專利名稱：半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。在本說(shuō)明書(shū)中，半導(dǎo)體裝置是指能夠通過(guò)利用半導(dǎo)體特性而工作的所有裝置，因此電光裝置、半導(dǎo)體電路及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
通過(guò)利用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜來(lái)形成晶體管的技術(shù)備受矚目。該晶體管被廣泛地應(yīng)用于集成電路(1C)、圖像顯示裝置(簡(jiǎn)單地記載為顯示裝置)等的電子設(shè)備。作為可以應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜，硅類半導(dǎo)體材料被廣泛地周知。此夕卜，作為其他材料氧化物半導(dǎo)體受到關(guān)注。例如，已經(jīng)公開(kāi)了一種使用包含銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)的非晶氧化物(IGZ0類非晶氧化物)的半導(dǎo)體層的晶體管(參照專利文獻(xiàn)I)。[專利文獻(xiàn)I]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2011-181801號(hào)公報(bào)另外，對(duì)于具有使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的半導(dǎo)體裝置來(lái)說(shuō)，能否實(shí)現(xiàn)高可靠性是決定其能否邁入商品化的重要因素。但是，半導(dǎo)體裝置由具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多個(gè)薄膜構(gòu)成并利用多種材料、方法及工序制造。因此，由于所采用的制造工序，有可能導(dǎo)致形成的半導(dǎo)體裝置出現(xiàn)形狀不良或電特性低下。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一是提供一種具有使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的高可靠性的半導(dǎo)體裝置。另外，本發(fā)明的目的之一是高成品率地制造可靠性高的半導(dǎo)體裝置以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)化。在具有底柵結(jié)構(gòu)的晶體管的半導(dǎo)體裝置中，可以防止當(dāng)形成以與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的方式設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜上的源電極層及漏電極層時(shí)所使用的蝕刻氣體中的元素作為雜質(zhì)殘留在氧化物半導(dǎo)體膜的表面。具體地，例如可以采用如下方式。本發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在絕緣表面上形成柵電極層；在柵電極層上形成柵極絕緣膜；隔著柵極絕緣膜在柵電極層上形成島狀的氧化物半導(dǎo)體膜；在柵極絕緣膜及島狀的氧化物半導(dǎo)體膜上形成導(dǎo)電膜；通過(guò)利用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的等離子體處理對(duì)導(dǎo)電膜進(jìn)行加工形成源電極層及漏電極層；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行雜質(zhì)去除處理來(lái)去除包含于蝕刻氣體中的元素。另外，在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在進(jìn)行了雜質(zhì)去除處理之后，氧化物半導(dǎo)體膜表面的鹵素元素濃度(例如，氯濃度)為5X1018atomS/Cm3以下，優(yōu)選為I X 1018atoms/cm3以下。另外，在上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，作為雜質(zhì)去除處理，優(yōu)選進(jìn)行氧等離子體處理或一氧化二氮等離子體處理。再者，優(yōu)選進(jìn)行利用稀氫氟酸溶液的洗滌處理。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置，其包括設(shè)置在絕緣表面上的柵電極層；設(shè)置在柵電極層上的柵極絕緣膜；設(shè)置在柵極絕緣膜上的島狀的氧化物半導(dǎo)體膜；以接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的方式設(shè)置的源電極層及漏電極層，其中源電極層及漏電極層覆蓋氧化物半導(dǎo)體膜的溝道寬度方向的端部，并且氧化物半導(dǎo)體膜表面的鹵素元素(例如，氯濃度)為 5 X 1018atoms/cm3 以下。另外，在根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜中，與源電極層及漏電極層重疊的區(qū)域的厚度大于不與源電極層及漏電極層重疊的區(qū)域的厚度。如上所述，為了形成源電極層或漏電極層等在氧化物半導(dǎo)體膜上并與其接觸的膜的圖案，優(yōu)選采用使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的等離子體處理。但是，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜暴露于含有鹵素元素的蝕刻氣體時(shí)，有如下顧慮因包含于上述蝕刻氣體中的鹵素元素(例如，氯、氟)氧化物半導(dǎo)體膜中的氧被抽出，而使氧化物半導(dǎo)體膜的界面附近形成氧缺陷。另外，當(dāng)在蝕刻工序之后氧化物半導(dǎo)體膜表面及其附近殘留有包含于蝕刻氣體中的鹵素元素時(shí)，氧化物半導(dǎo)體膜中有可能形成氧缺陷。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜中生成氧缺陷時(shí)，氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道低電阻化(η型化)而可能導(dǎo)致寄生溝道的形成。例如，當(dāng)作·為氧化物半導(dǎo)體膜使用含有銦的氧化物半導(dǎo)體材料，并且在以接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的方式設(shè)置的源電極層及漏電極層的加工中使用含有三氯化硼(BCl3)的蝕刻氣體時(shí)，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜中的In-O-1n鍵與蝕刻氣體中的Cl發(fā)生反應(yīng)而變成包含In-Cl鍵和氧脫離了的In元素的膜。由于氧脫離了的In元素具有懸空鍵，因此在氧化物半導(dǎo)體膜中發(fā)生氧脫離的部分中存在氧缺陷。另外，當(dāng)鹵素元素的蝕刻氣體中包含鹵素以外的元素(例如，硼)時(shí)，其也成為導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道低電阻化(η型化)的主要原因之一。于是，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，通過(guò)在設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜上的源電極層及漏電極層的蝕刻加工之后進(jìn)行雜質(zhì)去除處理，去除可能引起氧化物半導(dǎo)體膜的低電阻化的雜質(zhì)。由此，可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的高可靠性。本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置具有晶體管或包含晶體管的電路。例如，本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置具有溝道形成區(qū)由氧化物半導(dǎo)體形成的晶體管或包含該晶體管的電路。例如，本發(fā)明涉及LSI ；CPU ;安裝在電源電路中的功率器件；包括存儲(chǔ)器、晶閘管、轉(zhuǎn)換器以及圖像傳感器等的半導(dǎo)體集成電路；以液晶顯示面板為代表的電光裝置；具有發(fā)光元件的發(fā)光顯示裝置；以及作為部件安裝有上述裝置的電子設(shè)備。本發(fā)明可以提供一種具有使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的高可靠性的半導(dǎo)體裝置。此外，可以高成品率地制造可靠性高的半導(dǎo)體裝置，由此可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)化。


圖1A至ID是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的平面圖及截面圖；圖2A至2E是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式的截面圖；圖3A至3D是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的平面圖及截面圖；圖4A至4E是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的平面圖及截面圖5A至5C是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的平面圖及截面圖；圖6A和6B是說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的平面圖及截面圖；圖7A和7B是示出半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的截面圖；圖8A和8B是示出半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式的電路圖及截面圖；圖9A至9C是示出電子設(shè)備的圖；圖1OA至IOC是示出電子設(shè)備的圖；圖11是示出SMS測(cè)量結(jié)果的圖；圖12是示出稀氫氟酸處理的有無(wú)與電阻率的關(guān)系的圖表；圖13A和13B是示出樣品A及樣品B的電特性的圖表；圖14A和14B是示出樣品C及樣品D的電特性的圖表。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的發(fā)明的實(shí)施方式。但是，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)，就是本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的發(fā)明的方式及詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式而不局限于以下說(shuō)明。并且，本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的發(fā)明不應(yīng)被看作僅限定于以下實(shí)施方式的描述內(nèi)容。另外，為了方便起見(jiàn)附加了第一、第二等序數(shù)詞，其并不表示工序順序或疊層順序。此外，本說(shuō)明書(shū)中的序數(shù)詞不表示特定發(fā)明的事項(xiàng)的固有名稱。 實(shí)施方式I在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D1A至ID以及圖2A至2E說(shuō)明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式。在本實(shí)施方式中，作為半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子示出具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管。晶體管既可以采用形成一個(gè)溝道形成區(qū)的單柵結(jié)構(gòu)，又可以采用形成兩個(gè)溝道形成區(qū)的雙柵結(jié)構(gòu)(double-gate)，還可以采用形成三個(gè)溝道形成區(qū)的三柵結(jié)構(gòu)?；蛘?，也可以是具有隔著柵極絕緣膜配置在溝道形成區(qū)上下的兩個(gè)柵電極層的雙柵型。圖1A至ID所示的晶體管410示出為底柵結(jié)構(gòu)的一種的也被稱為反交錯(cuò)型晶體管的晶體管的一個(gè)例子。圖1A是晶體管410的平面圖，圖1B是沿著圖1A的A1-A2的截面圖(溝道長(zhǎng)度方向的截面圖)，圖1C是沿著圖1A的B1-B2的截面圖。另外，在圖1A中，L表示溝道長(zhǎng)度，W表示溝道寬度。注意，在圖1A中，為了方便起見(jiàn)，省略晶體管410的構(gòu)成要素的一部分(例如，柵極絕緣膜402等)而進(jìn)行圖示。如圖1A至ID所示,具有晶體管410的半導(dǎo)體裝置在具有絕緣表面的襯底400上包括柵電極層401 ;柵極絕緣膜402 ;氧化物半導(dǎo)體膜403 ;源電極層405a及漏電極層405b。另外，還設(shè)置有覆蓋晶體管410的絕緣膜407以及平坦化絕緣膜408。在圖1A所示的晶體管410中，氧化物半導(dǎo)體膜403與絕緣膜407的界面的鹵素元素濃度(例如，氯濃度)降至5X1018atom/cm3以下，優(yōu)選為lX1018atom/cm3以下。由此，可以抑制晶體管的背溝道的低電阻化(η型化)，從而可以形成寄生溝道的形成得到抑制的晶體管410。由此，可以使晶體管410具有高可靠性。另外，如圖1A及IC所示，在晶體管410中，源電極層405a及漏電極層405b覆蓋氧化物半導(dǎo)體膜403的溝道寬度W方向的端部。通過(guò)采用該結(jié)構(gòu)，在形成源電極層405a及漏電極層405b時(shí)，可以防止氧化物半導(dǎo)體膜403的端部暴露于使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的等離子體中。另外，在形成源電極層405a及漏電極層405b時(shí)，有時(shí)因氧化物半導(dǎo)體膜403的一部分被去除而形成具有槽部(凹部)的氧化物半導(dǎo)體膜403。另外，在形成源電極層405a及漏電極層405b之后進(jìn)行雜質(zhì)去除工序(后面詳細(xì)說(shuō)明)時(shí)，有時(shí)因氧化物半導(dǎo)體膜403的一部分被去除而形成具有槽部(凹部)的氧化物半導(dǎo)體膜403。此時(shí)，如圖1D所示，形成包括具有槽部(凹部)的氧化物半導(dǎo)體膜403的晶體管420。另外，晶體管420的溝道寬度W方向的截面圖(沿著圖1A的B1-B2的截面圖)與圖1C相同。用作氧化物半導(dǎo)體膜403的氧化物半導(dǎo)體優(yōu)選至少包含銦(In)。尤其是優(yōu)選包含In及鋅(Zn)。此外，作為用來(lái)降低使用該氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的電特性變化的穩(wěn)定齊U，除了上述元素以外優(yōu)選還包含鎵(Ga)。此外，作為穩(wěn)定劑優(yōu)選包含錫(Sn)。另外，作為穩(wěn)定劑優(yōu)選包含鉿(Hf)。此外，作為穩(wěn)定劑優(yōu)選包含鋁(Al)。另外，作為穩(wěn)定劑優(yōu)選包含鋯(Zr)。此外，作為其他穩(wěn)定劑，也可以包含鑭系元素的鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)中的一種或多種。例如，作為氧化物半導(dǎo)體可以使用氧化銦；氧化錫；氧化鋅；In_Zn類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Ga類氧化物；In-Ga-Zn類氧化物(也稱為IGZ0)、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物；以及In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn 類氧化物、In-Al-Ga-Zn 類氧化物、In-Sn-Al-Zn 類氧化物、In-Sn-Hf-Zn 類氧化物、In-Hf-Al-Zn類 氧化物。例如，“ In-Ga-Zn類氧化物”是指以In、Ga、Zn為主要成分的氧化物，對(duì)In、Ga、Zn的比率沒(méi)有限制。另外，也可以含有In、Ga、Zn以外的金屬元素。另外，作為氧化物半導(dǎo)體，也可以使用表示為InMO3(ZnO)niGii > O且m不是整數(shù))的材料。注意，M表不選自Ga、Fe、Mn和Co中的一種或多種金屬兀素。此外，作為氧化物半導(dǎo)體，也可以使用表示為In2SnO5 (ZnO)n(η > O且η是整數(shù))的材料。例如，可以使用原子數(shù)比為In Ga Zn = I I I ( = 1/3 1/3 1/3)、In Ga Zn = 2 2 1( = 2/5 2/5 1/5)、In Ga Zn = 3 I 2 (=1/2 1/6 1/3)的In-Ga-Zn類氧化物或與其類似的組成的氧化物。另外，優(yōu)選使用原子數(shù)比為 In Sn Zn = I I I ( = 1/3 1/3 1/3)、In Sn Zn = 2 I 3 (=1/3 1/6 1/2)或 In : Sn : Zn = 2 : 1:5(=1/4: 1/8 5/8)的 In-Sn-Zn 類氧化物或與其類似的組成的氧化物。但是，含有銦的氧化物半導(dǎo)體不局限于此，可以根據(jù)所需要的半導(dǎo)體特性(遷移率、閾值、偏差等)而使用適當(dāng)?shù)慕M成的材料。另外，優(yōu)選采用適當(dāng)?shù)妮d流子濃度、雜質(zhì)濃度、缺陷密度、金屬元素及氧的原子數(shù)比、原子間距離、密度等，以得到所需要的半導(dǎo)體特性。
例如，在使用In-Sn-Zn氧化物的晶體管中比較容易得到高遷移率。但是，在使用In-Ga-Zn類氧化物的晶體管中也可以通過(guò)減小塊內(nèi)缺陷密度提高遷移率。例如，In、Ga、Zn的原子數(shù)比為 In : Ga : Zn = a : b : c (a+b+c = I)的氧化物的組成與原子數(shù)比為In Ga Zn = A B C(A+B+C = I)的氧化物的組成類似是指a、b、c滿足(&4)2+03-8)2+((3-02彡1'2的狀態(tài)，1'例如可以為0.05。其他氧化物也是同樣的。氧化物半導(dǎo)體膜403有可能處于單晶、多晶(polycrystal)或非晶等狀態(tài)。氧化物半導(dǎo)體膜403 優(yōu)選為 CAAC-OS(C Axis Aligned CrystallineOxideSemiconductor :C軸取向結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體)膜。CAAC-OS膜不是完全的單晶，也不是完全的非晶。CAAC-OS膜是在非晶相中具有結(jié)晶部的結(jié)晶-非晶混合相結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜。另外，一般該結(jié)晶部分的尺寸為能夠容納于一個(gè)邊長(zhǎng)小于IOOnm的立方體內(nèi)的尺寸。另外，在使用透射電子顯微鏡(TEM:TransmissionElectron Microscope)觀察時(shí)的圖像中，包含于CAAC-0S膜中的非晶部與結(jié)晶部的邊界不明確。另外，在CAAC-OS膜中利用TEM觀察不到晶界(grain boundary)。因此，在CAAC-OS膜中，起因于晶界的電子遷移率的降低得到抑制。包含于CAAC-OS膜中的結(jié)晶部的c軸在平行于CAAC-OS膜的被形成面的法線向量或CAAC-OS膜的表面的法線向量的方向上一致，在從垂直于ab面的方向看時(shí)具有三角形或六角形的原子排列，且在從垂直于c軸的方向看時(shí)，金屬原子排列為層狀或者金屬原子和氧原子排列為層狀。另外，不同結(jié)晶部的a軸及b軸的方向也可以彼此不同。在本說(shuō)明書(shū)中，在只記載“垂直”時(shí)，包括85°以上且95°以下的范圍。另外，當(dāng)只記載“平行”時(shí)，包括-5°以上且5°以下的范圍。另外，在CAAC-OS膜中，結(jié)晶部的分布也可以不均勻。例如，在CAAC-OS膜的形成過(guò)程中，當(dāng)從氧化物半導(dǎo)體膜的表面一側(cè)進(jìn)行結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)，有時(shí)與被形成面附近相比表面附近的結(jié)晶部所占的比例更高。另外，通過(guò)對(duì)CAAC-OS膜添加雜質(zhì)，有時(shí)在該雜質(zhì)添加區(qū)中結(jié)晶部發(fā)生非晶化。 由于包含于CAAC-OS膜中的結(jié)晶部的c軸在平行于CAAC-OS膜的被形成面的法線向量或CAAC-OS膜的表面的法線向量的方向上一致，所以有時(shí)其根據(jù)CAAC-OS膜的形狀(被形成面的截面形狀或膜表面的截面形狀)而朝向不同的方向。另外，結(jié)晶部的c軸方向是平行于形成CAAC-OS膜時(shí)的被形成面的法線向量或表面的法線向量的方向。結(jié)晶部是通過(guò)成膜或通過(guò)在成膜之后進(jìn)行加熱處理等的晶化處理而形成的。使用CAAC-OS膜的晶體管能夠降低由可見(jiàn)光或紫外光的照射引起的電特性變動(dòng)。因此，該晶體管的可罪性聞。另外，也可以用氮取代構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體膜的氧的一部分。另外，像CAAC-OS那樣的具有結(jié)晶部的氧化物半導(dǎo)體可以進(jìn)一步降低塊體內(nèi)缺陷，通過(guò)提高表面的平坦性，可以得到處于非晶狀態(tài)的氧化物半導(dǎo)體的遷移率以上的遷移率。為了提高表面的平坦性，優(yōu)選在平坦的表面上形成氧化物半導(dǎo)體，具體地，優(yōu)選在平均面粗糙度(Ra)為Inm以下，優(yōu)選為0. 3nm以下，更優(yōu)選為0.1nm以下的表面上形成氧化物半導(dǎo)體。另外，Ra是將JIS B0601 :2001 (IS04287 :1997)中定義的算術(shù)平均粗糙度擴(kuò)大為三維以使其能夠應(yīng)用于曲面，可以以“將從基準(zhǔn)面到指定面的偏差的絕對(duì)值平均而得的值”表示，以如下算式定義。Ra =備 P p| /(x, y) - Z0 \dxdy這里，指定面是指成為測(cè)量粗糙度對(duì)象的面，并且是以坐標(biāo)
i2,f (X1, y2))、(χ2，yi，f (χ2，Yi))及(χ2，y2 f (χ2，y2))的四點(diǎn)表示的四角形的區(qū)域，指定面投影在xy平面的長(zhǎng)方形的面積為Stl，基準(zhǔn)面的高度(指定面的平均高度)為z0?？梢岳迷恿︼@微鏡(AFM Atomic Force Microscope)測(cè)定 Ra。但是，由于在本實(shí)施方式中說(shuō)明的晶體管410為底柵晶體管，所以在氧化物半導(dǎo)體膜的下方有襯底400、柵電極層401及柵極絕緣膜402。因此，為了獲得上述平坦的表面，可以在形成柵電極層401及柵極絕緣膜402之后進(jìn)行CMP處理等平坦化處理。將氧化物半導(dǎo)體膜403的厚度設(shè)定為Inm以上且30nm以下(優(yōu)選為5nm以上且IOnm以下),可以適當(dāng)?shù)乩门缮浞?、MBE (Molecular BeamEpitaxy :分子束外延)法、CVD法、脈沖激光淀積法、ALD(Atomic LayerDeposition :原子層淀積)法等。此外，氧化物半導(dǎo)體膜403可以使用在以大致垂直于濺射靶材表面的方式設(shè)置有多個(gè)襯底表面的狀態(tài)下進(jìn)行成膜的濺射裝置形成。接著，使用圖2A至2E示出具有晶體管410的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子。對(duì)可用作具有絕緣表面的襯底400的襯底沒(méi)有很大的限制，但是襯底400需要至少具有能夠承受在后面進(jìn)行的熱處理的程`度的耐熱性。例如，可以使用如硼硅酸鋇玻璃和硼硅酸鋁玻璃等的玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底、藍(lán)寶石襯底等。另外，作為襯底400，也可以采用以硅或碳化硅等為材料的單晶半導(dǎo)體襯底或多晶半導(dǎo)體襯底、以硅鍺等為材料的化合物半導(dǎo)體襯底、SOI襯底等，還可以使用在這些襯底上設(shè)置有半導(dǎo)體元件的襯底。此外，作為襯底400也可以使用柔性襯底制造半導(dǎo)體裝置。在制造具有柔性的半導(dǎo)體裝置時(shí)，既可以在柔性襯底上直接形成包含氧化物半導(dǎo)體膜403的晶體管410，也可以在其他制造襯底上形成包含氧化物半導(dǎo)體膜403的晶體管410，然后從制造襯底將其剝離并轉(zhuǎn)置到柔性襯底上。注意，為了從制造襯底剝離晶體管并轉(zhuǎn)置到柔性襯底上，優(yōu)選在制造襯底與包含氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管410之間設(shè)置剝離層。也可以在襯底400上設(shè)置絕緣膜作為基底膜。作為絕緣膜，可以通過(guò)等離子體CVD法或?yàn)R射法等并使用如下材料形成氧化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鉿、氧化鎵等氧化物絕緣材料；氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁、氮氧化鋁等氮化絕緣材料；它們的混合材料?？梢詫?duì)襯底400 (或襯底400及絕緣膜)進(jìn)行加熱處理。例如，可以使用利用高溫氣體進(jìn)行加熱處理的GRTA (Gas Rapid ThermalAnneal ;氣體快速熱退火)裝置以650°C進(jìn)行I分至5分的加熱處理。另外，作為GRTA的高溫氣體使用如氬等的稀有氣體或氮那樣的即使進(jìn)行加熱處理也不與被處理物產(chǎn)生反應(yīng)的惰性氣體。另外，也可以利用電爐以500°C進(jìn)行30分至I小時(shí)的加熱處理。接著，在襯底400上形成成為柵電極層(包括使用與其相同的層形成的布線)的導(dǎo)電膜。導(dǎo)電膜可以使用鑰、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、鉻、釹、鈧等的金屬材料或以這些材料為主要成分的合金材料形成。此外，作為導(dǎo)電膜，可以使用以摻雜有磷等雜質(zhì)元素的多晶硅膜為代表的半導(dǎo)體膜、鎳硅化物等硅化物膜。導(dǎo)電膜既可以是單層結(jié)構(gòu)，又可以是疊層結(jié)構(gòu)。
另外，導(dǎo)電膜可以使用氧化銦-氧化錫、包含氧化鶴的銦氧化物、包含氧化鶴的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、氧化銦-氧化鋅以及添加有氧化硅的銦錫氧化物等導(dǎo)電材料。此外，也可以采用上述導(dǎo)電材料與上述金屬材料的疊層結(jié)構(gòu)。此外，作為與柵極絕緣膜402接觸的導(dǎo)電膜，可以使用包含氮的金屬氧化物，具體地說(shuō)，包含氮的In-Ga-Zn-O膜、包含氮的In-Sn-O膜、包含氮的In-Ga-O膜、包含氮的In-Zn-O膜、包含氮的Sn-O膜、包含氮的In-O膜以及金屬氮化膜(InN、SnN等)。這些膜具有5eV(電子伏特)以上，優(yōu)選具有5. 5eV(電子伏特)以上的功函數(shù)，并且當(dāng)將它們用作柵電極層時(shí)，可以使晶體管的電特性的閾值電壓成為正值，而可以實(shí)現(xiàn)所謂的常關(guān)閉型(normally off)的開(kāi)關(guān)元件。在本實(shí)施方式中，利用濺射法形成IOOnm厚的鎢膜。接著，利用光刻工序在導(dǎo)電膜上形成抗蝕劑掩模，并通過(guò)選擇性的蝕刻形成柵電極層401。在形成柵電極層401之后，去除抗蝕劑掩模。作為導(dǎo)電膜的蝕刻，可以使用干蝕刻和濕蝕刻中的一方或雙方。另外，可以在形成柵電極層401之后對(duì)襯底400及柵電極層401進(jìn)行加熱處理。例如，可以利用GRTA裝置以650°C進(jìn)行I分至5分的加熱處理。或者，利用電爐以500°C進(jìn)行30分至I小時(shí)的加熱處理。接著，在柵電極層401上形成柵極絕緣膜402。另外，為了提高柵極絕緣膜 402的覆蓋性，可以對(duì)柵電極層401的表面進(jìn)行平坦化處理。尤其是當(dāng)作為柵極絕緣膜402使用厚度較薄的絕緣膜時(shí)，優(yōu)選柵電極層401表面具有良好的平坦性。將柵極絕緣膜402的厚度設(shè)定為Inm以上20nm以下，并可以適當(dāng)?shù)乩脼R射法、MBE法、CVD法、PECVD法、脈沖激光淀積法、ALD法等。此外，柵極絕緣膜402也可以使用在以大致垂直于濺射靶材表面的方式設(shè)置有多個(gè)襯底表面的狀態(tài)下進(jìn)行成膜的濺射裝置形成。柵極絕緣膜402可以使用如下材料形成氧化硅；氧化鎵；氧化鋁；氮化硅；氧氮化硅；氧氮化鋁；氮氧化硅。此外，通過(guò)作為柵極絕緣膜402的材料使用氧化鉿、氧化釔、硅酸鉿(HfSixOyU > O, y > O))、添加有氮的硅酸鉿(HfSiOxNyU > O、y > O))、鋁酸鉿(HfAlxOy(χ > O, y > O))以及氧化鑭等high-k材料，可以降低柵極泄漏電流。另外，柵極絕緣膜402可以使用上述材料形成單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選柵極絕緣膜402的與氧化物半導(dǎo)體膜403接觸的部分含有氧。尤其是，優(yōu)選柵極絕緣膜402的膜中(塊體中)至少含有超過(guò)化學(xué)計(jì)量組成比的量的氧。例如，當(dāng)將氧化硅膜用于柵極絕緣膜402時(shí)，組成通式為Si02+a(注意，a >0)。通過(guò)以接觸于氧化物半導(dǎo)體膜403的方式形成成為氧的供應(yīng)源的包含多量的(過(guò)剩的)氧的柵極絕緣膜402，可以從該柵極絕緣膜402對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403供應(yīng)氧。也可以通過(guò)在氧化物半導(dǎo)體膜403與柵極絕緣膜402至少部分接觸的狀態(tài)下進(jìn)行加熱處理來(lái)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403供應(yīng)氧。通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403供應(yīng)氧，可以填補(bǔ)膜中的氧缺陷。再者，優(yōu)選考慮到所制造的晶體管的尺寸和柵極絕緣膜402的臺(tái)階覆蓋性而形成柵極絕緣膜402。
在本實(shí)施方式中，通過(guò)高密度等離子體CVD法形成200nm厚的氧氮化硅膜?；蛘?，可以在形成柵極絕緣膜402之后對(duì)襯底400、柵電極層401、及柵極絕緣膜402進(jìn)行加熱處理。例如，可以利用GRTA裝置以650°C進(jìn)行I分至5分的加熱處理。或者，利用電爐以500°C進(jìn)行30分至I小時(shí)的加熱處理。接著，在柵極絕緣膜402上形成氧化物半導(dǎo)體膜403(參照?qǐng)D2A)。在形成氧化物半導(dǎo)體膜403的工序中，為了盡量不使氧化物半導(dǎo)體膜403包含氫或水，優(yōu)選作為形成氧化物半導(dǎo)體膜403的預(yù)處理，在濺射裝置的預(yù)熱室中對(duì)形成有柵極絕緣膜402的襯底進(jìn)行預(yù)熱，使附著于襯底及柵極絕緣膜402的氫或水分等雜質(zhì)脫離而排出。另外，作為設(shè)置在預(yù)熱室中的排氣單元優(yōu)選使用低溫泵。也可以對(duì)柵極絕緣膜402中的與氧化物半導(dǎo)體膜403接觸的區(qū)域進(jìn)行平坦化處理。對(duì)平坦化處理沒(méi)有特別的限制，而作為平坦化處理可以使用拋光處理(例如，化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical MechanicalPolishing CMP)法)、干蝕刻處理及等離子體處理。作為等離子體處理，例如可以進(jìn)行引入氬氣來(lái)產(chǎn)生等離子體的反濺射。反濺射是指使用RF電源在氬氣氛下對(duì)襯底一側(cè)施加電壓，來(lái)在襯底附近形成等離子體以進(jìn)行表面改性的方法。另外，也可以使用氮、氦、氧等代替氬氣氛。通過(guò)進(jìn)行反濺射，可以去除附著于柵極絕緣膜402表面的粉狀物質(zhì)(也稱為微粒、塵屑)。作為平坦化處理，既可以多次進(jìn)行拋光處理、干蝕刻處理及等離子體處理，又可以組合上述處理而進(jìn)行。此外，當(dāng)組合上述處理而進(jìn)行時(shí)，對(duì)工序順序也沒(méi)有特別的限制，可以根據(jù)柵極絕緣膜402表面的凹凸?fàn)顟B(tài)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。此外，優(yōu)選在成膜時(shí)包含多量的氧的條件(例如，在氧比率為100%的氣氛下利用濺射法進(jìn)行成膜等)下形成氧化物半導(dǎo)體膜403，使其成為包含多量的氧(優(yōu)選為包含與氧化物半導(dǎo)體處于結(jié)晶狀態(tài)時(shí)的化學(xué)計(jì)量組成相比氧含量過(guò)剩的區(qū)域)的膜。另外，在本實(shí)施方式中，作為氧化物半導(dǎo)體膜403通過(guò)利用裝有AC電源的濺射裝置的濺射法形成35nm厚的In-Ga-Zn類氧化物膜(IGZ0膜)。在本實(shí)施方式中，使用原子數(shù)比為 In : Ga : Zn =1:1 : 1(1/3 1/3 1/3)的 In-Ga-Zn 類氧化物靶材。另外，成膜條件如下氧及氬氣氛下(氧流量比率為50% );壓力為O. 6Pa ;電源功率為5kW ;襯底溫度為170°C。該成膜條件下的成膜速度為16nm/min。作為形成氧化物半導(dǎo)體膜403時(shí)使用的濺射氣體，優(yōu)選使用去除了氫、水、羥基或氫化物等雜質(zhì)的高純度氣體。在保持為減壓狀態(tài)的成膜室中保持襯底。然后，在去除成膜室內(nèi)的殘留水分的同時(shí)引入去除了氫和水分的濺射氣體，使用上述靶材在襯底400上形成氧化物半導(dǎo)體膜403。為了去除成膜室內(nèi)的殘留水分，優(yōu)選使用吸附型的真空泵，例如低溫泵、離子泵、鈦升華泵。此外，作為排氣單元，也可以使用添加有冷阱的渦輪泵。因?yàn)樵谑褂玫蜏乇眠M(jìn)行排氣的成膜室中，例如氫原子、水(H2O)等包含氫原子的化合物等被排出(更優(yōu)選的是，包含碳原子的化合物也被排出)，所以可以降低包含在該成膜室中形成的氧化物半導(dǎo)體膜403中的氫、水、羥基或氫化物等雜質(zhì)的濃度。

另外，優(yōu)選以不使柵極絕緣膜402暴露于大氣的方式連續(xù)形成柵極絕緣膜402和氧化物半導(dǎo)體膜403。通過(guò)以不使柵極絕緣膜402暴露于大氣的方式連續(xù)形成柵極絕緣膜402和氧化物半導(dǎo)體膜403，可以防止氫或水分等雜質(zhì)附著于柵極絕緣膜402表面。
通過(guò)對(duì)膜狀的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行光刻工序而加工為島狀可以形成氧化物半導(dǎo)體膜403。另外，也可以通過(guò)噴墨法形成用來(lái)形成島狀的氧化物半導(dǎo)體膜403的抗蝕劑掩模。在通過(guò)噴墨法形成抗蝕劑掩模時(shí)不需要光掩模，由此可以降低制造成本。另外，氧化物半導(dǎo)體膜的蝕刻可以采用干蝕刻和濕蝕刻中的一方或雙方。例如，作為用于氧化物半導(dǎo)體膜的濕蝕刻的蝕刻劑，可以使用混合有磷酸、醋酸及硝酸的溶液等。此外，也可以使用IT0-07N(由日本關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社制造)。另外，也可以通過(guò)利用ICP(InductivelyCoupled Plasma :感應(yīng)稱合等離子體)蝕刻法的干蝕刻進(jìn)行蝕刻加工。另外，也可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403進(jìn)行用來(lái)去除過(guò)剩的氫(包括水或羥基)(脫水化或脫氫化)的加熱處理。將加熱處理的溫度設(shè)定為300°C以上且700°C以下或低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。加熱處理可以在減壓下或氮?dú)夥障碌冗M(jìn)行。另外，當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜403使用結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，也可以進(jìn)行用于晶化的加熱處理。在本實(shí)施方式中，將襯底引入到加熱處理裝置之一的電爐中，在氮?dú)夥障乱?50°C對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理，并且在氮及氧氣氛下以450°C對(duì)其進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。另外，加熱處理裝置不局限于電爐，也可以使用利用電阻發(fā)熱體等的發(fā)熱體所產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)或熱輻射對(duì)被處理物進(jìn)行加熱的裝置。例如，可以使用GRTA(Gas RapidThermal Anneal :氣體快速熱退火)裝置、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal :燈快速熱退火)裝置等RTA(Rapid Thermal Anneal :快速熱退火)裝置。LRTA裝置是通過(guò)利用從齒素?zé)?、金鹵燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或者高壓汞燈等的燈發(fā)射的光(電磁波)的輻射來(lái)加熱被處理物的裝置。GRTA裝置是使用高溫氣體進(jìn)行加熱處理的裝置。作為高溫的氣體，使用氬等稀有氣體或氮等不 因加熱處理而與被處理物發(fā)生反應(yīng)的惰性氣體。例如，作為加熱處理，也可以進(jìn)行如下GRTA，即將襯底放入加熱為650°C至700°C的高溫的惰性氣體中，在加熱幾分鐘之后，將襯底從惰性氣體中取出。另外，在加熱處理中，氮或氦、氖、氬等稀有氣體優(yōu)選不包含水、氫等。另外，優(yōu)選將引入到加熱處理裝置中的氮或氦、氖、氬等稀有氣體的純度設(shè)定為6N(99. 9999% )以上，優(yōu)選設(shè)定為7Ν(99· 99999% )以上(即，將雜質(zhì)濃度設(shè)定為Ippm以下,優(yōu)選設(shè)定為O.1ppm以下)。此外，也可以在通過(guò)加熱處理加熱氧化物半導(dǎo)體膜403之后，對(duì)相同的爐中引入高純度的氧氣體、高純度的一氧化二氮?dú)怏w或超干燥空氣(使用CRDS(cavity ring-downlaser spectroscopy :光腔衰蕩光譜法)方式的露點(diǎn)儀進(jìn)行測(cè)定時(shí)的水分量是20ppm(露點(diǎn)換算，~55V )以下，優(yōu)選的是Ippm以下,更優(yōu)選的是IOppb以下的空氣)。氧氣體或一氧化二氮?dú)怏w優(yōu)選不包含水、氫等。或者，優(yōu)選將弓I入加熱處理裝置中的氧氣體或一氧化二氮?dú)怏w的純度設(shè)定為6N以上，優(yōu)選設(shè)定為7N以上(即，將氧氣體或一氧化二氮?dú)怏w中的雜質(zhì)濃度設(shè)定為Ippm以下，優(yōu)選設(shè)定為O.1ppm以下)。通過(guò)利用氧氣體或一氧化二氮?dú)怏w的作用來(lái)供應(yīng)利用脫水化或脫氫化處理進(jìn)行雜質(zhì)排除工序的同時(shí)減少的氧化物半導(dǎo)體的主要成分材料的氧，可以使氧化物半導(dǎo)體膜403高純度化及i型(本征)化。另外，用來(lái)脫水化或脫氫化的加熱處理既可以在形成膜狀的氧化物半導(dǎo)體膜之后進(jìn)行，又可以在形成島狀的氧化物半導(dǎo)體膜403之后進(jìn)行。另外，用來(lái)脫水化或脫氫化的加熱處理既可以進(jìn)行多次，又可以兼作其他加熱處理。通過(guò)在將氧化物半導(dǎo)體膜加工為島狀的氧化物半導(dǎo)體膜403之前且在膜狀的氧化物半導(dǎo)體膜覆蓋柵極絕緣膜402的狀態(tài)下進(jìn)行用來(lái)脫水化或脫氫化的加熱處理，可以防止因加熱處理而釋放包含在柵極絕緣膜402中的氧，所以是優(yōu)選的。另外，也可以對(duì)經(jīng)過(guò)脫水化或脫氫化處理的氧化物半導(dǎo)體膜403引入氧(至少包含氧自由基、氧原子和氧離子中的任何一個(gè))來(lái)對(duì)其供應(yīng)氧。此外，由于脫水化或脫氫化處理，有可能構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體的主要成分材料的氧也同時(shí)發(fā)生脫離而減少。在氧脫離的部分中存在氧缺陷，并且因該氧缺陷而產(chǎn)生導(dǎo)致晶體管的電特性變動(dòng)的施主能級(jí)。因此，優(yōu)選對(duì)經(jīng)過(guò)脫水化或脫氫化處理的氧化物半導(dǎo)體膜供應(yīng)提供氧(至少包含氧自由基、氧原子和氧離子中的任一種)。通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜供應(yīng)氧，可以填補(bǔ)膜中的氧缺陷。通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)脫水化或脫氫化處理的氧化物半導(dǎo)體膜403引入氧而對(duì)其供應(yīng)氧,可以使氧化物半導(dǎo)體膜403高純度化且i型(本征)化。具有高純度化且i型(本征)化的氧化物半導(dǎo)體膜403的晶體管的電特性變動(dòng)被抑制，所以該晶體管在電性上穩(wěn)定。作為氧的引入方法，可以使用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒(méi)式離子注入法、等離子體處理等。 當(dāng)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403弓丨入氧時(shí)，既可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403直接引入氧，也可以透過(guò)后面形成的絕緣膜407等其他膜對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403引入氧。當(dāng)透過(guò)其他膜引入氧時(shí)，使用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒(méi)式離子注入法等即可，但是當(dāng)對(duì)被露出的氧化物半導(dǎo)體膜403直接引入氧時(shí)，也可以使用等離子體處理等。優(yōu)選在進(jìn)行脫水化或脫氫化處理之后對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403引入氧，但是不局限于此。此外，也可以多次進(jìn)行對(duì)經(jīng)過(guò)上述脫水化或脫氫化處理的氧化物半導(dǎo)體膜403的氧的引入。優(yōu)選設(shè)置于晶體管中的氧化物半導(dǎo)體膜包含與氧化物半導(dǎo)體處于結(jié)晶狀態(tài)時(shí)的化學(xué)計(jì)量組成相比氧含量過(guò)剩的區(qū)域。在此情況下，氧含量超過(guò)氧化物半導(dǎo)體的化學(xué)計(jì)量組成?；蛘?，氧含量超過(guò)氧化物半導(dǎo)體處于單晶時(shí)的氧含量。有時(shí)在氧化物半導(dǎo)體的晶格之間存在氧。通過(guò)去除氧化物半導(dǎo)體中的氫或水分來(lái)使其盡量不包含雜質(zhì)而高純度化，并通過(guò)對(duì)其供應(yīng)氧來(lái)填補(bǔ)氧缺陷，可以形成i型(本征)的氧化物半導(dǎo)體或無(wú)限趨近于i型(本征)的氧化物半導(dǎo)體。由此，可以使氧化物半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)(Ef)達(dá)到與本征費(fèi)米能級(jí)(Ei)相同程度。因此，通過(guò)將該氧化物半導(dǎo)體膜用于晶體管，可以降低起因于氧缺陷的晶體管的閾值電壓Vth的偏差、閾值電壓的偏移AVth。接著，在柵電極層401、柵極絕緣膜402及氧化物半導(dǎo)體膜403上形成成為源電極層和漏電極層(包括由與此相同的層形成的布線)的導(dǎo)電膜445 (參照?qǐng)D2B)。作為該導(dǎo)電膜445，使用能夠承受在后面進(jìn)行的加熱處理的材料。作為用于源電極層及漏電極層的導(dǎo)電膜445，例如可以使用含有選自鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鑰(Mo)、鎢(W)中的元素的金屬膜或以上述元素為成分的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鑰膜、氮化鎢膜)等。此外，還可以采用在Al、Cu等的金屬膜的下側(cè)和上側(cè)的一方或雙方層疊T1、Mo、W等高熔點(diǎn)金屬膜或它們的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鑰膜、氮化鎢膜)的結(jié)構(gòu)。另外，作為用于源電極層及漏電極層的導(dǎo)電膜445，也可以使用導(dǎo)電金屬氧化物。作為導(dǎo)電金屬氧化物，可以使用氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2，簡(jiǎn)稱為ΙΤ0)、氧化銦-氧化鋅(In2O3-ZnO)或使它們的金屬氧化物材料包含氧化硅的材料。通過(guò)光刻工序在導(dǎo)電膜445上形成抗蝕劑掩模448a及抗蝕劑掩模448b，并且選擇性地進(jìn)行蝕刻來(lái)形成源電極層405a及漏電極層405b (參照?qǐng)D2C)。在形成源電極層405a及漏電極層405b之后去除抗蝕劑掩模448a、448b。作為形成該抗蝕劑掩模448a、448b時(shí)的曝光，優(yōu)選使用紫外線、KrF激光、ArF激光等。后面形成的晶體管410的溝道長(zhǎng)度L取決于在氧化物半導(dǎo)體膜403上相鄰的源電極層405a的下端部與漏電極層405b的下端部之間的間隔寬度。另外，當(dāng)進(jìn)行曝光以使溝道長(zhǎng)度L短于25nm時(shí)，可以使用波長(zhǎng)極短，即，幾nm至幾十nm的超紫外線(ExtremeUltraviolet)進(jìn)行形成抗蝕劑掩模448a、448b時(shí)的曝光。利用超紫外線的曝光的分辨率高且景深大。因此，也可以將后面形成的晶體管的溝道長(zhǎng)度L設(shè)定為IOnm以上且IOOOnm以下，由此可以實(shí)現(xiàn)電路的工作速度的高速化。此外，為了縮減用于光刻工序的光掩模數(shù)及工序數(shù)，也可以使用通過(guò)透過(guò)的光成為多種強(qiáng)度的曝光掩模的多級(jí)灰度掩模形成的抗蝕劑掩模進(jìn)行蝕刻工序。由于使用多級(jí)灰度掩模形成的抗蝕劑掩模成為具有多種厚度的形狀，且通過(guò)進(jìn)行蝕刻進(jìn)一步改變形狀，因此可以用于加工為不同圖案的多個(gè)蝕刻工序。由此，可以使用一個(gè)多級(jí)灰度掩模形成至少對(duì)應(yīng)于兩種以上的不同圖案的抗蝕劑掩模。由此，可以縮減曝光掩模數(shù)，并還可以縮減與其對(duì)應(yīng)的光刻工序，從而可以實(shí)現(xiàn)工序的簡(jiǎn)化。

在本實(shí)施方式中，在導(dǎo)電膜445的蝕刻中，使用含有齒素兀素的氣體447。作為含有鹵素元素的氣體447，可以使用含有氯的氣體，例如，可以使用含有氯(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、四氯化硅(SiCl4)、四氯化碳(CCl4)等的氣體。另外，作為含有鹵素元素的氣體447，可以使用含有氟的氣體，例如，含有四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)、或三氟甲烷(CHF3))等的氣體?；蛘撸瑢?duì)上述氣體添加了氦(He)、氬(Ar)等的稀有氣體的氣體
坐寸ο作為蝕刻方式，可以使用平行平板型RIE (Reactive Ion Etching,反應(yīng)離子蝕刻)法或ICP(Inductively Coupled Plasma :感應(yīng)稱合等離子體)蝕刻法。適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)蝕刻條件(施加到線圈型電極的電力量、施加到襯底一側(cè)的電極的電力量、襯底一側(cè)的電極溫度等)，以便能夠蝕刻為所希望的加工形狀。在本實(shí)施方式中，作為導(dǎo)電膜445使用通過(guò)派射法形成的IOOnm厚的鈦膜、400nm厚的鋁膜及IOOnm厚的鈦膜的疊層。作為導(dǎo)電膜445的蝕刻，利用干蝕刻法對(duì)鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層進(jìn)行蝕刻來(lái)形成源電極層405a及漏電極層405b。在本實(shí)施方式中，在以第一蝕刻條件對(duì)上層的鈦膜及鋁膜的兩層進(jìn)行蝕刻之后，以第二蝕刻條件去除殘留的下層的鈦膜。注意，第一蝕刻條件為利用蝕刻氣體(BCl3 Cl2=750sccm 150sccm);偏壓功率為1500W ;ICP電源功率為OW ;壓力為2. OPa。第二蝕刻條件為利用蝕刻氣體(BCl3 Cl2 = 700sccm IOOsccm);偏壓功率為750W ；ICP電源功率為Off ;壓力為2. OPa0另外，優(yōu)選的是，當(dāng)對(duì)導(dǎo)電膜445進(jìn)行蝕刻工序時(shí)，使導(dǎo)電膜445的蝕刻條件最適化以防止氧化物半導(dǎo)體膜403被蝕刻而消失或斷開(kāi)。但是，由于很難僅對(duì)導(dǎo)電膜445進(jìn)行蝕刻而完全不使氧化物半導(dǎo)體膜403被蝕刻，因此有時(shí)當(dāng)對(duì)導(dǎo)電膜445進(jìn)行蝕刻時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜403被部分蝕刻，氧化物半導(dǎo)體膜403成為具有槽部(凹部)的氧化物半導(dǎo)體膜。在用來(lái)形成源電極層405a及漏電極層405b的蝕刻工序中，當(dāng)采用含有鹵素元素的蝕刻氣體時(shí)，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜403暴露于該蝕刻氣體中時(shí)，由于包含于該蝕刻氣體中的鹵素元素(例如，氯、氟)氧化物半導(dǎo)體膜403中的氧被抽出，而有可能導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體膜403的表面形成氧缺陷。另外，在蝕刻工序之后，由于氧化物半導(dǎo)體膜403表面及其附近殘留有包含于該蝕刻氣體中的鹵素元素，有可能導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體膜403中形成氧缺陷。如此,當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜403中發(fā)生氧缺陷時(shí)，導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體膜403的背溝道低電阻化(η型化)，而有可能形成寄生溝道。例如，當(dāng)作為氧化物半導(dǎo)體膜403使用含有銦的氧化物半導(dǎo)體材料，并且在以接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的方式設(shè)置的源電極層及漏電極層的加工中使用含有三氯化硼(BCl3)的蝕刻氣體時(shí)，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜中的In-O-1n鍵與蝕刻氣體中的Cl發(fā)生反應(yīng)而變成包含In-Cl鍵和氧脫離了的In元素的膜。由于氧脫離了的In元素具有懸空鍵，因此在氧化物半導(dǎo)體膜中發(fā)生氧脫離的部分中存在氧缺陷。另外，由于含有鹵素元素的蝕刻氣體中還含有鹵素元素之外的元素(例如，硼)，而也可能成為導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道低電阻化(η型化)的主要原因之一。在本實(shí)施方式中，由于在形成源電極層405a及漏電極層405b的蝕刻工序中采用含有鹵素元素的氣體447，因此生成的雜質(zhì)為鹵素(在本實(shí)施方式中為氯)類雜質(zhì)(鹵素元素或含有鹵素元素的化合物)。另外，如本實(shí)施方式所示，當(dāng)含有鹵素元素的氣體447中含有硼時(shí)，作為生成的雜質(zhì)還包括硼或含有硼的化合物。因此，在形成源電 極層405a及漏電極層405b之后，進(jìn)行去除存在于氧化物半導(dǎo)體膜403表面及其附近的雜質(zhì)的工序(參照?qǐng)D2D)。作為雜質(zhì)去除工序，優(yōu)選利用使用氧、一氧化二氮或稀有氣體(典型的有氬)的等離子體處理；或者使用稀釋氫氟酸、水、顯影液或TMAH溶液的溶液處理等。另外，作為稀釋氫氟酸，例如，當(dāng)使用1/103稀釋氫氟酸(氫氟酸
O.05%)對(duì)IGZO膜進(jìn)行處理時(shí)，I秒鐘膜厚度減少Inm至3nm，當(dāng)使用2/105稀釋氫氟酸(氫氟酸0. 0025% )對(duì)IGZO膜進(jìn)行處理時(shí)，I秒鐘膜厚度減少O.1nm左右。通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403進(jìn)行雜質(zhì)去除處理，可使氧化物半導(dǎo)體膜403表面的氯濃度降低至5 X 1018atom/cm3以下，優(yōu)選為lX1018atom/cm3以下。在本實(shí)施方式中，示出作為雜質(zhì)去除工序進(jìn)行使用一氧化二氮的等離子體處理的例子。通過(guò)上述工序，可以制造根據(jù)本實(shí)施方式的晶體管410(參照?qǐng)D2E)。在本實(shí)施方式中，在源電極層405a及漏電極層405b上以與氧化物半導(dǎo)體膜403接觸的方式形成用作保護(hù)絕緣膜的絕緣膜407。作為絕緣膜407，至少將其厚度形成為Inm以上，并可以適當(dāng)?shù)夭捎脼R射法等的不使水、氫等的雜質(zhì)混入到膜中的方法形成。當(dāng)絕緣膜407包含氫時(shí)，有如下憂慮因氫侵入到氧化物半導(dǎo)體膜403或者氫抽出氧化物半導(dǎo)體膜403中的氧而使氧化物半導(dǎo)體膜的背溝道低電阻化(η型化)，而形成寄生溝道。因此，為了使絕緣膜407成為盡量不包含氫的膜，在成膜方法中不使用氫是十分重要的。作為絕緣膜407,典型地可以使用氧化娃、氧氮化娃、氧化招、氧氮化招、氧化鉿、氧化鎵、氮化硅、氮化鋁、氮氧化鋁等的無(wú)機(jī)絕緣膜的單層或疊層。因此，當(dāng)作為脫水化或脫氫化處理進(jìn)行加熱工序時(shí)，優(yōu)選對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403供應(yīng)氧。通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403供應(yīng)氧，可以填充膜中的氧缺陷。在本實(shí)施方式中，以絕緣膜407為供應(yīng)源對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403供應(yīng)氧，因此示出絕緣膜407為含有氧的氧化物絕緣膜(例如，氧化硅膜、氧氮化硅膜)的例子。當(dāng)以絕緣膜407為氧供應(yīng)源時(shí)，優(yōu)選絕緣膜407為包含較多(過(guò)剩)氧的膜(優(yōu)選為包括包含與氧化物半導(dǎo)體處于結(jié)晶狀態(tài)時(shí)的化學(xué)計(jì)量組成相比氧含量過(guò)剩的區(qū)域的膜)，由此可以有效地發(fā)揮氧供應(yīng)源的作用。在本實(shí)施方式中，作為絕緣膜407利用濺射法形成厚度為300nm的氧化硅膜。將成膜時(shí)的襯底溫度設(shè)定為室溫以上300°C以下，即可。在本實(shí)施方式中設(shè)定為100°C?？梢栽谙∮袣怏w(典型的是氬)氣氛下、氧氣氛下或稀有氣體和氧的混合氣氛下，利用濺射法形成氧化硅膜。此外，作為靶材，可以使用氧化硅靶材或硅靶材。例如，使用硅靶子在含有氧氣的氣氛中利用濺射法形成氧化硅膜。與形成氧化物半導(dǎo)體膜403時(shí)同樣，為了去除殘留在絕緣膜407的成膜室內(nèi)的水分，優(yōu)選使用吸附型的真空泵(低溫泵等)?？梢越档驮谑褂玫蜏乇门艢獾某赡な抑行纬傻慕^緣膜407所包含的雜質(zhì)的濃度。此外，作為用來(lái)去除殘留在絕緣膜407的成膜室內(nèi)的水分的排氣裝置，也可以采用配備有冷阱的渦輪分子泵。作為當(dāng)形成絕緣膜407時(shí)使用的濺射氣體，優(yōu)選使用去除了氫、水等雜質(zhì)的高純度氣體。接著，在其一部分(溝道形成區(qū))接觸于絕緣膜407的狀態(tài)下，對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403進(jìn)行加熱工序。將加熱工序的溫度設(shè)定為250°C以上700°C以下，或者設(shè)定為400°C以上700°C以下，或者設(shè)定為低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)。例如，將襯底放進(jìn)加熱處理裝置之一種的電爐中，在氮?dú)鈿夥障乱?50°C對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行一小時(shí)的加熱工序。該加熱工序可以使用與進(jìn)行脫水化或脫氫化處理的加熱工序相同的加熱方法及加熱裝置。在減壓、氮、氧、超干燥空氣(使用CRDS(cavity ring-down laserspectroscopy 光腔衰蕩光譜法)方式的露點(diǎn)儀來(lái)測(cè)定時(shí)的水分量為20ppm(露點(diǎn)換算為-55°C)以下，優(yōu)選為Ippm以下，更優(yōu)選為IOppb以下的空氣)、或者稀有氣體(氬、氦等)的氣氛下進(jìn)行加熱工序，即可。但是，上述氮、氧、超干燥空氣、稀有氣體等的氣氛優(yōu)選不包含水、氫等。此夕卜，優(yōu)選將引入到加熱處理裝置中的氮、氧、稀有氣體的純度設(shè)定為6N(99. 9999% )以上，優(yōu)選設(shè)定為7Ν(99· 99999% )以上(即， 將雜質(zhì)濃度設(shè)定為Ippm以下,優(yōu)選設(shè)定為O.1ppm以下)。此外，因?yàn)樵谑寡趸锇雽?dǎo)體膜403和含有氧的氧化膜407接觸的狀態(tài)下進(jìn)行加熱工序，所以可以通過(guò)含有氧的氧化膜407對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403供應(yīng)由于雜質(zhì)的排除工序而同時(shí)減少的構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體膜403的主要成分材料之一的氧。
另外，還可以在絕緣膜407上設(shè)置高致密度的無(wú)機(jī)絕緣膜。例如，利用濺射法在絕緣膜407上形成氧化鋁膜。通過(guò)提高氧化鋁膜的致密度(膜密度為3. 2g/cm3以上，優(yōu)選為3.6g/cm3以上)，可以對(duì)晶體管410賦予穩(wěn)定的電特性。膜密度可以利用盧瑟福背散射分析(RBS, Rutherford Backscattering Spectrometry)或 X 射線反射(XRR,X-RayReflectmetry)等測(cè)定。可用于設(shè)置在晶體管410上的保護(hù)絕緣膜的氧化鋁膜具有高遮斷效果(阻擋效果)，即，不使氫、水分等雜質(zhì)及氧這兩者透過(guò)膜的效果。因此，氧化鋁膜用作一種保護(hù)膜，該保護(hù)膜防止在制造工序中及制造工序后導(dǎo)致電特性變動(dòng)的氫、水分等雜質(zhì)混入到氧化物半導(dǎo)體膜403并且防止從氧化物半導(dǎo)體膜403釋放氧化物半導(dǎo)體的主要構(gòu)成材料的氧。此外，為了降低起因于晶體管410的表面凹凸，也可以形成平坦化絕緣膜408。作為平坦化絕緣膜408，可以使用聚酰亞胺樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、苯并環(huán)丁烯類樹(shù)脂等的有機(jī)材料。此外，除了上述有機(jī)材料之外，還可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)等。另外，也可以層疊多個(gè)由上述材料形成的絕緣膜來(lái)形成平坦化絕緣膜408。例如，作為平坦化絕緣膜408可以形成1500nm厚的丙烯酸樹(shù)脂膜。丙烯酸樹(shù)脂膜可以利用涂布法涂布丙烯酸樹(shù)脂之后進(jìn)行燒結(jié)(例如在氮?dú)夥障乱?50°C進(jìn)行I小時(shí)的燒結(jié))來(lái)形成。可以在形成平坦化絕緣膜408之后進(jìn)行加熱處理。例如，在氮?dú)夥障乱?50°C進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。如此，可以在形成晶體管41 0之后進(jìn)行加熱處理。另外，加熱處理可以多次進(jìn)行。通過(guò)上述工序，制造圖1B及IC所示的晶體管410。另外，在進(jìn)行雜質(zhì)去除工序時(shí)，優(yōu)選以不使氧化物半導(dǎo)體膜403因蝕刻而發(fā)生斷裂或消失的方式對(duì)雜質(zhì)去除工序的條件進(jìn)行最優(yōu)化。但是，由于很難到達(dá)完全不使氧化物半導(dǎo)體膜403被蝕刻的條件，因此有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜403露出的部分被部分去除而使氧化物半導(dǎo)體膜403具有槽部(凹部)。此時(shí)，如圖1D所示，可以形成包括具有槽部(凹部)的氧化物半導(dǎo)體膜403的晶體管420。另外，晶體管420的溝道寬度W方向的截面圖(沿著圖1A的B1-B2的截面圖)與圖1C相同。另外，起因于蝕刻工序的雜質(zhì)(典型的有鹵素元素(例如氯、氟)、含有鹵素元素的化合物)、硼或含有硼的化合物)的濃度可以利用SIMS (Secondary Ion MassSpectrometry :二次離子質(zhì)譜分析技術(shù))等方法計(jì)算。圖11 不出利用二次離子質(zhì)譜分析(SIMS Secondary Ion MassSpectrometry)對(duì)沒(méi)有進(jìn)行雜質(zhì)去除工序制造的晶體管的氧化物半導(dǎo)體膜中的氯濃度進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。樣品的晶體管除了沒(méi)有進(jìn)行溶液處理之外其他的結(jié)構(gòu)都與本實(shí)施方式的晶體管410相同，并且使用相同的材料及方法制造。另外，在晶體管410上形成有絕緣膜407。另外，測(cè)量范圍是在深度方向上層疊有為保護(hù)絕緣膜的氧氮化硅膜(厚度400nm)、為氧化物半導(dǎo)體膜的IGZO膜、為柵極絕緣膜的氧氮化硅膜的區(qū)域。該測(cè)量從保護(hù)絕緣膜向深度方向進(jìn)行。如圖11所示，為氧化物半導(dǎo)體膜的IGZO膜中的氯濃度高于lX1019atoms/cm3，由此可知氧化物半導(dǎo)體膜中含有氯。如上所述，通過(guò)進(jìn)行雜質(zhì)去除工序，可以防止氧化物半導(dǎo)體膜403表面及其附近殘留起因于蝕刻工序的雜質(zhì)(典型的有鹵素元素(例如，氯、氟)、含有鹵素元素的化合物、硼或含有硼的化合物)。另外，可以使氧化物半導(dǎo)體膜403表面中的起因于蝕刻工序的雜質(zhì)(例如，氯)的濃度降至5 X 1018atoms/cm3以下(優(yōu)選為IX 1018atoms/cm3以下)。因此，可以提供包括使用氧化物半導(dǎo)體膜403的具有穩(wěn)定電特性的晶體管410且可靠性高的半導(dǎo)體裝置。此外，可以高成品率地制造可靠性高的半導(dǎo)體裝置，由此可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)化。實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D3A至3D以及圖4A至4E說(shuō)明半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式。與上述實(shí)施方式相同的部分或者具有與上述實(shí)施方式類似的功能的部分可以用上述實(shí)施方式類似的方法形成。此外，省略相同部分的詳細(xì)說(shuō)明。圖3A至3D所示的晶體管430示出為底柵結(jié)構(gòu)的一種的也被稱為反交錯(cuò)型晶體管的晶體管的一個(gè)例子。圖3A是晶體管430的平面圖，圖3B是沿著圖3A的C1-C2的截面圖(溝道長(zhǎng)度方向的截面圖)，圖3C是沿著圖3A的D1-D2的截面圖。另外，在圖3A中，L表示溝道長(zhǎng)度，W表示溝道寬度。注意，在圖3A中，為了方便起見(jiàn)，省略晶體管430的構(gòu)成要素的一部分(例如，柵極絕緣膜402等)而進(jìn)行圖示。如圖3A至3C所示，具有晶體管430的半導(dǎo)體裝置在具有絕緣表面的襯底400上包括柵電極層401 ;柵極絕緣膜402 ;氧化物半導(dǎo)體膜403 ;源電極層405a及漏電極層405b。另外，還設(shè)置有覆蓋晶體管430的絕緣膜407。在圖3A至3C所示的晶體管430中，氧化物半導(dǎo)體膜403與絕緣膜407的界面的鹵素元素濃度(例如，氯濃度)降至5X1018atom/cm3以下，優(yōu)選為I X 1018atom/cm3以下。由此，可以抑制晶體管的背溝道的低電阻化(η型化)，從而可以形成寄生溝道的形成得到抑制的晶體管430。由此，可以使晶體管430具有高可靠性。另外，如圖3Α至3C所示，在晶體管430中，源電極層405a及漏電極層405b的寬度比氧化物半導(dǎo)體膜403的溝道寬度W短，因此氧化物半導(dǎo)體膜403的端部露出。因此，在形成源電極層405a及漏電極層405b時(shí)，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜403的一部分被去除。并且，在形成源電極層405a及漏電極層405b之后，在進(jìn)行雜質(zhì)去除工序時(shí)，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜403的一部分被去除。此時(shí),如圖3B和3C所不，由于氧化物半導(dǎo)體膜403的一部分被去除，氧化物半導(dǎo)體膜403中的與源電極層405a及漏電極層405b重疊的區(qū)域的厚度比不與源電極層405a及漏電極層405b重疊的區(qū)域的厚度厚。另外，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜403沒(méi)有被去除時(shí)，如圖3D所示那樣形成晶體管440。另夕卜，晶體管440的溝道長(zhǎng)度L方向的截面圖(圖3A的C1-C2的截面圖)與圖1B所示的晶體管410相同。接著，使用圖4A至4E示出具有晶體管430的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子。首先，在襯底400上形成成為柵電極層(包括使用與其相同的層形成的布線)的導(dǎo)電膜。在本實(shí)施方式中，作為導(dǎo)電膜利用濺射法形成厚度為IOOnm的鎢膜。接著，利用光刻工序在導(dǎo)電膜上形成抗蝕劑掩模，并進(jìn)行選擇性的蝕刻來(lái)形成柵電極層401。形成柵電極層401之后去除抗蝕劑掩模。

接著，在柵電極層401上形成柵極絕緣膜402。在本實(shí)施方式中，利用高密度等離子體CVD法形成200nm厚的氧氮化娃膜。
接著，在柵極絕緣膜402上形成氧化物半導(dǎo)體膜403(參照?qǐng)D4A)。在本實(shí)施方式中，作為氧化物半導(dǎo)體膜403，通過(guò)使用具有AC電源裝置的濺射裝置的濺射法，形成厚度為35nm的In-Ga-Zn類氧化物膜(IGZ0膜)。在本實(shí)施方式中，使用原子數(shù)比為In Ga Zn= 1:1: 1(1/3 1/3 1/3)的In-Ga-Zn類氧化物靶材。另外，成膜條件如下氧及氬氣氛下(氧流量比率為50% );壓力為O. 6Pa ;電源功率為5kW ;襯底溫度為170°C。該成膜條件下的成膜速度為16nm/min。也可以對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403進(jìn)行用來(lái)去除(脫水化或脫氫化)過(guò)剩的氫(包括水及羥基)的加熱處理。在本實(shí)施方式中，將襯底引入到加熱處理裝置之一的電爐中，在氮?dú)夥障乱?50°C對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理，并且在氮及氧氣氛下以450°C對(duì)其進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。接著，在柵電極層401、柵極絕緣膜402、氧化物半導(dǎo)體膜403上形成成為源電極層及漏電極層(包括使用與其相同的層形成的布線)的導(dǎo)電膜445 (參照?qǐng)D4B)。在本實(shí)施方式中，利用濺射法層疊厚度為IOOnm的鈦膜、厚度為400nm的鋁膜及厚度為IOOnm的鈦膜，并利用干蝕刻法蝕刻鈦膜、鋁膜及鈦膜的疊層來(lái)形成源電極層405a和漏電極層405b。另外，在本實(shí)施方式中，由于源電極層405a及漏電極層405b的寬度比氧化物半導(dǎo)體膜403的溝道寬度W短，因此氧化物半導(dǎo)體膜403的端部露出。因此，優(yōu)選的是，當(dāng)對(duì)導(dǎo)電膜445進(jìn)行蝕刻工序時(shí)，使導(dǎo)電膜445的蝕刻條件最適化以防止氧化物半導(dǎo)體膜403被蝕刻而消失或斷開(kāi)。但是，由于很難僅對(duì)導(dǎo)電膜445進(jìn)行蝕刻而完全不使氧化物半導(dǎo)體膜403被蝕刻，因此有時(shí)當(dāng)對(duì)導(dǎo)電膜445進(jìn)行蝕刻時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜403被部分蝕刻。此時(shí)，由于氧化物半導(dǎo)體膜403的一部分被去除，氧化物半導(dǎo)體膜403中的與源電極層405a及漏電極層405b重疊的區(qū)域的厚度比不與源電極層405a及漏電極層405b重疊的區(qū)域的厚度厚。在形成源電極層405a及漏電極層405b的蝕刻工序中，當(dāng)采用含有鹵素元素的蝕刻氣體時(shí)，當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜403暴露于該蝕刻氣體中時(shí)，由于包含于該蝕刻氣體中的鹵素元素(例如，氯、氟)氧化物半導(dǎo)體膜403中的氧被抽出，而有可能導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體膜403的表面形成氧缺陷。當(dāng)氧化物半導(dǎo)體膜403中發(fā)生氧缺陷時(shí)，導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體膜403的背溝道低電阻化(η型化)，而有可能形成寄生溝道。當(dāng)另外，由于含有鹵素元素的蝕刻氣體中的鹵素元素之外的元素(例如，硼)也可能成為導(dǎo)致氧化物半導(dǎo)體膜403的背溝道低電阻化的主要原因之一。在本實(shí)施方式中，由于在形成源電極層405a及漏電極層405b的蝕刻工序中采用含有鹵素元素的氣體447，因此生成的雜質(zhì)為鹵素(在本實(shí)施方式中為氯)類雜質(zhì)(鹵素元素或含有鹵素元素的化合物)。另外，如本實(shí)施方式所示，當(dāng)含有鹵素元素的氣體447中含有硼時(shí)，作為生成的雜質(zhì)還包括硼或含有硼的化合物。因此，在形成源電極層405a及漏電極層405b之后，進(jìn)行去除存在于氧化物半導(dǎo)體膜403表面及其附近的雜質(zhì)的工序(參照?qǐng)D4D)。作為雜質(zhì)去除工序，優(yōu)選利用使用氧、一氧化二氮或稀有氣體 (典型的有氬)的等離子體處理；或者使用稀釋氫氟酸、水、顯影液或TMAH溶液的溶液處理等。另外，作為稀釋氫氟酸，例如，當(dāng)使用1/103稀釋氫氟酸(氫氟酸0· 05% )對(duì)IGZO膜進(jìn)行處理時(shí)，I秒鐘膜厚度減少Inm至3nm，當(dāng)使用2/105稀釋氫氟酸(氫氟酸0. 0025% )對(duì)IGZO膜進(jìn)行處理時(shí)，I秒鐘膜厚度減少O.1nm左右。通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜403進(jìn)行雜質(zhì)去除處理，可使氧化物半導(dǎo)體膜403表面的鹵素元素濃度(例如，氯濃度)降低至5X 1018atom/cm3以下,優(yōu)選為I X 1018atom/cm3以下。在本實(shí)施方式中，作為雜質(zhì)去除工序示出使用1/103稀氫氟酸進(jìn)行溶液處理的例子。另外，在進(jìn)行雜質(zhì)去除工序時(shí)，優(yōu)選以不使氧化物半導(dǎo)體膜403因蝕刻而發(fā)生斷裂或消失的方式對(duì)雜質(zhì)去除工序的條件進(jìn)行最優(yōu)化。但是，由于很難到達(dá)完全不使氧化物半導(dǎo)體膜403被蝕刻的條件，因此有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜403露出的部分被部分去除而使氧化物半導(dǎo)體膜403具有槽部(凹部)。在圖4D中示出如下情況在經(jīng)過(guò)雜質(zhì)去除工序之后，氧化物半導(dǎo)體膜403的一部分被去除，氧化物半導(dǎo)體膜403中形成有槽部(凹部)。如圖4D所示，與源電極層405a及漏電極層405b重疊的區(qū)域的厚度比不與源電極層405a及漏電極層405b重疊的區(qū)域的厚度厚。另外，溝道寬度W方向的截面圖可以參照?qǐng)D3C的截面圖。通過(guò)上述工序，制造本實(shí)施方式的晶體管430 (參照?qǐng)D4E)。在本實(shí)施方式中，源電極層405a及漏電極層405b上以接觸氧化物半導(dǎo)體膜403的方式形成成為保護(hù)絕緣膜的絕緣膜407。例如，利用CVD法形成400nm厚的氧氮化硅膜。另外，也可以在形成保護(hù)絕緣膜之后進(jìn)行加熱處理。例如，在氮?dú)夥障乱?00°C進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。此外，也可以形成平坦化絕緣膜408以減少因晶體管430產(chǎn)生的表面凹凸。例如，在保護(hù)絕緣膜上作為平坦化絕緣膜408可以形成1500nm厚的丙烯酸樹(shù)脂膜。丙烯酸樹(shù)脂膜可以利用涂布法涂布丙烯酸樹(shù)脂之后進(jìn)行燒結(jié)(例如在氮?dú)夥障乱?50°C進(jìn)行I小時(shí)的燒結(jié))來(lái)形成?？梢栽谛纬善教够^緣膜之后進(jìn)行加熱處理。例如，在氮?dú)夥障乱?50°C進(jìn)行I小時(shí)的加熱處理。

如上所述，通過(guò)進(jìn)行雜質(zhì)去除工序，可以防止氧化物半導(dǎo)體膜403的表面及其附近殘留雜質(zhì)。因此，在晶體管430中，氧化物半導(dǎo)體膜403表面中的起因于蝕刻工序的雜質(zhì)(典型的有鹵素元素(例如，氯、氟))或硼或含有硼的化合物的濃度得到降低。另外，可以使氧化物半導(dǎo)體膜403與絕緣膜407的界面的起因于蝕刻工序的雜質(zhì)(典型的有鹵素元素(例如，氯、氟)、硼、磷、招、鐵或碳)濃度降至5X 1018atoms/cm3以下(優(yōu)選為IX 1018atoms/cm3以下)。由此，可以提供包含使用氧化物半導(dǎo)體膜403的具有穩(wěn)定電特性的晶體管430的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。此外，可以高成品率地制造可靠性高的半導(dǎo)體裝置，由此可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)化。實(shí)施方式3通過(guò)使用實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?中的任一個(gè)所示的晶體管可以制造具有顯示功能的半導(dǎo)體裝置(也稱為顯示裝置)。此外，通過(guò)將包括晶體管的驅(qū)動(dòng)電路的一部分或整個(gè)部分與像素部一體地形成在相同的襯底上，可以形成系統(tǒng)整合型面板(system-on-panel)。在圖5A中，以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002的方式設(shè)置密封劑4005，使用第二襯底4006進(jìn)行密封。在圖5A中，在第一襯底4001上的與由密封劑4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成在另行準(zhǔn)備的襯底上的掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003。此外，供應(yīng)到另行形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004或者像素部4002的各種信號(hào)及電位從FPC(Flexible printedcircuit,柔性印刷電路)4018a、4018b供應(yīng)。在圖5B和5C中，以圍繞設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004的方式設(shè)置有密封劑4005。此外，在像素部4002和掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004上設(shè)置有第二襯底4006。因此，像素部4002及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004與顯示元件一起由第一襯底4001、密封劑4005以及第二襯底4006密封。在圖5B和5C中，在第一襯底4001上的與由密封劑4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有使用單晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體膜形成在另行準(zhǔn)備的襯底上的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003。在圖5B和5C中，供應(yīng)到另行形成的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004或者像素部4002的各種信號(hào)及電位從FPC4018供應(yīng)。此外，圖5B和5C示出另行形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003并且將其安裝到第一襯底4001的實(shí)例，但是不局限于該結(jié)構(gòu)。既可以另行形成掃描線驅(qū)動(dòng)電路并進(jìn)行安裝，又可以僅另行形成信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分或者掃描線驅(qū)動(dòng)電路的一部分并進(jìn)行安裝。另外，對(duì)另行形成的驅(qū)動(dòng)電路的連接方法沒(méi)有特別的限制，而可以采用C0G(ChipOn Glass,玻璃覆晶封裝)方法、引線鍵合方法或者TAB (Tape Automated Bonding,卷帶式自動(dòng)接合)方法等。圖5A是通過(guò)COG方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004的例子，圖5B是通過(guò)COG方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子，而圖5C是通過(guò)TAB方法安裝信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003的例子。 此外，顯示裝置包括顯示元件為密封狀態(tài)的面板和在該面板中安裝有IC諸如控制器等的模塊。注意，本說(shuō)明書(shū)中的顯示裝置是指圖像顯示裝置、顯示裝置或光源(包括照明裝置)。另外，顯示裝置還包括安裝有諸如FPC、TAB膠帶或TCP的連接器的模塊；在TAB膠帶或TCP的端部設(shè)置有印刷線路板的模塊；或者通過(guò)COG方式將IC(集成電路)直接安裝到顯示元件的模塊。

此外，設(shè)置在第一襯底上的像素部及掃描線驅(qū)動(dòng)電路具有多個(gè)晶體管，可以應(yīng)用實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管。作為設(shè)置在顯示裝置中的顯示元件，可以使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)、發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)。發(fā)光元件將由電流或電壓控制亮度的元件包括在其范疇內(nèi)，具體而言，包括無(wú)機(jī)EL(Electro Luminescence,電致發(fā)光)、有機(jī)EL等。此外，也可以應(yīng)用如電子墨水等的因電作用而對(duì)比度發(fā)生變化的顯示媒介。參照?qǐng)D5A至圖7B對(duì)半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式進(jìn)行說(shuō)明。圖7A和7B是沿著圖5B的點(diǎn)劃線M-N的截面圖。如圖5A至5C及圖7A和7B所示，半導(dǎo)體裝置包括連接端子電極4015及端子電極4016，連接端子電極4015及端子電極4016通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜4019電連接到FPC4018、4018b所具有的端子。連接端子電極4015由與第一電極層4030相同的導(dǎo)電膜形成，并且，端子電極4016由與晶體管4010、晶體管4011的柵電極層相同的導(dǎo)電膜形成。此外，設(shè)置在第一襯底4001上的像素部4002、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004具有多個(gè)晶體管，在圖7A和7B中例示出像素部4002所包含的晶體管4010、掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004所包含的晶體管4011。在圖7A中，在晶體管4010及晶體管4011上設(shè)置有絕緣膜4020，在圖7B中還設(shè)置有絕緣膜4021。
作為晶體管4010及晶體管4011，可以使用實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管。在本實(shí)施方式中示出使用與實(shí)施方式I所示的晶體管410相同的結(jié)構(gòu)及相同的制造方法形成的晶體管的例子。晶體管4010、4011以與實(shí)施方式I所示的晶體管410相同的結(jié)構(gòu)及制造方法形成。其制造方法如下通過(guò)使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的蝕刻工序形成源電極層及漏電極層，然后進(jìn)行去除氧化物半導(dǎo)體膜表面及其附近的包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)的工序。作為雜質(zhì)去除工序，例如優(yōu)選使用稀氫氟酸處理、使用氧或一氧化二氮的等離子體處理等。由于可以防止氧化物半導(dǎo)體膜表面及其附近被包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)污染，因此可以使晶體管4010、4011的氧化物半導(dǎo)體膜表面的鹵素元素濃度為5X1018atomS/Cm3以下(優(yōu)選為I X 1018atoms/cm3以下)。因此，作為圖5A至5C及圖7A和7B所示的本實(shí)施方式的使用氧化物半導(dǎo)體膜且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管4010、4011的半導(dǎo)體裝置，可以提供可靠性高的晶體管。另外，可以高成品率地制造可靠性高的半導(dǎo)體裝置，由此可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)化。此外，還可以在與驅(qū)動(dòng)電路用晶體管4011的氧化物半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域重疊的位置再設(shè)置導(dǎo)電層。通過(guò)將導(dǎo)電層設(shè)置在與氧化物半導(dǎo)體膜的溝道形成區(qū)域重疊的位置，可以進(jìn)一步降低偏壓溫度試驗(yàn)(BT試驗(yàn))前后的晶體管4011的閾值電壓的變化量。此夕卜，導(dǎo)電層的電位既可以與晶體管4011的柵電極層的電位相同，又可以不同，并且，該導(dǎo)電層還可以用作第二柵電極層。此外，導(dǎo)電層的電位也可以為GND、0V或者也可以為浮動(dòng)狀態(tài)。此外，該導(dǎo)電層還具有遮蔽外部的電場(chǎng)的功能，即不使外部的電場(chǎng)作用到內(nèi)部(包括晶體管的電路部)的功能(尤其是，遮蔽靜電的靜電遮蔽功能)。利用導(dǎo)電層的遮蔽功能，可以防止由于靜電等外部的電場(chǎng)的影響而使晶體管的電特性變動(dòng)。設(shè)置在像素部40 02中的晶體管4010電連接到顯示元件，而構(gòu)成顯示面板。顯示元件只要能夠進(jìn)行顯示就沒(méi)有特別的限制，而可以使用各種各樣的顯示元件。圖7A示出作為顯示元件使用液晶元件的液晶顯示裝置的例子。在圖7A中，作為顯示元件的液晶元件4013包含第一電極層4030、第二電極層4031以及液晶層4008。另外，以?shī)A持液晶層4008的方式設(shè)置有用作取向膜的絕緣膜4032、4033。第二電極層4031設(shè)置在第二襯底4006 —側(cè),第一電極層4030和第二電極層4031夾著液晶層4008而層疊。此外，間隔物4035是通過(guò)對(duì)絕緣膜選擇性地進(jìn)行蝕刻而獲得的柱狀間隔物，并且它是為控制液晶層4008的膜厚(液晶盒間隙(cellgap))而設(shè)置的。另外，也可以使用球狀間隔物。當(dāng)作為顯示元件使用液晶元件時(shí)，可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。上述液晶材料(液晶組成物)根據(jù)條件而呈現(xiàn)膽留相、近晶相、立方相、手性向列相、各向同性相等。另外，也可以將不使用取向膜的呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶組成物用于液晶層4008。在此情況下，液晶層4008與第一電極層4030及第二電極層4031接觸。藍(lán)相是液晶相的一種，是指當(dāng)使膽留相液晶的溫度上升時(shí)從膽留相轉(zhuǎn)變到各向同性相之前出現(xiàn)的相。藍(lán)相可以使用混合液晶及手性試劑的液晶組成物呈現(xiàn)。此外，為了擴(kuò)大呈現(xiàn)藍(lán)相的溫度范圍，對(duì)呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶組成物添加聚合性單體及聚合引發(fā)劑等，進(jìn)行高分子穩(wěn)定化的處理來(lái)可以形成液晶層。由于呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶組成物的響應(yīng)時(shí)間短，并且其具有光學(xué)各向同性，所以不需要取向處理，且視角依賴性小。另外，由于不需要設(shè)置取向膜而不需要摩擦處理，因此可以防止由于摩擦處理而引起的靜電破壞，并可以降低制造工序中的液晶顯示裝置的不良、破損。從而，可以提高液晶顯示裝置的生產(chǎn)率。在使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管中，晶體管的電特性因靜電的影響而有可能顯著地變動(dòng)而越出設(shè)計(jì)范圍。因此，將呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶組成物用于具有使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的液晶顯示裝置是更有效的。此外，液晶材料的固有電阻為I XlO9 Ω · cm以上，優(yōu)選為I XlO11 Ω .cm以上，更優(yōu)選為1Χ1012Ω另外，本說(shuō)明書(shū)中的固有電阻的值為以20°C測(cè)量的值?？紤]到配置在像素部中的晶體管的漏電流等而以能夠在指定期間中保持電荷的方式設(shè)定設(shè)置在液晶顯示裝置中的存儲(chǔ)電容器的大小?？梢钥紤]到晶體管的截止電流等設(shè)定存儲(chǔ)電容器的大小。通過(guò)使用具有本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管，設(shè)置具有各像素中的液晶電容的1/3以下，優(yōu)選為1/5以下的電容大小的存儲(chǔ)電容器，就足夠了。使用本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管可以抑制截止?fàn)顟B(tài)下的電流值(截止電流值)。因此，可以延長(zhǎng)圖像信號(hào)等電信號(hào)的保持時(shí)間，在開(kāi)啟電源的狀態(tài)下也可以延長(zhǎng)寫(xiě)入間隔。因此，可以降低刷新工作的頻度，所以可以達(dá)到抑制耗電量的效果。此外，使用本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管可以得到比較高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，所以能夠進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)。例如，通過(guò)將這種能夠進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)的晶體管用于液晶顯示裝置，可以在同一襯底上形成像素部中的開(kāi)關(guān)晶體管及驅(qū)動(dòng)電路部中的驅(qū)動(dòng)晶體管。也就是說(shuō)，因?yàn)樽鳛轵?qū)動(dòng)電路不需要另行使用由硅片等形成的半導(dǎo)體裝置，所以可以縮減半導(dǎo)體裝置的部件數(shù)。另外，在像素部中也通過(guò)使用能夠進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)的晶體管，可以提供高質(zhì)量的圖像。
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液晶顯示裝置可以采用TN(Twisted Nematic,扭曲向列)模式、IPS (In-Plane-Switching,平面內(nèi)轉(zhuǎn)換)模式、FFS (Fringe FieldSwitching,邊緣電場(chǎng)轉(zhuǎn)換)模式、ASM(Axially Symmetric alignedMicro-cell,軸對(duì)稱排列微單兀)模式、OCB (Opt ical CompensatedBirefringence,光學(xué)補(bǔ)償彎曲)模式、FLC (FerroelectricLiquidCrystal,鐵電性液晶)模式、AFLC(Anti Ferroelectric LiquidCrystal,反鐵電性液晶)1吳式等。此外，也可以使用常黑型液晶顯示裝置，例如采用垂直配向(VA)模式的透過(guò)型液晶顯示裝置。作為垂直配向模式，可以列舉幾個(gè)例子，例如可以使用MVA(Mult1-DomainVertical Alignment,多象限垂直取向)模式、PVA(Patterned Vertical Alignment,垂直取向構(gòu)型)模式、ASV(Advanced Super View,高級(jí)超視覺(jué))模式等。另外,也可以將本實(shí)施方式應(yīng)用于VA型液晶顯示裝置。VA型液晶顯示裝置是控制液晶顯示面板的液晶分子的排列的方式之一。VA型液晶顯示裝置是在不被施加電壓時(shí)液晶分子朝向垂直于面板的方向的方式。此外，也可以使用被稱為多疇化或多疇設(shè)計(jì)的方法，即將像素(pixel)分成幾個(gè)區(qū)域(子像素)且使分子分別倒向不同方向的方法。此外，在顯示裝置中，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置黑矩陣(遮光層)、偏振構(gòu)件、相位差構(gòu)件、抗反射構(gòu)件等的光學(xué)構(gòu)件(光學(xué)襯底)等。例如，也可以使用利用偏振襯底以及相位差襯底的圓偏振。此外，作為光源，也可以使用背光燈、側(cè)光燈等。此外，作為像素部中的顯示方式，可以采用逐行掃描方式或隔行掃描方式等。此夕卜，作為當(dāng)進(jìn)行彩色顯示時(shí)在像素中控制的顏色因素，不局限于RGB(R表示紅色，G表示綠色，B表示藍(lán)色)這三種顏色。例如，也可以采用RGBW(W表示白色)或?qū)GB追加黃色(yellow)、青色(cyan)、品紅色(magenta)等中的一種以上的顏色。另外，也可以按每個(gè)顏色因素的點(diǎn)使其顯示區(qū)的大小不同。但是，所公開(kāi)的發(fā)明不局限于彩色顯示的顯示裝置，而也可以應(yīng)用于單色顯示的顯示裝置。此外，作為顯示裝置所包含的顯示元件，可以應(yīng)用利用電致發(fā)光的發(fā)光元件。利用電致發(fā)光的發(fā)光元件根據(jù)發(fā)光材料是有機(jī)化合物還是無(wú)機(jī)化合物被區(qū)分，一般地，前者被稱為有機(jī)EL元件，而后者被稱為無(wú)機(jī)EL元件。在有機(jī)EL元件中，通過(guò)對(duì)發(fā)光元件施加電壓，電子及空穴分別從一對(duì)電極注入到包含發(fā)光性的有機(jī)化合物的層，以使電流流過(guò)。并且，通過(guò)這些載流子(電子及空穴)重新結(jié)合，發(fā)光性的有機(jī)化合物形成激發(fā)態(tài)，當(dāng)從該激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)發(fā)光。由于這種機(jī)理，這種發(fā)光元件被稱為電流激發(fā)型發(fā)光元件。在本實(shí)施方式中，示出作為發(fā)光元件使用有機(jī)EL元件的例子。無(wú)機(jī)EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)而分類為分散型無(wú)機(jī)EL元件和薄膜型無(wú)機(jī)EL元件。分散型無(wú)機(jī)EL元件具有發(fā)光層，其中發(fā)光材料的粒子分散在粘合劑中，并且其發(fā)光機(jī)理是利用施主能級(jí)和受主能級(jí)的施主-受主重新結(jié)合型發(fā)光。薄膜型無(wú)機(jī)EL元件具有一種結(jié)構(gòu)，其中，發(fā)光層夾在介電層之間，并且由電極夾持該夾著發(fā)光層的介電層，其發(fā)光機(jī)理是利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的定域型發(fā)光(localizedtype light emission)。另外，這里作為發(fā)光元件使用有機(jī)EL元件進(jìn)行說(shuō)明。為了取出發(fā)光，使發(fā)光元件的一對(duì)電極中的至少一個(gè)具有透光性即可。并且，在襯底上形成晶體管及發(fā)光元件。發(fā)光元件可以采用下述結(jié)構(gòu)中的任何一個(gè)從與襯底相反一側(cè)的表面取出發(fā)光的頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)；從襯底一側(cè)的表面取出發(fā)光的底部發(fā)射結(jié)構(gòu)；以及從襯底一側(cè)的表面及與襯底相反一側(cè)的表面取出發(fā)光的雙面發(fā)射結(jié)構(gòu)。圖6A、6B及圖7B 示出作為顯示元件使用發(fā)光元件的發(fā)光裝置的例子。圖6A是發(fā)光裝置的平面圖，圖6B是沿著圖6A中的鎖鏈線V1_W1、V2_W2及V3-W3切斷的截面。另外，在圖6A的平面圖中，未圖示電致發(fā)光層542及第二電極層543。圖6A和6B所示的發(fā)光裝置在襯底500上具有晶體管510、電容元件520及布線層交叉部530，其中晶體管510與發(fā)光元件540電連接。另外，圖6A和6B示出經(jīng)過(guò)襯底500提出發(fā)光元件540所發(fā)射的光的下面發(fā)射型結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置。作為晶體管510，可以使用實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管。在本實(shí)施方式中示出使用與實(shí)施方式I所示的晶體管410相同的結(jié)構(gòu)及相同的制造方法形成的晶體管的例子。晶體管510包含柵電極層511a、511b、柵極絕緣膜502、氧化物半導(dǎo)體膜512以及用作源電極層或漏電極層的導(dǎo)電層513a、513b。作為以與實(shí)施方式I所示的晶體管410相同的結(jié)構(gòu)及制造方法形成的晶體管510，通過(guò)使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的蝕刻工序形成用作源電極層或漏電極層的導(dǎo)電層513a、513b之后，進(jìn)行去除氧化物半導(dǎo)體膜表面及其附近的包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)的工序。作為雜質(zhì)去除工序，例如優(yōu)選使用稀氫氟酸處理、使用氧或一氧化二氮的等離子體處理
坐寸ο
由于可以防止氧化物半導(dǎo)體膜表面及其附近被包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)污染，因此可以使晶體管510的氧化物半導(dǎo)體膜表面的鹵素元素濃度為5X1018atomS/Cm3以下(優(yōu)選為 I X 1018atoms/cm3 以下)。因此，作為圖6A和6B所示的本實(shí)施方式的使用氧化物半導(dǎo)體膜512且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管510的半導(dǎo)體裝置，可以提供可靠性高的半導(dǎo)體裝置。另外，可以高成品率地制造可靠性高的半導(dǎo)體裝置，由此可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)化。電容元件520包含導(dǎo)電層521a、521b、柵極絕緣膜502、氧化物半導(dǎo)體膜522及導(dǎo)電層523，其中由導(dǎo)電層521a、521b及導(dǎo)電層523夾持柵極絕緣膜502及氧化物半導(dǎo)體膜522。布線層交叉部530是柵電極層511a、511b與導(dǎo)電層533的交叉部,柵電極層511a、511b與導(dǎo)電層533隔著柵極絕緣膜502交叉。在本實(shí)施方式中，作為柵電極層511a及導(dǎo)電層521a使用30nm厚的鈦膜，作為柵電極層511b及導(dǎo)電層521b使用200nm厚的銅薄膜。由此，柵電極層為鈦膜與銅薄膜的疊
層結(jié)構(gòu)。氧化物半導(dǎo)體膜512、522使用25nm厚的IGZO膜。在晶體管510、電容元件520及布線層交叉部530上形成有層間絕緣膜504，并且在層間絕緣膜504上的與發(fā)光元件540重疊的區(qū)域中設(shè)置有濾色片層505。在層間絕緣膜504及濾色片層505上設(shè)置有用作平坦化絕緣膜的絕緣膜506。在絕緣膜506上設(shè)置有包含依次疊層第一電極層541、電致發(fā)光層542及第二電極層543的疊層結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件540。在到達(dá)導(dǎo)電層513a的形成在絕緣膜506及層間絕緣膜504中的開(kāi)口中第一電極層541與導(dǎo)電層513a接觸，由此實(shí)現(xiàn)發(fā)光元件540與晶體管510的電連接。另外，以覆蓋第 一電極層541的一部分及該開(kāi)口的方式設(shè)置有分隔壁507。層間絕緣膜504可以使用利用等離子體CVD法形成的200nm以上且600nm以下厚的氧氮化硅膜。另外，絕緣膜506可以使用1500nm厚的光敏丙烯酸樹(shù)脂膜，分隔壁507可以使用1500nm厚的光敏聚酰亞胺膜。作為濾色片層505，例如可以使用彩色的透光樹(shù)脂。作為彩色的透光樹(shù)脂，可以使用感光或非感光有機(jī)樹(shù)脂。優(yōu)選使用感光有機(jī)樹(shù)脂層，因?yàn)榭梢钥s減抗蝕劑掩模的數(shù)量來(lái)
簡(jiǎn)化工序。彩色是指除了黑、灰、白等的無(wú)彩色之外的顏色，濾色片層使用只透過(guò)被著色的彩色光的材料來(lái)形成。至于彩色，可以使用紅色、綠色、藍(lán)色等。另外，還可以使用青色(cyan)、品紅色(magenta)、黃色(yellow)等。只透過(guò)被著色的彩色光意味著濾色片層中的透過(guò)光在彩色光的波長(zhǎng)中具有峰值。濾色層片考慮所包含的著色材料的濃度與光的透過(guò)率的關(guān)系以適當(dāng)?shù)乜刂谱钸m合的膜厚度即可。例如，可以濾色片層505的膜厚度為1500nm以上且2000nm 以下。在圖7B所示的發(fā)光元件中，作為顯示元件的發(fā)光元件4513電連接到設(shè)置在像素部4002中的晶體管4010。另外，發(fā)光元件4513的結(jié)構(gòu)是第一電極層4030、場(chǎng)致發(fā)光層4511、第二電極層4031的疊層結(jié)構(gòu)，但是，不局限于所示結(jié)構(gòu)。根據(jù)從發(fā)光元件4513取出的光的方向等，可以適當(dāng)?shù)馗淖儼l(fā)光元件4513的結(jié)構(gòu)。分隔壁4510、507使用有機(jī)絕緣材料或無(wú)機(jī)絕緣材料形成。尤其是，優(yōu)選使用感光樹(shù)脂材料，在第一電極層4030、541上形成開(kāi)口部，并且將該開(kāi)口部的側(cè)壁形成為具有連續(xù)曲率的傾斜面。場(chǎng)致發(fā)光層4511、542可以使用一個(gè)層構(gòu)成，也可以使用多個(gè)層的疊層構(gòu)成。為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發(fā)光元件4513及發(fā)光元件540中，也可以在第二電極層4031、543及分隔壁4510、507上形成保護(hù)膜。作為保護(hù)膜，可以形成氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC膜等。另外，為了防止氧、氫、水分、二氧化碳等侵入到發(fā)光元件4513、540中，也可以通過(guò)蒸鍍法形成覆蓋發(fā)光元件4513、540的包含有機(jī)化合物的層。此外，在由第一襯底4001、第二襯底4006以及密封劑4005密封的空間中設(shè)置有填充材料4514并被密封。如此，為了不暴露于外部氣體，優(yōu)選使用氣密性高且脫氣少的保護(hù)薄膜(粘合薄膜、紫外線固·化樹(shù)脂薄膜等)、覆蓋材料進(jìn)行封裝(封入)。作為填充材料4514，除了氮或氬等惰性氣體以外，也可以使用紫外線固化樹(shù)脂或熱固化樹(shù)脂，例如可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)或EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)。例如，作為填充材料使用氮，即可。另外，如果需要，則也可以在發(fā)光元件的射出表面上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置諸如偏振片或者圓偏振片(包括橢圓偏振片)、相位差板(λ /4板，λ /2板)、濾色片等的光學(xué)薄膜。此外，也可以在偏振片或者圓偏振片上設(shè)置防反射膜。例如，可以進(jìn)行抗眩光處理，該處理是利用表面的凹凸來(lái)擴(kuò)散反射光而可以降低眩光的處理。此外，作為顯示裝置，也可以提供驅(qū)動(dòng)電子墨水的電子紙。電子紙也稱為電泳顯示裝置(電泳顯示器)，并具有如下優(yōu)點(diǎn)與紙同樣的易讀性；其耗電量比其他顯示裝置的耗電量低；形狀薄且輕。電泳顯示裝置可以采用各種各樣的形式。電泳顯示裝置是如下裝置，即在溶劑或溶質(zhì)中分散有包含具有正電荷的第一粒子和具有負(fù)電荷的第二粒子的多個(gè)微囊，并且通過(guò)對(duì)微囊施加電場(chǎng)使微囊中的粒子向相互相反的方向移動(dòng)，以僅顯示集中在一方的粒子的顏色。另外，第一粒子或第二粒子包含染料，當(dāng)沒(méi)有電場(chǎng)時(shí)不移動(dòng)。此外，第一粒子的顏色和第二粒子的顏色不同(該顏色包括無(wú)色)。這樣，電泳顯示裝置是利用介電常數(shù)高的物質(zhì)移動(dòng)到高電場(chǎng)區(qū)域，即所謂的介電泳效應(yīng)(dielectrophoretic effect)的顯不器。分散有上述微囊的溶劑被稱為電子墨水，并且該電子墨水可以印刷到玻璃、塑料、布、紙等的表面上。另外，還可以通過(guò)使用濾色片、具有色素的粒子來(lái)進(jìn)行彩色顯示。此外，微囊中的第一粒子及第二粒子可以使用選自導(dǎo)電材料、絕緣材料、半導(dǎo)體材料、磁性材料、液晶材料、鐵電性材料、電致發(fā)光材料、電致變色材料、磁泳材料中的一種材料或這些材料的復(fù)合材料。此外，作為電子紙，也可以應(yīng)用使用旋轉(zhuǎn)球(twisting ball)顯示方式的顯示裝置。旋轉(zhuǎn)球顯示方式是如下方法，即將分別涂為白色和黑色的球形粒子配置在作為用于顯不兀件的電極層的第一電極層與第二電極層之間，使第一電極層與第二電極層之間產(chǎn)生電位差來(lái)控制球形粒子的方向，以進(jìn)行顯示。另外，在圖5A至圖7B中，作為第一襯底4001、襯底500、第二襯底4006，除了玻璃襯底以外，也可以使用柔性的襯底。例如，可以使用具有透光性的塑料襯底等。作為塑料，可以使用FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics,玻璃纖維強(qiáng)化塑料)板、PVF (聚氟乙烯)薄膜、聚酯薄膜或丙烯酸樹(shù)脂薄膜。此外，若不需要透光性，則也可以使用以鋁或不銹鋼等為材料的金屬襯底(金屬薄膜)。例如，也可以使用具有由PVF薄膜或聚酯薄膜夾住鋁箔的結(jié)構(gòu)的薄片。在本實(shí)施方式中，作為絕緣膜4020使用氧化招膜。絕緣膜4020可以利用派射法或等離子體CVD法等形成。在氧化物半導(dǎo)體膜上作為絕緣膜4020設(shè)置的氧化鋁膜具有高遮斷效果(阻擋效果)，即，不使氫、水分等雜質(zhì)以及氧這兩者透過(guò)膜的效果。因此，氧化鋁膜用作保護(hù)膜，而防止在制造工序中及制造之后導(dǎo)致晶體管的特性變動(dòng)的氫、水分等雜質(zhì)混入到氧化物半導(dǎo)體膜，并且防止從氧化物半導(dǎo)體膜釋放氧化物半導(dǎo)體的主要構(gòu)成材料的氧。另外，作為用作平坦化絕緣膜的絕緣膜4021、506，可以使用丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、苯并環(huán)丁烯類樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等具有耐熱性的有機(jī)材料。此外，除了上述有機(jī)材料以外，也可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷類樹(shù)脂、PSG(磷硅玻璃)、BPSG(硼磷硅玻璃)等。另外，也可以通過(guò)層疊多個(gè)由這些材料形成的絕緣膜來(lái)形成絕緣膜。對(duì)絕緣膜4021、506的形成方法沒(méi)有特別的限制，可以根據(jù)其材料利用如濺射法、SOG法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴噴射法(噴墨法等)、印刷法(絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)等的方法以及如刮刀、輥涂機(jī)、幕式涂布機(jī)、刮刀式涂布機(jī)等的器具來(lái)形成絕緣膜4021、506。顯示裝置通過(guò)使來(lái)自光源或顯示元件的光透過(guò)來(lái)進(jìn)行顯示。因此，設(shè)置在光透過(guò)的像素部中的襯底、絕緣膜、導(dǎo)電膜等薄膜全都對(duì)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)區(qū)域的光具有透光性。

關(guān)于對(duì)顯示元件施加電壓的第一電極層及第二電極層(也稱為像素電極層、公共電極層、對(duì)置電極層等)，可以根據(jù)取出光的方向、設(shè)置電極層的地方以及電極層的圖案結(jié)構(gòu)選擇透光性或反射性。作為第一電極層4030、541及第二電極層4031、543，可以使用含有氧化鎢的銦氧化物、含有氧化鎢的銦鋅氧化物、含有氧化鈦的銦氧化物、含有氧化鈦的銦錫氧化物、銦錫氧化物(以下稱為ΙΤ0)、銦鋅氧化物、添加有氧化硅的銦錫氧化物、石墨烯等具有透光性的導(dǎo)電材料。此外，第一電極層4030、第一電極層541、第二電極層4031及第二電極層543可以使用鎢(W)、鑰(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等金屬、其合金或其金屬氮化物中的一種或多種來(lái)形成。在本實(shí)施方式中，圖6A和6B所示的發(fā)光裝置具有下面發(fā)射型結(jié)構(gòu)，所以第一電極層541具有透光性，而第二電極層543具有反射性。因此，當(dāng)將金屬膜用于第一電極層541時(shí)，優(yōu)選將金屬膜形成得薄，以并使其具有透光性。另外，當(dāng)將具有透光性的導(dǎo)電膜用于第二電極層543時(shí),優(yōu)選將具有反射性的導(dǎo)電膜層疊在其上。此外，第一電極層4030、第一電極層541、第二電極層4031及第二電極層543可以使用包括導(dǎo)電高分子(也稱為導(dǎo)電聚合體)的導(dǎo)電組成物來(lái)形成。作為導(dǎo)電高分子，可以使用所謂的H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、或者由苯胺、吡咯和噻吩中的兩種以上構(gòu)成的共聚物或其衍生物
坐寸O此外，由于晶體管容易因靜電等而損壞，所以優(yōu)選設(shè)置用來(lái)保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)電路。保護(hù)電路優(yōu)選使用非線性元件構(gòu)成。如上所述，通過(guò)應(yīng)用實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管，可以提供具有各種各樣的功能的半導(dǎo)體裝置。本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等可以與其他的實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式4通過(guò)使用實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管，可以制造具有讀取對(duì)象物的信息的圖像傳感器功能的半導(dǎo)體裝置。圖8A示出具有圖像傳感器功能的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子。圖8A是光電傳感器的等效電路，而圖8B是示出光電傳感器的一部分的截面圖。光電二極管602的一個(gè)電極電連接到光電二極管復(fù)位信號(hào)線658,而光電二極管602的另一個(gè)電極電連接到晶體管640的柵極。晶體管640的源極和漏極中的一個(gè)電連接到光電傳感器參考信號(hào)線672，而晶體管640的源極和漏極中的另一個(gè)電連接到晶體管656的源極和漏極中的一個(gè)。晶體管656的柵極電連接到柵極信號(hào)線659，晶體管656的源極和漏極中的另一個(gè)電連接到光電傳感器輸 出信號(hào)線671。注意，在本說(shuō)明書(shū)的電路圖中，為了使使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管一目了然，將使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的符號(hào)表示為“OS”。在圖8A中，晶體管640和晶體管656可以應(yīng)用實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?所示的晶體管，是使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管。在本實(shí)施方式中示出使用與實(shí)施方式I所示的晶體管410同樣的結(jié)構(gòu)及同樣的制造方法形成的晶體管的例子。圖8B是示出光電傳感器中的光電二極管602和晶體管640的截面圖，其中在具有絕緣表面的襯底601 (TFT襯底)上設(shè)置有用作傳感器的光電二極管602和晶體管640。在光電二極管602和晶體管640上使用粘合層608設(shè)置有襯底613。在晶體管640上設(shè)置有絕緣膜631、層間絕緣膜633以及層間絕緣膜634。光電二極管602設(shè)置在層間絕緣膜633上，并且光電二極管602具有如下結(jié)構(gòu)在形成于層間絕緣膜633上的電極層641a、641b與設(shè)置在層間絕緣膜634上的電極層642之間從層間絕緣膜633 —側(cè)依次層疊有第一半導(dǎo)體膜606a、第二半導(dǎo)體膜606b及第三半導(dǎo)體膜606c。電極層641b與形成在層間絕緣膜634中的導(dǎo)電層643電連接，并且電極層642通過(guò)電極層641a與導(dǎo)電層645電連接。導(dǎo)電層645與晶體管640的柵電極層電連接,并且光電二極管602與晶體管640電連接。在此，例示出一種pin型光電二極管，其中層疊用作第一半導(dǎo)體膜606a的具有p型導(dǎo)電型的半導(dǎo)體膜、用作第二半導(dǎo)體膜606b的高電阻的半導(dǎo)體膜(I型半導(dǎo)體膜)、用作第三半導(dǎo)體膜606c的具有η型導(dǎo)電型的半導(dǎo)體膜。第一半導(dǎo)體膜606a是p型半導(dǎo)體膜，而可以由包含賦予P型的雜質(zhì)元素的非晶硅膜形成。使用包含屬于周期表中的第13族的雜質(zhì)元素(例如，硼(B))的半導(dǎo)體材料氣體通過(guò)等離子體CVD法來(lái)形成第一半導(dǎo)體膜606a。作為半導(dǎo)體材料氣體，可以使用硅烷(SiH4)。另外，可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。另外，也可以使用如下方法在形成不包含雜質(zhì)元素的非晶硅膜之后，使用擴(kuò)散法或離子注入法將雜質(zhì)元素引入到該非晶硅膜。優(yōu)選在使用離子注入法等引入雜質(zhì)元素之后進(jìn)行加熱等來(lái)使雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散。在此情況下，作為形成非晶硅膜的方法，可以使用LPCVD法、氣相生長(zhǎng)法或?yàn)R射法等。優(yōu)選將第一半導(dǎo)體膜606a的厚度設(shè)定為IOnm以上且50nm以下。第二半導(dǎo)體膜606b是I型半導(dǎo)體膜(本征半導(dǎo)體膜)，而可以由非晶硅膜形成。為了形成第二半導(dǎo)體膜606b，通過(guò)等離子體CVD法使用半導(dǎo)體材料氣體來(lái)形成非晶硅膜。作為半導(dǎo)體材料氣體，可以使用硅烷(SiH4)。或者，也可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiF4等。也可以通過(guò)LPCVD法、氣相生長(zhǎng)法、濺射法等形成第二半導(dǎo)體膜606b。優(yōu)選將第二半導(dǎo)體膜606b的厚度設(shè)定為200nm以上且IOOOnm以下。第三半導(dǎo)體膜606c是η型半導(dǎo)體膜，而可以由包含賦予η型的雜質(zhì)元素的非晶硅膜形成。使用包含屬于周期表中的第15族的雜質(zhì)元素(例如，磷(P))的半導(dǎo)體材料氣體通過(guò)等離子體CVD法形成第三半導(dǎo)體膜606c。作為半導(dǎo)體材料氣體，可以使用硅烷(SiH4)?；蛘撸部梢允褂肧i2H6、SiH2Cl2, SiHCl3、SiCl4或SiF4等。另外，也可以使用如下方法在形成不包含雜質(zhì)元素的非晶硅膜之后，使用擴(kuò)散法或離子注入法將雜質(zhì)元素引入到該非晶硅膜。優(yōu)選在使用離子注入法等引入雜質(zhì)元素之后進(jìn)行加熱等來(lái)使雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散。在此情況下，作為形成非晶硅膜的方法，可以使用LPCVD法、氣相生長(zhǎng)法或?yàn)R射法等。優(yōu)選將第三半導(dǎo)體膜606c的厚度設(shè)定為20nm以上且200nm以下。此外,第一半導(dǎo)體膜606a、第二半導(dǎo)體膜606b以及第三半導(dǎo)體膜606c也可以不使用非晶半導(dǎo)體形成，而使用多晶半導(dǎo)體或微晶半導(dǎo)體(Semi Amorphous Semiconductor,SAS)形成。

此外，由于光電效應(yīng)生成的空穴的遷移率低于電子的遷移率，因此當(dāng)P型半導(dǎo)體膜一側(cè)的表面用作光接收面時(shí)，Pin型光電二極管具有良好的特性。這里示出將光電二極管602從形成有pin型光電二極管的襯底601的面接收的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的例子。此外，來(lái)自其導(dǎo)電型與用作光接收面的半導(dǎo)體膜一側(cè)相反的半導(dǎo)體膜一側(cè)的光是干擾光，因此，電極層優(yōu)選使用具有遮光性的導(dǎo)電膜。另外，也可以將η型半導(dǎo)體膜一側(cè)的表面用作光接收面。通過(guò)使用絕緣材料且根據(jù)材料使用濺射法、等離子體CVD法、SOG法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴噴射法(噴墨法等)、印刷法(絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)等，來(lái)可以形成絕緣膜631、層間絕緣膜633、層間絕緣膜634。作為絕緣膜631，可以使用無(wú)機(jī)絕緣材料，諸如氧化硅層、氧氮化硅層、氧化鋁層、氧氮化鋁層等氧化物絕緣膜、氮化硅層、氮氧化硅層、氮化鋁層、氮氧化鋁層等氮化物絕緣膜的單層或疊層。在本實(shí)施方式中，作為絕緣膜631使用氧化鋁膜。絕緣膜631可以通過(guò)濺射法或等離子體CVD法形成。在氧化物半導(dǎo)體膜上作為絕緣膜631設(shè)置的氧化鋁膜具有高遮斷效果(阻擋效果)，即不使氫、水分等雜質(zhì)及氧的雙方透過(guò)膜的效果。因此，氧化鋁膜用作保護(hù)膜，而防止在制造工序中及制造之后導(dǎo)致晶體管的特性變動(dòng)的氫、水分等雜質(zhì)混入到氧化物半導(dǎo)體膜，并且防止從氧化物半導(dǎo)體膜釋放氧化物半導(dǎo)體的主要構(gòu)成材料的氧。作為層間絕緣膜633、634，優(yōu)選采用用作減少表面凹凸的平坦化絕緣膜的絕緣膜。作為層間絕緣膜633、634，例如可以使用聚酰亞胺、丙烯酸樹(shù)脂、苯并環(huán)丁烯樹(shù)脂、聚酰胺或環(huán)氧樹(shù)脂等具有耐熱性的有機(jī)絕緣材料。除了上述有機(jī)絕緣材料之外，也可以使用低介電常數(shù)材料(low-k材料)、硅氧烷類樹(shù)脂、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)等的單層或置層。通過(guò)檢測(cè)入射到光電二極管602的光622，可以讀取檢測(cè)對(duì)象的信息。另外，在讀取檢測(cè)對(duì)象的信息時(shí)，可以使用背光燈等的光源。作為以與實(shí)施方式I所示的晶體管410相同的結(jié)構(gòu)及制造方法形成的晶體管640，通過(guò)使用包含鹵素元素的蝕刻氣體的蝕刻工序形成源電極層及漏電極層之后，進(jìn)行去除氧化物半導(dǎo)體膜表面及其附近的包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)的工序。作為雜質(zhì)去除工序,例如優(yōu)選使用稀氫氟酸處理、使用氧或一氧化二氮的等離子體處理等。由于可以防止氧化物半導(dǎo)體膜表面及其附近被包含于蝕刻氣體中的雜質(zhì)污染，因此可以使晶體管640的氧化物半導(dǎo)體膜表面的鹵素元素的雜質(zhì)濃度為5X 1018atomS/Cm3以下(優(yōu)選為I X 1018atoms/cm3以下)。因此，可以提供使用本實(shí)施方式的氧化物半導(dǎo)體膜且具有穩(wěn)定的電特性的晶體管640的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。另外，可以高成品率地制造可靠性高的半導(dǎo)體裝置，由此可以實(shí)現(xiàn)聞生廣化。本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等可以與其他的實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。

實(shí)施方式5可以將本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于多種電子設(shè)備(包括游戲機(jī))。作為電子設(shè)備，可以舉出電視裝置(也稱為電視或電視接收機(jī))、用于計(jì)算機(jī)等的顯示器、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相框、移動(dòng)電話機(jī)、便攜式游戲機(jī)、移動(dòng)信息終端、聲音再現(xiàn)裝置、游戲機(jī)(彈子機(jī)、投幣機(jī)等)框體游戲機(jī)等。圖9A至9C示出這些電子設(shè)備的具體例子。 圖9A示出具有顯示部的桌子9000。在桌子9000中，框體9001組裝有顯示部9003，利用顯示部9003可以顯示圖像。另外，在此示出利用四個(gè)腿部9002支撐框體9001的結(jié)構(gòu)。另外，框體9001具有用來(lái)供應(yīng)電力的電源供應(yīng)線9005。實(shí)施方式I至實(shí)施方式4中的任一所示的半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于顯示部9003，由此可以對(duì)電子設(shè)備賦予高可靠性。顯示部9003具有觸屏輸入功能。當(dāng)用指頭等接觸顯示于桌子9000的顯示部9003中的顯示按鈕9004時(shí)，可以進(jìn)行屏面操作或信息輸入。并且當(dāng)使桌子具有能夠與其他家電產(chǎn)品進(jìn)行通訊的功能或能夠控制其他家電產(chǎn)品的功能，可以將桌子用作通過(guò)屏面操作控制其他家電產(chǎn)品的控制裝置。例如，通過(guò)使用實(shí)施方式4所示的具有圖像傳感器功能的半導(dǎo)體裝置，可以使顯示部9003具有觸屏輸入功能。另外，利用設(shè)置于框體9001的鉸鏈也可以將顯示部9003的屏面以垂直于地板的方式立起來(lái)，從而也可以將桌子用作電視裝置。雖然如果在小房間里設(shè)置大屏面的電視裝置則自由使用的空間變小，然而，如果在桌子內(nèi)安裝有顯示部則可以有效地利用房間的空間。圖9B示出電視裝置9100的一個(gè)例子。在電視裝置9100中，框體9101組裝有顯示部9103。利用顯示部9103可以顯示圖像。此外，在此示出利用支架9105支撐框體9101的結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)利用框體9101所具備的操作開(kāi)關(guān)、另外提供的遙控操作機(jī)9110進(jìn)行電視裝置9100的操作。通過(guò)利用遙控操作機(jī)9110所具備的操作鍵9109，可以進(jìn)行頻道及音量的操作，并可以對(duì)在顯示部9103上顯示的映像進(jìn)行操作。此外，也可以采用在遙控操作機(jī)9110中設(shè)置顯示從該遙控操作機(jī)9110輸出的信息的顯示部9107的結(jié)構(gòu)。圖9B所示的電視裝置9100具備接收機(jī)及調(diào)制解調(diào)器等。電視裝置9100可以利用接收機(jī)接收一般的電視廣播。再者，電視裝置通過(guò)調(diào)制解調(diào)器連接到有線或無(wú)線方式的通信網(wǎng)絡(luò)，也可以進(jìn)行單向(從發(fā)送者到接收者)或雙向(在發(fā)送者和接收者之間或在接收者之間等)的信息通信。實(shí)施方式I至實(shí)施方 式4中的任一所示的半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于顯示部9103、9107，由此可以對(duì)電視裝置及遙控操作機(jī)賦予高可靠性。圖9C示出計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)包含主體9201、框體9202、顯示部9203、鍵盤(pán)9204、夕卜部連接端口 9205、定位裝置9206等。實(shí)施方式I至實(shí)施方式4中的任一個(gè)所示的半導(dǎo)體裝置都可以用于顯示部9203，由此可以制造具有高可靠性的計(jì)算機(jī)。圖1OA和IOB是能夠進(jìn)行折疊的平板終端。圖1OA示出打開(kāi)的狀態(tài)。平板終端包含框體9630、顯示部9631a、顯示部9631b、顯示模式切換開(kāi)關(guān)9034、電源開(kāi)關(guān)9035、省電模式切換開(kāi)關(guān)9036、卡子9033以及操作開(kāi)關(guān)9038。實(shí)施方式I至實(shí)施方式4中的任一所示的半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于顯示部9631a及顯示部9631b，由此可以對(duì)平板終端賦予高可靠性。在顯示部9631a中，可以將其一部分用作觸摸屏的區(qū)域9632a，并且可以通過(guò)接觸所顯示的操作鍵9638來(lái)輸入數(shù)據(jù)。此外，作為一個(gè)例子，顯示部9631a的一半只具有顯示的功能，并且另一半具有觸摸屏的功能，但是不局限于該結(jié)構(gòu)。也可以采用顯示部9631a的整個(gè)區(qū)域具有觸摸屏的功能的結(jié)構(gòu)。例如，可以在顯示部9631a的全面顯示鍵盤(pán)來(lái)將其用作觸摸屏，并且將顯示部9631b用作顯示畫(huà)面。此外，在顯示部9631b中，與顯示部9631a同樣也可以將顯示部9631b的一部分用作觸摸屏的區(qū)域9632b。此外，通過(guò)使用指頭或觸屏筆等接觸觸摸屏上的鍵盤(pán)顯示切換按鈕9639的位置上，可以在顯示部9631b上顯示鍵盤(pán)。此外，也可以對(duì)觸摸屏的區(qū)域9632a和觸摸屏的區(qū)域9632b同時(shí)進(jìn)行觸摸輸入。另外，顯示模式切換開(kāi)關(guān)9034能夠進(jìn)行豎屏顯示和橫屏顯示等顯示的方向的切換以及黑白顯示和彩色顯示的切換等。根據(jù)通過(guò)平板終端所內(nèi)置的光傳感器所檢測(cè)的使用時(shí)的外光的光量，省電模式切換開(kāi)關(guān)9036可以使顯示的亮度設(shè)定為最適合的亮度。平板終端除了光傳感器以外還可以內(nèi)置陀螺儀和加速度傳感器等檢測(cè)傾斜度的傳感器等的其他檢測(cè)裝置。此外，圖1OA示出顯示部9631b的顯示面積與顯示部9631a的顯示面積相同的例子，但是不局限于此，一方的尺寸可以與另一方的尺寸不同，其顯示質(zhì)量也可以不同。例如，例如可以使用顯示部中的一方能夠進(jìn)行比另一方更高精細(xì)度的顯示的顯示面板。圖1OB示出合上的狀態(tài)，并且平板終端包括框體9630、太陽(yáng)能電池9633、充放電控制電路9634、電池9635以及DCDC轉(zhuǎn)換器9636。此外，在圖1OB中，作為充放電控制電路9634的一個(gè)例子示出具有電池9635和D⑶C轉(zhuǎn)換器9636的結(jié)構(gòu)。此外，平板終端能夠進(jìn)行折疊，因此不使用時(shí)可以合上框體9630。因此，可以保護(hù)顯示部9631a和顯示部9631b，而可以提供一種具有良好的耐久性且從長(zhǎng)期使用的觀點(diǎn)來(lái)看具有良好的可靠性的平板終端。此外，圖10A和10B所示的平板終端還可以具有如下功能顯示各種各樣的信息(靜態(tài)圖像、動(dòng)態(tài)圖像、文字圖像等)；將日歷、日期或時(shí)刻等顯示在顯示部上；對(duì)顯示在顯示部上的信息進(jìn)行操作或編輯的觸摸輸入；通過(guò)各種各樣的軟件(程序)控制處理等。通過(guò)利用安裝在平板終端的表面上的太陽(yáng)能電池9633，可以將電力供應(yīng)到觸摸屏、顯示部或圖像信號(hào)處理部等。另外，可以將太陽(yáng)能電池9633設(shè)置在框體9630的單面或雙面，由此可以高效地對(duì)電池9635進(jìn)行充電。另外，當(dāng)作為電池9635使用鋰離子電池時(shí)，有可以實(shí)現(xiàn)小型化等的優(yōu)點(diǎn)。另外，參照?qǐng)D10C所示的方框圖對(duì)圖10B所示的充放電控制電路9634的結(jié)構(gòu)和工作進(jìn)行說(shuō)明。圖1OC示出太陽(yáng)能電池9633、電池9635、D⑶C轉(zhuǎn)換器9636、轉(zhuǎn)換器9637、開(kāi)關(guān)SWl至SW3以及顯示部9631，電池9635、DCDC轉(zhuǎn)換器9636、轉(zhuǎn)換器9637、開(kāi)關(guān)SWl至SW3對(duì)應(yīng)圖1OB所示的充放電控制電路9634。首先，說(shuō)明在利用外光使太陽(yáng)能電池9633發(fā)電時(shí)的工作的例子。使用D⑶C轉(zhuǎn)換器9636對(duì)太陽(yáng)能電池9633所產(chǎn)生的電力進(jìn)行升壓或降壓以使它成為用來(lái)對(duì)電池9635進(jìn)行充電的電壓。并且，當(dāng)利用來(lái)自太陽(yáng)能電池9633的電力使顯示部9631工作時(shí)使開(kāi)關(guān)SWl導(dǎo)通，并且，利用轉(zhuǎn)換器9637將其升壓或降壓到顯示部9631所需要的電壓。另外，可以采用當(dāng)不進(jìn)行顯示部9631中的顯示時(shí)，使開(kāi)關(guān)SWl截止且使開(kāi)關(guān)SW2導(dǎo)通來(lái)對(duì)電池9635進(jìn)行充電的結(jié)構(gòu)。注意，作為發(fā)電單元的一個(gè)例子示出太陽(yáng)能電池9633，但是不局限于此，也可以使用壓電元件(piezoelectric element)或熱電轉(zhuǎn)換元件(拍耳帖元件(Peltier element))等其他發(fā)電單元進(jìn)行電池9635的充電。例如，也可以使用以無(wú)線(不接觸)的方式能夠收發(fā)電力來(lái)進(jìn)行充電的無(wú)線電力傳輸模塊或組合其他充電方法進(jìn)行充電。本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等可以與其他的實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)或方法等適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施例1在本實(shí)施例中，在氧化物半導(dǎo)體膜上以與其接觸的方式形成金屬膜，然后進(jìn)行干蝕刻去除金屬膜。通過(guò)如下實(shí)驗(yàn)觀察是否進(jìn)行去除干蝕刻時(shí)產(chǎn)生的雜質(zhì)與電阻率的關(guān)系。首先，作為比較例的樣品，利用使用濺射法的成膜裝置在玻璃襯底上形成厚度為95nm的IGZO膜，并測(cè)量其電阻率。其結(jié)果為4. 8 X109 Ω · cm。通過(guò)形成頂面形狀為彎曲形狀的電極(厚度為100nm的鈦膜、厚度為400nm的鋁膜及厚度為100nm的鈦膜的疊層)，并通過(guò)測(cè)量電壓-電流的兩個(gè)端子算出電阻，來(lái)得到IGZO膜的電阻率。在如下成膜條件下形成IGZO膜使用In Ga Zn = 1 1 1 [原子數(shù)比]的氧化物靶材，在氧及氬氣氛下(氧流量比率50% )，壓力為0. 6Pa，AC電源電力為5kW，襯底溫度為170°C。利用濺射法的成膜裝置包括可以使用真空泵等真空排氣單元(低溫泵、渦輪分子泵等)進(jìn)行減壓的濺射處理室；固定被處理襯底的襯底架；支撐濺射靶材的靶材架；對(duì)應(yīng)于由靶材架支撐的濺射靶材的電極；對(duì)上述電極施加用于濺射的AC電壓(或DC電壓)的電力供應(yīng)單元；以及向?yàn)R射處理室內(nèi)供應(yīng)氣體的氣體供應(yīng)單元。另外，在制造樣品時(shí)，盡可能地以不混入雜質(zhì)的方式將濺射處理室內(nèi)設(shè)定為高真空的狀態(tài)，至于水分在露點(diǎn)為-40°C以下，優(yōu)選在露點(diǎn)為-50°C以下的干燥氮?dú)夥罩羞M(jìn)行成膜。另外，作為樣品1，在玻璃襯底上形成厚度為95nm的IGZO膜之后，在第一干蝕刻條件下進(jìn)行180秒的蝕刻之后，將其浸潰于純水中，形成電極，來(lái)測(cè)量電阻率。樣品I的結(jié)果是130Ω -Cm0另外，作為樣品2，在第一干蝕刻條件后，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸潰30秒之后，形成電極測(cè)量電阻率。樣品2的結(jié)果是3.9Χ109Ω .Ci由上述結(jié)果可知由于使用含有鹵素元素的氣體的干蝕刻雜質(zhì)附著或混入IGZO膜而導(dǎo)致IGZO膜的電阻率下降，通過(guò)利用稀氫氟酸進(jìn)行表面處理雜質(zhì)被去除，而使IGZO膜接近進(jìn)行干蝕刻之前的狀態(tài)。另外，作為樣品3，在玻璃襯底上形成厚度為95nm的IGZO膜之后，在第二干蝕刻條件下進(jìn)行180秒的蝕刻之后，將其浸潰于純水中，形成電極，來(lái)測(cè)量電阻率。另外，作為樣品4，在第二干蝕刻條件后，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸潰30秒之后，形成電極測(cè)量電阻率。另外，作為樣品5，在玻璃襯底上形成厚度為95nm的IGZO膜之后，在第三干蝕刻條件下進(jìn)行180秒的蝕刻之后，將其浸潰于純水中，形成電極，來(lái)測(cè)量電阻率。另外，作為樣品6，在第三干蝕刻條件后，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸潰30秒之后，形成電極測(cè)量電阻率。

另外，作為樣品7，在玻璃襯底上形成厚度為95nm的IGZO膜之后，在第四干蝕刻條件下進(jìn)行180秒的蝕刻之后，將其浸潰于純水中，形成電極，來(lái)測(cè)量電阻率。另外，作為樣品8，在第四干蝕刻條件后，以稀氫氟酸(以1/100的比例稀釋的)浸潰30秒之后，形成電極測(cè)量電阻率。表I示出第一干蝕刻條件、第二干蝕刻條件、第三干蝕刻條件及第四干蝕刻條件。另外，作為進(jìn)行干蝕刻的裝置使用ICP (InductivelyCoupled Plasma :電感稱合等離子體)蝕刻裝置。[表I]
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟 在絕緣表面上形成柵電極層； 在所述柵電極層上形成柵極絕緣膜； 隔著所述柵極絕緣膜在所述柵電極層上形成島狀氧化物半導(dǎo)體膜； 在所述柵極絕緣膜及所述島狀氧化物半導(dǎo)體膜上形成導(dǎo)電膜； 通過(guò)使用含有鹵素元素的蝕刻氣體的等離子體處理對(duì)所述導(dǎo)電膜進(jìn)行加工來(lái)形成源電極層和漏電極層；以及 對(duì)所述島狀氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行雜質(zhì)去除處理以去除包含于所述蝕刻氣體中的所述1 '素素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述島狀氧化物半導(dǎo)體膜的經(jīng)過(guò)所述雜質(zhì)去除處理的表面的氯濃度為5X 1018atoms/cm3以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中作為所述雜質(zhì)去除處理進(jìn)行氧等離子體處理或者一氧化二氮等離子體處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中作為所述雜質(zhì)去除處理進(jìn)行使用稀氫氟酸溶液的洗滌處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中作為所述雜質(zhì)去除處理，進(jìn)行氧等離子體處理或一氧化二氮等離子體處理之后進(jìn)行使用稀氫氟酸溶液的洗滌處理。
6.一種半導(dǎo)體裝置，包括 設(shè)置在絕緣表面上的柵電極層； 設(shè)置在所述柵電極層上的柵極絕緣膜； 設(shè)置在所述柵極絕緣膜上的島狀氧化物半導(dǎo)體膜；以及 以與所述島狀氧化物半導(dǎo)體膜接觸的方式設(shè)置的源電極層及漏電極層， 其中，所述源電極層覆蓋所述島狀氧化物半導(dǎo)體膜的溝道寬度方向的端部中的一個(gè)，所述漏電極層覆蓋所述島狀氧化物半導(dǎo)體膜的所述溝道寬度方向的所述端部中的另一個(gè)， 并且，所述島狀氧化物半導(dǎo)體膜的表面的氯濃度為5X 1018atoms/cm3以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中在所述島狀氧化物半導(dǎo)體膜中，與所述源電極層或所述漏電極層重疊的區(qū)域的厚度大于不與所述源電極層及所述漏電極層重疊的區(qū)域的厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可靠性高的半導(dǎo)體裝置以及該半導(dǎo)體裝置的制造方法。本發(fā)明的目的之一是高成品率地制造可靠性高的半導(dǎo)體裝置以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)化。在具有依次層疊有柵電極層、柵極絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體膜并且設(shè)置有與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的源電極層及漏電極層的晶體管的半導(dǎo)體裝置的制造中，通過(guò)蝕刻工序在形成源電極層及漏電極層，然后進(jìn)行去除存在于氧化物半導(dǎo)體膜表面及其附近的因蝕刻工序而產(chǎn)生的雜質(zhì)的工序。
文檔編號(hào)H01L21/336GK103065969SQ20121041164
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者栃林克明, 日向野聰, 山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所