專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開(kāi)的發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域涉及使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置。本說(shuō)明書(shū)中的半導(dǎo)體裝置指示通過(guò)利用半導(dǎo)體特性來(lái)操作的所有裝置。例如，半導(dǎo)體裝置廣泛包括以下元件例如晶體管、ニ極管以及晶閘管等的半導(dǎo)體元件(包括所謂的功率裝置)，例如圖像傳感器、存儲(chǔ)器以及轉(zhuǎn)換器等的集成電路，包括以上元件的集成電路，以及以液晶顯示裝置為代表的顯示裝置等。
背景技術(shù)：
因?yàn)镃MOS電路具有低的功率消耗并且可以高速操作以及可以高度集成，所以CMOS電路是用于半導(dǎo)體集成電路的必要部件。另ー方面，近年來(lái)，根據(jù)MOS晶體管的微型化，由于漏電流(也稱(chēng)作截止?fàn)顟B(tài)電流、亞閾值電流等)的增加，當(dāng)非操作狀態(tài)中的功率消耗(在待機(jī)期間的功率消耗，在下文中也稱(chēng)作待機(jī)功率)增加時(shí)的功率消耗的増加已經(jīng)成為問(wèn)題。例如，在其溝道長(zhǎng)度微型化到大約0. I ii m或更少的硅MOS晶體管中，當(dāng)柵極與源極之間的電位設(shè)置為閾值電壓或更少時(shí)，不可以使漏極電流的值為零。為了防止由于漏電流引起的待機(jī)功率的増加，已提出使用開(kāi)關(guān)晶體管的技術(shù)(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中所公開(kāi)的技術(shù)如下在電源與CMOS電路之間提供與CMOS電路相比具有小的漏電流的開(kāi)關(guān)晶體管；當(dāng)CMOS電路不操作時(shí)開(kāi)關(guān)晶體管關(guān)閉以便待機(jī)功率降低。[參照]
專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第H5-210976號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的技術(shù)中待機(jī)功率取決于開(kāi)關(guān)晶體管的漏電流。即，通過(guò)充分地降低開(kāi)關(guān)晶體管的漏電流，可以充分地降低待機(jī)功率。與此相対，需要充分的電流用于操作CMOS電路以保證CMOS電路的合適的操作。因此，在提供專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的技術(shù)中的開(kāi)關(guān)晶體管的情況下，為了供應(yīng)充分的電流到CMOS電路并且保證CMOS電路的操作，開(kāi)關(guān)晶體管的溝道寬度需要等于或大于包括于CMOS電路中的晶體管的溝道寬度?？紤]到以上問(wèn)題，用于通過(guò)使開(kāi)關(guān)晶體管的溝道寬度小于包括于集成電路的晶體管的溝道寬度來(lái)抑制開(kāi)關(guān)晶體管本身的漏電流的方法是不實(shí)際的。從而在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的技術(shù)中難以使CMOS電路的待機(jī)功率大體上為零。從而存在著包括于集成電路中的每個(gè)電路的少量待機(jī)功率在包括一組多個(gè)電路等的集成電路中累積為大量待機(jī)功率的問(wèn)題?？紤]到以上問(wèn)題，本發(fā)明的ー個(gè)目標(biāo)是提供充分地減少待機(jī)功率的新的半導(dǎo)體裝置。在所公開(kāi)的發(fā)明中，使用高度純化的氧化物半導(dǎo)體形成半導(dǎo)體裝置(例如，晶體管)。使用高度純化的氧化物半導(dǎo)體形成的晶體管的漏電流極其小，以便可以充分地增加導(dǎo)通截止比。換句話說(shuō)，即使當(dāng)充分地保證晶體管的電流驅(qū)動(dòng)能力吋，晶體管的漏電流也可以保持于極其低的水平。上述的氧化物半導(dǎo)體用于以下結(jié)構(gòu)，由此可以充分地抑制半導(dǎo)體裝置的待機(jī)功率。例如，所公開(kāi)的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是ー種半導(dǎo)體裝置，包括第一電源端子、第二電源端子、包括氧化物半導(dǎo)體材料的 開(kāi)關(guān)晶體管、以及集成電路。第一電源端子電連接到開(kāi)關(guān)晶體管的源極端子和漏極端子中的ー個(gè)。開(kāi)關(guān)晶體管的源極端子和漏極端子中的另ー個(gè)電連接到集成電路的ー個(gè)端子。集成電路的另ー個(gè)端子電連接到第二電源端子。此外，所公開(kāi)的發(fā)明的另ー實(shí)施例是ー種半導(dǎo)體裝置，包括第一電源端子、第二電源端子、包括氧化物半導(dǎo)體材料并且具有第一控制端子和第二控制端子的開(kāi)關(guān)晶體管、以及集成電路。第一電源端子電連接到開(kāi)關(guān)晶體管的源極端子和漏極端子中的ー個(gè)。開(kāi)關(guān)晶體管的源極端子和漏極端子中的另ー個(gè)電連接到集成電路的ー個(gè)端子。集成電路的另ー個(gè)端子電連接到第二電源端子。開(kāi)關(guān)晶體管可以包括包含氧化物半導(dǎo)體材料的氧化物半導(dǎo)體層、用于將電場(chǎng)施加到氧化物半導(dǎo)體層的柵電極、插入在氧化物半導(dǎo)體層與柵電極之間的柵極絕緣層、以及電連接到氧化物半導(dǎo)體層的源電極和漏電極。此外，開(kāi)關(guān)晶體管還可以包括用于控制開(kāi)關(guān)晶體管的閾值電壓的柵電極。此處，柵電極對(duì)應(yīng)于控制端子，源電極對(duì)應(yīng)于源極端子以及漏電極對(duì)應(yīng)于漏極端子。注意，除非防止電路操作，否則每個(gè)電極不需要與每個(gè)端子相同。例如，在一些情況下，某種元件(例如布線、開(kāi)關(guān)元件、電阻器、電感器、電容器、具有其他各種功能的元件)連接在電極(例如，源電極)與端子(例如，源極端子)之間。另外，氧化物半導(dǎo)體材料可以是In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料。此外，開(kāi)關(guān)晶體管的漏電流可以是IX 10_13A或更少。此外，集成電路可以使用除氧化物半導(dǎo)體材料以外的半導(dǎo)體材料形成。除氧化物半導(dǎo)體材料以外的半導(dǎo)體材料可以是硅。集成電路包括CMOS電路。注意，在本說(shuō)明書(shū)中，在部件之間的物理關(guān)系的描述中，術(shù)語(yǔ)“上”和“下”不必分別意味著“直接地之上”和“直接地之下”。例如，“柵極絕緣層上的柵電扱”的表達(dá)可以指在柵極絕緣層與柵電極之間插入另一部件的情況。此外，術(shù)語(yǔ)“以上的”和“以下的”只是用于解釋的方便并且除非另有規(guī)定否則它們可以互換。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“電極”和“布線”沒(méi)有限制部件的功能。例如，“電極”可以用作“布線”的一部分，并且“布線”可以用作“電極”的一部分。此外，例如，術(shù)語(yǔ)“電極”和“布線”還可以意味著多個(gè)“電極”和“布線”的組合。另外，例如，當(dāng)采用具有不同的極性的晶體管或在電路操作中改變電流流動(dòng)的方向吋，“源扱”和“漏扱”的功能可以切換。因此，在本說(shuō)明書(shū)中可以切換術(shù)語(yǔ)“源扱”和“漏扱”。注意，在本說(shuō)明書(shū)中，“電連接”的表達(dá)包括通過(guò)“具有任何電功能的對(duì)象”的電連接的情況。此處，對(duì)“具有任何電功能的對(duì)象”沒(méi)有特定的限制，只要該對(duì)象使能與對(duì)象連接的部件之間的電信號(hào)的發(fā)送和接收即可。
例如，在“具有任何電功能的對(duì)象”中，包括開(kāi)關(guān)元件(例如晶體管)、電阻器、電感器、電容器以及具有幾個(gè)功能的其他元件、電極以及布線。在所公開(kāi)的發(fā)明中，高度純化的氧化物半導(dǎo)體用于半導(dǎo)體裝置?！案叨燃兓摹笔前ㄒ韵轮辽侃`個(gè)的概念從氧化物半導(dǎo)體層盡可能多地移除氧化物半導(dǎo)體中的氫；或供應(yīng)氧(其在氧化物半導(dǎo)體中短期供應(yīng))到氧化物半導(dǎo)體以便降低由于氧化物半導(dǎo)體中的氧缺乏引起的能隙中的缺陷水平(defect I eve I)。氧化物半導(dǎo)體層如上所述地高度純化為本征(i型)氧化物半導(dǎo)體。一般而言氧化物半導(dǎo)體是n型半導(dǎo)體，由此增加使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的漏電流。在本發(fā)明所公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例中，氧化物半導(dǎo)體高度純化為i型氧化物半導(dǎo)體或接近于i型氧化物半導(dǎo)體以充分地降低漏電流。此外，至少形成包括如上所述的高度純化的氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置的部分，以便可以實(shí)現(xiàn)充分地降低其待機(jī)功率的半導(dǎo)體裝置?？梢哉f(shuō)隨著電路變復(fù)雜而増加抑制待機(jī)功率的效果。


在附圖中
圖IA和IB是涉及半導(dǎo)體裝置的例子的電路 圖2A是截面圖并且圖2B是平面圖，其每個(gè)涉及半導(dǎo)體裝置的例子；
圖3A到3H是涉及半導(dǎo)體裝置的制造步驟的截面 圖4A到4G是涉及半導(dǎo)體裝置的制造步驟的截面 圖5A到是涉及半導(dǎo)體裝置的制造步驟的截面 圖6A和6B是涉及半導(dǎo)體裝置的例子的電路 圖7是涉及半導(dǎo)體裝置的例子的截面 圖8是涉及半導(dǎo)體裝置的例子的框 圖9A到9E是涉及半導(dǎo)體裝置的制造步驟的截面 圖IOA到IOE是涉及半導(dǎo)體裝置的制造步驟的截面圖；以及 圖IlA到IlF是用于解釋電子器具的圖表。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。注意，本發(fā)明不限于以下描述并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解模式和細(xì)節(jié)可以以各種方式修改而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)該解釋為限制于以下實(shí)施例的描述。注意，為了容易理解，在一些情況下在附圖中圖示的每個(gè)部件的位置、尺寸、范圍等不是實(shí)際的ー些。因此，本發(fā)明不限于在附圖中公開(kāi)的位置、尺寸、范圍等。注意，在本說(shuō)明書(shū)中，使用序數(shù)例如“第一”、“第二”以及“第三”以避免部件之間的混淆，并且該術(shù)語(yǔ)沒(méi)有在數(shù)字上限制部件。(實(shí)施例I)
在此實(shí)施例中，將參照?qǐng)DIA和1B、圖2A和2B、圖3A到3H、圖4A到4G以及圖5A到描述根據(jù)所公開(kāi)的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)以及制造方法。注意，在電路圖中，在晶體管附近書(shū)寫(xiě)“OS”以指示晶體管包括氧化物半導(dǎo)體。<半導(dǎo)體裝置的電路配置和操作>
圖IA和IB示出半導(dǎo)體裝置的電路配置的例子。圖IA是使用作為最簡(jiǎn)單的CMOS電路的CMOS反相器電路的半導(dǎo)體裝置的例子。圖IB是具有多個(gè)CMOS反相器電路的半導(dǎo)體裝置的例子。 圖IA所示出的半導(dǎo)體裝置包括電源端子VH、電源端子VL、使用氧化物半導(dǎo)體材料的開(kāi)關(guān)晶體管SI、以及CMOS反相器電路Cl。開(kāi)關(guān)晶體管SI典型地是使用氧化物半導(dǎo)體的n溝道晶體管。此外，供應(yīng)高電位到電源端子VH以及供應(yīng)低電位到電源端子VL。此處，電源端子VH電連接到CMOS反相器電路Cl中的p溝道晶體管的源極端子。CMOS反相器電路Cl中的p溝道晶體管的漏極端子以及CMOS反相器電路Cl中的n溝道晶體管的漏極端子彼此電連接并且連接到CMOS反相器電路Cl的輸出端子OUT。CMOS反相器電路Cl中的n溝道晶體管的源極端子電連接到開(kāi)關(guān)晶體管SI的漏極端子。開(kāi)關(guān)晶體管SI的源極端子電連接到電源端子VL。此外，CMOS反相器電路Cl中的p溝道晶體管的柵極端子以及CMOS反相器電路Cl中的n溝道晶體管的柵極端子彼此電連接并且連接到CMOS反相器電路Cl的輸入端子IN。當(dāng)半導(dǎo)體裝置操作時(shí)，輸入高電位到開(kāi)關(guān)晶體管SI的控制端子S_IN并且打開(kāi)開(kāi)關(guān)晶體管SI。在此狀態(tài)，當(dāng)輸入高電位或低電位到輸入端子IN時(shí)，對(duì)應(yīng)于該電位的高電位或低電位從輸出端子OUT輸出。例如，當(dāng)輸入高電位到輸入端子IN吋，CMOS反相器電路Cl中的P溝道晶體管關(guān)閉并且CMOS反相器電路Cl中的n溝道晶體管打開(kāi)，以便CMOS反相器電路Cl輸出對(duì)應(yīng)于供應(yīng)到電源端子VL的電位的低電位。當(dāng)輸入低電位到輸入端子IN吋，CMOS反相器電路Cl中的p溝道晶體管打開(kāi)并且CMOS反相器電路Cl中的n溝道晶體管關(guān)閉，以便CMOS反相器電路Cl輸出對(duì)應(yīng)于供應(yīng)到電源端子VH的電位的高電位。當(dāng)半導(dǎo)體裝置不操作時(shí)，輸入低電位到開(kāi)關(guān)晶體管SI的控制端子S_IN并且開(kāi)關(guān)晶體管SI關(guān)閉。在CMOS反相器電路Cl中流動(dòng)的電流(漏電流)由CMOS反相器電路Cl與開(kāi)關(guān)晶體管SI的合成電阻來(lái)控制，由此功率消耗(在待機(jī)期間的功率消耗，在下文中也稱(chēng)作待機(jī)功率)可以通過(guò)充分地増加開(kāi)關(guān)晶體管SI的截止?fàn)顟B(tài)電阻以及充分地降低開(kāi)關(guān)晶體管SI的漏電流而充分地降低。使用氧化物半導(dǎo)體材料的晶體管具有顯著小的截止?fàn)顟B(tài)電流特性。例如，充分的本征氧化物半導(dǎo)體的載流子密度小于IX 1012/cm3，優(yōu)選小于I. 45X IO1Vcm30例如，在漏極電壓Vd是+IV或+10V并且柵極電壓Vg在-5V到-20V的范圍內(nèi)的情況下，晶體管的截止?fàn)顟B(tài)電流是1X10_13A或更少。因此，通過(guò)使用氧化物半導(dǎo)體形成開(kāi)關(guān)晶體管SI，可以充分地降低半導(dǎo)體裝置的漏電流。另外，在使用充分本征的氧化物半導(dǎo)體的情況下，可以將室溫下的漏電流降低為從大約 IXlCr20A (IOzA (zeptoampere))到 IXlCr19A (100zA)。即,漏電流甚至可以降低到大體上為零。甚至在開(kāi)關(guān)晶體管SI的溝道寬度相對(duì)大的情況下，漏電流的數(shù)量也不會(huì)改變。換句話說(shuō)，通過(guò)使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管，可以保證充分的電流驅(qū)動(dòng)能力并且通過(guò)降低半導(dǎo)體裝置的功率消耗可以減小漏電流。圖IB所示出的半導(dǎo)體裝置對(duì)應(yīng)于圖IA所示出的半導(dǎo)體裝置，在其中CMOS反相器電路Cl替換為多個(gè)CMOS反相器電路Cl到Cn。S卩，在圖IB中所示出的半導(dǎo)體裝置包括電源端子VH、電源端子VL、使用氧化物半導(dǎo)體材料的開(kāi)關(guān)晶體管SI、以及CMOS反相器電路Cl到Cn (也簡(jiǎn)稱(chēng)作集成電路)。此外，每個(gè)CMOS反相器電路包括輸入端子Il到In和輸出端子01到On。每個(gè)元件的連接關(guān)系與圖IA的連接關(guān)系相同。圖IA與IB之間的差別是多個(gè)CMOS反相器電路Cl到Cn彼此并聯(lián)連接并且每個(gè)CMOS反相器電路連接到電源端子VH以及圖IB中的開(kāi)關(guān)晶體管SI。當(dāng)包括彼此并聯(lián)連接的多個(gè)CMOS反相器電路Cl到Cn的電路假定為ー個(gè)集成電路時(shí)，可以說(shuō)開(kāi)關(guān)晶體管SI的漏極端子電連接到集成電路的ー個(gè)端子并且集成電路的另一端子電連接到電源端子VH。電 路的操作也與圖IA中的電路的操作相同。注意，輸入電位到每個(gè)輸入端子以及從圖IB中的姆個(gè)輸出端子輸出對(duì)應(yīng)于輸入電位的電位,該電位不同于圖IA的電位。以上述方式，通過(guò)將氧化物半導(dǎo)體(特別地高度純化的氧化物半導(dǎo)體)用于半導(dǎo)體裝置的至少一部分，實(shí)現(xiàn)待機(jī)功率充分地降低的半導(dǎo)體裝置。在傳統(tǒng)的技術(shù)中，難以降低漏電流到可以認(rèn)為大體上為零的值(例如，IX 10_13A或更少)而保證半導(dǎo)體裝置的合適的操作。另ー方面，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)此點(diǎn)。在這點(diǎn)上，本發(fā)明是優(yōu)異的。具體地，在集成了多個(gè)電路并且復(fù)雜的電路中，即使每個(gè)電路的待機(jī)功率的量很小，但待機(jī)功率的總量也大。因此，當(dāng)電路是集成的以及復(fù)雜的時(shí)，降低待機(jī)功率的值到大體上為零的效果更顯著。注意，在此描述使用CMOS反相器電路的半導(dǎo)體裝置的例子，但是所公開(kāi)的發(fā)明不限于此。所公開(kāi)的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可以用于具有當(dāng)電路不操作時(shí)的功率消耗問(wèn)題的任何電路(集成電路)。此外，盡管以上描述了使用n溝道開(kāi)關(guān)晶體管SI的情況，但是很明顯p溝道晶體管可以用作開(kāi)關(guān)晶體管SI。在此情況下，例如，優(yōu)選開(kāi)關(guān)晶體管SI電連接到CMOS反相器電路中的P溝道晶體管。<半導(dǎo)體裝置的平面結(jié)構(gòu)和截面結(jié)構(gòu)>
圖2A和2B是圖IA所示出的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的例子。圖2A示出半導(dǎo)體裝置的截面以及圖2B示出半導(dǎo)體裝置的平面。此處，圖2A對(duì)應(yīng)于沿著圖2B中的線A1-A2-A3的截面。圖2A和2B所示出的半導(dǎo)體裝置包括在下部分使用除了氧化物半導(dǎo)體以外的材料的晶體管160 (包括于CMOS反相器電路Cl中的晶體管)，以及在上部分使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管162 (作為開(kāi)關(guān)晶體管SI起作用的晶體管)。注意，晶體管160和162均描述為n溝道晶體管。然而，當(dāng)然，P溝道晶體管和n溝道晶體管兩者均用于CMOS反相器電路。另外，所公開(kāi)的發(fā)明的技術(shù)構(gòu)想是使用采用氧化物半導(dǎo)體的晶體管作為開(kāi)關(guān)晶體管以降低功率消耗；從而半導(dǎo)體裝置的具體結(jié)構(gòu)不限于此處描述的結(jié)構(gòu)。晶體管160包括在包括半導(dǎo)體材料的襯底100中提供的溝道形成區(qū)域116、以?shī)A住溝道形成區(qū)域116的方式提供的雜質(zhì)區(qū)域114以及高濃度雜質(zhì)區(qū)域120 (這些區(qū)域可以總體地簡(jiǎn)稱(chēng)作雜質(zhì)區(qū)域)、在溝道形成區(qū)域116上提供的柵極絕緣層108、在柵極絕緣層108上提供的柵電極110、以及兩者均電連接到雜質(zhì)區(qū)域114的源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b。在柵電極110的側(cè)表面上提供側(cè)壁絕緣層118。此外，如平面圖所示出的，在沒(méi)有與側(cè)壁絕緣層118重疊的襯底100的區(qū)域中提供高濃度雜質(zhì)區(qū)域120，并且在高濃度雜質(zhì)區(qū)域120上呈現(xiàn)金屬化合物區(qū)域124。在襯底100上提供元件隔離絕緣層106以便圍繞晶體管160。提供層間絕緣層126和層間絕緣層128以便覆蓋晶體管160。源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b通過(guò)在層間絕緣層126和層間絕緣層128形成的開(kāi)ロ而電連接到金屬化合物區(qū)域124。即，源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b通過(guò)金屬化合物區(qū)域124電連接到高濃度雜質(zhì)區(qū)域120和雜質(zhì)區(qū)域114。
晶體管162包括在層間絕緣層128上提供的柵電極136c、在柵電極136c上提供的柵極絕緣層138、在柵極絕緣層138上提供的氧化物半導(dǎo)體層140、以及兩者均在氧化物半導(dǎo)體層140上提供并且電連接到氧化物半導(dǎo)體層140的源電極或漏電極142a和源電極或漏電極142b。此處，柵電極136c形成為嵌入到在層間絕緣層128上提供的絕緣層132。類(lèi)似于柵電極136c，分別形成與源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b接觸的電極136a和電極136b。在晶體管162上提供保護(hù)絕緣層144以便與氧化物半導(dǎo)體層140的部分接觸。在保護(hù)絕緣層144上提供層間絕緣層146。此處，保護(hù)絕緣層144和層間絕緣層146配備有到達(dá)源電極或漏電極142a和源電極或漏電極142b的開(kāi)ロ。電極150c和電極150d通過(guò)該開(kāi)ロ與源電極或漏電極142a以及源電極或漏電極142b接觸。類(lèi)似于電極150c和電極150d，分別形成通過(guò)柵極絕緣層138、保護(hù)絕緣層144以及層間絕緣層146中的開(kāi)ロ與電極136a和電極136b接觸的電極150a和電極150b。此處，氧化物半導(dǎo)體層140優(yōu)選通過(guò)充分地移除雜質(zhì)(例如,氫)或充分地供應(yīng)氧的高度純化的氧化物半導(dǎo)體層。具體地，氧化物半導(dǎo)體層140的氫濃度是5 X IO19原子/cm3或更少，優(yōu)選為5X IO18原子/cm3或更少，以及更優(yōu)選5X IO17原子/cm3或更少。高度純化的、其氫濃度充分地降低并且通過(guò)充分地供應(yīng)氧而降低由于氧缺乏引起的能隙的缺陷水平的氧化物半導(dǎo)體層140的載流子濃度為如下ゾト于“如ソ^^優(yōu)選小于“如ソ^^更優(yōu)選小于I. 45X IO1Vcm30例如，當(dāng)漏極電壓Vd是+IV或+IOV并且柵極電壓Vg在-20V到-5V的范圍時(shí)，截止?fàn)顟B(tài)電流是1X10_13A或更少。此外，截止?fàn)顟B(tài)電阻率是IXlO9Q I或更多，優(yōu)選IXlOiciQ 或更多。通過(guò)使用高度純化為本征(i型)或大體上本征(i型)的這樣的氧化物半導(dǎo)體可以獲得具有非常優(yōu)異的截止電流特性的晶體管162。注意，通過(guò)次級(jí)離子質(zhì)譜法(SIMS)測(cè)量氧化物半導(dǎo)體層140中的氫濃度。此外,在層間絕緣層146上提供絕緣層152。電極154a、電極154b以及電極154c提供為嵌入在絕緣層152中。此處，電極154a與電極150a接觸，電極154b與電極150b和150c接觸、以及電極154c與電極150d接觸。S卩，在圖2A和2B所示出的半導(dǎo)體裝置中，晶體管160的源電極或漏電極130b通過(guò)電極136b、電極150b、電極154b以及電極150c電連接到晶體管162的源電極或漏電極142a?！从糜谥圃彀雽?dǎo)體裝置的方法〉
接下來(lái)，將描述以上半導(dǎo)體裝置的制造方法的例子。首先，將參照?qǐng)D3A到3H在以下描述用于制造下部分中的晶體管160的方法，然后將參照?qǐng)D4A到4G以及圖5A到描述用于制造上部分中的晶體管162的方法?！从糜谥圃煜虏糠种械木w管的方法〉
首先，準(zhǔn)備包含半導(dǎo)體材料的襯底100(參照?qǐng)D3A)?？梢允褂冒?、碳化硅等的單晶半導(dǎo)體襯底或多晶半導(dǎo)體襯底、包含硅鍺等的化合物半導(dǎo)體襯底、SOI襯底等作為包含半導(dǎo)體材料的襯底100。此處，描述單晶硅襯底用作包含半導(dǎo)體材料的襯底100的例子。注意，一般而言，術(shù)語(yǔ)“SOI襯底”意味著在絕緣表面上具有硅半導(dǎo)體層的襯底。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“SOI襯底”也意味著在絕緣表面上具有使用除了硅以外的材料的半導(dǎo)體層的襯底。即，包括于“SOI襯底”的半導(dǎo)體層不限于硅半導(dǎo)體層。此外，SOI襯底包括在其絕緣襯底(例如玻璃襯底)上具有半導(dǎo)體層、在半導(dǎo)體層和絕緣襯底之間帶有絕緣層的襯底在襯底100上，形成作為用于形成元件隔離絕緣層的掩模起作用的保護(hù)層102(參照?qǐng)D3A)。例如，可以使用采用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等形成的絕緣層作為保護(hù)層102。注意，給出n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素或給出p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素可以在以上步驟之前或之后加到襯底100以控制晶體管的閾值電壓。當(dāng)半導(dǎo)體是硅時(shí)，可以使用磷、神等作為給出n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)。例如，可以使用硼、鋁、鎵等作為給出P型導(dǎo)電性的雜質(zhì)。接下來(lái)，通過(guò)使用保護(hù)層102作為掩模的蝕刻來(lái)移除沒(méi)有用保護(hù)層102 (暴露區(qū)域)覆蓋的區(qū)域的襯底100的部分。從而形成単獨(dú)的半導(dǎo)體區(qū)域104 (參照?qǐng)D3B)。對(duì)于蝕亥IJ，優(yōu)選進(jìn)行干蝕刻，但是也可以進(jìn)行濕蝕刻。取決于待蝕刻的對(duì)象的材料可以合適地選擇蝕刻氣體和蝕刻劑。接下來(lái)，絕緣層形成為覆蓋半導(dǎo)體區(qū)域104以及在與半導(dǎo)體區(qū)域104重疊的區(qū)域選擇性地移除，由此形成元件隔離絕緣層106 (參照?qǐng)D3B)。使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等形成絕緣層?？梢圆捎梦g刻處理和拋光處理(例如，CMP)以及他們的任何作為用于移除絕緣層的方法。注意，在半導(dǎo)體區(qū)域104形成后或在元件隔離絕緣層106形成后移除保護(hù)層 102。然后，在半導(dǎo)體區(qū)域104上形成絕緣層并且在絕緣層上形成包含導(dǎo)電材料的層。絕緣層在后續(xù)起到柵極絕緣層的作用并且優(yōu)選具有通過(guò)使用CVD法、濺射法等獲得的包含氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭等的膜的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。備選地，以上絕緣層可以通過(guò)高密度等離子體處理或熱氧化處理來(lái)氧化或氮化半導(dǎo)體區(qū)域104的表面而獲得。可以使用例如稀有氣體(例如He、Ar、Kr或Xe)和氧、氧化氮、氨、氮或氫的混合氣體來(lái)進(jìn)行高密度等離子體處理。對(duì)絕緣層的厚度沒(méi)有特定的限制，但是該厚度可以是例如Inm或更多以及IOOnm或更少?？梢允褂媒饘俨牧?例如鋁、銅、鈦、鉭或鎢)形成包含導(dǎo)電材料的層。備選地，可以使用半導(dǎo)體材料(例如包含導(dǎo)電材料的多晶硅)形成包含導(dǎo)電材料的層。對(duì)于用于形成包含導(dǎo)電材料的層的方法也沒(méi)有特定的限制，并且可應(yīng)用任何的各種膜形成方法(例如蒸鍍法、CVD法、濺射法以及旋涂法)。注意，在本實(shí)施例中，描述使用金屬材料形成包含導(dǎo)電材料的層的情況的例子。此后，通過(guò)選擇性地蝕刻絕緣層和包含導(dǎo)電材料的層，形成柵極絕緣層108和柵電極110 (參照?qǐng)D3C)。接下來(lái)，形成覆蓋柵電極110的絕緣層112(參照?qǐng)D3C)。然后添加磷(P)、砷(As)等到半導(dǎo)體區(qū)域104，由此在襯底100中形成具有淺的結(jié)深度的雜質(zhì)區(qū)域114(參照?qǐng)D3C)。注意，盡管在此處添加磷或砷以便形成n溝道晶體管，但是在形成p溝道晶體管的情況下可以添加雜質(zhì)元素(例如硼(B)或鋁(Al))。通過(guò)雜質(zhì)區(qū)域114的形成在柵極絕緣層108下的半導(dǎo)體區(qū)域104中形成溝道形成區(qū)域116 (參照?qǐng)D3C)。此處，可以合適地設(shè)置添加的雜質(zhì)的濃度；在半導(dǎo)體元件高度微型化的情況下，優(yōu)選濃度設(shè)置為高。另外，可以采用在雜質(zhì)區(qū)域114的形成后形成絕緣層112的過(guò)程來(lái)代替此處采用的在絕緣層112的形成后形成雜質(zhì)區(qū)域114的過(guò)程。然后，形成側(cè)壁絕緣層118 (參照?qǐng)D3D)。絕緣層形成為覆蓋絕緣層112并且然后經(jīng)受高度各向異性的蝕刻處理，由此可以以自對(duì)準(zhǔn)的方式形成側(cè)壁絕緣層118。優(yōu)選此時(shí)部分地蝕刻絕緣層112以便暴露柵電極110的上表面和雜質(zhì)區(qū)域114的上表面。此后，絕緣層形成為覆蓋柵電極110、雜質(zhì)區(qū)域114、側(cè)壁絕緣層118等。然后添加磷(P)、神(As)等到柵極絕緣層與雜質(zhì)區(qū)域114接觸的區(qū)域，由此形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域120(參照?qǐng)D3E)。接下來(lái)，移除以上絕緣層并且形成金屬層122以便覆蓋柵電極110、側(cè)壁絕緣層118、高濃度雜質(zhì)區(qū)域120等(參照?qǐng)D3E)。任何各種膜形成方法(例如真空蒸鍍法、濺射法以及旋涂法)可應(yīng)用到金屬層122的形成。優(yōu)選地，使用與包括于半導(dǎo)體區(qū)域104的半導(dǎo)體材料反應(yīng)的金屬材料形成金屬層122以便形成具有低電阻的金屬化合物。此金屬材料的例子包括鈦、鉭、鎢、鎳、鈷以及鉬。接下來(lái)，進(jìn)行熱處理，由此金屬層122與半導(dǎo)體材料反應(yīng)。因此，形成與高濃度雜質(zhì)區(qū)域120接觸的金屬化合物區(qū)域124 (參照?qǐng)D3F)。注意，在多晶硅用于柵電極110的情況下，與金屬層122接觸的柵電極110的部分也具有金屬化合物區(qū)域。用閃光燈的照射可以用于熱處理。盡管不必說(shuō)可以使用另ー熱處理方法，但是優(yōu)選使用通過(guò)其可以實(shí)現(xiàn)極其短的時(shí)間的熱處理的方法以在金屬化合物的形成中改善化學(xué)反應(yīng)的可控性。注意，以上描述的金屬化合物區(qū)域通過(guò)金屬材料與半導(dǎo)體材料的反應(yīng)形成并且具有充分高的導(dǎo)電性。通過(guò)金屬化合物區(qū)域的形成，可以充分地降低電阻并且可以改善元件特性。金屬層122在金屬化合物區(qū)域124的形成后移除。形成層間絕緣層126和128以便覆蓋在以上步驟中形成的部件(參照?qǐng)D3G)?？梢允褂冒瑹o(wú)機(jī)絕緣材料(例如氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化鉿、氧化鋁或氧化鉭)的材料形成層間絕緣層126和128。備選地，可以使用有機(jī)絕緣材料(例如聚酰亞胺或丙烯酸)。注意，盡管此處層間絕緣層126和層間絕緣層128已經(jīng)采用雙層結(jié)構(gòu)，但是層間絕緣層的結(jié)構(gòu)不限于此。層間絕緣層128的表面優(yōu)選經(jīng)受CMP、蝕刻處理等以便在層間絕緣層128形成后進(jìn)行平坦化。然后，在層間絕緣層形成到達(dá)金屬化合物區(qū)域124的開(kāi)ロ，然后在開(kāi)口中形成源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b(參照?qǐng)D3H)。例如，可以源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b如下地形成通過(guò)PVD法、CVD法等在包括開(kāi)ロ的區(qū)域中形成導(dǎo)電層；然后，通過(guò)蝕刻處理、CMP等移除導(dǎo)電層的部分。注意，在通過(guò)移除導(dǎo)電層的部分來(lái)形成源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b的情況下，優(yōu)選其表面處理為平坦。例如，在鈦膜、氮化鈦膜等在包括開(kāi)ロ的區(qū)域形成為具有小的厚度并且然后形成鎢膜以便填充開(kāi)ロ的情況下，在那之后進(jìn)行的CMP可以移除 鎢膜、鈦膜、氮化鈦膜等的不必要的部分，并且改善表面的平坦度。如上所述，通過(guò)平坦化包括源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b的表面的表面，在后續(xù)步驟可以形成良好的電極、布線、絕緣層、半導(dǎo)體層等。注意，盡管僅僅描述了與金屬化合物區(qū)域124接觸的源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b，但是可以用相同的步驟形成與柵電極110等接觸的電極。對(duì)于用于源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b的材料沒(méi)有特定的限制，并且可以使用任何各種導(dǎo)電材料。例如，可以使用導(dǎo)電材料如鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹或鈧。通過(guò)以上過(guò)程，形成包括包含半導(dǎo)體材料的襯底100的晶體管160。注意，在進(jìn)行以上過(guò)程后，也可以形成電極、布線、絕緣層等。當(dāng)采用層疊有層間絕緣層和導(dǎo)電層的多層布線結(jié)構(gòu)作為布線結(jié)構(gòu)時(shí)，可以提供高度集成的半導(dǎo)體裝置?！从糜谥圃焐喜糠种械木w管的方法〉
接下來(lái)，參照?qǐng)D4A到4G和圖5A到描述在層間絕緣層128上通過(guò)其制造晶體管162的過(guò)程。注意，在圖示在層間絕緣層128、晶體管162等上制造各種電極的過(guò)程的圖4A到4G和圖5A到中省略晶體管162下的晶體管160等。首先，在層間絕緣層128、源電極或漏電極130a以及源電極或漏電極130b上形成絕緣層132 (參照?qǐng)D4A)?？梢酝ㄟ^(guò)PVD法、CVD法等形成絕緣層132。包含無(wú)機(jī)絕緣材料(例如氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化鉿、氧化鋁或氧化鉭)的材料可以用于絕緣層132。
接下來(lái)，在絕緣層132中形成到達(dá)源電極或漏電極130a和源電極或漏電極130b的開(kāi)ロ。此時(shí)，在待形成柵電極136c的區(qū)域中形成另ー開(kāi)ロ。形成導(dǎo)電層134以便填充開(kāi)ロ(參照?qǐng)D4B)。例如，以上開(kāi)ロ可以通過(guò)使用掩模的蝕刻而形成。例如，可以通過(guò)使用光掩模的曝光來(lái)形成掩模。對(duì)于蝕刻，可以進(jìn)行濕蝕刻或干蝕刻，但是考慮到精細(xì)的構(gòu)圖，干蝕刻是優(yōu)選的?？梢酝ㄟ^(guò)膜形成方法(例如PVD法或CVD法)形成導(dǎo)電層134。用于導(dǎo)電層134材料的例子包括導(dǎo)電材料例如鑰、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹和鈧、任何這些的合金、以及包含任何這些的化合物(例如,任何這些的氮化物)。具體地，例如，可以如下地形成導(dǎo)電層134 :在包括開(kāi)ロ的區(qū)域通過(guò)PVD法將鈦膜形成為具有小的厚度并且然后通過(guò)CVD法將氮化鈦膜形成為具有小的厚度；然后，形成鎢膜以便填充開(kāi)ロ。此處，通過(guò)PVD法形成的鈦膜具有降低在其上形成有鈦膜的表面上形成的氧化膜(例如，自然氧化膜)的功能，以降低與下電極(此處，源電極或漏電極130a、源電極或漏電極130b等)的接觸電阻。此外，然后形成的氮化鈦膜具有勢(shì)壘性質(zhì)以便防止導(dǎo)電材料的擴(kuò)散。另外，在使用鈦、氮化鈦等形成勢(shì)壘膜后，可以通過(guò)鍍敷法形成銅膜。在形成導(dǎo)電層134后，通過(guò)蝕刻處理、CMP等移除導(dǎo)電層134的部分以便暴露絕緣層132并且形成電極136a、136b以及柵電極136c (參照?qǐng)D4C)。注意，當(dāng)通過(guò)移除以上導(dǎo)電層134的部分而形成電極136a、136b以及柵電極136c吋，優(yōu)選進(jìn)行處理以便獲得平坦化的表面。通過(guò)平坦化絕緣層132、電極136a、136b以及柵電極136c的表面，可以在后續(xù)步驟形成良好的電極、布線、絕緣層、半導(dǎo)體層等。此后，形成柵極絕緣層138以便覆蓋絕緣層132、電極136a、136b以及柵電極136c(參照?qǐng)D4D)。可以通過(guò)濺射法、CVD法等形成柵極絕緣層138。柵極絕緣層138優(yōu)選包含氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭等。注意，柵極絕緣層138可具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。對(duì)于柵極絕緣層138的厚度沒(méi)有特定的限制，但是例如厚度可以為IOnm或更多以及500nm或更少。當(dāng)采用疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，柵極絕緣層138優(yōu)選通過(guò)層疊厚度為50nm或更多以及200nm或更少的第一柵極絕緣層與第一柵極絕緣層上的厚度為5nm或更多以及300nm或更少的第二柵極絕緣層而形成。注意，通過(guò)移除雜質(zhì)而成為本征氧化物半導(dǎo)體或大體上是本征氧化物半導(dǎo)體的氧化物半導(dǎo)體(高度純化的氧化物半導(dǎo)體)對(duì)界面能級(jí)或在界面的電荷捕獲是極其敏感的；因此，當(dāng)這樣的氧化物半導(dǎo)體用于氧化物半導(dǎo)體層時(shí)，氧化物半導(dǎo)體層和柵極絕緣層之間的界面是重要的。因此，待與高度純化的氧化物半導(dǎo)體層接觸的柵極絕緣層138需要為高質(zhì)量的。例如，使用微波(2. 45GHz)的高密度等離子體CVD法是良好的，這是因?yàn)榭梢杂纱诵纬芍旅艿囊约熬哂懈叱惺茈妷旱母哔|(zhì)量的柵極絕緣層138。以此方式，可以減小界面態(tài)并且當(dāng)高度純化的氧化物半導(dǎo)體層以及高質(zhì)量柵極絕緣層彼此接觸時(shí)，界面特性可以是良好的。不必說(shuō)，即使當(dāng)使用這樣的高度純化的氧化物半導(dǎo)體層時(shí)，也是只要可以形成具有良好質(zhì)量的絕緣層作為柵極絕緣層就可以采用另一方法(例如濺射法或等離子體CVD法)。備選地，可以應(yīng)用通過(guò)在其形成之后的熱處理修改其膜質(zhì)量和與氧化物半導(dǎo)體層的界面特性的絕緣層。在任何情況下，可以形成有良好質(zhì)量的以及能夠降低與氧化物半導(dǎo)體層的界面態(tài)的柵極絕緣層138。

接下來(lái)，在柵極絕緣層138上形成氧化物半導(dǎo)體層并且通過(guò)例如使用掩模蝕刻的方法進(jìn)行處理以便形成具有島狀的氧化物半導(dǎo)體層140 (參照?qǐng)D4E)。優(yōu)選使用濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層。對(duì)于氧化物半導(dǎo)體層的形成，可以使用四成分金屬氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層；三成分金屬氧化物的In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、In-Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、In-Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、Al-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層或Sn-Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層；兩成分金屬氧化物的In-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、Zn-Mg-O基氧化物半導(dǎo)體層、Sn-Mg-O基氧化物半導(dǎo)體層或In-Mg-O基氧化物半導(dǎo)體層；或者單成分金屬氧化物的In-O基氧化物半導(dǎo)體層、Sn-O基氧化物半導(dǎo)體層或Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層。注意，可以添加硅到金屬氧化物中。例如，氧化物半導(dǎo)體層可以使用以2wt%或更多以及IOwt %或更少包含SiO2的靶形成。在它們之間，當(dāng)使用In-Ga-Zn-O基金屬氧化物時(shí)，可以形成具有充分高的電阻以及當(dāng)沒(méi)有電場(chǎng)時(shí)充分地降低截止?fàn)顟B(tài)電流的半導(dǎo)體裝置，或具有高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率的半導(dǎo)體裝置。因此，In-Ga-Zn-O基的金屬氧化物優(yōu)選為用于半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體材料。作為In-Ga-Zn-O基金屬氧化物半導(dǎo)體的典型例子，給定由InGaO3 (ZnO)w ( >0)表示的ー個(gè)。此外，給定使用M代替Ga的由InMO3 (ZnO)w 0 >0)表示的ー個(gè)。此處，M指代ー個(gè)或多個(gè)選自鎵(Ga)、招(Al)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、猛(Mn)、鈷(Co)等的金屬元素。例如，M可以是Ga、Ga和Al、Ga和Fe、Ga和Ni、Ga和Mn、Ga和Co等。注意，以上描述的組分來(lái)源于晶體結(jié)構(gòu)并且只是個(gè)例子。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用用于形成In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體的靶的濺射法來(lái)形成氧化物半導(dǎo)體層。對(duì)于氧化物半導(dǎo)體層的膜形成，在室中以減壓設(shè)置襯底并且襯底溫度優(yōu)選設(shè)置為100 0C或更高以及600 0C或更低，更優(yōu)選200 0C或更高以及400 V或更低。此處，形成氧化物半導(dǎo)體層并且加熱襯底降低包含于氧化物半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度并且降低由于濺射引起的對(duì)氧化物半導(dǎo)體層的損害。然后，在將從其中移除氫、水等的濺射氣體引入到金屬氧化物用作靶的處理室的同時(shí)移除處理室中剰余的水分，由此形成氧化物半導(dǎo)體層。用于氧化物半導(dǎo)體層的膜形成的氣氛優(yōu)選為稀有氣體(典型地，氬)氣氛，氧氣氛或稀有氣體(典型地，氬)和氧的混合氣氛。具體地，優(yōu)選在其中雜質(zhì)(例如氫、水、氫氧根和氫化物)的濃度降低到大約百萬(wàn)分之幾(優(yōu)選十億分之幾)的濃度的高純度氣體氣氛。此處，為了在處理室中移除剰余水分，優(yōu)選使用捕獲真空泵。例如，可以使用低溫泵、離子泵或鈦升華泵。抽空單元可以是配備有冷阱的渦輪泵。從用低溫泵抽空的沉積室移除氫原子、包含氫原子的化合物，例如水(H2O)(以及也優(yōu)選包含碳原子的化合物)等，以便可以減小包含于在沉積室中形成的氧化物半導(dǎo)體層的雜質(zhì)的濃度。氧化物半導(dǎo)體層形成為具有2nm或更多以及200nm或更少、優(yōu)選5nm或更多以及30nm或更少的厚度。注意，合適的厚度取決于應(yīng)用的氧化物半導(dǎo)體材料，并且氧化物半導(dǎo)體層的厚度可以取決于材料而合適地設(shè)置。另外，當(dāng)脈沖直流(DC)電源用于形成氧化物半導(dǎo)體層時(shí)，可以降低在膜形成中生 成的粉末物質(zhì)(也稱(chēng)作粒子或塵埃)并且膜厚度可以統(tǒng)一。在以下條件下使用濺射法可以形成氧化物半導(dǎo)體層，例如襯底與靶之間的距離是170mm ;壓カ是0. 4Pa ;直流(DC)電源是0. 5kW ;以及氣氛是氧(氧的流量比是100%)。注意，在通過(guò)濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層之前，通過(guò)引入氬氣體反濺射并且生成等離子體而優(yōu)選移除附著在柵極絕緣層138的表面的塵埃。此處，反濺射意味著用于通過(guò)表面上的離子撞擊而改善待處理的對(duì)象的表面的質(zhì)量的方法，而一般濺射通過(guò)濺射靶上的離子撞擊而實(shí)現(xiàn)。用于使離子撞擊待處理對(duì)象的表面的方法包括在氬氣氛中在表面上施加高頻電壓并且在襯底附近生成等離子體的方法。注意，可以使用氮?dú)夥铡⒑夥?、氧氣氛等代替氬氣氛。干蝕刻或濕蝕刻可以用于氧化物半導(dǎo)體層的蝕刻。不必說(shuō)，可以采用干蝕刻與濕蝕刻的組合。可以取決于材料合適地設(shè)置蝕刻條件(蝕刻氣體、蝕刻溶液、蝕刻時(shí)間、溫度等)以便氧化物半導(dǎo)體層可以蝕刻為所希望的形狀。用于干蝕刻的蝕刻氣體的例子是包含氯的氣體(氯基氣體例如氯(Cl2)、三氯化硼(BC13)、四氯化硅(SiCl4)或四氯化碳(CCl4)等)。備選地，可以使用包含氟的氣體(氟基氣體例如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)或三氟甲烷(CHF3))；溴化氫(HBr);氧(O2);向任何這些添加稀有氣體(例如氦(He)或氬(Ar))的氣體等?？梢允褂闷叫邪宸磻?yīng)離子蝕刻(RIE)法或感應(yīng)耦合等離子體(ICP)蝕刻法作為干蝕刻法。為了將該層蝕刻為所希望的形狀，合適地設(shè)置蝕刻條件(施加到線圈狀電極的電カ量、施加到襯底側(cè)的電極的電力量、襯底側(cè)的電極的溫度等)。可以使用磷酸、こ酸和硝酸等的混合溶液作為用于濕蝕刻的蝕刻劑。還可以使用例如 IT007N (由 KANTO CHEMICAL CO.，INC.生產(chǎn))的蝕刻劑。接下來(lái)，氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選經(jīng)受第一熱處理。通過(guò)此第一熱處理，氧化物半導(dǎo)體層可以脫水或脫氫。第一熱處理以溫度300°C或更高以及750°C或更低、優(yōu)選400°C或更高以及700°C或更低來(lái)進(jìn)行。例如，引入襯底到使用電阻加熱元件等的電爐并且氧化物半導(dǎo)體層140在氮?dú)夥罩幸詼囟?50°C經(jīng)受熱處理ー小吋。在此時(shí)間期間，防止氧化物半導(dǎo)體層140暴露到空氣以防止氫(包括水等)的進(jìn)入。注意，熱處理器件不限于電爐，并且可以包含用于通過(guò)由介質(zhì)(例如熱的氣體等)給出的熱傳導(dǎo)或熱輻射來(lái)加熱待處理對(duì)象的裝置。例如可以使用快速熱退火(RTA)器件，例如燈快速熱退火(LRTA)器件或氣體快速熱退火(GRTA)器件。LRTA器件是用于通過(guò)從燈(例如鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈)發(fā)射的光輻射(電磁波)來(lái)加熱待處理對(duì)象的器件。GRTA器件是用于使用高溫氣體的熱處理的器件。使用通過(guò)熱處理不與待處理的對(duì)象反應(yīng)的惰性氣體(例如氮)或稀有氣體(例如気)作為氣體。例如，作為第一熱處理，GRTA處理可以進(jìn)行如下。在已經(jīng)加熱到650°C到700°C的高溫的惰性氣體中放置襯底，加熱幾分鐘，并且從惰性氣體中取出。GRTA處理使能很短時(shí)間的高溫?zé)崽幚?。此外，在使用具有低耐熱性的襯底(例如玻璃襯底等)的情況下，因?yàn)樗鼉H僅占用很短的時(shí)間，所以即使當(dāng)溫度超過(guò)襯底的應(yīng)變點(diǎn)時(shí)，此熱處理也是可應(yīng)用的。注意，第一熱處理優(yōu)選在包含氮或稀有氣體(例如氦、氖或氬)作為其主成分并且不包含水、氫等的氣氛中進(jìn)行。例如，引 入到熱處理器件的氮或稀有氣體(例如氦、氖或氬)的純度是6N (99. 9999%)或者更多，優(yōu)選7N (99. 99999% )或者更多(S卩，雜質(zhì)的的濃度是Ippm或更少,優(yōu)選0. Ippm或更少)。在一些情況下，取決于第一熱處理的條件或氧化物半導(dǎo)體層的材料，氧化物半導(dǎo)體層可以晶體化為包括晶體的氧化物半導(dǎo)體層。另外，取決于第一熱處理的條件或氧化物半導(dǎo)體層的材料，氧化物半導(dǎo)體層可以成為不包含晶體成分的非晶氧化物半導(dǎo)體層。此外，氧化物半導(dǎo)體層的電特性可以通過(guò)在非晶表面上提供晶體層而改變。例如，氧化物半導(dǎo)體層的電特性可以通過(guò)形成其中對(duì)準(zhǔn)具有電均質(zhì)性的晶粒的晶體層而改變。這樣的晶體層可以根據(jù)其形狀被稱(chēng)作盤(pán)狀晶體。對(duì)氧化物半導(dǎo)體層140進(jìn)行的第一熱處理可以對(duì)具有還沒(méi)有處理為島狀氧化物半導(dǎo)體層140的氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行。在那種情況下，在第一熱處理之后，從加熱器件取出襯底并且進(jìn)行光刻步驟。注意，第一熱處理可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體層140脫氫(脫水)并且因此可以稱(chēng)為脫氫處理(脫水處理)。能在任何時(shí)機(jī)進(jìn)行此處理，例如，在氧化物半導(dǎo)體層形成后，在源電極或漏電極層疊在氧化物半導(dǎo)體層140上之后、或在源電極和漏電極上形成保護(hù)絕緣層后。此處理可以進(jìn)行多于一次。此外，在通過(guò)控制膜形成氣氛等獲得在其中氫充分地降低的氧化物半導(dǎo)體層的情況下，第一熱處理可省略。接下來(lái)，形成與氧化物半導(dǎo)體層140接觸的源電極或漏電極142a和源電極或漏電極142b (參照?qǐng)D4F)?？梢砸孕纬蓪?dǎo)電層以便覆蓋氧化物半導(dǎo)體層140然后選擇性地蝕刻的方式來(lái)形成源電極或漏電極142a和源電極或漏電極142b。注意，在一些情況下，取決于材料和蝕刻條件，在此步驟中氧化物半導(dǎo)體層140部分地蝕刻并且從而具有溝部分(凹部分)。可以通過(guò)PVD法(例如濺射法)、CVD法(例如等離子體CVD法)形成導(dǎo)電層?？梢允褂眠x自招、鉻、銅、鉭、鈦、鑰和鶴的元素，包含任何以上元素作為其成分的合金等作為導(dǎo)電層的材料。另外，可以使用包含ー個(gè)或多個(gè)選自錳、鎂、鋯、鈹和釷的元素作為成分的材料。鋁和ー個(gè)或多個(gè)選自鈦、鉭、鎢、鑰、鉻、釹和鈧的元素的組合的材料也可應(yīng)用到導(dǎo)電層的材料。導(dǎo)電層可以具有單層結(jié)構(gòu)或兩個(gè)或者更多層的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以給出包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)，鋁膜以及層疊在其上的鈦膜的雙層結(jié)構(gòu)，在其中鈦膜、鋁膜和鈦膜以此順序?qū)盈B的三層結(jié)構(gòu)等。備選地,可以使用導(dǎo)電金屬氧化物形成導(dǎo)電層?？梢允褂醚趸?In2O3)、氧化錫(Sn02)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦-氧化錫合金(In2O3-SnO2，在一些情況下縮寫(xiě)為IT0)、氧化銦-氧化鋅合金(In2O3-ZnO)或任何這些包含硅或氧化硅的金屬氧化物材料作為導(dǎo)電金屬氧化物。通過(guò)源電極或漏電極142a的下邊沿部分與源電極或漏電極142b的下邊沿部分之間的距離來(lái)確定晶體管的溝道長(zhǎng)度(U。在溝道長(zhǎng)度(L)的暴露小于25nm的情況下，在幾個(gè)納米到幾十納米的極短的波長(zhǎng)的極紫外范圍中進(jìn)行暴露以制造用于蝕刻的掩模。在使用極紫外光的暴露中，分辨率高并且焦深大。因此，待形成的晶體管的溝道長(zhǎng)度(L)可以為IOnm或者更多以及IOOOnm或更少，由此可以増加電路的操作速度并且可以減小功率消耗。注意，優(yōu)選使用氣體(例如N20、N2或Ar)的等離子體處理在以上步驟后進(jìn)行。通過(guò)此等離子體處理，移除附著于暴露的氧化物半導(dǎo)體層的表面的水等。備選地，可以使用包含氧的氣體(例如氧和氬的混合氣體)進(jìn)行等離子體處理。以此方式，供應(yīng)氧給氧化物半導(dǎo)體層并且可以降低由于氧缺乏引起的能隙中的缺陷水平。 此后，沒(méi)有暴露到空氣而形成與氧化物半導(dǎo)體層140的部分接觸的保護(hù)絕緣層144 (參照?qǐng)D4G)。保護(hù)絕緣層144可以通過(guò)合適地采用方法(例如濺射法)形成，通過(guò)其防止雜質(zhì)(例如氫或水)進(jìn)入保護(hù)絕緣層144。保護(hù)絕緣層144形成為具有Inm或者更多的厚度。作為可以用于保護(hù)絕緣層144的材料，有氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等。保護(hù)絕緣層144可以具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。用于保護(hù)絕緣層144的形成的襯底溫度優(yōu)選為室溫或更高以及300°C或更低，優(yōu)選稀有氣體(典型地，氬)氣氛、氧氣氛或稀有氣體(典型地，氬)和氧的混合氣氛。當(dāng)氫包含于保護(hù)絕緣層144中時(shí)，引起氫進(jìn)入到氧化物半導(dǎo)體層140、由氫在氧化物半導(dǎo)體層140中取出氧等，并且使氧化物半導(dǎo)體層140的背溝道側(cè)的電阻低，這可以形成寄生溝道。因此，優(yōu)選采用其中不使用氫的形成方法以便保護(hù)絕緣層144包含盡可能少的氫。例如，在通過(guò)濺射法形成保護(hù)層144的情況下，使用雜質(zhì)(例如氫、水、氫氧根或氫化物)的濃度降低到大約百萬(wàn)分之幾(優(yōu)選十億分之幾)的高純度氣體作為濺射氣體。此外，優(yōu)選移除剰余在處理室中的水分。在本實(shí)施例中，作為保護(hù)絕緣層144，通過(guò)濺射法形成包含氧化硅的絕緣層。接下來(lái)，優(yōu)選在惰性氣體氣氛或氧氣氛中進(jìn)行第二熱處理(優(yōu)選在溫度200°C或更高以及400°C或更低，例如，250°C或更高以及350°C或更低)。例如，在氮?dú)夥罩幸?50°C進(jìn)行第二熱處理一小吋。第二熱處理可以降低晶體管的電特性的變化。另外，通過(guò)第二熱處理，從包含氧的絕緣層供應(yīng)氧到氧化物半導(dǎo)體層并且可以降低由于氧缺乏而引起的能隙中的缺陷水平。注意，第二熱處理的氣氛不限于以上描述的氣氛并且可以是空氣氣氛等。在此情況下，優(yōu)選可以從氣氛中移除氫、水等以便氫不包括于氧化物半導(dǎo)體層中。此外，第二熱處理不是絕對(duì)必要的步驟，由此第二熱處理可省略。然后，在保護(hù)絕緣層144上形成層間絕緣層146 (參照?qǐng)D5A)。可以通過(guò)PVD法、CVD法等形成層間絕緣層146。包含無(wú)機(jī)絕緣材料(例如氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化鉿、氧化鋁或氧化鉭)的材料可以用于層間絕緣層146。另外，層間絕緣層146的表面優(yōu)選經(jīng)受CMP、蝕刻等以便在形成層間絕緣層146后進(jìn)行平坦化。接下來(lái)，到達(dá)電極136a和136b、源電極或漏電極142a以及源電極或漏電極142b的開(kāi)ロ在層間絕緣層146、保護(hù)絕緣層144以及柵極絕緣層138中形成；然后，形成導(dǎo)電層148以便填充開(kāi)ロ(參照?qǐng)D5B)。例如以上開(kāi)ロ可以通過(guò)使用掩模的蝕刻而形成。例如，掩?？梢酝ㄟ^(guò)使用光掩模的曝光而形成。對(duì)于蝕刻，可以進(jìn)行濕蝕刻或干蝕刻，但是考慮到精細(xì)的構(gòu)圖，干蝕刻是優(yōu)選的。用于導(dǎo)電層148的材料，用于形成導(dǎo)電層148的方法等與用于導(dǎo)電層134的相同，以便對(duì)于這些細(xì)節(jié)可以參照關(guān)于導(dǎo)電層134的描述。在導(dǎo)電層148形成后，通過(guò)蝕刻、CMP等移除導(dǎo)電層148的部分以便層間絕緣層146暴露并且形成電極150a、150b、150c以及150d (參照?qǐng)D5C)。注意，當(dāng)通過(guò)移除以上導(dǎo)電層148的部分來(lái)形成電極150a、150b、150c以及150d時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行處理以獲得平坦化的表面。通過(guò)平坦化層間絕緣層146以及電極150a、150b、150c和150d的表面，可以在后續(xù)步驟中形成良好的電極、布線、絕緣層、半導(dǎo)體層等。此后，形成絕緣層152。在絕緣層152，形成到達(dá)電極150a、150b、150c以及150d的開(kāi)ロ。然后，導(dǎo)電層形成為嵌入開(kāi)口中。此后，通過(guò)蝕刻、CMP等移除導(dǎo)電層的部分以便絕緣層152暴露并且形成電極154a、154b以及154c (參照?qǐng)DK))。此步驟類(lèi)似于電極136a、電極150a等的步驟；因此，此處省略詳細(xì)描述。 當(dāng)晶體管162以上述的方式制造時(shí)，氧化物半導(dǎo)體層140的氫濃度是5X IO19原子/cm3或更少，優(yōu)選5 X IO18原子/cm3或更少，更優(yōu)選5 X IO17原子/cm3或更少。晶體管162的截止?fàn)顟B(tài)電流是IX 10_13A或更少并且截止電阻率是IXlO9Q 或者更多(備選地，IXlOloQ m或者更多)。從而通過(guò)采用其中氫濃度充分地降低并且由于氧缺乏引起的能隙中的缺陷水平降低的高度純化的氧化物半導(dǎo)體層，可以獲得具有優(yōu)異的特性的晶體管162。注意，在本實(shí)施例中，涉及使用除了氧化物半導(dǎo)體以外的材料的晶體管以及使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的疊層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置；然而，可以用于所公開(kāi)的發(fā)明的結(jié)構(gòu)不限于疊層結(jié)構(gòu)。可以使用單層結(jié)構(gòu)、兩個(gè)或者更多層的疊層結(jié)構(gòu)。例如，因?yàn)檠趸锇雽?dǎo)體的場(chǎng)效應(yīng)遷移率相對(duì)高，所以半導(dǎo)體裝置可以具有僅僅使用氧化物半導(dǎo)體作為半導(dǎo)體材料的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。特別地，在使用具有晶體結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體的情況下，場(chǎng)效應(yīng)遷移率U可以是y>100cm2/V*S并且可以實(shí)現(xiàn)僅僅使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置。另外，在此情況下，可以使用襯底(例如玻璃襯底等)形成半導(dǎo)體裝置。此外，電極(布線)、絕緣層、半導(dǎo)體層等的排列和連接關(guān)系，各種參數(shù)(例如布線的寬度、溝道寬度、溝道長(zhǎng)度)以及其他條件可以根據(jù)半導(dǎo)體集成電路所要求的功能而合適地改變。例如，電極的結(jié)構(gòu)、具有單層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的布線等很大地不同于具有疊層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的布線等。在本實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)、方法等可以與在其他實(shí)施例中描述的任何結(jié)構(gòu)、方法等合適地組合。(實(shí)施例2)
在本實(shí)施例中，參照?qǐng)D6A和6B以及圖7描述具有與以上實(shí)施例所示出的半導(dǎo)體裝置不同的配置的半導(dǎo)體裝置。<半導(dǎo)體裝置的電路配置和操作>
圖6A和6B示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的電路配置的例子。圖6A是使用作為最簡(jiǎn)單的CMOS電路的CMOS反相器的電路的半導(dǎo)體裝置的例子。圖6B是具有多個(gè)CMOS反相器電路的半導(dǎo)體裝置的例子。
圖6A和6B所示出的半導(dǎo)體裝置與圖IA和IB所示出的半導(dǎo)體裝置之間的差別是開(kāi)關(guān)晶體管SI是否使用具有背柵(back gate)的氧化物半導(dǎo)體。在圖6A和6B所示出的半導(dǎo)體裝置中，開(kāi)關(guān)晶體管SI具有背柵，以便可以通過(guò)控制背柵的電位來(lái)控制開(kāi)關(guān)晶體管SI的閾值電壓。因此，截止?fàn)顟B(tài)漏電流可以容易地降低到可以認(rèn)為大體上為零的值。在本實(shí)施例中，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)晶體管SI具有如上所述的背柵，所以有兩個(gè)控制端子控制端子S_IN_1和控制端子S_IN_2。類(lèi)似于前面的實(shí)施例，輸入高電位或低電位到控制端子S_IN_1，由此開(kāi)關(guān)晶體管SI切換為導(dǎo)通和截止。輸入到控制端子S_IN_2的電位的值沒(méi)有特別地限制，只要是其為使開(kāi)關(guān)晶體管SI的閾值電壓是所希望的值的電位即可?？梢暂斎氤?shù)電位或波動(dòng)電位到控制端子S_IN_2。此外，可以采用類(lèi)似于地電位的電位。其他配置、操作等與上述實(shí)施例的那些相同；從而省略其描述。<半導(dǎo)體裝置的平面結(jié)構(gòu)和截面結(jié)構(gòu)>
圖7是圖6A所示出的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)(截面)的例子。圖7所示出的半導(dǎo)體裝置在 下部分包括使用除了氧化物半導(dǎo)體以外的材料的晶體管160 (包括于CMOS反相器電路Cl中的晶體管)，以及在上部分包含使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管162 (作為開(kāi)關(guān)晶體管SI起作用的晶體管)。針對(duì)此點(diǎn)，圖7所示出的半導(dǎo)體裝置與圖2A所示出的半導(dǎo)體裝置相同。圖2A所示出的半導(dǎo)體裝置與圖7所示出的半導(dǎo)體裝置之間的差別是除柵電極136c以外是否提供柵電極145。每個(gè)部件的細(xì)節(jié)與前面的實(shí)施例所示出的半導(dǎo)體裝置的那些相同。在與具有生成控制晶體管162的閾值電壓的電場(chǎng)的功能的氧化物半導(dǎo)體層140重疊的保護(hù)絕緣層144上的區(qū)域提供柵電極145。從而晶體管162的截止?fàn)顟B(tài)漏電流容易地抑制到可以認(rèn)為大體上為零的值。注意，采用通過(guò)柵電極136c切換晶體管162的導(dǎo)通和截止并且通過(guò)柵電極145控制閾值電壓的結(jié)構(gòu)；然而，柵電極136c和柵電極145的角色可以互換。此外，保護(hù)絕緣層144也具有柵極絕緣層的功能。在本實(shí)施例中示出的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實(shí)施例中所示出的任何結(jié)構(gòu)、方法等合適地組合。(實(shí)施例3)
在本實(shí)施例中，參照?qǐng)D8描述作為所公開(kāi)的發(fā)明的另ー實(shí)施例的集成半導(dǎo)體裝置。圖8示出作為前面的實(shí)施例(例如，實(shí)施例I)所示出的半導(dǎo)體裝置的修改例子的集成半導(dǎo)體裝置170。集成半導(dǎo)體裝置170的具體例子是CPU、MPU等。半導(dǎo)體裝置170包括多個(gè)電路塊(例如，電路塊171到174等)。此外，電路塊通過(guò)至少在其部分使用氧化物半導(dǎo)體的元件(例如開(kāi)關(guān)元件181、開(kāi)關(guān)元件182等)彼此電連接。例如，包括CMOS反相器電路Cl到Cn等的集成電路可以用于電路塊171到174。備選地，還可以應(yīng)用以DRAM為代表的存儲(chǔ)器電路等。每個(gè)電路塊取決于所要求的性質(zhì)需要具有合適的功能。例如，開(kāi)關(guān)晶體管SI可以用于開(kāi)關(guān)元件181和開(kāi)關(guān)元件182。優(yōu)選使用氧化物半導(dǎo)體(特別地，高度純化的氧化物半導(dǎo)體)形成開(kāi)關(guān)元件181和開(kāi)關(guān)元件182的至少一部分。圖8所示出的半導(dǎo)體裝置170僅僅是簡(jiǎn)化了配置的例子，實(shí)際的半導(dǎo)體裝置取決于用途可以具有各種配置。使用氧化物半導(dǎo)體(特別地，高度純化的氧化物半導(dǎo)體)形成半導(dǎo)體裝置170的至少一部分并且充分地抑制其待機(jī)功率。如前面的實(shí)施例中所描述的，在集成的和復(fù)雜的半導(dǎo)體裝置中抑制待機(jī)功率的效果極其大。在本實(shí)施例中所示出的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實(shí)施例中所示出的任何結(jié)構(gòu)、方法等合適地組合。(實(shí)施例4)
接下來(lái)，參照?qǐng)D9A到9E描述用于使用可以用作在前面的實(shí)施例(例如實(shí)施例I)的開(kāi)關(guān)晶體管SI的氧化物半導(dǎo)體來(lái)制造晶體管的方法的另一例子。在本實(shí)施例中，詳細(xì)描述使用高度純化的氧化物半導(dǎo)體(具體地，具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體)的情況。注意，在下文中，作為例子描述頂柵晶體管，但是晶體管的結(jié)構(gòu)不必限制于頂柵晶體管。首先，在下層襯底200上形成絕緣層202。然后在絕緣層202上形成氧化物半導(dǎo)體層206 (參照?qǐng)D9A)。 例如，下層襯底200可以是在低于前面的實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置(圖2A所示出的半導(dǎo)體裝置等)中的層間絕緣層128的部分的結(jié)構(gòu)主體。對(duì)于細(xì)節(jié)，可以參照前面的實(shí)施例。絕緣層202作為基底起作用并且以與前面的實(shí)施例中的柵極絕緣層138、保護(hù)絕緣層144等相同的方式形成。對(duì)于詳細(xì)描述，可以參照前面的實(shí)施例。注意，優(yōu)選形成包含盡可能少的氫或水的絕緣層202。作為氧化物半導(dǎo)體層206，可以使用四成分的金屬氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層；三成分的金屬氧化物的In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、In-Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、In-Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、Al-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層或Sn-Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層；兩成分的金屬氧化物的In-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、Sn-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、Al-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層、Zn-Mg-O基氧化物半導(dǎo)體層、Sn-Mg-O基氧化物半導(dǎo)體層或In-Mg-O基氧化物半導(dǎo)體層；或單成分的金屬氧化物的In-O基氧化物半導(dǎo)體層、Sn-O基氧化物半導(dǎo)體層或Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層。特別地，當(dāng)沒(méi)有電場(chǎng)時(shí)In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料具有充分高的電阻并且從而可以充分地降低截止?fàn)顟B(tài)電流。此外，具有高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料適用于半導(dǎo)體裝置?？梢允褂糜蒊nMO3 (ZnO)w 0 >0并且》不是自然數(shù))表示的薄膜作為氧化物半導(dǎo)體層。此處，M是選自Ga、Al、Mn和Co的一個(gè)或多個(gè)金屬兀素。例如，給出Ga、Ga和Al、Ga和Mn、以及Ga和Co作為M。還可以使用由InGarZn7Oz表示的材料。此處，ムァ和z是給定的數(shù)量。此外，ムァ和^沒(méi)有必要是整數(shù)并且可以是非整數(shù)。注意z可以是零，但是ァ優(yōu)選不是零。例如，表達(dá)InGarZn7Oz包括其中Z是零的In-Zn-0。在本說(shuō)明書(shū)中描述的由In-Ga-Zn-O表示的氧化物半導(dǎo)體材料是InGaO3 (ZnO)w 并且》不是自然數(shù))?？梢酝ㄟ^(guò)使用ICP-MS或RBS的分析確認(rèn)不是自然數(shù)的事實(shí)。另外，表達(dá)InGaxZrvOz包括^r=I并且ァ=1、Z=I并且ァ=0. 5等的情況。注意，以上描述的組分來(lái)源于晶體結(jié)構(gòu)并且僅僅是個(gè)例子。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用用于形成In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體的靶的濺射法來(lái)形成具有非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層206。可以使用可以由組分公式In :Ga :Zn=l :ァ(x是零或者更多,ァ是0. 5或者更多以及5或更少)表示的靶作為用于通過(guò)濺射法形成In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體層206的革巴。例如，可以使用具有相對(duì)比例In :Ga :Zn=l :1 :1 [原子比](Jr=Ij=I)Hln2O3Aa2O3:ZnO=I 1 :2[摩爾比]的靶。此外，還可以使用具有相對(duì)比例In Ga Zn=l 1 :0. 5[原子比]Cx=I,y=0. 5)的祀,具有相對(duì)比例In Ga Zn=l :1 2[原子比]Cr=I,ァ=2)的祀或具有相對(duì)比例 In Ga Zn=l 0 1 [原子比]Cx=O, y=l)的革巴。優(yōu)選包含于用于膜形成的氧化物半導(dǎo)體靶的金屬氧化物半導(dǎo)體具有80%或者更多、優(yōu)選95%或者更多、更優(yōu)選99. 9%或者更多的相對(duì)密度。通過(guò)使用用于形成具有高的相對(duì)密度的氧化物半導(dǎo)體的靶，可以形成具有致密的結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體層206。用于氧化物半導(dǎo)體層206的形成的氣氛優(yōu)選為稀有氣體(典型地，氬)氣氛、氧氣氛或稀有氣體(典型地，氬)與氧的混合氣氛 。具體地，優(yōu)選其中雜質(zhì)(例如，氫、水、氫氧根以及氫化物)的濃度降低到大約百萬(wàn)分之幾(優(yōu)選十億分之幾)的濃度的高純度氣體的氣氛。在形成氧化物半導(dǎo)體層206時(shí)，例如，在保持減壓狀態(tài)的處理室中固定襯底并且加熱以便襯底溫度是100°C或更高以及600°C或更低，優(yōu)選為200°C或更高以及400°C或更低。當(dāng)移除處理室中的剰余水分時(shí)，引入從其中移除氫、水分等的濺射氣體，并且通過(guò)使用靶而形成氧化物半導(dǎo)體層206。通過(guò)當(dāng)加熱襯底時(shí)形成氧化物半導(dǎo)體層206，可以降低包含于氧化物半導(dǎo)體層206的雜質(zhì)的濃度。此外，降低由于濺射引起的氧化物半導(dǎo)體層206的損害。為了移除處理室中的剰余水分，優(yōu)選使用捕獲真空泵。例如，可以使用低溫泵、離子泵或鈦升華泵。抽空單元可以是配備有冷阱的渦輪泵。通過(guò)用低溫泵抽空而從沉積室移除氫、水等，以便可以降低包含于氧化物半導(dǎo)體層206的雜質(zhì)的濃度。例如，氧化物半導(dǎo)體層206的膜形成條件可以設(shè)置如下襯底與靶之間的距離是170mm，壓カ是0. 4Pa，直流(DC)功率是0. 5kff以及氣氛是氧氣氛(氧的流量比是100%)或氬氣氛(氬的流量比是100%)。因?yàn)榭梢越档头勰┪镔|(zhì)(也稱(chēng)作粒子或塵埃)并且可以減少膜厚度的變化，所以優(yōu)選使用脈沖直流(DC)電源。氧化物半導(dǎo)體層206的厚度是2nm或者更多以及200nm或更少,優(yōu)選5nm或者更多以及30nm或更少。注意,合適的厚度取決于待應(yīng)用的氧化物半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體裝置的預(yù)期用途等，并且因此氧化物半導(dǎo)體層的厚度可以取決于待使用的材料、預(yù)期用途等而合適地設(shè)置。注意，在通過(guò)濺射法形成氧化物半導(dǎo)體層206之前，優(yōu)選通過(guò)在其中引入氬氣并且生成等離子體的反濺射來(lái)移除附著于絕緣層202的表面的材料。此處，反濺射意味著用于通過(guò)表面上的離子撞擊而改善待處理對(duì)象的表面的質(zhì)量的方法，而一般濺射通過(guò)濺射靶上的離子撞擊而實(shí)現(xiàn)。用于使離子撞擊待處理的對(duì)象的表面的方法包括高頻電壓在氬氣氛中施加到表面上并且等離子體在襯底附近生成的方法。注意，可以使用氮?dú)夥?、氦氣氛、氧氣氛等代替氬氣氛。接下?lái)，通過(guò)使用掩模的蝕刻等處理氧化物半導(dǎo)體層206來(lái)形成島狀氧化物半導(dǎo)體層206a。對(duì)于氧化物半導(dǎo)體層206的蝕刻，可以使用干蝕刻或濕蝕刻。不必說(shuō)，可以采用干蝕刻與濕蝕刻的組合。可以取決于材料合適地設(shè)置蝕刻條件(蝕刻氣體、蝕刻溶液、蝕刻時(shí)間、溫度等)，以便氧化物半導(dǎo)體層可以蝕刻為所希望的形狀。對(duì)于其詳細(xì)描述，可以參照前面的實(shí)施例?？梢耘c前面的實(shí)施例中的半導(dǎo)體層的蝕刻相同的方式進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體層206的蝕刻。對(duì)于詳細(xì)描述，可以參照前面的實(shí)施例。此后，氧化物半導(dǎo)體層206a期望經(jīng)受熱處理(第一熱處理)。通過(guò)第一熱處理移除氧化物半導(dǎo)體層206a中的過(guò)多的氫(包括水和氫氧基)并且改善氧化物半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，以便可以降低氧化物半導(dǎo)體層206a的能隙中的缺陷水平。例如，以溫度300°C或更高以及750°C或更低、優(yōu)選400°C或更高以及700°C或更低進(jìn)行第一熱處理。第一熱處理可以以這樣的方式進(jìn)行，例如，引入下層襯底200到使用電阻加熱元件等的電爐并且在氮?dú)夥障乱?50°C加熱ー小吋。在第一熱處理期間，氧化物半導(dǎo)體層206a不暴露到空氣以防止水和氫的進(jìn)入。注意，熱處理器件不必限于電爐，并且可以包含用于通過(guò)由介質(zhì)(例如熱氣體等)給出的熱傳導(dǎo)或熱輻射來(lái)加熱待處理對(duì)象的裝置。例如，可以使用快速熱退火(RTA)器件，例如燈快速熱退火(LRTA)器件或氣體快速熱退火(GRTA)器件。LRTA器件是用于通過(guò)從燈(例如鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈)發(fā)射的光輻射(電磁波)來(lái)加熱待處理對(duì)象的器件。GRTA器件是用于使用高溫氣體的熱處理的器件。使用通過(guò)熱處理不與待處理的對(duì)象反應(yīng)的惰性氣體(例如氮)或稀有氣體(例如気)作為該氣體。例如，作為第一熱處理，GRTA處理可以進(jìn)行如下。在已經(jīng)加熱到650°C到700°C的高溫的惰性氣體氣氛中放置襯底，加熱幾分鐘，并且從惰性氣體氣氛中取出。GRTA處理使能短時(shí)間的高溫度熱處理。此外，因?yàn)樵诙虝r(shí)間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)熱處理，所以即使當(dāng)溫度超過(guò)襯底的上溫度限制時(shí)仍可以采用GRTA處理。注意，在處理期間，惰性氣體可以切換為包括氧的氣體。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)在包括氧的氣氛中進(jìn)行第一熱處理可以降低由于氧缺乏引起的能隙中的缺陷水平。注意，惰性氣體氣氛優(yōu)選為包含氮或稀有氣體(例如氦、氖或氬)作為其主成分并且不包含水、氫等的氣氛。例如，引入到熱處理器件的氮或稀有氣體(例如氦、氖或氬)的純度是6N (99. 9999%)或者更多，優(yōu)選7N (99. 99999% )或者更多(S卩，雜質(zhì)的的濃度是Ippm或更少，優(yōu)選0. Ippm或更少)。在任何情況，通過(guò)第一熱處理降低雜質(zhì)并且形成i型或大體上i型的氧化物半導(dǎo)體層206a，以便可以實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)異的特性的晶體管。注意，可以對(duì)還沒(méi)有處理為島狀的氧化物半導(dǎo)體層206a的氧化物半導(dǎo)體層206進(jìn)行第一熱處理。在那種情況下，在第一熱處理之后，下層襯底200從加熱器件中取出并且經(jīng)受光刻步驟。第一熱處理具有移除氫、水等的效果并且可以稱(chēng)作脫水處理、脫氫處理等?？梢栽谘趸锇雽?dǎo)體層206a上層疊源電極和漏電極之后進(jìn)行脫水處理或脫氫處理。另外，此脫水處理或脫氫處理可以實(shí)行一次或多次。接下來(lái)，形成與氧化物半導(dǎo)體層206a接觸的導(dǎo)電層。選擇性地蝕刻導(dǎo)電層，由此形成源電極或漏電極208a和源電極或漏電極208b (參照?qǐng)D9B)。該步驟與關(guān)于源電極或漏電極142a等的步驟相同。對(duì)于詳細(xì)描述，可以參照前面的實(shí)施例。接下來(lái)，形成與氧化物半導(dǎo)體層206a的部分接觸的柵極絕緣層212 (參照?qǐng)D9C)。 對(duì)于詳細(xì)描述，可以參照關(guān)于前面的實(shí)施例的柵極絕緣層138的描述。所形成的柵極絕緣層212期望在惰性氣體氣氛或氧氣氛中經(jīng)受第二熱處理。以溫度200°C或更高以及450°C或更低、優(yōu)選250°C或更高以及350°C或更低進(jìn)行第二熱處理。例如，在氮?dú)夥罩幸?50°C進(jìn)行第二熱處理ー小時(shí)。第二熱處理可以降低晶體管的電特性的變化。此外，在柵極絕緣層212包含氧的情況下，供應(yīng)氧到氧化物半導(dǎo)體層206a并且填充氧化物半導(dǎo)體層206a中的氧缺乏，由此可以形成i型氧化物半導(dǎo)體層(本征半導(dǎo)體)或極其接近i型的氧化物半導(dǎo)體層。注意，在本實(shí)施例中，在形成柵極絕緣層212之后進(jìn)行第二熱處理；然而，第二熱處理的時(shí)機(jī)不限于此。接下來(lái)，在與氧化物半導(dǎo)體層206a重疊的柵極絕緣層212上的區(qū)域形成柵電極214(參照?qǐng)D9D)?？梢栽跂艠O絕緣層212上形成導(dǎo)電層之后形成柵電極214然后選擇性地圖案化。對(duì)于詳細(xì)描述，可以參照關(guān)于前面的實(shí)施例的柵電極136c和柵電極145的描述。接下來(lái)，在柵極絕緣層212和柵電極214上形成層間絕緣層216和層間絕緣層218(參照?qǐng)D9E)?？梢允褂肞VD法、CVD法等形成層間絕緣層216和層間絕緣層218。包含無(wú)機(jī)絕緣材料(例如氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化鉿、氧化鋁或氧化鉭)的材料可以用于層間絕緣層216和層間絕緣層218。注意，在本實(shí)施例中，采用層間絕緣層216和層間絕緣層218的疊層結(jié)構(gòu)，但是所公開(kāi)的發(fā)明不限于此。還可以使用單層結(jié)構(gòu)、兩個(gè)層的疊層結(jié)構(gòu)。
注意，期望層間絕緣層218形成為有平面化的表面。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)將層間絕緣層218形成為具有平面化的表面而電極、布線等可以在層間絕緣層218上良好地形成。通過(guò)以上過(guò)程，完成使用高度純化的氧化物半導(dǎo)體層206a的晶體管250。圖9E所示出的晶體管250包括以下部件在下層襯底200上提供的氧化物半導(dǎo)體層206a (在其間插入絕緣層202)、兩者均電連接到氧化物半導(dǎo)體層206a的源電極或漏電極208a和源電極或漏電極208b、覆蓋氧化物半導(dǎo)體層206a的柵極絕緣層212、源電極或漏電極208a和源電極或漏電極208b、柵極絕緣層212上的柵電極214、柵極絕緣層212和柵電極214上的層間絕緣層216、以及層間絕緣層216上的層間絕緣層218。因?yàn)檠趸锇雽?dǎo)體層206a是高度純化的，所以在本實(shí)施例中所示出的晶體管250的氫濃度是5 X IO19原子/cm3或更少，優(yōu)選5 X IO18原子/cm3或更少，更優(yōu)選5 X IO17原子/cm3或更少。此外，氧化物半導(dǎo)體層206a的載流子密度(例如，小于I X 1012/cm3，優(yōu)選小于
I.45X IokVchi3)充分地小于一般硅晶圓的載流子密度(大約lX1014/cm3)。因此，充分降低截止?fàn)顟B(tài)電流。例如，在溝道長(zhǎng)度是10 ii m并且氧化物半導(dǎo)體層的厚度是30nm的情況下，當(dāng)漏極電壓的范圍是大約IV到IOV時(shí)，截止?fàn)顟B(tài)電流(當(dāng)柵極與源極之間的電壓是OV或更少時(shí)的漏極電流)是I X KT13A或更少。此外，在室溫的截止?fàn)顟B(tài)電流密度(通過(guò)以溝道寬度來(lái)除截止?fàn)顟B(tài)電流所獲得的值)是IOOaA (IaA (attoampere)是KT18A (安培))/或更少，優(yōu)選為IOaA/ u m或更少，更優(yōu)選為IaA/ u m或更少。注意，除了截止?fàn)顟B(tài)電流或截止?fàn)顟B(tài)電流密度以外，還可以使用截止?fàn)顟B(tài)電阻(當(dāng)晶體管關(guān)閉時(shí)的電阻值)或截止?fàn)顟B(tài)電阻率(當(dāng)晶體管關(guān)閉時(shí)的電阻率)表示晶體管的特性。此處，可以通過(guò)歐姆定律使用截止?fàn)顟B(tài)電流和漏極電壓獲得截止?fàn)顟B(tài)電阻R。另外，可以通過(guò)公式P =RA/L使用溝道形成區(qū)域的截面面積A和溝道長(zhǎng)度L獲得截止?fàn)顟B(tài)電阻率P。具體地,在以上情況中，截止?fàn)顟B(tài)電阻率是IXlO9Q m或者更多(備選地，I X 101° Q 或者更多)。注意，使用氧化物半導(dǎo)體層的厚度d和溝道寬度W由A=dW表示截面面積A。當(dāng)使用此高度純化的本征氧化物半導(dǎo)體層206a時(shí)，可以充分地降低晶體管的截止?fàn)顟B(tài)電流。注意，在本實(shí)施例中，盡管描述使用晶體管250代替前面的實(shí)施例所示出的晶體管162的情況，但是所公開(kāi)的發(fā)明不必理解為限制于此。例如，氧化物半導(dǎo)體可以用于所有的晶體管，包括通過(guò)充分地增加電特性而包括于集成電路的晶體管。在此情況下，晶體管不需要是如前面的實(shí)施例中描述的疊層結(jié)構(gòu)。注意，為了實(shí)現(xiàn)良好的電路操作，包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率U優(yōu)選為y>100cm2/V*S。在此情況下，半導(dǎo)體裝置可以使用玻璃襯底等形成。
在本實(shí)施例中所示出的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實(shí)施例中所示出的任何結(jié)構(gòu)、方法等合適地組合。(實(shí)施例5)
接下來(lái)，參照?qǐng)DIOA到IOE描述使用可以用作前面的實(shí)施例(例如，實(shí)施例I)中的開(kāi)關(guān)晶體管SI的氧化物半導(dǎo)體來(lái)制造晶體管的方法的例子。在本實(shí)施例中，詳細(xì)描述了將具有晶體區(qū)域的第一氧化物半導(dǎo)體層以及通過(guò)從第一氧化物半導(dǎo)體層的晶體區(qū)域的晶體生長(zhǎng)而獲得的第二氧化物半導(dǎo)體層用作氧化物半導(dǎo)體層的情況。注意，在下文中，作為例子描述頂柵晶體管，但是晶體管的結(jié)構(gòu)沒(méi)有必要限制于頂柵晶體管。首先，在下層襯底300上形成絕緣層302。此后，在絕緣層302上形成第一氧化物半導(dǎo)體層并且進(jìn)行第一熱處理以晶體化包括第一氧化物半導(dǎo)體層的表面的至少一區(qū)域，以便形成第一氧化物半導(dǎo)體層304 (參照?qǐng)D10A)。例如，下層襯底300可以是低于前面的實(shí)施例(圖2A所示出的半導(dǎo)體裝置等)的半導(dǎo)體裝置中的層間絕緣層128中的一部分的結(jié)構(gòu)主體。對(duì)于細(xì)節(jié)，可以參照前面的實(shí)施例。絕緣層302作為基底起作用并且以與前面的實(shí)施例中的絕緣層138、保護(hù)絕緣層144等相同的方式形成。對(duì)于詳細(xì)描述，可以參照前面的實(shí)施例。注意，優(yōu)選形成包含盡可能少的氫或水的絕緣層302。可以與前面的實(shí)施例中的氧化物半導(dǎo)體層206相同的方式形成第一氧化物半導(dǎo)體層304。對(duì)于第一氧化物半導(dǎo)體層304及其膜形成方法的細(xì)節(jié)，可以參照前面的實(shí)施例。注意，在本實(shí)施例中，第一氧化物半導(dǎo)體層304通過(guò)第一熱處理而有意地晶體化；從而用于可以容易地晶體化的氧化物半導(dǎo)體的膜形成的靶優(yōu)選用于形成第一氧化物半導(dǎo)體層304。此外，第一氧化物半導(dǎo)體層304的厚度優(yōu)選為3nm或者更多以及15nm或更少。在本實(shí)施例中，具有5nm厚度的第一氧化物半導(dǎo)體層304作為例子。注意，取決于待應(yīng)用的氧化物半導(dǎo)體材料，半導(dǎo)體裝置的預(yù)期的使用等該合適的厚度不同，并且因此取決于待使用的材料、預(yù)期的用途等合適地設(shè)置該厚度。以溫度450°C或更高以及850°C或更低、優(yōu)選550°C或更高以及750°C或更低進(jìn)行第一熱處理。熱處理優(yōu)選進(jìn)行一分鐘或者更多以及24小時(shí)或更少。第一熱處理的氣氛優(yōu)選為其中不包括氫、水等的氣氛。例如，氣氛可以是其中充分地移除水的氮?dú)夥铡⒀鯕夥?、稀有氣體(例如氦、氖和氬)氣氛等。對(duì)于熱處理器件，除了電爐以外，還可以使用用于通過(guò)由介質(zhì)(例如熱的氣體等)給出的熱傳導(dǎo)或熱輻射來(lái)加熱待處理的對(duì)象的裝置。例如，可以使用快速熱退火(RTA)器件，例如燈快速熱退火(LRTA)器件或氣體快速熱退火(GRTA)器件。LRTA器件是用于通過(guò)從燈(例如鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈)發(fā)射的光輻射(電磁波)來(lái)加熱待處理的對(duì)象的器件。GRTA器件是用于使用高溫氣體的熱處理的器件。使用通過(guò)熱處理不與待處理對(duì)象反應(yīng)的惰性氣體(例如氮)或稀有氣體(例如気)作為該氣體。至少包括第一氧化物半導(dǎo)體層304的表面的區(qū)域通過(guò)第一熱處理晶體化。晶體從第一氧化物半導(dǎo)體層304的表面生長(zhǎng)到第一氧化物半導(dǎo)體層304的內(nèi)部，由此形成晶體區(qū)域。注意，在一些情況下，晶體區(qū)域包含其平均厚度是2nm或者更多以及IOnm或更少的盤(pán)狀晶體。此外，在一些情況下，晶體區(qū)域包含其c軸對(duì)準(zhǔn)垂直于氧化物半導(dǎo)體層的表面的方向的晶體。另外，當(dāng)通過(guò)第一熱處理形成晶體區(qū)域時(shí)優(yōu)選從第一氧化物半導(dǎo)體層304移除氫(包括水和氫氧基)等。在移除氫等的情況下，第一熱處理可以以6N (99. 9999%)或者更多(即，雜質(zhì)的濃度是Ippm或更少)的純度在例如氮?dú)夥?、氧氣氛和稀有氣體(例如氦、氖和氬)氣氛的氣氛中進(jìn)行。更優(yōu)選地，可以使用純度是7N (99. 99999%)或者更多(S卩，雜質(zhì)的濃度是0. Ippm或更少)的氣氛。此外,第一熱處理可以在20ppm或更低、優(yōu)選Ippm或更低的H2O濃度的超干空氣中進(jìn)行。此外，當(dāng)通過(guò)第一熱處理形成晶體區(qū)域時(shí)優(yōu)選供應(yīng)氧到第一氧化物半導(dǎo)體層304。例如，通過(guò)改變熱處理的氣氛到氧氣氛等，可以供應(yīng)氧到第一氧化物半導(dǎo)體層304。
在本實(shí)施例中，在氮?dú)夥障乱?00°C進(jìn)行熱處理ー小時(shí)作為第一熱處理并且從氧化物半導(dǎo)體層移除氫等。此后，通過(guò)改變氣氛到氧氣氛，供應(yīng)氧到第一氧化物半導(dǎo)體層304的內(nèi)部。注意，第一熱處理的主要目標(biāo)是晶體區(qū)域的格式，以便可以額外地進(jìn)行其目標(biāo)是移除氫等并且供應(yīng)氧的另一處理。例如，在用于移除氫等的熱處理以及用于供應(yīng)氧的處理進(jìn)行之后可以進(jìn)行用于晶體化的熱處理。通過(guò)此第一熱處理可以獲得具有晶體區(qū)域以及從其中移除氫(包括水和氫氧基)等并且供應(yīng)氧到其的第一氧化物半導(dǎo)體層304。接下來(lái)，在至少在包括表面的區(qū)域具有晶體區(qū)域的第一氧化物半導(dǎo)體層304上形成第二氧化物半導(dǎo)體層306 (參照?qǐng)D10B)。第二氧化物半導(dǎo)體層306可以以與前面的實(shí)施例中的氧化物半導(dǎo)體層206相同的方式形成。對(duì)于第二氧化物半導(dǎo)體層306及其膜形成方法的細(xì)節(jié)可以參照前面的實(shí)施例。注意，優(yōu)選第二氧化物半導(dǎo)體層306形成為具有的厚度大于第一氧化物半導(dǎo)體層304的厚度。另外，優(yōu)選第二氧化物半導(dǎo)體層306形成為使得第一氧化物半導(dǎo)體層304和第二氧化物半導(dǎo)體層306的厚度的和為3nm或者更多以及50nm或更少。注意，取決于氧化物半導(dǎo)體材料、期望的用途等合適的厚度不同，并且因此取決于材料、期望的用途等合適地設(shè)置厚度。對(duì)于第二氧化物半導(dǎo)體層306，優(yōu)選使用具有與第一氧化物半導(dǎo)體層304的材料相同的主成分的材料，例如，其晶格常數(shù)在晶體化后接近于第一氧化物半導(dǎo)體層304的晶格常數(shù)(晶格不匹配為1%或更少)的材料。這是因?yàn)?，在使用具有相同的主成分的材料的情況下，通過(guò)使用第一氧化物半導(dǎo)體層304的晶體區(qū)域作為種子，晶體可以在第二氧化物半導(dǎo)體層306晶體化中容易地生長(zhǎng)。此外，在使用具有相同的主成分的材料的情況下，第一氧化物半導(dǎo)體層304與第二氧化物半導(dǎo)體層306之間的界面的物理性質(zhì)和電特性是良好的。注意，當(dāng)通過(guò)晶體化獲得所希望的膜質(zhì)量時(shí)，具有不同的主成分的材料可以用于形成第二氧化物半導(dǎo)體層306。接下來(lái)，對(duì)第二氧化物半導(dǎo)體層306進(jìn)行第二熱處理，以便通過(guò)使用第一氧化物半導(dǎo)體層304的晶體區(qū)域的作為種子而生長(zhǎng)晶體以形成第二氧化物半導(dǎo)體層306a(參照?qǐng)D10C)。第二熱處理的溫度是450°C或更高以及850°C或更低，優(yōu)選為600°C或更高以及700°C或更低。進(jìn)行第二熱處理一分鐘或者更多以及100小時(shí)或更少，優(yōu)選5小時(shí)或者更多以及20小時(shí)或更少，并且典型地10小吋。注意，第二熱處理中還優(yōu)選氫、水等不包含于處
理氣氛中。氣氛的細(xì)節(jié)和熱處理的效果與第一熱處理的相同?？梢允褂玫臒崽幚砥骷c第一熱處理的相同。例如，在増加第二熱處理的溫度時(shí)，爐子內(nèi)部的氣氛設(shè)置為氮?dú)夥找约霸谶M(jìn)行冷卻時(shí)，爐子的氣氛設(shè)置為氧氣氛。因此，可以在氮?dú)夥障乱瞥龤涞炔⑶铱梢栽谘鯕夥障鹿?yīng)氧。進(jìn)行如以上描述的第二熱處理，由此晶體從在第一氧化物半導(dǎo)體層304中形成的晶體區(qū)域生長(zhǎng)到第二氧化物半導(dǎo)體層306的整個(gè)區(qū)；從而可以形成第二氧化物半導(dǎo)體層306a。另外，可以形成從其中移除氫(包括水和氫氧基)以及供應(yīng)氧到其的第二氧化物半導(dǎo)體層306a。此外，可以通過(guò)進(jìn)行第二熱處理而增加第一氧化物半導(dǎo)體層304的晶體區(qū)域的定向。
例如，在In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料用于第二氧化物半導(dǎo)體層306a的情況下，第二氧化物半導(dǎo)體層306a可以包含由InGaO3 (ZnO)w 0 >0并且《不是自然數(shù))表示的晶體、由In2Ga2ZnO7 (In Ga Zn :0=2 :2 :1 :7)表不的晶體等。對(duì)準(zhǔn)此晶體以便通過(guò)第_■熱處理其c軸垂直于第二氧化物半導(dǎo)體層306b的表面。此處，晶體包括任何In、Ga和Zn，并且可以認(rèn)為具有平行于a軸和b軸的層的疊層結(jié)構(gòu)。具體地，晶體具有在c軸方向?qū)盈B有其中包含In的層以及不包含In的層(包含Ga或Zn的層)的結(jié)構(gòu)。在In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體晶體中，在平行于包含In的層的a軸和b軸的方向的導(dǎo)電性是良好的。這是由于In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體晶體中的導(dǎo)電性主要由In控制的事實(shí)以及ー個(gè)In原子的5s軌道與相鄰的In原子的5s軌道重疊的事實(shí)并且由此形成載流子路徑。另外，在第一氧化物半導(dǎo)體層304具有在與絕緣層302的界面包括非晶區(qū)域的結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)第二熱處理，晶體從在第一氧化物半導(dǎo)體層304的表面形成的晶體區(qū)域向著第一氧化物半導(dǎo)體層304的底部部分生長(zhǎng)，由此，在一些情況下非晶區(qū)域晶體化。注意，在一些情況下，取決于包括于絕緣層302的材料、第二熱處理的條件等而保留非晶區(qū)域。在具有相同的主成分的氧化物半導(dǎo)體材料用于第一氧化物半導(dǎo)體層304和第二氧化物半導(dǎo)體層306的情況下，在一些情況下，第一氧化物半導(dǎo)體層304和第二氧化物半導(dǎo)體層306a具有相同的晶體結(jié)構(gòu)，如圖IOC所示。因此，盡管第一氧化物半導(dǎo)體層304與第ニ氧化物半導(dǎo)體層306a之間的邊界在圖IOC中通過(guò)虛線指示，但是可以不發(fā)現(xiàn)邊界，因此在一些情況下可以認(rèn)為第一氧化物半導(dǎo)體層304和第二氧化物半導(dǎo)體層306a是相同的層。接下來(lái)，通過(guò)例如使用掩模的蝕刻的方法處理第一氧化物半導(dǎo)體層304和第二氧化物半導(dǎo)體層306a，以便形成島狀的第一氧化物半導(dǎo)體層304a和島狀的第二氧化物半導(dǎo)體層306b (參照?qǐng)D10D)。干蝕刻或濕蝕刻可以用于第一氧化物半導(dǎo)體層304和第二氧化物半導(dǎo)體層306a的蝕刻。不必說(shuō)，可以采用干蝕刻與濕蝕刻的組合。取決于材料可以合適地設(shè)置蝕刻條件(蝕刻氣體、蝕刻溶液、蝕刻時(shí)間、溫度等)以便氧化物半導(dǎo)體層可以蝕刻為所希望的形狀?？梢砸耘c前面的實(shí)施例中的半導(dǎo)體層的蝕刻相同的方式進(jìn)行第一氧化物半導(dǎo)體層304和第二氧化物半導(dǎo)體層306a的蝕刻。對(duì)于詳細(xì)描述，可以參照前面的實(shí)施例。注意，在氧化物半導(dǎo)體層之間，待成為溝道形成區(qū)域的區(qū)域優(yōu)選具有平坦表面。例如，在與柵電極(溝道形成區(qū)域)重疊的區(qū)域中，在第二氧化物半導(dǎo)體層306b的表面的高度的差別優(yōu)選為Inm或更少(更優(yōu)選為0. 2nm或更少)。接下來(lái)，形成導(dǎo)電層以便與第二氧化物半導(dǎo)體層306b接觸。此后，選擇性地蝕刻 導(dǎo)電層，由此形成源電極或漏電極308a和源電極或漏電極308b(參照?qǐng)D10D)?？梢耘c前面的實(shí)施例中的源電極或漏電極142a和142b相同的方式形成源電極或漏電極308a和308b。對(duì)于詳細(xì)描述，可以參照前面的實(shí)施例。在一些情況下，在圖IOD所示出的步驟期間，與源電極或漏電極308a和源電極或漏電極308b接觸的晶體層在第一氧化物半導(dǎo)體層304a和第二氧化物半導(dǎo)體層306b的側(cè)面成為非晶狀態(tài)。因此，第一氧化物半導(dǎo)體層304a和第二氧化物半導(dǎo)體層306b的整個(gè)區(qū)域不總是具有晶體結(jié)構(gòu)。然后，形成與第二氧化物半導(dǎo)體層306b的部分接觸的柵極絕緣層312?？梢允褂肅VD法、濺射法等形成柵極絕緣層312。此后，在與第一氧化物半導(dǎo)體層304a和第二氧化物半導(dǎo)體層306b重疊的柵極絕緣層312上的區(qū)域形成柵電極314。在柵極絕緣層312和柵電極314上形成層間絕緣層316和層間絕緣層318 (參照?qǐng)D10E)。可以以與前面的實(shí)施例中的柵極絕緣層138、柵電極136c、柵電極145以及層間絕緣層216和218相同的方式形成柵極絕緣層312、柵電極314以及層間絕緣層316和318。對(duì)于詳細(xì)描述，可以參照前面的實(shí)施例。形成的柵極絕緣層312期望在惰性氣體氣氛或氧氣氛中經(jīng)受第三熱處理。以溫度200°C或更高以及450°C或更低、優(yōu)選250°C或更高以及350°C或更低進(jìn)行第三熱處理。例如，在包含氧的氣氛中以250°C進(jìn)行熱處理ー小時(shí)。第三熱處理可以降低晶體管的電特性的變化。此外，在柵極絕緣層312包含氧的情況下，供應(yīng)氧到第二氧化物半導(dǎo)體層306b并且填充第二氧化物半導(dǎo)體層306b的氧缺乏，由此可以形成i型(本征半導(dǎo)體)氧化物半導(dǎo)體層或極其接近于i型的氧化物半導(dǎo)體層。注意，在本實(shí)施例中，在柵極絕緣層312形成后進(jìn)行第三熱處理；然而，第三熱處理的時(shí)機(jī)不限于此。備選地，在通過(guò)另ー熱處理(例如第二熱處理)已經(jīng)供應(yīng)氧到第二氧化物半導(dǎo)體層的情況下，第三熱處理可以省略。以此方式，完成通過(guò)從第一氧化物半導(dǎo)體層304a的晶體區(qū)域的晶體生長(zhǎng)獲得的使用第一氧化物半導(dǎo)體層304a和第二氧化物半導(dǎo)體層306b的晶體管350。圖IOE所示出的晶體管350包括以下部件在下層襯底300上提供的第一氧化物半導(dǎo)體層304a(在其間插入絕緣層302);在第一氧化物半導(dǎo)體層304a上提供的第二氧化物半導(dǎo)體層306b ；電連接到第二氧化物半導(dǎo)體層306b的源電極或漏電極308a和源電極或漏電極308b ;覆蓋第二氧化物半導(dǎo)體層306b、源電極或漏電極308a和源電極或漏電極308b的柵極絕緣層312 ;柵極絕緣層312上的柵電極314 ;柵極絕緣層312和柵電極314上的層間絕緣層316 ;以及層間絕緣層316上的層間絕緣層318。在本實(shí)施例中所示出的晶體管350中，因?yàn)榈谝谎趸锇雽?dǎo)體層304a和第二氧化物半導(dǎo)體層306b是高度純化的，所以氫濃度是5X IO19原子/cm3或更少，優(yōu)選為5X IO18原子/cm3或更少，以及更優(yōu)選為5X IO17原子/cm3或更少。此外，氧化物半導(dǎo)體層206a的載流子密度(例如，小于I X IO1Vcm3，優(yōu)選小于I. 45 X IOuVcm3)充分地小于一般硅晶圓的載流子密度(大約I XlO1Vcm3X因此，充分地降低截止?fàn)顟B(tài)電流。例如，在溝道長(zhǎng)度是IOiim并且氧化物半導(dǎo)體層的厚度是30nm的情況下，當(dāng)漏極電壓的范圍是大約IV到IOV時(shí)，截止?fàn)顟B(tài)電流(當(dāng)柵極與源極之間的電壓是OV或更少時(shí)的漏極電流)是IX KT13A或更少。此外，室溫下的截止?fàn)顟B(tài)電流密度(通過(guò)以溝道寬度來(lái)除截止?fàn)顟B(tài)電流所獲得的值)是100aA(laA(attoampere)是KT18A (安培))/ U m或更少，優(yōu)選為IOaA/ u m或更少，更優(yōu)選為IaA/ u m或更少。注意，除了截止?fàn)顟B(tài)電流或截止?fàn)顟B(tài)電流密度以外，還可以使用截止?fàn)顟B(tài)電阻(當(dāng)晶體管關(guān)閉時(shí)的電阻值)或截止?fàn)顟B(tài)電阻率(當(dāng)晶體管關(guān)閉時(shí)的電阻率)來(lái)表示晶體管的特性。此處，可以通過(guò)歐姆定律使用截止?fàn)顟B(tài)電流和漏極電壓來(lái)獲得截止?fàn)顟B(tài)電阻R。另外，可以通過(guò)公式P =RA/L使用溝道形成區(qū)域的截面面積A和溝道長(zhǎng)度L來(lái)獲得截止?fàn)顟B(tài)電阻率P。具體地，在以上情況中，截止?fàn)顟B(tài)電阻率是IXlO9Q m或者更多(備選地，I X 101° Q -m 或者更多)。注意，由A=dW使用氧化物半導(dǎo)體層的厚度d和溝道寬度W來(lái)表示截面面積A。 當(dāng)使用此高度純化的本征第一氧化物半導(dǎo)體層304a和第二氧化物半導(dǎo)體層306b時(shí)，可以充分地降低晶體管的截止?fàn)顟B(tài)電流。另外，在本實(shí)施例中，包括晶體區(qū)域的第一氧化物半導(dǎo)體層304a以及通過(guò)從第一氧化物半導(dǎo)體層304a的晶體區(qū)域的晶體生長(zhǎng)獲得的第二氧化物半導(dǎo)體層306b用作氧化物半導(dǎo)體層，由此可以增加場(chǎng)效應(yīng)遷移率并且可以實(shí)現(xiàn)具有良好電特性的晶體管。注意，在本實(shí)施例中，描述了使用晶體管350代替前面的實(shí)施例所示出的晶體管162 ;然而，所公開(kāi)的發(fā)明沒(méi)有必要的理解為限制于此。例如，在本實(shí)施例中所示出的晶體管350使用包括晶體區(qū)域的第一氧化物半導(dǎo)體層304a以及通過(guò)從第一氧化物半導(dǎo)體層304a的晶體區(qū)域的晶體生長(zhǎng)而獲得的第二氧化物半導(dǎo)體層306b，以便晶體管350具有良好場(chǎng)效應(yīng)遷移率。因此，氧化物半導(dǎo)體可以用于所有的晶體管，包括包含于集成電路的晶體管。在此情況下，晶體管不需要是如前面的實(shí)施例中描述的疊層結(jié)構(gòu)。注意，為了實(shí)現(xiàn)良好電路操作，包括氧化物半導(dǎo)體的晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率U優(yōu)選為y>100cm2/V* S。在此情況下，可以使用玻璃襯底等形成半導(dǎo)體裝置。在本實(shí)施例中所示出的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實(shí)施例中所示出的任何結(jié)構(gòu)、方法等合適地組合。(實(shí)施例6)
在本實(shí)施例中，參照?qǐng)DIlA到IlF描述將以上實(shí)施例中描述的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于電子器具的情況。描述了將以上描述的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于電子器具例如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話機(jī)(也稱(chēng)作移動(dòng)電話或移動(dòng)電話裝置)、個(gè)人數(shù)字助理(包括便攜式游戲機(jī)器、音頻再現(xiàn)裝置等)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字視頻相機(jī)、電子紙、電視機(jī)(也稱(chēng)作電視或電視接收器)等的情況。圖IlA示出包括殼體401、殼體402、顯示部分403、鍵盤(pán)404等的筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)。在殼體401和殼體402中提供前面的實(shí)施例所示出的半導(dǎo)體裝置。從而可以實(shí)現(xiàn)具有充分低的功率消耗的筆記本PC。圖IlB示出包括配備有顯示部分413、外部界面415、操作按鈕414等的主體411的個(gè)人數(shù)字助理(PDA)。還提供操作個(gè)人數(shù)字助理的觸筆412等。在主體411中提供前面的實(shí)施例所示出的半導(dǎo)體裝置。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有充分低的功率消耗的個(gè)人數(shù)字助理。圖IlC示出具有附加包括兩個(gè)殼體421和423的電子紙的電子書(shū)閱讀器420。殼體421和423通過(guò)鉸鏈部分437連接并且可以用鉸鏈部分437打開(kāi)或關(guān)閉。用此結(jié)構(gòu)，可以類(lèi)似于紙質(zhì)書(shū)地操作電子書(shū)閱讀器。殼體421配備有電源開(kāi)關(guān)431、操作鍵433、揚(yáng)聲器435等。在至少ー個(gè)殼體421和423中提供前面的實(shí)施例所示出的半導(dǎo)體裝置。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有充分低的功率消耗的電子書(shū)閱讀器。圖IlD是包括兩個(gè)殼體440和441的移動(dòng)電話。此外，圖IlD示出的未折疊的殼體440和441可以通過(guò)滑動(dòng)而彼此重疊。從而移動(dòng)電話可以是用于便攜式用途的合適的尺寸。殼體441包括顯不面板442、揚(yáng)聲器443、麥克風(fēng)444、指向裝置446、相機(jī)透鏡447、外部連接端子448等。殼體440配備有用于充電移動(dòng)電話的太陽(yáng)能電池449、外部存儲(chǔ)器槽450等。此外，天線并入在殼體441中。在至少ー個(gè)殼體440和441中提供前面的實(shí)施例所示出的半導(dǎo)體裝置。從而可以實(shí)現(xiàn)具有充分低的功率消耗的移動(dòng)電話機(jī)。圖IlE是包括主體461、顯示部分467、目鏡部分463、操作開(kāi)關(guān)464、顯示部分 465、電池466等的數(shù)碼相機(jī)。在主體461中提供前面的實(shí)施例所示出的半導(dǎo)體裝置。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有充分低的功率消耗的數(shù)碼相機(jī)。圖IlF是包括殼體471、顯示部分473、支架475等的電視機(jī)470。電視機(jī)470可以通過(guò)殼體471的操作開(kāi)關(guān)和單獨(dú)的遙控器480而操作。在殼體471和單獨(dú)的遙控器480中裝配有前面的實(shí)施例所示出的半導(dǎo)體裝置。從而可以實(shí)現(xiàn)具有充分低的功率消耗的電視機(jī)。如上所述，在本實(shí)施例中所示出的電子器具中裝配有關(guān)于前面的實(shí)施例的集成電路。因此，可以實(shí)現(xiàn)其待機(jī)功率充分地降低并且功率消耗充分地降低的電子器具。本申請(qǐng)基于2009年12月11日向日本專(zhuān)利局提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2009-281949號(hào)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)參照并入于此。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括 第一電源端子； 第二電源端子； 開(kāi)關(guān)晶體管，包括氧化物半導(dǎo)體材料；以及 集成電路，包括第一端子和第二端子， 其中所述第一電源端子電連接到所述開(kāi)關(guān)晶體管的源極端子和漏極端子中的ー個(gè)， 其中所述開(kāi)關(guān)晶體管的所述源極端子和所述漏極端子中的另ー個(gè)電連接到所述集成電路的所述第一端子，以及 其中所述集成電路的所述第二端子電連接到所述第二電源端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述開(kāi)關(guān)晶體管包括 氧化物半導(dǎo)體層，包括所述氧化物半導(dǎo)體材料； 柵電極，配置為施加電場(chǎng)到所述氧化物半導(dǎo)體層； 柵極絕緣層，在所述氧化物半導(dǎo)體層與所述柵電極之間；以及 源電極和漏電極，電連接到所述氧化物半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體材料是In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述開(kāi)關(guān)晶體管的漏電流是IXlO-13A或更少。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述集成電路包括除所述氧化物半導(dǎo)體材料以外的半導(dǎo)體材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述除所述氧化物半導(dǎo)體材料以外的半導(dǎo)體材料是硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述集成電路包括CMOS電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述集成電路還包含第三端子和第四端子， 其中所述第三端子是輸入端子，以及 其中所述第四端子是輸出端子。
9.一種半導(dǎo)體裝置，包括 第一電源端子； 第二電源端子； 開(kāi)關(guān)晶體管，包括氧化物半導(dǎo)體材料并且包括第一控制端子和第二控制端子；以及 集成電路，包括第一端子和第二端子， 其中所述第一電源端子電連接到所述開(kāi)關(guān)晶體管的源極端子和漏極端子中的ー個(gè)， 其中所述開(kāi)關(guān)晶體管的所述源極端子和所述漏極端子中的另ー個(gè)電連接到所述集成電路的所述第一端子，以及 其中所述集成電路的所述第二端子電連接到所述第二電源端子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述開(kāi)關(guān)晶體管包括氧化物半導(dǎo)體層，包括所述氧化物半導(dǎo)體材料； 第一柵電極，配置為施加電場(chǎng)到所述氧化物半導(dǎo)體層； 柵極絕緣層，在所述氧化物半導(dǎo)體層與所述第一柵電極之間； 源電極和漏電極，電連接到所述氧化物半導(dǎo)體層； 第二柵電極，配置為施加電場(chǎng)到所述氧化物半導(dǎo)體層以控制閾值電壓；以及 保護(hù)絕緣層，在所述源電極、所述漏電極以及所述第二柵電極之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體材料是In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述開(kāi)關(guān)晶體管的漏電流是IX KT13A或更少。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述集成電路包括除所述氧化物半導(dǎo)體材料以外的半導(dǎo)體材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述除所述氧化物半導(dǎo)體材料以外的半導(dǎo)體材料是硅。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述集成電路包括CMOS電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述集成電路還包含第三端子和第四端子， 其中所述第三端子是輸入端子，以及 其中所述第四端子是輸出端子。
17.一種半導(dǎo)體裝置，包括 第一電源端子； 第二電源端子； 集成電路，包括第一端子和第二端子； 絕緣層，在所述集成電路上；以及 開(kāi)關(guān)晶體管，包括所述絕緣層上的氧化物半導(dǎo)體材料， 其中所述第一電源端子電連接到所述開(kāi)關(guān)晶體管的源極端子和漏極端子中的ー個(gè)， 其中所述開(kāi)關(guān)晶體管的所述源極端子和所述漏極端子中的另ー個(gè)電連接到所述集成電路的所述第一端子，以及 其中所述集成電路的所述第二端子電連接到所述第二電源端子。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述開(kāi)關(guān)晶體管包括 氧化物半導(dǎo)體層，包括所述氧化物半導(dǎo)體材料； 柵電極，配置為施加電場(chǎng)到所述氧化物半導(dǎo)體層； 柵極絕緣層，在所述氧化物半導(dǎo)體層與所述柵電極之間；以及 源電極和漏電極，電連接到所述氧化物半導(dǎo)體層。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體材料是In-Ga-Zn-O基氧化物半導(dǎo)體材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述開(kāi)關(guān)晶體管的漏電流是1X10_13A或更少。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述集成電路包括除所述氧化物半導(dǎo)體材料以外的半導(dǎo)體材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述除所述氧化物半導(dǎo)體材料以外的半導(dǎo)體材料是硅。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述集成電路包括CMOS電路。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述集成電路還包含第三端子和第四端子， 其中所述第三端子是輸入端子，以及 其中所述第四端子是輸出端子。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述集成電路在半導(dǎo)體襯底上形成。
全文摘要
一個(gè)目標(biāo)是提供其待機(jī)功率充分降低的新的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置包括第一電源端子、第二電源端子、使用氧化物半導(dǎo)體材料的開(kāi)關(guān)晶體管、以及集成電路。第一電源端子電連接到開(kāi)關(guān)晶體管的源極端子和漏極端子中的一個(gè)。開(kāi)關(guān)晶體管的源極端子和漏極端子中的另一個(gè)電連接到集成電路的一個(gè)端子。集成電路的另一個(gè)端子電連接到第二電源端子。
文檔編號(hào)H01L21/8238GK102656683SQ20108005624
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11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