專利名稱：晶體管及該晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用氧化物半導(dǎo)體層的晶體管、具備該晶體管的半導(dǎo)體裝置及該晶體 管和半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
有多種金屬氧化物，并且它們應(yīng)用于各種各樣的用途。氧化銦是公知材料，并且它 用作液晶顯示器等所需要的透明電極材料。作為金屬氧化物，有呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬氧化物。作為呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬 氧化物，有氧化鎢、氧化錫、氧化銦、氧化鋅等，并且公開有將這種呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬氧 化物用作溝道形成區(qū)的薄膜晶體管(專利文件1至4、非專利文件1)。另外，作為金屬氧化物，不僅已知一元氧化物，而且已知多元氧化物。例如，具有同 源相(homologous phase)的InGaO3 (ZnO)m(m 自然數(shù))是公知材料(非專利文件2至4)。并且，確認如下事實可以將如上所述的In-Ga-Zn類氧化物應(yīng)用于薄膜晶體管 (也稱為TFT)的溝道層(專利文件5、非專利文件5及6)。此外，在In-Ga-Zn類氧化物半導(dǎo)體中，與氧化鋅(ZnO)相比容易形成非晶結(jié)構(gòu)，并 且通過將In-Ga-Zn類氧化物半導(dǎo)體應(yīng)用于晶體管的溝道層，在大面積化的情況下也可以 減少特性的不均勻，并實現(xiàn)常閉狀態(tài)(normally off)。另一方面，當將非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半 導(dǎo)體層用作溝道層時發(fā)生如下問題，即該氧化物半導(dǎo)體層和源電極層及漏電極層之間的接 觸電阻增加。[專利文件1]日本專利申請公開昭60-198861號公報[專利文件2]日本專利申請公開平8-264794號公報[專利文件3]日本PCT國際申請翻譯平11-505377號公報[專利文件4]日本專利申請公開2000-150900號公報[專利文件5]日本專利申請公開2004-103957號公報[非專利文件 1]M. W. Prins, K. 0. Grosse-Holz, G. Muller, J. F. Μ. Cillessen, J.B.Giesbers, R. P. Weening, and R. M. Wolf,"A ferroelectric transparent thin-film transistor", App1.Phys. Lett.，17 June 1996, Vol.68 p.3650-3652[2]M. Nakamura, N. Kimizuka, and T. Mohri, "The Phase Relations in the In2O3-Ga2ZnO4-ZnO System at 1350 °C，，，J. Solid State Chem. , 1991, Vol. 93, p. 298-315[ # 專禾I」JC # 3]N. Kimizuka, M. Isobe, and M. Nakamura, "Syntheses and Single-Crystal Data of Homologous Compounds, In2O3(ZnO)m(m = 3,4, and 5), InGaO3 (ZnO) 3, and Ga2O3 (ZnO)m(m = 7,8,9, and 16) in the In2O3-ZnGa2O4-ZnO System，，， J.Solid State Chem.，1995，Vol. 116，p.170-178 [非專利文件4]中村真佐樹，君琢?xí)N，毛利尚彥，磯部光正， 口力'^相、 InFeO3 (ZnO)m(m 自然數(shù))U。同型化合物合成杉J K結(jié)晶構(gòu)造”，固體物理，1993年，Vol. 28，No. 5，p. 317-327[ 禾Uf 牛 5] K. Nomura, H. Ohta, K. Ueda, Τ. Kamiya, Μ. Hirano, and H. Hosono, "Thin-film transistor fabricated insingle-crystalline transparent oxide semiconductor，，，SCIENCE, 2003, Vol. 300，p. 1269-1272[非專利文件6] K. Nomura, H. Ohta, A. Takagi，T. Kamiya, M. Hirano，and H. Hosono， “Room-temperature fabrication oftransparent flexible thin-film transistors using amorphous oxidesemiconductors", NATURE, 2004, Vol. 432p. 488-49
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的一個方式的課題在于在將氧化物半導(dǎo)體層用作溝道層的晶體管中，減少特性的不均勻，并且還減少氧化物半導(dǎo)體層和源電極層及漏電極層之間 的接觸電阻。為了解決上述課題，本發(fā)明的一個方式在使用氧化物半導(dǎo)體設(shè)置溝道層的晶體管 中，至少使用非晶結(jié)構(gòu)設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層中的位于源電極層和漏電極層之間并形成溝道 的區(qū)域(溝道形成區(qū))，并且使用結(jié)晶結(jié)構(gòu)設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層中的與源電極層及漏電極 層等的外部電連接的區(qū)域。此外，隔著金屬氧化物層使成為溝道層的氧化物半導(dǎo)體層和源電極層及漏電極層 電連接。例如，當使用金屬材料設(shè)置源電極層及漏電極層時，隔著金屬氧化物層使成為溝道 層的氧化物半導(dǎo)體層和源電極層及漏電極層電連接。作為金屬氧化物層，可以使用其導(dǎo)電 率比成為溝道層的氧化物半導(dǎo)體層高且具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)(單晶、多晶或微晶)的材料而設(shè)置。此外，本發(fā)明的一個方式包括柵電極；柵極絕緣層；源電極層及漏電極層；電連 接到源電極層的第一金屬氧化物層；電連接到漏電極層的第二金屬氧化物層；以及隔著柵 極絕緣層與柵電極重疊并設(shè)置在源電極層和漏電極層之間的區(qū)域，且與第一金屬氧化物層 及第二金屬氧化物層接觸地設(shè)置的氧化物半導(dǎo)體層，其中，氧化物半導(dǎo)體層在與第一金屬 氧化物層接觸的第一區(qū)及與第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且在與柵電 極重疊且源電極層和漏電極層之間的區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)。此外，當在氧化物半導(dǎo)體層中，在 與柵電極重疊且源電極層和漏電極層之間的區(qū)域具有第一區(qū)及第二區(qū)時，在該第一區(qū)及第 二區(qū)之外的區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)，即可。氧化物半導(dǎo)體層在第一區(qū)及第二區(qū)具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的情況不僅是指該第一區(qū)及第 二區(qū)的整個部分都由結(jié)晶結(jié)構(gòu)(單晶、多晶或微晶)構(gòu)成的情況，而且還是指其一部分包括 非晶結(jié)構(gòu)的情況。此外，氧化物半導(dǎo)體層在與柵電極重疊且源電極層和漏電極層之間的區(qū) 域具有非晶結(jié)構(gòu)的情況不僅是指該區(qū)域的整個部分都由非晶結(jié)構(gòu)構(gòu)成的情況，而且還是指 其一部分包括結(jié)晶結(jié)構(gòu)的情況。另外，當?shù)谝粎^(qū)及第二區(qū)的一部分包括非晶結(jié)構(gòu)，且在與柵 電極重疊且源電極層和漏電極層之間的區(qū)域的一部分包括結(jié)晶結(jié)構(gòu)時，也使第一區(qū)及第二 區(qū)的晶化率(膜的整個體積中的結(jié)晶成分的比例)高于與柵電極重疊且源電極層和漏電極 層之間的區(qū)域的晶化率。另外，可以通過使用透射電子顯微鏡(TEM :TransmissionElectron Microscope) 觀察氧化物半導(dǎo)體層的截面，評價其結(jié)晶狀態(tài)。也就是說，通過使用TEM觀察氧化物半導(dǎo) 體層的第一區(qū)及第二區(qū)和與柵電極重疊且源電極層和漏電極層之間的區(qū)域，對第一區(qū)及第二區(qū)中的晶化率和與柵電極重疊且源電極層和漏電極層之間的區(qū)域的晶化率進行比較，即 可。此外，也可以通過進行XRD(X射線衍射)測量，評價氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶狀態(tài)。此外，本發(fā)明的一個方式包括設(shè)置在襯底上的柵電極；設(shè)置在柵電極上的柵極 絕緣層；設(shè)置在柵極絕緣層上的源電極層及漏電極層；設(shè)置在源電極層上的第一金屬氧化 物層；設(shè)置在漏電極層上的第二金屬氧化物層；以及設(shè)置在第一金屬氧化物層及第二金屬 氧化物層上，并設(shè)置在柵電極上方且源電極層和漏電極層之間的氧化物半導(dǎo)體層，其中，氧 化物半導(dǎo)體層在與第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū)及與第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū) 具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且在柵電極上方且源電極層和漏電極層之間的區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明的一個方式包括設(shè)置在襯底上的柵電極；設(shè)置在柵電極上的柵極 絕緣層；設(shè)置在柵極絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體層；設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上的第一金屬氧 化物層及第二金屬氧化物層；以及設(shè)置在第一金屬氧化物層上的源電極層和設(shè)置在第二金 屬氧化物層上的漏電極層，其中，氧化物半導(dǎo)體層在與第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū)及 與第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且在柵電極上方且源電極層和漏電極 層之間的區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明的一個方式包括設(shè)置在襯底上的源電極層及漏電極層；設(shè)置在源 電極層上的第一金屬氧化物層；設(shè)置在漏電極層上的第二金屬氧化物層；設(shè)置在第一金屬 氧化物層及第二金屬氧化物層上，并設(shè)置在源電極層和漏電極層之間的氧化物半導(dǎo)體層； 設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層上的柵極絕緣層；以及位于柵極絕緣層上且與源電極層和漏電極層 之間的區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層重疊地設(shè)置的柵電極，其中，氧化物半導(dǎo)體層在與第一金屬 氧化物層接觸的第一區(qū)及與第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且在柵電極 下方且源電極層和漏電極層之間的區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明的一個方式包括如下步驟在襯底上形成柵電極；在柵電極上形成 柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成源電極層及漏電極層；在源電極層上形成包括鋅并具有 結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層；在漏電極層上形成包括鋅并具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第二金屬氧化 物層；在柵電極上方且源電極層和漏電極層之間的區(qū)域、第一金屬氧化物層上及第二金屬 氧化物層上形成包括鋅且具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層；以及通過進行熱處理，將鋅從 第一金屬氧化物層及第二金屬氧化物層移動到氧化物半導(dǎo)體層，以在氧化物半導(dǎo)體層中， 使與第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū)及與第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)晶化。此外，本發(fā)明的一個方式包括如下步驟在襯底上形成柵電極；在柵電極上形成 柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成包括鋅并具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層；在氧化物半 導(dǎo)體層上形成包括鋅并具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層及第二金屬氧化物層；在第一 金屬氧化物層上形成源電極層；在第二金屬氧化物層上形成漏電極層；以及通過進行熱處 理，將鋅從第一金屬氧化物層及第二金屬氧化物層移動到氧化物半導(dǎo)體層，以在氧化物半 導(dǎo)體層中，使與第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū)及與第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)晶 化。 此外，本發(fā)明的一個方式包括如下步驟在襯底上形成源電極層及漏電極層；在 源電極層上形成包括鋅并具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層；在漏電極層上形成包括鋅并 具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第二金屬氧化物層；在源電極層和漏電極層之間的區(qū)域、第一金屬氧化物 層上及第二金屬氧化物層上形成包括鋅并具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層；通過進行熱處理，將鋅從第一金屬氧化物層及第二金屬氧化物層移動到氧化物半導(dǎo)體層，以在氧化物 半導(dǎo)體層中，使與第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū)及與第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)晶 化；在氧化物半導(dǎo)體層上形成柵極絕緣層；以及在柵極絕緣層上與設(shè)置在源電極層和漏電 極層之間的區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層重疊地設(shè)置柵電極。作為可在本說明書中使用的具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體的一例，有表示為 InMo3(ZnO)m(m> 0)的氧化物半導(dǎo)體。在此，M表示選自鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、猛(Mn) 及鈷(Co)中的一種金屬元素或多種金屬元素。例如，作為M選擇Ga的情況不僅包括只選 擇Ga的情況，而且還包括Ga和Ni、Ga和Fe等的選擇Ga之外的上述金屬元素的情況。另 夕卜，在上述氧化物半導(dǎo)體中，除了包括作為M的金屬元素之外，作為雜質(zhì)元素有時包括Fe、 Ni以及其他過渡金屬元素或該過渡金屬的氧化物。注意，在本說明書中，氧氮化硅是指其組成中的氧含量多于氮含量的物質(zhì)，優(yōu)選的是當使用盧瑟福背散射法(RBS:RutherfordBackscattering Spectrometry)及氫前散射 法(HFS =HydrogenForward Scattering)進行測量時，作為濃度范圍包含50原子％至70原 子％的氧、0. 5原子％至15原子％的氮、25原子％至35原子％的硅、以及0. 1原子％至10 原子％的氫的物質(zhì)。另外，氮氧化硅是指在組成中氮含量多于氧含量的物質(zhì)，優(yōu)選的是當使 用RBS及HFS進行測量時，作為濃度范圍包含5原子％至30原子％的氧、20原子％至55原 子％的氮、25原子％至35原子％的硅、10原子％至30原子％的氫的物質(zhì)。然而，當將構(gòu)成 氧氮化硅或氮氧化硅的原子的總計為100原子％時，氮、氧、硅及氫的含有比率包括在上述 范圍內(nèi)。在本說明書中，半導(dǎo)體裝置是指通過利用半導(dǎo)體特性而能夠工作的所有的裝置， 并且顯示裝置、半導(dǎo)體電路以及電子設(shè)備都包括在半導(dǎo)體裝置中。在本說明書中顯示裝置 包括發(fā)光裝置、液晶顯示裝置。發(fā)光裝置包括發(fā)光元件，并且液晶顯示裝置包括液晶元件。 在發(fā)光元件的范疇內(nèi)包括由電流或電壓控制亮度的元件，具體而言，包括無機EUElectro Luminescence ；電致發(fā)光)元件、有機EL元件等。至于使用氧化物半導(dǎo)體設(shè)置溝道層的晶體管，在氧化物半導(dǎo)體層的區(qū)域中，以非 晶結(jié)構(gòu)設(shè)置位于源電極層和漏電極層之間的溝道形成區(qū)，且以結(jié)晶結(jié)構(gòu)設(shè)置與外部電連接 的區(qū)域，從而可以減少晶體管特性的不均勻，并減少氧化物半導(dǎo)體層和源電極層及漏電極 層之間的接觸電阻。


圖IA至IC是說明根據(jù)實施方式1的晶體管的結(jié)構(gòu)的圖；圖2A至2E是說明根據(jù)實施方式2的晶體管的制造方法的一例的圖；圖3A至3E是說明根據(jù)實施方式2的晶體管的制造方法的一例的圖；圖4A和4B是說明根據(jù)實施方式2的晶體管的制造方法的一例的圖；圖5A至5E是說明根據(jù)實施方式3的晶體管的制造方法的一例的圖；圖6A至6D是說明根據(jù)實施方式3的晶體管的制造方法的一例的圖；圖7A至7E是說明根據(jù)實施方式4的晶體管的制造方法的一例的圖；圖8A至8E是說明根據(jù)實施方式4的晶體管的制造方法的一例的圖；圖9A至9D是說明根據(jù)實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一例的圖IOA至IOD是說明根據(jù)實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一例的圖；圖11是說明根據(jù)實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一例的圖；圖12是說明根據(jù)實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一例的圖；圖13是說明根據(jù)實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一例的圖；圖14是說明根據(jù)實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一例的圖；
圖15是說明根據(jù)實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一例的圖；圖16A1至16A2和16B是說明根據(jù)實施方式6的半導(dǎo)體裝置的一例的圖；圖17是說明根據(jù)實施方式7的半導(dǎo)體裝置的一例的圖；圖18A和18B是說明根據(jù)實施方式8的半導(dǎo)體裝置的一例的圖；圖19A和19B是示出電視裝置及數(shù)碼相框的實例的外觀圖；圖20A和20B是示出游戲機的實例的外觀圖；圖21是說明用于模擬的模型的圖；圖22A和22B是說明通過模擬求得的元素的擴散系數(shù)的圖。
具體實施例方式下面，將參照附圖詳細地說明根據(jù)本發(fā)明的一個方式的實施方式。但是，本發(fā)明不 局限于下面所示的實施方式的記載內(nèi)容，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解 一個事實，就是其方式和詳細內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式而不脫離發(fā)明的宗旨。因 此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在下面所示的實施方式所記載的內(nèi)容中。此外，根據(jù)不同 的實施方式的結(jié)構(gòu)可以適當?shù)亟M合而實施。此外，在下面所說明的發(fā)明結(jié)構(gòu)中，使用相同的 附圖標記表示相同的部分或具有相同的功能的部分而省略其重復(fù)說明。實施方式1在本實施方式中，參照圖IA至IC說明晶體管的結(jié)構(gòu)的一例。本實施方式所示的晶體管包括柵電極102、柵極絕緣層104、源電極層106a、漏電 極層106b、電連接到源電極層106a的第一金屬氧化物層108a、電連接到漏電極層106b的 第二金屬氧化物層108b以及成為溝道層的氧化物半導(dǎo)體層112。氧化物半導(dǎo)體層112隔著 柵極絕緣層104與柵電極102重疊并設(shè)置在源電極層106a和漏電極層106b之間的區(qū)域， 并且與第一金屬氧化物層108a和第二金屬氧化物層108b接觸而設(shè)置。成為溝道層的氧化物半導(dǎo)體層112在與第一金屬氧化物層108a接觸的第一區(qū) 112a及與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)112b具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且至少在與柵電極 102重疊且源電極層106a和漏電極層106b之間的區(qū)域(形成溝道的區(qū)域)具有非晶結(jié)構(gòu)。 此外，可以使用具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物設(shè)置第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化 物層108b。注意，溝道層是指在晶體管中具有形成溝道的區(qū)域的半導(dǎo)體層。本實施方式所示的晶體管只要具有上述結(jié)構(gòu)就可以以頂柵型或底柵型的任一結(jié) 構(gòu)設(shè)置。在圖IA至IC中，圖IA和IB示出以底柵型設(shè)置晶體管的情況，而圖IC示出以頂 柵型設(shè)置晶體管的情況。下面說明圖IA至IC所示的晶體管的具體結(jié)構(gòu)。圖IA所示的晶體管120包括設(shè)置在襯底100上的柵電極102、設(shè)置在柵電極102 上的柵極絕緣層104、設(shè)置在柵極絕緣層104上的源電極層106a及漏電極層106b、設(shè)置在源電極層106a上的第一金屬氧化物層108a、設(shè)置在漏電極層106b上的第二金屬氧化物層 108b以及設(shè)置在第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b上，并且設(shè)置在柵電極 102上方且源電極層106a和漏電極層106b之間的區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層112。圖IB所示的晶體管130包括設(shè)置在襯底100上的柵電極102、設(shè)置在柵電極102上的柵極絕緣層104、設(shè)置在柵極絕緣層104上的氧化物半導(dǎo)體層112、相離設(shè)置在氧化物 半導(dǎo)體層112上的第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b、設(shè)置在第一金屬氧化 物層108a上的源電極層106a以及設(shè)置在第二金屬氧化物層108b上的漏電極層106b。圖IC所示的晶體管140包括設(shè)置在襯底100上的源電極層106a及漏電極層106b、 設(shè)置在源電極層106a上的第一金屬氧化物層108a、設(shè)置在漏電極層106b上的第二金屬氧 化物層108b、設(shè)置在第一金屬氧化物層108a上及第二金屬氧化物層108b上，并且設(shè)置在源 電極層106a和漏電極層106b之間的氧化物半導(dǎo)體層112、設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層112上的 柵極絕緣層104以及位于柵極絕緣層104上且與源電極層106a和漏電極層106b之間的區(qū) 域的氧化物半導(dǎo)體層112重疊地設(shè)置的柵電極102。另外，在上述圖IA至IC中，成為溝道層的氧化物半導(dǎo)體層112在與第一金屬氧化 物層108a接觸的第一區(qū)112a及與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)112b具有結(jié)晶結(jié) 構(gòu)，并且在與柵電極102重疊且源電極層106a和漏電極層106b之間的區(qū)域(形成溝道的 區(qū)域)具有非晶結(jié)構(gòu)。此外，可以使用具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物層設(shè)置第一金屬氧化物 層108a及第二金屬氧化物層108b。氧化物半導(dǎo)體層112至少在與柵電極102重疊且源電極層106a和漏電極層106b 之間的區(qū)域(形成溝道的區(qū)域)具有非晶結(jié)構(gòu)，即可。第一區(qū)112a及第二區(qū)112b之外的區(qū) 域都可以具有非晶結(jié)構(gòu)。另外，當在氧化物半導(dǎo)體層112中，在與柵電極102重疊且源電極 層106a和漏電極層106b之間的區(qū)域具有第一區(qū)112a及第二區(qū)112b時，在該第一區(qū)112a 及第二區(qū)112b之外的區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)，即可?？梢酝ㄟ^使用透射電子顯微鏡(TEM transmission ElectronMicroscope)觀察 氧化物半導(dǎo)體層112的截面，評價其結(jié)晶狀態(tài)。也就是說，通過使用TEM觀察氧化物半導(dǎo)體 層112的第一區(qū)112a、第二區(qū)112b及形成溝道的區(qū)域，對第一區(qū)112a及第二區(qū)112b中的 晶化率和形成溝道的區(qū)域中的晶化率進行比較，即可。也可以通過進行XRD(X射線衍射) 測量，評價氧化物半導(dǎo)體層112的結(jié)晶狀態(tài)。上述圖IA至IC示出其端部彼此重疊地設(shè)置源電極層106a及漏電極層106b和柵 電極102的情況，但是不局限于此。例如，既可以采用源電極層106a和漏電極層106b中的 一方與柵電極102重疊的結(jié)構(gòu)，又可以采用源電極層106a和漏電極層106b都不與柵電極 102重疊的結(jié)構(gòu)。在圖IA至IC中，使用具有導(dǎo)電性(其導(dǎo)電率至少比氧化物半導(dǎo)體層112的導(dǎo)電 率高)的材料形成第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b。例如，可以使用至少 包括鋅的結(jié)晶金屬氧化物材料形成第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b。作 為這種金屬氧化物材料，可以使用氧化鋅(ZnO)、氧化鎂鋅(ZnMgO)等。使用與第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b不同的材料設(shè)置氧化物 半導(dǎo)體層112。例如，可以使用包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體、氧化銦鋅(IZO)等的氧化物 半導(dǎo)體設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層112。
作為一例，可以使用具有導(dǎo)電性的氧化鋅設(shè)置第一金屬氧化物層108a及第二金 屬氧化物層108b，且使用包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層(InGaO3 (ZnO)mOii > 0))設(shè)置氧 化物半導(dǎo)體層112。在此情況下，在氧化物半導(dǎo)體層112中，可以使具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一區(qū)112a及第 二區(qū)112b采用包括比具有非晶結(jié)構(gòu)的其他區(qū)域多的鋅的結(jié)構(gòu)。作為其一例，可以舉出如下 結(jié)構(gòu)使用InGaZnO4設(shè)置具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一區(qū)112a及第二區(qū)112b，而使用InGaZna503.5 設(shè)置具有非晶結(jié)構(gòu)的其他區(qū)域。另外，可以利用二次離子質(zhì)譜法(SIMS:Secondary Ion MassSpectroscopy)對氧 化物半導(dǎo)體層中的鋅濃度進行測量。
此外，也可以使氧化物半導(dǎo)體層112包含絕緣雜質(zhì)。作為該雜質(zhì)，應(yīng)用以氧化硅、 氧化鍺、氧化鋁等為典型的絕緣氧化物、以氮化硅、氮化鋁等為典型的絕緣氮化物或氧氮化 硅、氧氮化鋁等的絕緣氧氮化物。另外，在圖IA至IC中，當具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧 化物層108b的導(dǎo)電率充分高時，第一金屬氧化物層108a可以為源電極層，且第二金屬氧化 物層108b可以為漏電極層。像這樣，當使用氧化物半導(dǎo)體層設(shè)置在晶體管中形成溝道的半導(dǎo)體層時，通過在 該氧化物半導(dǎo)體層中，使用非晶結(jié)構(gòu)設(shè)置形成溝道的區(qū)域并使用結(jié)晶結(jié)構(gòu)設(shè)置與外部(源 電極層及漏電極層等)電連接的部分，可以減少晶體管的特性不均勻并減少接觸電阻。注意，本實施方式可以與其他實施方式適當?shù)亟M合而實施。實施方式2在本實施方式中，參照

在上述實施方式1所示的結(jié)構(gòu)中晶體管具有底柵 結(jié)構(gòu)的情況(圖1A)下的制造方法的一例。首先，在襯底100上形成柵電極102，接著，在該柵電極102上形成柵極絕緣層 104，然后，在柵極絕緣層104上按順序?qū)盈B形成導(dǎo)電膜106和金屬氧化物108 (參照圖2A)。襯底100只要是具有絕緣表面的襯底，例如可以使用玻璃襯底。此外，作為襯底 100還可以使用如下襯底陶瓷襯底、石英襯底及藍寶石襯底等的由絕緣體構(gòu)成的絕緣襯 底；利用絕緣材料覆蓋由硅等半導(dǎo)體材料構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底的表面而成的襯底；利用絕緣 材料覆蓋由金屬、不銹鋼等導(dǎo)電體構(gòu)成的導(dǎo)電襯底的表面而成的襯底。此外，只要能夠承受 制造工序的熱處理，就也可以采用塑料襯底。柵電極102可以通過在襯底100的整個表面上形成導(dǎo)電膜之后利用光刻法對導(dǎo)電 膜進行蝕刻來形成。柵電極102包括柵極布線等由上述導(dǎo)電膜形成的電極、布線。柵電極102優(yōu)選由鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鎢(W)、鈦(Ti)等的導(dǎo)電材料形成。 注意，在將鋁用于布線及電極的情況下，因為鋁單質(zhì)有耐熱性低并且容易腐蝕等的問題，所 以優(yōu)選組合鋁和耐熱導(dǎo)電材料而形成。耐熱導(dǎo)電材料可以由如下材料形成選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻 (Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的元素；以上述元素為成分的合金；組合上述元素而成的合金膜； 或以上述元素為成分的氮化物。層疊由這些耐熱導(dǎo)電材料構(gòu)成的膜和鋁(或銅)來形成布 線、電極，即可。注意，也可以利用液滴噴射法、絲網(wǎng)印刷法等在襯底100上選擇性地形成柵電極102。 柵極絕緣層104可以通過利用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧 化鋁膜或者氧化鉭膜等來形成。此外，也可以層疊這些膜來形成。這些膜可以通過利用濺 射法等以50nm以上且250nm以下的厚度來形成。例如，作為柵極絕緣層104，可以通過利用 濺射法以IOOnm的厚度來形成氧化硅膜。導(dǎo)電膜106可以通過濺射法或真空蒸鍍法等使用由包括選自鋁(Al)、銅(Cu)、鈦 (Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的元素的金屬、以上述元素為成 分的合金或以上述元素為成分的氮化物等構(gòu)成的材料形成。例如，可以采用鉬膜或鈦膜的單層結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電膜106。此外，也可以以疊層結(jié)構(gòu) 形成導(dǎo)電膜106，例如可以采用鋁膜和鈦膜的疊層結(jié)構(gòu)、按順序?qū)盈B鈦膜、鋁膜和鈦膜的三 層結(jié)構(gòu)、或按順序?qū)盈B鉬膜、鋁膜和鉬膜的三層結(jié)構(gòu)。另外，作為用于這些疊層結(jié)構(gòu)的鋁膜， 也可以使用包括釹的鋁(Al-Nd)膜。再者，導(dǎo)電膜106也可以采用包括硅的鋁膜的單層結(jié) 構(gòu)。金屬氧化物層108通過濺射法或溶膠_凝膠法等使用包括鋅的金屬氧化物材料形 成，即可。例如，可以使用具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化鋅、氧化鎂鋅等的金屬氧化物而設(shè)置。另外， 也可以對這些金屬氧化物摻雜Ga、Al等。接著，對導(dǎo)電膜106及金屬氧化物層108進行蝕刻來形成源電極層106a、漏電極層 106b、第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b，并且使位于柵電極102上的柵極 絕緣層104露出(參照圖2B)。在此，示出通過光刻法，使用相同的掩模對導(dǎo)電膜106和金屬氧化物層108進行 蝕刻的情況。在此情況下，在源電極層106a上形成第一金屬氧化物層108a，而在漏電極層 106b上形成第二金屬氧化物層108b。此外，在此示出其端部彼此重疊地設(shè)置源電極層106a 及漏電極層106b和柵電極102的情況。接著，在柵極絕緣層104、第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b上形 成氧化物半導(dǎo)體層110(參照圖2C)。氧化物半導(dǎo)體層110可以使用至少包括鋅并具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體形成。 此外，使用包括比第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b少的鋅的氧化物半導(dǎo) 體形成。例如，可以使用包括銦、鋅及鎵的非晶氧化物半導(dǎo)體(InGaO3(ZnO)mGii > 0))形成 氧化物半導(dǎo)體層110。在此情況下，通過使用包括IruGa及Zn的氧化物半導(dǎo)體靶材(例如， In2O3 Ga2O3 ZnO = 1 1 1)的濺射法，形成具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層110?？梢詫R射的條件設(shè)定為如下襯底100和靶材之間的距離為30mm至500mm ；壓 力為0. OlPa至2. OPa ；直流(DC)電源為0. 25kff至5. Okff ；溫度為20°C至100°C ；氣氛為氬 氣氛、氧氣氛或氬和氧的混合氣氛。另外，在濺射法中，通過使用脈沖直流(DC)電源，可以減輕灰塵且厚度分布也變 均勻，所以是優(yōu)選的。此外，將氧化物半導(dǎo)體層Iio的厚度設(shè)定為5nm至200nm左右，即可。作為上述濺射法，可以采用將高頻電源用于濺射用電源的RF濺射法、使用直流電 源的DC濺射法、以脈沖方式施加直流偏壓的脈沖DC濺射法等。此外，也可以使氧化物半導(dǎo)體層110包含絕緣雜質(zhì)。作為該雜質(zhì)，應(yīng)用以氧化硅、氧化鍺、氧化鋁等為典型的絕緣氧化物、以氮化硅、氮化鋁等為典型的絕緣氮化物或以氧氮化硅、氧氮化鋁等的絕緣氧氮化物。以不影響到氧化物半導(dǎo)體的電導(dǎo)性的濃度添加這些絕 緣氧化物或絕緣氮化物等。通過使氧化物半導(dǎo)體包含絕緣雜質(zhì)，即使進行熱處理等，也可以 在氧化物半導(dǎo)體層110中抑制與第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b接觸的 區(qū)域之外的區(qū)域的晶化。通過抑制成為溝道層的氧化物半導(dǎo)體層110的晶化，可以使薄膜 晶體管的特性穩(wěn)定化。作為應(yīng)用于薄膜晶體管的溝道形成區(qū)的氧化物半導(dǎo)體，除了上述之外還可以應(yīng)用 In-Sn-Zn-O 類、In-Al-Zn-O 類、Sn-Ga-Zn-O 類、Al-Ga-Zn-O 類、Sn-Al-Zn-O 類、In-Zn-O 類 的非晶氧化物半導(dǎo)體。也就是說，通過對這些氧化物半導(dǎo)體添加抑制晶化并保持非晶狀態(tài) 的雜質(zhì)，可以使薄膜晶體管的特性穩(wěn)定化。該雜質(zhì)是以氧化硅、氧化鍺、氧化鋁等為典型的 絕緣氧化物、以氮化硅、氮化鋁等為典型的絕緣氮化物或氧氮化硅、氧氮化鋁等的絕緣氧氮 化物等。接著，對氧化物半導(dǎo)體層110進行蝕刻形成島狀氧化物半導(dǎo)體層112(參照圖2D)。通過對氧化物半導(dǎo)體層110進行蝕刻，使島狀氧化物半導(dǎo)體層112殘留在柵電極102上方且源電極層106a和漏電極層106b之間，且還使它殘留在第一金屬氧化物層108a 及第二金屬氧化物層108b上。在此情況下，有時根據(jù)蝕刻條件在對氧化物半導(dǎo)體層110進 行蝕刻的同時，第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物108b也受到蝕刻(或膜減小)。 在此示出如下情況，即在對氧化物半導(dǎo)體層110進行蝕刻的同時，第一金屬氧化物108a及 第二金屬氧化物108b也受到蝕刻。另外，當金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物108b也與氧化物半導(dǎo)體層110同時受到蝕刻時，也通過使用上述金屬材料設(shè)置源電極層106a及漏電極層106b，可以抑制由 蝕刻導(dǎo)致的布線的斷開或消失。接著，通過進行熱處理，使氧化物半導(dǎo)體層112中的與第一金屬氧化物層108a接觸的第一區(qū)112a和與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)112b晶化(參照圖2E)。例如，通過作為具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b使用包括鋅的金屬氧化物，作為具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層112使用包括鋅的非 晶氧化物半導(dǎo)體層，且將鋅從第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b移動到氧 化物半導(dǎo)體層112，可以使第一區(qū)112a及第二區(qū)112b選擇性地晶化。這是因為如果在氧化 物半導(dǎo)體層中包括多量的鋅，則容易晶化的緣故。也就是說，第一金屬氧化物108a及第二 金屬氧化物層108b用作對氧化物半導(dǎo)體層112的鋅的供給源。在此情況下，在氧化物半導(dǎo)體層112中，可以使與第一金屬氧化物層108a接觸的第一區(qū)112a及與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)112b選擇性地晶化，且使其他區(qū)域
具有非晶結(jié)構(gòu)。更具體地，使用氧化鋅設(shè)置第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b，且使用包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層112。在此情況下，通過進行熱 處理，氧化鋅中的鋅移動到包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層112，并且可以在氧化物半導(dǎo) 體層112中的與氧化鋅接觸的區(qū)域選擇性地使晶化得到進展。其結(jié)果是，在熱處理之后，在氧化物半導(dǎo)體層112中，具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一區(qū)112a 及第二區(qū)112b包括比具有非晶結(jié)構(gòu)的其他區(qū)域多的鋅。作為一例，當使用InGaZna503.5形成氧化物半導(dǎo)體層110時，通過進行熱處理，具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一區(qū)112a及第二區(qū)112b可 以為InGaZnO4,而具有非晶結(jié)構(gòu)的其他區(qū)域可以為InGaZna 503.5。當然，在此所示的氧化物 半導(dǎo)體層112的組成只是一例，而不局限于此。例如，有時氧化物半導(dǎo)體層中的第一區(qū)112a 及第二區(qū)112b的晶化率不均勻而具有梯度。
此外，一般而言，只有進行600°C以上的熱處理，才使具有非晶結(jié)構(gòu)的包括銦、鋅及 鎵的氧化物半導(dǎo)體層晶化。但是，如圖2A至2E所示，對具有非晶結(jié)構(gòu)的包括銦、鋅及鎵的氧 化物半導(dǎo)體層設(shè)置鋅的供給源(在此，氧化鋅)并進行熱處理，從而當熱處理的溫度低時也 可以使包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層晶化。再者，通過控制接觸于鋅的供給源的地方， 可以任意決定使包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層晶化的區(qū)域。另外，為了將鋅從第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b更有效地移 動到氧化物半導(dǎo)體層112，優(yōu)選在熱處理之前的階段中，使包括在成為鋅的供給源的第一金 屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b的鋅的濃度高于包括在氧化物半導(dǎo)體層112的 鋅的濃度。此外，對于圖2A至2E的工序中的熱處理，可以使用擴散爐、電阻加熱爐等加熱爐、 RTA (快速熱退火；Rap id Thermal Anneal)設(shè)備等。另外，優(yōu)選地是，以150°C至500°C，典型地以200°C至400°C進行熱處理。例如，在 氧氣氛下(包括在大氣氣氛下)以350°C進行一個小時的熱處理。通過進行該熱處理，可以 使氧化物半導(dǎo)體層112的第一區(qū)112a及第二區(qū)112b晶化。注意，只要在形成氧化物半導(dǎo) 體層110之后進行熱處理，就對該熱處理的時序沒有特別的限制。此外，也可以通過一邊對 襯底100進行加熱，一邊形成氧化物半導(dǎo)體層110，在與形成氧化物半導(dǎo)體層110的同時使 氧化物半導(dǎo)體層112的第一區(qū)112a及第二區(qū)112b晶化。另外，也可以照射激光來對源電極層106a及漏電極層106b部分選擇性地進行加 熱，而代替對形成在襯底100上的元件的整體進行加熱。通過照射激光，由金屬材料形成的源電極層106a及漏電極層106b選擇性地受到 加熱，且與源電極層106a接觸地設(shè)置的第一金屬氧化物層108a和與漏電極層106b接觸地 設(shè)置的第二金屬氧化物層108b也受到加熱。其結(jié)果是，通過將鋅從第一金屬氧化物層108a 及第二金屬氧化物層108b移動到氧化物半導(dǎo)體層112，可以使第一區(qū)112a及第二區(qū)112b 選擇性地晶化。作為所應(yīng)用的激光，將波長等適當?shù)卦O(shè)定為至少被源電極層106a及漏電極層 106b吸收，即可。優(yōu)選的是，將波長等適當?shù)卦O(shè)定為透過第一金屬氧化物層108a、第二金屬 氧化物層108b及氧化物半導(dǎo)體層112并被源電極層106a及漏電極層106b吸收，即可。既 可以從下面一側(cè)(襯底100的背面一側(cè))照射激光，又可以從上面一側(cè)(氧化物半導(dǎo)體層 112—側(cè))照射激光。像這樣，通過在氧化物半導(dǎo)體層112中，使與第一金屬氧化物層108a接觸的第一 區(qū)域112a及與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)域112b晶化，且使第一區(qū)112a及第 二區(qū)112b之外的其他區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)，可以減少晶體管的特性的不均勻，并減少與源電 極層106a及漏電極層106b之間的接觸電阻。此外，也可以在形成氧化物半導(dǎo)體層110之前，對第一金屬氧化物層108a及第二 金屬氧化物層108b的表面進行還原處理。通過對第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b的表面進行還原處理，可以減少包括在第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化 物層108b的表面近旁的氧濃度(增加鋅濃度)，并將鋅從第一金屬氧化物層108a及第二金 屬氧化物層108b有效地移動到氧化物半導(dǎo)體層112。作為還原處理，減少包括在第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b的 表面近旁的氧，即可。例如，可以應(yīng)用氫等離子體處理或氬等離子體處理等。具體而言，在 形成第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b之后(圖2B)，對該第一金屬氧化物 層108a及第二金屬氧化物層108b的表面進行氫等離子體處理或氬等離子體處理。另外， 也可以在形成金屬氧化物層108之后(圖2A)，對該金屬氧化物層108的表面進行還原處 理。通過上述工序，可以形成將氧化物半導(dǎo)體層用作溝道形成區(qū)的晶體管120。
此外，也可以覆蓋晶體管120地形成保護絕緣層。作為保護絕緣層，例如使用CVD 法或濺射法等形成氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧 氮化鋁膜或氮氧化鋁膜的單層或疊層，即可。也可以在形成保護絕緣層之后進行熱處理，并 使第一區(qū)112a及第二區(qū)112b晶化。然后，通過形成各種電極及布線，具備晶體管120的半導(dǎo)體裝置完成。注意，圖2A至2E示出如下情況，即通過在按順序?qū)盈B形成導(dǎo)電膜106和金屬氧化 物層108之后進行蝕刻，形成源電極層106a和第一金屬氧化物層108a、漏電極層106b和 第二金屬氧化物層108b，但是不局限于此。例如，也可以在形成源電極層106a及漏電極層 106b之后，形成金屬氧化物層108。參照圖3A至3E說明這種情況。首先，在襯底100上形成柵電極102，在該柵電極102上形成柵極絕緣層104，然后 在柵極絕緣層104上形成源電極層106a及漏電極層106b (參照圖3A)?？梢栽跂艠O絕緣層104上形成導(dǎo)電膜，然后通過光刻法對該導(dǎo)電膜進行蝕刻形成 源電極層106a及漏電極層106b。在此，作為一例示出其一部分隔著柵極絕緣層104與柵電 極102重疊地形成源電極層106a及漏電極層106b的情況。另外，也可以通過液滴噴出法或絲網(wǎng)印刷法等，在襯底100上選擇性地形成源電 極層106a及漏電極層106b。接著，覆蓋柵極絕緣層104、源電極層106a及漏電極層106b地形成具有結(jié)晶結(jié)構(gòu) 的金屬氧化物層108 (參照圖3B)。接著，通過對金屬氧化物層108進行蝕刻，覆蓋源電極層106a地形成第一金屬氧 化物層108a，且覆蓋漏電極層106b地形成第二金屬氧化物層108b (參照圖3C)。接著，與柵極絕緣層104、第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b接觸 地形成氧化物半導(dǎo)體層110(參照圖3D)。接著，對氧化物半導(dǎo)體層110進行蝕刻來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層112，并且通過 進行熱處理，在氧化物半導(dǎo)體層112中，使與第一金屬氧化物層108a接觸的第一區(qū)112a及 與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)112b選擇性地晶化(參照圖3E)。通過上述工序，可以形成將氧化物半導(dǎo)體層110用作溝道形成區(qū)的晶體管120。另 夕卜，也可以在圖3A至3E的制造工序中，如上所述那樣在形成氧化物半導(dǎo)體層110之前對第 一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b的表面進行還原處理。此外，在圖3E中， 也可以照射激光而代替進行熱處理。
如圖3A至3E所示，通過在形成源電極層106a及漏電極層106b之后形成金屬氧化 物層108，可以覆蓋源電極層106a及漏電極層106b地設(shè)置第一金屬氧化物層108a和第二 金屬氧化物層108b。在此情況下，可以增加氧化物半導(dǎo)體層112和第一金屬氧化物層108a 的接觸面積及氧化物半導(dǎo)體層112和第一金屬氧化物層108b的接觸面積來有效地減少接 觸電阻。此外，圖3A至3E示出在柵電極102上方且源電極層106a和漏電極層106b之間的區(qū)域設(shè)置第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b的情況。在此情況下，有效 的是在氧化物半導(dǎo)體層112中，可以在與柵極絕緣層104接觸的區(qū)域設(shè)置具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的 第一區(qū)112a及第二區(qū)112b，并減少接觸電阻。當然，在圖3C中，也可以通過控制金屬氧化物層108的蝕刻，在源電極層106a上的一部分的區(qū)域形成第一金屬氧化物層108a，且在漏電極層106b上的一部分的區(qū)域形成 第二金屬氧化物層108b (參照圖4A)。此外，在本實施方式中，當具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b的導(dǎo)電率充分高時，也可以設(shè)置用作源電極層的第一金屬氧化物層108a和用 作漏電極層的第二金屬氧化物層108b(參照圖4B)。在此情況下，可以省略設(shè)置源電極層 106a及漏電極層106b的工序。注意，本實施方式可以與其他實施方式適當?shù)亟M合而實施。實施方式3在本實施方式中，參照

在上述實施方式1所示的結(jié)構(gòu)中，晶體管具有底柵結(jié)構(gòu)的情況(圖1B)下的制造方法的一例。注意，本實施方式所示的制造工序(可應(yīng)用 的材料等)的大部分是與上述實施方式2共同的。因此，下面省略重復(fù)部分的說明且詳細 地說明不同之處。首先，在襯底100上形成柵電極102，接著在該柵電極102上形成柵極絕緣層104，然后在柵極絕緣層104上按順序?qū)盈B形成氧化物半導(dǎo)體層110和金屬氧化物層108 (參照 圖 5A)?？梢圆槐┞洞髿獾剡B續(xù)形成氧化物半導(dǎo)體層110和金屬氧化物層108。例如，可以在通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層110之后，改變靶材并通過濺射法形成金屬氧化物層 108。在此情況下，可以減少附著在氧化物半導(dǎo)體層110和金屬氧化物層108之間的雜質(zhì)。 通過減少氧化物半導(dǎo)體層110和金屬氧化物層108之間的雜質(zhì)，在后面的工序中，可以對氧 化物半導(dǎo)體層112進行優(yōu)良的晶化。接著，對氧化物半導(dǎo)體層110和金屬氧化物108進行蝕刻來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層112及金屬氧化物層109 (參照圖5B)。接著，在金屬氧化物層109上形成導(dǎo)電膜106 (參照圖5C)。接著，對導(dǎo)電膜106及金屬氧化物層109進行蝕刻來形成源電極層106a、漏電極層106b、第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b，并且使氧化物半導(dǎo)體層112露出 (參照圖5D)。其結(jié)果是，在氧化物半導(dǎo)體層112上形成第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b，在第一金屬氧化物層108a上形成源電極層106a，并且在第二金屬氧化物層108b 上形成漏電極層106b。
接著，通過進行熱處理，使氧化物半導(dǎo)體層112中的與第一金屬氧化物層108a接觸的第一區(qū)112a和與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)112b晶化(參照圖5E)。注意，只要在形成金屬氧化物層108之后進行熱處理，就對該熱處理的時序沒有 特別的限制。此外，也可以通過一邊對襯底100進行加熱，一邊形成金屬氧化物層108，在與 形成金屬氧化物層108的同時使氧化物半導(dǎo)體層110的表面一側(cè)晶化。此外，還可以照射 激光以對源電極層106a及漏電極層106b的部分選擇性地進行加熱而代替熱處理。通過上述工序，可以形成將氧化物半導(dǎo)體層用作溝道形成區(qū)的晶體管130。像這樣，通過在氧化物半導(dǎo)體層112中，使與第一金屬氧化物層108a接觸的區(qū)域 112a及與第二金屬氧化物層108b接觸的區(qū)域112b晶化，且使第一區(qū)112a及第二區(qū)112b 之外的其他區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)，可以減少晶體管的特性的不均勻，并減少與源電極層106a 及漏電極層106b之間的接觸電阻。此外，也可以覆蓋晶體管130地形成保護絕緣層。作為保護絕緣層，例如通過CVD 法及濺射法等，形成氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧 氮化鋁膜或氮氧化鋁膜的單層或疊層，即可。也可以在形成保護絕緣層之后進行熱處理來 使第一區(qū)112a及第二區(qū)112b的晶化。然后，通過形成各種電極及布線，具備晶體管130的半導(dǎo)體裝置完成。注意，雖然在本實施方式中說明一種溝道蝕刻型，其中在底柵型晶體管中，在氧化 物半導(dǎo)體層112形成凹部，但是也可以形成溝道保護型晶體管。參照圖6A至6D說明設(shè)置 溝道保護型的底柵型晶體管的情況。首先，在襯底100上形成柵電極102，接著在該柵電極102上形成柵極絕緣層104， 然后在柵極絕緣層104上按順序?qū)盈B形成氧化物半導(dǎo)體層110和保護膜116(參照圖6A)?？梢允褂醚趸枘?、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜或氧化鉭膜等 形成保護膜116。接著，在對保護膜116進行蝕刻來形成島狀保護膜118之后，覆蓋氧化物半導(dǎo)體層 110及保護膜118地按順序?qū)盈B形成金屬氧化物層108和導(dǎo)電膜106 (參照圖6B)。接著，對導(dǎo)電膜106、金屬氧化物層108及氧化物半導(dǎo)體層110進行蝕刻形成島狀 氧化物半導(dǎo)體層112、源電極層106a、漏電極層106b、第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧 化物層108b，并且使保護膜118露出(參照圖6C)。接著，通過進行熱處理，使氧化物半導(dǎo)體層112中的與第一金屬氧化物層108a接 觸的第一區(qū)112a和與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)112b晶化(參照圖6D)。通過上述工序，可以形成溝道保護型晶體管135。此外，在本實施方式中，當具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧 化物層108b的導(dǎo)電率充分高時，也可以設(shè)置用作源電極層的第一金屬氧化物層108a和用 作漏電極層的第二金屬氧化物層108b。在此情況下，可以省略設(shè)置導(dǎo)電膜106(源電極層 106a及漏電極層106b)的工序。注意，本實施方式可以與其他實施方式適當?shù)亟M合而實施。實施方式4在本實施方式中，參照

在上述實施方式1所示的結(jié)構(gòu)中晶體管具有頂柵 結(jié)構(gòu)的情況(圖1C)下的制造方法的一例。注意，本實施方式所示的制造工序(可應(yīng)用的材料等)的大部分是與上述實施方式2共同的。因此，下面省略重復(fù)部分的說明且詳細地說明不同之處。首先，在襯底100上按順序?qū)盈B形成導(dǎo)電膜106和金屬氧化物層108 (參照圖7A)。接著，對導(dǎo)電膜106及金屬氧化物層108進行蝕刻來形成源電極層106a、漏電極層 106b、第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b (參照圖7B)。在此，示出通過光刻法，使用相同的掩模對導(dǎo)電膜106和金屬氧化物層108進行 蝕刻的情況。在此情況下，在源電極層106a上形成第一金屬氧化物層108a，而在漏電極層 106b上形成第二金屬氧化物層108b。接著，在第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b上形成氧化物半導(dǎo)體 層110(參照圖7C)。接著，對氧化物半導(dǎo)體層110進行蝕刻來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層112，并且通過 進行熱處理，在氧化物半導(dǎo)體層112中，使與第一金屬氧化物層108a接觸的第一區(qū)112a及 與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)112b選擇性地晶化(參照圖7D)。接著，在氧化物半導(dǎo)體層112上形成柵極絕緣層104，然后在柵極絕緣層104上形 成柵電極102 (參照圖7E)。至少與位于源電極層106a和漏電極層106b之間的區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層112重 疊地形成柵電極102。也可以與第一區(qū)112a及第二區(qū)112b重疊地設(shè)置柵電極102。在圖7A至7E中，只要在形成氧化物半導(dǎo)體層110之后進行熱處理，就對該熱處理 的時序沒有特別的限制而也可以在形成柵電極102之后進行熱處理。此外，也可以通過一 邊對襯底100進行加熱，一邊形成氧化物半導(dǎo)體層110，在形成氧化物半導(dǎo)體層110的同時 使氧化物半導(dǎo)體層112的第一區(qū)112a及第二區(qū)112b晶化。通過上述工序，可以形成將氧化物半導(dǎo)體層用作溝道形成區(qū)的晶體管140。像這樣，通過在氧化物半導(dǎo)體層112中，使與第一金屬氧化物層108a接觸的區(qū)域 112a及與第二金屬氧化物層108b接觸的區(qū)域112b晶化，且使第一區(qū)112a及第二區(qū)112b 之外的其他區(qū)域具有非晶結(jié)構(gòu)，可以減少晶體管的特性的不均勻，并減少與源電極層106a 及漏電極層106b之間的接觸電阻。此外，也可以覆蓋晶體管140地形成保護絕緣層。作為保護絕緣層，例如通過CVD 法及濺射法等，形成氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧 氮化鋁膜或氮氧化鋁膜的單層或疊層，即可。也可以在形成保護絕緣層之后進行熱處理來 使第一區(qū)112a及第二區(qū)112b晶化。然后，通過形成各種電極及布線，具備晶體管140的半導(dǎo)體裝置完成。注意，圖7A至7E示出通過在按順序?qū)盈B形成導(dǎo)電膜106和金屬氧化物層108之后 進行蝕刻，形成源電極層106a和第一金屬氧化物層108a以及漏電極層106b和第二金屬氧 化物層108b的情況，但是不局限于此。例如，也可以在形成源電極層106a及漏電極層106b 之后，形成金屬氧化物層108。參照圖8A至8E說明其情況。首先，在襯底100上形成源電極層106a及漏電極層106b，然后覆蓋源電極層106a 及漏電極層106b地形成金屬氧化物層108 (參照圖8A)?？梢栽谝r底100上形成導(dǎo)電膜，然后通過光刻法對該導(dǎo)電膜進行蝕刻來形成源電 極層106a及漏電極層106b。注意，也可以通過液滴噴出法或絲網(wǎng)印刷法等在襯底100上選擇性地形成源電極層106a及漏電極層106b。接著，通過對金屬氧化物層108進行蝕刻，覆蓋源電極層106a地形成第一金屬氧 化物層108a，并且覆蓋漏電極層106b地形成第二金屬氧化物層108b (參照圖8B)。接著，與第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b接觸地形成氧化物半 導(dǎo)體層110(參照圖8C)。接著，對氧化物半導(dǎo)體層110進行蝕刻來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層112，并且通過 進行熱處理，在氧化物半導(dǎo)體層112中，使與第一金屬氧化物層108a接觸的第一區(qū)112a及 與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)112b選擇性地晶化(參照圖8D)。接著，在氧化物半導(dǎo)體層112上形成柵極絕緣層104，然后在柵極絕緣層104上形 成柵電極102 (參照圖8E)。通過上述工序，可以形成將氧化物半導(dǎo)體層用作溝道形成區(qū)的晶體管140。另外， 在圖7A至7E以及圖8A至8E的制造工序中，也可以在形成氧化物半導(dǎo)體層110之前對第 一金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b的表面進行還原處理。此外，在圖7D、8D 中，也可以進行激光照射而代替進行熱處理。如圖8A至8E所示，通過在形成源電極層106a及漏電極層106b之后形成金屬氧 化物層108，覆蓋源電極層106a及漏電極層106b地設(shè)置第一金屬氧化物層108a和第二金 屬氧化物層108b。在此情況下，可以增加氧化物半導(dǎo)體層112和第一金屬氧化物層108a的 接觸面積以及氧化物半導(dǎo)體層112和第一金屬氧化物層108b的接觸面積，而可以有效地減 少接觸電阻。此外，在本實施方式中，當具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧 化物層108b的導(dǎo)電率充分高時，也可以設(shè)置用作源電極層的第一金屬氧化物層108a和用 作漏電極層的第二金屬氧化物層108b。在此情況下，可以省略設(shè)置導(dǎo)電膜106(源電極層 106a及漏電極層106b)的工序。注意，本實施方式可以與其他實施方式適當?shù)亟M合而實施。實施方式5在本實施方式中，參照

具備上述實施方式1至4所示的晶體管的半導(dǎo)體 裝置的使用方式的一例的顯示裝置的制造工序。注意，本實施方式所示的制造工序(可應(yīng) 用的材料等)的一部分大多是與上述實施方式2共同的。因此，下面省略重復(fù)部分的說明 且詳細地說明不同之處。另外，在以下說明中，圖9A至9D以及圖IOA至IOD示出顯示裝置 的截面圖，而圖11至圖14示出顯示裝置的俯視圖。圖9A至9D以及圖IOA至IOD所示的 截面圖對應(yīng)于圖11至圖14所示的線A1-A2的截面及線B1-B2的截面。首先，在具有絕緣表面的襯底100上形成布線及電極(包括柵電極102的柵極布 線、電容布線308、第一端子321)(參照圖9A、圖11)。電容布線308、第一端子321可以使用與柵電極102相同的材料同時形成。接著，在柵電極102上形成柵極絕緣層104，然后在柵極絕緣層104上形成導(dǎo)電膜 106 (參照圖9B)。在圖9B中，通過在形成柵極絕緣層104之后，在該柵極絕緣層104中形成接觸孔 313，然后形成導(dǎo)電膜106，來使第一端子321和導(dǎo)電膜106電連接。接著，通過對導(dǎo)電膜106進行蝕刻，來形成源電極層106a、漏電極層106b、連接電極320、第二端子322(參照圖9C、圖12)。第二端子322可以與源極布線(包括源電極層106a的源極布線)電連接。此外，連接電極320可以通過形成在柵極絕緣層104中的接觸孔313與第一端子321直接連接。接著，在源電極層106a、漏電極層106b上形成金屬氧化物層108 (參照圖9D)。接著，在對金屬氧化物層108進行蝕刻來在源電極層106a上形成第一金屬氧化物 層108a，并在漏電極層106b上形成第二金屬氧化物層108b之后，在柵極絕緣層104、第一 金屬氧化物層108a及第二金屬氧化物層108b上形成氧化物半導(dǎo)體層110(參照圖10A)。接著，對氧化物半導(dǎo)體層110進行蝕刻來形成島狀氧化物半導(dǎo)體層112，并且通過 進行熱處理，在氧化物半導(dǎo)體層112中，使與第一金屬氧化物層108a接觸的第一區(qū)112a及 與第二金屬氧化物層108b接觸的第二區(qū)112b選擇性地晶化(參照圖10B、圖13)。另外， 在此示出在對氧化物半導(dǎo)體層110進行蝕刻的同時，第一金屬氧化物層108a及第二金屬氧 化物層108b的表面的一部分被蝕刻而使膜厚度降低的情況。優(yōu)選的是，以100°C至600°C，典型以200°C至400°C進行熱處理。例如，在氮氣氛 下以350°C進行一個小時的熱處理。通過進行該熱處理，在使氧化物半導(dǎo)體層112的第一區(qū) 112a及第二區(qū)112b晶化的同時，進行構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層112的非單晶膜的原子級的重新 排列。通過該熱處理，消除阻礙載流子移動的歪曲，所以在此的熱處理(還包括光退火)是 有效的。注意，只要在形成氧化物半導(dǎo)體層110之后進行熱處理，就對該熱處理的時序沒有 特別的限制。例如也可以在形成像素電極之后進行熱處理。此外，也可以對露出的氧化物半導(dǎo)體層112進行氧自由基處理。通過進行氧自由 基處理，可以恢復(fù)氧化物半導(dǎo)體層112因蝕刻而受到的損傷。自由基處理優(yōu)選在02、N20、更 優(yōu)選為包括氧的N2、He、Ar的氣氛下進行。此外，也可以在對上述氣氛添加有Cl2、CF4的氣 氛下進行自由基處理。接著，覆蓋所得到的晶體管地形成保護絕緣層340，并且對該保護絕緣層340選擇 性地進行蝕刻，以形成到達漏電極層106b的接觸孔325、到達連接電極320的接觸孔326以 及到達第二端子322的接觸孔327 (參照圖10C)。接著，形成電連接到漏電極層106b的透明導(dǎo)電層310、電連接到連接電極320的透 明導(dǎo)電層328以及電連接到第二端子322的透明導(dǎo)電層329(參照圖10D、圖14)。透明導(dǎo)電層310用作像素電極，并且透明導(dǎo)電層328和329用作用于與FPC的連 接的電極或布線。更具體地，可以將形成在連接電極320上的透明導(dǎo)電層328用于用作柵 極布線的輸入端子的連接用端子電極，并且將形成在第二端子322上的透明導(dǎo)電層329用 于用作源極布線的輸入端子的連接用端子電極。此外，可以通過利用電容布線308、柵極絕緣層104、保護絕緣層340以及透明導(dǎo)電 層310來形成存儲電容器。在此情況下，電容布線308和透明導(dǎo)電層310成為電極，并且柵 極絕緣層104和保護絕緣層340成為電介質(zhì)。透明導(dǎo)電層310、328、329可以通過利用濺射法、真空蒸鍍法等并使用氧化銦 (In2O3)、氧化銦氧化錫合金(In2O3-SnO2,縮寫為ΙΤ0)、氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)等來 形成。例如，可以在形成透明導(dǎo)電膜之后，在該透明導(dǎo)電膜上形成抗蝕劑掩模，利用蝕刻來 去除不需要的部分，以形成透明導(dǎo)電層310、328、329。通過上述工序，可以完成底柵型的η溝道型薄膜晶體管、存儲電容器等的元件。并且，通過將這些元件對應(yīng)于各像素而配置為矩陣狀，可以將它用作用來制造有源矩陣型的 顯示裝置的一個襯底。在本說明書中，為方便起見，將這種襯底稱為有源矩陣襯底。在制造有源矩陣型的液晶顯示裝置的情況下，在有源矩陣型襯底和設(shè)置有對置電極的對置襯底之間設(shè)置液晶層，以固定有源矩陣型襯底和對置襯底，即可。此外，本實施方式所示的結(jié)構(gòu)不局限于圖14的像素結(jié)構(gòu)。圖15示出其他結(jié)構(gòu)的 一例。圖15示出如下結(jié)構(gòu)不設(shè)置電容布線308，使用作像素電極的透明導(dǎo)電層310和與 它相鄰的像素的柵極布線302為電極，并且使保護絕緣層340及柵極絕緣層104為電介質(zhì)， 以形成存儲電容器。注意，本實施方式可以與其他實施方式適當?shù)亟M合而使用。實施方式6在本實施方式中，說明制造薄膜晶體管，且將該薄膜晶體管用于像素部以及驅(qū)動 電路來制造具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(也稱為顯示裝置)的情況。此外，可以通過將使 用薄膜晶體管的驅(qū)動電路的一部分或全部一體形成在與像素部相同的襯底上，來形成系統(tǒng) 化面板(system-on-panel)。顯示裝置包括顯示元件。作為顯示元件，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)。在發(fā)光元件的范疇內(nèi)包括由電流或電壓控制亮度 的元件，具體而言，包括無機EL (Electro Luminescence ；電致發(fā)光)元件、有機EL元件等。 此外，也可以應(yīng)用電子墨水等的對比度因電作用而變化的顯示媒體。此外，顯示裝置包括密封有顯示元件的面板、在該面板中安裝有包括控制器的IC 等的模塊。再者，顯示裝置涉及一種元件襯底，該元件襯底相當于制造該顯示裝置的過程中 的完成顯示元件之前的一個方式，并且其在多個像素中分別具備用來將電流供給到顯示元 件的單元。具體而言，元件襯底可以為只形成有顯示元件的像素電極的狀態(tài)、形成成為像素 電極的導(dǎo)電膜之后并且通過蝕刻形成像素電極之前的狀態(tài)、或者其他任何方式。注意，本說明書中的顯示裝置是指圖像顯示器件、顯示器件或光源(包括照明裝 置)。另外，顯示裝置還包括安裝有連接器諸如FPC(Flexible printed circuit ；柔性 印刷電路)、TAB (Tape AutomatedBonding ；載帶自動鍵合)膠帶或者 TCP (Tape Carrier Package ；載帶封裝)的模塊；將印刷線路板設(shè)置于TAB膠帶或TCP端部的模塊；利用 COG (Chip On Glass ；玻璃上芯片)方式將IC (集成電路)直接安裝到顯示元件的模塊。在本實施方式中，作為具備薄膜晶體管的半導(dǎo)體裝置而示出液晶顯示裝置的實 例。首先，參照圖16A1及A2和16B而說明相當于半導(dǎo)體裝置的一個方式的液晶顯示面板的 外觀及截面。圖16A1和16A2是一種面板的俯視圖，其中利用密封材料4005將形成在第一 襯底4001上的包括氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管4010、4011以及液晶元件4013密封在第 一襯底4001和第二襯底4006之間。圖16B相當于沿著圖16A1和16A2的M-N的截面圖。以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動電路4004的方式設(shè) 置有密封材料4005。此外，在像素部4002和掃描線驅(qū)動電路4004上設(shè)置有第二襯底4006。 因此，像素部4002和掃描線驅(qū)動電路4004與液晶層4008 —起由第一襯底4001、密封材料 4005和第二襯底4006密封。此外，在第一襯底4001上的與由密封材料4005圍繞的區(qū)域不 同的區(qū)域中安裝有信號線驅(qū)動電路4003，該信號線驅(qū)動電路4003使用單晶半導(dǎo)體膜或多 晶半導(dǎo)體膜形成在另行準備的襯底上。
另外，對另行形成的驅(qū)動電路的連接方法沒有特別的限制，而可以采用COG方法、 引線鍵合方法或TAB方法等。圖16A1是利用COG方法安裝信號線驅(qū)動電路4003的實例， 而圖16A2是利用TAB方法安裝信號線驅(qū)動電路4003的實例。此外，設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動電路4004包括多個薄膜晶體管。在圖16B中例示像素部4002所包括的薄膜晶體管4010和掃描線驅(qū)動電路4004 所包括的薄膜晶體管4011。在薄膜晶體管4010、4011上設(shè)置有絕緣層4020、4021。作為薄膜晶體管4010、4011，可以應(yīng)用上述實施方式所示的結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，薄膜晶體管4010、4011是η溝道型薄膜晶體管。
此外，液晶元件4013所具有的像素電極層4030與薄膜晶體管4010電連接。而且，液晶元件4013的對置電極層4031形成在第二襯底4006上。像素電極層4030、對置電 極層4031和液晶層4008重疊的部分相當于液晶元件4013。另外，像素電極層4030、對置 電極層4031分別設(shè)置有用作取向膜的絕緣層4032、4033，并且隔著絕緣層4032、4033而夾 有液晶層4008。作為第一襯底4001、第二襯底4006，可以使用玻璃、金屬(典型為不銹鋼)、陶瓷、 塑料。作為塑料,可以使用FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics ；纖維增強塑料)板、 PVF(聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或者丙烯酸樹脂薄膜。此外，還可以使用利用PVF薄膜、聚 酯薄膜夾住鋁箔的結(jié)構(gòu)的薄片。此外，間隔物4035是通過對絕緣膜選擇性地進行蝕刻來得到的柱狀間隔物，并且 它是為控制像素電極層4030和對置電極層4031之間的距離(單元間隙)而設(shè)置的。另外， 還可以使用球狀間隔物。此外，對置電極層4031與設(shè)置在與薄膜晶體管4010同一襯底上 的公共電位線電連接。通過利用公共連接部，可以使對置電極層4031通過配置在一對襯底 之間的導(dǎo)電粒子與公共電位線電連接。另外，導(dǎo)電粒子包含在密封材料4005中。另外，還可以采用不使用取向膜的呈現(xiàn)藍相(blue phase)的液晶。藍相是液晶相 的一種，即當使膽留相液晶的溫度上升時即將從膽留相轉(zhuǎn)變到均質(zhì)相之前出現(xiàn)的相。由于 藍相只出現(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5重量％以上的手性 試劑的液晶組成物用于液晶層4008。包含顯示藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物的響應(yīng) 速度短，即為10μ s至100 μ s，并且具有光學(xué)各向同性而不需要取向處理，從而視角依賴性 小。另外，本實施方式所示的液晶顯示裝置是透過型液晶顯示裝置的實例，但是也可 以將液晶顯示裝置應(yīng)用于反射型液晶顯示裝置或半透過型液晶顯示裝置。此外，雖然在本實施方式所示的液晶顯示裝置中示出在襯底的外側(cè)(可見一側(cè)) 設(shè)置偏振片，在襯底的內(nèi)側(cè)按順序設(shè)置著色層、用于顯示元件的電極層的實例，但是也可以 將偏振片設(shè)置在襯底的內(nèi)側(cè)。另外，偏振片和著色層的疊層結(jié)構(gòu)也不局限于本實施方式，而 根據(jù)偏振片及著色層的材料、制造工序條件適當?shù)剡M行設(shè)定，即可。此外，還可以設(shè)置用作 黑矩陣的遮光膜。另外，在本實施方式中，使用用作保護膜、平坦化絕緣膜的絕緣層(絕緣層4020、 絕緣層4021)覆蓋薄膜晶體管，以減少薄膜晶體管的表面凹凸并且提高薄膜晶體管的可靠 性。另外，因為保護膜用來防止懸浮在大氣中的有機物、金屬物、水蒸氣等的污染雜質(zhì)的侵 入，所以優(yōu)選采用致密的膜。通過利用濺射法并且使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜、氧氮化鋁膜、氮氧化鋁膜的單層或疊層來形成保護膜，即 可。雖然在本實施方式中示出通過濺射法形成保護膜的實例，但是并沒有特別的限制而采 用各種方法形成，即可。在此，作為保護膜，形成具有疊層結(jié)構(gòu)的絕緣層4020。在此，作為絕緣層4020的第 一層，利用濺射法形成氧化硅膜。通過使用氧化硅膜作為保護膜，有防止在用作源電極層及 漏電極層的鋁膜中產(chǎn)生小丘的效果。此外，作為保護膜的第二層，形成絕緣層。在此，作為絕緣 層4020的第二層，通過 利用濺射法來形成氮化硅膜。通過作為保護膜而采用氮化硅膜，可以抑制鈉等的可動離子 侵入到半導(dǎo)體區(qū)中而改變TFT的電特性。另外，也可以在形成保護膜之后對半導(dǎo)體層進行退火(300°C至400°C )。另外，作為平坦化絕緣膜，形成絕緣層4021。作為絕緣層4021，可以使用具有耐 熱性的有機材料如聚酰亞胺、丙烯酸樹脂、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺、環(huán)氧等。另外，除了上述有 機材料之外，還可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷類樹脂、PSG(磷硅玻璃)、 BPSG(硼磷硅玻璃)等。另外，也可以通過層疊多個由這些材料形成的絕緣膜，來形成絕緣 層 4021。另外，硅氧烷類樹脂相當于以硅氧烷類材料為起始材料而形成的包括Si-O-Si鍵 的樹脂。硅氧烷類樹脂還可以采用有機基(例如為烷基、芳基)、氟基團作為取代基。此外， 有機基也可以具有氟基團。對絕緣層4021的形成方法沒有特別的限制，而可以根據(jù)其材料利用濺射法、SOG 法、旋涂、浸漬、噴涂、液滴噴射法(噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)、刮刀、輥涂機、簾涂機、 刮刀涂布機等。在使用材料液形成絕緣層4021的情況下，也可以在進行烘焙的工序中同時 進行對半導(dǎo)體層進行退火(300°C至400°C )。通過同時進行對絕緣層4021的焙燒工序和對 半導(dǎo)體層的退火，可以高效地制造半導(dǎo)體裝置。作為像素電極層4030、對置電極層4031，可以使用具有透光性的導(dǎo)電材料諸如包 括氧化鎢的氧化銦、包括氧化鎢的氧化銦鋅、包括氧化鈦的氧化銦、包括氧化鈦的氧化銦 錫、氧化銦錫(下面表示為ΙΤ0)、氧化銦鋅、添加有氧化硅的氧化銦錫等。此外，可以使用包括導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合物)的導(dǎo)電組成物來形成像素 電極層4030、對置電極層4031。在使用導(dǎo)電組成物來形成的像素電極中，其波長為550nm 時的透光率優(yōu)選為70%以上。另外，導(dǎo)電組成物所包括的導(dǎo)電高分子的電阻率優(yōu)選為 0. 1 Ω · cm 以下。作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的π電子共軛類導(dǎo)電高分子。例如，可以舉出聚 苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者上述材料中的兩種以上的共 聚物等。另外，供給到另行形成的信號線驅(qū)動電路4003、掃描線驅(qū)動電路4004或像素部 4002的各種信號及電位是從FPC4018供給的。在本實施方式中，連接端子電極4015由與液晶元件4013所具有的像素電極層 4030相同的導(dǎo)電膜形成，并且端子電極4016由與薄膜晶體管4010、4011的源電極層及漏電 極層相同的導(dǎo)電膜形成。連接端子電極4015通過各向異性導(dǎo)電膜4019與FPC4018所具有的端子電連接。
此外，雖然在圖16A1及A2和16B中示出另行形成信號線驅(qū)動電路4003并將它安 裝到第一襯底4001的實例，但是本實施方式不局限于該結(jié)構(gòu)。既可以另行形成掃描線驅(qū)動 電路而安裝，又可以僅另行形成信號線驅(qū)動電路的一部分或掃描線驅(qū)動電路的一部分而安裝。本實施方式可以與其他實施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當?shù)亟M合而實施。實施方式7在本實施方式中，作為具備晶體管的半導(dǎo)體裝置的一例而示出電子紙。圖17作為半導(dǎo)體裝置的一例而示出有源矩陣型電子紙?？梢耘c上述實施方式1至5所示的薄膜晶體管同樣地制造用于半導(dǎo)體裝置的薄膜晶體管581。圖17的電子紙是采用旋轉(zhuǎn)球顯示方式的顯示裝置的實例。旋轉(zhuǎn)球顯示方式是指 一種方法，其中將分別涂色為黑色和白色的球形粒子配置在用于顯示元件的電極層的第一 電極層及第二電極層之間，并且在第一電極層及第二電極層之間產(chǎn)生電位差來控制球形粒 子的方向，以進行顯示。設(shè)置在襯底580上的薄膜晶體管581是底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，并且源電極層或 漏電極層通過形成在絕緣層583、584、585中的接觸孔與第一電極層587電連接。在第一電 極層587和第二電極層588之間設(shè)置有球形粒子589，該球形粒子589具有黑色區(qū)590a及 白色區(qū)590b，且其周圍包括充滿了液體的腔體594，并且球形粒子589的周圍設(shè)置有樹脂等 的填料595 (參照圖17)。在圖17中，第一電極層587相當于像素電極，并且第二電極層588 相當于公共電極。第二電極層588與設(shè)置在與薄膜晶體管581同一襯底上的公共電位線電 連接。通過利用上述實施方式所示的公共連接部，可以使設(shè)置在襯底596上的第二電極層 588通過配置在一對襯底之間的導(dǎo)電粒子與公共電位線電連接。此外，還可以使用電泳元件而代替旋轉(zhuǎn)球。在此情況下，使用直徑為ΙΟμπι至 200 μ m左右的微囊，該微囊封入有透明液體、帶正電的白色微粒和帶負電的黑色微粒。至于 設(shè)置在第一電極層和第二電極層之間的微囊，當由第一電極層和第二電極層施加電場時， 白色微粒和黑色微粒移動到相反方向，從而可以顯示白色或黑色。應(yīng)用這種原理的顯示元 件就是電泳顯示元件，一般被稱為電子紙。電泳顯示元件具有比液晶顯示元件高的反射率， 因而不需要輔助燈。此外，其耗電量低，并且在昏暗的地方也可以辨別顯示部。另外，即使 不向顯示部供應(yīng)電源，也可以保持顯示過一次的圖像，因此，即使使具有顯示功能的半導(dǎo)體 裝置(簡單地稱為顯示裝置或者具備顯示裝置的半導(dǎo)體裝置)遠離電波發(fā)射源，也可以儲 存顯示過的圖像。如上所述，作為半導(dǎo)體裝置，可以制造可靠性高的電子紙。本實施方式可以與其他實施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當?shù)亟M合而實施。實施方式8在本實施方式中，作為具備晶體管的半導(dǎo)體裝置，示出發(fā)光顯示裝置的實例。在 此，作為顯示裝置所具有的顯示元件，示出利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。根據(jù)發(fā)光材料是有機 化合物還是無機化合物而對利用電致發(fā)光的發(fā)光元件進行區(qū)別，一般地，前者被稱為有機 EL元件，而后者被稱為無機EL元件。在有機EL元件中，通過對發(fā)光元件施加電壓，電子及空穴從一對電極分別注入到 包括發(fā)光有機化合物的層，而產(chǎn)生電流。然后，由于這些載流子(電子及空穴)重新結(jié)合，發(fā)光有機化合物形成激發(fā)態(tài)，并且當該激發(fā)態(tài)恢復(fù)到基態(tài)時，得到發(fā)光。根據(jù)這種機理，該發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)而將無機EL元件分類為分散型無機EL元件和薄膜型無機EL元件。分散型無機EL元件包括在粘合劑中分散有發(fā)光材料的粒子的發(fā)光層，且其發(fā)光機理是 利用供體能級和受體能級的供體_受體重新結(jié)合型發(fā)光。薄膜型無機EL元件具有由電介 質(zhì)層夾住發(fā)光層并還利用電極夾住該夾有發(fā)光層的電介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，且其發(fā)光機理是利用 金屬離子的內(nèi)層電子躍遷的定域型發(fā)光。接著，參照圖18A和18B說明相當于半導(dǎo)體裝置的一個方式的發(fā)光顯示面板(也 稱為發(fā)光面板)的外觀及截面。圖18A是一種面板的俯視圖，其中利用密封材料4505將形 成在第一襯底4501上的薄膜晶體管4509、4510以及發(fā)光元件4511密封在第一襯底4501 和第二襯底4506之間。圖18B相當于沿著圖18A的H-I的截面圖。另外，在此，作為發(fā)光 元件而使用有機EL元件來進行說明。以圍繞設(shè)置在第一襯底4501上的像素部4502、信號線驅(qū)動電路4503a、4503b及掃 描線驅(qū)動電路4504a、4504b的方式設(shè)置有密封材料4505。此外，在像素部4502、信號線驅(qū)動 電路4503a、4503b及掃描線驅(qū)動電路4504a、4504b上設(shè)置有第二襯底4506。因此，像素部 4502、信號線驅(qū)動電路4503a、4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a、4504b由第一襯底4501、密 封材料4505和第二襯底4506與填料4507密封在一起。像這樣，優(yōu)選使用氣密性高且脫氣 少的保護薄膜(貼合薄膜、紫外線固化樹脂薄膜等)、覆蓋材料進行封裝(封入)，以避免暴 露于空氣。此外，設(shè)置在第一襯底4501上的像素部4502、信號線驅(qū)動電路4503a、4503b及掃 描線驅(qū)動電路4504a、4504b包括多個薄膜晶體管。在圖18B中，例示包括在像素部4502中 的薄膜晶體管4510和包括在信號線驅(qū)動電路4503a中的薄膜晶體管4509。薄膜晶體管4509、4510可以應(yīng)用上述實施方式所示的結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，薄 膜晶體管4509、4510是η溝道型薄膜晶體管。此外，附圖標記4511相當于發(fā)光元件，發(fā)光元件4511所具有的像素電極的第一電 極層4517與薄膜晶體管4510的源電極層或漏電極層電連接。另外，發(fā)光元件4511的結(jié)構(gòu) 是由第一電極層4517、場致發(fā)光層4512、第二電極層4513構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)，但是不局限于 本實施方式所示的結(jié)構(gòu)?？梢愿鶕?jù)從發(fā)光元件4511取出光的方向等而適當?shù)馗淖儼l(fā)光元 件4511的結(jié)構(gòu)。通過使用有機樹脂膜、無機絕緣膜或有機聚硅氧烷來形成分隔壁4520。特別優(yōu)選 的是，使用感光材料，在第一電極層4517上形成開口部，并且將該開口部的側(cè)壁形成為具 有連續(xù)的曲率的傾斜面。場致發(fā)光層4512既可以由單層構(gòu)成，又可以由多層的疊層構(gòu)成。也可以在第二電極層4513及分隔壁4520上形成保護膜，以防止氧、氫、水分、二氧 化碳等侵入到發(fā)光元件4511中。作為保護膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜等。另外，供給到信號線驅(qū)動電路4503a、4503b、掃描線驅(qū)動電路4504a、4504b、或者 像素部4502的各種信號及電位是從FPC4518a、4518b供給的。在本實施方式中，連接端子電極4515由與發(fā)光元件4511所具有的第一電極層 4517相同的導(dǎo)電膜形成，并且端子電極4516由與薄膜晶體管4509、4510所具有的源電極層及漏電極層相同的導(dǎo)電膜形成。連接端子電極4515通過各向異性導(dǎo)電膜4519與FPC4518a所具有的端子電連接。位于從發(fā)光元件4511取出光的方向上的第二襯底4506需要具有透光性。在此情 況下，使用諸如玻璃板、塑料板、聚酯薄膜或丙烯酸樹脂薄膜那樣的具有透光性的材料。此外，作為填料4507，除了氮、氬等的惰性氣體之外，還可以使用紫外線固性樹脂 或熱固性樹脂，并且可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹 月旨、PVB (聚乙烯醇縮丁醛)、EVA (乙烯-醋酸乙烯酯)。另外，若有需要，則還可以在發(fā)光元件的發(fā)射面上適當?shù)卦O(shè)置諸如偏振片、圓偏振片(包括橢圓偏振片)、相位差板(λ/4片、λ/2片)、彩色濾光片等的光學(xué)薄膜。另外，也 可以在偏振片或圓偏振片上設(shè)置抗反射膜。例如，可以進行抗眩光處理，該處理可以通過利 用表面的凹凸來擴散反射光，以降低眩光。信號線驅(qū)動電路4503a、4503b及掃描線驅(qū)動電路4504a、4504b也可以作為在另行 準備的襯底上由單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成的驅(qū)動電路而安裝。此外，也可以只有 信號線驅(qū)動電路或其一部分、掃描線驅(qū)動電路或其一部分另行形成而安裝。本實施方式不 局限于圖18A和18B的結(jié)構(gòu)。通過上述工序，作為半導(dǎo)體裝置，可以制造可靠性高的發(fā)光顯示裝置(顯示面 板)。本實施方式可以與其他實施方式所記載的結(jié)構(gòu)適當?shù)亟M合而實施。實施方式9上述實施方式所示的具備晶體管的半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備(也包 括游戲機)。作為電子設(shè)備，例如可以舉出電視裝置(也稱為電視、電視接收機)、用于計算 機等的監(jiān)視器、影像拍攝裝置如數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機等、數(shù)碼相框、移動電話機(也稱為 移動電話、移動電話裝置)、便攜式游戲機、便攜式信息終端、聲音再現(xiàn)裝置、彈珠機等的大 型游戲機等。圖19A示出電視裝置9600的一例。在電視裝置9600中，框體9601組裝有顯示部 9603?？梢岳蔑@示部9603顯示映像。此外，在此示出利用支架9605支撐框體9601的結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^利用框體9601所具備的操作開關(guān)、另行提供的遙控操作機9610進行電 視裝置9600的操作。通過利用遙控操作機9610所具備的操作鍵9609，可以進行頻道、音量 的操作，并且可以對顯示在顯示部9603上的映像進行操作。此外，也可以采用在遙控操作 機9610中設(shè)置顯示從該遙控操作機9610輸出的信息的顯示部9607的結(jié)構(gòu)。另外，電視裝置9600采用具備接收機、調(diào)制解調(diào)器等的結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^利用接收 機接收一般的電視廣播。再者，通過調(diào)制解調(diào)器連接到有線或無線方式的通信網(wǎng)絡(luò)，也可以 進行單向(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ifif曰ο圖19B示出數(shù)碼相框9700的一例。例如，在數(shù)碼相框9700中，框體9701組裝有 顯示部9703。顯示部9703可以顯示各種圖像，例如通過顯示使用數(shù)碼相機等拍攝的圖像數(shù) 據(jù)，可以發(fā)揮與一般的相框同樣的功能。注意，數(shù)碼相框9700采用具備操作部、外部連接用端子(USB端子、可與USB電纜等的各種電纜連接的端子等)、記錄媒體插入部等的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)也可以組裝到與顯示部相同的面，但是當將它們設(shè)置在側(cè)面、背面時，設(shè)計性提高，所以是優(yōu)選的。例如，可以對數(shù)碼相框的記錄媒體插入部插入儲存有使用數(shù)碼相機拍攝的圖像數(shù)據(jù)的存儲器并提取圖像數(shù)據(jù)，然后將所提取的圖像數(shù)據(jù)顯示于顯示部9703。此外，數(shù)碼相框9700也可以采用能夠以無線的方式收發(fā)信息的結(jié)構(gòu)。還可以采用以無線的方式提取所希望的圖像數(shù)據(jù)并進行顯示的結(jié)構(gòu)。圖20A示出一種便攜式游戲機，其由框體9881和框體9891的兩個框體構(gòu)成，并且它們由連接部9893連接為能夠開閉?？蝮w9881組裝有顯示部9882，并且框體9891組裝有顯示部9883。另外，圖20A所示的便攜式游戲機還具備揚聲器部9884、記錄媒體插入部9886、LED燈9890、輸入單元(操作鍵9885、連接端子9887、傳感器9888 (包括測定如下因素的功能力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉(zhuǎn)動數(shù)、距離、光、液、磁、溫度、化學(xué)物質(zhì)、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、斜率、振動、氣味或紅外線)以及麥克風9889)等。當然，便攜式游戲機的結(jié)構(gòu)不局限于上述結(jié)構(gòu)，只要是至少具備根據(jù)本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)即可，并且可以采用適當?shù)卦O(shè)置有其它附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖20A所示的便攜式游戲機具有如下功能讀出儲存在記錄媒體中的程序或數(shù)據(jù)并將該程序或數(shù)據(jù)顯示在顯示部上；通過與其它便攜式游戲機進行無線通信來實現(xiàn)信息共享。另外，圖20A所示的便攜式游戲機所具有的功能不局限于此，而可以具有各種各樣的功能。圖20B示出作為大型游戲機的一種投幣機9900的一例。在投幣機9900中，框體9901組裝有顯示部9903。另外，投幣機9900還具備如起動桿、停止開關(guān)等的操作手段、投幣孔、揚聲器等。當然，投幣機9900的結(jié)構(gòu)不局限于此，只要是至少具備根據(jù)本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)即可，并且可以采用適當?shù)卦O(shè)置有其它附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)。實施例1在本實施例中，說明對包括In(銦)、Ga(鎵)及Zn(鋅)的氧化物半導(dǎo)體，即所謂的IGZO中的鋅的擴散根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)模擬進行驗證而得出的結(jié)果。<計算方法>
首先，通過利用經(jīng)典分子動力學(xué)模擬，且在T = 500°C的溫度下以數(shù)值解各原子的 運動方程，追蹤原子運動。然后，利用愛因斯擔的公式(公式(1))從根據(jù)計算結(jié)果而得出的各原子(In、Ga、Zn、0)的均方位移求得各元素的擴散系數(shù)D。具體而言，在各元素的均方位移相對于時間成為線形的長時間區(qū)中，檢測圖表的斜率來求得擴散系數(shù)D。該擴散系數(shù)D越大，越容易擴散。[公式1]<formula>formula see original document page 29</formula><formula>formula see original document page 30</formula><計算模型和計算條件>準備其密度為5. 9g/cm3的1320個原子(In 220個原子、Ga 220個原子、Zn 110 個原子、0:770個原子)的a-IGZO的計算模型(參照圖21)。在此，成為設(shè)定三維周期邊界 條件來計算塊狀a-IGZO的模型。在本計算中采用的經(jīng)典分子動力學(xué)法中，通過定義成為原子之間的互相作 用的特征的經(jīng)驗勢，評價作用于各原子的力量。對氧-氧之間及金屬-氧之間使用 Born-Mayer-Huggins 型電勢。在計算模型中，以溫度T = 500°C的條件進行4nSeC (時步長度為0. 2fsecX2000 萬步)的經(jīng)典分子動力學(xué)模擬。<計算結(jié)果和考察>圖22A示出通過計算求得了的a-IGZO中的各元素的均方位移。此外，圖22B示出 從圖22A中的圖表的斜率大致一定的區(qū)域(50pSec至lOOpsec)求得的各元素的擴散系數(shù) D。從圖22B可知Zn的擴散系數(shù)最大。根據(jù)其結(jié)果，可以認為在上述實施方式所示的結(jié)構(gòu) 中，通過將成為鋅的供給源的氧化鋅設(shè)置于包括In、Ga及Zn的氧化物半導(dǎo)體層，氧化鋅中 的鋅有效地擴散到氧化物半導(dǎo)體層。本說明書根據(jù)2009年2月5日在日本專利局受理的日本專利申請編號 2009-024966而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
一種晶體管，包括柵電極；柵極絕緣層；源電極層及漏電極層；電連接到所述源電極層的第一金屬氧化物層；電連接到所述漏電極層的第二金屬氧化物層；以及與所述柵電極重疊的具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層，該氧化物半導(dǎo)體層與所述柵電極之間夾有所述柵極絕緣層，其中，至少所述氧化物半導(dǎo)體層中的與所述第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū)及與所述第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)中的每一個分別具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物 層中的每一個分別具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層、所述第二金屬氧化物層以及所述氧化物半導(dǎo)體層中的每 一個包括鋅，并且所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層的組成與所述氧化物半導(dǎo)體層 的組成不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層中的每一個包括氧化鋅， 并且所述氧化物半導(dǎo)體層是包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述第一區(qū)及所述第二區(qū)包括比所述氧化物半導(dǎo)體層中的其他部分多的鋅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中位于所述源電極層和所述漏電極層之間的所述氧化物半導(dǎo)體層部分具有非晶結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中與所述柵電極重疊的所述氧化物半導(dǎo)體層部分具有非晶結(jié)構(gòu)。
8.一種晶體管，包括 襯底上的柵電極；所述柵電極上的柵極絕緣層； 所述柵極絕緣層上的源電極層及漏電極層； 所述源電極層上的第一金屬氧化物層； 所述漏電極層上的第二金屬氧化物層；以及與所述柵電極重疊的具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層，該氧化物半導(dǎo)體層與所述柵電 極之間夾有所述柵極絕緣層并位于所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層上的， 其中，至少所述氧化物半導(dǎo)體層中的與所述第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū)及與所述 第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)中的每一個分別具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物 層中的每一個分別具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層、所述第二金屬氧化物層以及所述氧化物半導(dǎo)體層中的每 一個包括鋅，并且所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層的組成與所述氧化物半導(dǎo)體層 的組成不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層中的每一個包括氧化鋅， 并且所述氧化物半導(dǎo)體層是包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體管，其中所述第一區(qū)及所述第二區(qū)包括比所述氧化物半導(dǎo)體層中的其他部分多的鋅。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體管，其中位于所述源電極層和所述漏電極層之間的所述氧化物半導(dǎo)體層部分具有非晶結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體管，其中與所述柵電極重疊的所述氧化物半導(dǎo)體層部分具有非晶結(jié)構(gòu)。
15.一種晶體管，包括 襯底上的柵電極；所述柵電極上的柵極絕緣層；所述柵極絕緣層上的具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層； 所述氧化物半導(dǎo)體層上的第一金屬氧化物層及第二金屬氧化物層； 所述第一金屬氧化物層上的源電極層；以及 所述第二金屬氧化物層上的漏電極層，其中，至少所述氧化物半導(dǎo)體層中的與所述第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū)及與所述 第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)中的每一個分別具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化 物層中的每一個分別具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層、所述第二金屬氧化物層以及所述氧化物半導(dǎo)體層中的每 一個包括鋅，并且所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層的組成與所述氧化物半導(dǎo)體層 的組成不同。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層中的每一個包括氧化鋅， 并且所述氧化物半導(dǎo)體層是包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的晶體管，其中所述第一區(qū)及所述第二區(qū)包括比所述氧化物半導(dǎo)體層的其他部分多的鋅。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的晶體管，其中位于所述源電極層和所述漏電極層之間的所述氧化物半導(dǎo)體層部分具有非晶結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的晶體管，其中設(shè)置為與所述柵電極重疊的所述氧化物半導(dǎo)體層部分具有非晶結(jié)構(gòu)。
22. —種晶體管，包括襯底上的源電極層及漏電極層； 所述源電極層上的第一金屬氧化物層； 所述漏電極層上的第二金屬氧化物層；所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層上的具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層；所述氧化物半導(dǎo)體層上的柵極絕緣層；以及 與所述氧化物半導(dǎo)體層重疊的所述柵極絕緣層上的柵電極層， 其中，至少所述氧化物半導(dǎo)體層中的與所述第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū)及與所述 第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)中的每一個分別具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化 物層中的每一個分別具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層、所述第二金屬氧化物層以及所述氧化物半導(dǎo)體層中的每 一個包括鋅，并且所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層的組成與所述氧化物半導(dǎo)體層 的組成不同。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的晶體管，其中所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層中的每一個包括氧化鋅， 并且所述氧化物半導(dǎo)體層是包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的晶體管，其中所述第一區(qū)及所述第二區(qū)包括比所述氧化物半導(dǎo)體層的其他部分多的鋅。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的晶體管，其中位于所述源電極層和所述漏電極層之間的所述氧化物半導(dǎo)體層部分具有非晶結(jié)構(gòu)。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的晶體管，其中與所述柵電極重疊的所述氧化物半導(dǎo)體層部分具有非晶結(jié)構(gòu)。
29. 一種晶體管的制造方法，包括如下步驟 在襯底上形成柵電極；在所述柵電極上形成柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層上形成源電極層及漏電極層； 在所述源電極層上形成包括鋅和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層； 在所述漏電極層上形成包括鋅和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第二金屬氧化物層； 在所述柵電極上形成包括鋅和非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層，且在所述第一金屬氧化物 層及所述第二金屬氧化物層上與它們接觸地形成包括鋅和非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層；以 及通過進行熱處理，將鋅從所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層移動到所述氧化物半導(dǎo)體層，以在所述氧化物半導(dǎo)體層中，使與所述第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū) 及與所述第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)晶化。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管的制造方法，其中利用與所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層的組成不同的組成形成 所述氧化物半導(dǎo)體層。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管的制造方法，其中使用氧化鋅形成所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層，并且使用包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層形成所述氧化物半導(dǎo)體層。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管的制造方法，其中通過使用包括銦、鎵及鋅的靶材的濺射法形成所述氧化物半導(dǎo)體層。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管的制造方法，其中位于所述源電極層和所述漏電極層之間的所述氧化物半導(dǎo)體層部分在所述進行 熱處理的步驟中保持非晶狀態(tài)。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管的制造方法，其中與所述柵電極重疊的所述氧化物半導(dǎo)體層部分在所述進行熱處理的步驟中保持 非晶狀態(tài)。
35.一種晶體管的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成柵電極；在所述柵電極上形成柵極絕緣層；在所述柵極絕緣層上形成包括鋅和非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層；在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成分別包括鋅和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層及第二金 屬氧化物層；在所述第一金屬氧化物層上形成源電極層；在所述第二金屬氧化物層上形成漏電極層；以及通過進行熱處理，將鋅從所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層移動到所述 氧化物半導(dǎo)體層，以在所述氧化物半導(dǎo)體層中，使與所述第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū) 及與所述第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)晶化。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的晶體管的制造方法，其中利用與所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層的組成不同的組成形成 所述氧化物半導(dǎo)體層。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的晶體管的制造方法，其中使用氧化鋅形成所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層，并且使用包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層形成所述氧化物半導(dǎo)體層。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的晶體管的制造方法，其中通過使用包括銦、鎵及鋅的靶材的濺射法形成所述氧化物半導(dǎo)體層。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的晶體管的制造方法，其中位于所述源電極層和所述漏電極層之間的所述氧化物半導(dǎo)體層部分在所述進行 熱處理的步驟中保持非晶狀態(tài)。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的晶體管的制造方法，其中與所述柵電極重疊的所述氧化物半導(dǎo)體層部分在所述進行熱處理的步驟中保持 非晶狀態(tài)。
41.一種晶體管的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成源電極層及漏電極層；在所述源電極層上形成包括鋅和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一金屬氧化物層；在所述漏電極層上形成包括鋅和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第二金屬氧化物層；所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層上形成包括鋅和非晶結(jié)構(gòu)的氧化物 半導(dǎo)體層；通過進行熱處理，將鋅從所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層移動到所述 氧化物半導(dǎo)體層，以在所述氧化物半導(dǎo)體層中，使與所述第一金屬氧化物層接觸的第一區(qū) 及與所述第二金屬氧化物層接觸的第二區(qū)晶化；在所述氧化物半導(dǎo)體層上形成柵極絕緣層；以及在與所述氧化物半導(dǎo)體層重疊的所述柵極絕緣層上形成柵電極。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的晶體管的制造方法，其中利用與所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層的組成不同的組成形成 所述氧化物半導(dǎo)體層。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的晶體管的制造方法，其中使用氧化鋅形成所述第一金屬氧化物層及所述第二金屬氧化物層，并且使用包括銦、鋅及鎵的氧化物半導(dǎo)體層形成所述氧化物半導(dǎo)體層。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的晶體管的制造方法，其中通過使用包括銦、鎵及鋅的靶材的濺射法形成所述氧化物半導(dǎo)體層。
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的晶體管的制造方法，其中位于所述源電極層和所述漏電極層之間的所述氧化物半導(dǎo)體層部分在所述進行 熱處理的步驟中保持非晶狀態(tài)。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的晶體管的制造方法，其中設(shè)置為與所述柵電極重疊的所述氧化物半導(dǎo)體層部分在所述進行熱處理的步驟 中保持非晶狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于在將氧化物半導(dǎo)體層用作溝道層的晶體管中，減少特性的不均勻，并且還減少氧化物半導(dǎo)體層和源電極層及漏電極層之間的接觸電阻。在使用氧化物半導(dǎo)體設(shè)置溝道層的晶體管中，至少使用非晶結(jié)構(gòu)設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層的區(qū)域中的位于源電極層和漏電極層之間且形成有溝道的區(qū)域，并且使用結(jié)晶結(jié)構(gòu)設(shè)置氧化物半導(dǎo)體層的區(qū)域中的與源電極層及漏電極層等的外部電連接的區(qū)域。
文檔編號H01L21/336GK101800249SQ20101011324
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者坂田淳一郎 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所