半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0002] 在本說明書中半導(dǎo)體裝置通常指能夠通過利用半導(dǎo)體特性而工作的所有裝置，因 此電光裝置、半導(dǎo)體電路W及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 使用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成晶體管的技術(shù)備受關(guān)注。該 晶體管被廣泛地應(yīng)用于如集成電路（IC)及圖像顯示裝置(顯示裝置）那樣的電子設(shè)備。作 為可W應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體薄膜材料，娃類半導(dǎo)體材料廣為人知。但是，作為其他材料， 氧化物半導(dǎo)體受到關(guān)注。
[0004] 例如，已經(jīng)公開一種晶體管，其活性層使用其電子載流子濃度低于IQis/cm3的包含 銅（In)、嫁（Ga)、鋒（Zn)的非晶氧化物(參照專利文獻(xiàn)1)。 陽(yáng)0化][專利文獻(xiàn)1]日本專利申請(qǐng)公開2006-165528號(hào)公報(bào)。
[0006] 然而，在形成裝置的工序中發(fā)生形成電子給體的氨、水分的混入等時(shí)，氧化物半導(dǎo) 體的導(dǎo)電率可能變化。運(yùn)種現(xiàn)象成為使用氧化物半導(dǎo)體的晶體管的電特性變動(dòng)的主要原 因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于運(yùn)種問題，本發(fā)明的目的之一是對(duì)使用氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置賦予穩(wěn)定 的電特性，W實(shí)現(xiàn)高可靠性。
[0008] 在具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的制造工序中，通過熱處理進(jìn)行脫水化或脫氨化 并進(jìn)行氧滲雜處理。
[0009] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟：形成柵電 極層；在柵電極層上形成柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上且與柵電極層重疊的區(qū)域中形成氧 化物半導(dǎo)體膜；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，W去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氨原子；對(duì)去 除氨原子的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行氧滲雜處理，W對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜供應(yīng)氧原子；形成與氧 化物半導(dǎo)體膜電連接的源電極層及漏電極層；W及在氧化物半導(dǎo)體膜、源電極層及漏電極 層上形成與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜。
[0010] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟：形成柵電 極層；在柵電極層上形成包含氧原子作為其成分的柵極絕緣膜；對(duì)柵極絕緣膜進(jìn)行氧滲雜 處理，W對(duì)柵極絕緣膜供應(yīng)氧原子；在柵極絕緣膜上且與柵電極層重疊的區(qū)域中形成氧化 物半導(dǎo)體膜；對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行熱處理，W去除氧化物半導(dǎo)體膜中的氨原子；對(duì)去除 氨原子的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行氧滲雜處理，W對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜中供應(yīng)氧原子；形成與氧 化物半導(dǎo)體膜電連接的源電極層及漏電極層；在氧化物半導(dǎo)體膜、源電極層及漏電極層上 形成與氧化物半導(dǎo)體膜接觸且包含氧原子作為其成分的絕緣膜；W及對(duì)絕緣膜進(jìn)行氧滲雜 處理，W對(duì)絕緣膜供應(yīng)氧原子。
[0011] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體裝置，包括：柵電極層；柵電極層上的柵極 絕緣膜；柵極絕緣膜上的氧化物半導(dǎo)體膜；氧化物半導(dǎo)體膜上的源電極層及漏電極層；設(shè) 置在源電極層及漏電極層上的與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜；W及絕緣膜上的與源電極 層或漏電極層電連接的布線層。根據(jù)本實(shí)施方式，布線層設(shè)置在通過去除絕緣膜的一部分、 源電極層的一部分來形成的開口中，W及在通過去除絕緣膜的一部分、漏電極層的一部分 來形成的開口中；在開口中去除源電極層的一部分及漏電極層的一部分，W便在源電極層 及漏電極層中形成凹部；并且布線層在開口中與源電極層及漏電極層的凹部的內(nèi)壁面及厚 度薄的底面接觸地設(shè)置，并且，在源電極層及漏電極層中，凹部的底面的氧濃度低于源電極 層及漏電極層頂面的氧濃度。
[0012] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體裝置，其中在上述結(jié)構(gòu)中的氧化物半導(dǎo)體膜 包含區(qū)域，該區(qū)域的氧含量大于根據(jù)氧化物半導(dǎo)體膜的氧化物半導(dǎo)體的晶態(tài)下的化學(xué)計(jì)量 組成比的氧含量。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是一種半導(dǎo)體裝置，其中在上述結(jié)構(gòu)中的氧化物半導(dǎo)體膜 包含區(qū)域，該區(qū)域的氧含量至少在與絕緣膜的界面或其附近，大于根據(jù)氧化物半導(dǎo)體膜的 氧化物半導(dǎo)體的晶態(tài)下的化學(xué)計(jì)量組成比的氧含量。
[0014] 運(yùn)里，上述"氧滲雜"是指將氧(至少包含氧自由基、氧原子、氧離子中的任一種）添 加到塊（bu化）中的處理。該術(shù)語"塊"是為了明確顯示不僅將氧添加到薄膜頂面還將氧添 加到薄膜內(nèi)部的目的而使用。另外，"氧滲雜"包括將等離子體化的氧添加到塊中的"氧等 罔子體滲雜"。
[0015] 在具有氧化物半導(dǎo)體膜的晶體管的制造工序中，通過進(jìn)行氧滲雜處理，可W在柵 極絕緣膜(塊)、氧化物半導(dǎo)體膜(塊)、絕緣膜(塊)、柵極絕緣膜與氧化物半導(dǎo)體膜的界面、氧 化物半導(dǎo)體膜與絕緣膜的界面中的至少一處，設(shè)置存在有大于該膜的化學(xué)計(jì)量比的氧含量 的氧過量區(qū)域。氧的含量?jī)?yōu)選為大于化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的4倍，更優(yōu)選為大于 化學(xué)計(jì)量比且小于化學(xué)計(jì)量比的2倍。大于化學(xué)計(jì)量比的氧含量過量的氧化物，是指例如 滿足2g〉3a+3b巧c+4d+3e+2f(g大于1. 5a+l. 5b+c+2d+l. 5e+f)的氧化物，其中該氧化物W InaGabZncSidAleMgfOg (日，b，C，d，e，f，g > 0 :日，b，C，d，e，f，g 為 0 ^上）表示。另夕F，通過 由氧滲雜處理添加的氧有可能存在于氧化物半導(dǎo)體的晶格之間。
[0016] 另外，也可W在柵極絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體膜W及絕緣膜中的兩處W上設(shè)置上述 氧過量區(qū)域。例如，在制造工序中，可W通過進(jìn)行氧滲雜處理，在柵極絕緣膜與氧化物半導(dǎo) 體膜的界面、氧化物半導(dǎo)體膜(塊XW及氧化物半導(dǎo)體膜與絕緣膜的界面的每一處設(shè)置氧 過量區(qū)域。
[0017] 另外，在沒有缺陷(氧缺少）的氧化物半導(dǎo)體中，只要包含相同于化學(xué)計(jì)量比的氧 量即可，但是為了確保如抑制晶體管的闊值電壓變動(dòng)的可靠性，優(yōu)選使氧化物半導(dǎo)體包含 大于化學(xué)計(jì)量比的氧量。與此同樣，在沒有缺陷(氧缺少)的氧化物半導(dǎo)體中，不需要將氧過 量的絕緣膜用作基底膜，但是為了確保如抑制晶體管的闊值電壓變動(dòng)的可靠性，考慮到在 氧化物半導(dǎo)體層中可能產(chǎn)生氧缺少的狀態(tài)，而優(yōu)選將氧過量的絕緣膜用作基底膜。
[0018] 另外，對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行采用熱處理的脫水化或脫氨化，去除氧化物半導(dǎo)體 膜中的氨原子或水等包含氨原子的雜質(zhì)，來使氧化物半導(dǎo)體膜高純度化。運(yùn)里，將由氧滲雜 處理而添加的氧量設(shè)定為比由脫水化或脫氨化而被高純度化了的氧化物半導(dǎo)體膜中的氨 量多。在上述層疊的柵極絕緣膜、氧化物半導(dǎo)體膜W及絕緣膜的至少一個(gè)中的過量氧擴(kuò)散 并與引起不穩(wěn)定性的氨起反應(yīng)，來固定氨(使氨成為不動(dòng)離子)。也就是說，可W降低(或充 分減?。┛煽啃陨系牟环€(wěn)定性。另外，通過形成氧過量狀態(tài)，可W減小由氧缺少而引起的闊 值電壓Vth的變動(dòng)，并可W降低闊值電壓的偏移量A vth。
[0019] 在此，描述通過上述"氧等離子體滲雜"處理將氧添加到塊中的狀態(tài)。注意，在對(duì) 包含氧作為其一成分的氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行氧滲雜處理時(shí)，一般來說，確認(rèn)氧濃度的增減 是很困難的。由此，運(yùn)里使用娃片來確認(rèn)氧滲雜處理的效果。
[0020] 氧滲雜處理通過利用電感禪合等離子體（ICP :Inductively Coupled Plasma)方 式來進(jìn)行。其條件如下：ICP功率為800W、RF偏置功率為300W或OW、壓力為I. 5Pa、氣體流 量為 75sccm、襯底溫度為 70°C。圖 15 示出根據(jù) SIMS(Secondary Ion Mass SpectrometiT: 二次離子質(zhì)譜)分析的娃片的深度方向的氧濃度分布。在圖15中，縱軸表示氧濃度，橫軸表 示離娃片頂面的深度。 陽(yáng)02U 根據(jù)圖15,可W確認(rèn)在RF偏置功率為OW的情況或RF偏置功率為300W的情況都 添加有氧。另外，可W確認(rèn)在RF偏置功率為300W時(shí)，與RF偏置功率為OW的情況相比，氧 的添加深度更深。
[0022] 接著，在圖 16A 和圖 16B 中示出通過 STEM (Scanning Transmission Electron Microscopy :掃描透射電子顯微術(shù)）對(duì)進(jìn)行氧滲雜處理之前和之后的娃片的截面進(jìn)行觀察 的結(jié)果。圖16A是進(jìn)行氧滲雜處理之前的STEM圖像，圖16B是在上述RF偏置功率為300W 的條件下進(jìn)行氧滲雜處理之后的STEM圖像。由圖16B可知，通過進(jìn)行氧滲雜處理，在娃片 中形成了氧高滲雜區(qū)域。
[0023] 如上所示，通過對(duì)娃片進(jìn)行氧滲雜，可W在娃片中添加氧。根據(jù)該結(jié)果，可W理解 通過對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行氧滲雜，可W在氧化物半導(dǎo)體膜中添加氧。
[0024] 作為所公開的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的上述結(jié)構(gòu)的效果，按照下述考慮就很容易理 解。但是，W下說明只不過是示范性的考慮而已。
[0025] 在對(duì)柵電極施加正電壓時(shí)，從氧化物半導(dǎo)體膜的柵電極一側(cè)到背溝道一側(cè)(與柵 極絕緣膜相反一側(cè)）產(chǎn)生電場(chǎng)，由此存在于氧化物半導(dǎo)體膜中的具有正電荷的氨離子移動(dòng) 到背溝道一側(cè)并蓄積在氧化物半導(dǎo)體膜與絕緣膜的界面中的氧化物半導(dǎo)體膜一側(cè)。由于正 電荷從所蓄積的氨離子移動(dòng)到絕緣膜中的電荷俘獲中屯、(氨原子、水、或污染物質(zhì)等)，在氧 化物半導(dǎo)體膜的背溝道一側(cè)蓄積有負(fù)電荷。也就是說，在晶體管的背溝道一側(cè)發(fā)生寄生溝 道，闊值電壓向負(fù)值一側(cè)偏移，從而晶體管顯示常通（normally-on)的趨勢(shì)。
[00%] 如上所述，由于在絕緣膜中的氨或水等電荷俘獲中屯、俘獲正電荷，正電荷移動(dòng)到 絕緣膜中，運(yùn)使晶體管的電特性變動(dòng)。所W為了抑制晶體管的電特性的變動(dòng)，很重要的是在 絕緣膜中不存在上述電荷俘獲中屯、，或者電荷俘獲中屯、的數(shù)量少。由此，作為絕緣膜的形成 方法，優(yōu)選使用沉積時(shí)的氨含量少的瓣射法。通過瓣射法而形成的絕緣膜中，不存在電荷俘 獲中屯、或電荷俘獲中屯、數(shù)量很少，其與通過CVD法等形成的膜相比不容易發(fā)生正電荷的移 動(dòng)。因此，可W抑制晶體管的闊值電壓的偏移，并可W使晶體管成為常關(guān)閉（normally-off) 型。
[0027] 另外，在對(duì)柵電極施加負(fù)電壓時(shí)，從背溝道一側(cè)到柵電極一側(cè)產(chǎn)生電場(chǎng)，由此存在 于氧化物半導(dǎo)體膜中的氨離子移動(dòng)到柵極絕緣膜一側(cè)并蓄積在氧化物半導(dǎo)體膜與柵極絕 緣膜的界面中的氧化物半導(dǎo)體膜一側(cè)。由此，晶體管的闊值電壓向負(fù)值一側(cè)偏移。
[002引另外，在施加電壓0的狀態(tài)下，從電荷俘獲中屯、釋放正電荷，從而晶體管的闊值電 壓向正值一側(cè)偏移且返回到初始狀態(tài)，或者有時(shí)與初始狀態(tài)相比進(jìn)一步向正值一側(cè)偏移。 該現(xiàn)象顯示在氧化物半導(dǎo)體膜中存在有容易移動(dòng)的離子的事實(shí)，并可W認(rèn)為作為最小原子 的氨是最容易移動(dòng)的離子。
[0029] 另外，在底柵型晶體管中，通過在柵極絕緣膜上形成氧化物半導(dǎo)體膜之后進(jìn)行熱 處理，可W去除包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的水或氨，同時(shí)也可去除包含在柵極絕緣膜中的 水或氨。因此，在柵極絕緣膜中，用來俘獲在氧化半導(dǎo)體膜中移動(dòng)通過的正電荷的電荷俘獲 中屯、數(shù)量很少。像運(yùn)樣，由于用來脫水化或脫氨化的熱處理不僅對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行，還 對(duì)存在于氧化物半導(dǎo)體膜之下的柵極絕緣膜進(jìn)行，所W在底柵型晶體管中，柵極絕緣膜可 W通過利用等離子體CVD法等的CVD法而形成。
[0030] 另外，氧化物半導(dǎo)體膜吸收光，由此在氧化物半導(dǎo)體膜中的金屬元素礎(chǔ)）與氨原子 (H)間的鍵合地稱為M-H鍵）因光能而斷裂。運(yùn)里，波長(zhǎng)為400nm左右的光能和金屬元素 與氨原子間的鍵合能相同或大致相同。當(dāng)對(duì)其中氧化物半導(dǎo)體膜中的金屬元素與氨元素間 的鍵合斷裂的晶體管施加負(fù)值柵極偏壓時(shí)，從金屬元素脫離了的氨離子被引到柵極一側(cè)， 因此電荷分布發(fā)生變化，晶體管的闊值電壓向負(fù)值一側(cè)偏移而顯示常通的趨勢(shì)。
[0031] 另外，通過停止電壓施加，氨離子返回到初始狀態(tài)，該氨離子由于對(duì)晶體管的光照 射和負(fù)值柵極偏壓的施加而移動(dòng)到與絕緣膜的界面。運(yùn)可理解為氧化物半導(dǎo)體膜中的離子 移動(dòng)的典型例子。
[0032] 為了防止運(yùn)種因電壓施加導(dǎo)致的電特性的變動(dòng)（BT退化）或因光照射導(dǎo)致的電 特性的變動(dòng)(光退化)，重要的是，從氧化物半導(dǎo)體膜徹底去除氨原子或水等包含氨原子的 雜質(zhì)，來使氧化物半導(dǎo)體膜高純度化。在電荷密度小至IQi 5Cm 3,或每單位面積的電荷小至 l〇i°cm 2的情況下，該電荷密度不影響到晶體管的特性，或者即使有影響也是很小的。因此， 電荷密度優(yōu)選為IQiScm 3?下。當(dāng)假設(shè)氧化物半導(dǎo)體膜所包含的氨中10%的氨在氧化物半 導(dǎo)體膜中移動(dòng)時(shí)，氨濃度優(yōu)選為IQi6Cm 3W下。并且，為了防止在完成裝置后氨從外部侵入， 優(yōu)選使用通過瓣射法形成的氮化娃膜作為純化膜，W覆蓋晶體管。
[0033] 并且，通過對(duì)包含在氧化物半導(dǎo)體膜中的氨滲雜過量的氧（(氨原子數(shù)量)<< (氧自 由基數(shù)量)或(氧離子數(shù)量)），可W從氧化物半導(dǎo)體膜中去除氨或水。具體來說，利用射頻波 (RF)使氧等離子體化，并增高襯底偏壓，將氧自由基和/或氧離子滲雜或添加到襯底上的 氧化物半導(dǎo)體膜，W在氧化物半導(dǎo)體膜中使氧量多于氨量。氧的電負(fù)性是3. 0,其高于電負(fù) 性為2. 0左右的氧化物半導(dǎo)體膜中的金屬（Zn、Ga、In),因此，通過使氧化物半導(dǎo)體膜包含 相對(duì)于氨過量的氧，從M-H鍵奪取氨原子，而形成OH基。另外，該OH基可能與M鍵合而形 成M-O-H基。
[0034]另外，優(yōu)選W使氧化物半導(dǎo)體膜的氧含量比化學(xué)計(jì)量比更大的方式進(jìn)行氧滲雜。 例如，在作為氧化物半導(dǎo)體膜使用In-Ga-化-0類氧化物半導(dǎo)體膜的情況下，理想單晶的比 率為1 :1 :1 :4 (InGa化〇4)，由此更優(yōu)選通過氧滲雜等將氧量設(shè)定為大于化學(xué)計(jì)量比且小于 該化學(xué)計(jì)量比的2倍。因此，在氧化物半導(dǎo)體膜中氧含量大于氨含量。
[0035] 由于光能或BT應(yīng)力，氨離子從M-H鍵脫離而成為退化的原因，但是，在通過上述滲 雜注入氧的情況下，所注入的氧與氨離子鍵合而成為OH基。該OH基的鍵合能較大，因此即 使對(duì)晶體管執(zhí)行光照射或施加BT應(yīng)力也不放出氨離子，而且，由于其質(zhì)量比氨離子更大， 所W不容易在氧化物半導(dǎo)體膜中移動(dòng)。因此，通過氧滲雜而形成的OH基不會(huì)引起晶體管退 化，或者可減小退化。
[0036]另外，已經(jīng)確認(rèn)氧化物半導(dǎo)體膜的膜厚度越厚，晶體管的闊值電壓的變動(dòng)越增大 的趨勢(shì)?？蒞推測(cè)，運(yùn)是因?yàn)檠趸锇雽?dǎo)體膜中的氧缺陷是闊值電壓變動(dòng)的一個(gè)原因，并且 氧化物半導(dǎo)體膜厚度越厚，氧缺陷越增加。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶體管中，對(duì)氧 化物半導(dǎo)體膜滲雜氧的工序不僅對(duì)從氧化物半導(dǎo)體膜排出氨或水，而且對(duì)膜中的氧缺陷的 填補(bǔ)很有效。由此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶體管可W控制闊值電壓的變動(dòng)。
[0037] 另外，隔著氧化物半導(dǎo)體膜設(shè)置各由與氧化物半導(dǎo)體膜類似的成分(一種或多種） 構(gòu)成的金屬氧化物膜，也對(duì)防止電特性的變動(dòng)是很有效的。作為由與氧化物半導(dǎo)體膜類似 的成分(一種或多種）構(gòu)成的金屬氧化物膜，具體來說，優(yōu)選使用包含從氧化物半導(dǎo)體膜的 構(gòu)成元素中選擇的至少一種的膜。運(yùn)種材料與氧化物半導(dǎo)體膜的搭配良好，通過隔著氧化 物半導(dǎo)體膜設(shè)置該金屬氧化物膜，可W保持與氧化物半導(dǎo)體膜的界面的良好狀態(tài)。也就是 說，通過設(shè)置使用上述材料(一種或多種）的金屬氧化物膜作為與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕 緣膜，可W抑制或防止氨離子蓄積在該金屬氧化物膜與氧化物半導(dǎo)體膜的界面及其附近。 從而，與隔著氧化物半導(dǎo)體膜設(shè)置例如氧化娃膜等各由與氧化物半導(dǎo)體膜不同的成分(一 種或多種）構(gòu)成的絕緣膜的情況相比，可W充分降低對(duì)晶體管的闊值電壓有影響的氧化物 半導(dǎo)體膜界面的氨濃度。
[0038] 另外，作為該金屬氧化物膜，優(yōu)選使用氧化嫁膜。氧化嫁的帶隙（Eg)較大，因此通 過在氧化嫁膜之間夾入氧化物半導(dǎo)體膜，在氧化物半導(dǎo)體膜與金屬氧化物膜的界面形成能 壘，在該界面處載流子的移動(dòng)被妨礙。因此，載流子不從氧化物半導(dǎo)體移動(dòng)到金屬氧化物， 而在氧化物半導(dǎo)體膜中移動(dòng)。另一方面，氨離子通過氧化物半導(dǎo)體與金屬氧化物的界面，蓄 積在金屬氧化物與絕緣膜的界面附近。即使氨離子蓄積在與絕緣膜的界面附近，由于在例 如氧化嫁膜的金屬氧化物膜中沒有形成能夠流動(dòng)載流子的寄生溝道，所W對(duì)晶體管的闊值 電壓沒有影響，或影響極少。另外，在氧化嫁與In-Ga-Zn-O類材料接觸時(shí)的能壘，在導(dǎo)帶一 側(cè)為0. SeV左右，在價(jià)電子帶一側(cè)為0. 9eV左右。
[0039] 至于根據(jù)所公開的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶體管，其技術(shù)思想在于通過氧滲雜處 理增大與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜中、氧化物半導(dǎo)體膜中、或運(yùn)些膜的界面附近中的 至少一處的氧含量。
[0040] 在使用包含銅的氧化物半導(dǎo)體材料作為氧化物半導(dǎo)體膜時(shí)，由于銅與氧的鍵合 力較弱，所W在與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜中含有娃等與氧的鍵合力更強(qiáng)的材料時(shí)， 氧化物半導(dǎo)體膜中的氧因熱處理被抽出，從而引起在氧化物半導(dǎo)體膜的界面附近形成氧缺 少。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的晶體管，通過對(duì)氧化物半導(dǎo)體膜供應(yīng)過量的氧，可 W抑制氧缺少的形成。
[0041] 運(yùn)里，在晶體管的制造工序中進(jìn)行氧滲雜處理之后，氧化物半導(dǎo)體膜或與氧化物 半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜所包含的比化學(xué)計(jì)量比更大的氧量可能在各層中彼此不同。在過量 的氧量不同的狀態(tài)下，各層的氧的化學(xué)勢(shì)也不同，并且該化學(xué)勢(shì)的不同通過在晶體管的制 造工序中的熱處理等接近平衡狀態(tài)，或者變?yōu)槠胶鉅顟B(tài)。下面將研討平衡狀態(tài)下的氧分布。
[0042] 在某一溫度T、壓力P下的平衡狀態(tài)是指全系統(tǒng)的吉布斯（Gibbs)自由能G最小的 狀態(tài)，并可W由如下算式I表示。
[0043][算式 1]
在算式1中，G w、G w、G W表示各層的吉布斯自由能。另外，a、b、c表示粒子的種類。 粒子a從i層向j層移動(dòng)5 N。W時(shí)，吉布斯自由能的變化如下面的算式2所示那樣。 W44][算式引
運(yùn)里，在算式2中5 G為0時(shí)，即滿足下面的算式3時(shí)，系統(tǒng)成為平衡狀態(tài)。 W45][算式引
吉布斯自由能關(guān)于粒子數(shù)的微分相當(dāng)于化學(xué)勢(shì)，因此，在平衡狀態(tài)下，所有層中的粒子 的化學(xué)勢(shì)彼此相等。
[0046] 就是說，具體來說，在氧化物半導(dǎo)體膜中包含與絕緣膜相比過量的氧時(shí)，絕緣膜中 的氧化學(xué)勢(shì)相對(duì)小，氧化物半導(dǎo)體膜中的氧化學(xué)勢(shì)相對(duì)大。
[0047] 而且，當(dāng)通過在晶體管的制造工序中進(jìn)行熱處理，整個(gè)系統(tǒng)(運(yùn)里，是氧化物半導(dǎo) 體膜和與其接觸的絕緣膜）的溫度充分提高而引起層內(nèi)及層間的原子擴(kuò)散時(shí)，發(fā)生氧的移 動(dòng)W使其化學(xué)勢(shì)相同。也就是說，氧化物半導(dǎo)體膜中的氧移動(dòng)到絕緣膜，因此氧化物半導(dǎo)體 膜的化學(xué)勢(shì)減小，絕緣膜的化學(xué)勢(shì)增大。
[0048] 因此，通過后面的熱處理使整個(gè)系統(tǒng)為平衡狀態(tài)，由氧滲雜處理供應(yīng)到氧化物半 導(dǎo)體膜中的過量的氧被擴(kuò)散，并供應(yīng)到絕緣膜(包括其界面)中。由此，當(dāng)在氧化物半導(dǎo)體膜 中充分地存在過量的氧時(shí)，有可能使與氧化物半導(dǎo)體膜接觸的絕緣膜(包括其界面）成為氧 過量狀態(tài)。
[0049] 因此，可W說將充分地補(bǔ)償絕緣膜或與絕緣膜的界面中的氧不足缺陷的量(或比 補(bǔ)償氧不足缺陷更大的量）的氧供給到氧化物半導(dǎo)體膜中有很大的意義。
[0050] 具有經(jīng)過利用熱處理的脫水化或脫氨化W及氧滲雜處理的氧化物半導(dǎo)體膜的晶 體管也在偏壓一熱應(yīng)力試驗(yàn)（BT試驗(yàn)）的前后可W減小晶體管的闊值電壓的變化量從而具 有高可靠性的晶體管。
[0051] 由此，可W制造具有穩(wěn)定的電特性的晶體管。
[0052] 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可W制造具有電特性良好且可靠性高的晶體 管的半導(dǎo)體裝置。
【附圖說明】
[0053] 圖IA至IC是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖2A至2D是說明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖3A至3D是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖4A至4F是說明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖5A至5C是說明半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖6是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖7是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖8是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖9A和9B是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖IOA和IOB是表不電子設(shè)備的圖； 圖IlA至IlF是表示電子設(shè)備的圖； 圖12A至12C是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖13A至13D是說明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式的圖； 圖14A是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體裝置的俯視圖；圖14B是其截面圖； 圖15是表示SIMS測(cè)試的結(jié)果的圖； 圖16A和16B是說明截面STEM圖像的圖； 圖17A和17B是各示出晶體管的電特性評(píng)價(jià)的結(jié)果的圖； 圖18A和18B是各示出晶體管的電特性評(píng)價(jià)的結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員可W很容易地理解一個(gè)事實(shí)，就是本發(fā)明的方式及詳細(xì)內(nèi)容可W被變換為各種各樣