本申請(qǐng)是2013年11月15日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?01310572119.1、發(fā)明名稱為“半導(dǎo)體裝置”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

此外，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)體特性而發(fā)揮功能的所有裝置，電光裝置、半導(dǎo)體電路以及電子設(shè)備等都是半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)：

使用形成在具有絕緣表面的基板上的半導(dǎo)體膜構(gòu)成晶體管的技術(shù)受到關(guān)注。該晶體管被廣泛地應(yīng)用于如集成電路或顯示裝置等的半導(dǎo)體裝置。作為可應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體膜，已知硅膜。

關(guān)于用于晶體管的半導(dǎo)體膜的硅膜，根據(jù)用途分別使用非晶體硅膜或多晶硅膜。例如，當(dāng)應(yīng)用于構(gòu)成大型的顯示裝置的晶體管時(shí)，優(yōu)選使用已確立了向大面積基板上進(jìn)行成膜的技術(shù)的非晶體硅膜。另一方面，當(dāng)應(yīng)用于構(gòu)成一體地形成有驅(qū)動(dòng)電路的高功能的顯示裝置的晶體管時(shí)，優(yōu)選使用可以制造具有高場(chǎng)效應(yīng)遷移率的晶體管的多晶硅膜。關(guān)于多晶硅膜，已知通過(guò)對(duì)非晶體硅膜進(jìn)行高溫下的加熱處理或激光處理來(lái)形成的方法。

進(jìn)一步地，近年來(lái)氧化物半導(dǎo)體膜受到關(guān)注。例如，公開(kāi)了一種使用載流子密度低于10¹⁸/cm³的包含銦、鎵及鋅的氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管(參照專利文獻(xiàn)1)。

氧化物半導(dǎo)體膜可以利用濺射法形成，所以可以應(yīng)用于構(gòu)成大型的顯示裝置的晶體管。另外，使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管具有高場(chǎng)效應(yīng)遷移率，因而可以實(shí)現(xiàn)一體形成有驅(qū)動(dòng)電路的高功能的顯示裝置。另外，因?yàn)榭梢愿牧际褂梅蔷w硅膜的晶體管的生產(chǎn)裝置的一部分而利用，所以在可以抑制設(shè)備投資的方面上優(yōu)勢(shì)。

并且，已知使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管在截止?fàn)顟B(tài)下，其泄漏電流(也稱為截止電流)極小。例如，公開(kāi)了一種應(yīng)用了使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的低泄漏特性的低耗電的cpu等(參照專利文獻(xiàn)2)。

[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2006-165528號(hào)公報(bào)

[專利文獻(xiàn)2]美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2012/0032730號(hào)說(shuō)明書(shū)

使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管由于在氧化物半導(dǎo)體膜中產(chǎn)生的缺陷、以及氧化物半導(dǎo)體膜與所接觸的絕緣膜之間的界面處產(chǎn)生的缺陷，晶體管的電氣特性變得不良。另外，隨著使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，對(duì)于可靠性的要求也多樣化了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

于是，本發(fā)明的一個(gè)方式要解決的問(wèn)題之一是賦予使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管穩(wěn)定的電氣特性。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式要解決的問(wèn)題之一是賦予使用氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管優(yōu)良的電氣特性。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式要解決的問(wèn)題之一是提供具有該晶體管的高可靠性的半導(dǎo)體裝置。

本發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有：層疊有氧化物半導(dǎo)體膜及氧化物膜的多層膜；柵電極；以及柵極絕緣膜，多層膜經(jīng)由柵極絕緣膜而與所述柵電極重疊地設(shè)置，多層膜具有如下形狀，該形狀具有氧化物半導(dǎo)體膜的下表面與氧化物半導(dǎo)體膜的側(cè)面所呈的第一角度以及氧化物膜的下表面與氧化物膜的側(cè)面所呈的第二角度，并且，第一角度小于第二角度且第一角度為銳角。

在上述半導(dǎo)體裝置中，在多層膜中氧化物半導(dǎo)體膜的上端與所述氧化物膜的下端大致一致。另外，在多層膜中，既可以在氧化物半導(dǎo)體膜之上層疊有氧化物膜，又可以在氧化物半導(dǎo)體膜的上下都層疊有氧化物膜。

在上述半導(dǎo)體裝置中，第一角度及第二角度優(yōu)選為10°以上且小于90°。

在上述半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選的是氧化物膜包含與氧化物半導(dǎo)體膜共同的元素，且氧化物膜的導(dǎo)帶底的能量比氧化物半導(dǎo)體膜更接近于真空能級(jí)。例如，優(yōu)選的是，氧化物半導(dǎo)體膜及氧化物膜是in-m-zn氧化物(m為al、ga、ge、y、zr、sn、la、ce或nd)，并且，氧化物膜的in對(duì)m的原子個(gè)數(shù)比小于氧化物半導(dǎo)體膜。

在上述半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選的是，氧化物膜為非晶質(zhì)的，氧化物半導(dǎo)體膜為結(jié)晶質(zhì)的，并且，氧化物半導(dǎo)體膜所包括的結(jié)晶部的c軸平行于氧化物半導(dǎo)體膜的表面的法向量。

在上述半導(dǎo)體裝置中，源電極及漏電極以接觸于多層膜的方式設(shè)置，并且，在多層膜與源電極和漏電極相接觸的界面附近的區(qū)域中設(shè)置低電阻區(qū)。

此外，在上述半導(dǎo)體裝置中，具有與氧化物膜相同或不同的組成的氧化物膜也可以以接觸于源電極和漏電極以及多層膜的上表面的方式設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，通過(guò)使用包含氧化物膜和氧化物半導(dǎo)體膜的多層膜，可以賦予晶體管穩(wěn)定的電氣特性。

另外，通過(guò)將該多層膜的形狀設(shè)為至少具有第一角度和大于該第一角度的第二角度的錐形狀，可以增大作為溝道區(qū)的氧化物半導(dǎo)體膜與源電極及漏電極之間的接觸面積，并可以使晶體管的導(dǎo)通電流增大。

另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，可以提供具有上述晶體管的高可靠性的半導(dǎo)體裝置。

附圖說(shuō)明

圖1a至圖1d是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖2是說(shuō)明晶體管的截面圖；

圖3是說(shuō)明多層膜的能帶結(jié)構(gòu)的圖；

圖4是說(shuō)明多層膜的能帶結(jié)構(gòu)的圖；

圖5a至圖5c是說(shuō)明晶體管的制造方法的截面圖；

圖6a和圖6b是說(shuō)明晶體管的制造方法的截面圖；

圖7a至圖7d是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖8a至圖8c是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖9是說(shuō)明晶體管的截面圖；

圖10a至圖10c是說(shuō)明多層膜的能帶結(jié)構(gòu)的圖；

圖11a至圖11c是說(shuō)明晶體管的制造方法的截面圖；

圖12a和圖12b是說(shuō)明晶體管的制造方法的截面圖；

圖13a至圖13c是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖14a至圖14c是說(shuō)明晶體管的俯視圖及截面圖；

圖15是示出el顯示裝置的一個(gè)例子的電路圖；

圖16a至圖16c是示出el顯示裝置的一個(gè)例子的俯視圖及截面圖；

圖17a和圖17b是示出el顯示裝置的一個(gè)例子的截面圖；

圖18是示出液晶顯示裝置的一個(gè)例子的電路圖；

圖19a至圖19c是示出液晶顯示裝置的一個(gè)例子的截面圖；

圖20是示出半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子的方框圖；

圖21是示出半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子的截面圖；

圖22a至圖22c是示出cpu的一個(gè)例子的方框圖；

圖23a至圖23c是示出電子設(shè)備的一個(gè)例子的圖；

圖24是說(shuō)明蝕刻液與蝕刻速度的關(guān)系的圖；

圖25a和圖25b是說(shuō)明stem圖像的圖；

圖26是說(shuō)明stem圖像的圖；

圖27a和圖27b是說(shuō)明stem圖像的圖；

圖28a和圖28b是說(shuō)明stem圖像的圖；

圖29a和圖29b是說(shuō)明stem圖像的圖；

圖30a和圖30b是說(shuō)明stem圖像的圖；

圖31a和圖31b是說(shuō)明多層膜的結(jié)構(gòu)的圖；

圖32a和圖32b是說(shuō)明多層膜的結(jié)構(gòu)的圖。

符號(hào)說(shuō)明

100基板

104柵電極

106多層膜

106a氧化物半導(dǎo)體膜

106b氧化物膜

106c低電阻區(qū)

106d低電阻區(qū)

107氧化物膜

112柵極絕緣膜

113臺(tái)階

116a源電極

116b漏電極

117氧化物膜

118保護(hù)絕緣膜

118a氧化硅膜

118b氧化硅膜

118c氮化硅膜

126a氧化物半導(dǎo)體膜

126b氧化物膜

200基板

202基底絕緣膜

204柵電極

206多層膜

206a氧化物半導(dǎo)體膜

206b氧化物膜

206c氧化物膜

206d低電阻區(qū)

206e低電阻區(qū)

207氧化物膜

212柵極絕緣膜

212a源電極

212b漏電極

213臺(tái)階

214臺(tái)階

216a源電極

216b漏電極

216c電極

218保護(hù)絕緣膜

226a氧化物半導(dǎo)體膜

226b氧化物膜

226c氧化物膜

260半導(dǎo)體膜

401半導(dǎo)體基板

403元件分離區(qū)

407柵極絕緣膜

409柵電極

411a雜質(zhì)區(qū)

411b雜質(zhì)區(qū)

415絕緣膜

417絕緣膜

419晶體管

419a接觸插頭

419b接觸插頭

420絕緣膜

421絕緣膜

422絕緣膜

423a布線

423b布線

424電極

425絕緣膜

445絕緣膜

449布線

456布線

500微型計(jì)算機(jī)

501直流電源

502總線

503電源門(mén)控制器

504電源門(mén)

505cpu

506易失性存儲(chǔ)部

507非易失性存儲(chǔ)部

508接口

509檢測(cè)部

511光傳感器

512放大器

513ad轉(zhuǎn)換器

514光電轉(zhuǎn)換元件

517晶體管

519晶體管

530發(fā)光元件

700基板

719發(fā)光元件

720絕緣膜

721絕緣膜

731端子

732fpc

733a布線

733b布線

733c布線

734密封材料

735驅(qū)動(dòng)電路

736驅(qū)動(dòng)電路

737像素

741晶體管

742電容器

743開(kāi)關(guān)元件

744信號(hào)線

750像素

751晶體管

752電容器

753液晶元件

754掃描線

755信號(hào)線

781電極

782發(fā)光層

783電極

784分隔壁

785a中間層

785b中間層

785c中間層

785d中間層

786a發(fā)光層

786b發(fā)光層

786c發(fā)光層

791電極

792絕緣膜

793液晶層

794絕緣膜

795隔離物

796電極

797基板

801玻璃基板

803in-ga-zn氧化物膜

805in-ga-zn氧化物膜

807抗蝕劑

811玻璃基板

813in-ga-zn氧化物膜

815in-ga-zn氧化物膜

817抗蝕劑

821氮化硅膜

823氧氮化硅膜

825氧化物半導(dǎo)體膜

826膜

827氧氮化硅膜

829低密度區(qū)

831玻璃基板

833氧氮化硅膜

835氧化物半導(dǎo)體膜

837氧氮化硅膜

1141開(kāi)關(guān)元件

1142存儲(chǔ)單元

1143存儲(chǔ)單元組

1189rom接口

1190基板

1191alu

1192alu控制器

1193指令解碼器

1194中斷控制器

1195時(shí)序控制器

1196寄存器

1197寄存器控制器

1198總線接口

1199rom

8100警報(bào)裝置

8101微型計(jì)算機(jī)

8200室內(nèi)機(jī)

8201框體

8202送風(fēng)口

8203cpu

8204室外機(jī)

8300電冷藏冷凍箱

8301框體

8302冷藏室用門(mén)

8303冷凍室用門(mén)

8304cpu

9700電動(dòng)汽車

9701二次電池

9702控制電路

9703驅(qū)動(dòng)裝置

9704處理裝置

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。但是，本發(fā)明不局限于以下說(shuō)明，只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員就可以很容易地理解其實(shí)施方式和詳細(xì)內(nèi)容可以進(jìn)行各種變換。另外，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。此外，當(dāng)利用附圖說(shuō)明發(fā)明的結(jié)構(gòu)時(shí)，表示相同對(duì)象的附圖標(biāo)記在不同的附圖中共同使用。另外，在表示相同的對(duì)象時(shí)，有時(shí)使用相同的陰影圖案，而不特別附加標(biāo)記。

作為第一、第二等而附上的序數(shù)詞是為了方便而使用的，并不表示工序順序或?qū)盈B順序。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，不表示作為用于特定發(fā)明的事項(xiàng)的固有名稱。

另外，電壓大多指某個(gè)電位與標(biāo)準(zhǔn)電位(例如，接地電位(gnd)或源極電位)之間的電位差。由此，可以將電壓改稱為電位。

另外，即使在記載為“電連接”的情況下，也有時(shí)在現(xiàn)實(shí)的電路中沒(méi)有物理連接的部分而只是布線延伸。

另外，在電路動(dòng)作中電流方向發(fā)生變化等的情況下，源極及漏極的功能有時(shí)互相調(diào)換。因此，在本說(shuō)明書(shū)中，源極及漏極這樣的術(shù)語(yǔ)可以互相調(diào)換而使用。

在本說(shuō)明書(shū)中，“平行”是指兩條直線以所呈的角度為-10°以上且10°以下的方式配置的狀態(tài)，因此也包括角度為-5°以上且5°以下的情況。另外，“垂直”是指兩條直線以所呈的角度為80°以上且100°以下的方式配置的狀態(tài)，因此也包括角度為85°以上且95°以下的情況。

另外，在本說(shuō)明書(shū)中，在結(jié)晶為三方晶或菱方晶的情況下，以六方晶系來(lái)表示。

此外，在本說(shuō)明書(shū)等中，各實(shí)施方式及各實(shí)施例所記載的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容可以適當(dāng)?shù)亟M合。

實(shí)施方式1

在本實(shí)施方式中，說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管。

1-1.晶體管結(jié)構(gòu)(1)

圖1a至圖1d示出bgtc結(jié)構(gòu)的晶體管的俯視圖及截面圖。圖1a示出晶體管的俯視圖。圖1b示出對(duì)應(yīng)于圖1a所示的點(diǎn)劃線a1-a2的截面圖。圖1c示出對(duì)應(yīng)于圖1a所示的點(diǎn)劃線a3-a4的截面圖。另外，在圖1a中，為了使附圖清楚，省略了該晶體管的構(gòu)成要素的一部分(柵極絕緣膜及保護(hù)絕緣膜等)。

在本項(xiàng)中說(shuō)明底柵型晶體管。在此，使用圖1a至圖1d說(shuō)明作為一種底柵型晶體管的底柵頂接觸結(jié)構(gòu)(bgtc結(jié)構(gòu))的晶體管。圖1b所示的晶體管包括：設(shè)置在基板100上的柵電極104；設(shè)置在柵電極104上的柵極絕緣膜112；設(shè)置在柵極絕緣膜112上的包含氧化物半導(dǎo)體膜106a以及設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜106a上的氧化物膜106b的多層膜106；設(shè)置在柵極絕緣膜112和多層膜106上的源電極116a及漏電極116b；設(shè)置在多層膜106、源電極116a以及漏電極116b上的保護(hù)絕緣膜118。

另外，根據(jù)用于源電極116a及漏電極116b的導(dǎo)電膜的種類，有時(shí)通過(guò)從多層膜106的一部分奪取氧或者形成混合層，而在多層膜106中形成低電阻區(qū)106c及低電阻區(qū)106d。在圖1b中，低電阻區(qū)106c及低電阻區(qū)106d是多層膜106中的與源電極116a及漏電極116b接觸的界面附近的區(qū)域(多層膜106的虛線與源電極116a及漏電極116b之間的區(qū)域)。低電阻區(qū)106c及低電阻區(qū)106d的一部或全部作為源極區(qū)及漏極區(qū)發(fā)揮功能。

在圖1a中的重疊于柵電極104的區(qū)域中，將源電極116a和漏電極116b之間的間隔稱為溝道長(zhǎng)度。但是，在晶體管包括源極區(qū)和漏極區(qū)的情況下，在重疊于柵電極104的區(qū)域中，也可以將低電阻區(qū)106c與低電阻區(qū)106d之間的間隔稱為溝道長(zhǎng)度。

此外，溝道形成區(qū)是指在多層膜106中重疊于柵電極104并且?jiàn)A在源電極116a和漏電極116b的區(qū)域(參照?qǐng)D1b)。另外，溝道區(qū)是指在溝道形成區(qū)中的電流主要流過(guò)的區(qū)域。在此，溝道區(qū)是溝道形成區(qū)中的氧化物半導(dǎo)體膜106a的一部分。

此外，如圖1a所示那樣，在上表面形狀中以多層膜106包含于柵電極104的內(nèi)側(cè)的方式設(shè)置柵電極104。通過(guò)這樣設(shè)置，當(dāng)光從基板100一側(cè)入射時(shí)，可以抑制在多層膜106中因光而產(chǎn)生載流子。就是說(shuō)，柵電極104具有作為遮光膜的功能。但是，也可以形成多層膜106直到柵電極104的外側(cè)為止。

氧化物半導(dǎo)體膜106a的下表面是指，相當(dāng)于氧化物半導(dǎo)體膜106a的基板100一側(cè)的表面或氧化物半導(dǎo)體膜106a的與柵極絕緣膜112接觸的表面。氧化物膜106b的下表面是指，相當(dāng)于氧化物膜106b的基板100一側(cè)的表面或氧化物膜106b與氧化物半導(dǎo)體膜106a之間的邊界面。此外，多層膜106的層疊結(jié)構(gòu)通過(guò)使用stem(scanningtransmissionelectronmicroscopy：掃描透射電子顯微術(shù))觀察，可以確認(rèn)出邊界。但是，根據(jù)用于氧化物半導(dǎo)體膜106a及氧化物膜106b的材料，有時(shí)不能明確地確認(rèn)出該邊界。

1-1-1.多層膜

以下，參照?qǐng)D1a至圖2說(shuō)明多層膜106和構(gòu)成多層膜106的氧化物半導(dǎo)體膜106a及氧化物膜106b。

圖2是圖1b的由虛線圍繞的區(qū)域的放大圖。

在多層膜106中，至少氧化物半導(dǎo)體膜106a具有錐形狀。優(yōu)選的是，氧化物膜106b也具有錐形狀。另外，氧化物半導(dǎo)體膜106a的錐形狀與氧化物膜106b的錐形狀不同。

具體而言，在氧化物半導(dǎo)體膜106a中，將氧化物半導(dǎo)體膜106a的下表面與氧化物半導(dǎo)體膜106a的側(cè)面所呈的角度稱為第一角度θ1，并且在氧化物膜106b中，將氧化物膜106b的下表面與氧化物膜106b的側(cè)面所呈的角度稱為第二角度θ2。在這種情況下，第一角度θ1可以為銳角，第二角度θ2可以為銳角或垂直。

優(yōu)選的是，第一角度θ1及第二角度θ2都是銳角，并且第一角度θ1小于第二角度θ2。

另外，第一角度θ1為10°以上且小于90°，優(yōu)選為30°以上且70°以下。第二角度θ2為10°以上且小于90°，優(yōu)選為30°以上且70°以下。

如上所述，通過(guò)將多層膜106的形狀設(shè)為具有不同的錐角的錐形狀，可以得到下述效果。關(guān)于多層膜106，通過(guò)將其設(shè)為具有不同的錐角的錐形狀，與具有恒定的錐角的錐形狀相比，可以擴(kuò)大它與源電極116a及漏電極116b之間的接觸面積。由此，可以降低多層膜106與源電極116a以及漏電極116b之間的接觸電阻并使晶體管的導(dǎo)通電流增大。

另外，通過(guò)使第二角度θ2大于第一角度θ1，可以減小氧化物膜106b與源電極116a及漏電極116b之間的接觸面積，從而可以減小形成在氧化物膜106b中的低電阻區(qū)。由此，可以抑制氧化物膜106b的低電阻化，并抑制在源電極116a與漏電極116b之間產(chǎn)生的泄漏路徑，同時(shí)能夠在作為溝道區(qū)發(fā)揮功能的氧化物半導(dǎo)體膜106a中有效地形成低電阻區(qū)，從而可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)晶體管的導(dǎo)通電流的增大和晶體管的截止電流的降低。

另外，氧化物半導(dǎo)體膜106a的上端與氧化物膜106b的下端大致一致(參照?qǐng)D2)。就是說(shuō)，多層膜106沒(méi)有由氧化物半導(dǎo)體膜106a和氧化物膜106b形成的大的臺(tái)階113(參照?qǐng)D31a和圖31b)。因此，可以抑制設(shè)置在多層膜106上的膜(例如，被加工成源電極116a及漏電極116b的導(dǎo)電膜)的斷開(kāi)，而可以制造電氣特性良好的晶體管。此外，“氧化物半導(dǎo)體膜106a的上端與氧化物膜106b的下端大致一致”是指氧化物膜106b的下端與氧化物半導(dǎo)體膜106a的上端之間的距離l1為30nm以下，優(yōu)選為10nm以下(參照?qǐng)D31a和圖31b)。

在通過(guò)蝕刻來(lái)形成多層膜106時(shí)，利用氧化物半導(dǎo)體膜106a與氧化物膜106b之間的蝕刻速度的差異，可以形成上述錐形狀。尤其是，通過(guò)使氧化物半導(dǎo)體膜106a的蝕刻速度低于氧化物膜106b的蝕刻速度，可以形成上述錐形狀。

例如，通過(guò)作為蝕刻劑使用包含磷酸的溶液的濕蝕刻，可以形成上述錐形狀。

通過(guò)濕蝕刻形成多層膜106的優(yōu)點(diǎn)是如下。例如，在被加工成多層膜106的氧化物半導(dǎo)體膜及氧化物膜具有針孔等缺陷的情況下，如果通過(guò)干蝕刻對(duì)該氧化物半導(dǎo)體膜及該氧化物膜進(jìn)行加工的話，有時(shí)通過(guò)該針孔對(duì)設(shè)置在該氧化物半導(dǎo)體膜及該氧化物膜下的絕緣膜(柵極絕緣膜等)也進(jìn)行蝕刻。由此，在該絕緣膜中，有時(shí)形成了直到設(shè)置在該絕緣膜之下的電極(柵電極等)的開(kāi)口。如果在這種狀況下制造晶體管的話，有時(shí)會(huì)制造出在該電極與形成在多層膜106上的電極(源電極及漏電極等)之間產(chǎn)生短路等特性不良的晶體管。就是說(shuō)，如果通過(guò)干蝕刻形成多層膜106的話，有時(shí)關(guān)系到晶體管的成品率的下降。因此，通過(guò)利用濕蝕刻形成多層膜106，可以高生產(chǎn)率地制造電氣特性良好的晶體管。

另外，由于濕蝕刻的蝕刻速度根據(jù)蝕刻劑的濃度及蝕刻劑的溫度等而變化，所以優(yōu)選將氧化物半導(dǎo)體膜106a的蝕刻速度適當(dāng)?shù)卣{(diào)整為低于氧化物膜106b的蝕刻速度的速度。另外，通過(guò)使第二角度θ2大于第一角度θ1，可以盡可能地減小在該濕蝕刻中暴露于蝕刻劑的面積。另外，通過(guò)使第二角度θ2大于第一角度θ1，可以減小因?yàn)橛晌g刻劑所引起的污染或缺陷的產(chǎn)生而形成在氧化物膜106b中的低電阻區(qū)。

例如，作為上述蝕刻劑，可以舉出調(diào)整為85％左右的磷酸水溶液或混合了磷酸(72％)、硝酸(2％)及醋酸(9.8％)的混合溶液(也稱為混合酸鋁溶液)。另外，蝕刻劑的溫度優(yōu)選為20℃至35℃左右的室溫或常溫。此外，還可以使用上述以外的蝕刻劑。

氧化物半導(dǎo)體膜106a是至少包含銦的氧化物半導(dǎo)體膜。例如，除了銦之外還可以包含鋅。另外，氧化物半導(dǎo)體膜106a除錮之外，優(yōu)選還包含元素m(m是al、ga、ge、y、zr、sn、la、ce或nd)。

氧化物膜106b是這樣的氧化物膜：由構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體膜106a的元素中的一種以上構(gòu)成，并且，其導(dǎo)帶底的能量相比氧化物半導(dǎo)體膜106a更接近于真空能級(jí)0.05ev以上、0.07ev以上、0.1ev以上或0.15ev以上且2ev以下、1ev以下、0.5ev以下或0.4ev以下。此時(shí)，當(dāng)對(duì)柵電極104施加電場(chǎng)，溝道形成于多層膜106中導(dǎo)帶底的能量較低的氧化物半導(dǎo)體膜106a。就是說(shuō)，通過(guò)在氧化物半導(dǎo)體膜106a與保護(hù)絕緣膜118之間具有氧化物膜106b，可以將晶體管的溝道形成在不與保護(hù)絕緣膜118接觸的氧化物半導(dǎo)體膜106a。另外，由構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體膜106a的元素中的一種以上構(gòu)成氧化物膜106b，所以在氧化物半導(dǎo)體膜106a與氧化物膜106b之間不容易產(chǎn)生界面散射。因此，在氧化物半導(dǎo)體膜106a與氧化物膜106b之間不阻礙載流子的移動(dòng)，從而提高晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率。另外，在氧化物半導(dǎo)體膜106a與氧化物膜106b之間不容易形成界面能級(jí)。當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體膜106a與氧化物膜106b之間存在界面能級(jí)，有時(shí)會(huì)形成將該界面作為溝道的閾值電壓不同的第二晶體管，使得晶體管的外觀上的閾值電壓發(fā)生變動(dòng)。因此，通過(guò)設(shè)置氧化物膜106b，可以降低晶體管的閾值電壓等電氣特性的不均勻。

例如，氧化物膜106b以比氧化物半導(dǎo)體膜106a高的原子個(gè)數(shù)比來(lái)包含al、ga、ge、y、zr、sn、la、ce、nd或hf(尤其是al或ga)即可。具體地，作為氧化物膜106b，使用以比氧化物半導(dǎo)體膜106a高1.5倍以上、優(yōu)選為2倍以上、更優(yōu)選為3倍以上的原子個(gè)數(shù)比來(lái)包含上述元素的氧化物膜。上述元素與氧堅(jiān)固地鍵合，所以具有抑制在氧化物膜中產(chǎn)生氧空位的功能。就是說(shuō)，與氧化物半導(dǎo)體膜106a相比，氧化物膜106b不容易產(chǎn)生氧空位。

例如，在氧化物半導(dǎo)體膜106a是in-m-zn氧化物并且將氧化物膜106b也設(shè)為in-m-zn氧化物的時(shí)候，當(dāng)將氧化物膜106b設(shè)定為in：m：zn＝x2：y2：z2[原子個(gè)數(shù)比]并且將氧化物半導(dǎo)體膜106a設(shè)定為in：m：zn＝x1：y1：z1[原子個(gè)數(shù)比]，選擇y1/x1比y2/x2大的氧化物膜106b及氧化物半導(dǎo)體膜106a。此外，元素m是與氧的鍵合力比in與氧的鍵合力大的金屬元素，例如可以舉出al、ga、ge、y、zr、sn、la、ce或nd(尤其是al或ga)等。優(yōu)選的是，選擇y1/x1比y2/x2大1.5倍以上的氧化物膜106b及氧化物半導(dǎo)體膜106a。更優(yōu)選的是，選擇y1/x1比y2/x2大2倍以上的氧化物膜106b及氧化物半導(dǎo)體膜106a。進(jìn)一步優(yōu)選的是，選擇y1/x1比y2/x2大3倍以上的氧化物膜106b及氧化物半導(dǎo)體膜106a。此時(shí)，在氧化物膜106b中，如果y2為x2以上就可以賦予晶體管穩(wěn)定的電氣特性，所以是優(yōu)選的。但是，如果y2為x2的3倍以上，則晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率變低，所以優(yōu)選y2不到x2的3倍。

另外，在氧化物膜106b致密時(shí)，不容易因用于晶體管的制造工序的等離子體等而產(chǎn)生損傷，由此可以賦予晶體管穩(wěn)定的電氣特性，所以是優(yōu)選的。

將氧化物膜106b的厚度設(shè)定為3nm以上且100nm以下，優(yōu)選為3nm以上且50nm以下。另外，將氧化物半導(dǎo)體膜106a的厚度設(shè)定為3nm以上且200nm以下，優(yōu)選為3nm以上且100nm以下，更優(yōu)選為3nm以上且50nm以下。

以下說(shuō)明氧化物半導(dǎo)體膜106a及氧化物膜106b的硅濃度。此外，為了使晶體管的電氣特性穩(wěn)定，降低氧化物半導(dǎo)體膜106a中的雜質(zhì)濃度而實(shí)現(xiàn)本征或?qū)嶋H上本征是有效的。具體地，將氧化物半導(dǎo)體膜的載流子密度設(shè)為低于1×10¹⁷/cm³、低于1×10¹⁵/cm³或低于1×10¹³/cm³即可。另外，在氧化物半導(dǎo)體膜中，除了主成分以外(低于1原子％)的輕元素、半金屬元素及金屬元素等都是雜質(zhì)。例如，在氧化物半導(dǎo)體膜中，氫、氮、碳、硅、鍺、鈦及鉿成為雜質(zhì)。為了降低氧化物半導(dǎo)體膜中的雜質(zhì)濃度，優(yōu)選還降低相接近的柵極絕緣膜112及氧化物膜106b中的雜質(zhì)濃度。

例如，在氧化物半導(dǎo)體膜106a包含硅的情況下，形成雜質(zhì)能級(jí)。尤其是，當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體膜106a與氧化物膜106b之間存在硅，該雜質(zhì)能級(jí)就成為陷阱。因此，將氧化物半導(dǎo)體膜106a和氧化物膜106b之間的硅濃度設(shè)定為低于1×10¹⁹atoms/cm³、優(yōu)選低于5×10¹⁸atoms/cm³，更優(yōu)選低于2×10¹⁸atoms/cm³。

另外，在氧化物半導(dǎo)體膜106a中，氫及氮形成施主能級(jí)，使得載流子密度增大。氧化物半導(dǎo)體膜106a的氫濃度在二次離子質(zhì)譜分析法(sims：secondaryionmassspectrometry)中為2×10²⁰atoms/cm³以下，優(yōu)選為5×10¹⁹atoms/cm³以下，更優(yōu)選為1×10¹⁹atoms/cm³以下，進(jìn)一步優(yōu)選為5×10¹⁸atoms/cm³以下。另外，氮濃度在sims中低于5×10¹⁹atoms/cm³，優(yōu)選為5×10¹⁸atoms/cm³以下，更優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下，進(jìn)一步優(yōu)選為5×10¹⁷atoms/cm³以下。

另外，為了降低氧化物半導(dǎo)體膜106a的氫濃度及氮濃度，優(yōu)選降低氧化物膜106b的氫濃度及氮濃度。氧化物膜106b的氫濃度在sims中為2×10²⁰atoms/cm³以下，優(yōu)選為5×10¹⁹atoms/cm³以下，更優(yōu)選為1×10¹⁹atoms/cm³以下，進(jìn)一步優(yōu)選為5×10¹⁸atoms/cm³以下。另外，氮濃度在sims中低于5×10¹⁹atoms/cm³，優(yōu)選為5×10¹⁸atoms/cm³以下，更優(yōu)選為1×10¹⁸atoms/cm³以下，進(jìn)一步優(yōu)選為5×10¹⁷atoms/cm³以下。

氧化物半導(dǎo)體膜106a及氧化物膜106b為非晶質(zhì)或結(jié)晶質(zhì)。作為該結(jié)晶質(zhì)，可以舉出多晶結(jié)構(gòu)、單晶結(jié)構(gòu)及微晶結(jié)構(gòu)等。另外，氧化物半導(dǎo)體膜106a及氧化物膜106b也可以是晶粒分散在非晶區(qū)中的混合結(jié)構(gòu)。此外，微晶結(jié)構(gòu)的各晶粒的面方位隨機(jī)，并且微晶結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)所包含的晶粒的粒徑為0.1nm以上且10nm以下，優(yōu)選為1nm以上且10nm以下，更優(yōu)選為2nm以上且4nm以下。

關(guān)于氧化物半導(dǎo)體膜106a及氧化物膜106b，優(yōu)選的是，氧化物半導(dǎo)體膜106a為結(jié)晶質(zhì)，氧化物膜106b為非晶質(zhì)或結(jié)晶質(zhì)。由于形成溝道的氧化物半導(dǎo)體膜106a為結(jié)晶質(zhì)，所以可以賦予晶體管穩(wěn)定的電氣特性。另外，結(jié)晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體膜106a優(yōu)選為caac-os(caxisalignedcrystallineoxidesemiconductor：c軸取向晶體氧化物半導(dǎo)體)。

此外，氧化物半導(dǎo)體膜106a優(yōu)選在非晶膜上形成。例如，可以舉出在非晶絕緣膜的表面上或非晶半導(dǎo)體膜的表面上等。通過(guò)使用后述成膜方法可以在非晶膜上形成caac-os的氧化物半導(dǎo)體膜106a。

caac-os膜是具有多個(gè)結(jié)晶部的氧化物半導(dǎo)體膜之一，大部分的結(jié)晶部的尺寸為能夠容納于一邊短于100nm的立方體內(nèi)的尺寸。因此，也包含這樣的情況：包括在caac-os膜中的結(jié)晶部的尺寸為能夠容納于一邊短于10nm、短于5nm或短于3nm的立方體內(nèi)的尺寸。caac-os膜的缺陷能級(jí)密度低。下面，對(duì)caac-os膜進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

當(dāng)用tem觀察caac-os膜，無(wú)法確認(rèn)出結(jié)晶部與結(jié)晶部之間的明確的邊界，即晶界(也稱為grainboundary)。因此，可以說(shuō)，caac-os膜不容易發(fā)生起因于晶界的電子遷移率的降低。

當(dāng)從大致平行于樣品面的方向通過(guò)tem觀察caac-os膜(截面tem圖像)，則在結(jié)晶部中可以確認(rèn)出金屬原子排列為層狀。金屬原子的各層為反映了形成caac-os膜的有面(也稱為被形成面)或caac-os膜的上表面的凸凹的形狀，并以平行于caac-os膜的被形成面或上表面的方式排列。

另一方面，當(dāng)從大致垂直于樣品面的方向通過(guò)tem觀察caac-os膜(平面tem圖像)，則在結(jié)晶部中可以確認(rèn)出金屬原子排列為三角形狀或六角形狀。但是，在不同的結(jié)晶部之間金屬原子的排列沒(méi)有發(fā)現(xiàn)規(guī)律性。

由截面tem圖像及平面tem圖像可知，caac-os膜的結(jié)晶部具有取向性。

當(dāng)使用x射線衍射(xrd:x-raydiffraction)裝置對(duì)caac-os膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，則在例如具有ingazno4的結(jié)晶的caac-os膜的out-of-plane法的分析中，有時(shí)在衍射角(2θ)為31°附近出現(xiàn)峰值。由于該峰值歸屬于ingazno4結(jié)晶的(009)面，由此可以確認(rèn)出caac-os膜中的結(jié)晶具有c軸取向性，并且c軸朝向大致垂直于caac-os膜的被形成面或上表面的方向。

另一方面，在通過(guò)使x線從大致垂直于c軸的方向入射到樣品的in-plane法對(duì)caac-os膜的分析中，有時(shí)在2θ為56°附近出現(xiàn)峰值。該峰值歸屬于ingazno4結(jié)晶的(110)面。只要是ingazno4的單晶氧化物半導(dǎo)體膜，當(dāng)將2θ固定為56°附近并在以樣品面的法向量為軸(軸)旋轉(zhuǎn)樣品并且進(jìn)行分析(掃描)，則會(huì)觀察到六個(gè)歸屬于與(110)面等價(jià)的結(jié)晶面的峰值。與此相對(duì)地，在caac-os膜的情況下，即使在將2θ固定為56°附近地進(jìn)行掃描的情況下，也不會(huì)出現(xiàn)明顯的峰值。

由以上敘述可知，在caac-os膜中，雖然在結(jié)晶部之間a軸及b軸的取向的不規(guī)則的，但是具有c軸取向，并且c軸朝向平行于被形成面或上表面的法向量的方向。因此，在上述截面tem觀察中確認(rèn)出的排列為層狀的金屬原子的各層是與結(jié)晶的ab面平行的面。

此外，結(jié)晶部在形成caac-os膜或進(jìn)行加熱處理等晶體化處理時(shí)形成。如上所述，結(jié)晶的c軸在平行于caac-os膜的被形成面或上表面的法向量的方向上取向。由此，例如，在caac-os膜的形狀因蝕刻等而發(fā)生改變的情況下，結(jié)晶的c軸有時(shí)不平行于caac-os膜的被形成面或上表面的法向量。

另外，caac-os膜中的晶體化度也可以不均勻。例如，在caac-os膜的結(jié)晶部通過(guò)來(lái)自caac-os膜的上表面附近的晶體生長(zhǎng)而形成的情況下，有時(shí)上表面附近的區(qū)域相比被形成面附近的區(qū)域而晶體化度變高。另外，在對(duì)caac-os膜添加雜質(zhì)的情況下，被添加了雜質(zhì)的區(qū)域的晶體化度改變，有時(shí)也部分地形成晶體化度不同的區(qū)域。

此外，在具有ingazno4結(jié)晶的caac-os膜的out-of-plane法的分析中，除了在2θ為31°附近的峰值之外，有時(shí)還在2θ為36°附近出現(xiàn)峰值。2θ為36°附近的峰值表示在caac-os膜中的一部分中含有不具有c軸取向性的結(jié)晶。優(yōu)選的是，在caac-os膜中在2θ為31°附近示出峰值而在2θ為36°附近時(shí)不示出峰值。

在使用caac-os的晶體管中，因照射可見(jiàn)光或紫外光而產(chǎn)生的電氣特性變動(dòng)小。因此，該晶體管具有穩(wěn)定的電氣特性。

另外，由于氧化物半導(dǎo)體膜106a包含高濃度的硅及碳，有時(shí)使得氧化物半導(dǎo)體膜106a的結(jié)晶性降低。為了不使氧化物半導(dǎo)體膜106a的結(jié)晶性降低，將氧化物半導(dǎo)體膜106a的硅濃度設(shè)為低于1×10¹⁹atoms/cm³、優(yōu)選低于5×10¹⁸atoms/cm³，更優(yōu)選低于2×10¹⁸atoms/cm³即可。另外，為了不使氧化物半導(dǎo)體膜106a的結(jié)晶性降低，將氧化物半導(dǎo)體膜106a的碳濃度設(shè)為低于1×10¹⁹atoms/cm³、優(yōu)選低于5×10¹⁸atoms/cm³，更優(yōu)選低于2×10¹⁸atoms/cm³。

這樣地，在形成有溝道的氧化物半導(dǎo)體膜106a具有高結(jié)晶性并且起因于雜質(zhì)或缺陷等的能級(jí)少的情況下，使用多層膜106的晶體管具有穩(wěn)定的電氣特性。

以下說(shuō)明多層膜106中的局部能級(jí)。通過(guò)降低多層膜106中的局部能級(jí)密度，可以賦予使用多層膜106的晶體管穩(wěn)定的電氣特性?？梢岳煤愣ü怆娏鳒y(cè)定法(cpm：constantphotocurrentmethod)對(duì)多層膜106的局部能級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

為了賦予晶體管穩(wěn)定的電氣特性，將由cpm測(cè)定獲得的多層膜106中的局部能級(jí)的吸收系數(shù)設(shè)定為小于1×10^-3cm^-1，優(yōu)選為小于3×10^-4cm^-1即可。另外，通過(guò)將由cpm測(cè)定獲得的多層膜106中的局部能級(jí)的吸收系數(shù)設(shè)定為小于1×10^-3cm^-1，優(yōu)選為小于3×10^-4cm^-1，可以提高晶體管的場(chǎng)效應(yīng)遷移率。此外，為了將由cpm測(cè)定獲得的多層膜106中的局部能級(jí)的吸收系數(shù)設(shè)定為小于1×10^-3cm^-1，優(yōu)選為小于3×10^-4cm^-1，將作為在氧化物半導(dǎo)體膜106a中形成局部能級(jí)的元素的硅、鍺、碳、鉿或鈦等的濃度設(shè)定為低于2×10¹⁸atoms/cm³，優(yōu)選為低于2×10¹⁷atoms/cm³即可。

此外，在cpm測(cè)定中，在各波長(zhǎng)上進(jìn)行：調(diào)整照射到端子之間的樣品表面的光量以使得在對(duì)與作為樣品的多層膜106接觸地設(shè)置的電極和電極之間施加電壓的狀態(tài)下光電流值恒定，并且根據(jù)照射光量導(dǎo)出吸收系數(shù)。在cpm測(cè)定中，當(dāng)樣品有缺陷時(shí)，對(duì)應(yīng)于存在缺陷的能級(jí)的能量(根據(jù)波長(zhǎng)換算)的吸收系數(shù)增加。通過(guò)用常數(shù)乘以該吸收系數(shù)的增加相當(dāng)量，可以導(dǎo)出樣品的缺陷密度。

可以認(rèn)為，由cpm測(cè)定得到的局部能級(jí)是起因于雜質(zhì)或缺陷的能級(jí)。就是說(shuō)，可知，使用由cpm測(cè)定得到的局部能級(jí)的吸收系數(shù)小的多層膜106的晶體管具有穩(wěn)定的電氣特性。

以下，參照?qǐng)D3說(shuō)明多層膜106的能帶結(jié)構(gòu)。

作為例子，使用能隙為3.15ev的in-ga-zn氧化物作為氧化物半導(dǎo)體膜106a，使用能隙為3.5ev的in-ga-zn氧化物作為氧化物膜106b。利用光譜橢偏儀(horibajobinyvon公司的ut-300)測(cè)定能隙。

氧化物半導(dǎo)體膜106a及氧化物膜106b的真空能級(jí)與價(jià)帶上端之間的能量差(也稱為電離電位)分別為8ev及8.2ev。此外，關(guān)于真空能級(jí)和價(jià)帶頂端之間的能量差，利用紫外線光電子能譜(ups：ultravioletphotoelectronspectroscopy)裝置(phi公司的versaprobe)進(jìn)行測(cè)定。

因此，氧化物半導(dǎo)體膜106a及氧化物膜106b的真空能級(jí)和導(dǎo)帶底的能量之間的能量差(也稱為電子親和能)分別為4.85ev及4.7ev。

圖3示意性地示出多層膜106的能帶結(jié)構(gòu)的一部分。圖3是對(duì)應(yīng)于圖2的點(diǎn)劃線a5-a6的能帶結(jié)構(gòu)。具體而言，說(shuō)明了與氧化物半導(dǎo)體膜106a以及氧化物膜106b的每一個(gè)接觸地設(shè)置氧化硅膜(柵極絕緣膜112及保護(hù)絕緣膜118)的情況。在此，eci1表示氧化硅膜的導(dǎo)帶底的能量，ecs1表示氧化物半導(dǎo)體膜106a的導(dǎo)帶底的能量，ecs2表示氧化物膜106b的導(dǎo)帶底的能量，eci2表示氧化硅膜的導(dǎo)帶底的能量。

如圖3所示，在氧化物半導(dǎo)體膜106a及氧化物膜106b中，導(dǎo)帶底的能量沒(méi)有位壘而平緩地變化。換而言之，也可以說(shuō)是連續(xù)地變化。這可以說(shuō)是因?yàn)檠趸锬?06b包含與氧化物半導(dǎo)體膜106a共同的元素，并且通過(guò)在氧化物半導(dǎo)體膜106a和氧化物膜106b之間氧相互移動(dòng)而形成有混合層。

從圖3可知，多層膜106的氧化物半導(dǎo)體膜106a成為阱(well),在使用多層膜106的晶體管中溝道區(qū)形成于氧化物半導(dǎo)體膜106a。此外，由于多層膜106的導(dǎo)帶底的能量連續(xù)地變化，所以也可以說(shuō)氧化物半導(dǎo)體膜106a與氧化物膜106b連續(xù)地接合。

此外，如圖4所示那樣，雖然在氧化物膜106b與保護(hù)絕緣膜118之間的界面附近有可能形成起因于雜質(zhì)或缺陷的陷阱能級(jí)，但是通過(guò)設(shè)置氧化物膜106b，可以使氧化物半導(dǎo)體膜106a與該陷阱能級(jí)遠(yuǎn)離。但是，當(dāng)ecs1和ecs2之間的能量差小時(shí)，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜106a的電子會(huì)越過(guò)該能量差而到達(dá)陷阱能級(jí)。電子被陷阱能級(jí)捕獲，使得在絕緣膜的界面產(chǎn)生負(fù)的固定電荷，這導(dǎo)致晶體管的閾值電壓向正的方向移動(dòng)。

因此，當(dāng)將ecs1與ecs2之間的能量差設(shè)為0.1ev以上，優(yōu)選為0.15ev以上，則可減少晶體管的閾值電壓的變動(dòng)而得到穩(wěn)定的電氣特性，所以是優(yōu)選的。

1-1-2.源電極及漏電極

作為源電極116a及漏電極116b，可以以單層或?qū)盈B的方式使用包含鋁、鈦、鉻、鈷、鎳、銅、釔、鋯、鉬、釕、銀、鉭以及鎢中的一種以上的導(dǎo)電膜。優(yōu)選的是，源電極116a及漏電極116b為具有包含銅的層的多層膜。通過(guò)將具有包含銅的層的多層膜用作源電極116a及漏電極116b，當(dāng)在與源電極116a及漏電極116b相同的層中形成布線的情況下，可以降低布線電阻。另外，源電極116a及漏電極116b可以為相同的組成，也可以為不同的組成。

并且，在將具有包含銅的層的多層膜用作源電極116a及漏電極116b的情況下，由于銅的影響，有時(shí)在氧化物膜106b與保護(hù)絕緣膜118之間的界面形成如圖4所示那樣的陷阱能級(jí)。在這種情況下，由于具有氧化物膜106b，所以可以抑制電子被該陷阱能級(jí)捕獲。因此，可以賦予晶體管穩(wěn)定的電氣特性并降低布線電阻。

1-1-3.保護(hù)絕緣膜

作為保護(hù)絕緣膜118，以單層或?qū)盈B的方式使用包含氧化鋁、氧化鎂、氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿以及氧化鉭中的一種以上的絕緣膜即可。

例如，保護(hù)絕緣膜118采用使用將氧化硅膜設(shè)為第一層并將氮化硅膜設(shè)為第二層的多層膜即可。在這種情況下，氧化硅膜也可以為氧氮化硅膜。另外，氮化硅膜也可以為氮氧化硅膜。氧化硅膜優(yōu)選使用缺陷密度小的氧化硅膜。具體而言，使用如下氧化硅膜：在電子自旋共振(esr:electronspinresonance)測(cè)定中，來(lái)源于g值為2.001的信號(hào)的自旋的密度為3×10¹⁷spins/cm³以下，優(yōu)選為5×10¹⁶spins/cm³以下。氮化硅膜使用氫氣及氨氣的釋放量少的氮化硅膜。氫氣及氨氣的釋放量通過(guò)熱脫附譜(tds：thermaldesorptionspectroscopy)分析進(jìn)行測(cè)定即可。另外，氮化硅膜使用使氫、水及氧不透過(guò)或幾乎不透過(guò)的氮化硅膜。

另外，例如，保護(hù)絕緣膜118采用將第一氧化硅膜118a設(shè)為第一層，將第二氧化硅膜118b設(shè)為第二層并將氮化硅膜118c設(shè)為第三層的多層膜即可(參照?qǐng)D1d)。在這種情況下，第一氧化硅膜118a和第二氧化硅膜118b中的一個(gè)或兩個(gè)也可以為氧氮化硅膜。另外，氮化硅膜也可以為氮氧化硅膜。第一氧化硅膜118a優(yōu)選使用缺陷密度小的氧化硅膜。具體而言，使用如下氧化硅膜：在esr測(cè)定中，來(lái)源于g值為2.001的信號(hào)的自旋的密度為3×10¹⁷spins/cm³以下，優(yōu)選為5×10¹⁶spins/cm³以下。第二氧化硅膜118b使用包含過(guò)量氧的氧化硅膜。氮化硅膜118c使用氫氣及氨氣的釋放量少的氮化硅膜。另外，氮化硅膜使用使氫、水及氧不透過(guò)或幾乎不透過(guò)的氮化硅膜。

包含過(guò)量氧的氧化硅膜是指通過(guò)加熱處理等可以釋放氧的氧化硅膜。另外，包含過(guò)量氧的絕緣膜是具有通過(guò)加熱處理可以釋放氧的功能的絕緣膜。

包含過(guò)量氧的絕緣膜可以降低氧化物半導(dǎo)體膜106a中的氧空位。氧化物半導(dǎo)體膜106a中的氧空位形成缺陷能級(jí)，并且其一部分成為施主能級(jí)。因此，通過(guò)降低氧化物半導(dǎo)體膜106a中的氧空位(尤其是溝道區(qū)的氧空位)，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜106a(尤其是溝道區(qū))的載流子密度，從而可以賦予晶體管穩(wěn)定的電氣特性。

在此，通過(guò)加熱處理釋放氧的膜有時(shí)也釋放出通過(guò)tds分析的量為1×10¹⁸atoms/cm³以上、1×10¹⁹atoms/cm³以上或1×10²⁰atoms/cm³以上的氧(換算為氧原子)。

另外，通過(guò)加熱處理釋放氧的膜有時(shí)包含過(guò)氧化自由基。具體而言，上述情況是指起因于過(guò)氧化自由基的自旋密度為5×10¹⁷spins/cm³以上。另外，在esr中，包含過(guò)氧化自由基的膜有時(shí)也在g值為2.01附近具有非對(duì)稱性的信號(hào)。

另外，包含過(guò)量氧的絕緣膜也可以是氧過(guò)量的氧化硅(siox(x>2))。在氧過(guò)量的氧化硅(siox(x>2))中，每單位體積中含有的氧原子數(shù)多于硅原子數(shù)的2倍。每單位體積的硅原子數(shù)及氧原子數(shù)為通過(guò)盧瑟福背散射光譜學(xué)法(rbs：rutherfordbackscatteringspectrometry)測(cè)定的值。

1-1-4.柵極絕緣膜

柵極絕緣膜112以單層或?qū)盈B的方式使用包含氧化鋁、氧化鎂、氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿以及氧化鉭中的一種以上的絕緣膜即可。

例如，柵極絕緣膜采用將氮化硅膜設(shè)為第一層并且將氧化硅膜設(shè)為第二層的多層膜即可。在這種情況下，氧化硅膜也可以為氧氮化硅膜。另外，氮化硅膜也可以為氮氧化硅膜。氧化硅膜優(yōu)選使用缺陷密度小的氧化硅膜。具體而言，使用如下氧化硅膜：在esr中，來(lái)源于g值為2.001的信號(hào)的自旋的密度為3×10¹⁷spins/cm³以下，優(yōu)選為5×10¹⁶spins/cm³以下。氧化硅膜優(yōu)選使用包含過(guò)量氧的氧化硅膜。氮化硅膜使用氫氣及氨氣的釋放量少的氮化硅膜。氫氣及氨氣的釋放量通過(guò)tds分析進(jìn)行測(cè)定即可。

當(dāng)柵極絕緣膜112及保護(hù)絕緣膜118中的至少一個(gè)包括包含過(guò)量氧的絕緣膜的情況下，可以減少氧化物半導(dǎo)體膜106a的氧空位而賦予晶體管穩(wěn)定的電氣特性。

1-1-5.柵電極

柵電極104以單層或?qū)盈B的方式使用包含鋁、鈦、鉻、鈷、鎳、銅、釔、鋯、鉬、釕、銀、鉭以及鎢中的一種以上的導(dǎo)電膜即可。

1-1-6.基板

對(duì)于基板100沒(méi)有大的限制。例如，作為基板100，也可以使用玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍(lán)寶石基板等。另外，作為基板100，也可以應(yīng)用硅或碳化硅等的單晶半導(dǎo)體基板、多晶半導(dǎo)體基板、硅鍺等的化合物半導(dǎo)體基板、soi(silicononinsulator：絕緣體上硅片)基板等，并且也可以使用在這些基板上設(shè)置有半導(dǎo)體元件的基板。

另外，作為基板100而使用第五代(1000mm×1200mm或1300mm×1500mm)、第六代(1500mm×1800mm)、第七代(1870mm×2200mm)、第八代(2200mm×2500mm)、第九代(2400mm×2800mm)、第十代(2880mm×3130mm)等大型玻璃基板的情況下，由于半導(dǎo)體裝置的制造工序中的加熱處理等所導(dǎo)致的基板100的收縮，有時(shí)難以進(jìn)行精細(xì)加工。因此，在作為基板100使用上述大型玻璃基板的情況下，優(yōu)選使用由加熱處理導(dǎo)致的收縮少的基板。例如，作為基板100使用在400℃、優(yōu)選為450℃、更優(yōu)選為500℃的溫度下進(jìn)行1小時(shí)的加熱處理之后的收縮量為10ppm以下、優(yōu)選為5ppm以下、更優(yōu)選為3ppm以下的大型玻璃基板。

此外，基板100也可以使用柔性基板。另外，作為在柔性基板上設(shè)置晶體管的方法，也存在如下方法：在非柔性的基板上制作晶體管之后，剝離晶體管并將該晶體管轉(zhuǎn)置到作為柔性基板的基板100上。在這種情況下，優(yōu)選在非柔性的基板和晶體管之間設(shè)置剝離層。

按上述步驟構(gòu)成的晶體管通過(guò)將溝道形成在氧化物半導(dǎo)體膜106a中，由此具有穩(wěn)定的電氣特性并具有高場(chǎng)效應(yīng)遷移率。另外，即使將具有包含銅的層的多層膜用于源電極116a及漏電極116b，也可以得到穩(wěn)定的電氣特性。

1-2.晶體管結(jié)構(gòu)(1)的制造方法

在此，參照?qǐng)D5a至圖6b說(shuō)明晶體管的制造方法。

首先，準(zhǔn)備基板100。

接著，形成作為柵電極104的導(dǎo)電膜。關(guān)于作為柵電極104的導(dǎo)電膜，通過(guò)使用濺射法、化學(xué)氣相沉積(cvd：chemicalvapordeposition)法、分子束外延(mbe：molecularbeamepitaxy)法、原子層沉積(ald：atomiclayerdeposition)法或脈沖激光沉積(pld:pulsedlaserdeposition)法來(lái)形成作為柵電極104所示的導(dǎo)電膜即可。

接著，對(duì)作為柵電極104的導(dǎo)電膜的一部分進(jìn)行蝕刻，形成柵電極104(參照?qǐng)D5a)。

接著，形成柵極絕緣膜112(參照?qǐng)D5b)。關(guān)于柵極絕緣膜112，通過(guò)使用濺射法、cvd法、mbe法、ald法或pld法來(lái)形成上述作為柵極絕緣膜112舉出的絕緣膜即可。

接著，形成被加工成氧化物半導(dǎo)體膜106a的氧化物半導(dǎo)體膜126a(參照?qǐng)D5c)。關(guān)于氧化物半導(dǎo)體膜126a，通過(guò)使用濺射法、cvd法、mbe法、ald法或pld法來(lái)形成上述作為氧化物半導(dǎo)體膜106a舉出的氧化物半導(dǎo)體膜即可。

接著，形成被加工成氧化物膜106b的氧化物膜126b。關(guān)于氧化物膜126b，通過(guò)使用濺射法、cvd法、mbe法、ald法或pld法來(lái)形成上述作為氧化物膜106b舉出的氧化物膜即可。

在通過(guò)濺射法形成氧化物半導(dǎo)體膜126a及氧化物膜126b的情況下，用于產(chǎn)生等離子體的電源裝置可以適當(dāng)?shù)厥褂胷f電源裝置、ac電源裝置、dc電源裝置等。

濺射氣體可以適當(dāng)?shù)厥褂孟∮袣怏w(典型地為氬)氣氛、氧氣氛、稀有氣體及氧的混合氣體。此外，在采用稀有氣體和氧的混合氣體的情況下，優(yōu)選相對(duì)稀有氣體增高氧氣的比例。

另外，結(jié)合氧化物半導(dǎo)體膜126a及氧化物膜126b的組成而適當(dāng)?shù)剡x擇靶材即可。

在利用濺射法的情況下，至少氧化物半導(dǎo)體膜126a通過(guò)如下工序形成，由此可以形成caac-os。具體而言，將基板溫度設(shè)定為150℃以上且500℃以下，優(yōu)選設(shè)定為150℃以上且450℃以下，更優(yōu)選設(shè)定為200℃以上且350℃以下，進(jìn)行加熱而形成氧化物半導(dǎo)體膜126a。此外，對(duì)氧化物膜126b也可以這樣地進(jìn)行加熱而形成。

另外，為了使氧化物半導(dǎo)體膜106a與氧化物膜106b連續(xù)接合，優(yōu)選以不暴露于大氣的方式連續(xù)地形成氧化物半導(dǎo)體膜126a及氧化物膜126b。另外，氧化物半導(dǎo)體膜126a及氧化物膜126b可以抑制雜質(zhì)進(jìn)入到各層之間。

具體而言，為了形成連續(xù)接合，優(yōu)選使用具備有裝載閉鎖室的多室方式的成膜裝置(濺射裝置)以不使各膜接觸于大氣的方式連續(xù)地層疊。在濺射裝置中的各室中，優(yōu)選使用應(yīng)能夠盡可能地去除對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜而言為雜質(zhì)的水等的、如低溫泵這樣的吸附式真空排氣泵來(lái)進(jìn)行高真空排氣(排氣到1×10^-4pa至5×10^-7pa左右)?；蛘?，優(yōu)選組合渦輪分子泵和冷阱而防止氣體從排氣系統(tǒng)倒流到室內(nèi)。

為了獲得雜質(zhì)及載流子密度被降低的氧化物半導(dǎo)體膜，不但需要對(duì)室內(nèi)進(jìn)行高真空排氣，也需要進(jìn)行濺射氣體的高純度化。關(guān)于作為用作濺射氣體的氧氣或氬氣體，通過(guò)使用高純度化到露點(diǎn)為-40℃以下、優(yōu)選為-80℃以下、更優(yōu)選為-100℃以下的氣體，可以盡可能防止水分等進(jìn)入到氧化物半導(dǎo)體膜。

此外，在利用濺射法形成氧化物膜126b的情況下，從降低在成膜時(shí)產(chǎn)生的粒子數(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選使用包含銦的靶材。另外，優(yōu)選使用鎵的原子個(gè)數(shù)比比較少的氧化物靶材。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用包含銦的靶材，可以提高靶材的導(dǎo)電率并容易進(jìn)行dc放電及ac放電，從而容易對(duì)應(yīng)于大面積的基板。由此，可以提高半導(dǎo)體裝置的生產(chǎn)率。

另外，也可以在形成氧化物半導(dǎo)體膜126a及氧化物膜126b之后以氧氣氛、或者氮及氧氣氛進(jìn)行等離子體處理。由此，能夠至少減少氧化物半導(dǎo)體膜126a中的氧空位。

接著，在氧化物半導(dǎo)體膜126a及氧化物膜126b上形成抗蝕劑掩模，利用該抗蝕劑掩模對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜126a及氧化物膜126b的一部分進(jìn)行蝕刻，形成包括氧化物半導(dǎo)體膜106a及氧化物膜106b的多層膜106(參照?qǐng)D6a)。該蝕刻采用如上所述的濕蝕刻。通過(guò)進(jìn)行該濕蝕刻，可以將多層膜106設(shè)為具有不同的兩個(gè)錐角的錐形狀。

接著，優(yōu)選進(jìn)行第一加熱處理。第一加熱處理在250℃以上且650℃以下，優(yōu)選為在以300℃以上且500℃以下進(jìn)行即可。第一加熱處理在惰性氣體氣氛下，包含10ppm以上、1％以上或10％以上的氧化氣體氣氛下或者在減壓狀態(tài)下進(jìn)行?；蛘撸谝患訜崽幚碓诓捎枚栊詺怏w氣氛進(jìn)行加熱處理之后，為了在填補(bǔ)脫離了的氧，也可以在包含10ppm以上、1％以上或10％以上的氧化氣體氣氛下進(jìn)行。通過(guò)進(jìn)行第一加熱處理，可以提高氧化物半導(dǎo)體膜106a的結(jié)晶性，還可以從柵極絕緣膜112及多層膜106去除水、氫、氮及碳等雜質(zhì)。

此外，第一加熱處理可以在形成多層膜106的蝕刻工序之前或之后進(jìn)行。

接著，形成用作源電極116a及漏電極116b的導(dǎo)電膜。關(guān)于作為源電極116a及漏電極116b的導(dǎo)電膜，通過(guò)使用濺射法、cvd法、mbe法、ald法或pld法來(lái)形成作為源電極116a及漏電極116b所示的導(dǎo)電膜即可。

例如，作為成為源電極116a及漏電極116b的導(dǎo)電膜，形成包括鎢層和設(shè)置在鎢層上的銅層的多層膜即可。

接著，對(duì)作為源電極116a及漏電極116b的導(dǎo)電膜的一部分進(jìn)行蝕刻，形成源電極116a及漏電極116b(參照?qǐng)D6b)。在作為成為源電極116a及漏電極116b的導(dǎo)電膜而使用包括鎢層和設(shè)置在鎢層上的銅層的多層膜的情況下，可以使用相同掩模對(duì)該多層膜進(jìn)行蝕刻。即使一次地對(duì)鎢層以及銅層進(jìn)行蝕刻，通過(guò)在氧化物半導(dǎo)體膜106a上設(shè)置氧化物膜106b，也可以將氧化物半導(dǎo)體膜106a與氧化物膜106b之間的銅濃度設(shè)定為低于1×10¹⁹atoms/cm³、低于2×10¹⁸atoms/cm³或低于2×10¹⁷atoms/cm³，因而，不發(fā)生由銅導(dǎo)致的晶體管的電氣特性的劣化。因此，可以提高工序的自由度，并提高晶體管的生產(chǎn)率。

接著，優(yōu)選進(jìn)行第二加熱處理。第二加熱處理參照第一加熱處理的說(shuō)明進(jìn)行即可。通過(guò)第二加熱處理，可以從多層膜106去除氫及水等雜質(zhì)。由于氫特別容易在多層膜106中移動(dòng)，所以當(dāng)通過(guò)進(jìn)行第二加熱處理減少氫，則可以賦予晶體管穩(wěn)定的電氣特性。此外，水也是包含氫的化合物，所以有可能成為氧化物半導(dǎo)體膜106a中的雜質(zhì)。

另外，通過(guò)第二加熱處理可以在接觸于源電極116a及漏電極116b的多層膜106中形成低電阻區(qū)106c及低電阻區(qū)106d。

如上所述，通過(guò)形成多層膜106，可以提高氧化物半導(dǎo)體膜106a的結(jié)晶性，并可以降低氧化物半導(dǎo)體膜106a的雜質(zhì)濃度、氧化物膜106b的雜質(zhì)濃度以及氧化物半導(dǎo)體膜106a與氧化物膜106b之間的界面的雜質(zhì)濃度。

接著，形成保護(hù)絕緣膜118(參照?qǐng)D1b)。關(guān)于保護(hù)絕緣膜118，通過(guò)使用濺射法、cvd法、mbe法、ald法或pld法來(lái)形成上述作為保護(hù)絕緣膜118舉出的絕緣膜即可。

在此，說(shuō)明將保護(hù)絕緣膜118設(shè)為圖1d所示的三層結(jié)構(gòu)的情況。首先，形成第一氧化硅膜118a。接著，形成第二氧化硅膜118b。然后，也可以進(jìn)行對(duì)第二氧化硅膜118b添加氧離子的處理。添加氧離子的處理利用離子摻雜裝置或等離子體處理裝置即可。作為離子摻雜裝置，也可以利用具有質(zhì)量分離功能的離子摻雜裝置。作為氧離子的原料，使用¹⁶o2或¹⁸o2等氧氣、一氧化二氮?dú)怏w或臭氧氣體等即可。接著，通過(guò)形成氮化硅膜118c來(lái)形成保護(hù)絕緣膜118即可。

第一氧化硅膜118a優(yōu)選通過(guò)cvd法之一的等離子體cvd法形成。具體而言，可以以如下條件下形成：將基板溫度設(shè)定為180℃以上且400℃以下，優(yōu)選為200℃以上且370℃以下，使用含有硅的沉積性氣體及氧化性氣體并將壓力設(shè)定為20pa以上且250pa以下，優(yōu)選設(shè)定為40pa以上且200pa以下，并對(duì)電極供應(yīng)高頻功率。另外，作為包含硅的沉積性氣體的典型例子，可以舉出硅烷、乙硅烷、丙硅烷、氟化硅烷等。作為氧化性氣體，可以舉出氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。

另外，通過(guò)將氧化性氣體的流量設(shè)定為含有硅的沉積性氣體的100倍以上，可以減少第一氧化硅膜118a中的氫含量，并可以減少懸空鍵。

通過(guò)上述方式，形成缺陷密度小的第一氧化硅膜118a。就是說(shuō)，第一氧化硅膜118a可以將在esr中來(lái)源于g值為2.001的信號(hào)的自旋的密度設(shè)為3×10¹⁷spins/cm³以下或5×10¹⁶spins/cm³以下。

第二氧化硅膜118b優(yōu)選通過(guò)等離子體cvd法形成。具體而言，可以以如下條件下形成：將基板溫度設(shè)定為160℃以上且350℃以下，優(yōu)選為180℃以上且260℃以下，使用含有硅的沉積性氣體及氧化性氣體并將壓力設(shè)定為100pa以上且250pa以下，優(yōu)選設(shè)定為100pa以上且200pa以下，并對(duì)電極供應(yīng)0.17w/cm²以上且0.5w/cm²以下，優(yōu)選為0.25w/cm²以上且0.35w/cm²以下的高頻功率。

由于通過(guò)上述方法等離子體中的氣體的分解效率得到提高，氧自由基增加，氣體的氧化增進(jìn)，因此可以形成包含過(guò)量氧的第二氧化硅膜118b。

氮化硅膜118c優(yōu)選通過(guò)等離子體cvd法形成。具體而言，可以以如下條件下形成：將基板溫度設(shè)定為180℃以上且400℃以下，優(yōu)選為200℃以上且370℃以下，使用含有硅的沉積性氣體、氮?dú)饧鞍睔獠毫υO(shè)定為20pa以上且250pa以下，優(yōu)選設(shè)定為40pa以上且200pa以下，并供應(yīng)高頻功率。

此外，氮?dú)獾牧髁繛榘睔獾牧髁康?倍以上且50倍以下，優(yōu)選為10倍以上且50倍以下。此外，通過(guò)使用氨氣可以促進(jìn)含有硅的沉積性氣體及氮?dú)獾姆纸?。這是因?yàn)椋喊睔庖虻入x子體能及熱能而離解，通過(guò)離解時(shí)產(chǎn)生的能量有助于含有硅的沉積性氣體的鍵合及氮?dú)獾逆I合的分解。

因此，通過(guò)上述方法可以形成氫氣及氨氣的釋放量少的氮化硅膜118c。另外，由于氫含量少，所以可以形成致密的、使氫、水及氧不透過(guò)或幾乎不透過(guò)的氮化硅膜118c。

接著，優(yōu)選進(jìn)行第三加熱處理。第三加熱處理參照第一加熱處理的記載進(jìn)行即可。通過(guò)第三加熱處理，可以從柵極絕緣膜112或/及保護(hù)絕緣膜118釋放過(guò)量氧，并且降低多層膜106的氧空位。另外，在多層膜106中，由于氧空位捕獲所相鄰的氧原子而在外觀上進(jìn)行移動(dòng)。

通過(guò)上述步驟，可以制造圖1a至圖1d所示的bgtc結(jié)構(gòu)的晶體管。

1-3.晶體管結(jié)構(gòu)(2)

在此，使用圖7a至圖7d說(shuō)明圖1a至圖1d所示的晶體管的變形例。

圖7a至圖7d示出作為該變形例的晶體管的俯視圖及截面圖。圖7a示出晶體管的俯視圖。圖7b示出對(duì)應(yīng)于圖7a所示的點(diǎn)劃線a1-a2的截面圖。另外，圖7c示出對(duì)應(yīng)于圖7a所示的點(diǎn)劃線a3-a4的截面圖。此外，在圖7a中，為了使附圖清楚，省略該晶體管的構(gòu)成要素的一部分(柵極絕緣膜及保護(hù)絕緣膜等)。

圖7a至圖7d所示的晶體管與圖1a至圖1d所示的晶體管不同之處在于：以接觸于源電極116a和漏電極116b的上表面、以及多層膜106的上表面的方式設(shè)置有氧化物膜107。

氧化物膜117可以使用能夠應(yīng)用于多層膜106的氧化物膜106b的氧化物膜，并可以利用能夠應(yīng)用于氧化物膜106b的方法而形成。此外，圖7a至圖7d所示的晶體管的其他構(gòu)成要素與圖1a至圖1d所示的晶體管相同，可以適當(dāng)?shù)貐⒄丈鲜鲇涊d。

由于圖7a至圖7d所示的晶體管為在氧化物半導(dǎo)體膜106a與保護(hù)絕緣膜118之間設(shè)置有氧化物膜106b及氧化物膜107的結(jié)構(gòu)，所以可以進(jìn)一步使起因于形成在與保護(hù)絕緣膜118之間的界面附近的雜質(zhì)或缺陷的陷阱能級(jí)與氧化物半導(dǎo)體膜106a遠(yuǎn)離。就是說(shuō)，即使在ecs1和ecs2之間的能量差小的情況下，也可以抑制氧化物半導(dǎo)體膜106a的電子越過(guò)該能量差到達(dá)陷阱能級(jí)。因此，圖7a至圖7d所示的晶體管是閾值電壓的變動(dòng)進(jìn)一步被降低的具有穩(wěn)定的電氣特性的晶體管。

另外，圖7a至圖7d所示的晶體管的制造方法可以適當(dāng)?shù)貐⒄贞P(guān)于圖1a至圖1d所示的晶體管的記載。

如上所述，由于在多層膜106的氧化物半導(dǎo)體膜106a(尤其是溝道區(qū))中雜質(zhì)及載流子密度被降低，所以圖1a至圖1d及圖7a至圖7d所示的晶體管具有穩(wěn)定的電氣特性。

實(shí)施方式2

在本實(shí)施方式中說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的其結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1部分不同的晶體管。

2-1.晶體管結(jié)構(gòu)(3)

在本項(xiàng)中說(shuō)明頂柵型晶體管。在此，使用圖8a至圖8c說(shuō)明一種頂柵型晶體管的頂柵頂接觸結(jié)構(gòu)(tgtc結(jié)構(gòu))的晶體管。

圖8a至圖8c示出tgtc結(jié)構(gòu)的晶體管的俯視圖及截面圖。圖8a示出晶體管的俯視圖。圖8b示出對(duì)應(yīng)于圖8a所示的點(diǎn)劃線b1-b2的截面圖。圖8c示出對(duì)應(yīng)于圖8a所示的點(diǎn)劃線b3-b4的截面圖。

圖8b所示的晶體管包括：設(shè)置在基板200上的基底絕緣膜202；多層膜206，該多層膜206包括設(shè)置在基底絕緣膜202上的氧化物膜206c、設(shè)置在氧化物膜206c上的氧化物半導(dǎo)體膜206a以及設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體膜206a上的氧化物膜206b；設(shè)置在基底絕緣膜202及多層膜206上的源電極216a及漏電極216b；設(shè)置在多層膜206、源電極216a及漏電極216b上的柵極絕緣膜212；設(shè)置在柵極絕緣膜212上的柵電極204；以及設(shè)置在柵極絕緣膜212及柵電極204上的保護(hù)絕緣膜218。此外，晶體管也可以不包括基底絕緣膜202和保護(hù)絕緣膜218中的一個(gè)或兩個(gè)。

另外，根據(jù)用于源電極216a及漏電極216b的導(dǎo)電膜的種類，有可能從多層膜206的一部分奪取氧或者形成混合層，而在多層膜206中形成低電阻區(qū)206d及低電阻區(qū)206e。在圖8b中，低電阻區(qū)206d及低電阻區(qū)206e成為多層膜206中的與源電極216a及漏電極216b接觸的界面附近的區(qū)域(多層膜206的虛線與源電極216a及漏電極216b之間的區(qū)域)。低電阻區(qū)206d及低電阻區(qū)206e的一部或全部作為源極區(qū)及漏極區(qū)發(fā)揮功能。

在圖8a所示的重疊于柵電極204的區(qū)域中，將源電極216a和漏電極216b之間的間隔稱為溝道長(zhǎng)度。此外，在晶體管包括源極區(qū)和漏極區(qū)的情況下，在重疊于柵電極204的區(qū)域中，也可以將源極區(qū)與漏極區(qū)之間的間隔稱為溝道長(zhǎng)度。

此外，溝道形成區(qū)是指多層膜206中的重疊于柵電極204并且?jiàn)A在源電極216a和漏電極216b的區(qū)域。另外，溝道區(qū)是指溝道形成區(qū)中的電流主要流過(guò)的區(qū)域。在此，溝道區(qū)是溝道形成區(qū)中的氧化物半導(dǎo)體膜206a的一部分。

2-1-1.關(guān)于多層膜

多層膜206為在氧化物半導(dǎo)體膜206a的上下層疊了氧化物膜206b及氧化物膜206c的結(jié)構(gòu)。氧化物半導(dǎo)體膜206a的下表面相當(dāng)于氧化物半導(dǎo)體膜206a的基板200一側(cè)的表面或與氧化物膜206c之間的邊界面。氧化物膜206b的下表面相當(dāng)于氧化物膜206b的基板200一側(cè)的表面或與氧化物半導(dǎo)體膜206a之間的邊界面。氧化物膜206c的下表面相當(dāng)于氧化物膜206c的基板200一側(cè)的表面或氧化物膜206c的接觸于柵極絕緣膜112的表面。另外，多層膜206的層疊結(jié)構(gòu)通過(guò)使用stem(scanningtransmissionelectronmicroscopy：掃描透射電子顯微術(shù))觀察，可以確認(rèn)出其邊界。但是，根據(jù)用于氧化物半導(dǎo)體膜206a、氧化物膜206b及氧化物膜206c的材料，有時(shí)不能明確地確認(rèn)出該邊界。

氧化物半導(dǎo)體膜206a可以使用能夠應(yīng)用于實(shí)施方式1的氧化物半導(dǎo)體膜106a的氧化物半導(dǎo)體膜。氧化物膜206b可以使用能夠應(yīng)用于實(shí)施方式1的氧化物膜106b的氧化物膜。氧化物膜206c可以使用能夠應(yīng)用于實(shí)施方式1的氧化物膜106b的氧化物膜。

在多層膜206中，至少氧化物半導(dǎo)體膜206a具有錐形狀。優(yōu)選的是，氧化物膜206b及氧化物膜206c也具有錐形狀。此外，優(yōu)選的是，至少氧化物半導(dǎo)體膜206a的錐形狀與氧化物膜206b的錐形狀及氧化物膜206c的錐形狀不同。氧化物膜206b和氧化物膜206c的錐形狀既可以是相同，又可以是不同。

具體而言，在氧化物半導(dǎo)體膜206a中，將氧化物半導(dǎo)體膜206a的下表面與氧化物半導(dǎo)體膜206a的側(cè)面所呈的角度稱為第一角度θ1，在氧化物膜206b中，將氧化物膜206b的下表面與氧化物膜206b的側(cè)面所呈的角度稱為第二角度θ2，并且在氧化物膜206c中，將氧化物膜206c的下表面與氧化物膜206c的側(cè)面所呈的角度稱為第三角度θ3。在這種情況下，第一角度θ1可以設(shè)為銳角，第二角度θ2及第三角度θ3可以設(shè)為銳角或垂直。

優(yōu)選的是，第一角度θ1、第二角度θ2及第三角度θ3都是銳角，并且至少第一角度θ1小于第二角度θ2及第三角度θ3(參照?qǐng)D9)。

此外，第二角度θ2和第三角度θ3既可以是相同角度，又可以是不同角度。例如，通過(guò)將氧化物膜206b和氧化物膜206c設(shè)為相同種類的氧化物膜，可以將第二角度θ2和第三角度θ3設(shè)為相同角度。

另外，第一角度θ1為10°以上且小于90°，優(yōu)選為30°以上且70°以下。第二角度θ2及第三角度θ3為10°以上且小于90°，優(yōu)選為30°以上且70°且以下。

如上所述，通過(guò)將多層膜206的形狀設(shè)為具有不同的錐角的錐形狀，可以得到下述效果。對(duì)于多層膜206，通過(guò)將其設(shè)為具有不同的錐角的錐形狀，與具有相同的錐角的錐形狀相比，可以擴(kuò)大多層膜206與源電極216a及漏電極216b之間的接觸面積。由此，可以降低多層膜206與源電極216a及漏電極216b之間的接觸電阻而使晶體管的導(dǎo)通電流增大。

另外，通過(guò)使第二角度θ2及第三角度θ3大于第一角度θ1，可以減小氧化物膜206b及氧化物膜206c與源電極216a及漏電極216b之間的接觸面積，從而可以減小形成在氧化物膜206b及氧化物膜206c中的低電阻區(qū)。因此，可以抑制氧化物膜206b及氧化物膜206c中的一個(gè)或兩個(gè)的低電阻化，抑制在源電極216a與漏電極216b之間產(chǎn)生的泄漏路徑，同時(shí)在作為溝道區(qū)發(fā)揮功能的氧化物半導(dǎo)體膜206a中高效地形成低電阻區(qū)，從而可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)晶體管的導(dǎo)通電流的增大和晶體管的截止電流的降低。

另外，氧化物半導(dǎo)體膜206a的上端與氧化物膜206b的下端大致一致，氧化物膜206c的上端與氧化物半導(dǎo)體膜206a的下端大致一致(參照?qǐng)D9)。就是說(shuō)，多層膜206沒(méi)有由氧化物半導(dǎo)體膜206a、氧化物膜206b和氧化物膜206c中的兩個(gè)以上的膜形成的大的臺(tái)階213及大的臺(tái)階214(參照?qǐng)D32a和圖32b)。因此，可以抑制設(shè)置在多層膜206上的膜(例如，被加工成源電極216a及漏電極216b的導(dǎo)電膜)的斷開(kāi)，從而可以制造電氣特性良好的晶體管。此外，“氧化物半導(dǎo)體膜206a的上端與氧化物膜206b的下端大致一致，氧化物膜206c的上端與氧化物半導(dǎo)體膜206a的下端大致一致”是指氧化物膜206b的下端與氧化物半導(dǎo)體膜206a的上端之間的距離l1以及氧化物膜206c的上端與氧化物半導(dǎo)體膜206a的下端之間的距離l2為30nm以下，優(yōu)選為10nm以下(參照?qǐng)D32a和圖32b)。

通過(guò)利用在由蝕刻來(lái)形成多層膜206時(shí)的每個(gè)膜的蝕刻速度的差異，可以形成上述錐形狀。尤其是，上述錐形狀通過(guò)使氧化物半導(dǎo)體膜206a的蝕刻速度低于氧化物膜206b的蝕刻速度及氧化物膜206c的蝕刻速度來(lái)可以形成。

在使第二角度θ2小于第三角度θ3的情況下，使氧化物膜206b的蝕刻速度低于氧化物膜206c的蝕刻速度即可。另外，在使第二角度θ2大于第三角度θ3時(shí)，使氧化物膜206b的蝕刻速度高于氧化物膜206c的蝕刻速度即可。

與實(shí)施方式1相同，上述錐形狀可以通過(guò)作為蝕刻劑而使用包含磷酸的溶液的濕蝕刻來(lái)形成。另外，關(guān)于該濕蝕刻的詳細(xì)內(nèi)容可以參照實(shí)施方式1。另外，通過(guò)使第二角度θ2及第三角度θ3大于第一角度θ1，可以盡可能減小在該濕蝕刻中暴露于蝕刻劑的面積。另外，通過(guò)使第二角度θ2及第三角度θ3大于第一角度θ1，可以減小由于蝕刻劑所引起的污染或缺陷的生成而被形成在氧化物膜206b及氧化物膜206c中的低電阻區(qū)。

通過(guò)濕蝕刻形成多層膜206，如實(shí)施方式1所示，可以抑制晶體管的成品率的下降并且以高生產(chǎn)率制造電氣特性良好的晶體管。

以下，參照?qǐng)D10a至圖10c說(shuō)明多層膜206的能帶結(jié)構(gòu)。

例如，使用能隙為3.15ev的in-ga-zn氧化物作為氧化物半導(dǎo)體膜206a，使用能隙為3.5ev的in-ga-zn氧化物作為氧化物膜206b及氧化物膜206c。利用光譜橢偏儀(horibajobinyvon公司的ut-300)測(cè)定能隙。

氧化物半導(dǎo)體膜206a的真空能級(jí)與價(jià)帶上端之間的能量差(也稱為電離電位)為8ev。另外，氧化物膜206b及氧化物膜206c的電離電位為8.2ev。此外，關(guān)于真空能級(jí)和價(jià)帶頂端之間的能量差，利用紫外線光電子能譜(ups：ultravioletphotoelectronspectroscopy)裝置(phi公司的versaprobe)進(jìn)行測(cè)定。

因此，氧化物半導(dǎo)體膜206a的真空能級(jí)和導(dǎo)帶底的能量之間的能量差(也稱為電子親和能)為4.85ev。氧化物膜206b及氧化物膜206c的電子親和能為4.7ev。

圖10a示意性地示出多層膜206的能帶結(jié)構(gòu)的一部分。在圖10a中，說(shuō)明了與氧化物膜206b以及氧化物膜206c的每一個(gè)接觸地設(shè)置氧化硅膜(基底絕緣膜202及柵極絕緣膜212)的情況。在此，eci1表示氧化硅膜的導(dǎo)帶底的能量，ecs1表示氧化物半導(dǎo)體膜206a的導(dǎo)帶底的能量，ecs2表示氧化物膜206b的導(dǎo)帶底的能量，ecs3表示氧化物膜206c的導(dǎo)帶底的能量，eci2表示氧化硅膜的導(dǎo)帶底的能量。

如圖10a所示那樣，在氧化物半導(dǎo)體膜206a、氧化物膜206b及氧化物膜206c中，導(dǎo)帶底的能量沒(méi)有位壘而平緩地變化。換言之，也可以說(shuō)是連續(xù)地變化。這可以說(shuō)是因?yàn)檠趸锬?06b以及氧化物膜206c包含與氧化物半導(dǎo)體膜206a相同的元素，并且通過(guò)在氧化物半導(dǎo)體膜206a和氧化物膜206b之間以及在氧化物半導(dǎo)體膜206a和氧化物膜206c之間氧相互移動(dòng)而形成有混合層。

從圖10a可知，多層膜206的氧化物半導(dǎo)體膜206a成為阱(well),在使用多層膜206的晶體管中，溝道區(qū)形成在氧化物半導(dǎo)體膜206a。另外，由于多層膜206的導(dǎo)帶底的能量連續(xù)地變化，所以也可以說(shuō)氧化物半導(dǎo)體膜206a與氧化物膜206b連續(xù)地接合，氧化物半導(dǎo)體膜206a與氧化物膜206c連續(xù)地接合。

另外，通過(guò)將氧化物膜206b與氧化物膜206c分別設(shè)為導(dǎo)帶底的能量不同的氧化物膜，可以根據(jù)該導(dǎo)帶底的能量的大小關(guān)系而改變多層膜206的能帶結(jié)構(gòu)。

通過(guò)作為氧化物膜206c而使用其導(dǎo)帶底的能量比氧化物膜206b大的氧化物，可以形成具有圖10b所示的能帶結(jié)構(gòu)的多層膜206。

通過(guò)作為氧化物膜206c而使用其導(dǎo)帶底的能量比氧化物膜206b小的氧化物，可以形成圖10c所示的具有能帶結(jié)構(gòu)的多層膜206。

此外，在具有圖10b及圖10c所示的能帶結(jié)構(gòu)的多層膜206中，溝道區(qū)也形成在氧化物半導(dǎo)體膜206a中。

另外，雖然在氧化物膜206b與柵極絕緣膜212之間的界面附近有可能形成起因于雜質(zhì)或缺陷的陷阱能級(jí)，但是通過(guò)設(shè)置氧化物膜206b，可以使氧化物半導(dǎo)體膜206a與該陷阱能級(jí)遠(yuǎn)離。然而，在ecs1和ecs2之間的能量差小的情況下，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜206a的電子會(huì)越過(guò)該能量差到達(dá)陷阱能級(jí)。由于電子被陷阱能級(jí)捕獲，使得在絕緣膜的界面產(chǎn)生負(fù)的固定電荷，這導(dǎo)致晶體管的閾值電壓向正的方向移動(dòng)。

另外，雖然在氧化物膜206c與基底絕緣膜202之間的界面附近有可能形成起因于雜質(zhì)或缺陷的陷阱能級(jí)，但是可以使氧化物半導(dǎo)體膜206a與該陷阱能級(jí)遠(yuǎn)離。此外，當(dāng)ecs1和ecs3之間的能量差小時(shí)，有時(shí)氧化物半導(dǎo)體膜206a的電子越過(guò)該能量差到達(dá)陷阱能級(jí)。電子被陷阱能級(jí)捕獲，使得在絕緣膜的界面產(chǎn)生負(fù)的固定電荷，這導(dǎo)致晶體管的閾值電壓向正的方向移動(dòng)。

因此，當(dāng)將ecs1與ecs2之間的能量差以及ecs1與ecs3之間的能量差分別設(shè)定為0.1ev以上，優(yōu)選為0.15ev以上，則減少晶體管的閾值電壓的變動(dòng)而得到穩(wěn)定的電氣特性，所以是優(yōu)選的。

2-1-2.關(guān)于其他結(jié)構(gòu)

基板200可以參照關(guān)于基板100的記載。此外，源電極216a及漏電極216b可以參照關(guān)于源電極116a及漏電極116b的記載。另外，柵極絕緣膜212可以參照關(guān)于柵極絕緣膜112的記載。另外，柵電極204可以參照關(guān)于柵電極104的記載。此外，保護(hù)絕緣膜218可以參照關(guān)于保護(hù)絕緣膜118的記載。

此外，在圖8a中，雖然多層膜206在上表面形狀中形成到柵電極204的外側(cè)，但是也可以形成為柵電極204的寬度大于多層膜206的寬度，以抑制因來(lái)自上方的光而在多層膜206中生成載流子。

基底絕緣膜202可以以單層或?qū)盈B的方式使用包含氧化鋁、氧化鎂、氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿以及氧化鉭中的一種以上的絕緣膜。

例如，作為基底絕緣膜202，可以是將第一層設(shè)為氮化硅膜，將第二層設(shè)為氧化硅膜的層疊結(jié)構(gòu)。此時(shí)，氧化硅膜也可以為氧氮化硅膜。另外，氮化硅膜也可以為氮氧化硅膜。氧化硅膜優(yōu)選使用缺陷密度小的氧化硅膜。具體而言，使用如下氧化硅膜：在esr中，來(lái)源于g值為2.001的信號(hào)的自旋的密度為3×10¹⁷spins/cm³以下，優(yōu)選為5×10¹⁶spins/cm³以下。氮化硅膜使用氫及氨的釋放量少的氮化硅膜。氫及氨的釋放量通過(guò)tds分析進(jìn)行測(cè)定即可。另外，氮化硅膜使用使氫、水及氧不透過(guò)或幾乎不透過(guò)的氮化硅膜。

另外，例如，作為基底絕緣膜202，可以是將第一層設(shè)為第一氮化硅膜，將第二層設(shè)為第一氧化硅膜并將第三層設(shè)為第二氧化硅膜的層疊結(jié)構(gòu)。在這種情況下，第一氧化硅膜或/和第二氧化硅膜也可以為氧氮化硅膜。另外，氮化硅膜也可以為氮氧化硅膜。第一氧化硅膜優(yōu)選使用缺陷密度小的氧化硅膜。具體而言，使用如下氧化硅膜：在esr中，來(lái)源于g值為2.001的信號(hào)的自旋的密度為3×10¹⁷spins/cm³以下，優(yōu)選為5×10¹⁶spins/cm³以下。第二氧化硅膜使用包含過(guò)量氧的氧化硅膜。氮化硅膜使用氫及氨的釋放量少的氮化硅膜。另外，氮化硅膜使用使氫、水及氧不透過(guò)或幾乎不透過(guò)的氮化硅膜。

在柵極絕緣膜212和基底絕緣膜202中的一個(gè)或兩個(gè)具有包含過(guò)量氧的絕緣膜的情況下，可以降低氧化物半導(dǎo)體膜206a中的氧空位。

如上所述，本實(shí)施方式所示的晶體管由于降低多層膜206的氧化物半導(dǎo)體膜206a(尤其是溝道區(qū))的雜質(zhì)及載流子密度，從而具有穩(wěn)定的電氣特性和高場(chǎng)效應(yīng)遷移率。

2-2.晶體管結(jié)構(gòu)(3)的制造方法

在此，使用圖11a至圖12b說(shuō)明晶體管的制造方法。

首先，準(zhǔn)備基板200。

在基板200上形成基底絕緣膜202。關(guān)于基底絕緣膜202，通過(guò)使用濺射法、cvd法、mbe法、ald法或pld法來(lái)形成上述絕緣膜即可。

接著，形成被加工成氧化物膜206c的氧化物膜226c。氧化物膜206c的成膜方法可以參照關(guān)于實(shí)施方式1的氧化物膜106b的記載。此外，氧化物膜206c形成為caac-os或非晶質(zhì)。當(dāng)氧化物膜206c為caac-os或非晶質(zhì)，則作為氧化物半導(dǎo)體膜206a的氧化物半導(dǎo)體膜226a容易成為caac-os。

接著，形成被加工成氧化物半導(dǎo)體膜206a的氧化物半導(dǎo)體膜226a。氧化物半導(dǎo)體膜226a的成膜方法可以參照關(guān)于實(shí)施方式1的氧化物半導(dǎo)體膜106a的記載。

接著，形成被加工成氧化物膜206b的氧化物膜226b。氧化物膜226b的成膜方法可以參照關(guān)于實(shí)施方式1的氧化物膜106b的記載(參照?qǐng)D11a)。

如實(shí)施方式1所示，為了使氧化物膜206c、氧化物半導(dǎo)體膜206a與氧化物膜206b連續(xù)接合，優(yōu)選以不使各膜暴露于大氣的方式連續(xù)地層疊氧化物膜226c、氧化物半導(dǎo)體膜226a及氧化物膜226b。

接著，對(duì)氧化物膜226c、氧化物半導(dǎo)體膜226a及氧化物膜226b的一部分進(jìn)行蝕刻，形成包括氧化物膜206c、氧化物半導(dǎo)體膜206a及氧化物膜206b的多層膜206(參照?qǐng)D11b)。此外，該蝕刻可以參照上述蝕刻。

接著，優(yōu)選進(jìn)行第一加熱處理。第一加熱處理也可以在250℃以上且650℃以下，優(yōu)選為在300℃以上且500℃以下進(jìn)行即可。第一加熱處理在惰性氣體氣氛，包含10ppm以上、1％以上或10％以上的氧化氣體氣氛下或者在減壓狀態(tài)下進(jìn)行。或者，第一加熱處理在采用惰性氣體氣氛進(jìn)行加熱處理之后，為了填補(bǔ)脫離了的氧，也可以在包含10ppm以上、1％以上或10％以上的氧化氣體氣氛下進(jìn)行。通過(guò)進(jìn)行第一加熱處理，可以提高氧化物半導(dǎo)體膜226a的結(jié)晶性，進(jìn)而可以從基底絕緣膜202及多層膜206去除水、氫、氮及碳等雜質(zhì)。

此外，第一加熱處理可以在形成多層膜206的蝕刻工序之前或之后進(jìn)行。

接著，形成用作源電極216a及漏電極216b的導(dǎo)電膜。用作源電極216a及漏電極216b的導(dǎo)電膜的成膜方法可以參照關(guān)于實(shí)施方式1的源電極116a及漏電極116b的記載。

接著，對(duì)作為源電極216a及漏電極216b的導(dǎo)電膜的一部分進(jìn)行蝕刻，形成源電極216a及漏電極216b(參照?qǐng)D11c)。

接著，優(yōu)選進(jìn)行第二加熱處理。關(guān)于第二加熱處理，參照第一加熱處理的說(shuō)明進(jìn)行即可。通過(guò)進(jìn)行第二加熱處理，可以從多層膜206去除水、氫、氮及碳等雜質(zhì)。

另外，通過(guò)第二加熱處理可以在接觸于源電極216a及漏電極216b的多層膜206中形成低電阻區(qū)206d及低電阻區(qū)206e。

接著，形成柵極絕緣膜212(參照?qǐng)D12a)。柵極絕緣膜212的成膜方法可以參照關(guān)于實(shí)施方式1的柵極絕緣膜112的記載。

接著，形成作為柵電極204的導(dǎo)電膜。接著，對(duì)作為柵電極204的導(dǎo)電膜的一部分進(jìn)行蝕刻，形成柵電極204(參照?qǐng)D12b)。柵電極204的成膜方法及蝕刻工序可以參照關(guān)于實(shí)施方式1的柵電極104的記載。

接著，形成保護(hù)絕緣膜218(參照?qǐng)D8b)。保護(hù)絕緣膜218的成膜方法可以參照關(guān)于保護(hù)絕緣膜118的記載。

通過(guò)上述步驟，可以制造圖8a至圖8c所示的晶體管。

2-3.晶體管結(jié)構(gòu)(4)

在此，使用圖13a至圖13c說(shuō)明圖8a至圖8c所示的晶體管的變形例。

圖13a至圖13c示出作為該變形例的晶體管的俯視圖及截面圖。圖13a示出晶體管的俯視圖。圖13b示出對(duì)應(yīng)于圖13a所示的點(diǎn)劃線b1-b2的截面圖。另外，圖13c示出對(duì)應(yīng)于圖13a所示的點(diǎn)劃線b3-b4的截面圖。另外，在圖13a中，為了使附圖清楚，省略該晶體管的構(gòu)成要素的一部分(柵極絕緣膜及保護(hù)絕緣膜等)。

圖13a至圖13c所示的晶體管與圖8a至圖8c所示的晶體管不同之處在于：在多層膜206中不包括氧化物膜206c。就是說(shuō)，圖13a至圖13c所示的晶體管中的多層膜206是氧化物半導(dǎo)體膜206a及氧化物膜206b。此外，圖13a至圖13c所示的晶體管的其他構(gòu)成要素與圖8a至圖8c所示的晶體管相同，而可以適當(dāng)?shù)貐⒄丈鲜鲇涊d。

在圖13a至圖13c所示的晶體管中，雖然在氧化物膜206b與柵極絕緣膜212之間的界面附近有可能形成起因于雜質(zhì)或缺陷的陷阱能級(jí)，但是通過(guò)設(shè)置氧化物膜206b，可以使氧化物半導(dǎo)體膜206a與該陷阱能級(jí)遠(yuǎn)離。因此，圖13a至圖13c所示的晶體管是閾值電壓的變動(dòng)被降低的具有穩(wěn)定的電氣特性的晶體管。

此外，圖13a至圖13c所示的晶體管的制造方法可以適當(dāng)?shù)貐⒄贞P(guān)于實(shí)施方式1及圖8a至圖8c所示的晶體管的記載。

2-4.晶體管結(jié)構(gòu)(5)

在此，使用圖14a至圖14c說(shuō)明作為圖8a至圖8c所示的晶體管的變形例的晶體管。

圖14a至圖14c示出作為該變形例的晶體管的俯視圖及截面圖。圖14a示出晶體管的俯視圖。圖14b示出對(duì)應(yīng)于圖14a所示的點(diǎn)劃線b1-b2的截面圖。另外，圖14c示出對(duì)應(yīng)于圖14a所示的點(diǎn)劃線b3-b4的截面圖。另外，在圖14a中，為了使附圖清楚，省略該晶體管的構(gòu)成要素的一部分(柵極絕緣膜及保護(hù)絕緣膜等)。

圖14a至圖14c所示的晶體管與圖8a至圖8c所示的晶體管不同之處在于：在多層膜206中不包括氧化物膜206b。就是說(shuō)，圖14a至圖14c所示的晶體管中的多層膜206是氧化物膜206c及氧化物半導(dǎo)體膜206a。另外，在以接觸于源電極216a的上表面、漏電極216b的上表面及多層膜206的上表面的方式設(shè)置有氧化物膜207這一點(diǎn)上也不同。

氧化物膜207可以使用能夠應(yīng)用于實(shí)施例1的多層膜106的氧化物膜106b的氧化物膜，并可以利用能夠應(yīng)用于氧化物膜106b的方法而形成。此外，圖14a至圖14c所示的晶體管的其他構(gòu)成要素與圖8a至圖8c所示的晶體管相同，而可以適當(dāng)?shù)貐⒄丈鲜鲇涊d。

由于圖14a至圖14c所示的晶體管為在氧化物半導(dǎo)體膜206a與柵極絕緣膜212之間設(shè)置有氧化物膜207的結(jié)構(gòu)，所以可以進(jìn)一步使起因于形成在氧化物膜207與柵極絕緣膜212之間的界面附近的雜質(zhì)或缺陷的陷阱能級(jí)與氧化物半導(dǎo)體膜106a遠(yuǎn)離。因此，圖14a至圖14c所示的晶體管是晶體管的閾值電壓的變動(dòng)被降低的具有穩(wěn)定的電氣特性的晶體管。

另外，圖14a至圖14c所示的晶體管的制造方法可以適當(dāng)?shù)貐⒄贞P(guān)于實(shí)施方式1及圖8a至圖8c所示的晶體管的記載。

2-5.其他晶體管結(jié)構(gòu)

例如，在圖8a至圖8c所示的晶體管中，如下結(jié)構(gòu)的晶體管也包括在本發(fā)明的一個(gè)方式中：在源電極212a和漏電極212b的上表面、以及多層膜206的上表面與柵極絕緣膜212之間設(shè)置有圖14a至圖14c所示的晶體管的氧化物膜207。

通過(guò)采用具有上述結(jié)構(gòu)的晶體管，可以得到在氧化物半導(dǎo)體膜206a與柵極絕緣膜212之間設(shè)置有氧化物膜206b及氧化物膜207的結(jié)構(gòu)，所以可以進(jìn)一步使起因于形成在氧化物膜207與柵極絕緣膜212之間的界面附近的雜質(zhì)或缺陷的陷阱能級(jí)與氧化物半導(dǎo)體膜206a遠(yuǎn)離。就是說(shuō)，即使在ecs1和ecs2之間的能量差小的情況下，也可以抑制氧化物半導(dǎo)體膜206a的電子越過(guò)該能量差到達(dá)陷阱能級(jí)。因此，可以得到閾值電壓的變動(dòng)進(jìn)一步被降低的具有穩(wěn)定的電氣特性的晶體管。

此外，如下晶體管也包括在本發(fā)明的一個(gè)方式中：使用具有氧化物半導(dǎo)體膜206a、氧化物膜206b及氧化物膜206c的多層膜206來(lái)代替在實(shí)施方式1中說(shuō)明的底柵結(jié)構(gòu)的晶體管的多層膜106。

如上所述，由于在多層膜106、206的氧化物半導(dǎo)體膜106a、206a(尤其是溝道區(qū))中雜質(zhì)及載流子密度被降低，所以圖8a至圖8c、圖13a至圖13c以及圖14a至圖14c所示的晶體管具有穩(wěn)定的電氣特性。

實(shí)施方式3

在本實(shí)施方式中，說(shuō)明使用在上述實(shí)施方式中記載的晶體管的半導(dǎo)體裝置。

3-1.顯示裝置

在此，說(shuō)明使用在上述實(shí)施方式中記載的晶體管的半導(dǎo)體裝置之一的顯示裝置。

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)等。發(fā)光元件在其范疇內(nèi)包括其亮度由電流或電壓控制的元件，具體而言，包括無(wú)機(jī)el(electroluminescence：電致發(fā)光)元件、有機(jī)el元件等。此外，也可以采用電子墨水等由于電作用而改變對(duì)比度的顯示媒體作為顯示元件。下面，作為顯示裝置的一個(gè)例子對(duì)使用el元件的顯示裝置及使用液晶元件的顯示裝置進(jìn)行說(shuō)明。

另外，下面示出的顯示裝置包括處于密封有顯示元件的狀態(tài)的面板及處于在該面板中安裝有包括控制器的ic等的狀態(tài)的模塊。

另外，下面示出的顯示裝置是指圖像顯示器件或光源(包括照明裝置)。此外，顯示裝置還包括：安裝有連接器(諸如fpc或tcp)的模塊；在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，在下面示出的顯示裝置中可以設(shè)置由根據(jù)接觸或非接觸的傳感來(lái)進(jìn)行的輸入單元(未圖示)。例如，作為由根據(jù)接觸的傳感進(jìn)行的輸入單元，可以采用各種方式諸如電阻式、電容式、紅外線式、電磁感應(yīng)方式、表面聲波式等各種方式的觸控傳感器。此外，作為由根據(jù)非接觸的傳感來(lái)進(jìn)行的輸入單元，可以采用紅外線相機(jī)等來(lái)實(shí)施。

該輸入單元既可以通過(guò)另行設(shè)置在下面示出的顯示裝置上的所謂“單元上(on-cell)”方式來(lái)設(shè)置，又可以通過(guò)和下面示出的顯示裝置一體地設(shè)置的所謂“單元內(nèi)(in-cell)”方式來(lái)設(shè)置。

3-1-1.el顯示裝置

在此，說(shuō)明使用el元件的顯示裝置(也稱為el顯示裝置)。

圖15是el顯示裝置的像素的電路圖的一個(gè)例子。

圖15所示的el顯示裝置具有開(kāi)關(guān)元件743、晶體管741、電容器742、發(fā)光元件719。

晶體管741的柵極與開(kāi)關(guān)元件743的一端及電容器742的一端電連接。晶體管741的源極與發(fā)光元件719的一端電連接。晶體管741的漏極與電容器742的另一端電連接，并被提供電源電位vdd。開(kāi)關(guān)元件743的另一端與信號(hào)線744電連接。發(fā)光元件719的另一端被提供恒電位。另外，恒電位為等于或低于接地電位gnd的電位。

另外，晶體管741采用在上述實(shí)施方式中記載的晶體管。該晶體管具有穩(wěn)定的電氣特性。因此，可以成為顯示品質(zhì)高的el顯示裝置。

作為開(kāi)關(guān)元件743優(yōu)選使用晶體管。通過(guò)使用晶體管，可以減小像素的面積，由此可以成為分辨度高的el顯示裝置。另外，開(kāi)關(guān)元件743也可以采用在上述實(shí)施方式中記載的晶體管。通過(guò)作為開(kāi)光元件743而使用該晶體管，可以通過(guò)與晶體管741相同工序來(lái)制作開(kāi)關(guān)元件743，由此可以提高el顯示裝置的生產(chǎn)率。

圖16a是el顯示裝置的俯視圖。el顯示裝置包含基板100、基板700、密封材料734、驅(qū)動(dòng)電路735、驅(qū)動(dòng)電路736、像素737以及fpc732。密封材料734以包圍像素737、驅(qū)動(dòng)電路735以及驅(qū)動(dòng)電路736的方式設(shè)置在基板100與基板700之間。另外，驅(qū)動(dòng)電路735和驅(qū)動(dòng)電路736中的一個(gè)或兩個(gè)也可以設(shè)置在密封材料734的外側(cè)。

圖16b是對(duì)應(yīng)于圖16a的點(diǎn)劃線m-n的el顯示裝置的截面圖。fpc732經(jīng)由端子731與布線733a連接。另外，布線733a在與柵電極104相同的層。

另外，圖16b示出晶體管741及電容器742設(shè)置在相同平面上的例子。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，可以將電容器742形成在與晶體管741的柵電極、柵極絕緣膜及源電極(漏電極)相同平面上。如此，通過(guò)將晶體管741及電容器742設(shè)置在相同平面上，可以縮短el顯示裝置的制造工序，由此可以提高生產(chǎn)率。

圖16b示出作為晶體管741而應(yīng)用圖1a至圖1d所示的晶體管的例子。因此，關(guān)于在晶體管741的各構(gòu)成中以下不特別進(jìn)行說(shuō)明的構(gòu)成，參照關(guān)于圖1a至圖1d所記載的說(shuō)明。

在晶體管741及電容器742上設(shè)置有絕緣膜720。

在此，在絕緣膜720及保護(hù)絕緣膜118中設(shè)置有直到晶體管741的源電極116a的開(kāi)口部。

在絕緣膜720上設(shè)置有電極781。電極781經(jīng)由設(shè)置在絕緣膜720及保護(hù)絕緣膜118中的開(kāi)口部與晶體管741的源電極116a連接。

在電極781上設(shè)置有包含直到電極781的開(kāi)口部的隔壁784。

在隔壁784上設(shè)置有通過(guò)設(shè)置在隔壁784中的開(kāi)口部而與電極781接觸的發(fā)光層782。

在發(fā)光層782上設(shè)置有電極783。

電極781、發(fā)光層782和電極783相重疊的區(qū)域成為發(fā)光元件719。

另外，關(guān)于絕緣膜720，參照保護(hù)絕緣膜118的記載。或者，也可以使用聚酰亞胺樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂等的樹(shù)脂膜。

發(fā)光層782不局限于單層，也可以通過(guò)層疊多種發(fā)光層等來(lái)設(shè)置發(fā)光層782。例如，可以采用圖16c所示的結(jié)構(gòu)。圖16c是依次層疊了中間層785a、發(fā)光層786a、中間層785b、發(fā)光層786b、中間層785c、發(fā)光層786c以及中間層785d的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，當(dāng)發(fā)光層786a、發(fā)光層786b以及發(fā)光層786c采用適當(dāng)?shù)陌l(fā)光顏色的發(fā)光層，則可以形成彩色再現(xiàn)性高或者發(fā)光效率高的發(fā)光元件719。

也可以通過(guò)層疊多種發(fā)光層地設(shè)置而得到白色光。雖然在圖16b中未圖示，但是也可以采用經(jīng)由著色層提取白色光的結(jié)構(gòu)。

雖然在此示出了設(shè)置有三個(gè)發(fā)光層及四個(gè)中間層的結(jié)構(gòu)，但是不局限于該結(jié)構(gòu)，也可以適當(dāng)?shù)馗淖儼l(fā)光層及中間層的層數(shù)。例如，可以僅由中間層785a、發(fā)光層786a、中間層785b、發(fā)光層786b以及中間層785c構(gòu)成。此外，也可以采用由中間層785a、發(fā)光層786a、中間層785b、發(fā)光層786b、發(fā)光層786c以及中間層785d構(gòu)成而省略中間層785c的結(jié)構(gòu)。

另外，中間層可以以層疊結(jié)構(gòu)而采用空穴注入層、空穴傳輸層、電子傳輸層及電子注入層等。另外，中間層不一定包含上述所有層。可以適當(dāng)?shù)剡x擇并設(shè)置這些層。另外，也可以重復(fù)設(shè)置具有同樣功能的層。另外，作為中間層，除了載流子產(chǎn)生層以外，還可以適當(dāng)?shù)刈芳与娮又欣^層等。

電極781使用具有可見(jiàn)光透過(guò)性的導(dǎo)電膜即可。具有可見(jiàn)光透過(guò)性是指在可見(jiàn)光區(qū)(例如波長(zhǎng)范圍在400nm至800nm之間)的平均透過(guò)率為70％以上，尤其為80％以上。

作為電極781例如可以使用in-zn-w氧化物膜、in-sn氧化物膜、in-zn氧化物膜、氧化銦膜、氧化鋅膜以及氧化錫膜等氧化物膜。另外，上述氧化物膜也可以添加有微量的al、ga、sb、f等。另外，也可以使用具有能夠透光的程度的金屬薄膜(優(yōu)選為5nm至30nm左右)。例如可以使用5nm厚的ag膜、mg膜或者ag-mg合金膜。

或者，電極781優(yōu)選使用高效率地反射可見(jiàn)光的膜。例如，電極781使用包含鋰、鋁、鈦、鎂、鑭、銀、硅或鎳的膜即可。

電極783可以使用選自作為電極781而示出的膜。此外，在電極781具有可見(jiàn)光透過(guò)性的情況下，優(yōu)選的是，電極783高效率地反射可見(jiàn)光。另外，在電極781高效率地反射可見(jiàn)光的情況下，優(yōu)選的是，電極783具有可見(jiàn)光透過(guò)性。

此外，雖然以圖16b所示的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)置電極781及電極783，但是也可以互相調(diào)換電極781和電極783。作為陽(yáng)極發(fā)揮功能的電極優(yōu)選使用功函數(shù)大的導(dǎo)電膜，作為陰極發(fā)揮功能的電極優(yōu)選使用功函數(shù)小的導(dǎo)電膜。但是，在與陽(yáng)極接觸并設(shè)置載流子產(chǎn)生層的情況下，可以將各種導(dǎo)電膜用于陽(yáng)極，而不用考慮功函數(shù)。

關(guān)于隔壁784，參照保護(hù)絕緣膜118的記載?；蛘咭部梢允褂镁埘啺窐?shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂等的樹(shù)脂膜。

此外，在顯示裝置中，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置黑矩陣(遮光膜)、偏振構(gòu)件、相位差構(gòu)件、防反射構(gòu)件等的光學(xué)構(gòu)件(光學(xué)基板)等。例如，也可以使用利用偏振基板以及相位差基板的圓偏振。

與發(fā)光元件719連接的晶體管741具有穩(wěn)定的電氣特性。因此，可以提供顯示品質(zhì)高的el顯示裝置。

圖17a和圖17b是與圖16b一部分不同的el顯示裝置的截面圖的一個(gè)例子。具體地，不同點(diǎn)為與fpc732連接的布線。在圖17a中，fpc732經(jīng)由端子731與布線733b連接。布線733b在與源電極116a及漏電極116b相同的層。在圖17b中，fpc732經(jīng)由端子731與布線733c連接。布線733c在與電極781相同的層。

3-1-2.液晶顯示裝置

接著，對(duì)使用液晶元件的顯示裝置(也稱為液晶顯示裝置)進(jìn)行說(shuō)明。

圖18是示出液晶顯示裝置的像素的結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖18所示的像素750包含晶體管751、電容器752、一對(duì)在電極之間的填充有液晶的元件(以下稱為液晶元件)753。

在晶體管751中，源極和漏極中的一個(gè)與信號(hào)線755電連接，柵極與掃描線754電連接。

在電容器752中，一個(gè)電極與晶體管751的源極和漏極中的另一個(gè)電連接，另一個(gè)電極與供應(yīng)公共電位的布線電連接。

在液晶元件753中，一個(gè)電極與晶體管751的源極和漏極中的另一個(gè)電連接，另一個(gè)電極與供應(yīng)公共電位的布線電連接。此外，上述供應(yīng)到與上述電容器752的另一個(gè)電極電連接的布線的公共電位與供應(yīng)到液晶元件753的另一個(gè)電極的公共電位可以不同。

另外，液晶顯示裝置的俯視圖與el顯示裝置的俯視圖大致相同。圖19a示出對(duì)應(yīng)于圖16a的點(diǎn)劃線m-n的液晶顯示裝置的截面圖。在圖19a中，fpc732經(jīng)由端子731與布線733a連接。另外，布線733a在與柵電極104相同的層。

圖19a示出晶體管751及電容器752設(shè)置在相同平面上的例子。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，可以將電容器752制作在與晶體管751的柵電極、柵極絕緣膜及源電極(漏電極)相同平面上。這樣地，通過(guò)將晶體管751及電容器752設(shè)置在相同平面上，可以縮短液晶顯示裝置的制造工序，由此提高生產(chǎn)率。

作為晶體管751可以使用上述晶體管。圖19a示出應(yīng)用圖1a至1d所示的晶體管的例子。因此，關(guān)于在晶體管751的各構(gòu)成中以下不進(jìn)行說(shuō)明的構(gòu)成，參照?qǐng)D1a至1d所示的說(shuō)明。

另外，晶體管751可以使用截止電流極小的晶體管。因此，保持在電容器752中的電荷不容易泄漏，可以在長(zhǎng)期間保持施加到液晶元件753的電壓。因此，當(dāng)顯示動(dòng)作少的動(dòng)態(tài)圖像、靜態(tài)圖像時(shí)，通過(guò)使晶體管751成為截止?fàn)顟B(tài)，不需要用于晶體管751的動(dòng)作的功率，由此可以成為耗電量低的液晶顯示裝置。

考慮到配置在像素部中的晶體管751的泄漏電流等，將設(shè)置在液晶顯示裝置中的電容器752的大小設(shè)定成能夠在規(guī)定期間內(nèi)保存電荷。通過(guò)使用晶體管751，因設(shè)置具有各像素中的液晶電容的1/3以下，優(yōu)選為1/5以下的電容大小的電容器就已足夠，所以可以提高像素的開(kāi)口率。

在晶體管751及電容器752上設(shè)置有絕緣膜721。

在此，在絕緣膜721及保護(hù)絕緣膜118中設(shè)置有直到晶體管751的漏電極116b的開(kāi)口部。

在絕緣膜721上設(shè)置有電極791。電極791通過(guò)設(shè)置在絕緣膜721及保護(hù)絕緣膜118中的開(kāi)口部與晶體管751的漏電極116b連接。

在電極791上設(shè)置有作為取向膜發(fā)揮功能的絕緣膜792。

在絕緣膜792上設(shè)置有液晶層793。

在液晶層793上設(shè)置有作為取向膜發(fā)揮功能的絕緣膜794。

在絕緣膜794上設(shè)置有隔離物795。

在隔離物795及絕緣膜794上設(shè)置有電極796。

在電極796上設(shè)置有基板797。

此外，關(guān)于絕緣膜721，參照保護(hù)絕緣膜118的記載?；蛘?，也可以使用聚酰亞胺樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂等的樹(shù)脂膜。

液晶層793使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強(qiáng)介電性液晶、反強(qiáng)介電性液晶等即可。這些液晶根據(jù)條件而呈現(xiàn)膽甾相、近晶相、立方相、手性向列相、各向同性相等。

此外，作為液晶層793也可以使用呈現(xiàn)藍(lán)相的液晶。在這種情況下，采用不設(shè)置作為取向膜發(fā)揮功能的絕緣膜792及絕緣膜794的結(jié)構(gòu)即可。

電極791使用具有可見(jiàn)光透過(guò)性的導(dǎo)電膜即可。

在液晶顯示裝置為透過(guò)型的情況下，作為電極791例如可以使用in-zn-w氧化物膜、in-sn氧化物膜、in-zn氧化物膜、氧化銦膜、氧化鋅膜以及氧化錫膜等氧化物膜。另外，上述氧化物膜也可以添加有微量的al、ga、sb、f等。另外，也可以使用具有能夠透光的程度的金屬薄膜(優(yōu)選為5nm至30nm左右)。

在液晶顯示裝置為反射型的情況下，電極791優(yōu)選使用高效率地反射可見(jiàn)光的膜。例如，電極791使用包含鋁、鈦、鉻、銅、鉬、銀、鉭或鎢的膜即可。

在液晶顯示裝置為透過(guò)型的情況下，電極796可以使用選自作為電極791而示出的具有可見(jiàn)光透過(guò)性的導(dǎo)電膜。另一方面，在液晶顯示裝置為反射型的情況下，在電極791具有可見(jiàn)光透過(guò)性的情況下，優(yōu)選的是電極796高效率地反射可見(jiàn)光。另外，在電極791高效率地反射可見(jiàn)光的情況下，電極796優(yōu)選具有可見(jiàn)光透過(guò)性。

此外，雖然以圖19a所示的結(jié)構(gòu)設(shè)置電極791及電極796，但是也可以互相調(diào)換電極791和電極796。

絕緣膜792及絕緣膜794使用有機(jī)化合物或者無(wú)機(jī)化合物形成即可。

隔離物795從有機(jī)化合物或者無(wú)機(jī)化合物選擇而使用即可。另外，隔離物795可以具有柱狀或者球狀等各種形狀。

電極791、絕緣膜792、液晶層793、絕緣膜794以及電極796相互重疊的區(qū)域成為液晶元件753。

基板797使用玻璃、樹(shù)脂或者金屬等即可。基板797可以具有柔性。

圖19b和圖19c是與圖19一部分a不同的液晶顯示裝置的截面圖的一個(gè)例子。具體地，不同點(diǎn)為與fpc732連接的布線。在圖19b中，fpc732通過(guò)端子731與布線733b連接。布線733b在與源電極116a及漏電極116b相同的層。在圖19c中，fpc732經(jīng)由端子731與布線733c連接。布線733c在與電極791相同的層。

與液晶元件753連接的晶體管751具有穩(wěn)定的電氣特性。因此，可以提供顯示品質(zhì)高的液晶顯示裝置。另外，由于可以使晶體管751的截止電流極小，所以可以提供耗電量低的液晶顯示裝置。

在液晶顯示裝置中，可以適當(dāng)?shù)剡x擇動(dòng)作模式。例如，有與基板垂直地施加電壓的垂直電場(chǎng)方式以及與基板平行地施加電壓的水平電場(chǎng)方式。具體而言，可以舉出tn模式、va模式、mva模式、pva模式、asm模式、tba模式、ocb模式、flc模式、aflc模式或ffs模式等。

在液晶顯示裝置中，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、防反射構(gòu)件等的光學(xué)構(gòu)件(光學(xué)基板)等。例如，也可以使用利用偏振基板以及相位差基板的圓偏振。另外，作為光源，也可以使用背光燈、側(cè)光燈等。

另外，也可以作為背光燈而使用多個(gè)發(fā)光二極管(led)來(lái)進(jìn)行時(shí)間分割顯示方式(場(chǎng)序制驅(qū)動(dòng)方式)。通過(guò)應(yīng)用場(chǎng)序制驅(qū)動(dòng)方式，可以不使用著色層地進(jìn)行彩色顯示。

如上所述，作為像素部中的顯示方式，可以采用前進(jìn)方式或交錯(cuò)方式等。此外，當(dāng)進(jìn)行彩色顯示時(shí)作為在像素中受到控制的色彩要素不局限于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)或者對(duì)rgb追加黃色(yellow)、青色(cyan)、品紅色(magenta)等中的一種以上的顏色。此外，每個(gè)色彩要素的點(diǎn)中的顯示區(qū)的大小也可以不同。但是，本發(fā)明不局限于彩色顯示的顯示裝置，而也可以應(yīng)用于單色顯示的液晶顯示裝置。

3-2.微型計(jì)算機(jī)

上述晶體管可以用于裝載在各種電子設(shè)備中的微型計(jì)算機(jī)。

下面，作為裝載了微型計(jì)算機(jī)的電子設(shè)備的一個(gè)例子，使用圖20、圖21、圖22a至圖22c以及圖23a說(shuō)明火災(zāi)警報(bào)器的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。

另外，在本說(shuō)明書(shū)中，火災(zāi)警報(bào)器表示緊急通報(bào)火災(zāi)發(fā)生的所有裝置，其包括諸如住宅用火災(zāi)警報(bào)器、自動(dòng)火災(zāi)警報(bào)設(shè)備、用于該自動(dòng)火災(zāi)警報(bào)設(shè)備的火災(zāi)檢測(cè)器等。

圖20所示的警報(bào)裝置至少具有微型計(jì)算機(jī)500。在此，微型計(jì)算機(jī)500設(shè)置在警報(bào)裝置的內(nèi)部。微型計(jì)算機(jī)500包括與高電位電源線vdd電連接的電源門(mén)控制器503、與高電位電源線vdd及電源門(mén)控制器503電連接的電源門(mén)504、與電源門(mén)504電連接的cpu(centralprocessingunit：中央處理器)505、以及與電源門(mén)504及cpu505電連接的檢測(cè)部509。另外，cpu505包含易失性存儲(chǔ)部506及非易失性存儲(chǔ)部507。

另外，cpu505經(jīng)接口508與總線502電連接。與cpu505同樣，接口508也與電源門(mén)504電連接。作為接口508的總線標(biāo)準(zhǔn)，例如可以使用i²c總線等。在警報(bào)裝置中設(shè)置經(jīng)由接口508與電源門(mén)504電連接的發(fā)光元件530。

作為發(fā)光元件530優(yōu)選發(fā)出指向性強(qiáng)的光，例如可以使用有機(jī)el元件、無(wú)機(jī)el元件、led等。

電源門(mén)控制器503具有定時(shí)器，依照該定時(shí)器控制電源門(mén)504。電源門(mén)504依照電源門(mén)控制器503的控制，對(duì)cpu505、檢測(cè)部509及接口508供應(yīng)或切斷從高電位電源線vdd供應(yīng)的電源。在此，作為電源門(mén)504可以使用如晶體管等的開(kāi)關(guān)元件。

通過(guò)使用這種電源門(mén)控制器503及電源門(mén)504，可以在測(cè)定光量的期間內(nèi)，進(jìn)行對(duì)檢測(cè)部509、cpu505及接口508的電源供應(yīng)，并且在測(cè)定期間的空閑期間可以切斷對(duì)檢測(cè)部509、cpu505及接口508的電源供應(yīng)。通過(guò)使警報(bào)裝置這樣動(dòng)作，與對(duì)上述各個(gè)結(jié)構(gòu)常時(shí)供應(yīng)電源的情況相比，能夠謀求耗電量的降低。

另外，在作為電源門(mén)504使用晶體管的情況下，優(yōu)選使用用于非易失性存儲(chǔ)部507并且截止電流極低的晶體管，例如在上述實(shí)施方式中記載的晶體管。通過(guò)采用這種晶體管，當(dāng)由電源門(mén)504切斷電源時(shí)可以減少泄漏電流，謀求耗電量的降低。

也可以在警報(bào)裝置中設(shè)置直流電源501，從直流電源501對(duì)高電位電源線vdd供應(yīng)電源。直流電源501的高電位一側(cè)的電極與高電位電源線vdd電連接，直流電源501的低電位一側(cè)的電極與低電位電源線vss電連接。低電位電源線vss與微型計(jì)算機(jī)500電連接。在此，對(duì)高電位電源線vdd供應(yīng)高電位h。另外，對(duì)低電位電源線vss提供諸如接地電位(gnd)等的低電位l。

在作為直流電源501而使用電池的情況下，例如采用在框體中設(shè)置包括如下部件的電池箱的結(jié)構(gòu)即可，即與高電位電源線vdd電連接的電極、與低電位電源線vss電連接的電極、以及可以保持該電池的框體。另外，警報(bào)裝置也可以不一定設(shè)置直流電源501，例如也可以采用從設(shè)置在該警報(bào)裝置的外部的交流電源經(jīng)由布線供應(yīng)電源的結(jié)構(gòu)。

此外，作為上述電池，也可以使用二次電池，如鋰離子二次電池(也稱為鋰離子蓄電池、鋰離子電池或lithiumionbattery)。另外，優(yōu)選設(shè)置太陽(yáng)能電池以能夠?qū)υ摱坞姵剡M(jìn)行充電。

檢測(cè)部509測(cè)量有關(guān)異常的物理量而對(duì)cpu505發(fā)送測(cè)量值。有關(guān)異常的物理量根據(jù)警報(bào)裝置的用途而不同，在作為火災(zāi)警報(bào)器發(fā)揮功能的警報(bào)裝置中，測(cè)量有關(guān)火災(zāi)的物理量。因此，在檢測(cè)部509中，測(cè)量作為有關(guān)火災(zāi)的物理量的光量而檢測(cè)出煙霧的存在。

檢測(cè)部509具有與電源門(mén)504電連接的光傳感器511、與電源門(mén)504電連接的放大器512、以及與電源門(mén)504及cpu505電連接的ad轉(zhuǎn)換器513。發(fā)光元件530、光傳感器511、放大器512及ad轉(zhuǎn)換器513在電源門(mén)504對(duì)檢測(cè)部509供應(yīng)電源時(shí)進(jìn)行動(dòng)作。

圖21示出警報(bào)裝置的截面的一部分。在p型半導(dǎo)體基板401上具有元件分離區(qū)403，形成有n型晶體管519，該n型晶體管519包括：柵極絕緣膜407、柵電極409、n型雜質(zhì)區(qū)411a、以及n型雜質(zhì)區(qū)411b。n型晶體管519使用單晶硅等的半導(dǎo)體來(lái)形成，所以可以進(jìn)行高速動(dòng)作。因此，可以形成能夠進(jìn)行高速訪問(wèn)的cpu的易失性存儲(chǔ)部。另外，在n型晶體管519上設(shè)置有絕緣膜415及絕緣膜417。

另外，在對(duì)絕緣膜415及絕緣膜417的一部分選擇性地進(jìn)行了蝕刻的開(kāi)口部處形成接觸插頭419a及接觸插頭419b，在絕緣膜417、接觸插頭419a以及接觸插頭419b上設(shè)置有具有溝槽部的絕緣膜421。另外，在絕緣膜421的溝槽部形成布線423a及布線423b。另外，在絕緣膜421、布線423a以及布線423b上通過(guò)濺射法、cvd法等形成絕緣膜420，在該絕緣膜420上形成具有溝槽部的絕緣膜422。在絕緣膜422的溝槽部形成電極424。電極424是作為第二晶體管517的背柵電極發(fā)揮功能的電極。通過(guò)設(shè)置這樣的電極424，可以進(jìn)行第二晶體管517的閾值電壓的控制。

另外，在絕緣膜422及電極424上通過(guò)濺射法、cvd法等設(shè)置絕緣膜425。

在絕緣膜425上設(shè)置第二晶體管517及光電轉(zhuǎn)換元件514。第二晶體管517包括：包含氧化物半導(dǎo)體膜206a及氧化物膜206b的多層膜206；接觸于多層膜206上的源電極216a及漏電極216b；柵極絕緣膜212；柵電極204；以及保護(hù)絕緣膜218。另外，設(shè)置覆蓋光電轉(zhuǎn)換元件514及第二晶體管517的絕緣膜445，在絕緣膜445上具有接觸于漏電極216b的布線449。布線449作為使第二晶體管517的漏電極與n型晶體管519的柵電極409電連接的節(jié)點(diǎn)發(fā)揮功能。

光傳感器511包括光電轉(zhuǎn)換元件514、電容元件、第一晶體管、第二晶體管517、第三晶體管以及n型晶體管519。在此，作為光電轉(zhuǎn)換元件514，例如可以采用光電二極管等。

光電轉(zhuǎn)換元件514的端子的一個(gè)與低電位電源線vss電連接，端子的另一個(gè)與第二晶體管517的源電極和漏電極中的一個(gè)電連接。對(duì)第二晶體管517的柵電極提供電荷累積控制信號(hào)tx，源電極和漏電極中的另一個(gè)與電容元件的一對(duì)電極中的一個(gè)、第一晶體管的源電極和漏電極中的一個(gè)、以及n型晶體管519的柵電極電連接(下面，有時(shí)將該節(jié)點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)fd)。電容元件的一對(duì)電極中的另一個(gè)與低電位電源線vss電連接。對(duì)第一晶體管的柵電極提供復(fù)位信號(hào)res，源電極和漏電極中的另一個(gè)與高電位電源線vdd電連接。n型晶體管519的源電極和漏電極中的一個(gè)與第三晶體管的源電極和漏電極中的一個(gè)、以及放大器512電連接。另外，n型晶體管519的源電極和漏電極中的另一個(gè)與高電位電源線vdd電連接。對(duì)第三晶體管的柵電極提供偏置信號(hào)bias，源電極和漏電極中的另一個(gè)與低電位電源線vss電連接。

此外，也可以不一定要設(shè)置電容元件，例如在n型晶體管519等的寄生電容充分大的情況下也可以采用不設(shè)置電容元件的結(jié)構(gòu)。

另外，第一晶體管及第二晶體管517優(yōu)選使用截止電流極低的晶體管。此外，作為截止電流極低的晶體管，優(yōu)選采用使用了上述的包含氧化物半導(dǎo)體膜的多層膜的晶體管。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，能夠長(zhǎng)時(shí)間保持節(jié)點(diǎn)fd的電位。

另外，在圖21所示的結(jié)構(gòu)中，與第二晶體管517電連接地在絕緣膜425上設(shè)置有光電轉(zhuǎn)換元件514。

光電轉(zhuǎn)換元件514具有設(shè)置在絕緣膜425上的半導(dǎo)體膜260、以及接觸于半導(dǎo)體膜260上地設(shè)置的第二晶體管517的源電極216a、電極216c。源電極216a是作為第二晶體管517的源電極或漏電極發(fā)揮功能的電極，并使光電轉(zhuǎn)換元件514與第二晶體管517電連接。

在半導(dǎo)體膜260、第二晶體管517的源電極216a及電極216c上設(shè)置有柵極絕緣膜212、保護(hù)絕緣膜218以及絕緣膜445。另外，在絕緣膜445上設(shè)置有布線456，經(jīng)由設(shè)置于柵極絕緣膜212、保護(hù)絕緣膜218以及絕緣膜445的開(kāi)口與電極216c接觸。

電極216c可以通過(guò)與第二晶體管517的源電極216a及漏電極216b相同的工序形成，布線456可以通過(guò)與布線449相同的工序形成。

作為半導(dǎo)體膜260，設(shè)置能夠進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體膜即可，例如可以使用硅及鍺等。在將硅用于半導(dǎo)體膜260的情況下，作為檢測(cè)可見(jiàn)光的光傳感器發(fā)揮功能。另外，因?yàn)楣韬玩N能夠吸收的電磁波的波長(zhǎng)不同，所以如果采用將鍺用于半導(dǎo)體膜260的結(jié)構(gòu)，則能夠用作檢測(cè)紅外線的傳感器。

如上所述那樣，可以在微型計(jì)算機(jī)500中內(nèi)置地設(shè)置包含光傳感器511的檢測(cè)部509，所以可以縮減部件數(shù)，并縮小警報(bào)裝置的框體。

在上述的包含ic芯片的火災(zāi)警報(bào)器中，采用了組合多個(gè)使用上述晶體管的電路并將它們裝載于一個(gè)ic芯片的cpu505。

3-3.cpu

圖22a至圖22c是示出將上述晶體管至少用于其一部分的cpu的具體結(jié)構(gòu)的方框圖。

圖22a所示的cpu在基板1190上包括：alu1191(arithmeticlogicunit：算術(shù)邏輯單元)；alu控制器1192；指令解碼器1193；中斷控制器1194；時(shí)序控制器1195；寄存器1196；寄存器控制器1197；總線接口1198(busi/f)；可改寫(xiě)的rom1199；以及rom接口1189(romi/f)?；?190使用半導(dǎo)體基板、soi基板及玻璃基板等。rom1199和rom接口1189可以設(shè)置在不同的芯片上。當(dāng)然，圖22a所示的cpu只是將其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化而示出的一個(gè)例子，并且實(shí)際上的cpu根據(jù)其用途具有多種結(jié)構(gòu)。

經(jīng)由總線接口1198輸入到cpu的命令被輸入到指令解碼器1193并且被解碼之后，被輸入到alu控制器1192、中斷控制器1194、寄存器控制器1197和時(shí)序控制器1195。

根據(jù)被解碼的指令，alu控制器1192、中斷控制器1194、寄存器控制器1197、時(shí)序控制器1195進(jìn)行各種控制。具體而言，alu控制器1192生成用于控制alu1191的動(dòng)作的信號(hào)。另外，中斷控制器1194在cpu的程序執(zhí)行中，根據(jù)其優(yōu)先度或掩模狀態(tài)來(lái)判斷來(lái)自外部的輸入/輸出裝置、外圍電路的中斷請(qǐng)求，并處理該請(qǐng)求。寄存器控制器1197生成寄存器1196的地址，并根據(jù)cpu的狀態(tài)進(jìn)行從寄存器1196的讀出或?qū)拇嫫?196的寫(xiě)入。

另外，時(shí)序控制器1195生成控制alu1191、alu控制器1192、指令解碼器1193、中斷控制器1194以及寄存器控制器1197的動(dòng)作定時(shí)的信號(hào)。例如，時(shí)序控制器1195具備有根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)clk1來(lái)生成內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)clk2的內(nèi)部時(shí)鐘生成部，將內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)clk2供應(yīng)到上述各種電路。

在圖22a所示的cpu中，在寄存器1196中設(shè)置有存儲(chǔ)單元。作為寄存器1196的存儲(chǔ)單元，可以使用上述晶體管。

在圖22a所示的cpu中，寄存器控制器1197依照來(lái)自alu1191的指示，進(jìn)行寄存器1196中的保持動(dòng)作的選擇。換言之，在寄存器1196所具有的存儲(chǔ)單元中，選擇進(jìn)行基于觸發(fā)器的數(shù)據(jù)的保持還是進(jìn)行基于電容元件的數(shù)據(jù)的保持。在選擇基于觸發(fā)器的數(shù)據(jù)的保持的情況下，進(jìn)行對(duì)寄存器1196內(nèi)的存儲(chǔ)單元的電源電壓的供應(yīng)。在選擇基于電容元件的數(shù)據(jù)的保持的情況下，進(jìn)行對(duì)電容元件的數(shù)據(jù)改寫(xiě)，可以停止對(duì)寄存器1196內(nèi)的存儲(chǔ)單元的電源電壓的供應(yīng)。

如圖22b或圖22c所示那樣，關(guān)于停止電源電壓供應(yīng)，可以通過(guò)在存儲(chǔ)單元組與被供應(yīng)有電源電位vdd或電源電位vss的節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置開(kāi)關(guān)元件來(lái)進(jìn)行。以下說(shuō)明圖22b及圖22c的電路。

圖22b及圖22c是將上述晶體管用于控制對(duì)存儲(chǔ)單元的電源電位的供應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件的存儲(chǔ)裝置。

圖22b所示的存儲(chǔ)裝置具有開(kāi)關(guān)元件1141以及具有多個(gè)存儲(chǔ)單元1142的存儲(chǔ)單元組1143。具體而言，各存儲(chǔ)單元1142可以使用上述晶體管。經(jīng)由開(kāi)關(guān)元件1141，高電平的電源電位vdd被供應(yīng)到存儲(chǔ)單元組1143所具有的各存儲(chǔ)單元1142。進(jìn)一步地，信號(hào)in的電位和低電平的電源電位vss的電位供應(yīng)到存儲(chǔ)單元組1143所具有的各存儲(chǔ)單元1142。

在圖22b中，作為開(kāi)關(guān)元件1141使用了上述晶體管，關(guān)于該晶體管，由提供到其柵電極層的信號(hào)siga來(lái)控制其開(kāi)關(guān)。

此外，在圖22b中示出開(kāi)關(guān)元件1141只具有一個(gè)晶體管的結(jié)構(gòu)，但是對(duì)此沒(méi)有特別的限制，也可以具有多個(gè)晶體管。在開(kāi)關(guān)元件1141具有多個(gè)作為開(kāi)關(guān)元件發(fā)揮功能的晶體管時(shí)，既可以將上述多個(gè)晶體管并聯(lián)地連接，又可以串聯(lián)地連接，還可以并聯(lián)和串聯(lián)組合地連接。

另外，在圖22b中，由開(kāi)關(guān)元件1141控制對(duì)存儲(chǔ)單元組1143所具有的各存儲(chǔ)單元1142的高電平的電源電位vdd的供應(yīng)，但是也可以由開(kāi)關(guān)元件1141控制低電平的電源電位vss的供應(yīng)。

另外，圖22c示出存儲(chǔ)裝置的一個(gè)例子，其中經(jīng)由開(kāi)關(guān)元件1141將低電平的電源電位vss供應(yīng)到存儲(chǔ)單元組1143所具有的各存儲(chǔ)單元1142。通過(guò)開(kāi)關(guān)元件1141可以控制對(duì)存儲(chǔ)單元組1143所具有的各存儲(chǔ)單元1142的低電平的電源電位vss的供應(yīng)。

在設(shè)置開(kāi)關(guān)元件于存儲(chǔ)單元組與被施加電源電位vdd或電源電位vss的節(jié)點(diǎn)之間，并暫時(shí)停止cpu的動(dòng)作，停止電源電壓的供應(yīng)的情況下，也可以保持?jǐn)?shù)據(jù)，由此可以降低耗電量。具體而言，例如，在個(gè)人計(jì)算機(jī)的用戶停止對(duì)鍵盤(pán)等輸入裝置輸入信息的期間，也可以停止cpu的動(dòng)作，由此可以降低耗電量。

在此，以cpu為例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以應(yīng)用于dsp(digitalsignalprocessor：數(shù)字信號(hào)處理器)、定制lsi、fpga(fieldprogrammablegatearray：現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)等的lsi。

3-4.設(shè)置例

在圖23a中，警報(bào)裝置8100是住宅用火災(zāi)警報(bào)器，具有檢測(cè)部以及微型計(jì)算機(jī)8101。微型計(jì)算機(jī)8101包括使用上述晶體管的cpu。

在圖23a中，具有室內(nèi)機(jī)8200及室外機(jī)8204的空調(diào)器包括使用上述晶體管的cpu。具體地說(shuō)，室內(nèi)機(jī)8200具有框體8201、送風(fēng)口8202、cpu8203等。在圖23a中，示例了cpu8203設(shè)置在室內(nèi)機(jī)8200中的情況，但是cpu8203也可以設(shè)置在室外機(jī)8204中?；蛘?，也可以在室內(nèi)機(jī)8200和室外機(jī)8204兩個(gè)中都設(shè)置有cpu8203。通過(guò)包括使用上述晶體管的cpu，可以使空調(diào)器實(shí)現(xiàn)省電化。

在圖23a中，電冷藏冷凍箱8300包括使用上述晶體管的cpu。具體地說(shuō)，電冷藏冷凍箱8300包括框體8301、冷藏室用門(mén)8302、冷凍室用門(mén)8303及cpu8304等。在圖23a中，cpu8304設(shè)置在框體8301的內(nèi)部。通過(guò)包括使用上述晶體管的cpu，可以使電冷藏冷凍箱8300實(shí)現(xiàn)省電化。

圖23b及圖23c示出電動(dòng)汽車的例子。電動(dòng)汽車9700裝載有二次電池9701。二次電池9701的電力由控制電路9702調(diào)整其輸出，并供給到驅(qū)動(dòng)裝置9703?？刂齐娐?702由具有未圖示的rom、ram、cpu等的處理裝置9704控制。通過(guò)包括使用上述晶體管的cpu，可以使電動(dòng)汽車9700實(shí)現(xiàn)省電化。

驅(qū)動(dòng)裝置9703是由直流電動(dòng)機(jī)或交流電動(dòng)機(jī)單獨(dú)或者與電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)組合而構(gòu)成的。處理裝置9704根據(jù)電動(dòng)汽車9700的駕駛員的操作信息(加速、減速、停止等)、行車時(shí)的信息(爬坡、下坡等信息、驅(qū)動(dòng)輪受到的負(fù)荷信息等)等的輸入信息，向控制電路9702輸出控制信號(hào)?？刂齐娐?702根據(jù)處理裝置9704的控制信號(hào)來(lái)調(diào)整從二次電池9701供應(yīng)的電能并控制驅(qū)動(dòng)裝置9703的輸出。在裝載交流電動(dòng)機(jī)的情況下，雖然未圖示，但是還內(nèi)置有將直流轉(zhuǎn)換為交流的逆變器。

實(shí)施例1

在本實(shí)施例中，利用圖24至圖30b來(lái)說(shuō)明對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行濕蝕刻時(shí)的蝕刻速度和氧化物半導(dǎo)體膜的側(cè)面的形狀。

首先，說(shuō)明氧化物半導(dǎo)體膜及蝕刻液各自的種類及蝕刻速度。

以下說(shuō)明樣品1及樣品2的制造方法。

在玻璃基板上形成氧化物半導(dǎo)體膜。樣品1在玻璃基板上具有使用in：ga：zn＝1：1：1(原子個(gè)數(shù)比)的金屬氧化物的濺射靶材形成的厚度為100nm的in-ga-zn氧化物膜。樣品2在玻璃基板上具有使用in：ga：zn＝1：3：2(原子個(gè)數(shù)比)的金屬氧化物的濺射靶材形成的厚度為100nm的in-ga-zn氧化物膜。

作為樣品1中的in-ga-zn氧化物膜的成膜條件，使用如下條件：將濺射靶材設(shè)為in：ga：zn＝1：1：1(原子個(gè)數(shù)比)的靶材，向?yàn)R射裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)作為濺射氣體的流量為50sccm的氬和流量為50sccm的氧，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為0.6pa，并供應(yīng)5kw的直流功率。此外，將形成in-ga-zn氧化物膜時(shí)的基板溫度設(shè)為170℃。

作為樣品2的in-ga-zn氧化物膜的成膜條件，使用如下條件：將濺射靶材設(shè)為in：ga：zn＝1：3：2(原子個(gè)數(shù)比)的靶材，向?yàn)R射裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)作為濺射氣體的流量為90sccm的ar和流量為10sccm的氧，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為0.3pa，并供應(yīng)5kw的直流功率。此外，形成in-ga-zn氧化物膜時(shí)的基板溫度為100℃。

接著，對(duì)形成在樣品1及樣品2中的in-ga-zn氧化物膜進(jìn)行濕蝕刻。在該濕蝕刻工序中，使用第一蝕刻液至第三蝕刻液中的任一個(gè)。作為第一蝕刻液使用25℃的85重量％的磷酸。作為第二蝕刻液使用60℃的草酸類水溶液(例如，日本關(guān)東化學(xué)株式會(huì)社制造的ito-07n(含有5重量％以下的草酸的水溶液))。作為第三蝕刻液，使用30℃的磷酸類水溶液(例如，日本和光純藥工業(yè)株式會(huì)社制造的混合酸鋁液(含有72重量％的磷酸、2重量％的硝酸及9.8重量％的醋酸的水溶液))。

接著，圖24示出樣品1及樣品2中的各蝕刻液與蝕刻速度的關(guān)系。

由圖24可知，具有使用in：ga：zn＝1：1：1(原子個(gè)數(shù)比)作為濺射靶材而形成的in-ga-zn氧化物膜(表示為in-ga-zn-o(111))的樣品1在使用作為第二蝕刻液的草酸類水溶液的蝕刻中，蝕刻速度快。

另一方面，可知，具有使用in：ga：zn＝1：3：2(原子個(gè)數(shù)比)作為濺射靶材而形成的in-ga-zn氧化物膜(表示為in-ga-zn-o(132))的樣品2在所有蝕刻液中，蝕刻速度大致相同。

接著，說(shuō)明當(dāng)使用第一蝕刻液至第三蝕刻液中的任一個(gè)對(duì)層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻時(shí)的氧化物半導(dǎo)體膜的側(cè)面的形狀。

以下說(shuō)明樣品3及樣品4的制造方法。此外，樣品3及樣品4是層疊有第一in-ga-zn氧化物膜和第二in-ga-zn氧化物膜的兩層結(jié)構(gòu)。

在玻璃基板上對(duì)層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行成膜。首先，在玻璃基板上使用in：ga：zn＝1：1：1(原子個(gè)數(shù)比)的金屬氧化物的濺射靶材來(lái)對(duì)厚度為35nm的第一in-ga-zn氧化物膜進(jìn)行成膜。接著，使用in：ga：zn＝1：3：2(原子個(gè)數(shù)比)的金屬氧化物的濺射靶材來(lái)對(duì)厚度為20nm的第二in-ga-zn氧化物膜進(jìn)行成膜。

此外，第一in-ga-zn氧化物膜是利用與樣品1的in-ga-zn氧化物膜相同的成膜條件而被進(jìn)行成膜的膜。另外，第二in-ga-zn氧化物膜是利用與樣品2的in-ga-zn氧化物膜相同的成膜條件而被進(jìn)行成膜的膜。

接著，對(duì)層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻。在樣品3中，作為蝕刻液，使用作為第一蝕刻液的25℃的85重量％的磷酸。在樣品4中，作為蝕刻液，使用作為第三蝕刻液的30℃的磷酸類水溶液。

接著，對(duì)樣品5的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。此外，樣品5是層疊有第一in-ga-zn氧化物膜至第三in-ga-zn氧化物膜的三層結(jié)構(gòu)。

在玻璃基板上通過(guò)cvd法形成氮化硅膜及氧氮化硅膜。接著，在氧氮化硅膜上形成層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜。接著，在氧氮化硅膜上使用in：ga：zn＝1：3：2(原子個(gè)數(shù)比)的金屬氧化物的濺射靶材來(lái)形成厚度為5nm的第一in-ga-zn氧化物膜。接著，使用in：ga：zn＝3：1：2(原子個(gè)數(shù)比)的金屬氧化物的濺射靶材來(lái)形成厚度為20nm的第二in-ga-zn氧化物膜。接著，使用in：ga：zn＝1：1：1(原子個(gè)數(shù)比)的金屬氧化物的濺射靶材來(lái)形成厚度為20nm的第三in-ga-zn氧化物膜。接著，在第三in-ga-zn氧化物膜上通過(guò)cvd法形成氧氮化硅膜。

此外，樣品5中的第一in-ga-zn氧化物膜使用如下條件來(lái)形成：將濺射靶材設(shè)為in：ga：zn＝1：3：2(原子個(gè)數(shù)比)的靶材，向?yàn)R射裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)作為濺射氣體的90sccm的氬和10sccm的氧，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為0.6pa，并供應(yīng)5kw的直流功率。第二in-ga-zn氧化物膜使用如下條件來(lái)形成：將濺射靶材設(shè)為in：ga：zn＝3：1：2(原子個(gè)數(shù)比)的靶材，向?yàn)R射裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)作為濺射氣體的50sccm的氬和50sccm的氧，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為0.6pa，并供應(yīng)5kw的直流功率。第三in-ga-zn氧化物膜使用如下條件來(lái)形成：將濺射靶材設(shè)為in：ga：zn＝1：1：1(原子個(gè)數(shù)比)的靶材，向?yàn)R射裝置的反應(yīng)室內(nèi)供應(yīng)作為濺射氣體的100sccm的氧，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力控制為0.6pa，并供應(yīng)5kw的直流功率。此外，形成第一in-ga-zn氧化物膜至第三in-ga-zn氧化物膜時(shí)的基板溫度為170℃。

接著，對(duì)層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻。在樣品5中，作為蝕刻液使用作為第二蝕刻液的60℃的草酸類水溶液。

接著，說(shuō)明樣品6的制造方法。此外，樣品6是層疊有第一in-ga-zn氧化物膜及第二in-ga-zn氧化物膜的兩層結(jié)構(gòu)。

在玻璃基板上通過(guò)cvd法形成氧氮化硅膜。接著，在氧氮化硅膜上使用與樣品3及樣品4相同的成膜條件，并使用in：ga：zn＝1：1：1(原子個(gè)數(shù)比)的金屬氧化物的濺射靶材而形成厚度為35nm的第一in-ga-zn氧化物膜之后，使用in：ga：zn＝1：3：2(原子個(gè)數(shù)比)的金屬氧化物的濺射靶材來(lái)形成厚度為20nm的第二in-ga-zn氧化物膜。接著，在第二in-ga-zn氧化物膜上形成氧氮化硅膜。

接著，對(duì)層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻。在樣品6中，通過(guò)干蝕刻法對(duì)層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行蝕刻。此外，作為蝕刻氣體使用bcl3。

接著，使用stem(scanningtransmissionelectronmicroscopy：掃描透射電子顯微術(shù))來(lái)觀察樣品3至樣品6的截面形狀。

圖25a示出樣品3的20萬(wàn)倍放大倍率的相襯圖像(te圖像)，圖25b示出圖25a的示意圖。另外，圖26示出樣品3的15萬(wàn)倍放大倍率的z對(duì)比圖像(zc圖像)。

圖27a示出樣品4的20萬(wàn)倍放大倍率的相襯圖像(te圖像)，圖27b示出圖27a的示意圖。

圖28a示出樣品5的15萬(wàn)倍放大倍率的相襯圖像(te圖像)，圖28b示出圖28a的示意圖。為了說(shuō)明樣品5中的層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜的側(cè)面附近的詳細(xì)情況，圖29a示出樣品5的15萬(wàn)倍放大倍率的z對(duì)比圖像(zc圖像)，圖29b示出圖29a的示意圖。

圖30a示出樣品6的15萬(wàn)倍放大倍率的相襯圖像(te圖像)，圖30b示出圖30a的示意圖。

如圖25b所示，在樣品3中，在玻璃基板801上形成有第一in-ga-zn氧化物膜803。在第一in-ga-zn氧化物膜803上形成有第二in-ga-zn氧化物膜805。在第二in-ga-zn氧化物膜805上設(shè)置有抗蝕劑807。

另外，如圖26所示，在樣品3中，第一in-ga-zn氧化物膜803及第二in-ga-zn氧化物膜805根據(jù)其濃淡的差異而可以確認(rèn)出兩者的邊界。就是說(shuō)，在本發(fā)明的一個(gè)方式的晶體管中，即使在氧化物半導(dǎo)體膜和氧化物膜包含相同元素的情況下，也可以根據(jù)其組成的差異而確認(rèn)出兩者的邊界。

如圖27b所示，在樣品4中，在玻璃基板811上形成有第一in-ga-zn氧化物膜813。在第一in-ga-zn氧化物膜813上形成有第二in-ga-zn氧化物膜815。在第二in-ga-zn氧化物膜815上設(shè)置有抗蝕劑817。

在樣品3及樣品4中，將玻璃基板801、811與第一in-ga-zn氧化物膜803、813的側(cè)面所呈的角度設(shè)為角度θ1。將第一in-ga-zn氧化物膜803、813及第二in-ga-zn氧化物膜805、815的界面與第二in-ga-zn氧化物膜805、815的側(cè)面所呈的角度設(shè)為角度θ2。如圖25a和圖25b及圖27a和圖27b所示，可知在樣品3及樣品4中角度θ2大于角度θ1。

如圖28b所示，在樣品5中，在氮化硅膜821上形成有氧氮化硅膜823。在氧氮化硅膜823上形成有層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜825。在氧氮化硅膜823及層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜825上形成有氧氮化硅膜827。此外，在氧氮化硅膜827中形成有低密度區(qū)829。

在樣品5中，將氧氮化硅膜823及層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜825的界面與層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜825的側(cè)面所呈的角度稱為角度θ3。如圖29b所示，在樣品5中，角度θ3為鈍角。此外，zc圖像根據(jù)原子番號(hào)的差異而其對(duì)比度不同，由此可知在層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜825的側(cè)面形成有具有與氧化物半導(dǎo)體膜不同的組成的膜826。當(dāng)通過(guò)能量分散型x射線分析(energydispersivex-rayspectrometry:edx)對(duì)該膜826進(jìn)行分析可知，膜826包含鎢。

如圖30b所示，在樣品6中，在玻璃基板831上形成有氧氮化硅膜833。在氧氮化硅膜833上形成有層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜835。在氧氮化硅膜833及層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜835上形成有氧氮化硅膜837。

在樣品6中，將氧氮化硅膜833及層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜835的界面與層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜835的側(cè)面所呈的角度稱為角度θ4。如圖30b所示，在樣品6中，角度θ4大致相同，不因氧化物半導(dǎo)體膜的側(cè)面的位置而改變。

由以上所述可知，在層疊結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜中，通過(guò)利用將磷酸或磷酸類水溶液用于蝕刻液的濕蝕刻法，可以使使用in：ga：zn＝1：1：1(原子個(gè)數(shù)比)的濺射靶材形成的in-ga-zn氧化物膜的側(cè)面與in-ga-zn氧化物膜的基底膜的界面所呈的角度θ1小于使用in：ga：zn＝1：3：2(原子個(gè)數(shù)比)的濺射靶材形成的in-ga-zn氧化物膜的側(cè)面與in-ga-zn氧化物膜的基底膜的界面所呈的角度θ2。