo)體膜108 ;柵極絕緣膜110 ;柵電極112 (參照?qǐng)DIA至圖1C)。如上述實(shí)施方式所說(shuō)明那樣，在晶體管120中，絕緣膜102是被進(jìn)行了氧摻雜處理的絕緣膜。再者，在本實(shí)施方式中，也對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜108及柵極絕緣膜110進(jìn)行氧摻雜處理。通過上述氧摻雜處理，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高可靠性的晶體管120。再者，在本實(shí)施方式中的對(duì)絕緣膜102進(jìn)行的氧摻雜處理兼作用來(lái)形成源電極104a及漏電極104b的掩模103a及掩模103b的去除工序。通過采用這樣的步驟，可以實(shí)現(xiàn)由工序的簡(jiǎn)化帶來(lái)的制造成本的降低。注意，與上述實(shí)施方式同樣，也可以制造結(jié)構(gòu)改變的晶體管(參照?qǐng)D3A至3D)?！窗雽?dǎo)體裝置的制造工序例〉以下，參照?qǐng)D6A至圖6F對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的制造工序的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。注意，制造工序的基本內(nèi)容與上述實(shí)施方式同樣，所以以下僅描述不同點(diǎn)。首先，在襯底100上形成絕緣膜102 (參照?qǐng)D6A)。詳細(xì)內(nèi)容參考關(guān)于圖4A的記載即可。接著，在絕緣膜102上形成用來(lái)形成源電極及漏電極(包括在與源電極及漏電極相同的層中形成的布線)的導(dǎo)電膜，利用掩模103a及掩模103b對(duì)該導(dǎo)電膜進(jìn)行加工，形成源電極104a及漏電極104b。接著,對(duì)絕緣膜102進(jìn)行利用氧180a的處理(也稱為氧摻雜處理或氧等離子體摻雜處理)(參照?qǐng)D6B)。用來(lái)形成源電極104a及漏電極104b的工序的詳細(xì)內(nèi)容參考關(guān)于圖4C的記載即可。在此，上述氧摻雜處理是兼作去除掩模103a及掩模103b的工序。在氧180a中至少包含氧自由基、氧原子和氧離子中的一種。通過對(duì)絕緣膜102進(jìn)行氧摻雜處理，可以使在絕緣膜102中含有氧。并且可以在后面形成的氧化物半導(dǎo)體膜108中、氧化物半導(dǎo)體膜108界面附近或在氧化物半導(dǎo)體膜108中及該界面附近含有氧。在此情況下，將絕緣膜102中的氧的含量設(shè)定為超過絕緣膜102的化學(xué)計(jì)量比的程度，優(yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的4倍，更優(yōu)選為超過化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的2倍?；蛘?，當(dāng)以單晶絕緣膜102中的氧量為Y時(shí)，可以將絕緣膜102中的氧含量設(shè)定為超過Y的程度，優(yōu)選為超過Y且小于4Y?；蛘?，當(dāng)以不進(jìn)行氧摻雜處理時(shí)的絕緣膜中的氧量Z為基準(zhǔn)時(shí)，可以將絕緣膜102中的氧含量設(shè)定為超過Z的程度，優(yōu)選為超過Z且小于4Z。例如，在使用組成為GaOx (x>0 )表示的氧化鎵的情況下，由于單晶的氧化鎵是Ga2O3，所以可以將X設(shè)定為超過I. 5且小于6 (即超過Ga的I. 5倍且小于Ga的6倍)。此夕卜，例如在使用組成為SiOx (x>0)表示的氧化硅的情況下，當(dāng)采用SiO2 (即O是Si的2倍)時(shí)，可以將X設(shè)定為超過2且小于8 (即超過Si的2倍且小于Si的8倍)。注意，只要在絕緣膜的一部分(包括界面)存在有這樣的氧過剩區(qū)域即可。另外，添加到絕緣膜的氧180a的至少一部分優(yōu)選在供應(yīng)到氧化物半導(dǎo)體之后在氧化物半導(dǎo)體中具有懸空鍵。這是因?yàn)椋哂袘铱真I可以與有可能殘留在膜中的氫鍵合而使氫固定化(非可動(dòng)離子化)的緣故。上述氧180a可以利用等離子體產(chǎn)生裝置或臭氧產(chǎn)生裝置而產(chǎn)生。更具體來(lái)說(shuō)，例如，可以通過利用能夠?qū)刮g劑掩模進(jìn)行灰化處理的裝置等產(chǎn)生氧180a，并對(duì)絕緣膜102進(jìn)行處理。通過該氧摻雜處理去除掩模103a及掩模103b。注意，與一般的掩模去除工序不同，該工序是以添加氧為目的的，所以優(yōu)選對(duì)襯底施加較強(qiáng)的偏壓。此外，通過該氧摻雜處理，在絕緣膜102中形成存在有高濃度的氧的區(qū)域和存在有低濃度的氧的區(qū)域。具體而言，絕緣膜102中的不由源電極104a及漏電極104b覆蓋的區(qū)域成為存在有高濃度的氧的區(qū)域，而由源電極104a及漏電極104b覆蓋的區(qū)域成為存在有低濃度的氧的區(qū)域。接著，在絕緣膜102上形成與源電極104a及漏電極104b接觸的氧化物半導(dǎo)體膜，對(duì)該氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行加工來(lái)形成島狀氧化物半導(dǎo)體膜。然后，對(duì)島形氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，形成被高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜108 (參照?qǐng)D6C)。該工序的詳細(xì)內(nèi)容參考關(guān)于圖4D及圖4E的記載即可。接著，對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜108進(jìn)行利用氧180b的處理(參照?qǐng)D6D)。詳細(xì)內(nèi)容參考關(guān)于圖4F的記載即可。接著,形成與氧化物半導(dǎo)體膜108的一部分接觸且覆蓋源電極104a及漏電極104b的柵極絕緣膜110。然后，對(duì)柵極絕緣膜110進(jìn)行利用氧180c的處理(參照?qǐng)D6E)。詳細(xì)內(nèi)容參考關(guān)于圖5A及圖5B的記載即可。然后，形成柵電極112 (參照?qǐng)D6F)。詳細(xì)內(nèi)容參考關(guān)于圖5C的記載即可。另外，在形成柵電極112之后，還可以形成絕緣膜。該絕緣膜例如可以使用氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鎵、這些材料的混合材料等形成。尤其是在作為絕緣膜使用氮化硅膜時(shí)，在可以防止所添加的氧放出到外部的同時(shí)，可以有效地抑制從外部氫等混入到氧化物半導(dǎo)體膜108中，因此是優(yōu)選的。此外，還可以形成與源電極104a或漏電極104b、柵電極112等連接的布線。通過上述工序形成晶體管120。另外，上述說(shuō)明是對(duì)絕緣膜102、氧化物半導(dǎo)體膜108及柵極絕緣膜110都進(jìn)行氧摻雜處理的例子，但是所公開的發(fā)明的一個(gè)方式不局限于此。例如，也可以對(duì)絕緣膜102及氧化物半導(dǎo)體膜108進(jìn)行氧摻雜處理。根據(jù)本實(shí)施方式的晶體管采用如下氧化物半導(dǎo)體膜即，通過進(jìn)行熱處理，從氧化物半導(dǎo)體排除氫、水、羥基或氫化物(也稱為氫化合物)等的含氫原子的雜質(zhì)，且通過供應(yīng)在雜質(zhì)排除工序中有可能減少的氧，來(lái)實(shí)現(xiàn)高純度化及i型(本征)化的氧化物半導(dǎo)體膜。包括上述那樣被高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的閾值電壓等電特性變動(dòng)被抑制，由此該晶體管在電性能上穩(wěn)定。另外，當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜使用包含In的氧化物半導(dǎo)體材料時(shí)，由于In與氧的鍵合力較弱，當(dāng)與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜中含有如硅等的與氧的鍵合力強(qiáng)的材料時(shí)，由于熱處理氧化物半導(dǎo)體膜中的氧被抽出而有可能在氧化物半導(dǎo)體膜的界面附近形成 氧缺損。但是，根據(jù)所公開的本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管，通過對(duì)接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的絕緣膜供給過剩的氧，可以抑制因氧被從氧化物半導(dǎo)體膜中抽出而導(dǎo)致的氧缺損的形成。尤其是，通過利用氧摻雜處理增大氧化物半導(dǎo)體膜中的氧含量，可以抑制由電偏壓應(yīng)力或熱應(yīng)力所引起的退化，并可以降低由光導(dǎo)致的退化。再者，在根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法中，由于使工序簡(jiǎn)化所以可以抑制制造成本。如上所述，根據(jù)所公開的發(fā)明的一個(gè)方式可以在抑制制造成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高可靠性的晶體管。本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合而使用。實(shí)施方式4在本實(shí)施方式中，對(duì)可以用于氧摻雜處理的等離子體裝置(也稱為灰化裝置)的例子進(jìn)行說(shuō)明。另外，由于該裝置可以應(yīng)用于例如第五代以后的大型玻璃襯底，所以比起離子注入裝置等更適于工業(yè)化。圖17A示出板料送進(jìn)方式多室設(shè)備的俯視圖的一個(gè)例子。圖17B示出進(jìn)行氧等離子體摻雜的等離子體裝置(也稱為灰化裝置)的截面圖的一個(gè)例子。圖17A所示的板料送進(jìn)方式多室設(shè)備包括三個(gè)圖17B所示的等離子體裝置10、具有三個(gè)收納被處理襯底的盒式接口(cassette port)14的襯底供給室11、裝載閉鎖室12及傳送室13等。被供給到襯底供給室的襯底通過裝載閉鎖室12及傳送室13被傳送到等離子體裝置10內(nèi)的真空處理室15進(jìn)行氧等離子體摻雜。進(jìn)行完氧等離子體摻雜的襯底從等離子體裝置10經(jīng)過裝載閉鎖室12及傳送室13被傳送到襯底供給室11。另外，襯底供給室11及傳送室13分別配置有用來(lái)搬送被處理襯底的傳送機(jī)械。參照?qǐng)D17B可知等離子體裝置10備有真空處理室15。真空處理室15的上部配置有多個(gè)氣體吹出口及等離子體發(fā)生源ICP線圈16 (感應(yīng)耦合等離子體線圈)。從等離子體裝置10的上面看在其中央部分設(shè)置有12個(gè)氣體吹出口。各個(gè)氣體吹出口通過氣體流道17與供給氧氣的氣體供給源連接，氣體供給源備有質(zhì)量流量控制器等而可以通過氣體流道17供給所希望的流量(大于Osccm且IOOOsccm以下)的氧氣。由氣體供給源供給的氧氣從氣體流道17通過12個(gè)氣體吹出口供給到真空處理室15內(nèi)。ICP線圈16包括多個(gè)帶狀導(dǎo)體，其每個(gè)具有螺旋形式。各導(dǎo)體的一端通過用來(lái)進(jìn)行阻抗控制的匹配電路電連接到第一高頻電源18 (13. 56MHz)，另一端接地。
真空處理室的下部配置有用作下部電極的襯底工作臺(tái)19。利用設(shè)置在襯底工作臺(tái)19上的靜電吸盤等，襯底工作臺(tái)上的被處理襯底20被保持為能夠裝卸。襯底工作臺(tái)19備有作為加熱結(jié)構(gòu)的加熱器及作為冷卻機(jī)構(gòu)的He氣體流道。襯底工作臺(tái)連接于用來(lái)施加襯底偏壓的第二高頻電源21 (3.2MHz)。另外，真空處理室15設(shè)置有排氣口并備有自動(dòng)壓力控制閥22 (automaticpressure control valve,也稱為APC)。APC連接于潤(rùn)輪分子泵23,并且通過潤(rùn)輪分子泵23連接于干燥泵24。APC進(jìn)行真空處理室內(nèi)的壓力控制，渦輪分子泵23及干燥泵24對(duì)真空處理室15內(nèi)進(jìn)行減壓。接著，在圖17B中示出在真空處理室15內(nèi)生成等離子體來(lái)對(duì)設(shè)置在被處理襯底20上的氧化物半導(dǎo)體膜、基底絕緣膜或柵極絕緣膜進(jìn)行氧等離子體摻雜的一個(gè)例子。首先，利用渦輪分子泵23及干燥泵24等使真空處理室15內(nèi)保持所希望的壓力，然后將被處理襯底20設(shè)置在真空處理室15內(nèi)的襯底工作臺(tái)上。注意，被保持在襯底工作 臺(tái)上的被處理襯底20至少具有氧化物半導(dǎo)體膜或基底絕緣膜。在本實(shí)施方式中，將真空處理室15內(nèi)的壓力保持為I. 33Pa。另外，將從氣體吹出口供給到真空處理室15內(nèi)的氧氣流量設(shè)定為250sccm。接著，由第一高頻電源18對(duì)ICP線圈16施加高頻電力來(lái)生成等離子體。并且，將生成等離子體的狀態(tài)維持一定時(shí)間(30秒以上600秒以下)。另外，將對(duì)ICP線圈16施加的高頻電力設(shè)定為IkW以上IOkW以下。在本實(shí)施方式中設(shè)定為6000W。此時(shí)，也可以由第二高頻電源21向襯底工作臺(tái)施加襯底偏壓電壓。在本實(shí)施方式中將用于施加襯底偏壓電壓的電力設(shè)置為1000W。在本實(shí)施方式中，將生成等離子體的狀態(tài)維持60秒，然后將被處理襯底20從真空處理室15中搬出。由此，可以對(duì)設(shè)置在被處理襯底20上的氧化物半導(dǎo)體膜、基底絕緣膜或柵極絕緣膜進(jìn)行氧等離子體摻雜。上述本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等可以與其他的實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等適當(dāng)?shù)亟M合而使用。實(shí)施方式5在本實(shí)施方式中作為半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子示出存儲(chǔ)介質(zhì)(存儲(chǔ)元件)。在本實(shí)施方式中，將實(shí)施方式I至實(shí)施方式3等所示的使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管與使用氧化物半導(dǎo)體以外的材料的晶體管形成在同一襯底上。圖7A和圖7B是半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。圖7A示出半導(dǎo)體裝置的截面，而圖7B示出半導(dǎo)體裝置的平面。這里，圖7A相當(dāng)于沿圖7B的線C1-C2及D1-D2的截面。另夕卜，圖7C示出將上述半導(dǎo)體裝置作為存儲(chǔ)元件而使用時(shí)的電路圖的一個(gè)例子。圖7A及圖7B所示的半導(dǎo)體裝置的下部具有使用第一半導(dǎo)體材料的晶體管240，上部具有實(shí)施方式I所示的晶體管120。另外，在晶體管120中，作為第二半導(dǎo)體材料使用氧化物半導(dǎo)體。在本實(shí)施方式中，將氧化物半導(dǎo)體材料以外的半導(dǎo)體材料作為第一半導(dǎo)體材料。作為氧化物半導(dǎo)體以外的半導(dǎo)體材料，例如可以使用硅、鍺、硅鍺、碳化硅或鎵砷等，并且，優(yōu)選使用單晶半導(dǎo)體。另外，還可以使用有機(jī)半導(dǎo)體材料。使用這樣的氧化物半導(dǎo)體以外的半導(dǎo)體材料的晶體管可以容易地進(jìn)行高速工作。另一方面，使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管利用其特性而可以長(zhǎng)時(shí)間地保持電荷。
另外，在本實(shí)施方式中，雖然示出使用晶體管120形成存儲(chǔ)介質(zhì)的例子，但是也可以使用實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?示出的晶體管130至晶體管160等代替晶體管120。圖7A至圖7C中的晶體管240包括設(shè)置在含有半導(dǎo)體材料(例如硅等)的襯底200中的溝道形成區(qū)216 ;以?shī)A著溝道形成區(qū)216的方式設(shè)置的雜質(zhì)區(qū)域220 ;接觸于雜質(zhì)區(qū)域220的金屬化合物區(qū)域224 ;設(shè)置在溝道形成區(qū)216上的柵極絕緣膜208 ;以及設(shè)置在柵極絕緣膜208上的柵電極210。 作為含有半導(dǎo)體材料的襯底200，可以采用硅或碳化硅等的單晶半導(dǎo)體襯底或多晶半導(dǎo)體襯底、硅鍺等的化合物半導(dǎo)體襯底、或SOI襯底等。注意，一般來(lái)說(shuō)，“SOI襯底”是指在絕緣表面上設(shè)置有硅半導(dǎo)體膜的襯底，但是在本說(shuō)明書等中，還包括在絕緣表面上設(shè)置有包括硅以外的材料的半導(dǎo)體膜的襯底。也就是說(shuō)，“SOI襯底”所具有的半導(dǎo)體膜不局限于硅半導(dǎo)體膜。此外，SOI襯底還包括在玻璃襯底等絕緣襯底上隔著絕緣膜設(shè)置有半導(dǎo)體膜的襯底。 另外，在襯底200上，以圍繞晶體管240的方式設(shè)置有元件分離絕緣膜206，以覆蓋晶體管240的方式設(shè)置有絕緣膜228及絕緣膜230。此外，為了實(shí)現(xiàn)高集成化，如圖7A所示晶體管240優(yōu)選采用不設(shè)置側(cè)壁絕緣膜的結(jié)構(gòu)。另一方面，當(dāng)重視晶體管240的特性時(shí)，可以在柵電極210的側(cè)面設(shè)置側(cè)壁絕緣膜而形成包含雜質(zhì)濃度不同區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域220。晶體管240可以使用硅、鍺、硅鍺、碳化硅或鎵砷等形成。該種晶體管240具有能夠高速工作的特點(diǎn)。為此，通過將該晶體管用作讀出用的晶體管，可以高速地進(jìn)行信息的讀出。在形成晶體管240之后，作為晶體管120及電容器元件164的形成前的處理，對(duì)絕緣膜228、絕緣膜230進(jìn)行CMP處理來(lái)使柵電極210的上表面露出。作為使柵電極210的上表面露出的處理，除了 CMP處理之外還可以使用蝕刻處理等。但是，為了提高晶體管120的特性，優(yōu)選使絕緣膜228、絕緣膜230的表面盡可能地平坦。接著，在柵電極210、絕緣膜228、絕緣膜230等上形成導(dǎo)電膜，對(duì)該導(dǎo)電膜進(jìn)行選擇性的蝕刻來(lái)形成源電極104a及漏電極104b?？梢岳萌鐬R射法等的PVD法或如等離子體CVD法等的CVD法來(lái)形成導(dǎo)電膜。另夕卜，作為導(dǎo)電膜的材料，可以使用選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素或以上述元素為成分的合金等。也可以使用選自Mn、Mg、Zr、Be、Nd、Sc中的一種或多種的材料。導(dǎo)電膜既可以采用單層結(jié)構(gòu)也可以采用兩層以上的疊層結(jié)構(gòu)。例如可以舉出鈦膜或氮化鈦膜的單層結(jié)構(gòu)；含有硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)；在鋁膜上層疊鈦膜的雙層結(jié)構(gòu)；在氮化鈦膜上層疊鈦膜的雙層結(jié)構(gòu)；依序?qū)盈B鈦膜、鋁膜及鈦膜的三層結(jié)構(gòu)等。另外，當(dāng)作為導(dǎo)電膜采用鈦膜或氮化鈦膜的單層結(jié)構(gòu)時(shí)，具有易于將源電極104a及漏電極104b加工為錐形形狀的優(yōu)點(diǎn)。上部的晶體管120的溝道長(zhǎng)度(L)由源電極104a及漏電極104b的下端部的間隔決定。另外，當(dāng)形成溝道長(zhǎng)度(L)短于25nm的晶體管時(shí)，優(yōu)選使用波長(zhǎng)短即幾nm至幾十nm的超紫外線進(jìn)行形成掩模時(shí)的曝光。接著，在以覆蓋源電極104a及漏電極104b的方式形成氧化物半導(dǎo)體膜之后，對(duì)該氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行選擇性的蝕刻以形成氧化物半導(dǎo)體膜108。使用實(shí)施方式I所示的材料及形成工序形成氧化物半導(dǎo)體膜。
接下來(lái)，形成接觸于氧化物半導(dǎo)體膜108的柵極絕緣膜110。柵極絕緣膜110使用實(shí)施方式I所示的材料及形成工序來(lái)形成。接著，在柵極絕緣膜110上的與氧化物半導(dǎo)體膜108重疊的區(qū)域上形成柵電極112a，并在與源電極104a重疊的區(qū)域上形成電極112b。優(yōu)選在形成柵極絕緣膜110之后，在惰性氣體氣氛或者氧氣氛下進(jìn)行熱處理(也稱為加氧化等)。加熱處理的溫度為200°C以上450°C以下，優(yōu)選為250°C以上350°C以下。例如，在氮?dú)夥障乱?50°C進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理即可。通過進(jìn)行熱處理，可以降低晶體管的電特性的不均勻。另外，以加氧化為目的的熱處理的時(shí)序不局限于此。例如，也可以在形成柵電極之后進(jìn)行以加氧化為目的的熱處理。另外，可以接著以脫水化等為目 的的熱處理進(jìn)行以加氧化為目的的熱處理，也可以在以脫水化等為目的的熱處理中兼并以加氧化為目的的熱處理，還可以在以加氧化為目的的熱處理中兼并以脫水化等為目的的熱處理。如上所述，通過進(jìn)行以脫水化等為目的的熱處理、氧摻雜處理或以加氧化為目的的熱處理，可以使氧化物半導(dǎo)體膜108盡量地不包含雜質(zhì)而使其高純度化。通過在柵極絕緣膜110上形成導(dǎo)電膜之后，對(duì)該導(dǎo)電膜進(jìn)行選擇性的蝕刻來(lái)形成柵電極112a及電極112b。接著，在柵極絕緣膜110、柵電極112a及電極112b上形成絕緣膜151及絕緣膜152。絕緣膜151及絕緣膜152可以利用濺射法或CVD法等形成。另外，還可以使用含有如氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化鉿、氧化鋁、氧化鎵等的無(wú)機(jī)絕緣材料的材料形成。接下來(lái)，在柵極絕緣膜110、絕緣膜151及絕緣膜152中形成到達(dá)漏電極104b的開口。該開口通過進(jìn)行使用掩模等的選擇性的蝕刻而形成。然后，在上述開口中形成電極154，并在絕緣膜152上形成接觸于電極154的布線156。電極154例如可以在利用PVD法或CVD法等在包括開口的區(qū)域中形成導(dǎo)電膜后，利用蝕刻處理或CMP等的方法去除上述導(dǎo)電膜的一部分來(lái)形成。布線156是通過利用如濺射法等的PVD法或如等離子體CVD法等的CVD法形成導(dǎo)電膜之后對(duì)該導(dǎo)電膜進(jìn)行構(gòu)圖而形成的。另外，作為導(dǎo)電膜的材料，可以使用選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素或以任意上述元素為成分的合金等。也可以使用選自Mn、Mg、Zr、Be、Nd、Sc中的一種或多種的材料。詳細(xì)內(nèi)容與源電極104a或漏電極104b等相同。通過上述方法可以形成使用被高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜108的晶體管120及電容器元件164。電容器元件164包括源電極104a、氧化物半導(dǎo)體膜108、柵極絕緣膜110及電極112b。另外，在圖7A至圖7C所示的電容器元件164中，通過層疊氧化物半導(dǎo)體膜108和柵極絕緣膜110，可以充分確保源電極104a與電極112b之間的絕緣性。當(dāng)然，為了確保足夠的電容，也可以采用不具有氧化物半導(dǎo)體膜108的結(jié)構(gòu)的電容器元件164。再者，當(dāng)不需要電容器時(shí)，也可以采用不設(shè)置電容器元件164的結(jié)構(gòu)。圖7C示出將上述半導(dǎo)體裝置用作存儲(chǔ)元件時(shí)的電路圖的一個(gè)例子。在圖7C中，晶體管120的源電極和漏電極中的一方與電容器元件164的電極的一方及晶體管240的柵電極彼此電連接。另外，第一布線(1st Line:也稱為源極線)與晶體管240的源電極電連接，第二布線(2nd Line :也稱為位線)與晶體管240的漏電極電連接，第三布線(3rd Line :也稱為第一信號(hào)線)與晶體管120的源電極和漏電極中的另一方電連接，第四布線(4th Line 也稱為第二信號(hào)線)與晶體管120的柵電極電連接，并且，第五布線(5th Line :也稱為字線)與電容器元件164的電極中的另一方電連接。由于使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管120的截止電流極小，通過使晶體管120成為截止?fàn)顟B(tài)，可以極長(zhǎng)時(shí)間地保持晶體管120的源電極和漏電極中的一方、電容器元件164的電極的一方以及晶體管240的柵電極彼此電連接處的節(jié)點(diǎn)(以下，節(jié)點(diǎn)FG)的電位。此外，通過具有電容器元件164，可以容易地保持施加到節(jié)點(diǎn)FG的電荷，并且，可以容易地讀出所保持的信息。在對(duì)半導(dǎo)體裝置存儲(chǔ)信息時(shí)(寫入)，首先，將第四布線的電位設(shè)定為使晶體管120成為導(dǎo)通狀態(tài)的電位，而使晶體管120成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，第三布線的電位被供給到節(jié)點(diǎn)FG,由此節(jié)點(diǎn)FG積蓄預(yù)定量的電荷。這里，向節(jié)點(diǎn)FG施加賦予兩種不同電位電平的電荷 (以下，稱為低(Low)電平電荷、高(High)電平電荷)中的任一種。然后，通過使第四布線的電位成為使晶體管120成為截止?fàn)顟B(tài)的電位來(lái)使晶體管120成為截止?fàn)顟B(tài)，這使節(jié)點(diǎn)FG浮置，并且預(yù)定量的電荷保持在節(jié)點(diǎn)FG中。如上所述，通過使節(jié)點(diǎn)FG積蓄并保持預(yù)定量的電荷，可以使存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)信息。因?yàn)榫w管120的截止電流極小，所以供給到節(jié)點(diǎn)FG的電荷被保持很長(zhǎng)時(shí)間。因此，不需要刷新操作或者可以使刷新操作的頻度變?yōu)闃O低，從而可以充分降低耗電量。此夕卜，即使沒有電力供給，也可以在較長(zhǎng)期間內(nèi)保持存儲(chǔ)內(nèi)容。在讀出存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元的信息的情況(讀出)下，當(dāng)在對(duì)第一布線供給預(yù)定電位(固定電位)的情況下，對(duì)第五布線供給適當(dāng)?shù)碾娢?讀出電位)時(shí)，根據(jù)保持于節(jié)點(diǎn)FG的電荷量，晶體管240改變其狀態(tài)。這是因?yàn)槿缦略蛲ǔ?，?dāng)晶體管240是η溝道型時(shí)，節(jié)點(diǎn)FG保持高電平電荷的情況下的晶體管240的表觀閾值Vth H低于節(jié)點(diǎn)FG保持低電平電荷的情況下的晶體管240的表觀閾值Vth p在此，表觀閾值電壓是指為使晶體管240成為“導(dǎo)通狀態(tài)”而需要的第五布線的電位。所以，通過將第五布線的電位設(shè)定為Vth H與VthJ之間的電位Vtl，可以辨別節(jié)點(diǎn)FG所保持的電荷。例如，在寫入中，在被施加高電平電荷的情況下，當(dāng)?shù)谖宀季€的電位成為Vtl (>Vth H)時(shí)，晶體管240成為“導(dǎo)通狀態(tài)”。在寫入時(shí)被施加低電平電荷的情況下，即使第五布線的電位成為Vtl (<Vth J，晶體管240也保持“截止?fàn)顟B(tài)”。由此，通過控制第五布線的電位來(lái)讀出晶體管240的導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)(讀出第二布線的電位)，可以讀出所存儲(chǔ)的信息。此外，當(dāng)重寫存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元的信息時(shí)，通過對(duì)利用上述寫入而保持有預(yù)定量的電荷的節(jié)點(diǎn)FG供給新電位，使節(jié)點(diǎn)FG保持新信息的電荷。具體而言，將第四布線的電位設(shè)定為使晶體管120成為導(dǎo)通狀態(tài)的電位，來(lái)使晶體管120成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，第三布線的電位(新信息的電位)供給到節(jié)點(diǎn)FG，節(jié)點(diǎn)FG被積蓄預(yù)定量的電荷。然后，通過使第四布線的電位成為使晶體管120成為截止?fàn)顟B(tài)的電位，來(lái)使晶體管120成為截止?fàn)顟B(tài)，由此節(jié)點(diǎn)FG成為保持新信息的電荷的狀態(tài)。也就是說(shuō)，通過在利用第一寫入使節(jié)點(diǎn)FG保持預(yù)定量的電荷的狀態(tài)下，進(jìn)行與第一寫入相同的操作(第二寫入)，可以對(duì)存儲(chǔ)的信息進(jìn)行重寫。本實(shí)施方式所示的晶體管120通過使用被高純度化、本征化的氧化物半導(dǎo)體膜108，可以充分地降低晶體管120的截止電流。此外，通過使氧化物半導(dǎo)體膜108成為氧過剩的層，可以抑制晶體管120的電特性變動(dòng)，從而可以形成電特性穩(wěn)定的晶體管。并且，通過使用這種晶體管，可以得到可以極長(zhǎng)時(shí)間地保持存儲(chǔ)內(nèi)容的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。另外，在本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置中，通過使晶體管240與晶體管120重疊，可以實(shí)現(xiàn)集成度得到充分提高的半導(dǎo)體裝置。本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等適當(dāng)?shù)亟M合而使用。 實(shí)施方式6可以通過使用在實(shí)施方式I至實(shí)施方式3中例示的晶體管來(lái)制造具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，通過將包括晶體管的驅(qū)動(dòng)電路的一部分或全部與像素部一起形成在與該像素部相同的襯底上，可以形成系統(tǒng)整合型面板(system-on-panel)。在圖8A中，以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002的方式設(shè)置密封劑4005，并且，使用第二襯底4006對(duì)像素部分4002進(jìn)行密封。在圖8A中，在第一襯底4001上的與由密封劑4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成在另行準(zhǔn)備的襯底上的掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003。此外，供給到另行形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004以及像素部4002的各種信號(hào)及電位從柔性印刷電路 FPC (Flexible printedcircuit) 4018a、4018b 供給。在圖8B和圖8C中，以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004的方式設(shè)置密封劑4005。此外，在像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004上設(shè)置有第二襯底4006。因此，像素部4002、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004與顯示元件一起由第一襯底4001、密封劑4005以及第二襯底4006密封。在圖8B和圖8C中，在第一襯底4001上的與由密封劑4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成在另行準(zhǔn)備的襯底上的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003。在圖SB和圖SC中，供給到另行形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004以及像素部4002的各種信號(hào)及電位從FPC4018供給。此外，實(shí)施方式不局限于圖8A至圖SC所示的結(jié)構(gòu)?？梢粤硇袃H形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分或者掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分并進(jìn)行安裝。注意，對(duì)另行形成的驅(qū)動(dòng)電路的連接方法沒有特別的限制，而可以采用COG (ChipOn Glass,玻璃上芯片)方法、引線鍵合方法或者TAB (Tape Automated Bonding,帶式自動(dòng)接合)方法等。圖8A是通過COG方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004的例子，圖8B是通過COG方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子，而圖8C是通過TAB方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子。此外，顯示裝置包括密封有顯示元件的面板和在該面板中安裝有包括控制器的IC等的1 塊。注意，本說(shuō)明書中的顯示裝置是指圖像顯示裝置、顯示裝置或光源(包括照明裝置)。另外，顯示裝置還包括如下模塊在其范疇內(nèi)安裝有連接器諸如FPC、TAB帶或TCP的模塊；在TAB帶或TCP的端部上設(shè)置有印刷線路板的模塊；通過COG方式將IC (集成電路)直接安裝到顯示元件的模塊。此外，設(shè)置在第一襯底上的像素部及掃描線驅(qū)動(dòng)電路包括多個(gè)晶體管，并且，可以應(yīng)用在實(shí)施方式I至實(shí)施方式3中例示的晶體管。作為設(shè)置在顯示裝置中的顯示元件，可以使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)、發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件將由電流或電壓控制亮度的元件包括在其范疇內(nèi)，具體而言，在其范疇內(nèi)包括無(wú)機(jī)EL (Electro Luminescence,電致發(fā)光)元件、有機(jī)EL元件等。此外，也可以應(yīng)用電子墨水等由于電作用而改變對(duì)比度的顯示介質(zhì)。參照?qǐng)D9、圖10和圖11說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一種方式。圖9至圖11相當(dāng)于沿著圖8B的M-N線的截面圖。如圖9至圖11所示，半導(dǎo)體裝置包括連接端子電極4015及端子電極4016，并且，連接端子電極4015及端子電極4016通過各向異性導(dǎo)電膜4019電連接到FPC4018所包括的端子。連接端子電極4015由與第一電極層4030相同的導(dǎo)電膜形成，并且，端子電極4016由與晶體管4010、4011的源電極及漏電極相同的導(dǎo)電膜形成。 此外，設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004包括多個(gè)晶體管，并且，在圖9至圖11中例示像素部4002所包括的晶體管4010、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004所包括的晶體管4011。在圖10及圖11中，在晶體管4010、4011上設(shè)置有絕緣層4021。在本實(shí)施方式中，作為晶體管4010、晶體管4011，可以應(yīng)用在實(shí)施方式I至實(shí)施方式3中的任一個(gè)示出的晶體管。晶體管4010、晶體管4011的電特性變動(dòng)被抑制，所以在電性上是穩(wěn)定的。因此，作為圖9至圖11所示的本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。設(shè)置在像素部4002中的晶體管4010電連接到顯示面板中的顯示元件。只要可以進(jìn)行顯示就對(duì)顯示元件沒有特別的限制，而可以使用各種各樣的顯示元件。圖9示出作為顯示元件使用液晶元件的液晶顯示裝置的例子。在圖9中，作為顯示兀件的液晶兀件4013包括第一電極層4030、第二電極層4031以及液晶層4008。注意，以?shī)A持液晶層4008的方式設(shè)置有用作取向膜的絕緣膜4032、絕緣膜4033。第二電極層4031設(shè)置在第二襯底4006 —側(cè)，并且,第一電極層4030和第二電極層4031夾著液晶層4008而層疊。另外，圖9相當(dāng)于圖8B所示的顯示裝置使用液晶元件作為顯示元件時(shí)的M-N的截面。此外，附圖標(biāo)記4035是通過對(duì)絕緣膜選擇性地進(jìn)行蝕刻而形成的柱狀間隔物，并且它是為控制液晶層4008的厚度(單元間隙)而設(shè)置的。另外，間隔物的形狀不局限于柱狀，例如還可以使用球狀間隔物。當(dāng)作為顯示元件使用液晶元件時(shí)，可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、聚合物分散型液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。上述液晶材料根據(jù)條件而呈現(xiàn)膽留相、近晶相、立方相、手征向列相、均質(zhì)相等。另外，還可以使用不使用取向膜的呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶。藍(lán)相是液晶相的一種，是指當(dāng)使膽留相液晶的溫度上升時(shí)即將從膽留相轉(zhuǎn)變到均質(zhì)相之前出現(xiàn)的相。由于藍(lán)相只出現(xiàn)在較窄的溫度范圍內(nèi)，所以為了改善溫度范圍而將混合有5wt%以上的手性材料的液晶組成物用于液晶層。由于包含呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶和手性試劑的液晶組成物的響應(yīng)速度短，即為Imsec以下，并且其具有光學(xué)各向同性，所以不需要取向處理，從而視角依賴性小。另外，由于不需要設(shè)置取向膜而不需要摩擦處理，因此可以防止由于摩擦處理而引起的靜電破壞，并可以降低制造工序中的液晶顯示裝置的不良、破損。從而，可以提高液晶顯示裝置的生產(chǎn)率。此外，液晶材料的固有電阻率為I XlO9 Ω · cm以上，優(yōu)選為I XlO11 Ω · cm以上，更優(yōu)選為1Χ1012Ω · cm以上。注意，本說(shuō)明書中的固有電阻率的值為以20°C測(cè)量的值?？紤]到配置在像素部中的晶體管的泄漏電流等而以能夠在指定期間中保持電荷的方式設(shè)定設(shè)置在液晶顯示裝置中的存儲(chǔ)電容器的大小。通過使用具有高純度的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管，設(shè)置具有各像素中的液晶電容的三分之一以下，優(yōu)選為五分之一以下的電容的大小的存儲(chǔ)電容器，就足夠了。在本實(shí)施方式中使用的具有高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管可以降低截止?fàn)顟B(tài)下的電流值(截止電流值)。因此，可以延長(zhǎng)圖像信號(hào)等的電信號(hào)的保持時(shí)間，并且，還可以延長(zhǎng)電源導(dǎo)通狀態(tài)下的寫入間隔。因此，可以降低刷新操作的頻度，所以可以得到抑制耗電量的效果。此外，在本實(shí)施方式中使用的具有高純度化的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管可以具有較高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，所以可以進(jìn)行高速操作。因此，通過將上述晶體管用于液晶顯示裝置的像素部，可以提供高圖像質(zhì)量的圖像。此外，由于上述晶體管可以在同一襯底上分別設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電路部、像素部中，所以可以削減液晶顯示裝置的零部件數(shù)。
液晶顯示裝置可以采用TN (Twisted Nematic,扭曲向列)模式、IPS(In-Plane-Switching,平面內(nèi)轉(zhuǎn)換)模式、FFS (Fringe FieldSwitching,邊緣電場(chǎng)轉(zhuǎn)換)模式、ASM (Axially Symmetric alignedMicro-cell,軸對(duì)稱排列微單兀)模式、OCB (OpticalCompensatedBirefringence,光學(xué)補(bǔ)償雙折身寸)模式、FLC (Ferroelectric LiquidCrystal,鐵電性液晶)模式、以及AFLC (Anti Ferroelectric LiquidCrystal,反鐵電性液晶)模式
坐寸ο此外，也可以使用常黑型液晶顯示裝置，例如采用垂直配向(VA)模式的透過型液晶顯示裝置。在此，垂直配向模式是指控制液晶顯示面板的液晶分子的排列的方式的一種，是當(dāng)不施加電壓時(shí)液晶分子朝向垂直于面板表面的方向的方式。作為垂直配向模式，例如可以使用 MVA (Multi-Domain Vertical Alignment :多疇垂直配向)模式、PVA (PatternedVertical Alignment :圖案化垂直取向)模式、ASV模式等。此外,也可以使用將像素(pixel)分成幾個(gè)區(qū)域(子像素)，并且使分子在各個(gè)區(qū)域中分別倒向不同方向的稱為多疇化或者多疇設(shè)計(jì)的方法。此外，在顯示裝置中，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置黑矩陣(遮光層)、諸如偏振構(gòu)件、延遲構(gòu)件、抗反射構(gòu)件等的光學(xué)構(gòu)件(光學(xué)襯底)等。例如，可以使用偏振襯底以及延遲襯底獲得圓偏振。此外，作為光源，也可以使用背光燈、側(cè)光燈等。此外，也可以作為背光燈利用多個(gè)發(fā)光電二極管(LED)來(lái)進(jìn)行分時(shí)顯示方式(場(chǎng)序制驅(qū)動(dòng)方式)。通過應(yīng)用場(chǎng)序制驅(qū)動(dòng)方式，可以不使用濾色片地進(jìn)行彩色顯示。此外，作為像素部中的顯示方式，可以采用逐行掃描方式或隔行掃描方式等。此夕卜，當(dāng)進(jìn)行彩色顯示時(shí)在像素中受到控制的顏色因素不局限于RGB (R對(duì)應(yīng)紅色，G對(duì)應(yīng)綠色，B對(duì)應(yīng)藍(lán)色)的三種顏色。例如，也可以采用RGBW (W對(duì)應(yīng)白色)、或者對(duì)RGB追加黃色(yellow)、青色(cyan)、品紅色(magenta)等中的一種顏色以上的顏色。注意，也可以按每個(gè)顏色因素的點(diǎn)使其顯示區(qū)域的大小不同。但是，本發(fā)明不局限于彩色顯示的顯示裝置，而也可以應(yīng)用于單色顯示的顯示裝置。此外，作為顯示裝置所包括的顯示元件，可以應(yīng)用利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。利用電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是無(wú)機(jī)化合物被區(qū)別，一般地，前者被稱為有機(jī)EL元件，而后者被稱為無(wú)機(jī)EL元件。在有機(jī)EL元件中，通過對(duì)發(fā)光元件施加電壓，電子及空穴分別從一對(duì)電極注入到包括具有發(fā)光性的有機(jī)化合物的層，以流過電流。并且，這些載流子(電子及空穴)重新結(jié)合，具有發(fā)光性的有機(jī)化合物形成激發(fā)狀態(tài)，當(dāng)從該激發(fā)狀態(tài)回到基態(tài)時(shí)發(fā)光。由于這種機(jī)理,這種發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。無(wú)機(jī)EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)而分類為分散型無(wú)機(jī)EL元件和薄膜型無(wú)機(jī)EL元件。分散型無(wú)機(jī)EL元件具有發(fā)光層，其中發(fā)光材料的粒子分散在粘合劑中，并且其發(fā)光機(jī)理是利用施主能級(jí)和受主能級(jí)的施主-受主重新結(jié)合型發(fā)光。薄膜型無(wú)機(jī)EL元件具有一種結(jié)構(gòu)，其中，發(fā)光層夾在介電層之間，并且該夾著發(fā)光層的介電層進(jìn)一步由電極夾住，其發(fā)光機(jī)理是利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的定域型發(fā)光。注意，這里作為發(fā)光元件使用有機(jī)EL元件進(jìn)行說(shuō)明。
為了取出從發(fā)光元件發(fā)射的光，發(fā)光元件的一對(duì)電極中的至少一個(gè)為透明的。并且，在襯底上形成晶體管及發(fā)光元件，發(fā)光元件可以具有任意下列結(jié)構(gòu)從與襯底相反一側(cè)的表面取出發(fā)光的頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)；從襯底一側(cè)的表面取出發(fā)光的底部發(fā)射結(jié)構(gòu)；從襯底一側(cè)及與襯底相反一側(cè)的表面取出發(fā)光的雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)。圖10示出作為顯示元件使用發(fā)光元件的發(fā)光裝置的例子。作為顯示元件的發(fā)光元件4513電連接到設(shè)置在像素部4002中的晶體管4010。注意，發(fā)光元件4513的結(jié)構(gòu)不限于圖10所不的包括第一電極層4030、場(chǎng)致發(fā)光層4511、第二電極層4031的疊層結(jié)構(gòu)。根據(jù)從發(fā)光元件4513取出的光的方向等，可以適當(dāng)?shù)馗淖儼l(fā)光元件4513的結(jié)構(gòu)。另外，圖10相當(dāng)于圖SB所示的顯示裝置使用發(fā)光元件作為顯示元件時(shí)的M-N的截面。分隔壁4510使用有機(jī)絕緣材料或者無(wú)機(jī)絕緣材料形成。尤其優(yōu)選的是，分隔壁4510在第一電極層4030上使用感光樹脂材料形成為具有開口部，從而開口部的側(cè)壁形成為具有連續(xù)曲率的傾斜面。場(chǎng)致發(fā)光層4511可以使用一個(gè)層構(gòu)成，也可以使用多個(gè)層的疊層構(gòu)成。為了防止氧、氫、水分、二氧碳等侵入發(fā)光元件4513中，可以在第二電極層4031及分隔壁4510上形成保護(hù)膜。作為保護(hù)膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜等。此外，在由第一襯底4001、第二襯底4006以及密封劑4005密封的空間中設(shè)置有填充材料4514用于密封。如此，為了面板不暴露于外部空氣，而優(yōu)選使用氣密性高且脫氣少的保護(hù)薄膜(層疊薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等)、覆蓋材料對(duì)面板進(jìn)行封裝(封入)。作為填充材料4514，除了諸如氮或氬等惰性氣體以外，還可以使用紫外線固化樹月旨、熱固化樹脂，并且，可以使用例如PVC (聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)或者EVA (乙烯-醋酸乙烯酯)。例如，作為填充材料而使用氮，即可。另外，如果需要，則可以在發(fā)光元件的射出表面上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置諸如偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、延遲板(λ/4板，λ/2板)、濾色片等的光學(xué)薄膜。此外，偏振片、圓偏振片可設(shè)置有防反射膜。例如，可以進(jìn)行抗眩光處理，該處理是利用表面的凹凸來(lái)漫射反射光而可以降低眩光的處理。此外，作為顯示裝置，也可以提供使電子墨水驅(qū)動(dòng)的電子紙。電子紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，并且，具有如下優(yōu)點(diǎn)與常規(guī)紙同樣的易讀性；其耗電量比其他顯示裝置的耗電量低；形狀薄且輕。作為電泳顯示裝置，有各種各樣的形式。電泳顯示裝置包括分散在溶劑中的多個(gè)微膠囊，每個(gè)微膠囊包括具有正電荷的第一粒子和具有負(fù)電荷的第二粒子。通過對(duì)微膠囊施加電場(chǎng)，使微膠囊中的粒子沿彼此相反的方向移動(dòng)，只顯示集合在一側(cè)的粒子的顏色。注意，第一粒子和第二粒子每個(gè)都包括染料，并且，當(dāng)沒有電場(chǎng)時(shí)不移動(dòng)。此外，第一粒子的顏色和第二粒子的顏色不同(包括無(wú)色)。如此，電泳顯示裝置是利用介電常數(shù)高的物質(zhì)移動(dòng)到高電場(chǎng)區(qū)域，即所謂的介電泳效應(yīng)(dielectrophoretic effect)的顯不器。上述微囊分散在溶劑中的混合物被稱為電子墨水，并且該電子墨水可以印刷到玻璃、塑料、布、紙等的表面上。另外，還可以通過使用濾色片、具有色素的粒子來(lái)進(jìn)行彩色顯
/Jn ο 此外，作為微囊中的第一粒子及第二粒子，可以使用選自導(dǎo)電材料、絕緣材料、半導(dǎo)體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料、磁泳材料中的一種材料或這些的材料的復(fù)合材料。此外，作為電子紙，還可以應(yīng)用使用旋轉(zhuǎn)球顯示方式的顯示裝置。旋轉(zhuǎn)球顯示方式是如下方法，即將每個(gè)都涂為白色和黑色的球形粒子配置在用于顯示元件的電極層的第一電極層與第二電極層之間，使第一電極層與第二電極層之間產(chǎn)生電位差來(lái)控制球形粒子的取向，以進(jìn)行顯示。圖11示出半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的有源矩陣型電子紙。圖11所示的電子紙是使用旋轉(zhuǎn)球顯示方式的顯示裝置的例子。在連接到晶體管4010的第一電極層4030與設(shè)置在第二襯底4006上的第二電極層4031之間設(shè)置有具有黑色區(qū)域4615a及白色區(qū)域4615b并且在該黑色區(qū)域4615a及白色區(qū)域4615b的周圍包括填充有液體的空洞4612的球形粒子4613，并且，球形粒子4613周圍的空間填充有樹脂等填充材料4614。第二電極層4031相當(dāng)于公共電極(對(duì)置電極)。第二電極層4031電連接到公共電位線。注意，在圖9至圖11中，作為第一襯底4001、第二襯底4006，除了玻璃襯底以外，還可以使用具有撓性的襯底。例如，可以使用具有透光性的塑料襯底等。作為塑料襯底，可以使用FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics ;纖維增強(qiáng)塑料)板、PVF (聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜。此外，也可以使用具有由PVF薄膜或聚酯薄膜夾住鋁箔的結(jié)構(gòu)的薄片。絕緣層4021可以使用無(wú)機(jī)絕緣材料或者有機(jī)絕緣材料來(lái)形成。注意，當(dāng)使用丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯類樹脂、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等具有耐熱性的有機(jī)絕緣材料時(shí)，適于用作平坦化絕緣膜。此外，除了上述有機(jī)絕緣材料以外，還可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷類樹脂、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)等。注意，可以通過層疊多個(gè)由這些材料形成的絕緣膜，來(lái)形成絕緣層。對(duì)絕緣層4021的形成方法沒有特別的限制，可以根據(jù)其材料而利用濺射法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴噴射法(例如噴墨法)、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷、輥涂法、簾涂法、刮刀涂布法等形成。顯示裝置通過透過來(lái)自光源或顯示元件的光來(lái)進(jìn)行顯示。因此，設(shè)置在透過光的像素部中的襯底、諸如絕緣膜、導(dǎo)電膜等的薄膜全都對(duì)可見光的波長(zhǎng)區(qū)域的光具有透光性。關(guān)于對(duì)顯示元件施加電壓的第一電極層及第二電極層(也稱為像素電極層、公共電極層、對(duì)置電極層等)，根據(jù)取出光的方向、設(shè)置電極層的地方以及電極層的圖案結(jié)構(gòu)而選擇其透光性、反射性，即可。作為第一電極層4030和第二電極層4031中的任一個(gè)，可以使用諸如包括氧化鎢的氧化銦、包括氧化鶴的氧化銦鋅、包括氧化鈦的氧化銦、包括氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(以下表示為ΙΤ0)、氧化銦鋅、添加有氧化硅的氧化銦錫等具有透光性的導(dǎo)電材料。此外，第一電極層4030、第二 電極層4031可以使用鎢(W)、鑰(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等的金屬、其合金或者其氮化物中的一種或多種來(lái)形成。此外，由于晶體管容易受到靜電等的破壞，所以優(yōu)選設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路保護(hù)用的保護(hù)電路。保護(hù)電路優(yōu)選使用非線性元件構(gòu)成。如上所述，通過應(yīng)用在實(shí)施方式I至實(shí)施方式3中例示的晶體管，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式7通過使用由實(shí)施方式I至實(shí)施方式3中的任何一個(gè)示出的作為一例的晶體管，可以制造具有讀取對(duì)象物的信息的圖像傳感器功能的半導(dǎo)體裝置。圖12A示出具有圖像傳感器功能的半導(dǎo)體裝置的一例。圖12A示出光電傳感器的等效電路，而圖12B示出光電傳感器的一部分的截面圖。光電二極管602的一個(gè)電極電連接到光電二極管復(fù)位信號(hào)線658,而光電二極管602的另一個(gè)電極電連接到晶體管640的柵極。晶體管640的源極和漏極中的一個(gè)電連接到光電傳感器參考信號(hào)線672，而晶體管640的源極和漏極中的另一個(gè)電連接到晶體管656的源極和漏極中的一個(gè)。晶體管656的柵極電連接到柵極信號(hào)線659，晶體管656的源極和漏極中的另一個(gè)電連接到光電傳感器輸出信號(hào)線671。注意，在本說(shuō)明書的電路圖中，為了使使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管一目了然，將使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管用符號(hào)“OS”表示。在圖12A中，晶體管640和晶體管656是使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管。圖12B是示出光電傳感器中的光電二極管602和晶體管640的截面圖，其中在具有絕緣表面的襯底601 (TFT襯底)上設(shè)置有用作傳感器的光電二極管602和晶體管640。在光電二極管602和晶體管640上設(shè)置有襯底613，粘合層608設(shè)置在它們之間。另外，在晶體管640上設(shè)置有絕緣膜631、第一層間絕緣層633以及第二層間絕緣層634。另夕卜，以與晶體管640的柵電極645a電連接的方式在與該柵電極645a相同的層中設(shè)置電極層645b。電極層645b通過設(shè)置在絕緣膜631及第一層間絕緣層633中的開口電連接到電極層641a。由于電極層641a與形成在第二層間絕緣層634上的電極層642電連接，并且電極層642通過電極層641a與柵電極645a電連接，所以光電二極管602與晶體管640電連接。光電二極管602設(shè)置在第一層間絕緣層633上，并且光電二極管602具有如下結(jié)構(gòu)在形成在第一層間絕緣層633上的電極層641b和設(shè)置在第二層間絕緣層634上的電極層642之間從第一層間絕緣層633 —側(cè)按順序?qū)盈B有第一半導(dǎo)體層606a、第二半導(dǎo)體層606b及第三半導(dǎo)體層606c。在本實(shí)施方式中，作為晶體管640可以使用實(shí)施方式I、實(shí)施方式2或?qū)嵤┓绞?中任一個(gè)所示的晶體管。由于晶體管640、晶體管656的電特性變動(dòng)得到抑制而在電方面穩(wěn)定，所以作為圖12A和圖12B所示的本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置可以提供可靠性高的半導(dǎo)體
>j-U ρ α裝直。在此，例示一種pin型的光電二極管，其中層疊用作第一半導(dǎo)體層606a的具有p型的導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層、用作第二半導(dǎo)體層606b的高電阻的半導(dǎo)體層(i型半導(dǎo)體層)、用作第三半導(dǎo)體層606c的具有η型的導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。第一半導(dǎo)體層606a是p型半導(dǎo)體層，而可以由包含賦予P型導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的 非晶硅膜形成。使用包含屬于周期表中的第13族的雜質(zhì)元素(例如，硼(B))的半導(dǎo)體源氣體通過等離子體CVD法形成第一半導(dǎo)體層606a。作為半導(dǎo)體源氣體，可以使用硅烷(SiH4)。替代地，可以使用Si2H6、SiH2Cl2, SiHCl3> SiCl4或SiF4等。進(jìn)一步替代地，可以使用如下方法在形成不包含雜質(zhì)元素的非晶硅膜之后，使用擴(kuò)散方法或離子注入方法將雜質(zhì)元素引入到該非晶硅膜。優(yōu)選在使用離子注入方法等引入雜質(zhì)元素之后進(jìn)行加熱等來(lái)使雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散。在此情況下，作為形成非晶硅膜的方法，可以使用LPCVD方法、化學(xué)氣相沉積方法或?yàn)R射方法等。優(yōu)選將第一半導(dǎo)體層606a的厚度設(shè)定為IOnm以上且50nm以下。第二半導(dǎo)體層606b是i型半導(dǎo)體層(本征半導(dǎo)體層)，可以由非晶硅膜形成。為了形成第二半導(dǎo)體層606b，通過等離子體CVD法，使用半導(dǎo)體源氣體形成非晶硅膜。作為半導(dǎo)體源氣體，可以使用硅烷(SiH4X替代地，可以使用Si2H6、SiH2Cl2, SiHCl3、SiCl4或SiF4等。也可以通過LPCVD法、氣相沉積法、濺射法等形成第二半導(dǎo)體層606b。優(yōu)選將第二半導(dǎo)體層606b的厚度設(shè)定為200nm以上且IOOOnm以下。第三半導(dǎo)體層606c是η型半導(dǎo)體層，可以由包含賦予η型導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的非晶硅膜形成。使用包含屬于周期表中的第15族的雜質(zhì)元素(例如，磷(P))的半導(dǎo)體源氣體通過等離子體CVD法形成第三半導(dǎo)體層606c。作為半導(dǎo)體源氣體，可以使用硅烷(SiH4)。替代地，可以使用Si2H6、SiH2Cl2, SiHCl3> SiCl4或SiF4等。進(jìn)一步替代地，可以使用如下方法在形成不包含雜質(zhì)元素的非晶硅膜之后，使用擴(kuò)散方法或離子注入方法將雜質(zhì)元素引入到該非晶硅膜。優(yōu)選在使用離子注入方法等引入雜質(zhì)元素之后進(jìn)行加熱等來(lái)使雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散。在此情況下，作為形成非晶硅膜的方法，可以使用LPCVD方法、化學(xué)氣相沉積方法或?yàn)R射方法等。優(yōu)選將第三半導(dǎo)體層606c的厚度設(shè)定為20nm以上且200nm以下。此外，第一半導(dǎo)體層606a、第二半導(dǎo)體層606b以及第三半導(dǎo)體層606c可以不使用非晶半導(dǎo)體形成，而使用多晶半導(dǎo)體或微晶半導(dǎo)體(半非晶半導(dǎo)體，Semi AmorphousSemiconductor SAS)形成。在考慮吉布斯自由能時(shí)，微晶半導(dǎo)體屬于介于非晶和單晶之間的中間亞穩(wěn)態(tài)。也就是說(shuō)，微晶半導(dǎo)體是具有熱力學(xué)上穩(wěn)定的第三狀態(tài)的半導(dǎo)體并具有短程有序和晶格畸變。此外，柱狀或針狀晶體在相對(duì)于襯底表面的法線方向上生長(zhǎng)。作為微晶半導(dǎo)體的典型例子的微晶硅，其拉曼光譜位于比表示單晶硅的拉曼光譜的峰的520CHT1低的波數(shù)中。亦即，微晶硅的拉曼光譜的峰值位于表示單晶硅的520CHT1和表示非晶硅的480CHT1之間。該半導(dǎo)體包含至少Iat. %的氫或鹵素，以終結(jié)懸空鍵。還有，使微晶硅包含氦、氬、氪、氖等的稀有氣體元素來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)晶格畸變，提高穩(wěn)定性而得到優(yōu)良的微晶半導(dǎo)體膜。微晶半導(dǎo)體膜可以通過頻率為幾十MHz至幾百M(fèi)Hz的高頻等離子體CVD法或頻率為IGHz以上的微波等離子體CVD裝置形成。典型地，可利用用氫稀釋SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiF4等而獲得的氣體來(lái)形成該微晶半導(dǎo)體膜。此外，除了氫化硅和氫之夕卜，還可以使用選自氦、氬、氪、氖中的一種或多種稀有氣體元素進(jìn)行稀釋來(lái)形成微晶半導(dǎo)體膜。在上述情況下，將氫對(duì)氫化硅的流量比設(shè)定為5:1至200:1，優(yōu)選50:1至150:1，更優(yōu)選100: I。再者，也可以在含硅的氣體中混入諸如CH4、C2H6等的碳化氫氣體、諸如GeH4、GeF4等的鍺化氣體、F2等。此外，由于光電效應(yīng)生成的空穴的遷移率低于電子的遷移率，因此當(dāng)P型半導(dǎo)體層側(cè)上的表面用作光接收面時(shí)，pin光電二極管具有更好的特性。這里示出將光電二極管602從形成有pin型光電二極管的襯底601的面接收的光622轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的例子。此外，來(lái)自其導(dǎo)電型與光接收面上的半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型相反的半導(dǎo)體層的光是干擾光，因此，具有所述相反導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層上的電極層642優(yōu)選由具有遮光性的導(dǎo)電膜形成。注意，替 代地，可以使用η型半導(dǎo)體層側(cè)的表面作為光接收面。作為第一層間絕緣層633、第二層間絕緣層634，優(yōu)選采用用作平坦化絕緣膜的絕緣層以減小表面粗糙度。第一層間絕緣層633和第二層間絕緣層634中的任一個(gè)例如可以使用諸如聚酰亞胺、丙烯酸樹脂、苯并環(huán)丁烯類樹脂、聚酰胺或環(huán)氧樹脂等的有機(jī)絕緣材料形成。除了上述有機(jī)絕緣材料之外，還可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷類樹月旨、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)等的單層或疊層?？梢允褂媒^緣材料，且根據(jù)該材料使用濺射法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴噴出法(例如噴墨法)、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷、輥涂法、簾涂法、刮刀涂布法等來(lái)形成絕緣膜631、第一層間絕緣層633和第二層間絕緣層634中的任一個(gè)。通過檢測(cè)進(jìn)入光電二極管602的光622，可以讀取檢測(cè)對(duì)象的信息。另外，在讀取檢測(cè)對(duì)象的信息時(shí)，可以使用背光燈等的光源。作為晶體管640，可以使用實(shí)施方式I、實(shí)施方式2或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管。包含如下氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的電特性變動(dòng)得到抑制而在電方面穩(wěn)定，該氧化物半導(dǎo)體膜是通過意圖性地去除諸如氫、水分、羥基或氫化物(也稱為氫化合物)等雜質(zhì)而被高純度化并通過氧摻雜處理等含有過剩的氧的氧化物半導(dǎo)體膜。因此，可以提供高可靠性的半導(dǎo)體裝置。以上，本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合使用。實(shí)施方式8可將本說(shuō)明書中公開的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于多種電子設(shè)備(包括游戲機(jī))。作為電子設(shè)備，例如可以舉出電視裝置(也稱為電視機(jī)或電視接收機(jī))、用于計(jì)算機(jī)等的監(jiān)視器、諸如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等的影像拍攝裝置、數(shù)碼相框、移動(dòng)電話機(jī)(也稱為手機(jī)、移動(dòng)電話裝置)、便攜式游戲機(jī)、移動(dòng)信息終端、聲音再現(xiàn)裝置、彈子機(jī)等大型游戲機(jī)等。以下，對(duì)具備在上述其他實(shí)施方式中說(shuō)明的液晶顯示裝置的電子設(shè)備的例子進(jìn)行說(shuō)明。圖13A示出電子書閱讀器(也稱為e書閱讀器)，可以具有框體9630、顯示部9631、操作鍵9632、太陽(yáng)能電池9633以及充放電控制電路9634。圖13A所示的電子書閱讀器可以具有如下功能在顯示部上顯示各種各樣的信息(例如靜態(tài)圖像、動(dòng)態(tài)圖像、文字圖像等);將日歷、日期或時(shí)刻等顯示在顯示部上；對(duì)顯示在顯示部上的信息進(jìn)行操作或編輯；通過各種各樣的軟件(程序)控制處理等。另外，在圖13A中，充放電控制電路9634具有蓄電池9635和D⑶C轉(zhuǎn)換器(以下簡(jiǎn)稱為轉(zhuǎn)換器)9636。通過將任意前述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部9631，可以提供高可靠性電子書閱讀器。通過采用圖13A所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)將半透過型液晶顯示裝置或反射型液晶顯示裝置用于顯示部9631時(shí)，可以預(yù)料電子書閱讀器在較明亮的情況下也被使用，所以可以高效地進(jìn)行利用太陽(yáng)能電池9633的發(fā)電以及對(duì)蓄電池9635的充電，所以是優(yōu)選的。另外，太陽(yáng)能電池9633是優(yōu)選的，因?yàn)樗梢赃m當(dāng)?shù)卦O(shè)置在框體9630的空間(表面或背面)而高效地進(jìn)行蓄電池9635的充電。另外，當(dāng)作為電池9635使用鋰離子電池時(shí)，有可以謀求實(shí)現(xiàn)小型化等的優(yōu)點(diǎn)。 此外，參照?qǐng)D13B所示的方框圖說(shuō)明圖13A所示的充放電控制電路9634的結(jié)構(gòu)及工作。圖13B示出太陽(yáng)能電池9633、蓄電池9635、轉(zhuǎn)換器9636、轉(zhuǎn)換器9637、開關(guān)SWl至SW3、顯示部9631，并且，蓄電池9635、轉(zhuǎn)換器9636、轉(zhuǎn)換器9637、開關(guān)SWl至SW3相當(dāng)于充放電控制電路9634。首先，說(shuō)明在利用外光使太陽(yáng)能電池9633發(fā)電時(shí)的工作的實(shí)例。利用轉(zhuǎn)換器9636對(duì)太陽(yáng)能電池所發(fā)的電力進(jìn)行升壓或降壓，從而該電力具有用來(lái)對(duì)蓄電池9635進(jìn)行充電的電壓。并且，當(dāng)利用來(lái)自太陽(yáng)能電池9633的電力使顯示部9631工作時(shí)，使開關(guān)SWl導(dǎo)通，并且，利用轉(zhuǎn)換器9637將該電力升壓或降壓到顯示部9631所需要的電壓。此外，當(dāng)不進(jìn)行顯示部9631上的顯示時(shí)，使SWl截止并使SW2導(dǎo)通，從而可以對(duì)蓄電池9635進(jìn)行充電。接著，說(shuō)明在不利用外光使太陽(yáng)能電池9633發(fā)電時(shí)的工作的實(shí)例。通過使SW3導(dǎo)通并且利用轉(zhuǎn)換器9637對(duì)蓄電池9635所蓄的電力進(jìn)行升壓或降壓。并且，當(dāng)來(lái)自蓄電池9635的電力用于顯示部9631的工作。注意，雖然作為充電手段的一例而示出太陽(yáng)能電池9633，但是也可以利用其他手段對(duì)蓄電池9635進(jìn)行充電。此外，也可以組合太陽(yáng)能電池9633和其他充電手段進(jìn)行充電。圖14A示出筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī),包括主體3001、框體3002、顯示部3003以及鍵盤3004等。通過將任意前述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部3003，可以提供高可靠性筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)。圖14B示出便攜式信息終端(PDA)，在主體3021中設(shè)置有顯示部3023、外部接口3025以及操作按鈕3024等。另外，還具備作為操作附件的觸屏筆3022。通過將任意上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部3023，可以提供高可靠性便攜式信息終端(PDA)。圖14C示出電子書閱讀器的一個(gè)例子。例如，電子書閱讀器2700包括兩個(gè)框體，即框體2701及框體2703?？蝮w2701及框體2703由鉸鏈2711組合，從而可以以鉸鏈2711為軸進(jìn)行開閉工作。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行如紙的書籍那樣的工作?？蝮w2701組裝有顯示部2705，而框體2703組裝有顯示部2707。顯示部2705及顯示部2707可以顯示一幅圖像或不同圖像。在不同圖像顯示在不同顯示部的結(jié)構(gòu)中，例如在右邊的顯示部(圖14C中的顯示部2705)中可以顯示文字，而在左邊的顯示部(圖14C中的顯示部2707)中可以顯示圖像。通過將任意前述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部2705和顯示部2707，可以提供高可靠性電子書閱讀器2700。
此外，在圖14C中示出框體2701具備操作部等的例子。例如，在框體2701中具備電源開關(guān)2721、操作鍵2723、揚(yáng)聲器2725等。利用操作鍵2723可以翻頁(yè)。注意，在與框體的其上設(shè)置顯示部的表面上可以設(shè)置鍵盤、指向裝置等。另外，也可以采用在框體的背面或側(cè)面具備外部連接端子(耳機(jī)端子、USB端子等)、記錄介質(zhì)插入部等的結(jié)構(gòu)。再者，電子書閱讀器2700也可以具有電子詞典的功能。此外，電子書閱讀器2700也可以采用能夠以無(wú)線的方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。通過無(wú)線通信，可以從電子書服務(wù)器購(gòu)買和下載所希望的書籍?dāng)?shù)據(jù)等。圖14D示出移動(dòng)電話，其包括框體2800及框體2801的兩個(gè)框體。框體2801具備顯示面板2802、揚(yáng)聲器2803、麥克風(fēng)2804、指向裝置2806、攝像透鏡2807、外部連接端子2808等。此外，框體2800具備對(duì)移動(dòng)電話進(jìn)行充電的太陽(yáng)能電池單元2810、外部?jī)?chǔ)存器槽2811等。另外，在框體2801內(nèi)組裝有天線。通過將任意前述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示面板2802，可以提供高可靠性移動(dòng)電話。
另外，顯示面板2802具備觸摸屏，圖14D使用虛線示出作為圖像而被顯示出來(lái)的多個(gè)操作鍵2805。另外，還安裝有用來(lái)將由太陽(yáng)能電池單元2810輸出的電壓升壓到各電路所需的足夠高的電壓的升壓電路。顯示面板2802根據(jù)使用方式適當(dāng)?shù)馗淖冿@示的方向。另外，由于在與顯示面板2802同一面上設(shè)置攝像透鏡2807，所以可以實(shí)現(xiàn)可視電話。揚(yáng)聲器2803及麥克風(fēng)2804不局限于音頻通話，還可以進(jìn)行可視通話、錄音、播放聲音等。再者，滑動(dòng)框體2800和框體2801而可以處于如圖14D那樣的展開狀態(tài)和重疊狀態(tài)，所以可以實(shí)現(xiàn)適于攜帶的小型化。外部連接端子2808可以與AC適配器及各種電纜如USB電纜等連接，并可以進(jìn)行充電及與個(gè)人計(jì)算機(jī)等的數(shù)據(jù)通訊。另外，通過將記錄介質(zhì)插入外部?jī)?chǔ)存器槽2811中，可以對(duì)應(yīng)于更大量數(shù)據(jù)的保存及移動(dòng)。另外，除了上述功能以外，還可以提供紅外線通信功能、電視接收功能等。圖14E示出數(shù)碼攝像機(jī)，其包括主體3051、顯示部A 3057、取景器3053、操作開關(guān)3054、顯示部B 3055以及蓄電池3056等。通過將上述實(shí)施方式中任一個(gè)所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部A 3057及顯示部B 3055，可以提供高可靠性數(shù)碼攝像機(jī)。圖14F示出電視裝置的一例。在電視裝置9600中，框體9601組裝有顯示部9603。利用顯示部9603可以顯示圖像。此外，在此示出利用支架9605支撐框體9601的結(jié)構(gòu)。通過將任意前述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于顯示部9603，可以提供高可靠性電視裝置9600?？梢酝ㄟ^利用框體9601所具備的操作開關(guān)或另行提供的遙控操作機(jī)進(jìn)行電視裝置9600的操作?；蛘?，也可以采用在遙控操作機(jī)中設(shè)置顯示部的結(jié)構(gòu)，該顯示部顯示從該遙控操作機(jī)輸出的信息。另外，電視裝置9600采用具備接收機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等的結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^利用接收機(jī)接收一般的電視廣播。再者，通過調(diào)制解調(diào)器連接到有線或無(wú)線方式的通信網(wǎng)絡(luò)，從而也可以進(jìn)行單向(從發(fā)送者到接收者)或雙向(在發(fā)送者和接收者之間或在接收者之間等)的
信息通信。以上，本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合使用。
本申請(qǐng)基于2010年4月23日提交的日本專利申請(qǐng)No. 2010-100241，其 全部?jī)?nèi)容通過引用合并于此。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 在襯底上形成第一絕緣膜； 對(duì)所述第一絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理； 在所述第一絕緣膜上形成源電極、漏電極及氧化物半導(dǎo)體膜； 在所述源電極、所述漏電極及所述氧化物半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜；以及 在所述第二絕緣膜上形成柵電極從而所述柵電極與所述氧化物半導(dǎo)體膜重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜形成在所述源電極及所述漏電極上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述源電極和所述漏電極形成在所述氧化物半導(dǎo)體膜上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括在所述柵電極上形成第三絕緣膜的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第一絕緣膜包括第四絕緣膜和在所述第四絕緣膜上的第五絕緣膜，并且所述第五絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第一絕緣膜包括第四絕緣膜和在所述第四絕緣膜上的第五絕緣膜，所述第五絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分，并且所述第四絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分不同的成分。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第三絕緣膜包括第六絕緣膜和在所述第六絕緣膜上的第七絕緣膜，并且所述第六絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第三絕緣膜包括第六絕緣膜和在所述第六絕緣膜上的第七絕緣膜，所述第六絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分，并且所述第七絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分不同的成分。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜包括鎵作為成分。
10.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 在襯底上形成第一絕緣膜； 對(duì)所述第一絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理； 在所述第一絕緣膜上形成源電極、漏電極及氧化物半導(dǎo)體膜； 在所述源電極、所述漏電極及所述氧化物半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜； 對(duì)所述第二絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理；以及 在所述第二絕緣膜上形成柵電極從而所述柵電極與所述氧化物半導(dǎo)體膜重疊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜形成在所述源電極及所述漏電極上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述源電極和所述漏電極形成在所述氧化物半導(dǎo)體膜上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括在所述柵電極上形成第三絕緣膜的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第一絕緣膜包括第四絕緣膜和在所述第四絕緣膜上的第五絕緣膜，并且所述第五絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第一絕緣膜包括第四絕緣膜和在所述第四絕緣膜上的第五絕緣膜，所述第五絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分，并且所述第四絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分不同的成分。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第三絕緣膜包括第六絕緣膜和在所述第六絕緣膜上的第七絕緣膜，并且所述第六絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第三絕緣膜包括第六絕緣膜和在所述第六絕緣膜上的第七絕緣膜，所述第六絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分，并且所述第七絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分不同的成分。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜包括鎵作為成分。
19.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 在襯底上形成第一絕緣膜； 對(duì)所述第一絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理； 在所述第一絕緣膜上形成源電極、漏電極及氧化物半導(dǎo)體膜； 對(duì)所述氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行氧摻雜處理； 在所述源電極、所述漏電極及所述氧化物半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜； 對(duì)所述第二絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理；以及 在所述第二絕緣膜上形成柵電極從而該柵電極與該氧化物半導(dǎo)體膜重疊。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜形成在所述源電極及所述漏電極上。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述源電極和所述漏電極形成在所述氧化物半導(dǎo)體膜上。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括在所述柵電極上形成第三絕緣膜的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第一絕緣膜包括第四絕緣膜和在所述第四絕緣膜上的第五絕緣膜，并且所述第五絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第一絕緣膜包括第四絕緣膜和在所述第四絕緣膜上的第五絕緣膜，所述第五絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分，并且所述第四絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分不同的成分。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第三絕緣膜包括第六絕緣膜和在所述第六絕緣膜上的第七絕緣膜，并且所述第六絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第三絕緣膜包括第六絕緣膜和在所述第六絕緣膜上的第七絕緣膜，所述第六絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分相同的成分，并且所述第七絕緣膜包括與所述氧化物半導(dǎo)體膜的成分不同的成分。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜包括鎵作為成分。
全文摘要
所公開的發(fā)明的一種方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其包括如下步驟形成第一絕緣膜；對(duì)第一絕緣膜進(jìn)行氧摻雜處理來(lái)對(duì)第一絕緣膜供給氧；在第一絕緣膜上形成源電極、漏電極及與源電極及漏電極電連接的氧化物半導(dǎo)體膜；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理以去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氫原子；在氧化物半導(dǎo)體膜上形成第二絕緣膜；以及在第二絕緣膜上的與氧化物半導(dǎo)體膜重疊的區(qū)域上形成柵電極。利用該制造方法可以形成具有穩(wěn)定的電特性及高可靠性的包括氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置。
文檔編號(hào)H05B33/14GK102859703SQ20118002038
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所