絕緣膜、半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】在包括具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管及在該晶體管上的保護(hù)膜的半導(dǎo)體裝置中，以如下條件下形成包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜作為保護(hù)膜：將安裝在被排氣為真空狀態(tài)的處理室內(nèi)的襯底保持為高于或等于180℃且低于或等于260℃；將原料氣體導(dǎo)入處理室來將處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為高于或等于100Pa且低于或等于250Pa；并且將高于或等于0.17W/cm2且低于或等于0.5W/cm2的高頻功率供應(yīng)給設(shè)置在處理室內(nèi)的電極。
【專利說明】絕緣膜、半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種絕緣膜及具有場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]用于以液晶顯示裝置及發(fā)光顯示裝置為代表的大部分的平板顯示器的晶體管使用設(shè)置在玻璃襯底上的如非晶硅、單晶硅和多晶硅等硅半導(dǎo)體形成。此外，使用該硅半導(dǎo)體形成的晶體管用于集成電路(IC)等。
[0003]近年來，呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬氧化物用于晶體管而代替上述硅半導(dǎo)體的技術(shù)受到矚目。注意，在本說明書中，呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬氧化物稱為氧化物半導(dǎo)體。
[0004]例如，已公開了如下技術(shù)，其中使用氧化鋅或In-Ga-Zn類氧化物作為氧化物半導(dǎo)體來制造晶體管，并該晶體管用作顯示裝置的像素的開關(guān)元件等(參照專利文獻(xiàn)I及2)。
[0005][參考文獻(xiàn)]
[專利文獻(xiàn)]
[專利文獻(xiàn)I]日本專利申請公開2007-123861號公報(bào)；
[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請公開2007-096055號公報(bào)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管中，氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷導(dǎo)致晶體管的電特性的劣化。例如，使用包含氧缺陷的氧化物半導(dǎo)體的晶體管的閾值電壓容易向負(fù)方向變動，并這種晶體管有成為常導(dǎo)通(normally-on)的傾向。這是因?yàn)槠鹨蛴谘趸锇雽?dǎo)體中的氧缺陷產(chǎn)生電荷，并電阻降低的緣故。
[0007]另外，使用包含氧缺陷的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管有如下問題，由于隨時間的變化或光照射的柵偏置溫度(BT:Bias-Temperature)壓力測試，電特性，典型為閾值電壓變動。
[0008]于是，本發(fā)明的一個方式的課題是降低用于半導(dǎo)體裝置中的氧化物半導(dǎo)體中包含的氧缺陷的含量。另外，本發(fā)明的一個方式的其它課題是提高使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置的電特性。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個方式，通過等離子體CVD法形成包含比滿足化學(xué)計(jì)量組成的氧多的氧(即，包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧)的氧化絕緣膜。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方式，在包括具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管及在該晶體管上的保護(hù)膜的半導(dǎo)體裝置中，通過等離子體CVD法形成包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜作為上述保護(hù)膜。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方式，在包括具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管及在該晶體管上的保護(hù)膜的半導(dǎo)體裝置中，安裝在被排氣為真空狀態(tài)的處理室內(nèi)的襯底的溫度保持為高于或等于180°C且低于或等于260°C，原料氣體導(dǎo)入到處理室來處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為高于或等于10Pa且低于或等于250Pa，并且高于或等于0.17ff/cm2且低于或等于0.5ff/cm2的高頻功率供應(yīng)到設(shè)置在處理室內(nèi)的電極的條件下，形成包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜作為上述保護(hù)膜。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方式，在包括具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管及在該晶體管上的保護(hù)膜的半導(dǎo)體裝置中，安裝在被排氣為真空狀態(tài)的處理室內(nèi)的襯底的溫度保持為高于或等于180°C且低于或等于260°C，原料氣體導(dǎo)入到處理室來處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為高于或等于10Pa且低于或等于250Pa，并且高于或等于0.17ff/cm2且低于或等于0.5ff/cm2的高頻功率供應(yīng)到設(shè)置在處理室內(nèi)的電極的條件下，形成包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜作為上述保護(hù)膜；然后，進(jìn)行加熱處理使得包含在保護(hù)膜中的氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜。
[0013]另外，在本發(fā)明的一個方式中，包括具有柵電極、夾著柵極絕緣膜與柵電極的一部分重疊的氧化物半導(dǎo)體膜、以及與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的一對電極的晶體管，并且保護(hù)膜設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜上。該保護(hù)膜是通過電子自旋共振法(electron spin resonance)測定的在g=2.001處的信號的自旋密度低于1.5X1018spins/cm3的氧化絕緣膜。
[0014]另外，一對電極設(shè)置在柵極絕緣膜和氧化物半導(dǎo)體膜之間。或者，一對電極設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜和保護(hù)膜之間。
[0015]另外，本發(fā)明的一個方式是一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括具有氧化物半導(dǎo)體膜、與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的一對電極、在氧化物半導(dǎo)體膜上的柵極絕緣膜、夾著柵極絕緣膜與氧化物半導(dǎo)體膜的一部分重疊的柵電極的晶體管、以及覆蓋柵極絕緣膜及柵電極的保護(hù)膜。該保護(hù)膜是通過電子自旋共振法測定的在g=2.001處的信號的自旋密度低于
1.5 X 1018spins/cm3的氧化絕緣膜。
[0016]在具有氧化物半導(dǎo)體的晶體管中，形成包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜作為形成在晶體管上的保護(hù)膜，并該保護(hù)膜中的氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜，來可以降低包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷量。由此，根據(jù)本發(fā)明的一個方式，可以提供具有優(yōu)異的電特性的半導(dǎo)體裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1A至IC是說明晶體管的一個方式的俯視圖及截面圖。
[0018]圖2A至2D是說明晶體管的制造方法的一個方式的截面圖。
[0019]圖3是說明晶體管的一個方式的截面圖。
[0020]圖4A至4E是說明晶體管的制造方法的一個方式的截面圖。
[0021]圖5A至5C是說明晶體管的一個方式的俯視圖及截面圖。
[0022]圖6A至6D是說明晶體管的制造方法的一個方式的截面圖。
[0023]圖7A和7B是說明晶體管的一個方式的俯視圖及截面圖。
[0024]圖8A和8B是說明晶體管的一個方式的俯視圖及截面圖。
[0025]圖9A至9C是說明晶體管的一個方式的截面圖。
[0026]圖10是說明晶體管的一個方式的截面圖。
[0027]圖1lA和IlB是說明晶體管的一個方式的截面圖。
[0028]圖12是說明晶體管的一個方式的截面圖。
[0029]圖13是說明半導(dǎo)體裝置的一個方式的截面圖。
[0030]圖14A和14B是說明半導(dǎo)體裝置的一個方式的電路圖。
[0031]圖15是說明半導(dǎo)體裝置的一個方式的方框圖。
[0032]圖16是說明半導(dǎo)體裝置的一個方式的方框圖。
[0033]圖17是說明半導(dǎo)體裝置的一個方式的方框圖。
[0034]圖18是示出所制造的樣品的TDS分析結(jié)果的圖。
[0035]圖19A和19B是示出所制造的樣品的氧分子釋放量的圖。
[0036]圖20A和20B是示出所制造的樣品的TDS分析結(jié)果的圖。
[0037]圖21是示出所制造的樣品的功率與每單位面積的自旋數(shù)的關(guān)系的圖。
[0038]圖22是示出所制造的樣品的硅烷流量與每單位面積的自旋數(shù)的關(guān)系的圖。
[0039]圖23是示出所制造的樣品的CPM測定結(jié)果的圖。
[0040]圖24A和24B示出所制造的樣品的電流-電壓特性的初期特性。
[0041]圖25A至2?示出所制造的樣品的電流-電壓特性的初期特性。
[0042]圖26說明用于C-V測定的MOS元件。
[0043]圖27A至27D示出所制造的樣品的C-V測定結(jié)果。
[0044]圖28A至28D示出所制造的樣品的ESR測定結(jié)果。
[0045]圖29示出所制造的樣品的缺陷密度與遲滯量的關(guān)系。

【具體實(shí)施方式】
[0046]下面，將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明不局限于在下文中所說明的內(nèi)容，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實(shí)就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的范圍及其宗旨下可以被變換為各種形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在下面的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。另外，在下面所說明的實(shí)施方式及實(shí)施例中，在不同的附圖中用相同的附圖標(biāo)記或相同的陰影線表示相同部分或具有相同功能的部分，并省略反復(fù)說明。
[0047]注意，在本說明書所說明的每一個附圖中，有時為了明確起見，夸大表示各構(gòu)成要素的大小、膜的厚度、區(qū)域。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式不限定于該尺度。
[0048]另外，在本說明書中的如“第一”、“第二”及“第三”等的詞語是為了避免構(gòu)成要素的混淆而使用的，而這些詞語在數(shù)目方面上的不限制構(gòu)成要素。因此，例如，詞語“第一”可以適當(dāng)?shù)靥鎿Q為詞語“第二”或“第三”等。
[0049]例如，當(dāng)電路工作的電流方向變化時，“源極”及“漏極”的功能有時被互相調(diào)換。
[0050]在本說明書中，在光刻工序之后進(jìn)行蝕刻工序的情況下，去除通過光刻工序形成的掩模。
[0051]實(shí)施方式I
在本實(shí)施方式中，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置、以及該半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0052]圖1A至IC是半導(dǎo)體裝置所具有的晶體管10的俯視圖及截面圖。圖1A是晶體管10的俯視圖，圖1B是沿圖1A的點(diǎn)劃線A-B的截面圖，并且圖1C是沿圖1A的點(diǎn)劃線C-D的截面圖。另外，在圖1A中，為了簡潔起見，沒有示出晶體管10的構(gòu)成要素的一部分(例如，襯底11、基底絕緣膜13、柵極絕緣膜17)、保護(hù)膜23等。
[0053]圖1B及IC所示的晶體管10包括在基底絕緣膜13上的柵電極15、在基底絕緣膜13及柵電極15上的柵極絕緣膜17、夾著柵極絕緣膜17重疊于柵電極15的氧化物半導(dǎo)體膜19、以及與氧化物半導(dǎo)體膜19接觸的一對電極21。另外，設(shè)置有覆蓋柵極絕緣膜17、氧化物半導(dǎo)體膜19及一對電極21的保護(hù)膜23。
[0054]本實(shí)施方式所示的設(shè)置在晶體管10上的保護(hù)膜23是包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜。更優(yōu)選地，保護(hù)膜23包含比氧化物半導(dǎo)體膜19中的氧缺陷多的氧。包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜是通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜。因此，當(dāng)設(shè)置通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜作為保護(hù)膜23時，通過進(jìn)行加熱處理氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜19中，來可以填補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體膜19中的氧缺陷。其結(jié)果，氧化物半導(dǎo)體膜19中的氧缺陷量減小，而防止晶體管的閾值電壓向負(fù)值漂移。另外，隨時間的閾值電壓的漂移或由光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的閾值電壓的漂移少；由此，晶體管能夠具有優(yōu)異的電特性。
[0055]在晶體管10中，保護(hù)膜23所包含的氧的一部分直接移動到氧化物半導(dǎo)體膜19，并在柵極絕緣膜17與保護(hù)膜23接觸的區(qū)域中的另一部分的氧通過柵極絕緣膜17移動到氧化物半導(dǎo)體膜19。
[0056]另外，作為保護(hù)膜23，通過電子自旋共振法測定的在g=2.001處的信號的自旋密度優(yōu)選低于1.5 X 1018spins/cm3,更優(yōu)選為低于或等于1.0 X 1018spins/cm3。當(dāng)保護(hù)膜23的自旋密度在上述范圍內(nèi)時，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜19與保護(hù)膜23之間的界面處的缺陷以及保護(hù)膜23中的缺陷；可以降低該區(qū)域中的電子捕捉。其結(jié)果，即使漏極電壓變動，作為晶體管的電特性，導(dǎo)通態(tài)電流(on-state current)的上升電壓基本上相同。換言之,可以提供具有優(yōu)異的電特性的晶體管。另外，保護(hù)膜23的上述自旋密度為進(jìn)行加熱處理之后獲得的值。
[0057]作為保護(hù)膜23，可以形成具有大于或等于30nm且小于或等于500nm，優(yōu)選為大于或等于10nm且小于或等于400nm以下的厚度的氧化硅膜或氧氮化硅膜等。
[0058]以下說明晶體管10的其他詳細(xì)內(nèi)容。
[0059]只要其材料具有充分承受后面進(jìn)行的加熱處理的耐熱性，對襯底11的材料等的性質(zhì)沒有特別的限制。例如，玻璃襯底、陶瓷襯底、石英襯底、藍(lán)寶石襯底等也可以用作襯底
11。此外，由硅或碳化硅等形成的單晶半導(dǎo)體襯底或多晶半導(dǎo)體襯底、由硅鍺等形成的化合物半導(dǎo)體襯底、SOI (絕緣體上硅)襯底等也可以用作襯底11。并且，還設(shè)置有半導(dǎo)體元件的上述任何襯底也可以用作襯底11。
[0060]另外，柔性襯底也可以用作襯底11，并且基底絕緣膜13及晶體管10直接設(shè)置在柔性襯底上?；蛘撸瑒冸x層也可以設(shè)置在襯底11和基底絕緣膜13之間。當(dāng)形成在剝離層上的半導(dǎo)體裝置的一部分或全部從襯底11分離并轉(zhuǎn)置到其他襯底上時，可以使用剝離層。此時，晶體管10可以轉(zhuǎn)置到耐熱性低的襯底及柔性襯底上。
[0061]基底絕緣膜13的典型例子是氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鎵、氧化鉿、氧化釔、氧化鋁、氧氮化鋁等的膜。當(dāng)?shù)?、氧化鎵、氧化鉿、氧化釔、氧化鋁等用作基底絕緣膜13時，可以抑制如堿金屬、水、氫等雜質(zhì)從襯底11擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜19。
[0062]柵電極15可以使用選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鑰、鎢中的金屬元素；包含任何這些金屬元素作為成分的合金；組合包含這些金屬元素的合金膜；等而形成。另外，也可以使用選自錳、鋯中的一個或多個的金屬元素。此外，柵電極15可以具有單層結(jié)構(gòu)或兩層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以舉出包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結(jié)構(gòu)、在氮化鈦膜上層疊鈦膜的兩層結(jié)構(gòu)、在氮化鈦膜上層疊鎢膜的兩層結(jié)構(gòu)、在氮化鉭膜或氮化鎢膜上層疊鎢膜的兩層結(jié)構(gòu)、以及依次層疊鈦膜、鋁膜和鈦膜的三層結(jié)構(gòu)等。此外，也可以使用包含鋁與選自鈦、鉭、鎢、鑰、鉻、釹、鈧中的一種或多種元素的膜、合金膜或氮化膜。
[0063]柵電極15也可以使用如銦錫氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化娃的銦錫氧化物等透光導(dǎo)電材料。也可以具有使用上述透光導(dǎo)電材料和上述金屬元素形成的疊層結(jié)構(gòu)。
[0064]另外，在柵電極15和柵極絕緣膜17之間，優(yōu)選設(shè)置In-Ga-Zn類氧氮化物半導(dǎo)體膜、In-Sn類氧氮化物半導(dǎo)體膜、In-Ga類氧氮化物半導(dǎo)體膜、In-Zn類氧氮化物半導(dǎo)體膜、Sn類氧氮化物半導(dǎo)體膜、In類氧氮化物半導(dǎo)體膜、金屬氮化膜(如InN或ZnN)等。上述膜都具有高于或等于5eV，優(yōu)選為高于或等于5.5eV的功函數(shù)，該功函數(shù)比氧化物半導(dǎo)體的電子親和力大。因此，包含氧化物半導(dǎo)體的晶體管的閾值電壓可以為正值，并且可以實(shí)現(xiàn)所謂的常截止(normalIy-ο--)開關(guān)元件。例如,在使用In-Ga-Zn類氧氮化物半導(dǎo)體膜的情況下，In-Ga-Zn類氧氮化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選具有至少高于氧化物半導(dǎo)體膜19的氮濃度；具體來說，In-Ga-Zn類氧氮化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選具有高于或等于7atoms%的氮濃度。
[0065]作為柵極絕緣膜17，可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鎵或Ga-Zn類金屬氧化物等中的一種或多種的單層或疊層。在柵極絕緣膜17中，也可以使用通過加熱使氧脫離的氧化絕緣膜，并將其與氧化物半導(dǎo)體膜19接觸。通過使用通過加熱使氧脫離的膜作為柵極絕緣膜17，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜19與柵極絕緣膜17之間的界面處的界面態(tài)。因此，可以獲得電特性劣化少的晶體管。另外，當(dāng)能夠阻擋氧、氫、水等的絕緣膜設(shè)置在柵極絕緣膜17的柵電極一側(cè)時，可以防止氧從氧化物半導(dǎo)體膜19擴(kuò)散到外部，并可以防止氫、水從外部侵入到氧化物半導(dǎo)體膜19。作為能夠阻擋氧、氫、水等的絕緣膜，可以舉出氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鎵膜、氧氮化鎵膜、氧化釔膜、氧氮化釔膜、氧化鉿膜、氧氮化鉿膜等。
[0066]柵極絕緣膜17也可以使用如硅酸鉿(HfS1x)、添加有氮的硅酸鉿(HfSixOyNz)J^加有氮的鋁酸鉿(HfAlx0yNz)、氧化鉿、氧化釔等high-k材料而形成，使得可以降低晶體管的柵極泄漏電流。
[0067]柵極絕緣膜17的厚度大于或等于5nm且小于或等于400nm，優(yōu)選為大于或等于1nm且小于或等于300nm,更優(yōu)選為大于或等于50nm且小于或等于250nm。
[0068]氧化物半導(dǎo)體膜19優(yōu)選至少包含銦(In)或鋅(Zn)?；蛘?，氧化物半導(dǎo)體膜19優(yōu)選包含In和Zn的雙方。為了減少包含該氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性偏差，氧化物半導(dǎo)體膜19除了 In或Zn以外優(yōu)選具有一種或多種穩(wěn)定劑(stabilizer)。
[0069]作為穩(wěn)定劑，可以舉出鎵(Ga)、錫(Sn)、鉿(Hf)、鋁(Al)或鋯(Zr)等。作為其他穩(wěn)定劑，可以舉出鑭系元素諸如鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)等。
[0070]作為氧化物半導(dǎo)體，例如，可以使用單元金屬氧化物諸如氧化銦、氧化錫、氧化鋅；二元金屬氧化物諸如In-Zn類金屬氧化物、Sn-Zn類金屬氧化物、Al-Zn類金屬氧化物、Zn-Mg類金屬氧化物、Sn-Mg類金屬氧化物、In-Mg類金屬氧化物、In-Ga類金屬氧化物；三元金屬氧化物諸如In-Ga-Zn類金屬氧化物(也稱為IGZO)、In-Al-Zn類金屬氧化物、In-Sn-Zn類金屬氧化物、Sn-Ga-Zn類金屬氧化物、Al-Ga-Zn類金屬氧化物、Sn-Al-Zn類金屬氧化物、In-Hf-Zn類金屬氧化物、In-La-Zn類金屬氧化物、In-Ce-Zn類金屬氧化物、In-Pr-Zn類金屬氧化物、In-Nd-Zn類金屬氧化物、In-Sm-Zn類金屬氧化物、In-Eu-Zn類金屬氧化物、In-Gd-Zn類金屬氧化物、In-Tb-Zn類金屬氧化物、In-Dy-Zn類金屬氧化物、In-Ho-Zn類金屬氧化物、In-Er-Zn類金屬氧化物、In-Tm-Zn類金屬氧化物、In-Yb-Zn類金屬氧化物、In-Lu-Zn類金屬氧化物；或四元金屬氧化物諸如In-Sn-Ga-Zn類金屬氧化物、In-Hf-Ga-Zn類金屬氧化物、In-Al-Ga-Zn類金屬氧化物、In-Sn-Al-Zn類金屬氧化物、In-Sn-Hf-Zn類金屬氧化物、In-Hf-Al-Zn類金屬氧化物。
[0071]作為如上列出的金屬氧化物，例如，In-Ga-Zn類金屬氧化物是其主要成分為In、Ga和Zn的氧化物，對In:Ga =Zn的比率沒有限制。In-Ga-Zn類金屬氧化物也可以包含In、Ga、Zn以外的金屬兀素。
[0072]另外，以InMO3 (ZnO)m (滿足m>0，且m不是整數(shù))表示的材料可以用作氧化物半導(dǎo)體。注意，M表不選自Ga、Fe、Mn和Co中的一種或多種金屬兀素。另外，作為氧化物半導(dǎo)體，也可以使用以化學(xué)式In2SnO5 (ZnO)n (n>0,且η是整數(shù))表示的材料。
[0073]例如，可以使用In:Ga:Zn=1:1:1 (=1/3:1/3:1/3)、In:Ga:Zn=2:2:1(=2/5:2/5:1/5)或 In:Ga:Zn=3:1:2 (=1/2:1/6:1/3)的原子數(shù)比的 In-Ga-Zn 類金屬氧化物或具有與該原子數(shù)比相似的原子數(shù)比的氧化物?；蛘?，也可以使用In:Sn:Zn=l:l:l(=l/3:l/3:l/3)、In:Sn:Zn=2:l:3 (=1/3:1/6:1/2)或 In:Sn:Zn=2:1:5 (=1/4:1/8:5/8)的原子數(shù)比的In-Sn-Zn類金屬氧化物或具有與該原子數(shù)比相似的原子數(shù)比的氧化物。另外，金屬氧化物的原子數(shù)比中的各原子的比率在±20%的范圍內(nèi)變動作為誤差。
[0074]但是，不局限于上述材料，根據(jù)所需要的半導(dǎo)體特性及電特性(例如，場效應(yīng)遷移率、閾值電壓等)也可以使用具有適當(dāng)?shù)慕M成的材料。為了得到所需要的半導(dǎo)體特性及電特性，優(yōu)選的是，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定載流子密度、雜質(zhì)濃度、缺陷密度、金屬元素與氧的原子數(shù)比、原子間距離以及密度等。
[0075]例如，當(dāng)使用In-Sn-Zn類金屬氧化物時可以較容易獲得高遷移率。但是,當(dāng)使用In-Ga-Zn類金屬氧化物時也通過降低塊體(bulk)內(nèi)缺陷密度來可以提高遷移率。
[0076]此外，可以形成氧化物半導(dǎo)體膜19的金屬氧化物的能隙為大于或等于2eV，優(yōu)選為大于或等于2.5eV，更優(yōu)選為大于或等于3eV。通過這樣的方式，使用能隙寬的氧化物半導(dǎo)體來可以降低晶體管的截止態(tài)電流(off-state current)。
[0077]另外，氧化物半導(dǎo)體膜19也可以具有非晶結(jié)構(gòu)、單晶結(jié)構(gòu)或多晶結(jié)構(gòu)。
[0078]氧化物半導(dǎo)體膜19例如也可以為非單晶狀態(tài)。非單晶狀態(tài)例如由C軸取向結(jié)晶(C Axis Aligned Crystal:CAAC)、多晶、微晶和非晶部中的至少一種構(gòu)成。非晶部的缺陷態(tài)密度高于微晶和CAAC的缺陷態(tài)密度。微晶的缺陷態(tài)密度高于CAAC的缺陷態(tài)密度。注意，包括CAAC的氧化物半導(dǎo)體稱為C軸取向結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體(C Axis Aligned CrystalOxide Semiconductor:CAAC-OS)。在CAAC-OS中，例如，c軸取向，且a軸及/或b軸在宏觀上不一致。
[0079]例如，氧化物半導(dǎo)體膜19也可以包括微晶。注意，包括微晶的氧化物半導(dǎo)體稱為微晶氧化物半導(dǎo)體。微晶氧化物半導(dǎo)體膜例如包括大于或等于Inm且小于1nm的尺寸的微晶(也稱為納米晶)。
[0080]例如，氧化物半導(dǎo)體膜19也可以包括非晶部。注意，包括非晶部的氧化物半導(dǎo)體稱為非晶氧化物半導(dǎo)體。非晶氧化物半導(dǎo)體膜例如具有無秩序的原子排列且沒有結(jié)晶成分?；蛘撸蔷а趸锇雽?dǎo)體膜例如是完全的非晶，并且沒有結(jié)晶部。
[0081]另外，氧化物半導(dǎo)體膜19也可以是包含CAAC-0S、微晶氧化物半導(dǎo)體和非晶氧化物半導(dǎo)體的混合膜。該混合膜例如包括非晶氧化物半導(dǎo)體的區(qū)域、微晶氧化物半導(dǎo)體的區(qū)域和CAAC-OS的區(qū)域。并且，該混合膜例如也可以具有包括非晶氧化物半導(dǎo)體的區(qū)域、微晶氧化物半導(dǎo)體的區(qū)域和CAAC-OS的區(qū)域的疊層結(jié)構(gòu)。
[0082]另外，氧化物半導(dǎo)體膜19例如也可以為單晶狀態(tài)。氧化物半導(dǎo)體膜優(yōu)選具有多個結(jié)晶部。在該結(jié)晶部的每一個中，c軸優(yōu)選在平行于形成氧化物半導(dǎo)體膜的表面的法線向量或氧化物半導(dǎo)體膜的表面的法線向量的方向上取向。注意，在結(jié)晶部之間，一個結(jié)晶部的a軸和b軸的方向也可以與另一個結(jié)晶部的a軸和b軸的方向不同。這種氧化物半導(dǎo)體膜的例子是CAAC-OS膜。
[0083]說明CAAC-OS膜的詳細(xì)內(nèi)容。注意，在很多情況下，CAAC-OS膜中的結(jié)晶部可收容在一個邊長小于10nm的立方體內(nèi)。在利用透射電子顯微鏡(TEM transmiss1n ElectronMicroscope)獲得的圖像中，不能明確地觀察到CAAC-OS膜中的結(jié)晶部之間的邊界。另外，使用TEM時，不能明確地觀察到CAAC-OS膜中的晶界(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。
[0084]在包括在CAAC-OS膜中的結(jié)晶部的每一個中，例如，c軸在平行于形成CAAC-OS膜的表面的法線向量或CAAC-OS膜的表面的法線向量的方向上取向。并且，在結(jié)晶部的每一個中，當(dāng)從垂直于a-b面的方向看時金屬原子排列為三角形或六角形狀，當(dāng)從垂直于c軸的方向看時，金屬原子排列為層狀或者金屬原子和氧原子排列為層狀。注意，在結(jié)晶部之間，一個結(jié)晶部的a軸和b軸的方向也可以與另一個結(jié)晶部的a軸和b軸的方向不同。在本說明書中，“垂直”的用語包括80°至100°的范圍，優(yōu)選包括85°至95°的范圍。并且，“平行”的用語包括-10°至10°的范圍，優(yōu)選包括-5°至5°的范圍。
[0085]在CAAC-OS膜中，結(jié)晶部的分布不一定是均勻的。例如，在CAAC-OS膜的形成過程中，在從氧化物半導(dǎo)體膜的表面一側(cè)產(chǎn)生結(jié)晶生長的情況下，有時氧化物半導(dǎo)體膜的表面附近的結(jié)晶部的比例高于形成氧化物半導(dǎo)體膜的表面附近的結(jié)晶部的比例。另外，當(dāng)雜質(zhì)添加到CAAC-OS膜時，有時在添加有該雜質(zhì)的區(qū)域中結(jié)晶部的結(jié)晶性降低。
[0086]因?yàn)榘ㄔ贑AAC-OS膜中的結(jié)晶部的c軸在平行于形成CAAC-OS膜的表面的法線向量或CAAC-OS膜的表面的法線向量的方向上取向，所以根據(jù)CAAC-OS膜的形狀(形成CAAC-OS膜的表面的截面形狀或CAAC-OS膜的表面的截面形狀)c軸的方向也可以彼此不同。另外，在形成結(jié)晶部的同時或者通過諸如加熱處理等晶化處理形成結(jié)晶部之后完成成膜。因此，結(jié)晶部的c軸在平行于形成CAAC-OS膜的表面的法線向量或CAAC-OS膜的表面的法線向量的方向上取向。
[0087]通過在晶體管中使用CAAC-OS膜，起因于可見光或紫外光的照射導(dǎo)致的電特性變動小。因此，該晶體管具有高可靠性。
[0088]另外，氧化物半導(dǎo)體膜19也可以具有多個氧化物半導(dǎo)體膜的疊層結(jié)構(gòu)。例如，氧化物半導(dǎo)體膜19也可以為第一氧化物半導(dǎo)體膜和第二氧化物半導(dǎo)體膜的疊層，該第一氧化物半導(dǎo)體膜和第二氧化物半導(dǎo)體膜使用不同組成的金屬氧化物形成。例如，第一氧化物半導(dǎo)體膜也可以使用二元金屬氧化物、三元金屬氧化物和四元金屬氧化物中的任何金屬氧化物而形成，并且第二氧化物半導(dǎo)體膜也可以使用與用于第一氧化物半導(dǎo)體膜不同的氧化物而形成。
[0089]此外，也可以使第一氧化物半導(dǎo)體膜與第二氧化物半導(dǎo)體膜的構(gòu)成元素相同，并也可以使第一氧化物半導(dǎo)體膜與第二氧化物半導(dǎo)體膜的構(gòu)成元素的組成不同。例如，第一氧化物半導(dǎo)體膜也可以具有In:Ga:Zn=l:l:l的原子數(shù)比，第二氧化物半導(dǎo)體膜也可以具有In:Ga:Zn=3:1:2的原子數(shù)比。另外，第一氧化物半導(dǎo)體膜也可以具有In:Ga:Zn=1:3:2的原子數(shù)比，第二氧化物半導(dǎo)體膜也可以具有In:Ga:Zn=2:l:3的原子數(shù)比。另外，氧化物半導(dǎo)體膜的原子數(shù)比中的各原子的比率在±20%的范圍內(nèi)變動作為誤差。
[0090]此時，第一氧化物半導(dǎo)體膜和第二氧化物半導(dǎo)體膜中的離柵電極近的一個(S卩，在溝道一側(cè)的一個)優(yōu)選以In > Ga的比率包含In和Ga。離柵電極遠(yuǎn)的另一個(即，在背溝道一側(cè)的一個)優(yōu)選以In ( Ga的比率包含In和Ga。
[0091]在氧化物半導(dǎo)體中，重金屬的s軌道主要有助于載流子傳導(dǎo)，并且當(dāng)In的含率增加時，s軌道的重疊容易增加。由此，具有In > Ga的組成的氧化物具有比具有In ( Ga的組成的氧化物高的遷移率。另外，在Ga中，氧缺陷的形成能量比在In中大而較不容易產(chǎn)生氧缺陷；由此，具有In ( Ga的組成的氧化物具有比具有In > Ga的組成的氧化物更穩(wěn)定的特性。
[0092]在溝道一側(cè)使用包含In > Ga的比率的In和Ga的氧化物半導(dǎo)體，并在背溝道一側(cè)使用包含In ( Ga的比率的In和Ga的氧化物半導(dǎo)體；由此，晶體管的場效應(yīng)遷移率及可罪性可以進(jìn)一步提聞。
[0093]另外，具有不同的結(jié)晶性的氧化物半導(dǎo)體也可以用于第一氧化物半導(dǎo)體膜和第二氧化物半導(dǎo)體膜。就是說，氧化物半導(dǎo)體膜也可以適當(dāng)?shù)厥褂脝尉а趸锇雽?dǎo)體膜、多晶氧化物半導(dǎo)體膜、微晶氧化物半導(dǎo)體膜、非晶氧化物半導(dǎo)體膜或CAAC-OS膜中的任何半導(dǎo)體膜而形成。當(dāng)非晶氧化物半導(dǎo)體用于第一氧化物半導(dǎo)體膜和第二氧化物半導(dǎo)體膜中的至少一個時，氧化物半導(dǎo)體膜19的內(nèi)部應(yīng)力或外部應(yīng)力被緩和，晶體管的特性不均勻被降低，并且，晶體管的可靠性能夠進(jìn)一步提高。
[0094]氧化物半導(dǎo)體膜19的厚度大于或等于Inm且小于或等于lOOnm，優(yōu)選為大于或等于Inm且小于或等于50nm,更優(yōu)選為大于或等于Inm且小于或等于30nm,進(jìn)一步優(yōu)選為大于或等于3nm且小于或等于20nm。
[0095]在氧化物半導(dǎo)體膜19中的堿金屬或堿土金屬的濃度優(yōu)選為低于或等于Γ 1018atoms/cm3,更優(yōu)選為低于或等于f 1016atoms/cm3以下。這是因?yàn)椋瑝A金屬及堿土金屬有時與氧化物半導(dǎo)體鍵合而生成載流子，這導(dǎo)致晶體管的截止態(tài)電流的上升。
[0096]氧化物半導(dǎo)體膜19也可以含有低于或等于5' 1018atoms/cm3的濃度的氮。
[0097]一對電極21形成為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)作為導(dǎo)電材料包括任何金屬諸如招、鈦、鉻、鎳、銅、乾、錯、鑰、銀、鉭或鶴或包含這些任何元素作為主要成分的合金。例如，可以舉出包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)、在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結(jié)構(gòu)、在鎢膜上層疊鈦膜的兩層結(jié)構(gòu)、在銅-鎂-鋁合金膜上層疊銅膜的兩層結(jié)構(gòu)、按順序?qū)盈B有鈦膜或氮化鈦膜與鋁膜或銅膜與鈦膜或氮化鈦膜的三層結(jié)構(gòu)、以及按順序?qū)盈B有鑰膜或氮化鑰膜與鋁膜或銅膜與鑰膜或氮化鑰膜的三層結(jié)構(gòu)等。另外，還可以使用包含氧化銦、氧化錫或氧化鋅的透明導(dǎo)電材料。
[0098]雖然在本實(shí)施方式中在氧化物半導(dǎo)體膜19和保護(hù)膜23之間設(shè)置一對電極21，但是也可以在柵極絕緣膜17和氧化物半導(dǎo)體膜19之間設(shè)置一對電極21。
[0099]接著，參照圖2A至2D說明圖1A至IC所示的晶體管的制造方法。
[0100]如圖2A所示，在襯底11上形成基底絕緣膜13及柵電極15，并且在柵電極15上形成柵極絕緣膜17。接著，在柵極絕緣膜17上形成氧化物半導(dǎo)體膜18。
[0101]基底絕緣膜13通過濺射法、CVD法等形成。在此，通過CVD法形成10nm厚的氧氮化硅膜。
[0102]以下說明柵電極15的形成方法。首先，通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導(dǎo)電膜。通過光刻工序在導(dǎo)電膜上形成掩模。接著，用該掩模蝕刻導(dǎo)電膜的一部分來形成柵電極15。然后,去除掩模。
[0103]另外，也可以通過電鍍法、印刷法、噴墨法等形成柵電極15，而代替上述形成方法。
[0104]在此，通過濺射法形成10nm厚的鎢膜。接著，通過光刻工序形成掩模，用該掩模對鎢膜進(jìn)行干蝕刻，來形成柵電極15。
[0105]柵極絕緣膜17通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成。
[0106]在此,通過CVD法形成50nm厚的氮化娃膜,然后,通過CVD法形成200nm厚的氧氮化硅膜，從而形成柵極絕緣膜17。
[0107]氧化物半導(dǎo)體膜18通過濺射法、涂敷法、脈沖激光蒸鍍法、激光燒蝕法等形成。
[0108]在通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜18的情況下，作為用來產(chǎn)生等離子體的電源裝置，可以適當(dāng)?shù)厥褂肦F電源裝置、AC電源裝置、DC電源裝置等。
[0109]作為濺射氣體，適當(dāng)?shù)厥褂孟∮袣怏w(典型為氬)、氧氣體、稀有氣體和氧的混合氣體氣氛。在使用稀有氣體和氧的混合氣體的情況下，氧氣體的比率優(yōu)選高于稀有氣體的比率。
[0110]另外，根據(jù)所形成的氧化物半導(dǎo)體膜18的組成可以適當(dāng)?shù)剡x擇靶材。
[0111]例如，在通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜18的情況下，以高于或等于150°C且低于或等于750°C，優(yōu)選為高于或等于150°C且低于或等于450°C，更優(yōu)選為高于或等于200°C且低于或等于350°C的襯底溫度進(jìn)行成膜，來形成氧化物半導(dǎo)體膜18，由此，可以形成 CAAC-OS 膜。
[0112]CAAC-OS膜例如通過使用多晶的氧化物半導(dǎo)體濺射靶材的濺射法形成。當(dāng)離子碰撞到該濺射靶材時，包含在濺射靶材中的結(jié)晶區(qū)可以沿著a-b面從濺射靶材剝離；換言之，具有平行于a-b面的面的濺射粒子(平板狀濺射粒子或顆粒狀濺射粒子)可以從濺射靶材劈開。此時，該平板狀的濺射粒子保持結(jié)晶狀態(tài)到達(dá)襯底，由此可以形成CAAC-OS膜。
[0113]為了形成CAAC-OS膜，優(yōu)選使用如下條件。
[0114]通過減小成膜時混入到CAAC-OS的雜質(zhì)量，可以防止雜質(zhì)所導(dǎo)致的結(jié)晶態(tài)的損壞。例如，可以降低存在于成膜室內(nèi)的雜質(zhì)(例如，氫、水、二氧化碳或氮)的濃度。另外，也可以降低成膜氣體中的雜質(zhì)濃度。具體而言，使用露點(diǎn)為_80°C或更低，優(yōu)選為-100°C或更低的成膜氣體。
[0115]通過增高成膜時的襯底加熱溫度，在濺射粒子到達(dá)襯底表面之后容易發(fā)生濺射粒子的遷移(migrat1n)。具體而言，成膜時的襯底加熱溫度高于或等于100°C且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選為高于或等于200°C且低于或等于500°C。通過增高成膜時的襯底加熱溫度，當(dāng)平板狀的濺射粒子到達(dá)襯底時，在襯底表面上發(fā)生遷移，由此，平板狀的濺射粒子的平坦面附著到襯底。
[0116]另外，優(yōu)選的是，增高成膜氣體中的氧比率并對功率進(jìn)行最優(yōu)化，以減輕成膜時的等離子體損傷。成膜氣體中的氧比率為30vol.%或更高，優(yōu)選為100vol.%。
[0117]作為濺射靶材的例子，以下說明In-Ga-Zn類金屬氧化物靶材。
[0118]通過以規(guī)定的摩爾數(shù)混合InOx粉末、GaOY粉末及ZnOz粉末，施加壓力，在高于或等于1000°C且低于或等于1500°c的溫度下進(jìn)行加熱處理來得到多晶的In-Ga-Zn類金屬氧化物靶材。注意，X、Y及Z都是任意正數(shù)。在此，InOx粉末、GaOY粉末及ZnOz粉末的規(guī)定的摩爾數(shù)比例如為2:2:1、8:4:3、3:1:1、1:1:1、4:2:3或3:1:2。根據(jù)所制造的濺射靶材也可以適當(dāng)?shù)貨Q定粉末的種類及混合粉末時的摩爾數(shù)比。
[0119]接著，如圖2B所示，以在柵極絕緣膜17上且與柵電極15的一部分重疊的方式形成經(jīng)過元件分離的氧化物半導(dǎo)體膜19。通過光刻工序在氧化物半導(dǎo)體膜18上形成掩模，使用該掩模蝕刻氧化物半導(dǎo)體膜18的一部分，來可以形成經(jīng)過元件分離的氧化物半導(dǎo)體膜19。
[0120]通過使用印刷法形成氧化物半導(dǎo)體膜19，可以直接形成經(jīng)過元件分離的氧化物半導(dǎo)體膜19。
[0121]在此，通過濺射法形成厚度為35nm的氧化物半導(dǎo)體膜18，在該氧化物半導(dǎo)體膜18上形成掩模，選擇性地進(jìn)行蝕刻該氧化物半導(dǎo)體膜18的一部分，由此形成氧化物半導(dǎo)體膜
19。然后,去除掩模。
[0122]接著，如圖2C所示，形成一對電極21。
[0123]以下說明一對電極21的形成方法。首先，通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導(dǎo)電膜。然后，通過光刻工序在該導(dǎo)電膜上形成掩模。接著，用該掩模蝕刻導(dǎo)電膜來形成一對電極21。然后，去除掩模。
[0124]在此，通過濺射法依次形成50nm厚的鎢膜、400nm厚的鋁膜及10nm厚的鈦膜以形成疊層。接著，通過光刻工序在鈦膜上形成掩模，用該掩模對鎢膜、鋁膜及鈦膜進(jìn)行干蝕刻，從而形成一對電極21。
[0125]在形成一對電極21之后，優(yōu)選進(jìn)行洗滌處理以去除蝕刻殘?jiān)?。通過該洗滌處理，可以抑制一對電極21的短路。該洗滌處理可以使用如四甲基氫氧化銨(Tetramethylammonium Hydroxide:TMAH)溶液等堿性溶液、如稀氫氟酸、草酸或磷酸等酸性溶液或者水進(jìn)行。
[0126]接著，如圖2D所示，形成保護(hù)膜23。
[0127]在形成一對電極21之后，作為保護(hù)膜23，以如下條件下在襯底11上形成氧化硅膜或氧氮化硅膜:安裝在等離子體CVD裝置的被排氣為真空狀態(tài)的處理室內(nèi)的襯底11的溫度保持為高于或等于180°C且低于或等于260°C，優(yōu)選為高于或等于180°C且低于或等于250°C，更優(yōu)選為高于或等于180°C且低于或等于230°C以下；原料氣體導(dǎo)入到處理室，使得處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為高于或等于10Pa且低于或等于250Pa，優(yōu)選為高于或等于10Pa且低于或等于200Pa ;供應(yīng)給設(shè)置在處理室內(nèi)的電極的高頻功率為大于或等于0.17ff/cm2且小于或等于0.5ff/cm2,優(yōu)選為大于或等于0.25ff/cm2且小于或等于0.40ff/cm2,更優(yōu)選為大于或等于0.26ff/cm2且小于或等于0.35W/cm2。
[0128]作為保護(hù)膜23的原料氣體，優(yōu)選使用包含硅的成膜氣體及氧化氣體。包含硅的成膜氣體的典型例子包括硅烷、乙硅烷、丙硅烷及氟化硅烷。氧化氣體的例子包括氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮。
[0129]作為保護(hù)膜23的成膜條件，在上述壓力的處理室中供應(yīng)上述功率密度的高頻功率，由此，在等離子體中原料氣體的分解效率得到提高，氧自由基增加，包含硅的成膜氣體的氧化進(jìn)展；因此，包含在保護(hù)膜23中的氧量超過化學(xué)計(jì)量組成。然而，當(dāng)襯底溫度在上述溫度的范圍內(nèi)時，硅與氧之間的鍵合弱，因此通過加熱而氧的一部分脫離。其結(jié)果，可以形成包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜。換言之，可以形成通過加熱使所包含的氧的一部分脫離的氧化絕緣膜。
[0130]在保護(hù)膜23的原料氣體中，包含硅的成膜氣體的對氧化氣體的比率提高，并且高頻功率設(shè)定為具有上述功率密度。因此，可以提高成膜速度，并可以增加包含在保護(hù)膜中的氧量。
[0131]在此，在如下條件下通過等離子體CVD法形成400nm厚的氧氮化硅膜作為保護(hù)膜23:作為原料氣體使用流量為160SCCm的硅烷及流量為4000SCCm的一氧化二氮；處理室中的壓力為200Pa ;襯底溫度為220°C;1500W的高頻功率使用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)給平行平板電極。另外，在此使用的等離子體CVD裝置是電極面積為6000cm2的平行平板型等離子體CVD裝置，所供應(yīng)的功率的對每單位面積的功率(功率密度)換算為0.25W/cm2。
[0132]接著，進(jìn)行加熱處理，由此保護(hù)膜23所包含的氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜19來填補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體膜19中的氧缺陷。因此，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜19所包含的氧缺陷量。另外，通過在形成保護(hù)膜23之后進(jìn)行該加熱處理，通過電子自旋共振法測定的在保護(hù)膜23中的g=2.001處的信號的自旋密度低于1.5X1018spins/Cm3，優(yōu)選為低于或等于1.0X 1018spins/Cm3。該加熱處理典型地在高于或等于150°C且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選為高于或等于250°C且低于或等于450°C，更優(yōu)選為高于或等于300°C且低于或等于450°C的溫度下進(jìn)行。
[0133]另外，當(dāng)該加熱處理的溫度高于保護(hù)膜23的成膜溫度時，更多的保護(hù)膜23所包含的氧可以擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜19，由此，可以進(jìn)一步填補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體膜19中的氧缺陷。該加熱處理的溫度高于或等于250°C且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選為高于或等于250°C且低于或等于450°C，更優(yōu)選為高于或等于300°C且低于或等于450°C。
[0134]電爐、快速熱退火(Rapid Thermal Anneal:RTA)裝置等可以用于該加熱處理。使用RTA裝置，如果加熱處理的時間短可以在高于或等于襯底的應(yīng)變點(diǎn)的溫度進(jìn)行熱處理。因此，可以縮短氧從保護(hù)膜23擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜19的時間。
[0135]加熱處理也可以在氮、氧、超干燥空氣(水的含量為20ppm或更小，優(yōu)選為Ippm或更小，更優(yōu)選為1ppb或更小的空氣)、或稀有氣體(氬、氦等)的氣氛下進(jìn)行。
[0136]在此，在氮及氧氣氛下以350°C進(jìn)行加熱處理I小時，使得保護(hù)膜23所包含的氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜19。在本實(shí)施方式中，從保護(hù)膜23到氧化物半導(dǎo)體膜19的氧擴(kuò)散是固相擴(kuò)散；因此，氧可以供應(yīng)給氧化物半導(dǎo)體膜19而損傷很少。
[0137]通過上述工序，可以制造閾值電壓的負(fù)向漂移得到了抑制的具有優(yōu)異電特性的晶體管。另外，可以制造隨時間的變化或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的電特性變動少的可靠性聞的晶體管。
[0138]接著，參照圖3和圖4A至4E說明與圖1A至IC不同的結(jié)構(gòu)的晶體管。在此所說明的晶體管中，設(shè)置為接觸于氧化物半導(dǎo)體膜的膜是致密的膜，與晶體管10的該膜相比具有更高膜致密性。參照圖3說明這樣的晶體管的結(jié)構(gòu)。
[0139]圖3所示的晶體管30包括在襯底11上的基底絕緣膜13及在基底絕緣膜13上的柵電極15。另外，包括絕緣膜31及絕緣膜32的柵極絕緣膜33設(shè)置在基底絕緣膜13及柵電極15上。氧化物半導(dǎo)體膜20被設(shè)置為夾著柵極絕緣膜33重疊于柵電極15，一對電極21被設(shè)置為接觸于氧化物半導(dǎo)體膜20。另外，包括絕緣膜34及絕緣膜36的保護(hù)膜37形成在柵極絕緣膜33、氧化物半導(dǎo)體膜20及一對電極21上。
[0140]在本實(shí)施方式所示的晶體管30中，氧化物半導(dǎo)體膜20暴露于產(chǎn)生在氧化氣氛中的等離子體。作為氧化氣氛，可以舉出氧、臭氧、一氧化二氮等的氣氛。作為優(yōu)選的等離子體處理方法，使用平行平板型等離子體CVD裝置，在對上部電極施加偏壓但對安裝有襯底11的下部電極不施加偏壓的狀態(tài)下產(chǎn)生等離子體，并且氧化物半導(dǎo)體膜暴露于該等離子體。其結(jié)果，氧可以供應(yīng)給氧化物半導(dǎo)體膜20而損傷較少，并且可以降低氧化物半導(dǎo)體膜20中的氧缺陷量。
[0141]在晶體管30中，絕緣膜32及絕緣膜34被形成為接觸于氧化物半導(dǎo)體膜20。絕緣膜32及絕緣膜34都是致密的膜且具有高膜密度。因此，在之后的形成絕緣膜36的工序中，可以降低對氧化物半導(dǎo)體膜20的損傷。
[0142]作為絕緣膜32及絕緣膜34的每一個，可以形成厚度為大于或等于5nm且小于或等于400nm,優(yōu)選為大于或等于5nm且小于或等于50nm,更優(yōu)選為大于或等于1nm且小于或等于30nm的氧化硅膜或氧氮化硅膜等。
[0143]另外，設(shè)置在晶體管30上的保護(hù)膜37所包含的絕緣膜36是包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜。優(yōu)選地是，絕緣膜36包含比氧化物半導(dǎo)體膜20中的氧缺陷量多的氧。包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜是通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜。因此，當(dāng)設(shè)置通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜作為保護(hù)膜37時，通過加熱處理氧可以擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜20。通過該加熱處理，絕緣膜36所包含的氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜20，從而可以填補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體膜20中的氧缺陷。其結(jié)果，氧化物半導(dǎo)體膜20中的氧缺陷量減小，因此，在晶體管中，可以抑制閾值電壓的負(fù)向漂移。另外，該晶體管可以具有優(yōu)異的電特性，其中隨時間的閾值電壓變動或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的閾值電壓變動少。
[0144]另外，在晶體管30中，包含在絕緣膜36中的氧通過絕緣膜31、絕緣膜32和絕緣膜34中的至少一個移動到氧化物半導(dǎo)體膜20。
[0145]接著，參照圖4A至4E說明圖3中的晶體管的制造方法。
[0146]如圖4A所示，與實(shí)施方式I同樣地，在襯底11上形成基底絕緣膜13及柵電極15。接著，形成用作柵極絕緣膜33的絕緣膜31及32。
[0147]作為絕緣膜31，通過CVD法形成厚度為大于或等于5nm且小于或等于400nm的氮化硅膜或氮氧化硅膜。接著，作為絕緣膜32，通過CVD法形成厚度為大于或等于5nm且小于或等于400nm的氧化硅膜或氧氮化硅膜。另外，以使該兩個絕緣膜的總厚度在圖1A至IC中的晶體管10的柵極絕緣膜17的厚度的范圍內(nèi)的方式可以適當(dāng)?shù)貨Q定絕緣膜31及絕緣膜32的厚度。
[0148]在此，在如下條件下通過等離子體CVD法形成50nm厚的氮化硅膜作為絕緣膜31:流量為50SCCm的硅烷及流量為5000SCCm的一氧化二氮用作原料氣體；處理室中的壓力為60Pa ;襯底溫度為350°C;用27.12MHz的高頻電源向平行平板電極供應(yīng)1500W的高頻功率。
[0149]作為絕緣膜32，在如下條件下通過等離子體CVD法形成200nm厚的氧氮化硅膜:流量為20SCCm的硅烷及流量為3000SCCm的一氧化二氮用作原料氣體；處理室中的壓力為40Pa ;襯底溫度為350°C ;用27.12MHz的高頻電源向平行平板電極供應(yīng)100W的高頻功率。通過采用上述條件，可以形成具有比絕緣膜31高的膜密度的致密氧氮化硅膜。
[0150]柵極絕緣膜33的厚度厚，更優(yōu)選地具有電阻率為高于或等于5 X 113 Ω -cm且低于或等于I X 115 Ω 的氮化硅膜和氧氮化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)，由此，可以抑制產(chǎn)生在后面形成的柵電極15與氧化物半導(dǎo)體膜20之間或柵電極15與一對電極21之間的靜電破壞。
[0151]接著，如圖4B所示，與實(shí)施方式I同樣地，在柵極絕緣膜33上形成氧化物半導(dǎo)體膜19。
[0152]接著，如圖4C所示，形成一對電極21。然后，氧化物半導(dǎo)體膜19暴露于在氧化氣氛下產(chǎn)生的等離子體，氧22供應(yīng)給氧化物半導(dǎo)體膜19，使得形成圖4D所示的氧化物半導(dǎo)體膜20。作為氧化氣氛，可以舉出氧、臭氧、一氧化二氮等的氣氛。作為優(yōu)選的等離子體處理的方法，在對安裝有襯底11的下部電極不施加偏壓的狀態(tài)下產(chǎn)生等離子體，并且氧化物半導(dǎo)體膜19暴露于該等離子體。其結(jié)果，氧可以供應(yīng)給氧化物半導(dǎo)體膜19而損傷較少。
[0153]在此，氧化物半導(dǎo)體膜19暴露于在如下條件下產(chǎn)生的氧等離子體:一氧化二氮導(dǎo)入等離子體CVD裝置的處理室中；使用27.12MHz的高頻電源向設(shè)置在處理室中的上部電極供應(yīng)150W的高頻功率。
[0154]接著，在氧化物半導(dǎo)體膜20及一對電極21上形成絕緣膜34。在此，在如下條件下通過等離子體CVD法形成1nm厚的氧氮化娃膜:流量為20sccm的娃燒及流量為3000sccm的一氧化二氮用作原料氣體；處理室中的壓力為200Pa ;襯底溫度為350°C ;使用27.12MHz的高頻電源向平行平板電極供應(yīng)100W的高頻功率。通過該條件，可以形成具有比后面形成的絕緣膜36高的膜密度的致密氧氮化硅膜。
[0155]接著，也可以對絕緣膜34添加氧35。作為對絕緣膜34添加氧35的方法，可以舉出離子注入法、離子摻雜法、等離子體處理等。其結(jié)果，絕緣膜34可以是包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜。
[0156]接著，如圖4E所示,在絕緣膜34上形成絕緣膜36。作為絕緣膜34,以與形成在晶體管10上的保護(hù)膜23同樣的方法形成氧化硅膜或氧氮化硅膜。其形成條件如下:襯底11安裝在等離子體CVD裝置的被排氣為真空狀態(tài)的處理室內(nèi)；該襯底保持高于或等于180°C且低于或等于260°C，優(yōu)選為高于或等于180°C且低于或等于250°C，更優(yōu)選為高于或等于180°C且低于或等于230°C的溫度；原料氣體導(dǎo)入處理室中使得處理室內(nèi)的壓力設(shè)定為高于或等于10Pa且低于或等于250Pa，優(yōu)選為高于或等于10Pa且低于或等于200Pa ；大于或等于0.17W/cm2且小于或等于0.5W/cm2，優(yōu)選為大于或等于0.25W/cm2且小于或等于0.40ff/cm2,更優(yōu)選為大于或等于0.26ff/cm2且小于或等于0.35ff/cm2的高頻功率供應(yīng)給設(shè)置在處理室內(nèi)的電極。
[0157]然后，與晶體管10的情況同樣地，進(jìn)行加熱處理，由此，絕緣膜36所包含的氧可以擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜20來填補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體膜20中的氧缺陷。因此，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜20中的氧缺陷量。
[0158]通過上述工序，可以制造閾值電壓的負(fù)向漂移得到了抑制的具有優(yōu)異的電特性的晶體管。另外，可以制造隨時間的變化所導(dǎo)致的電特性變動或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的電特性變動少的可靠性高的晶體管。
[0159]注意，本實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)、方法等可以適當(dāng)?shù)嘏c其他實(shí)施方式及實(shí)施例所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等組合而采用。
[0160]實(shí)施方式2
在本實(shí)施方式中，參照圖5A至5C說明具有與實(shí)施方式I不同的結(jié)構(gòu)的晶體管。本實(shí)施方式所示的晶體管100是頂柵型晶體管，這與實(shí)施方式I所示的晶體管不同。
[0161]圖5A至5C是晶體管100的俯視圖及截面圖。圖5A是晶體管100的俯視圖，圖5B是沿圖5A中的點(diǎn)劃線A-B的截面圖，并且圖5C是沿圖5A中的點(diǎn)劃線C-D的截面圖。另外，在圖5A中，為了明確起見，沒有示出晶體管100的構(gòu)成要素的一部分(例如，襯底101、基底絕緣膜103及柵極絕緣膜109)以及保護(hù)膜113等。
[0162]圖5B及5C所示的晶體管100包括在基底絕緣膜103上的氧化物半導(dǎo)體膜105、與氧化物半導(dǎo)體膜105接觸的一對電極107、與基底絕緣膜103、氧化物半導(dǎo)體膜105及一對電極107接觸的柵極絕緣膜109、以及夾著柵極絕緣膜109與氧化物半導(dǎo)體膜105重疊的柵電極111。另外，也可以設(shè)置覆蓋柵極絕緣膜109及柵電極111的保護(hù)膜113以及在形成在柵極絕緣膜109及保護(hù)膜113中的開口部110中接觸于一對電極107的布線115 (參照圖5A)。
[0163]設(shè)置在本實(shí)施方式所示的晶體管100上的保護(hù)膜113是包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜。優(yōu)選的是，保護(hù)膜113包含比氧化物半導(dǎo)體膜105中的氧缺陷量多的氧量。包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜是通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜。因此，當(dāng)設(shè)置通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜作為保護(hù)膜113時，通過加熱處理氧可以擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜105。通過該氧，可以填補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體膜105中的氧缺陷。其結(jié)果，氧化物半導(dǎo)體膜105中的氧缺陷量減小，由此，可以提供閾值電壓的負(fù)向漂移得到了抑制的晶體管。另外，隨時間的變化所導(dǎo)致的閾值電壓變動或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的閾值電壓變動少；因此，可以制造具有優(yōu)異的電特性的晶體管。
[0164]另外，在晶體管100中，保護(hù)膜113所包含的氧通過基底絕緣膜103及柵極絕緣膜109中的至少一個移動到氧化物半導(dǎo)體膜105。
[0165]另外，在保護(hù)膜113中，通過電子自旋共振法測定的在g=2.001處的信號的自旋密度優(yōu)選低于1.5 X 1018spins/cm3,更優(yōu)選為低于或等于1.0 X 1018spins/cm3。此時，晶體管具有優(yōu)異的電特性。
[0166]作為保護(hù)膜113，可以形成厚度為大于或等于30nm且小于或等于500nm，優(yōu)選為大于或等于10nm且小于或等于400nm的氧化硅膜或氧氮化硅膜等。
[0167]說明晶體管100的其他詳細(xì)內(nèi)容。
[0168]作為襯底101，可以適當(dāng)?shù)厥褂脤?shí)施方式I中作為襯底11的例子而舉出的襯底。
[0169]基底絕緣膜103優(yōu)選使用通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜形成。作為通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜，優(yōu)選使用包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜。通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜可以通過加熱處理將氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜中?；捉^緣膜103的典型例子是氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化鎵、氧化鉿、氧化釔、氧化鋁、氧氮化鋁等的膜。
[0170]基底絕緣膜103的厚度大于或等于50nm，優(yōu)選為大于或等于200nm且小于或等于3000nm,更優(yōu)選為大于或等于300nm且小于或等于lOOOnm。通過使用厚度厚的基底絕緣膜103，可以增加從基底絕緣膜103放出的氧脫離量，并可以減少基底絕緣膜103與在后面形成的氧化物半導(dǎo)體膜之間的界面處的界面態(tài)。
[0171]在此,“通過加熱使氧的一部分脫離”是指當(dāng)進(jìn)行熱脫附譜(Thermal Desorpt1nSpectroscopy:TDS)分析法時，換算為氧原子的氧的脫離量大于或等于1.0X 1018atoms/cm3,優(yōu)選為大于或等于3.0 X 102°atoms/cm3。
[0172]在上述結(jié)構(gòu)中，通過加熱使氧的一部分脫離的絕緣膜也可以是氧過剩的氧化硅(S1x (X > 2))。在氧過剩的氧化硅(S1x (X > 2))中，每單位體積的氧原子的數(shù)量多于每單位體積的硅原子的數(shù)量的兩倍。每單位體積的硅原子的數(shù)量及氧原子的數(shù)量通過盧瑟福背散射光譜學(xué)法而測定。
[0173]在此說明進(jìn)行TDS分析時換算為氧原子的氧的脫離量的測量方法。
[0174]TDS分析中的氣體的脫離量與光譜的積分值成正比。因此，從絕緣膜的光譜的積分值與標(biāo)準(zhǔn)樣品的基準(zhǔn)值之間的比例，可以計(jì)算出氣體的脫離量。標(biāo)準(zhǔn)樣品的基準(zhǔn)值是指包含在樣品中的所定原子的密度對光譜的積分值的比例。
[0175]例如，根據(jù)算式I使用標(biāo)準(zhǔn)樣品的包含所定密度的氫的硅片的TDS分析結(jié)果以及絕緣膜的TDS分析結(jié)果，可以算出從絕緣膜的氧分子的脫離量(NQ2)。在此，通過TDS分析來得到的具有質(zhì)量數(shù)32的所有光譜假設(shè)為源自氧分子。在CH3OH不容易存在的前提下，不加考慮作為質(zhì)量數(shù)32的物質(zhì)可舉出的CH30H。另外，也不加考慮包含質(zhì)量數(shù)17及質(zhì)量數(shù)18的氧原子的氧原子同位素的氧分子，因?yàn)樵谧匀唤缰械倪@些分子的比例極微量。
[0176]N02=NH2/SH2XS02X α (算式 I)
Nh2是通過從標(biāo)準(zhǔn)樣品脫離的氫分子的數(shù)量換算為密度而獲得的值。Sh2是當(dāng)對標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行TDS分析時的光譜的積分值。在此，標(biāo)準(zhǔn)樣品的基準(zhǔn)值設(shè)定為NH2/SH2。Sre是當(dāng)對絕緣膜進(jìn)行TDS分析時的光譜的積分值。α是影響到TDS分析中的光譜強(qiáng)度的系數(shù)。關(guān)于算式I的詳細(xì)內(nèi)容，參照日本專利申請公開平6-275697號公報(bào)。另外，從上述絕緣膜的氧脫離量通過由電子科學(xué)株式會社(ESC0 Ltd.，)制造的熱脫附分析裝置EMD-WA1000S/W使用包含I X 116 atoms/cm2的氫原子的硅片作為標(biāo)準(zhǔn)樣品來測量。
[0177]此外，在TDS分析中，氧的一部分作為氧原子而被檢出。氧分子和氧原子之間的比率可以從氧分子的離子化比率算出。另外，因?yàn)樯鲜靓涟ㄑ醴肿拥碾x子化比率，所以通過檢測氧分子的脫離量，可以估算出氧原子的脫離量。
[0178]注意，Ntj2是氧分子的脫離量。在絕緣膜中，當(dāng)換算為氧原子時的氧脫離量是氧分子的脫尚量的2倍。
[0179]通過從基底絕緣膜103將氧供應(yīng)給氧化物半導(dǎo)體膜105，可以降低基底絕緣膜103與氧化物半導(dǎo)體膜105之間的界面態(tài)。其結(jié)果，可以防止由于晶體管的工作等而有可能產(chǎn)生的電荷等在上述基底絕緣膜103與氧化物半導(dǎo)體膜105之間的界面被俘獲，由此，可以電特性變動少的晶體管。
[0180]換言之，當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體膜105中產(chǎn)生氧缺陷時，電荷在基底絕緣膜103與氧化物半導(dǎo)體膜105之間的界面處被俘獲，由此，該電荷影響到晶體管的電特性。但是，通過設(shè)置通過加熱使氧脫離的絕緣膜作為基底絕緣膜103，可以減少氧化物半導(dǎo)體膜105與基底絕緣膜103的界面態(tài)，并減小氧化物半導(dǎo)體膜105與基底絕緣膜103之間的界面的電荷俘獲的影響。
[0181]氧化物半導(dǎo)體膜105可以以與實(shí)施方式I的氧化物半導(dǎo)體膜19同樣的方式形成。
[0182]—對電極107可以以與實(shí)施方式I所不的一對電極21同樣的方式形成。另外,一對電極107的溝道寬度方向上的長度大于氧化物半導(dǎo)體膜105的溝道寬度方向上的長度，再者當(dāng)從溝道長度方向上的交叉部看時，一對電極107覆蓋氧化物半導(dǎo)體膜105的端部。通過上述結(jié)構(gòu)，一對電極107與氧化物半導(dǎo)體膜105之間的接觸面積增加。因此，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜105與一對電極107之間的接觸電阻，并且可以提高晶體管的導(dǎo)通態(tài)電流。
[0183]另外，雖然在本實(shí)施方式中一對電極107設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜105與柵極絕緣膜109之間，但是該一對電極107也可以設(shè)置在基底絕緣膜103與氧化物半導(dǎo)體膜105之間。
[0184]柵極絕緣膜109可以以與實(shí)施方式I中的柵極絕緣膜17同樣的方式形成。
[0185]柵電極111可以以與實(shí)施方式I中的柵電極15同樣的方式形成。
[0186]布線115可以適當(dāng)?shù)厥褂每捎糜谝粚﹄姌O107的材料形成。
[0187]接著，參照圖6A至6D說明圖5A至5C所示的晶體管的制造方法。
[0188]如圖6A所示，在襯底101上形成基底絕緣膜103。接著，在基底絕緣膜103上形成氧化物半導(dǎo)體膜105。
[0189]基底絕緣膜103通過濺射法、CVD法等形成。
[0190]當(dāng)利用濺射法形成通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜作為基底絕緣膜103時，成膜氣體中的氧量優(yōu)選大，能夠使用氧或氧和稀有氣體的混合氣體等。典型地，成膜氣體的氧濃度優(yōu)選為6%至100%。
[0191]在通過CVD法形成氧化絕緣膜作為基底絕緣膜103的情況下，源于原料氣體的氫或水有時混入到氧化絕緣膜中。因此，在通過CVD法形成氧化絕緣膜之后，優(yōu)選進(jìn)行加熱處理作為脫氫化或脫水化。
[0192]在對通過CVD法形成的氧化絕緣膜導(dǎo)入氧的情況下，可以增加通過加熱而脫離的氧量。作為對氧化絕緣膜導(dǎo)入氧的方法，可以使用離子注入法、離子摻雜法、等離子體浸沒離子注入法、等離子體處理等。
[0193]氧化物半導(dǎo)體膜105可以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^實(shí)施方式I所示的氧化物半導(dǎo)體膜19相同的形成方法來形成。
[0194]為了提高CAAC-OS膜中的結(jié)晶部的取向，優(yōu)選提高用作氧化物半導(dǎo)體膜的基底絕緣膜的基底絕緣膜103的表面的平坦性。典型地，基底絕緣膜103的平均面粗糙度(Ra)優(yōu)選為Inm或更小,更優(yōu)選為0.3nm或更小,進(jìn)一步優(yōu)選為0.1nm或更小。在本說明書等中，平均面粗糙度(Ra)由JISB0601:2001 (IS04287:1997)定義的算術(shù)平均粗糙度的三維擴(kuò)大而得到以便應(yīng)用于曲面，且是從基準(zhǔn)面到指定面的偏差的絕對值的平均值。作為平坦化處理，可以選擇化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing:CMP)處理、干蝕刻處理、以及等離子體處理(反濺射)等重的一種或多種。等離子體處理是對真空處理室中引入例如氬氣體等惰性氣體并以被處理面為陰極的方式施加電場，來減小表面的微細(xì)凹凸的處理。
[0195]接著，優(yōu)選進(jìn)行加熱處理。通過該加熱處理，基底絕緣膜103所包含的氧的一部分可以擴(kuò)散到基底絕緣膜103與氧化物半導(dǎo)體膜105之間的界面近旁。其結(jié)果，可以降低基底絕緣膜103與氧化物半導(dǎo)體膜105之間的界面近旁的界面態(tài)。
[0196]加熱處理的溫度典型地高于或等于150°C且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選為高于或等于250°C且低于或等于450°C，更優(yōu)選為高于或等于300°C且低于或等于450°C。
[0197]在包含氮或如氦、氖、氬、氙、氪等稀有氣體的惰性氣體氣氛中進(jìn)行加熱處理。或者，也可以首先在惰性氣體氣氛中進(jìn)行加熱，然后在氧氣氛中進(jìn)行加熱。優(yōu)選的是，上述惰性氣體氣氛及上述氧氣氛不包含氫、水等。處理時間是3分鐘至24小時。
[0198]另外，氧化物半導(dǎo)體膜105也可以通過如下方式形成:在基底絕緣膜103上形成在后面工序中成為氧化物半導(dǎo)體膜105的氧化物半導(dǎo)體膜；對其進(jìn)行加熱處理；蝕刻該氧化物半導(dǎo)體膜的一部分。通過進(jìn)行上述工序，基底絕緣膜103所包含的氧可以更多地?cái)U(kuò)散到基底絕緣膜103與氧化物半導(dǎo)體膜105之間的界面近旁。
[0199]接著，如圖6B所示，形成一對電極107。該一對電極107可以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^與實(shí)施方式I所示的一對電極21相同的形成方法來形成。或者，該一對電極107可以通過印刷法或噴墨法形成。
[0200]如圖6C所示，形成柵極絕緣膜109，然后在柵極絕緣膜109上形成柵電極111。
[0201]柵極絕緣膜109可以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^與實(shí)施方式I所示的柵極絕緣膜17相同的形成方法來形成。
[0202]在CAAC-OS膜中，氧容易沿形成CAAC-OS膜的表面或CAAC-OS膜的表面移動。因此，氧容易從經(jīng)過元件分離的氧化物半導(dǎo)體膜105的側(cè)面脫離，并且在該側(cè)面中容易形成氧缺陷。然而，當(dāng)作為柵極絕緣膜109，通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜和(在該氧化絕緣膜上的)金屬氧化膜形成在氧化物半導(dǎo)體膜105上時，可以抑制氧從氧化物半導(dǎo)體膜105的側(cè)面脫離。其結(jié)果，可以抑制氧化物半導(dǎo)體膜105的側(cè)面的導(dǎo)電性的上升。
[0203]柵電極111可以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^實(shí)施方式I中的柵電極15的形成方法而形成。
[0204]在此，說明被縮小到小于或等于曝光裝置的分辨率極限的寬度的柵電極的形成方法的例子。優(yōu)選對用于形成柵電極111的掩模進(jìn)行縮小處理(slimming process)來構(gòu)成具有更微細(xì)的結(jié)構(gòu)的掩模。作為縮小處理，例如可以采用使用氧自由基等的灰化處理。但是，只要是能夠?qū)⑼ㄟ^光刻法等形成的掩模加工為更微細(xì)的處理，就可以使用灰化處理以外的縮小處理。由于晶體管的溝道長度根據(jù)通過縮小處理形成的掩模而決定，所以優(yōu)選采用控制性高的處理。該縮小處理的結(jié)果，通過光刻法等形成的掩?？梢钥s小到小于或等于曝光裝置的分辨率極限的寬度，優(yōu)選為小于或等于曝光裝置的分辨率極限的1/2的寬度，更優(yōu)選為小于或等于曝光裝置的分辨率極限的1/3以下的寬度。例如，所形成的掩模的寬度可以大于或等于20nm且小于或等于2000nm,優(yōu)選為大于或等于50nm且小于或等于350nm。另夕卜，當(dāng)在使縮小了的掩?？s退的同時蝕刻導(dǎo)電膜時，可以形成縮小到小于或等于曝光裝置的分辨率極限的寬度的柵電極111。
[0205]接著，如圖6D所示，在柵極絕緣膜109及柵電極111上形成保護(hù)膜113，然后形成與一對電極107連接的布線115。
[0206]作為保護(hù)膜113，以與實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23同樣的方式形成。具體而言，形成條件如下:將襯底101安裝在等離子體CVD裝置的被排氣為真空狀態(tài)的處理室內(nèi)；該襯底的溫度保持為高于或等于180°C且低于或等于260°C，優(yōu)選為高于或等于180°C且低于或等于250°C，更優(yōu)選為高于或等于180°C且低于或等于230°C ;原料氣體導(dǎo)入到處理室使得處理室內(nèi)的壓力為高于或等于10Pa且低于或等于250Pa，優(yōu)選為高于或等于10Pa且低于或等于200Pa ;大于或等于0.17W/cm2且小于或等于0.5W/cm2，優(yōu)選為大于或等于0.25ff/cm2且小于或等于0.40ff/cm2,更優(yōu)選為大于或等于0.26ff/cm2且小于或等于0.35ff/cm2的高頻功率供應(yīng)給設(shè)置在處理室內(nèi)的電極。
[0207]作為保護(hù)膜113的成膜條件，在上述壓力下供應(yīng)上述功率密度的高頻功率，由此，可以形成包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜。
[0208]接著，與實(shí)施方式I同樣地進(jìn)行加熱處理，由此，保護(hù)膜113所包含的氧可以擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜105，來填補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體膜105中的氧缺陷。因此，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜105中的氧缺陷量。另外，通過進(jìn)行形成保護(hù)膜113后的加熱處理，在保護(hù)膜113中通過電子自旋共振法測定的在g=2.001處的信號的自旋密度優(yōu)選低于1.5X 1018spins/cm3，更優(yōu)選為低于或等于1.0X1018SpinS/cm3。該加熱處理典型地在高于或等于150°C且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選為高于或等于250°C且低于或等于450°C，更優(yōu)選為高于或等于300°C且低于或等于450°C的溫度下進(jìn)行。
[0209]在通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導(dǎo)電膜之后，在該導(dǎo)電膜上形成掩模并蝕刻該導(dǎo)電膜，來形成布線115。在導(dǎo)電膜上形成的掩?？梢赃m當(dāng)?shù)赝ㄟ^印刷法、噴墨法、光刻法形成。然后去除掩模。另外，布線115也可以通過雙鑲嵌法形成。
[0210]通過上述工序，可以制造閾值電壓的負(fù)向漂移得到了抑制的具有優(yōu)異的電特性的晶體管。另外，可以制造隨時間的變化或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的電特性變動少的可靠性聞的晶體管。
[0211]注意，本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他的實(shí)施方式及實(shí)施例所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[0212]實(shí)施方式3
在本實(shí)施方式中，參照圖7A和7B說明具有與實(shí)施方式I及實(shí)施方式2不同的結(jié)構(gòu)的晶體管。本實(shí)施方式所示的晶體管120與實(shí)施方式2所示的晶體管100的不同之處是摻雜劑添加于氧化物半導(dǎo)體膜。
[0213]圖7A和7B是晶體管120的俯視圖及截面圖。圖7A是晶體管120的俯視圖，圖7B是沿圖7A的點(diǎn)劃線A-B的截面圖。另外，在圖7A中，為了簡便起見，沒有顯示晶體管120的構(gòu)成要素的一部分(例如，襯底101、基底絕緣膜103、柵極絕緣膜109)、保護(hù)膜113等。
[0214]圖7B所示的晶體管120包括在基底絕緣膜103上的氧化物半導(dǎo)體膜121、與氧化物半導(dǎo)體膜121接觸的一對電極107、與基底絕緣膜103、氧化物半導(dǎo)體膜121及一對電極107接觸的柵極絕緣膜109、以及夾著柵極絕緣膜109與氧化物半導(dǎo)體膜121重疊的柵電極
111。另外，設(shè)置有覆蓋柵極絕緣膜109及柵電極111的保護(hù)膜113。另外，布線115也可以設(shè)置為通過形成在柵極絕緣膜109及保護(hù)膜113中的開口部110與一對電極107接觸(參照圖7A)。
[0215]在本實(shí)施方式的晶體管120中，氧化物半導(dǎo)體膜121包括夾著柵極絕緣膜109重疊于柵電極111的第一區(qū)域123、添加有摻雜劑的一對第二區(qū)域125、以及與一對電極107接觸的第三區(qū)域127。注意，第一區(qū)域123或第三區(qū)域127沒有添加摻雜劑。以夾著第一區(qū)域123的方式設(shè)置一對第二區(qū)域125。以夾著第一區(qū)域123及第二區(qū)域125的方式設(shè)置一對第三區(qū)域127。
[0216]第一區(qū)域123在晶體管120中用作溝道區(qū)域。從第三區(qū)域127的與一對電極107接觸的區(qū)域，所包含的氧的一部分?jǐn)U散到一對電極107，產(chǎn)生氧缺陷，由此該區(qū)域成為η型區(qū)域。因此，第三區(qū)域127的一部分用作源區(qū)及漏區(qū)。由于第二區(qū)域添加有摻雜劑，所以具有高導(dǎo)電率，因此用作低電阻區(qū)域，該低電阻區(qū)域具有降低溝道區(qū)域與源區(qū)及漏區(qū)之間的電阻的功能。因此，與實(shí)施方式I的晶體管100相比，可以提高晶體管120的導(dǎo)通態(tài)電流及場效應(yīng)遷移率。
[0217]作為對第二區(qū)域125添加的摻雜劑，可以舉出硼、氮、磷及砷中的至少一種?；蛘?，可以舉出氦、氖、氬、氪和氙中的至少一種。另外，摻雜劑也可以適當(dāng)?shù)亟M合包含有硼、氮、磷及砷中的至少一種與氦、氖、氬、氪及氙中的至少一種。
[0218]一對第二區(qū)域125的摻雜劑濃度高于或等于5'1018atomS/cm3且低于或等于]/ 1022atoms/cm3,優(yōu)選為高于或等于 5Λ 1018atoms/cm3 且低于 5Λ 1019atoms/cm3。
[0219]由于包含摻雜劑，可以增加第二區(qū)域125中的載流子密度或缺陷。因此，與不包含摻雜劑的第一區(qū)域123及第三區(qū)域127相比，第二區(qū)域125可以提高導(dǎo)電性。注意，當(dāng)摻雜劑濃度太高時，摻雜劑阻礙載流子的遷移，導(dǎo)致第二區(qū)域125的導(dǎo)電性的降低。
[0220]第二區(qū)域125的導(dǎo)電率優(yōu)選為高于或等于0.lS/cm且低于或等于1000S/cm，優(yōu)選為高于或等于10S/cm且低于或等于1000S/cm。
[0221]接著，參照圖6A至6D及圖7A和7B說明本實(shí)施方式所示的晶體管120的制造方法。
[0222]與實(shí)施方式I同樣地，通過圖6A至6C的工序在襯底101上形成基底絕緣膜103，在基底絕緣膜103上形成氧化物半導(dǎo)體膜121，在氧化物半導(dǎo)體膜121上形成一對電極107。接著，在氧化物半導(dǎo)體膜121及一對電極107上形成柵極絕緣膜109。然后，形成柵電極111以夾著柵極絕緣膜109重疊于氧化物半導(dǎo)體膜121的一部分。
[0223]接著，使用一對電極107及柵電極111作為掩模對氧化物半導(dǎo)體膜121添加摻雜齊U。作為對氧化物半導(dǎo)體膜121添加摻雜劑的方法，可以使用離子摻雜法或離子注入法。
[0224]在此所示的本實(shí)施方式中，在氧化物半導(dǎo)體膜121被柵極絕緣膜109等覆蓋的狀態(tài)下進(jìn)行對氧化物半導(dǎo)體膜121的摻雜劑的添加；或者，在氧化物半導(dǎo)體膜121露出的狀態(tài)下也可以進(jìn)行摻雜劑的添加。
[0225]再者，也可以使用如離子摻雜法或離子注入法等注入方法之外的方法進(jìn)行上述摻雜劑的添加。例如，通過如下方法可以添加摻雜劑:在包含所添加的元素的氣體氣氛中產(chǎn)生等離子體；對氧化物半導(dǎo)體膜121進(jìn)行等離子體處理。干蝕刻裝置或等離子體CVD裝置等可以用來產(chǎn)生等離子體。
[0226]另外，也可以在加熱襯底101的同時添加摻雜劑。
[0227]在此，通過離子注入法對氧化物半導(dǎo)體膜121添加磷。
[0228]然后，進(jìn)行加熱處理。該加熱處理典型地在高于或等于150°C且低于或等于450°C，優(yōu)選為高于或等于250°C且低于或等于325°C的溫度下進(jìn)行。在該加熱處理中，其溫度也可以從250°C逐漸上升到325°C。
[0229]通過該加熱處理，可以提高第二區(qū)域125的導(dǎo)電率。另外，通過該加熱處理，第一區(qū)域123、第二區(qū)域125及第三區(qū)域127成為多晶結(jié)構(gòu)、非晶結(jié)構(gòu)或CAAC-0S。
[0230]然后，與實(shí)施方式I同樣地，形成保護(hù)膜113，進(jìn)行加熱處理，使得包含在保護(hù)膜113中的氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜121并降低氧化物半導(dǎo)體膜121的氧缺陷。然后，形成布線115。由此，可以完成圖7A和7B所示的晶體管120。
[0231]在本實(shí)施方式的晶體管120中，氧化物半導(dǎo)體膜121包括用作溝道區(qū)域的第一區(qū)域123以及在用作源區(qū)及漏區(qū)的第三區(qū)域127之間的低電阻區(qū)域的第二區(qū)域125。因此，與實(shí)施方式2所示的晶體管100相比，可以降低溝道區(qū)域與源區(qū)及漏區(qū)之間的電阻，從而可以提高導(dǎo)通態(tài)電流。另外，當(dāng)保護(hù)膜113設(shè)置在晶體管120上時，晶體管可以具有閾值電壓的負(fù)向漂移得到抑制的優(yōu)異的電特性。另外，可以制造隨時間的變化或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的電特性變動少的可靠性高的晶體管。
[0232]另外，在晶體管120中，保護(hù)膜113所包含的氧通過基底絕緣膜103及柵極絕緣膜109中的至少一個移動到氧化物半導(dǎo)體膜121。
[0233]注意，本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他的實(shí)施方式及實(shí)施例所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[0234]實(shí)施方式4
在本實(shí)施方式中，參照圖8A和SB說明具有與實(shí)施方式I至3不同的結(jié)構(gòu)的晶體管。在本實(shí)施方式所示的晶體管130中，其氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)與其他實(shí)施方式所示的晶體管不同。在晶體管130的氧化物半導(dǎo)體膜中，電場緩和區(qū)域設(shè)置在溝道區(qū)域與源區(qū)及漏區(qū)之間。
[0235]圖8A和8B是晶體管130的俯視圖及截面圖。圖8A是晶體管130的俯視圖，圖8B是沿圖8A的點(diǎn)劃線A-B的截面圖。另外，在圖8A中，為了簡便起見，沒有顯示晶體管130的構(gòu)成要素的一部分(例如，襯底101、基底絕緣膜103、柵極絕緣膜109)、保護(hù)膜113等。
[0236]圖8B所示的晶體管130包括在襯底101上的基底絕緣膜103、形成在基底絕緣膜103上的氧化物半導(dǎo)體膜131、與氧化物半導(dǎo)體膜131接觸的一對電極139、與基底絕緣膜103、氧化物半導(dǎo)體膜131及一對電極139接觸的柵極絕緣膜109、以及夾著柵極絕緣膜109與氧化物半導(dǎo)體膜131重疊的柵電極111。另外，設(shè)置有覆蓋柵極絕緣膜109及柵電極111的保護(hù)膜113。另外，布線115也可以設(shè)置為通過形成在柵極絕緣膜109及保護(hù)膜113中的開口部110與一對電極139接觸。
[0237]在本實(shí)施方式的晶體管130中，氧化物半導(dǎo)體膜131包括夾著柵極絕緣膜109重疊于柵電極111的第一區(qū)域133、添加有摻雜劑的一對第二區(qū)域135、以及與一對電極139接觸的添加有摻雜劑的第三區(qū)域137。注意，第一區(qū)域133沒有添加摻雜劑。以夾著第一區(qū)域133的方式設(shè)置一對第二區(qū)域135。以夾著第一區(qū)域133及第二區(qū)域135的方式設(shè)置一對第三區(qū)域137。
[0238]作為對第二區(qū)域135及第三區(qū)域137添加的摻雜劑，可以適當(dāng)?shù)厥褂门c在實(shí)施方式3中添加于第二區(qū)域125的摻雜劑相同的摻雜劑。
[0239]第二區(qū)域135及第三區(qū)域137的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率可以與實(shí)施方式3的第二區(qū)域125的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率相同。另外，在本實(shí)施方式中，第三區(qū)域137的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率高于第二區(qū)域135的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率。
[0240]第一區(qū)域133在晶體管130中用作溝道區(qū)域。第二區(qū)域135用作電場緩和區(qū)域。從第三區(qū)域137的與一對電極139接觸的區(qū)域，根據(jù)一對電極139的材料而所包含的氧的一部分?jǐn)U散到一對電極139，產(chǎn)生氧缺陷，由此該區(qū)域成為η型區(qū)域。由于第三區(qū)域137具有摻雜劑并有高導(dǎo)電率，所以與實(shí)施方式2的晶體管120相比，更可以降低第三區(qū)域137與一對電極139之間的接觸電阻。因此，與實(shí)施方式2的晶體管相比，可以提高晶體管130的導(dǎo)通態(tài)電流及場效應(yīng)遷移率。
[0241]為了對第三區(qū)域137添加摻雜劑，一對電極139優(yōu)選形成得薄:其厚度典型為大于或等于1nm且小于或等于10nm,優(yōu)選的是,大于或等于20nm且小于或等于50nm。
[0242]接著，參照圖6A至6D及圖8A和8B說明本實(shí)施方式所示的晶體管130的制造方法。
[0243]與實(shí)施方式2同樣地，通過圖6A至6C的工序，在襯底101上形成基底絕緣膜103，在基底絕緣膜103上形成氧化物半導(dǎo)體膜131，并且在氧化物半導(dǎo)體膜131上形成一對電極139 (參照圖8B)。接著，在氧化物半導(dǎo)體膜131及一對電極139上形成柵極絕緣膜109，并且形成柵電極111以夾著柵極絕緣膜109重疊于氧化物半導(dǎo)體膜131的一部分。
[0244]接著，使用柵電極111作為掩模對氧化物半導(dǎo)體膜131添加摻雜劑?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)厥褂脤?shí)施方式2所示的方法添加摻雜劑。另外，在本實(shí)施方式中，不僅對第二區(qū)域135添加摻雜劑，而且對第三區(qū)域137添加摻雜劑。第三區(qū)域137的摻雜劑濃度高于第二區(qū)域135的摻雜劑濃度。適當(dāng)?shù)卣{(diào)整添加方法的條件，使得摻雜劑濃度的分布的峰值呈現(xiàn)第三區(qū)域137。在此情況下，第三區(qū)域137與一對電極139重疊，而第二區(qū)域135不與一對電極139重疊。因此，在第二區(qū)域135的摻雜濃度分布中，峰值位于基底絕緣膜103中；因此，第二區(qū)域135中的摻雜劑濃度低于第三區(qū)域137的摻雜劑濃度。
[0245]然后，進(jìn)行加熱處理。該加熱處理典型地在高于或等于150°C且低于或等于450°C，優(yōu)選為高于或等于250°C且低于或等于325°C的溫度下進(jìn)行。在該加熱處理中，其溫度也可以從250°C逐漸上升到325°C。
[0246]通過該加熱處理，可以提高第二區(qū)域135及第三區(qū)域137的導(dǎo)電率。另外，通過該加熱處理，第一區(qū)域133、第二區(qū)域135及第三區(qū)域137成為多晶結(jié)構(gòu)、非晶結(jié)構(gòu)或CAAC-OS。
[0247]然后，與實(shí)施方式2同樣地，形成保護(hù)膜113，進(jìn)行加熱處理，使得包含在保護(hù)膜113中的氧擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜131，來降低氧缺陷量。然后，形成布線115，從而可以完成圖8A和8B所不的晶體管130。
[0248]在本實(shí)施方式的晶體管130中，氧化物半導(dǎo)體膜131包括用作溝道區(qū)域的第一區(qū)域133以及用作源區(qū)及漏區(qū)的第三區(qū)域137之間的用作電場緩和區(qū)域的第二區(qū)域135。因此，與實(shí)施方式2的晶體管100相比，可以抑制晶體管的劣化。另外，與一對電極139接觸的第三區(qū)域137包含摻雜劑，由此一對電極139與第三區(qū)域137之間的接觸電阻進(jìn)一步降低。因此，可以提高導(dǎo)通態(tài)電流。另外，當(dāng)保護(hù)膜113設(shè)置在晶體管130上時，可以實(shí)現(xiàn)閾值電壓的負(fù)向漂移得到抑制的晶體管的優(yōu)異電特性。另外，可以提供隨時間的變化或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的電特性變動少的可靠性高的晶體管。
[0249]另外，在晶體管130中，保護(hù)膜113所包含的氧通過基底絕緣膜103及柵極絕緣膜109中的至少一個移動到氧化物半導(dǎo)體膜131。
[0250]注意，本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他的實(shí)施方式及實(shí)施例所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[0251]實(shí)施方式5
在本實(shí)施方式中，參照圖9A至9C說明可以應(yīng)用于實(shí)施方式2至4的晶體管的結(jié)構(gòu)。
[0252]本實(shí)施方式所示的晶體管具有接觸于柵電極111的側(cè)面的側(cè)壁絕緣膜。在此，使用實(shí)施方式2所示的晶體管進(jìn)行說明。
[0253]圖9A所示的晶體管140包括在基底絕緣膜103上的氧化物半導(dǎo)體膜105、與氧化物半導(dǎo)體膜105接觸的一對電極107、與基底絕緣膜103、氧化物半導(dǎo)體膜105及一對電極107接觸的柵極絕緣膜109、以及夾著柵極絕緣膜109重疊于氧化物半導(dǎo)體膜105的柵電極111。另外，該晶體管具有接觸于柵電極111的側(cè)面的側(cè)壁絕緣膜141。另外，保護(hù)膜113設(shè)置為覆蓋柵極絕緣膜109、柵電極111及側(cè)壁絕緣膜141。另外，布線115也可以設(shè)置為通過形成在柵極絕緣膜109及保護(hù)膜113中的開口部與一對電極107接觸。
[0254]側(cè)壁絕緣膜141的端部與一對電極107重疊。側(cè)壁絕緣膜141設(shè)置為填充一對電極107與柵電極111之間，由此可以減小一對電極107與柵電極111之間產(chǎn)生的凹凸。因此，可以提高保護(hù)膜113的覆蓋率。
[0255]圖9B所示的晶體管150與晶體管140之間的不同之處是接觸于柵電極111的側(cè)面的側(cè)壁絕緣膜151的形狀。具體而言，側(cè)壁絕緣膜151的端部不與一對電極107重疊，并且側(cè)壁絕緣膜151位于柵電極111和一對電極107之間。
[0256]圖9C所示的晶體管160與圖9B所示的晶體管150的不同之處是摻雜劑添加于氧化物半導(dǎo)體膜161。
[0257]氧化物半導(dǎo)體膜161包括夾著柵極絕緣膜109重疊于柵電極111的第一區(qū)域163、添加有摻雜劑的與側(cè)壁絕緣膜151重疊的一對第二區(qū)域165、添加有摻雜劑的一對第三區(qū)域167 ;以及與一對電極107接觸的第四區(qū)域169。注意，第一區(qū)域163及第四區(qū)域169沒有添加摻雜劑。以夾著第一區(qū)域163的方式設(shè)置一對第二區(qū)域165。以夾著第一區(qū)域163及第二區(qū)域165的方式設(shè)置一對第三區(qū)域167。以夾著第一區(qū)域163至第三區(qū)域167的方式設(shè)置一對第四區(qū)域169。
[0258]在晶體管160中，第一區(qū)域163用作溝道區(qū)域。
[0259]由于第二區(qū)域165及第三區(qū)域167添加有摻雜劑而具有高導(dǎo)電率，所以它們用作低電阻區(qū)域，并且可以降低溝道區(qū)域與源區(qū)及漏區(qū)之間的電阻。另外，第二區(qū)域165用作電場緩和區(qū)域，因?yàn)榈诙^(qū)域165具有低于第三區(qū)域167的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率。因此，可以抑制晶體管160的劣化。
[0260]作為對第二區(qū)域165及第三區(qū)域167添加的摻雜劑，可以適當(dāng)?shù)厥褂门c在實(shí)施方式3中添加于第二區(qū)域125的摻雜劑相同的摻雜劑。
[0261]第二區(qū)域165及第三區(qū)域167的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率可以與實(shí)施方式3的第二區(qū)域125的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率相同。另外，在本實(shí)施方式中，第三區(qū)域167的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率高于第二區(qū)域165的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率。
[0262]從第四區(qū)域169的與一對電極107接觸的區(qū)域，所包含的氧的一部分?jǐn)U散到一對電極107，產(chǎn)生氧缺陷，由此該區(qū)域成為η型區(qū)域。其結(jié)果，第四區(qū)域169的一部分用作源區(qū)及漏區(qū)。
[0263]在本實(shí)施方式的晶體管160的氧化物半導(dǎo)體膜161中，第一區(qū)域163設(shè)置在低電阻區(qū)的第二區(qū)域165及第三區(qū)域167之間。通過上述結(jié)構(gòu)，可以降低溝道區(qū)域與源區(qū)及漏區(qū)之間的電阻，并且可以提高晶體管的導(dǎo)通態(tài)電流。
[0264]通過在晶體管(在此，晶體管140、150及160)上設(shè)置保護(hù)膜113，該晶體管可以具有優(yōu)異的電特性。另外，該晶體管可以具有隨時間的變化或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的電特性變動少的高可靠性。
[0265]另外，在晶體管140、150、160的每一個中，保護(hù)膜113所包含的氧通過基底絕緣膜103和柵極絕緣膜109中的至少一個移動到氧化物半導(dǎo)體膜。
[0266]注意，本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他的實(shí)施方式及實(shí)施例所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[0267]實(shí)施方式6
在本實(shí)施方式中，參照圖10說明具有與實(shí)施方式2至5不同的結(jié)構(gòu)的晶體管。在本實(shí)施方式所示的晶體管中，一對電極夾著柵極絕緣膜重疊于柵電極，這是與實(shí)施方式2至5的晶體管不同之處。
[0268]圖10中的晶體管170包括在基底絕緣膜103上的氧化物半導(dǎo)體膜105、與氧化物半導(dǎo)體膜105接觸的一對電極107、與基底絕緣膜103、氧化物半導(dǎo)體膜105及一對電極107接觸的柵極絕緣膜109、以及夾著柵極絕緣膜109重疊于氧化物半導(dǎo)體膜105的柵電極171。另外，設(shè)置有覆蓋柵極絕緣膜109及柵電極171的保護(hù)膜113。另外，布線115也可以設(shè)置為在形成在柵極絕緣膜109和保護(hù)膜113中的開口與一對電極107接觸。
[0269]在本實(shí)施方式的晶體管170中，一對電極107夾著柵極絕緣膜109與柵電極171彼此重疊。因此，在氧化物半導(dǎo)體膜105中，夾著柵極絕緣膜109與柵電極171相對的區(qū)域用作溝道區(qū)域，并且與一對電極107接觸的區(qū)域用作源區(qū)或漏區(qū)。換言之，溝道區(qū)域與源區(qū)及漏區(qū)彼此接觸。在溝道區(qū)域與源區(qū)及漏區(qū)之間沒有用作電阻的區(qū)域。因此，其導(dǎo)通態(tài)電流及場效應(yīng)遷移率高于實(shí)施方式2至實(shí)施方式5的晶體管的導(dǎo)通態(tài)電流及場效應(yīng)遷移率。
[0270]另外，通過使用保護(hù)膜113設(shè)置在晶體管170上的結(jié)構(gòu)，該晶體管具有可以閾值電壓的負(fù)向漂移得到抑制的具有優(yōu)異的電特性。另外，可以提供隨時間的變化或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的電特性變動少的可靠性高的晶體管。
[0271]另外，在晶體管170中，保護(hù)膜113所包含的氧通過基底絕緣膜103和柵極絕緣膜109中的至少一個移動到氧化物半導(dǎo)體膜105。
[0272]注意，本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他的實(shí)施方式及實(shí)施例所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[0273]實(shí)施方式7
在本實(shí)施方式中，參照圖1lA和IlB說明具有與實(shí)施方式I至6不同的結(jié)構(gòu)的晶體管。
[0274]圖1lA所示的晶體管210包括在基底絕緣膜103上的氧化物半導(dǎo)體膜211、與基底絕緣膜103及氧化物半導(dǎo)體膜211接觸的柵極絕緣膜109、以及夾著柵極絕緣膜109重疊于氧化物半導(dǎo)體膜211的柵電極111。另外，設(shè)置有覆蓋柵極絕緣膜109及柵電極111的保護(hù)膜217，并且布線219也設(shè)置為通過形成在柵極絕緣膜109及保護(hù)膜217中的開口接觸于氧化物半導(dǎo)體膜211。
[0275]在本實(shí)施方式的晶體管210中，氧化物半導(dǎo)體膜211包括夾著柵極絕緣膜109重疊于柵電極111的第一區(qū)域213、以及添加有摻雜劑的一對第二區(qū)域215。另外，第一區(qū)域213沒有添加摻雜劑。另外，以夾著第一區(qū)域213的方式設(shè)置一對第二區(qū)域215。
[0276]在晶體管210中第一區(qū)域213用作溝道區(qū)域。第二區(qū)域215用作源區(qū)及漏區(qū)。
[0277]與實(shí)施方式3中的對第二區(qū)域125添加的摻雜劑可以適當(dāng)?shù)赜米鲗Φ诙^(qū)域215添加的摻雜劑。
[0278]第二區(qū)域215的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率可以與實(shí)施方式3的第二區(qū)域125的摻雜劑濃度及導(dǎo)電率相同。
[0279]圖1lB所示的晶體管220包括在基底絕緣膜103上的氧化物半導(dǎo)體膜211、與氧化物半導(dǎo)體膜211接觸的用作源電極及漏電極的一對電極225、與氧化物半導(dǎo)體膜211的至少一部分接觸的柵極絕緣膜223、以及柵極絕緣膜223上的與氧化物半導(dǎo)體膜211重疊的柵電極 111。
[0280]另外，該晶體管包括接觸于柵電極111的側(cè)面的側(cè)壁絕緣膜221。另外，保護(hù)膜217設(shè)置在基底絕緣膜103、柵電極111、側(cè)壁絕緣膜221及一對電極225上。另外，布線219設(shè)置為通過形成在保護(hù)膜217中的開口接觸于氧化物半導(dǎo)體膜211。
[0281]在圖1lB的晶體管中，氧化物半導(dǎo)體膜211包括夾著柵極絕緣膜223重疊于柵電極111的第一區(qū)域213、以及添加有摻雜劑的第二區(qū)域215。注意，第一區(qū)域213沒有添加摻雜劑。以夾著第一區(qū)域213的方式設(shè)置一對第二區(qū)域215。
[0282]晶體管的一對電極225的端部位于側(cè)壁絕緣膜221上，并且在氧化物半導(dǎo)體膜211中一對電極225完全覆蓋包含摻雜劑的一對第二區(qū)域215的露出部。因此，通過側(cè)壁絕緣膜221的寬度能夠控制溝道長度方向上的源極和漏極之間的距離(更正確地說，氧化物半導(dǎo)體膜211中的與一對電極225中的一個接觸的部分和與該一對電極中的另一個接觸的部分之間的距離)。也就是說，在難以用掩模形成圖案的微型裝置中，可以不使用掩模而形成與氧化物半導(dǎo)體膜211接觸的一對電極225的溝道一側(cè)的端部。另外，由于不使用掩模，所以可以降低起因于加工的多個晶體管中的偏差。
[0283]設(shè)置在本實(shí)施方式的晶體管210及220上的保護(hù)膜217是與實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23同樣的包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜。另外，優(yōu)選的是，保護(hù)膜217包含比氧化物半導(dǎo)體膜211中的氧缺陷量大的氧量。包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜是通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜。因此，通過使用通過加熱使氧的一部分脫離的氧化絕緣膜作為保護(hù)膜，該氧可以通過加熱處理擴(kuò)散到氧化物半導(dǎo)體膜，并且填補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體膜211中的氧缺陷。其結(jié)果，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜211中的氧缺陷量，并可以抑制晶體光的閾值電壓的負(fù)向漂移。另外，可以提供隨時間的變化或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的閾值電壓變動少的可靠性高的晶體管。
[0284]另外，晶體管可以具有優(yōu)異的電特性，S卩，當(dāng)在保護(hù)膜217中通過電子自旋共振法測定的在g=2.001處的信號的自旋密度低于1.5X1018spins/cm3,優(yōu)選為低于或等于1.0X 1018spins/cm3。
[0285]另外，在晶體管220中，保護(hù)膜217所包含的氧通過基底絕緣膜103、柵極絕緣膜223和側(cè)壁絕緣膜221中的一個以上移動到氧化物半導(dǎo)體膜211。
[0286]注意，本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他的實(shí)施方式及實(shí)施例所示的任何結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[0287]實(shí)施方式8
在本實(shí)施方式中，參照圖12說明具有與實(shí)施方式I至7不同的結(jié)構(gòu)的晶體管。本實(shí)施方式的晶體管具有夾著氧化物半導(dǎo)體膜彼此相對的多個柵電極。另外，在本實(shí)施方式中，使用實(shí)施方式6所示的晶體管進(jìn)行說明；但是，本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合。
[0288]圖12所示的晶體管230包括在襯底101上的柵電極231、以及覆蓋柵電極231的絕緣膜233。另外，該晶體管包括在絕緣膜233上的氧化物半導(dǎo)體膜105、與氧化物半導(dǎo)體膜105接觸的一對電極107、與絕緣膜233、氧化物半導(dǎo)體膜105及一對電極107接觸的柵極絕緣膜109、以及夾著柵極絕緣膜109重疊于氧化物半導(dǎo)體膜105的柵電極171。另外，設(shè)置有覆蓋柵極絕緣膜109及柵電極171的保護(hù)膜113。另外，布線115也可以設(shè)置為通過在柵極絕緣膜109及保護(hù)膜113中的開口接觸于一對電極107。
[0289]柵電極231可以以與實(shí)施方式I的柵電極15同樣的方式形成。另外，為了提高所形成的絕緣膜233的覆蓋性，柵電極231優(yōu)選具有錐形側(cè)面。襯底101與柵電極231的側(cè)面之間的角度為大于或等于20°且小于或等于70°，優(yōu)選為大于或等于30°且小于或等于 60°。
[0290]絕緣膜233可以以與實(shí)施方式2所示的基底絕緣膜103同樣的方式形成。另外，絕緣膜233優(yōu)選具有平坦的表面，因?yàn)樵诤竺嬖诮^緣膜233上形成氧化物半導(dǎo)體膜105。因此，成為絕緣膜233的絕緣膜形成在襯底101及柵電極231上，并該絕緣膜被進(jìn)行平坦化處理，由此形成表面的凹凸少的絕緣膜233。
[0291]本實(shí)施方式的晶體管230具有夾著氧化物半導(dǎo)體膜105彼此相對的柵電極231及柵電極171。通過對柵電極231和柵電極171施加不同的電位，可以優(yōu)選地控制晶體管230的閾值電壓:該閾值電壓可以使閾值電壓正向漂移。
[0292]在本實(shí)施方式的晶體管230上設(shè)置保護(hù)膜113。保護(hù)膜113是與實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23同樣的包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的氧化絕緣膜。優(yōu)選的是，保護(hù)膜113包含比氧化物半導(dǎo)體膜105中的氧缺陷量多的氧量。其結(jié)果，氧化物半導(dǎo)體膜105的氧缺陷量降低，因此閾值電壓的負(fù)向漂移得到了抑制。另外，可以提供隨時間的變化或光柵極BT壓力測試所導(dǎo)致的閾值電壓變動少的可靠性高的晶體管。
[0293]實(shí)施方式9
在本實(shí)施方式中，說明降低了在氧化物半導(dǎo)體膜中的氫的濃度的晶體管的制造方法。這種晶體管是實(shí)施方式I至8所示的晶體管中的任一種。在此，典型地使用實(shí)施方式I及2進(jìn)行說明；但是，本實(shí)施方式可以與其他任何實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合。另外，本實(shí)施方式所示的工序中的至少一個應(yīng)該與實(shí)施方式I及2中的任一個所示的晶體管的制造工序組合；不需要組合所有工序。
[0294]在實(shí)施方式I的氧化物半導(dǎo)體膜19及實(shí)施方式2的氧化物半導(dǎo)體膜105的每一個中，氫濃度低于5X 1019atoms/cm3,優(yōu)選為低于5X 1018atoms/cm3,更優(yōu)選為低于或等于I X 1018atoms/cm3,進(jìn)一步優(yōu)選為低于或等于5 X 1017atoms/cm3,再進(jìn)一步優(yōu)選為低于或等于 I X 1016atoms/cm3。
[0295]包含在各氧化物半導(dǎo)體膜19及105中的氫與鍵合到金屬原子的氧起反應(yīng)而產(chǎn)生水，并且在氧脫離的晶格(或氧脫離的部分)中形成缺陷。另外，氫與氧鍵合導(dǎo)致作為載流子的電子的產(chǎn)生。因此，在形成氧化物半導(dǎo)體膜的工序中通過極力降低包含氫的雜質(zhì)，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜的氫濃度。由此，當(dāng)盡量去除氫而高度純化的氧化物半導(dǎo)體膜用作溝道區(qū)時，可以減小閾值電壓的負(fù)向漂移，并且可以將晶體管的源極與漏極之間的泄漏電流(典型為每溝道寬度的截止態(tài)電流)降低到幾yA/ μ m至幾ζΑ/ μ m。其結(jié)果，可以提高晶體管的電特性。
[0296]降低氧化物半導(dǎo)體膜19中的氫濃度的一個方法(第一方法)是如下:在形成氧化物半導(dǎo)體膜19之前，通過加熱處理或等離子體處理使襯底11、基底絕緣膜13、柵電極15、柵極絕緣膜17的每一個所包含的氫或水脫離。該方法的結(jié)果，可以防止在后面的加熱處理中附著到或包含于襯底11至柵極絕緣膜17的氫或水?dāng)U散到氧化物半導(dǎo)體膜19中。該加熱處理以高于或等于100°C且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)的溫度在惰性氣氛、減壓氣氛或干燥空氣氣氛中進(jìn)行。此外，在等離子體處理中，使用稀有氣體、氧、氮或氧化氮(例如，氧化亞氮、一氧化二氮或二氧化氮)。另外，在實(shí)施方式2至8中，在形成氧化物半導(dǎo)體膜105之前，通過加熱處理或等離子體處理使襯底101及基底絕緣膜103的每一個所包含的氫或水脫離。
[0297]降低氧化物半導(dǎo)體膜19及105中的氫濃度的其他方法(第二方法)是如下:在使用濺射裝置形成氧化物半導(dǎo)體膜之前，偽襯底搬入濺射裝置，并且在偽襯底上形成氧化物半導(dǎo)體膜，來去除附著在靶材表面或防著板的氫、水等。其結(jié)果，可以抑制氫或水等混入到氧化物半導(dǎo)體膜中。
[0298]降低氧化物半導(dǎo)體膜19及105中的氫濃度的其他方法(第三方法)是如下:當(dāng)例如通過濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜時，在高于或等于150°C且低于或等于750°C，優(yōu)選為高于或等于150°C且低于或等于450°C，更優(yōu)選為高于或等于200°C且低于或等于350°C的襯底溫度下形成氧化物半導(dǎo)體膜。該方法的結(jié)果，可以抑制氫或水等混入到氧化物半導(dǎo)體膜中。
[0299]在此，以下詳細(xì)說明能夠形成氫濃度很少的氧化物半導(dǎo)體膜19及105的濺射裝置。
[0300]形成氧化物半導(dǎo)體膜的處理室的泄漏率優(yōu)選低于或等于I X 1-10Pa.m3/秒，由此可以降低使用濺射法時氫或水等混入到膜中。
[0301]優(yōu)選適當(dāng)?shù)亟M合如干燥泵等粗真空泵與如濺射離子泵、渦輪分子泵或低溫泵等高真空泵進(jìn)行濺射裝置的處理室的排氣。渦輪分子泵在大分子的排氣方面具有優(yōu)秀的能力，另一方面，排出氫和水的能力低。此外，與對氫的排氣能力高的濺射離子泵或?qū)λ呐艢饽芰Ω叩牡蜏乇玫慕M合是有效的。
[0302]因?yàn)槲接趦?nèi)壁上，存在于處理室內(nèi)壁的吸附物不會影響到處理室內(nèi)的壓力，但是該吸附物導(dǎo)致處理室排氣時的氣體釋放。因此，雖然泄漏率和排氣速度之間沒有關(guān)聯(lián)，但是重要的是，盡量使存在于處理室內(nèi)的吸附物脫離，并且使用排氣能力高的泵預(yù)先進(jìn)行排氣。另外，也可以焙烤處理室以促進(jìn)吸附物的脫離。通過該焙烤，吸附物的脫離速度可以提高到10倍左右。該焙烤可以在高于或等于100°c且低于或等于450°C的溫度下進(jìn)行。此時，當(dāng)導(dǎo)入惰性氣體的同時去除吸附物時，可以進(jìn)一步提高僅靠排氣不容易脫離的水等的脫離速率。
[0303]如上所述，在形成氧化物半導(dǎo)體膜的工序中，利用處理室中的壓力、處理室的泄漏率等盡量抑制雜質(zhì)的混入，由此可以減小對氧化物半導(dǎo)體膜中的氫或水等的混入。
[0304]降低氧化物半導(dǎo)體膜19及105中的氫濃度的其他方法(第四方法)是如下:使用去除了包含氫的雜質(zhì)的高純度氣體作為原料氣體。該方法的結(jié)果，可以抑制氫或水等混入到氧化物半導(dǎo)體膜中。
[0305]降低氧化物半導(dǎo)體膜19及105中的氫濃度的其他方法(第五方法)是如下:在形成氧化物半導(dǎo)體膜之后進(jìn)行加熱處理。通過該加熱處理，可以進(jìn)行氧化物半導(dǎo)體膜的脫氫化或脫水化。
[0306]加熱處理的溫度典型地為高于或等于150°C且低于襯底的應(yīng)變點(diǎn)，優(yōu)選為高于或等于250°C且低于或等于450°C，更優(yōu)選為高于或等于300°C且低于或等于450°C。
[0307]該加熱處理在包含氮或如氦、氖、氬、氙、氪等稀有氣體的惰性氣體氣氛中進(jìn)行。或者，該加熱處理也可以先在惰性氣體氣氛中進(jìn)行，然后在氧氣氛中進(jìn)行。優(yōu)選的是，上述惰性氣體氣氛及上述氧氣氛不包含氫、水等。處理時間是3分鐘至24小時。
[0308]如圖2B及圖6A所示，在形成經(jīng)過元件分離的氧化物半導(dǎo)體膜19及105之后，可以進(jìn)行用于脫氫化或脫水化的加熱處理。通過上述工序，在用于脫氫化或脫水化的加熱處理中，可以高效地釋放柵極絕緣膜17或基底絕緣膜103所包含的氫或水等。
[0309]用于脫水化或脫氫化的加熱處理可以進(jìn)行多次，也可以兼作其他加熱處理。
[0310]上述降低氧化物半導(dǎo)體膜中的氫濃度的第一至第五方法中的至少一個與實(shí)施方式I至8所示的晶體管的任何制造方法組合，由此可以制造將盡可能地降低氫或水而高度純化了的氧化物半導(dǎo)體膜用作其溝道區(qū)域的晶體管。其結(jié)果，可以降低閾值電壓的負(fù)向漂移，并且可以將晶體管的源極與漏極之間的泄漏電流(典型為每溝道寬度的截止態(tài)電流)降低到幾yA/μπι至幾ζΑ/μπι。因此，可以提高晶體管的電特性。根據(jù)本實(shí)施方式的說明，可以制造閾值的負(fù)向漂移得到抑制且泄漏電流小的具有優(yōu)異的電特性的晶體管。
[0311]實(shí)施方式10
在本實(shí)施方式中，參照圖13說明在下部具有包含第一半導(dǎo)體材料的晶體管且在上部具有包含第二半導(dǎo)體材料的晶體管的半導(dǎo)體裝置，在該半導(dǎo)體裝置中，包含第一半導(dǎo)體材料的晶體管包括半導(dǎo)體襯底。
[0312]圖13示出半導(dǎo)體裝置的截面結(jié)構(gòu)的例子，該半導(dǎo)體裝置包括在下部的包含第一半導(dǎo)體材料的晶體管以及在上部的包含第二半導(dǎo)體材料的晶體管。在此，第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料彼此不同。例如，可以使用氧化物半導(dǎo)體以外的半導(dǎo)體材料作為第一半導(dǎo)體材料，并可以使用氧化物半導(dǎo)體作為第二半導(dǎo)體材料。氧化物半導(dǎo)體以外的半導(dǎo)體材料例如也可以為硅、鍺、硅鍺、碳化硅或砷化鎵等，優(yōu)選為單晶半導(dǎo)體或多晶半導(dǎo)體。使用單晶半導(dǎo)體形成的晶體管容易進(jìn)行高速工作。另一方面，使用氧化物半導(dǎo)體形成的晶體管可以用于利用每溝道寬度的截止態(tài)電流充分低，即幾yA/ μ m至幾ζΑ/ μ m左右的電路。據(jù)此，可以使用圖13所示的半導(dǎo)體裝置形成低耗電量的邏輯電路。另外，也可以使用有機(jī)半導(dǎo)體材料等作為第一半導(dǎo)體材料。
[0313]η溝道型晶體管(NM0SFET)或ρ溝道型晶體管(PM0SFET)可以用作晶體管704a、704b及704c中的每一個。在此，作為晶體管704a及704b，使用ρ溝道型晶體管，并且作為晶體管704c，使用η溝道型晶體管。在圖13所示的例子中，一個島中的晶體管704a及704b與其他元件通過淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolat1n:STI) 702絕緣分離。另一方面，另一個島中的晶體管704c與晶體管704a及704b通過STI702絕緣分離。通過使用STI702可以抑制因LOCOS元件分離法產(chǎn)生的元件分離區(qū)的鳥嘴效應(yīng)(bird’ s beak)，由此可以減小元件分離部的尺寸。另一方面，在不要求晶體管的結(jié)構(gòu)性微小化或微型化的半導(dǎo)體裝置中，不必須需要形成STI702，并可以使用如LOCOS等元件分離方法。
[0314]圖13中的晶體管704a、704b及704c都包括設(shè)置在襯底701中的溝道區(qū)域、以夾著溝道區(qū)域的方式設(shè)置的雜質(zhì)區(qū)域705 (也稱為源區(qū)及漏區(qū))、設(shè)置在溝道區(qū)域上的柵極絕緣膜706、以及在柵極絕緣膜706上以重疊于溝道區(qū)域的方式設(shè)置的柵電極707及708。柵電極可以具有包含用來提高加工精度的第一材料的柵電極707和包含作為布線以低電阻化為目的的第二材料的柵電極708的疊層結(jié)構(gòu)，但是不局限于此；根據(jù)被要求的條件可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整材料、疊層數(shù)、形狀等。另外，為了方便起見，在附圖中不示出源電極及漏電極的晶體管也可以稱作晶體管。
[0315]另外，接觸插頭714a與設(shè)置在襯底701中的雜質(zhì)區(qū)域705連接。在此，接觸插頭714a也用作晶體管704a等的源電極或漏電極。另外，與雜質(zhì)區(qū)域705不同的雜質(zhì)區(qū)域設(shè)置在雜質(zhì)區(qū)域705與溝道區(qū)域之間。該雜質(zhì)區(qū)域根據(jù)被導(dǎo)入的雜質(zhì)濃度被用作LDD區(qū)域或擴(kuò)展區(qū)域，該擴(kuò)展區(qū)域用來控制溝道區(qū)域近旁的電場分布。側(cè)壁絕緣膜710隔著絕緣膜709設(shè)置在柵電極707及708的側(cè)壁上。通過使用絕緣膜709或側(cè)壁絕緣膜710，可以形成LDD區(qū)域或擴(kuò)展區(qū)域。
[0316]晶體管704a、704b及704c被絕緣膜711覆蓋。絕緣膜711可以用作保護(hù)膜，并可以防止雜質(zhì)從外部侵入到溝道區(qū)域。另外，當(dāng)通過CVD法使用氮化硅等材料形成絕緣膜711時，在作為溝道區(qū)域使用單晶硅的情況下，可以通過加熱處理進(jìn)行單晶硅的氫化。當(dāng)使用具有拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力的絕緣膜作為絕緣膜711時，可以在溝道區(qū)域的半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生應(yīng)變。通過在采用η溝道型晶體管的情況下對溝道區(qū)域中的硅材料施加拉伸應(yīng)力，或者在采用P溝道型晶體管的情況下對溝道區(qū)域中的硅材料施加壓縮應(yīng)力，可以提高晶體管的遷移率。
[0317]在此，圖13中的晶體管750具有與實(shí)施方式6的晶體管170相同的結(jié)構(gòu)。晶體管750的基底絕緣膜具有包括絕緣膜725a和絕緣膜725b的兩層結(jié)構(gòu)，并且柵電極751設(shè)置為夾著基底絕緣膜與晶體管750的氧化物半導(dǎo)體膜相對。絕緣膜725a優(yōu)選使用具有阻擋氫、水及氧的效果的絕緣膜形成，由此可以防止氧從氧化物半導(dǎo)體膜擴(kuò)散到外部，并可以防止氫和水從外部侵入到氧化物半導(dǎo)體膜。具有阻擋氫、水及氧的效果的絕緣膜典型地使用氧化鋁膜而形成。作為絕緣膜725b，可以適當(dāng)?shù)厥褂脤?shí)施方式2中的基底絕緣膜103。
[0318]雖然使用實(shí)施方式6的晶體管170作為晶體管750的說明，但是可以適當(dāng)?shù)厥褂脤?shí)施方式I至9中的晶體管。
[0319]包含第二半導(dǎo)體材料的晶體管750根據(jù)所需要的電路結(jié)構(gòu)電連接到下層的包含第一半導(dǎo)體材料的晶體管，諸如晶體管704a。圖13示出晶體管750的源極或漏極與晶體管704a的源極或漏極電連接的結(jié)構(gòu)例子。
[0320]包含第二半導(dǎo)體材料的晶體管750的源極和漏極中的一個通過貫通晶體管750的柵極絕緣膜726、絕緣膜727、728及729的接觸插頭730b連接到形成在晶體管750的上方的布線734a。作為柵極絕緣膜726及絕緣膜727，可以適當(dāng)?shù)厥褂脤?shí)施方式I至9所示的結(jié)構(gòu)和材料。
[0321]布線734a埋入在絕緣膜731中。作為布線734a，優(yōu)選使用如銅或鋁等低電阻導(dǎo)電材料。通過使用低電阻導(dǎo)電材料，可以降低通過布線734a而傳播的信號的RC延遲。當(dāng)使用銅作為布線734a時，形成阻擋膜733以防止銅擴(kuò)散到溝道區(qū)域。阻擋膜例如可以使用氮化鉭膜、氮化鉭與鉭的疊層膜、氮化鈦膜、氮化鈦與鈦的疊層膜等來形成，但是，只要確保布線材料的擴(kuò)散防止功能以及與布線材料或基底膜等的密著性，就不局限于上述材料的膜。阻擋膜733也可以作為與布線734a隔離的層而形成，或者也可以以通過加熱處理使布線材料所包含的阻擋膜材料析出在設(shè)置于絕緣膜731中的開口的內(nèi)壁的方式形成阻擋膜733。
[0322]作為絕緣膜731，可以使用絕緣體，諸如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、硼磷硅玻璃(Borophosphosilicate glass ;BPSG)、憐娃玻璃(Phosphorus Silicate Glass ;PSG)、添加有碳的氧化硅(S1C)、添加有氟的氧化硅(S1F)、由Si (OC2H5)4形成的氧化硅的四乙氧基娃燒(Tetraethyl orthosilicate:TE0S)、氫娃倍半環(huán)氧乙燒(Hydrogen Silsesqu1xane:HSQ)、甲基娃倍半環(huán)氧乙燒(Methyl Silsesqu1xane:MSQ)、有機(jī)娃酸鹽玻璃(OrganoSilicate Glass:0SG)、有機(jī)聚合物類材料。尤其是，當(dāng)進(jìn)行半導(dǎo)體裝置的微型化時，布線之間的寄生電容變?yōu)槊黠@而信號延遲增大。因此，氧化硅的相對介電常數(shù)(k=4.0至4.5)很高，并且優(yōu)選使用k=3.0或更小的材料。另外，由于在布線埋入在該絕緣膜中之后進(jìn)行CMP處理，所以該絕緣膜被要求具有機(jī)械強(qiáng)度。只要能夠確保該機(jī)械強(qiáng)度，該絕緣膜就可以形成有多孔(porous)以具有低介電常數(shù)。絕緣膜731通過濺射法、CVD法、包括旋涂法(也稱為旋涂玻璃(Spin On Glass:S0G)等的涂敷法等形成。
[0323]絕緣膜732也可以設(shè)置在絕緣膜731上。絕緣膜732在布線材料埋入在絕緣膜731中之后通過CMP等進(jìn)行平坦化處理時用作蝕刻停止膜。
[0324]在布線734a上，設(shè)置有阻擋膜735，并且在阻擋膜735上，設(shè)置有保護(hù)膜740。阻擋膜735用來防止如銅等布線材料的擴(kuò)散。該阻擋膜735不局限于只設(shè)置在布線734a的表面上，而也可以設(shè)置在絕緣膜731及732上。阻擋膜735可以使用如氮化硅、SiC或SiBON等絕緣材料形成。但是，當(dāng)阻擋膜735的厚度厚時，布線之間的電容增加；因此優(yōu)選選擇具有阻擋性及低介電常數(shù)的材料。
[0325]布線734a通過接觸插頭730a連接到設(shè)置在阻擋膜724的下方的布線723。接觸插頭730a貫通阻擋膜724、絕緣膜725a及725b、柵極絕緣膜726、絕緣膜727、728及729電連接到布線723，這是與接觸插頭730b不同之處。因此，接觸插頭730a的高度比接觸插頭730b的高度高。在接觸插頭730a的直徑與接觸插頭730b的直徑相同的情況下，接觸插頭730a的縱橫比大于接觸插頭730b的縱橫比。接觸插頭730a的直徑也可以與接觸插頭730b的直徑不同。接觸插頭730a被示出為使用一個材料形成的連續(xù)的插頭；但是，也可以另行形成貫通阻擋膜724、絕緣膜725a及725b的接觸插頭和貫通柵極絕緣膜726、絕緣膜727、728及729的接觸插頭。
[0326]與布線734a和布線734b同樣地，布線723被阻擋膜722和阻擋膜724覆蓋并埋入在絕緣膜720中。如圖13所示，布線723包括上部的布線部分和下部的通孔(via hole)部分。下部的通孔部分與下層的布線718連接。具有該結(jié)構(gòu)的布線723可以通過所謂的雙鑲嵌法等形成。上層與下層的布線也可以使用接觸插頭來連接，而代替雙鑲嵌法。當(dāng)進(jìn)行如CMP等平坦化處理時用作蝕刻停止膜的絕緣膜721也可以設(shè)置在絕緣膜720上。
[0327]與布線723電連接的布線718也可以形成為具有與上述晶體管750的上方的布線層相同的結(jié)構(gòu)。將如硅等第一半導(dǎo)體材料用于溝道區(qū)域的晶體管704a通過貫通絕緣膜711、絕緣膜712、絕緣膜713的接觸插頭714a連接到布線718。將如硅等第一半導(dǎo)體材料用于溝道區(qū)域的晶體管704c的柵電極通過貫通絕緣膜711、絕緣膜712、絕緣膜713的接觸插頭714b連接到布線718。布線718被阻擋膜717及719覆蓋并埋入在絕緣膜715中，這是與上述布線734a及734b同樣的方法。在絕緣膜715上，也可以設(shè)置當(dāng)進(jìn)行如CMP等平坦化處理時用作蝕刻停止膜的絕緣膜716。
[0328]如上所述，通過多個接觸插頭及多個布線，包含第一半導(dǎo)體材料且設(shè)置在半導(dǎo)體裝置的下部的晶體管704a電連接到包含第二半導(dǎo)體材料且設(shè)置在半導(dǎo)體裝置的上部的晶體管750。通過使用上述半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中包含第一半導(dǎo)體材料且能夠進(jìn)行高速工作的晶體管組合于第包含二半導(dǎo)體材料且截止態(tài)電流極小的晶體管，可以制造包括能夠以低耗電量進(jìn)行高速工作的邏輯電路的半導(dǎo)體裝置。
[0329]上述半導(dǎo)體裝置不局限于采用上述結(jié)構(gòu)，可以在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)任意改變。例如，在上述說明中，兩個布線層設(shè)置在包含第一半導(dǎo)體材料的晶體管與包含第二半導(dǎo)體材料的晶體管之間，但是也可以設(shè)置一個布線層或三個或更多個布線層，或者不使用布線，晶體管也可以只通過接觸插頭直接連接。在此情況下，例如也可以使用硅穿孔(Through Silicon Via:TSV)技術(shù)。另外,在上述說明中，如銅等材料埋入在絕緣膜中以形成布線，但是例如通過利用光刻工序的圖案化也可以獲得具有阻擋膜、布線材料層及阻擋膜的三層結(jié)構(gòu)的布線。
[0330]當(dāng)銅布線形成在包含第一半導(dǎo)體材料的晶體管704a及704b與包含第二半導(dǎo)體材料的晶體管750之間的層中時，特別需要考慮在包含第二半導(dǎo)體材料的晶體管750的制造工序中進(jìn)行的熱處理的影響。換言之，需要注意使在包含第二半導(dǎo)體材料的晶體管750的制造工序中進(jìn)行的熱處理的溫度適合布線材料的性質(zhì)。這是因?yàn)?，例如在對晶體管750的構(gòu)成部件進(jìn)行高溫的熱處理的情況下，當(dāng)使用銅布線時發(fā)生熱應(yīng)力，因此導(dǎo)致如應(yīng)力遷移等問題。
[0331]實(shí)施方式11
作為任何上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的例子，可以舉出中央處理器、微處理器、微型計(jì)算機(jī)、存儲裝置、圖像傳感器、電光裝置、發(fā)光顯示裝置等。該半導(dǎo)體裝置可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備。電子設(shè)備的例子如下:顯示裝置、照明裝置、個人計(jì)算機(jī)、文字處理機(jī)、圖像再現(xiàn)裝置、便攜式CD播放器、收音機(jī)、磁帶錄音機(jī)、頭戴式耳機(jī)、音響、鐘表、無繩電話子機(jī)、步話機(jī)、便攜無線設(shè)備、手機(jī)、智能手機(jī)、電子書閱讀器、車載電話、便攜式游戲機(jī)、計(jì)算器、便攜式信息終端、電子筆記本、電子翻譯器、聲音輸入器、攝像機(jī)、數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)、電動剃須刀、高頻加熱裝置、電飯煲、洗衣機(jī)、吸塵器、熱水器、電扇、電吹風(fēng)、空調(diào)器、加濕器、除濕器、空調(diào)設(shè)備、洗碗機(jī)、烘碗機(jī)、干衣機(jī)、烘被機(jī)、電冰箱、電冷凍箱、電冷藏冷凍箱、DNA保存用冰凍器、手電筒、電器工具、煙探測器、醫(yī)療設(shè)備、引導(dǎo)燈、信號機(jī)、傳送帶、電梯、自動扶梯、工業(yè)機(jī)器人、蓄電系統(tǒng)、電動汽車、混合動力汽車、插電式混合動力汽車、履帶式車輛、電動自行車、摩托車、電動輪椅、高爾夫球車、船舶、潛水艇、直升機(jī)、飛機(jī)、火箭、人造衛(wèi)星、太空探測器、行星探測器、宇宙飛船。在本實(shí)施方式中，參照圖14A和14B、圖15、圖16以及圖17對上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于如移動電話、智能手機(jī)、電子書閱讀器等移動設(shè)備的例子進(jìn)行說明。
[0332]在如移動電話、智能手機(jī)、電子書閱讀器等移動設(shè)備中，使用SRAM或DRAM以暫時儲存圖像數(shù)據(jù)。這是因?yàn)榭扉W存儲器應(yīng)答速度慢而不適于圖像處理。另一方面，當(dāng)SRAM或DRAM用于圖像數(shù)據(jù)的暫時儲存時，有如下特征。
[0333]在一般的SRAM中，如圖14A所示，一個存儲單元包括六個晶體管，S卩，晶體管801至806，這些晶體管利用X譯碼器807和Y譯碼器808而驅(qū)動。晶體管803和805以及晶體管804和806都用作反相器，該反相器能夠?qū)崿F(xiàn)高速驅(qū)動。然而，SRAM有單元面積大的缺點(diǎn)，因?yàn)橐粋€存儲單元包括六個晶體管。在設(shè)計(jì)規(guī)則的最小尺寸為F的條件下，SRAM的存儲單元面積一般為10F2至150F2。因此，SRAM的每比特的單價(jià)是各種存儲裝置中最高的。
[0334]另一方面，如圖14B所示，在DRAM中的存儲單元包括晶體管811和存儲電容器812，并且利用X譯碼器813和Y譯碼器814而驅(qū)動。一個單元包括一個晶體管和一個電容器，其面積小。DRAM的存儲單元面積一般為小于或等于10F2。注意，在DRAM中，需要一直進(jìn)行刷新工作，即使在不進(jìn)行改寫工作的情況下也消耗電力。
[0335]相對于此，通過使用上述實(shí)施方式所說明的截止態(tài)電流低的晶體管作為晶體管811，可以長時間地保持存儲電容器812中的電荷，由此不需要進(jìn)行頻繁的刷新工作。因此，能夠縮小存儲單元面積，且能夠降低耗電量。
[0336]接下來，在圖15中示出移動設(shè)備的方框圖。圖15所示的移動設(shè)備具有RF電路901、模擬基帶電路902、數(shù)字基帶電路903、電池904、電源電路905、應(yīng)用處理機(jī)906、快閃存儲器910、顯示器控制器911、存儲電路912、顯示器913、觸控感應(yīng)器919、聲頻電路917以及鍵盤918等。顯示器913具有顯示部914、源極驅(qū)動器915以及柵極驅(qū)動器916。應(yīng)用處理機(jī)906具有中央處理器(CPU)907、DSP (Digital Signal Processor:數(shù)位信號處理器)908以及接口(IF) 909。一般來說，存儲電路912包括SRAM或DRAM ;通過采用上述實(shí)施方式所說明的半導(dǎo)體裝置作為存儲電路912，能夠以高速進(jìn)行信息的寫入和讀出，能夠長期保持?jǐn)?shù)據(jù)，并能夠充分降低耗電量。另外，通過采用上述實(shí)施方式所說明的半導(dǎo)體裝置作為CPU907所包括的用于存儲數(shù)據(jù)或指令的主存儲器、以及能夠高速數(shù)據(jù)寫入和讀取的如寄存器或高速緩沖存儲器(cache)等緩沖存儲裝置，可以充分地降低CPU的耗電量。
[0337]圖16示出將上述實(shí)施方式所說明的半導(dǎo)體裝置用于顯示器的存儲電路950中的例子。圖16所示的存儲電路950具有存儲器952、存儲器953、開關(guān)954、開關(guān)955以及存儲器控制器951。另外，存儲電路連接于顯示器控制器956，該顯示器控制器956讀出及控制通過信號線輸入的圖像數(shù)據(jù)(輸入圖像數(shù)據(jù))和儲存在存儲器952及953中的數(shù)據(jù)(存儲圖像數(shù)據(jù))，并且該存儲電路還連接于顯示器957，該顯示器957根據(jù)從顯示器控制器956輸入的信號顯示圖像。
[0338]首先，通過應(yīng)用處理機(jī)(未圖示)形成圖像數(shù)據(jù)(輸入圖像數(shù)據(jù)A)。該輸入圖像數(shù)據(jù)A通過開關(guān)954被儲存在存儲器952中。儲存在存儲器952中的圖像數(shù)據(jù)(存儲圖像數(shù)據(jù)A)通過開關(guān)955及顯示器控制器956發(fā)送到且顯示在顯示器957。
[0339]在輸入圖像數(shù)據(jù)A沒有變化時，存儲圖像數(shù)據(jù)A —般以30Hz至60Hz的周期從存儲器952通過開關(guān)955由顯示器控制器956讀出。
[0340]接著，例如，當(dāng)使用者改寫顯示在畫面上的數(shù)據(jù)時(即，當(dāng)輸入圖像數(shù)據(jù)A有變化時)，應(yīng)用處理機(jī)形成新的圖像數(shù)據(jù)(輸入圖像數(shù)據(jù)B)。該輸入圖像數(shù)據(jù)B通過開關(guān)954被儲存在存儲器953中。即使在該期間中存儲圖像數(shù)據(jù)A也繼續(xù)定期性地通過開關(guān)955從存儲器952被讀出。在存儲器953中儲存完新的圖像數(shù)據(jù)(存儲圖像數(shù)據(jù)B)之后，從顯示器957的下一個幀開始讀出存儲圖像數(shù)據(jù)B，該存儲圖像數(shù)據(jù)B通過開關(guān)955及顯示器控制器956發(fā)送到且顯示在顯示器957。該讀出工作一直持續(xù)直到下一個新的圖像數(shù)據(jù)儲存到存儲器952中。
[0341]如上所述，通過由存儲器952及存儲器953交替進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的寫入和讀出，來在顯示器957上顯示圖像。另外，存儲器952及存儲器953不局限于彼此分開的存儲器，也可以將一個存儲器分割而使用。通過將上述實(shí)施方式所說明的半導(dǎo)體裝置用于存儲器952及存儲器953，能夠以高速進(jìn)行信息的寫入和讀出，能夠長期保持?jǐn)?shù)據(jù)，能夠充分降低耗電量。
[0342]接著，在圖17中示出電子書閱讀器的方框圖。圖17的電子書閱讀器具有電池1001、電源電路1002、微處理器1003、快閃存儲器1004、聲頻電路1005、鍵盤1006、存儲電路1007、觸摸屏1008、顯示器1009、顯示器控制器1010。
[0343]在此，可以將上述實(shí)施方式所說明的半導(dǎo)體裝置用于圖17的存儲電路1007。存儲電路1007具有暫時保持書籍內(nèi)容的功能。例如，有使用者使用高亮功能的情況。使用者在看電子書閱讀器時，有時需要對某個部分做標(biāo)記。該標(biāo)記功能稱為高亮功能，使用者例如通過改變顯示顏色、劃下劃線、將文字改為粗體字、改變文字的字體，來使該部分與其他部分不一樣。就是說，有將使用者所指定的部分的信息儲存而保持的功能。為了長期間保持信息，也可以將該信息拷貝到快閃存儲器1004。即使在此情況下，通過采用上述實(shí)施方式所說明的半導(dǎo)體裝置，也能夠以高速進(jìn)行信息的寫入和讀出，能夠長期保持存儲數(shù)據(jù)，并能夠充分降低耗電量。
[0344]如上所述，上述實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置安裝在本實(shí)施方式所示的移動設(shè)備。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)以高速進(jìn)行信息的讀出和寫入、長期保持?jǐn)?shù)據(jù)且充分降低耗電量的移動設(shè)備。
[0345]本實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)及方法等可以與其他任何實(shí)施方式所記載的結(jié)構(gòu)及方法等適當(dāng)?shù)亟M合。
[0346]實(shí)施例1
在本實(shí)施例中，對通過實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的制造方法形成的氧氮化硅膜的特性進(jìn)行說明。具體而言，將對通過上述方法形成的氧氮化硅膜所包含的氧量進(jìn)行熱脫附譜分析(TDS)的結(jié)果用于說明。
[0347]首先，說明所制造的樣品。各樣品具有采用實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的條件在硅片上形成400nm厚的氧氮化硅膜的結(jié)構(gòu)。
[0348]形成氧氮化硅膜的條件如下:在等離子體CVD裝置的處理室內(nèi)設(shè)置硅片；向處理室內(nèi)分別以160sccm及4000sccm供應(yīng)原料氣體的硅烷及一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為200Pa ;使用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)1500W的功率。另外，形成氧氮化硅膜時的襯底溫度為220°C。另外，在本實(shí)施例中使用的等離子體CVD裝置是電極面積為6000cm2的平行平板型等離子體CVD裝置，并且換算為每單位面積的功率(功率密度)的所供應(yīng)的功率為0.25W/cm2。
[0349]通過上述方法制造的樣品為樣品Al。
[0350]另外，作為比較例，制造使用用于制造樣品Al的等離子體CVD裝置在硅片上形成氧氮化硅膜的樣品A2。該樣品A2的氧氮化硅膜通過如下方式形成:向處理室內(nèi)分別以30sccm及4000sccm供應(yīng)硅烷及一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為200Pa;使用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)150W的功率。另外，換算為每單位面積的功率(功率密度)的為了形成樣品A2的氧氮化硅膜所供應(yīng)的功率為0.025W/cm2。
[0351]接著，對樣品Al及樣品A2進(jìn)行TDS分析。圖18示出TDS分析的結(jié)果。在圖18中，橫軸表不樣品Al及樣品A2的襯底溫度,縱軸表不TDS光譜的峰值強(qiáng)度。
[0352]在TDS分析中，在襯底溫度為高于或等于300°C且低于或等于400°C的區(qū)域中所觀察到的峰值是來源于包含在被分析的樣品(在此，樣品Al和樣品A2)中的氧(詳細(xì)地，氧原子或氧分子)脫離到外部的峰值。另外，脫離到外部的氧的總量相當(dāng)于該譜圖的積分值。在氧氮化硅膜包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧的情況下，可以認(rèn)為，過剩的氧容易脫離到外部。因此，通過使用該峰值強(qiáng)度的水平，可以評價(jià)包含在氧氮化硅膜中的氧量。
[0353]如圖18所示，樣品Al的峰值高于樣品A2的峰值。在此，該峰值來源于脫離到外部的氧。因此，確認(rèn)到包含在樣品Al的氧氮化硅膜中的氧量多于包含在樣品A2的氧氮化硅膜中的氧量。
[0354]接著，說明為了通過用于形成實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的方法形成絕緣膜而供應(yīng)的功率的影響。
[0355]以下說明所制造的樣品。各樣品具有與樣品Al相同的結(jié)構(gòu)，但是為了形成氧氮化硅膜作為絕緣膜而供應(yīng)的功率為1000W (0.17W/cm2)或2000W (0.33W/cm2)。另外，用來形成氧氮化娃膜的其他條件與樣品Al相同。
[0356]在此，供應(yīng)1000W(0.17W/cm2)的功率而得到的樣品是樣品A3，供應(yīng)2000W(0.33W/cm2)的功率而得到的樣品是樣品A4。
[0357]對樣品A3及樣品A4進(jìn)行TDS分析。通過TDS分析來被評價(jià)的氧量在上文中已說明。圖19A示出通過TDS分析評價(jià)的包含在樣品Al、樣品A3、樣品A4及樣品A2中的氧量。
[0358]根據(jù)圖19A確認(rèn)到，為了形成氧氮化硅膜而供應(yīng)的功率越大，包含在樣品中的氧量越多。
[0359]接著，說明為了通過用于形成實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的方法形成絕緣膜而調(diào)整的壓力的影響。
[0360]以下說明所制造的樣品。各樣品具有與樣品Al相同的結(jié)構(gòu)，但是為了形成氧氮化硅膜而調(diào)整的壓力為120Pa或250Pa。另外，用來形成氧氮化硅膜的其他條件與樣品Al相同。
[0361]在此，在調(diào)整為120Pa的壓力下得到的樣品為樣品A5，在調(diào)整為250Pa的壓力下得到的樣品為樣品A6。
[0362]對樣品A5及樣品A6進(jìn)行TDS分析。通過TDS分析來被評價(jià)的氧量在上文中已說明。圖19B示出通過TDS分析評價(jià)的包含在樣品Al、樣品A5、樣品A6中的氧量。
[0363]根據(jù)圖19B確認(rèn)到，當(dāng)為了形成氧氮化硅膜而調(diào)整的壓力提高時，包含在樣品中的氧量增加。
[0364]如上所述，確認(rèn)到通過使用用于形成氧氮化硅膜的實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的形成方法，該氧氮化硅膜可以包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧。該氧氮化硅膜所包含的氧的一部分通過加熱而脫離。由此，當(dāng)該氧氮化硅膜被用作晶體管的保護(hù)膜時，該脫離的氧可以擴(kuò)散到晶體管的氧化物半導(dǎo)體膜中。其結(jié)果，該晶體管可以具有優(yōu)異的電特性。
[0365]實(shí)施例2
在本實(shí)施例中，將說明具有與實(shí)施例1不同的結(jié)構(gòu)的樣品的TDS分析的結(jié)果。進(jìn)行該TDS分析以評價(jià)通過實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的制造方法來形成的氧氮化硅膜的特性。
[0366]在本實(shí)施例中制造的樣品都具有50nm厚的氮化硅膜形成在硅片上并且200nm厚的氧氮化硅膜形成在該氮化硅膜上的疊層結(jié)構(gòu)。
[0367]該氮化硅膜的形成方式如下:在等離子體CVD裝置的處理室內(nèi)設(shè)置硅片；向處理室內(nèi)分別以50sccm及5000sccm供應(yīng)硅烷及氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為60Pa ;使用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)150W的功率。另外，形成氮化硅膜時的襯底溫度為350°C。另外，在本實(shí)施例中使用的等離子體CVD裝置與實(shí)施例1相同，并且換算為功率密度的所供應(yīng)的功率為 0.25W/cm2。
[0368]然后，以如下方式在氮化硅膜上形成氧氮化硅膜:向處理室內(nèi)分別以ieOsccm及4000SCCm供應(yīng)硅烷及一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為200Pa ;使用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)1500W (0.25W/cm2)的功率。另外，形成該氧氮化硅膜時的襯底溫度為220°C。通過如此方式形成的樣品稱為樣品BI。
[0369]另外，形成以與上述不同的條件在上述氮化硅膜上形成氧氮化硅膜的樣品B2。在樣品B中的氧氮化娃的形成條件如下:向處理室內(nèi)分別以10sccm及3000sccm供應(yīng)娃烷及一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為40Pa ;使用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)1500W(0.25ff/cm2)的功率。另外，形成該氧氮化硅膜時的襯底溫度為350°C。
[0370]接著，對樣品BI及樣品B2進(jìn)行TDS分析。圖20A和20B示出TDS分析的結(jié)果。本實(shí)施例中的TDS分析以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行。在圖20A和20B中，橫軸表示樣品BI及樣品B2的襯底溫度，縱軸表示TDS譜圖的峰值強(qiáng)度。
[0371]圖20A示出顯示從樣品BI及樣品B2脫離到外部的氧量的譜圖。圖20B示出顯示從樣品BI及樣品B2脫離到外部的水量的譜圖。如實(shí)施例1，通過使用圖20A和圖20B的峰值強(qiáng)度的水平，能夠評價(jià)包含在樣品BI及樣品B2的氧氮化硅膜中的氧量及水量。
[0372]根據(jù)圖20A，樣品BI的峰值高于樣品B2的峰值。在此，該峰值來源于脫離到外部的氧。因此，確認(rèn)到包含在樣品BI的氧氮化硅膜中的氧量多于包含在樣品B2的氧氮化硅膜中的氧量。
[0373]從上述結(jié)果，可以確認(rèn)到通過使用實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的制造方法(襯底溫度高于或等于180°C且低于或等于250°C)來形成氧氮化硅膜，該氧氮化硅膜可以包含超過化學(xué)計(jì)量組成的氧。
[0374]根據(jù)圖20B，樣品BI的峰值高于樣品B2的峰值。在此，該峰值來源于脫離到外部的水。另外，在襯底溫度為100°c的附近的峰值來源于吸著水的脫離。該結(jié)果表示，樣品BI是比樣品B2粗的膜，由此容易吸著水。換言之，包含在樣品BI的氧氮化硅膜中的水量多于包含在樣品B2的氧氮化硅膜中的水量，這可推測因?yàn)槿缦戮壒?，形成樣品BI的氧氮化硅膜時的硅烷的流量大于形成樣品B2的氧氮化硅膜時的硅烷的流量，并且樣品BI的襯底溫度低于樣品B2的襯底溫度。
[0375]實(shí)施例3
在本實(shí)施例中，將說明當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體膜上形成氧氮化硅膜時的在氧化物半導(dǎo)體膜中產(chǎn)生的缺陷量。具體而言，使用對在氧化物半導(dǎo)體膜上形成有氧氮化硅膜的樣品進(jìn)行ESR測定及恒定光電流法(Constant photocurrent method:CPM)測定的結(jié)果進(jìn)行說明。
[0376]首先，說明ESR測定結(jié)果。下文中說明所制造的樣品。所制造的樣品都具有10nm厚的氧化物半導(dǎo)體膜形成在石英襯底上并且400nm厚的氧氮化硅膜形成在該氧化物半導(dǎo)體膜上的疊層結(jié)構(gòu)。
[0377]在石英襯底上形成CAAC-OS膜的IGZO膜。該IGZO膜以使用In:Ga:Zn=l:1:1 (原子數(shù)比)的濺射靶材的方式形成，作為濺射氣體將各流量比為50sCCm的Ar和氧供應(yīng)給濺射裝置的處理室內(nèi)，將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為0.6Pa并且以5kW的直流功率進(jìn)行成膜。另外，以170°C的襯底溫度形成IGZO膜。在形成該IGZO膜之后，在氮?dú)夥障逻M(jìn)行第一加熱處理，然后，在包含氮及氧的氣氛下進(jìn)行第二加熱處理。將第一加熱處理的溫度及第二加熱處理的溫度都為350°C，并且第一加熱處理的時間及進(jìn)行第二加熱處理的時間都為I小時。
[0378]接著，以如下方式形成氧氮化硅膜:將形成有IGZO膜的石英襯底設(shè)置在等離子體CVD裝置的處理室內(nèi)；向處理室分別以160sccm及4000sccm供應(yīng)原料氣體的硅烷及一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為120Pa ;使用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)功率。另外，該等離子體CVD裝置是指具有6000cm2的平行平板的等離子體CVD裝置。所供應(yīng)的功率(功率密度)有三種條件。使用1000W (0.17ff/cm2)的功率形成的樣品是樣品Cl，使用1500W (0.25W/cm2)的功率形成的樣品是樣品C2，使用2000W (0.33ff/cm2)的功率形成的樣品是樣品C3。
[0379]然后，對樣品Cl至樣品C3進(jìn)行ESR測定。ESR測定的條件如下。測定溫度為室溫(25°C)，9.2GHz的高頻功率(微波功率)為20mW，磁場的方向平行于各樣品中的氧氮化硅膜的表面。因IGZO膜中的氧缺陷的在g=l.93處的信號的每單位面積的自旋數(shù)的檢測下限為
1.0X 1012spins/cm2。
[0380]圖21示出ESR測定的結(jié)果。圖21示出形成氧氮化硅膜時供應(yīng)的功率與氧化物半導(dǎo)體膜中的在g=l.93處的信號的每單位面積的自旋數(shù)之間的關(guān)系。每單位面積的自旋數(shù)越小，在氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷少。
[0381]根據(jù)圖21，樣品C2及樣品C3的每單位面積的自旋數(shù)少于樣品Cl的每單位面積的自旋數(shù)。因此，通過使用實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的制造方法在氧化物半導(dǎo)體膜上形成氧氮化硅膜，可以進(jìn)一步減少因該氧氮化硅膜的形成而產(chǎn)生的氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷。
[0382]另外，制造樣品。在各樣品中，以用來形成氧氮化硅膜的功率保持為1500W(0.25W/cm2)并且娃燒的流量為120sccm或200sccm的方式形成氧氮化娃膜。使用流量為120sccm的娃燒而形成的樣品是樣品C4,使用200sccm的流量的娃燒而形成的樣品是樣品C5。
[0383]在與上述條件相同的條件下對樣品C2、樣品C4及樣品C5進(jìn)行ESR測定。圖22示出其結(jié)果。圖22示出為了形成氧氮化硅膜而供應(yīng)的硅烷的流量與氧化物半導(dǎo)體膜中的在g=l.93處的信號的每單位面積的自旋數(shù)之間的關(guān)系。
[0384]根據(jù)圖22，在形成氧氮化硅膜時的硅烷的流量越增加，每單位面積的自旋數(shù)有減少的趨勢。因此，通過以高硅烷流量在氧化物半導(dǎo)體膜上形成氧氮化硅膜，可以進(jìn)一步減少因該氧氮化硅膜的形成而產(chǎn)生的氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷。
[0385]接著，以300°C對樣品C2、樣品C4及樣品C5進(jìn)行加熱處理，然后進(jìn)行ESR測定。從測定結(jié)果，可確認(rèn)到樣品C2、樣品C4及樣品C5中的起因于IGZO膜的氧缺陷的在g=l.93處的信號的每單位面積的自旋數(shù)小于或等于檢測下限(1.0X1012SpinS/cm2)。
[0386]據(jù)此，可知當(dāng)在使用實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的制造方法在氧化物半導(dǎo)體膜上形成氧氮化硅膜之后進(jìn)行加熱處理時，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷。
[0387]接著，將說明CPM的測定結(jié)果。以下說明所制造的樣品。
[0388]首先，在玻璃襯底的襯底上形成氧化物半導(dǎo)體膜。
[0389]作為氧化物半導(dǎo)體膜，通過濺射法形成CAAC-OS膜的IGZO膜，通過光刻工序在該IGZO膜上形成掩模，并且使用該掩模蝕刻該IGZO膜的一部分。然后，對被進(jìn)行蝕刻的IGZO膜進(jìn)行加熱處理，由此形成氧化物半導(dǎo)體膜。另外，在本實(shí)施例中，形成10nm厚的IGZO膜。
[0390]以如下方式形成IGZO膜,使用In:Ga:Zn=l: 1:1(原子數(shù)比)的派射祀材，以50sccm的流量將Ar和氧作為濺射氣體供應(yīng)給濺射裝置的處理室內(nèi)，將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為
0.7Pa在5kW的直流功率下進(jìn)行成膜。另外，在170°C的襯底溫度下形成IGZO膜。
[0391]對被進(jìn)行蝕刻的IGZO膜進(jìn)行的加熱處理包括在氮?dú)夥障逻M(jìn)行的第一加熱處理和在第一加熱處理之后在氮及氧的氣氛下進(jìn)行的第二加熱處理。第一加熱處理的溫度及第二加熱處理的溫度都是450°C，并且第一加熱處理的時間及第二加熱處理的時間都是I小時。
[0392]接著，形成與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的一對電極。
[0393]在氧化物半導(dǎo)體膜上形成導(dǎo)電膜，通過光刻工序在該導(dǎo)電膜上形成掩模，用該掩模蝕刻該導(dǎo)電膜的一部分，從而形成一對電極。另外，該導(dǎo)電膜具有在10nm厚的鈦膜上形成有400nm厚的鋁膜，并且在該鋁膜上形成有10nm厚的鈦膜。
[0394]接著，進(jìn)行加熱處理。以300°C在包含氧及氮的氣氛下進(jìn)行I小時的加熱處理。
[0395]然后，在氧化物半導(dǎo)體膜及一對電極上形成絕緣膜。
[0396]作為該絕緣膜，通過實(shí)施方式I所示的用于形成保護(hù)膜23的方法形成氧氮化硅膜。具體而言，以如下方式形成400nm厚的氧氮化硅膜:向等離子體CVD裝置的處理室分別以160sccm及4000sccm供應(yīng)硅烷及一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為200Pa ;使用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)1500W (0.25ff/cm2)的功率。另外，形成絕緣膜的襯底為220°C。
[0397]在形成絕緣膜之后，對通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱處理。該加熱處理以300°C在氧及氮的氣氛下進(jìn)行I小時。
[0398]通過上述工序獲得的樣品為樣品C6。
[0399]在此，說明比較例的樣品的制造工序。比較例的樣品(以下，稱為樣品C7)是晶體管，在該晶體管中通過如下方式形成絕緣膜，但其他工序與樣品C6相同。作為樣品C7的絕緣膜，在如下條件下形成400nm厚的氧氮化硅膜:向等離子體CVD裝置的處理室內(nèi)分別以30sccm及4000sccm供應(yīng)硅烷及一氧化二氮，將處理室內(nèi)的壓力控制為200Pa ;使用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)150W (0.025ff/cm2)的功率。另外，形成絕緣膜時的襯底溫度為220。。。
[0400]接著，對樣品C6及樣品C7進(jìn)行CPM測定。CPM測定以如下方式進(jìn)行:在對包括在樣品中的一對電極之間施加電壓的狀態(tài)下調(diào)整照射到樣品面的光量以使光電流值固定，并且從照射光量算出吸光系數(shù)。在CPM測定中，當(dāng)樣品有缺陷時，對應(yīng)于存在缺陷的能級的能量(從波長算出)的吸光系數(shù)增加。用常數(shù)乘以該吸光系數(shù)的增加值，由此能夠評價(jià)樣品的缺陷密度。
[0401]圖23所示的吸收系數(shù)是從通過樣品C6及樣品C7的CPM測定獲得的吸收系數(shù)去除起因于帶尾(band tail)的吸收系數(shù)而得到的。即，圖23示出起因于缺陷的吸收系數(shù)。在圖23中，橫軸表示吸收系數(shù)，縱軸示出光子能。另外，在圖23的縱軸中，氧化物半導(dǎo)體膜的傳導(dǎo)帶的下端設(shè)定為OeV，并且價(jià)電子帶的上端設(shè)定為3.15eV。圖23中的各曲線表示吸收系數(shù)與光子能之間的關(guān)系，其相當(dāng)于缺陷能級。以實(shí)線表示的曲線相當(dāng)于樣品C6的缺陷能級，而以虛線表示的曲線相當(dāng)于樣品C7的缺陷能級。起因于樣品C6中的缺陷能級的吸收系數(shù)是1.0OX 10_2/cm，起因于樣品C7中的缺陷能級的吸收系數(shù)是6.52X 10_2/cm。
[0402]根據(jù)圖23，樣品C6的缺陷能級低于樣品C7的缺陷能級。
[0403]上述結(jié)果顯示，當(dāng)增加用來在氧化物半導(dǎo)體膜上形成氧氮化硅膜的硅烷的流量并增加所供應(yīng)的功率時，可以進(jìn)一步減少起因于該氧氮化硅膜的形成而產(chǎn)生的氧化物半導(dǎo)體膜中的氧缺陷。
[0404]根據(jù)上述說明，通過使用實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的制造方法在具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管上形成氧氮化硅膜作為保護(hù)膜，可以提供具有優(yōu)異的電特性的晶體管。
[0405]實(shí)施例4
在本實(shí)施例中，將說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的電特性。具體而言，將說明作為本發(fā)明的一個方式的晶體管的電流-電壓特性的測定結(jié)果。
[0406]首先，說明晶體管的制造工序。在本實(shí)施例中，參照圖4A至4E說明該工序。
[0407]首先，使用玻璃襯底作為襯底11，并且在襯底11上形成柵電極15。
[0408]通過濺射法形成10nm厚的鎢膜。通過光刻工序在該鎢膜上形成掩模，用該掩模蝕刻該?dān)Q膜的一部分，來形成柵電極15。
[0409]接著，在柵電極15上形成包括絕緣膜31及絕緣膜32的柵極絕緣膜33。
[0410]作為絕緣膜31，形成50nm厚的氮化硅膜，并且作為絕緣膜32，形成200nm厚的氧氮化娃膜。該氮化娃膜通過如下方式形成:向等離子體CVD裝置的處理室分別以50sccm及5000SCCm供應(yīng)硅烷和氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為60Pa ;用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)150W的功率。該氧氮化硅膜通過如下方式形成:向等離子體CVD裝置的處理室分別以20sccm及3000sccm供應(yīng)硅烷和一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為40Pa ;用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)100W的功率。另外，以350°C的襯底溫度形成該氮化硅膜及該氧氮化硅膜的每一個。
[0411]作為通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)，可以參照圖4A。注意，雖然在圖4A中示出基底絕緣膜13，但是在本實(shí)施例中不形成基底絕緣膜13。
[0412]接著，形成夾著柵極絕緣膜33重疊于柵電極15的氧化物半導(dǎo)體膜19。
[0413]在此，作為氧化物半導(dǎo)體膜19，通過濺射法形成CAAC-OS膜的IGZO膜。
[0414]該IGZO膜通過如下方式形成:使用In:Ga:Zn=l:1:1 (原子數(shù)比)的派射祀材,作為派射氣體將U(50sccm)和氧(50sccm)供應(yīng)給派射裝置的處理室內(nèi)，將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為0.6Pa，供應(yīng)5kW的直流功率。另外，以170°C的襯底溫度形成IGZO膜。
[0415]接著，通過光刻工序在該IGZO膜上形成掩模，并且用該掩模蝕刻該IGZO膜的一部分。然后，對進(jìn)行了蝕刻的IGZO膜進(jìn)行加熱處理，由此形成氧化物半導(dǎo)體膜19。另外，在本實(shí)施例中形成的IGZO膜具有35nm的厚度。
[0416]作為對已被蝕刻的IGZO膜進(jìn)行的加熱處理，在氮?dú)夥障逻M(jìn)行第一加熱處理，在進(jìn)行第一加熱處理之后在氮及氧的氣氛下進(jìn)行第二加熱處理。第一加熱處理及第二加熱處理的溫度都是350°C，并且第一加熱處理及第二加熱處理的時間都是I小時。
[0417]圖4B示出通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)。
[0418]接著，形成與氧化物半導(dǎo)體膜19接觸的一對電極21。
[0419]在柵極絕緣膜17及氧化物半導(dǎo)體膜19上形成導(dǎo)電膜。通過光刻工序在該導(dǎo)電膜上形成掩模，用該掩模蝕刻該導(dǎo)電膜的一部分，來形成一對電極21。另外，作為該導(dǎo)電膜，在50nm厚的鎢膜上形成有400nm厚的鋁膜，并且在該鋁膜上形成有10nm厚的鈦膜。然后，去除掩模。
[0420]作為通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)，可以參照圖4C。另外，在本實(shí)施例中，不進(jìn)行圖4C所示的暴露于在氧氣氛中產(chǎn)生的等離子體的處理。
[0421]接著，對通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱處理。該加熱處理以300°C的溫度在包含氧及氮的氣氛下進(jìn)行I小時。
[0422]接著，在柵極絕緣膜17、氧化物半導(dǎo)體膜19及一對電極21上形成絕緣膜34。然后，對絕緣膜34進(jìn)行氧等離子體處理，來對絕緣膜34添加氧35。
[0423]在本實(shí)施例中，作為絕緣膜34，通過如下方式形成30nm厚的氧氮化硅膜:向等離子體CVD裝置的處理室分別以20sccm及3000sccm供應(yīng)硅烷和一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為200Pa，用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)100W的功率。形成絕緣膜34時的襯底溫度為350°C。
[0424]另外，氧等離子體在如下條件下產(chǎn)生:以250sCCm將氧供應(yīng)給等離子體處理裝置的處理室，將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為15Pa，將偏壓電壓設(shè)定為0W，將4500W的功率供應(yīng)給源電極。絕緣膜34被暴露于該氧等離子體600秒。
[0425]作為通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)，可以參照圖4D。
[0426]接著，在添加有氧35的絕緣膜34上形成絕緣膜36。
[0427]作為絕緣膜36，使用實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的制造方法形成氧氮化硅膜。具體而言，通過如下方式形成370nm厚的氧氮化硅膜:向等離子體CVD裝置的處理室分別以160sccm及4000sccm供應(yīng)硅烷及一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為200Pa ;使用
27.12MHz的高頻電源供應(yīng)1500W (0.25ff/cm2)的功率。形成絕緣膜36時的襯底溫度為220。。。
[0428]在形成絕緣膜36之后，對通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱處理。該加熱處理以350°C的溫度在包含氧及氮的氣氛下進(jìn)行I小時。
[0429]通過上述工序，形成本發(fā)明的一個方式的晶體管。注意，通過上述工序制造的晶體管是樣品Dl。
[0430]在此，說明作為比較例的晶體管的形成工序。比較例的晶體管(以下，稱為樣品D2)是通過如下方式形成其絕緣膜36的晶體管，并且其他工序與樣品Dl相同。作為樣品D2中的絕緣膜36，通過如下方式形成370nm厚的氧氮化硅膜:向等離子體CVD裝置的處理室內(nèi)分別以30sccm及4000sccm供應(yīng)硅烷及一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為200Pa ；用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)150W (0.025ff/cm2)的功率。形成絕緣膜36時的襯底溫度為350。。。
[0431]然后，測定樣品Dl及樣品D2的電流-電壓特性的初期特性。圖24A和24B示出其結(jié)果。圖24A示出樣品Dl的電流-電壓特性的初期特性，而圖24B示出樣品D2的電流-電壓特性的初期特性。在圖24A和24B的每一個中，橫軸表示柵電壓(Vg)，左縱軸表示流過一對電極21之間的漏電流(Id)，并且右縱軸表示場效應(yīng)遷移率(μ FE)。另外，粗實(shí)線表示漏電壓(Vd)為1V時的電流-電壓特性的初期特性，粗虛線表示漏電壓為IV時的電流-電壓特性的初期特性，細(xì)實(shí)線表示漏電壓為1V時的根據(jù)柵電壓的場效應(yīng)遷移率。另外，該場效應(yīng)遷移率是由各樣品的在飽和區(qū)域中的工作而得到的。
[0432]根據(jù)圖24B，樣品D2的閾值電壓向負(fù)方向較大地漂移，因此，樣品D2具有常導(dǎo)通(normally-on)特性。另一方面,根據(jù)圖24A,樣品Dl的閾值電壓在OV (Vg)的附近；據(jù)此，在樣品D2中觀察到的常導(dǎo)通特性得到了解除。
[0433]另外，在樣品D2的情況下，漏電壓為IV時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓與漏電壓為1V時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓不同。另一方面，在樣品Dl的情況下，漏電壓為IV時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓與漏電壓為1V時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓大致相同。
[0434]如上所述，確認(rèn)到通過實(shí)施方式I所示的保護(hù)膜23的制造方法形成的樣品Dl具有優(yōu)異的電特性。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方式，可以提供具有優(yōu)異的電特性的晶體管。
[0435]實(shí)施例5
在本實(shí)施例中，將說明本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的電特性與本發(fā)明的一個方式的絕緣膜的缺陷密度之間的關(guān)系。具體而言，將對本發(fā)明的一個方式的晶體管的電流-電壓特性的初期特性的結(jié)果、對利用與該晶體管類似的結(jié)構(gòu)形成的元件的C-V測定而獲得的遲滯量、以及本發(fā)明的一個方式的絕緣膜的氧氮化硅膜的缺陷密度進(jìn)行說明。
[0436]首先，說明晶體管的制造工序。在本實(shí)施例中，參照圖2A至2D進(jìn)行說明。
[0437]首先，使用玻璃襯底作為襯底11，并且在襯底11上形成柵電極15。
[0438]通過濺射法形成10nm厚的鎢膜，通過光刻工序在該鎢膜上形成掩模，用該掩模蝕刻該?dān)Q膜的一部分，來形成柵電極15。
[0439]接著，在柵電極15上形成柵極絕緣膜17。
[0440]作為柵極絕緣膜17，形成包括50nm厚的氮化硅膜和200nm厚的氧氮化硅膜的疊層。該氮化娃膜通過如下方式形成:向等離子體CVD裝置的處理室以50sccm及5000sccm供應(yīng)硅烷和氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為60Pa ;用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)150W的功率。
[0441]作為氧氮化硅膜，通過使用微波而形成的等離子體CVD法形成1nm厚的氧氮化硅膜。另外，該使用微波的等離子體CVD法的條件如下。為了使在微波等離子體CVD裝置的處理室中產(chǎn)生的等離子體穩(wěn)定，首先，分別以10sccm、300sccm及2500sccm將娃燒、一氧化二氮及氬導(dǎo)入該處理室，將處理室內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)為20Pa，將襯底的溫度保持為325°C，用
2.45GHz的微波電源施加5kW的功率。在所產(chǎn)生的等離子體穩(wěn)定之后，將導(dǎo)入該處理室內(nèi)的娃燒、一氧化二氮及IS的流量分別增加為30sccm、1500sccm及2500sccm,由此形成氧氮化娃膜。
[0442]接著，形成夾著柵極絕緣膜17重疊于柵電極15的氧化物半導(dǎo)體膜19。
[0443]通過濺射法在柵極絕緣膜17上形成CAAC-OS膜的IGZO膜。
[0444]通過如下方式形成IGZO膜,使用In:Ga:Zn=l:1:1 (原子數(shù)比)的派射祀材,作為濺射氣體將各流量50SCCm的Ar和50sCCm的氧供應(yīng)到濺射裝置的處理室內(nèi)，將處理室內(nèi)的壓力控制為0.6Pa，供應(yīng)5kW的直流功率。另外，以170°C的襯底溫度形成IGZO膜。
[0445]作為通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)，可以參照圖2A。注意，雖然在圖2A中示出基底絕緣膜13，但是在本實(shí)施例中不形成基底絕緣膜13。
[0446]接著，通過光刻工序在該IGZO膜上形成掩模，并且用該掩模蝕刻該IGZO膜的一部分。然后，對被蝕刻的IGZO膜進(jìn)行加熱處理，由此形成氧化物半導(dǎo)體膜19。另外，在本實(shí)施例中形成35nm厚的IGZO膜。
[0447]對被蝕刻的IGZO膜進(jìn)行的加熱處理包括在氮?dú)夥障逻M(jìn)行的第一加熱處理和在進(jìn)行第一加熱處理之后在氮及氧的氣氛下進(jìn)行的第二加熱處理。第一加熱處理及第二加熱處理的溫度都是450°C，并且第一加熱處理及第二加熱處理的時間都是I小時。
[0448]作為通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)，可以參照圖2B。
[0449]接著，形成與氧化物半導(dǎo)體膜19接觸的一對電極21。
[0450]在柵極絕緣膜17及氧化物半導(dǎo)體膜19上形成導(dǎo)電膜，通過光刻工序在該導(dǎo)電膜上形成掩模，用該掩模蝕刻該導(dǎo)電膜的一部分，來形成一對電極21。另外，該導(dǎo)電膜具有在10nm厚的鈦膜上形成有400nm厚的鋁膜，并且在該鋁膜上形成有10nm厚的鈦膜的疊層結(jié)構(gòu)。
[0451]作為通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)，可以參照圖2C。
[0452]接著，對通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱處理。以300°C在包含氧及氮的氣氛下進(jìn)行I小時的該加熱處理。
[0453]接著，在柵極絕緣膜17、氧化物半導(dǎo)體膜19及一對電極21上形成保護(hù)膜23。
[0454]在本實(shí)施例中，作為保護(hù)膜23，通過如下方式形成370nm厚的氧氮化硅膜:向等離子體CVD裝置的處理室分別以200sccm及3000sccm供應(yīng)硅烷一氧化二氮；將處理室內(nèi)的壓力調(diào)整為200Pa ;用27.12MHz的高頻電源供應(yīng)1500W的功率。形成保護(hù)膜23時的襯底溫度為220°C。
[0455]作為通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)，可以參照圖2D。
[0456]在形成保護(hù)膜23之后，對通過到此為止的工序獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱處理。該加熱處理以300°C的溫度在包含氧及氮的氣氛下進(jìn)行I小時。
[0457]接著，在保護(hù)膜23上形成平坦化膜(未圖示)。在此，用組成物涂布在保護(hù)膜23，進(jìn)行曝光及顯影，由此形成具有一對電極的一部分露出的開口部的平坦化膜。另外，作為平坦化膜，形成1.5 μ m厚的丙烯酸樹脂。然后，進(jìn)行加熱處理。該加熱處理以250°C的溫度在包含氮的氣氛下進(jìn)行I小時。
[0458]接著，形成與一對電極的一部分連接的導(dǎo)電膜(未圖示)。在此，通過濺射法形成10nm厚的包含氧化硅的ITO作為導(dǎo)電膜。然后，進(jìn)行加熱處理。該加熱處理以250°C的溫度在包含氮的氣氛下進(jìn)行I小時。
[0459]通過上述工序，形成晶體管。通過上述工序形成的晶體管是樣品E1。
[0460]形成其他晶體管。在該晶體管的每一個中，使用其流量與樣品El不同的硅烷來形成保護(hù)膜23。
[0461]使用160sccm的流量的硅烷而形成其保護(hù)膜23的晶體管是樣品E2。
[0462]使用120sccm的流量的硅烷而形成其保護(hù)膜23的晶體管是樣品E3。
[0463]形成另一晶體管。在該晶體管中，在硅烷的流量及所供應(yīng)的功率與樣品El不同的條件下形成保護(hù)膜23。
[0464]使用30SCCm的流量的硅烷以及150W的功率而形成其保護(hù)膜23的晶體管是樣品E4。
[0465]另外，在樣品E2至樣品E4的每一個中，形成有圖2A所示的基底絕緣膜13。另外，柵極絕緣膜17被形成為沒有氮化硅膜而具有氧氮化硅膜的單層。
[0466]然后，測定樣品El至樣品E4的電流-電壓特性的初期特性。圖25A至2?示出其結(jié)果。圖25A示出樣品El的電流-電壓特性的初期特性，圖25B示出樣品E2的電流-電壓特性的初期特性，圖25C示出樣品E3的電流-電壓特性的初期特性，圖2?示出樣品E4的電流-電壓特性的初期特性。在圖25A至25D的每一個中，橫軸表示柵電壓(Vg)，左縱軸表示流過一對電極21之間的漏電流(Id)，并且右縱軸表示場效應(yīng)遷移率(yFE)。另外，實(shí)線表示漏電壓(Vd)為IV或1V時的電流-電壓特性的初期特性，虛線表示漏電壓為1V時的對于柵電壓的場效應(yīng)遷移率。另外，該場效應(yīng)遷移率是由各樣品的在飽和區(qū)域中的工作而獲得的。
[0467]作為圖25B及25C所示的電流-電壓特性的初期特性，漏電壓為IV時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓與漏電壓為1V時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓彼此不同。作為圖2邪所示的電流-電壓特性的初期特性，閾值電壓向負(fù)方向漂移且產(chǎn)生偏差。另一方面，作為圖25A所示的電流-電壓特性的初期特性，漏電壓為IV時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓與漏電壓為1V時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓大致相同。此外，閾值電壓在OV附近且不產(chǎn)生偏差。
[0468]接著，說明在樣品El至樣品E4的每個條件下形成的保護(hù)膜23的膜特性。在本實(shí)施例中，形成金屬氧化物半導(dǎo)體(Metal Oxide Semiconductor:M0S)元件，并且進(jìn)行Capacitance-Voltage (C-V)測定。圖 27A 至 27D 示出其結(jié)果。
[0469]首先，說明用于C-V測定的MOS元件的制造工序。在本實(shí)施例中，參照圖26說明工序。
[0470]如圖26所示，在襯底961上形成第一電極963。玻璃襯底用作襯底961。在與樣品El至樣品E4中形成的柵電極15相同的條件下形成第一電極963。
[0471]在襯底961及第一電極963上形成絕緣膜965。在與樣品El至樣品E4中形成的柵極絕緣膜17相同的條件下形成絕緣膜965。
[0472]在絕緣膜965上形成氧化物半導(dǎo)體膜967。在與樣品El至樣品E4中形成的氧化物半導(dǎo)體膜19相同的條件下形成氧化物半導(dǎo)體膜967。
[0473]在氧化物半導(dǎo)體膜967上形成第二電極969。在與樣品El至樣品E4中形成的一對電極21相同的條件下形成第二電極969。
[0474]在絕緣膜965、氧化物半導(dǎo)體膜967及第二電極969上形成絕緣膜971。在與樣品El至樣品E4中形成的保護(hù)膜23相同的條件下形成絕緣膜971。
[0475]通過上述工序，形成用于C-V測定的MOS元件。另外，在與樣品El相同的條件下形成的MOS元件是樣品E5，在與樣品E2相同的條件下形成的MOS元件是樣品E6，在與樣品E3相同的條件下形成的MOS元件是樣品E7,在與樣品E4相同的條件下形成的MOS元件是樣品E8。
[0476]圖27A至27D分別示出樣品E5至樣品E8的C-V測定結(jié)果。另外，表I示出各樣品的遲滯量(Λ Vfb)。該遲滯量是當(dāng)?shù)谝浑姌O963的電壓V從-1OV掃描到1V時的平帶電壓Vfbl與當(dāng)?shù)谝浑姌O963的電壓V從1V掃描到-1OV時的平帶電壓Vfb2之間的差的絕對值。
[0477][表I]

I樣品El I樣品E2|樣品E3|樣品E4
AVfb(V)|l.17 \2.86 |6.93 |θ.2
根據(jù)圖27Α至27C及表1，如圖25Α至25C所示，隨著遲滯量(Λ Vfb)的增大，漏電壓為IV時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓與漏電壓為1V時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓之間的差增大。因此，作為晶體管的電流-電壓特性的初期特性，導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓與遲滯量(AVfb)有關(guān)。
[0478]此外，使用ESR測定結(jié)果說明在樣品El至樣品E4中形成的保護(hù)膜23的缺陷密度。
[0479]以下說明所制造的樣品。首先，在與樣品El至樣品E4的保護(hù)膜23相同的條件下在石英襯底上形成400nm厚的氧氮化硅膜。然后，在包含氮及氧的氣氛下以300 V進(jìn)行加熱處理I小時。
[0480]在與樣品El的保護(hù)膜23相同的條件下形成氧氮化硅膜的樣品是樣品E9，在與樣品E2的保護(hù)膜23相同的條件下形成氧氮化硅膜的樣品是樣品E10，在與樣品E3的保護(hù)膜23相同的條件下形成氧氮化硅膜的樣品是樣品E11，在與樣品E4的保護(hù)膜23相同的條件下形成氧氮化硅膜的樣品是樣品E12。
[0481]接著，對樣品E9至樣品E12進(jìn)行ESR測定。ESR測定在下述條件下進(jìn)行。測定溫度為室溫(25°C)，9.2GHz的高頻功率(微波功率)為20mW，磁場的方向與樣品E9至樣品E12的氧氮化硅膜的各表面平行。起因于氧氮化硅膜中的硅的懸空鍵的在g=2.001處的信號的自旋數(shù)的檢測下限為1.0X1015SpinS/cm2。
[0482]圖28A至28D示出ESR測定的結(jié)果。圖28A至28D分別示出樣品E9至樣品E12中的氧氮化硅膜的一次微分曲線。根據(jù)圖27A至28D，AVfb越小，g值為2.001時的信號強(qiáng)度越小。因此，當(dāng)絕緣膜971為缺陷少的膜時，可以降低C-V測定的遲滯量，并且可以獲得具有優(yōu)異的電特性的晶體管:漏電壓為IV時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓與漏電壓為1V時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓大致相同。
[0483]接著，形成具有與樣品E5至樣品E8相同的結(jié)構(gòu)的MOS元件。但是，在該MOS元件的每一個中，在與樣品E5至樣品ES不同的條件下形成絕緣膜971。另外，形成具有與樣品E9至樣品E12相同的結(jié)構(gòu)的用于ESR測定的樣品。但是，在該樣品的每一個中，在與樣品E9至樣品E12不同的條件下形成氧氮化硅膜。
[0484]接著，對各MOS元件進(jìn)行C-V測定。另外，對各用于ESR測定的樣品進(jìn)行ESR測定。
[0485]圖29示出在g=2.001處的信號的自旋密度與遲滯量之間的關(guān)系。在此，該自旋密度從樣品E5至樣品ES及具有在與樣品E5至樣品ES不同的條件下形成的絕緣膜971的MOS元件而獲得。該遲滯量從樣品E9至樣品E12及具有在與樣品E9至樣品E12不同的條件下形成的氧氮化硅膜的用于ESR測定的樣品而獲得。
[0486]根據(jù)圖25A至2?及圖27A至27D，優(yōu)選的遲滯量(Λ Vfb)是2.0V或更低，在此情況下，漏電壓為IV時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓與漏電壓為1V時的導(dǎo)通態(tài)電流的上升電壓大致相同。另外，根據(jù)圖29，滿足上述遲滯量的在g=2.001處的信號的自旋密度低于1.5X 1018spins/cm3,優(yōu)選低于或等于 1.0X 1018spins/cm3。
[0487]據(jù)此，在晶體管上設(shè)置通過電子自旋共振法測定的在g=2.001處的信號的自旋密度低于1.5X 1018spins/cm3,優(yōu)選低于或等于1.0X 1018spins/cm3的氧化絕緣膜作為保護(hù)膜，在此情況下，可以制造具有優(yōu)異的電特性的晶體管。
[0488]符號說明
10:晶體管、11:襯底、13:基底絕緣膜、15:柵電極、17:柵極絕緣膜、18:氧化物半導(dǎo)體膜、19:氧化物半導(dǎo)體膜、20:氧化物半導(dǎo)體膜、21:電極、22:氧、23:保護(hù)膜、30:晶體管、31:絕緣膜、32:絕緣膜、33:柵極絕緣膜、34:絕緣膜、35:氧、36:絕緣膜、37:保護(hù)膜、100:晶體管、101:襯底、103:基底絕緣膜、105:氧化物半導(dǎo)體膜、107:電極、109:柵極絕緣膜、110:開口部、111:柵電極、113:保護(hù)膜、115:布線、120:晶體管、121:氧化物半導(dǎo)體膜、123:區(qū)域、125:區(qū)域、127:區(qū)域、130:晶體管、131:氧化物半導(dǎo)體膜、133:區(qū)域、135:區(qū)域、137:區(qū)域、139:電極、140:晶體管、141:側(cè)壁絕緣膜、150:晶體管、151:側(cè)壁絕緣膜、160:晶體管、161:氧化物半導(dǎo)體膜、163:區(qū)域、165:區(qū)域、167:區(qū)域、169:區(qū)域、170:晶體管、171:柵電極、191:襯底、210:晶體管、211:氧化物半導(dǎo)體膜、213:區(qū)域、215:區(qū)域、217:保護(hù)膜、219:布線、220:晶體管、221:側(cè)壁絕緣膜、223:柵極絕緣膜、225:電極、230:晶體管、231:柵電極、233:絕緣膜、701:襯底、702:ST1、704a:晶體管、704b:晶體管、704c:晶體管、705:雜質(zhì)區(qū)域、706:柵極絕緣膜、707:柵電極、708:柵電極、709:絕緣膜、710:側(cè)壁絕緣膜、711:絕緣膜、712:絕緣膜、713:絕緣膜、714a:接觸插頭、714b:接觸插頭、715:絕緣膜、716:絕緣膜、717:阻擋膜、718:布線、719:阻擋膜、720:絕緣膜、721:絕緣膜、722:阻擋膜、723:布線、724:阻擋膜、725a:絕緣膜、725b:絕緣膜、726:柵極絕緣膜、727:絕緣膜、728:絕緣膜、729:絕緣膜、730a:接觸插頭、730b:接觸插頭、731:絕緣膜、732:絕緣膜、733:阻擋膜、734a:布線、734b:布線、735:阻擋膜、740:保護(hù)膜、750:晶體管、751:柵電極、801:晶體管、803:晶體管、804:晶體管、805:晶體管、806:晶體管、807:X譯碼器、808:Y譯碼器、811:晶體管、812:存儲電容器、813:Χ譯碼器、814:Υ譯碼器、901:RF電路、902:模擬基帶電路、903:數(shù)字基帶電路、904:電池、905:電源電路、906:應(yīng)用處理機(jī)、907:CPU、908:DSP、910:快閃存儲器、911:顯示器控制器、912:存儲電路、913:顯示器、914:顯示部、915:源極驅(qū)動器、916:柵極驅(qū)動器、917:聲頻電路、918:鍵盤、919:觸控感應(yīng)器、950:存儲電路、951:存儲器控制器、952:存儲器、953:存儲器、954:開關(guān)、955:開關(guān)、956:顯示器控制器、957:顯示器、961:襯底、963:電極、965:絕緣膜、967:氧化物半導(dǎo)體膜、969:電極、971:絕緣膜、1001:電池、1002:電源電路、1003:微處理器、1004:快閃存儲器、1005:聲頻電路、1006:鍵盤、1007:存儲電路、1008:觸摸屏、1009:顯示器、1010:顯示器控制器
本申請基于2012年4月6日向日本專利局提交的日本專利申請第2012-087432號以及2012年7月12日向日本專利局提交的日本專利申請第2012-156492號，其全部內(nèi)容通過引用納入本文。
【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:將安裝在處理室內(nèi)的襯底的溫度保持為第一溫度，將原料氣體導(dǎo)入所述處理室中，將高頻功率供應(yīng)到所述處理室內(nèi)的電極，以在所述襯底上形成絕緣膜， 其中，所述第一溫度是180°c以上且260°C以下， 當(dāng)導(dǎo)入所述原料氣體時，將所述處理室中的壓力設(shè)定為10Pa以上且250Pa以下， 并且，所述高頻功率為0.17ff/cm2以上且0.5ff/cm2以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述絕緣膜是氧化硅膜或氧氮化硅膜，并且所述原料氣體包含含有硅的沉積氣體及氧化氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述絕緣膜是氧氮化硅膜，并且所述原料氣體包含硅烷及一氧化二氮。
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，所述襯底包括: 柵電極； 與所述柵電極鄰近的柵極絕緣膜； 隔著所述柵極絕緣膜重疊于所述柵電極的一部分的氧化物半導(dǎo)體膜；以及 與所述氧化物半導(dǎo)體膜接觸的一對電極， 并且，所述絕緣膜形成在所述氧化物半導(dǎo)體膜及所述一對電極上作為保護(hù)膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述柵極絕緣膜在所述柵電極上，并且所述一對電極在所述氧化物半導(dǎo)體膜上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述一對電極在所述氧化物半導(dǎo)體膜上，并且所述柵極絕緣膜在所述氧化物半導(dǎo)體膜及所述一對電極上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，還包括如下步驟:在形成所述絕緣膜之后，以所述第一溫度以上的第二溫度進(jìn)行加熱處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述第二溫度是250°C以上且低于所述襯底的應(yīng)變點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜包含銦、鎵及鋅。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜包含c軸取向結(jié)晶部。
11.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 絕緣表面上的柵電極； 所述柵電極上的柵極絕緣膜； 隔著所述柵極絕緣膜重疊于所述柵電極的一部分的氧化物半導(dǎo)體膜； 與所述氧化物半導(dǎo)體膜接觸的一對電極；以及 所述氧化物半導(dǎo)體膜及所述一對電極上的保護(hù)膜， 其中，所述保護(hù)膜是通過電子自旋共振法測定的在g=2.001處的信號的自旋密度低于1.5 X 1018spins/cm3的氧化絕緣膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述保護(hù)膜是氧化硅膜或氧氮化硅膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜包含銦、鎵及鋅。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜包含c軸取向結(jié)晶部。
15.一種半導(dǎo)體裝置，包括: 絕緣表面上的氧化物半導(dǎo)體膜； 與所述氧化物半導(dǎo)體膜接觸的一對電極； 所述氧化物半導(dǎo)體膜上的柵極絕緣膜； 隔著所述柵極絕緣膜重疊于所述氧化物半導(dǎo)體膜的柵電極；以及 所述柵極絕緣膜及所述柵電極上的保護(hù)膜， 其中，所述保護(hù)膜是通過電子自旋共振法測定的在g=2.0Ol處的信號的自旋密度低于1.5 X 1018spins/cm3的氧化絕緣膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述保護(hù)膜是氧化硅膜或氧氮化硅膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述一對電極在所述柵極絕緣膜和所述氧化物半導(dǎo)體膜之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述一對電極在所述氧化物半導(dǎo)體膜和所述保護(hù)膜之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜包含銦、鎵及鋅。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體膜包含c軸取向結(jié)晶部。
【文檔編號】H01L21/768GK104185898SQ201380017829
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月6日
【發(fā)明者】岡崎健一, 佐佐木俊成, 橫山周平, 羽持貴士 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所